JPWO2003102182A1 - 炎症性皮膚疾患に関連するslurp−2遺伝子およびその利用 - Google Patents
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Abstract
マイクロアレイで正常組織と乾癬病変組織との間に遺伝子発現の点で有意差が認められたcDNAクローンの中から新規遺伝子を同定した。この遺伝子をSLURP−2(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質−2)遺伝子と命名した。全RNA抽出物を用いた定量的リアルタイムRT−PCR分析により、この遺伝子の発現を乾癬病変皮膚、非病変皮膚および正常皮膚で比較したところ、SLURP−2遺伝子は乾癬病変皮膚で有意にアップレギュレートされていることが示された。従って、SLURP−2遺伝子は、乾癬などの炎症性皮膚疾患の診断マーカーとなりうる。
Description
技術分野
本発明は、炎症性皮膚疾患関連遺伝子およびその利用に関する。
背景技術
尋常性乾癬(MIM 177900)は慢性炎症性皮膚疾患であり、有病率は白人では2〜3%(Nevitt,G.J.,and Hutchinson,P.E.(1996).Br.J.Dermatol.135:533−538.)、英国および欧州では1〜2%(Hellgren,L.(1967).Psoriasis:The Prevalence in Sex,Age and Occupational Groups in Total Populations in Sweden.Almquist & Wiksell,Stockholm.、Krueger,G.G.,Bergstresser,P.R.,Nicholas,J.L.,and Voorhees,J.J.(1984).Psoriasis.Am Acad.Dermatol.11:937−947.)、極東(Simons,R.D.(1949).J.Invest.Dermatol.12:286−294.)および中国(Yui Yip,S.(1984).J.Am.Acad.Dermatol.10:965−968.)では0.1〜0.3%である。日本人で観測されている発生率はこれよりも低く、0.1%である。
尋常性乾癬症例の大半は散発性である。本症は、表皮過剰増殖を示す皮膚病変の発生、ケラチノサイト分化異常(例えば、ケラチノサイトの過剰増殖)、活性化ヘルパーT細胞および単核細胞の浸潤ならびに炎症誘発性サイトカインの放出に起因する炎症を特徴とする(Menter,A.,and Barker,J.N.W.N.(1991).Lancet 338:231.、Stem,R.S.(1997).Lancet,350:349−353.)。
乾癬病変は非皮膚性の誘発因子によって供給される抗原/スーパー抗原または自己抗原によって惹起されることが示唆されている(Freedberg,IM,Eisen,AZ,Wolff,K,Goldsmith,LA,Katz,SI,Fitzpatrick,TB.(1998).FITZPATRIC’S Dermatology in general medicine,5th edition,vol.1,510.)。さらに、多くの報告により、T細胞が本症の免疫病理に極めて重要な役割を果たすことが明らかになっている(Gottlieb,S.L.,Gilleaudeau,P.,Johnson,R.,Estes,L.,and et al.(1995).Response of psoriasis to a lymphocyte−selective toxin(DAB398IL−2)suggests a primary immune,but not keratinocyte,pathogenic basis.Nat.Med.1:442−447.;Cooper,K.D.,Voorhees,J.J.,Fisher,G.J.,Chan,A.K.and et al.(1990).Effects of cyclosporine on immunologic mechanisms in psoriasis.J.Am.Acad.Dermatol.23:1318−1326.;Nicolas,J.F.,Cahmchick,N.,Thivolet,J.,Wijdenes,J.,and et al.(1991).CD4 antibody treatment of severe psoriasis.Lancet 338:321.;Uyemura,K.,Yamamura,M.,Fivenson,D.F.,Modline,R.L.,and Nickoloff,B.J.(1993).The cytokine network in lesional and lesion−free psoriatic skin is characterized by a T−helper type 1 cell−mediated response.J.Invest.Dermatol.101:701−705.;Nickoloff,B.J.,and Wrone−Smith,T.(1999).Injection of pre−psoriatic skin with CD4+ T cells induce psoriasis.Am.J.Pathol.155:145−158.)。
乾癬の家族集積性は十分に確認されており(Hellgren,I.(1967).Psoriasis:The Prevalence in Sex,Age,and Occupational Group in Total Population in Sweden:Morphology,Inheritance and Association with Other Skin and Rheumatic Diseases.Stockolm:Almqvist and Wiksell.)、遺伝率が70〜90%の範囲にあることが双生児研究で示されている(Faber,E.M.,and Nall,M.L.(1974).Dermatologica(Basel)148:1−18,1974.、Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,J.,and Ericksen,B.(1978).Arch.Dermatol.114:874−878.、Brandrup,F.,and Green,A.(1981).Acta.Derm.−Venereol.61:344−346.、Brandrup,F.,Holm,N.,Grunnet,K.,Henningsen,K.,and Hansen,H.(1982).Acta.Derm.Venereol.62:229−236.、Brandrup,F.(1987).The use of twins in etologic studies of psoriasis.In Fraber,E.,Nall,L.,Morhenn,V.et al.(eds).Psoriasis:Proceedings of the Fourth International Symposium.Elsevier,New York,pp.401−402.、Duffy,D.L.,Spelman,L.S.,and Martin,N.G.,(1993).J.Am.Acad.Dermatol.29:428−434.)。このような家族研究から乾癬には強い遺伝的要素があることが明確に示されている(Abele,D.C.,Dobson,R.L.,and Graham,J.B.(1963).Arch.Dermatol.88:38−47.、Farber,E.M.,Nall,M.L.,and Watson,W.(1974).Arch Dermatol.109:207−211.、Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,K.,and Eriksen,B.(1978).Arch Dermatol.114:874−878.)。
乾癬の感受性遺伝子座は染色体6p(PSORS1 [MIM 177900])(Trembath,R.C.,et al.(1997).Hum Mol.Genet.6:813−820.、Nair,R.P.,et al.(1997).Hum.Mol.Genet.6:1349−1356.、Oka,A.et al.(1999).Hum.Mol.Genet.8:2165−2170.)、17q(PSORS2[MIM 602723])(Tomfohrde,J.et al.(1994).Science 264:1141−1145.)および4q(PSORS3[MIM 601454])(Matthews,D.et al.(1996).Nat.Genet.14:231−233.)にいくつか記載されており、ほかにも乾癬遺伝子座と推定される候補が染色体16q、20p(Nair,R.P.et al.(1997).Hum.Mol.Genet.6:1349−1356.)、8q(Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,K.,and Eriksen,B.(1978).Arch Dermatol.114:874−878.)、1q(PSORS4[MIM 603935])(Capon,F.et al,(1999).J.Invest.Dermatol.112:32−35.)および3q(PSORS5[MIM 604316])(Enlund,F.et al.(1999).Eur.J.Hum.Genet.7:783−790.)に報告されている。
Ly−6スーパーファミリーは、特徴的な配置パターンを示す8〜10個の保存的システイン残基を有し、グリコシル−ホスファチジルイノシトール(GPI)−アンカーを介して細胞表面に付着するという、特有の構造を有する一群のリンパ球抗原である(Palfree,R.G.(1996).Ly−6 domain proteins−new insights and new members:a C−terminal Ly−6 domain in sperm acrosomal protein SP−10.Tissue antigens 48:71−79.;Low,M.G.(1989).The glycosyl−phosphatidylinositol anchor of membrane proteins.Biochim.Biophy.Acta 988:427−454.)。これには2つのサブファミリーがあり(Adermann,K.,Wattler,F.,Wattler,S.,Heine,G.,Meyer,M.,Forssmann,W.G.and Nehls,M.(1999).Structural and phylogenetic characterization of human SLURP−1,the first secreted mammalian member of the Ly6/uPAR protein superfamily.Protein Sci.8:810−819.)、その1つは上記の膜貫通型タンパク質であるが、もう1つはGPI−アンカーのない分泌タンパク質である。
Ly−6スーパーファミリーのメンバーは、マウスで最初に同定されて以来(McKenzie,I.F.,Gardiner,J.,Cherry,M.,and Snell,G.D.(1977).Lymphocyte antigens:Ly−4,Ly−6,and Ly−7.Transplant.Proc.9:667−669.)、マウスだけでなくヒトでも多くのファミリータンパク質が単離されている。ヒトのLy−6スーパーファミリーには、CD59(Bickmore,W.A.,Longbottom,D.,Oghene,k.,Fletcher,J.M.,and van Heyningen,V.(1993).Colocalization of the human CD59 gene to 11p13 with the MIC11 cell surfaceantigen.Genomics17:129−135.)、ウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベーター受容体(uPAR)(Suh,T.T.,Nerlov,C.,Dano,K.,and Degen,J.L.(1994).The murine urokinase−type plasminogen activator receptor gene.J.Biol.Chem.269:25992−25998.)、前立腺幹細胞抗原(Reiter,R.E.,Gu,Z.,Watabe,T.,Thomas,G.,Szigeti,and et al.(1998).Prostate stem cell antigen:a cell surface marker overexpressed I prostate cancer.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95:1735−1740.)、SP−10(Palfree,R.G.(1996).Ly−6 domain proteins−new insights and new members:a C−terminal Ly−6 domain in sperm acrosomal protein SP−10.Tissue antigens 48:71−79.)、およびリンパ球抗原前駆体を除く蛇毒(Miwa,J.M.,Ibanez−Tallon,I.,Crabtree,G.W.,Sanchez,R.,and et al.(1999).Neuron 23:105−114.)が含まれる。そのメンバーの大部分は第8番染色体、特に8q24.3に認められ、これはマウス第15番染色体、DバンドのマウスLy−6遺伝子座と相同である(Kamiura,S.,Nolan,C.M.,and Meruelo,D.(1992).Long−range physical map of the Ly−6 complex:mapping the ly−6 multigene family by field−inversion and two−dimensional gel electrophoresis.Genomics 12:89−105.)。ヒトLy−6スーパーファミリーの大部分のメンバーの機能はまだ解明されていない。
発明の開示
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、新規な炎症性皮膚疾患関連遺伝子を単離・同定し、該遺伝子の利用方法を提供することにある。より詳細には、新規乾癬関連遺伝子およびその利用方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、新規乾癬関連遺伝子を同定するために、マイクロアレイを用いて、乾癬患者の罹患部および非罹患部の皮膚に生じる転写変化を正常対照と比較する包括的解析を行った。その結果、乾癬病変において正常組織と比べて約10倍以上アップレギュレートまたはダウンレギュレートされるESTを86個見出した。本発明者らは、そのうちの1つについて、RACEおよびオリゴキャッピング法を用いて完全長cDNAを単離した。ホモロジー検索の結果、該cDNAからコードされるタンパク質は、Ly−6/uPARスーパーファミリーの新規メンバーであることが判明した。本発明者らは、該cDNAからコードされるタンパク質をSLURP−2(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質−2)と命名した。RT−PCR発現解析により、SLURP−2遺伝子が多くの組織で発現し、主として上皮組織で発現することが明らかになった。また、SLURP−2遺伝子は骨髄と脾臓では検出されなかったが、胸腺では検出された。全RNA抽出物を用いた定量的リアルタイムRT−PCR分析により、この遺伝子の発現を乾癬病変皮膚、非病変皮膚および正常皮膚で比較したところ、SLURP−2遺伝子は乾癬病変皮膚で有意にアップレギュレートされていることが示された。従って、SLURP−2遺伝子は、乾癬などの炎症性皮膚疾患の診断マーカーとなりうる。
即ち、本発明は、炎症性皮膚疾患関連遺伝子およびその利用に関し、より具体的には、
〔1〕下記(a)〜(e)のいずれかに記載のDNA、
(a)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするDNA、
(b)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA、
(d)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA、
(e)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
〔2〕配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの部分ペプチドをコードするDNA、
〔3〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるポリペプチド、
〔4〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAが挿入されたベクター、
〔5〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAまたは〔4〕に記載のベクターを保持する形質転換細胞、
〔6〕〔5〕に記載の形質転換細胞を培養し、該形質転換細胞またはその培養上清から発現させたポリペプチドを回収する工程を含む、〔3〕に記載のポリペプチドの製造方法、
〔7〕〔3〕に記載のポリペプチドに結合する抗体、
〔8〕モノクローナル抗体である、〔7〕に記載の抗体、
〔9〕〔1〕に記載のDNAまたはその相補鎖に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド、
〔10〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、〔3〕に記載のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニング方法、
(a)該ポリペプチドに被検試料を接触させる工程
(b)該ポリペプチドと被検試料との結合活性を検出する工程
(c)該ポリペプチドに結合する活性を有する化合物を選択する工程
〔11〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からRNA試料を調製する工程
(b)該RNA試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する工程
(c)測定されたRNAの量を対照と比較する工程
〔12〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からcDNA試料を調製する工程
(b)該cDNA試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドをコードするcDNAの量を測定する工程
(c)測定されたcDNAの量を対照と比較する工程
〔13〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からポリペプチド試料を調製する工程
(b)該ポリペプチド試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドの量を測定する工程
(c)測定されたポリペプチドの量を対照と比較する工程
〔14〕炎症性皮膚疾患が乾癬である、〔11〕〜〔13〕のいずれかに記載の検査方法、
〔15〕〔9〕に記載のオリゴヌクレオチドを含む、炎症性皮膚疾患の検査薬、
〔16〕〔7〕または〔8〕に記載の抗体を含む、炎症性皮膚疾患の検査薬、
〔17〕炎症性皮膚疾患が乾癬である、〔15〕または〔16〕に記載の検査薬、
を提供するものである。
本発明は、新規な遺伝子「SLURP−2(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質−2)遺伝子」を提供する。ヒトSLURP−2遺伝子のcDNAの塩基配列を配列番号:1に、該cDNAによりコードされるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号:2に示す。
SLURP−2遺伝子は、炎症性皮膚疾患の罹患部において発現している遺伝子として単離された。よって、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の診断マーカーとして利用することができる。また、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の治療や予防への応用が期待される。
本発明において、炎症性皮膚疾患とは、活性化ヘルパーT細胞および単核細胞などの炎症性細胞の浸潤、および、表皮肥厚やケラチノサイト分化異常に起因する皮膚病変の発生を特徴とする疾患を意味する。本発明における炎症性皮膚疾患としては、例えば、乾癬、扁平苔癬、毛孔性紅色粃糠疹、掌蹠膿疱症が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、乾癬をは、通常、尋常性乾癬を意味するが、本発明における乾癬は、尋常性乾癬だけでなく、膿疱性乾癬、関節症性乾癬などのその他の乾癬が含まれる。
本発明は、また、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを包含する。このようなDNAには、例えば、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドの変異体、アレル、バリアント、ホモログ等をコードするDNAが含まれる。ここで「機能的に同等」とは、対象となるポリペプチドが、SLURP−2と同等の生物学的機能、生化学的機能を有することを指す。また、本発明におけるSLURP−2は、炎症性皮膚疾患の罹患部において、その発現が非罹患部と比較して上昇する性質を有することが好ましい。対象となるDNAからコードされるポリペプチドが、同様の性質を有するか否かは、当業者らに周知の方法によって測定することが可能である。
あるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを調製する当業者によく知られた他の方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Sambrook,J et al.,Molecular Cloning 2nd ed.,9.47−9.58,Cold Spring Harbor Lab.press,1989)を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者においては、SLURP−2をコードするDNA配列(配列番号:1)もしくはその一部を利用して、これと相同性の高いDNAを単離すること、さらに、該DNAからSLURP−2と機能的に同等なポリペプチドを単離することは、周知の技術である。
本発明には、SLURP−2をコードするDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAが含まれる。このようなDNAとしては、例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ブタ、ウシ由来のホモログが挙げられるが、これらに制限されない。
SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを単離するためのハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば適宜選択することができる。ハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5×SSC、0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、5×SSC、0.1%SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1×SSC及び0.1%SDSの条件である。これらの条件において、温度を上げる程に高い相同性を有するDNAが効率的に得られると期待される。但し、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
また、SLURP−2をコードするDNA(配列番号:1)の配列情報を基に合成したプライマーを用いる遺伝子増幅法、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を利用して、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを単離することも可能である。
これらハイブリダイゼーション技術や遺伝子増幅技術により単離されるDNAがコードする、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドは、通常、SLURP−2とアミノ酸配列において高い相同性を有する。本発明のポリペプチドには、SLURP−2と機能的に同等であり、かつ該ポリペプチドのアミノ酸配列と高い相同性を有するポリペプチドも含まれる。高い相同性とは、アミノ酸レベルにおいて、通常、少なくとも50%以上の同一性、好ましくは75%以上の同一性、さらに好ましくは85%以上の同一性、さらに好ましくは95%以上の同一性を指す。
アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873−5877,1993)によって決定することができる。このアルゴリズムに基づいて、BLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul et al.J.Mol.Biol.215:403−410,1990)。BLASTに基づいてBLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore=100、wordlength=12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
また、SLURP−2のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が変異したアミノ酸配列からなり、該ポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドもまた本発明に含まれる。このようなアミノ酸の変異は自然界においても生じうる。変異するアミノ酸数は、通常、30アミノ酸以内であり、好ましくは15アミノ酸以内であり、より好ましくは5アミノ酸以内(例えば、3アミノ酸以内)であり、さらに好ましくは2アミノ酸以内である。
変異するアミノ酸残基においては、アミノ酸側鎖の性質が保存されている別のアミノ酸に変異されることが望ましい。例えばアミノ酸側鎖の性質としては、疎水性アミノ酸(A、I、L、M、F、P、W、Y、V)、親水性アミノ酸(R、D、N、C、E、Q、G、H、K、S、T)、脂肪族側鎖を有するアミノ酸(G、A、V、L、I、P)、水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(S、T、Y)、硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(C、M)、カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(D、N、E、Q)、塩基含有側鎖を有するアミノ酸(R、K、H)、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(H、F、Y、W)を挙げることができる(括弧内はいずれもアミノ酸の一文字標記を表す)。
あるアミノ酸配列に対する1又は複数個のアミノ酸残基の欠失、付加及び/又は他のアミノ酸による置換により修飾されたアミノ酸配列を有するポリペプチドがその生物学的活性を維持することはすでに知られている(Mark,D.F.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1984)81,5662−5666、Zoller,M.J.& Smith,M.Nucleic Acids Research(1982)10,6487−6500、Wang,A.et al.,Science 224,1431−1433、Dalbadie−McFarland,G.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1982)79,6409−6413)。
また、あるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製するための、当業者によく知られた方法としては、ポリペプチドに変異を導入する方法が知られている。例えば、当業者であれば、部位特異的変異誘発法(Gotoh,T.et al.(1995)Gene 152,271−275、Zoller,MJ,and Smith,M.(1983)Methods Enzymol.100,468−500、Kramer,W.et al.(1984)Nucleic Acids Res.12,9441−9456、Kramer W,and Fritz HJ(1987)Methods.Enzymol.154,350−367、Kunkel,TA(1985)Proc Natl Acad Sci USA.82,488−492、Kunkel(1988)Methods Enzymol.85,2763−2766)などを用いて、SLURP−2のアミノ酸に適宜変異を導入することにより、該ポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製することができる。
SLURP−2のアミノ酸配列に複数個のアミノ酸残基が付加されたポリペプチドには、これらポリペプチドを含む融合ポリペプチドが含まれる。融合ポリペプチドは、これらポリペプチドと他のポリペプチドとが融合したものであり、本発明に含まれる。融合ポリペプチドを作製するには、例えば、SLURP−2をコードするDNAと他のポリペプチドをコードするDNAをフレームが一致するように連結してこれを発現ベクターに導入し、宿主で発現させればよい。本発明のポリペプチドとの融合に付される他のポリペプチドとしては、特に限定されない。
本発明のポリペプチドとの融合に付される他のペプチドとしては、例えば、FLAG(Hopp,T.P.et al.,BioTechnology(1988)6,1204−1210)、6個のHis(ヒスチジン)残基からなる6×His、10×His、インフルエンザ凝集素(HA)、ヒトc−mycの断片、VSV−GPの断片、p18HIVの断片、T7−tag、HSV−tag、E−tag、SV40T抗原の断片、lck tag、α−tubulinの断片、B−tag、Protein Cの断片等の公知のペプチドを使用することができる。また、本発明のポリペプチドとの融合に付される他のポリペプチドとしては、例えば、GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)、HA(インフルエンザ凝集素)、イムノグロブリン定常領域、β−ガラクトシダーゼ、MBP(マルトース結合タンパク質)等が挙げられる。市販されているこれらポリペプチドをコードするDNAを本発明のポリペプチドをコードするDNAと融合させ、これにより調製された融合DNAを発現させることにより、融合ポリペプチドを調製することができる。
本発明のDNAは、本発明のポリペプチドをコードしうるものであればいかなる形態でもよい。即ち、mRNAから合成されたcDNAであるか、ゲノムDNAであるか、化学合成DNAであるかなどを問わない。また、本発明のポリペプチドをコードしうる限り、遺伝暗号の縮重に基づく任意の塩基配列を有するDNAが含まれる。
本発明のDNAは、当業者に公知の方法により調製することができる。例えば、本発明のポリペプチドを発現している細胞よりcDNAライブラリーを作製し、本発明のDNAの配列(例えば、配列番号:1)の一部をプローブにしてハイブリダイゼーションを行うことにより天然由来のDNAが調製できる。cDNAライブラリーは、例えば、文献(Sambrook,J.et al.,Molecular Cloning、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989))に記載の方法により調製してもよいし、市販のDNAライブラリーを用いてもよい。また、本発明のポリペプチドを発現している細胞よりRNAを調製し、逆転写酵素によりcDNAを合成した後、本発明のDNAの配列(例えば、配列番号:1)に基づいてオリゴDNAを合成し、これをプライマーとして用いてPCR反応を行い、本発明のポリペプチドをコードするcDNAを増幅させることにより調製することも可能である。
また、得られたcDNAの塩基配列を決定することにより、それがコードする翻訳領域を決定でき、本発明のポリペプチドのアミノ酸配列を得ることができる。また、得られたcDNAをプローブとしてゲノムDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、ゲノムDNAを単離することができる。
具体的には、次のようにすればよい。まず、本発明のポリペプチドを発現する細胞、組織(例えば、脳、肺、食道、胃、小腸、結腸、直腸、精巣、子宮、子宮頚部、胸腺、皮膚、胎児皮膚、表皮ケラチノサイトなど)または炎症性皮膚疾患の罹患部などから、mRNAを単離する。mRNAの単離は、公知の方法、例えば、グアニジン超遠心法(Chirgwin,J.M.et al.,Biochemistry(1979)18,5294−5299)、AGPC法(Chomczynski,P.and Sacchi,N.,Anal.Biochem.(1987)162,156−159)等により全RNAを調製し、mRNA Purification Kit(Pharmacia社)等を使用して全RNAからmRNAを精製する。また、QuickPrep mRNA Purification Kit(Pharmacia社)を用いることによりmRNAを直接調製することもできる。
得られたmRNAから逆転写酵素を用いてcDNAを合成する。cDNAの合成は、AMV Reverse Transcriptase First−strand cDNA Synthesis Kit(生化学工業社)等を用いて行うこともできる。また、5’−Ampli FINDER RACE Kit(Clontech製)およびポリメラーゼ連鎖反応(polymerase chain reaction;PCR)を用いた5’−RACE法(Frohman,M.A.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(1988)85,8998−9002;Belyavsky,A.et al.,Nucleic Acids Res.(1989)17,2919−2932)に従い、cDNAの合成および増幅を行うことができる。
得られたPCR産物から目的とするDNA断片を調製し、ベクターDNAと連結する。さらに、これより組換えベクターを作製し、大腸菌等に導入してコロニーを選択して所望の組換えベクターを調製する。目的とするDNAの塩基配列は、公知の方法、例えば、ジデオキシヌクレオチドチェインターミネーション法により確認することができる。
