JPWO2003028445A1 - Tsa2306遺伝子欠損非ヒト動物 - Google Patents

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Abstract

TSA2306遺伝子及びその発現産物の生理学的機能を解明し、TSA2306が関与する種々の病態を解明するかあるいは該病態を治療する方法を研究するために有用なモデル動物、すなわちTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を提供する。本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は、TSA2306遺伝子の全部若しくは一部が欠損、または任意の部位に他の遺伝子が挿入若しくは置換されることにより、実質的に血清中の脂質濃度が正常動物に比べて低下してなるものである。

Description

技術分野
本発明は、TSA2306遺伝子又はその発現産物(蛋白質、ポリペプチド)の新規用途に関する。詳細には、本発明は、上記TSA2306遺伝子を欠損した非ヒト動物及びその脂質代謝異常モデル動物としての利用、上記遺伝子またはその発現産物を利用した脂質代謝異常疾患の診断または改善に関する臨床的な応用、脂質代謝異常疾患治療のための候補薬のスクリーニングへの応用に関する。
背景技術
近年、循環器疾患による死亡率は年々増加しており、心筋梗塞や脳梗塞などの動脈硬化に起因した疾患を合わせると、成人死亡原因の第一位を占めている。
動脈硬化の原因としては様々のものがあるが、血清脂質、特に血清コレステロール値の上昇が最も重要な危険因子の一つとされている。
血清コレステロール値上昇の原因としては、遺伝的な要因のほか、近年の食生活の変化にともなう脂肪の過剰摂取が挙げられており、これは、若年令層にも顕著になりつつある。高脂質血症に対しては、食事療法と同時にコレステロール合成阻害剤、陰イオン交換樹脂製剤、蛋白同化ステロイド、またはニコチン酸やクロフィブラート等のコレステロール吸収抑制、等の薬剤が使用されているが、これらの薬剤は、その有効率とともに肝毒性や胃腸障害等の副作用も長期薬剤投与上の問題となっている。
一方、遺伝子工学技術によって単離、クローン化された様々な遺伝子の機能を明らかにする技術が進んでいる。例えば、種々の疾患において特徴的にmRNAや蛋白質の発現量が変化する遺伝子を検出するディファレンシャル・ディスプレイ(DD)法などの手法によって、新規に発見された遺伝子について、各種疾患との関係を示す疾患寄与率の算出、各種臓器に特異的な発現の有無、発現の経時的な変動を調べることが可能となり、また線虫(C.elegans)や酵母などの他の生物のゲノム情報との相関性などを基にして、近年では各種の疾患に対する候補遺伝子の検索が行われるようになっている。
医薬業界においても、このような特定の疾患に関係する遺伝子の決定に基づいてcDNAを取得し、これから蛋白質を合成し、ハイスループット・スクリーニング系を用いるスクリーニングにより、当該疾患の治療や予防に有用な候補化合物を探索したり最適化を行うといった新しい創薬手法のアプローチが行われつつある。
また遺伝子工学技術によって、生物から単離、クローン化された様々な遺伝子の生理学的機能や役割を明らかにするために、その生物における該遺伝子の発現を抑制するか、あるいはその生物の該遺伝子領域に外来性の遺伝子配列(当該生物に本来備わっていない遺伝子の配列)を付加することによって、人為的に該遺伝子の発現を消失もしくは抑制させた様々の形質転換動物が遺伝子疾患のモデル動物として作り出されており、この形質転換動物を利用した実験や研究が盛んになっている。
また、従来より、胚幹細胞(Embryonic stem cell:ES細胞)に所望の形質を生み出す遺伝子(形質転換遺伝子)を注入すると胚体の形成に参加してキメラ動物を形成するという性質を利用して、様々な遺伝子変異動物の作出が試みられている(Evans,M.J.and Kaufman,M.H.,Nature,292,154(1981))。
こうした胚幹細胞を利用した遺伝子変異マウスの作製とこれを用いた研究は、上記Evansらの研究を発端に急速に進展している(Bradley,et al.,Nature,309,255(1984):Thomas & Capecchi,Cell,51,503(1987):Koller,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86,8927(1989))。また上記の遺伝子変異マウスの作製には、胚幹細胞株の樹立が必要とされ、その大部分が129系のマウスより樹立されている(ES−D3細胞;Doetschman,J.Embryol.Exp.Molph.,87,27(1981):CCE細胞;Robertson,Nature,323,445(1986):BL/6III細胞;Ledermann,and Burki,Exp.Cell Res.,197,254(1986))。このような胚幹細胞を用いて作出された遺伝子発現不全動物としては、HPRT遺伝子欠損マウス(Hooper,et al.,Nature,326,292(1987):Knehn,et al.,Nature,326,295(1987))、癌抑制遺伝子の一つであるp53を欠失したp53欠失マウス(Donehower,et al.,Nature,356,215(1992))、β2ミクログロブリン遺伝子変異マウス(Zijlstra,et al.,Nature,344,742(1990))、免疫疾患モデルマウスのRAG−2(V(D)J recombination activation gene)変異マウス(Sinkai,et al.,Cell,68,855(1992)、等が報告されている。近年では、アンギオテンシノーゲン遺伝子欠損動物(特開平8−131021号公報)、線維芽細胞及び軟骨細胞によって分泌されるマトリックスメタロエンドプロティナーゼの酵素一種であるストロメリシンの欠失したストロメリシン−1欠損トランスジェニックマウス(特表平8−507925号公報)、免疫系疾患、及び骨形成異常のモデル動物として使用可能なTREB5遺伝子の一部をネオマイシン耐性遺伝子に置換されたTREB5遺伝子欠損マウス(特開平8−140527号公報)、リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素遺伝子の、そのエキソンIIからエキソンVがネオマイシン耐性遺伝子に置換されたL−PGDS遺伝子欠損マウス(特開平11−332417号公報)、マウスのCD4及びCD8の発現を欠くようにヒトCD4をコードする転写遺伝子とHLA DG座の対立遺伝子をコードする転写遺伝子によって置換された敗血症モデルとなるダブルノックアウト遺伝子組換え非ヒト哺乳動物(特開平9−500025号公報)、ミエロペルオキシダーゼ遺伝子機能欠損マウス(特開2000−116280号公報)等、生物に本来保有されている遺伝子を欠損するかまたはそれが他の遺伝子で置換された様々な非ヒト動物が作成されている。こうした変異動物の作製方法はこの分野の当業者にとって既に通常の技術であり、この改変技術についても、例えば「野田哲生編、実験医学,増刊,14(20)(1996)、羊土社」などに記載されている。
ところで、本出願人は、既に、肝臓や腎臓に特異的に発現する遺伝子であって、その発現産物が血管新生を促進することが知られているアンギオポエチン1(angiopoietin 1:Cell,Dec.27,87(7),1161−1169(1996))および血管新生を抑制することが知られているアンギオポエチン2(angiopoietin 2:Science,Jul.4,277,55−60(1997))と、アミノ酸配列レベルにおいてそれぞれ33%の相同性を有する遺伝子を新たに単離することに成功し、この遺伝子をTSA2306遺伝子及びその発現産物(蛋白質)をTSA2306と命名している(特開2000−325087号公報)。このTSA2306は、正常肝臓・腎臓組織において特に強く発現するが、悪性度の高い肝臓癌や腎臓癌においてはその発現が見られないことから、血管新生に抑制的に関与する機能を有する蛋白質であると考えられた。しかしながら、これらTSA2306遺伝子及びその発現産物の生理学的機能については十分に解明されておらず、その生体内における働きについて解明すべき点が数多く残されている。
発明の開示
TSA2306遺伝子及びその発現産物(TSA2306)の生体における作用を解明していくうえで、TSA2306を全く産生しないか若しくは少量しか産生しない、所謂TSA2306遺伝子欠損動物(TSA2306遺伝子発現不全動物)のモデルを作出することは極めて有用である。
そこで、本発明の目的は、TSA2306遺伝子及びその発現産物(TSA2306)の生理学的機能を解明し、これらが関与する種々の病態を解明するかあるいは該病態を治療する方法を研究するために有用なモデル動物、すなわちTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物(TSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物)を提供することである。
さらに本発明の目的は、当該モデル動物の利用によって解明されたTSA2306遺伝子及びその発現産物(TSA2306)の生理学的機能に基づいて、TSA2306遺伝子及びその発現産物、並びにそれらの派生物〔遺伝子(DNA、RNA)断片、RNAi、アンチセンス分子、抗体、ペプチド断片等〕の新規用途を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、TSA2306遺伝子発現不全のモデル動物を作出し、TSA2306遺伝子またはその発現産物の生理学的機能を検討したところ、驚くべきことに血管新生に抑制的に関与する機能を有すると考えられた当初の予想に反して、TSA2306遺伝子またはその発現産物が生体内の脂質代謝に関わる機能を有することを見出した。具体的には、TSA2306遺伝子発現不全のモデル動物であるTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスが、TSA2306遺伝子を正常に有する野生型マウスに比べて、脂肪重量が有意に減少しており、さらに、血清コレステロール、中性脂肪、及び遊離脂肪酸などの血清中の脂質量がいずれも有意に低下していることが認められた。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明はTSA2306の生理的な役割、特にTSA2306が関与する種々の病態の解明またはその治療法を研究するのに有用なモデル動物としてTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物(TSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物)を提供する。また本発明は、脂質代謝異常モデル動物として上記TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を提供する。さらに本発明は、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物またはTSA2306遺伝子発現細胞を利用した、脂質代謝改善薬の有効成分として有用な候補化合物をスクリーニングする方法を提供するものである。
またさらに本発明は、TSA2306遺伝子またはその発現産物の脂質代謝改善薬としての医薬用途を提供する。さらにまた、本発明はTSA2306遺伝子またはその発現産物と拮抗的に相互作用するアンチセンス分子または抗体等のアンタゴニストの脂質代謝改善薬としての医薬用途を提供する。
具体的には、本発明は下記項1〜10に掲げるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を提供する:
1. TSA2306遺伝子の塩基配列の全部若しくは一部が欠損するか、またはその任意の部位に任意の塩基配列が挿入されるか、若しくは任意の部位が他の塩基配列によって置換されることにより、実質的に血清中の脂質濃度が、対応する正常非ヒト動物に比べて低下してなるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
2. TSA2306遺伝子の第1エキソンが欠失している項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
3. TSA2306遺伝子の塩基配列の任意部位に挿入または置換する塩基配列がネオマイシン耐性遺伝子の塩基配列である項1または2に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
4. TSA2306遺伝子ホモ欠損型またはTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型である、項1乃至3のいずれかに記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
5. TSA2306遺伝子ホモ欠損型である、項1乃至3のいずれかに記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
6. 非ヒト動物がマウスである項1乃至5のいずれかに記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
7. 血清中の総コレステロール、中性脂肪、及び遊離脂肪酸よりなる群から選択されるいずれか少なくとも1つの脂質の濃度が、対応する正常非ヒト動物に比べて低下してなる項1乃至6のいずれかに記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
8. 脂質代謝異常モデル動物として用いられる項5に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
9. 低脂質血症(低リポ蛋白血症)のモデル動物として用いられる項5に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
10.受託番号FERM BP−8128として寄託されている受精卵及び該受精卵と同一の形質的特徴を有する受精卵から発生する非ヒト動物である、項5に記載TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
また、本発明は下記項11〜15に掲げる脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法を提供する:
11.下記の工程を有する、脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法:
(a)項1記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に、脂質と共に被験物質を投与する工程、
(b)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)を測定し、被験物質投与前後におけるその増減を、被験物質を投与せずに脂質単独を投与した上記に対応するTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の脂質投与前後における体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増減と比較する工程、
(c)上記比較結果に基づいて、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増加を抑制または低下させる被験物質を選択する工程。
12. TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物が項5に記載するTSA2306遺伝子ホモ欠損型非ヒト動物である、項11に記載のスクリーニング方法。
13. TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物がマウスである請求項11または12に記載のスクリーニング方法。
14. 脂質代謝改善薬が、抗高脂質血症(高リポ蛋白血症)薬、抗高コレステロール血症薬、抗高VLDL血症薬、抗高HDL血症薬、コレステロール低下薬、中性脂肪低下薬、遊離脂肪酸低下薬、動脈硬化性疾患改善薬及びリポ蛋白代謝改善薬から選択されるいずれかの薬物である項11乃至13のいずれかに記載のスクリーニング方法。
15. 脂質代謝改善薬が、脂質減量化をもたらす薬物である項11乃至13のいずれかに記載のスクリーニング方法。
さらに本発明は下記項16に掲げる医薬組成物を提供する:
16. 以下の(a)または(b)に記載するポリペプチドに対する抗体、及び医薬的に許容される担体を含有する、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等の予防または治療用医薬組成物。
(a)配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド、
(b)上記(a)のアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり且つ血清中の脂質濃度を増加させる活性を有するポリペプチド。
当該高脂質血症(高リポ蛋白血症)等には、高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HLD血症、高コレステロール血症、及びこれらに起因して発症する各種の疾患[例えば動脈硬化性疾患など]が含まれる。
また本発明は下記項17及び18に掲げるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の用途を提供する:
17.項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の脂質代謝異常モデル動物としての使用。
18.項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の低脂質血症(低リポ蛋白血症)のモデル動物としての使用。
なお、本発明でいう「TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物」はTSA2306を全く産生しないか、若しくは少量しか産生しないように形質変換されてなるヒト以外の哺乳動物であり、また「TSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物」も同意義で用いられる。
発明を実施するための最良の形態
(1)本発明で使用する用語の定義
以下、本明細書におけるアミノ酸、ペプチド、塩基配列、核酸等の略号による表示は、IUPAC−IUBの規定〔IUPAC−IUB Communication on Biological Nomenclature,Eur.J.Biochem.,138:9(1984)〕、「塩基配列又はアミノ酸配列を含む明細書等の作成のためのガイドライン」(特許庁編)及び当該分野における慣用記号に従うものとする。
