JPWO2004074483A1 - TSG gene knockout animal - Google Patents

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Abstract

TSG遺伝子ノックアウトマウスを作製し、解析した。その結果、TSG遺伝子ノックアウトマウスは、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、および、腎低形成を示した。また、TSGの欠損によって、多数の中胚葉に由来する組織、特に胸腺、脾臓、軟骨および骨に様々な程度の発達障害が起こることが判明した。また、TSGが哺乳類の免疫−骨発達にとって不可欠であることが判明した。A TSG gene knockout mouse was prepared and analyzed. As a result, TSG gene knockout mice are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrogenesis, lymphopenia, complex immunodeficiency and renal hypoplasia showed that. It has also been found that TSG deficiency causes various degrees of developmental damage to tissues derived from many mesoderm, particularly the thymus, spleen, cartilage and bone. It has also been found that TSG is essential for mammalian immune-bone development.

Description

本発明は、TSG遺伝子改変非ヒト哺乳動物に関する。また、本発明は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の治療または予防のための薬剤、その候補化合物のスクリーニング方法、並びに中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法および検査薬に関する。  The present invention relates to a TSG gene-modified non-human mammal. The present invention also relates to a drug for the treatment or prevention of a disease associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, a screening method for the candidate compound, and a method for examining a disease associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm. And test drugs.

トランスフォーミング増殖因子(TGF)−βスーパーファミリーのメンバーであるBMPsは、重要な発達調節物質である。TGF−βファミリーリガンド、受容体、およびSMADsのようなシグナル変換物質における変異は、多くのヒト疾患に関連している。TSGはショウジョウバエ(Drosophila)胚における背側細胞の運命を支配する接合子遺伝子7個のうちの1個としてショウジョウバエにおいて同定された(非特許文献1)。TSGは脊椎動物のBMP−4に対応するデカペンタプレジック(Decapentaplegic)の活性を調節する分泌型のシステインに富む蛋白質をコードし、TSGに変異が起こると、ショウジョウバエにおいて羊漿膜と呼ばれる背側中心構造の欠損が起こる(非特許文献2)。一方、最終的な造血が起こるAGM(非特許文献3)領域から産生された必須の可溶性因子を探索するにあたって、本発明者らは、性交後(dpc)10.5日のマウス胚のAGM領域からのmRNAを用いて、レトロウイルス媒介シグナル配列捕獲法(非特許文献4)を用いて、ショウジョウバエTSGのマウス相同体を単離した(特許文献1)。
2000年に、アフリカツメガエルのTSGが、BMP−4に直接結合して、BMP−4の細胞外利用率を調節することによってBMP−4シグナル伝達を促進することが判明した(非特許文献5、6)。腹側−背側軸は、ショウジョウバエと脊椎動物とでは逆であり、そして腹側形成因子であるBMP−4は中胚葉形成(非特許文献7)および造血幹細胞(HSC)の生存(非特許文献8)にとって必須であることから、本発明者らは、TSGが同様に、腹側形成および哺乳類の造血を含む中胚葉由来臓器形成にも関与する可能性があると推測した。そのあいだに、4つのグループが、微細な分子分析によって、TSGが、ハエ、魚類およびカエルにおいてTSG、BMP−4、およびBMP−4アンタゴニストであるコーディンの三元複合体を形成することによって、またはプロテアーゼであるトロイドと協調して、むしろBMP−4アンタゴニストとして作用すると報告した(非特許文献9〜12)。このように、TSGがBMP−4アゴニストまたはアンタゴニストのいずれとして作用するのかに関しては議論が分かれている。
なお、本出願の発明に関連する先行技術文献情報を以下に記す。
〔特許文献1〕 WO 01/18200
〔非特許文献1〕 Zusman,S.B.,and E.F.Wieschaus.1985.Dev.Biol.111:359−371
〔非特許文献2〕 Mason,E.D.et al.,1994.Genes & Dev.8:1489−1501
〔非特許文献3〕 Medvinsky,A.,and E.Dzierzak.1996.Cell 86:897−906
〔非特許文献4〕 Kojima,T.,and T.Kitamura.1999.Nat.Biotechnol.17:487−490
〔非特許文献5〕 Oelgeschlager,M.et al.,2000.Nature 405:757−763
〔非特許文献6〕 Larrain J et al.,2001.Development 128(22):4439−4447
〔非特許文献7〕 Winnier,G.et al.,1995.Genes & Dev.9:2105−2116
〔非特許文献8〕 Bhatia,M.et al.,1999.J.Exp.Med.189:1139−1147
〔非特許文献9〕 Chang,C.et al.,2001.Nature 410:483−487
〔非特許文献10〕 Ross,J.J.et al.,2001.Nature 410:479−483
〔非特許文献11〕 Scott,I.C.et al.,2001.Nature 410:475−478
〔非特許文献12〕 Yu K et al.,2000.Development 127(10):2143−2154
BMPs, members of the transforming growth factor (TGF) -β superfamily, are important developmental regulators. Mutations in signal transducing agents such as TGF-β family ligands, receptors, and SMADs are associated with many human diseases. TSG was identified in Drosophila as one of the seven zygotic genes that govern the dorsal cell fate in the Drosophila embryo (Non-patent Document 1). TSG encodes a secreted cysteine-rich protein that regulates the activity of Decapentaplegic corresponding to vertebrate BMP-4, and when TSG is mutated, the dorsal center called amnion membrane in Drosophila Structural loss occurs (Non-Patent Document 2). On the other hand, in searching for an essential soluble factor produced from the AGM (Non-Patent Document 3) region where final hematopoiesis occurs, the present inventors have obtained the AGM region of the mouse embryo 10.5 days after intercourse (dpc). A mouse homologue of Drosophila TSG was isolated using a retrovirus-mediated signal sequence capture method (Non-patent Document 4).
In 2000, it was found that Xenopus TSGs directly bind to BMP-4 and promote BMP-4 signaling by regulating the extracellular utilization of BMP-4 (Non-Patent Document 5, 6). The ventral-dorsal axis is reversed in Drosophila and vertebrates, and the ventral morphogenetic factor BMP-4 is mesoderm formation (7) and hematopoietic stem cell (HSC) survival (3). Since it is essential for 8), we speculated that TSG may also be involved in mesoderm-derived organogenesis, including ventral formation and mammalian hematopoiesis. Meanwhile, four groups have formed by fine molecular analysis, TSG forming a ternary complex of chodins that are TSG, BMP-4, and BMP-4 antagonists in flies, fish and frogs, or It has been reported that it acts as a BMP-4 antagonist in cooperation with the toroid which is a protease (Non-Patent Documents 9 to 12). Thus, there is a debate over whether TSG acts as a BMP-4 agonist or antagonist.
Prior art document information related to the invention of the present application is described below.
[Patent Document 1] WO 01/18200
[Non-Patent Document 1] Zusman, S .; B. , And E.M. F. Wieschaus. 1985. Dev. Biol. 111: 359-371
[Non-Patent Document 2] Mason, E .; D. et al. 1994. Genes & Dev. 8: 1489-1501
[Non-Patent Document 3] Medvinsky, A. et al. , And E.M. Dzierzak. 1996. Cell 86: 897-906
[Non-Patent Document 4] Kojima, T .; , And T. Kitamura. 1999. Nat. Biotechnol. 17: 487-490
[Non-patent Document 5] Oelgeschlager, M .; et al. 2000. Nature 405: 757-763
[Non Patent Literature 6] Larain J et al. 2001. Development 128 (22): 4439-4447
[Non-Patent Document 7] Winnier, G. et al. et al. , 1995. Genes & Dev. 9: 2105-2116
[Non-Patent Document 8] Bhatia, M. et al. et al. 1999. J. et al. Exp. Med. 189: 1139-1147
[Non-Patent Document 9] Chang, C .; et al. 2001. Nature 410: 483-487
[Non-Patent Document 10] Ross, J. et al. J. et al. et al. 2001. Nature 410: 479-483
[Non-patent Document 11] Scott, I. et al. C. et al. 2001. Nature 410: 475-478
[Non-patent Document 12] Yu K et al. 2000. Development 127 (10): 2143-2154

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、TSGの生体内での機能を解明し、疾患との関連性を見出すことにある。さらに、本発明は、見出された疾患との関連性に基づき、該疾患のモデル動物、該疾患に対する治療または予防のための薬剤、その候補化合物のスクリーニング方法、該疾患の検査方法、および検査薬を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を行った。TSGの生体内での機能を解明するために、TSG遺伝子ノックアウトマウスを作製し、解析した。その結果、TSG遺伝子ノックアウトマウスは、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、および、腎低形成を示した。また、TSGの欠損によって、多数の中胚葉に由来する組織、特に胸腺、脾臓、軟骨および骨に様々な程度の発達障害が起こることが判明した。興味深いことに、胸腺の増殖および分化は、中胚葉のモルフォゲンとして一般的に機能するBMP−4によって抑制されることが最近報告されている(Graf,D.et al.,2002.J.Exp.Med.196:163−171)。これらの知見は、TSGが、BMP−4シグナル伝達にとってのアゴニストおよびアンタゴニストの双方として作用すること、また、哺乳類の免疫−骨発達にとって不可欠であることを示している。
即ち、本発明は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患のモデル動物、該疾患に対する治療または予防のための薬剤、その候補化合物のスクリーニング方法、該疾患の検査方法、および検査薬に関し、以下の〔1〕〜〔18〕を提供するものである。
〔1〕 TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変非ヒト哺乳動物。
〔2〕 TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子が挿入されていることを特徴とする遺伝子改変非ヒト哺乳動物。
〔3〕 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患のモデル動物である、〔1〕または〔2〕に記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物。
〔4〕 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、〔3〕に記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物。
〔5〕 TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変哺乳動物細胞。
〔6〕 TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子が挿入されていることを特徴とする遺伝子改変哺乳動物細胞。
〔7〕 TSGまたはTSGをコードするDNAを有効成分として含有する、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤。
〔8〕 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、〔7〕に記載の治療または予防のための薬剤。
〔9〕 以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)TSGに被検化合物を接触させる工程
(b)該TSGと被検化合物との結合を検出する工程
(c)該TSGと結合する被検化合物を選択する工程
〔10〕 以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)被検化合物を〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物に投与する工程
(b)被検化合物がTSGの機能を代替しているか否かを判定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、TSGの機能を代替する化合物を選択する工程
〔11〕 以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)被検化合物をTSGに接触させる工程
(b)該TSGの活性を測定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、該TSGの活性を上昇させる化合物を選択する工程
〔12〕 以下の(a)〜(d)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)TSG遺伝子のプロモーター領域の下流にレポーター遺伝子が機能的に結合したDNAを有する細胞または細胞抽出液を提供する工程
(b)該細胞または該細胞抽出液に被検化合物を接触させる工程
(c)該細胞または該細胞抽出液における該レポーター遺伝子の発現レベルを測定する工程
(d)被検化合物を投与していない場合と比較して、該レポーター遺伝子の発現レベルを上昇させる化合物を選択する工程
〔13〕 TSG遺伝子の発現量を測定する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法。
〔14〕 TSG遺伝子領域における変異を検出する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法。
〔15〕 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、〔9〕〜〔14〕のいずれかに記載の検査方法。
〔16〕 TSG遺伝子領域にハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチドを含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査薬。
〔17〕 TSGに結合する抗体を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査薬。
〔18〕 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、〔16〕または〔17〕に記載の検査薬。
本発明者らは、TSGの生体内での機能を解明するために、TSG遺伝子ノックアウトマウスを作出した。その結果、TSGと中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患との関連が明らかとなった。本発明は、この知見に基づき、TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変非ヒト哺乳動物を提供する。
本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患のモデル動物として有用である。また、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療や予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法に利用することができる。
本発明のTSG(twisted gastrulation)遺伝子(該遺伝子によってコードされるタンパク質を「TSG」と記載)は、ヒト、マウス、ショウジョウバエ、アフリカツメガエル、ゼブラフィッシュ等において知られている。各々の配列におけるTSG配列のアクセッション番号を以下に示す。
ヒト NCBI,Entrea Nucleotide,NM 020648
マウス NCBI,Entrea Nucleotide,NM 023053
ショウジョウバエ NCBI,Entrea Nucleotide,NM 078580
アフリカツメガエル NCBI,Entrea Nucleotide,AF 279246
ゼブラフィッシュ NCBI,Entrea Nucleotide,NM 131797
また、本発明のTSGは上記の例に限定されず、上記TSGと機能的に同等なタンパク質も含む。機能的に同等なタンパク質には、天然のTSGのアミノ酸配列において1もしくは複数のアミノ酸が置換、欠失、付加および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質が含まれる。本発明のTSGと機能的に同等な変異タンパク質をコードするDNAを調製するために、当業者によく知られた他の方法としては、ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーション技術(Southern EM:J Mol Biol 98:503,1975)やポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術(Saiki RK,et al:Science 230:1350,1985、Saiki RK,et al:Science 239:487,1988)を利用する方法が挙げられる。
本発明においてストリンジェントなハイブリダイゼーション条件とは、6M尿素、0.4%SDS、0.5×SSCの条件またはこれと同等のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を指す。よりストリンジェンシーの高い条件、例えば、6M尿素、0.4%SDS、0.1×SSCの条件下では、より相同性の高いDNAを単離できると期待される。高い相同性とは、アミノ酸配列全体で少なくとも50%以上、好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列の同一性を指す。また、変異体における、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、さらに好ましくは3アミノ酸以内であり、よりさらに好ましくは2アミノ酸以内である。
アミノ酸配列や塩基配列の同一性は、カーリンおよびアルチュールによるアルゴリズムBLAST(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2264−2268,1990、Proc Natl Acad Sci USA 90:5873,1993)を用いて判定することができる。
本発明において、中胚葉に由来する組織としては、胸腺、脾臓、軟骨、骨および腎臓などが例示できるが、これらに限定されない。
本発明において、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患としては、例えば、矮小発育症、複合型免疫不全症(SCID)を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、腎低形成が挙げられる。
本発明において「TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されている」とは、通常、TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に、ヌクレオチドの挿入、欠失、置換等の遺伝子変異を有することにより該遺伝子の発現が抑制されている状態を指す。正常なTSGタンパク質としての機能が減少または喪失している変異TSGタンパク質が発現している場合も、この「TSG遺伝子の発現の抑制」に含まれる。上記「抑制」には、TSG遺伝子の発現が完全に抑制されている場合のほか、該遺伝子の遺伝子対の一方の遺伝子の発現のみが抑制されている場合も含まれる。本発明における遺伝子変異の存在する部位は、該遺伝子の発現が抑制されるような部位であれば特に制限されず、例えばエクソン部位、プロモーター部位等を挙げることができる。
本発明においてTSG遺伝子の改変の対象となる動物が由来する生物種は、通常、ヒト以外の哺乳動物であり、好ましくはマウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ブタ等のげっ歯類であり、その中でも特にマウスが好ましい。
また、本発明は、TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変哺乳動物細胞を提供する。このような細胞は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患のモデル細胞として有用である。本発明においてTSG遺伝子の改変の対象となる細胞が由来する生物種は、特に制限はなく、ヒトを含む種々の生物種由来の細胞である。また、本発明においてTSG遺伝子の改変の対象となる細胞の種類としては、例えば、体細胞、受精卵、ES細胞、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物から樹立された細胞が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記遺伝子改変非ヒト哺乳動物由来の細胞株を樹立する方法としては、公知の方法を利用することができる。例えば、げっ歯類においては、胎仔細胞の初代培養の方法を用いることが可能である。(新生化学実験講座、18巻、125頁〜129頁東京化学同人、およびマウス胚の操作マニュアル、262頁〜264頁、近代出版)。
本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物および遺伝子改変哺乳動物細胞において、TSG遺伝子の発現を人為的に抑制する手段としては、TSG遺伝子全体またはその一部を欠損させる方法やTSG遺伝子の発現制御領域の全部またはその一部を欠損させる方法等を例示することができるが、好ましくはTSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子を挿入することによりTSG遺伝子を不活性化する方法である。即ち、本発明の好ましい態様において、遺伝子改変非ヒト哺乳動物および遺伝子改変哺乳動物細胞は、TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子が挿入されていることを特徴とする。
本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物は、当業者においては一般的に公知の遺伝子工学技術により作製することができる。例えば、以下のようにして遺伝子改変マウスを作製することができる。まず、マウスからTSG遺伝子のエクソン部分を含むDNAを単離し、このDNA断片に適当なマーカー遺伝子を挿入し、ターゲッティングベクターを構築する。このターゲッティングベクターをエレクトロポーレーション法などによりマウスのES細胞株に導入し、相同組み換えを生じた細胞株を選抜する。挿入するマーカー遺伝子としては、ネオマイシン耐性遺伝子などの抗生物質耐性遺伝子が好ましい。抗生物質耐性遺伝子を挿入した場合には、抗生物質を含む培地で培養するだけで相同組み換えを生じた細胞株を選抜することができる。また、より効率的な選抜を行うためには、ターゲッティングベクターにチミジンキナーゼ遺伝子などを結合させておくことも可能である。これにより、非相同組み換えを起こした細胞株を排除することができる。また、PCRおよびサザンブロットにより相同組み換え体の検定を行い、TSG遺伝子の遺伝子対の一方が不活性化された細胞株を効率よく得ることもできる。
相同組み換えを生じた細胞株を選抜する場合、相同組み換え箇所以外にも、遺伝子挿入による未知の遺伝子破壊の恐れがあることから、複数のクローンを用いてキメラ作製を行うことが好ましい。得られたES細胞株をマウス胚盤葉にインジェクションしキメラマウスを得ることができる。このキメラマウスを交配させることで、TSG遺伝子の遺伝子対の一方を不活性化したマウスを得ることができる。さらに、このマウスを交配させることで、TSG遺伝子の遺伝子対の双方を不活性化したマウスを取得することができる。マウス以外のES細胞が樹立された動物においても、同様の手法により、遺伝子改変を行うことができる。
また、TSG遺伝子の遺伝子対の双方を不活性化したES細胞株は、以下の方法により取得することも可能である。すなわち、遺伝子対の一方を不活性化したES細胞株を高濃度の抗生物質を含む培地で培養することにより、遺伝子対のもう一方も不活性化された細胞株、即ち、TSG遺伝子の遺伝子対の双方を不活性化したES細胞株を得ることができる。また、遺伝子対の一方を不活性化したES細胞株を選抜し、この細胞株に再度ターゲッティングベクターを導入し、相同組換えを生じた細胞株を選択することでも作製することができる。ターゲッティングベクターに挿入するマーカー遺伝子は、前出のマーカー遺伝子とは異なるものを使用することが好ましい。
また、本発明は、TSGまたはTSGをコードするDNAを有効成分として含有する、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、副腎皮質ホルモンなどの薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、副腎皮質ホルモンなどの薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤を提供する。
本発明の薬剤における「TSGをコードするDNA」の形態としては、特に制限はなく、ゲノムDNA、cDNA、合成DNA、またはそれらのDNAを含むベクターであってもよい。
また、本発明の薬剤における「TSG」は、天然のタンパク質の他、公知の遺伝子組み換え技術を利用した組換えタンパク質として調製することができる。また、本発明の薬剤における「TSG」は、その由来する生物に特に制限はない。ヒトの疾患の治療や予防に用いる場合には、好ましくは哺乳動物由来であり、最も好ましくはヒト由来である。天然のタンパク質は、例えばTSGが発現していると考えられる心臓、脳、肺、肝臓、腎臓等の組織の抽出液に対し、TSGに対する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーを用いる方法により調製することが可能である。
一方、組換えタンパク質は、当業者においては公知の方法により、例えば組換えポリペプチドとして調製することができる。組み換えポリペプチドは、例えば、TSG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TSG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、TSGをグルタチオンS−トランスフェラーゼ蛋白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。
上記ベクターとしては、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)等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等が挙げられる。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等が挙げられる。TSG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等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プロモーター等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等が挙げられる。
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、TSG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)等が挙げられる。
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プロモーター等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等)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等が挙げられる。
また、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。この動物または植物にTSGをコードするDNAを導入し、動物または植物の体内でTSGを産生させ、回収する。
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、TSGをコードする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、TSG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、TSG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TSG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、TSG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TSGを得ることができる(Julian K.−C.Ma et al.,Eur.J.Immunol.(1994)24,131−138)。
これにより得られたTSGは、宿主細胞内または細胞外(培地等)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。
なお、本発明のTSGを精製前又は精製後に適当な蛋白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。蛋白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、グルコシダーゼ等が用いられる。