また、本発明のDNAにおいては、発現に使用する宿主のコドン使用頻度を考慮して、より発現効率の高い塩基配列を設計することができる(Grantham,R.et al.,Nucelic Acids Research(1981)9,r43−74)。また、本発明のDNAは、市販のキットや公知の方法によって改変することができる。改変としては、例えば、制限酵素による消化、合成オリゴヌクレオチドや適当なDNAフラグメントの挿入、リンカーの付加、開始コドン(ATG)及び/又は終止コドン(TAA、TGA、又はTAG)の挿入等が挙げられる。
また、本発明は、SLURP−2をコードするDNA(配列番号:1)とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを含む。SLURP−2遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、SLURP−2遺伝子の発現量を測定するのに用いることが可能である。従って、SLURP−2遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、必ずしもポリペプチドをコードしている必要はない。このようなDNAは、配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域にハイブリダイズすることが好ましい。又、100塩基以上の長さを有していることが好ましく、さらに好ましくは200塩基以上、もつとも好ましくは250塩基以上である。
ハイブリダイゼーションのストリンジェントな条件については、前述の条件を用いることができる。このようにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、通常、高い同一性(例えば、70%以上の同一性、好ましくは80%以上の同一性、さらに好ましくは90%以上の同一性)を有する。
本発明は、上記本発明のDNAがコードするポリペプチドを提供する。本発明のポリペプチドは、後述するそれを産生する細胞や宿主あるいは精製方法により、アミノ酸配列、分子量、等電点又は糖鎖の有無や形態などが異なり得る。しかしながら、得られたポリペプチドが、SLURP−2と同等の機能を有している限り、本発明に含まれる。例えば、本発明のポリペプチドを原核細胞、例えば大腸菌で発現させた場合、本来のポリペプチドのアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が付加される。本発明のポリペプチドはこのようなポリペプチドも包含する。
本発明のポリペプチドは、当業者に公知の方法により、組み換えポリペプチドとして、また天然のポリペプチドとして調製することが可能である。組み換えポリペプチドであれば、本発明のポリペプチドをコードするDNAを、適当な発現ベクターに組み込み、これを適当な宿主細胞に導入して得た形質転換体を回収し、抽出物を得た後、イオン交換、逆相、ゲル濾過などのクロマトグラフィー、あるいは本発明のポリペプチドに対する抗体をカラムに固定したアフィニティークロマトグラフィーにかけることにより、または、さらにこれらのカラムを複数組み合わせることにより精製し、調製することが可能である。
また、本発明のポリペプチドをグルタチオン−S−トランスフェラーゼタンパク質との融合ポリペプチドとして、あるいはヒスチジンを複数付加させた組み換えポリペプチドとして宿主細胞(例えば、動物細胞や大腸菌など)内で発現させた場合には、発現させた組み換えポリペプチドはグルタチオンカラムあるいはニッケルカラムを用いて精製することができる。融合ポリペプチドの精製後、必要に応じて融合ポリペプチドのうち、目的のポリペプチド以外の領域を、トロンビンまたはファクターXaなどにより切断し、除去することも可能である。
天然のポリペプチドであれば、当業者に周知の方法、例えば、本発明のポリペプチドを発現している組織や細胞の抽出物に対し、後述する本発明のポリペプチドに結合する抗体が結合したアフィニティーカラムを作用させて精製することにより単離することができる。抗体はポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。
本発明は、また、本発明のポリペプチドの部分ペプチドを包含する。本発明の部分ペプチドは、例えば、本発明のポリペプチドに対する抗体の作製、本発明のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニングや、本発明のポリペプチドの促進剤や阻害剤のスクリーニングに利用し得る。また、本発明のポリペプチドのアンタゴニストや競合阻害剤になり得る。
本発明の部分ペプチドは、免疫原とする場合には、少なくとも7アミノ酸以上、好ましくは8アミノ酸以上、さらに好ましくは9アミノ酸以上のアミノ酸配列からなる。本発明のポリペプチドの競合阻害剤として用いる場合には、少なくとも100アミノ酸以上、好ましくは200アミノ酸以上、さらに好ましくは300アミノ酸以上(例えば、400アミノ酸以上)のアミノ酸配列からなる。
本発明の部分ペプチドは、遺伝子工学的手法、公知のペプチド合成法、あるいは本発明のポリペプチドを適切なペプチダーゼで切断することによって製造することができる。ペプチドの合成は、例えば、固相合成法、液相合成法のいずれによってもよい。
本発明は、また、本発明のDNAが挿入されたベクターを提供する。本発明のベクターは、宿主細胞内において本発明のDNAを保持させたり、本発明のポリペプチドを発現させるために有用である。
ベクターとしては、例えば、大腸菌を宿主とする場合には、ベクターを大腸菌(例えば、JM109、DH5α、HB101、XL1Blue)などで大量に増幅させ大量調製するために、大腸菌で増幅されるための「ori」をもち、さらに形質転換された大腸菌の選抜遺伝子(例えば、なんらかの薬剤(アンピシリンやテトラサイクリン、カナマイシン、クロラムフェニコール)により判別できるような薬剤耐性遺伝子)を有すれば特に制限はない。
ベクターの例としては、M13系ベクター、pUC系ベクター、pBR322、pBluescript、pCR−Scriptなどが挙げられる。また、cDNAのサブクローニング、切り出しを目的とした場合、上記ベクターの他に、例えば、pGEM−T、pDIRECT、pT7などが挙げられる。
本発明のポリペプチドを生産する目的においてベクターを使用する場合には、特に、発現ベクターが有用である。発現ベクターとしては、例えば、大腸菌での発現を目的とした場合は、ベクターが大腸菌で増幅されるような上記特徴を持つほかに、宿主をJM109、DH5α、HB101、XL1−Blueなどの大腸菌とした場合においては、大腸菌で効率よく発現できるようなプロモーター、例えば、lacZプロモーター(Wardら,Nature(1989)341,544−546;FASEB J.(1992)6,2422−2427)、araBプロモーター(Betterら,Science(1988)240,1041−1043)、またはT7プロモーターなどを持っていることが不可欠である。このようなベクターとしては、上記ベクターの他にpGEX−5X−1(ファルマシア社製)、「QIAexpress system」(キアゲン社製)、pEGFP、またはpET(この場合、宿主はT7 RNAポリメラーゼを発現しているBL21が好ましい)などが挙げられる。
また、ベクターには、ポリペプチド分泌のためのシグナル配列が含まれていてもよい。ポリペプチド分泌のためのシグナル配列としては、大腸菌のペリプラズムに産生させる場合、pelBシグナル配列(Lei,S.P.et al J.Bacteriol.(1987)169,4379)を使用すればよい。宿主細胞へのベクターの導入は、例えば塩化カルシウム法、エレクトロポレーション法を用いて行うことができる。
大腸菌以外にも、例えば、本発明のポリペプチドを製造するためのベクターとしては、哺乳動物由来の発現ベクター(例えば、pcDNA3(インビトロゲン社製)や、pEGF−BOS(Nucleic Acids.Res.1990,18(17),p5322)、pEF、pCDM8)、昆虫細胞由来の発現ベクター(例えば「Bac−to−BAC baculovairus expression system」(ギブコBRL社製)、pBacPAK8)、植物由来の発現ベクター(例えばpMH1、pMH2)、動物ウィルス由来の発現ベクター(例えば、pHSV、pMV、pAdexLcw)、レトロウィルス由来の発現ベクター(例えば、pZIPneo)、酵母由来の発現ベクター(例えば、「Pichia Expression Kit」(インビトロゲン社製)、pNV11、SP−Q01)、枯草菌由来の発現ベクター(例えば、pPL608、pKTH50)が挙げられる。
CHO細胞、COS細胞、NIH3T3細胞等の動物細胞での発現を目的とした場合には、細胞内で発現させるために必要なプロモーター、例えばSV40プロモーター(Mulliganら,Nature(1979)277,108)、MMLV−LTRプロモーター、EF1αプロモーター(Mizushimaら,Nucleic Acids Res.(1990)18,5322)、CMVプロモーターなどを持っていることが不可欠であり、細胞への形質転換を選抜するための遺伝子(例えば、薬剤(ネオマイシン、G418など)により判別できるような薬剤耐性遺伝子)を有すればさらに好ましい。このような特性を有するベクターとしては、例えば、pMAM、pDR2、pBK−RSV、pBK−CMV、pOPRSV、pOP13などが挙げられる。
さらに、遺伝子を安定的に発現させ、かつ、細胞内での遺伝子のコピー数の増幅を目的とする場合には、核酸合成経路を欠損したCHO細胞にそれを相補するDHFR遺伝子を有するベクター(例えば、pCHOIなど)を導入し、メトトレキセート(MTX)により増幅させる方法が挙げられ、また、遺伝子の一過性の発現を目的とする場合には、SV40 T抗原を発現する遺伝子を染色体上に持つCOS細胞を用いてSV40の複製起点を持つベクター(pcDなど)で形質転換する方法が挙げられる。複製開始点としては、また、ポリオーマウィルス、アデノウィルス、ウシパピローマウィルス(BPV)等の由来のものを用いることもできる。さらに、宿主細胞系で遺伝子コピー数増幅のため、発現ベクターは選択マーカーとして、アミノグリコシドトランスフェラーゼ(APH)遺伝子、チミジンキナーゼ(TK)遺伝子、大腸菌キサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(Ecogpt)遺伝子、ジヒドロ葉酸還元酵素(dhfr)遺伝子等を含むことができる。
一方、動物の生体内で本発明のDNAを発現させる方法としては、本発明のDNAを適当なベクターに組み込み、例えば、レトロウイルス法、リポソーム法、カチオニックリポソーム法、アデノウイルス法などにより生体内に導入する方法などが挙げられる。これにより、本発明のSLURP−2遺伝子の変異に起因する疾患に対する遺伝子治療を行うことが可能である。用いられるベクターとしては、例えば、アデノウイルスベクター(例えばpAdexlcw)やレトロウイルスベクター(例えばpZIPneo)などが挙げられるが、これらに制限されない。ベクターへの本発明のDNAの挿入などの一般的な遺伝子操作は、常法に従って行うことが可能である(Molecular Cloning,5.61−5.63)。生体内への投与は、ex vivo法であってもin vivo法であってもよい。
また、本発明は、本発明のベクターが導入された宿主細胞を提供する。本発明のベクターが導入される宿主細胞としては特に制限はなく、例えば、大腸菌や種々の動物細胞などを用いることが可能である。本発明の宿主細胞は、例えば、本発明のポリペプチドの製造や発現のための産生系として使用することができる。ポリペプチド製造のための産生系は、in vitroおよびin vivoの産生系がある。in vitroの産生系としては、真核細胞を使用する産生系や原核細胞を使用する産生系が挙げられる。
真核細胞を使用する場合、例えば、動物細胞、植物細胞、真菌細胞を宿主に用いることができる。動物細胞としては、哺乳類細胞、例えば、CHO(J.Exp.Med.(1995)108,945)、COS、3T3、ミエローマ、BHK(baby hamster kidney)、HeLa、Vero、両生類細胞、例えばアフリカツメガエル卵母細胞(Valle,et al.,Nature(1981)291,358−340)、あるいは昆虫細胞、例えば、Sf9、Sf21、Tn5が知られている。CHO細胞としては、特に、DHFR遺伝子を欠損したCHO細胞であるdhfr−CHO(Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1980)77,4216−4220)やCHO K−1(Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1968)60,1275)を好適に使用することができる。動物細胞において、大量発現を目的とする場合には特にCHO細胞が好ましい。宿主細胞へのベクターの導入は、例えば、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法、カチオニックリボソームDOTAP(ベーリンガーマンハイム社製)を用いた方法、エレクトロポーレーション法、リポフェクションなどの方法で行うことが可能である。
植物細胞としては、例えば、ニコチアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)由来の細胞がポリペプチド生産系として知られており、これをカルス培養すればよい。真菌細胞としては、酵母、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、糸状菌、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属、例えば、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)が知られている。
原核細胞を使用する場合、細菌細胞を用いる産生系がある。細菌細胞としては、大腸菌(E.coli)、例えば、JM109、DH5α、HB101等が挙げられ、その他、枯草菌が知られている。
これらの細胞を目的とするDNAにより形質転換し、形質転換された細胞をin vitroで培養することによりポリペプチドが得られる。培養は、公知の方法に従い行うことができる。例えば、動物細胞の培養液として、例えば、DMEM、MEM、RPMI1640、IMDMを使用することができる。その際、牛胎児血清(FCS)等の血清補液を併用することもできるし、無血清培養してもよい。培養時のpHは、約6〜8であるのが好ましい。培養は、通常、約30〜40℃で約15〜200時間行い、必要に応じて培地の交換、通気、攪拌を加える。
一方、in vivoでポリペプチドを産生させる系としては、例えば、動物を使用する産生系や植物を使用する産生系が挙げられる。これらの動物又は植物に目的とするDNAを導入し、動物又は植物の体内でポリペプチドを産生させ、回収する。本発明における「宿主」とは、これらの動物、植物を包含する。
動物を使用する場合、哺乳類動物、昆虫を用いる産生系がある。哺乳類動物としては、ヤギ、ブタ、ヒツジ、マウス、ウシを用いることができる(Vicki Glaser,SPECTRUM Biotechnology Applications,1993)。また、哺乳類動物を用いる場合、トランスジェニック動物を用いることができる。
例えば、目的とするDNAを、ヤギβカゼインのような乳汁中に固有に産生されるポリペプチドをコードする遺伝子との融合遺伝子として調製する。次いで、この融合遺伝子を含むDNA断片をヤギの胚へ注入し、この胚を雌のヤギへ移植する。胚を受容したヤギから生まれるトランスジェニックヤギ又はその子孫が産生する乳汁から、目的のポリペプチドを得ることができる。トランスジェニックヤギから産生されるポリペプチドを含む乳汁量を増加させるために、適宜ホルモンをトランスジェニックヤギに使用してもよい(Ebert,K.M.et al.,Bio/Technology(1994)12,699−702)。
また、昆虫としては、例えばカイコを用いることができる。カイコを用いる場合、目的のポリペプチドをコードするDNAを挿入したバキュロウィルスをカイコに感染させることにより、このカイコの体液から目的のポリペプチドを得ることができる(Susumu,M.et al.,Nature(1985)315,592−594)。
さらに、植物を使用する場合、例えばタバコを用いることができる。タバコを用いる場合、目的とするポリペプチドをコードするDNAを植物発現用ベクター、例えばpMON 530に挿入し、このベクターをアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)のようなバクテリアに導入する。このバクテリアをタバコ、例えば、ニコチアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)に感染させ、本タバコの葉より所望のポリペプチドを得ることができる(Ma J K,et al.,Eur.J.Immunol.(1994)24,131−138)。
これにより得られた本発明のポリペプチドは、宿主細胞内または細胞外(培地など)から単離し、実質的に純粋で均一なポリペプチドとして精製することができる。ポリペプチドの分離、精製は、通常のポリペプチドの精製で使用されている分離、精製方法を使用すればよく、何ら限定されるものではない。例えば、クロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、溶媒沈殿、溶媒抽出、蒸留、免疫沈降、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動、等電点電気泳動法、透析、再結晶等を適宜選択、組み合わせればポリペプチドを分離、精製することができる。
クロマトグラフィーとしては、例えばアフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、ゲル濾過、逆相クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー等が挙げられる(Strategies for Protein Purification and Characterization:A Laboratory Course Manual.Ed Daniel R.Marshak et al.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1996)。これらのクロマトグラフィーは、液相クロマトグラフィー、例えばHPLC、FPLC等の液相クロマトグラフィーを用いて行うことができる。本発明は、これらの精製方法を用い、高度に精製されたポリペプチドも包含する。
なお、ポリペプチドを精製前又は精製後に適当なタンパク質修飾酵素を作用させることにより、任意に修飾を加えたり、部分的にペプチドを除去することもできる。タンパク質修飾酵素としては、例えば、トリプシン、キモトリプシン、リシルエンドペプチダーゼ、プロテインキナーゼ、グルコシダーゼなどが用いられる。
本発明のポリペプチドと結合する抗体としては、モノクローナル抗体(全長モノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、抗体変異体等が例示できる。
本発明における「モノクローナル抗体」とは、実質的に均質な抗体の集団、即ち、集団を構成する個々の抗体が、天然において起こり得る少量で存在する変異体を除いては均一である抗体集団から得られた抗体を指す。モノクローナル抗体は高度に特異的であり、単一の抗原部位に対して作用するものである。さらに、異なる抗原決定基(エピトープ)に対する異なる抗体を典型的には含む慣用な(ポリクローナル)抗体調製物と比べて、各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の抗原決定基に向けられる。その特異性に加えて、モノクローナル抗体は、他の免疫グロブリンにより汚染されていないハイブリドーマ培養により合成される点で有利である。「モノクローナル」という修飾語は、実質的に均一な抗体の集団より得られた抗体の特性を示唆するものであって、抗体が特定の方法により製造されることを限定するものではない。例えば、本発明において用いられるモノクローナル抗体を、例えば後述するハイブリドーマ法(Kohler and Milstein,Nature256:495(1975))、または、組換え方法(米国特許第4,816,567号)により製造してもよい。本発明において使用するモノクローナル抗体はまた、ファージ抗体ライブラリーから単離してもよい(Clackson et al.,Nature 352:624−628(1991);Marks et al.,J.Mol.Biol.222:581−597(1991))。本発明におけるモノクローナル抗体には、特に、重鎖及び/または軽鎖の一部が特定の種、または特定の抗体クラス若しくはサブクラス由来であり、鎖の残りの部分が別の種、または別の抗体クラス若しくはサブクラス由来である「キメラ」抗体(免疫グロブリン)、並びに、所望の生物学的活性を有する限り、このような抗体の断片が含まれる(米国特許第4,816,567号;Morrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851−6855(1984))。
本発明において、「抗体変異体」とは、1またそれ以上のアミノ酸残基が改変された、抗体のアミノ酸配列バリアントを指す。どのように改変されたアミノ酸バリアントであれ、元となった抗体と同じ結合特異性を有すれば、本発明における「抗体変異体」に含まれる。このような変異体は、抗体の重鎖若しくは軽鎖の可変ドメインのアミノ酸配列と少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも85%、さらにより好ましくは少なくとも90%、そして、最も好ましくは少なくとも95%のアミノ酸配列相同性または類似性を有するアミノ酸配列と100%よりも少ない配列相同性、または類似性を有する。
ポリクローナル抗体は好ましくは、関連抗原及びアジュバントの複数の皮下(sc)または腹膜内(ip)注射により非ヒト哺乳動物で作られる。免疫化される種に対して免疫原性のタンパク質、例えば、キーホールリンペットヘモシアニン、血清アルブミン、仔ウシチログロブリン、または大豆トリプシンインヒビターに、例えば、マレイミドベンゾイルスルフォスクシンイミドエステル(システイン残基を介した結合)、N−ヒドロキシスクシンイミド(リシン残基を介した)、グルタルアルデヒド、無水コハク酸、塩化チオニル、若しくはR1N=C=CR(式中、R及びR1は異なるアルキル基である)等の二機能性の薬剤若しくは誘導剤を用いて関連抗原を結合させることもできる。
例えば、100μg若しくは5μgのタンパク質若しくはコンジュゲート(それぞれ、ウサギまたはマウスについての量)を3倍量のFreund’s完全アジュバントと合わせ、溶液を複数回、皮内注射することにより、動物を抗原、免疫原性コンジュゲートまたは誘導体に対して免疫化する。一ヶ月後、動物をもとのFreund’s完全アジュバント中のペプチドまたはコンジュゲートの1/5〜1/10量を複数の部位に皮下注射することにより追加免疫する。7〜14日後、動物から採血し、血清を抗体力価について分析する。好ましくは、動物の追加免疫の際には、同じ抗原ではあるが異なるタンパク質に、及び/または、異なる交差結合試薬を介して結合されたコンジュゲートを用いる。コンジュゲートはまた、組換え細胞培養タンパク質融合で作成することもできる。また、免疫応答を増幅するため、ミョウバン等の凝集剤が好ましくは用いられる。選択された哺乳動物抗体は通常、抗原に対して十分に強い結合親和性を有する。抗体の親和性は、飽和結合、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)、及び競合分析(例えば、放射性免疫分析)により決定することができる。
所望のポリクローナル抗体のスクリーニング法としては、Antibodies,A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Laboratoriey、Harlow and David Lane edit.(1988))に記載されるような慣用の交差結合分析を行うことができる。また、代わりに、例えば、エピトープマッピング(Champe et al.,J.Biol.Chem.270:1388−1394(1995))を行ってもよい。ポリペプチドまたは抗体の効力の測定方法として好ましいのは、抗体結合親和性の定量化を用いた方法であるが、その他の態様では、それに加えて、または結合親和性測定に代えて抗体の1若しくはそれ以上の生物学的特性を評価する方法を含む。このような分析法は特に、抗体の治療的な有効性を示すので有用である。通常、必ずしもではないが、このような分析において改善された特性を示す抗体はまた、結合親和性も増幅されている。
モノクローナル抗体は単一の抗原部位を認識する抗体であり、均一な特異性により、一般的に多数の異なる抗原部位を認識する抗体を含むポリクローナル抗体よりも有用である。モノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法(Kohler et al.,Nature 256:495(1975))または、組換えDNA法(米国特許第4,816,567号)等により製造することができる。
ハイブリドーマ法では、マウス、または、ハムスター若しくはアカゲザル等の他の適当な宿主動物を免疫化に使用したタンパク質に対して特異的に結合する抗体を産生するか、または、産生できるリンパ球を誘導するために上述と同様に免疫化する。また、in vitroにおいてリンパ球を免疫化することもできる。その後、リンパ球をポリエチレングリコール等の適当な融合剤を用いてミエローマ細胞と融合させハイブリドーマ細胞を形成させる(Goding、Monoclonal Antibodies:Principals and Practice,pp.590−103,Academic Press,(1986))。製造されたハイブリドーマ細胞を、好ましくは、未融合の親ミエローマ細胞の生育または成長を阻害する1またはそれより多くの物質を含む適当な培養培地に植え、生育する。例えば、もし親ミエローマ細胞がヒポキサンチン グアニン ホスホリボシル トランスフェラーゼ酵素(HGPRTまたはHPRT)を欠く場合、そのハイブリドーマのための培養培地には、典型的には、HGPRT欠損細胞の生育を阻止する物質ヒポキサンチン、アミノプテリン、及びチミジンが含まれる(HAT培地)。好ましいミエローマ細胞は、効率的に融合し、選択された抗体産生細胞において、安定で高いレベルで抗体を産生し、そして、HAT培地等の培地に対して感受性の細胞である。これらの中で好ましいミエローマセルラインは、Salk Institute Cell Distribution Center(San Diego,Calif.USA)から入手できるMOPC−21及びMPC−11マウス腫瘍由来の細胞、並びに、American Type Culture Collection(Rockville,Md.USA)から入手できるSP−2、またはX63−Ag8−653細胞等のマウスミエローマラインである。ヒトミエローマ、及び、マウス−ヒトheteromyclomaセルラインも、ヒトモノクローナル抗体の産生に用いられてきた(Kozbar,J.Immunol.133:3001(1984);Brodeur et al.,Monoclonal Antibody Production Techniques and Application,pp.51−63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987))。
次に、ハイブリドーマ細胞が生育する培養培地を、抗原に対するモノクローナル抗体の産生について分析する。好ましくは、ハイブリドーマ細胞により産生されるモノクローナル抗体の結合特異性を、免疫沈降、または、放射免疫分析(RIA)若しくは酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)等のin vitro結合分析により測定する。所望の特異性、親和性及び/または活性を有する抗体を産生するハイブリドーマ細胞を同定した後、クローンを限定的希釈法によりサブクローニングし、標準的な方法により生育する(Goding,Monoclonal Antibodies:Principals an Practice,pp.59−103,Academic Press,1986)。この目的に適した培養培地は、例えば、D−MEMまたはRPIM−1640培地である。さらに、ハイブリドーマ細胞は、in vivoで動物中の腹水腫瘍として生育させることもできる。サブクローンにより分泌されるモノクローナル抗体は、好ましくは培養培地、腹水液、または血清から、例えば、プロテインA−セファロース、ハイドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、またはアフィニティークロマトグラフィー等の慣用な免疫グロブリン精製方法により分離される。
モノクローナル抗体をコードするDNAは、慣用な方法(例えば、モノクローナル抗体の重鎖及び軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを用いて)により容易に単離、配列決定できる。ハイブリドーマ細胞はこのようなDNAの好ましい出発材料である。一度単離したならば、DNAを発現ベクターに挿入し、E.coli細胞、サルCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞または形質転換されなければ免疫グロブリンを産生しないミエローマ細胞等の宿主細胞へ組換え、組換え宿主細胞からモノクローナル抗体を産生させる。また別の態様として、McCaffertyら(Nature 348:552−554(1990))により記載された技術を用いて製造された抗体ファージライブラリーより抗体、または抗体断片を単離することができる。
Clacksonら(Nature 352:624−628(1991))、及びMarksら(J.Mol.Biol.222:581−597(1991))は、各々、ファージライブラリーを用いたマウス及びヒト抗体の単離について記載する。次の文献は、高親和性(nM範囲)ヒト抗体のチェーンシャッフリングによる製造(Marks et al.,Bio/Technology 10:779−783(1992))について、そして、巨大なファージライブラリーを構築するための方法としてのコンビナトリアル感染、及びin vivo組換え(Waterhouse et al.,Nucleic Acids Res.21:2265−2266(1993))について記載する。これらの技術も、モノクローナル抗体の単離のために従来のモノクローナル抗体ハイブリドーマ技術に代えて利用し得る。
モノクローナル抗体をコードするDNAはまた、例えば、ヒト重鎖、及び軽鎖の定常ドメインのコード配列をそれに対するマウス配列に代えて置換すること(米国特許第4,816,567号;Morrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851(1984))、または免疫グロブリンポリペプチドを共有結合により結合させることにより改変することができる。典型的には、このような非免疫グロブリンポリペプチドは、1つの抗原に対して特異性を有する抗原結合部位、及び、異なる抗原に対して特異性を有する抗原結合部位を有するキメラ二特異性抗体を構築するため、抗体の定常ドメインで置換するか、または、抗体の抗原結合部位の可変ドメインを置換する。
また、本発明のポリペプチドと結合する抗体としては、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、および抗体断片(例えば、Fab、F(ab’)2、及びFv)等もまた挙げられる。
上記「ヒト化抗体」とは再構成(reshaped)ヒト抗体とも称され、ヒト以外の哺乳動物、たとえばマウス抗体の相補性決定領域(CDR;complementarity determining region)をヒト抗体の相補性決定領域へ移植したものであり、その一般的な遺伝子組換え手法も知られている。具体的には、マウス抗体のCDRとヒト抗体のフレームワーク領域(framework region;FR)を連結するように設計したDNA配列を、末端部にオーバーラップする部分を有するように作製した数個のオリゴヌクレオチドからPCR法により合成する。得られたDNAをヒト抗体定常領域をコードするDNAと連結し、次いで発現ベクターに組み込んで、これを宿主に導入し産生させることにより得られる(欧州特許出願公開番号EP 239400、国際特許出願公開番号WO 96/02576参照)。CDRを介して連結されるヒト抗体のFRは、相補性決定領域が良好な抗原結合部位を形成するものが選択される。必要に応じ、再構成ヒト抗体の相補性決定領域が適切な抗原結合部位を形成するように抗体の可変領域のフレームワーク領域のアミノ酸を置換してもよい(Sato,K.et al.,Cancer Res.(1993)53,851−856)。
「キメラ抗体」とは、重鎖及び/または軽鎖の一部が特定の種、または特定の抗体クラス若しくはサブクラス由来であり、鎖の残りの部分が別の種、または別の抗体クラス若しくはサブクラス由来である抗体を意味する。
本発明において、「抗体断片」とは、全長抗体の一部を指し、一般に、抗原結合領域または可変領域のことである。例えば、抗体断片にはFab、Fab’、F(ab’)2、及びFv断片が含まれる。抗体のパパイン消化により、Fab断片と呼ばれる、それぞれ1つの抗原結合部位を有する2つの同じ抗原結合断片、及び、残りの容易に結晶化するために「Fc」と呼ばれる断片が生じる。また、ペプシン消化により2つの抗原結合部位を有し、抗原を交差結合し得るF(ab’)2断片、及び、残りの別な断片(pFc’と呼ばれる)が得られる。その他の断片としては、diabody(diabodies)、線状抗体、一本鎖抗体分子、及び抗体断片より形成された多特異性抗体が含まれる。
ここで、「Fv」断片は最小の抗体断片であり、完全な抗原認識部位と結合部位を含む。この領域は1つの重鎖及び軽鎖の可変ドメインが非共有結合により強く連結されたダイマーである(VH−VLダイマー)。各可変ドメインの3つのCDRが相互作用し、VH−VLダイマーの表面に抗原結合部位を形成する。6つのCDRは、抗体に抗原結合部位を付与するものである。しかしながら、1つの可変ドメイン(または、抗原に特異的な3つのCDRのみを含むFvの半分)であっても、全結合部位よりは低い親和性ではあるが、抗原を認識し結合する能力を有する。
また、Fab断片(F(ab)とも呼ばれる)はさらに、軽鎖の定常ドメイン、及び、重鎖の細胞の定常ドメイン(CH1)を含む。Fab’断片はFab断片と、抗体のヒンジ領域からの1またはそれ以上のシステインを含む重鎖CH1ドメインのカルボキシ末端由来の数個の残基を付加的に有する点で異なる。