また、DNAの合成、外因性遺伝子を含有するベクター(発現ベクター)の製造、該ベクターを用いて宿主細胞を形質転換する方法、該宿主細胞を用いて所望蛋白質を製造する方法などは、一般的遺伝子工学的手法に従うか若しくはそれらに準じて容易に行うことができる〔Molecular Cloning 2d Ed,Cold Spring Harbor Lab.Press(1989);続生化学実験講座「遺伝子研究法I、II、III」、日本生化学会編(1986)など参照〕。
本発明において遺伝子またはDNAとは、特に言及しない限り、2本鎖DNA(ゲノムDNAを含む)、1本鎖DNA(センス鎖)及び該センス鎖と相補的な配列を有する1本鎖DNA(アンチセンス鎖)(cDNAを含む)、およびそれらの断片をいずれも包含する趣旨で用いられ、またその長さに何ら制限されるものではない。またポリヌクレオチドにはRNA及びDNAが含まれ、DNAにはcDNA、ゲノムDNA及び合成DNAが、またRNAには1本鎖RNA及びRNAiがいずれも含まれる。また、本発明でいう遺伝子は、特に言及しない限り、リーダ配列、コード領域、エキソン及びイントロン等の領域の有無を問わない。
さらに、本発明において特定のアミノ酸配列からなる(ポリ)ペプチドには、その同等効果物(同族体、誘導体、変異体)がいずれも含まれる。なお、変異体(遺伝子、(ポリ)ペプチド)には、天然において突然変異や翻訳後の修飾等によって生じる変異体(例えばアレル変異体)、天然由来の遺伝子又は(ポリ)ペプチドの配列の任意部位を人為的に欠失、置換または、付加(若しくは挿入)させることによって作成される変異体が包含される。
(2)TSA2306遺伝子
本発明が対象とするTSA2306遺伝子は、遺伝子レベルまたは発現後蛋白質レベルで、血清中の脂質濃度を増大させるように機能する遺伝子である。ヒトに由来するTSA2306遺伝子は、前述するように、肝臓や腎臓に特異的に発現する遺伝子として既にその塩基配列も公知である(配列番号2、3)。またマウスに由来するTSA2306遺伝子も公知である(配列番号7)。
本発明が対象とするTSA2306遺伝子は、その由来を問わず、ヒトおよびヒト以外の哺乳動物(非ヒト動物)、例えばウマ、ヒツジ、ウシ、ブタ、イヌ、サル、ネコ、ウサギ、クマ、マウスおよびラットなどの哺乳動物に由来する遺伝子である。
かかるTSA2306遺伝子の一例として、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるヒトのTSA2306をコードするTSA2306遺伝子(ヒトTSA2306遺伝子)、または配列番号6に示すアミノ酸配列からなるマウスのTSA2306をコードするTSA2306遺伝子(マウスTSA2306遺伝子)を挙げることができる。但し、TSA2306(蛋白質)は、配列番号1または6に示すアミノ酸配列に制限されることなく、これらの蛋白質と同様の生物学的機能を有する同効物であってもよい。ここで「TSA2306の生物学的機能」とは、間接または直接的な作用によって血清中の脂質濃度を増大させる機能または体脂肪量を増大させる機能を挙げることができる。上記ヒトまたはマウスTSA2306の同効物には、その他の哺乳動物(例えばウマ、ヒツジ、ウシ、ブタ、イヌ、サル、ネコ、ウサギ、クマ、及びラット等)に由来するTSA2306が含まれる他、これらのTSA2306と配列相同性を有し、構造的特徴並びに遺伝子発現パターンにおける共通性、及び生物学的機能の類似性によりひとつのファミリーと認識される一連の関連蛋白質(TSA2306の相同物)も含まれる。これらのTSA2306相同物には、本発明のTSA2306遺伝子のアレル体(対立遺伝子)から生成される一連の蛋白質も含まれる。
TSA2306遺伝子の具体的態様としては、配列番号2または7に示される塩基配列を有する遺伝子が例示できる。配列番号2及び7の塩基配列はそれぞれ配列番号1(ヒトTSA2306)及び6(マウスTSA2306)に示されるアミノ酸配列の各アミノ酸残基を示すコドンの一つの組合せ例である。コドンの縮重に鑑みれば、TSA2306遺伝子は、かかる特定の塩基配列を有する遺伝子に限らず、各アミノ酸残基に対して任意のコドンを組合せ、選択した塩基配列を有することも可能である。コドンの選択は、常法に従うことができ、例えば利用する宿主のコドン使用頻度などを考慮することができる〔Nucleic Acids Res.,9,43(1981)〕。
TSA2306遺伝子は、本発明により開示されたTSA2306遺伝子の配列情報に基づいて、一般的遺伝子工学的手法により容易に製造・取得することができる〔Molecular Cloning 2d Ed,Cold Spring Harbor Lab.Press(1989);続生化学実験講座「遺伝子研究法I、II、III」、日本生化学会編(1986)など参照〕。
具体的には、TSA2306遺伝子が発現される適当な起源より、常法に従ってcDNAライブラリーを調製し、該ライブラリーから、TSA2306遺伝子に特有の適当なプローブや抗体を用いて所望クローンを選択することにより実施できる〔Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,78,6613(1981);Science,222,778(1983)など〕。上記において、cDNAの起源としては、TSA2306遺伝子を発現する組織、例えば肝臓または腎臓組織、並びにその組織細胞やこれらに由来する培養細胞などが例示される。
また、これらからの全RNAの分離、mRNAの分離や精製、cDNAの取得とそのクローニングなどはいずれも常法に従って実施することができる。また、cDNAライブラリーは市販されてもおり、本発明においてはそれらのcDNAライブラリー、例えばクローンテック社(Clontech Lab.Inc.)などより市販されている各種cDNAライブラリー、特に肝臓や腎臓組織を起源として調製されたcDNAライブラリーを用いることもできる。
TSA2306遺伝子をcDNAライブラリーからスクリーニングする方法も、特に制限されず、通常の方法に従うことができる。具体的には、例えばcDNAによって産生される蛋白質に対して、該蛋白質の特異抗体を使用した免疫的スクリーニングにより対応するcDNAクローンを選択する方法、目的のDNA配列に選択的に結合するプローブを用いたプラークハイブリダイゼーションやコロニーハイブリダイゼーションなどやこれらの組合せなどを例示できる。
ここで用いられるプローブとしては、TSA2306遺伝子の塩基配列に関する情報をもとにして化学合成されたDNAなどが一般的に使用できるが、既に取得されたTSA2306遺伝子(配列番号2または7)やその断片も良好に利用できる。プローブとして用いられるヌクレオチド配列は、具体的には配列番号2または7に記載される塩基配列に相補的なポリヌクレオチドの部分配列であって、少なくとも15個の連続した塩基、好ましくは20個の連続した塩基、より好ましくは30個の連続した塩基を有するものを例示することができる。かかるプローブの例として、配列番号8(GTGAAAGGAACACGGCATCT)及び配列番号9(TCACATAGGCCTGTATCTCG)に示す5’プローブ、または配列番号10(CCTGGCTGACTTCTGACACA)及び配列番号11(AGAGGGGGAGTAGTTCTTGG)に示す3’プローブを挙げることができる。
また、TSA2306遺伝子の塩基配列(例えば配列番号2または7に記載の塩基配列)またはその相補配列を有するいわゆる陽性クローンそれ自体をプローブとして用いることも出来るし、TSA2306遺伝子の塩基配列情報に基づき設定される各種のセンス・プライマーやアンチセンス・プライマー(例えば、配列番号4、配列番号12、配列番号5、配列番号13等が例示される。)をスクリーニング用プローブとして用いることもできる。
TSA2306遺伝子の取得に際しては、PCR法〔Science,230,1350(1985)〕によるDNA/RNA増幅法が好適に利用できる。殊に、cDNAライブラリーから全長のcDNAが得られ難いような場合には、RACE法〔Rapidamplification of cDNA ends;実験医学、12(6),35(1994)〕、特に5’−RACE法〔M.A.Frohman,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,8,8998(1988)〕などの採用が好適である。
かかるPCR法の採用に際して使用されるプライマーは、本発明によって明らかにされたTSA2306遺伝子の配列情報に基づいて適宜設定でき、これは常法に従って合成できる。かかるプライマーとしては、例えば実施例1に記載するオリゴヌクレオチドTSA2306 P1(配列番号4)、オリゴヌクレオチドTSA2306 P2(配列番号5)、実施例8に記載するフォワード・プライマー(配列番号12)及びリワード・プライマー(配列番号13)を挙げることができる。尚、増幅させたDNA/RNA断片の単離精製は、例えばゲル電気泳動法などの常法に従って行うことができる。
また、上記で得られるTSA2306遺伝子或いはその部分DNA断片は、常法、例えばジデオキシ法〔Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,74,5463(1977)〕やマキサム−ギルバート法〔Methods in Enzymology,65,499(1980)〕などに従って、簡便には市販のシークエンスキットなどを用いて、その塩基配列を決定することができる。
また、TSA2306遺伝子或いはその部分DNA断片等のDNAの合成は、ホスホルアミダイト法またはトリエステル法等の化学合成によって行うこともでき、市販されている自動オリゴヌクレオチド合成装置上で行うこともできる。二本鎖断片は、相補鎖を合成し、適当な条件下で該鎖を共にアニーリングさせるかまたは適当なプライマー配列と共にDNAポリメラーゼを用いて相補鎖を付加するかによって、化学合成した一本鎖生成物から得ることもできる。
(3)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物
本発明が対象とするTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物とは、ヒト以外の動物(非ヒト動物)が有するTSA2306ゲノム遺伝子またはその発現に関連する遺伝子(TSA2306mRNAへの転写やTSA2306(蛋白質)への翻訳に関わる遺伝子を含む)に人為的に変異(欠失、置換、付加、挿入)を加えることにより、該TSA2306ゲノム遺伝子の発現能が抑制乃至は喪失するか、若しくは該遺伝子がコードするTSA2306の機能が実質的に抑制乃至は喪失することによって、TSA2306ゲノム遺伝子及びその発現に関わる遺伝子を正常に有する対応の非ヒト動物(対応の正常非ヒト動物)に比して実質的に体脂肪量または血清中の脂質濃度が低下してなるTSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物(以下、ノックアウト動物ともいう)である。なお、以下、本明細書においてTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物とTSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物とは同意義で使用される。
ここで、非ヒト動物としては、動物モデルを作出するうえで、個体発生期間及び生涯サイクルが短くかつ繁殖が比較的容易なマウスやラット等のゲッ歯動物が好ましいが、特にこれに限定されるものではなく、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、クマ、イヌ、ネコ及びウシ等のヒト以外の哺乳動物もこれに含まれる。
また上記「対応の正常非ヒト動物」とは、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物と同一種であって、TSA2306ゲノム遺伝子及びその発現に関連する遺伝子(TSA2306mRNAへの転写やTSA2306(蛋白質)への翻訳に関わる遺伝子を含む)を構造的にも機能的にも正常に有する非ヒト動物を意味する。以下、本明細書においてTSA2306遺伝子野生型非ヒト動物は、上記正常非ヒト動物とは同意義で使用される。なお、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物と血清中の脂質濃度を比較する正常非ヒト動物としては、対象のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物と動物種は勿論、由来(起源)、雌雄、週齢、飼育環境や条件(例えば、明暗周期など)、飼料の種類や投与数などを同じくしたものを用いることが好ましい。
上記でいうTSA2306ゲノム遺伝子またはその発現に関連する遺伝子に人為的に変異を加える方法としては、遺伝子工学的手法により該遺伝子の塩基配列の全部を欠失するか、またはコドンの読み取り枠をずらしたりプロモーターやエキソンの機能を破壊するように、上記ゲノム遺伝子の塩基配列の一部を欠失したり、TSA2306ゲノム遺伝子の任意部位に任意の塩基配列を挿入するか、またはTSA2306ゲノム遺伝子の任意部位を他の塩基配列で置換することによって行なうことができる。ここで欠失、挿入または置換するTSA2306ゲノム遺伝子上の部位は、結果としてTSA2306mRNAまたはTSA2306の発現が構造的または機能的に不全(喪失または低下)となる部位であればよく、またエキソン領域及びイントロン領域の別も特に制限されない。好ましくは後述するようにエキソン領域、より好ましくは第1エキソン領域を挙げることができる。またTSA2306ゲノム遺伝子に挿入または置換する塩基配列としても、結果としてTSA2306mRNAまたはTSA2306の発現が構造的または機能的に不全(喪失または低下)となる塩基部位であればよく特に制限されない。また挿入または置換に使用する塩基配列は何らかの機能を有する遺伝子(例えば蛋白質をコードするcDNA)であっても、また機能を有さないDNA(断片)をコードするものであってもよい。好ましくは、後述するようにTSA2306ゲノム遺伝子の変異を検出するための選択マーカー(ポジティブ選択マーカー)としても機能する遺伝子など、なんらかの機能を有する遺伝子を用いることが望ましい。
上記遺伝子の人為的変異方法は、例えばサイトスペシフィック・ミュータゲネシス〔Methods in Enzymology,154,350,367−382(1987);同100,468(1983);Nucleic Acids Res.,12,9441(1984);続生化学実験講座1「遺伝子研究法II」、日本生化学会編,p105(1986)〕などの遺伝子工学的手法、リン酸トリエステル法やリン酸アミダイト法などの化学合成手段〔J.Am.Chem.Soc.,89,4801(1967);同91,3350(1969);Science,150,178(1968);Tetrahedron Lett.,22,1859(1981);同24,245(1983)〕及びそれらを組み合わせることによって実施できる。
本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は、具体的には、例えば下記のようにして作出することができる。
まず目的とする非ヒト動物のTSA2306ゲノム遺伝子を単離し、そのエキソン部分に任意の塩基配列を挿入することによりエキソンの機能を破壊するか、あるいはエキソン間のイントロン部分に遺伝子の転写を終結させる塩基配列(例えば、polyA付加シグナルなど)を挿入することによって、完全なmRNAが合成できないように構築した配列を有するDNA鎖(以下、「TSA2306遺伝子破壊用ベクター」または「ターゲティングベクター」と略する)を作成する。これをエレクトロポレーション法等の方法で上記と同一種の非ヒト動物の細胞(胚幹細胞)の染色体に導入して組み換え胚幹細胞を作成する。次いで、得られた組み換え胚幹細胞について、TSA2306ゲノム遺伝子が破壊されたTSA2306ノックアウト胚幹細胞を選別して、これを動物胚へ注入し、仮親の子宮に移植して生殖系列のキメラ動物を取得する。このキメラ動物を同一種のTSA2306ゲノム遺伝子が正常な非ヒト動物と交配させてTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型動物(+/−)を作出する。さらに得られたヘテロ欠損型同士を交配させることにより、TSA2306遺伝子ホモ欠損型動物(−/−)、すなわち遺伝子座の双方ともTSA2306を実質的にコードしない本発明の所望のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物(ノックアウト動物)を得ることができる。
上記操作において、目的とする非ヒト動物のTSA2306ゲノム遺伝子の単離は、例えば公知のヒトTSA2306cDNA配列(特開2000−325087号公報の配列番号2参照)(後記配列表、配列番号2:ヒトTSA2306遺伝子のORF領域)をプローブとして非ヒト動物のゲノムDNAライブラリーをスクリーニングし、蛋白質コード領域を含む陽性クローンを単離し、これをベクターに挿入後、制限酵素で消化し、特定のエキソンを含む染色体DNAをサブクローニングすることによって取得できる。例えばマウスゲノムDNAライブラリーの作成は、「ラボマニュアル遺伝子工学」(丸善株式会社発行,村松正實編,1990)の第100−112頁に記載の方法に従って行うことができ、また上記方法に従う具体的なマウスTSA2306cDNAの作成は、例えば、「ラボマニュアル遺伝子工学」(丸善株式会社発行,村松正實編,1990)の第83−99頁の記載に従って行うことができる。
また、得られた非ヒト動物のTSA2306がヒトTSA2306の同効物であるかどうかの一確認法としては、ラディエーション・ハイブリッド・マッピング(Radiation Hybrid Mapping)によって、非ヒト動物のTSA2306cDNAクローンの染色体マッピングを行ない(Cox,D.R.,et al.,Science,250,245−250(1990))、非ヒト動物のTSA2306遺伝子の染色体座位と、ヒトTSA2306遺伝子が存在する染色体座位が相同領域であるかどうかで判断するとよい。
かくして、上記非ヒト動物のゲノムDNAライブラリーよりTSA2306ゲノムDNAクローンを得、これを用いてターゲティングベクターを作成し、遺伝子ターゲッティング法(標的遺伝子組み換え法)により、目的とする遺伝子領域の構造を破壊する。
ターゲッティングベクターの作成において、TSA2306ゲノム遺伝子のエキソン部分に任意の塩基配列を挿入する場合、挿入する塩基配列としてはTSA2306ゲノム遺伝子の変異を検出するための選択マーカー(ポジティブ選択マーカー)としても機能する遺伝子の塩基配列を挿入することが好ましい。このような遺伝子としては、ネオマイシン耐性遺伝子(以下、neoという)等のアミノグリコシド系抗生物質耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子またはピューロマイシン耐性遺伝子等の薬剤耐性遺伝子、あるいはlacZ(β−ガラクトシダーゼ遺伝子)やCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子)等のレポーター遺伝子等を挙げることができる。好ましくはネオマイシン耐性遺伝子(neo)である。この場合、組み換えが生じたことがネオマイシン(あるいはそのアナログであるG418)耐性の獲得により判定可能となる。
