JPWO2002088349A1 - Method for testing allergic disease using alternative splicing form of cathepsin C as index - Google Patents

Method for testing allergic disease using alternative splicing form of cathepsin C as index Download PDF

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慶子 片岡
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Abstract

IL−4あるいはIL−13によって気道上皮細胞を刺激し、複数の細胞において発現が大きく変化するアレルギー関連遺伝子としてカテプシンCのオータナティブスプライシングフォーム(cathepsin−C alternative splicing form)を取得した。この遺伝子は、IL−4やIL−13で処理された気道上皮細胞において発現が亢進する。本発明は、生体試料におけるこの遺伝子の発現レベルを指標とする、アレルギー性疾患の検査方法や、治療に有用な化合物のスクリーニング方法を提供する。Airway epithelial cells were stimulated with IL-4 or IL-13, and an alternative splicing form of cathepsin C (cathepsin-Alternative splicing form) was obtained as an allergy-related gene whose expression was significantly changed in a plurality of cells. The expression of this gene is enhanced in airway epithelial cells treated with IL-4 or IL-13. The present invention provides a method for testing an allergic disease and a method for screening a compound useful for treatment, using the expression level of this gene in a biological sample as an index.

Description

技術分野
本発明は、アレルギー性疾患の検査方法に関する。
背景技術
気管支喘息は、多因子性の病気(multifactorial diseases)と考えられている。つまり気管支喘息は多くの異なる遺伝子の発現の相互作用によって起こり、これらの個々の遺伝子の発現は、複数の環境要因によって影響を受ける。このため、気管支喘息を起こす特定の遺伝子を解明することは、非常に困難であった。
しかし現在、気管支喘息は、気道における慢性の炎症性疾患として位置付けられている。そして気管支喘息の病態形成には、気道粘膜や気管支平滑筋におけるアレルギー反応の密接な関与が指摘されている。したがって、気管支喘息の診断においては、これらの組織におけるアレルギー反応の状態を把握することが重要な課題である。また気管支喘息の治療においては、アレルギー反応の制御が課題となる。
一方、アレルギー性疾患には、変異や欠損を有する遺伝子の発現や、特定の遺伝子の過剰発現や発現量の減少が関わっていると考えられている。病気に関して遺伝子発現が果たしている役割を解明するためには、遺伝子が発症にどのように関わり、薬剤などの外的な刺激が遺伝子発現をどのように変化させるのかを理解する必要がある。
さて、気管支喘息の患者の多くに、IgE抗体の産生亢進を伴うアトピー素因が見られる。気管支喘息には、多様な原因が考えられているが、アトピー素因が多くの患者において過敏症の原因となっていることは疑いを入れない。喘息発作の気道閉塞の機序には、気管支平滑筋の収縮、あるいは気道粘膜の浮腫や気道内分泌亢進が予想されている。このような気道の変化には、病因アレルゲンへの曝露による気道でのI型アレルギー反応が重要な役割を果たしている。
近年、IL−4及びIL−13が気管支喘息の発症に重要な役割を持っていることが示唆されている。したがって、たとえば気道上皮細胞や気管支平滑筋において、IL−4やIL−13によって発現レベルが変化する遺伝子は、気管支喘息に関連していると考えられる。しかし、このような考えかたに基づいて、IL−4やIL−13によって特異的に発現レベルが変化する遺伝子の単離についての報告は無い。
さて、現在アレルギー性疾患の診断においては、一般に、問診、家族歴、そして本人の既往症の確認が重要な要素となっている。またアレルギーをより客観的な情報に基づいて診断するために、血液を試料とする試験方法や、アレルゲンに対する患者の免疫学的な応答を観察する方法も実施されている。前者の例として、アレルゲン特異的IgE測定、白血球ヒスタミン遊離試験、あるいはリンパ球幼若化試験等が挙げられる。アレルゲン特異的IgEの存在は、そのアレルゲンに対するアレルギー反応の証明である。しかし患者によっては、必ずしもアレルゲン特異的なIgEを検出できるとは限らない場合もある。また、その測定原理上、診断に必要なアレルゲンの全てに対して、試験を実施しなければならない。白血球ヒスタミン遊離試験やリンパ球幼若化試験は、免疫システムのアレルゲンに対する反応をin vitroで観察する方法である。これらの方法は、操作が煩雑である。
一方、患者を実際にアレルゲンに接触させたときに観察される免疫応答をアレルギーの診断に役立てる方法(後者)も公知である。ブリック・テスト、スクラッチ・テスト、パッチ・テスト、皮内反応、あるいは誘発試験等が、この種の試験に含まれる。これらの試験方法は、患者のアレルギー反応を直接診断することができる反面、実際に被検者をアレルゲンに曝露する侵襲性を伴った検査である。
この他、アレルゲンに関わらず、アレルギー反応の関与を証明するための試験方法も試みられている。たとえば、血清IgE値が高値である場合、その患者にはアレルギー反応が起きていると推定することができる。血清IgE値は、アレルゲン特異IgEの総量に相当する情報である。アレルゲンの種類に関わらずIgEの総量を決定することは容易であるが、非アトピー型気管支炎等の疾患を持つ患者では、IgEが低値となる場合がある。
したがって、患者に対する危険が少なく、しかも診断に必要な情報を容易に得ることができる、アレルギー性疾患のマーカーが提供されれば有用である。このようなマーカーは、アレルギー性疾患の発症に深く関与していると考えられるので、診断のみならず、アレルギー症状のコントロールにおいても、重要な標的となる可能性がある。
発明の開示
本発明は、特にアレルギー性疾患の検査を可能とする指標の提供を課題とする。さらに、本発明は該指標に基づく、アレルギー性疾患の検査方法およびアレルギー性疾患治療薬候補化合物のスクリーニング方法を提供することを課題とする。
IL−4とIL−13がアレルギー反応に深く関与していることは、いくつかの報告により示唆されている。たとえばIL−4(Yssel,H and Groux,H:Int.Arch.Allergy Immunol.,121;10−18,2000)や、STAT6(Akimoto,T.et al.:J.Exp.Med.,187,1537−1542,1998)をノックアウトしたマウスでは、気道過敏性が消失する。モデルマウスにおいては、IL−13がIgE産生やTh2型に関係なく喘息様病態の形成に関与している(Wills−Karp,M.et al.:Science,282,2258−2261,1998;Grunig,G.et al.:Science,282,2261−2263,1998;Zhu,Z.et al.:J.Clin.Invest.,103,779−788,1999)。
またヒト気道上皮細胞、気管支平滑筋に、IL−4受容体及びIL−13受容体が高発現している(Heinzmann,A.et al.:Hum.Mol.Genet.,9:549−559,2000)。このことから、これらの組織はIL−4及びIL−13の標的細胞と思われる。一方、IL−4受容体α及びIL−13に存在するSNPが、アレルギー疾患の遺伝的要因の1つであることが示された(Mitsuyasu,H.,et al.:Nature Genet.,19,119−120,1998;Mitsuyasu,H.,et al.:J.Immunol.,162:1227−1231,1999;Kruse,S.,et al.:Immnol.,96,365−371,1999;Heinzmann,A.et al.:Hum.Mol.Genet.,9:549−559,2000)。更に、可溶型IL−4受容体αによりIL−4あるいはIL−13の作用を阻害することが気管支喘息の治療として有効であることも示された(Borish,L.C.et al.:Am.J.Respir.Crit.Care Med.,160:912−922,1999)。
以上のように、IL−4とIL−13には、特に呼吸器症状を中心とするアレルギー反応との深い関係が示唆されている。つまりIL−4及びIL−13によるシグナル伝達経路を構成する遺伝子は、アレルギー反応に深い関連性を有する遺伝子と言える。したがって、これらの遺伝子を単離し、アレルギー反応との関連性を明らかにすることにより、アレルギー性疾患治療の新たな標的を見出すことができる。
本発明者らは、このような考えかたに基づいて、ヒト気管支上皮細胞をIL−4及びIL−13で処理したときに、発現レベルに変化を示す遺伝子を探索すれば、アレルギー反応に関連する遺伝子を単離することができるのではないかと考えた。同様のアプローチにより、IL−4やIL−13の処理によって発現レベルが変化する遺伝子の単離を試みた報告もある(Wang et al.,Immunology 2000,Seattle,May 12−16,2000)。しかし公知の探索方法においては、解析に用いた細胞のロット数が少ない上、発現レベルの変化の幅が明らかでないので、IL−4やIL−13の刺激に対する特異性が期待できない。
そこで本発明者らは、IL−4やIL−13の刺激に対してより特異的に応答する遺伝子を単離するために、解析の対象とする細胞のロット数を増やし、更に発現レベルの変動が2倍以上に及ぶものを選択した。次にこうして選択された遺伝子の、IL−4やIL−13で刺激した気道上皮細胞における発現レベルが有意に上昇することを確認した。以上のような知見に基づいて、本発明者らは、カテプシンC(cathepsin C)のオータナティブスプライシングフォームが、アレルギー性疾患と密接な関連を有することを明らかにした。
以上の知見に基づいて本発明者らは、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォーム、並びにその塩基配列によってコードされる蛋白質を指標とすることによって、アレルギー性疾患の検査が可能となることを見出し本発明を完成した。また本発明者らは、これらの遺伝子の発現レベル、あるいはこれらの遺伝子によってコードされる蛋白質の活性を指標とすることによって、アレルギー性疾患の治療薬をスクリーニングできることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の検査方法、並びにスクリーニング方法に関する。
〔1〕次の工程を含む、アレルギー性疾患の検査方法。
a)被検者の生体試料における、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子の発現レベルを測定する工程
b)健常者の生体試料における前記遺伝子の発現レベルと比較する工程
〔2〕アレルギー性疾患が気管支喘息である、〔1〕に記載の検査方法。
〔3〕遺伝子の発現レベルを、cDNAのPCRによって測定する〔1〕に記載の検査方法。
〔4〕遺伝子の発現レベルを、前記遺伝子によってコードされる蛋白質の検出によって測定する〔1〕に記載の検査方法。
〔5〕配列番号:23に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含み、かつ配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列から選択された少なくとも15塩基の長さを有するオリゴヌクレオチドからなる、アレルギー性疾患検査用試薬。
〔6〕配列番号:2に記載のアミノ酸配列から選択される連続する少なくとも7アミノ酸残基からなり、かつN末端から107位〜137位のアミノ酸配列から選択されるアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体からなる、アレルギー性疾患検査用試薬。
〔7〕次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこれらの遺伝子と機能的に同等ないずれかの遺伝子を発現する細胞に候補化合物を接触させる工程
(2)前記遺伝子の発現レベルを測定する工程、
(3)候補化合物を接触させない対照と比較して前記遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
〔8〕細胞が株化気道上皮細胞である〔7〕に記載の方法。
〔9〕次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)被験動物に候補化合物を投与する工程、
(2)被験動物の生体試料における配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこの遺伝子と機能的に同等な遺伝子の発現強度を測定する工程、および
(3)候補化合物を投与しない対照と比較して前記遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
〔10〕次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子によってコードされる蛋白質、および/またはこの蛋白質と機能的に同等な蛋白質と候補物質を接触させる工程、
(2)前記蛋白質の活性を測定する工程、および
(3)候補化合物を接触させない対照と比較して前記蛋白質の活性を低下させる化合物を選択する工程
〔11〕〔7〕、〔9〕、および〔10〕のいずれかに記載のスクリーニング方法によって得ることができる化合物を有効成分として含有する、アレルギー性疾患の治療薬。
〔12〕配列番号:23に記載の塩基配列を含む遺伝子、またはその一部のアンチセンスDNAを主成分として含む、アレルギー性疾患の治療薬。
〔13〕配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を有する少なくとも15塩基の長さを有するオリゴヌクレオチドと、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子を発現する細胞を含む、アレルギー性疾患の治療薬候補化合物をスクリーニングするためのキット。
〔14〕配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子によってコードされる蛋白質のアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体と、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子を発現する細胞を含む、アレルギー性疾患の治療薬候補化合物をスクリーニングするためのキット。
〔15〕配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこの遺伝子と機能的に同等な遺伝子の気道上皮細胞における発現強度を上昇させたトランスジェニック非ヒト脊椎動物のアレルギー性疾患のモデル動物としての使用。
また本発明は、〔7〕、〔9〕、および〔10〕のいずれかに記載のスクリーニング方法によって得ることができる化合物を投与する工程を含む、アレルギー性疾患の治療方法に関する。あるいは本発明は、〔7〕、〔9〕、および〔10〕のいずれかに記載のスクリーニング方法によって得ることができる化合物の、アレルギー性疾患の治療用医薬組成物の製造における使用に関する。更に本発明は、以下に記載の成分(a)または(b)を投与する工程を含む、アレルギー性疾患の治療方法に関する。あるいは本発明は、以下に記載の成分(a)または(b)の、アレルギー性疾患の治療用医薬組成物の製造における使用に関する。
(a)配列番号:23に記載の塩基配列を含む遺伝子、またはその一部のアンチセンスDNA
(b)配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子によってコードされる蛋白質のアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体
本発明において、アレルギー性疾患(allergic disease)とはアレルギー反応の関与する疾患の総称である。より具体的には、アレルゲンが同定され、アレルゲンへの曝露と病変の発症に深い結びつきが証明され、その病変に免疫学的な機序が証明されることと定義することができる。ここで、免疫学的な機序とは、アレルゲンの刺激によって白血球細胞が免疫応答を示すことを意味する。アレルゲンとしては、ダニ抗原や花粉抗原等を例示することができる。
代表的なアレルギー性疾患には、気管支喘息、アレルギー性鼻炎、花粉症、あるいは昆虫アレルギー等を示すことができる。アレルギー素因(allergic diathesis)とは、アレルギー性疾患を持つ親から子に伝えられる遺伝的な因子である。家族性に発症するアレルギー性疾患はアトピー性疾患とも呼ばれ、その原因となる遺伝的に伝えられる因子がアトピー素因である。喘息は、アトピー性疾患のうち、特に呼吸器症状を伴う疾患に対して与えられた総称である。
本発明のアレルギー性疾患の検査方法は、被検者の生体試料におけるカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームの発現レベルを測定し、健常者の測定値と比較する工程を含む。両者の比較の結果、健常者よりも発現が亢進している場合には、被検者がアレルギー性疾患であると判定される。発現レベルの比較のためには、通常、たとえば健常者における前記指標遺伝子の発現レベルに基づいて、標準値が設定される。この標準値をもとに、たとえば±2S.D.の範囲が許容範囲とされる。指標遺伝子の測定値に基づいて、標準値や許容範囲を設定する手法は公知である。被検者における指標遺伝子の発現レベルが許容範囲よりも高ければ、その被検者はアレルギー性疾患を有すると判定される。またその発現レベルが許容範囲内であれば、アレルギー性疾患を有する可能性は低いと予想される。
本発明において、アレルギー性疾患の指標とすることができるカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームを単に指標遺伝子と言う場合もある。
なおカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームに相当する塩基配列配列を有する遺伝子がヒト組織に発現していることは、既に公知である。たとえば、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームに一致する塩基配列を有する遺伝子が、がんに関連する遺伝子として選択されている(WO99/38972)。また、カテプシンCのホモログが単球およびマクロファージ疾患の診断薬や治療薬として有用であることが示されている。あるいは、II型コラーゲンの治療薬や診断薬としての使用も報告されている。しかし、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームが、IL−4やIL−13に応答して気道上皮細胞で発現が増強することは知られていない。
更に、本発明者らの知見によれば、カテプシンC(GenBank Acc.No.X87212)の発現レベルは、IL−4やIL−13で処理した気道上皮細胞において有意に上昇している。なおカテプシンCの存在は既に知られているが、アレルギー性疾患との関連性については報告が無い。一方、本発明において指標遺伝子として選択されたカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームは、カテプシンCに比べると約20倍高い発現レベルを示す。したがって、本発明の指標遺伝子は、たとえばカテプシンCよりも、高い感度を期待できる。あるいは、指標とする遺伝子の発現レベルそのものが高いために、様々な測定技術を応用することができる。
本発明に基づくアレルギーの検査方法において、発現レベルや活性を測定する対象となる指標遺伝子は、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームである。本発明によるアレルギーの検査方法には、本発明の指標遺伝子以外のアレルギー性疾患の指標とすることができる遺伝子を組み合わせることもできる。たとえば本出願人は、アレルギーの検査方法に利用することができる次のような遺伝子を報告している。
花粉症関連遺伝子373(WO00/65046) 花粉症関連遺伝子627(WO00/65051) 花粉症関連遺伝子419(WO00/65045)
花粉症関連遺伝子441(WO00/73435) 花粉症関連遺伝子513(WO00/65049) 花粉症関連遺伝子465(WO00/73439)