本発明において、「diabody(diabodies)」とは、2つの抗原結合部位を有する小さな抗体断片を指し、該断片は、同じポリペプチド鎖中で軽鎖可変ドメイン(VL)に連結された重鎖可変ドメイン(VH)(VH−VL)を含む。同じ鎖中で2つのドメインの間を結合できない位に短いリンカーを用いると、2つのドメインはもう一方の鎖の定常ドメインとペアを形成し、2つの抗原結合部位が創り出される。Diabodyはより詳細に、例えば、EP404,097号、WO93/11161号、及びHolliner et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993))に記載される。
一本鎖抗体(以下、一本鎖Fv若しくはsFvとも呼ぶ)、またはsFv抗体断片には、抗体のVH及びVLドメインが含まれ、これらのドメインは単一のポリペプチド鎖中に存在する。一般に、Fvポリペプチドはさらに、VH及びVLドメインの間にポリペプチドリンカーを含み、それによりsFvは、抗原結合のために必要な構造が形成できる。sFvの総説については、Pluckthun『The Pharmacology of Monoclonal Antibodies』Vol.113(Rosenburg及びMoore編、Springer Verlag,New York,pp.269−315(1994))参照。
多特異性抗体は、少なくとも2種類の異なる抗原に対して特異性を有する抗体である。通常このような分子は2個の抗原を結合するものであるが(即ち、二重特異性抗体)、本発明における「多特異性抗体」は、それ以上の(例えば、3種類の)抗原に対して特異性を有する抗体を包含するものである。多特異性抗体は全長からなる抗体、またはそのような抗体の断片(例えば、F(ab’)2二特異性抗体)であり得る。
従来、抗体断片は天然の抗体のプロテアーゼによる消化により製造されてきた(Morimoto et al.,Journal of Biochemical and Biophysical Methods 24:107−117(1992);Brennan et al.,Science 229:81(1985))が、現在は組換技術により製造することも可能である。例えば、上述の抗体ファージライブラリーから抗体断片を単離することもできる。また、大腸菌等の宿主より直接F(ab’)2−SH断片を回収し、F(ab’)2断片の形態に化学的に結合させることもできる(Carter et al.,Bio/Technology 10:163−167(1992))。さらにまた別の方法としては、F(ab’)2断片を直接、組換宿主培養物から単離することもできる。その他、一本鎖抗体等の断片の作製方法も公知である。一本鎖抗体を作成する方法は当技術分野において周知である(例えば、米国特許第4,946,778号、米国特許第5,260,203号、米国特許第5,091,513号、米国特許第5,455,030号等を参照)。
当分野において多特異性抗体の製造法は公知である。全長の二特異性抗体の産生は、異なる特異性を有する2つの免疫グロブリン重鎖−軽鎖の共発現を含むものである(Millstein et al.,Nature 305:537−539(1983))。免疫グロブリンの重鎖及び軽鎖はランダムに取り合わされるので、共発現を行う得られた複数のハイブリドーマ(クワドローマ)は、各々異なる抗体分子を発現するハイブリドーマの混合物であり、このうち正しい二特異性抗体を産生するものを選択する必要がある。選択はアフィニティークロマトグラフィー等の方法により行うことができる。また、別な方法では所望の結合特異性を有する抗体の可変領域を免疫グロブリンの定常ドメイン配列に融合する。該定常ドメイン配列は、好ましくは免疫グロブリンの重鎖の定常領域の内、ヒンジ、CH2及びCH3領域の一部を少なくとも含むものである。好ましくは、さらに軽鎖との結合に必要な重鎖のCH1領域が含まれる。免疫グロブリン重鎖融合体をコードするDNA、及び、所望により免疫グロブリン軽鎖をコードするDNAをそれぞれ別々の発現ベクターに挿入し、適当な宿主生物に形質転換する。別々の発現ベクターに各遺伝子を挿入することにより、それぞれの鎖の存在割合が同じでない方が、得られる抗体の収量が上がる場合に、各鎖の発現割合の調節が可能となり都合が良いが、当然ながら、複数の鎖をコードする遺伝子を一つのベクターに挿入して用いることも可能である。
好ましい態様においては、第一の結合特性を有する重鎖がハイブリッド免疫グロブリンの一方の腕として存在し、別の結合特性の重鎖−軽鎖複合体がもう一方の腕として存在する二重特異性抗体が望ましい。このように一方の腕のみに軽鎖を存在させることにより、二重特異性抗体の他の免疫グロブリンからの分離を容易に行うことができる。該分離方法については、WO94/04690参照。二特異性抗体の作成方法については、さらに、Sureshら(Methods in Enzymology 121:210(1986))の方法を参照することができる。組換細胞培養物から得られる最終産物中のホモダイマーを減らしヘテロダイマーの割合を増加させる方法として、抗体の定常ドメインのCH3を含み、一方の抗体分子において、他方の分子と結合する表面の1若しくは複数の小さな側鎖のアミノ酸を大きな側鎖のアミノ酸(例えば、チロシンやトリプトファン)に変え、他方の抗体分子の対応する部分の大きな側鎖のアミノ酸を小さなもの(例えば、アラニンやスレオニン)に変えて第一の抗体分子の大きな側鎖に対応する空洞を設ける方法も知られている(WO96/27011)。
二重特異性抗体には、例えば、一方の抗体がアビジンに結合され、他方がビオチン等に結合されたようなヘテロ共役抗体が含まれる(米国特許第4,676,980号;WO91/00360;WO92/00373;EP03089)。このようなヘテロ共役抗体の作成に利用される架橋剤は周知であり、例えば、米国特許第4,676,980号にもそのような例が記載されている。
また、抗体断片より二特異性抗体を製造する方法も報告されている。例えば、化学結合を利用して製造することができる。例えば、まずF(ab’)2断片を作成し、同一分子内でのジフルフィド形成を防ぐため断片をジチオール錯化剤アルサニルナトリウムの存在化で還元する。次にF(ab’)2断片をチオニトロ安息香酸塩(TNB)誘導体に変換する。メルカプトエチルアミンを用いて一方のF(ab’)2−TNB誘導体をFab’−チオールに再還元した後、F(ab’)2−TNB誘導体及びFab’−チオールを等量混合し二特異性抗体を製造する。
組換細胞培養物から直接、二重特異性抗体を製造し、単離する方法も種々、報告されている。例えば、ロイシンジッパーを利用した二重特異性抗体の製造方法が報告されている(Kostelny et al.,J,Immunol.148(5):1547−1553(1992))。まず、Fos及びJunタンパク質のロイシンジッパーペプチドを、遺伝子融合により異なる抗体のFab’部分に連結させ、ホモダイマーの抗体をヒンジ領域においてモノマーを形成するように還元し、抗体ヘテロダイマーとなるように再酸化する。また、軽鎖可変ドメイン(VL)に重鎖可変ドメイン(VH)を、これら2つのドメイン間での対形成できない位に短いリンカーを介して連結し、相補的な別のVL及びVHドメンと対を形成させ、それにより2つの抗原結合部位を形成させる方法もある(Hollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993))。また、一本鎖Fv(sFV)を用いたダイマーについても報告されている(Gruger et al.,J.Immunol.152:5368(1994))。さらに、二重特異性ではなく三重特異性の抗体についても報告されている(Tutt et al.,J.Immunol.147:60(1991))。
ヒト抗体は当業者に公知の方法で得ることができる。例えば、ヒトリンパ球をin vitroで感作し、感作リンパ球をヒト由来の永久分裂能を有するミエローマ細胞と融合させ、所望のヒト抗体を得ることができる(特公平1−59878号公報参照)。さらに、ヒト抗体遺伝子の全てのレパートリーを有するトランスジェニック動物に抗原を投与して抗体産生細胞を取得し、これを不死化させた細胞からヒト抗体を取得してもよい(国際特許出願公開番号WO 94/25585号公報、WO 93/12227号公報、WO 92/03918号公報、WO 94/02602号公報参照)。
また、遺伝子組換え技術により、そのようなヒト抗体の重鎖及び軽鎖の各々をコードするcDNAを、好ましくは該cDNAを含むベクターにより宿主を形質転換して得られる遺伝子組換え宿主であって、遺伝子組換えヒトモノクローナル抗体を産生する宿主を培養することにより培養上清中から得ることもできる。ここで、該宿主は受精卵以外の真核細胞、好ましくはCHO細胞、リンパ球やミエローマ等の哺乳動物細胞である。
得られた抗体は、均一にまで精製することができる。抗体の分離、精製は通常のタンパク質で使用されている分離、精製方法を使用すればよい。例えばアフィニティークロマトグラフィー等のクロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、透析、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動、等電点電気泳動等を適宜選択、組み合わせれば、抗体を分離、精製することができる(Antibodies:A Laboratory Manual.Ed Harlow and David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)が、これらに限定されるものではない。アフィニティークロマトグラフィーに用いるカラムとしては、プロテインAカラム、プロテインGカラムが挙げられる。例えばプロテインAカラムを用いたカラムとして、Hyper D,POROS,Sepharose F.F.(Pharmacia)等が挙げられる。
抗体には治療目的として各種試薬を結合して使用することもできる。このような試薬としては、ドキソルビシン、メトトレキサート、タキソールなどの化学療法剤、重金属、放射核種、Pseudomonas解毒素などのトキシン類を挙げることができる。治療用試薬との結合体を生産する方法および治療用に使用する方法については、米国特許5057313号、米国特許5156840号に記載されている。
本発明はまた、本発明のDNAまたはその相補鎖に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドを提供する。
ここで「相補鎖」とは、A:T(ただしRNAの場合はU)、G:Cの塩基対からなる二本鎖核酸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。相同性を決定するためのアルゴリズムは本明細書に記載したものを使用すればよい。また、「オリゴヌクレオチド」にはポリヌクレオチドも含まれる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、本発明のポリペプチドをコードするDNAの検出や増幅に用いるプローブやプライマー、該DNAの発現を検出するためのプローブやプライマー、本発明のポリペプチドの発現を制御するためのヌクレオチド又はヌクレオチド誘導体(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドやリボザイム、またはこれらをコードするDNA等)として使用することができる。また、本発明のオリゴヌクレオチドは、DNAアレイの基板の形態で使用することができる。
該オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いる場合、その長さは、通常15bp〜100bpであり、好ましくは17bp〜30bpである。プライマーは、本発明のDNAまたはその相補鎖の少なくとも一部を増幅しうるものであれば、特に制限されない。また、プライマーとして用いる場合、3’側の領域は相補的とし、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。
また、上記オリゴヌクレオチドをプローブとして使用する場合、該プローブは、本発明のDNAまたはその相補鎖の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズするものであれば、特に制限されない。該プローブは、合成オリゴヌクレオチドであってもよく、通常少なくとも15bp以上の鎖長を有する。
本発明のオリゴヌクレオチドをプローブとして用いる場合は、適宜標識して用いることが好ましい。標識する方法としては、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて、オリゴヌクレオチドの5’端を32Pでリン酸化することにより標識する方法、およびクレノウ酵素等のDNAポリメラーゼを用い、ランダムヘキサマーオリゴヌクレオチド等をプライマーとして32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を取り込ませる方法(ランダムプライム法等)を例示することができる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、例えば市販のオリゴヌクレオチド合成機により作製することができる。プローブは、制限酵素処理等によって取得される二本鎖DNA断片として作製することもできる。
アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、例えば、配列番号:1の塩基配列中のいずれかの箇所にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。このアンチセンスオリゴヌクレオチドは、好ましくは配列番号:1の塩基配列中の連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドである。さらに好ましくは、連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドが翻訳開始コドンを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドである。
アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、それらの誘導体や修飾体を使用することができる。修飾体として、例えばメチルホスホネート型又はエチルホスホネート型のような低級アルキルホスホネート修飾体、ホスホロチオエート修飾体又はホスホロアミデート修飾体等が挙げられる。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、DNA又はmRNAの所定の領域を構成するヌクレオチドに対応するヌクレオチドが全て相補配列であるもののみならず、DNAまたはmRNAとオリゴヌクレオチドとが配列番号:1に示される塩基配列に特異的にハイブリダイズできる限り、1又は複数個のヌクレオチドのミスマッチが存在しているものも含まれる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は、本発明のポリペプチドの産生細胞に作用して、該ポリペプチドをコードするDNA又はmRNAに結合することにより、その転写又は翻訳を阻害したり、mRNAの分解を促進したりして、本発明のポリペプチドの発現を抑制することにより、結果的に本発明のポリペプチドの作用を抑制する効果を有する。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は、それらに対して不活性な適当な基剤と混和して塗布剤、パップ剤等の外用剤とすることができる。
また、必要に応じて、賦形剤、等張化剤、溶解補助剤、安定化剤、防腐剤、無痛化剤等を加えて錠剤、散財、顆粒剤、カプセル剤、リポソームカプセル剤、注射剤、液剤、点鼻剤など、さらに凍結乾燥剤とすることができる。これらは常法にしたがって調製することができる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は患者の患部に直接適用するか、又は血管内に投与するなどして結果的に患部に到達し得るように患者に適用する。さらには、持続性、膜透過性を高めるアンチセンス封入素材を用いることもできる。例えば、リポソーム、ポリ−L−リジン、リピッド、コレステロール、リポフェクチン又はこれらの誘導体が挙げられる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体の投与量は、患者の状態に応じて適宜調整し、好ましい量を用いることができる。例えば、0.1〜100mg/kg、好ましくは0.1〜50mg/kgの範囲で投与することができる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは本発明のポリペプチドの発現を阻害し、従って、本発明のポリペプチドの生物学的活性を抑制することにおいて有用である。また、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを含有する発現阻害剤は、本発明のポリペプチドの生物学的活性を抑制することが可能である点で有用である。
本発明において「基板」とは、オリゴヌクレオチドを固定することが可能な板状の材料を意味する。本発明の基板は、オリゴヌクレオチドを固定することが可能であれば特に制限はないが、一般にDNAアレイ技術で使用される基板を好適に用いることができる。
一般にDNAアレイは、高密度に基板にプリントされた何千ものオリゴヌクレオチドで構成されている。通常これらのDNAは非透過性(non−porous)の基板の表層にプリントされる。基板の表層は、一般的にはガラスであるが、透過性(porous)の膜、例えばニトロセルロースメンブレムを使用することができる。
本発明において、オリゴヌクレオチドの固定(アレイ)方法として、Affymetrix社開発によるオリゴヌクレオチドを基本としたアレイが例示できる。オリゴヌクレオチドのアレイにおいて、オリゴヌクレオチドは通常インサイチュ(in situ)で合成される。例えば、photolithographicの技術(Affymetrix社)、および化学物質を固定させるためのインクジェット(Rosetta Inpharmatics社)技術等によるオリゴヌクレオチドのインサイチュ合成法が既に知られており、いずれの技術も本発明の基板の作製に利用することができる。
本発明において基板に結合させるヌクレオチドプローブの長さは、オリゴヌクレオチドを固定する場合は、通常10〜100bpであり、好ましくは10〜50bpであり、さらに好ましくは15〜25bpである。
また、本発明は、本発明のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニング方法を提供する。この方法は、本発明のポリペプチドとこれに結合する化合物を含むと予想される被検試料とを接触せしめ、該ポリペプチドと被検試料との結合活性を検出し、そして本発明のポリペプチドに結合する活性を有する化合物を選択することを含む。
スクリーニングに用いられる本発明のポリペプチドは組換えポリペプチドであっても、天然由来のポリペプチドであってもよい。また部分ペプチドであってもよい。また細胞表面に発現させた形態、または膜画分としての形態であってもよい。被検試料としては特に制限はなく、例えば、細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、精製若しくは粗精製ポリペプチド、非ペプチド性化合物、合成低分子化合物、天然化合物が挙げられる。被検試料を接触させる本発明のポリペプチドは、例えば、精製したポリペプチドとして、可溶型ポリペプチドとして、担体に結合させた形態として、他のポリペプチドとの融合ポリペプチドとして、細胞膜上に発現させた形態として、膜画分として被検試料に接触させることができる。
本発明のポリペプチドを用いて、これに結合するポリペプチドをスクリーニングする方法としては、当業者に公知の多くの方法を用いることが可能である。このようなスクリーニングは、例えば、免疫沈降法により行うことができる。具体的には、以下のように行うことができる。本発明のポリペプチドをコードするDNAを、pSV2neo,pcDNA I,pCD8などの外来遺伝子発現用のベクターに挿入することで動物細胞などで当該遺伝子を発現させる。発現に用いるプロモーターとしてはSV40 early promoter(Rigby In Williamson(ed.),Genetic Engineering,Vol.3.Academic Press,London,p.83−141(1982)),EF−1 α promoter(KimらGene 91,p.217−223(1990)),CAG promoter(Niwa et al.Gene 108,p.193−200(1991)),RSV LTR promoter(Cullen Methods in Enzymology 152,p.684−704(1987)),SR α promoter(Takebe et al.Mol.Cell.Biol.8,p.466(1988)),CMV immediate early promoter(Seed and Aruffo Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84,p.3365−3369(1987)),SV40 late promoter(Gheysen and Fiers J.Mol.Appl.Genet.1,p.385−394(1982)),Adenovirus late promoter(Kaufman et al.Mol.Cell.Biol.9,p.946(1989)),HSV TK promoter等の一般的に使用できるプロモーターであれば何を用いてもよい。
動物細胞に遺伝子を導入することで外来遺伝子を発現させるためには、エレクトロポレーション法(Chu,G.et al.Nucl.Acid.Res.15,1311−1326(1987))、リン酸カルシウム法(Chen,C and Okayama,H.Mol.Cell.Biol.7,2745−2752(1987))、DEAEデキストラン法(Lopata,M.A.et al.Nucl.Acids Res.12,5707−5717(1984);Sussman,D.J.and Milman,G.Mol.Cell.Biol.4,1642−1643(1985))、リポフェクチン法(Derijard,B.Cell 7,1025−1037(1994);Lamb,B.T.et al.Nature Genetics 5,22−30(1993);Rabindran,S.K.et al.Science 259,230−234(1993))等の方法があるが、いずれの方法によってもよい。
特異性の明らかとなっているモノクローナル抗体の認識部位(エピトープ)を本発明のポリペプチドのN末またはC末に導入することにより、モノクローナル抗体の認識部位を有する融合ポリペプチドとして本発明のポリペプチドを発現させることができる。用いるエピトープ−抗体系としては市販されているものを利用することができる(実験医学13,85−90(1995))。マルチクローニングサイトを介して、β−ガラクトシダーゼ、マルトース結合タンパク質、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)などとの融合ポリペプチドを発現することができるベクターが市販されている。
融合ポリペプチドにすることにより本発明のポリペプチドの性質をできるだけ変化させないようにするために数個から十数個のアミノ酸からなる小さなエピトープ部分のみを導入して、融合ポリペプチドを調製する方法も報告されている。例えば、ポリヒスチジン(His−tag)、インフルエンザ凝集素HA、ヒトc−myc、FLAG、Vesicular stomatitisウイルス糖タンパク質(VSV−GP)、T7 gene10タンパク質(T7−tag)、ヒト単純ヘルペスウイルス糖タンパク質(HSV−tag)、E−tag(モノクローナルファージ上のエピトープ)などのエピトープとそれを認識するモノクローナル抗体を、本発明のポリペプチドに結合するポリペプチドのスクリーニングのためのエピトープー抗体系として利用できる(実験医学13,85−90(1995))。
免疫沈降においては、これらの抗体を、適当な界面活性剤を利用して調製した細胞溶解液に添加することにより免疫複合体を形成させる。この免疫複合体は本発明のポリペプチド、それと結合能を有するポリペプチド、および抗体からなる。上記エピトープに対する抗体を用いる以外に、本発明のポリペプチドに対する抗体を利用して免疫沈降を行うことも可能である。本発明のポリペプチドに対する抗体は、例えば、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子を適当な大腸菌発現ベクターに導入して大腸菌内で発現させ、発現させたポリペプチドを精製し、これをウサギやマウス、ラット、ヤギ、ニワトリなどに免疫することで調製することができる。また、合成した本発明のポリペプチドの部分ペプチドを上記の動物に免疫することによって調製することもできる。
免疫複合体は、例えば、抗体がマウスIgG抗体であれば、Protein A SepharoseやProtein G Sepharoseを用いて沈降させることができる。また、本発明のポリペプチドを、例えば、GSTなどのエピトープとの融合ポリペプチドとして調製した場合には、グルタチオン−Sepharose 4Bなどのこれらエピトープに特異的に結合する物質を利用して、本発明のポリペプチドの抗体を利用した場合と同様に、免疫複合体を形成させることができる。
免疫沈降の一般的な方法については、例えば、文献(Harlow,E.and Lane,D.:Antibodies,pp.511−552,Cold Spring Harbor Laboratory publications,New York(1988))記載の方法に従って、または準じて行えばよい。
免疫沈降されたポリペプチドの解析にはSDS−PAGEが一般的であり、適当な濃度のゲルを用いることでポリペプチドの分子量により結合していたポリペプチドを解析することができる。また、この際、一般的には本発明のポリペプチドに結合したポリペプチドは、クマシー染色や銀染色といったポリペプチドの通常の染色法では検出することは困難であるので、放射性同位元素である35S−メチオニンや35S−システインを含んだ培養液で細胞を培養し、該細胞内のポリペプチドを標識して、これを検出することで検出感度を向上させることができる。ポリペプチドの分子量が判明すれば直接SDS−ポリアクリルアミドゲルから目的のポリペプチドを精製し、その配列を決定することもできる。
また、本発明のポリペプチドを用いて、該ポリペプチドに結合するポリペプチドを単離する方法としては、例えば、ウエストウエスタンブロッティング法(Skolnik,E.Y.et al.,Cell(1991)65,83−90)を用いて行うことができる。すなわち、本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される細胞、組織よりファージベクター(λgt11,ZAPなど)を用いたcDNAライブラリーを作製し、これをLB−アガロース上で発現させフィルターに発現させたポリペプチドを固定し、精製して標識した本発明のポリペプチドと上記フィルターとを反応させ、本発明のポリペプチドと結合したポリペプチドを発現するプラークを標識により検出すればよい。本発明のポリペプチドを標識する方法としては、ビオチンとアビジンの結合性を利用する方法、本発明のポリペプチド又は本発明のポリペプチドに融合したポリペプチド(例えばGSTなど)に特異的に結合する抗体を利用する方法、ラジオアイソトープを利用する方法又は蛍光を利用する方法等が挙げられる。
また、本発明のスクリーニング方法の他の態様としては、細胞を用いた2−ハイブリッドシステム(Fields,S.and Sternglanz,R.,Trends.Genet.(1994)10,286−292、Dalton S,and Treisman R(1992)Characterization of SAP−1,a protein recruited by serum response factor to the c−fos serum response element.Cell 68,597−612、「MATCHMARKER Two−Hybrid System」,「Mammalian MATCHMAKER Two−Hybrid Assay Kit」,「MATCHMAKER One−Hybrid System」(いずれもクロンテック社製)、「HybriZAP Two−Hybrid Vector System」(ストラタジーン社製))を用いて行う方法が挙げられる。
2−ハイブリッドシステムにおいては、本発明のポリペプチドまたはその部分ペプチドをSRF DNA結合領域またはGAL4 DNA結合領域と融合させて酵母細胞の中で発現させ、本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される細胞より、VP16またはGAL4転写活性化領域と融合する形で発現するようなcDNAライブラリーを作製し、これを上記酵母細胞に導入し、検出された陽性クローンからライブラリー由来cDNAを単離する(酵母細胞内で本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドが発現すると、両者の結合によりレポーター遺伝子が活性化され、陽性のクローンが確認できる)。単離したcDNAを大腸菌に導入して発現させることにより、該cDNAがコードするポリペプチドを得ることができる。これにより本発明のポリペプチドに結合するポリペプチドまたはその遺伝子を調製することが可能である。
2−ハイブリッドシステムにおいて用いられるレポーター遺伝子としては、例えば、HIS3遺伝子の他、Ade2遺伝子、LacZ遺伝子、CAT遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、PAI−1(Plasminogen activator inhibitor type1)遺伝子等が挙げられるが、これらに制限されない。2−ハイブリッド法によるスクリーニングは、酵母の他、哺乳動物細胞などを使って行うこともできる。
本発明のポリペプチドと結合する化合物のスクリーニングは、アフィニティークロマトグラフィーを用いて行うこともできる。例えば、本発明のポリペプチドをアフィニティーカラムの担体に固定し、ここに本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される被検試料を適用する。この場合の被検試料としては、例えば細胞抽出物、細胞溶解物等が挙げられる。被検試料を適用した後、カラムを洗浄し、本発明のポリペプチドに結合したポリペプチドを調製することができる。
得られたポリペプチドは、そのアミノ酸配列を分析し、それを基にオリゴDNAを合成し、該DNAをプローブとしてcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、該ポリペプチドをコードするDNAを得ることができる。
また、ポリペプチドに限らず、本発明のポリペプチドに結合する化合物(アゴニストおよびアンタゴニストを含む)を単離する方法としては、例えば、固定した本発明のポリペプチドに、合成化合物、天然物バンク、もしくはランダムファージペプチドディスプレイライブラリーを作用させ、本発明のポリペプチドに結合する分子をスクリーニングする方法や、コンビナトリアルケミストリー技術によるハイスループットを用いたスクリーニング方法(Wrighton NC;Farrell FX;Chang R;Kashyap AK;Barbone FP;Mulcahy LS;Johnson DL;Barrett RW;Jolliffe LK;Dower WJ.,Small peptides as potent mimetics of the protein hormone erythropoietin,Science(UNITED STATES)Jul 26 1996,273 p458−64、Verdine GL.,The combinatorial chemistry of nature.Nature(ENGLAND)Nov 7 1996,384 p11−13、Hogan JC Jr.,Directed combinatorial chemistry.Nature(ENGLAND)Nov 7 1996,384 pT7−9)が当業者に公知である。
本発明において、結合した化合物を検出又は測定する手段として表面プラズモン共鳴現象を利用したバイオセンサーを使用することもできる。表面プラズモン共鳴現象を利用したバイオセンサーは、本発明のポリペプチドと被検化合物との間の相互作用を微量のポリペプチドを用いてかつ標識することなく、表面プラズモン共鳴シグナルとしてリアルタイムに観察することが可能である(例えばBIAcore、Pharmacia製)。したがって、BIAcore等のバイオセンサーを用いることにより本発明のポリペプチドと被検化合物との結合を評価することが可能である。
本発明のスクリーニングにより単離しうる化合物は、本発明のポリペプチドの活性を調節するための薬剤の候補となり、本発明のポリペプチドの発現異常や機能異常などに起因する疾患や本発明のポリペプチドの活性を制御することにより治療可能な疾患の治療への応用が考えられる。治療や予防の対象となる疾患としては、好ましくは炎症性皮膚疾患である。本発明は、このようなスクリーニングにより単離しうる化合物も包含する。
本発明は、SLURP−2遺伝子の発現量を測定する工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法を提供する。以下に検査方法の具体的な態様を記載するが、本発明の検査方法は、それらの方法に限定されるものではない。
本発明の検査方法の1つの態様としては、まず、被検者からRNA試料を調製する。次いで、該RNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する。次いで、測定されたRNAの量を対照と比較する。別の態様としては、まず、被検者からcDNA試料を調製する。次いで、該cDNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードするcDNAの量を測定する。次いで、測定されたcDNAの量を対照と比較する。これらのような方法としては、当業者らに周知の方法、例えばノーザンブロッティング法、RT−PCR法、DNAアレイ法等を挙げることができる。
DNAアレイ法においては、被検者から調製したRNAを鋳型としてcDNA試料を調製し、本発明のオリゴヌクレオチドが固定された基板と接触させ、該cDNA試料と該基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出することにより、該cDNA試料に含まれるSLURP−2遺伝子の発現量を測定する。次いで、測定されたSLURP−2遺伝子の発現量を対照と比較する。