上記抗TSG抗体としては特に制限はなく、ポリクローナル抗体の他、モノクローナル抗体も含まれる。また、ウサギなどの免疫動物にTSGを免疫して得た抗血清、すべてのクラスのポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体、さらに遺伝子組み換えによるヒト型化抗体、ヒト抗体も含まれる。上記抗体は、以下の方法により調製することが可能である。ポリクローナル抗体であれば、例えば、TSGをウサギなどの小動物に免疫し血清を得て、これをTSGをカップリングさせたアフィニティーカラムにより、TSGのみを認識する画分を得て、さらにこの画分から免疫グロブリンGあるいはMを、プロテインA、あるいはプロテインGカラムにより精製することにより調製することができる。また、モノクローナル抗体であれば、TSGをマウスなどの小動物に免疫を行い、同マウスより脾臓を摘出し、これをすりつぶして細胞にし、マウスミエローマ細胞とポリエチレングリコールなどの試薬により融合させ、これによりできた融合細胞(ハイブリドーマ)の中から、TSGに対する抗体を産生するクローンを選択する。次いで、得られたハイブリドーマをマウス腹腔内に移植し、同マウスより腹水を回収し、得られたモノクローナル抗体を、例えば、硫安沈殿、プロテインA、プロテインGカラム、DEAEイオン交換クロマトグラフィー、TSGをカップリングしたアフィニティーカラムなどにより精製することで調製することが可能である。上記抗体は、TSGの精製や検出に用いられる他、TSGの機能を制御するための薬剤として用いることが可能である。抗体をヒトのための薬剤として用いる場合には、免疫原性の点で、ヒト抗体またはヒト化抗体が有効である。ヒト抗体またはヒト化抗体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、ヒト抗体は、例えば、免疫系をヒトと入れ換えたマウスにTSGを免疫することにより調製することが可能である。また、ヒト化抗体は、例えば、モノクローナル抗体産生細胞から抗体遺伝子をクローニングし、その抗原決定部位を既存のヒト抗体に移植するCDRグラフト法により調製することが可能である。
上記薬剤は、経口、非経口投与のいずれでも可能であるが、好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。
TSGをコードするDNAを生体内に投与する場合には、レトロウイルス、アデノウイルス、センダイウイルスなどのウイルスベクターやリポソームなどの非ウイルスベクターを利用することができる。投与方法としては、in vivo法およびex vivo法を例示することができる。
本発明の薬剤自体を直接患者に投与する以外に、公知の製剤学的方法により製剤化した薬剤として投与を行うことも可能である。例えば、水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、又は懸濁液剤の注射剤の形で使用できる。また、例えば、薬理学上許容される担体もしくは媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、ベヒクル、防腐剤などと適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することが考えられる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な容量が得られるようにするものである。
注射のための無菌組成物は注射用蒸留水のようなベヒクルを用いて通常の製剤実施に従って処方することができる。注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液、例えばD−ソルビトール、D−マンノース、D−マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール、具体的にはエタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート80TM、HCO−50と併用してもよい。
油性液としてはゴマ油、大豆油があげられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールと併用してもよい。また、緩衝剤、例えばリン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液、無痛化剤、例えば、塩酸プロカイン、安定剤、例えばベンジルアルコール、フェノール、酸化防止剤と配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填させる。
また、患者の年齢、症状により適宜投与量を選択することができる。例えば、一回につき体重1kgあたり0.0001mgから1000mgの範囲で選ぶことが可能である。あるいは、例えば、患者あたり0.001〜100000mg/bodyの範囲で投与量を選ぶことができる。しかしながら、本発明の薬剤はこれらの投与量に制限されるものではない。
本発明は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、副腎皮質ホルモンなどの薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、副腎皮質ホルモンなどの薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法を提供する。以下に本発明のスクリーニング方法の態様を例示するが、本発明のスクリーニング方法は、これらに限定されるものではない。
本発明のスクリーニング方法の第一の態様は、TSGと結合する化合物のスクリーニングに関するものである。第一の態様においては、まず、TSGに被検化合物を接触させる。本発明のスクリーニング方法に用いる被検化合物としては、例えば、天然化合物、有機化合物、無機化合物、タンパク質、ペプチドなどの単一化合物、並びに、化合物ライブラリー、遺伝子ライブラリーの発現産物、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、植物抽出物等を挙げることができる。
第一の態様においては、次いで、該TSGと被検化合物との結合を検出する。次いで、該TSGと結合する被検化合物を選択する。この方法によって、単離された化合物は、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の治療または予防のための薬剤の候補化合物になりうる。また、後述のスクリーニング方法の被検化合物として使用することもできる。
TSG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。TSG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TSG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TSG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。また、融合ポリペプチドにすることによりTSG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、TSG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−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TSG、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、TSG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。TSGに対する抗体は、例えば、TSGをコードするDNA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TSG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、TSG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、TSG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TSG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、TSGを用いて、該TSG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、Skolnikらの方法(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、TSG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TSGと上記フィルターとを反応させ、TSG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。TSG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、TSG又はTSG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第一の態様としては、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、TSG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、TSG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TSG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TSG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。
TSGと結合する化合物のスクリーニングは、アフィニティクロマトグラフィーを用いて行うこともできる。例えば、TSGをアフィニティーカラムの担体に固定し、ここにTSG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化合物を適用する。この場合の被検化合物としては、例えば細胞抽出物、細胞溶解物等が挙げられる。被検化合物を適用した後、カラムを洗浄し、TSG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、TSGに結合する化合物を単離する方法としては、例えば、固定したTSG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、TSG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 p17−9)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、TSG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)。
また、本発明におけるスクリーニング方法の第二の態様は、TSGの機能を代替する化合物のスクリーニングに関するものである。第二の態様としては、まず、被検化合物を本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物に投与する。本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物への被検化合物の投与は、例えば、経口的または非経口的に行うことができるが、それらに限定されない。被検化合物がタンパク質である場合には、例えば、該タンパク質をコードする遺伝子を有するウイルスベクターを構築し、その感染力を利用して、本発明の遺伝子改変非ヒト哺乳動物に該遺伝子を導入することも可能である。第二の態様としては、次いで、被検化合物がTSGの機能を代替しているか否かを判定する。次いで、被検化合物を投与していない場合と比較して、TSGの機能を代替する化合物を選択する。
例えば以下のような場合に、被検化合物がTSGの機能を代替しているものと判定される。鼻肛長(鼻と肛門の距離)をノギス等により測定し、被検化合物を投与した遺伝子改変非ヒト動物の体長が投与しないものに比べて長い場合、末梢血中の白血球数をSysmexにより計測し、別途作成したメイ・ギムザ染色を施した末梢血の塗抹標本を顕微鏡下に観察して白血球百分比を算出、両者を掛け合わせてリンパ球数を算出し、被検化合物を投与した遺伝子改変非ヒト動物の末梢血中リンパ球が投与しないものに比べて多い場合、非ヒト動物を安楽死後、胸腺または脾臓を摘出して天秤にて重量を測定し、被検化合物を投与した遺伝子改変非ヒト動物の胸腺または脾臓重量が投与しないものに比べて重い場合等である。
本発明におけるスクリーニング方法の第三の態様は、TSGの活性を上昇させる化合物のスクリーニングに関するものである。第三の態様としては、まず、被検化合物をTSGに接触させる。第三の態様に用いられるTSGの状態としては、特に制限はなく、例えば、精製された状態、細胞内に発現した状態、細胞抽出液内に発現した状態などであってもよい。
TSGの精製は周知の方法で行うことができる(羊土社 タンパク質実験ノート 下 一次構造の決定まで10−13頁)。また、TSGが発現している細胞としては、内在性のTSGを発現している細胞、または外来性のTSGを発現している細胞が挙げられる。上記内在性のTSGを発現している細胞としては、培養細胞などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
また、上記外来性のTSGを発現している細胞は、例えば、TSGをコードするDNAを含むベクターを細胞に導入することで作製できる。ベクターの細胞への導入は、当業者に一般的な方法によって実施することができる。また、上記外来性のTSGを有する細胞は、例えば、TSGをコードするDNAを、相同組み換えを利用した遺伝子導入法により、染色体へ挿入することで作製することができる。このような外来性のTSGが導入される細胞が由来する生物種としては、特に限定されず、外来タンパク質を細胞内に発現させる技術が確立されている生物種であればよい。
また、TSGが発現している細胞抽出液は、例えば、試験管内転写翻訳系に含まれる細胞抽出液に、TSGをコードするDNAを含むベクターを添加したものを挙げることができる。該試験管内転写翻訳系としては、特に制限はなく、市販の試験管内転写翻訳キットなどを使用することが可能である。
また、本発明において「接触」は、TSGの状態に応じて行う。例えば、TSGが精製された状態であれば、精製標品に被検化合物を添加することにより行うことができる。また、細胞内に発現した状態または細胞抽出液内に発現した状態であれば、それぞれ、細胞の培養液または該細胞抽出液に被検化合物を添加することにより行うことができる。被検化合物がタンパク質の場合には、例えば、該タンパク質をコードするDNAを含むベクターを、TSGが発現している細胞へ導入する、または該ベクターをTSGが発現している細胞抽出液に添加することで行うことも可能である。また、例えば、酵母または動物細胞等を用いた2ハイブリッド法を利用することも可能である。
第三の態様では、次いで、上記TSGの活性を測定する。TSGの活性の測定は、例えば、BMP−4との結合能を指標にすることで行うことができる(Oelgeschlager,M.et al.,2000.Nature 405:757−763)。
第三の態様においては、次いで、被検化合物を投与していない場合と比較して、該TSGの活性を上昇させる化合物を選択する。
本発明におけるスクリーニング方法の第四の態様は、TSG遺伝子の発現レベルを上昇させる化合物のスクリーニングに関するものである。第四の態様としては、まず、TSG遺伝子のプロモーター領域の下流にレポーター遺伝子が機能的に結合したDNAを有する細胞または細胞抽出液を提供する。ここで、「機能的に結合した」とは、TSG遺伝子のプロモーター領域に転写因子が結合することにより、レポーター遺伝子の発現が誘導されるように、TSG遺伝子のプロモーター領域とレポーター遺伝子とが結合していることをいう。従って、レポーター遺伝子が他の遺伝子と結合しており、他の遺伝子産物との融合タンパク質を形成する場合であっても、TSG遺伝子のプロモーター領域に転写因子が結合することによって、該融合タンパク質の発現が誘導されるものであれば、上記「機能的に結合した」の意に含まれる。
上記レポーター遺伝子としては、その発現が検出可能なものであれば特に制限されず、例えば、当業者において一般的に使用されるCAT遺伝子、lacZ遺伝子、ルシフェラーゼ遺伝子、β−グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)およびGFP遺伝子等を挙げることができる。また、上記レポーター遺伝子には、TSGをコードするDNAもまた含まれる。
第四の態様においては、次いで、上記細胞または上記細胞抽出液に被検化合物を接触させる。次いで、該細胞または該細胞抽出液における上記レポーター遺伝子の発現レベルを測定する。レポーター遺伝子の発現レベルは、使用するレポーター遺伝子の種類に応じて、当業者に公知の方法により測定することができる。例えば、レポーター遺伝子がCAT遺伝子である場合には、該遺伝子産物によるクロラムフェニコールのアセチル化を検出することによって、レポーター遺伝子の発現レベルを測定することができる。レポーター遺伝子がlacZ遺伝子である場合には、該遺伝子発現産物の触媒作用による色素化合物の発色を検出することにより、また、ルシフェラーゼ遺伝子である場合には、該遺伝子発現産物の触媒作用による蛍光化合物の蛍光を検出することにより、また、β−グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)である場合には、該遺伝子発現産物の触媒作用によるGlucuron(ICN社)の発光や5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−グルクロニド(X−Gluc)の発色を検出することにより、さらに、GFP遺伝子である場合には、GFPタンパク質による蛍光を検出することにより、レポーター遺伝子の発現レベルを測定することができる。
また、TSG遺伝子をレポーターとする場合、該遺伝子の発現レベルの測定は、当業者に公知の方法によって行うことができる。例えば、該遺伝子のmRNAを定法に従って抽出し、このmRNAを鋳型としたノーザンハイブリダイゼーション法、またはRT−PCR法を実施することによって該遺伝子の転写レベルの測定を行うことができる。さらに、DNAアレイ技術を用いて、該遺伝子の発現レベルを測定することも可能である。
また、TSGを含む画分を定法に従って回収し、該TSGの発現をSDS−PAGE等の電気泳動法で検出することにより、遺伝子の翻訳レベルの測定を行うこともできる。また、TSGに対する抗体を用いて、ウェスタンブロッティング法などを実施し、該TSGの発現を検出することにより、遺伝子の翻訳レベルの測定を行うことも可能である。
第四の態様においては、次いで、被検化合物を投与していない場合と比較して、該レポーター遺伝子の発現レベルを上昇させる化合物を選択する。
本発明は、TSG遺伝子の発現量を測定する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法を提供する。ここで、「TSG遺伝子の発現」には、TSGmRNAの発現だけでなく、TSGの発現もまた含まれる。該検査方法によって、TSG遺伝子の発現が減少している場合に、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患にすでに罹患していると判定される。
以下に、本発明の検査方法の態様を例示するが、本発明の検査方法はそれらに限定されるものではない。上記検査方法の一つの態様としては、まず、被検者のRNA試料を調製する。RNA試料は、例えば被検者の血液、皮膚、口腔粘膜、毛髪、手術により採取あるいは切除した組織または細胞から抽出することができる。
本方法においては、次いで、該RNA試料に含まれるTSG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。このような方法としては、ノーザンブロッティング法、DNAアレイ法、または、RT−PCR法等を例示することができる。
また、上記検査方法は、TSGの発現量を測定することにより、下記の如く実施することができる。まず、被検者からポリペプチド試料を調製する。ポリペプチド試料は、例えば被検者の血液、皮膚、口腔粘膜、毛髪、手術により採取あるいは切除した組織または細胞から調製することができる。
本方法においては、次いで、該ポリペプチド試料に含まれるTSGの量を測定する。次いで、測定されたTSG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TSGに結合する抗体を用いた、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。
また、本発明は、TSG遺伝子領域における変異を検出する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法を提供する。該検査方法によって、TSG遺伝子領域に変異が生じている場合に、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患にすでに罹患していると判定される。
本発明において、TSG遺伝子領域とは、TSG遺伝子および該遺伝子の発現に影響する領域を意味する。該遺伝子の発現に影響する領域としては、特に制限はないが、例えば、プロモーター領域などが例示できる。
また、本発明における変異は、細胞の増殖異常または分化異常を引き起こす変異であれば、その種類、その数、その部位などに制限はない。上記変異の種類としては、例えば、欠失、置換または挿入変異などが挙げられる。
以下、TSG遺伝子領域に生じた変異を検出する工程を含む検査方法の好ましい態様を記載するが、本発明の方法はそれらの方法に限定されるものではない。
上記検査方法の好ましい態様においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。DNA試料は、例えば被検者の血液、皮膚、口腔粘膜、毛髪、手術により採取あるいは切除した組織または細胞から抽出した染色体DNA、あるいはRNAを基に調製することができる。
本方法においては、次いで、TSG遺伝子領域を含むDNAを単離する。該遺伝子領域の単離は、例えば、該遺伝子領域を含むDNAにハイブリダイズするプライマーを用いて、染色体DNA、あるいはRNAを鋳型としたPCR等によって行うことができる。
本方法においては、次いで、単離したDNAの塩基配列を決定する。単離したDNAの塩基配列の決定は、当業者に公知の方法で行うことができる。
本方法においては、次いで、決定したDNAの塩基配列を、対照と比較する。本発明において、対照とは、正常な(野生型の)TSG遺伝子領域を含むDNAを言う。一般に健常人のTSG遺伝子領域を含むDNAの配列は正常であるものと考えられることから、上記「対照と比較する」とは、通常、健常人のTSG遺伝子領域を含むDNAの配列と比較することを意味する。
本発明における変異の検出は、以下のような方法によっても行うことができる。まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、調製したDNA試料を制限酵素により切断する。次いで、DNA断片をその大きさに応じて分離する。次いで、検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する。また、他の一つの態様においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、TSG遺伝子領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを制限酵素により切断する。次いで、DNA断片をその大きさに応じて分離する。次いで、検出されたDNA断片の大きさを、対照と比較する。
このような方法としては、例えば、制限酵素断片長変異(Restriction Fragment Length Polymorphism/RFLP)を利用した方法やPCR−RFLP法等が挙げられる。具体的には、制限酵素の認識部位に変異が存在する場合、あるいは制限酵素処理によって生じるDNA断片内に塩基挿入または欠失がある場合、制限酵素処理後に生じる断片の大きさが対照と比較して変化する。この変異を含む部分をPCR法によって増幅し、それぞれの制限酵素で処理することによって、これらの変異を電気泳動後のバンドの移動度の差として検出することができる。あるいは、染色体DNAをこれらの制限酵素によって処理し、電気泳動した後、本発明のプローブDNAを用いてサザンブロッティングを行うことにより、変異の有無を検出することができる。用いられる制限酵素は、それぞれの変異に応じて適宜選択することができる。この方法では、ゲノムDNA以外にも被検者から調製したRNAを逆転写酵素でcDNAにし、これをそのまま制限酵素で切断した後、サザンブロッティングを行うことも可能である。また、このcDNAを鋳型としてPCRでTSG遺伝子領域を含むDNAを増幅し、それを制限酵素で切断した後、移動度の差を調べることも可能である。
さらに別の方法においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、TSG遺伝子領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを一本鎖DNAに解離させる。次いで、解離させた一本鎖DNAを非変性ゲル上で分離する。分離した一本鎖DNAのゲル上での移動度を対照と比較する。
該方法としては、例えばPCR−SSCP(single−strand conformation polymorphism、一本鎖高次構造変異)法(Cloning and polymerase chain reaction−single−strand conformation polymorphism analysis of anonymous Alu repeats on chromosome 11.Genomics.1992 Jan 1;12(1):139−146.、Detection of p53 gene mutations in human brain tumors by single−strand conformation polymorphism analysis of polymerase chain reaction products.Oncogene.1991 Aug 1;6(8):1313−1318.、Multiple fluorescence−based PCR−SSCP analysis with postlabeling.、PCR Methods Appl.1995 Apr 1;4(5):275−282.)が挙げられる。この方法は操作が比較的簡便であり、また被検試料の量も少なくて済む等の利点を有するため、特に多数のDNA試料をスクリーニングするのに好適である。その原理は次の通りである。二本鎖DNA断片を一本鎖に解離すると、各鎖はその塩基配列に依存した独自の高次構造を形成する。この解離したDNA鎖を、変性剤を含まないポリアクリルアミドゲル中で電気泳動すると、それぞれの高次構造の差に応じて、相補的な同じ鎖長の一本鎖DNAが異なる位置に移動する。一塩基の置換によってもこの一本鎖DNAの高次構造は変化し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動において異なる移動度を示す。従って、この移動度の変化を検出することによりDNA断片に点突然変異や欠失、あるいは挿入等による変異の存在を検出することができる。
具体的には、まず、TSG遺伝子領域を含むDNAをPCR法等によって増幅する。増幅される範囲としては、通常200〜400bp程度の長さが好ましい。PCRは、当業者においては反応条件等を適宜選択して行うことができる。PCRの際に、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したプライマーを用いることにより、増幅DNA産物を標識することができる。あるいはPCR反応液に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加えてPCRを行うことにより、増幅DNA産物を標識することも可能である。さらに、PCR反応後にクレノウ酵素等を用いて、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、増幅DNA断片に付加することによっても標識を行うことができる。こうして得られた標識DNA断片を、熱を加えること等により変性させ、尿素などの変性剤を含まないポリアクリルアミドゲルによって電気泳動を行う。この際、ポリアクリルアミドゲルに適量(5から10%程度)のグリセロールを添加することにより、DNA断片の分離の条件を改善することができる。また、泳動条件は各DNA断片の性質により変動するが、通常、室温(20から25℃)で行い、好ましい分離が得られないときには4から30℃までの温度で最適の移動度を与える温度の検討を行う。電気泳動後、DNA断片の移動度を、X線フィルムを用いたオートラジオグラフィーや、蛍光を検出するスキャナー等で検出し、解析を行う。移動度に差があるバンドが検出された場合、このバンドを直接ゲルから切り出し、PCRによって再度増幅し、それを直接シークエンシングすることにより、変異の存在を確認することができる。また、標識したDNAを使わない場合においても、電気泳動後のゲルをエチジウムブロマイドや銀染色法などによって染色することによって、バンドを検出することができる。
さらに別の方法においては、まず、被検者からDNA試料を調製する。次いで、TSG遺伝子領域を含むDNAを増幅する。さらに、増幅したDNAを、DNA変性剤の濃度が次第に高まるゲル上で分離する。次いで、分離したDNAのゲル上での移動度を対照と比較する。
このような方法としては、例えば、変性剤濃度勾配ゲル(denaturant gradient gel electrophoresis:DGGE法)等を例示することができる。DGGE法は、変性剤の濃度勾配のあるポリアクリルアミドゲル中で、DNA断片の混合物を泳動し、それぞれの不安定性の違いによってDNA断片を分離する方法である。ミスマッチのある不安定なDNA断片が、ゲル中のある変性剤濃度の部分まで移動すると、ミスマッチ周辺のDNA配列はその不安定さのために、部分的に1本鎖へと解離する。この部分的に解離したDNA断片の移動度は、非常に遅くなり、解離部分のない完全な二本鎖DNAの移動度と差がつくことから、両者を分離することができる。具体的には、TSG遺伝子領域を含むDNAを本発明のプライマー等を用いたPCR法等によって増幅し、これを尿素などの変性剤の濃度が移動するに従って徐々に高くなっているポリアクリルアミドゲル中で電気泳動し、対照と比較する。変異が存在するDNA断片の場合、より低い変性剤濃度位置でDNA断片が一本鎖になり、極端に移動速度が遅くなるため、この移動度の差を検出することにより変異の有無を検出することができる。
さらに別の方法においては、まず、被検者から調製したTSG遺伝子領域を含むDNA、および、該DNAにハイブリダイズするヌクレオチドプローブが固定された基板、を提供する。
本発明において「基板」とは、ヌクレオチドプローブを固定することが可能な板状の材料を意味する。本発明においてヌクレオチドには、オリゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチドが含まれる。本発明の基板は、ヌクレオチドプローブを固定することができ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、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。
基板に固定するヌクレオチドプローブは、TSG遺伝子領域の変異を検出することができるものであれば、特に制限されない。即ち該プローブは、例えば、TSG遺伝子領域を含むDNAにハイブリダイズするようなプローブである。特異的なハイブリダイズが可能であれば、ヌクレオチドプローブは、該遺伝子領域を含むDNAに対し、完全に相補的である必要はない。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。
本方法においては、次いで、該TSG遺伝子領域を含むDNAと該基板を接触させる。この過程により、上記ヌクレオチドプローブに対し、DNAをハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーションの反応液および反応条件は、基板に固定するヌクレオチドプローブの長さ等の諸要因により変動しうるが、一般的に当業者に周知の方法により行うことができる。
本方法においては、次いで、該TSG遺伝子領域を含むDNA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。この検出は、例えば、蛍光シグナルをスキャナー等によって読み取ることによって行うことができる。尚、DNAアレイにおいては、一般的にスライドガラスに固定したDNAをプローブといい、一方溶液中のラベルしたDNAをターゲットという。従って、基板に固定された上記ヌクレオチドを、本明細書においてヌクレオチドプローブと記載する。本方法においては、さらに、検出したハイブリダイズの強度を対照と比較する。
このような方法としては、例えば、DNAアレイ法(SNP遺伝子変異の戦略、松原謙一・榊佳之、中山書店、p128−135、Nature Genetics(1999)22:164−167)等が挙げられる。
上記の方法以外にも、特定位置の変異のみを検出する目的にはアレル特異的オリゴヌクレオチド(Allele Specific Oligonucleotide/ASO)ハイブリダイゼーション法が利用できる。変異が存在すると考えられる塩基配列を含むオリゴヌクレオチドを作製し、これとDNAでハイブリダイゼーションを行わせると、変異が存在する場合、ハイブリッド形成の効率が低下する。それをサザンブロット法や、特殊な蛍光試薬がハイブリッドのギャップにインターカレーションすることにより消光する性質を利用した方法等により検出することができる。
また、本発明においては、MALDI−TOF/MS法(SNP遺伝子多型の戦略、松原謙一・榊佳之、中山書店、p106−117、Trends Biotechnol(2000):18:77−84)、TaqMan PCR法(SNP遺伝子多型の戦略、松原謙一・榊佳之、中山書店、p94−105、Genet Anal.(1999)14:143−149)、Invader法(SNP遺伝子多型の戦略、松原謙一・榊佳之、中山書店、p94−105、Genome Research(2000)10:330−343)、Pyrosequencing法(Anal.Biochem.(2000)10:103−110)、AcycloPrime法(Genome Research(1999)9:492−498)、SNuPE法(Rapid Vommun Mass Spectrom.(2000)14:950−959)等も使用することができる。
さらに、本発明は、本発明の検査方法に使用するための検査薬を提供する。その一つの態様としては、TSG遺伝子領域にハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチドを含む検査薬である。ここで、オリゴヌクレオチドには、ポリヌクレオチドが含まれる。
該オリゴヌクレオチドは、TSG遺伝子領域を含むDNA(正常型DNAまたは変異型DNA)に特異的にハイブリダイズするものである。ここで「特異的にハイブリダイズする」とは、通常のハイブリダイゼーション条件下、好ましくはストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下(例えば、サムブルックら,Molecular Cloning,Cold Spring Harbour Laboratory Press,New York,USA,第2版1989に記載の条件)において、他のタンパク質をコードするDNAとクロスハイブリダイゼーションを有意に生じないことを意味する。特異的なハイブリダイズが可能であれば、該オリゴヌクレオチドは、TSG遺伝子領域を含むDNAに対し、完全に相補的である必要はない。