花粉症関連遺伝子581(WO00/65048) 花粉症関連遺伝子787(WO00/73440) 花粉症関連遺伝子795(WO00/65050)
これらの遺伝子は、いずれも本発明の検査方法に組み合わせることができる。あるいはその他の、アレルギー性疾患の指標とすることができる遺伝子を用いることもできる。複数の遺伝子を指標とすることによって、検査精度を高めることができる。気管支喘息患者は、ヘテロジーニアス(不均一)な集団なので、複数の遺伝子を指標とすることにより、より確実な診断を行うことができる。
本発明において、指標遺伝子の発現レベルとは、遺伝子のmRNAへの転写、並びに蛋白質への翻訳を含む。したがって本発明によるアレルギー性疾患の検査方法は、前記遺伝子に対応するmRNAの発現強度、あるいは前記遺伝子によってコードされる蛋白質の発現レベルの比較に基づいて行われる。
本発明におけるアレルギー性疾患の検査における指標遺伝子の発現レベルの測定は、公知の遺伝子解析方法にしたがって実施することができる。具体的には、たとえばこの遺伝子にハイブリダイズする核酸をプローブとしたハイブリダイゼーション技術、または本発明の遺伝子にハイブリダイズするDNAをプライマーとした遺伝子増幅技術等を利用することができる。
本発明の検査に用いられるプローブまたはプライマーは、前記指標遺伝子の塩基配列に基づいて設定することができる。本発明者らが明らかにした前記指標遺伝子の塩基配列を配列番号:1に示す。先に述べたように、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームの存在は既に報告されている。しかし、WO99/38972において明らかにされている、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームの公知の塩基配列は、一部に未決定の塩基を含む不完全なものである。一方、本発明者らは、この遺伝子の塩基配列をより完全な形で解析した。
なお一般に高等動物の遺伝子は、高い頻度で多型を伴う。また、スプライシングの過程で相互に異なるアミノ酸配列からなるアイソフォームを生じる分子も多く存在する。多型やオータナティブスプライシングによって塩基配列に変異を含む遺伝子であっても、前記指標遺伝子と同様の活性を持ち、アレルギーに関与する遺伝子は、いずれも本発明の指標遺伝子に含まれる。
プライマーあるいはプローブには、配列番号:23に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含み、かつ配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を有する少なくとも15塩基の長さを有するオリゴヌクレオチドを利用することができる。ここで「相補鎖」とは、A:T(RNAの場合はU)、G:Cの塩基対からなる2本鎖DNAの一方の鎖に対する他方の鎖を指す。また、「相補的」とは、少なくとも15個の連続したヌクレオチド領域で完全に相補配列である場合に限られず、少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは90%、さらに好ましくは95%以上の塩基配列上の相同性を有すればよい。塩基配列の相同性は、BLAST等のアルゴリズムにより決定することができる。
本発明の指標遺伝子を特異的に認識するには、指標遺伝子に特異的に存在する塩基配列を認識するポリヌクレオチドが重要である。配列番号:23に、指標遺伝子に特有の塩基配列を示した。本発明において、配列番号:1に示す指標遺伝子中、配列番号:23に示す塩基配列からなる領域、並びにその相補鎖を、「特異領域」と言うことがある。本発明において、指標遺伝子を構成する配列番号:23に示す塩基配列からなる領域を認識するポリヌクレオチドには、以下のようなポリヌクレオチドが含まれる。
まず、配列番号:23に記載された塩基配列からなるポリヌクレオチド、またはその相補鎖、すなわち特異領域に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むポリヌクレオチドを利用することができる。
次に、配列番号:23に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含み、かつ配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列から選択された塩基配列を有するポリヌクレオチドが挙げられる。このようなポリヌクレオチドは、本発明の指標遺伝子に特有の塩基配列からなる領域と、カテプシンCと共有する塩基配列からなる領域からなる境界領域に対してハイブリダイズすることができる。一方カテプシンCをコードするポリヌクレオチドにおいては、このようなポリヌクレオチドがハイブリダイズに利用できるのは、オータナティブスプライシングフォームと共有する領域のみである。したがって、少なくともストリンジェントな条件下においては、結局、指標遺伝子にしかハイブリダイズすることはできないから、共有領域に対して相補的な塩基配列を含むポリヌクレオチドであっても、指標遺伝子の検出に用いることは可能である。特にプライマーとして用いる場合には、その3’末端の少なくとも1塩基が、特異領域に位置するようにすることにより、指標遺伝子に特異的なプライマーとすることができる。
なおプローブやプライマーが、カテプシンCとの間で共有する塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含む場合には、その構成塩基数を15塩基より少なくするのが望ましい。より具体的には、14以下、通常10以下、望ましくは8以下、より望ましくは7以下、更に望ましくは5以下となるようにする。
このようなポリヌクレオチドは、指標遺伝子を検出するためのプローブとして、また指標遺伝子を増幅するためのプライマーとして利用することができる。プライマーとして用いる場合には、通常、15bp〜100bp、好ましくは15bp〜35bpの鎖長を有する。また、プローブとして用いる場合には、指標遺伝子(またはその相補鎖)の少なくとも一部若しくは全部の配列を有し、少なくとも15bpの鎖長のDNAが用いられる。プライマーとして用いる場合、3’側の領域は相補的である必要があるが、5’側には制限酵素認識配列やタグなどを付加することができる。
なお、本発明における「ポリヌクレオチド」は、DNAあるいはRNAであることができる。これらポリヌクレオチドは、合成されたものでも天然のものでもよい。また、ハイブリダイゼーションに用いるプローブDNAは、通常、標識したものが用いられる。標識方法としては、例えば次のような方法を示すことができる。なお用語オリゴヌクレオチドは、ポリヌクレオチドのうち、重合度が比較的低いものを意味している。オリゴヌクレオチドは、ポリヌクレオチドに含まれる。
・DNAポリメラーゼIを用いるニックトランスレーションによる標識
・ポリヌクレオチドキナーゼを用いる末端標識
・クレノーフラグメントによるフィルイン末端標識(Berger SL,Kimmel AR.(1987)Guide to Molecular Cloning Techniques,Method in Enzymology,Academic Press;Hames BD,Higgins SJ(1985)Genes Probes:A Practical Approach.IRL Press;Sambrook J,Fritsch EF,Maniatis T.(1989)Molecular Cloning:a Laboratory Manual,2nd Edn.Cold Spring Harbor Laboratory Press)
・RNAポリメラーゼを用いる転写による標識(Melton DA,Krieg,PA,Rebagkiati MR,Maniatis T,Zinn K,Green MR.(1984)Nucleic Acid Res.,12,7035−7056)
・放射性同位体を用いない修飾ヌクレオチドをDNAに取り込ませる方法(Kricka LJ.(1992)Nonisotopic DNA Probing Techniques.Academic Press)
ハイブリダイゼーション技術を利用したアレルギー性疾患の検査は、例えば、ノーザンハイブリダイゼーション法、ドットブロット法、DNAマイクロアレイを用いた方法などを使用して行うことができる。さらには、RT−PCR法等の遺伝子増幅技術を利用することができる。RT−PCR法においては、遺伝子の増幅過程においてPCR増幅モニター法を用いることにより、本発明の遺伝子の発現について、より定量的な解析を行うことが可能である。
PCR遺伝子増幅モニター法においては、両端を互いの蛍光を打ち消し合う異なった蛍光色素で標識したプローブを用い、検出対象(DNAもしくはRNAの逆転写産物)にハイブリダイズさせる。PCR反応が進んでTaqポリメラーゼの5’−3’エクソヌクレアーゼ(exonuclease)活性により同プローブが分解されると二つの蛍光色素が離れ、蛍光が検出されるようになる。この蛍光の検出をリアルタイムに行う。検出対象についてコピー数の明らかな標準試料について同時に測定することにより、PCR増幅の直線性のあるサイクル数で目的試料中の検出対象のコピー数を決定する(Holland,P.M.et al.,1991,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:7276−7280;Livak,K.J.et al.,1995,PCR Methods and Applications 4(6):357−362;Heid,C.A.et al.,Genome Research 6:986−994;Gibson,E.M.U.et al.,1996,Genome Research 6:995−1001)。PCR増幅モニター法においては、例えば、ABI PRISM7700(Applied Biosystems)を用いることができる。
また本発明のアレルギー性疾患の検査方法は、前記指標遺伝子によりコードされる蛋白質を検出することにより行うこともできる。以下、本明細書において、前記指標遺伝子によりコードされる蛋白質を指標蛋白質と記載する。このような検査方法としては、例えば、これら指標蛋白質に結合する抗体を利用したウェスタンブロッティング法、免疫沈降法、ELISA法などを利用することができる。
この検出に用いる前記指標蛋白質に結合する抗体は、当業者に周知の技法を用いて得ることができる。特に配列番号:2に記載のアミノ酸配列から選択される連続する少なくとも7アミノ酸残基からなり、かつそのN末端から107位〜137位のアミノ酸配列から選択されるアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体は、指標蛋白質の特異的な検出を可能とする抗体として有用である。配列番号:2に示すアミノ酸配列のうち、N末端から107位〜137位の領域は、前記特異領域を含む塩基配列によってコードされるアミノ酸配列に相当する。つまり、指標蛋白質に特異的なアミノ酸配列と言うことができる。
本発明に用いる抗体は、ポリクローナル抗体、あるいはモノクローナル抗体(Milstein C,et al.,1983,Nature 305(5934):537−40)であることができる。例えば、指標蛋白質に対するポリクローナル抗体は、抗原を感作した哺乳動物の血液を取り出し、この血液から公知の方法により血清を分離する。ポリクローナル抗体としては、ポリクローナル抗体を含む血清を使用することができる。あるいは必要に応じてこの血清からポリクローナル抗体を含む画分をさらに単離することもできる。また、モノクローナル抗体を得るには、上記抗原を感作した哺乳動物から免疫細胞を取り出して骨髄腫細胞などと細胞融合させる。こうして得られたハイブリドーマをクローニングして、その培養物から抗体を回収しモノクローナル抗体とすることができる。
指標蛋白質の検出には、これらの抗体を適宜標識して用いればよい。また、この抗体を標識せずに、該抗体に特異的に結合する物質、例えば、プロテインAやプロテインGを標識して間接的に検出することもできる。具体的な検出方法としては、例えば、ELISA法を挙げることができる。
抗原に用いる蛋白質もしくはその部分ペプチドは、例えば該遺伝子もしくはその一部を発現ベクターに組込み、これを適当な宿主細胞に導入して、形質転換体を作成し、該形質転換体を培養して組み換え蛋白質を発現させ、発現させた組み換え蛋白質を培養体または培養上清から精製することにより得ることができる。あるいは、これらの遺伝子によってコードされるアミノ酸配列、あるいは全長cDNAによってコードされるアミノ酸配列の部分アミノ酸配列からなるオリゴペプチドを化学的に合成し、免疫原として用いることもできる。
更に本発明においては、指標遺伝子の発現レベルのみならず、生体試料における指標蛋白質の活性を指標として、アレルギー性疾患の検査を行うこともできる。指標蛋白質の活性とは、各蛋白質が備える生物学的な活性を言う。前記指標蛋白質の活性の検出は、公知の方法に基づいて行うことができる。
本発明の検査方法においては、通常、被検者の生体試料を試料とする。生体試料としては、気道上皮細胞等を用いることができる。気道上皮細胞を得る方法は公知である。すなわち、気管支鏡下において、かんしを用いて物理的に剥離させ採取することができる。得られた試料は、凍結させたり、ホルマリン固定させたり、培地に入れて培養することによって調製できる。また本発明における生体試料としては、血液、喀痰、鼻粘膜分泌物、気管支肺胞洗浄液、肺擦か細胞などを用いることもできる。これらの生体試料の採取方法についても、公知である。
生体試料が気道上皮細胞等の細胞である場合には、ライセートを調製すれば、前記蛋白質の免疫学的な測定のための試料とすることができる。あるいはこのライセートからmRNAを抽出すれば、前記遺伝子に対応するmRNAの測定のための試料とすることができる。生体試料のライセートやmRNAの抽出には、市販のキットを利用すると便利である。また指標蛋白質が血中に分泌されていれば、被検者の血液や血清などの体液試料に含まれる目的とする蛋白質の量を測定することによって、それをコードする遺伝子の発現レベルの比較が可能である。血液、鼻粘膜分泌物、並びに気管支肺胞洗浄液のような液状の生体試料においては、必要に応じて緩衝液等で希釈して蛋白質や遺伝子の測定のための試料とすることができる。
mRNAを測定する場合には、気道上皮細胞における指標遺伝子の発現レベルの測定値は、公知の方法によって補正することができる。補正により、細胞における遺伝子の発現レベルの変化を比較することができる。測定値の補正は、気道上皮細胞に発現し、かつ細胞の状態に関わらず発現レベルが大きく変動しない遺伝子(ハウスキーピング遺伝子)の発現レベルの測定値に基づいて、本発明において指標とすべき遺伝子の発現レベルの測定値を補正することによって行われる。発現レベルが大きく変動しない遺伝子の例としては、β−アクチン、GAPDH等を挙げることができる。
本発明における指標遺伝子は、IL−4あるいはIL−13で刺激された複数の気道上皮細胞株において発現量の増加を示した。従って、指標遺伝子の発現レベルを指標として、気管支喘息などのアレルギー性疾患の検査を行うことができる。
本発明におけるアレルギー性疾患の検査とは、たとえば以下のような検査が含まれる。気管支喘息の症状を示しながら、一般的な検査ではアレルギー性疾患と判定できない患者であっても、本発明に基づく検査を行えばアレルギー性疾患の患者であることが容易に判定できる。より具体的には、アレルギー性疾患が疑われる症状を示す患者における指標遺伝子の発現の上昇は、その症状の原因がアレルギー性疾患である可能性が高いことを示している。気管支喘息には、アレルギー反応が原因となっているものと、そうでないものがある。両者の治療方法はまったく異なるので、いずれの原因によって気管支喘息の症状がもたらされているのかを診断することは、治療上、たいへん重要な工程である。本発明の検査方法は、気管支喘息の原因の特定において、きわめて重要な情報を提供することができる。
あるいは、アレルギー症状が改善に向かっているのかどうかを判断するための検査が可能となる。本発明の指標遺伝子は、IL−4あるいはIL−13で刺激された気道上皮細胞で発現量の増加を示した。気道上皮組織は気管支喘息において、顕著な病変を示す組識である。したがって、アレルギー反応を強力に誘導するサイトカインであるIL−4あるいはIL−13で刺激された気道上皮細胞において発現が変動する遺伝子は、治療効果の判定に有用である。より具体的には、アレルギー性疾患と診断された患者における指標遺伝子の発現の上昇は、アレルギーの症状が進行している可能性が高いことを示している。
また本発明は、指標遺伝子の気道上皮細胞における発現レベルを上昇させたトランスジェニック非ヒト動物のアレルギー性疾患モデル動物としての使用に関する。アレルギー性疾患モデル動物は、気管支喘息における生体内の変化を明らかにするために有用である。更に、本発明のアレルギー性疾患モデル動物は、アレルギー性の気管支喘息の治療薬の評価に有用である。
本発明によって、IL−4あるいはIL−13の刺激によって気道上皮細胞における前記指標遺伝子の発現レベルが、上昇することが明らかとなった。したがって、気道上皮細胞においてこれら遺伝子、またはこれらの遺伝子と機能的に同等な遺伝子の発現レベルを人為的に増強した動物は、アレルギー性疾患のモデル動物として利用することができる。なお気道上皮細胞における発現レベルの上昇とは、気道組織全体における標的遺伝子の発現レベルの上昇を含む。すなわち、前記遺伝子の発現レベルを上昇させるのは気道上皮のみである場合のみならず、気道組織全体において、あるいは全身性に前記遺伝子の発現レベルが上昇している場合を含む。
本発明において機能的に同等な遺伝子とは、各指標遺伝子によってコードされる蛋白質において明らかにされている活性と同様の活性を備えた蛋白質をコードする遺伝子である。機能的に同等な遺伝子の代表的なものとしては、被験動物が本来備えている、その動物種における指標遺伝子のカウンターパートを挙げることができる。たとえば本発明者らは、本発明の遺伝子のマウスにおけるカウンターパートの単離に成功している。この遺伝子は配列番号:26の塩基配列を有し、配列番号:27のアミノ酸配列をコードしている。ヒトとマウス塩基配列は、約73%の相同性を示した(図8)。また、ヒトとマウスのアミノ酸配列は、約78%の相同性を示した(図9)。したがって、配列番号:1に記載の塩基配列と73%以上の同一性を有する塩基配列からなる遺伝子は、本発明における機能的に同等な遺伝子として望ましい。あるいは配列番号:2に記載のアミノ酸配列と78%以上の相同性を有するアミノ酸配列をコードする塩基配列からなる遺伝子は、本発明における機能的に同等な遺伝子として望ましい。
IL−4あるいはIL−13の刺激によって発現が増加する遺伝子は、これらのサイトカインによるシグナル伝達の経路上にある遺伝子と言うことができる。言いかえれば、IL−4あるいはIL−13の刺激が、これらの遺伝子の発現の増強を通じて、アレルギー症状となって現われていると考えられる。つまり、IL−4あるいはIL−13の刺激によって発現が増加する遺伝子は、気道上皮におけるアレルギーの病態形成において重要な役割を果たす遺伝子と言える。したがって、この遺伝子の発現を抑制したり、あるいは活性を阻害する薬剤は、アレルギーの治療において、単にアレルギー症状を改善するのみならず、アレルギーの病態形成の本質的な原因を取り除く作用が期待できる。
以上のように、IL−4あるいはIL−13で刺激した気道上皮細胞において発現が増加する遺伝子には重要な意味がある。そのため、この遺伝子の発現レベルを上昇させることによって得ることができるトランスジェニック動物をアレルギー性疾患モデル動物として使用し、遺伝子の役割や、遺伝子を標的とする薬剤を評価することには大きな意義がある。
また本発明によるアレルギー性疾患モデル動物は、後に述べるアレルギー性疾患の治療または予防のための医薬品のスクリーニングに加えて、アレルギー性疾患のメカニズムの解明、さらにはスクリーニングされた化合物の安全性の試験に有用である。
たとえば本発明によるアレルギー疾患モデル動物が気管支喘息を発症したり、何らかのアレルギー性疾患に関連した測定値の変化を示せば、それを回復させる作用を持った化合物を探索するスクリーニングシステムが構築できる。
本発明において、発現レベルの上昇とは、目的とする遺伝子が外来遺伝子として導入され強制発現している状態、あるいは宿主が備える遺伝子の転写と蛋白質への翻訳が増強されている状態、並びに翻訳産物である蛋白質の分解が抑制された状態のいずれかを意味する。遺伝子の発現レベルは、たとえば実施例に示すような定量的なPCRにより確認することができる。また翻訳産物であるタンパク質の活性は、正常な状態と比較することにより確認することができる。
代表的なトランスジェニック動物は、目的とする遺伝子を導入し強制発現させた動物である。この他のトランスジェニック動物には、たとえば遺伝子のコード領域に変異を導入し、その活性を増強したり、あるいは分解されにくいアミノ酸配列に改変した動物などを示すことができる。アミノ酸配列の変異には、置換、欠失、挿入、あるいは付加を示すことができる。その他、遺伝子の転写調節領域に変異を導入することにより、本発明の遺伝子の発現そのものを調節することもできる。