被検者からのcDNA試料の調製は、当業者に周知の方法で行うことができる。cDNA試料の調製の好ましい態様においては、まず被検者の細胞あるいは組織(例えば、皮膚ケラチノサイト)から全RNAの抽出を行う。全RNAの抽出は、当業者にとって周知の方法、例えば次のようにして行うことができる。全RNA抽出には純度の高い全RNAが調製できる方法であれば、既存の方法およびキット等を用いることが可能である。例えばAmbion社“RNA later”を用い前処理を行った後、ニッポンジーン社”Isogen”を用いて全RNAの抽出を行う。具体的方法にはそれらの添付プロトコールに従えばよい。
次いで、抽出した全RNAを鋳型として、逆転写酵素を用いてcDNAの合成を行い、cDNA試料を調製する。全RNAからのcDNAの合成は、当業者に周知の方法で実施することができる。調製したcDNA試料には、必要に応じて、検出のための標識を施す。標識物質としては、検出可能なものであれば特に制限はなく、例えば、蛍光物質、放射性元素等を挙げることができる。標識は、当業者によって一般的に行われる方法(L Luo et al.,Gene expression profiles of laser−capturedadjacent neuronal subtypes.Nat.Med.1999,117−122)で実施することができる。
ヌクレオチドプローブと該cDNAとのハイブリダイズの強度の検出は、cDNA試料を標識した物質の種類に応じて当業者においては適宜行うことができる。例えば、cDNAが蛍光物質によって標識された場合、スキャナーによって蛍光シグナルを読み取ることによって検出することができる。
本発明の検査方法の別の態様としては、まず、被検者の細胞あるいは組織(例えば、皮膚ケラチノサイト)からポリペプチド試料を調製する。次いで、該ポリペプチド試料に含まれる本発明のポリペプチドの量を測定する。次いで、測定されたポリペプチドの量を対照と比較する。
このような方法としては、SDSポリアクリルアミド電気泳動法、並びに本発明の抗体を用いた、ウェスタンブロッティング法、ドットブロッティング法、免疫沈降法、酵素結合免疫測定法(ELISA)、および免疫蛍光法を例示することができる。
上記の方法において、対照と比較して、SLURP−2遺伝子の発現量が有意に上昇していた場合、被検者は、炎症性皮膚疾患を今後発症する疑いがある(危険性が高い)、もしくは既に炎症性皮膚疾患を罹患していると判定される。
本発明はまた、炎症性皮膚疾患の検査方法に用いるための検査薬を提供する。このような検査薬としては、本発明のオリゴヌクレオチドを含む検査薬(オリゴヌクレオチドプローブが固定された基板を含む)、本発明の抗体を含む検査薬が挙げられる。上記抗体は、検査に用いることが可能な抗体であれば、特に制限はない。抗体は必要に応じて標識される。
上記の検査薬においては、有効成分であるオリゴヌクレオチドや抗体以外に、例えば、滅菌水、生理食塩水、植物油、界面活性剤、脂質、溶解補助剤、緩衝剤、タンパク質安定剤(BSAやゼラチンなど)、保存剤等が必要に応じて混合されていてもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施例により、さらに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。
(1)試料の情報
患者の罹患部および非罹患部の皮膚ならびに対照例から皮膚生検標本を採取した。全例で患者の病歴と臨床評価によって乾癬の有無を判定した。皮膚生検を行った個人からはすべてインフォームド・コンセントを得た。患者生検標本の採取に関するプロトコールは東海大学医学部による承認を受けている。患者は全例日本人であった。
(2)マイクロアレイ実験(GeneChip発現解析)
合計約60,000種の遺伝子に対するオリゴヌクレオチドプローブのセットを含むGeneChip Human Genome U95A、U95B、U95C、U95DおよびU95Eプローブアレイ(Affymetrix、Santa Clara、CA)を製造者のプロトコール(Expression Analysis Technical Manual)に従って用いて、遺伝子発現のスクリーニングを行った。RNaqueous Reagent(Ambion)を製造者のプロトコールに従って用いて、各サンプルの皮膚生検標本から全RNAを精製した。続いて混入ゲノムDNAを除去するためにRNAをDNaseIで処理し、エタノールで沈殿させた。全RNAの質をアガロースゲル電気泳動(明らかな28Sおよび18Sバンドの分解が肉眼で認められないこと)および分光光度法によって評価した。二本鎖cDNAをSuperScript Choice system(Life Technologies、Rockville MD)およびT7(dT)24プライマー(GENSET)を用いて合成した。BioArray HighYield RNA Transcripit Labeling Kit(Enzo Diagnostics、Farmingdale、NY)を用いて、ビオチン化ヌクレオシド三リン酸の存在下でcDNAのin vitro転写を行わせた。このビオチン化cRNAをU95A〜U95Eアレイと45℃で16時間ハイブリダイズさせた。洗浄後にハイブリダイズしたビオチン化cRNAをストレプトアビジン−フィコエリトリン(Molecular Probes、Eugene、OR)で染色し、続いてHP Gene Array Scannerでスキャニングを行った。各プローブの蛍光強度を、コンピュータプログラムGeneChip Analysis Suite 3.3(Affymetrix)を用いて定量化した。
(3)相同性の検討
尋常性乾癬患者と健常者の皮膚から採取したcDNAによるマイクロアレイ分析を用いたデータに従って選択したESTが、既知であるか未知であるかを、BLAST(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST)を用いたホモロジー検索によって確認した。未知のものの1つ(GenBank登録番号AI829641)のクローニングを行った。
(4)完全長cDNAのクローニング
TRIzol Reagent(Gibco BRL、Gaithersburg、MD)を用いて培養ケラチノサイトから全RNAを抽出し、Dynabeads mRNA Purificationキット(VERITAS)を用いてmRNAを精製した。MarathonおよびSMART RACE cDNA Amplification Kits(Clontech、Palo Alto、CA)のプロトコールを用いて、それからRACE(cDNAの5’末端と3’末端の迅速増幅)ライブラリーを作製した。この遺伝子の3’末端と5’末端を得るために、各cDNAライブラリーに対して、遺伝子特異的プライマー(3’RACEには5’−CTAGGACAAGCGGTGCTGGACGG−3’(配列番号:3)、5’RACEには5’−CTAGGACAAGCGGTGCTGGACGG−3’(配列番号:4))および各汎用アダプタープライマー(AP−1)(Clontech)を用いるPCRを行い、精製後にpGEM−T easyベクター(Promega)中にクローニングした。ABI PRISM 3700 DNA Analyzer(Applied Biosystems)を用いて、20種のクローンのシークエンシングを両ストランドに対して行った。この遺伝子の5’末端の確認にはオリゴキャッピング法を用いた。FirstChoice RLM−RACE(Ambion)の5’RLM−RACEプロトコールを用いて、オリゴキャッピングを行ったcDNAライブラリーを培養ケラチノサイトから作製した。3μlのcDNAを、遺伝子特異的プライマー(5’−TAGGACAAGCGGTGCTGGACG−3’(配列番号:5)、5’−GGCAGCAAGCGATGGATACGTAG−3’(配列番号:6))および5’RACE Outerプライマーを用いる以下の条件のタッチダウンPCR反応によって増幅した:96℃5秒間と69℃4分間を5サイクル、続いて95℃10分間、さらに96℃5秒間、67℃10秒間および72℃4分間を5サイクル、96℃5秒間、65℃10秒間および72℃4分間を30サイクル、その後に72℃7分間。Outer PCR産物の増幅には、遺伝子特異的プライマー(5’−GGCAGCAAGCGATGGATACGTAG−3’(配列番号:7)、5’−CAGTGCCGAGCTGCATGTTC−3’(配列番号:8))および5’RACE Innerプライマーを用い、アニーリング温度をそれぞれ2℃高くした点を除き、以上とほぼ同じサイクリング条件で行った。アガロースゲル電気泳動およびEt−Br染色を行った後に、PCR断片中のcDNAをアガロースゲルから抽出して精製した。それらをpGEM−T easyベクター中に連結した後、JM109という名称のコンピテント細胞(TOYOBO)への形質転換導入を行った。QIAprep Spin Miniprepキット(QIAGEN)のプロトコールを用いてプラスミドDNAを単離した。ABI PRISM 3700 DNA Analyzer(Applied Biosystems)を用いて、各cDNAクローンに対して一方向シークエンシングを行った。
(5)ノーザンブロット分析およびRT−PCR
SLURP−2遺伝子の発現をノーザンハイブリダイゼーションおよびRT−PCRによって評価した。前者に関しては、Human Digestive System 12−Lane MTN Blot(Clontech)を購入した。DIG RNA標識キット(Roche)を用いてジゴキシゲニン−11−dUTPで標識したエクソン1〜エクソン3由来の200bp RNAをプローブとしてそれらを処理した。室温の2×SSC/0.1%SDSと68℃の0.5×SSC/0.1%SDSでそれぞれ2回ずつ洗浄した後、DIGシステムのプロトコールに従って検出を行った。
RT−PCRに関しては、脳、心臓、肺、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、子宮、子宮頚部、精巣、胎盤、胸腺、骨髄、骨格筋、成人皮膚、胎児皮膚、培養ケラチノサイト、繊維芽細胞のポリA(+)RNAを用いた。ケラチノサイトは培養物から抽出し、ほかのものはすべて購入した。エクソン1およびエクソン3に対するプライマーを設計した;5’−GATTGAGGCAAGACTCCACG−3’(配列番号:9)および5’−CTGGCTGCAGCCGAAG−3’(配列番号:10)。cDNAはThermoScript(登録商標)RT−PCR System(Gibco BRL)を用いて合成し、続いてプライマーを用いて増幅した。
(6)ゲノムのサザン分析
分子クローニングのプロトコールに従い、ヒトリンパ球からゲノムDNAを単離した。これを以下の制限酵素を用いて1回または2回消化処理した;KpnI、EcoRI+BglIIおよびKpnI+BamHI(NEB)。このようにして消化したゲノムDNAを0.6%アガロースゲルで分離し、正荷電ナイロン膜(ROCHE)に移した。これをDIG Easy Hybri(ROCHE)にて、42℃で16時間、PCR DIG Labeling Mix(ROCHE)を用いてDIG−11−dUTPで標識したDNAプローブとハイブリダイズさせた。このプローブはエクソン3からなる。膜を室温の2×SSC/10%SDSで5分間、68℃の0.5×SSC/10%SDSおよび0.1×SSC/10%SDSでそれぞれ15分間、2回ずつ洗浄した。検出はDIG Nucleic Acid Detection Kit(ROCHE)を用いて行った。
(7)定量的RT−PCR
尋常性乾癬患者5例の病変部および非病変部、ならびに健常者4例から採取した皮膚生検標本から全RNAを抽出した。全RNAの最終濃度が2.5ng/μlとなるように希釈した。5ngの全RNAをcDNAへと転写した後に、ウラシルN−グリコシラーゼを含まない2xMaster Mix、40xMultiScribeおよびRNase Inhibitor Mix、各300nMの遺伝子特異的前方プライマーと逆プライマー(5’−GAGGGACTCCACCCACTGTGT−3’(配列番号:11)、5’−GCAGCCTATGTGGCACATCTT−3’(配列番号:12))および100nMの遺伝子特異的FAM標識TaqManプローブ(5’−CGGGTCCTCAGCAACACCGAGGAT−3’(配列番号:13))を含む、23μlの試薬混合液(TaqMan One−Step RT−PCR Master Mix Reagents Kit、Applied Biosystems、Foster City、CA)中で増幅させた。内部陽性対照として、50nMの18S RNA特異的前方プライマーと逆プライマー、さらに50nMのVIC標識18S RNA特異的Taqmanプローブを加えた。反応物の逆転写を48℃で30分間行い、AmpliTaq Goldを活性化するために95℃で10分間インキュベートした上で、アニーリング/伸長を62℃で1分間行った後に95℃15秒間の変性を行う二段階増幅サイクルを50サイクル行った。cDNAの総量を18S RNAの総量に対して標準化した。
[実施例1] SLURP−2遺伝子のクローニング
遺伝子マイクロアレイ技術が最近利用可能になったため、罹患皮膚における全体的な遺伝子発現プロファイルを正常皮膚組織のものと比較して分析することが可能になった(Lockhart,D.J.et al.(1996).Nat.Biotechnol.14:1675−1680.)。このアプローチによって得られるデータ量は、単一遺伝子の変化のみを同時に調べるという分析の限界を克服する。本発明者らは、罹病組織は疾患過程と関連のある情報を含むため、皮膚組織に関する遺伝子発現プロファイルの作成は有用と考えた。そこで、本発明者らは、大量の未知の発現配列タグ(ESTs)および既知の遺伝子の発現プロファイルを、GeneChipアレイU95A、U95B、U95C、U95DおよびU95Eを用いて解析した。
具体的には、約12,000種の既知の遺伝子と48,000種の未知の発現配列タグ(ESTs)を含むAffymetrix社のオリゴヌクレオチドアレイを用いて、乾癬患者の罹患部および非罹患部の皮膚に生じる転写変化を正常対照と比較する包括的解析を行った。その結果、乾癬病変において正常組織と比べて約10倍以上アップレギュレートまたはダウンレギュレートされるESTを86個見出した。本発明者らは、そのうち未知のものの1つ(GenBank登録番号AI829641)のクローニングを行った。
[実施例2] 完全長cDNAの単離およびSLURP−2遺伝子の構造解析
本発明者らは、RACEおよびオリゴキャッピング法を用いて完全長cDNAを単離した(図1)。そのシークエンシングにより、この遺伝子の長さが約5.6kbであり、3つのエクソンからなることが判明した。エクソン−イントロン境界はGT−AG則に完全に従っていた(Breathnach,R.,and Chambon P.Organization an expression of eucaryotic split genes coding for proteins.(1981).Annu.Rev.Biochem.50:349−383.)(表1)。
オープンリーディングフレーム(ORF)は、保存された特徴的な配置パターンを示す10個のシステイン残基からなるLy/uPARドメインを含む、97アミノ酸からなるタンパク質をコードする(図2)。BLASTホモロジー検索の結果、ヒトおよびマウスのLy−6スーパーファミリーの他のメンバーとのアミノ酸レベルでの同一性は29〜31%であることが示された。さらに、シグナルIP予測により、このタンパク質が22アミノ酸からなるシグナルペプチドを含むことも示された。GPI−アンカーは認められなかった。以上のデータは、このタンパク質が分泌タンパク質であることを示している。
[実施例3] 転写開始部位の同定
RT−PCRおよびオリゴキャッピング法を用いて3つの転写開始部位を同定した。5’末端を確認するために、遺伝子特異的プライマーを用いてRT−PCRを行った(前方プライマーはイニシエーターの内部または周辺に対して設計した)。−80のヌクレオチドが転写開始部位であることが示された(図1)。さらに、本発明者らはオリゴキャッピング法を用いて5’末端を決定した。その結果、この遺伝子には2つの転写開始部位があることが明らかになった。20種のクローンのうち11種には図1に+1と示したヌクレオチドが認められた。9種のクローンには+5のヌクレオチドが認められ、これはSMART RACEの5’末端に対応した。−80のヌクレオチドが認められたクローンはなかった。
[実施例4] SLURP−2遺伝子のプロモーター領域の分析
TFSEARCHを用いてプロモーター領域のコンピュータ解析を行った。その結果、特徴分析がなされた興味深いプロモーターを図1に示す。TATAボックスおよびCAATコンセンサス配列は存在しないが、3つのSP−1結合部位があり、これはGCリッチ領域に存在していた。主要な転写開始部位から−37〜−46の位置にSP−1が1つ見いだされた。さらに、細胞増殖のマーカーであることが知られているAP−1およびE2F結合部位が2つ見いだされた。T細胞の分化に働くGATA−3も1つ認められた。
[実施例5] SLURP−2遺伝子の発現解析
さまざまな組織におけるSLURP−2遺伝子の発現解析を行った。RT−PCRの結果、SLURP−2遺伝子は子宮頸部と食道で高発現され、それに次いで成人および胎児の皮膚およびケラチノサイトで高発現されることが示された。脳、肺、胃、小腸、大腸、直腸、子宮および胸腺では弱い発現が検出された(図3)。脾臓と骨髄では発現が検出されなかった。
Human digestive system 12 Lane(Clontech)を用いたノーザンハイブリダイゼーションからは、食道、胃および十二指腸で発現されることが示された(図4)。陽性バンドが検出された位置は異なり、食道では約660bp、胃および十二指腸では約1,600bpであった。その発現レベルも組織毎に異なり、食道が最も高度であった。ノーザンハイブリダイゼーションによるケラチノサイトおよびヒト皮膚の発現解析も試みたが、バンドは全く検出されなかった。
[実施例6] ゲノムのサザンハイブリダイゼーション
ヒトゲノムDNAの二重または単一制限消化物を用い、DIGで標識したSLURP−2遺伝子のエクソン3をプローブとして、サザンハイブリダイゼーション分析を行った。その結果、予想サイズに相当する単一のバンドのみが得られた(図5)。このことは、SLURP−2遺伝子が単一の遺伝子として認められることを示唆する。AL011976内のゲノム配列に基づくと、ブロット上に存在する全バンドのサイズは正確に予測された。
[実施例7] 定量的RT−PCR
乾癬患者の病変皮膚(n=5)、乾癬患者の非病変皮膚(n=5)および健常者の皮膚(n=4)に由来する個々のcDNAの相対的かつ定量的なリアルタイムRT−PCR分析により、SLURP−2遺伝子が非病変皮膚または正常皮膚と比較して乾癬病変で有意にアップレギュレートされていることが示された(p<0.0001;図6)。乾癬病変でのSLURP−2遺伝子発現は、正常皮膚および乾癬非病変皮膚のそれぞれ3.8倍および2.8倍であった。乾癬非病変皮膚におけるSLURP−2遺伝子の発現は正常皮膚とほぼ同程度であった。
本発明者らは、乾癬病変でアップレギュレートされる、SLURP−2と命名したタンパク質をコードする新規ヒト遺伝子の完全長cDNAを培養ケラチノサイトから単離した。これは580塩基対で、3つのエクソンと2つのイントロンからなり、97個のアミノ酸をコードするORFを含む。そのアミノ酸配列は特有であり、Ly−6/uPARモチーフと同じ特徴的な配置パターンを示す10個のシステイン残基を有する(図2)。しかし、Ly−6スーパーファミリーの大部分のメンバーにみられるもう1つの特徴であるGPI−アンカーはこれにはない。最近、Ly−6/uPARスーパーファミリーには2つのサブファミリーがあることが示された。その1つ目は、E48(Shan,X.,Bourdear,A.,Rhoton,A.,Wells,D.E.,and et al.(1998).Characterization and mapping to human chromosome 8q24.3 of Ly−6−related gene 9804 encoding an apparent homologue of mouse TSA−1.J.Immunol.160:197−208.)、RIG−E(Adermann K,Wattler F,Wattler S,Heine G,and et al.(1999).Structural and phylogenetic characterization of human SLURP−1,the first secreted mammalian member of the Ly6/uPAR protein superfamily.Protein Sci.8:810−819.)およびCD59のように、10個のシステイン残基があり、GPI−アンカーもあるものである。第2のサブファミリーは、SLURP−1(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質1)、分泌型の蛇毒およびカエル毒素のように8〜10個のシステイン残基があるがGPI−アンカーはないものである。SLURP−1は哺乳動物Ly/uPARスーパーファミリーに属する分泌タンパク質として最初に発見された(Shan,X.,Bourdear,A.,Rhoton,A.,Wells,D.E.,and et al.(1998).Characterization and mapping to human chromosome 8q24.3 of Ly−6−related gene 9804 encoding an apparent homologue of mouse TSA−1.J.Immunol.160:197−208.)。BLASTpによるアミノ酸レベルでのホモロジー検索からも、それらのLy−6スーパーファミリーの大部分のメンバーとの同一性は34〜28%であることが示された。以上のことは、SLURP−2がLy−6/uPARタンパク質の新規メンバーであり、第2のサブファミリーに属することを示す。
BLASTnによるデータベース検索により、本発明者らが選択したESTであるAI829641がクローンAI011976の配列に含まれることが明らかになった。このクローンは8q24.3に位置しており、この位置はLy−6スーパーファミリーのメンバーがクラスター化しているマウス第15番染色体と相同である。ヒトLy−6スーパーファミリーのメンバーの多くもこの位置にクラスター化している。興味深いことに、Golden Path、2001 DECからのマッピングデータにより、Ly−6スーパーファミリーの他の2つのメンバーであり、いずれも皮膚/ケラチノサイトで発現されるARS成分BおよびE48が、SLURP−2と約50kbの範囲内に並んで位置し、小さなクラスターを形成することが示された(図7)。E48は頭部および頸部のSCCの細胞系に認められ、細胞接着分子デスモグレインIII/dg4と同一である可能性が示唆されている(Brakenhoff,R.H.,Gerretsen,M.,Knipples,E.M.C.,van Dijk,M.,and et al.,(1995).The human E48 antigen,highly homologous with the murine Ly−6 antigen ThB,is a GPI−anchored molecule apparently involved in keratinocyte cell−cell adhesion.J.Cell Biol.129:1677−1689)。E48のマウスホモログはNotchファミリーのEGFリピートと著しい相同性が認められる(Apostolopoulos,J.,McKenzie,I.F.C.,and Sandrin,M.S.(2000)LY6d−L,a cell surface ligand for mouse Ly6d.Immunity 12:223−232.)ことから、細胞増殖に関係することが推定される。分泌型Ly/uPAR関連タンパク質1(SLURP−1)は、常染色体劣性型の掌蹠角化症であるMal de Meleda病の原因であることが知られている(Fischer,J.,Bouadjar,B.,Heilig,R.,Huber,M.,and et al.(2001).Mutations I the gene encoding SLURP−1 in Mal de Meleda.Hum.Mol.Gen.10:875−880.)。皮膚で発現されるこの2つのLy−6メンバーはケラチノサイトの過剰増殖に関係している可能性が非常に高い。
RT−PCRを用いた本発明者らの発現解析により、この遺伝子が主として、皮膚をはじめとする上皮組織で発現されることが示された。しかし、ケラチノサイトまたはヒト皮膚におけるノーザンブロット分析ではバンドは全く検出されなかった。検出されなかった理由は、これらの組織におけるSLURP−2遺伝子の発現がわずかであるためと思われる。ノーザンブロット分析からは、食道および十二指腸で示されたように、完全mRNAおよび発現量が組織によって異なることが明らかになった。そのサイズは、オリゴキャッピング法によって得た主要な転写開始部位からのケラチノサイト由来のものよりも大きかった(Suzuki,Y.,Yoshimoto−Nakagawa,K.,Maruyama,K.,Suyama,A.,and Sugano,S.(1997).Construction and characterization of a full length−enriched and a 5’−end−enriched cDNA library.Gene 200:149−156.)。しかし、食道のものの長さは、RT−PCRによって得た副次的な転写開始部位からのものと対応した。このことは、SLURP−2遺伝子が異なる転写開始部位からの選択的スプライシングを受けた形態として存在する可能性を示唆する。
RT−PCRの結果からは、SLURP−2遺伝子は骨髄と脾臓では発現されないが、胸腺では発現されるというもう1つの特徴も示された(図3)。マウスLy−6スーパーファミリーのメンバーのいくつかは、造血細胞および胸腺細胞の分化に関する細胞表面マーカーであることが知られている。例えば、Sca−1(Ly6A/E)は造血幹細胞のマーカーとして用いられる(Spangrude G.J.,Heimfeld S.,and Weissman,I.L.(1988).Purification and characterization of mouse hematopoietic stem cells.Science.241:58−62.;Spangrude G.and Jscollay,R.(1990).A simplified method for enrichment of mouse hematopoietic stem cells.Exp Hematol.18:920−926)。Sca−2とLy−6Gはそれぞれ未熟胸腺細胞および骨髄性細胞のマーカーであり(Godfrey D.I.,Masciantonio,M.,Tucek C.L.,Malin,M.A.,Boyd,R.L.,and Hugo,P.(1992)Thymic shared antigen−1:a novel thymocyte marker discriminating immature from mature thymocyte subsets.J Immunol.148:2006−2011.;Fleming T.J.,Fleming M.L.,and Malek,T.R.(1993).Selective expression of Ly−6G on myeloid lineage cells in mouse bone marrow:RB6−8C5 mAb to granulocyte−differentiation antigen(Gr−1)detects members of the Ly−6 family.J Immunol.151:2399−2408.)、Ly6Cは末梢T細胞活性化抗原である(McCormack,J.M.,Leenen,P.J.M.and Walker,W.S.(1993).Macrophage progenitors from mouse bone marrow and spleen differ in their expression of the Ly−6C differentiation antigen.J.Immunol.151:6389−6398.)。しかし、このような機能はヒトLy−6スーパーファミリーでは見つかっていない。また、CD59とuPARを除いて、ヒトLy−6スーパーファミリーの機能はまだ解明されていない。胸腺は、上皮細胞との相互作用を介してTリンパ球が成熟するための臓器である。SLURP−2遺伝子が胸腺で発現され、他の血液系組織では発現されないという結果は、SLURP−2が上皮細胞成分と関係しているか、胸腺における特異的T細胞抗原である、あるいはその両方である可能性を示唆する。
Swiss Protによる相同性検討により、SLURP−2のマウス4−1BBリガンド(4−1BBL)とのアミノ酸レベルでの同一性は32%であることが示された。4−1BBは誘導性T細胞抗原であり、活性化CD4およびCD8上で発現される腫瘍壊死因子(TNF)に属する(Smith,C.A.,Davis,T.,Anderson,D.,Solam,L.,and et al.A receptor for tumor necrosis factor defines an unsual family of cellular and viral proteins.Science 248:1019−1023.;Loetshcer,H.,Pan,Y−C.E.,Lahm,H−W.,Gentz,R.and et al.(1990).Molecular cloning and expression of the human 55 kd tumor necrosis factor receptor.Cell 61:351−359.;Schall,T.J.,Lewis,M.,Koller,K.J.,Lee,A.,and et al.(1990).Molecular cloning and expression of a receptor for human tumor necrosis factor.Cell 61:361−370.)、4−1BB/4−1BBLはCD4+細胞およびCD8+細胞の活性化と分化を誘導することが知られている(Vinay,D.S.,and Kwon,B.S.(1998).Role of 4−1BB in immune responses.Sem.Immunol.10:481−489.)。TNFは胸腺細胞の増殖と分化、T細胞の増殖、IL−2Rの誘導およびIFN−γの産生といったさまざまな機能を示す。SLURP−2は分泌タンパク質であるため、これはT細胞活性化に役割を果たす未知の受容体に対するリガンドとして作用する可能性があるように思われる。
本発明者らは、尋常性乾癬と関連のある遺伝子を単離するために、マイクロアレイ技術を用いた発現プロファイリングの結果を用いてこの遺伝子のクローニングを行った。定量的リアルタイムRT−PCR分析の結果、SLURP−2遺伝子は非病変皮膚および正常皮膚と比較して乾癬病変で有意にアップレギュレートされることが示された(図6)。プロモーター解析により、いくつかのAP−1部位とE2F部位が、乾癬におけるケラチノサイト過剰増殖と関連する可能性が示された。プロモーター解析からは、プロモーター領域のはるかに上流にもう1つの部位であるGATA−3も示されたが、興味深いことに、GATA−3はT細胞の分化を誘導するプロモーターである(Vinay,D.S.and Kwon,B.S.(1998).Role of 4−1BB in immune responses.Sem.Immunol.10:481−489.)。
産業上の利用の可能性
本発明者らによって、SLURP−2遺伝子が、炎症性皮膚疾患の罹患部において発現している遺伝子として単離された。よって、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の診断マーカーとして利用することができる。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
図1は、SLURP−2のcDNAヌクレオチド、推定アミノ酸配列およびプロモーター領域の配列を示す図である。矢印は転写開始部位を示す。図中の塩基配列およびアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号:1および2に記載した配列と同じものである。
図2は、ヒトおよびマウスのLy−6スーパーファミリーのアミノ酸配列を整列化した図である。保存的システイン残基は枠線で囲ってある。SLURP−1、E48、Ly6I(マウス)、RIG−Eのアミノ酸配列は、配列番号:14〜17に記載した配列と同じものである。
図3は、RT−PCRによる組織発現解析を示す写真である。SLURP−2遺伝子は主として上皮組織で発現され、食道と子宮頸部の発現が最も強く、皮膚およびケラチノサイトがそれに次ぐ。骨髄と脾臓では認められないが、胸腺では認められる。ローディングの対照としてGAPDHもアッセイした。
図4は、ノーザンハイブリダイゼーションによるSLURP−2 mRNAの発現解析を示す写真である。SLURP−2 mRNAは食道、胃および十二指腸で発現されるが、そのサイズは異なる。検討した組織は、レーン2、食道;レーン3、胃;レーン4、十二指腸;レーン5、回盲;レーン6、回腸;レーン7、空腸;レーン8、上行結腸;レーン9、下行結腸;レーン10、横行結腸;レーン11、直腸;レーン12、盲腸、レーン13、肝臓である。β−アクチンプローブを対照として用いた。
図5は、ゲノムのサザンブロット分析を示す写真である。10μgのヒトゲノムDNAをKpnI、EcoRI+BglIIおよびKpnI+BamHIで消化処理し、0.6%アガロースゲルで分離した。エクソン3の領域に対応する断片を用いてブロットのプローブ検索を行った。
図6は、定量的リアルタイムRT−PCRによる、乾癬病変皮膚、非病変皮膚および健常皮膚におけるSLURP−2のmRNA発現量を示す図である。示した結果は平均±SDである(L、NL、n=5;N、n=4)。P<0.0001の統計学的有意性があるものを星印で示した。
図7は、ヒト染色体8q24.3の物理地図と転写物マップを示す図である。
本発明は、炎症性皮膚疾患関連遺伝子およびその利用に関する。
背景技術
尋常性乾癬(MIM 177900)は慢性炎症性皮膚疾患であり、有病率は白人では2〜3%(Nevitt,G.J.,and Hutchinson,P.E.(1996).Br.J.Dermatol.135:533−538.)、英国および欧州では1〜2%(Hellgren,L.(1967).Psoriasis:The Prevalence in Sex,Age and Occupational Groups in Total Populations in Sweden.Almquist & Wiksell,Stockholm.、Krueger,G.G.,Bergstresser,P.R.,Nicholas,J.L.,and Voorhees,J.J.(1984).Psoriasis.Am Acad.Dermatol.11:937−947.)、極東(Simons,R.D.(1949).J.Invest.Dermatol.12:286−294.)および中国(Yui Yip,S.(1984).J.Am.Acad.Dermatol.10:965−968.)では0.1〜0.3%である。日本人で観測されている発生率はこれよりも低く、0.1%である。