TSG遺伝子領域を含むDNAにハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチドは、上記本発明の検査方法におけるプローブ(該プローブが固定された基板を含む)やプライマーとして用いることができる。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。プライマーは変異部分を含むTSG遺伝子領域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、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、TSG遺伝子領域を含むDNA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。
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。
本発明の検査薬の別の態様は、TSGに結合する抗体を含む検査試薬である。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。
This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to clarify the function in vivo of TSG, and to find the relationship with a disease. Furthermore, the present invention provides a model animal of the disease, a drug for treatment or prevention of the disease, a screening method for the candidate compound, a test method for the disease, and a test based on the relationship with the found disease The purpose is to provide medicine.
The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. In order to elucidate the function of TSG in vivo, TSG gene knockout mice were prepared and analyzed. As a result, the TSG gene knockout mice are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunodeficiency and renal hypoplasia showed that. It has also been found that TSG deficiency causes various degrees of developmental damage to tissues derived from many mesoderm, particularly the thymus, spleen, cartilage and bone. Interestingly, it has recently been reported that thymic proliferation and differentiation is inhibited by BMP-4, which generally functions as a mesoderm morphogen (Graf, D. et al., 2002. J. Exp. Med. 196: 163-171). These findings indicate that TSG acts as both an agonist and antagonist for BMP-4 signaling and is essential for mammalian immune-bone development.
That is, the present invention relates to a model animal of a disease associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, a drug for treatment or prevention of the disease, a screening method for the candidate compound, a test method for the disease, and a test drug The following [1] to [18] are provided.
[1] A genetically modified non-human mammal, wherein the expression of the TSG gene is artificially suppressed.
[2] A genetically modified non-human mammal, wherein a foreign gene is inserted into one or both of the TSG gene pairs.
[3] The genetically modified non-human mammal according to [1] or [2], which is a model animal of a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm.
[4] Diseases accompanied by developmental failure of tissues derived from mesoderm are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunity The genetically modified non-human mammal according to [3], which is deficiency or renal hypoplasia.
[5] A genetically modified mammalian cell, wherein the expression of the TSG gene is artificially suppressed.
[6] A genetically modified mammalian cell, wherein a foreign gene is inserted into one or both of the TSG gene pairs.
[7] Treatment of diseases associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss caused by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, containing TSG or TSG-encoding DNA as an active ingredient Or drugs for prevention.
[8] Diseases accompanied by developmental failure of tissues derived from mesoderm are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, cartilage hypoplasia, lymphopenia, complex immunity [7] The therapeutic or preventive drug according to [7], which is deficiency or renal hypoplasia.
[9] Treatment of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c) Alternatively, a screening method for drug candidate compounds for prevention.
(A) A step of bringing a test compound into contact with TSG
(B) detecting the binding between the TSG and the test compound
(C) a step of selecting a test compound that binds to the TSG
[10] Treatment of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c) Alternatively, a screening method for drug candidate compounds for prevention.
(A) A step of administering a test compound to the genetically modified non-human mammal according to any one of [1] to [4]
(B) A step of determining whether or not the test compound substitutes the function of TSG
(C) a step of selecting a compound that substitutes for the function of TSG as compared to the case where no test compound is administered.
[11] Treatment of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c) Alternatively, a screening method for drug candidate compounds for prevention.
(A) A step of bringing a test compound into contact with TSG
(B) a step of measuring the activity of the TSG
(C) a step of selecting a compound that increases the activity of the TSG compared to the case where no test compound is administered.
[12] Treatment of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (d) Alternatively, a screening method for drug candidate compounds for prevention.
(A) A step of providing a cell or a cell extract having DNA to which a reporter gene is operably linked downstream of the promoter region of the TSG gene
(B) A step of bringing a test compound into contact with the cells or the cell extract
(C) measuring the expression level of the reporter gene in the cell or the cell extract
(D) a step of selecting a compound that increases the expression level of the reporter gene compared to the case where no test compound is administered.
[13] A method for examining a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of measuring the expression level of a TSG gene.
[14] A method for examining a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of detecting a mutation in a TSG gene region.
[15] Diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunity The test method according to any one of [9] to [14], which is insufficiency or renal hypoplasia.
[16] A diagnostic agent for diseases associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, comprising an oligonucleotide that hybridizes to a TSG gene region and has a chain length of at least 15 nucleotides.
[17] A test agent for a disease associated with developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising an antibody that binds to TSG.
[18] Diseases accompanied by developmental failure of tissues derived from mesoderm are dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunity The test agent according to [16] or [17], which is deficiency or renal hypoplasia.
The present inventors created a TSG gene knockout mouse in order to elucidate the function of TSG in vivo. As a result, the relationship between TSG and diseases accompanied by developmental failure of tissues derived from mesoderm was clarified. Based on this finding, the present invention provides a genetically modified non-human mammal characterized in that TSG gene expression is artificially suppressed.
The genetically modified non-human mammal of the present invention is useful as a model animal for diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm. In addition, the genetically modified non-human mammal of the present invention is used for the treatment and prevention of diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm, bone loss caused by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs. It can be used in a screening method for candidate compounds of these drugs.
The TSG (twisted gastrulation) gene of the present invention (the protein encoded by the gene is described as “TSG”) is known in humans, mice, Drosophila, Xenopus, zebrafish and the like. The accession number of the TSG sequence in each sequence is shown below.
Human NCBI, Entree Nucleotide, NM 020648
Mouse NCBI, Entree Nucleotide, NM 023053
Drosophila NCBI, Entre Nucleotide, NM 078580
Xenopus NCBI, Entre Nucleotide, AF 279246
Zebrafish NCBI, Enterprise Nucleotide, NM 131797
Further, the TSG of the present invention is not limited to the above example, and includes a protein functionally equivalent to the above TSG. Functionally equivalent proteins include proteins consisting of amino acid sequences in which one or more amino acids are substituted, deleted, added and / or inserted in the amino acid sequence of natural TSG. In order to prepare a DNA encoding a mutant protein functionally equivalent to the TSG of the present invention, other methods well known to those skilled in the art include hybridization under stringent conditions (Southern EM: J Mol Biol 98: 503, 1975) and polymerase chain reaction (PCR) technology (Saiki RK, et al: Science 230: 1350, 1985, Saiki RK, et al: Science 239: 487, 1988). .
In the present invention, stringent hybridization conditions refer to hybridization conditions of 6M urea, 0.4% SDS, 0.5 × SSC, or equivalent stringency. It is expected that DNA with higher homology can be isolated under conditions with higher stringency, for example, 6M urea, 0.4% SDS, 0.1 × SSC. High homology refers to sequence identity of at least 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more of the entire amino acid sequence. Further, the number of amino acids to be mutated in the mutant is usually within 30 amino acids, preferably within 15 amino acids, more preferably within 5 amino acids, still more preferably within 3 amino acids, and even more preferably 2 amino acids. Is within.
The identity of amino acid sequences and base sequences is determined using the algorithm BLAST (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-2268, 1990, Proc Natl Acad Sci USA 90: 5873, 1993) by Carlin and Arthur. can do.
In the present invention, examples of tissues derived from mesoderm include, but are not limited to, thymus, spleen, cartilage, bone, and kidney.
In the present invention, examples of diseases accompanied by developmental failure of tissues derived from mesoderm include dwarf growth, dwarf growth with combined immunodeficiency (SCID), osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymph Examples include cytopenia, combined immunodeficiency, and renal hypoplasia.
In the present invention, “TSG gene expression is artificially suppressed” usually means that one or both of the TSG gene pairs have a gene mutation such as nucleotide insertion, deletion or substitution. It refers to the state where gene expression is suppressed. The expression of a mutant TSG protein whose function as a normal TSG protein is reduced or lost is also included in the “suppression of TSG gene expression”. The “suppression” includes not only the case where the expression of the TSG gene is completely suppressed, but also the case where the expression of only one gene of the gene pair of the gene is suppressed. The site where the gene mutation is present in the present invention is not particularly limited as long as the expression of the gene is suppressed, and examples thereof include an exon site and a promoter site.
In the present invention, the biological species from which the animal subject to modification of the TSG gene is usually a mammal other than a human, preferably a rodent such as a mouse, a rat, a hamster, a rabbit, or a pig. A mouse is particularly preferable.
The present invention also provides a genetically modified mammalian cell characterized in that the expression of the TSG gene is artificially suppressed. Such cells are useful as model cells for diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm. In the present invention, the biological species from which the cells to be modified with the TSG gene are not particularly limited, and are cells derived from various biological species including humans. In addition, examples of the types of cells to be modified in the TSG gene in the present invention include somatic cells, fertilized eggs, ES cells, and cells established from the genetically modified non-human mammal of the present invention. It is not limited to. As a method for establishing a cell line derived from the genetically modified non-human mammal, a known method can be used. For example, in rodents, a method of primary culture of fetal cells can be used. (New Chemistry Laboratory, Vol. 18, pp. 125-129, Tokyo Kagaku Dojin, and mouse embryo operation manual, pages 262-264, Modern Publishing).
Means for artificially suppressing the expression of the TSG gene in the genetically modified non-human mammal and the genetically modified mammalian cell of the present invention include a method of deleting the entire TSG gene or a part thereof, a TSG gene expression control region Examples thereof include a method of deleting all or a part thereof, and a method of inactivating the TSG gene by inserting a foreign gene into one or both of the gene pairs of the TSG gene is preferable. That is, in a preferred embodiment of the present invention, the genetically modified non-human mammal and the genetically modified mammalian cell are characterized in that a foreign gene is inserted into one or both of the TSG gene pairs.
The genetically modified non-human mammal of the present invention can be prepared by those skilled in the art by generally known genetic engineering techniques. For example, a genetically modified mouse can be prepared as follows. First, DNA containing the exon portion of the TSG gene is isolated from a mouse, and an appropriate marker gene is inserted into this DNA fragment to construct a targeting vector. This targeting vector is introduced into a mouse ES cell line by electroporation or the like, and a cell line in which homologous recombination has occurred is selected. The marker gene to be inserted is preferably an antibiotic resistance gene such as a neomycin resistance gene. When an antibiotic resistance gene is inserted, a cell line that has undergone homologous recombination can be selected simply by culturing in an antibiotic-containing medium. In addition, in order to perform more efficient selection, it is possible to bind a thymidine kinase gene or the like to a targeting vector. Thereby, the cell line which caused non-homologous recombination can be excluded. Alternatively, homologous recombinants can be assayed by PCR and Southern blotting to efficiently obtain a cell line in which one of the TSG gene pair is inactivated.
When selecting a cell line in which homologous recombination has occurred, it is preferable to produce a chimera using a plurality of clones because there is a risk of unknown gene disruption due to gene insertion in addition to the homologous recombination site. The obtained ES cell line can be injected into a mouse blastoderm to obtain a chimeric mouse. By crossing this chimeric mouse, a mouse in which one of the gene pairs of the TSG gene is inactivated can be obtained. Furthermore, by mating this mouse, a mouse in which both TSG gene pairs are inactivated can be obtained. In animals where ES cells other than mice are established, genetic modification can be performed by the same technique.
An ES cell line in which both TSG gene pairs are inactivated can also be obtained by the following method. That is, by culturing an ES cell line in which one of the gene pair is inactivated in a medium containing a high concentration of antibiotics, the cell line in which the other gene pair is also inactivated, that is, the gene pair of the TSG gene ES cell lines in which both of these are inactivated can be obtained. It can also be produced by selecting an ES cell line in which one of the gene pairs is inactivated, introducing a targeting vector again into this cell line, and selecting a cell line that has undergone homologous recombination. The marker gene to be inserted into the targeting vector is preferably different from the marker gene described above.
Further, the present invention includes TSG or TSG-encoding DNA as an active ingredient, a disease accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss due to drugs such as corticosteroids, osteoporosis, fracture, Alternatively, a drug for the treatment or prevention of growth inhibition by a drug such as a corticosteroid is provided.