さらにランダム組み換え体を除くにはポジティブ−ネガティブ選別法を行うことが好ましい。この場合、相同部位(TSA2306遺伝子の保存塩基配列領域)の外側にジフテリア毒素A断片遺伝子(以下「DT−A」という)のような細胞に対して致死性を有する遺伝子をネガティブ選択マーカーとして導入することが望ましい。こうして得られるターゲティングベクターはランダム組み換えにより致死性遺伝子が導入され、このような細胞は致死となり自動的に除去される。
以上のようなポジティブ選択マーカーとネガティブ選択マーカーを用いたポジティブ−ネガティブ選別法を行うことによって、相同遺伝子組み換え体を効率的に取得することが可能となる。なお、これらの遺伝子の挿入は、試験管内で慣用のDNA組換え技法により行うことができる。
本発明の実施にあたっては、TSA2306遺伝子の第1エキソンが欠失しており、その欠失領域にポジティブ選択マーカー遺伝子が挿入されていることが好ましい。具体的には、ポジティブ選択マーカーとしてMC1−neo−polyA〔MC1プロモーター(Polyoma virus由来変異エンハンサー配列およびチミジンキナーゼ遺伝子プロモーター配列からなるプロモーター)の下流にネオマイシン耐性遺伝子とSV40由来ポリA付加シグナルを連結したもの:Thomas,K.R.& Capecchi.M.R.:Site−directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo−derived stem cells.:Cell,51,503(1987)〕が好適に使用される。また、ネガティブ選択マーカーとして、MC1−DT−A〔MC1プロモーターの下流にジフテリア毒素A断片が連結されたもの:Yagi,T.et al.:A novel negative selection for homologous recombinants using diphtheria toxin A fragment:Analyt Biochem.,214,77,(1993)〕が好適に使用される。
後述する実施例においては、第1エキソン上流のSalI−MunI断片(upstream fragment 7.3kb)および下流のScaI−BglII断片(downstream fragment 1.1kb)が相同部位(TSA2306遺伝子の塩基配列の保存領域)として保存されるように、ポジテイブ選択マーカーとしてMC1−neo−polyA(ストラタジーン社製)、ネガテイブ選択マーカーとしてMC1−DT−A(インビトロジェン(株)社製)を用いて、遺伝子相同組換えを行っている(図1参照)。
尚、本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物作成のためのターゲットとなるマウスTSA2306ゲノム遺伝子は少なくとも3つのエキソンからなる遺伝子である。後述する実施例においては第1のエキソン部分を含む塩基配列領域をネオマイシン耐性遺伝子で相同置換させているが、これに限定されることなく、他のエキソン部分のいずれか、或いは複数のエキソン部分を組み合わせて、ネオマイシン耐性遺伝子等のポジティブ選択マーカー遺伝子と相同置換させるか、または欠失させてもよい。
上記方法によって得られたターゲティングベクターを導入する胚幹細胞としては、例えば既に樹立されたものを用いてもよく、またエバンスとカウフマンの方法(Nature,292,154(1981))に準じて新しく樹立したものでもよい。
例えば、マウスの胚幹細胞の場合、一般的には129系の胚幹細胞が使用される。しかし、これに限定されることなく、純系で免疫学的に遺伝的背景が明らかな胚幹細胞を取得するために、例えば、C57BL/6マウスやC57BL/6の採卵数の少なさをDBA/2との交雑により改善したBDF1マウス(C57BL/6とDBA/2とのF1)を用いて樹立した胚幹細胞等も良好に使用し得る。かかる胚幹細胞は、採卵数が多くかつ卵が丈夫であるというBDF1マウスの利点に加えてC57BL/6マウスを背景に持つため、C57BL/6マウスの遺伝的背景を有する病態モデルマウスが作出できる点で有利に用い得る。
また、胚幹細胞を樹立する場合、一般には受精後3〜5日目の胚盤胞を使用するが、それ以外に8細胞期胚を採卵し胚盤胞まで培養して用いることにより効率よく多数の初期胚を取得することも可能である。また、雌雄いずれの胚幹細胞を用いてもよいが、通常雄の胚幹細胞の方が生殖系列キメラを作出するのに都合が良い。
胚幹細胞にターゲティングベクターを導入するには、胚幹細胞を生殖細胞への分化能を保つように未分化の状態で培養維持する必要がある。そのためには、培地に適当な栄養細胞をフィーダー細胞として加え、また、ヒトLIF(Leukemia Inhibitory Factor)を添加し、さらに牛胎仔血清、ヌクレオシド、非必須アミノ酸、2−メルカプトエタノールなどを添加して培養することを要する。栄養細胞(フィーダー細胞)としては、STO細胞(ATCC No.CRL−1503)、あるいはマウス胎仔線維芽細胞を好ましく例示できる。
栄養細胞(フィーダー細胞)の添加濃度は、2.5×10細胞/ml(10ml/100mm培養皿、2ml/35mm培養皿、4ml/60mm培養皿、0.5ml/well:24−ウエルプレート等の使用)が好ましい。ヒトLIFの添加濃度は、10ユニット/mlが好ましいがそれ以上でもよい。牛胎仔血清の添加濃度は20%、ヌクレオシドの添加濃度は10〜30nMが好ましい。非必須アミノ酸としては、例えば、ギブコ社製の非必須アミノ酸溶液が好ましく、その濃度は各0.1mMが好ましい。2−メルカプトエタノールの濃度は0.1mMが好ましい。
エレクトロポレーション法で胚幹細胞にターゲティングベクターを導入するには、胚幹細胞を一定の濃度になるように緩衝液に浮遊させ、適当な制限酵素で処理して線状化したターゲティングベクターを添加し、ECM600(BTX社製)、或いはジーンパルサー(バイオ・ラッド社製)等の適当なエレクトロポレーション装置を用い、例えば270V/1.8mm、または250V/4mm、及び500μFDでエレクトロポレーションを行うことが好ましい。緩衝液としては、pH7に調整したPBS等を用いることが好ましい。制限酵素はターゲティングベクターの制限酵素部位を考慮して選択することができる。
ターゲティングベクターを導入した後、胚幹細胞を上記の培地で24〜48時間培養し、その後、ネオマイシンのアナログであるG418(ジェネティシン:Geneticin:Sigma社製)を含む培地と交換する。1日ごとに新しいG418添加培地と交換し、約1週間培養を続ける。
次いで、ターゲティングベクターが導入された所謂TSA2306ノックアウト胚幹細胞は、上記培地で薬剤(G418)耐性胚幹細胞を増殖させ、得られたG418抵抗性(アミノグリコシド系抗生物質抵抗性)のクローンから相同組み換え体を単離することによって行うことができる。
相同組み換え体の検出は、TSA2306遺伝子上あるいはその近傍の塩基配列と相補的な配列を有するDNAをプローブとしたサザンハイブリダイゼーション解析あるいはターゲティングベクター上の塩基配列を有するDNAとターゲティングベクターの作成に使用したTSA2306遺伝子以外の該遺伝子近傍領域の塩基配列と相補的な配列を有するDNAをプライマーとしたPCR法による解析により、行うことができる。
具体的には、上記のG418添加培地で増殖したG418抵抗性のクローンの一部からDNAを抽出する。ゲノムDNAを抽出後、制限酵素処理を行い、アガロース電気泳動を行った後、TSA2306遺伝子のcDNAまたはその部分断片をプローブとしてサザンハイブリダイゼーションを行う。こうして、ターゲティングベクターの断片を検出できれば、その胚幹細胞は標的TSA2306遺伝子の一方の対立遺伝子がターゲティングベクターと相同組み換えを起こしたクローン(ヘテロ欠損型胚幹細胞)であることが確認できる。
次いで、生殖系のキメラ動物およびTSA2306ゲノム遺伝子が破壊された改変遺伝子を有するトランスジェニック非ヒト動物の作出は、以下のようにして行うことができる。
まず、目的の非ヒト動物の胚に上記で得られたヘテロ欠損型胚幹細胞を注入し、仮親の子宮に移植する。ここで、非ヒト動物の胚としてはキメラの形成に好適であるという理由から胚盤胞が用いられる。胚幹細胞は通常約10〜15個注入される。こうして、胚幹細胞が注入された胚は直ちに仮親の子宮に移植される。
上記の方法によって妊娠した仮親から生まれた子のうちキメラ動物を選ぶ。胚幹細胞の寄与率の高いキメラ動物は生殖系列のキメラ動物である可能性が高いが、キメラ動物を正常動物と交配して、得られた子マウスの毛色を指標とすることによって生殖系列のキメラ動物であることの確認が可能である。
斯くして生殖系列のキメラ動物と正常動物(野生型:表現型(+/+))との交配によりヘテロ欠損型非ヒト動物が得られ、次いでヘテロ欠損型同士の交配によりTSA2306対立遺伝子の両方が破壊されたTSA2306遺伝子ホモ欠損型非ヒト動物を得ることができる。
このようにして得られたホモ欠損型動物であるトランスジェニック非ヒト動物は、TSA2306遺伝子を欠損している。
前記で得られるTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウス作成のために使用される受精卵の一具体例としては、受託番号FERM BP−8128として日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1中央第6に住所を有する独立行政法人産業技術総合研究所特許微生物寄託センターに国際寄託されている「TSA2306 遺伝子欠損マウス由来受精卵」を例示することができる。かくして本発明によれば、受託番号FERM BP−8128として寄託されている受精卵及び該受精卵と同一の形質的特徴を有する受精卵から発生する非ヒト動物である、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を提供することができる。
このようなトランスジェニック非ヒト動物を含む本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は、TSA2306遺伝子の発現が不活性化(TSA2306遺伝子の欠損を含む)していることから、構造的にもまた機能的にも正常なTSA2306遺伝子を有する同種の非ヒト動物(TSA2306遺伝子野生型非ヒト動物)と比して、TSA2306mRNAまたはTSA2306(蛋白質)が発現しないかまたは発現していても発現量が減退している、所謂TSA2306遺伝子発現不全非ヒト動物である。
なお、上記において、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の作成方法として、塩基配列の一部を他の遺伝子で置換したTSA2306遺伝子の塩基配列を有するターゲティングベクターをマウス胚幹細胞あるいはマウス卵細胞に導入してマウス胚幹細胞あるいはマウス卵細胞の染色体上のTSA2306遺伝子と相同組換えすることにより、マウスのTSA2306ゲノム遺伝子を破壊して調製する方法を記載したが、別の方法でTSA2306遺伝子の発現を不全化することもできる。
例えば、TSA2306遺伝子の発現を不全化する別の方法として、TSA2306の構造遺伝子をレポーター遺伝子で置換する方法を例示することができる。この方法によって作成したTSA2306発現不全非ヒト動物の確認は、レポーター遺伝子がTSA2306遺伝子のプロモーターの支配下に存在することから、レポーター遺伝子の発現の有無を確認することによって行うことができる。
具体的には、例えばTSA2306遺伝子の塩基配列の一部をレポーター遺伝子として大腸菌由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)で置換した場合、本来TSA2306が発現する組織でTSA2306の代わりにβ−ガラクトシダーゼが発現する。従って、例えば5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−ガラクトピラノシド(X−gal)のようなβ−ガラクトシダーゼの基質となる試薬を用いて当該組織を染色することにより、簡便にTSA2306発現不全非ヒト動物が作成されたか否かを確認することが出来る。また、本来TSA2306が発現する組織でのlacZmRNA発現の有無を、常法に従って検出することによっても確認ができる。
ところで、このようにTSA2306の構造遺伝子をレポーター遺伝子で置換することによって作成された本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物によれば、TSA2306プロモーターを活性化あるいは不活性化する物質をレポーター遺伝子の発現の有無を指標としてスクリーニングすることができる。こうした本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は、TSA2306プロモーターを活性化または不活性化に起因するTSA2306発現異常(発現増加、不発現または発現低下)によって生じる脂質代謝性疾患などの各種疾患の原因究明あるいは治療薬の開発に大きく貢献しうる。
また、本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物、特にTSA2306遺伝子ホモ欠損型非ヒト動物(表現型(−/−))は、後述する実施例に示すように、血中の脂質濃度、特に血清中の脂質濃度(血清コレステロール(Ch)値、血清中性脂肪(TG)量、および血清遊離脂肪酸(FFA)量)が、対応する正常の非ヒト動物(TSA2306発現が正常な非ヒト動物:TSA2306遺伝子野生型、表現型(+/+))に比べて有意に低下している。一般に血清の脂質濃度は、生体内の脂質代謝系によってコントロールされていることから、本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は何らかの機序によって生体内の脂質代謝に異常が生じ、血清中の脂質量(濃度)が低下していると考えられる。
よって、本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物、特にTSA2306遺伝子ホモ欠損型の非ヒト動物は、脂質代謝異常に関わる疾患(脂質代謝異常疾患)を反映したモデル動物として位置づけることができる。当該モデル動物は、TSA2306遺伝子発現不全に起因する脂質代謝性疾患の原因究明に有用であり、また治療薬の開発に大きく貢献することができる。
例えば、本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物は、脂質代謝調節剤(脂質代謝改善薬を含む)の有効成分の候補化合物のスクリーニングに有効に利用できる。かかるスクリーニングは、具体的には被験物質を本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物(脂質代謝異常モデル動物)に投与し、該動物の脂質代謝の改善効果を、その体内の脂質濃度(例えば、体脂肪量、血清コレステロール(Ch)、血清中性脂肪(TG)、または血清遊離脂肪酸(FFA))から臨床的に評価することによって、脂質代謝改善薬として有効な化合物(候補化合物)を選別することが可能となる。なお、脂質代謝改善薬としては、コレステロール低下または増加薬、中性脂肪低下または増加薬、遊離脂肪酸低下または増加薬等を挙げることができる。
(4)TSA2306またはその派生物の新規用途
また、本発明はTSA2306またはその派生物(抗体)の新規用途を提供する。
前述のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に関する知見から、TSA2306遺伝子またはその発現産物(TSA2306)は、直接または間接的に生体内の脂質代謝に関わっており、TSA2306遺伝子の欠損によりTSA2306の産生が抑制されると体内の脂質量が減少することが判明した。このことから、TSA2306遺伝子またはTSA2306は、体内脂質量の増加に関わる機能を有すると考えられる。
(4−1)かかる機能を利用して、TSA2306は、体内の脂質量(特に血清中のコレステロール、中性脂肪及び遊離脂肪酸などの血清脂質量:以下、同じ)の減少を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内の脂質量の低下に起因する各種の疾患(例えば、低脂質血症(低リポ蛋白血症)、低VLDL血症(低プレβリポ蛋白血症)、低HLD血症、低コレステロール血症またはこれらに起因して発症する各種の疾患)の予防・治療剤、または体内の脂質量の増加をもたらす脂質増量剤(例えば、血清コレステロール増加剤、血清中性脂肪増加剤、血清遊離脂肪酸増加剤など)の有効成分として利用することができる。
本発明は、TSA2306について、脂質減少を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内脂質量の低下に起因する各種疾患(以下、これらの疾患を「低脂質血症(低リポ蛋白血症)等」と総称する)の処置剤、または脂質増量剤としての医薬用途を提供する。
すなわち、本発明は、TSA2306を有効成分とする脂質代謝異常改善用医薬組成物、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等処置用医薬組成物、または脂質増量化医薬組成物を提供する。
これらの医薬組成物の有効成分として利用するにあたって、本発明が対象とするTSA2306には、例えば配列番号1に記載されるアミノ酸配列を有する蛋白質(ヒトTSA2306)の他、他の哺乳動物(例えば、マウス(配列番号6)、ラット、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、サル、ウシ、ウマ、イヌ、ネコ等)に由来する同効物も包含される。但し、ヒトを対象とした医薬組成物の場合は、ヒトTSA2306を用いることが好ましい。
さらに、本発明が対象とするTSA2306には、上記ヒト、マウス、その他の哺乳動物に由来するTSA2306の相同物も包含される。当該相同物としては、TSA2306と共通に保存する構造的な特徴を備え、TSA2306と同等の生物学的機能を有しているものが挙げられる。ここで対象とする生物学的機能としては、生体内における脂質代謝に関わる機能、及び生体内における脂質増加機能(例えば血清脂質量増加機能、特に血清コレステロール増加機能など)を挙げることができる。好ましくはヒトTSA2306の相同物である。