尋常性乾癬症例の大半は散発性である。本症は、表皮過剰増殖を示す皮膚病変の発生、ケラチノサイト分化異常(例えば、ケラチノサイトの過剰増殖)、活性化ヘルパーT細胞および単核細胞の浸潤ならびに炎症誘発性サイトカインの放出に起因する炎症を特徴とする(Menter,A.,and Barker,J.N.W.N.(1991).Lancet 338:231.、Stem,R.S.(1997).Lancet,350:349−353.)。
乾癬病変は非皮膚性の誘発因子によって供給される抗原/スーパー抗原または自己抗原によって惹起されることが示唆されている(Freedberg,IM,Eisen,AZ,Wolff,K,Goldsmith,LA,Katz,SI,Fitzpatrick,TB.(1998).FITZPATRIC’S Dermatology in general medicine,5th edition,vol.1,510.)。さらに、多くの報告により、T細胞が本症の免疫病理に極めて重要な役割を果たすことが明らかになっている(Gottlieb,S.L.,Gilleaudeau,P.,Johnson,R.,Estes,L.,and et al.(1995).Response of psoriasis to a lymphocyte−selective toxin(DAB398IL−2)suggests a primary immune,but not keratinocyte,pathogenic basis.Nat.Med.1:442−447.;Cooper,K.D.,Voorhees,J.J.,Fisher,G.J.,Chan,A.K.and et al.(1990).Effects of cyclosporine on immunologic mechanisms in psoriasis.J.Am.Acad.Dermatol.23:1318−1326.;Nicolas,J.F.,Cahmchick,N.,Thivolet,J.,Wijdenes,J.,and et al.(1991).CD4 antibody treatment of severe psoriasis.Lancet 338:321.;Uyemura,K.,Yamamura,M.,Fivenson,D.F.,Modline,R.L.,and Nickoloff,B.J.(1993).The cytokine network in lesional and lesion−free psoriatic skin is characterized by a T−helper type 1 cell−mediated response.J.Invest.Dermatol.101:701−705.;Nickoloff,B.J.,and Wrone−Smith,T.(1999).Injection of pre−psoriatic skin with CD4+ T cells induce psoriasis.Am.J.Pathol.155:145−158.)。
乾癬の家族集積性は十分に確認されており(Hellgren,I.(1967).Psoriasis:The Prevalence in Sex,Age,and Occupational Group in Total Population in Sweden:Morphology,Inheritance and Association with Other Skin and Rheumatic Diseases.Stockolm:Almqvist and Wiksell.)、遺伝率が70〜90%の範囲にあることが双生児研究で示されている(Faber,E.M.,and Nall,M.L.(1974).Dermatologica(Basel)148:1−18,1974.、Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,J.,and Ericksen,B.(1978).Arch.Dermatol.114:874−878.、Brandrup,F.,and Green,A.(1981).Acta.Derm.−Venereol.61:344−346.、Brandrup,F.,Holm,N.,Grunnet,K.,Henningsen,K.,and Hansen,H.(1982).Acta.Derm.Venereol.62:229−236.、Brandrup,F.(1987).The use of twins in etologic studies of psoriasis.In Fraber,E.,Nall,L.,Morhenn,V.et al.(eds).Psoriasis:Proceedings of the Fourth International Symposium.Elsevier,New York,pp.401−402.、Duffy,D.L.,Spelman,L.S.,and Martin,N.G.,(1993).J.Am.Acad.Dermatol.29:428−434.)。このような家族研究から乾癬には強い遺伝的要素があることが明確に示されている(Abele,D.C.,Dobson,R.L.,and Graham,J.B.(1963).Arch.Dermatol.88:38−47.、Farber,E.M.,Nall,M.L.,and Watson,W.(1974).Arch Dermatol.109:207−211.、Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,K.,and Eriksen,B.(1978).Arch Dermatol.114:874−878.)。
乾癬の感受性遺伝子座は染色体6p(PSORS1 [MIM 177900])(Trembath,R.C.,et al.(1997).Hum Mol.Genet.6:813−820.、Nair,R.P.,et al.(1997).Hum.Mol.Genet.6:1349−1356.、Oka,A.et al.(1999).Hum.Mol.Genet.8:2165−2170.)、17q(PSORS2[MIM 602723])(Tomfohrde,J.et al.(1994).Science 264:1141−1145.)および4q(PSORS3[MIM 601454])(Matthews,D.et al.(1996).Nat.Genet.14:231−233.)にいくつか記載されており、ほかにも乾癬遺伝子座と推定される候補が染色体16q、20p(Nair,R.P.et al.(1997).Hum.Mol.Genet.6:1349−1356.)、8q(Brandrup,F.,Hauge,M.,Henningsen,K.,and Eriksen,B.(1978).Arch Dermatol.114:874−878.)、1q(PSORS4[MIM 603935])(Capon,F.et al,(1999).J.Invest.Dermatol.112:32−35.)および3q(PSORS5[MIM 604316])(Enlund,F.et al.(1999).Eur.J.Hum.Genet.7:783−790.)に報告されている。
Ly−6スーパーファミリーは、特徴的な配置パターンを示す8〜10個の保存的システイン残基を有し、グリコシル−ホスファチジルイノシトール(GPI)−アンカーを介して細胞表面に付着するという、特有の構造を有する一群のリンパ球抗原である(Palfree,R.G.(1996).Ly−6 domain proteins−new insights and new members:a C−terminal Ly−6 domain in sperm acrosomal protein SP−10.Tissue antigens 48:71−79.;Low,M.G.(1989).The glycosyl−phosphatidylinositol anchor of membrane proteins.Biochim.Biophy.Acta 988:427−454.)。これには2つのサブファミリーがあり(Adermann,K.,Wattler,F.,Wattler,S.,Heine,G.,Meyer,M.,Forssmann,W.G.and Nehls,M.(1999).Structural and phylogenetic characterization of human SLURP−1,the first secreted mammalian member of the Ly6/uPAR protein superfamily.Protein Sci.8:810−819.)、その1つは上記の膜貫通型タンパク質であるが、もう1つはGPI−アンカーのない分泌タンパク質である。
Ly−6スーパーファミリーのメンバーは、マウスで最初に同定されて以来(McKenzie,I.F.,Gardiner,J.,Cherry,M.,and Snell,G.D.(1977).Lymphocyte antigens:Ly−4,Ly−6,and Ly−7.Transplant.Proc.9:667−669.)、マウスだけでなくヒトでも多くのファミリータンパク質が単離されている。ヒトのLy−6スーパーファミリーには、CD59(Bickmore,W.A.,Longbottom,D.,Oghene,k.,Fletcher,J.M.,and van Heyningen,V.(1993).Colocalization of the human CD59 gene to 11p13 with the MIC11 cell surfaceantigen.Genomics17:129−135.)、ウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベーター受容体(uPAR)(Suh,T.T.,Nerlov,C.,Dano,K.,and Degen,J.L.(1994).The murine urokinase−type plasminogen activator receptor gene.J.Biol.Chem.269:25992−25998.)、前立腺幹細胞抗原(Reiter,R.E.,Gu,Z.,Watabe,T.,Thomas,G.,Szigeti,and et al.(1998).Prostate stem cell antigen:a cell surface marker overexpressed I prostate cancer.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 95:1735−1740.)、SP−10(Palfree,R.G.(1996).Ly−6 domain proteins−new insights and new members:a C−terminal Ly−6 domain in sperm acrosomal protein SP−10.Tissue antigens 48:71−79.)、およびリンパ球抗原前駆体を除く蛇毒(Miwa,J.M.,Ibanez−Tallon,I.,Crabtree,G.W.,Sanchez,R.,and et al.(1999).Neuron 23:105−114.)が含まれる。そのメンバーの大部分は第8番染色体、特に8q24.3に認められ、これはマウス第15番染色体、DバンドのマウスLy−6遺伝子座と相同である(Kamiura,S.,Nolan,C.M.,and Meruelo,D.(1992).Long−range physical map of the Ly−6 complex:mapping the ly−6 multigene family by field−inversion and two−dimensional gel electrophoresis.Genomics 12:89−105.)。ヒトLy−6スーパーファミリーの大部分のメンバーの機能はまだ解明されていない。
発明の開示
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、新規な炎症性皮膚疾患関連遺伝子を単離・同定し、該遺伝子の利用方法を提供することにある。より詳細には、新規乾癬関連遺伝子およびその利用方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、新規乾癬関連遺伝子を同定するために、マイクロアレイを用いて、乾癬患者の罹患部および非罹患部の皮膚に生じる転写変化を正常対照と比較する包括的解析を行った。その結果、乾癬病変において正常組織と比べて約10倍以上アップレギュレートまたはダウンレギュレートされるESTを86個見出した。本発明者らは、そのうちの1つについて、RACEおよびオリゴキャッピング法を用いて完全長cDNAを単離した。ホモロジー検索の結果、該cDNAからコードされるタンパク質は、Ly−6/uPARスーパーファミリーの新規メンバーであることが判明した。本発明者らは、該cDNAからコードされるタンパク質をSLURP−2(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質−2)と命名した。RT−PCR発現解析により、SLURP−2遺伝子が多くの組織で発現し、主として上皮組織で発現することが明らかになった。また、SLURP−2遺伝子は骨髄と脾臓では検出されなかったが、胸腺では検出された。全RNA抽出物を用いた定量的リアルタイムRT−PCR分析により、この遺伝子の発現を乾癬病変皮膚、非病変皮膚および正常皮膚で比較したところ、SLURP−2遺伝子は乾癬病変皮膚で有意にアップレギュレートされていることが示された。従って、SLURP−2遺伝子は、乾癬などの炎症性皮膚疾患の診断マーカーとなりうる。
即ち、本発明は、炎症性皮膚疾患関連遺伝子およびその利用に関し、より具体的には、
〔1〕下記(a)〜(e)のいずれかに記載のDNA、
(a)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするDNA、
(b)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA、
(c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA、
(d)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA、
(e)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA、
〔2〕配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの部分ペプチドをコードするDNA、
〔3〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAによりコードされるポリペプチド、
〔4〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAが挿入されたベクター、
〔5〕〔1〕または〔2〕に記載のDNAまたは〔4〕に記載のベクターを保持する形質転換細胞、
〔6〕〔5〕に記載の形質転換細胞を培養し、該形質転換細胞またはその培養上清から発現させたポリペプチドを回収する工程を含む、〔3〕に記載のポリペプチドの製造方法、
〔7〕〔3〕に記載のポリペプチドに結合する抗体、
〔8〕モノクローナル抗体である、〔7〕に記載の抗体、
〔9〕〔1〕に記載のDNAまたはその相補鎖に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド、
〔10〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、〔3〕に記載のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニング方法、
(a)該ポリペプチドに被検試料を接触させる工程
(b)該ポリペプチドと被検試料との結合活性を検出する工程
(c)該ポリペプチドに結合する活性を有する化合物を選択する工程
〔11〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からRNA試料を調製する工程
(b)該RNA試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する工程
(c)測定されたRNAの量を対照と比較する工程
〔12〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からcDNA試料を調製する工程
(b)該cDNA試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドをコードするcDNAの量を測定する工程
(c)測定されたcDNAの量を対照と比較する工程
〔13〕以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法、
(a)被検者からポリペプチド試料を調製する工程
(b)該ポリペプチド試料に含まれる〔3〕に記載のポリペプチドの量を測定する工程
(c)測定されたポリペプチドの量を対照と比較する工程
〔14〕炎症性皮膚疾患が乾癬である、〔11〕〜〔13〕のいずれかに記載の検査方法、
〔15〕〔9〕に記載のオリゴヌクレオチドを含む、炎症性皮膚疾患の検査薬、
〔16〕〔7〕または〔8〕に記載の抗体を含む、炎症性皮膚疾患の検査薬、
〔17〕炎症性皮膚疾患が乾癬である、〔15〕または〔16〕に記載の検査薬、
を提供するものである。
本発明は、新規な遺伝子「SLURP−2(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質−2)遺伝子」を提供する。ヒトSLURP−2遺伝子のcDNAの塩基配列を配列番号:1に、該cDNAによりコードされるポリペプチドのアミノ酸配列を配列番号:2に示す。
SLURP−2遺伝子は、炎症性皮膚疾患の罹患部において発現している遺伝子として単離された。よって、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の診断マーカーとして利用することができる。また、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の治療や予防への応用が期待される。
本発明において、炎症性皮膚疾患とは、活性化ヘルパーT細胞および単核細胞などの炎症性細胞の浸潤、および、表皮肥厚やケラチノサイト分化異常に起因する皮膚病変の発生を特徴とする疾患を意味する。本発明における炎症性皮膚疾患としては、例えば、乾癬、扁平苔癬、毛孔性紅色粃糠疹、掌蹠膿疱症が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、乾癬をは、通常、尋常性乾癬を意味するが、本発明における乾癬は、尋常性乾癬だけでなく、膿疱性乾癬、関節症性乾癬などのその他の乾癬が含まれる。
本発明は、また、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを包含する。このようなDNAには、例えば、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドの変異体、アレル、バリアント、ホモログ等をコードするDNAが含まれる。ここで「機能的に同等」とは、対象となるポリペプチドが、SLURP−2と同等の生物学的機能、生化学的機能を有することを指す。また、本発明におけるSLURP−2は、炎症性皮膚疾患の罹患部において、その発現が非罹患部と比較して上昇する性質を有することが好ましい。対象となるDNAからコードされるポリペプチドが、同様の性質を有するか否かは、当業者らに周知の方法によって測定することが可能である。
あるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを調製する当業者によく知られた他の方法としては、ハイブリダイゼーション技術(Sambrook,J et al.,Molecular Cloning 2nd ed.,9.47−9.58,Cold Spring Harbor Lab.press,1989)を利用する方法が挙げられる。即ち、当業者においては、SLURP−2をコードするDNA配列(配列番号:1)もしくはその一部を利用して、これと相同性の高いDNAを単離すること、さらに、該DNAからSLURP−2と機能的に同等なポリペプチドを単離することは、周知の技術である。
本発明には、SLURP−2をコードするDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAが含まれる。このようなDNAとしては、例えば、ヒト、サル、マウス、ラット、ブタ、ウシ由来のホモログが挙げられるが、これらに制限されない。
SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを単離するためのハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば適宜選択することができる。ハイブリダイゼーションの条件としては、例えば、低ストリンジェントな条件が挙げられる。低ストリンジェントな条件とは、ハイブリダイゼーション後の洗浄において、例えば42℃、5×SSC、0.1%SDSの条件であり、好ましくは50℃、5×SSC、0.1%SDSの条件である。より好ましいハイブリダイゼーションの条件としては、高ストリンジェントな条件が挙げられる。高ストリンジェントな条件とは、例えば65℃、0.1×SSC及び0.1%SDSの条件である。これらの条件において、温度を上げる程に高い相同性を有するDNAが効率的に得られると期待される。但し、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響する要素としては温度や塩濃度など複数の要素が考えられ、当業者であればこれら要素を適宜選択することで同様のストリンジェンシーを実現することが可能である。
また、SLURP−2をコードするDNA(配列番号:1)の配列情報を基に合成したプライマーを用いる遺伝子増幅法、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を利用して、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドをコードするDNAを単離することも可能である。
これらハイブリダイゼーション技術や遺伝子増幅技術により単離されるDNAがコードする、SLURP−2と機能的に同等なポリペプチドは、通常、SLURP−2とアミノ酸配列において高い相同性を有する。本発明のポリペプチドには、SLURP−2と機能的に同等であり、かつ該ポリペプチドのアミノ酸配列と高い相同性を有するポリペプチドも含まれる。高い相同性とは、アミノ酸レベルにおいて、通常、少なくとも50%以上の同一性、好ましくは75%以上の同一性、さらに好ましくは85%以上の同一性、さらに好ましくは95%以上の同一性を指す。
アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、Karlin and AltschulによるアルゴリズムBLAST(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873−5877,1993)によって決定することができる。このアルゴリズムに基づいて、BLASTNやBLASTXと呼ばれるプログラムが開発されている(Altschul et al.J.Mol.Biol.215:403−410,1990)。BLASTに基づいてBLASTNによって塩基配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore=100、wordlength=12とする。また、BLASTに基づいてBLASTXによってアミノ酸配列を解析する場合には、パラメーターはたとえばscore=50、wordlength=3とする。BLASTとGapped BLASTプログラムを用いる場合には、各プログラムのデフォルトパラメーターを用いる。これらの解析方法の具体的な手法は公知である(http://www.ncbi.nlm.nih.gov.)。
また、SLURP−2のアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が変異したアミノ酸配列からなり、該ポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドもまた本発明に含まれる。このようなアミノ酸の変異は自然界においても生じうる。変異するアミノ酸数は、通常、30アミノ酸以内であり、好ましくは15アミノ酸以内であり、より好ましくは5アミノ酸以内(例えば、3アミノ酸以内)であり、さらに好ましくは2アミノ酸以内である。
変異するアミノ酸残基においては、アミノ酸側鎖の性質が保存されている別のアミノ酸に変異されることが望ましい。例えばアミノ酸側鎖の性質としては、疎水性アミノ酸(A、I、L、M、F、P、W、Y、V)、親水性アミノ酸(R、D、N、C、E、Q、G、H、K、S、T)、脂肪族側鎖を有するアミノ酸(G、A、V、L、I、P)、水酸基含有側鎖を有するアミノ酸(S、T、Y)、硫黄原子含有側鎖を有するアミノ酸(C、M)、カルボン酸及びアミド含有側鎖を有するアミノ酸(D、N、E、Q)、塩基含有側鎖を有するアミノ酸(R、K、H)、芳香族含有側鎖を有するアミノ酸(H、F、Y、W)を挙げることができる(括弧内はいずれもアミノ酸の一文字標記を表す)。
あるアミノ酸配列に対する1又は複数個のアミノ酸残基の欠失、付加及び/又は他のアミノ酸による置換により修飾されたアミノ酸配列を有するポリペプチドがその生物学的活性を維持することはすでに知られている(Mark,D.F.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1984)81,5662−5666、Zoller,M.J.& Smith,M.Nucleic Acids Research(1982)10,6487−6500、Wang,A.et al.,Science 224,1431−1433、Dalbadie−McFarland,G.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1982)79,6409−6413)。
また、あるポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製するための、当業者によく知られた方法としては、ポリペプチドに変異を導入する方法が知られている。例えば、当業者であれば、部位特異的変異誘発法(Gotoh,T.et al.(1995)Gene 152,271−275、Zoller,MJ,and Smith,M.(1983)Methods Enzymol.100,468−500、Kramer,W.et al.(1984)Nucleic Acids Res.12,9441−9456、Kramer W,and Fritz HJ(1987)Methods.Enzymol.154,350−367、Kunkel,TA(1985)Proc Natl Acad Sci USA.82,488−492、Kunkel(1988)Methods Enzymol.85,2763−2766)などを用いて、SLURP−2のアミノ酸に適宜変異を導入することにより、該ポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドを調製することができる。
SLURP−2のアミノ酸配列に複数個のアミノ酸残基が付加されたポリペプチドには、これらポリペプチドを含む融合ポリペプチドが含まれる。融合ポリペプチドは、これらポリペプチドと他のポリペプチドとが融合したものであり、本発明に含まれる。融合ポリペプチドを作製するには、例えば、SLURP−2をコードするDNAと他のポリペプチドをコードするDNAをフレームが一致するように連結してこれを発現ベクターに導入し、宿主で発現させればよい。本発明のポリペプチドとの融合に付される他のポリペプチドとしては、特に限定されない。
本発明のポリペプチドとの融合に付される他のペプチドとしては、例えば、FLAG(Hopp,T.P.et al.,BioTechnology(1988)6,1204−1210)、6個のHis(ヒスチジン)残基からなる6×His、10×His、インフルエンザ凝集素(HA)、ヒトc−mycの断片、VSV−GPの断片、p18HIVの断片、T7−tag、HSV−tag、E−tag、SV40T抗原の断片、lck tag、α−tubulinの断片、B−tag、Protein Cの断片等の公知のペプチドを使用することができる。また、本発明のポリペプチドとの融合に付される他のポリペプチドとしては、例えば、GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)、HA(インフルエンザ凝集素)、イムノグロブリン定常領域、β−ガラクトシダーゼ、MBP(マルトース結合タンパク質)等が挙げられる。市販されているこれらポリペプチドをコードするDNAを本発明のポリペプチドをコードするDNAと融合させ、これにより調製された融合DNAを発現させることにより、融合ポリペプチドを調製することができる。
本発明のDNAは、本発明のポリペプチドをコードしうるものであればいかなる形態でもよい。即ち、mRNAから合成されたcDNAであるか、ゲノムDNAであるか、化学合成DNAであるかなどを問わない。また、本発明のポリペプチドをコードしうる限り、遺伝暗号の縮重に基づく任意の塩基配列を有するDNAが含まれる。
本発明のDNAは、当業者に公知の方法により調製することができる。例えば、本発明のポリペプチドを発現している細胞よりcDNAライブラリーを作製し、本発明のDNAの配列(例えば、配列番号:1)の一部をプローブにしてハイブリダイゼーションを行うことにより天然由来のDNAが調製できる。cDNAライブラリーは、例えば、文献(Sambrook,J.et al.,Molecular Cloning、Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989))に記載の方法により調製してもよいし、市販のDNAライブラリーを用いてもよい。また、本発明のポリペプチドを発現している細胞よりRNAを調製し、逆転写酵素によりcDNAを合成した後、本発明のDNAの配列(例えば、配列番号:1)に基づいてオリゴDNAを合成し、これをプライマーとして用いてPCR反応を行い、本発明のポリペプチドをコードするcDNAを増幅させることにより調製することも可能である。
また、得られたcDNAの塩基配列を決定することにより、それがコードする翻訳領域を決定でき、本発明のポリペプチドのアミノ酸配列を得ることができる。また、得られたcDNAをプローブとしてゲノムDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、ゲノムDNAを単離することができる。
具体的には、次のようにすればよい。まず、本発明のポリペプチドを発現する細胞、組織(例えば、脳、肺、食道、胃、小腸、結腸、直腸、精巣、子宮、子宮頚部、胸腺、皮膚、胎児皮膚、表皮ケラチノサイトなど)または炎症性皮膚疾患の罹患部などから、mRNAを単離する。mRNAの単離は、公知の方法、例えば、グアニジン超遠心法(Chirgwin,J.M.et al.,Biochemistry(1979)18,5294−5299)、AGPC法(Chomczynski,P.and Sacchi,N.,Anal.Biochem.(1987)162,156−159)等により全RNAを調製し、mRNA Purification Kit(Pharmacia社)等を使用して全RNAからmRNAを精製する。また、QuickPrep mRNA Purification Kit(Pharmacia社)を用いることによりmRNAを直接調製することもできる。
得られたmRNAから逆転写酵素を用いてcDNAを合成する。cDNAの合成は、AMV Reverse Transcriptase First−strand cDNA Synthesis Kit(生化学工業社)等を用いて行うこともできる。また、5’−Ampli FINDER RACE Kit(Clontech製)およびポリメラーゼ連鎖反応(polymerase chain reaction;PCR)を用いた5’−RACE法(Frohman,M.A.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.(1988)85,8998−9002;Belyavsky,A.et al.,Nucleic Acids Res.(1989)17,2919−2932)に従い、cDNAの合成および増幅を行うことができる。
得られたPCR産物から目的とするDNA断片を調製し、ベクターDNAと連結する。さらに、これより組換えベクターを作製し、大腸菌等に導入してコロニーを選択して所望の組換えベクターを調製する。目的とするDNAの塩基配列は、公知の方法、例えば、ジデオキシヌクレオチドチェインターミネーション法により確認することができる。
また、本発明のDNAにおいては、発現に使用する宿主のコドン使用頻度を考慮して、より発現効率の高い塩基配列を設計することができる(Grantham,R.et al.,Nucelic Acids Research(1981)9,r43−74)。また、本発明のDNAは、市販のキットや公知の方法によって改変することができる。改変としては、例えば、制限酵素による消化、合成オリゴヌクレオチドや適当なDNAフラグメントの挿入、リンカーの付加、開始コドン(ATG)及び/又は終止コドン(TAA、TGA、又はTAG)の挿入等が挙げられる。
また、本発明は、SLURP−2をコードするDNA(配列番号:1)とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAを含む。SLURP−2遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、SLURP−2遺伝子の発現量を測定するのに用いることが可能である。従って、SLURP−2遺伝子とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、必ずしもポリペプチドをコードしている必要はない。このようなDNAは、配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域にハイブリダイズすることが好ましい。又、100塩基以上の長さを有していることが好ましく、さらに好ましくは200塩基以上、もつとも好ましくは250塩基以上である。
ハイブリダイゼーションのストリンジェントな条件については、前述の条件を用いることができる。このようにストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNAは、通常、高い同一性(例えば、70%以上の同一性、好ましくは80%以上の同一性、さらに好ましくは90%以上の同一性)を有する。