特定の遺伝子を対象として、トランスジェニック動物を得る方法は公知である。すなわち、遺伝子と卵を混合してリン酸カルシウムで処理する方法や、位相差顕微鏡下で前核期卵の核に、微小ピペットで遺伝子を直接導入する方法(マイクロインジェクション法、米国特許第4873191号)、胚性幹細胞(ES細胞)を使用する方法などによってトランスジェニック動物を得ることができる。その他、レトロウィルスベクターに遺伝子を挿入し、卵に感染させる方法、また、精子を介して遺伝子を卵に導入する精子ベクター法等も開発されている。精子ベクター法とは、精子に外来遺伝子を付着またはエレクトロポレーション等の方法で精子細胞内に取り込ませた後に、卵子に受精させることにより、外来遺伝子を導入する遺伝子組換え法である(M.LavitranoetらCell,57,717,1989)。
本発明のアレルギー性疾患モデル動物として用いるトランスジェニック動物は、ヒト以外のあらゆる脊椎動物を利用して作成することができる。具体的には、マウス、ラット、ウサギ、ミニブタ、ヤギ、ヒツジ、あるいはウシ等の脊椎動物において様々な遺伝子の導入や発現レベルを改変されたトランスジェニック動物が作り出されている。
更に本発明は、アレルギー性疾患治療薬候補化合物のスクリーニング方法に関する。本発明において、指標遺伝子は、いずれもIL−4あるいはIL−13で刺激した気道上皮細胞において有意に発現レベルが上昇している。したがって、これらの遺伝子の発現レベルを低下させることができる化合物を選択することによって、アレルギー性疾患の治療薬を得ることができる。本発明において遺伝子の発現レベルを低下させる化合物とは、遺伝子の転写、翻訳、タンパク質の活性発現のいずれかのステップに対して阻害的に作用する作用を持つ化合物である。
本発明のアレルギー性疾患治療侯補化合物のスクリーニング方法は、in vivoで行なうこともin vitroで行うこともできる。このスクリーニングは、たとえば以下のような工程にしたがって実施することができる。なお本発明のスクリーニング方法における指標遺伝子とは、先に指標遺伝子として挙げたものに加え、それらの遺伝子と機能的に同等ないずれかの遺伝子を含む。
(1)被験動物に、候補化合物を投与する工程、
(2)被験動物の生体試料における前記指標遺伝子の発現レベルを測定する工程、
(3)候補化合物を投与しない対照と比較して、指標遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
本発明のスクリーニング方法における被験動物としては、アレルギー性疾患モデル動物を利用することができる。アレルギー性疾患モデル動物は公知である。たとえばヒトの喘息に近いモデルとして、Balb/cマウスを用いた卵白アルブミン(以下OVA)抗原暴露喘息モデルが報告されている。このマウスにOVAとアジュバントである水酸化アルミニウムをDay0と10に2回腹腔内に免疫し、その10日後から4日ごとに3回OVAをネブライザーにてマウスに吸入させる。最終抗原吸入後のマウスの気道過敏性が上昇することから喘息と酷似した症状を誘発することができる。このようなモデル動物に候補化合物を投与し、本発明の指標遺伝子の発現レベルの変化を追跡することによって本発明によるスクリーニングを実施することができる。
このようにして被験動物に薬剤候補化合物を投与し、被験動物の生体試料における指標遺伝子の発現に対する化合物の作用をモニターすることにより、指標遺伝子の発現レベルに与える薬剤候補化合物の影響を検出することができる。被験動物の生体試料における指標遺伝子の発現レベルの変動は、前記本発明の検査方法と同様の手法によってモニターすることができる。更にこの検出の結果に基づいて、指標遺伝子の発現レベルを低下させる薬剤候補化合物を選択すれば、薬剤候補化合物をスクリーニングすることができる。
より具体的には、被験動物から、生体試料を採取し、前記指標遺伝子の発現レベルを候補化合物を投与しない対照と比較することにより、本発明によるスクリーニングを実施することができる。生体試料としては、平滑筋細胞、角化細胞、鼻粘膜上皮細胞、腸上皮細胞、リンパ球、マスト細胞、好酸球、好塩基球、あるいは好中球等を利用することができる。これらの生体試料の採取方法、および調製方法は公知である。
このようなスクリーニングにより、指標遺伝子の発現に様々な形で関与する薬剤を選択することができる。具体的には、たとえば次のような作用を持つ薬剤候補化合物を見出すことができる。
指標遺伝子の発現をもたらすシグナル伝達経路の抑制、
指標遺伝子の転写活性の低下、
指標遺伝子の転写産物の分解の促進等、
また、in vitroでのスクリーニングにおいては、例えば、指標遺伝子を発現する細胞に候補化合物を接触させ、これら遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する方法が挙げられる。このスクリーニングは、たとえば以下のような工程にしたがって実施することができる。
(1)指標遺伝子を発現する細胞に候補化合物を接触させる工程
(2)指標遺伝子の発現レベルを測定する工程、
(3)候補化合物を接触させない対照と比較して、指標遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
本発明において、指標遺伝子を発現する細胞は、指標遺伝子を適当な発現ベクターに挿入し、該ベクターを適当な宿主細胞に導入することにより得ることができる。利用できるベクター、および宿主細胞は、本発明の遺伝子を発現し得るものであればよい。宿主−ベクター系における宿主細胞としては、大腸菌、酵母、昆虫細胞、動物細胞等が例示でき、それぞれ利用できるベクターを適宜選択することができる。
ベクターの宿主への導入方法としては、生物学的方法、物理的方法、化学的方法などを示すことができる。生物学的方法としては、例えば、ウイルスベクターを使用する方法、特異的受容体を利用する方法、細胞融合法(HVJ(センダイウイルス)、ポリエチレングリコール(PEG)、電気的細胞融合法、微少核融合法(染色体移入))が挙げられる。また、物理的方法としては、マイクロインジェクション法、エレクトロポレーション法、ジーンパーティクルガン(gene gun)を用いる方法が挙げられる。化学的方法としては、リン酸カルシウム沈殿法、リポソーム法、DEAEデキストラン法、プロトプラスト法、赤血球ゴースト法、赤血球膜ゴースト法、マイクロカプセル法が挙げられる。
指標遺伝子を発現する細胞として、ヒトの呼吸器組織から樹立された細胞株を用いることができる。たとえば、ヒト肺がん細胞株A549やヒト気管支上皮細胞株BEAS−2Bは、本発明のスクリーニング方法に好適である。これらの細胞は、ATCCより購入することができる。
本発明のスクリーニングの方法は、まず前記細胞株に候補化合物を添加する。その後、該細胞株における指標遺伝子の発現レベルを測定し、該遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する。
なお本発明のスクリーニング方法において、指標遺伝子の発現レベルは、これらの遺伝子がコードするタンパク質の発現レベルのみならず、対応するmRNAを検出することにより比較することもできる。mRNAによって発現レベルの比較を行うには、タンパク質試料の調製工程に代えて、先に述べたようなmRNA試料の調製工程を実施する。mRNAやタンパク質の検出は、先に述べたような公知の方法によって実施することができる。
in vitroでの本発明によるスクリーニング方法として、指標蛋白質の活性に基づくスクリーニング方法を利用することもできる。すなわち本発明は、次の工程を含む、アレルギー性疾患治療候補化合物のスクリーニング方法であって、指標遺伝子がカテプシンCのオータナティブスプライシングフォーム、またはカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームと機能的に同等な遺伝子である方法に関する。
(1)指標遺伝子によってコードされる蛋白質と候補化合物を接触させる工程、
(2)前記蛋白質の活性を測定する工程、および
(3)対照と比較して前記蛋白質の活性を低下させる化合物を選択する工程
本発明における指標蛋白質であるカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームが有する活性は既に述べた。この活性を指標として、その活性を促進する活性を有する化合物をスクリーニングすることができる。このようにして得ることができる化合物は、カテプシンCのオータナティブスプライシングフォームの働きを抑制する。その結果、気道上皮細胞において発現が誘導された指標蛋白質の活性阻害を通じて、アレルギー性疾患を制御することができる。
これらスクリーニングに用いる被検候補化合物としては、ステロイド誘導体等既存の化学的方法により合成された化合物標品、コンビナトリアルケミストリーにより合成された化合物標品のほか、動・植物組織の抽出物もしくは微生物培養物等の複数の化合物を含む混合物、またそれらから精製された標品などが挙げられる。
本発明による各種のスクリーニング方法に必要な、ポリヌクレオチド、抗体、細胞株、あるいはモデル動物は、予め組み合わせてキットとすることができる。これらのキットには、標識の検出に用いられる基質化合物、細胞の培養のための培地や容器、陽性や陰性の標準試料、更にはキットの使用方法を記載した指示書等をパッケージしておくこともできる。
本発明のスクリーニング方法によって選択される化合物は、アレルギー性疾患の治療薬として有用である。あるいは、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子の発現を抑制することができる、アンチセンスDNAも、アレルギー性疾患の治療薬として有用である。更に、配列番号:1に記載の塩基配列によってコードされる蛋白質を認識する抗体が、アレルギー性疾患の治療薬として有用である。
配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子は、IL−4あるいはIL−13で刺激した気道上皮細胞において有意に発現レベルが上昇している遺伝子である。したがって、これらの遺伝子の発現の抑制、あるいはこれらの遺伝子によってコードされる蛋白質の機能を抑制することによって、アレルギー疾患の治療効果を期待することができる。
本発明のアレルギー性疾患の治療薬は、前記スクリーニング方法によって選択された化合物を有効成分として含み、生理学的に許容される担体、賦形剤、あるいは希釈剤等と混合することによって製造することができる。本発明のアレルギー性疾患の治療剤は、アレルギー症状の改善を目的として、経口、あるいは非経口的に投与することができる。
経口剤としては、顆粒剤、散剤、錠剤、カプセル剤、溶剤、乳剤、あるいは懸濁剤等の剤型を選択することができる。注射剤には、皮下注射剤、筋肉注射剤、あるいは腹腔内注射剤等を示すことができる。
また、投与すべき化合物がタンパク質からなる場合には、それをコードする遺伝子を遺伝子治療の手法を用いて生体に導入することにより、治療効果を達成することができる。治療効果をもたらすタンパク質をコードする遺伝子を生体に導入し、発現させることによって、疾患を治療する手法は公知である。
あるいはアンチセンスDNAは、適当なプロモーター配列の下流に組み込み、アンチセンスRNA発現ベクターとして投与することができる。この発現ベクターをアレルギー疾患患者のT細胞へ導入すれば、これらの遺伝子のアンチセンスを発現し、当該遺伝子の発現レベルの低下によってアレルギーの治療効果を達成することができる。T細胞への発現ベクターの導入としては、in vivo、あるいはex vivoで行う方法が公知である。。
投与量は、患者の年齢、性別、体重および症状、治療効果、投与方法、処理時間、あるいは該医薬組成物に含有される活性成分の種類などにより異なるが、通常成人一人あたり、一回につき0.1mgから500mgの範囲で、好ましくは0.5mgから20mgの範囲で投与することができる。しかし、投与量は種々の条件により変動するため、上記投与量よりも少ない量で充分な場合もあり、また上記の範囲を超える投与量が必要な場合もある。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
なお本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
発明を実施するための最良の形態
[実施例1]DNAマイクロアレイを使った候補遺伝子の選択
1.正常ヒト気管支上皮細胞の培養とIL−4あるいはIL−13刺激
Clonetics社より販売している正常ヒト気管支上皮細胞を3ロット購入した(8F1756,8F1548,8F1805)。1バイヤル中に入っている5x10細胞を未刺激、IL−4刺激、IL−13刺激用に3等分し(1.67x10/75cmflask)、SABM培地(Clonetics社)にて培地交換しながら約8−10日間培養した。その際に培地にBPE(ウシ脳下垂体抽出液)、Hydrocortisone,hEGF,Epinephrine,Transferrin,Insulin,Retinoic Acid,BSA−FAF,Triiodothyronine,GA−1000(Gentamicin/Amphotericin−B)を添付のプロトコールに従い添加した。
細胞はサイトカイン刺激前に、PBSで洗浄後、添加因子を除いたSABMに交換した。そこにIL−4(10ng/ml),IL−13(50ng/ml)を添加し(両者ともPeprotech社製)、24時間培養した。経時変化(0,6,12,24,48時間)を観察する場合も同様に行った。
2.正常ヒト気管支上皮細胞の他のサイトカイン刺激
ロット8F1548の細胞を用い、1と同様に培養した。IL−4やIL−13に代えて、50ng/mlのTNFα、IL−1β、IL−5、IL−6、およびIL−9(すべてPeprotech社製)を加え、24時間培養した。
3.GeneChip用RNAの調製
上記のように処理した気道上皮細胞をIsogen(日本ジーン;和光純薬)に溶解し、この溶液から、Isogenに添付されているプロトコルに従ってRNAを分離した。クロロホルムを加え、攪拌遠心して水層を回収した。次にイソプロパノールを加え、攪拌遠心して沈殿の全RNAを回収した。
4.GeneChip用のcDNA合成
lot 8F1756の細胞より調製した全RNA 5μgから、T7−(dT)24(Amersham Pharmacia社)をプライマーとして、Affymetrix社のExpression Analysis Technical Manualの方法に従いSuperscript II Reverse Transcriptase(Life Technologies社)を用いて逆転写し1本鎖cDNAを作製した。T7−(dT)24プライマーは、以下のようにT7プロモーターの塩基配列にd(T)24を付加した塩基配列からなる。

Figure 2002088349
次に、Expression Analysis Technical Manualに従い、DNA Ligase,DNA polymerase I及びRNase Hを加え、2本鎖cDNAを合成した。cDNAをフェノール・クロロホルム抽出後、Phase Lock Gelsに通し、エタノール沈澱し精製した。
さらに、BioArray High Yield RNA Transcription Labeling Kitを用い、ビオチンラベルしたcRNAを合成した。RNeasy Spin column(QIAGEN)を用いてcRNAを精製し、熱処理により断片化した。
そのうち12.5μgのcRNAをExpression Analysis Technical Manualに従いHybridization Cocktailに加えた。これをアレイHu35K GeneChip(Affymetrix)に入れ、45℃16時間ハイブリダイゼーションした。
アレイを洗浄した後、Streptavidin Phycoerythrinを加え染色した。洗浄後、normalヤギIgGとビオチン化ヤギIgGの抗体混合液をアレイに加えた。さらに、蛍光強度を増強する目的で、再度Streptavidin Phycoerythrinを加え染色した。洗浄後、スキャナーにセットし、GeneChip Softwareにて解析した。
5.GeneChip解析
GeneChip解析ソフトであるSuiteを用いてデータ解析を行った。Absolute analysisで、Average Intensity(1)とBackground Average(2)を調べ、(1)から(2)を引いた、未刺激、IL−4刺激、またはIL−13刺激の3つの平均を補正値(Scale Factor)としてComparison Analysisを行った。
まず、Absolute Analysisを行い1個のチップデータの解析をした。プローブセットのパーフェクトマッチとミスマッチの蛍光強度を比較して、positiveとnegativeを決定した。Pos Fraction,Log Avg,Pos/Negの値から判定されるAbsolute CallであるP(present)、A(absent)、およびM(marginal)の3区分の判定をした。
Pos Fraction;Positiveなペアの割合。
Log Avg;パーフェクトマッチとミスマッチのプローブセルの蛍光強度比の対数の平均
Pos/Neg;Positiveペア数とNegativeペア数の比
また、それぞれの遺伝子において、パーフェクトマッチとミスマッチのプローブセルの蛍光強度の差の平均値であるAverage Difference(Avg Diff)も計算した。
次に2つのデータを比較解析(Comparison Analysis)した。未刺激とIL−4刺激あるいは未刺激とIL−13刺激で比較し、発現レベルの差を以下のようにランキングした。Inc/Dec,Inc Ratio,Dpos−Dneg Ratio,Log Avg Ratio Changeの値から判定されるDifference CallであるI,D,MI,MD,NCの5区分の判定をした。
Inc:IL−4刺激あるいはIL−13刺激と未刺激の対応するプローブペアについてIL−4刺激あるいはIL−13刺激の方が増加していると判定されたペア数。
Dec:IL−4刺激あるいはIL−13刺激の方が減少していると判定されたペア数。
Inc/Dec:Incと判定されたペア数とDecと判定されたペア数の比。
Inc Ratio:Incと判定されたペア数/実際に使用されたペア数。
Dpos/Dneg Ratio:Pos ChangeからNeg Changeを引いた数と実際に使用されたペア数の比
Pos Change:IL−4刺激あるいはIL−13刺激のAbsolute AnalysisでPositiveなペア数と未刺激のAbsolute AnalysisでPositiveなペア数の差。
Neg Change:IL−4刺激あるいはIL−13刺激のAbsolute AnalysisでNegativeなペア数と未刺激のAbsolute AnalysisでNegativeなペア数の差
Log Avg Ratio Change:IL−4刺激あるいはIL−13刺激と未刺激のAbsolute AnalysisでのLog Avgの差。
増加:I(Increased)、
減少:D(Decreased)、
わずかに増加:MI(Marginally Increased)、
わずかに減少:MD(Marginally Decreased)、および
変化無し:NC(no change)
また、未刺激とIL−4刺激あるいは未刺激とIL−13刺激のAbsolute AnalysisでのAvg Diffの比であるFold Changeの値でIL−4刺激、またはIL−13刺激によって発現変動(増強あるいは減少)が認められる遺伝子として選抜した。気道上皮細胞のLot別の発現遺伝子の絞込みの結果を表1に示した。
Figure 2002088349
表中、「[Diff Call]で増加或は減少」とは、IL−4刺激、またはIL−13刺激によって発現レベルに差が見られた遺伝子の数を示す。発現レベルに差が見られた遺伝子には、前記ランキングにおいて、わずかに増加(またはわずかに減少)と判定された遺伝子を含む。各ロットごとに、IL−4とIL−13の両方に共通して差が見られた遺伝子の数を、「変動共通遺伝子」として示した。更に、「[Fold Change]」として、2倍以上の増減(>2または<−2)、および3倍以上の増減(>3または<−3)が見られた遺伝子の数をそれぞれ示した。
その結果、27遺伝子がIL−4及びIL−13刺激によって共通してFold Changeが3倍以上、または1/3倍以下に変動する遺伝子であった。その中で、IL−4及びIL−13刺激によって共通でも最も発現上昇の見られる配列としてHu35K subset Bのチップ上にESTとして報告されているaa011305配列が選抜された。
6.遺伝子の解析
aa011305の配列内にABI7700による定量用のプライマーセット(aaF/配列番号:4とaaR/配列番号:5)およびTaqManProbeを設計した。TaqManプローブの5’末端はFAM(6−carboxy−fluorescein)で、また3’末端はTAMRA(6−carboxy−N,N,N’,N’−tetramethylrhodamine)で標識されている。
前述の方法で抽出した全RNAをDNase(ニッポンジーン)処理した。その後、randam hexamer(GIBCO BRL)をプライマーとして逆転写したcDNAを鋳型とした。コピー数を算出する標準曲線のために両プライマーで増幅される塩基配列領域を含むプラスミドクローンを各々の遺伝子について準備し、その段階希釈を鋳型として反応を行った。PCR増幅のモニタリングのための反応液の組成は表2に示した。
Figure 2002088349