There is no restriction | limiting in particular as a form of "DNA which codes TSG" in the chemical | medical agent of this invention, Genomic DNA, cDNA, synthetic DNA, or the vector containing those DNA may be sufficient.
Furthermore, “TSG” in the drug of the present invention can be prepared as a recombinant protein using a known genetic recombination technique in addition to a natural protein. Further, “TSG” in the drug of the present invention is not particularly limited to the organism from which it is derived. When used for treatment or prevention of human diseases, it is preferably derived from mammals, and most preferably derived from humans. The natural protein can be prepared, for example, by a method using affinity chromatography using an antibody against TSG to an extract of a tissue such as heart, brain, lung, liver, kidney or the like that is considered to express TSG. Is possible.
On the other hand, a recombinant protein can be prepared by a person skilled in the art by a known method, for example, as a recombinant polypeptide. The recombinant polypeptide can be obtained by, for example, incorporating a TSG-encoding DNA into an appropriate expression vector, introducing the DNA into an appropriate host cell, collecting the transformant, obtaining an extract, It can be purified and prepared by subjecting to chromatography such as reverse phase, gel filtration, or affinity chromatography in which an antibody against TSG is immobilized on the column, or by further combining a plurality of these columns.
In addition, when TSG was expressed in a host cell (eg, animal cell or Escherichia coli) as a fusion polypeptide with glutathione S-transferase protein or as a recombinant polypeptide to which a plurality of histidines were added, it was expressed. The recombinant polypeptide can be purified using a glutathione column or a nickel column.
As the vector, for example, when Escherichia coli is used as a host, the vector is amplified in Escherichia coli in order to amplify it in large quantities in Escherichia coli (for example, JM109, DH5α, HB101, XL1Blue) and the like. There is no particular limitation as long as it has a selected gene of E. coli that has “ori” and is transformed (for example, a drug resistance gene that can be distinguished by ampicillin, tetracycline, kanamycin, or chloramphenicol). Examples include M13 vectors, pUC vectors, pBR322, pBluescript, pCR-Script, etc. For the purpose of cDNA subcloning and excision, in addition to the above vectors, for example, pGEM-T, pDIRECT , PT7 etc. An expression vector is particularly useful when a vector is used for the purpose of producing TSG, for example, when the expression vector is intended for expression in E. coli, the vector is amplified in E. coli. In addition to the above characteristics, when the host is E. coli such as JM109, DH5α, HB101, XL1-Blue, a promoter that can be expressed efficiently in E. coli, such as the lacZ promoter (Ward et al., Nature ( 1989) 341, 544-546: FASEB J. (1992) 6, 2422-2427), araB promoter (Better et al., Science (1988) 240, 1041-1043), or T7 promoter is essential. There are such vectors and Examples of the vector include pGEX-5X-1 (Pharmacia), “QIA express system” (Qiagen), pEGFP, and pET.
The vector may contain a signal sequence for polypeptide secretion. As a signal sequence for polypeptide secretion, a pelB signal sequence (Lei, SP et al J. Bacteriol. (1987) 169, 4379) may be used when the polypeptide is produced in the periplasm of E. coli. Introduction of a vector into a host cell can be performed using, for example, a calcium chloride method or an electroporation method.
In addition to E. coli, for example, vectors for producing TSG include mammalian-derived expression vectors (for example, pcDNA3 (manufactured by Invitrogen), pEGF-BOS (Nucleic Acids. Res. 1990, 18 (17)). , P5322), pEF, pCDM8), insect cell-derived expression vectors (eg, “Bac-to-BAC baculovirus expression system” (manufactured by Gibco BRL), pBacPAK8), plant-derived expression vectors (eg, pMH1, pMH2), animals Expression vectors derived from viruses (eg, pHSV, pMV, pAdexLcw), expression vectors derived from retroviruses (eg, pZIPneo), expression vectors derived from yeast (eg, “Pichia Expression”) it "(Invitrogen), pNV11, SP-Q01), expression vectors derived from Bacillus subtilis (for example, pPL608, pKTH50) or the like.
For the purpose of expression in animal cells such as CHO cells, COS cells, NIH3T3 cells, etc., promoters necessary for expression in cells such as the SV40 promoter (Mulligan et al., Nature (1979) 277, 108), It is essential to have an MMLV-LTR promoter, an EF1α promoter (Mizushima et al., Nucleic Acids Res. (1990) 18, 5322), a CMV promoter, etc., and a gene for selecting transformation into cells (for example, More preferably, it has a drug resistance (drug resistance gene that can be discriminated by a drug such as neomycin or G418). Examples of such a vector include pMAM, pDR2, pBK-RSV, pBK-CMV, pOPRSV, and pOP13.
Examples of the system for producing a polypeptide in vivo include a production system using animals and a production system using plants. DNA encoding TSG is introduced into this animal or plant, and TSG is produced in the body of the animal or plant and recovered.
When animals are used, there are production systems using mammals and insects. As mammals, goats, pigs, sheep, mice, and cattle can be used (Vicki Glaser, SPECTRUM Biotechnology Applications, 1993). Moreover, when using a mammal, a transgenic animal can be used.
For example, DNA encoding TSG is prepared as a fusion gene with a gene encoding a polypeptide inherently produced in milk such as goat β casein. Next, a DNA fragment containing the fusion gene is injected into a goat embryo, and the embryo is transferred to a female goat. TSG can be obtained from the milk produced by the transgenic goat born from the goat that received the embryo or its progeny. In order to increase the amount of milk containing the polypeptide produced from the transgenic goat, hormones may be used in the transgenic goat as appropriate (Ebert, KM et al., Bio / Technology (1994) 12, 699-702).
Moreover, as an insect, a silkworm can be used, for example. When a silkworm is used, TSG can be obtained from the body fluid of the silkworm by infecting the silkworm with a baculovirus inserted with DNA encoding TSG (Susumu, M. et al., Nature (1985) 315, 592). -594).
Furthermore, when using plants, for example, tobacco can be used. When tobacco is used, DNA encoding TSG is inserted into a plant expression vector such as pMON 530, and this vector is introduced into a bacterium such as Agrobacterium tumefaciens. This bacterium can be infected with tobacco, for example Nicotiana tabacum, and TSG can be obtained from the leaves of this tobacco (Julian K.-C. Ma et al., Eur. J. Immunol. (1994). 24, 131-138).
The TSG thus obtained can be isolated from the inside of the host cell or outside the cell (medium etc.) and purified as a substantially pure and homogeneous polypeptide. Separation and purification of polypeptides may be carried out using separation and purification methods used in usual polypeptide purification, and are not limited in any way. For example, a chromatography column, filter, ultrafiltration, salting out, solvent precipitation, solvent extraction, distillation, immunoprecipitation, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, isoelectric focusing, dialysis, recrystallization, etc. are appropriately selected. When combined, polypeptides can be separated and purified.
The TSG of the present invention can be optionally modified or partially removed by allowing a suitable protein modifying enzyme to act before or after purification. Examples of protein modifying enzymes include trypsin, chymotrypsin, lysyl endopeptidase, protein kinase, glucosidase and the like.
The anti-TSG antibody is not particularly limited, and includes monoclonal antibodies as well as polyclonal antibodies. Also included are antisera obtained by immunizing animals such as rabbits with TSG, polyclonal antibodies and monoclonal antibodies of all classes, humanized antibodies and human antibodies by genetic recombination. The above antibody can be prepared by the following method. In the case of a polyclonal antibody, for example, a small animal such as a rabbit is immunized with TSG to obtain serum, and a fraction that recognizes only TSG is obtained from an affinity column coupled with TSG. Globulin G or M can be prepared by purifying with protein A or protein G column. In the case of a monoclonal antibody, TSG can be used to immunize small animals such as mice, the spleen is removed from the mice, ground into cells, and fused with mouse myeloma cells using a reagent such as polyethylene glycol. A clone producing an antibody against TSG is selected from the fused cells (hybridoma). Next, the obtained hybridoma was transplanted into the abdominal cavity of the mouse, and ascites was collected from the mouse, and the obtained monoclonal antibody was cupped with, for example, ammonium sulfate precipitation, protein A, protein G column, DEAE ion exchange chromatography, TSG. It can be prepared by purification using a ringed affinity column or the like. In addition to being used for purification and detection of TSG, the antibody can be used as a drug for controlling the function of TSG. When using an antibody as a drug for humans, a human antibody or a humanized antibody is effective in terms of immunogenicity. Human antibodies or humanized antibodies can be prepared by methods known to those skilled in the art. For example, human antibodies can be prepared, for example, by immunizing mice with the immune system replaced with humans. In addition, a humanized antibody can be prepared by, for example, a CDR graft method in which an antibody gene is cloned from a monoclonal antibody-producing cell and the antigen determination site is transplanted to an existing human antibody.
The drug can be administered either orally or parenterally, but is preferably administered parenterally, specifically, injection form, nasal form, pulmonary form, transdermal form Etc. As an example of the injection form, it can be administered systemically or locally by, for example, intravenous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, subcutaneous injection, or the like.
When DNA encoding TSG is administered in vivo, viral vectors such as retroviruses, adenoviruses, and Sendai viruses, and non-viral vectors such as liposomes can be used. As an administration method, an in vivo method and an ex vivo method can be exemplified.
In addition to directly administering the drug of the present invention to a patient, it can be administered as a drug formulated by a known pharmaceutical method. For example, it can be used in the form of a sterile solution with water or other pharmaceutically acceptable liquid, or an injection of suspension. In addition, for example, a pharmacologically acceptable carrier or medium, specifically sterilized water, physiological saline, emulsifier, suspending agent, surfactant, stabilizer, vehicle, preservative, etc. It is envisaged to formulate by blending in the unit dosage form required for recognized pharmaceutical practice. The amount of active ingredient in these preparations is such that an appropriate volume within the indicated range can be obtained.
Sterile compositions for injection can be formulated according to normal pharmaceutical practice using a vehicle such as distilled water for injection. Examples of the aqueous solution for injection include isotonic solutions containing physiological saline, glucose and other adjuvants such as D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, and sodium chloride, and suitable solubilizers such as Alcohols, specifically ethanol, polyalcohols such as propylene glycol, polyethylene glycol, nonionic surfactants such as polysorbate 80 TM , HCO-50 may be used in combination.
Examples of the oily liquid include sesame oil and soybean oil, which may be used in combination with benzyl benzoate or benzyl alcohol as a solubilizing agent. Moreover, you may mix | blend with buffer, for example, phosphate buffer, sodium acetate buffer, a soothing agent, for example, procaine hydrochloride, stabilizer, for example, benzyl alcohol, phenol, antioxidant. The prepared injection solution is usually filled into a suitable ampoule.
In addition, the dose can be appropriately selected depending on the age and symptoms of the patient. For example, it is possible to select from a range of 0.0001 mg to 1000 mg per kg of body weight at a time. Alternatively, for example, the dose can be selected within the range of 0.001 to 100,000 mg / body per patient. However, the drug of the present invention is not limited to these doses.
The present invention relates to treatment or prevention of diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm, bone loss caused by drugs such as corticosteroids, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs such as corticosteroids. Methods for screening drug candidate compounds are provided. Although the aspect of the screening method of this invention is illustrated below, the screening method of this invention is not limited to these.
The first aspect of the screening method of the present invention relates to screening for compounds that bind to TSG. In the first embodiment, first, a test compound is brought into contact with TSG. Examples of the test compound used in the screening method of the present invention include single compounds such as natural compounds, organic compounds, inorganic compounds, proteins, peptides, compound libraries, gene library expression products, cell extracts, Examples include cell culture supernatants, fermented microorganism products, marine organism extracts, plant extracts and the like.
In the first embodiment, the binding between the TSG and the test compound is then detected. Next, a test compound that binds to the TSG is selected. By this method, the isolated compound can be a candidate compound for a drug for the treatment or prevention of diseases associated with developmental failure of tissues derived from mesoderm. It can also be used as a test compound in the screening method described below.
Many methods known to those skilled in the art can be used as a method of screening for polypeptides that bind to TSG. Such screening can be performed, for example, by immunoprecipitation. Specifically, it can be performed as follows. A gene encoding TSG is inserted into a vector for expressing a foreign gene such as pSV2neo, pcDNA I, or pCD8, thereby expressing the gene in animal cells or the like. As promoters used for expression, SV40 early promoter (Rigby In Williamson (ed.), Genetic Engineering, Vol. 3. Academic Press, London, p. 83-141 (1982)), EF-1 α promoter et al. (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 imme date early promoter (Seed and Aruffo Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, p. 3365-3369 (1987)), SV40 late promoter (Gheysen and Fiers J. Mol. (1982)), Adenovirus late promoter (Kaufman et al. Mol. Cell. Biol. 9, p. 946 (1989)), HSV TK promoter, etc., any promoter can be used.
In order to express a foreign gene by introducing a gene into an animal cell, electroporation (Chu, G. et al. Nucl. Acid Res. 15, 1311-1326 (1987)), calcium phosphate method (Chen, C and Okayama, H. Mol. Cell. Biol. 7, 2745-2752 (1987)), DEAE dextran method (Lopata, MA et al. Nucl. Acids Res. 12, 5707-5717 (1984); , DJ and Milman, G. Mol. Cell. Biol. 4, 1644-143 (1985)), Lipofectin method (Derijard, B. Cell 7, 1025-1037 (1994); Lamb, BT et. al.Natur Genetics 5,22-30 (1993); Rabindran, there are S.K.et al.Science 259,230-234 (1993)) method or the like, or by any method.
By introducing a recognition site (epitope) of a monoclonal antibody whose specificity has been clarified into the N-terminus or C-terminus of TSG, TSG can be expressed as a fusion polypeptide having the recognition site of the monoclonal antibody. A commercially available epitope-antibody system can be used (Experimental Medicine 13, 85-90 (1995)). A vector capable of expressing a fusion polypeptide with β-galactosidase, maltose binding protein, glutathione S-transferase, green fluorescent protein (GFP) and the like via a multicloning site is commercially available. In addition, a method for preparing a fusion polypeptide by introducing only a small epitope part consisting of several to a dozen amino acids in order to prevent the property of TSG from changing as much as possible by making it into a fusion polypeptide has also been reported. ing. For example, polyhistidine (His-tag), influenza agglutinin HA, human c-myc, FLAG, vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSV-GP), T7 gene10 protein (T7-tag), human herpes simplex virus glycoprotein (HSV) -Tag), E-tag (epitope on monoclonal phage), and monoclonal antibodies that recognize them can be used as an epitope-antibody system for screening for polypeptides that bind to TSG (Experimental Medicine 13, 85). -90 (1995)).
In immunoprecipitation, an immune complex is formed by adding these antibodies to a cell lysate prepared using an appropriate surfactant. This immune complex consists of TSG, a polypeptide capable of binding to it, and an antibody. In addition to using an antibody against the epitope, immunoprecipitation can also be performed using an antibody against TSG. An antibody against TSG is, for example, by introducing DNA encoding TSG into an appropriate E. coli expression vector and expressing it in E. coli, purifying the expressed polypeptide, and applying it to rabbits, mice, rats, goats, chickens, etc. It can be prepared by immunization. It can also be prepared by immunizing the above animal with the synthesized partial peptide of TSG.
For example, if the antibody is a mouse IgG antibody, the immune complex can be precipitated using Protein A Sepharose or Protein G Sepharose. In addition, when TSG is prepared as a fusion polypeptide with an epitope such as GST, for example, a TSG antibody is utilized using a substance that specifically binds to these epitopes such as glutathione-Sepharose 4B. In the same manner, immune complexes can be formed.
For general methods of immunoprecipitation, for example, according to the method described in the literature (Harlow, E. and Lane, D .: Antibodies, pp. 511-552, Cold Spring Harbor Laboratory publications, New York (1988)), or It may be done according to this.
SDS-PAGE is generally used for analysis of immunoprecipitated polypeptides, and by using a gel with an appropriate concentration, it is possible to analyze a polypeptide that has been bound based on the molecular weight of the polypeptide. At this time, generally, a polypeptide bound to TSG is a radioisotope because it is difficult to detect by a normal staining method such as Coomassie staining or silver staining. 35 S-methionine or 35 Detection sensitivity can be improved by culturing cells in a culture solution containing S-cysteine, labeling the polypeptide in the cells, and detecting this. Once the molecular weight of the polypeptide is known, the polypeptide of interest can be purified directly from an SDS-polyacrylamide gel and its sequence determined.
Moreover, as a method for isolating a polypeptide that binds to TSG using TSG, for example, the method of Skolnik et al. (Skolnik, EY et al., Cell (1991) 65, 83-90) is used. Can be used. That is, a cDNA library using a phage vector (λgt11, ZAP, etc.) is prepared from cells and tissues expected to express a polypeptide that binds to TSG, and this is expressed on LB-agarose and filtered. The TSG labeled with purified and labeled TSG and the above-described filter are reacted, and plaques expressing the polypeptide bound to TSG may be detected with the label. As a method for labeling TSG, a method using the binding property of biotin and avidin, a method using an antibody that specifically binds to TSG or a polypeptide fused to TSG (eg, GST), a method using a radioisotope Or the method of utilizing fluorescence, etc. are mentioned.
In addition, as a first aspect of the screening method of the present invention, a two-hybrid system using cells (Fields, S., and Sternglanz, R., Trends. Genet. (1994) 10, 286-292, Dalton S , And Triisman R (1992) Characteristic of SAP-1, a protein replicated by serum response factor to the c-fos serum response element. Cell 68, 597-612. "Assay Kit", "MATCHMAKER One-Hy rid System "(both manufactured by Clontech), method using the" HybriZAP Two-Hybrid Vector System "(Stratagene)) and the like.
In the 2-hybrid system, it is expected that TSG or a partial peptide thereof is fused with the SRF DNA binding region or GAL4 DNA binding region and expressed in yeast cells to express a polypeptide that binds to TSG. From the cells, a cDNA library that is expressed in a form fused with the VP16 or GAL4 transcriptional activation region is prepared, introduced into the yeast cell, and the library-derived cDNA is isolated from the detected positive clone ( When a polypeptide that binds to TSG is expressed in yeast cells, the reporter gene is activated by the binding of both, and a positive clone can be confirmed). By introducing the isolated cDNA into E. coli and expressing it, a polypeptide encoded by the cDNA can be obtained. This makes it possible to prepare a polypeptide that binds to TSG or its gene.
Examples of the reporter gene used in the 2-hybrid system include, but are not limited to, the HIS3 gene, Ade2 gene, LacZ gene, CAT gene, luciferase gene, PAI-1 (plasminogen activator inhibitor type 1) gene, and the like. Not. Screening by the two-hybrid method can be performed using yeast, mammalian cells, and the like.
Screening for a compound that binds to TSG can also be performed using affinity chromatography. For example, TSG is immobilized on an affinity column carrier, and a test compound that is expected to express a polypeptide that binds to TSG is applied thereto. Examples of test compounds in this case include cell extracts and cell lysates. After applying the test compound, the column can be washed and a polypeptide bound to TSG can be prepared.
The resulting polypeptide can be analyzed for its amino acid sequence, synthesized oligo DNA based on it, and screened for a cDNA library using the DNA as a probe to obtain DNA encoding the polypeptide. .
As a method for isolating a compound that binds to TSG as well as a polypeptide, for example, a synthetic compound, a natural product bank, or a random phage peptide display library is allowed to act on immobilized TSG to bind to TSG. Molecular screening methods and screening methods using high-throughput combinatorial chemistry technology (Wrighton NC; Farrell FX; Chang R; Kashhap AK; Barbone FP; Mulcahy LS; Johnson DL; Barlet RW; Small peptides as potential mimics of the protein hormone erythropoietin, Scie nce (UNITED STATES) Jul 26 1996, 273 p458-64, Verdine GL., The combinatorial chemistry of nature, Nature (ENGLAND) Nov 7 1996, 384 p11-13, Hog. Nov 7 1996, 384 p17-9) is known to those skilled in the art.