本発明は、上記本発明のDNAがコードするポリペプチドを提供する。本発明のポリペプチドは、後述するそれを産生する細胞や宿主あるいは精製方法により、アミノ酸配列、分子量、等電点又は糖鎖の有無や形態などが異なり得る。しかしながら、得られたポリペプチドが、SLURP−2と同等の機能を有している限り、本発明に含まれる。例えば、本発明のポリペプチドを原核細胞、例えば大腸菌で発現させた場合、本来のポリペプチドのアミノ酸配列のN末端にメチオニン残基が付加される。本発明のポリペプチドはこのようなポリペプチドも包含する。
本発明のポリペプチドは、当業者に公知の方法により、組み換えポリペプチドとして、また天然のポリペプチドとして調製することが可能である。組み換えポリペプチドであれば、本発明のポリペプチドをコードするDNAを、適当な発現ベクターに組み込み、これを適当な宿主細胞に導入して得た形質転換体を回収し、抽出物を得た後、イオン交換、逆相、ゲル濾過などのクロマトグラフィー、あるいは本発明のポリペプチドに対する抗体をカラムに固定したアフィニティークロマトグラフィーにかけることにより、または、さらにこれらのカラムを複数組み合わせることにより精製し、調製することが可能である。
また、本発明のポリペプチドをグルタチオン−S−トランスフェラーゼタンパク質との融合ポリペプチドとして、あるいはヒスチジンを複数付加させた組み換えポリペプチドとして宿主細胞(例えば、動物細胞や大腸菌など)内で発現させた場合には、発現させた組み換えポリペプチドはグルタチオンカラムあるいはニッケルカラムを用いて精製することができる。融合ポリペプチドの精製後、必要に応じて融合ポリペプチドのうち、目的のポリペプチド以外の領域を、トロンビンまたはファクターXaなどにより切断し、除去することも可能である。
天然のポリペプチドであれば、当業者に周知の方法、例えば、本発明のポリペプチドを発現している組織や細胞の抽出物に対し、後述する本発明のポリペプチドに結合する抗体が結合したアフィニティーカラムを作用させて精製することにより単離することができる。抗体はポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。
本発明は、また、本発明のポリペプチドの部分ペプチドを包含する。本発明の部分ペプチドは、例えば、本発明のポリペプチドに対する抗体の作製、本発明のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニングや、本発明のポリペプチドの促進剤や阻害剤のスクリーニングに利用し得る。また、本発明のポリペプチドのアンタゴニストや競合阻害剤になり得る。
本発明の部分ペプチドは、免疫原とする場合には、少なくとも7アミノ酸以上、好ましくは8アミノ酸以上、さらに好ましくは9アミノ酸以上のアミノ酸配列からなる。本発明のポリペプチドの競合阻害剤として用いる場合には、少なくとも100アミノ酸以上、好ましくは200アミノ酸以上、さらに好ましくは300アミノ酸以上(例えば、400アミノ酸以上)のアミノ酸配列からなる。
本発明の部分ペプチドは、遺伝子工学的手法、公知のペプチド合成法、あるいは本発明のポリペプチドを適切なペプチダーゼで切断することによって製造することができる。ペプチドの合成は、例えば、固相合成法、液相合成法のいずれによってもよい。
本発明は、また、本発明のDNAが挿入されたベクターを提供する。本発明のベクターは、宿主細胞内において本発明のDNAを保持させたり、本発明のポリペプチドを発現させるために有用である。
ベクターとしては、例えば、大腸菌を宿主とする場合には、ベクターを大腸菌(例えば、JM109、DH5α、HB101、XL1Blue)などで大量に増幅させ大量調製するために、大腸菌で増幅されるための「ori」をもち、さらに形質転換された大腸菌の選抜遺伝子(例えば、なんらかの薬剤(アンピシリンやテトラサイクリン、カナマイシン、クロラムフェニコール)により判別できるような薬剤耐性遺伝子)を有すれば特に制限はない。
ベクターの例としては、M13系ベクター、pUC系ベクター、pBR322、pBluescript、pCR−Scriptなどが挙げられる。また、cDNAのサブクローニング、切り出しを目的とした場合、上記ベクターの他に、例えば、pGEM−T、pDIRECT、pT7などが挙げられる。
本発明のポリペプチドを生産する目的においてベクターを使用する場合には、特に、発現ベクターが有用である。発現ベクターとしては、例えば、大腸菌での発現を目的とした場合は、ベクターが大腸菌で増幅されるような上記特徴を持つほかに、宿主をJM109、DH5α、HB101、XL1−Blueなどの大腸菌とした場合においては、大腸菌で効率よく発現できるようなプロモーター、例えば、lacZプロモーター(Wardら,Nature(1989)341,544−546;FASEB J.(1992)6,2422−2427)、araBプロモーター(Betterら,Science(1988)240,1041−1043)、またはT7プロモーターなどを持っていることが不可欠である。このようなベクターとしては、上記ベクターの他にpGEX−5X−1(ファルマシア社製)、「QIAexpress system」(キアゲン社製)、pEGFP、またはpET(この場合、宿主はT7 RNAポリメラーゼを発現しているBL21が好ましい)などが挙げられる。
また、ベクターには、ポリペプチド分泌のためのシグナル配列が含まれていてもよい。ポリペプチド分泌のためのシグナル配列としては、大腸菌のペリプラズムに産生させる場合、pelBシグナル配列(Lei,S.P.et al J.Bacteriol.(1987)169,4379)を使用すればよい。宿主細胞へのベクターの導入は、例えば塩化カルシウム法、エレクトロポレーション法を用いて行うことができる。
大腸菌以外にも、例えば、本発明のポリペプチドを製造するためのベクターとしては、哺乳動物由来の発現ベクター(例えば、pcDNA3(インビトロゲン社製)や、pEGF−BOS(Nucleic Acids.Res.1990,18(17),p5322)、pEF、pCDM8)、昆虫細胞由来の発現ベクター(例えば「Bac−to−BAC baculovairus expression system」(ギブコBRL社製)、pBacPAK8)、植物由来の発現ベクター(例えばpMH1、pMH2)、動物ウィルス由来の発現ベクター(例えば、pHSV、pMV、pAdexLcw)、レトロウィルス由来の発現ベクター(例えば、pZIPneo)、酵母由来の発現ベクター(例えば、「Pichia Expression Kit」(インビトロゲン社製)、pNV11、SP−Q01)、枯草菌由来の発現ベクター(例えば、pPL608、pKTH50)が挙げられる。
CHO細胞、COS細胞、NIH3T3細胞等の動物細胞での発現を目的とした場合には、細胞内で発現させるために必要なプロモーター、例えばSV40プロモーター(Mulliganら,Nature(1979)277,108)、MMLV−LTRプロモーター、EF1αプロモーター(Mizushimaら,Nucleic Acids Res.(1990)18,5322)、CMVプロモーターなどを持っていることが不可欠であり、細胞への形質転換を選抜するための遺伝子(例えば、薬剤(ネオマイシン、G418など)により判別できるような薬剤耐性遺伝子)を有すればさらに好ましい。このような特性を有するベクターとしては、例えば、pMAM、pDR2、pBK−RSV、pBK−CMV、pOPRSV、pOP13などが挙げられる。
さらに、遺伝子を安定的に発現させ、かつ、細胞内での遺伝子のコピー数の増幅を目的とする場合には、核酸合成経路を欠損したCHO細胞にそれを相補するDHFR遺伝子を有するベクター(例えば、pCHOIなど)を導入し、メトトレキセート(MTX)により増幅させる方法が挙げられ、また、遺伝子の一過性の発現を目的とする場合には、SV40 T抗原を発現する遺伝子を染色体上に持つCOS細胞を用いてSV40の複製起点を持つベクター(pcDなど)で形質転換する方法が挙げられる。複製開始点としては、また、ポリオーマウィルス、アデノウィルス、ウシパピローマウィルス(BPV)等の由来のものを用いることもできる。さらに、宿主細胞系で遺伝子コピー数増幅のため、発現ベクターは選択マーカーとして、アミノグリコシドトランスフェラーゼ(APH)遺伝子、チミジンキナーゼ(TK)遺伝子、大腸菌キサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(Ecogpt)遺伝子、ジヒドロ葉酸還元酵素(dhfr)遺伝子等を含むことができる。
一方、動物の生体内で本発明のDNAを発現させる方法としては、本発明のDNAを適当なベクターに組み込み、例えば、レトロウイルス法、リポソーム法、カチオニックリポソーム法、アデノウイルス法などにより生体内に導入する方法などが挙げられる。これにより、本発明のSLURP−2遺伝子の変異に起因する疾患に対する遺伝子治療を行うことが可能である。用いられるベクターとしては、例えば、アデノウイルスベクター(例えばpAdexlcw)やレトロウイルスベクター(例えばpZIPneo)などが挙げられるが、これらに制限されない。ベクターへの本発明のDNAの挿入などの一般的な遺伝子操作は、常法に従って行うことが可能である(Molecular Cloning,5.61−5.63)。生体内への投与は、ex vivo法であってもin vivo法であってもよい。
また、本発明は、本発明のベクターが導入された宿主細胞を提供する。本発明のベクターが導入される宿主細胞としては特に制限はなく、例えば、大腸菌や種々の動物細胞などを用いることが可能である。本発明の宿主細胞は、例えば、本発明のポリペプチドの製造や発現のための産生系として使用することができる。ポリペプチド製造のための産生系は、in vitroおよびin vivoの産生系がある。in vitroの産生系としては、真核細胞を使用する産生系や原核細胞を使用する産生系が挙げられる。
真核細胞を使用する場合、例えば、動物細胞、植物細胞、真菌細胞を宿主に用いることができる。動物細胞としては、哺乳類細胞、例えば、CHO(J.Exp.Med.(1995)108,945)、COS、3T3、ミエローマ、BHK(baby hamster kidney)、HeLa、Vero、両生類細胞、例えばアフリカツメガエル卵母細胞(Valle,et al.,Nature(1981)291,358−340)、あるいは昆虫細胞、例えば、Sf9、Sf21、Tn5が知られている。CHO細胞としては、特に、DHFR遺伝子を欠損したCHO細胞であるdhfr−CHO(Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1980)77,4216−4220)やCHO K−1(Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1968)60,1275)を好適に使用することができる。動物細胞において、大量発現を目的とする場合には特にCHO細胞が好ましい。宿主細胞へのベクターの導入は、例えば、リン酸カルシウム法、DEAEデキストラン法、カチオニックリボソームDOTAP(ベーリンガーマンハイム社製)を用いた方法、エレクトロポーレーション法、リポフェクションなどの方法で行うことが可能である。
植物細胞としては、例えば、ニコチアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)由来の細胞がポリペプチド生産系として知られており、これをカルス培養すればよい。真菌細胞としては、酵母、例えば、サッカロミセス(Saccharomyces)属、例えば、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、糸状菌、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属、例えば、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)が知られている。
原核細胞を使用する場合、細菌細胞を用いる産生系がある。細菌細胞としては、大腸菌(E.coli)、例えば、JM109、DH5α、HB101等が挙げられ、その他、枯草菌が知られている。
これらの細胞を目的とするDNAにより形質転換し、形質転換された細胞をin vitroで培養することによりポリペプチドが得られる。培養は、公知の方法に従い行うことができる。例えば、動物細胞の培養液として、例えば、DMEM、MEM、RPMI1640、IMDMを使用することができる。その際、牛胎児血清(FCS)等の血清補液を併用することもできるし、無血清培養してもよい。培養時のpHは、約6〜8であるのが好ましい。培養は、通常、約30〜40℃で約15〜200時間行い、必要に応じて培地の交換、通気、攪拌を加える。
一方、in vivoでポリペプチドを産生させる系としては、例えば、動物を使用する産生系や植物を使用する産生系が挙げられる。これらの動物又は植物に目的とするDNAを導入し、動物又は植物の体内でポリペプチドを産生させ、回収する。本発明における「宿主」とは、これらの動物、植物を包含する。
動物を使用する場合、哺乳類動物、昆虫を用いる産生系がある。哺乳類動物としては、ヤギ、ブタ、ヒツジ、マウス、ウシを用いることができる(Vicki Glaser,SPECTRUM Biotechnology Applications,1993)。また、哺乳類動物を用いる場合、トランスジェニック動物を用いることができる。
例えば、目的とするDNAを、ヤギβカゼインのような乳汁中に固有に産生されるポリペプチドをコードする遺伝子との融合遺伝子として調製する。次いで、この融合遺伝子を含むDNA断片をヤギの胚へ注入し、この胚を雌のヤギへ移植する。胚を受容したヤギから生まれるトランスジェニックヤギ又はその子孫が産生する乳汁から、目的のポリペプチドを得ることができる。トランスジェニックヤギから産生されるポリペプチドを含む乳汁量を増加させるために、適宜ホルモンをトランスジェニックヤギに使用してもよい(Ebert,K.M.et al.,Bio/Technology(1994)12,699−702)。
また、昆虫としては、例えばカイコを用いることができる。カイコを用いる場合、目的のポリペプチドをコードするDNAを挿入したバキュロウィルスをカイコに感染させることにより、このカイコの体液から目的のポリペプチドを得ることができる(Susumu,M.et al.,Nature(1985)315,592−594)。
さらに、植物を使用する場合、例えばタバコを用いることができる。タバコを用いる場合、目的とするポリペプチドをコードするDNAを植物発現用ベクター、例えばpMON 530に挿入し、このベクターをアグロバクテリウム・ツメファシエンス(Agrobacterium tumefaciens)のようなバクテリアに導入する。このバクテリアをタバコ、例えば、ニコチアナ・タバカム(Nicotiana tabacum)に感染させ、本タバコの葉より所望のポリペプチドを得ることができる(Ma J K,et al.,Eur.J.Immunol.(1994)24,131−138)。
これにより得られた本発明のポリペプチドは、宿主細胞内または細胞外(培地など)から単離し、実質的に純粋で均一なポリペプチドとして精製することができる。ポリペプチドの分離、精製は、通常のポリペプチドの精製で使用されている分離、精製方法を使用すればよく、何ら限定されるものではない。例えば、クロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、溶媒沈殿、溶媒抽出、蒸留、免疫沈降、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動、等電点電気泳動法、透析、再結晶等を適宜選択、組み合わせればポリペプチドを分離、精製することができる。
クロマトグラフィーとしては、例えばアフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、ゲル濾過、逆相クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー等が挙げられる(Strategies for Protein Purification and Characterization:A Laboratory Course Manual.Ed Daniel R.Marshak et al.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1996)。これらのクロマトグラフィーは、液相クロマトグラフィー、例えばHPLC、FPLC等の液相クロマトグラフィーを用いて行うことができる。本発明は、これらの精製方法を用い、高度に精製されたポリペプチドも包含する。
なお、ポリペプチドを精製前又は精製後に適当なタンパク質修飾酵素を作用させることにより、任意に修飾を加えたり、部分的にペプチドを除去することもできる。タンパク質修飾酵素としては、例えば、トリプシン、キモトリプシン、リシルエンドペプチダーゼ、プロテインキナーゼ、グルコシダーゼなどが用いられる。
本発明のポリペプチドと結合する抗体としては、モノクローナル抗体(全長モノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、抗体変異体等が例示できる。
本発明における「モノクローナル抗体」とは、実質的に均質な抗体の集団、即ち、集団を構成する個々の抗体が、天然において起こり得る少量で存在する変異体を除いては均一である抗体集団から得られた抗体を指す。モノクローナル抗体は高度に特異的であり、単一の抗原部位に対して作用するものである。さらに、異なる抗原決定基(エピトープ)に対する異なる抗体を典型的には含む慣用な(ポリクローナル)抗体調製物と比べて、各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の抗原決定基に向けられる。その特異性に加えて、モノクローナル抗体は、他の免疫グロブリンにより汚染されていないハイブリドーマ培養により合成される点で有利である。「モノクローナル」という修飾語は、実質的に均一な抗体の集団より得られた抗体の特性を示唆するものであって、抗体が特定の方法により製造されることを限定するものではない。例えば、本発明において用いられるモノクローナル抗体を、例えば後述するハイブリドーマ法(Kohler and Milstein,Nature256:495(1975))、または、組換え方法(米国特許第4,816,567号)により製造してもよい。本発明において使用するモノクローナル抗体はまた、ファージ抗体ライブラリーから単離してもよい(Clackson et al.,Nature 352:624−628(1991);Marks et al.,J.Mol.Biol.222:581−597(1991))。本発明におけるモノクローナル抗体には、特に、重鎖及び/または軽鎖の一部が特定の種、または特定の抗体クラス若しくはサブクラス由来であり、鎖の残りの部分が別の種、または別の抗体クラス若しくはサブクラス由来である「キメラ」抗体(免疫グロブリン)、並びに、所望の生物学的活性を有する限り、このような抗体の断片が含まれる(米国特許第4,816,567号;Morrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851−6855(1984))。
本発明において、「抗体変異体」とは、1またそれ以上のアミノ酸残基が改変された、抗体のアミノ酸配列バリアントを指す。どのように改変されたアミノ酸バリアントであれ、元となった抗体と同じ結合特異性を有すれば、本発明における「抗体変異体」に含まれる。このような変異体は、抗体の重鎖若しくは軽鎖の可変ドメインのアミノ酸配列と少なくとも75%、より好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも85%、さらにより好ましくは少なくとも90%、そして、最も好ましくは少なくとも95%のアミノ酸配列相同性または類似性を有するアミノ酸配列と100%よりも少ない配列相同性、または類似性を有する。
ポリクローナル抗体は好ましくは、関連抗原及びアジュバントの複数の皮下(sc)または腹膜内(ip)注射により非ヒト哺乳動物で作られる。免疫化される種に対して免疫原性のタンパク質、例えば、キーホールリンペットヘモシアニン、血清アルブミン、仔ウシチログロブリン、または大豆トリプシンインヒビターに、例えば、マレイミドベンゾイルスルフォスクシンイミドエステル(システイン残基を介した結合)、N−ヒドロキシスクシンイミド(リシン残基を介した)、グルタルアルデヒド、無水コハク酸、塩化チオニル、若しくはR1N=C=CR(式中、R及びR1は異なるアルキル基である)等の二機能性の薬剤若しくは誘導剤を用いて関連抗原を結合させることもできる。
例えば、100μg若しくは5μgのタンパク質若しくはコンジュゲート(それぞれ、ウサギまたはマウスについての量)を3倍量のFreund’s完全アジュバントと合わせ、溶液を複数回、皮内注射することにより、動物を抗原、免疫原性コンジュゲートまたは誘導体に対して免疫化する。一ヶ月後、動物をもとのFreund’s完全アジュバント中のペプチドまたはコンジュゲートの1/5〜1/10量を複数の部位に皮下注射することにより追加免疫する。7〜14日後、動物から採血し、血清を抗体力価について分析する。好ましくは、動物の追加免疫の際には、同じ抗原ではあるが異なるタンパク質に、及び/または、異なる交差結合試薬を介して結合されたコンジュゲートを用いる。コンジュゲートはまた、組換え細胞培養タンパク質融合で作成することもできる。また、免疫応答を増幅するため、ミョウバン等の凝集剤が好ましくは用いられる。選択された哺乳動物抗体は通常、抗原に対して十分に強い結合親和性を有する。抗体の親和性は、飽和結合、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)、及び競合分析(例えば、放射性免疫分析)により決定することができる。
所望のポリクローナル抗体のスクリーニング法としては、Antibodies,A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Laboratoriey、Harlow and David Lane edit.(1988))に記載されるような慣用の交差結合分析を行うことができる。また、代わりに、例えば、エピトープマッピング(Champe et al.,J.Biol.Chem.270:1388−1394(1995))を行ってもよい。ポリペプチドまたは抗体の効力の測定方法として好ましいのは、抗体結合親和性の定量化を用いた方法であるが、その他の態様では、それに加えて、または結合親和性測定に代えて抗体の1若しくはそれ以上の生物学的特性を評価する方法を含む。このような分析法は特に、抗体の治療的な有効性を示すので有用である。通常、必ずしもではないが、このような分析において改善された特性を示す抗体はまた、結合親和性も増幅されている。
モノクローナル抗体は単一の抗原部位を認識する抗体であり、均一な特異性により、一般的に多数の異なる抗原部位を認識する抗体を含むポリクローナル抗体よりも有用である。モノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法(Kohler et al.,Nature 256:495(1975))または、組換えDNA法(米国特許第4,816,567号)等により製造することができる。
ハイブリドーマ法では、マウス、または、ハムスター若しくはアカゲザル等の他の適当な宿主動物を免疫化に使用したタンパク質に対して特異的に結合する抗体を産生するか、または、産生できるリンパ球を誘導するために上述と同様に免疫化する。また、in vitroにおいてリンパ球を免疫化することもできる。その後、リンパ球をポリエチレングリコール等の適当な融合剤を用いてミエローマ細胞と融合させハイブリドーマ細胞を形成させる(Goding、Monoclonal Antibodies:Principals and Practice,pp.590−103,Academic Press,(1986))。製造されたハイブリドーマ細胞を、好ましくは、未融合の親ミエローマ細胞の生育または成長を阻害する1またはそれより多くの物質を含む適当な培養培地に植え、生育する。例えば、もし親ミエローマ細胞がヒポキサンチン グアニン ホスホリボシル トランスフェラーゼ酵素(HGPRTまたはHPRT)を欠く場合、そのハイブリドーマのための培養培地には、典型的には、HGPRT欠損細胞の生育を阻止する物質ヒポキサンチン、アミノプテリン、及びチミジンが含まれる(HAT培地)。好ましいミエローマ細胞は、効率的に融合し、選択された抗体産生細胞において、安定で高いレベルで抗体を産生し、そして、HAT培地等の培地に対して感受性の細胞である。これらの中で好ましいミエローマセルラインは、Salk Institute Cell Distribution Center(San Diego,Calif.USA)から入手できるMOPC−21及びMPC−11マウス腫瘍由来の細胞、並びに、American Type Culture Collection(Rockville,Md.USA)から入手できるSP−2、またはX63−Ag8−653細胞等のマウスミエローマラインである。ヒトミエローマ、及び、マウス−ヒトheteromyclomaセルラインも、ヒトモノクローナル抗体の産生に用いられてきた(Kozbar,J.Immunol.133:3001(1984);Brodeur et al.,Monoclonal Antibody Production Techniques and Application,pp.51−63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987))。
次に、ハイブリドーマ細胞が生育する培養培地を、抗原に対するモノクローナル抗体の産生について分析する。好ましくは、ハイブリドーマ細胞により産生されるモノクローナル抗体の結合特異性を、免疫沈降、または、放射免疫分析(RIA)若しくは酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)等のin vitro結合分析により測定する。所望の特異性、親和性及び/または活性を有する抗体を産生するハイブリドーマ細胞を同定した後、クローンを限定的希釈法によりサブクローニングし、標準的な方法により生育する(Goding,Monoclonal Antibodies:Principals an Practice,pp.59−103,Academic Press,1986)。この目的に適した培養培地は、例えば、D−MEMまたはRPIM−1640培地である。さらに、ハイブリドーマ細胞は、in vivoで動物中の腹水腫瘍として生育させることもできる。サブクローンにより分泌されるモノクローナル抗体は、好ましくは培養培地、腹水液、または血清から、例えば、プロテインA−セファロース、ハイドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析、またはアフィニティークロマトグラフィー等の慣用な免疫グロブリン精製方法により分離される。
モノクローナル抗体をコードするDNAは、慣用な方法(例えば、モノクローナル抗体の重鎖及び軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを用いて)により容易に単離、配列決定できる。ハイブリドーマ細胞はこのようなDNAの好ましい出発材料である。一度単離したならば、DNAを発現ベクターに挿入し、E.coli細胞、サルCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞または形質転換されなければ免疫グロブリンを産生しないミエローマ細胞等の宿主細胞へ組換え、組換え宿主細胞からモノクローナル抗体を産生させる。また別の態様として、McCaffertyら(Nature 348:552−554(1990))により記載された技術を用いて製造された抗体ファージライブラリーより抗体、または抗体断片を単離することができる。
Clacksonら(Nature 352:624−628(1991))、及びMarksら(J.Mol.Biol.222:581−597(1991))は、各々、ファージライブラリーを用いたマウス及びヒト抗体の単離について記載する。次の文献は、高親和性(nM範囲)ヒト抗体のチェーンシャッフリングによる製造(Marks et al.,Bio/Technology 10:779−783(1992))について、そして、巨大なファージライブラリーを構築するための方法としてのコンビナトリアル感染、及びin vivo組換え(Waterhouse et al.,Nucleic Acids Res.21:2265−2266(1993))について記載する。これらの技術も、モノクローナル抗体の単離のために従来のモノクローナル抗体ハイブリドーマ技術に代えて利用し得る。
モノクローナル抗体をコードするDNAはまた、例えば、ヒト重鎖、及び軽鎖の定常ドメインのコード配列をそれに対するマウス配列に代えて置換すること(米国特許第4,816,567号;Morrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851(1984))、または免疫グロブリンポリペプチドを共有結合により結合させることにより改変することができる。典型的には、このような非免疫グロブリンポリペプチドは、1つの抗原に対して特異性を有する抗原結合部位、及び、異なる抗原に対して特異性を有する抗原結合部位を有するキメラ二特異性抗体を構築するため、抗体の定常ドメインで置換するか、または、抗体の抗原結合部位の可変ドメインを置換する。
また、本発明のポリペプチドと結合する抗体としては、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、および抗体断片(例えば、Fab、F(ab’)2、及びFv)等もまた挙げられる。
上記「ヒト化抗体」とは再構成(reshaped)ヒト抗体とも称され、ヒト以外の哺乳動物、たとえばマウス抗体の相補性決定領域(CDR;complementarity determining region)をヒト抗体の相補性決定領域へ移植したものであり、その一般的な遺伝子組換え手法も知られている。具体的には、マウス抗体のCDRとヒト抗体のフレームワーク領域(framework region;FR)を連結するように設計したDNA配列を、末端部にオーバーラップする部分を有するように作製した数個のオリゴヌクレオチドからPCR法により合成する。得られたDNAをヒト抗体定常領域をコードするDNAと連結し、次いで発現ベクターに組み込んで、これを宿主に導入し産生させることにより得られる(欧州特許出願公開番号EP 239400、国際特許出願公開番号WO 96/02576参照)。CDRを介して連結されるヒト抗体のFRは、相補性決定領域が良好な抗原結合部位を形成するものが選択される。必要に応じ、再構成ヒト抗体の相補性決定領域が適切な抗原結合部位を形成するように抗体の可変領域のフレームワーク領域のアミノ酸を置換してもよい(Sato,K.et al.,Cancer Res.(1993)53,851−856)。
「キメラ抗体」とは、重鎖及び/または軽鎖の一部が特定の種、または特定の抗体クラス若しくはサブクラス由来であり、鎖の残りの部分が別の種、または別の抗体クラス若しくはサブクラス由来である抗体を意味する。
本発明において、「抗体断片」とは、全長抗体の一部を指し、一般に、抗原結合領域または可変領域のことである。例えば、抗体断片にはFab、Fab’、F(ab’)2、及びFv断片が含まれる。抗体のパパイン消化により、Fab断片と呼ばれる、それぞれ1つの抗原結合部位を有する2つの同じ抗原結合断片、及び、残りの容易に結晶化するために「Fc」と呼ばれる断片が生じる。また、ペプシン消化により2つの抗原結合部位を有し、抗原を交差結合し得るF(ab’)2断片、及び、残りの別な断片(pFc’と呼ばれる)が得られる。その他の断片としては、diabody(diabodies)、線状抗体、一本鎖抗体分子、及び抗体断片より形成された多特異性抗体が含まれる。
ここで、「Fv」断片は最小の抗体断片であり、完全な抗原認識部位と結合部位を含む。この領域は1つの重鎖及び軽鎖の可変ドメインが非共有結合により強く連結されたダイマーである(VH−VLダイマー)。各可変ドメインの3つのCDRが相互作用し、VH−VLダイマーの表面に抗原結合部位を形成する。6つのCDRは、抗体に抗原結合部位を付与するものである。しかしながら、1つの可変ドメイン(または、抗原に特異的な3つのCDRのみを含むFvの半分)であっても、全結合部位よりは低い親和性ではあるが、抗原を認識し結合する能力を有する。
また、Fab断片(F(ab)とも呼ばれる)はさらに、軽鎖の定常ドメイン、及び、重鎖の細胞の定常ドメイン(CH1)を含む。Fab’断片はFab断片と、抗体のヒンジ領域からの1またはそれ以上のシステインを含む重鎖CH1ドメインのカルボキシ末端由来の数個の残基を付加的に有する点で異なる。
本発明において、「diabody(diabodies)」とは、2つの抗原結合部位を有する小さな抗体断片を指し、該断片は、同じポリペプチド鎖中で軽鎖可変ドメイン(VL)に連結された重鎖可変ドメイン(VH)(VH−VL)を含む。同じ鎖中で2つのドメインの間を結合できない位に短いリンカーを用いると、2つのドメインはもう一方の鎖の定常ドメインとペアを形成し、2つの抗原結合部位が創り出される。Diabodyはより詳細に、例えば、EP404,097号、WO93/11161号、及びHolliner et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993))に記載される。
一本鎖抗体(以下、一本鎖Fv若しくはsFvとも呼ぶ)、またはsFv抗体断片には、抗体のVH及びVLドメインが含まれ、これらのドメインは単一のポリペプチド鎖中に存在する。一般に、Fvポリペプチドはさらに、VH及びVLドメインの間にポリペプチドリンカーを含み、それによりsFvは、抗原結合のために必要な構造が形成できる。sFvの総説については、Pluckthun『The Pharmacology of Monoclonal Antibodies』Vol.113(Rosenburg及びMoore編、Springer Verlag,New York,pp.269−315(1994))参照。
多特異性抗体は、少なくとも2種類の異なる抗原に対して特異性を有する抗体である。通常このような分子は2個の抗原を結合するものであるが(即ち、二重特異性抗体)、本発明における「多特異性抗体」は、それ以上の(例えば、3種類の)抗原に対して特異性を有する抗体を包含するものである。多特異性抗体は全長からなる抗体、またはそのような抗体の断片(例えば、F(ab’)2二特異性抗体)であり得る。