また、試料中のcDNA濃度の差を補正するため、補正用内部標準としてβ−アクチン(β−actin)遺伝子、およびグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素(GAPDH)遺伝子について同様の定量解析を行い、それら遺伝子のコピー数を基に補正して、目的遺伝子のコピー数を算出した。
βアクチン、あるいはGAPDH測定用のプライマーとプローブは、TaqMan β−actin Control Reagents(Applied Biosystems)に添付のものを用いて行った。塩基配列は以下の通りである。βアクチンにより補正した各遺伝子の発現量(copy/5ng全RNA)の経時的な変化を図1に、細胞ロット別の発現量の変化を図2に示す。3ロットの気道上皮細胞を用いたIL−4及びIL−13刺激実験での発現変動を確認したところ、やはりはっきりとした発現の上昇が観察された。
定量的PCRの結果、実施例1で選択した遺伝子の気道上皮細胞における発現レベルは、いずれもIL−4あるいはIL−13刺激によって、3つの異なる気道上皮細胞において2倍以上に上昇した。これらの結果に基づいて、気道上皮細胞では、IL−4やIL−13に応答して、これらの指標遺伝子の発現レベルが上昇することが予測された。
アレルギー反応との密接な関連が知られているIL−4やIL−13の刺激によって、本発明の指標遺伝子は、異なるロットの気管支上皮細胞で共通の挙動を示す。したがって、本発明の指標遺伝子は、アレルギー反応の進行を制御する重要な遺伝子であると考えられる。
Figure 2002088349
次に、発現レベルの上昇が認められた配列であるaa011305配列をHuman Genome Blast検索したところ、カテプシンC遺伝子の第2イントロンに一致することが分かった。ゲノムを増幅してしまった可能性が考えられたので、LongPCRによる検証を行った。すなわち、aa011305配列内に設計したプライマー(aaFおよびaaR)と、aa011305配列の含まれる第2イントロンに近接するエキソン(5’側は第2エキソン,3’側は第3エキソン)内に設計したPCRプライマー(3F/配列番号:13および3R/配列番号:14)を用い、増幅領域が各エキソンとaa011305配列を結ぶようなlong−PCRを行った。操作は次のとおりである。
すなわち、2.5unit/μl KOD Dash(TOYOBO)、0.2μl、10ng/μl気道上皮細胞(IL−4刺激)由来cDNA 2μl、10μM primer各2μl、2mM dNTPs 1μl、dHO 10.8μlを混合し、total 20μlとした。ABI9700を用いて94℃ 2minの後94℃ 30sec、60℃ 2sec、74℃ 1min×35cycleの増幅反応を行った。用いたプライマーの塩基配列を以下に示す。
Figure 2002088349
プライマーaaFと3Fを用いた5’側の増幅では、プライマー同士のゲノム配列上の距離は約8kbあるのにもかかわらず、200bp程度の増幅産物が得られた。この断片をpCR2.1vector(invitrogen)へ通常の方法によって組み込み、TOP10F’(invitrogen)へ形質転換し、その塩基配列を解析した。その結果、aa011305配列よりも5’側に69bp伸長した所で第2エキソンとつながる新規の配列が得られた(配列番号:23として示した配列の1−206)。この配列は第2エキソンから既知のカテプシンCとは異なる31アミノ酸および終止コドンを含む新規のORFをコードしており、また、伸長した69bpをaa011305配列に付加してHuman Genome Blast検索したところ、カテプシンC遺伝子の第2イントロン内で2つの領域に分断されていた。図3に本発明のオータナティブスプライシングフォームのエキソン、カテプシンCのエキソン、並びにDNAチップ上のESTであるaa011305のゲノムにおける位置関係を模式的に示した。また本発明のオータナティブスプライシングフォームのイントロン1およびイントロン2の、エキソンとイントロンの間の塩基配列と、GT−AGルールの関係を図4に示した。見出された2つの新規エキソンと隣接するイントロンの間のGT−AG規則はかなりよく保存されており、cathepsin−C遺伝子の新規なオータナティブスプライシングフォームであると考えられた。
aa011305配列上のプライマーaaRと第3エキソン上に設計したプライマー3Rを用いたPCRでは増幅は認められなかった。また、第2エキソン・第3エキソン上のプライマー(3Fおよび3R)を用いた場合、および第1エキソン・第7(最終)エキソン上のプライマー(2Fおよび2R)を用いたPCRではカテプシンCとして既知の配列以外は得られなかった。
しかし、第1エキソンの開始コドン近傍に設計したプライマー1Fとaa011305配列上のプライマーaaFでのPCRでは第1エキソンから第2エキソンを経て今回見出された新規エキソンに切り替わる配列が得られた。aa011305配列中に終止コドンが存在することと併せて考慮すると、今回得られたオータナティブスプライシングフォームにはaa011305配列以降のエキソンはなく、少なくとも第1エキソンの途中から第2エキソンまでは既知の配列と同一で、第2エキソンの終わりから新規の31アミノ酸を付加したところで終結する短いペプチドをコードしていることが示唆される。
さらに、このオータナティブスプライシングフォームの5’末端と3’末端を決定するために、Marathon cDNA Amplification Kit(CLONTECH)により、HL60由来のmRNAを用いて作成されたMarathon用ライブラリーを鋳型として3’RACEおよび5’RACEを行った。
5’RACEでは、キット付属のAP1プライマーと5’RACE1(配列番号:18)でPCRを行った。さらに、この増幅断片を鋳型にアダプター内の配列[AP2]と5’RACE2(配列番号:19)を用いてnested PCRを行った。一方、3’RACEではキット付属のAP1プライマーとプライマー3’RACE1(配列番号:20)でPCRを行った。さらに、この増幅断片を鋳型にアダプター内の配列[AP2]とプライマー3’RACE2(配列番号:21)を用いてnested PCRを行った。
Figure 2002088349
この結果、aa011305として報告されている配列の5’端がこのオータナティブスプライシングフォームの3’端であり、3’末端から19bpに存在するpolyA付加シグナルを認識しているらしいことが分かった。以上の実験で得られた新規オータナティブスプライシングフォームの全長の塩基配列を配列番号:1に、このcDNAによってコードされるアミノ酸配列を配列番号:2に示す。
[実施例2]ノーザンハイブリダイゼーション
カテプシン遺伝子及びオータナティブスプライシングフォームがmRNAとして発現していることを確認するためにノーザンハイブリダイゼーションを行った。次のプライマーセットによる増幅産物をRECO Chip(TAKARA)を用いて精製し、Random Primer Labeling Kit(TAKARA)により32Pを用いて標識しプローブとした。鋳型には、Long PCR実験で得た2F/2R間の塩基配列をインサートとして持つプラスミドを用いた。
既知配列のみを認識するプローブ552bp
Figure 2002088349
既知配列及びオータナティブスプライシングフォーム双方を認識するプローブ1301bp
Figure 2002088349
メンブレンは、CLONTECH社のHuman Immune System MTN Blot IIおよびHuman MTN Blotを用いた。Express Hybridization Solution(CLONTECH)を用いて添付使用書通りにノーザンハイブリダイゼーションおよび洗浄を行った。洗浄は2xSSC−0.1%SDSを用いて室温で約40分、0.1×SSC−0.1%SDSを用いて56℃で10分行った。一晩イメージングプレートに暴露し画像を取得した。画像はMolecular Imager System(BIO−RAD)によって取得した。
既知カテプシンC遺伝子の第6エキソン・第7エキソン上の配列を持ち、既知カテプシンC遺伝子のみを認識することが期待されるプローブ(x87f/2R)と、第1エキソンから第7エキソンまでの配列を持ち、既知カテプシンC遺伝子及び新規オータナティブスプライシングフォーム双方を認識するプローブ(2F/2R)を用いた場合は約2kbのバンドが検出された。このサイズは、報告されている既知遺伝子の1.8kbとほぼ一致した。また、検出されたバンドの強度は肺・腎臓・胎盤で強く、脳で弱いという過去の報告(J.Biol.Chem,272,10260−10265,1997)と同一の結果を示した。さらに、既知カテプシンC遺伝子および新規オータナティブスプライシングフォーム双方を認識するプローブを用いた場合にのみ、非常に弱いシグナルではあるが1kb付近にバンドが認められ、これが前述のオータナティブスプライシングフォームであることが予測された。
オータナティブスプライシングフォームのみを検出するために、本実験で新規に得られた領域(配列番号:23)をもとにriboprobeによるノーザンハイブリダイゼーションを行った。プローブは次のようにして調製した。まず、プライマーaaF(配列番号:4)とプライマー3’RACE1(配列番号:20)を用いて増幅される領域をpGEM−T Easy vector(promega)に組み込んだ。鋳型には、Long PCR実験で得た1F/aaF間の塩基配列をインサートとして持つプラスミドを用いた。次に、T7 promoterから標的配列のantisense鎖が読まれるクローンを選択し、プラスミドを精製した。得られたプラスミドを制限酵素NdeIを用いて直鎖状とし、これを鋳型として32P−rCTPで標識されたantisense RNA鎖をT7 RNA polymerase(promega)を用いて合成し、プローブとして用いた。一連の操作は、riboprobe In Vitro Transcription Systems(promega)の指示書にしたがった。
同種のメンブランを用い、5xSSPE,50%ホルムアミド、5xデンハルト、0.5%SDSのハイブリソリューション中、55℃で一晩ハイブリダイゼーションを行った。洗浄は2xSSC−0.1%SDSを用いて室温で約40分、0.1×SSC−0.1%SDSを用いて56℃で1時間、60℃で1時間、70度で30分行った。一晩イメージングプレートに暴露し画像を取得した。画像はMolecular Imager System(BIO−RAD)によって取得した。
この結果、1kb付近にシグナルが見出され、このオータナティブスプライシングフォームが実際にmRNAとして存在していることが示された。また、腎臓・胎盤・リンパ節で発現が高いことが分かった(図5)。
[実施例3]指標遺伝子の発現レベルの比較
培養気道上皮細胞(Clonetics社)におけるカテプシンCのオータナティブスプライシングフォームの発現レベルを定量的PCRにより測定し、カテプシンCと比較した。培養細胞としては、8F1756、8F1548、および8F1805の3つのロットを用いた。測定方法は、6に準じた。オータナティブスプライシングフォームのためのプライマーおよびTaqManProbeは、[実施例1]の6で用いたaaF(配列番号:4)およびaaR(配列番号:5)、およびTaqManProbe(配列番号:6)である。カテプシンC用のプライマーとTaqManProbeの塩基配列は以下に示す。
Figure 2002088349
前述の方法で抽出した全RNAをDNase(ニッポンジーン)処理した。その後、randam hexamer(GIBCO BRL)をプライマーとして逆転写したcDNAを鋳型とした。コピー数を算出する標準曲線のために両プライマーで増幅される塩基配列領域を含むプラスミドクローンを各々の遺伝子について準備し、その段階希釈を鋳型として反応を行った。PCR増幅のモニタリングのための反応液の組成も[実施例1]の6で表2に示したものと同じである。
また、試料中のcDNA濃度の差を補正するため、補正用内部標準としてβ−アクチン(β−actin)遺伝子、およびグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素(GAPDH)遺伝子について同様の定量解析を行い、それら遺伝子のコピー数を基に補正して、目的遺伝子のコピー数を算出した。
βアクチン、あるいはGAPDH測定用のプライマーとプローブは、TaqMan β−actin Control Reagents(Applied Biosystems)に添付のもの(6で用いたのと同じもの)を用いて行った。GAPDHにより補正した各遺伝子の発現量(copy/5ng全RNA)を図6に示す。
定量的PCRの結果、カテプシンCとそのオータナティブスプライシングフォームの発現レベルは、いずれもIL−4あるいはIL−13刺激によって、3つの異なる気道上皮細胞において2倍以上に上昇していた。気道上皮細胞では、IL−4やIL−13に応答して、これらの指標遺伝子の発現レベルが上昇することが予測された。しかし、両者の発現レベルは大きく相違していた。すなわち、オータナティブスプライシングフォームの発現レベルは、カテプシンCの約20倍に達することが明らかとなった。
アレルギー反応との密接な関連が知られているIL−4やIL−13の刺激によって、本発明の指標遺伝子は、異なるロットの気管支上皮細胞で共通の挙動を示す。したがって、本発明の指標遺伝子は、アレルギー反応の進行を制御する重要な遺伝子であると考えられる。またカテプシンCと比べてはるかに高い発現レベルを示すオータナティブスプライシングフォームは、アレルギーに関連する遺伝子の中でも、特に高感度な測定を行うことができる指標として有用である。
[実施例4]カテプシンCオータナティブスプライシングフォームのマウスカウンターパートのクローニング
まず、既知のマウスカテプシンC配列(u89269)の第2エキソン(JBC,vol.272,No.16,10695−10703,1997より)上に5’側のプライマーを、また3’側にはヒトのオータナティブスプライシングフォームの配列に基づいて縮重プライマー(表3)を作成し、マウスcDNAライブラリー(肺)を鋳型としたPCRを行った。
Figure 2002088349
得られた断片の配列を決定したところ、ヒトの場合と同位置(エキソン2の終了点)から新規配列に切り替わる配列の存在が確認された。このことからヒトと類似のオータナティブスプライシングフォームがマウスにも存在している可能性が高いと考えられたため、前述のPCRで得たオータナティブスプライシングフォームの一部と思われる配列上にRACE用のプライマー(表3)を設計し、Marathon cDNA amplification Kit(CLONTECH)を用いてマウスcDNAライブラリー(lung)をtemplateとした5’RACEおよび3’RACEを行った。
この結果、開始コドンから第2エキソンまではマウスで報告されているカテプシンCと同一だが、そこから未報告の362bpの新規配列を付加して終結するmRNAの存在が確認された。マウスカウンターパートの塩基配列を配列番号:26に(図7)、該塩基配列によってコードされるタンパク質のアミノ酸配列を配列番号:27に示す。このマウスカウンターパートはヒト遺伝子の塩基配列と高い相同性を持ち(図8)、ヒトと同様に31アミノ酸の新規ペプチド(配列番号:28/DVTDFISLFMQLGTVGYDLPHLRNKLVIK/ヒトと異なるアミノ酸を下線で示す)を付加する。クローニングした領域中(93bp+TAG)には、3つの塩基置換が見られ、一つは同義置換、残りはHis(ヒト)→Gln、Ile(ヒト)→Metの非同義置換であった。また3’UTRは、ヒトの324bpに対してマウスでは246bpとなっていた。
産業上の利用の可能性
本発明により、IL−4あるいはIL−13で刺激した気道上皮細胞において発現が増加する遺伝子が見出された。IL−4あるいはIL−13で刺激した気道上皮細胞において発現が高まる遺伝子は、気管支喘息におけるアレルギー症状の本質的な原因となっている可能性が高い。したがって本発明によって提供された指標遺伝子は、気管支喘息がアレルギー症状によってもたらされたものかどうかを確実に知ることができる有用な指標となる。アレルギーによってもたらされた気管支喘息を確実に診断できることにより、的確な治療方法を早期に選択することができる。
IL−4あるいはIL−13は、アレルギー反応を増強する重要な因子である。したがって、これらの因子の刺激に伴って発現が増加する遺伝子は、アレルギー症状の病態形成において重要な役割を果たしていると考えられる。しかも本発明によって提供された指標遺伝子は、いずれも複数の気道上皮細胞で、明確な発現の増強が見られた。IL−4あるいはIL−13の刺激に伴う遺伝子の発現レベルの変動に着目した研究は初めてではない。しかし、本発明によって提供される遺伝子は、いずれも、ここで述べたような厳しいクライテリアによって見出されたアレルギー関連遺伝子である。したがって、本発明の指標遺伝子は、類似のアプローチによって得られた公知のアレルギー関連遺伝子に比べて、アレルギー反応における重要な役割を果たしている遺伝子であると考えられる。なぜなら、本発明の指標遺伝子は、異なる細胞において、常にIL−4あるいはIL−13の刺激に鋭敏に応答している。このことは、アレルギー反応に本発明の指標遺伝子が欠かせない存在であることを裏付けている。
このように、本発明の指標遺伝子は、いずれもその発現亢進が病態と結びついていることから、それを抑えることがアレルギー性疾患の治療戦略のターゲットとなるとともに、そのような新しい治療法におけるモニタリングのための新しい臨床診断指標としての有用性が期待できる。特に本発明の指標遺伝子は、健常者とアレルギー性疾患の患者との間で発現レベルの違いが大きい。たとえば本発明者らは、IL−4やIL−13で処理した気道上皮細胞において、カテプシンCの発現レベルが有意に高いことを確認している。しかし本発明の指標遺伝子の発現レベルは、カテプシンCの発現レベルに比較して約20倍高い。したがって、本発明の指標遺伝子は、容易に高感度な測定が可能である。このように、本発明の指標遺伝子は、診断指標としての有用性が高い。
本発明によって提供された指標遺伝子は、アレルゲンの種類に関わらず、簡便にその発現レベルを知ることができる。したがって、アレルギー反応の病態を総合的に把握することができる。
また本発明によるアレルギーの検査方法は、生体試料を試料としてその発現レベルを解析することができるので、患者に対する侵襲性が低い。しかも遺伝子発現解析に関しては、微量サンプルによる高感度な測定が可能である。遺伝子解析技術は、年々ハイスループット化、低価格化が進行している。したがって本発明によるアレルギーの検査方法は、近い将来、ベッドサイドにおける重要な診断方法となることが期待される。この意味でこれらの病態関連遺伝子の診断的価値は高い。
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
図1は、IL−4およびIL−13で刺激した培養気管支上皮細胞における指標遺伝子の処理後から0、6、12、24、および48時間後の発現レベルの経時的な変化を示したグラフである。縦軸は遺伝子の発現量(copy/5ng全RNA)を、横軸は処理したサイトカインの種類と処理ごの経過時間を示す。B2−24−c〜B2−24−IL9で示したカラムは、サイトカインとして、TNFα、IL−1β、IL−5、IL−6、およびIL−9を用いた場合の、処理24時間後の測定結果である。カラムは左から順に、生データ、β−アクチン補正値、およびGAPDH補正値を示している。
図2は、IL−4およびIL−13で刺激した培養気管支上皮細胞における指標遺伝子の発現レベルを細胞ロットごとに測定した結果を示すグラフ。縦軸は遺伝子の発現量(copy/5ng全RNA)を、横軸は細胞のロットと処理したサイトカインの種類を示す。カラムは左から順に、生データ、β−アクチン補正値、およびGAPDH補正値を示している。
図3は、本発明のオータナティブスプライシングフォームのエキソン、カテプシンCのエキソン、並びにDNAチップ上のESTであるaa011305のゲノムにおける位置関係を模式的に示した図。
図4は、本発明のオータナティブスプライシングフォームのイントロン1およびイントロン2の、エキソンとイントロンの間の塩基配列と、GT−AGルールの関係を示ず図。
図5は、riboprobeによるノーザンハイブリダイゼーションの結果を示す写真。
図6は、カテプシンC、およびそのオータナティブスプライシングフォームの、培養細胞における発現レベル(GAPDH補正値)の測定結果を示すグラフ。
図7は、カテプシンCオータナティブスプライシングフォームのマウスカウンターパート全長配列を表す図である。開始コドン、終始コドン、polyA付加シグナルを下線で表した。*はエキソン2との境界を示す。
図8は、ヒトとマウスのカテプシンCオータナティブスプライシングフォームの塩基配列を整列化した図である。ギャップは「−」で表した。▼は既知のスプライシング部位を表し、▽は新規なスプライシング部位を表し、下線はヒトのAA011305のEST配列を表す。
図9は、ヒトとマウスのアミノ酸のアライメントを表す図である。Boxで囲った領域は、ホモロジーのある領域を表す。 Technical field
The present invention relates to a method for testing an allergic disease.