かかる相同物には、TSA2306の同族体(ホモログ)、誘導体及び変異体が含まれる。ここで変異体には、TSA2306遺伝子の変異体(天然に存在するアレル変異体、天然に存在しない変異体)の発現産物、及びTSA2306のアミノ酸配列において1または複数個のアミノ酸が欠失、置換、付加または挿入によって改変されたアミノ酸配列からなる変異体が包含される。こうしたTSA2306の相当物は、ヒトTSA2306(配列番号1)とアミノ酸レベルで、少なくとも70%、好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上、さらにより好ましくは97%以上の相同性を有する蛋白質またはポリペプチドであることができる。なお、かかるアミノ酸配列の相同性は、配列分析ソフトウェア、例えばFASTAプログラムを使用した方法(Clustal,V.,Methods Mol.Biol.,25,307−318(1994))或いはSWISSPLOTSで解析することができる。
なお、上記TSA2306の相同物には、元来のアミノ酸残基に代えて保存的な置換アミノ酸残基を有するものも含まれる。即ち、TSA2306の相当物には、TSA2306が有するの元のアミノ酸残基を他のアミノ酸残基に置換してもTSA2306と同等の活性が保存されているであろうアミノ酸残基(保存的な置換アミノ酸残基)と置換されてなる蛋白質が含まれる。こうした保存的な置換アミノ酸残基の具体例としては、特開2000−325087号公報の段落
【0028】に記載されているものを挙げることができる(特開2000−325087号公報の該当記載をここに援用する。)。
本発明が対象とするTSA2306は、TSA2306遺伝子(ヒトTSA2306遺伝子:配列番号2)の配列情報に基づいて、常法の遺伝子組換え技術〔例えば、Science,224,1431(1984);Biochem.Biophys.Res.Comm.,130,692(1985);Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,80,5990(1983)など参照〕に従って調製することができる。
該蛋白質の製造は、より詳細には、TSA2306遺伝子が宿主細胞中で発現できる組換えDNA(発現ベクター)を作成し、これを宿主細胞に導入して形質転換し、該形質転換体を培養し、次いで得られる培養物から回収することにより行われる。ここでTSA2306の製造に使用される宿主細胞、発現ベクター、プロモーター、形質転換法、培養培地などについては、特開2000−325087号公報
【0059】〜
【0070】に詳述されており、本発明においても同様に使用することができる(特開2000−325087号公報の当該記載をここに援用する。)。
かくして得られるTSA2306は、所望により、その物理的性質、化学的性質などを利用した各種の分離操作〔「生化学データーブックII」、1175−1259頁、第1版第1刷、1980年6月23日株式会社東京化学同人発行;Biochemistry,25(25),8274(1986);Eur.J.Biochem.,163,313(1987)など参照〕により分離、精製できる。当該分離・精製方法も、特開2000−325087号公報
【0072】に詳述されており、本発明においても同様に使用することができる(特開2000−325087号公報の当該記載をここに援用する。)。
尚、TSA2306相同物をコードする所望の遺伝子の設計に際しては、配列番号2に示されるヒトTSA2306遺伝子の塩基配列を好適に利用することができる。該遺伝子は、所望により、各アミノ酸残基を示すコドンを適宜選択変更して利用することも可能である。また、ヒトTSA2306遺伝子でコードされるアミノ酸配列において、その一部のアミノ酸残基ないしはアミノ酸配列を上記保存的な置換アミノ酸残基等で置換するか、または欠失や付加などにより改変する場合には、例えばサイトスペシフィック・ミュータゲネシスなどの前記した遺伝子の人為的変異方法により行うことができる。
またヒトTSA2306又はマウスTSA2306は、それぞれ配列番号1または6に示すアミノ酸配列に従って、一般的な化学合成法により製造することができる。該方法には、通常の液相法および固相法によるペプチド合成法が包含される。当該ペプチド合成法等の詳細は、特開2000−325087号公報
【0075】〜
【0081】に詳述されており、本発明においても同様に使用することができる(特開2000−325087号公報の当該記載をここに援用する。
)。
本発明のヒトTSA2306及びその相同物の上記医薬組成物(脂質代謝異常改善剤、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等処置剤、または脂質増量剤)としての有用性は、上記蛋白質が有する、脂質低下をもたらす脂質代謝異常を改善して体内の脂質量を増加させる機能(コレステロール増加機能)に基づいている。ヒトTSA2306の当該機能は、ヒトTSA2306の同効物であるマウスTSA2306についてその発現が抑制された前述のTSA2306遺伝子欠損マウス(TSA2306発現不全マウス)の病理学的解析、表現型解析、脂質代謝制御関連遺伝子の発現解析などの結果から想定されるものであるが、その確認方法としては下記の方法を挙げることができる。
例(1)TSA2306遺伝子欠損マウス表現型の解析:
TSA2306遺伝子欠損マウスの脂質代謝への制御関連遺伝子の発現解析並びに各種生化学試験を行い、かくして、TSA2306遺伝子欠損マウスの表現型解析により、脂質の変化を観察することができる。具体的には、TSA2306遺伝子欠損マウスの肝臓などの組織よりRNA抽出し、サザンブロットなどでそれらの遺伝子の発現の違いを野生型マウスと比較することで、脂質代謝異常のメカニズムを解析したり、又、血中の脂質量やレプチン等の酵素量を生化学的に測定することで、表現型の違いを見ることができる。
例(2)TSA2306トランスジェニックマウスの作製:
TSA2306遺伝子導入トランスジェニックマウスの作製を行い、TSA2306を過剰発現させることでコレステロール、中性脂肪、遊離脂肪酸などの血清脂質の増加作用を各種生化学試験により検討することができる。
例(3)TSA2306タンパク質の投与:
TSA2306タンパク質をマウスなどの哺乳動物に投与(例えば静脈注射等)し、体内におけるコレステロール、中性脂肪、遊離脂肪酸などの血清脂質の増加作用を各種生化学試験により検討することができる。
(4−2)また、上記TSA2306に結合する抗体(ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体を含む。)はTSA2306のアンタゴニストとして、具体的には体内の脂質量(特に血清中のコレステロール、中性脂肪及び遊離脂肪酸などの血清脂質量:以下、同じ)の増加を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内の脂質量の増加に起因する疾患(例えば、高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HLD血症、高コレステロール血症またはこれらに起因して発症する各種の疾患[例えば動脈硬化性疾患など])の予防・治療剤、または体内の脂質量の低下をもたらす脂質減量剤(例えば、血清コレステロール低下剤、血清中性脂肪低下剤、血清遊離脂肪酸低下剤など)の有効成分として利用することができる。
よって本発明は、TSA2306に対する抗体について、脂質増加を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内脂質量の増加に起因する各種疾患(以下、これらの疾患を「高脂質血症(高リポ蛋白血症)等」と総称する)の処置剤(予防または治療剤)、または脂質減量剤としての医薬用途を提供する。
すなわち、本発明はまた、TSA2306に対する抗体を有効成分とする脂質代謝異常改善用医薬組成物、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等処置用(予防または治療用)医薬組成物、または脂質減量化医薬組成物を提供する。
当該対象とするTSA2306の抗体には、ヒトTSA2306のほか、その同効物(他の哺乳動物に由来するTSA2306)、及びこれらTSA2306の相同物に対する抗体が含まれるが、ヒトを対象とした医薬組成物の有効成分としてはヒトTSA2306に対する抗体が好ましい。
当該抗体は、抗血清(ポリクローナル抗体)およびモノクローナル抗体のいずれも、ヒトTSA2306(配列番号1)またはエピトープを保存するその一部(ポリペプチド)を免疫抗原として用いて、常法により容易に調製することができる(例えば、続生化学実験講座「免疫生化学研究法」、日本生化学会編(1986)など参照。)。
なお、TSA2306に対する抗体(ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体)は、上記医薬組成物の有効成分としての用途以外に、例えばTSA2306の精製や、その免疫学的手法による検出や定量などに有利に利用することができる。より具体的には、TSA2306の諸組織における発現分布を見ることによってTSA2306の生理学的機能を調べたり、またTSA2306遺伝子の欠損および発現不全が脂質代謝異常(体内脂質の低下)をもたらすことが確認されていることから、該抗体を用いて脂質代謝異常(体内脂質の低下あるいは増加)の診断に利用することもできる。
(4−3)TSA2306を上述する医薬組成物の有効成分として用いる場合、TSA2306は、その医薬的に許容される塩の態様であってもよい。
かかる塩には、当業界で周知の方法により調製される、例えばナトリウム、カリウム及びリチウム等との無毒性アルカリ金属塩;カルシウム、マグネシウム及びバリウム等との無毒性アルカリ土類金属塩;アンモニウムなどとの無毒性アンモニウム塩などが包含される。更に上記塩には、有効成分としての蛋白質と適当な有機酸ないし無機酸との反応によって得られる無毒性酸付加塩も包含される。
またTSA2306またはその抗体を、各々上述する医薬組成物の有効成分として用いる場合、他の成分として医薬的に許容される担体または添加剤を含んでいてもよい。
上記医薬組成物に配合する担体としては、調製する医薬組成物(医薬製剤)の使用形態に応じて通常使用される充填剤、増量剤、結合剤、付湿剤、崩壊剤、表面活性剤及び滑沢剤などの希釈剤或は賦形剤などが例示でき、これらは対象とする医薬組成物(医薬製剤)の投与単位形態に応じて適宜選択使用できる。特に好ましい医薬組成物(医薬製剤)は、上記担体のほか、通常の蛋白質製剤に使用され得る各種の添加剤、例えば安定化剤、殺菌剤、緩衝剤、等張化剤、キレート剤、pH調整剤、または界面活性剤などを適宜使用して調製され得る。
上記安定化剤としては、例えばヒト血清アルブミンや通常蛋白質の安定に用いられるL−アミノ酸、糖類、セルロース誘導体などが例示できる。これらは単独に使用することもできるが、必要に応じて、各々を組み合わせたりまた界面活性剤と組合せて使用することができる。界面活性剤との組合せることによって、安定性をより向上させる場合がある。また本発明の医薬組成物(医薬製剤)中に配合される添加剤の添加量は、常法に従って適宜決定できる。また、医薬組成物(医薬製剤)中に含ませる有効成分(TSA2306、またはTSA2306に対する抗体)の量は、広範囲から適宜選択され、特に制限されないが、いずれも通常約0.00001〜70重量%、好ましくは0.0001〜5重量%程度の範囲内とするのが適当である。
また医薬組成物(医薬製剤)の剤型としては、各種の剤型が投与目的や投与経路に応じて選択できる。その代表的なものには、錠剤、丸剤、散剤、粉末剤、顆粒剤、カプセル剤などの固体や、溶液、懸濁剤、乳剤、シロップ、エリキシルなどの液体が含まれる。これら各種剤型は、投与経路に応じて経口剤、非経口剤〔注射剤、点滴剤、経鼻剤、経膣剤、坐剤、舌下剤、経皮剤(軟膏剤、クリーム剤等)〕などに分類される。上記各剤型は、それぞれ、通常の方法に従い、調合、成形乃至調製することができる。なお、液体製剤として投与される場合、当初から溶液製剤として調製することもできるが、これを凍結乾燥製剤として調製することもできる。かかる凍結乾燥製剤は、用時に水または生埋的食塩水などを含む緩衝液などで溶解して適当な濃度の液剤として使用することができる。
上記医薬組成物(医薬製剤)の投与方法は、特に制限がなく、各種製剤形態、患者の年齢、性別その他の条件、疾患の程度などに応じて決定される。上記医薬組成物(医薬製剤)の投与量は、特に限定されず、所望の治療効果、投与法、治療期間、患者の年齢、性別その他の条件などに応じて広範囲より適宜選択される。一般的には、通常、1日当り患者体重1kg当り、有効成分量が0.01μg〜10mg程度、好ましくは約0.1μg〜1mg程度となる量とするのがよい。該製剤は1日に1回投与することもでき、また2回以上、数回に分けて投与することもできる。
(5)TSA2303遺伝子及びその派生物の新規用途
また、本発明はTSA2306遺伝子またはその派生物(アンチセンス分子、RNAi等)の新規用途を提供する。
(5−1)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に関する知見から、前述するようにTSA2306遺伝子は、体内脂質量の増加に関わる機能を有すると考えられる。かかる機能を利用して、生体内から単離されたTSA2306遺伝子は、体内の脂質量(特に血清中のコレステロール、中性脂肪及び遊離脂肪酸などの血清脂質量:以下、同じ)の減少を生じる脂質代謝異常症(例えば、甲状腺機能亢進症、吸収不良栄養失調症、または実質性肝障害等)の改善薬、体内の脂質量の低下に起因する各種の疾患(例えば、低脂質血症(低リポ蛋白血症)、低VLDL血症、低HLD血症、低コレステロール血症またはこれらに起因して発症する各種の疾患)の予防・治療剤、または体内の脂質量の増加をもたらす脂質増量剤(例えば、血清コレステロール増加剤、血清中性脂肪増加剤、血清遊離脂肪酸増加剤など)の有効成分として利用することができる。
本発明は、生体内から単離されたTSA2306遺伝子について、特に脂質減少を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内脂質量の低下に起因する各種疾患(以下、「低脂質血症(低リポ蛋白血症)等」と総称する)の処置剤、または脂質増量剤としての医薬用途を提供する。
すなわち、本発明は、単離されたTSA2306遺伝子を有効成分とする脂質代謝異常改善用医薬組成物、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等処置用医薬組成物、または脂質増量化医薬組成物を提供する。
これらの医薬組成物の有効成分として利用するにあたって、本発明が対象とするTSA2306遺伝子は生体内から単離されたポリヌクレオチドであり、具体的にはTSA2306の遺伝子からなるDNA、TSA2306の構造遺伝子からなるDNA(ポリヌクレオチド)、TSA2306をコードするcDNA(ポリヌクレオチド)、及びTSA2306の一部をコードするオリゴヌクレオチド等、TSA2306またはその機能同等物をコードするポリ(またはオリゴ)ヌクレオチドがいずれも包含される。
ここで対象とするTSA2306には、例えば配列番号1に記載されるアミノ酸配列を有する蛋白質(ヒトTSA2306)の他、他の哺乳動物(例えば、マウス(配列番号6)、ラット、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、サル、ウシ、ウマ、イヌ、ネコ等)に由来する同効物、またはこれらの相同物も包含される。但し、ヒトを対象とした医薬組成物の場合は、ヒトTSA2306遺伝子を用いることが好ましい。
ヒトTSA2306遺伝子として具体的には配列番号1で示されるアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するポリヌクレオチド、配列番号2の塩基配列を一部に含むポリヌクレオチド(例えば配列番号3で示される塩基配列を有するポリヌクレオチド)、または配列番号2で示される塩基配列からなるポリヌクレオチドを例示することができる。
なお、これらに限定されることなく、本発明が対象とするTSA2306遺伝子には、ヒトTSA2306遺伝子(配列番号2)(または配列番号1で示されるアミノ酸配列をコードする遺伝子)と配列相同性を有し、構造的特徴、遺伝子発現パターンにおける共通性、生物学的機能の類似性などにより、ひとつの遺伝子ファミリーと認識される一連の関連遺伝子が含まれる。これにはヒトTSA2306遺伝子のアレル体(対立遺伝子)も当然含まれる。なお、ここで「生物学的機能」としては、生体内における脂質代謝に関わる機能、及び生体内における脂質増加機能(例えば血清脂質増加機能、特に血清コレステロール増加機能など)を挙げることができる。
ヒトTSA2306遺伝子(例えば、配列番号2に示される塩基配列を有するポリヌクレオチド、または配列番号1で示されるアミノ酸配列をコードする塩基配列を有するポリヌクレオチド)の相同物としては、ヒトTSA2306遺伝子と同様の生物学的機能(脂質増加機能、特に血清脂質増加作用、好ましくは血清コレステロール増加作用)を有することを限度として、例えば、配列番号2に示される塩基配列と少なくとも70%の同一性、好ましくは少なくとも90%の同一性、より好ましくは少なくとも95%の同一性、さらに好ましくは少なくとも97%の同一性を有する塩基配列を有するポリヌクレオチドおよびその相補鎖ポリヌクレオチドを挙げることができる。また、ヒトTSA2306遺伝子の相同物としては、例えば、0.1%SDSを含む0.2×SSC中50℃または0.1%SDSを含む1×SSC中60℃といったストリンジェントな条件下で配列番号2に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドとハイブリダイズする塩基配列を有するポリヌクレオチドを例示することもできる。また、これらの相同物には「配列番号1で示されるアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列(改変されたアミノ酸配列)からなるポリペプチドをコードする遺伝子」もまた包含される。ここで、「アミノ酸の欠失、置換または付加」の程度およびそれらの位置などは、改変されたアミノ酸配列のポリペプチドが、配列番号1で示されるアミノ酸配列からなるポリペプチド(ヒトTSA2306蛋白質)と同様の生物学的機能を有する相同物であれば、特に制限されない。
上記目的で利用されるヒトTSA2306遺伝子の具体的態様としては、配列番号3に示される塩基配列を有する遺伝子が例示できる。この塩基配列中のコーディング領域(塩基番号28位〜1407位、配列番号2に示す塩基配列)は、配列番号1に示されるアミノ酸配列の各アミノ酸残基を示すコドンの一つの組合せ例を示している。しかし、ヒトTSA2306遺伝子は、かかる特定の塩基配列を有する遺伝子に限らず、各アミノ酸残基に対して任意のコドンを組合せ、選択した塩基配列を有することも可能である。コドンの選択は、常法に従うことができ、例えば利用する宿主のコドン使用頻度などを考慮することができる〔Nucleic Acids Res.,9,43(1981)〕。