In the present invention, a biosensor using the surface plasmon resonance phenomenon can also be used as a means for detecting or measuring a bound compound. The biosensor using the surface plasmon resonance phenomenon can observe the interaction between the TSG and the test compound in real time as a surface plasmon resonance signal without labeling with a trace amount of polypeptide. (For example, BIAcore, Pharmacia).
The second embodiment of the screening method in the present invention relates to screening for compounds that substitute for the function of TSG. In the second embodiment, first, a test compound is administered to the genetically modified non-human mammal of the present invention. Administration of the test compound to the genetically modified non-human mammal of the present invention can be performed, for example, orally or parenterally, but is not limited thereto. When the test compound is a protein, for example, a viral vector having a gene encoding the protein is constructed, and the gene is introduced into the genetically modified non-human mammal of the present invention using its infectivity. It is also possible. As a second aspect, it is then determined whether or not the test compound substitutes for the function of TSG. Next, a compound that substitutes for the function of TSG is selected as compared with the case where the test compound is not administered.
For example, in the following cases, it is determined that the test compound substitutes the function of TSG. Measure nasal anal length (distance between nose and anus) with calipers, etc. If the length of the genetically modified non-human animal to which the test compound is administered is longer than that to which it is not administered, the number of white blood cells in peripheral blood is measured by Sysmex Observe a separately prepared smear of peripheral blood smeared with May-Giemsa under a microscope to calculate the percentage of leukocytes, multiply the two to calculate the number of lymphocytes, and then apply the test compound If the lymphocytes in human peripheral blood are higher than those not administered, the non-human animal is euthanized, the thymus or spleen is removed, weighed with a balance, and the test compound is administered. This is the case when the animal's thymus or spleen weight is heavier than that of the non-administered animal.
The third aspect of the screening method in the present invention relates to screening for compounds that increase the activity of TSG. As a third aspect, first, a test compound is brought into contact with TSG. There is no restriction | limiting in particular as a state of TSG used for a 3rd aspect, For example, the state refine | purified, the state expressed in the cell, the state expressed in the cell extract etc. may be sufficient.
Purification of TSG can be performed by a well-known method (Yochisha, Protein Experiment Note, page 10-13 until determination of primary structure). Examples of cells expressing TSG include cells expressing endogenous TSG and cells expressing exogenous TSG. Examples of the cells expressing the endogenous TSG include, but are not limited to, cultured cells.
The cells expressing the exogenous TSG can be prepared, for example, by introducing a vector containing DNA encoding TSG into the cells. Introduction of a vector into a cell can be performed by a method common to those skilled in the art. Moreover, the cell which has the said exogenous TSG can be produced by inserting DNA which codes TSG into a chromosome by the gene transfer method using homologous recombination, for example. The biological species from which the cell into which such exogenous TSG is introduced is not particularly limited, and may be any biological species for which a technique for expressing a foreign protein in the cell has been established.
In addition, examples of the cell extract in which TSG is expressed include those obtained by adding a vector containing DNA encoding TSG to a cell extract contained in an in vitro transcription / translation system. The in vitro transcription / translation system is not particularly limited, and a commercially available in vitro transcription / translation kit can be used.
In the present invention, “contact” is performed according to the state of the TSG. For example, if TSG is in a purified state, it can be carried out by adding a test compound to the purified sample. Moreover, if it is the state expressed in the cell or the state expressed in the cell extract, it can be carried out by adding a test compound to the cell culture solution or the cell extract, respectively. When the test compound is a protein, for example, a vector containing DNA encoding the protein is introduced into a cell expressing TSG, or the vector is added to a cell extract expressing TSG. It is also possible to do this. In addition, for example, a two-hybrid method using yeast or animal cells can be used.
In the third embodiment, the activity of the TSG is then measured. The activity of TSG can be measured, for example, by using the binding ability with BMP-4 as an index (Oelgeschlager, M. et al., 2000. Nature 405: 757-763).
In the third embodiment, a compound that increases the activity of the TSG is then selected as compared to the case where no test compound is administered.
The fourth aspect of the screening method in the present invention relates to screening for compounds that increase the expression level of the TSG gene. As a fourth aspect, first, a cell or cell extract having DNA to which a reporter gene is operably linked downstream of the promoter region of the TSG gene is provided. Here, “functionally linked” means that the promoter region of the TSG gene and the reporter gene are bound so that expression of the reporter gene is induced by binding of a transcription factor to the promoter region of the TSG gene. It means that Therefore, even when the reporter gene is bound to another gene and forms a fusion protein with another gene product, expression of the fusion protein is caused by binding of a transcription factor to the promoter region of the TSG gene. If it is derived, it is included in the meaning of the above “functionally coupled”.
The reporter gene is not particularly limited as long as its expression can be detected. For example, a CAT gene, a lacZ gene, a luciferase gene, a β-glucuronidase gene (GUS) and a GFP that are commonly used by those skilled in the art. Examples include genes. The reporter gene also includes DNA encoding TSG.
In the fourth embodiment, the test compound is then brought into contact with the cells or the cell extract. Next, the expression level of the reporter gene in the cell or the cell extract is measured. The expression level of the reporter gene can be measured by methods known to those skilled in the art depending on the type of reporter gene used. For example, when the reporter gene is a CAT gene, the expression level of the reporter gene can be measured by detecting acetylation of chloramphenicol by the gene product. When the reporter gene is a lacZ gene, by detecting the color development of the dye compound catalyzed by the gene expression product, and when the reporter gene is a luciferase gene, the fluorescent compound catalyzed by the gene expression product By detecting fluorescence, and in the case of β-glucuronidase gene (GUS), luminescence of Glucuron (ICN) or 5-bromo-4-chloro-3-indolyl- By detecting the color development of β-glucuronide (X-Gluc), and in the case of the GFP gene, the expression level of the reporter gene can be measured by detecting the fluorescence of the GFP protein.
When the TSG gene is used as a reporter, the expression level of the gene can be measured by methods known to those skilled in the art. For example, the transcription level of the gene can be measured by extracting mRNA of the gene according to a standard method and performing Northern hybridization or RT-PCR using the mRNA as a template. Furthermore, the expression level of the gene can be measured using DNA array technology.
Moreover, the translation level of a gene can also be measured by collect | recovering the fraction containing TSG according to a conventional method, and detecting the expression of this TSG by electrophoresis methods, such as SDS-PAGE. Moreover, it is also possible to measure the translation level of a gene by performing Western blotting using an antibody against TSG and detecting the expression of TSG.
In the fourth embodiment, a compound that increases the expression level of the reporter gene is then selected compared to when no test compound is administered.
The present invention provides a method for examining a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of measuring the expression level of a TSG gene. Here, “expression of TSG gene” includes not only expression of TSG mRNA but also expression of TSG. When the expression of the TSG gene is reduced by the test method, it is determined that the subject is already suffering from a disease accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm.
Although the aspect of the inspection method of this invention is illustrated below, the inspection method of this invention is not limited to them. As one embodiment of the test method, first, an RNA sample of a subject is prepared. The RNA sample can be extracted from the blood, skin, oral mucosa, hair, tissue or cells collected or excised by surgery, for example.
In the present method, the amount of RNA encoding TSG contained in the RNA sample is then measured. The amount of RNA measured is then compared to a control. Examples of such a method include Northern blotting, DNA array, or RT-PCR.
Moreover, the said test | inspection method can be implemented as follows by measuring the expression level of TSG. First, a polypeptide sample is prepared from a subject. The polypeptide sample can be prepared from, for example, a subject's blood, skin, oral mucosa, hair, tissue or cells collected or excised by surgery.
In this method, the amount of TSG contained in the polypeptide sample is then measured. The amount of TSG measured is then compared to a control. Such methods include SDS polyacrylamide electrophoresis and Western blotting, dot blotting, immunoprecipitation, enzyme-linked immunoassay (ELISA), and immunofluorescence using antibodies that bind to TSG. It can be illustrated.
The present invention also provides a method for examining a disease associated with developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of detecting a mutation in the TSG gene region. When a mutation occurs in the TSG gene region by the test method, it is determined that the disease is already suffering from a disease accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm.
In the present invention, the TSG gene region means a TSG gene and a region that affects the expression of the gene. The region that affects the expression of the gene is not particularly limited, and examples thereof include a promoter region.
The mutation in the present invention is not limited in its type, number, site, etc., as long as it is a mutation that causes abnormal cell growth or differentiation. Examples of the type of mutation include deletion, substitution, or insertion mutation.
Hereinafter, although the preferable aspect of the test | inspection method including the process of detecting the variation | mutation which arose in the TSG gene region is described, the method of this invention is not limited to those methods.
In a preferred embodiment of the above inspection method, first, a DNA sample is prepared from a subject. The DNA sample can be prepared based on, for example, a subject's blood, skin, oral mucosa, hair, chromosomal DNA extracted from tissue or cells collected or excised by surgery, or RNA.
In this method, DNA containing the TSG gene region is then isolated. The gene region can be isolated, for example, by PCR using a primer that hybridizes to DNA containing the gene region and using chromosomal DNA or RNA as a template.
In this method, the base sequence of the isolated DNA is then determined. The base sequence of the isolated DNA can be determined by methods known to those skilled in the art.
In this method, the determined DNA base sequence is then compared with a control. In the present invention, the control refers to DNA containing a normal (wild-type) TSG gene region. In general, since the sequence of DNA containing the TSG gene region of a healthy person is considered to be normal, the above “comparison with the control” usually means comparing with the DNA sequence containing the TSG gene region of a healthy person. Means.
Detection of the mutation in the present invention can also be performed by the following method. First, a DNA sample is prepared from a subject. Next, the prepared DNA sample is cleaved with a restriction enzyme. Next, the DNA fragments are separated according to their sizes. The size of the detected DNA fragment is then compared to a control. In another embodiment, a DNA sample is first prepared from a subject. Next, DNA containing the TSG gene region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is cleaved with a restriction enzyme. Next, the DNA fragments are separated according to their sizes. The size of the detected DNA fragment is then compared to a control.
Examples of such a method include a method using a restriction fragment length polymorphism / RFLP, a PCR-RFLP method, and the like. Specifically, if there is a mutation at the restriction enzyme recognition site, or if there is a base insertion or deletion in the DNA fragment produced by the restriction enzyme treatment, the size of the fragment produced after the restriction enzyme treatment is compared with the control. Change. By amplifying a portion containing this mutation by the PCR method and treating with each restriction enzyme, these mutations can be detected as a difference in band mobility after electrophoresis. Alternatively, the presence or absence of a mutation can be detected by treating chromosomal DNA with these restriction enzymes, performing electrophoresis, and then performing Southern blotting using the probe DNA of the present invention. The restriction enzyme used can be appropriately selected according to each mutation. In this method, in addition to genomic DNA, RNA prepared from a subject can be converted to cDNA using reverse transcriptase, and this can be cleaved with a restriction enzyme as it is, followed by Southern blotting. It is also possible to examine the difference in mobility after amplifying DNA containing the TSG gene region by PCR using this cDNA as a template, cleaving it with a restriction enzyme.
In yet another method, a DNA sample is first prepared from a subject. Next, DNA containing the TSG gene region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is dissociated into single-stranded DNA. The dissociated single-stranded DNA is then separated on a non-denaturing gel. The mobility of the separated single-stranded DNA on the gel is compared with the control.
As the method, for example, the PCR-SSCP (single-strand conformation polymorphism, single-strand conformation polymorphism, single-strand conformation polymorphism, single-strand conformation polymorphism, single-strand conformation polymorphism, 19-strand conformation polymorphism) 1; 12 (1): 139-146., Detection of p53 gene mutations in human brain tumours by single-strand conformation analysis of polymerase. chain reaction products. Oncogene.1991 Aug 1; 6 (8): 1313-1318., Multiple fluorescence-based PCR-SSCP analysis with posted labeling. Is mentioned. This method is particularly convenient for screening a large number of DNA samples because it is relatively simple to operate and has the advantage of requiring a small amount of test sample. The principle is as follows. When a double-stranded DNA fragment is dissociated into single strands, each strand forms a unique higher order structure depending on the base sequence. When the dissociated DNA strand is electrophoresed in a polyacrylamide gel not containing a denaturing agent, single-stranded DNA having the same complementary strand length moves to a different position according to the difference in each higher-order structure. The higher-order structure of this single-stranded DNA also changes by substitution of a single base, and shows different mobility in polyacrylamide gel electrophoresis. Therefore, by detecting this change in mobility, it is possible to detect the presence of mutations due to point mutations, deletions or insertions in the DNA fragment.
Specifically, first, DNA containing the TSG gene region is amplified by a PCR method or the like. As a range to be amplified, a length of about 200 to 400 bp is usually preferable. Those skilled in the art can perform PCR by appropriately selecting reaction conditions and the like. During PCR 32 By using a primer labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin, the amplified DNA product can be labeled. Or in PCR reaction solution 32 It is also possible to label the amplified DNA product by performing PCR by adding a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin. Furthermore, using a Klenow enzyme after the PCR reaction, 32 Labeling can also be performed by adding a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin to the amplified DNA fragment. The labeled DNA fragment thus obtained is denatured by applying heat or the like and electrophoresed on a polyacrylamide gel containing no denaturing agent such as urea. In this case, the conditions for separating DNA fragments can be improved by adding an appropriate amount (about 5 to 10%) of glycerol to the polyacrylamide gel. In addition, although the electrophoresis conditions vary depending on the properties of each DNA fragment, it is usually carried out at room temperature (20 to 25 ° C.). Review. After electrophoresis, the mobility of the DNA fragment is analyzed by autoradiography using an X-ray film, a scanner for detecting fluorescence, or the like. If a band with a difference in mobility is detected, this band can be directly excised from the gel, amplified again by PCR, and directly sequenced to confirm the presence of the mutation. Even when the labeled DNA is not used, the band can be detected by staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide or silver staining.
In yet another method, a DNA sample is first prepared from a subject. Next, DNA containing the TSG gene region is amplified. Furthermore, the amplified DNA is separated on a gel where the concentration of the DNA denaturant is gradually increased. The mobility of the separated DNA on the gel is then compared to the control.
Examples of such a method include denaturant gradient gel electrophoresis (DGGE method). The DGGE method is a method in which a mixture of DNA fragments is run in a polyacrylamide gel having a concentration gradient of a denaturing agent, and the DNA fragments are separated according to differences in instability. When a mismatched unstable DNA fragment migrates to a certain denaturant concentration in the gel, the DNA sequence around the mismatch is partially dissociated into single strands due to its instability. The mobility of this partially dissociated DNA fragment becomes very slow and can be separated from the mobility of complete double-stranded DNA without a dissociated portion. Specifically, a DNA containing a TSG gene region is amplified by a PCR method or the like using the primer of the present invention, and this is gradually increased as the concentration of a denaturing agent such as urea moves. Electrophoresis with and compare to control. In the case of a DNA fragment with mutation, the DNA fragment becomes single-stranded at a lower denaturant concentration position, and the movement speed becomes extremely slow. Therefore, the presence or absence of mutation is detected by detecting the difference in mobility. be able to.
In yet another method, first, a DNA containing a TSG gene region prepared from a subject and a substrate on which a nucleotide probe that hybridizes to the DNA is immobilized are provided.
In the present invention, the “substrate” means a plate-like material on which a nucleotide probe can be fixed. In the present invention, the nucleotide includes oligonucleotides and polynucleotides. The substrate of the present invention is not particularly limited as long as the nucleotide probe can be immobilized, but a substrate generally used in DNA array technology can be preferably used. In general, a DNA array is composed of thousands of nucleotides printed on a substrate at high density. Usually, these DNAs are printed on the surface of a non-porous substrate. The surface layer of the substrate is generally glass, but a porous film such as a nitrocellulose membrane can be used.
In the present invention, an oligonucleotide-based array developed by Affymetrix can be exemplified as a nucleotide immobilization (array) method. In an oligonucleotide array, oligonucleotides are usually synthesized in situ. For example, in situ synthesis methods of oligonucleotides using photolithographic technology (Affymetrix) and ink-jet (Rosetta Informatics) technology for immobilizing chemical substances are already known. Can be used.
The nucleotide probe immobilized on the substrate is not particularly limited as long as it can detect a mutation in the TSG gene region. That is, the probe is, for example, a probe that hybridizes to DNA containing the TSG gene region. As long as specific hybridization is possible, the nucleotide probe need not be completely complementary to the DNA containing the gene region. In the present invention, the length of the nucleotide probe to be bound to the substrate is usually 10 to 100 bp, preferably 10 to 50 bp, more preferably 15 to 25 bp when the oligonucleotide is immobilized.
Next, in this method, the DNA containing the TSG gene region is brought into contact with the substrate. Through this process, DNA is hybridized to the nucleotide probe. The hybridization reaction solution and reaction conditions may vary depending on various factors such as the length of the nucleotide probe immobilized on the substrate, but can generally be performed by methods well known to those skilled in the art.
In this method, the intensity of hybridization between the DNA containing the TSG gene region and the nucleotide probe immobilized on the substrate is then detected. This detection can be performed, for example, by reading the fluorescence signal with a scanner or the like. In a DNA array, DNA fixed to a slide glass is generally called a probe, while labeled DNA in a solution is called a target. Therefore, the nucleotide immobilized on the substrate is referred to as a nucleotide probe in this specification. In this method, the detected hybridization intensity is further compared with a control.
Examples of such a method include a DNA array method (SNP gene mutation strategy, Kenichi Matsubara, Yoshiyuki Tsuji, Nakayama Shoten, p128-135, Nature Genetics (1999) 22: 164-167) and the like.
In addition to the above method, an allele specific oligonucleotide (ASO) hybridization method can be used for the purpose of detecting only a mutation at a specific position. When an oligonucleotide containing a nucleotide sequence that is considered to have a mutation is prepared and hybridized with DNA, the efficiency of hybridization is reduced when the mutation exists. It can be detected by Southern blotting or a method using the property of quenching by intercalating a special fluorescent reagent into the hybrid gap.
In the present invention, MALDI-TOF / MS method (SNP gene polymorphism strategy, Kenichi Matsubara, Yoshiyuki Tsuji, Nakayama Shoten, p106-117, Trends Biotechnol (2000): 18: 77-84), TaqMan PCR method (Strategy for SNP gene polymorphism, Kenichi Matsubara, Yoshiyuki Tsuji, Nakayama Shoten, p94-105, Genet Anal. (1999) 14: 143-149), Invader method (strategy for SNP gene polymorphism, Kenichi Matsubara, Yoshiyuki Tsuji, Nakayama Shoten, p94-105, Genome Research (2000) 10: 330-343), Pyrosequencing method (Anal. Biochem. (2000) 10: 103-110), AcycloPrime method (Genome Research (1999) 9: 492-498). , SNuPE method (Rapid Vommun Mass Spectrom (2000) 14:. 950-959), or the like can also be used.
Furthermore, the present invention provides a test agent for use in the test method of the present invention. One embodiment thereof is a test agent comprising an oligonucleotide that hybridizes to the TSG gene region and has a chain length of at least 15 nucleotides. Here, the oligonucleotide includes a polynucleotide.