Background art
Bronchial asthma is considered to be a multifactorial disease. Thus, bronchial asthma results from the interaction of the expression of many different genes, and the expression of these individual genes is affected by multiple environmental factors. For this reason, it has been very difficult to elucidate the specific genes that cause bronchial asthma.
However, bronchial asthma is currently positioned as a chronic inflammatory disease in the airways. It has been pointed out that allergic reactions in airway mucosa and bronchial smooth muscle are closely involved in the pathogenesis of bronchial asthma. Therefore, in diagnosing bronchial asthma, it is important to understand the state of allergic reactions in these tissues. In the treatment of bronchial asthma, control of an allergic reaction becomes an issue.
On the other hand, allergic diseases are considered to involve the expression of genes having mutations or deficiencies, or overexpression or reduction of the expression level of specific genes. To understand the role of gene expression in disease, it is necessary to understand how genes are involved in the pathogenesis and how external stimuli such as drugs alter gene expression.
By the way, many patients with bronchial asthma have an atopic predisposition accompanied by enhanced production of IgE antibodies. Although there are a variety of causes for bronchial asthma, there is no doubt that atopic predisposition causes hypersensitivity in many patients. As a mechanism of airway obstruction due to asthma attack, contraction of bronchial smooth muscle, edema of airway mucosa, and enhancement of airway endocrine secretion are expected. In these changes in the airways, a type I allergic reaction in the airways due to exposure to etiological allergens plays an important role.
Recently, it has been suggested that IL-4 and IL-13 have an important role in the development of bronchial asthma. Therefore, for example, genes whose expression levels are changed by IL-4 or IL-13 in airway epithelial cells or bronchial smooth muscle are considered to be related to bronchial asthma. However, there is no report on the isolation of a gene whose expression level is specifically changed by IL-4 or IL-13 based on such a concept.
Now, in the diagnosis of allergic diseases, interviews, family histories, and confirmation of the patient's history are important factors in general. In order to diagnose allergy based on more objective information, a test method using blood as a sample and a method of observing a patient's immunological response to an allergen have been implemented. Examples of the former include an allergen-specific IgE measurement, a leukocyte histamine release test, and a lymphocyte blastogenesis test. The presence of allergen-specific IgE is evidence of an allergic reaction to the allergen. However, in some patients, it is not always possible to detect allergen-specific IgE. In addition, due to its measurement principle, tests must be performed for all allergens required for diagnosis. The leukocyte histamine release test and lymphocyte blastogenesis test are methods for observing the response of the immune system to allergens in vitro. These methods are complicated in operation.
On the other hand, a method of using an immune response observed when a patient is actually contacted with an allergen to diagnose allergy (the latter) is also known. Such tests include brick tests, scratch tests, patch tests, intradermal reactions, or provocation tests. While these test methods can directly diagnose a patient's allergic reaction, they are tests involving invasiveness that actually exposes a subject to an allergen.
In addition, test methods for proving the involvement of allergic reactions regardless of allergens have been attempted. For example, when the serum IgE level is high, it can be estimated that the patient has an allergic reaction. The serum IgE value is information corresponding to the total amount of allergen-specific IgE. Although it is easy to determine the total amount of IgE regardless of the type of allergen, IgE may be low in patients with diseases such as non-atopic bronchitis.
Therefore, it would be useful to provide a marker for an allergic disease, which has a low risk to the patient and which can easily obtain information necessary for diagnosis. Since such a marker is considered to be deeply involved in the development of allergic diseases, it may be an important target not only in diagnosis but also in control of allergic symptoms.
Disclosure of the invention
An object of the present invention is to provide an index that enables a test for an allergic disease. Another object of the present invention is to provide a method for testing an allergic disease and a method for screening a candidate compound for a therapeutic drug for an allergic disease based on the index.
Several reports have suggested that IL-4 and IL-13 are deeply involved in allergic reactions. For example, IL-4 (Yssel, H and Groux, H: Int. Arch. Allergy Immunol., 121; 10-18, 2000) and STAT6 (Akimoto, T. et al .: J. Exp. Med., 187, 1537-1542, 1998), the airway hyperresponsiveness disappears in mice knocked out. In model mice, IL-13 is involved in the formation of asthma-like pathologies irrespective of IgE production or Th2 type (Wills-Karp, M. et al .: Science, 282, 2258-2261, 1998; Grunig, G. et al .: Science, 282, 2261-2263, 1998; Zhu, Z. et al .: J. Clin. Invest., 103, 779-788, 1999).
In addition, IL-4 receptor and IL-13 receptor are highly expressed in human airway epithelial cells and bronchial smooth muscle (Heinzmann, A. et al .: Hum. Mol. Genet., 9: 549-559, 2000). This suggests that these tissues are target cells for IL-4 and IL-13. On the other hand, it has been shown that SNPs present in IL-4 receptor α and IL-13 are one of the genetic factors of allergic diseases (Mitsuyasu, H., et al .: Nature Genet., 19, Mitsuyasu, H., et al .: J. Immunol., 162: 1227-1231, 1999; Kruse, S., et al .: Immunol., 96, 365-371, 1999; Heinzmann, A. et al .: Hum.Mol.Genet., 9: 549-559, 2000). Furthermore, it has been shown that inhibiting the action of IL-4 or IL-13 by soluble IL-4 receptor α is effective as a treatment for bronchial asthma (Borish, LC et al .: Am. J. Respir. Crit. Care Med., 160: 912-922, 1999).
As described above, it has been suggested that IL-4 and IL-13 have a deep relationship with allergic reactions, particularly respiratory symptoms. In other words, genes constituting a signal transduction pathway by IL-4 and IL-13 can be said to be genes closely related to allergic reactions. Therefore, by isolating these genes and elucidating their relevance to allergic reactions, new targets for the treatment of allergic diseases can be found.
Based on such a concept, the present inventors will search for a gene showing a change in the expression level when human bronchial epithelial cells are treated with IL-4 and IL-13. We thought that it would be possible to isolate a gene that would According to a similar approach, there have been reports of attempts to isolate a gene whose expression level changes by treatment with IL-4 or IL-13 (Wang et al., Immunology 2000, Seattle, May 12-16, 2000). However, in the known search method, since the number of lots of cells used for analysis is small and the range of change in the expression level is not clear, specificity for IL-4 or IL-13 stimulation cannot be expected.
In order to isolate a gene that responds more specifically to IL-4 or IL-13 stimulation, the present inventors increased the number of lots of cells to be analyzed and further changed the expression level. Was selected twice or more times. Next, it was confirmed that the expression level of the gene thus selected significantly increased in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13. Based on the above findings, the present inventors have clarified that the alternative splicing form of cathepsin C is closely related to allergic diseases.
Based on the above findings, the present inventors have found that it is possible to test for allergic diseases by using the alternative splicing form of cathepsin C and the protein encoded by the nucleotide sequence as an index. Completed the invention. In addition, the present inventors have found that a therapeutic agent for an allergic disease can be screened by using the expression levels of these genes or the activities of the proteins encoded by these genes as indicators, and completed the present invention.
That is, the present invention relates to the following inspection methods and screening methods.
[1] A method for testing an allergic disease, comprising the following steps:
a) a step of measuring the expression level of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in a biological sample of a subject
b) comparing with the expression level of the gene in a biological sample of a healthy subject
[2] The test method according to [1], wherein the allergic disease is bronchial asthma.
[3] The test method according to [1], wherein the expression level of the gene is measured by cDNA PCR.
[4] The test method according to [1], wherein the expression level of the gene is measured by detecting a protein encoded by the gene.
[5] a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the complementary strand thereof and comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or a complementary strand thereof; A reagent for testing an allergic disease, comprising an oligonucleotide having a length of at least 15 bases selected from a complementary base sequence.
[6] recognizes a peptide consisting of at least 7 consecutive amino acid residues selected from the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2, and containing an amino acid sequence selected from the amino acid sequence at positions 107 to 137 from the N-terminus An allergic disease test reagent consisting of an antibody.
[7] A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) a step of contacting a candidate compound with a cell that expresses a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or any gene functionally equivalent to these genes
(2) measuring the expression level of the gene;
(3) selecting a compound that reduces the expression level of the gene as compared to a control that is not contacted with the candidate compound
[8] The method of [7], wherein the cells are established airway epithelial cells.
[9] A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) administering a candidate compound to a test animal,
(2) measuring the expression intensity of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a gene functionally equivalent to the gene in a biological sample of a test animal; and
(3) selecting a compound that reduces the expression level of the gene as compared to a control to which no candidate compound is administered
[10] A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) contacting a candidate substance with a protein encoded by a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a protein functionally equivalent to the protein;
(2) measuring the activity of the protein, and
(3) selecting a compound that reduces the activity of the protein as compared to a control that is not contacted with a candidate compound
[11] A therapeutic agent for an allergic disease, comprising as an active ingredient a compound obtainable by the screening method according to any one of [7], [9], and [10].
[12] A therapeutic agent for an allergic disease, comprising a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23 or a part thereof as an antisense DNA as a main component.
[13] a polynucleotide comprising a nucleotide sequence of a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or an oligonucleotide having a nucleotide sequence complementary to a complementary strand thereof and having a length of at least 15 nucleotides; A kit for screening a therapeutic drug candidate compound for an allergic disease, comprising a cell that expresses a gene containing the nucleotide sequence according to 1.
[14] an antibody that recognizes a peptide containing the amino acid sequence of the protein encoded by the gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and a cell that expresses the gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 And a kit for screening candidate compounds for the treatment of allergic diseases.
[15] Allergic disease of a transgenic non-human vertebrate in which the expression intensity of a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a gene functionally equivalent to this gene in airway epithelial cells is increased. Use as a model animal.
The present invention also relates to a method for treating an allergic disease, comprising a step of administering a compound obtainable by the screening method according to any one of [7], [9], and [10]. Alternatively, the present invention relates to the use of a compound obtainable by the screening method according to any one of [7], [9], and [10] in the manufacture of a pharmaceutical composition for treating an allergic disease. Furthermore, the present invention relates to a method for treating an allergic disease, which comprises a step of administering the component (a) or (b) described below. Alternatively, the present invention relates to the use of component (a) or (b) described below in the manufacture of a pharmaceutical composition for treating an allergic disease.
(A) a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a partial antisense DNA thereof
(B) an antibody that recognizes a peptide containing an amino acid sequence of a protein encoded by a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1
In the present invention, an allergic disease is a general term for diseases in which an allergic reaction is involved. More specifically, it can be defined as identifying an allergen, demonstrating a deep link between allergen exposure and the development of a lesion, and demonstrating an immunological mechanism for the lesion. Here, the immunological mechanism means that white blood cells show an immune response by allergen stimulation. Examples of the allergen include a mite antigen and a pollen antigen.
Representative allergic diseases can include bronchial asthma, allergic rhinitis, hay fever, or insect allergy. An allergic diathesis is a genetic factor transmitted from a parent having an allergic disease to a child. An allergic disease that develops familially is also called atopic disease, and a genetically transmitted factor that causes it is atopic predisposition. Asthma is a general term given to atopic diseases, particularly those associated with respiratory symptoms.
The method for testing an allergic disease of the present invention includes the step of measuring the expression level of an alternative splicing form of cathepsin C in a biological sample of a subject and comparing the measured level with the measurement value of a healthy subject. As a result of comparison between the two, when the expression is higher than that in a healthy subject, the subject is determined to have an allergic disease. For comparison of the expression level, a standard value is usually set based on, for example, the expression level of the indicator gene in a healthy person. Based on this standard value, for example, ± 2S. D. Is regarded as an allowable range. Techniques for setting a standard value and an allowable range based on a measured value of an indicator gene are known. If the expression level of the indicator gene in the subject is higher than the allowable range, the subject is determined to have an allergic disease. If the expression level is within the allowable range, the possibility of having an allergic disease is expected to be low.
In the present invention, an alternative splicing form of cathepsin C that can be used as an indicator of an allergic disease may be simply referred to as an indicator gene.
It is already known that a gene having a nucleotide sequence corresponding to the alternative splicing form of cathepsin C is expressed in human tissues. For example, a gene having a nucleotide sequence that matches the alternative splicing form of cathepsin C has been selected as a cancer-related gene (WO99 / 38972). In addition, it has been shown that a cathepsin C homolog is useful as a diagnostic or therapeutic agent for monocyte and macrophage diseases. Alternatively, use of type II collagen as a therapeutic or diagnostic agent has been reported. However, it is not known that the alternative splicing form of cathepsin C enhances expression in airway epithelial cells in response to IL-4 or IL-13.
Furthermore, according to the findings of the present inventors, the expression level of cathepsin C (GenBank Acc. No. X87212) is significantly increased in airway epithelial cells treated with IL-4 or IL-13. Although the presence of cathepsin C is already known, there is no report on its association with allergic diseases. On the other hand, the alternative splicing form of cathepsin C selected as an indicator gene in the present invention shows an expression level about 20 times higher than that of cathepsin C. Therefore, the indicator gene of the present invention can be expected to have higher sensitivity than, for example, cathepsin C. Alternatively, various measurement techniques can be applied since the expression level itself of the gene serving as an index is high.
In the method for testing an allergy according to the present invention, the indicator gene for which the expression level or activity is to be measured is an alternative splicing form of cathepsin C. In the method for testing an allergy according to the present invention, a gene other than the indicator gene of the present invention, which can be used as an index for an allergic disease, can also be combined. For example, the present applicant has reported the following genes that can be used in a method for testing allergy.
Hay fever-related gene 373 (WO 00/65046) hay fever-related gene 627 (WO 00/65051) hay fever-related gene 419 (WO 00/65045)
Hay fever-related gene 441 (WO 00/73435) Hay fever-related gene 513 (WO 00/65049) Hay fever-related gene 465 (WO 00/73439)
Hay fever-related gene 581 (WO 00/65048) Hay fever-related gene 787 (WO 00/73440) Hay fever-related gene 795 (WO 00/65050)
Any of these genes can be combined with the test method of the present invention. Alternatively, other genes that can be used as indicators of allergic diseases can also be used. By using a plurality of genes as indices, test accuracy can be improved. Since bronchial asthma patients are heterogeneous (heterogeneous) populations, more reliable diagnosis can be made by using a plurality of genes as indices.
In the present invention, the expression level of the indicator gene includes transcription of the gene into mRNA and translation into a protein. Therefore, the method for testing for an allergic disease according to the present invention is performed based on a comparison of the expression intensity of mRNA corresponding to the gene or the expression level of a protein encoded by the gene.
The measurement of the expression level of the indicator gene in the test for an allergic disease according to the present invention can be performed according to a known gene analysis method. Specifically, for example, a hybridization technique using a nucleic acid that hybridizes to the gene as a probe or a gene amplification technique using a DNA that hybridizes to the gene of the present invention as a primer can be used.
The probe or primer used for the test of the present invention can be set based on the base sequence of the indicator gene. The nucleotide sequence of the indicator gene revealed by the present inventors is shown in SEQ ID NO: 1. As mentioned earlier, the existence of alternative splicing forms of cathepsin C has been reported. However, the known base sequence of the alternative splicing form of cathepsin C disclosed in WO 99/38972 is incomplete, including some undetermined bases. On the other hand, the present inventors have analyzed the nucleotide sequence of this gene in a more complete manner.
In general, higher animal genes are frequently associated with polymorphism. Also, there are many molecules that generate isoforms composed of mutually different amino acid sequences in the process of splicing. Even if the gene has a mutation in the nucleotide sequence due to polymorphism or alternative splicing, any gene that has the same activity as the indicator gene and is involved in allergy is included in the indicator gene of the present invention.
The primer or the probe includes a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the complementary strand thereof and comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or a polynucleotide thereof. Oligonucleotides having a length of at least 15 bases having a base sequence complementary to the complementary strand can be used. Here, the “complementary strand” refers to one strand of a double-stranded DNA consisting of A: T (U for RNA) and G: C base pairs with respect to the other strand. The term "complementary" is not limited to a case where the sequence is completely complementary to at least 15 contiguous nucleotide regions, but is at least 70%, preferably at least 80%, more preferably 90%, and still more preferably 95%. It is only necessary to have the above homology on the base sequence. The homology of the nucleotide sequences can be determined by an algorithm such as BLAST.