またヒトTSA2306遺伝子は、本明細書または特開2000−325087号公報により開示された具体的な塩基配列情報(本明細書:配列番号2、3)に基づいて、一般的遺伝子工学的手法により容易に製造・取得することができる〔Molecular Cloning 2d Ed,Cold Spring Harbor Lab.Press(1989);続生化学実験講座「遺伝子研究法I、II、III」、日本生化学会編(1986)など参照〕。またヒトTSA2306遺伝子の取得、合成、cDNAライブラリーからのスクリーニング方法、ヒトTSA2306遺伝子発現産物の発現方法または蛋白質の取得方法、ヒトTSA2306遺伝子センス・プライマー、アンチセンス・プライマーの調製、取得、並びにスクリーニング用プローブの調製については、上記(2)及び(3)の欄に記載する方法に従って容易に実施できるが、また通常の遺伝子工学的手法を利用することによっても容易に行うことができる。
TSA2306遺伝子を有効成分とする医薬組成物(体内の脂質量の減少を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内の脂質量の低下に起因する疾患の予防・治療剤、または脂質増量剤)は、先天的または後天的に該遺伝子の発現が不全になることによって上記脂質代謝異常症等や低脂質血症(低リポ蛋白血症)等に罹患した患者に対して、該遺伝子の発現を誘導するか亢進させるように処置するという戦略に基づくものである。ゆえに、TSA2306遺伝子を有効成分とする医薬組成物は、特に下記(6)に記載する遺伝子療法に有効に用いることができる。また、当該遺伝子療法においては、TSA2306遺伝子のほか、ヒトTSA2306遺伝子を含有するベクター、該ベクターを有する形質転換体もまた有効に利用される。
また、TSA2306遺伝子は、上記医薬組成物としての用途以外に、TSA2306のアミノ酸配列をコードする塩基配列の相補配列を使用することによって、個体或は組織におけるTSA2306遺伝子の発現産物の検出、該遺伝子の変異(欠失や点変異)の有無、または発現異常等を検出することが可能となることから、脂質代謝の生理的メカニズムの解明や脂質代謝異常疾患の診断方法の確立に有効に利用することができる。
(5−2)さらにTSA2306遺伝子を利用することによりアンチセンス分子の作成が可能である。こうしたアンチセンス分子は、TSA2306遺伝子のアンタゴニストとして、具体的には体内の脂質量(特に血清中のコレステロール、中性脂肪及び遊離脂肪酸などの血清脂質量:以下、同じ)の増加を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内の脂質量の増加に起因する疾患(例えば、高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HLD血症、高コレステロール血症またはこれらに起因して発症する各種の疾患[例えば動脈硬化性疾患など])の予防・治療剤、または体内の脂質量の低下をもたらす脂質減量剤(例えば、血清コレステロール低下剤、血清中性脂肪低下剤、血清遊離脂肪酸低下剤など)の有効成分として利用することができる。よって本発明は、TSA2306遺伝子に対するアンチセンス分子について、脂質増加を生じる脂質代謝異常症の改善薬、体内脂質量の増加に起因する各種疾患(以下、「高脂質血症(高リポ蛋白血症)」等と総称する)の処置剤、または脂質減量剤としての医薬用途を提供する。すなわち、本発明はまた、TSA2306遺伝子に対するアンチセンス分子を有効成分とする脂質代謝異常改善用医薬組成物、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等処置用医薬組成物、または脂質減量化医薬組成物を提供するものでもある。なお、アンチセンス分子の具体的な使用方法は、下記(6)の欄で詳述する。
尚、上記アンチセンス分子を含有するベクターの製造においては、導入されるTSA2306アンチセンス分子の全部または一部は、その遺伝子の塩基配列情報に基づいて、一般的遺伝子工学的手法により容易に製造・取得することができる〔Molecular Cloning 2d Ed,Cold Spring Harbor Lab.Press(1989);続生化学実験講座「遺伝子研究法I、II、III」、日本生化学会編(1986)など参照〕。RNAi法で採用するベクターも、同様に一般的遺伝子工学的手法により容易に製造・取得することができる。
その方法としては、前記アミノ酸の人為的改変方法の項において詳述した方法をいずれも準用することができる。上記TSA2306アンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはTSA2306RNAi・オリゴヌクレオチドを用いた高脂質血症の遺伝子治療によれば、レトロウイルス、アデノウイルス、AAV由来のベクターに該アンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはRNAi・オリゴヌクレオチドを組込み、これを脂肪細胞または肝細胞などに感染させてアンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはRNAi・オリゴヌクレオチドを導入させることにより、TSA2306の発現を阻害し、所望の脂質代謝抑制効果およびその結果としての動脈硬化の進展抑制効果を得ることができる。
このように脂肪細胞または肝細胞、あるいはそれらの組織および周辺組織に、TSA2306遺伝子のアンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはRNAi・オリゴヌクレオチドを導入してTSA2306蛋白質の発現を抑制させる場合、当該アンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはRNAi・オリゴヌクレオチドは、例えばTSA2306遺伝子の全長とする必要はなく、該TSA2306遺伝子の発現を阻害する機能と実質的に同質な機能を保持する限りにおいて、前記した改変体であってもよく、また該機能を保持した一部配列からなるオリゴヌクレオチド配列であってもよい。
(6)遺伝子治療用組成物、遺伝子治療方法
実施例で示すように、TSA2306遺伝子またはその発現産物(TSA2306)は、生体における脂質代謝に関わる機能を有し、生体内中の脂質の蓄積(増加)に働くことが分かった。
(6−1)この知見から、TSA2306遺伝子を含有する発現ベクターを作成して、該発現ベクターを肝臓または脂肪組織などに導入して、これらの組織内でTSA2306遺伝子を発現させることによって、体内の脂質量、特に血清中の脂質量が増加することが期待される。こうした体内脂質量、特に血清脂質量の増加によって、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等及びこれらの疾患に起因して発症する各種の疾患が予防または治療できると期待される。また、TSA2306遺伝子の欠損や発現不全に起因する脂質代謝異常疾患の場合、上記方法は脂質代謝改善療法として有用である。
従って、TSA2306遺伝子、これを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞は、こうした体内脂質増加作用(体内リポ蛋白増加作用)(抗低脂質血症作用、抗低VLDL血症作用、抗低HDL血症作用、抗低コレステロール血症作用、抗やせ症など)または体内脂質(体内リポ蛋白)の低下をもたらす脂質代謝異常症を改善する作用を有することから、遺伝子治療用組成物(遺伝子治療剤)の有効成分として有用であり、また上記疾患の遺伝子治療に有効に利用される。
よって本発明は、TSA2306遺伝子、これを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞について、脂質減少を生じる脂質代謝(リポ蛋白代謝)異常症の改善、体内脂質量(体内リポ蛋白量)の低下に起因する各種疾患〔低脂質血症(低リポ蛋白血症)等〕の予防または治療、または脂質増量を目的とした遺伝子療法における用途を提供する。
すなわち、本発明は、TSA2306遺伝子、これを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞を有効成分とする脂質代謝異常改善用の遺伝子治療用組成物、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等処置用の遺伝子治療用組成物、または脂質増量化(リポ蛋白増量化)のための遺伝子治療用組成物を提供する。また、これらの遺伝子治療用組成物を用いた遺伝子処置方法(脂質(リポ蛋白)代謝異常改善方法、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等の予防・治療方法、脂質増量化方法)を提供する。
上記遺伝子治療用組成物を利用した遺伝子治療は、具体的には、TSA2306遺伝子を、必要に応じて発現ベクターまたは形質転換細胞を介して、脂質(リポ蛋白)代謝異常等の上記疾患患者の肝臓または脂肪組織またはこれらの細胞に、投与することによって実施される。かくして、これら組織におけるリポ蛋白代謝などの脂質代謝を改善して、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等を改善することができ、さらにかかる疾患に起因して生じる各種の疾患の発生を予防することができる。
(6−3)またTSA2306遺伝子の全部または一部に対するアンチセンス分子(DNA分子、RNA分子または合成分子)(以下、「TSA2306アンチセンス分子」ともいう)を含有する発現ベクターを作成して、該発現ベクターを肝臓または脂肪組織などに導入して、これらの組織内でTSA2306アンチセンス分子を強制的に発現させることによって(アンチセンス法)、肝臓または脂肪組織におけるTSA2306遺伝子の発現が抑制され、その結果、体内の脂質(リポ蛋白)量、特に血清中の脂質(リポ蛋白)量が低下することが期待される。こうした体内脂質量(体内リポ蛋白量)、特に血清脂質量(血清リポ蛋白量)を減少させることによって、体内の脂質量の増加を伴う疾患〔例えば高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HDL血症、高コレステロール血症など〕及びこれらの疾患に起因して発症する各種の疾患(動脈硬化症や肥満症)(以上、総括して「高脂質血症(高リポ蛋白血症)等」という)が予防でき、または治療できると期待される。また、TSA2306遺伝子の多量発現(発現亢進)に起因する脂質代謝異常疾患の場合、上記アンチセンス法は脂質代謝改善療法として有用である。
なお、上記アンチセンス法は、RNAi(2本鎖RNA:Zamore PD,et al.,Cell 2000,Mar.31,p25−33)を用いても同様に行うことができる。
従って、アンチセンス分子またはRNAi、これらを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞は、こうした体内脂質(リポ蛋白)低下作用(抗高脂質血症作用、抗高VLDL血症作用、抗高HDL血症作用、抗高コレステロール血症作用、抗肥満症など)または体内脂質の増加をもたらす脂質代謝異常症を改善する作用から、当該疾患の遺伝子治療用組成物(遺伝子治療剤)の有効成分として有用であり、また上記疾患の遺伝子治療に有効に利用される。
よって本発明は、TSA2306遺伝子に対するアンチセンス分子またはRNAi、これを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞について、脂質増加を生じる脂質代謝異常症の改善、体内脂質量の増加に起因する各種疾患の処置、または脂質量低下を目的とした遺伝子療法における用途を提供する。
すなわち、本発明は、TSA2306遺伝子に対するアンチセンス分子またはRNAi、これを有する発現ベクターまたは該ベクターを有する細胞を有効成分とする脂質代謝異常改善用の遺伝子治療用組成物、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等処置用の遺伝子治療用組成物、または脂質減量化のための遺伝子治療用組成物を提供する。また、これらの遺伝子治療用組成物を用いた遺伝子処置方法(脂質代謝異常改善方法、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等の予防・治療方法、脂質減量化方法)を提供する。
上記遺伝子治療用組成物を利用した遺伝子治療は、具体的には、TSA2306遺伝子を、必要に応じて発現ベクターまたは形質転換細胞を介して高脂質血症患者(例えば、肝臓または脂肪組織やこれらの細胞)に、投与することによって実施される。かくして、これら組織におけるリポ蛋白代謝などの脂質代謝を改善し、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等、特に高コレステロール血症、高中性脂肪血症を改善することができる。即ち、肝臓および脂肪組織における脂質代謝を改善するとともに、結果として動脈硬化の進展の予防、または退縮に良好な効果を得ることができる。
(6−4)以下、かかる遺伝子治療につき詳述する。尚、以下の遺伝子治療の実施においては、特記しないかぎり、化学、分子生物学、微生物学、組換えDNA、遺伝学および免疫学の慣用的な方法を用いることができる。これらは、例えばマニアティス(Maniatis,T.,et al.,Molecularcloning:A laboratory manual(Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York(1982))、サムブルック(Sambrook,J.,et al.,Molecular cloning:A laboratory manual,2nd Ed.(Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York(1981))、アウスベル(Ausbel,F.M.,et al.,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley and Sons,New York,New York,(1992))、グローバー(Glover,D.,DNA Cloning,I and II(Oxford Press)(1985))、アナンド(Anand,Techniques for the Analysis of Complex Genomes,(Academic Press(1992))、グスリー(Guthrie,G.,et al.,Guide to Yeast Genetics and Molecular Biology,(Academic Press)(1991))およびフィンク(Fink,et al.,Hum.Gene Ther.,3,11−19(1992)に記載されている。
遺伝子治療は、治療の目的に応じて、(1)例えば低脂質血症(低リポ蛋白血症)等をもたらす体内脂質代謝異常の改善、低脂質血症(低リポ蛋白血症)等の予防・治療、または脂質増量化を目的とする場合は、TSA2306遺伝子含有発現ベクター(TSA2306遺伝子導入用ベクター)または該ベクターによりTSA2306遺伝子が導入された細胞を用いて、(2)また高脂質血症(高リポ蛋白血症)等をもたらす体内脂質代謝異常の改善、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等の予防・治療、または脂質減量化を目的とする場合は、TSA2306アンチセンス分子またはRNAiを含有する発現ベクター(TSA2306アンチセンス分子またはRNAi導入用ベクター:以下、これらを総称して「アンチセンス導入用ベクター」という)または該ベクターにより上記アンチセンス分子またはRNAiが導入された細胞を用いて実施できる。(1)の遺伝子治療は、TSA2306遺伝子の全部または一部が欠損するかもしくはその発現不全が認められる細胞に、正常な遺伝子を導入して正常な発現を誘導する方法である。(2)の遺伝子治療は、例えばTSA2306遺伝子の発現が認められる細胞に、その発現を阻止または抑制する分子を導入して該遺伝子の発現乃至その機能を阻害する方法である。こうした遺伝子治療によって、受容細胞/標的細胞周囲の脂質代謝が改善される。
本発明に係わる脂質代謝の改善(抑制、亢進)または低脂質血症(低リポ蛋白血症)等若しくは高脂質血症(高リポ蛋白血症)等(動脈硬化症が含まれる)の予防・治療のための遺伝子治療は、以下の如くして実施される。
まず、例えば、患者の肝臓または脂肪組織に由来する細胞についてTSA2306遺伝子発現の有無を確認する。この確認は、例えばPCR法の如き方法によって行うことができ、まずTSA2306遺伝子配列の一部を用いてプローブを作成し、上記細胞から抽出したRNAから調製したcDNAを鋳型としてDNAを増幅し、得られた増幅産物をスクリーニングすることにより実施できる。
また、TSA2306遺伝子発現の有無の確認に代えて、発現不全をもたらすTSA2306遺伝子の変異(例えば野生型TSA2306遺伝子の塩基配列への任意塩基配列の挿入・欠失・置換または点突然変異のごとき変異)を確認してもよい。上記変異の確認は、種々の方法、例えば直接的DNA配列決定、PCR−SSCP(PCR−single−strand conformation polymorphism:Proc.Natl.Acad.Sci.,86,2766−2770(1989))、ドットブロット分析、パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)分析、サザンブロット分析、蛍光インサイチュハイブリダイゼーション(FISH;Takahashi,E.,et al.,Hum.Gene.,86,14−16(1990))、一本鎖コンホメーション(SSCA;Orita,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,86,276−2770(1989):Orita,et al.,Genomics,5,874−879(1989))、RNase保護アッセイ(Finkelstein,J.,et al.,Genomics,7,167−172(1990))、対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド(ASO;Conner,B.J.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,80,278−282(1983))、対立遺伝子特異的PCR(Rano,& Kidd,Nucl.Acids Res.,17,8392(1989))などにより行うことができる。これらの確認は、任意の組織(ヒトまたはその他の哺乳動物)に由来するDNAに対して行うことができる。好適な方法としては、血液を取り、血液細胞からDNAを抽出するか、標的とする組織(例えば肝臓)から直接得られた細胞からDNAを抽出する方法を挙げることができる。
TSA2306遺伝子発現の有無の確認は、またTSA2306をスクリーニングすることによっても行うことができる。該方法は、TSA2306と免疫反応性を有するモノクローナル抗体を用いて、組織をスクリーニングすることにより実施できる。TSA2306の欠如は、TSA2306遺伝子の発現不全を示す。なお、かかる免疫学的なアッセイには、ウェスタンブロット、免疫組織学的アッセイ、ELISAアッセイなどの当該分野で知られた方法が好適に利用できる。