The oligonucleotide specifically hybridizes to DNA (normal DNA or mutant DNA) containing the TSG gene region. Here, “specifically hybridize” means normal hybridization conditions, preferably stringent hybridization conditions (for example, Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, USA, The condition described in the second edition 1989) means that cross-hybridization does not occur significantly with DNA encoding other proteins. If specific hybridization is possible, the oligonucleotide need not be perfectly complementary to the DNA containing the TSG gene region.
Oligonucleotides that hybridize to DNA containing the TSG gene region and have a chain length of at least 15 nucleotides can be used as probes (including the substrate on which the probe is immobilized) and primers in the above-described inspection method of the present invention. When using this oligonucleotide as a primer, the length is 15 bp-100 bp normally, Preferably it is 17 bp-30 bp. The primer is not particularly limited as long as it can amplify at least a part of the TSG gene region including the mutated portion.
In addition, when the oligonucleotide is used as a probe, the probe is not particularly limited as long as it specifically hybridizes to DNA containing the TSG gene region. The probe may be a synthetic oligonucleotide and usually has a chain length of at least 15 bp.
The oligonucleotide of the present invention can be prepared, for example, by a commercially available oligonucleotide synthesizer. The probe can also be prepared as a double-stranded DNA fragment obtained by restriction enzyme treatment or the like.
When the oligonucleotide of the present invention is used as a probe, it is preferably used after appropriately labeling. As a labeling method, T4 polynucleotide kinase is used to remove the 5 ′ end of the oligonucleotide. 32 A method of labeling by phosphorylation with P, and a DNA polymerase such as Klenow enzyme, and using random hexamer oligonucleotides as primers 32 Examples thereof include a method (such as a random prime method) of incorporating a substrate base labeled with an isotope such as P, a fluorescent dye, or biotin.
Another aspect of the test agent of the present invention is a test reagent containing an antibody that binds to TSG. The antibody is not particularly limited as long as it can be used for testing. The antibody is labeled as necessary.
In the above test agents, in addition to the active ingredients such as oligonucleotides and antibodies, for example, sterilized water, physiological saline, vegetable oil, surfactants, lipids, solubilizers, buffers, protein stabilizers (such as BSA and gelatin) ), Preservatives and the like may be mixed as necessary.

図1は、胚および成体マウスにおけるTSG発現パターンを示す写真である。A〜Dは、in situハイブリダイゼーションによる11.5dpcマウス胚の矢状断面を示す。白い点は、ハイブリダイゼーションシグナルを表す。A、TSGのセンス鎖RNAによってプロービングする。B〜D、TSGのアンチセンス鎖によってプロービングする。C、D、ヘマトキシリン−エオジン(HE)染色によるBの部分的拡大図。V、脊椎が現れつつある領域;A、大動脈;GM、性腺−中腎。E、成体マウスからの多数の組織のTSG cDNAプローブによるノザンブロット分析。
図2は、17.5dpc野生型マウス胎仔の肺、胸腺、腎臓におけるTSG発現を示す写真である。各組織切片に対して、TSGアンチセンスまたはセンスリボプローブを用いたin situハイブリダイゼーションを行い、HE染色した。スケールバーは100μmを示し、全てのパネルを同じ拡大率で示している。
図3は、TSGの標的化破壊を示す図および写真である。A、TSG座(上段)、ターゲティング構築物(中央)、およびターゲティング座(下段)のマップ。制限酵素はEcoRI(E)、BamHI(B)、およびNheI(N)である。ターゲティングベクターは、4.8および1.6kb TSGゲノム断片、pMC1NeoPolyA(ストラタジーン社)に由来するネオマイシン耐性遺伝子(Neo)カセット、pMC1NeoPolyAと同じプロモーターを含む単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ(tk)遺伝子カセットから成る。B、マウスからの尾DNAのサザンブロット分析。EcoRIによって消化したゲノムDNAを5’隣接プローブとハイブリダイズさせた。8.1および7.4kbのバンドはそれぞれ、野生型および変異対立遺伝子を表す。ブロットをNeoプローブと再度ハイブリダイズさせると、7.4kbのバンドのみが検出され、3’隣接エキソンプローブによってプロービングしたBamHI消化物はさらに、相同的組み換えが適切であることの確証となる(データは示していない)。
図4は、成体TSG+/+マウスあるいは成体TSG−/−マウスの肝臓および腎臓からの総RNAに対する3’TSG cDNAプローブを用いたハイブリダイゼーション、及び、ヒトグリセルアルデヒド三リン酸脱水素酵素(GAPDH)プローブを用いた再ハイブリダイゼーションによるノザンブロット分析を示す写真である。写真左にRNAラダーマーカー(kb)(プロメガ社)を示す。
図5は、マウスにおける発育遅滞を示す図および写真である。A、15日齢でのTSG+/+およびTSG−/−同腹子マウスの外観。バーは1cmを表す。B、C、TSG+/+、TSG+/−、およびTSG−/−マウスの日齢による成長プロフィール。TSG−/−マウスは二つの群に分類した;外観上健康と病気。極めて小さいマウスは全て生後1ヶ月以内に死亡したか、または非常に病気に見えた時点で屠殺した。D、日齢によるTSG+/+、TSG+/−、およびTSG−/−マウスの生存率。死亡前に屠殺した病気のマウスはデータから除外した。
図6は、TSG−/−マウスの縮れた尾を示す写真である。A、26日齢のTSG−/−マウスの縮れた尾。B、Aにおいて示したTSG−/−マウスとTSG+/+同腹子の尾のX線画像。C、Bの部分的拡大図。矢印は石灰化を伴う椎間板の部分的消失を示す。
図7は、22日齢のTSG−/−マウスおよびTSG+/+同腹子のX線画像を示す写真である。−/−マウスは+/+マウスよりも骨が細くなっている。
図8は、アリザリンレッドおよびアリューシャンブルーによって染色した27日齢TSG−/−マウスと同腹子の骨格を示す写真である。
図9は、TSG−/−マウスにおける軟骨内骨化遅延を伴う矮小発育症と腎臓の糸球体の未成熟構造を示す写真である。A、B、17日齢TSG+/−およびTSG−/−マウスの大腿骨の遠位骨端のHE染色切片。バー=250μm。C、D、骨幹端軟骨成長板を示すAおよびBのそれぞれ部分的拡大図。成長板の休止(R)、増殖(P)、肥大(H)層を示す。バー=100μm。E、F、32日齢でのTSG+/+およびTSG−/−マウスの腎臓からのHE染色切片。バー=40μm。
図10は、TSG+/+、TSG+/−、およびTSG−/−マウスの骨密度を示す図である。右大腿骨と腰椎L2−4の骨ミネラル密度をDCS−600EX−II(アロカ社)を用いたX線撮影によって測定した。+/+はn=7、+/−はn=3、−/−はn=9である。3匹の−/−雄性マウス(189日齢が1匹、224日齢が2匹)および16匹の雌性マウス(その他)について分析した。Aは大腿骨を、Bは腰椎を示す。
図11は、TSG−/−マウスの末梢血におけるリンパ欠損を示す図である。A、TSG−/−およびTSG+/+同腹子における末梢血の分析。WBC、白血球;RBC、赤血球;Hb、ヘモグロビン;PLT、血小板。12〜28日齢での典型的に病気に見える重度の矮小発育症−/−マウス3例、軽度の矮小発育症を示す健康に見える−/−マウス4例、および+/+同腹子4例を、その末梢血に関して分析した。それぞれのバーの模様とマウスの亜群の対応はBと同じである。B、WBCsの血球像算定。Aにおいて用いた同じ試料を分析した。
図12は、TSG−/−マウスにおけるリンパ系発達の欠損を示す図および写真である。A、B、27日齢のTSG−/−マウスおよびTSG+/+同腹子から新しく単離した脾臓と胸腺。バー=Aでは5mm、Bでは3mm。15日齢TSG−/−マウス(D)およびTSG /+同腹子(C)からの胸腺のHE染色切片。バー=30μm。E、F、TSG+/+、TSG+/−、およびTSG−/−マウスにおける日齢による脾細胞数と胸腺細胞数の比較。
図13は、ヨウ化プロピジウム(赤)により可視化させた細胞に対するフルオレセイン−dUTP(緑)を用いたTUNEL分析の結果を示す写真である。Aは図12Cと同じパラフィン包埋検体由来である。Bと図12Dの切片についても、同様である。
図14は、27日齢のTSG−/−マウスおよびTSG+/+同腹子からの胸腺細胞と骨髄細胞のフローサイトメトリー分析を示す図である。胸腺細胞(Thy)、骨髄細胞(BM)を、FACS Caliburフローサイトメトリー(Becton Dickinson社)によって分析した。独立した4実験の典型的なパターンを示す。
図15は、in vitroでのTSG欠損リンパ球の増殖を示す図である。26日齢TSG+/+およびTSG−/−同腹子からの胸腺細胞(A)および脾細胞(B)は、様々なポリクローナルアクティベーターによって24時間刺激して、H−チミジン取り込みを、パルス標識後に測定した。
図16は、TSG−/−胸腺細胞におけるRUNX1転写産物の増加を伴うSMAD1のリン酸化促進を示す写真である。A、抗リン酸化SMAD1抗体を用いて10日齢の+/+および−/−同腹仔の胸腺細胞をウエスタンブロット解析した。新鮮な単離胸腺細胞(in vivoと標記)を、回収前にヒトBMP−4を100ng/ml加えた7.5%ノックアウト血清代用(KSR)培地(BMP−4と表記)、ヒトBMP−4を100ng/mlとマウスTSGを1μg/ml加えた7.5%KSR培地(BMP−4+TSGと表記)で45分間培養した。各レーンに1.5×10細胞に相当する細胞可溶化液をロードした。結果を2種類の独立した写真で示した。左の写真はin vivoでの胸腺細胞の結果のみ示している。B、37日齢の+/+および−/−マウスの胸腺細胞のRT−PCR分析を示す。RUNX1 mRNAは、292bpのPCR産物として検出された。RNAの整合性は373bpのβ−ミクログロブリン(β−MG)転写物の検出によって確認した。
FIG. 1 is a photograph showing TSG expression patterns in embryos and adult mice. A to D show sagittal cross sections of 11.5 dpc mouse embryos by in situ hybridization. White dots represent hybridization signals. A, Probing with the sense strand RNA of TSG. Probing with antisense strands of BD, TSG. C, D, Partial enlarged view of B by hematoxylin-eosin (HE) staining. V, area where spine is appearing; A, aorta; GM, gonadal-medium kidney. E, Northern blot analysis of multiple tissues from adult mice with TSG cDNA probe.
FIG. 2 is a photograph showing TSG expression in lung, thymus and kidney of 17.5 dpc wild-type mouse embryo. Each tissue section was subjected to in situ hybridization using TSG antisense or sense riboprobe and stained with HE. The scale bar indicates 100 μm, and all panels are shown at the same magnification.
FIG. 3 is a diagram and photograph showing targeted destruction of TSG. Map of A, TSG locus (upper), targeting construct (middle), and targeting locus (lower). Restriction enzymes are EcoRI (E), BamHI (B), and NheI (N). The targeting vector consists of a 4.8 and 1.6 kb TSG genomic fragment, a neomycin resistance gene (Neo) cassette derived from pMC1NeoPolyA (Stratagene), a herpes simplex virus thymidine kinase (tk) gene cassette containing the same promoter as pMC1NeoPolyA. . B, Southern blot analysis of tail DNA from mice. Genomic DNA digested with EcoRI was hybridized with 5 ′ flanking probes. The 8.1 and 7.4 kb bands represent wild type and mutant alleles, respectively. When the blot was rehybridized with the Neo probe, only a 7.4 kb band was detected, and the BamHI digest probed with the 3 ′ flanking exon probe further confirmed the suitability of homologous recombination (data is Not shown).
FIG. 4 shows hybridization using 3′TSG cDNA probe to total RNA from liver and kidney of adult TSG + / + mice or adult TSG − / − mice, and human glyceraldehyde triphosphate dehydrogenase ( It is a photograph which shows the Northern blot analysis by rehybridization using a GAPDH probe. The RNA ladder marker (kb) (Promega) is shown on the left of the photo.
FIG. 5 is a diagram and a photograph showing growth retardation in mice. A, Appearance of TSG + / + and TSG − / − littermate mice at 15 days of age. The bar represents 1 cm. Growth profile with age of B, C, TSG + / + , TSG +/− , and TSG − / − mice. TSG − / − mice were divided into two groups; appearance health and disease. All very small mice died within one month of life or were sacrificed when they appeared very ill. D, Survival of TSG + / + , TSG +/− , and TSG − / − mice by age. Sick mice sacrificed before death were excluded from the data.
FIG. 6 is a photograph showing a truncated tail of a TSG − / − mouse. A, Shrunken tail of 26 day old TSG − / − mice. B, X-ray images of TSG − / − mice and TSG + / + littermate tails shown in A. C and B partially enlarged views. The arrow indicates the partial disappearance of the intervertebral disc with calcification.
FIG. 7 is a photograph showing X-ray images of 22 day old TSG − / − mice and TSG + / + littermates. -/-Mice are thinner than + / + mice.
FIG. 8 is a photograph showing the skeletons of 27-day-old TSG − / − mice and litters stained with alizarin red and Aleutian blue.
FIG. 9 is a photograph showing dwarfism with delayed endochondral ossification and immature structure of kidney glomeruli in TSG − / − mice. HE-stained sections of the distal epiphysis of the femurs of A, B, 17-day-old TSG +/− and TSG − / − mice. Bar = 250 μm. C, D, partially enlarged views of A and B showing metaphyseal cartilage growth plates, respectively. The growth plate rest (R), proliferation (P), and hypertrophy (H) layers are shown. Bar = 100 μm. E, F, HE stained sections from kidneys of TSG + / + and TSG − / − mice at 32 days of age. Bar = 40 μm.
FIG. 10 is a diagram showing bone density of TSG + / + , TSG +/− , and TSG − / − mice. The bone mineral density of the right femur and lumbar vertebra L2-4 was measured by X-ray photography using DCS-600EX-II (Aloka). + / + Is n = 7, +/− is n = 3, and − / − is n = 9. Three-/-male mice (1 at 189 days and 2 at 224 days) and 16 female mice (others) were analyzed. A shows the femur and B shows the lumbar spine.
FIG. 11 is a diagram showing lymphatic defects in the peripheral blood of TSG − / − mice. Analysis of peripheral blood in A, TSG − / − and TSG + / + littermates. WBC, leukocytes; RBC, erythrocytes; Hb, hemoglobin; PLT, platelets. Severe dwarfism that typically appears ill at 12-28 days --- 3 mice, 4 seemingly healthy to show mild dwarfism --- 4 mice, and 4 + / + litters Were analyzed for their peripheral blood. The correspondence between each bar pattern and the mouse subgroup is the same as B. B, blood cell image of WBCs. The same sample used in A was analyzed.
FIG. 12 is a diagram and a photograph showing defects in lymphatic system development in TSG − / − mice. A, B, spleen and thymus freshly isolated from 27 day old TSG − / − mice and TSG + / + littermates. Bar = 5 mm for A and 3 mm for B. HE stained sections of thymus from 15 day old TSG − / − mice (D) and TSG + / + littermates (C). Bar = 30 μm. Comparison of spleen and thymocyte numbers by age in E, F, TSG + / + , TSG +/− , and TSG − / − mice.
FIG. 13 is a photograph showing the results of TUNEL analysis using fluorescein-dUTP (green) on cells visualized with propidium iodide (red). A is derived from the same paraffin-embedded specimen as in FIG. 12C. The same applies to B and the intercept in FIG. 12D.
FIG. 14 shows flow cytometric analysis of thymocytes and bone marrow cells from 27 day old TSG − / − mice and TSG + / + littermates. Thymocytes (Thy), bone marrow cells (BM) were analyzed by FACS Calibur flow cytometry (Becton Dickinson). A typical pattern of four independent experiments is shown.
FIG. 15 is a diagram showing the proliferation of TSG-deficient lymphocytes in vitro. Thymocytes (A) and splenocytes (B) from 26-day-old TSG + / + and TSG − / − littermates were stimulated with various polyclonal activators for 24 hours to allow 3 H-thymidine incorporation after pulse labeling. It was measured.
FIG. 16 is a photograph showing promotion of phosphorylation of SMAD1 accompanied by an increase in RUNX1 transcript in TSG − / − thymocytes. A, Western blot analysis of 10 day old + / + and − / − littermate thymocytes using anti-phosphorylated SMAD1 antibody. Freshly isolated thymocytes (labeled in vivo) were collected from 7.5% knockout serum replacement (KSR) medium (labeled BMP-4), human BMP-4 supplemented with 100 ng / ml human BMP-4 prior to recovery, human BMP-4. Was cultured in 7.5% KSR medium (denoted as BMP-4 + TSG) supplemented with 100 ng / ml and mouse TSG at 1 μg / ml for 45 minutes. Each lane was loaded with cell lysate corresponding to 1.5 × 10 5 cells. The results are shown in two independent photographs. The left picture shows only thymocyte results in vivo. B, RT-PCR analysis of thymocytes from 37 day old + / + and − / − mice. RUNX1 mRNA was detected as a 292 bp PCR product. RNA integrity was confirmed by detection of a 373 bp β 2 -microglobulin (β 2 -MG) transcript.