For specifically recognizing the indicator gene of the present invention, a polynucleotide that recognizes a base sequence specifically present in the indicator gene is important. SEQ ID NO: 23 shows a nucleotide sequence unique to the indicator gene. In the present invention, in the indicator gene represented by SEQ ID NO: 1, the region consisting of the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 and its complementary strand may be referred to as “specific region”. In the present invention, the following polynucleotides are included in the polynucleotide recognizing the region consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 23, which constitutes the indicator gene.
First, a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a complementary strand thereof, that is, a polynucleotide containing at least 15 nucleotides complementary to the specific region can be used.
Next, a polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the complementary strand thereof and comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or a complementary strand thereof A polynucleotide having a base sequence selected from a complementary base sequence is exemplified. Such a polynucleotide can hybridize to a region consisting of a base sequence unique to the indicator gene of the present invention and a boundary region consisting of a region consisting of a base sequence shared with cathepsin C. On the other hand, in the polynucleotide encoding cathepsin C, such a polynucleotide can be used for hybridization only in a region shared with the alternative splicing form. Therefore, at least under stringent conditions, after all, it can hybridize only to the indicator gene, even if it is a polynucleotide containing a nucleotide sequence complementary to the shared region, it is used for detection of the indicator gene It is possible. In particular, when used as a primer, a primer specific to an indicator gene can be obtained by positioning at least one base at the 3 'end of the primer in a specific region.
When the probe or the primer contains a polynucleotide containing a base sequence shared with cathepsin C or a base sequence complementary to a complementary strand thereof, it is desirable to make the number of constituent bases less than 15 bases. . More specifically, it is set to 14 or less, usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 7 or less, and still more preferably 5 or less.
Such a polynucleotide can be used as a probe for detecting the indicator gene and as a primer for amplifying the indicator gene. When used as a primer, it usually has a chain length of 15 bp to 100 bp, preferably 15 bp to 35 bp. When used as a probe, a DNA having at least a part or all of the sequence of the indicator gene (or its complementary strand) and a chain length of at least 15 bp is used. When used as a primer, the region on the 3 'side must be complementary, but a restriction enzyme recognition sequence, a tag, or the like can be added to the 5' side.
The “polynucleotide” in the present invention can be DNA or RNA. These polynucleotides may be synthetic or natural. The probe DNA used for hybridization is usually labeled. As the labeling method, for example, the following method can be shown. The term oligonucleotide means a polynucleotide having a relatively low degree of polymerization among polynucleotides. Oligonucleotides are included in polynucleotides.
Labeling by nick translation using DNA polymerase I
・ End labeling using polynucleotide kinase
-Fill-in end labeling with Klenow fragment (Berger SL, Kimmel AR. (1987) Guide to Molecular Cloning Technologies, Methods in Enzymology, Academic Press; Hames BD. J, Fritsch EF, Maniatis T. (1989) Molecular Cloning: a Laboratory Manual, 2nd Edn. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Labeling by transcription using RNA polymerase (Melton DA, Krieg, PA, Rebagkiati MR, Maniatis T, Zinn K, Green MR. (1984) Nucleic Acid Res., 12, 7035-7056)
A method of incorporating a modified nucleotide without using a radioisotope into DNA (Kricka LJ. (1992) Nonisotopic DNA Probing Technologies. Academic Press)
Testing for allergic diseases using hybridization techniques can be performed using, for example, Northern hybridization, dot blotting, a method using a DNA microarray, and the like. Further, a gene amplification technique such as an RT-PCR method can be used. In the RT-PCR method, more quantitative analysis can be performed on the expression of the gene of the present invention by using the PCR amplification monitoring method in the gene amplification process.
In the PCR gene amplification monitoring method, a probe whose both ends are labeled with different fluorescent dyes that cancel each other's fluorescence is hybridized to a detection target (reverse transcript of DNA or RNA). When the PCR proceeds and the probe is decomposed by the 5'-3 'exonuclease activity of Taq polymerase, the two fluorescent dyes are separated and the fluorescence is detected. This fluorescence is detected in real time. The number of copies of the detection target in the target sample is determined based on the number of linear cycles of the PCR amplification by simultaneously measuring a standard sample whose copy number is apparent for the detection target (Holland, PM et al., Natl. Acad. Sci. USA 88: 7276-7280; Livak, KJ et al., 1995, PCR Methods and Applications 4 (6): 357-362; Heid, CA et al. , Genome Research 6: 986-994; Gibson, EMU et al., 1996, Genome Research 6: 995-1001). In the PCR amplification monitoring method, for example, ABI PRISM7700 (Applied Biosystems) can be used.
Further, the method for testing an allergic disease of the present invention can also be performed by detecting a protein encoded by the indicator gene. Hereinafter, in this specification, a protein encoded by the indicator gene is referred to as an indicator protein. As such a test method, for example, a Western blotting method, an immunoprecipitation method, an ELISA method, or the like using an antibody that binds to these indicator proteins can be used.
Antibodies that bind to the indicator protein used for this detection can be obtained using techniques well known to those skilled in the art. In particular, an antibody recognizing a peptide consisting of at least 7 consecutive amino acid residues selected from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and containing an amino acid sequence selected from the amino acid sequence at positions 107 to 137 from the N-terminus Is useful as an antibody that enables specific detection of an indicator protein. In the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, the region at positions 107 to 137 from the N-terminus corresponds to the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence containing the specific region. That is, it can be said that the amino acid sequence is specific to the indicator protein.
The antibody used in the present invention can be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody (Milstein C, et al., 1983, Nature 305 (5934): 537-40). For example, a polyclonal antibody against an indicator protein is obtained by extracting blood of a mammal sensitized with an antigen and separating serum from the blood by a known method. Serum containing the polyclonal antibody can be used as the polyclonal antibody. Alternatively, if necessary, a fraction containing a polyclonal antibody can be further isolated from the serum. In addition, to obtain a monoclonal antibody, immune cells are removed from a mammal sensitized with the above antigen, and are fused with myeloma cells or the like. The hybridoma thus obtained is cloned, and the antibody is recovered from the culture to obtain a monoclonal antibody.
These antibodies may be appropriately labeled and used for detection of the indicator protein. Further, without labeling the antibody, a substance that specifically binds to the antibody, for example, protein A or protein G can be labeled and detected indirectly. As a specific detection method, for example, an ELISA method can be mentioned.
A protein or a partial peptide thereof used as an antigen can be prepared, for example, by incorporating the gene or a part thereof into an expression vector, introducing this into an appropriate host cell, preparing a transformant, culturing the transformant, and performing recombination. It can be obtained by expressing a protein and purifying the expressed recombinant protein from a culture or a culture supernatant. Alternatively, an oligopeptide consisting of an amino acid sequence encoded by these genes or a partial amino acid sequence of an amino acid sequence encoded by a full-length cDNA can be chemically synthesized and used as an immunogen.
Furthermore, in the present invention, not only the expression level of the indicator gene but also the activity of the indicator protein in the biological sample can be used as an indicator for testing for allergic diseases. The activity of the indicator protein refers to the biological activity of each protein. The activity of the indicator protein can be detected based on a known method.
In the test method of the present invention, usually, a biological sample of a subject is used as a sample. As a biological sample, airway epithelial cells and the like can be used. Methods for obtaining airway epithelial cells are known. That is, under a bronchoscope, it is possible to physically exfoliate and collect using a rod. The obtained sample can be prepared by freezing, fixing in formalin, or culturing in a medium. In addition, blood, sputum, nasal mucosa secretion, bronchoalveolar lavage fluid, lung scraping cells, and the like can also be used as the biological sample in the present invention. Methods for collecting these biological samples are also known.
When the biological sample is cells such as airway epithelial cells, a sample for immunological measurement of the protein can be prepared by preparing a lysate. Alternatively, if mRNA is extracted from this lysate, it can be used as a sample for measuring mRNA corresponding to the gene. It is convenient to use a commercially available kit for extracting a lysate or mRNA from a biological sample. If the indicator protein is secreted into the blood, the expression level of the gene encoding it can be compared by measuring the amount of the target protein contained in a body fluid sample such as blood or serum of the subject. It is possible. Liquid biological samples such as blood, nasal mucosal secretions, and bronchoalveolar lavage fluid can be diluted with a buffer or the like, if necessary, to prepare a sample for protein or gene measurement.
When measuring mRNA, the measured value of the expression level of the indicator gene in airway epithelial cells can be corrected by a known method. With the correction, changes in the expression level of the gene in the cells can be compared. Correction of the measured value is based on the measured value of the expression level of a gene (housekeeping gene) which is expressed in airway epithelial cells and whose expression level does not fluctuate greatly irrespective of the state of the cell. Is performed by correcting the measured value of the expression level. Examples of the gene whose expression level does not fluctuate greatly include β-actin, GAPDH and the like.
The indicator gene of the present invention showed an increased expression level in a plurality of airway epithelial cell lines stimulated with IL-4 or IL-13. Therefore, allergic diseases such as bronchial asthma can be tested using the expression level of the indicator gene as an indicator.
The test for allergic disease in the present invention includes, for example, the following tests. Even if a patient cannot show a symptom of bronchial asthma and cannot be determined to be an allergic disease by a general test, it can be easily determined to be a patient with an allergic disease by performing the test according to the present invention. More specifically, an increase in the expression of an indicator gene in a patient exhibiting a symptom suspected of having an allergic disease indicates that the cause of the symptom is likely to be an allergic disease. Some bronchial asthma is caused by an allergic reaction, while others are not. Diagnosing which of these causes the symptoms of bronchial asthma is a very important therapeutic step, since the treatment methods are quite different. The test method of the present invention can provide extremely important information in identifying the cause of bronchial asthma.
Alternatively, a test can be performed to determine whether the allergic symptoms are improving. The indicator gene of the present invention showed an increased expression level in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13. Airway epithelium is a tissue that shows significant lesions in bronchial asthma. Therefore, a gene whose expression fluctuates in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13, which is a cytokine that strongly induces an allergic reaction, is useful for determining the therapeutic effect. More specifically, an increase in the expression of an indicator gene in a patient diagnosed with an allergic disease indicates that there is a high possibility that allergic symptoms are progressing.
The present invention also relates to the use of a transgenic non-human animal having an increased expression level of an indicator gene in airway epithelial cells as a model animal for an allergic disease. Allergic disease model animals are useful for elucidating in vivo changes in bronchial asthma. Furthermore, the allergic disease model animal of the present invention is useful for evaluating a therapeutic drug for allergic bronchial asthma.
According to the present invention, it has been revealed that the expression level of the indicator gene in airway epithelial cells is increased by stimulation of IL-4 or IL-13. Therefore, animals in which expression levels of these genes or genes functionally equivalent to these genes are artificially enhanced in airway epithelial cells can be used as model animals for allergic diseases. The increase in the expression level in airway epithelial cells includes an increase in the expression level of the target gene in the whole airway tissue. That is, the expression level of the gene is increased not only in the airway epithelium but also in the entire airway tissue or when the expression level of the gene is increased systemically.
In the present invention, a functionally equivalent gene is a gene that encodes a protein having the same activity as that of the protein encoded by each indicator gene. Representative examples of functionally equivalent genes include a counterpart of the indicator gene in the animal species that the test animal originally has. For example, the present inventors have succeeded in isolating a counterpart in a mouse of the gene of the present invention. This gene has the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 26 and encodes the amino acid sequence of SEQ ID NO: 27. The human and mouse nucleotide sequences showed about 73% homology (FIG. 8). In addition, the amino acid sequences of human and mouse showed about 78% homology (FIG. 9). Therefore, a gene consisting of a base sequence having 73% or more identity with the base sequence described in SEQ ID NO: 1 is desirable as a functionally equivalent gene in the present invention. Alternatively, a gene consisting of a base sequence encoding an amino acid sequence having 78% or more homology with the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 2 is desirable as a functionally equivalent gene in the present invention.
Genes whose expression is increased by stimulation of IL-4 or IL-13 can be said to be genes on the pathway of signal transduction by these cytokines. In other words, it is considered that the stimulation of IL-4 or IL-13 appears as an allergic symptom through the enhancement of the expression of these genes. In other words, a gene whose expression is increased by stimulation of IL-4 or IL-13 can be said to be a gene that plays an important role in the formation of allergic pathological conditions in the respiratory epithelium. Therefore, a drug that suppresses the expression of this gene or inhibits its activity is expected to not only improve the allergic symptoms but also eliminate the essential cause of allergic pathogenesis in the treatment of allergy.
As described above, genes whose expression increases in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13 have important significance. Therefore, it is of great significance to use transgenic animals obtained by increasing the expression level of this gene as model animals for allergic diseases and to evaluate the role of the gene and drugs targeting the gene. .
Further, the allergic disease model animal according to the present invention can be used not only for screening pharmaceuticals for treating or preventing allergic diseases described later, but also for elucidating the mechanism of allergic diseases and further testing the safety of the screened compounds. Useful.
For example, if the allergic disease model animal according to the present invention develops bronchial asthma or shows a change in a measured value related to any allergic disease, a screening system for searching for a compound having an action to restore it can be constructed.
In the present invention, the expression level increase refers to a state in which the target gene is forcibly expressed by being introduced as a foreign gene, or a state in which transcription and translation of a gene provided in a host are enhanced, and a translation product. Which means that the degradation of the protein is suppressed. The expression level of the gene can be confirmed, for example, by quantitative PCR as described in Examples. Further, the activity of the protein as a translation product can be confirmed by comparing with the normal state.
A typical transgenic animal is an animal into which a target gene has been introduced and forcedly expressed. Other transgenic animals include, for example, animals in which a mutation has been introduced into the coding region of a gene to enhance its activity or have been modified to an amino acid sequence that is hardly degraded. Mutations in the amino acid sequence can indicate substitutions, deletions, insertions, or additions. In addition, the expression itself of the gene of the present invention can be regulated by introducing a mutation into the transcription regulatory region of the gene.
Methods for obtaining a transgenic animal for a specific gene are known. That is, a method in which a gene and an egg are mixed and treated with calcium phosphate, a method in which a gene is directly introduced into a nucleus of a pronuclear stage egg with a micropipette under a phase-contrast microscope (microinjection method, US Pat. A transgenic animal can be obtained by a method using embryonic stem cells (ES cells) or the like. In addition, a method of inserting a gene into a retrovirus vector and infecting an egg, a method of introducing a gene into an egg via sperm, and a sperm vector method have also been developed. The sperm vector method is a genetic recombination method in which a foreign gene is introduced into sperm cells by a method such as attachment or electroporation to a sperm and then fertilized by an egg to introduce the foreign gene (M. Lavitranoet et al., Cell, 57, 717, 1989).
The transgenic animal used as the allergic disease model animal of the present invention can be prepared using any vertebrate other than human. Specifically, transgenic animals in which various genes have been introduced and expression levels of which have been modified in vertebrates such as mice, rats, rabbits, minipigs, goats, sheep, and cattle have been created.
Furthermore, the present invention relates to a method for screening a candidate compound for a therapeutic drug for an allergic disease. In the present invention, the expression levels of the indicator genes are significantly increased in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13. Therefore, a therapeutic agent for an allergic disease can be obtained by selecting a compound that can reduce the expression levels of these genes. In the present invention, the compound that reduces the expression level of a gene is a compound that acts to inhibit any of the steps of gene transcription, translation, and protein activity expression.
The method for screening a candidate compound for treating an allergic disease of the present invention can be performed in vivo or in vitro. This screening can be performed, for example, according to the following steps. The indicator gene in the screening method of the present invention includes, in addition to those listed above as indicator genes, any gene functionally equivalent to those genes.
(1) administering a candidate compound to a test animal;
(2) measuring the expression level of the indicator gene in a biological sample of a test animal;
(3) selecting a compound that reduces the expression level of the indicator gene as compared to a control to which no candidate compound is administered
Allergic disease model animals can be used as test animals in the screening method of the present invention. Allergic disease model animals are known. For example, as a model similar to human asthma, an ovalbumin (hereinafter OVA) antigen-exposed asthma model using Balb / c mice has been reported. The mouse is immunized intraperitoneally twice on Day 0 and Day 10 with OVA and aluminum hydroxide as an adjuvant, and after 10 days, the mouse is inhaled with OVA three times every four days using a nebulizer. Increased airway hyperresponsiveness in mice after inhalation of the final antigen can induce symptoms very similar to asthma. The screening according to the present invention can be performed by administering a candidate compound to such a model animal and tracking the change in the expression level of the indicator gene of the present invention.
Thus, by administering the drug candidate compound to the test animal and monitoring the effect of the compound on the expression of the indicator gene in the biological sample of the test animal, detecting the effect of the drug candidate compound on the expression level of the indicator gene Can be. Fluctuations in the expression level of the indicator gene in the biological sample of the test animal can be monitored by the same method as the above-described test method of the present invention. Further, by selecting a drug candidate compound that reduces the expression level of the indicator gene based on the result of this detection, the drug candidate compound can be screened.
More specifically, the screening according to the present invention can be performed by collecting a biological sample from a test animal and comparing the expression level of the indicator gene with a control to which no candidate compound is administered. As a biological sample, smooth muscle cells, keratinocytes, nasal mucosal epithelial cells, intestinal epithelial cells, lymphocytes, mast cells, eosinophils, basophils, neutrophils, and the like can be used. Methods for collecting and preparing these biological samples are known.
By such a screening, it is possible to select drugs that are involved in various ways in the expression of the indicator gene. Specifically, for example, drug candidate compounds having the following actions can be found.
Suppression of signaling pathways leading to expression of indicator genes,
Decrease in transcription activity of the indicator gene,
Promotion of degradation of transcripts of indicator genes, etc.
In addition, in the in vitro screening, for example, a method of bringing a candidate compound into contact with cells expressing the indicator gene and selecting a compound that reduces the expression level of these genes can be mentioned. This screening can be performed, for example, according to the following steps.
(1) A step of bringing a candidate compound into contact with cells expressing the indicator gene
(2) measuring the expression level of the indicator gene;
(3) selecting a compound that reduces the expression level of the indicator gene as compared to a control that does not contact the candidate compound
In the present invention, cells that express the indicator gene can be obtained by inserting the indicator gene into an appropriate expression vector and introducing the vector into an appropriate host cell. Usable vectors and host cells may be any as long as they can express the gene of the present invention. Examples of host cells in the host-vector system include Escherichia coli, yeast, insect cells, animal cells, and the like, and any available vector can be appropriately selected.