従来、抗体断片は天然の抗体のプロテアーゼによる消化により製造されてきた(Morimoto et al.,Journal of Biochemical and Biophysical Methods 24:107−117(1992);Brennan et al.,Science 229:81(1985))が、現在は組換技術により製造することも可能である。例えば、上述の抗体ファージライブラリーから抗体断片を単離することもできる。また、大腸菌等の宿主より直接F(ab’)2−SH断片を回収し、F(ab’)2断片の形態に化学的に結合させることもできる(Carter et al.,Bio/Technology 10:163−167(1992))。さらにまた別の方法としては、F(ab’)2断片を直接、組換宿主培養物から単離することもできる。その他、一本鎖抗体等の断片の作製方法も公知である。一本鎖抗体を作成する方法は当技術分野において周知である(例えば、米国特許第4,946,778号、米国特許第5,260,203号、米国特許第5,091,513号、米国特許第5,455,030号等を参照)。
当分野において多特異性抗体の製造法は公知である。全長の二特異性抗体の産生は、異なる特異性を有する2つの免疫グロブリン重鎖−軽鎖の共発現を含むものである(Millstein et al.,Nature 305:537−539(1983))。免疫グロブリンの重鎖及び軽鎖はランダムに取り合わされるので、共発現を行う得られた複数のハイブリドーマ(クワドローマ)は、各々異なる抗体分子を発現するハイブリドーマの混合物であり、このうち正しい二特異性抗体を産生するものを選択する必要がある。選択はアフィニティークロマトグラフィー等の方法により行うことができる。また、別な方法では所望の結合特異性を有する抗体の可変領域を免疫グロブリンの定常ドメイン配列に融合する。該定常ドメイン配列は、好ましくは免疫グロブリンの重鎖の定常領域の内、ヒンジ、CH2及びCH3領域の一部を少なくとも含むものである。好ましくは、さらに軽鎖との結合に必要な重鎖のCH1領域が含まれる。免疫グロブリン重鎖融合体をコードするDNA、及び、所望により免疫グロブリン軽鎖をコードするDNAをそれぞれ別々の発現ベクターに挿入し、適当な宿主生物に形質転換する。別々の発現ベクターに各遺伝子を挿入することにより、それぞれの鎖の存在割合が同じでない方が、得られる抗体の収量が上がる場合に、各鎖の発現割合の調節が可能となり都合が良いが、当然ながら、複数の鎖をコードする遺伝子を一つのベクターに挿入して用いることも可能である。
好ましい態様においては、第一の結合特性を有する重鎖がハイブリッド免疫グロブリンの一方の腕として存在し、別の結合特性の重鎖−軽鎖複合体がもう一方の腕として存在する二重特異性抗体が望ましい。このように一方の腕のみに軽鎖を存在させることにより、二重特異性抗体の他の免疫グロブリンからの分離を容易に行うことができる。該分離方法については、WO94/04690参照。二特異性抗体の作成方法については、さらに、Sureshら(Methods in Enzymology 121:210(1986))の方法を参照することができる。組換細胞培養物から得られる最終産物中のホモダイマーを減らしヘテロダイマーの割合を増加させる方法として、抗体の定常ドメインのCH3を含み、一方の抗体分子において、他方の分子と結合する表面の1若しくは複数の小さな側鎖のアミノ酸を大きな側鎖のアミノ酸(例えば、チロシンやトリプトファン)に変え、他方の抗体分子の対応する部分の大きな側鎖のアミノ酸を小さなもの(例えば、アラニンやスレオニン)に変えて第一の抗体分子の大きな側鎖に対応する空洞を設ける方法も知られている(WO96/27011)。
二重特異性抗体には、例えば、一方の抗体がアビジンに結合され、他方がビオチン等に結合されたようなヘテロ共役抗体が含まれる(米国特許第4,676,980号;WO91/00360;WO92/00373;EP03089)。このようなヘテロ共役抗体の作成に利用される架橋剤は周知であり、例えば、米国特許第4,676,980号にもそのような例が記載されている。
また、抗体断片より二特異性抗体を製造する方法も報告されている。例えば、化学結合を利用して製造することができる。例えば、まずF(ab’)2断片を作成し、同一分子内でのジフルフィド形成を防ぐため断片をジチオール錯化剤アルサニルナトリウムの存在化で還元する。次にF(ab’)2断片をチオニトロ安息香酸塩(TNB)誘導体に変換する。メルカプトエチルアミンを用いて一方のF(ab’)2−TNB誘導体をFab’−チオールに再還元した後、F(ab’)2−TNB誘導体及びFab’−チオールを等量混合し二特異性抗体を製造する。
組換細胞培養物から直接、二重特異性抗体を製造し、単離する方法も種々、報告されている。例えば、ロイシンジッパーを利用した二重特異性抗体の製造方法が報告されている(Kostelny et al.,J,Immunol.148(5):1547−1553(1992))。まず、Fos及びJunタンパク質のロイシンジッパーペプチドを、遺伝子融合により異なる抗体のFab’部分に連結させ、ホモダイマーの抗体をヒンジ領域においてモノマーを形成するように還元し、抗体ヘテロダイマーとなるように再酸化する。また、軽鎖可変ドメイン(VL)に重鎖可変ドメイン(VH)を、これら2つのドメイン間での対形成できない位に短いリンカーを介して連結し、相補的な別のVL及びVHドメンと対を形成させ、それにより2つの抗原結合部位を形成させる方法もある(Hollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993))。また、一本鎖Fv(sFV)を用いたダイマーについても報告されている(Gruger et al.,J.Immunol.152:5368(1994))。さらに、二重特異性ではなく三重特異性の抗体についても報告されている(Tutt et al.,J.Immunol.147:60(1991))。
ヒト抗体は当業者に公知の方法で得ることができる。例えば、ヒトリンパ球をin vitroで感作し、感作リンパ球をヒト由来の永久分裂能を有するミエローマ細胞と融合させ、所望のヒト抗体を得ることができる(特公平1−59878号公報参照)。さらに、ヒト抗体遺伝子の全てのレパートリーを有するトランスジェニック動物に抗原を投与して抗体産生細胞を取得し、これを不死化させた細胞からヒト抗体を取得してもよい(国際特許出願公開番号WO 94/25585号公報、WO 93/12227号公報、WO 92/03918号公報、WO 94/02602号公報参照)。
また、遺伝子組換え技術により、そのようなヒト抗体の重鎖及び軽鎖の各々をコードするcDNAを、好ましくは該cDNAを含むベクターにより宿主を形質転換して得られる遺伝子組換え宿主であって、遺伝子組換えヒトモノクローナル抗体を産生する宿主を培養することにより培養上清中から得ることもできる。ここで、該宿主は受精卵以外の真核細胞、好ましくはCHO細胞、リンパ球やミエローマ等の哺乳動物細胞である。
得られた抗体は、均一にまで精製することができる。抗体の分離、精製は通常のタンパク質で使用されている分離、精製方法を使用すればよい。例えばアフィニティークロマトグラフィー等のクロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、塩析、透析、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動、等電点電気泳動等を適宜選択、組み合わせれば、抗体を分離、精製することができる(Antibodies:A Laboratory Manual.Ed Harlow and David Lane,Cold Spring Harbor Laboratory,1988)が、これらに限定されるものではない。アフィニティークロマトグラフィーに用いるカラムとしては、プロテインAカラム、プロテインGカラムが挙げられる。例えばプロテインAカラムを用いたカラムとして、Hyper D,POROS,Sepharose F.F.(Pharmacia)等が挙げられる。
抗体には治療目的として各種試薬を結合して使用することもできる。このような試薬としては、ドキソルビシン、メトトレキサート、タキソールなどの化学療法剤、重金属、放射核種、Pseudomonas解毒素などのトキシン類を挙げることができる。治療用試薬との結合体を生産する方法および治療用に使用する方法については、米国特許5057313号、米国特許5156840号に記載されている。
本発明はまた、本発明のDNAまたはその相補鎖に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチドを提供する。
ここで「相補鎖」とは、A:T(ただしRNAの場合はU)、G:Cの塩基対からなる二本鎖核酸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。相同性を決定するためのアルゴリズムは本明細書に記載したものを使用すればよい。また、「オリゴヌクレオチド」にはポリヌクレオチドも含まれる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、本発明のポリペプチドをコードするDNAの検出や増幅に用いるプローブやプライマー、該DNAの発現を検出するためのプローブやプライマー、本発明のポリペプチドの発現を制御するためのヌクレオチド又はヌクレオチド誘導体(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドやリボザイム、またはこれらをコードするDNA等)として使用することができる。また、本発明のオリゴヌクレオチドは、DNAアレイの基板の形態で使用することができる。
該オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いる場合、その長さは、通常15bp〜100bpであり、好ましくは17bp〜30bpである。プライマーは、本発明のDNAまたはその相補鎖の少なくとも一部を増幅しうるものであれば、特に制限されない。また、プライマーとして用いる場合、3’側の領域は相補的とし、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。
また、上記オリゴヌクレオチドをプローブとして使用する場合、該プローブは、本発明のDNAまたはその相補鎖の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズするものであれば、特に制限されない。該プローブは、合成オリゴヌクレオチドであってもよく、通常少なくとも15bp以上の鎖長を有する。
本発明のオリゴヌクレオチドをプローブとして用いる場合は、適宜標識して用いることが好ましい。標識する方法としては、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて、オリゴヌクレオチドの5’端を32Pでリン酸化することにより標識する方法、およびクレノウ酵素等のDNAポリメラーゼを用い、ランダムヘキサマーオリゴヌクレオチド等をプライマーとして32P等のアイソトープ、蛍光色素、またはビオチン等によって標識された基質塩基を取り込ませる方法(ランダムプライム法等)を例示することができる。
本発明のオリゴヌクレオチドは、例えば市販のオリゴヌクレオチド合成機により作製することができる。プローブは、制限酵素処理等によって取得される二本鎖DNA断片として作製することもできる。
アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、例えば、配列番号:1の塩基配列中のいずれかの箇所にハイブリダイズするアンチセンスオリゴヌクレオチドが含まれる。このアンチセンスオリゴヌクレオチドは、好ましくは配列番号:1の塩基配列中の連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドである。さらに好ましくは、連続する少なくとも15個以上のヌクレオチドが翻訳開始コドンを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドである。
アンチセンスオリゴヌクレオチドとしては、それらの誘導体や修飾体を使用することができる。修飾体として、例えばメチルホスホネート型又はエチルホスホネート型のような低級アルキルホスホネート修飾体、ホスホロチオエート修飾体又はホスホロアミデート修飾体等が挙げられる。
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、DNA又はmRNAの所定の領域を構成するヌクレオチドに対応するヌクレオチドが全て相補配列であるもののみならず、DNAまたはmRNAとオリゴヌクレオチドとが配列番号:1に示される塩基配列に特異的にハイブリダイズできる限り、1又は複数個のヌクレオチドのミスマッチが存在しているものも含まれる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は、本発明のポリペプチドの産生細胞に作用して、該ポリペプチドをコードするDNA又はmRNAに結合することにより、その転写又は翻訳を阻害したり、mRNAの分解を促進したりして、本発明のポリペプチドの発現を抑制することにより、結果的に本発明のポリペプチドの作用を抑制する効果を有する。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は、それらに対して不活性な適当な基剤と混和して塗布剤、パップ剤等の外用剤とすることができる。
また、必要に応じて、賦形剤、等張化剤、溶解補助剤、安定化剤、防腐剤、無痛化剤等を加えて錠剤、散財、顆粒剤、カプセル剤、リポソームカプセル剤、注射剤、液剤、点鼻剤など、さらに凍結乾燥剤とすることができる。これらは常法にしたがって調製することができる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体は患者の患部に直接適用するか、又は血管内に投与するなどして結果的に患部に到達し得るように患者に適用する。さらには、持続性、膜透過性を高めるアンチセンス封入素材を用いることもできる。例えば、リポソーム、ポリ−L−リジン、リピッド、コレステロール、リポフェクチン又はこれらの誘導体が挙げられる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド誘導体の投与量は、患者の状態に応じて適宜調整し、好ましい量を用いることができる。例えば、0.1〜100mg/kg、好ましくは0.1〜50mg/kgの範囲で投与することができる。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドは本発明のポリペプチドの発現を阻害し、従って、本発明のポリペプチドの生物学的活性を抑制することにおいて有用である。また、本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチドを含有する発現阻害剤は、本発明のポリペプチドの生物学的活性を抑制することが可能である点で有用である。
本発明において「基板」とは、オリゴヌクレオチドを固定することが可能な板状の材料を意味する。本発明の基板は、オリゴヌクレオチドを固定することが可能であれば特に制限はないが、一般にDNAアレイ技術で使用される基板を好適に用いることができる。
一般にDNAアレイは、高密度に基板にプリントされた何千ものオリゴヌクレオチドで構成されている。通常これらのDNAは非透過性(non−porous)の基板の表層にプリントされる。基板の表層は、一般的にはガラスであるが、透過性(porous)の膜、例えばニトロセルロースメンブレムを使用することができる。
本発明において、オリゴヌクレオチドの固定(アレイ)方法として、Affymetrix社開発によるオリゴヌクレオチドを基本としたアレイが例示できる。オリゴヌクレオチドのアレイにおいて、オリゴヌクレオチドは通常インサイチュ(in situ)で合成される。例えば、photolithographicの技術(Affymetrix社)、および化学物質を固定させるためのインクジェット(Rosetta Inpharmatics社)技術等によるオリゴヌクレオチドのインサイチュ合成法が既に知られており、いずれの技術も本発明の基板の作製に利用することができる。
本発明において基板に結合させるヌクレオチドプローブの長さは、オリゴヌクレオチドを固定する場合は、通常10〜100bpであり、好ましくは10〜50bpであり、さらに好ましくは15〜25bpである。
また、本発明は、本発明のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニング方法を提供する。この方法は、本発明のポリペプチドとこれに結合する化合物を含むと予想される被検試料とを接触せしめ、該ポリペプチドと被検試料との結合活性を検出し、そして本発明のポリペプチドに結合する活性を有する化合物を選択することを含む。
スクリーニングに用いられる本発明のポリペプチドは組換えポリペプチドであっても、天然由来のポリペプチドであってもよい。また部分ペプチドであってもよい。また細胞表面に発現させた形態、または膜画分としての形態であってもよい。被検試料としては特に制限はなく、例えば、細胞抽出物、細胞培養上清、発酵微生物産生物、海洋生物抽出物、植物抽出物、精製若しくは粗精製ポリペプチド、非ペプチド性化合物、合成低分子化合物、天然化合物が挙げられる。被検試料を接触させる本発明のポリペプチドは、例えば、精製したポリペプチドとして、可溶型ポリペプチドとして、担体に結合させた形態として、他のポリペプチドとの融合ポリペプチドとして、細胞膜上に発現させた形態として、膜画分として被検試料に接触させることができる。
本発明のポリペプチドを用いて、これに結合するポリペプチドをスクリーニングする方法としては、当業者に公知の多くの方法を用いることが可能である。このようなスクリーニングは、例えば、免疫沈降法により行うことができる。具体的には、以下のように行うことができる。本発明のポリペプチドをコードするDNAを、pSV2neo,pcDNA I,pCD8などの外来遺伝子発現用のベクターに挿入することで動物細胞などで当該遺伝子を発現させる。発現に用いるプロモーターとしてはSV40 early promoter(Rigby In Williamson(ed.),Genetic Engineering,Vol.3.Academic Press,London,p.83−141(1982)),EF−1 α promoter(KimらGene 91,p.217−223(1990)),CAG promoter(Niwa et al.Gene 108,p.193−200(1991)),RSV LTR promoter(Cullen Methods in Enzymology 152,p.684−704(1987)),SR α promoter(Takebe et al.Mol.Cell.Biol.8,p.466(1988)),CMV immediate early promoter(Seed and Aruffo Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84,p.3365−3369(1987)),SV40 late promoter(Gheysen and Fiers J.Mol.Appl.Genet.1,p.385−394(1982)),Adenovirus late promoter(Kaufman et al.Mol.Cell.Biol.9,p.946(1989)),HSV TK promoter等の一般的に使用できるプロモーターであれば何を用いてもよい。
動物細胞に遺伝子を導入することで外来遺伝子を発現させるためには、エレクトロポレーション法(Chu,G.et al.Nucl.Acid.Res.15,1311−1326(1987))、リン酸カルシウム法(Chen,C and Okayama,H.Mol.Cell.Biol.7,2745−2752(1987))、DEAEデキストラン法(Lopata,M.A.et al.Nucl.Acids Res.12,5707−5717(1984);Sussman,D.J.and Milman,G.Mol.Cell.Biol.4,1642−1643(1985))、リポフェクチン法(Derijard,B.Cell 7,1025−1037(1994);Lamb,B.T.et al.Nature Genetics 5,22−30(1993);Rabindran,S.K.et al.Science 259,230−234(1993))等の方法があるが、いずれの方法によってもよい。
特異性の明らかとなっているモノクローナル抗体の認識部位(エピトープ)を本発明のポリペプチドのN末またはC末に導入することにより、モノクローナル抗体の認識部位を有する融合ポリペプチドとして本発明のポリペプチドを発現させることができる。用いるエピトープ−抗体系としては市販されているものを利用することができる(実験医学13,85−90(1995))。マルチクローニングサイトを介して、β−ガラクトシダーゼ、マルトース結合タンパク質、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)などとの融合ポリペプチドを発現することができるベクターが市販されている。
融合ポリペプチドにすることにより本発明のポリペプチドの性質をできるだけ変化させないようにするために数個から十数個のアミノ酸からなる小さなエピトープ部分のみを導入して、融合ポリペプチドを調製する方法も報告されている。例えば、ポリヒスチジン(His−tag)、インフルエンザ凝集素HA、ヒトc−myc、FLAG、Vesicular stomatitisウイルス糖タンパク質(VSV−GP)、T7 gene10タンパク質(T7−tag)、ヒト単純ヘルペスウイルス糖タンパク質(HSV−tag)、E−tag(モノクローナルファージ上のエピトープ)などのエピトープとそれを認識するモノクローナル抗体を、本発明のポリペプチドに結合するポリペプチドのスクリーニングのためのエピトープー抗体系として利用できる(実験医学13,85−90(1995))。
免疫沈降においては、これらの抗体を、適当な界面活性剤を利用して調製した細胞溶解液に添加することにより免疫複合体を形成させる。この免疫複合体は本発明のポリペプチド、それと結合能を有するポリペプチド、および抗体からなる。上記エピトープに対する抗体を用いる以外に、本発明のポリペプチドに対する抗体を利用して免疫沈降を行うことも可能である。本発明のポリペプチドに対する抗体は、例えば、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子を適当な大腸菌発現ベクターに導入して大腸菌内で発現させ、発現させたポリペプチドを精製し、これをウサギやマウス、ラット、ヤギ、ニワトリなどに免疫することで調製することができる。また、合成した本発明のポリペプチドの部分ペプチドを上記の動物に免疫することによって調製することもできる。
免疫複合体は、例えば、抗体がマウスIgG抗体であれば、Protein A SepharoseやProtein G Sepharoseを用いて沈降させることができる。また、本発明のポリペプチドを、例えば、GSTなどのエピトープとの融合ポリペプチドとして調製した場合には、グルタチオン−Sepharose 4Bなどのこれらエピトープに特異的に結合する物質を利用して、本発明のポリペプチドの抗体を利用した場合と同様に、免疫複合体を形成させることができる。
免疫沈降の一般的な方法については、例えば、文献(Harlow,E.and Lane,D.:Antibodies,pp.511−552,Cold Spring Harbor Laboratory publications,New York(1988))記載の方法に従って、または準じて行えばよい。
免疫沈降されたポリペプチドの解析にはSDS−PAGEが一般的であり、適当な濃度のゲルを用いることでポリペプチドの分子量により結合していたポリペプチドを解析することができる。また、この際、一般的には本発明のポリペプチドに結合したポリペプチドは、クマシー染色や銀染色といったポリペプチドの通常の染色法では検出することは困難であるので、放射性同位元素である35S−メチオニンや35S−システインを含んだ培養液で細胞を培養し、該細胞内のポリペプチドを標識して、これを検出することで検出感度を向上させることができる。ポリペプチドの分子量が判明すれば直接SDS−ポリアクリルアミドゲルから目的のポリペプチドを精製し、その配列を決定することもできる。
また、本発明のポリペプチドを用いて、該ポリペプチドに結合するポリペプチドを単離する方法としては、例えば、ウエストウエスタンブロッティング法(Skolnik,E.Y.et al.,Cell(1991)65,83−90)を用いて行うことができる。すなわち、本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される細胞、組織よりファージベクター(λgt11,ZAPなど)を用いたcDNAライブラリーを作製し、これをLB−アガロース上で発現させフィルターに発現させたポリペプチドを固定し、精製して標識した本発明のポリペプチドと上記フィルターとを反応させ、本発明のポリペプチドと結合したポリペプチドを発現するプラークを標識により検出すればよい。本発明のポリペプチドを標識する方法としては、ビオチンとアビジンの結合性を利用する方法、本発明のポリペプチド又は本発明のポリペプチドに融合したポリペプチド(例えばGSTなど)に特異的に結合する抗体を利用する方法、ラジオアイソトープを利用する方法又は蛍光を利用する方法等が挙げられる。
また、本発明のスクリーニング方法の他の態様としては、細胞を用いた2−ハイブリッドシステム(Fields,S.and Sternglanz,R.,Trends.Genet.(1994)10,286−292、Dalton S,and Treisman R(1992)Characterization of SAP−1,a protein recruited by serum response factor to the c−fos serum response element.Cell 68,597−612、「MATCHMARKER Two−Hybrid System」,「Mammalian MATCHMAKER Two−Hybrid Assay Kit」,「MATCHMAKER One−Hybrid System」(いずれもクロンテック社製)、「HybriZAP Two−Hybrid Vector System」(ストラタジーン社製))を用いて行う方法が挙げられる。
2−ハイブリッドシステムにおいては、本発明のポリペプチドまたはその部分ペプチドをSRF DNA結合領域またはGAL4 DNA結合領域と融合させて酵母細胞の中で発現させ、本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される細胞より、VP16またはGAL4転写活性化領域と融合する形で発現するようなcDNAライブラリーを作製し、これを上記酵母細胞に導入し、検出された陽性クローンからライブラリー由来cDNAを単離する(酵母細胞内で本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドが発現すると、両者の結合によりレポーター遺伝子が活性化され、陽性のクローンが確認できる)。単離したcDNAを大腸菌に導入して発現させることにより、該cDNAがコードするポリペプチドを得ることができる。これにより本発明のポリペプチドに結合するポリペプチドまたはその遺伝子を調製することが可能である。
2−ハイブリッドシステムにおいて用いられるレポーター遺伝子としては、例えば、HIS3遺伝子の他、Ade2遺伝子、LacZ遺伝子、CAT遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、PAI−1(Plasminogen activator inhibitor type1)遺伝子等が挙げられるが、これらに制限されない。2−ハイブリッド法によるスクリーニングは、酵母の他、哺乳動物細胞などを使って行うこともできる。
本発明のポリペプチドと結合する化合物のスクリーニングは、アフィニティークロマトグラフィーを用いて行うこともできる。例えば、本発明のポリペプチドをアフィニティーカラムの担体に固定し、ここに本発明のポリペプチドと結合するポリペプチドを発現していることが予想される被検試料を適用する。この場合の被検試料としては、例えば細胞抽出物、細胞溶解物等が挙げられる。被検試料を適用した後、カラムを洗浄し、本発明のポリペプチドに結合したポリペプチドを調製することができる。
得られたポリペプチドは、そのアミノ酸配列を分析し、それを基にオリゴDNAを合成し、該DNAをプローブとしてcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、該ポリペプチドをコードするDNAを得ることができる。
また、ポリペプチドに限らず、本発明のポリペプチドに結合する化合物(アゴニストおよびアンタゴニストを含む)を単離する方法としては、例えば、固定した本発明のポリペプチドに、合成化合物、天然物バンク、もしくはランダムファージペプチドディスプレイライブラリーを作用させ、本発明のポリペプチドに結合する分子をスクリーニングする方法や、コンビナトリアルケミストリー技術によるハイスループットを用いたスクリーニング方法(Wrighton NC;Farrell FX;Chang R;Kashyap AK;Barbone FP;Mulcahy LS;Johnson DL;Barrett RW;Jolliffe LK;Dower WJ.,Small peptides as potent mimetics of the protein hormone erythropoietin,Science(UNITED STATES)Jul 26 1996,273 p458−64、Verdine GL.,The combinatorial chemistry of nature.Nature(ENGLAND)Nov 7 1996,384 p11−13、Hogan JC Jr.,Directed combinatorial chemistry.Nature(ENGLAND)Nov 7 1996,384 pT7−9)が当業者に公知である。
本発明において、結合した化合物を検出又は測定する手段として表面プラズモン共鳴現象を利用したバイオセンサーを使用することもできる。表面プラズモン共鳴現象を利用したバイオセンサーは、本発明のポリペプチドと被検化合物との間の相互作用を微量のポリペプチドを用いてかつ標識することなく、表面プラズモン共鳴シグナルとしてリアルタイムに観察することが可能である(例えばBIAcore、Pharmacia製)。したがって、BIAcore等のバイオセンサーを用いることにより本発明のポリペプチドと被検化合物との結合を評価することが可能である。
本発明のスクリーニングにより単離しうる化合物は、本発明のポリペプチドの活性を調節するための薬剤の候補となり、本発明のポリペプチドの発現異常や機能異常などに起因する疾患や本発明のポリペプチドの活性を制御することにより治療可能な疾患の治療への応用が考えられる。治療や予防の対象となる疾患としては、好ましくは炎症性皮膚疾患である。本発明は、このようなスクリーニングにより単離しうる化合物も包含する。
本発明は、SLURP−2遺伝子の発現量を測定する工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法を提供する。以下に検査方法の具体的な態様を記載するが、本発明の検査方法は、それらの方法に限定されるものではない。
本発明の検査方法の1つの態様としては、まず、被検者からRNA試料を調製する。次いで、該RNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する。次いで、測定されたRNAの量を対照と比較する。別の態様としては、まず、被検者からcDNA試料を調製する。次いで、該cDNA試料に含まれる本発明のポリペプチドをコードするcDNAの量を測定する。次いで、測定されたcDNAの量を対照と比較する。これらのような方法としては、当業者らに周知の方法、例えばノーザンブロッティング法、RT−PCR法、DNAアレイ法等を挙げることができる。
DNAアレイ法においては、被検者から調製したRNAを鋳型としてcDNA試料を調製し、本発明のオリゴヌクレオチドが固定された基板と接触させ、該cDNA試料と該基板に固定されたヌクレオチドプローブとのハイブリダイズの強度を検出することにより、該cDNA試料に含まれるSLURP−2遺伝子の発現量を測定する。次いで、測定されたSLURP−2遺伝子の発現量を対照と比較する。
被検者からのcDNA試料の調製は、当業者に周知の方法で行うことができる。cDNA試料の調製の好ましい態様においては、まず被検者の細胞あるいは組織(例えば、皮膚ケラチノサイト)から全RNAの抽出を行う。全RNAの抽出は、当業者にとって周知の方法、例えば次のようにして行うことができる。全RNA抽出には純度の高い全RNAが調製できる方法であれば、既存の方法およびキット等を用いることが可能である。例えばAmbion社“RNA later”を用い前処理を行った後、ニッポンジーン社”Isogen”を用いて全RNAの抽出を行う。具体的方法にはそれらの添付プロトコールに従えばよい。
次いで、抽出した全RNAを鋳型として、逆転写酵素を用いてcDNAの合成を行い、cDNA試料を調製する。全RNAからのcDNAの合成は、当業者に周知の方法で実施することができる。調製したcDNA試料には、必要に応じて、検出のための標識を施す。標識物質としては、検出可能なものであれば特に制限はなく、例えば、蛍光物質、放射性元素等を挙げることができる。標識は、当業者によって一般的に行われる方法(L Luo et al.,Gene expression profiles of laser−capturedadjacent neuronal subtypes.Nat.Med.1999,117−122)で実施することができる。
ヌクレオチドプローブと該cDNAとのハイブリダイズの強度の検出は、cDNA試料を標識した物質の種類に応じて当業者においては適宜行うことができる。例えば、cDNAが蛍光物質によって標識された場合、スキャナーによって蛍光シグナルを読み取ることによって検出することができる。
本発明の検査方法の別の態様としては、まず、被検者の細胞あるいは組織(例えば、皮膚ケラチノサイト)からポリペプチド試料を調製する。次いで、該ポリペプチド試料に含まれる本発明のポリペプチドの量を測定する。次いで、測定されたポリペプチドの量を対照と比較する。
このような方法としては、SDSポリアクリルアミド電気泳動法、並びに本発明の抗体を用いた、ウェスタンブロッティング法、ドットブロッティング法、免疫沈降法、酵素結合免疫測定法(ELISA)、および免疫蛍光法を例示することができる。
上記の方法において、対照と比較して、SLURP−2遺伝子の発現量が有意に上昇していた場合、被検者は、炎症性皮膚疾患を今後発症する疑いがある(危険性が高い)、もしくは既に炎症性皮膚疾患を罹患していると判定される。
本発明はまた、炎症性皮膚疾患の検査方法に用いるための検査薬を提供する。このような検査薬としては、本発明のオリゴヌクレオチドを含む検査薬(オリゴヌクレオチドプローブが固定された基板を含む)、本発明の抗体を含む検査薬が挙げられる。上記抗体は、検査に用いることが可能な抗体であれば、特に制限はない。抗体は必要に応じて標識される。