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) TSGの遺伝子ターゲティング
ターゲティングベクターはTSGゲノムクローン(λファージ(ストラタジーン社)にクローン化されたES129/SvJ株DNA(ストラタジーン社)に由来する)をpBluescript II(ストラタジーン社)にサブクローン後、最初のATGの20bp下流のエキソン内NheI部位をSalI部位に変換後、同部位にpMC1NeoPolyA(ストラタジーン社)の1.1kb XhoI−SalI断片をアンチセンス方向に挿入することによって構築した。HSV tkカセットも同様に、陰性選択のためにpBluescript IIのNotI部位に挿入した。ベクターを左腕の5’末端で直線にして、E14−1胚性幹(ES)細胞に電気穿孔した。相同的組み換えに関するサザンブロット分析のスクリーニングは文献に記述通り実施した(Nosaka,T.et al.,1995.Science 270:800−802)。ターゲティング効率は5〜10%であった。マウスは全て、特定病原体不含条件で維持した。
(2) in situハイブリダイゼーション
タンパクコード配列のほとんどの部分を含む、cDNA開始部位からEcoRV部位までの0.6kbマウスTSG cDNA断片を、pBluescript II SKのBamHI−EcoRV部位にサブクローニングした。センスRNAプローブはEcoRV消化DNA鋳型からT3 RNAポリメラーゼによって、アンチセンスRNAプローブはBamHI消化鋳型からT7 RNAポリメラーゼによって、35S−UTPを用いて、各々作製した。ハイブリダイゼーションは記載通りに(Sugiyama,T.et al.,2000.Biochemistry 39:15817−15825)実施した。
(3) ノザンブロット
マウスの多数の組織ブロットは、クロンテック社から購入して、4.0kbマウスTSG完全長cDNAプローブとハイブリダイズさせた後、既に記述されているように(Nosaka,T.et al.,1999.EMBO J.18:4754−4765)マウスβアクチンプローブと再度ハイブリダイズさせた。
(4) 胸腺と脾細胞の増殖アッセイ
1試料あたり3サンプルずつの胸腺細胞(5×10)を、ウシ胎仔血清(FBS)の代わりに10%ノックアウト血清代用培地(KSR)(インビトロジェン社)の存在下で、コンカナバリンA(Con A、20μg/ml)、Con A+IL−2(10単位/ml)、Con A+IL−7(5ng/ml)、抗−CD3ε抗体(クローン145−2C11、10μg/ml)+ホルボル12−ミリステート13−アセテート(PMA、10ng/ml)、または抗−CD3ε抗体+PMA+IL−7のいずれかによって24時間刺激した後、H−チミジン0.5μCiを14時間パルスして、H−チミジンの取り込みを測定した。脾細胞は、KSRまたはKSR+リポ多糖類(LPS、10μg/ml)によって同様に分析した。
[実施例1] TSGの標的化破壊
本発明者らがマウス大動脈−性腺−中腎(AGM)領域から単離したマウスTSG cDNA(アクセッション番号:NCBI NO.BD013035)は、長さが4.0kbでTSG蛋白質(アクセッション番号:NCBI NO.AAG00605)のアミノ酸222個をコードし、これは他のグループ(Graf,D.et al.,2001.Mamm.Genome 124:554−560、Ross,J.J.et al.,2001.Nature 410:479−483、Scott,I.C.et al.,2001.Nature 410:475−478)によって公表された蛋白質と同一である。11.5−dpcマウス胚のin situハイブリダイゼーションにより、TSG mRNAが、脊椎が発達する領域,大動脈壁,性腺−中腎領域、および間質組織全般に存在することが判明した(図1A〜D)。成体マウス組織のノザンブロット分析から、心臓、肺、肝臓、および腎臓に4.1kb TSG転写物(図1E)が存在することが判明した。肺、胸腺、および腎臓の17.5dpc切片におけるTSG mRNAの発現も調べた(図2)。TSG mRNAは、肺の肺胞および気管支上皮細胞、胸腺の間質、特に髄質、および腎臓の尿細管周囲の細胞で発現していた。哺乳類の発達におけるTSGの生理的役割を調べるために、遺伝子ターゲティングによってTSG欠損マウスを作製した。本発明者らは、第一のコードエキソンを破壊するTSGターゲティングベクターを構築して、TSG遺伝子発現を完全に抑えた(図3A)。構築物をE14−1 ES細胞に電気穿孔して、独立した三つのクローンを得、それをC57BL/6胞胚に注入してキメラマウスを作製した。キメラマウスをC57BL/6マウスと戻し交配させて、ヘテロ接合(+/−)マウスを作製し、+/−マウスを繁殖させてホモ接合変異体(−/−)マウスを作製した。子孫100例の遺伝子タイピング(図3B)により、野生型(+/+)マウス27例、+/−マウス47例、および−/−マウス26例が得られた;この予想比(1:2:1)は、胚致死性がないことを示した。野生型TSGのmRNAが存在しないことは、ノザンブロット解析によって確認した(図4)。
[実施例2] TSG欠損マウスにおける成長遅延
−/−マウスの12.5%が出生日に死亡し、−/−マウスの残りは出生時健康に見えたが、それらは+/+および+/−の同腹子より10〜20%小さく(後述する)、この差は、日齢と共に大きくなった(図5A)。半数以上の−/−マウスに重度の発育遅滞を認め、その後病的外観およびその後の死亡が起こり、または数例では突然死を認めた(図5B〜D)。病気の−/−マウスの何例かは、3週齢になっても眼が開かず、ぎくしゃくした歩行を示し、全身の振せんを示して死亡した。TSG−/−マウスの死因は、衰弱を除いて統一できなかった。新生児−/−マウスは全て、+/+または+/−同腹子と同等の大きさの乳白色斑を示し、このことは、授乳が適切であったことを示している。剖検により、病気のマウス数例が、胸腺と脾臓の発達不全(後述)の他に肺繊維症、腹部内またはくも膜下出血を有することが判明した。病的な外観の存在とは無関係に、ほぼ半数の−/−マウスが明らかに縮れた尾を示した(図6)。BMP−7ヌルマウス(Dudley,A.T.et al.,1995.Genes Dev 9:2795−2807、Jena,N.et al.,1997.Exp Cell Res.230:28−37、Luo,G.et al.,1995.Genes Dev 9:2808−2820)を含む遺伝子破壊マウスの数例において報告されている縮れた尾は、TSG−/−マウスの出生後4日目より認められた。X線写真によって、−/−マウスの縮れた尾では椎間板が部分的に消失し、骨化していることが判明した(図6)。
[実施例3] TSG欠損マウスにおける骨形成遅延と腎形成遅延
+/+、+/−、および−/−同腹子のX線写真(図7に典型型を示す)および剖検と共に、それらのアリューシャンブルー(軟骨に関して)よびアリザリンレッド(無機質に富む骨に関して)によって染色した骨格標本(図8)から、TSG−/−マウスでは脚の骨が短く薄い構造であり、頭蓋骨も非常に薄いことが判明したが、27日齢ではそれらの無機質化領域に差を認めなかった。大腿骨における遠位骨幹端軟骨成長板の組織学的分析から、軟骨細胞の薄い増殖層、肥大層と拡大した休止層が明らかにされ、骨端(二次)骨化が+/−同腹子と比較して−/−マウスでは著しく遅れており(図9A〜D)、このことは−/−マウスの軟骨内骨化が減少していることを示した。さらに、−/−マウスにおける大腿の索状の皮質骨の増殖は、17〜32日齢で+/−同腹子と比較して遅れていた(データは示していない)。32日齢での重度の矮小発育症を有する−/−マウスの大腿骨と腰椎の骨密度は、+/+同腹子のほぼ半分であり、長く生存している−/−マウスの骨密度の減少傾向は緩やかであることも示された(図10)。これらの表現型は、骨芽細胞系列特異的プロモーターによって駆動されるドミナントネガティブIBタイプBMP受容体を発現するトランスジェニックマウスの表現型と類似である(Zhao,M.et al.,2002.J.Cell Biol.157:1049−1060)。これらの知見は、TSG欠損によって、BMPシグナル伝達の減弱に基づいて、膜内骨化の減少と共に、軟骨細胞の休止状態から増殖状態への移行の遮断による軟骨内骨化の遅延により矮小発育症と骨減少症が起こることを示している。骨形成障害の他に、−/−マウスはまた、+/+同腹子と比較して糸球体が小さく未成熟な、組織学的に未発達な腎を示した(図9E、F)。この知見は、BMP−7欠損マウスにおける腎発達障害を思い起こさせるが、中胚葉誘導物質としてのBMP−7の活性はホモダイマーよりBMP−4とのヘテロダイマーのほうが高いことと矛盾しない(Suzuki,A.et al.,1997.Biochem.Biophys.Res.Commun.232:153−156)。このように、TSGは、骨格系および腎臓の発達の際にBMP−4アゴニストとして作用する可能性が高い。
[実施例4] TSG欠損マウスにおけるリンパ系細胞の枯渇
本発明者らは、AGM領域からマウスTSG cDNAを単離した。BMP−4はまた、ヒトAGM領域において発現されることが判明した(Marshall,C.J.et al.,2000.Blood 96:1591−1593)。BMP−4は、その上流の調節物質であるソニックヘッジホッグ(shh)(Bhardwaj,G.et al.,2001.Nat.Immunol.2:172−180)とは異なり、多能性造血細胞を増殖させることはできないが、それらを維持することができる(Bhatia,M.et al.,1999.J.Exp.Med.189:1139−1147)。したがって、本発明者らは、造血に及ぼすTSG欠損の影響に関心を持った。−/−マウスからの末梢血血球数および塗沫標本は、リンパ様細胞数の重度の減少、血小板の中等度の減少、および赤血球の中等度の減少を示した。一方、顆粒球と単球の相対的割合は増加した(図11)。これと一致して、半数以上の−/−マウスでは胸腺および脾臓の発達が非常に不良であった。これらの臓器は、その体重が+/+または+/−同腹子の体重より2〜5倍異なるに過ぎない何例かの−/−マウスでは、3000倍減少のような極めて少数の細胞しか含まないことが判明した(図12A、B、E、F)。発育遅滞とリンパ系欠損レベルには正の相関を認め、リンパ系の欠損が二次的な事象である可能性が生じた。しかし、−/−マウスの出生時の胸腺と脾細胞はそれぞれ、+/+または+/−同腹子と比較して既に2〜4倍および2〜8倍減少しており(図12E、F)、リンパ系欠損が、単純に出生後の衰弱によるものではないことを示唆している。組織学的に、−/−の脾臓では白脾髄領域は減少し(データは示していない)、−/−胸腺のほとんどの細胞がアポトーシス外観を呈したのに対し、+/+胸腺はアポトーシス様外観を示さなかった(図12C、D)。TUNEL分析によると、病気の−/−マウスの多くの胸腺細胞が様々な程度でDNA断片化を起こしたが、+/+マウスの胸腺細胞はそうならないことが判明した(図13)。胸腺のフローサイトメトリー分析から、+/+同腹子と比較して、−/−マウスではCD4−およびCD8−単陽性細胞の割合が増加して二重陽性細胞が減少したことが判明した(図14、上のパネル)。骨髄細胞の総数は、数例を除いて体格によって標準化すると、−/−マウスではあまり大きく減少しなかった。骨髄細胞のCD43/B220およびB220/IgM二重染色によって、+/+同腹子と比較して−/−マウスでは、プロB(CD43B220lowIgM)、プレB(CD43B220lowIgM)、および未成熟B(CD43B220lowIgM)細胞が劇的に減少したのに対し、成熟B細胞(CD43B220highIgM)は保持されたことが証明された(図14、中央の4つのパネル)。これらの知見は、TSG−/−マウスでは前駆体BおよびT細胞の増殖が障害されるが、リンパ系の分化そのものは遮断されないことを示唆している。しかし、−/−マウスからの脾細胞および胸腺細胞は、in vitroで正常な分裂活性を示し、それらは、KSR培地(すなわち、ウシ胎仔TSGの非存在下で)によって培養すると、リポ多糖類(LPS)、コンカナバリンA(ConA)、および抗CD3抗体プラスホルボルミリスチルアセテート(PMA)のようなポリクローナル活性化剤、またはIL−7による刺激によって、+/+マウスからの脾細胞および胸腺細胞と比較して、同等またはむしろ増強されたレベルで増殖した(図15)。このように、TSG−/−マウスのリンパ系欠損は、B−およびT−細胞における内因性の欠損が原因ではないように思われ、間質細胞のような微小環境の異常およびサイトカイン産生または分布の異常が原因であると考えられた。また、TSGは結合組織増殖因子と弱い相同性を有することにも注目しなければならない。CD11bGr−1骨髄細胞の割合は、−/−骨髄細胞において増加し、成熟顆粒球に富むことを示している(図14、下のパネル)。7月齢でのマウス(+/+,n=3;−/−,n=3)の骨髄細胞のクローン培養アッセイによって、顆粒球−マクロファージ(GM)コロニー、巨核球(Meg)コロニー、赤血球系(E)バースト、赤血球−巨核球コロニー、および混在性造血コロニー(GM/Meg,GM/E,あるいはGM/E/Meg)の形成が、TSG欠損マウスでは全て減少することが示された(表1)。

Figure 2004074483
興味深いことに、B−リンパ球コロニー形成は−/−で減少しなかった(表1)。この結果は図15と矛盾しない。同様のアッセイを25〜28日齢でのマウス(+/+,n=3;−/−,n=3)でも行ったところ、同様の結果が得られた(データは示していない)。コロニーアッセイに用いたウシ胎仔血清に存在する可能性があるウシTSGがin vitroでTSG−/−細胞の増殖および分化を増強するように作用した可能性は除外できないが(KSRはコロニー形成効率が非常に低いために用いなかった)、アッセイは、TSG−/−骨髄が+/+骨髄と同等のレベルでB−リンパ球前駆体細胞を含むことを示している。一方、他系列の前駆体細胞は全て減少していることを示す。
[実施例5] TSG欠損胸腺細胞におけるSMAD1のリン酸化の促進に伴うRUNX1転写産物の増加
TSG機能の分子メカニズムを解明するために、BMP−4シグナル伝達の下流で起こる現象について調べた。10日齢の+/+および−/−同腹仔の胸腺細胞におけるSMAD1のセリンリン酸化について調べた。図16Aに示されるように、SMAD1はインビボにおいては、胸腺細胞中で既にリン酸化されており、in vitroにおいては、組み換えTSGの存在あるいは非存在下でのBMP−4によるさらなる細胞の刺激は、SMAD1のリン酸化にほとんど影響を及ぼさなかった。しかしながら、インビボにおけるSMAD1のリン酸化の程度は、+/+細胞より−/−細胞の方が有意に高かった。これらの結果は、インビボにおける胸腺細胞中でのSMAD1のリン酸化という面からは、TSGがBMP−4アンタゴニストとして機能することを示す。これと一致して、インビボにおいては、RUNX1(その遺伝子産物はSMAD1と機能的に結合し(Hanai,J.et al.,1999.J.Biol.Chem.274:31577−31582)、RUNX1自身の転写を刺激すると予測される)の発現は、+/+胸腺細胞と比較して−/−胸腺細胞では上昇していた(図16B)。
[実施例6] TSG欠損マウスの表現型の重症度の変動
TSG欠損マウスの表現型は、個体によって変化する;生存して子孫を生じるマウスもあるが(雄性および雌性TSG−/−マウスはいずれも念性である)、TSG欠損マウスの半数以上が、骨化の遅延による重度の矮小発育症、リンパ系前駆細胞の枯渇を伴うリンパ系欠損、腎発達の遅延、ならびに衰弱および/または免疫不全によっておそらく引き起こされた肺繊維症のようなさらなる疾患により出生後1ヶ月以内に死亡する。TSG−/−マウスの表現型が多様である理由は、TSGの非存在下での微小環境におけるBMPsおよびコーディンを含む可溶性因子の確率論的分布の異常、および遺伝的背景の差によるBMPシグナル伝達の差に由来する可能性がある。母親からのTSGが子宮内で異なる局所利用率で−/−胚を救出するとの推測がある。しかし、軽度の表現型を示す生存TSG−/−マウス同士を交配させると、+/−の親に由来する−/−の仔と出生時に表現型を区別することができない−/−の仔を生じることから、この可能性は除外された(表2)。
Figure 2004074483
軽度の表現型を示す−/−の親は、軽度の表現型を示す−/−マウスのみならず、生後に重度の表現型を示す−/−マウスを生じた(データは示していない)。
TSGはAGM領域において発現され、TSG欠損マウスは中等度の血小板減少症と軽度の貧血を伴うリンパ系発達欠損を示した。低濃度のBMP−4は、CD34CD38LinヒトHSCsの増殖および分化を誘導することが知られているが、より高濃度のBMP−4はHSCsの生存を促進する(Bhatia,M.et al.,1999.J.Exp.Med.189:1139−1147)。したがって、TSGは、造血の初期段階で中胚葉誘発物質BMP−4のアゴニストとして機能すると推測される。しかし、造血のBMP−4媒介調節は、より複雑である。BMP−4の上流の調節物質であるShhが、胸腺間質によって産生され、その受容体であるパッチド&スムースンドが、二重陰性(DN)胸腺細胞において発現され、Shhが胸腺細胞の分化をDN段階で停止させることが示された(Outram,S.V.et al.,2000.Immunity 13:187−197)。最近、胸腺間質によって産生されたBMP−4も同様に、胸腺細胞の増殖および分化を阻害することが示され、その胸腺細胞における発現がT細胞受容体シグナル伝達によって誘導されるTSGが、BMP−4媒介胸腺発達阻害効果を遮断するようにコーディンと相乗作用を示すことが証明された(Graf,D.et al.,2002.J.Exp.Med.196:163−171)。したがって、BMP−4アンタゴニストとしてのTSGは胸腺細胞の発達の正の調節物質であるように思われる。出生前後のTSG−/−マウスにおける胸腺の発達障害に関する本発明者らの知見は、in vitroでのこれらの結果と一致する。それにもかかわらず、TSGは、繊維芽細胞に対するTGF−β作用の下流の媒介物質である細胞分裂促進性ペプチドである結合組織増殖因子(CTGF)(Bradham,D.M..et al,1991.J.Cell Biol.114:1285−1294)に対して弱い相同性を有することから(Grotendorst,G.R.1997.Cytokine & Growth Factor Reviews 8:171−179)、TSGはBMP−4シグナル伝達を調節することによって機能するのみならず、間質機能に影響を及ぼす特定されていない標的にとっての増殖/分化因子として機能する可能性もある。
TSGは最近、BMPシグナル伝達に対して時期に応じてアゴニストおよびアンタゴニスト機能の双方を発揮することが提唱されている;第一に、TSGはBMPおよび完全長のコーディンと三元複合体を形成し、BMPのその受容体への結合を妨害する、そして第二に、全てのコーディンがゾロイド(ヒトBMP−1、ショウジョウバエトロイド)によって切断されると、TSGはBMPとの結合に関して、なおも抗BMP活性を保持しているコーディン断片と競合することによってBMPシグナル伝達を促進する。このように、BMPシグナル伝達のスイッチのオン・オフが、TSGによって鋭敏に行われる(Larrain,J.et al.,2001.Development 128:4439−4447)。TSG−/−マウスにおける本発明者らの知見は、分子スイッチとしてのTSGによるBMP活性の微細な制御が多数の臓器の適切な発達にとって必須であることを示唆している。双機能TSGが、BMP、コーディン、TSG、ゾロイド、および他の関連分子の局所濃度に応じて、異なる動物種の発達の際に異なるBMPシグナル伝達を誘発する可能性がある。TSG欠損マウスは、ヘッジホッグ−BMP−SMADシグナル伝達、および/または推定のBMP−無関係シグナル伝達によって調節される、初期造血前駆細胞、胸腺、脾臓、軟骨、骨、および腎臓の発達の分子メカニズムを解明するために用いることができる。
ヒトTSG遺伝子は、染色体バンド18p11にマッピングされ、これには免疫−骨疾患はこれまで連鎖していない(Scott,I.C.et al.,2001.Nature 410:475−478)。病気のTSG−/−マウスの表現型は、SCIDを伴うヒト早期致死性短肢骨格異常の表現型と類似である(Gatti,R.A.et al.,1969.J.Pediatr.75:675−684)。ほとんどのヒト免疫−骨疾患の病因は、まだ分子的に明らかにされていないが、TSG欠損マウスはまた、これらの疾患の発病の基礎となるメカニズムを解明するために有用となるであろう。
要約すると、TSG欠損マウスにおける構造的に未成熟な腎臓を有する矮小発育症とリンパ系欠損の表現型は、インビボでのTSGの双機能(骨格−腎形成に関するBMP−4アゴニストと、胸腺発達に関するBMP−4アンタゴニスト)を示唆している。同様に、CTGFファミリーとしてのTSGのもう一つの機能は、今後の研究において解明されなければならない。いずれにせよ、哺乳類のTSGは、中胚葉臓器の適切な発達にとって必須である。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(1) TSG gene targeting The targeting vector is a subgroup of TSG genomic clone (derived from ES129 / SvJ strain DNA (Stratagene) cloned into λ phage (Stratagene)) to pBluescript II (Stratagene). After cloning, the NheI site in exon 20 bp downstream of the first ATG was converted into a SalI site, and then a 1.1 kb XhoI-SalI fragment of pMC1NeoPolyA (Stratagene) was inserted in the same direction into the antisense direction. The HSV tk cassette was also inserted into the NotI site of pBluescript II for negative selection. The vector was linearized at the 5 'end of the left arm and electroporated into E14-1 embryonic stem (ES) cells. Screening of Southern blot analysis for homologous recombination was performed as described in the literature (Nosaka, T. et al., 1995. Science 270: 800-802). Targeting efficiency was 5-10%. All mice were maintained in specific pathogen free conditions.