Examples of a method for introducing a vector into a host include a biological method, a physical method, and a chemical method. Examples of biological methods include a method using a viral vector, a method using a specific receptor, a cell fusion method (HVJ (Sendai virus), polyethylene glycol (PEG), an electric cell fusion method, micronucleus fusion). Method (chromosome transfer)). Examples of the physical method include a microinjection method, an electroporation method, and a method using a gene particle gun. Examples of the chemical method include a calcium phosphate precipitation method, a liposome method, a DEAE dextran method, a protoplast method, an erythrocyte ghost method, an erythrocyte membrane ghost method, and a microcapsule method.
As a cell that expresses the indicator gene, a cell line established from human respiratory tissue can be used. For example, human lung cancer cell line A549 and human bronchial epithelial cell line BEAS-2B are suitable for the screening method of the present invention. These cells can be purchased from the ATCC.
In the screening method of the present invention, first, a candidate compound is added to the cell line. Thereafter, the expression level of the indicator gene in the cell line is measured, and a compound that reduces the expression level of the gene is selected.
In the screening method of the present invention, the expression levels of the indicator genes can be compared not only by the expression levels of the proteins encoded by these genes but also by detecting the corresponding mRNA. In order to compare the expression levels using mRNA, the above-described mRNA sample preparation step is performed instead of the protein sample preparation step. Detection of mRNA and protein can be performed by the known methods as described above.
As an in vitro screening method according to the present invention, a screening method based on the activity of an indicator protein can also be used. That is, the present invention provides a method for screening a candidate compound for treating an allergic disease, comprising the following steps, wherein the indicator gene is functionally equivalent to an alternative splicing form of cathepsin C or an alternative splicing form of cathepsin C. A method that is a gene.
(1) contacting a protein encoded by the indicator gene with a candidate compound;
(2) measuring the activity of the protein, and
(3) selecting a compound that reduces the activity of the protein compared to a control
The activity of the alternative splicing form of cathepsin C as the indicator protein in the present invention has already been described. Using this activity as an index, compounds having an activity to promote the activity can be screened. The compound thus obtained suppresses the action of the alternative splicing form of cathepsin C. As a result, allergic diseases can be controlled through the inhibition of the activity of the indicator protein whose expression is induced in airway epithelial cells.
The test candidate compounds used in these screenings include compound preparations synthesized by existing chemical methods such as steroid derivatives, compound preparations synthesized by combinatorial chemistry, extracts of animal and plant tissues, or cultures of microorganisms. And a mixture containing a plurality of compounds, and a sample purified therefrom.
Polynucleotides, antibodies, cell lines, or model animals required for various screening methods according to the present invention can be combined in advance to form a kit. These kits must be packaged with the substrate compound used to detect the label, culture media and containers for culturing cells, positive and negative standard samples, and instructions describing how to use the kit. You can also.
The compound selected by the screening method of the present invention is useful as a therapeutic drug for allergic diseases. Alternatively, antisense DNA, which can suppress the expression of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, is also useful as a therapeutic drug for allergic diseases. Further, an antibody that recognizes a protein encoded by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is useful as a therapeutic drug for allergic diseases.
The gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is a gene whose expression level is significantly increased in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13. Therefore, by suppressing the expression of these genes or suppressing the functions of the proteins encoded by these genes, a therapeutic effect for allergic diseases can be expected.
The remedy for allergic diseases of the present invention can be produced by mixing the compound selected by the screening method as an active ingredient and mixing with a physiologically acceptable carrier, excipient, or diluent. it can. The therapeutic agent for an allergic disease of the present invention can be administered orally or parenterally for the purpose of improving allergic symptoms.
As oral preparations, dosage forms such as granules, powders, tablets, capsules, solvents, emulsions, and suspensions can be selected. Injections include subcutaneous injections, intramuscular injections, and intraperitoneal injections.
When the compound to be administered consists of a protein, a therapeutic effect can be achieved by introducing a gene encoding the protein into a living body using a gene therapy technique. Techniques for treating a disease by introducing a gene encoding a protein having a therapeutic effect into a living body and expressing the gene in a living body are known.
Alternatively, antisense DNA can be incorporated downstream of an appropriate promoter sequence and administered as an antisense RNA expression vector. When this expression vector is introduced into T cells of an allergic disease patient, the antisense of these genes is expressed, and a therapeutic effect on allergy can be achieved by reducing the expression level of the genes. As a method for introducing an expression vector into a T cell, a method in which the expression vector is performed in vivo or ex vivo is known. .
The dose varies depending on the age, sex, weight and condition of the patient, therapeutic effect, administration method, treatment time, or the type of active ingredient contained in the pharmaceutical composition. It can be administered in the range 0.1 mg to 500 mg, preferably in the range 0.5 mg to 20 mg. However, since the dose varies depending on various conditions, a dose smaller than the above dose may be sufficient, and a dose exceeding the above range may be required in some cases.
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
All prior art documents cited in this specification are incorporated herein by reference.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Example 1] Selection of candidate genes using DNA microarray
1. Culture of normal human bronchial epithelial cells and stimulation with IL-4 or IL-13
Three lots of normal human bronchial epithelial cells sold by Clonetics were purchased (8F1756, 8F1548, 8F1805). 5x10 in one vial5The cells were divided into three equal parts (1.67 × 10 6) for unstimulated, IL-4 stimulated, and IL-13 stimulated.5/ 75cm2flash) and a SABM medium (Clonetics) while changing the medium for about 8-10 days. At that time, BPE (bovine pituitary extract), Hydrocortisone, hEGF, Epinephrine, Transferrin, Insulin, Retinoic Acid, BSA-FAF, Triodothyronine, and GA-1000 (Gentamicin / Ampho-attached with Genomicin) were added to the medium. did.
The cells were washed with PBS before cytokine stimulation, and then replaced with SABM from which additional factors had been removed. IL-4 (10 ng / ml) and IL-13 (50 ng / ml) were added thereto (both are manufactured by Peprotech) and cultured for 24 hours. Observation of changes over time (0, 6, 12, 24, 48 hours) was performed in the same manner.
2. Other cytokine stimulation of normal human bronchial epithelial cells
The cells of lot 8F1548 were cultured in the same manner as in 1. Instead of IL-4 and IL-13, 50 ng / ml of TNFα, IL-1β, IL-5, IL-6, and IL-9 (all manufactured by Peprotech) were added, and the cells were cultured for 24 hours.
3. Preparation of RNA for GeneChip
The airway epithelial cells treated as described above were dissolved in Isogen (Nippon Gene; Wako Pure Chemical Industries), and RNA was isolated from this solution according to the protocol attached to Isogen. Chloroform was added, and the mixture was centrifuged with stirring to collect an aqueous layer. Next, isopropanol was added, and the mixture was centrifuged with stirring to collect the total RNA in the precipitate.
4. CDNA synthesis for GeneChip
T7- (dT) was prepared from 5 μg of total RNA prepared from cells of lot 8F1756.24(Amersham Pharmacia) as a primer and according to the method of Affymetrix's Expression Analysis Technical Manual, a Superscript II Reverse Transcriptase (a reverse transcript of the cDNA obtained by reverse cloning of a cDNA obtained by reverse technology from Lifescripts) was used. T7- (dT)24The primer has d (T) in the base sequence of the T7 promoter as follows.24Consists of a base sequence to which is added.
Figure 2002088349
Next, DNA Ligase, DNA polymerase I and RNase H were added according to Expression Analysis Technical Manual to synthesize a double-stranded cDNA. After cDNA was extracted with phenol / chloroform, the cDNA was passed through Phase Lock Gels, precipitated with ethanol, and purified.
Furthermore, using the BioArray High Yield RNA Transcription Labeling Kit, biotin-labeled cRNA was synthesized. The cRNA was purified using RNeasy Spin column (QIAGEN) and fragmented by heat treatment.
12.5 μg of the cRNA was added to the Hybridization Cocktail according to the Expression Analysis Technical Manual. This was put into an array Hu35K GeneChip (Affymetrix) and hybridized at 45 ° C. for 16 hours.
After washing the array, Streptavidin Phycoerythrin was added for staining. After washing, an antibody mixture of normal goat IgG and biotinylated goat IgG was added to the array. Further, for the purpose of enhancing the fluorescence intensity, Streptavidin Phycoerythrin was added again and stained. After washing, it was set on a scanner and analyzed by GeneChip Software.
5. GeneChip analysis
Data analysis was performed using Suite, which is GeneChip analysis software. In Absolute analysis, examine Average Intensity (1) and Background Average (2), and subtract (2) from (1), and average the three averages of unstimulated, IL-4 stimulated, or IL-13 stimulated correction values ( Comparison Analysis was performed as a Scale Factor).
First, Absolute Analysis was performed to analyze one chip data. The positive and negative fluorescent intensities of the probe set were compared to determine positive and negative. Three classifications of P (present), A (absent), and M (marginal), which are Absolute Calls determined from the values of Pos Fraction, Log Avg, and Pos / Neg, were determined.
Pos Fraction; Positive pair ratio.
Log Avg; average of logarithm of fluorescence intensity ratio of perfect match and mismatch probe cells
Pos / Neg; ratio of the number of positive pairs to the number of negative pairs
In addition, Average Difference (Avg Diff), which is the average value of the difference between the fluorescence intensities of the perfect match and mismatch probe cells, was calculated for each gene.
Next, the two data were compared and analyzed (Comparison Analysis). Comparison was made between unstimulated and IL-4 stimulated or unstimulated and IL-13 stimulated, and differences in expression levels were ranked as follows. Five classifications of I, D, MI, MD, and NC, which are Difference Calls determined from the values of Inc / Dec, Inc Ratio, Dpos-Dneg Ratio, and Log Avg Ratio Change, were performed.
Inc: The number of pairs for which it has been determined that IL-4 stimulation or IL-13 stimulation has increased relative to the corresponding probe pairs that have not been stimulated with IL-4 stimulation or IL-13 stimulation.
Dec: The number of pairs determined to be decreased in IL-4 stimulation or IL-13 stimulation.
Inc / Dec: The ratio of the number of pairs determined to be Inc to the number of pairs determined to be Dec.
Inc Ratio: The number of pairs determined to be Inc / the number of pairs actually used.
Dpos / Dneg Ratio: Ratio of Pos Change minus Neg Change to the number of pairs actually used
Pos Change: The difference between the number of positive pairs in Absolute Analysis with IL-4 stimulation or IL-13 stimulation and the number of positive pairs in unstimulated Absolute Analysis.
Neg Change: Difference between the number of negative pairs in Absolute Analysis with IL-4 stimulation or IL-13 stimulation and the number of negative pairs in non-stimulated Absolute Analysis.
Log Avg Ratio Change: Difference between Log Avg between IL-4 stimulation or IL-13 stimulation and unstimulated Absolute Analysis.
Increase: I (Increased),
Decrease: D (Decreed),
Slight increase: MI (Marginally Increased),
Slightly reduced: MD (Marginally Decreased), and
No change: NC (no change)
In addition, the expression change (enhancement or decrease) is caused by IL-4 stimulation or IL-13 stimulation at the value of Fold Change, which is the ratio of Avg Diff in unstimulated and IL-4 stimulation or in Absolute Analysis of unstimulated and IL-13 stimulation ) Was selected as a gene in which) was observed. Table 1 shows the results of narrowing down the expressed genes of the airway epithelial cells by Lot.
Figure 2002088349
In the table, “increase or decrease with [Diff Call]” indicates the number of genes whose expression levels differed by IL-4 stimulation or IL-13 stimulation. Genes having a difference in expression level include genes determined to be slightly increased (or slightly decreased) in the ranking. For each lot, the number of genes that showed a difference in both IL-4 and IL-13 was indicated as “variable common genes”. Furthermore, “[Fold Change]” indicates the number of genes in which a change of 2 times or more (> 2 or <−2) and a change of 3 times or more (> 3 or <−3) were observed, respectively.
As a result, 27 genes were genes whose Fold Change fluctuated to 3 times or more or 1/3 times or less in common by IL-4 and IL-13 stimulation. Among them, the aa011305 sequence reported as EST on the Hu35K subset B chip was selected as the sequence whose expression was most increased even when stimulated by IL-4 and IL-13.
6. Gene analysis
A primer set (aaF / SEQ ID NO: 4 and aaR / SEQ ID NO: 5) for quantification by ABI7700 and TaqManProbe were designed within the sequence of aa011305. The 5 'end of the TaqMan probe is labeled with FAM (6-carboxy-fluorescein), and the 3' end is labeled with TAMRA (6-carboxy-N, N, N ', N'-tetramethylrhodamine).
The total RNA extracted by the method described above was treated with DNase (Nippon Gene). Thereafter, reverse transcribed cDNA was used as a template with random hexammer (GIBCO BRL) as a primer. For a standard curve for calculating the copy number, a plasmid clone containing a nucleotide sequence region amplified by both primers was prepared for each gene, and a reaction was performed using the serial dilution as a template. The composition of the reaction solution for monitoring the PCR amplification is shown in Table 2.
Figure 2002088349
In order to correct the difference in cDNA concentration in the sample, the same quantitative analysis was performed on the β-actin (β-actin) gene and the glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) gene as internal standards for correction. Then, the copy number of the target gene was calculated by correcting based on the copy number of those genes.
Primers and probes for β-actin or GAPDH measurement were used as attached to TaqMan β-actin Control Reagents (Applied Biosystems). The base sequence is as follows. FIG. 1 shows the change over time in the expression level (copy / 5 ng total RNA) of each gene corrected by β-actin, and FIG. 2 shows the change in the expression level for each cell lot. When the expression fluctuation was confirmed in IL-4 and IL-13 stimulation experiments using three lots of airway epithelial cells, a clear increase in expression was also observed.
As a result of the quantitative PCR, the expression level of the gene selected in Example 1 in airway epithelial cells was increased at least twice in three different airway epithelial cells by IL-4 or IL-13 stimulation. Based on these results, it was predicted that in airway epithelial cells, the expression levels of these indicator genes would increase in response to IL-4 and IL-13.
By stimulation of IL-4 or IL-13, which is known to be closely related to allergic reactions, the indicator gene of the present invention shows a common behavior in bronchial epithelial cells of different lots. Therefore, the indicator gene of the present invention is considered to be an important gene that controls the progress of an allergic reaction.
Figure 2002088349
Next, a human Genome Blast search was performed on the aa011305 sequence, which was a sequence in which the expression level was increased, and it was found that the sequence matched the second intron of the cathepsin C gene. Since there was a possibility that the genome was amplified, verification by LongPCR was performed. That is, a primer designed in the aa011305 sequence (aaF and aaR) and a PCR designed in an exon adjacent to the second intron containing the aa011305 sequence (the second exon on the 5 ′ side and the third exon on the 3 ′ side) Using the primers (3F / SEQ ID NO: 13 and 3R / SEQ ID NO: 14), long-PCR was performed so that the amplification region would connect each exon to the aa011305 sequence. The operation is as follows.
That is, 2.5 unit / μl KOD Dash (TOYOBO), 0.2 μl, 10 ng / μl cDNA derived from airway epithelial cells (IL-4 stimulated) 2 μl, 10 μM primer 2 μl each, 2 mM dNTPs 1 μl, dH210.8 μl of O was mixed to make a total of 20 μl. Using ABI9700, an amplification reaction was performed at 94 ° C. for 2 minutes and then at 94 ° C. for 30 seconds, 60 ° C. for 2 seconds and 74 ° C. for 1 minute × 35 cycles. The base sequence of the primer used is shown below.
Figure 2002088349
In the 5'-side amplification using primers aaF and 3F, an amplification product of about 200 bp was obtained despite the fact that the distance between the primers in the genomic sequence was about 8 kb. This fragment was incorporated into pCR2.1 vector (invitrogen) by an ordinary method, transformed into TOP10F '(invitrogen), and its nucleotide sequence was analyzed. As a result, a novel sequence linked to the second exon was obtained at the position extended 69 bp to the 5 'side of the aa011305 sequence (1-206 of the sequence shown as SEQ ID NO: 23). This sequence encodes a novel ORF containing 31 amino acids different from the known cathepsin C from the second exon and a stop codon, and a human Genome Blast search by adding an extended 69 bp to the aa011305 sequence revealed that cathepsin was found. It was split into two regions within the second intron of the C gene. FIG. 3 schematically shows the positional relationship in the genome of the exon of the alternative splicing form of the present invention, the exon of cathepsin C, and the EST aa011305 on the DNA chip. FIG. 4 shows the relationship between the base sequence between exons and introns of intron 1 and intron 2 of the alternative splicing form of the present invention and the GT-AG rule. The GT-AG rules between the two new exons found and the adjacent introns are fairly well conserved and were considered to be a novel alternative splicing form of the cathepsin-C gene.
No amplification was observed in PCR using the primer aaR on the aa011305 sequence and the primer 3R designed on the third exon. Also known as cathepsin C when using primers (3F and 3R) on the second and third exons and in PCR using primers (2F and 2R) on the first and seventh (final) exons. No sequence other than was obtained.
However, PCR using primer 1F designed near the start codon of the first exon and primer aaF on the aa011305 sequence yielded a sequence that switches from the first exon through the second exon to the novel exon found this time. Considering the presence of a stop codon in the aa011305 sequence, there is no exon after the aa011305 sequence in the alternative splicing form obtained this time, and at least a known sequence from the middle of the first exon to the second exon. And suggests that it encodes a short peptide that terminates at the addition of 31 new amino acids from the end of the second exon.
Furthermore, in order to determine the 5 'end and 3' end of this alternative splicing form, the Marathon cDNA Amplification Kit (CLONTECH) was used as a template with a Marathon library prepared using HL60-derived mRNA as a template. RACE and 5'RACE were performed.
In 5'RACE, PCR was performed using the AP1 primer included in the kit and 5'RACE1 (SEQ ID NO: 18). Further, nested PCR was performed using the amplified fragment as a template and the sequence [AP2] in the adapter and 5'RACE2 (SEQ ID NO: 19). On the other hand, in 3'RACE, PCR was performed with the AP1 primer attached to the kit and the primer 3'RACE1 (SEQ ID NO: 20). Further, nested PCR was performed using the amplified fragment as a template and the sequence [AP2] in the adapter and the primer 3'RACE2 (SEQ ID NO: 21).