上記の検査薬においては、有効成分であるオリゴヌクレオチドや抗体以外に、例えば、滅菌水、生理食塩水、植物油、界面活性剤、脂質、溶解補助剤、緩衝剤、タンパク質安定剤(BSAやゼラチンなど)、保存剤等が必要に応じて混合されていてもよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施例により、さらに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。
(1)試料の情報
患者の罹患部および非罹患部の皮膚ならびに対照例から皮膚生検標本を採取した。全例で患者の病歴と臨床評価によって乾癬の有無を判定した。皮膚生検を行った個人からはすべてインフォームド・コンセントを得た。患者生検標本の採取に関するプロトコールは東海大学医学部による承認を受けている。患者は全例日本人であった。
(2)マイクロアレイ実験(GeneChip発現解析)
合計約60,000種の遺伝子に対するオリゴヌクレオチドプローブのセットを含むGeneChip Human Genome U95A、U95B、U95C、U95DおよびU95Eプローブアレイ(Affymetrix、Santa Clara、CA)を製造者のプロトコール(Expression Analysis Technical Manual)に従って用いて、遺伝子発現のスクリーニングを行った。RNaqueous Reagent(Ambion)を製造者のプロトコールに従って用いて、各サンプルの皮膚生検標本から全RNAを精製した。続いて混入ゲノムDNAを除去するためにRNAをDNaseIで処理し、エタノールで沈殿させた。全RNAの質をアガロースゲル電気泳動(明らかな28Sおよび18Sバンドの分解が肉眼で認められないこと)および分光光度法によって評価した。二本鎖cDNAをSuperScript Choice system(Life Technologies、Rockville MD)およびT7(dT)24プライマー(GENSET)を用いて合成した。BioArray HighYield RNA Transcripit Labeling Kit(Enzo Diagnostics、Farmingdale、NY)を用いて、ビオチン化ヌクレオシド三リン酸の存在下でcDNAのin vitro転写を行わせた。このビオチン化cRNAをU95A〜U95Eアレイと45℃で16時間ハイブリダイズさせた。洗浄後にハイブリダイズしたビオチン化cRNAをストレプトアビジン−フィコエリトリン(Molecular Probes、Eugene、OR)で染色し、続いてHP Gene Array Scannerでスキャニングを行った。各プローブの蛍光強度を、コンピュータプログラムGeneChip Analysis Suite 3.3(Affymetrix)を用いて定量化した。
(3)相同性の検討
尋常性乾癬患者と健常者の皮膚から採取したcDNAによるマイクロアレイ分析を用いたデータに従って選択したESTが、既知であるか未知であるかを、BLAST(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST)を用いたホモロジー検索によって確認した。未知のものの1つ(GenBank登録番号AI829641)のクローニングを行った。
(4)完全長cDNAのクローニング
TRIzol Reagent(Gibco BRL、Gaithersburg、MD)を用いて培養ケラチノサイトから全RNAを抽出し、Dynabeads mRNA Purificationキット(VERITAS)を用いてmRNAを精製した。MarathonおよびSMART RACE cDNA Amplification Kits(Clontech、Palo Alto、CA)のプロトコールを用いて、それからRACE(cDNAの5’末端と3’末端の迅速増幅)ライブラリーを作製した。この遺伝子の3’末端と5’末端を得るために、各cDNAライブラリーに対して、遺伝子特異的プライマー(3’RACEには5’−CTAGGACAAGCGGTGCTGGACGG−3’(配列番号:3)、5’RACEには5’−CTAGGACAAGCGGTGCTGGACGG−3’(配列番号:4))および各汎用アダプタープライマー(AP−1)(Clontech)を用いるPCRを行い、精製後にpGEM−T easyベクター(Promega)中にクローニングした。ABI PRISM 3700 DNA Analyzer(Applied Biosystems)を用いて、20種のクローンのシークエンシングを両ストランドに対して行った。この遺伝子の5’末端の確認にはオリゴキャッピング法を用いた。FirstChoice RLM−RACE(Ambion)の5’RLM−RACEプロトコールを用いて、オリゴキャッピングを行ったcDNAライブラリーを培養ケラチノサイトから作製した。3μlのcDNAを、遺伝子特異的プライマー(5’−TAGGACAAGCGGTGCTGGACG−3’(配列番号:5)、5’−GGCAGCAAGCGATGGATACGTAG−3’(配列番号:6))および5’RACE Outerプライマーを用いる以下の条件のタッチダウンPCR反応によって増幅した:96℃5秒間と69℃4分間を5サイクル、続いて95℃10分間、さらに96℃5秒間、67℃10秒間および72℃4分間を5サイクル、96℃5秒間、65℃10秒間および72℃4分間を30サイクル、その後に72℃7分間。Outer PCR産物の増幅には、遺伝子特異的プライマー(5’−GGCAGCAAGCGATGGATACGTAG−3’(配列番号:7)、5’−CAGTGCCGAGCTGCATGTTC−3’(配列番号:8))および5’RACE Innerプライマーを用い、アニーリング温度をそれぞれ2℃高くした点を除き、以上とほぼ同じサイクリング条件で行った。アガロースゲル電気泳動およびEt−Br染色を行った後に、PCR断片中のcDNAをアガロースゲルから抽出して精製した。それらをpGEM−T easyベクター中に連結した後、JM109という名称のコンピテント細胞(TOYOBO)への形質転換導入を行った。QIAprep Spin Miniprepキット(QIAGEN)のプロトコールを用いてプラスミドDNAを単離した。ABI PRISM 3700 DNA Analyzer(Applied Biosystems)を用いて、各cDNAクローンに対して一方向シークエンシングを行った。
(5)ノーザンブロット分析およびRT−PCR
SLURP−2遺伝子の発現をノーザンハイブリダイゼーションおよびRT−PCRによって評価した。前者に関しては、Human Digestive System 12−Lane MTN Blot(Clontech)を購入した。DIG RNA標識キット(Roche)を用いてジゴキシゲニン−11−dUTPで標識したエクソン1〜エクソン3由来の200bp RNAをプローブとしてそれらを処理した。室温の2×SSC/0.1%SDSと68℃の0.5×SSC/0.1%SDSでそれぞれ2回ずつ洗浄した後、DIGシステムのプロトコールに従って検出を行った。
RT−PCRに関しては、脳、心臓、肺、食道、胃、小腸、大腸、直腸、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、子宮、子宮頚部、精巣、胎盤、胸腺、骨髄、骨格筋、成人皮膚、胎児皮膚、培養ケラチノサイト、繊維芽細胞のポリA(+)RNAを用いた。ケラチノサイトは培養物から抽出し、ほかのものはすべて購入した。エクソン1およびエクソン3に対するプライマーを設計した;5’−GATTGAGGCAAGACTCCACG−3’(配列番号:9)および5’−CTGGCTGCAGCCGAAG−3’(配列番号:10)。cDNAはThermoScript(登録商標)RT−PCR System(Gibco BRL)を用いて合成し、続いてプライマーを用いて増幅した。
(6)ゲノムのサザン分析
分子クローニングのプロトコールに従い、ヒトリンパ球からゲノムDNAを単離した。これを以下の制限酵素を用いて1回または2回消化処理した;KpnI、EcoRI+BglIIおよびKpnI+BamHI(NEB)。このようにして消化したゲノムDNAを0.6%アガロースゲルで分離し、正荷電ナイロン膜(ROCHE)に移した。これをDIG Easy Hybri(ROCHE)にて、42℃で16時間、PCR DIG Labeling Mix(ROCHE)を用いてDIG−11−dUTPで標識したDNAプローブとハイブリダイズさせた。このプローブはエクソン3からなる。膜を室温の2×SSC/10%SDSで5分間、68℃の0.5×SSC/10%SDSおよび0.1×SSC/10%SDSでそれぞれ15分間、2回ずつ洗浄した。検出はDIG Nucleic Acid Detection Kit(ROCHE)を用いて行った。
(7)定量的RT−PCR
尋常性乾癬患者5例の病変部および非病変部、ならびに健常者4例から採取した皮膚生検標本から全RNAを抽出した。全RNAの最終濃度が2.5ng/μlとなるように希釈した。5ngの全RNAをcDNAへと転写した後に、ウラシルN−グリコシラーゼを含まない2xMaster Mix、40xMultiScribeおよびRNase Inhibitor Mix、各300nMの遺伝子特異的前方プライマーと逆プライマー(5’−GAGGGACTCCACCCACTGTGT−3’(配列番号:11)、5’−GCAGCCTATGTGGCACATCTT−3’(配列番号:12))および100nMの遺伝子特異的FAM標識TaqManプローブ(5’−CGGGTCCTCAGCAACACCGAGGAT−3’(配列番号:13))を含む、23μlの試薬混合液(TaqMan One−Step RT−PCR Master Mix Reagents Kit、Applied Biosystems、Foster City、CA)中で増幅させた。内部陽性対照として、50nMの18S RNA特異的前方プライマーと逆プライマー、さらに50nMのVIC標識18S RNA特異的Taqmanプローブを加えた。反応物の逆転写を48℃で30分間行い、AmpliTaq Goldを活性化するために95℃で10分間インキュベートした上で、アニーリング/伸長を62℃で1分間行った後に95℃15秒間の変性を行う二段階増幅サイクルを50サイクル行った。cDNAの総量を18S RNAの総量に対して標準化した。
[実施例1] SLURP−2遺伝子のクローニング
遺伝子マイクロアレイ技術が最近利用可能になったため、罹患皮膚における全体的な遺伝子発現プロファイルを正常皮膚組織のものと比較して分析することが可能になった(Lockhart,D.J.et al.(1996).Nat.Biotechnol.14:1675−1680.)。このアプローチによって得られるデータ量は、単一遺伝子の変化のみを同時に調べるという分析の限界を克服する。本発明者らは、罹病組織は疾患過程と関連のある情報を含むため、皮膚組織に関する遺伝子発現プロファイルの作成は有用と考えた。そこで、本発明者らは、大量の未知の発現配列タグ(ESTs)および既知の遺伝子の発現プロファイルを、GeneChipアレイU95A、U95B、U95C、U95DおよびU95Eを用いて解析した。
具体的には、約12,000種の既知の遺伝子と48,000種の未知の発現配列タグ(ESTs)を含むAffymetrix社のオリゴヌクレオチドアレイを用いて、乾癬患者の罹患部および非罹患部の皮膚に生じる転写変化を正常対照と比較する包括的解析を行った。その結果、乾癬病変において正常組織と比べて約10倍以上アップレギュレートまたはダウンレギュレートされるESTを86個見出した。本発明者らは、そのうち未知のものの1つ(GenBank登録番号AI829641)のクローニングを行った。
[実施例2] 完全長cDNAの単離およびSLURP−2遺伝子の構造解析
本発明者らは、RACEおよびオリゴキャッピング法を用いて完全長cDNAを単離した(図1)。そのシークエンシングにより、この遺伝子の長さが約5.6kbであり、3つのエクソンからなることが判明した。エクソン−イントロン境界はGT−AG則に完全に従っていた(Breathnach,R.,and Chambon P.Organization an expression of eucaryotic split genes coding for proteins.(1981).Annu.Rev.Biochem.50:349−383.)(表1)。
オープンリーディングフレーム(ORF)は、保存された特徴的な配置パターンを示す10個のシステイン残基からなるLy/uPARドメインを含む、97アミノ酸からなるタンパク質をコードする(図2)。BLASTホモロジー検索の結果、ヒトおよびマウスのLy−6スーパーファミリーの他のメンバーとのアミノ酸レベルでの同一性は29〜31%であることが示された。さらに、シグナルIP予測により、このタンパク質が22アミノ酸からなるシグナルペプチドを含むことも示された。GPI−アンカーは認められなかった。以上のデータは、このタンパク質が分泌タンパク質であることを示している。
[実施例3] 転写開始部位の同定
RT−PCRおよびオリゴキャッピング法を用いて3つの転写開始部位を同定した。5’末端を確認するために、遺伝子特異的プライマーを用いてRT−PCRを行った(前方プライマーはイニシエーターの内部または周辺に対して設計した)。−80のヌクレオチドが転写開始部位であることが示された(図1)。さらに、本発明者らはオリゴキャッピング法を用いて5’末端を決定した。その結果、この遺伝子には2つの転写開始部位があることが明らかになった。20種のクローンのうち11種には図1に+1と示したヌクレオチドが認められた。9種のクローンには+5のヌクレオチドが認められ、これはSMART RACEの5’末端に対応した。−80のヌクレオチドが認められたクローンはなかった。
[実施例4] SLURP−2遺伝子のプロモーター領域の分析
TFSEARCHを用いてプロモーター領域のコンピュータ解析を行った。その結果、特徴分析がなされた興味深いプロモーターを図1に示す。TATAボックスおよびCAATコンセンサス配列は存在しないが、3つのSP−1結合部位があり、これはGCリッチ領域に存在していた。主要な転写開始部位から−37〜−46の位置にSP−1が1つ見いだされた。さらに、細胞増殖のマーカーであることが知られているAP−1およびE2F結合部位が2つ見いだされた。T細胞の分化に働くGATA−3も1つ認められた。
[実施例5] SLURP−2遺伝子の発現解析
さまざまな組織におけるSLURP−2遺伝子の発現解析を行った。RT−PCRの結果、SLURP−2遺伝子は子宮頸部と食道で高発現され、それに次いで成人および胎児の皮膚およびケラチノサイトで高発現されることが示された。脳、肺、胃、小腸、大腸、直腸、子宮および胸腺では弱い発現が検出された(図3)。脾臓と骨髄では発現が検出されなかった。
Human digestive system 12 Lane(Clontech)を用いたノーザンハイブリダイゼーションからは、食道、胃および十二指腸で発現されることが示された(図4)。陽性バンドが検出された位置は異なり、食道では約660bp、胃および十二指腸では約1,600bpであった。その発現レベルも組織毎に異なり、食道が最も高度であった。ノーザンハイブリダイゼーションによるケラチノサイトおよびヒト皮膚の発現解析も試みたが、バンドは全く検出されなかった。
[実施例6] ゲノムのサザンハイブリダイゼーション
ヒトゲノムDNAの二重または単一制限消化物を用い、DIGで標識したSLURP−2遺伝子のエクソン3をプローブとして、サザンハイブリダイゼーション分析を行った。その結果、予想サイズに相当する単一のバンドのみが得られた(図5)。このことは、SLURP−2遺伝子が単一の遺伝子として認められることを示唆する。AL011976内のゲノム配列に基づくと、ブロット上に存在する全バンドのサイズは正確に予測された。
[実施例7] 定量的RT−PCR
乾癬患者の病変皮膚(n=5)、乾癬患者の非病変皮膚(n=5)および健常者の皮膚(n=4)に由来する個々のcDNAの相対的かつ定量的なリアルタイムRT−PCR分析により、SLURP−2遺伝子が非病変皮膚または正常皮膚と比較して乾癬病変で有意にアップレギュレートされていることが示された(p<0.0001;図6)。乾癬病変でのSLURP−2遺伝子発現は、正常皮膚および乾癬非病変皮膚のそれぞれ3.8倍および2.8倍であった。乾癬非病変皮膚におけるSLURP−2遺伝子の発現は正常皮膚とほぼ同程度であった。
本発明者らは、乾癬病変でアップレギュレートされる、SLURP−2と命名したタンパク質をコードする新規ヒト遺伝子の完全長cDNAを培養ケラチノサイトから単離した。これは580塩基対で、3つのエクソンと2つのイントロンからなり、97個のアミノ酸をコードするORFを含む。そのアミノ酸配列は特有であり、Ly−6/uPARモチーフと同じ特徴的な配置パターンを示す10個のシステイン残基を有する(図2)。しかし、Ly−6スーパーファミリーの大部分のメンバーにみられるもう1つの特徴であるGPI−アンカーはこれにはない。最近、Ly−6/uPARスーパーファミリーには2つのサブファミリーがあることが示された。その1つ目は、E48(Shan,X.,Bourdear,A.,Rhoton,A.,Wells,D.E.,and et al.(1998).Characterization and mapping to human chromosome 8q24.3 of Ly−6−related gene 9804 encoding an apparent homologue of mouse TSA−1.J.Immunol.160:197−208.)、RIG−E(Adermann K,Wattler F,Wattler S,Heine G,and et al.(1999).Structural and phylogenetic characterization of human SLURP−1,the first secreted mammalian member of the Ly6/uPAR protein superfamily.Protein Sci.8:810−819.)およびCD59のように、10個のシステイン残基があり、GPI−アンカーもあるものである。第2のサブファミリーは、SLURP−1(分泌型Ly−6/uPAR関連タンパク質1)、分泌型の蛇毒およびカエル毒素のように8〜10個のシステイン残基があるがGPI−アンカーはないものである。SLURP−1は哺乳動物Ly/uPARスーパーファミリーに属する分泌タンパク質として最初に発見された(Shan,X.,Bourdear,A.,Rhoton,A.,Wells,D.E.,and et al.(1998).Characterization and mapping to human chromosome 8q24.3 of Ly−6−related gene 9804 encoding an apparent homologue of mouse TSA−1.J.Immunol.160:197−208.)。BLASTpによるアミノ酸レベルでのホモロジー検索からも、それらのLy−6スーパーファミリーの大部分のメンバーとの同一性は34〜28%であることが示された。以上のことは、SLURP−2がLy−6/uPARタンパク質の新規メンバーであり、第2のサブファミリーに属することを示す。
BLASTnによるデータベース検索により、本発明者らが選択したESTであるAI829641がクローンAI011976の配列に含まれることが明らかになった。このクローンは8q24.3に位置しており、この位置はLy−6スーパーファミリーのメンバーがクラスター化しているマウス第15番染色体と相同である。ヒトLy−6スーパーファミリーのメンバーの多くもこの位置にクラスター化している。興味深いことに、Golden Path、2001 DECからのマッピングデータにより、Ly−6スーパーファミリーの他の2つのメンバーであり、いずれも皮膚/ケラチノサイトで発現されるARS成分BおよびE48が、SLURP−2と約50kbの範囲内に並んで位置し、小さなクラスターを形成することが示された(図7)。E48は頭部および頸部のSCCの細胞系に認められ、細胞接着分子デスモグレインIII/dg4と同一である可能性が示唆されている(Brakenhoff,R.H.,Gerretsen,M.,Knipples,E.M.C.,van Dijk,M.,and et al.,(1995).The human E48 antigen,highly homologous with the murine Ly−6 antigen ThB,is a GPI−anchored molecule apparently involved in keratinocyte cell−cell adhesion.J.Cell Biol.129:1677−1689)。E48のマウスホモログはNotchファミリーのEGFリピートと著しい相同性が認められる(Apostolopoulos,J.,McKenzie,I.F.C.,and Sandrin,M.S.(2000)LY6d−L,a cell surface ligand for mouse Ly6d.Immunity 12:223−232.)ことから、細胞増殖に関係することが推定される。分泌型Ly/uPAR関連タンパク質1(SLURP−1)は、常染色体劣性型の掌蹠角化症であるMal de Meleda病の原因であることが知られている(Fischer,J.,Bouadjar,B.,Heilig,R.,Huber,M.,and et al.(2001).Mutations I the gene encoding SLURP−1 in Mal de Meleda.Hum.Mol.Gen.10:875−880.)。皮膚で発現されるこの2つのLy−6メンバーはケラチノサイトの過剰増殖に関係している可能性が非常に高い。
RT−PCRを用いた本発明者らの発現解析により、この遺伝子が主として、皮膚をはじめとする上皮組織で発現されることが示された。しかし、ケラチノサイトまたはヒト皮膚におけるノーザンブロット分析ではバンドは全く検出されなかった。検出されなかった理由は、これらの組織におけるSLURP−2遺伝子の発現がわずかであるためと思われる。ノーザンブロット分析からは、食道および十二指腸で示されたように、完全mRNAおよび発現量が組織によって異なることが明らかになった。そのサイズは、オリゴキャッピング法によって得た主要な転写開始部位からのケラチノサイト由来のものよりも大きかった(Suzuki,Y.,Yoshimoto−Nakagawa,K.,Maruyama,K.,Suyama,A.,and Sugano,S.(1997).Construction and characterization of a full length−enriched and a 5’−end−enriched cDNA library.Gene 200:149−156.)。しかし、食道のものの長さは、RT−PCRによって得た副次的な転写開始部位からのものと対応した。このことは、SLURP−2遺伝子が異なる転写開始部位からの選択的スプライシングを受けた形態として存在する可能性を示唆する。
RT−PCRの結果からは、SLURP−2遺伝子は骨髄と脾臓では発現されないが、胸腺では発現されるというもう1つの特徴も示された(図3)。マウスLy−6スーパーファミリーのメンバーのいくつかは、造血細胞および胸腺細胞の分化に関する細胞表面マーカーであることが知られている。例えば、Sca−1(Ly6A/E)は造血幹細胞のマーカーとして用いられる(Spangrude G.J.,Heimfeld S.,and Weissman,I.L.(1988).Purification and characterization of mouse hematopoietic stem cells.Science.241:58−62.;Spangrude G.and Jscollay,R.(1990).A simplified method for enrichment of mouse hematopoietic stem cells.Exp Hematol.18:920−926)。Sca−2とLy−6Gはそれぞれ未熟胸腺細胞および骨髄性細胞のマーカーであり(Godfrey D.I.,Masciantonio,M.,Tucek C.L.,Malin,M.A.,Boyd,R.L.,and Hugo,P.(1992)Thymic shared antigen−1:a novel thymocyte marker discriminating immature from mature thymocyte subsets.J Immunol.148:2006−2011.;Fleming T.J.,Fleming M.L.,and Malek,T.R.(1993).Selective expression of Ly−6G on myeloid lineage cells in mouse bone marrow:RB6−8C5 mAb to granulocyte−differentiation antigen(Gr−1)detects members of the Ly−6 family.J Immunol.151:2399−2408.)、Ly6Cは末梢T細胞活性化抗原である(McCormack,J.M.,Leenen,P.J.M.and Walker,W.S.(1993).Macrophage progenitors from mouse bone marrow and spleen differ in their expression of the Ly−6C differentiation antigen.J.Immunol.151:6389−6398.)。しかし、このような機能はヒトLy−6スーパーファミリーでは見つかっていない。また、CD59とuPARを除いて、ヒトLy−6スーパーファミリーの機能はまだ解明されていない。胸腺は、上皮細胞との相互作用を介してTリンパ球が成熟するための臓器である。SLURP−2遺伝子が胸腺で発現され、他の血液系組織では発現されないという結果は、SLURP−2が上皮細胞成分と関係しているか、胸腺における特異的T細胞抗原である、あるいはその両方である可能性を示唆する。
Swiss Protによる相同性検討により、SLURP−2のマウス4−1BBリガンド(4−1BBL)とのアミノ酸レベルでの同一性は32%であることが示された。4−1BBは誘導性T細胞抗原であり、活性化CD4およびCD8上で発現される腫瘍壊死因子(TNF)に属する(Smith,C.A.,Davis,T.,Anderson,D.,Solam,L.,and et al.A receptor for tumor necrosis factor defines an unsual family of cellular and viral proteins.Science 248:1019−1023.;Loetshcer,H.,Pan,Y−C.E.,Lahm,H−W.,Gentz,R.and et al.(1990).Molecular cloning and expression of the human 55 kd tumor necrosis factor receptor.Cell 61:351−359.;Schall,T.J.,Lewis,M.,Koller,K.J.,Lee,A.,and et al.(1990).Molecular cloning and expression of a receptor for human tumor necrosis factor.Cell 61:361−370.)、4−1BB/4−1BBLはCD4+細胞およびCD8+細胞の活性化と分化を誘導することが知られている(Vinay,D.S.,and Kwon,B.S.(1998).Role of 4−1BB in immune responses.Sem.Immunol.10:481−489.)。TNFは胸腺細胞の増殖と分化、T細胞の増殖、IL−2Rの誘導およびIFN−γの産生といったさまざまな機能を示す。SLURP−2は分泌タンパク質であるため、これはT細胞活性化に役割を果たす未知の受容体に対するリガンドとして作用する可能性があるように思われる。
本発明者らは、尋常性乾癬と関連のある遺伝子を単離するために、マイクロアレイ技術を用いた発現プロファイリングの結果を用いてこの遺伝子のクローニングを行った。定量的リアルタイムRT−PCR分析の結果、SLURP−2遺伝子は非病変皮膚および正常皮膚と比較して乾癬病変で有意にアップレギュレートされることが示された(図6)。プロモーター解析により、いくつかのAP−1部位とE2F部位が、乾癬におけるケラチノサイト過剰増殖と関連する可能性が示された。プロモーター解析からは、プロモーター領域のはるかに上流にもう1つの部位であるGATA−3も示されたが、興味深いことに、GATA−3はT細胞の分化を誘導するプロモーターである(Vinay,D.S.and Kwon,B.S.(1998).Role of 4−1BB in immune responses.Sem.Immunol.10:481−489.)。
産業上の利用の可能性
本発明者らによって、SLURP−2遺伝子が、炎症性皮膚疾患の罹患部において発現している遺伝子として単離された。よって、該遺伝子は、炎症性皮膚疾患の診断マーカーとして利用することができる。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
図1は、SLURP−2のcDNAヌクレオチド、推定アミノ酸配列およびプロモーター領域の配列を示す図である。矢印は転写開始部位を示す。図中の塩基配列およびアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号:1および2に記載した配列と同じものである。
図2は、ヒトおよびマウスのLy−6スーパーファミリーのアミノ酸配列を整列化した図である。保存的システイン残基は枠線で囲ってある。SLURP−1、E48、Ly6I(マウス)、RIG−Eのアミノ酸配列は、配列番号:14〜17に記載した配列と同じものである。
図3は、RT−PCRによる組織発現解析を示す写真である。SLURP−2遺伝子は主として上皮組織で発現され、食道と子宮頸部の発現が最も強く、皮膚およびケラチノサイトがそれに次ぐ。骨髄と脾臓では認められないが、胸腺では認められる。ローディングの対照としてGAPDHもアッセイした。
図4は、ノーザンハイブリダイゼーションによるSLURP−2 mRNAの発現解析を示す写真である。SLURP−2 mRNAは食道、胃および十二指腸で発現されるが、そのサイズは異なる。検討した組織は、レーン2、食道;レーン3、胃;レーン4、十二指腸;レーン5、回盲;レーン6、回腸;レーン7、空腸;レーン8、上行結腸;レーン9、下行結腸;レーン10、横行結腸;レーン11、直腸;レーン12、盲腸、レーン13、肝臓である。β−アクチンプローブを対照として用いた。
図5は、ゲノムのサザンブロット分析を示す写真である。10μgのヒトゲノムDNAをKpnI、EcoRI+BglIIおよびKpnI+BamHIで消化処理し、0.6%アガロースゲルで分離した。エクソン3の領域に対応する断片を用いてブロットのプローブ検索を行った。
図6は、定量的リアルタイムRT−PCRによる、乾癬病変皮膚、非病変皮膚および健常皮膚におけるSLURP−2のmRNA発現量を示す図である。示した結果は平均±SDである(L、NL、n=5;N、n=4)。P<0.0001の統計学的有意性があるものを星印で示した。
図7は、ヒト染色体8q24.3の物理地図と転写物マップを示す図である。
Claims (17)
- 下記(a)〜(e)のいずれかに記載のDNA。
(a)配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするDNA。
(b)配列番号:1に記載の塩基配列のコード領域を含むDNA。
(c)配列番号:2に記載のアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、挿入、および/または付加したアミノ酸配列からなり、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA。
(d)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、配列番号:2に記載のアミノ酸配列を含むポリペプチドと機能的に同等なポリペプチドをコードするDNA。
(e)配列番号:1に記載の塩基配列を含むDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズするDNA。 - 配列番号:2に記載のアミノ酸配列からなるポリペプチドの部分ペプチドをコードするDNA。
- 請求項1または2に記載のDNAによりコードされるポリペプチド。
- 請求項1または2に記載のDNAが挿入されたベクター。
- 請求項1または2に記載のDNAまたは請求項4に記載のベクターを保持する形質転換細胞。
- 請求項5に記載の形質転換細胞を培養し、該形質転換細胞またはその培養上清から発現させたポリペプチドを回収する工程を含む、請求項3に記載のポリペプチドの製造方法。
- 請求項3に記載のポリペプチドに結合する抗体。
- モノクローナル抗体である、請求項7に記載の抗体。
- 請求項1に記載のDNAまたはその相補鎖に相補的な少なくとも15ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド。
- 以下の(a)〜(c)の工程を含む、請求項3に記載のポリペプチドに結合する化合物のスクリーニング方法。
(a)該ポリペプチドに被検試料を接触させる工程
(b)該ポリペプチドと被検試料との結合活性を検出する工程
(c)該ポリペプチドに結合する活性を有する化合物を選択する工程 - 以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法。
(a)被検者からRNA試料を調製する工程
(b)該RNA試料に含まれる請求項3に記載のポリペプチドをコードするRNAの量を測定する工程
(c)測定されたRNAの量を対照と比較する工程 - 以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法。
(a)被検者からcDNA試料を調製する工程
(b)該cDNA試料に含まれる請求項3に記載のポリペプチドをコードするcDNAの量を測定する工程
(c)測定されたcDNAの量を対照と比較する工程 - 以下の(a)〜(c)の工程を含む、炎症性皮膚疾患の検査方法。
(a)被検者からポリペプチド試料を調製する工程
(b)該ポリペプチド試料に含まれる請求項3に記載のポリペプチドの量を測定する工程
(c)測定されたポリペプチドの量を対照と比較する工程 - 炎症性皮膚疾患が乾癬である、請求項11〜13のいずれかに記載の検査方法。
- 請求項9に記載のオリゴヌクレオチドを含む、炎症性皮膚疾患の検査薬。
- 請求項7または8に記載の抗体を含む、炎症性皮膚疾患の検査薬。
- 炎症性皮膚疾患が乾癬である、請求項15または16に記載の検査薬。
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