なお、上記したTSA2306遺伝子発現の有無を確認するための各種の方法は、本発明の遺伝子治療において、標的細胞若しくは組織にTSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンス分子若しくはRNAiを導入した結果(導入の有無)を確認する際に利用することができる。
次いでTSA2306遺伝子導入用ベクターまたはアンチセンス導入用ベクターを作成する。TSA2306遺伝子導入用ベクターまたはアンチセンス導入用ベクターは、当該遺伝子治療の分野において既に知られている各種のベクターであって肝臓および肝臓周辺組織内で複製できるウイルスまたはプラスミドベクターに、発現制御エレメントに連結したTSA2306遺伝子、または発現制御エレメントに連結したTSA2306アンチセンス分子もしくはRNAiを導入することによって作成できる。
ここで適当なベクターとしては、例えば起源ベクターとして、米国特許第5252479号明細書およびPCT国際公開WO93/07282号明細書に開示されたベクター(具体的にはpWP−7A、pWP−19、pWU−1、pWP−8A、pWP−21および/またはpRSVLなど)またはpRC/CMV(Invitrogen社製)などを用いて調製されたベクターを挙げることができる。より好ましくは、後述する各種ウイルス・ベクターを挙げることができる。
なお、一般に遺伝子導入治療において用いられるベクターに使用されるプロモーターとしては、各種疾患の治療対象となる患部組織に固有のものを好適に利用することができる。本発明に係る肝臓に対しては、例えばアルブミン、α−フェトプロティン、α1−アンチトリプシン、トランスフェリン、またはトランススチレンのプロモーターを利用することができる。
次いで、作成したTSA2306遺伝子導入用ベクターまたはアンチセンス導入用ベクターを肝臓および肝臓周囲組織内に局所的に、または(他の部位に転移し得るいずれの肝細胞にも到達させるためには)全身的に患者に注射投与する。導入した遺伝子が、標的肝細胞の染色体に恒久的に取り込まれない場合には、該処理を定期的に繰り返すことができる。
なお、本発明において、遺伝子治療法は、遺伝子導入用ベクターを直接体内に投与するin vivo法と、患者の体内より一旦標的とする細胞(本発明の場合は肝細胞)を取り出して体外で遺伝子導入用ベクターを導入して、その後当該ベクターを介して遺伝子が導入された細胞を体内(肝臓組織)に戻すex vivo法の両者の方法を適宜選択できる。また、アンチセンス分子またはRNAi・オリゴヌクレオチドの場合、これらを直接標的細胞内に導入する治療法もある。
遺伝子導入用ベクターを標的細胞に導入する方法としては、例えばエレクトロポレーション法、リン酸カルシウム共沈法、またはウイルス形質導入法など、細胞にDNAを導入する当該分野における公知の方法を用いることができる。なお、ここでベクターを介してTSA2306遺伝子が導入された細胞は、脂質増加のため、または低脂質血症(低リポ蛋白血症)等の予防または治療のための医薬や治療研究のためのモデル系として利用できる。またベクターを介してTSA2306アンチセンス分子またはRNAiが導入された細胞は、脂質低下のため、または高脂質血症(高低リポ蛋白血症)等の予防・治療若しくは動脈硬化進展抑制のための医薬や治療研究のためのモデル系として利用できる。
TSA2306遺伝子、またはTSA2306遺伝子のアンチセンス分子若しくはRNAiを導入する標的細胞は、遺伝子治療(処置)の対象により適宜選択することができる。例えば、該標的細胞としては、脂肪細胞や脂肪組織以外に、リンパ球、線維芽細胞、肝細胞、造血幹細胞、如き細胞などを挙げることができる。
上記遺伝子治療におけるTSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンスまたはRNAiの導入方法には、ウイルス的導入方法および非ウイルス的導入方法が含まれる。
ウイルス的導入方法としては、例えば、TSA2306アンチセンスまたはRNAiを導入する場合は、それらが正常肝臓および腎臓の細胞に対して外来の物質であることに鑑みて、ベクターとしてレトロウイルスベクターを用いる方法を挙げることができる。またその他のウイルスベクターとして、アデノウイルスベクター、HIV(humanimmunodeficiency virus)ベクター、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV,adeno−associated virus)、ヘルペスウイルスベクター、単純ヘルペスウイルス(HSV)ベクター、エプスタイン−バーウイルス(EBV,Epstein−Barr virus)ベクターなどを用いることもできる。
非ウイルス的な遺伝子導入方法としては、リン酸カルシウム共沈法;導入するTSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンスまたはRNAi(以下、ここではこれらを総称して単に「目的分子」という)を封入したリポソームと予め紫外線で遺伝子を破壊した不活性化センダイウイルスを融合させて膜融合リポソームを作成し、細胞膜と直接融合させて目的分子を細胞内に導入する膜融合リポソーム法〔Kato,K.,et al.,J.Biol.Chem.,266,22071−22074(1991)〕;プラスミドに導入した目的分子を金でコートして高圧放電によって物理的に細胞内に目的分子を導入する方法〔Yang,N.S.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,87,9568−9572(1990)〕;目的分子を含むプラスミドを直接インビボで臓器に注入するネイキッド(naked)DNA法〔Wolff,J.A.,et al.,Science,247,1465−1467(1990)〕;多重膜正電荷リポソームに包埋した目的分子を細胞に導入するカチオニック・リポソーム法〔八木国夫,医学のあゆみ,Vol.175,No.9,635−637(1995)〕;特定細胞のみに目的分子を導入し、他の細胞に入らないようにするために、目的とする細胞に発現するレセプターに結合するリガンドを目的分子と結合させてそれを投与する、所謂リガンド−DNA複合体法〔Frindeis,et al.,Trends Biotechnol.,11,202(1993);Miller,et al.,FASEBJ.,9,190(1995)〕などを使用することができる。
また上記遺伝子導入法は、上述した各種の生物学的および物理学的な遺伝子導入法を適宜組合せたものであってもよい。
上記ウイルス的導入方法の別法として、TSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンスまたはRNAiを含有するウイルスベクターを含有するウイルス産生細胞と患者の標的細胞とを共培養して、予め標的細胞にTSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンスまたはRNAiを導入し、これを体内に戻す方法(ex vivo法)を採用することもできる。
本発明の遺伝子治療法のうち、高脂質血症患者を対象とした高脂質血症の治療方法としては、患者から肝細胞やその他の細胞(例えば脂肪細胞)或いはそれらの周囲細胞を採取後、酵素処理などを施して培養細胞を樹立し、次いで、例えばレトロウイルスにて所望のTSA2306アンチセンスまたはRNAiを標的とする上記細胞に導入し、薬剤耐性等を指標としてスクリーニングした後、選択した細胞を放射線処理して、患者肝臓内または傍肝臓に接種導入する肝治療法を一例として挙げることができる。
本発明は、こうした遺伝子治療に使用されるTSA2306遺伝子導入用ベクター、TSA2306アンチセンス若しくはRNAi導入用ベクター、またはTSA2306遺伝子が導入された細胞、またはTSA2306アンチセンス若しくはRNAiが導入された細胞を有効成分とし、それを薬学的有効量、医薬的に許容される担体または添加剤と共に含有する遺伝子治療用の医薬組成物(遺伝子治療剤)を提供する。
本発明の遺伝子治療用組成物に利用できる担体としては、製剤の使用形態に応じて通常使用される充填剤、増量剤、結合剤、付湿剤、崩壊剤、表面活性剤、滑沢剤などの希釈剤ないし賦形剤などを例示でき、これらは得られる製剤の投与形態に応じて適宜選択使用できる。
遺伝子治療用組成物の投与形態としては、TSA2306遺伝子導入用ベクター、またはTSA2306アンチセンス若しくはRNAi導入用ベクターを有効成分とする組成物は、該ベクターをリポソームに包埋したリポソーム形態、または上記ベクターとしてウイルスベクターを用いる場合は該ウイルスによって感染された培養細胞の形態を例示することができる。これらは、リン酸緩衝生理食塩液(pH7.4)、リンゲル液、細胞内組成液用注射剤中に配合した懸濁液状の注射剤または点滴剤の形態などに調製することもでき、またプロタミンなどの遺伝子導入効率を高める物質と共に投与されるような形態に調製することもできる。
上記遺伝子治療用組成物の投与方法は、特に制限がなく、筋肉投与、静脈内投与、経皮投与及び経肺投与など、各種投与形態に応じて決定される。
上記遺伝子治療用組成物中に含有されるべき有効成分の量およびその投与量は、特に限定されず、所望の治療効果、投与経路、治療期間、患者の年齢、性別その他の条件などに応じて広範囲より適宜選択される。例えば、TSA2306遺伝子、またはTSA2306アンチセンスまたはRNAiを有効成分として含むベクターを投与する場合、そのベクター投与量は、導入する標的細胞の種類に応じて適宜選択されるが、ウイルス的導入方法を採用する場合は、通常、ウイルス価として、例えば標的細胞1×10細胞に対して1×10cfuから1×10cfuの範囲となる投与量を採用することが好ましい。特に、TSA2306アンチセンスまたはRNAiを含有するレトロウイルスベクターの投与量は、1日当り体重1kg当り、例えばレトロウイルスの力価として約1×10pfuから1×1015pfu程度とするのがよい。またTSA2306遺伝子、TSA2306アンチセンス若しくはRNAiが導入された細胞を投与する場合、その投与量は1×10細胞/bodyから1×1015細胞/body程度の範囲から選ばれるのが適当である。
本発明の遺伝子治療用組成物は、1日に1回または数回に分けて投与することもでき、1から数週間間隔で間欠的に投与することもできる。また、プロタミンなど遺伝子導入効率を高める物質またはこれを含む製剤と併用投与してもよい。
(6)脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法
(6−1)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を利用した脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法
本発明は、前述する本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を利用して、当該非ヒト動物の体内に脂質(コレステロール、以中性脂肪、遊離脂肪酸等)を負荷することによって誘導され得る血清脂質の上昇に対して拮抗作用(上昇する脂質の代謝を改善、又は脂質の上昇を抑制する作用)をもたらす物質を選別する方法を提供する。
当該方法によれば、血清脂質の上昇に対して拮抗作用(上昇する脂質の代謝を改善、または脂質の上昇を抑制する作用)を有する化合物、及び脂質代謝改善薬の有効物質の候補化合物を選別することができる。
ここで脂質代謝改善薬とは、具体的には体内の脂質量(特に血清中のコレステロール、中性脂肪及び遊離脂肪酸などの血清脂質量)の増加を生じる脂質代謝異常症の改善薬(例えば、リポ蛋白代謝改善薬など)、体内の脂質量の増加に起因する疾患〔例えば、高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HLD血症、高コレステロール血症またはこれらに起因して発症する各種の疾患[例えば動脈硬化性疾患など]〕の予防または治療剤、または体内の脂質量の低下をもたらす脂質減量剤(例えば、血清コレステロール低下剤、血清中性脂肪低下剤、血清遊離脂肪酸低下剤など)を挙げることができる。
本発明のスクリーニング方法は、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の血清脂質の上昇に対して拮抗作用(上昇する脂質の代謝を改善、または脂質の上昇を抑制する作用)をもたらす候補化合物を選別することからなる方法であって、次の工程(a)、(b)及び(c)を含む:
(a)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に、脂質と共に被験物質を投与する工程、
(b)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)を測定し、被験物質投与前後におけるその増減を、被験物質を投与せずに脂質単独を投与した上記に対応するTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の脂質投与前後における体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増減と比較する工程、
(c)上記比較結果に基づいて、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増加を抑制または低下させる被験物質を選択する工程。
当該スクリーニング方法は、上記脂質代謝改善薬の有効物質となる候補化合物の選別方法として提供することができる。
ここでTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物としては、前述する本発明のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物を用いることができるが、好ましくはTSA2306遺伝子ホモ欠損型非ヒト動物であり、より好ましくはTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスである。
被験物質となりえるものとしては、特に制限されないが、核酸、ペプチド、蛋白質、有機化合物、無機化合物などであり、スクリーニングは具体的にはこれらの被験物質となりえる物質を含む試料(被験試料)をTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に投与させて行うことができる。かかる被験試料としては、核酸含有ベヒクル(ベクターや細胞など)、細胞抽出物、遺伝子ライブラリーの発現産物、合成低分子または高分子化合物、合成ペプチド、または天然植物抽出物が制限されることなく例示される。好ましくは、核酸、ペプチドまたは蛋白質を含む核酸含有ベヒクル、細胞抽出物、合成ペプチドまたは遺伝子ライブラリーの発現産物等を挙げることができる。
上記スクリーニングにおいて使用される脂質としては、コレステロール、中性脂肪、及び遊離脂肪酸を挙げることができる。これらの脂質は1種単独または2種以上を組み合わせてTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に投与することができる。投与時期は特に制限されず、被験物質の前であってもまた被験物質と同時であってもよい。
脂質の負荷によって生じるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内の脂質(またはリポ蛋白)の増加を抑制または低下させる物質は、高カロリーまたは高脂質の食事を摂取することによって生じる疾患〔高低脂質血症(高リポ蛋白血症)等〕の予防または治療薬、または脂質代謝を改善して体内の脂質低減化をもたらす薬剤の有効物質として有用であると考えられる。
すなわち、本発明のスクリーニング方法は、脂質の負荷によって生じるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増加に対して、それを抑制又は低下するように働く物質を探索することによって、脂質代謝改善薬、特に高脂質血症(高リポ蛋白血症)等を予防または治療する薬剤の有効成分となる候補化合物を提供するものである。
候補化合物の選別は、具体的には下記のようにして行うことができる。すなわち、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に、脂質投与後または脂質と同時に被験物質を投与して、投与前と投与一定期間後の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増減を測定し、その差を、被験物質を投与せずに脂質だけを投与した上記に対応する対照のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物についての上記所定期間の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増減と比較して、その体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増加の抑制(または低下)を指標として、被験物質の中から候補化合物を選別する。ここで指標とする体内脂質量(または体内リポ蛋白量)としては、体脂質率、または血清コレステロール値、血清中和脂肪量若しくは血清遊離脂肪酸量等の血清脂質量(または体内リポ蛋白量)のいずれであってもよい。好ましくは血清脂質量(または血清リポ蛋白量)である。なお、体脂質率、または血清コレステロール値、血清中和脂肪量若しくは血清遊離脂肪酸量の測定は常法に従って行うことができ、また商業的に入手できる試薬を用いて容易に測定することができる。
なお、上記方法によって選別された候補化合物は、更に高脂質血症モデル動物を用いた薬効試験、安全性試験、さらに高脂質血症(高リポ蛋白血症)患者への臨床試験に供してもよく、これらの試験を実施することにより、より実用的な予防・治療薬を取得することができる。このようにして選別された物質は、さらにその構造解析結果に基づいて、化学的合成、生物学的合成(発酵)または遺伝子学的操作によって、工業的に製造することができる。
(6−2)TSA2306遺伝子発現細胞を利用した脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法
本発明は、高脂質を生じる疾患(高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HDL血症、高コレステロール血症など)もしくはこれに起因して発生する各種の疾患(例えば動脈硬化性疾患)〔「高脂質血症(高リポ蛋白血症)等」と総称する〕を体内の脂質代謝を改善して予防または治療する薬剤、または体内の脂質代謝を改善して体内の脂質減量化をもたらす薬剤、の有効成分となり得る候補化合物を、前述するTSA2306遺伝子を発現する細胞を利用して選別する方法を提供する。
本発明のスクリーニング方法は、次の工程(a)、(b)及び(c)を含む:
(a)被験物質とTSA2306遺伝子を発現可能もしくは発現している細胞とを接触させる工程、
(b)被験物質を接触させた細胞についてTSA2306遺伝子発現量を測定し、被験物質を接触させない上記に対応する対照細胞についてのTSA2306遺伝子発現量と比較する工程、
(c)上記比較結果に基づいて、上記細胞についてTSA2306遺伝子の発現を抑制または低下させる被験物質を選択する工程。
かかるスクリーニングに用いられる細胞としては、TSA2306遺伝子を発現する細胞(発現可能な状態にあるか、または発現している細胞)であれば特に制限されない。またここで用いられるTSA2306遺伝子は、その由来は特に制限されず、ヒトTSA2306遺伝子の他、ヒト以外の哺乳動物(マウス、ラット、ウマ、ヒツジ、ウシ、ブタ、イヌ、サル、ネコ、ウサギ、クマ等)に由来するTSA2306遺伝子、またはこれらの相同物であってもよい。また、TSA2306遺伝子を発現する細胞は、内因性のTSA2306遺伝子を有する上記ヒトまたは各種の哺乳動物に由来する細胞(例えば、肝細胞)であってもよいが、例えばヒトTSA2306遺伝子などを遺伝子工学的手法により導入した細胞(原核細胞、真核細胞、昆虫細胞または動物細胞)を用いることもできる。
被験物質となりえるものとしては、特に制限されないが、核酸またはその修飾物(アンチセンス分子を含む)、ペプチド、蛋白質、抗体、有機化合物、無機化合物などであり、スクリーニングは具体的にはこれらの被験物質となりえる物質を含む試料(被験試料)をTSA2306遺伝子発現細胞と接触させて行うことができる。また、スクリーニングに際して、被験物質と細胞とを接触させる条件は、特に制限されないが、細胞が死滅せず且つTSA2306遺伝子が発現できる培養条件(温度、pH.培地組成)を選択することが望ましい。
実施例に示すTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に関する知見から、TSA2306遺伝子またはその発現産物は体内の脂質増量(リポ蛋白増量)に関与しているものと考えられる。よって、TSA2306遺伝子の発現を抑制させる物質は、TSA2306遺伝子の発現亢進異常等によりTSA2306遺伝子が多量に発現することに起因して発生する疾患(例えば、高脂質血症(高リポ蛋白血症)、高VLDL血症、高HDL血症、高コレステロール血症など)及び該疾患から派生的に生じる例えば動脈硬化性疾患等の疾患〔高脂質血症(高リポ蛋白血症)等〕の予防または治療のための有効物質として有用であると考えられる。すなわち、本発明のスクリーニング方法は、TSA2306遺伝子の発現を阻止または抑制する物質を探索することによって、上記疾患の予防薬または治療薬の有効成分となる候補化合物を提供するものである。
候補化合物の選別は、具体的には下記のようにして行うことができる。すなわち、被験物質をTSA2306遺伝子発現可能細胞に添加した場合に、該細胞におけるTSA2306遺伝子の発現レベルが被験物質を添加しない対照細胞のそのレベルに比して有意に低くなることを指標として、被験物質の中から候補化合物を選別する。なお、TSA2306遺伝子の発現レベルの検出及び定量は、TSA2306遺伝子特有の塩基配列をマーカー(プローブ)として用いて、細胞から調製したRNAまたは該RNAから転写された該RNAと相補的なポリヌクレオチド(cDNAなど)との反応を調べる方法(ノーザンブロット法、RT−PCR法など)を挙げることができる。
以上のスクリーニング方法により、被験物質から選別される物質は、TSA2306遺伝子の発現を阻止もしくは抑制することによって、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等を予防または治療する薬剤、または体内の脂質減量化をもたらす薬剤の有効成分として有力な候補化合物となる。
なお、上記方法によって選別された候補化合物は、更に高脂質血症(高リポ蛋白血症)モデル動物を用いた薬効試験、安全性試験、さらに高脂質血症(高リポ蛋白血症)患者への臨床試験に供してもよく、これらの試験を実施することにより、より実用的な予防・治療薬を取得することができる。このようにして選別された物質は、さらにその構造解析結果に基づいて、化学的合成、生物学的合成(発酵)または遺伝子学的操作によって、工業的に製造することができる。
実施例
以下に実施例を掲げて、本発明をより一層明らかにする。ただし、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
実施例1
(1)TSA2306遺伝子破壊用ベクター(ターゲッティングベクター)の作製
Genbankで公表されているマウスESTの中から、ヒトTSA2306遺伝子の蛋白質コード領域(CDS)の塩基配列に類似した配列からなるものをBLASTプログラムにより検索し、得られた各ESTをシークエンチャー(Gene Codes Corporation製)を用いて連結してマウスTSA2306cDNAの仮想配列を決定した。この配列情報をもとに、オリゴヌクレオチドTSA2306 P1(配列番号4)及びTSA2306 P2(配列番号5)を合成し、これらをプライマーとして129/Sv//EvマウスBACライブラリー(リサーチ・ジェネティクス社製)をPCRによってスクリーニングし、マウスTSA2306遺伝子を含むゲノムDNAクローン(mTSA2306BAC)を単離した。
得られたマウスTSA2306の遺伝子は、3つのエキソンからなり、配列番号6に示すアミノ酸配列からなる蛋白質をコードする領域(ORF領域)を有している(ORF領域の塩基配列:配列番号7)。尚、蛋白質コード領域(ORF領域)と5’および3’非翻訳領域を含むcDNA配列、すなわちマウスTSA2306の全長cDNAは1492塩基を有している。得られたマウスTSA2306 cDNAクローンと、ヒトTSA2306 cDNAクローン(特開2000−32508号公報)の相同性は核酸レベルで80.5%であり、推定されるアミノ酸配列レベルでは76.7%であった。
ターゲティングベクターの作製には、このゲノムDNAクローン「mTSA2306BAC」のDNAを制限酵素でKpnI消化した後、上記オリゴヌクレオチド(TSA2306 P1(配列番号4)及びTSA2306 P2(配列番号5))をプライマーとして増幅取得したPCR産物をプローブとするハイブリダイゼーションによって蛋白質翻訳開始エキソンを含む約16kbのゲノムDNA断片を回収し、pBuluescript II(pBSK:ストラタジーン社製)にサブクローンした。
次いでショットガン法[Kawasaki,et al.,tanpakushitsu kakusan koso,2458,41,1996]により、該DNA断片の塩基配列を決定した。この塩基配列とターゲティングベクターとの相同領域として、第1エキソンより上流のSalI−MunI断片(upstream fragment 7.3kb)および下流のScaI−BglII断片(down stream fragment 1.1kb)を採用し、またポジティブ選択マーカーとしてMC1NeoPolyA(ストラタジーン社製)、およびネガテイブ選択マーカーとしてMC1プロモーターに連結したジフテリア毒素A断片遺伝子(DT−A)(東京大学医科研、勝木研究室より分与)を使用し、これらをそれぞれupstream fragmentとdown stream fragmentとの間、およびdown stream fragmentの下流に組み入れてターゲティングベクターを構築した(図1A参照)。
実施例2 TSA2306遺伝子欠損マウスの作製
実施例1で作製した、マウスTSA2306遺伝子の遺伝子破壊用ベクター(ターゲティングベクター)を導入するマウス胚幹細胞、並びにフィーダー細胞及び培地として、ザ・マウス・キット(The Mouse Kit:Lexicon Genetics:レキシコン・ジェネティクス社製)を使用した。マウス胚幹細胞の培養は製品の使用説明書に従って行い、次いでSalI消化により線状化させたターゲティングベクター50μgをエレクトロポレーションによって3.0×10個の胚幹細胞に導入した。遺伝子導入装置にはECM600(BTX Inc.社製)を用い、条件は270V/1.8mmおよび500μFとした。導入後48時間にジェネティシン(Geneticin)(250μM,シグマ社製)を添加して、以後ネオマイシンに対する耐性を指標とした薬剤選択を7日間行い、299個のジェネティシン耐性コロニーの中から120クローンを回収した。回収されたこれらの胚幹細胞からゲノムDNAを抽出し、5’プローブ(202bp,mTSA2306BAC DNAを鋳型として以下の合成オリゴヌクレオチドを用いたPCRにより作製した:mTSA2306下流−3:GTGAAAGGAACACGGCATCT:配列番号8、mTSA2306下流−4:TCACATAGGCCTGTATCTCG:配列番号9)、3’プローブ(168bp,mTSA2306BAC DNAを鋳型として以下の合成オリゴヌクレオチドを用いたPCRにより作製した:mTSA2306上流−3:CCTGGCTGACTTCTGACACA:配列番号10、mTSA2306上流−4:AGAGGGGGAGTAGTTCTTGG:配列番号11)およびneoプローブを用いてサザンブロット解析を行った結果、8株が相同組換え体として同定された。これらの胚幹細胞のうち2株(クローン番号7および38)をC57BL/6Jマウス胚盤胞へ注入し、キメラマウスを作製した。
次いで作製したキメラマウスをC57BL/6J系マウス(日本クレア株式会社より入手)と交配させた。その結果、クローン番号7に由来するキメラマウスからヘテロ欠損型マウス(+/−)が得られた。さらにヘテロ欠損型マウス(+/−)同士を交配させてホモ欠損型マウス(−/−)を作製した。
なお、得られたホモ欠損型マウス(−/−)の雌から取り出した卵子をホモ欠損型マウス(−/−)の雄から取り出した精子で受精させて調製したホモ欠損型マウス(−/−)の受精卵を、平成13年7月30日付けで、日本国茨城県つくば市東1丁目1番1中央第6に住所を有する独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターに、微生物の表示:(寄託者が付した識別のための表示)TSA2306 遺伝子欠損マウス由来受精卵、(受託番号)FERM P−18440として国内寄託した。なお、上記特許生物寄託センターに国内寄託された当該受精卵は、平成14年7月26日付けで、同住所、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センターにおいてブタペスト条約に基づく寄託(国際寄託)に移管され、微生物の表示:(寄託者が付した識別のための表示)TSA2306遺伝子欠損マウス由来受精卵、(受託番号)FERM BP−8128として受領されている。
実施例3 遺伝子型の判定
TSA2306遺伝子野生型マウス、実施例2で調製した胚幹細胞(クローン番号7)、TSA2306遺伝子ヘテロ欠損型マウスおよびTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスについて、遺伝子型を判定した。
遺伝子型の判定には、ターゲティングベクターの構築に使用した5’プローブ(mTSA2306下流−3:GTGAAAGGAACACGGCATCT:配列番号8、mTSA2306下流−4:TCACATAGGCCTGTATCTCG:配列番号9)、および3’プローブ(mTSA2306上流−3:CCTGGCTGACTTCTGACACA:配列番号10、mTSA2306上流−4:AGAGGGGGAGTAGTTCTTGG:配列番号11)用いた(図1参照)。
野生型マウス、ヘテロ欠損型マウスおよびホモ欠損型マウスのゲノムDNA、胚幹細胞(クローン番号7)のDNAを制限酵素KpnIまたはEcoRIで消化し、KpnI消化の場合には5’プローブを、またEcoRI消化の場合には3’プローブを用いて、常法(Maniatis et al.1990)に従ってサザンブロット・ハイブリダイゼーションを行った。5’プローブによるサザンブロット解析(制限酵素KpnI使用時)において、野生型および欠損型(ホモ欠損型およびヘテロ欠損型)には、それぞれ30kbおよび15kbのバンドが検出された(結果示さず)。また3’プローブによるサザンブロット解析(制限酵素EcoRI使用時)において、図2に示すように、野生型では6.2kbのバンドだけが検出されて4.4kbのバンドは検出されなかったのに対し、欠損型では4.4kbのバンドが検出され、第1エキソン部がネオマイシンの構造遺伝子に置換されていることが確認された(図1B、図2参照)。なお、図2のレーン4は陽性コントロール(胚幹細胞クローンNo.7)を示す。
実施例4 ノーザンブロット解析 −組織中でのTSA2306mRNA発現−
肝臓組織中でのTSA2306mRNAの発現の有無を、TSA2306遺伝子野生型マウス、TSA2306遺伝子ホモ欠損型マウス、およびTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型マウスで調べて比較した。
まず、RNA抽出試薬の使用説明書に従ってマウス組織からRNAを抽出した。具体的には、マウスの肝臓に、変性剤であるISOGEN(商品名:ニッポンジーン社製)を加えて全RNAを抽出した。この全RNA20μgをホルムアルデヒド法により電気泳動し、ハイボンドN+(Hybond N+)ナイロンメンブラン(アマシャム・ファルマシア・バイオテク社製)へ転写した。プローブには実施例1においてマウスTSA2306P1およびマウスTSA2306P2をプライマーとして調製したPCR産物(mTSA2306BAC)を用いた。
ハイブリダイゼーション後、得られたハイボンドN+(Hybond N+)ナイロンメンブランについて65℃、0.1×SSC、0.1%SDS溶液中で15分間の洗浄を2回行い、その後、X線フィルム(コダック社製:Kodak)に−80℃で約20時間露光を行うオートラジオグラフィーを行なった。
その結果、マウスTSA2306mRNAは、野生型マウス及びヘテロ欠損型マウスの肝臓において強く発現していた(図3、レーン1及びレーン3)。この結果は、ヒトTSA2306mRNAの発現がヒト肝臓に特異的にみられるという結果と一致した。一方、ホモ欠損型マウスにおいてはマウスTSA2306mRNAの発現は認められなかった(図3,レーン2)。このことから、TSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスは、TSA2306mRNAの発現能またはTSA2306産生能を消失していることが確認された。
実施例5 TSA2306遺伝子欠損マウスの表現型解析
<実験方法>
11週齢(雄)のTSA2306遺伝子野生型マウス(正常マウス:表現型(+/+))、およびTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウス(表現型(−/−))を対象として、自由に飼料を摂食させるか(自由摂食群)あるいは24時間絶食させた(絶食群)後に、エーテル麻酔下で後大静脈より採血した。なお、各マウスは、自由摂食前後及び絶食前後にそれぞれ体重を測定した。採血後マウスの動脈を切開して失血死させ、諸臓器を摘出した。摘出した臓器は中性緩衝ホルマリンを用い冷暗所にて3日間固定した。アルコール脱水後、パラフィンに包埋して厚さ3μmの切片を作製した。ヘマトキシリン・エオジン染色の他、必要に応じてアザンマロリー染色、鍍銀染色などの特殊染色を施した。また、精巣上体の脂肪を採取してその重さを測定し、体重30gの脂肪重量に換算した(脂肪g/30g体重)。採取した血液から血清を分離し、血清脂質濃度(血清中の中性脂肪量、遊離脂肪酸量、および総コレステロール値:いずれも日本クレア社に測定を依託)を測定した。
かくして得られた値に対して、乱塊法モデル(要因:遺伝子型、観察者:遺伝子型x観察者)による分散分析[Huynh,H and Feldt,L.S.(1976);Estimation of the box correction for degrees of freedom for sample data in randomized block and split−plot designs.;J.Educational Statistics,1,69−82)を行い、群間の違いに関してはターキー(Tukey)検定(Tukey,J.W.(1949);Comparing individual means in the analysis of variance.;Biometrics 6,90−114)を行った。この場合の検定の有意水準は5%とし、SASソフトウェア(SASジャパン社製、R6.12)により検定した。
<結果>
表1に、TSA2306遺伝子野生型マウス(+/+)とホモ欠損型マウス(−/−)の各自由摂取群及び絶食群について、得られた脂肪重量<1−1>および血清中の脂質量<1−2>を示す。なお、脂肪重量は、24時間自由摂食後または絶食後の体重30g当たりの脂肪重量gとして示す。
Figure 2003028445
表<1−1>に示すように、自由摂食させたマウスにおいては、ホモ欠損型マウスは野生型マウスに比べて脂肪重量が有意(P<0.05)に減少していることが認められた。また24時間絶食させたマウスにおいても、同様にホモ欠損型マウスは野生型マウスに比べ減少傾向が見られた。
また、表<1−2>に示すように、血清中の脂質量については、ホモ欠損型マウスの血清中性脂肪量は、野生型マウスに比べて有意(自由摂食:P<0.05、24時間絶食:PH0.01)に低いことが認められた(図4)。さらに血清遊離脂肪酸量(図5)、血清コレステロール値についても同様の結果が得られた(図6)。
なお、諸臓器の病理解析の結果、ホモ欠損型マウスと野生型マウスとの間に、自由摂食群及び絶食群ともに、特に差は認められなかった。
実施例6 TSA2306遺伝子欠損マウス高脂肪食負荷試験
TSA2306遺伝子欠損マウスに、高脂質血症抑制能があるかどうかを確認するため、11〜12週齢(雄)のTSA2306遺伝子野生型マウス(正常マウス:表現型(+/+))、およびTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウス(表現型(−/−))に脂肪を多く含む高脂肪食を与え、各血清中の脂質の濃度を比較した。
具体的には、野生型マウスとホモ欠損型マウスのぞれぞれに、コントロール食(CRF−1、オリエンタル酵母社製)(コントール食投与群)あるいは高脂肪食(CRF−1に無塩バター15%、コレステロール1.25%添加、同オリエンタル酵母社製)(高脂肪食投与群)を与え、6週間後、各マウスより血液を採取し、血清を分離して血清中の脂質量(総コレステロール値、中性脂肪量、遊離脂肪酸量)を測定した。
尚、血清中の脂質量の測定は、中性脂肪はリピドス・リキッド(小野薬品株式会社製、日本)、遊離脂肪酸はNEFA Cテストワコー(和光純薬社製、日本)、コレステロールはコレステロールEテストワコー(和光純薬社製、日本)を用いて行った。かくして得られた値は、実施例5と同様にSASのt検定を行なった。
結果を図7に示す。