Figure 2002088349
As a result, it was found that the 5 'end of the sequence reported as aa011305 was the 3' end of this alternative splicing form, and seemed to recognize a polyA addition signal existing 19 bp from the 3 'end. The full-length nucleotide sequence of the novel alternative splicing form obtained in the above experiment is shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence encoded by this cDNA is shown in SEQ ID NO: 2.
[Example 2] Northern hybridization
Northern hybridization was performed to confirm that the cathepsin gene and the alternative splicing form were expressed as mRNA. The amplification product of the following primer set was purified using RECO Chip (TAKARA), and was purified using Random Primer Labeling Kit (TAKARA).32It was labeled with P to be used as a probe. As a template, a plasmid having, as an insert, a base sequence between 2F / 2R obtained by a Long PCR experiment was used.
Probe 552 bp that recognizes only known sequence
Figure 2002088349
Probe 1301 bp recognizing both known sequence and alternative splicing form
Figure 2002088349
As the membrane, Human Immun System MTN Blot II and Human MTN Blot manufactured by CLONTECH were used. Northern Hybridization and washing were performed using Express Hybridization Solution (CLONTECH) as instructed. Washing was performed using 2 × SSC-0.1% SDS at room temperature for about 40 minutes, and using 0.1 × SSC-0.1% SDS at 56 ° C. for 10 minutes. The image was exposed by exposing to the imaging plate overnight. Images were acquired with a Molecular Imager System (BIO-RAD).
A probe (x87f / 2R) having a sequence on the sixth and seventh exons of the known cathepsin C gene and expected to recognize only the known cathepsin C gene, and a sequence from the first exon to the seventh exon When a probe (2F / 2R), which recognizes both the known cathepsin C gene and the novel alternative splicing form, was used, a band of about 2 kb was detected. This size almost coincided with the reported 1.8 kb of the known gene. In addition, the intensity of the detected band was strong in the lung, kidney and placenta, and weak in the brain, showing the same results as in the previous report (J. Biol. Chem, 272, 10260-10265, 1997). Furthermore, only when a probe recognizing both the known cathepsin C gene and the novel alternative splicing form was used, a band was observed at around 1 kb although the signal was very weak, which is the aforementioned alternative splicing form. Was predicted.
In order to detect only the alternative splicing form, northern hybridization using riboprobe was performed based on the region newly obtained in this experiment (SEQ ID NO: 23). The probe was prepared as follows. First, a region to be amplified using the primer aaF (SEQ ID NO: 4) and the primer 3′RACE1 (SEQ ID NO: 20) was incorporated into pGEM-T Easy vector (promega). As a template, a plasmid having, as an insert, a base sequence between 1F / aaF obtained in a Long PCR experiment was used. Next, a clone from which the antisense strand of the target sequence was read was selected from T7 promoter, and the plasmid was purified. The resulting plasmid was linearized using the restriction enzyme NdeI, and this was used as a template.32Antisense RNA strand labeled with P-rCTP was synthesized using T7 RNA polymerase (promega) and used as a probe. A series of operations followed the instructions of riboprobe In Vitro Transcription Systems (promega).
Using the same kind of membrane, hybridization was carried out at 55 ° C. overnight in a hybrid solution of 5 × SSPE, 50% formamide, 5 × Denhardt, 0.5% SDS. Washing is performed at room temperature for about 40 minutes using 2 × SSC-0.1% SDS, at 56 ° C. for 1 hour, at 60 ° C. for 1 hour, and at 70 ° C. for 30 minutes using 0.1 × SSC-0.1% SDS. Was. The image was exposed by exposing to the imaging plate overnight. Images were acquired with a Molecular Imager System (BIO-RAD).
As a result, a signal was found around 1 kb, indicating that this alternative splicing form actually exists as mRNA. It was also found that the expression was high in kidney, placenta and lymph nodes (FIG. 5).
[Example 3] Comparison of expression levels of indicator genes
The expression level of the alternative splicing form of cathepsin C in cultured airway epithelial cells (Clonetics) was measured by quantitative PCR and compared with cathepsin C. Three lots of 8F1756, 8F1548, and 8F1805 were used as cultured cells. The measuring method conformed to 6. Primers and TaqManProbe for the alternative splicing form are aaF (SEQ ID NO: 4) and aaR (SEQ ID NO: 5) used in 6 of [Example 1], and TaqManProbe (SEQ ID NO: 6). The primers for cathepsin C and the base sequence of TaqManProbe are shown below.
Figure 2002088349
The total RNA extracted by the method described above was treated with DNase (Nippon Gene). Thereafter, reverse transcribed cDNA was used as a template with random hexammer (GIBCO BRL) as a primer. For a standard curve for calculating the copy number, a plasmid clone containing a nucleotide sequence region amplified by both primers was prepared for each gene, and a reaction was performed using the serial dilution as a template. The composition of the reaction solution for monitoring the PCR amplification was the same as that shown in Table 2 in 6 of [Example 1].
In order to correct the difference in cDNA concentration in the sample, the same quantitative analysis was performed on the β-actin (β-actin) gene and the glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) gene as internal standards for correction. Then, the copy number of the target gene was calculated by correcting based on the copy number of those genes.
Primers and probes for β-actin or GAPDH measurement were carried out using those attached to TaqMan β-actin Control Reagents (Applied Biosystems) (the same ones used in 6). FIG. 6 shows the expression level (copy / 5 ng total RNA) of each gene corrected by GAPDH.
As a result of quantitative PCR, the expression levels of cathepsin C and its alternative splicing form were all increased more than 2-fold in three different airway epithelial cells by IL-4 or IL-13 stimulation. In airway epithelial cells, the expression levels of these indicator genes were expected to increase in response to IL-4 and IL-13. However, the expression levels of both were significantly different. That is, it was revealed that the expression level of the alternative splicing form reaches about 20 times that of cathepsin C.
By stimulation of IL-4 or IL-13, which is known to be closely related to allergic reactions, the indicator gene of the present invention shows a common behavior in bronchial epithelial cells of different lots. Therefore, the indicator gene of the present invention is considered to be an important gene that controls the progress of an allergic reaction. Further, an alternative splicing form showing a much higher expression level than that of cathepsin C is useful as an index capable of performing highly sensitive measurement among allergy-related genes.
[Example 4] Cloning of mouse counterpart of cathepsin C alternative splicing form
First, a 5′-side primer was placed on the second exon (from JBC, vol. 272, No. 16, 10695-10703, 1997) of the known mouse cathepsin C sequence (u89269), and a human primer was placed on the 3′-side. A degenerate primer (Table 3) was prepared based on the sequence of the alternative splicing form, and PCR was performed using a mouse cDNA library (lung) as a template.
Figure 2002088349
When the sequence of the obtained fragment was determined, the presence of a sequence that switched to the new sequence at the same position as in humans (end point of exon 2) was confirmed. From this, it was considered that there is a high possibility that an alternative splicing form similar to human is also present in the mouse. Primers (Table 3) were designed, and 5'RACE and 3'RACE using a mouse cDNA library (lung) as a template were performed using Marathon cDNA amplification Kit (CLONTECH).
As a result, from the initiation codon to the second exon, the presence of mRNA which was the same as that of cathepsin C reported in the mouse but was terminated by adding an unreported new 362 bp sequence was confirmed. The nucleotide sequence of the mouse counterpart is shown in SEQ ID NO: 26 (FIG. 7), and the amino acid sequence of the protein encoded by the nucleotide sequence is shown in SEQ ID NO: 27. This mouse counterpart has high homology to the nucleotide sequence of the human gene (FIG. 8), and has a novel peptide of 31 amino acids (SEQ ID NO: 28 / DVTDFIS) as in humans.QLFMQLGTVGMYDLPHLRNKLVK / amino acids different from human are underlined). In the cloned region (93 bp + TAG), three base substitutions were found, one was a synonymous substitution, and the other was a non-synonymous substitution of His (human) → Gln, Ile (human) → Met. The 3'UTR was 324 bp for humans and 246 bp for mice.
Industrial potential
According to the present invention, a gene whose expression is increased in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13 has been found. Genes with increased expression in airway epithelial cells stimulated with IL-4 or IL-13 are likely to be an essential cause of allergic symptoms in bronchial asthma. Therefore, the indicator gene provided by the present invention is a useful indicator that can reliably determine whether bronchial asthma is caused by allergic symptoms. By being able to reliably diagnose bronchial asthma caused by allergy, an appropriate treatment method can be selected at an early stage.
IL-4 or IL-13 is an important factor that enhances allergic reactions. Therefore, genes whose expression increases in response to stimulation of these factors are considered to play an important role in the pathogenesis of allergic symptoms. In addition, all of the indicator genes provided by the present invention clearly showed enhanced expression in a plurality of airway epithelial cells. This is not the first study focusing on the change in the expression level of a gene accompanying the stimulation of IL-4 or IL-13. However, all of the genes provided by the present invention are allergy-related genes found by the strict criteria described herein. Therefore, the indicator gene of the present invention is considered to be a gene that plays an important role in allergic reactions as compared to known allergy-related genes obtained by a similar approach. This is because the indicator gene of the present invention always responds sharply to the stimulation of IL-4 or IL-13 in different cells. This supports that the indicator gene of the present invention is indispensable for allergic reactions.
As described above, since all of the indicator genes of the present invention are associated with the upregulation of their expression, suppressing their expression is a target of therapeutic strategies for allergic diseases and monitoring such new therapeutic methods. Can be expected to be useful as a new clinical diagnostic index. In particular, the expression level of the indicator gene of the present invention is large between healthy subjects and patients with allergic diseases. For example, the present inventors have confirmed that the expression level of cathepsin C is significantly higher in airway epithelial cells treated with IL-4 or IL-13. However, the expression level of the indicator gene of the present invention is about 20 times higher than that of cathepsin C. Therefore, the indicator gene of the present invention can easily be measured with high sensitivity. Thus, the indicator gene of the present invention has high utility as a diagnostic indicator.
The expression level of the indicator gene provided by the present invention can be easily determined regardless of the type of allergen. Therefore, the pathology of the allergic reaction can be comprehensively grasped.
In addition, the method for testing allergy according to the present invention can analyze the expression level of a biological sample as a sample, and thus has low invasiveness to patients. In addition, regarding gene expression analysis, highly sensitive measurement using a small amount of sample is possible. Gene analysis technology has been increasing in throughput and lowering its price year by year. Therefore, the method of testing for allergy according to the present invention is expected to be an important diagnostic method at the bedside in the near future. In this sense, the diagnostic value of these disease-related genes is high.
[Sequence list]
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing changes over time in expression levels of 0, 6, 12, 24, and 48 hours after treatment of an indicator gene in cultured bronchial epithelial cells stimulated with IL-4 and IL-13. is there. The vertical axis shows the gene expression level (copy / 5 ng total RNA), and the horizontal axis shows the type of cytokine treated and the elapsed time after each treatment. The columns indicated by B2-24-c to B2-24-IL9 show the measurement 24 hours after treatment when using TNFα, IL-1β, IL-5, IL-6, and IL-9 as cytokines. The result. The columns show, in order from the left, raw data, β-actin correction value, and GAPDH correction value.
FIG. 2 is a graph showing the result of measuring the expression level of an indicator gene in cultured bronchial epithelial cells stimulated with IL-4 and IL-13 for each cell lot. The vertical axis indicates the gene expression level (copy / 5 ng total RNA), and the horizontal axis indicates the cell lot and the type of cytokine processed. The columns show, in order from the left, raw data, β-actin correction value, and GAPDH correction value.
FIG. 3 is a diagram schematically showing the positional relationship in the genome of the exon of the alternative splicing form of the present invention, the exon of cathepsin C, and the EST aa011305 on the DNA chip.
FIG. 4 is a diagram without showing the relationship between the base sequences between exons and introns of intron 1 and intron 2 of the alternative splicing form of the present invention, and the GT-AG rule.
FIG. 5 is a photograph showing the results of Northern hybridization using riboprobe.
FIG. 6 is a graph showing measurement results of expression levels (GAPDH correction values) of cathepsin C and its alternative splicing form in cultured cells.
FIG. 7 is a diagram showing the full-length sequence of the mouse counterpart of the cathepsin C alternative splicing form. The start codon, the stop codon, and the polyA addition signal are underlined. * Indicates a boundary with exon 2.
FIG. 8 is a diagram in which the nucleotide sequences of human and mouse cathepsin C alternative splicing forms are aligned. The gap is represented by "-". Indicates a known splicing site, ▽ indicates a novel splicing site, and the underline indicates the EST sequence of human AA011305.
FIG. 9 is a diagram showing an alignment of amino acids between human and mouse. The region surrounded by Box represents a region having homology.

Claims (15)

次の工程を含む、アレルギー性疾患の検査方法。
a)被検者の生体試料における、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子の発現レベルを測定する工程
b)健常者の生体試料における前記遺伝子の発現レベルと比較する工程
A method for testing an allergic disease, comprising the following steps.
a) a step of measuring the expression level of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in a biological sample of a subject b) a step of comparing the expression level of the gene with a biological sample of a healthy subject
アレルギー性疾患が気管支喘息である、請求項1に記載の検査方法。The test method according to claim 1, wherein the allergic disease is bronchial asthma. 遺伝子の発現レベルを、cDNAのPCRによって測定する請求項1に記載の検査方法。The test method according to claim 1, wherein the expression level of the gene is measured by cDNA PCR. 遺伝子の発現レベルを、前記遺伝子によってコードされる蛋白質の検出によって測定する請求項1に記載の検査方法。The test method according to claim 1, wherein the expression level of the gene is measured by detecting a protein encoded by the gene. 配列番号:23に記載の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を含み、かつ配列番号:1に記載の塩基配列からなるポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列から選択された少なくとも15塩基の長さを有するオリゴヌクレオチドからなる、アレルギー性疾患検査用試薬。A polynucleotide comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23, or a polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the complementary strand thereof and comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or complementary to the complementary strand thereof A reagent for testing an allergic disease, comprising an oligonucleotide having a length of at least 15 bases selected from a base sequence. 配列番号:2に記載のアミノ酸配列から選択される連続する少なくとも7アミノ酸残基からなり、かつN末端から107位〜137位のアミノ酸配列から選択されるアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体からなる、アレルギー性疾患検査用試薬。It consists of an antibody that recognizes a peptide consisting of at least 7 consecutive amino acid residues selected from the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and containing an amino acid sequence selected from the amino acid sequence at positions 107 to 137 from the N-terminus. , Allergic disease test reagent. 次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこれらの遺伝子と機能的に同等ないずれかの遺伝子を発現する細胞に候補化合物を接触させる工程
(2)前記遺伝子の発現レベルを測定する工程、
(3)候補化合物を接触させない対照と比較して前記遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) a step of bringing a candidate compound into contact with a cell that expresses a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or any gene functionally equivalent to these genes (2) expression of the gene The process of measuring the level,
(3) selecting a compound that reduces the expression level of the gene as compared to a control that is not contacted with the candidate compound
細胞が株化気道上皮細胞である請求項7に記載の方法。The method according to claim 7, wherein the cells are established airway epithelial cells. 次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)被験動物に候補化合物を投与する工程、
(2)被験動物の生体試料における配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこの遺伝子と機能的に同等な遺伝子の発現強度を測定する工程、および
(3)候補化合物を投与しない対照と比較して前記遺伝子の発現レベルを低下させる化合物を選択する工程
A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) administering a candidate compound to a test animal,
(2) a step of measuring the expression intensity of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a gene functionally equivalent to this gene in a biological sample of a test animal; and (3) administering a candidate compound Selecting a compound that reduces the level of expression of the gene as compared to a control that does not
次の工程を含む、アレルギー性疾患の治療薬のスクリーニング方法。
(1)配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子によってコードされる蛋白質、および/またはこの蛋白質と機能的に同等な蛋白質と候補物質を接触させる工程、
(2)前記蛋白質の活性を測定する工程、および
(3)候補化合物を接触させない対照と比較して前記蛋白質の活性を低下させる化合物を選択する工程
A method for screening a therapeutic drug for an allergic disease, comprising the following steps.
(1) contacting a candidate substance with a protein encoded by a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a protein functionally equivalent to the protein;
(2) a step of measuring the activity of the protein, and (3) a step of selecting a compound that reduces the activity of the protein as compared to a control not contacted with a candidate compound.
請求項7、請求項9、および請求項10のいずれかに記載のスクリーニング方法によって得ることができる化合物を有効成分として含有する、アレルギー性疾患の治療薬。A remedy for allergic diseases, comprising as an active ingredient a compound obtainable by the screening method according to any one of claims 7, 9, and 10. 配列番号:23に記載の塩基配列を含む遺伝子、またはその一部のアンチセンスDNAを主成分として含む、アレルギー性疾患の治療薬。A therapeutic agent for an allergic disease, comprising a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23 or a part thereof as an antisense DNA as a main component. 配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子の塩基配列を含むポリヌクレオチド、またはその相補鎖に相補的な塩基配列を有する少なくとも15塩基の長さを有するオリゴヌクレオチドと、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子を発現する細胞を含む、アレルギー性疾患の治療薬候補化合物をスクリーニングするためのキット。A polynucleotide comprising a nucleotide sequence of a gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, or an oligonucleotide having a nucleotide sequence complementary to a complementary strand thereof and having a length of at least 15 nucleotides; A kit for screening a candidate compound for a therapeutic agent for an allergic disease, comprising a cell that expresses a gene containing the nucleotide sequence of 配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子によってコードされる蛋白質のアミノ酸配列を含むペプチドを認識する抗体と、配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子を発現する細胞を含む、アレルギー性疾患の治療薬侯補化合物をスクリーニングするためのキット。An antibody that recognizes a peptide containing the amino acid sequence of the protein encoded by the gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and a cell that expresses the gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, A kit for screening a candidate therapeutic compound for a disease. 配列番号:1に記載の塩基配列を含む遺伝子、および/またはこの遺伝子と機能的に同等な遺伝子の気道上皮細胞における発現強度を上昇させたトランスジェニック非ヒト脊椎動物のアレルギー性疾患のモデル動物としての使用。As a model animal of a transgenic non-human vertebrate allergic disease in which the expression intensity of a gene containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 and / or a gene functionally equivalent to this gene in airway epithelial cells is increased. Use of.
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