コレステロール値に関しては、野生型マウスおよびホモ欠損型マウスのいずれも、コントロール食投与群に比べて高脂肪食投与群の方がコレステロール値が高かったが、ホモ欠損型マウスの場合、コントロール食投与群を含めて全体としてコレステロール値が低下しており、その高脂肪食投与群のコレステロール値は、野生型マウスのコントロール食投与群のコレステロール値(すなわち正常値)とほぼ同じであった(図7(a))。
また、中性脂肪量および遊離脂肪酸量に関しては、いずれも、コントロール食投与群および高脂肪食投与群の両方共にホモ欠損型マウスの方が野生型マウスに比べて著しく低かった(図7(b)、(c))。
実施例7: TSA2306遺伝子欠損マウスの病理解析
11週齢のTSA2306遺伝子ホモ欠損マウス(表現型(−/−))とTSA2306遺伝子野生型マウス(正常マウス:表現型(+/+))から肝臓を取り出して液体窒素にて凍結後、ヒストプレップ(フィスト・サイエンス:Fisher Science社製)にて包埋した。サンプルをカットして厚さ10μmの切片を作製した。該切片をズダンIII(sudan III)染色に供して、中性脂肪を染色した。結果を図8に示す。図8に示されるように、野生型マウスの肝臓組織には大小多数の脂肪滴(オレンジ色に染まった)が認められたが(図8、左)、TSA2306遺伝子ホモ欠損マウスの肝臓組織では少数の小さな脂肪滴しか認められなかった(図8、右)。このことから、TSA2306遺伝子ホモ欠損マウスでは野生型マウスに比べて中性脂肪蓄積が減少していることがわかった。
実施例8 II型糖尿病モデルdbマウスにおけるTSA2306の発現量解析 10週令(雄)の糖尿病モデル・マウスC57BL/KsJdbmJcl(db/db)[Hummel KP,et al.,:Science,153:1127−1128,1966](日本クレア(株)製)、およびコントロール・マウスC57BL/KsJdbmJcl(db/+m)をそれぞれ2群に分けてNo.1〜5:db/db(糖尿病群)、No.6〜10:db/+m(コントロール群)とし、自由摂食させた後、明期2時間後に動脈を切開してマウスを失血死させ、肝臓を摘出した。
(1)定量PCR用鋳型cDNAの調製
上記条件で取り出した各群のマウスの肝臓より、それぞれ全RNAを抽出し、DNase処理を施した後、逆転写酵素により1本鎖cDNAを合成した。
(2)リアルタイム定量PCRによる発現量解析
上記1本鎖cDNAを鋳型として、TaqMan UniversalPCR Mix(PE Applied Biosystems社製)を用いて、ABI PRISM700装置(PE Applied Biosystems社製)にて、定量PCRを行なった。反応に使用したフォワード・プライマー、リワード・プライマー、およびタックマン標識プローブ(5’−FAM、3’−TAMRA標識)の塩基配列を、それぞれ下記に示す。
Figure 2003028445
反応サンプルは、5μlの鋳型(上記(1)で調製した1本鎖cDNA)、1μlの5pmol/μlの各プライマー(フォワード・プライマー、リワード・プライマー)およびタックマン標識プローブ、12.5μlのTaqMan Master Mix(PE Applied Biosystems社製)および4.5μlの蒸留水で、全量が25μlとなるように調製し、50℃で2分、95℃で10分の反応を行った後、続いて1サイクル、95℃で30秒、60℃で1分の反応を50サイクル行なった。得られたPCR産物の量から、糖尿病群とコントロール群の各マウスの肝臓中のTSA2306の発現量を求めた。なお、TSA2306の発現量は、β2−ミクログロブリンの発現量によって補正を行なった。
その結果を図9に示す。図9から明らかなように、糖尿病マウス(表現型:db/db)の肝臓では、コントロールマウス(表現型:db/+m)に比してTSA2306mRNAが約3倍も高く発現していることが分かった。この結果から、糖尿病や肥満といった脂質代謝異常に関わる疾患にTSA2306遺伝子またはTSA2306が大きく関わっているといえる。
実施例9 マウスTSA2306(蛋白質)の調製
マウスTSA2306遺伝子をpET21ベクター(Novagen社製)に挿入し、該ベクターを用いて大腸菌BL21(DE3)(Stratagene社製)を形質転換した後、それを培養して発現させて、ヒト組換え蛋白質(hTSA2306)を得た。
具体的には、実施例1で得られたマウスTSA2306cDNAを鋳型として、5’端に制限酵素NdeIサイト、3’端にXhoIサイトが付加するように設計した、マウスTSA2306cDNAの全長が増幅できるプライマーを用いてPCRを行い、得られた産物を制限酵素NdeI、XhoIで切断した後、同制限酵素で切断したpET21ベクター(Novagen社製)とライゲーションして発現ベクターを得た。このベクターを用いると、C末端に6個のヒスチジン残基(Hisタグ)が融合した組換え蛋白質が調製される。次いで、このベクターを用いて大腸菌BL21(DE3)(Stratagene社製)を形質転換した。次いでmTSA2306−Hisを発現した大腸菌を常法に従ってIPTG(isopropyl 1−thio−β−D−galacfoside)で誘導後、集菌し、10%ショ糖を含む緩衝液(6M尿素、0.3M NaCl、10mMメルカプトエタノールを含む50mMリン酸ナトリウム酸緩衝液(pH8.0))中で超音波破砕処理を行った。次いでこれを超遠心(100,000xg、30分間、4℃)にかけ、得られた上清をNi−NTAスーパーフロー(Superflow:QIAGEN社製)に供し、イミダゾールを含む緩衝液による濃度グラジェント溶出を行った。なお、マウスTSA2306−His組換え蛋白質の溶出の確認は、各溶出画分をSDS−PAGEにかけた後、ウエスタンブロット(α−His抗体使用)を行うことによって実施した。
かくして目的の組換え蛋白質(マウスTSA2306−His組換え蛋白質)は、50〜100mMイミダゾール画分に得られた。
実施例10 抗TSA2306抗体の作製
実施例9において取得したマウスTSA2306−His組換え蛋白質含有溶液をセントリコン−10(Centricon−10:ミリポア社製)用いて濃縮後、SDS−PAGEで分画し、クマシー・ブリリアント・ブルーR−250(Coomassie Brilliant Blue R−250:Fuluka社製)で染色し、約42kdに位置するバンドを切り出した。これからマウスTSA2306−His組換え蛋白質を抽出して免疫動物に免疫した。
具体的には、免疫動物としてウサギ(JW:メス8週齢)2羽(R1,R2)を用いて、1回あたり200μgずつ、マウスTSA2306−His組換え蛋白質を皮下に投与した。免疫は2週間おきに合計4回行った。4回目の免疫の1週間後に採血し、血清を調製して抗血清とした。
実施例11 ウェスタンブロット解析
実施例10で作製した抗血清(ポリクローナル抗体)の反応性を、上記免疫に抗原(免疫源)として用いたマウスTSA2306−His組換え蛋白質を抗原として使用して、ウェスタンブロットによって確認した。具体的には、マウスTSA2306−His組換え蛋白質を電気泳動にかけ、分離した蛋白質をそのままニトロセルロース紙に写しとり(4群作成)、次いでニトロセルロース紙をウサギR1およびウサギR2のそれぞれの免疫前血清または免疫後血清(抗血清)と反応させて、さらに二次抗体(西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗ウサギIgG(H+L)(Jackson ImmunoResearch Laboratories.,Inc.,社製))を反応させた。その結果を図10に示す。図からわかるように、ウサギR1およびR2のいずれも、免疫後の血清中にマウスTSA2306−His組換え蛋白質〔分子量42kDa〕と特異的に反応する抗体(抗血清)が産生されていることが確認された。
産業上の利用可能性
本発明によって得られたTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物、特にホモ欠損型マウスは、血清中の脂質量(濃度)の制御、具体的には脂質代謝の維持に重要な役割を持つTSA2306遺伝子を欠損しており、TSA2306遺伝子発現不全モデル動物、血清脂質代謝の低下モデル動物、特に血清コレステロール低下モデル動物として有効に利用できる。また本発明によれば、血清脂質(血清リポ蛋白)増加作用を有するTSA2306遺伝子またはその発現産物に基づいて、脂質代謝異常疾患に対する新規医薬用途が提供される。かかる医薬用途としては具体的には脂質代謝改善、血清脂質濃度(コレステロール、中性脂肪など)の低下、抗動脈硬化などを目的とした医薬組成物並びに治療方法を挙げることができる。特に、本発明の遺伝子は肝臓などの組織に特異的な発現が認められることから、これら組織および周辺組織における脂質代謝の異常に基づく患者の治療に有用である。
更に本発明遺伝子のアンチセンス遺伝子またはRNAiは遺伝子治療法に、また遺伝子治療剤として有用である。
また本発明の遺伝子の提供によれば、該遺伝子がコードするポリペプチドを遺伝子工学的に大量に製造することができ、該ポリペプチドの提供によれば、TSA2306活性やTSA2306ポリペプチドの結合活性などの機能を調べることもできる。
またTSA2306ポリペプチドは、本発明遺伝子およびその発現産物が関与する疾患(例えば肝臓や脂肪における脂質代謝に関連する疾患、特に高コレステロール血症)の病態解明や診断、治療などに有用である。
またTSA2306ポリペプチドは、本発明遺伝子の発現産物を免疫抗原とするポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体の製造に有用である。そしてこれら抗体によれば、脂質代謝改善剤、特に血清コレステロール低下剤、血清中性脂肪低下剤、血清遊離脂肪酸低下剤(高脂質血症または高リポ蛋白血症の改善剤)を提供することができる。
本発明によれば、更にTSA2306遺伝子のアンチセンス・オリゴヌクレオチド(ポリヌクレオチド)またはRNAi、これらを含有する遺伝子治療のための遺伝子導入用ベクター、該センス・オリゴヌクレオチドを導入された細胞および該ベクターまたは細胞を有効成分とする遺伝子治療剤、並びにその利用による遺伝子治療法が提供される。
また、本発明によれば、肝臓および脂肪組織における脂質代謝の抑制作用を有し、該作用によるこれらの脂質代謝性の疾患および病態の処置などに使用されるアンチセンス・オリゴヌクレオチドまたはRNAiを有効成分とする医薬も提供できる。
【配列表】
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【図面の簡単な説明】
図1は、マウスのTSA2306野生型(Intact Allele)(図A)と欠損型(Mutant Allele)(図B)の遺伝子の構造図を示す。なお、ターゲティングベクター中、「Neo」は、ネオマイシン耐性遺伝子、「DT−A」はジフテリア毒素A断片遺伝子を意味する。
図2は、TSA2306遺伝子野生型マウス、実施例2で調製したTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型マウスおよびTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスのゲノムDNA、並びに胚幹細胞(クローン番号7)由来DNAをEcoRIで消化し、3’プローブを使用してサザンブロット解析を行った結果を示す図面に代える写真である(実施例3)。レーン1は野生型マウス、レーン2はヘテロ欠損型マウス、レーン3はホモ欠損型マウス、及びレーン4は胚幹細胞(クローン番号7)の結果を示す。
図3は、TSA2306遺伝子野生型マウス、TSA2306遺伝子ホモ欠損型マウスおよびTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型マウスの肝臓におけるTSA2306mRNAの発現の有無を示す図面である(実施例4)。レーン1は野生型マウス、レーン2はホモ欠損型マウス、レーン3はヘテロ欠損型マウスについての結果である。なお、図中、G3PDHに関するデータは、レーン間のバラツキがないことを示すノーザンブロットの陽性コントロールを示すものである。
図4は、TSA2306遺伝子野生型マウス(+/+)およびTSA2306遺伝子ホモ欠損マウス(−/−)について、それぞれ自由摂食または24時間絶食した後の血清中の中性脂肪量(mg/dl)を示す図面である(実施例5)。
図5は、TSA2306遺伝子野生型マウス(+/+)およびTSA2306遺伝子ホモ欠損マウス(−/−)について、それぞれ自由摂食または24時間絶食した後の血清中の遊離脂肪酸量(mEq/l)を示す図面である(実施例5)。
図6は、TSA2306遺伝子野生型マウス(+/+)およびTSA2306遺伝子ホモ欠損マウス(−/−)について、それぞれ自由摂食または24時間絶食した後の血清中のコレステロール値(mg/dl)を示す図面である(実施例5)。
図7は、TSA2306遺伝子野生型マウス(+/+)およびTSA2306遺伝子ホモ欠損マウス(−/−)のそれぞれについて、6週間に亘りコントロール食と高脂肪食を摂取させた後の血清中のコレステロール値(mg/dl)(図(a))、中性脂肪量(mg/dl)(図(b))、および遊離脂肪酸量(mEq/l)を示す図面である(実施例6)。
図8は、TSA2306遺伝子野生型マウス(左図)およびTSA2306遺伝子ホモ欠損型マウス(右図)について、それらの肝臓組織における中性脂肪の蓄積量をズダンIII染色により比較評価した結果を示す図面に代える写真である(実施例7)。
図9は、II型糖尿病モデルdbマウス(db/db)と正常マウス(db/+)について、TSA2306遺伝子の肝臓における発現量を比較した図である(実施例8)。
図10は、実施例10で作成したTSA2306ポリクローナル抗体の反応性をマウスTSA2306−His組換え蛋白質を抗原として用いてウエスタンブロット分析で調べた結果を示す図面に代える写真である(実施例11)。

Claims (18)

  1. TSA2306遺伝子の塩基配列の全部若しくは一部が欠損するか、またはその任意の部位に任意の塩基配列が挿入されるか、若しくは任意の部位が他の塩基配列によって置換されることにより、実質的に血清中の脂質濃度が、対応する正常非ヒト動物に比べて低下してなるTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  2. TSA2306遺伝子の第1エキソンが欠失している請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  3. TSA2306遺伝子の塩基配列の任意部位に挿入または置換する塩基配列がネオマイシン耐性遺伝子の塩基配列である請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  4. TSA2306遺伝子ホモ欠損型またはTSA2306遺伝子ヘテロ欠損型である、請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  5. TSA2306遺伝子ホモ欠損型である、請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  6. 非ヒト動物がマウスである請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  7. 血清中の総コレステロール、中性脂肪、及び遊離脂肪酸よりなる群から選択されるいずれか少なくとも1つの脂質の濃度が、対応する正常非ヒト動物に比べて低下してなる請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  8. 脂質代謝異常モデル動物として用いられる請求項5に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  9. 低脂質血症(低リポ蛋白血症)のモデル動物として用いられる請求項5に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  10. 受託番号FERM BP−8128として寄託されている受精卵及び該受精卵と同一の形質的特徴を有する受精卵から発生する非ヒト動物である、請求項5に記載TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物。
  11. 下記の工程を有する、脂質代謝改善薬の有効物質のスクリーニング方法:
    (a)請求項1に記載するTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物に、脂質と共に被験物質を投与する工程、
    (b)TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)を測定し、被験物質投与前後におけるその増減を、被験物質を投与せずに脂質単独を投与した上記に対応するTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の脂質投与前後における体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増減と比較する工程、
    (c)上記比較結果に基づいて、TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の体内脂質量(または体内リポ蛋白量)の増加を抑制または低下させる被験物質を選択する工程。
  12. TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物がTSA2306遺伝子ホモ欠損型である、請求項11に記載のスクリーニング方法。
  13. TSA2306遺伝子欠損非ヒト動物がマウスである請求項11記載のスクリーニング方法。
  14. 脂質代謝改善薬が、抗高脂質血症(高リポ蛋白血症)薬、抗高コレステロール血症薬、抗高VLDL血症薬、抗高HDL血症薬、コレステロール低下薬、中性脂肪低下薬、遊離脂肪酸低下薬、動脈硬化性疾患改善薬及びリポ蛋白代謝改善薬から選択されるいずれかの薬物である請求項11に記載のスクリーニング方法。
  15. 脂質代謝改善薬が、脂質減量化をもたらす薬物である請求項11に記載のスクリーニング方法。
  16. 以下の(a)または(b)に記載するポリペプチドに対する抗体、及び医薬的に許容される担体を含有する、高脂質血症(高リポ蛋白血症)等の予防または治療用医薬組成物。
    (a)配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド、
    (b)上記(a)のアミノ酸配列において1若しくは複数個のアミノ酸が欠失、置換または付加されたアミノ酸配列からなり且つ血清中の脂質濃度を増加させる活性を有するポリペプチド。
  17. 請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の脂質代謝異常モデル動物としての使用。
  18. 請求項1に記載のTSA2306遺伝子欠損非ヒト動物の低脂質血症(低リポ蛋白血症)のモデル動物としての使用。
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