(2) In situ hybridization A 0.6 kb mouse TSG cDNA fragment from the cDNA start site to the EcoRV site, containing most of the protein coding sequence, was subcloned into the BamHI-EcoRV site of pBluescript II SK. The sense RNA probe was prepared from EcoRV digested DNA template with T3 RNA polymerase, and the antisense RNA probe was prepared from BamHI digested template with T7 RNA polymerase using 35 S-UTP. Hybridization was performed as described (Sugiyama, T. et al., 2000. Biochemistry 39: 15817-15825).
(3) Northern blots Multiple tissue blots of mice were purchased from Clontech and hybridized with a 4.0 kb mouse TSG full-length cDNA probe, as previously described (Nosaka, T. et al. 1999. EMBO J. 18: 4754-4765) hybridized with mouse β-actin probe.
(4) Thymocyte and Spleen Cell Proliferation Assay Three thymocytes (5 × 10 4 ) per sample were prepared using 10% knockout serum replacement medium (KSR) (Invitrogen) instead of fetal bovine serum (FBS). Concanavalin A (Con A, 20 μg / ml), Con A + IL-2 (10 units / ml), Con A + IL-7 (5 ng / ml), anti-CD3ε antibody (clone 145-2C11, 10 μg / ml) in the presence + phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA, 10ng / ml), or after stimulation for 24 hours with either anti--CD3ε antibody + PMA + IL-7, 3 H- thymidine 0.5μCi a and 14 hours pulse, 3 H-thymidine incorporation was measured. Splenocytes were similarly analyzed by KSR or KSR + lipopolysaccharide (LPS, 10 μg / ml).
[Example 1] Targeted destruction of TSG Mouse TSG cDNA (accession number: NCBI NO. BD013035) isolated from the mouse aorta-gonad-medium kidney (AGM) region by the present inventors has a length of 4. It encodes 222 amino acids of the TSG protein (accession number: NCBI NO. AAG00605) at 0 kb, which is another group (Graf, D. et al., 2001. Mamm. Genome 124: 554-560, Ross, J J. et al., 2001. Nature 410: 479-483, Scott, I. C. et al., 2001. Nature 410: 475-478). In situ hybridization of 11.5-dpc mouse embryos revealed that TSG mRNA was present in the spine developing region, aortic wall, gonadal-medium kidney region, and stromal tissue in general (FIGS. 1A-D). ). Northern blot analysis of adult mouse tissue revealed that a 4.1 kb TSG transcript (FIG. 1E) was present in the heart, lung, liver, and kidney. The expression of TSG mRNA in 17.5 dpc sections of lung, thymus, and kidney was also examined (Figure 2). TSG mRNA was expressed in lung alveoli and bronchial epithelial cells, thymic stroma, especially the medulla, and cells around the renal tubule. To investigate the physiological role of TSG in mammalian development, TSG-deficient mice were generated by gene targeting. The present inventors constructed a TSG targeting vector that disrupts the first coding exon to completely suppress TSG gene expression (FIG. 3A). The construct was electroporated into E14-1 ES cells to obtain three independent clones that were injected into C57BL / 6 blastula to create chimeric mice. Chimeric mice were backcrossed with C57BL / 6 mice to produce heterozygous (+/−) mice, and +/− mice were bred to produce homozygous mutant (− / −) mice. Genotyping of 100 offspring (FIG. 3B) resulted in 27 wild-type (+ / +) mice, 47 +/− mice and 26 − / − mice; this expected ratio (1: 2: 1) showed no embryo lethality. The absence of wild type TSG mRNA was confirmed by Northern blot analysis (FIG. 4).
Example 2 Growth retardation in TSG-deficient mice 12.5% of mice died on the day of birth and the rest of the mice appeared healthy at birth, but they were + / + and + / 10-20% smaller than the litters of − (described later), this difference increased with age (FIG. 5A). More than half-/-mice had severe growth retardation, followed by pathological appearance and subsequent death, or in some cases sudden death (FIGS. 5B-D). Some of the sick-/-mice died of 3 weeks of age with open eyes, jerky gait, and general tremor. The cause of death of TSG − / − mice could not be unified except for weakness. All neonates − / − mice showed milky spots similar in size to + / + or +/− littermates, indicating that breastfeeding was appropriate. At necropsy, several sick mice were found to have pulmonary fibrosis, intra-abdominal or subarachnoid hemorrhage in addition to thymic and splenic developmental failure (see below). Regardless of the presence of pathological appearance, almost half of the mice showed a clearly shrunken tail (FIG. 6). BMP-7 null mice (Dudley, AT et al., 1995. Genes Dev 9: 2795-2807, Jena, N. et al., 1997. Exp Cell Res. 230: 28-37, Luo, G. et. al., 1995. Genes Dev 9: 2808-2820). The shrunken tail reported in several cases of gene-disrupted mice was observed from day 4 after birth of TSG − / − mice. Radiographs revealed that the disc was partially lost and ossified in the shrunken tail of the mice.
Example 3 Delayed Bone Formation and Renal Formation in TSG-Deficient Mice + / +, +/−, and − / − Littermate X-rays (typical in FIG. 7) and autopsy along with their aleutians Skeletal specimen (Figure 8) stained with blue (for cartilage) and alizarin red (for mineral-rich bone) reveals that the leg bone is short and thin in TSG -/- mice and the skull is also very thin. However, at 27 days of age, there was no difference in their mineralized areas. Histological analysis of the distal metaphyseal cartilage growth plate in the femur revealed a thin proliferative layer, a hypertrophic layer and an enlarged resting layer of chondrocytes, and epiphyseal (secondary) ossification was +/- littermates -/-Mice were significantly delayed (Figs. 9A-D), indicating that the endochondral ossification of mice was reduced. Furthermore, the growth of femoral cord-like cortical bone in − / − mice was delayed compared to +/− littermates at 17-32 days of age (data not shown). With severe dwarfism at 32 days of age-/-The bone density of the femur and lumbar spine of mice is approximately half that of + / + littermates and is long alive-/- It was also shown that the decreasing trend is moderate (FIG. 10). These phenotypes are similar to the phenotype of transgenic mice expressing dominant negative IB type BMP receptors driven by osteoblast lineage specific promoters (Zhao, M. et al., 2002.J. Cell Biol.157: 1049-1060). These findings indicate that TSG deficiency is based on the attenuation of BMP signaling and decreases intramembranous ossification as well as dwarfism due to delayed endochondral ossification by blocking the transition from resting state to proliferative state of chondrocytes And shows that osteopenia occurs. In addition to bone formation disorders, − / − mice also showed small and immature, histologically undeveloped kidneys compared to + / + littermates (FIGS. 9E, F). This finding is reminiscent of impaired renal development in BMP-7-deficient mice, but the activity of BMP-7 as a mesoderm inducer is consistent with higher heterodimers with BMP-4 than with homodimers (Suzuki, A Et al., 1997. Biochem. Biophys. Res. Commun. 232: 153-156). Thus, TSG is likely to act as a BMP-4 agonist during skeletal system and kidney development.
[Example 4] Lymphoid cell depletion in TSG-deficient mice We isolated mouse TSG cDNA from the AGM region. BMP-4 was also found to be expressed in the human AGM region (Marshall, CJ et al., 2000. Blood 96: 1591-1593). BMP-4 proliferates pluripotent hematopoietic cells, unlike Sonic hedgehog (shh) (Bhardwaj, G. et al., 2001. Nat. Immunol. 2: 172-180), which is an upstream regulator. Can not be allowed to remain, but they can be maintained (Bhatia, M. et al., 1999. J. Exp. Med. 189: 1139-1147). Therefore, the inventors were interested in the effect of TSG deficiency on hematopoiesis. -/-Peripheral blood counts and smears from mice showed a severe decrease in the number of lymphoid cells, a moderate decrease in platelets, and a moderate decrease in red blood cells. On the other hand, the relative proportion of granulocytes and monocytes increased (FIG. 11). Consistent with this, thymus and spleen development was very poor in more than half of the mice. These organs contain very few cells, such as a 3000-fold decrease in some-/-mice whose body weights differ only by 2-5 fold from the weight of + / + or +/- litters. Not found (Figures 12A, B, E, F). There was a positive correlation between growth retardation and lymphatic deficiency level, suggesting that lymphatic deficiency may be a secondary event. However, the thymus and spleen cells at birth of − / − mice are already reduced by 2 to 4 times and 2 to 8 times compared to + / + or +/− littermates, respectively (FIGS. 12E, F). This suggests that the lymphatic deficiency is not simply due to postnatal weakness. Histologically, in the spleen of − / −, the white pulp area was reduced (data not shown) and most cells of the thymus had an apoptotic appearance, whereas the + / + thymus was apoptotic The appearance was not shown (FIGS. 12C and D). TUNEL analysis revealed that many thymocytes in diseased − / − mice caused DNA fragmentation to varying degrees, but thymocytes in + / + mice did not (FIG. 13). Flow cytometric analysis of thymus revealed that the percentage of CD4- and CD8- single positive cells increased and double positive cells decreased in-/-mice compared to + / + littermates (Fig. 14, top panel). The total number of bone marrow cells did not decrease significantly in the − / − mice when normalized by physique with the exception of a few cases. By CD43 / B220 and B220 / IgM double staining of bone marrow cells, pro-B (CD43 + B220 low IgM ), pre-B (CD43 B220 low IgM ) compared to + / + littermates. ), And immature B (CD43 + B220 low IgM + ) cells were dramatically reduced, whereas mature B cells (CD43 B220 high IgM + ) were demonstrated to be retained (FIG. 14, middle). 4 panels). These findings suggest that TSG − / − mice impair precursor B and T cell proliferation, but do not block lymphoid differentiation itself. However, spleen cells and thymocytes from − / − mice show normal dividing activity in vitro, and when cultured in KSR medium (ie, in the absence of fetal bovine TSG), lipopolysaccharide ( Compared to splenocytes and thymocytes from + / + mice by stimulation with polyclonal activators such as LPS), concanavalin A (ConA), and anti-CD3 antibody plus phorbol myristyl acetate (PMA), or IL-7 Thus, they grew at an equivalent or rather enhanced level (FIG. 15). Thus, lymphoid defects in TSG − / − mice do not appear to be due to endogenous defects in B- and T-cells, microenvironmental abnormalities such as stromal cells and cytokine production or distribution. It was thought that this was caused by an abnormality. It should also be noted that TSG has a weak homology with connective tissue growth factor. The proportion of CD11b + Gr-1 + bone marrow cells is increased in − / − bone marrow cells, indicating that they are rich in mature granulocytes (FIG. 14, lower panel). Granulocyte-macrophage (GM) colony, megakaryocyte (Meg) colony, erythroid lineage (7), by clonal culture assay of bone marrow cells of mice (+ / +, n = 3; − / −, n = 3) E) It was shown that the formation of burst, erythrocyte-megakaryocyte colonies, and mixed hematopoietic colonies (GM / Meg, GM / E, or GM / E / Meg) were all reduced in TSG-deficient mice (Table 1). ).
Figure 2004074483
Interestingly, B-lymphocyte colony formation did not decrease at − / − (Table 1). This result is consistent with FIG. Similar assays were performed in mice at 25-28 days of age (+ / +, n = 3; − / −, n = 3), and similar results were obtained (data not shown). Although it is not possible to exclude the possibility that bovine TSG, which may be present in the fetal bovine serum used in the colony assay, acted to enhance TSG − / − cell proliferation and differentiation in vitro (KSR is effective for colony formation) The assay has shown that TSG − / − bone marrow contains B-lymphocyte progenitor cells at levels comparable to + / + bone marrow. On the other hand, all the other series of precursor cells are decreased.
[Example 5] Increase in RUNX1 transcript accompanying promotion of phosphorylation of SMAD1 in TSG-deficient thymocytes In order to elucidate the molecular mechanism of TSG function, the phenomenon occurring downstream of BMP-4 signaling was examined. SMAD1 serine phosphorylation in 10 day old + / + and − / − littermate thymocytes was examined. As shown in FIG. 16A, SMAD1 is already phosphorylated in thymocytes in vivo, and in vitro further cell stimulation by BMP-4 in the presence or absence of recombinant TSG is There was little effect on SMAD1 phosphorylation. However, the degree of phosphorylation of SMAD1 in vivo was significantly higher in − / − cells than in + / + cells. These results indicate that TSG functions as a BMP-4 antagonist in terms of phosphorylation of SMAD1 in thymocytes in vivo. Consistent with this, in vivo, RUNX1 (its gene product functionally binds to SMAD1 (Hanai, J. et al., 1999. J. Biol. Chem. 274: 31577-31582) and RUNX1's own The expression of (predicted to stimulate transcription) was increased in − / − thymocytes compared to + / + thymocytes (FIG. 16B).
[Example 6] Variation in severity of phenotype of TSG-deficient mice The phenotype of TSG-deficient mice varies from individual to individual; some mice survive to produce offspring (male and female TSG -/- mice are either More than half of TSG-deficient mice have severe dwarfism due to delayed ossification, lymphoid deficiency with depletion of lymphoid progenitors, delayed kidney development, and weakness and / or immunodeficiency Death within one month after birth due to additional diseases such as possibly caused by pulmonary fibrosis. The phenotypes of TSG − / − mice are diverse because of abnormal probabilistic distribution of soluble factors including BMPs and chodin in the microenvironment in the absence of TSG, and BMP signaling due to genetic background differences May come from the difference. There is speculation that TSGs from mothers will rescue embryos with different local utilization in the womb. However, survival TSG shows a mild phenotype - when the mating mice with each other, + / - - / from the parent - / - can not be distinguished phenotypically upon the pups born - / - of pups This possibility was ruled out because it occurred (Table 2).
Figure 2004074483
Parents with a mild phenotype-/-gave rise to not only mice with a mild phenotype-/-mice but also mice with a severe phenotype after birth (data not shown).
TSG was expressed in the AGM region, and TSG-deficient mice showed a lymphoid developmental defect with moderate thrombocytopenia and mild anemia. Low concentrations of BMP-4 are known to induce the proliferation and differentiation of CD34 + CD38 - Lin - human HSCs, but higher concentrations of BMP-4 promote the survival of HSCs (Bhatia, M. et al. et al., 1999. J. Exp. Med. 189: 1139-1147). Therefore, it is speculated that TSG functions as an agonist of the mesoderm inducer BMP-4 at an early stage of hematopoiesis. However, BMP-4-mediated regulation of hematopoiesis is more complex. The upstream regulator of BMP-4, Shh, is produced by the thymic stroma, and its receptor, patched and smoothened, is expressed in double negative (DN) thymocytes, and Shh induces thymocyte differentiation. It was shown to stop at the DN stage (Outram, SV et al., 2000. Immunity 13: 187-197). Recently, BMP-4 produced by thymic stroma has also been shown to inhibit thymocyte proliferation and differentiation, and TSG whose expression in thymocytes is induced by T cell receptor signaling is -4 proved to be synergistic with chodin to block the mediated thymic development inhibitory effect (Graf, D. et al., 2002. J. Exp. Med. 196: 163-171). Thus, TSG as a BMP-4 antagonist appears to be a positive regulator of thymocyte development. Our findings regarding thymic developmental disorders in pre- and post-natal TSG − / − mice are consistent with these results in vitro. Nevertheless, TSG is a connective tissue growth factor (CTGF), a mitogenic peptide that is a downstream mediator of TGF-β action on fibroblasts (Bradham, DM, et al, 1991. J. Cell Biol. 114: 1285-1294) (Grotendorst, G.R. 1997. Cytokine & Growth Factor Reviews 8: 171-179), TSG does not transmit BMP-4 signaling. In addition to functioning by modulating, it may also function as a growth / differentiation factor for unspecified targets that affect stromal function.
TSG has recently been proposed to exert both agonist and antagonist functions on BMP signaling in a timely manner; first, TSG forms a ternary complex with BMP and full-length chodin. Interfere with the binding of BMP to its receptor, and, secondly, if all chodins are cleaved by zoloids (human BMP-1, Drosophila toroid), TSG is still anti-BMP for binding to BMP. Promotes BMP signaling by competing with codein fragments that retain activity. In this way, the switch of BMP signaling is turned on and off sharply by TSG (Larrain, J. et al., 2001. Development 128: 4439-4447). Our findings in TSG − / − mice suggest that fine control of BMP activity by TSG as a molecular switch is essential for the proper development of many organs. Bifunctional TSG can induce different BMP signaling during development of different animal species, depending on the local concentration of BMP, chodin, TSG, zoloid, and other related molecules. TSG-deficient mice display molecular mechanisms of early hematopoietic progenitor cell, thymus, spleen, cartilage, bone, and kidney development that are regulated by hedgehog-BMP-SMAD signaling and / or putative BMP-independent signaling Can be used to elucidate.
The human TSG gene maps to chromosomal band 18p11, to which no immune-bone disease has previously been linked (Scott, IC et al., 2001. Nature 410: 475-478). The phenotype of diseased TSG − / − mice is similar to the phenotype of human early lethal short limb skeletal abnormalities with SCID (Gatti, RA et al., 1969. J. Pediatr. 75: 675). -684). Although the pathogenesis of most human immune-bone diseases has not yet been revealed molecularly, TSG-deficient mice will also be useful to elucidate the mechanisms underlying the pathogenesis of these diseases.
In summary, the phenotype of dwarfism with structurally immature kidney and lymphoid deficiency in TSG-deficient mice is related to the dual function of TSG in vivo (BMP-4 agonists for skeletal-nephrogenesis and thymic development). BMP-4 antagonist). Similarly, another function of TSG as a CTGF family must be elucidated in future studies. In any case, mammalian TSG is essential for the proper development of mesoderm organs.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

本発明の産業上の有用性の第一点は、本発明の動物で観察される矮小成長やリンパ球造血不全などの形質を病態として呈する諸疾患に対して、TSG蛋白、TSG遺伝子およびTSGと同様の生物活性を有する化合物を治療薬または予防薬として適用できる点にある。第二点は該動物およびTSG遺伝子改変哺乳動物細胞を利用した、TSGと同様の生物活性を有する化合物および内因性TSGの活性を修飾する化合物のスクリーニング法を提供できることにある。第三点は、TSG遺伝子または蛋白の発現量測定により上記疾患の検査方法や検査薬を提供できる点にある。  The first industrial usefulness of the present invention is that TSG protein, TSG gene and TSG are used for various diseases that exhibit traits such as dwarf growth and lymphocyte hematopoiesis observed in the animals of the present invention. A compound having a similar biological activity is applicable as a therapeutic or prophylactic agent. The second point is to provide a method for screening a compound having the same biological activity as TSG and a compound that modifies the activity of endogenous TSG using the animal and TSG gene-modified mammalian cells. The third point is that it can provide a test method and a test drug for the above diseases by measuring the expression level of the TSG gene or protein.

Claims (18)

TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変非ヒト哺乳動物。A genetically modified non-human mammal, wherein the expression of TSG gene is artificially suppressed. TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子が挿入されていることを特徴とする遺伝子改変非ヒト哺乳動物。A genetically modified non-human mammal, wherein a foreign gene is inserted into one or both of the TSG gene pairs. 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患のモデル動物である、請求項1または2に記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物。The genetically modified non-human mammal according to claim 1 or 2, which is a model animal of a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm. 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、請求項3に記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物。Diseases with developmental failure of tissue derived from mesoderm include dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunodeficiency, Alternatively, the genetically modified non-human mammal according to claim 3, which is hypoplastic kidney. TSG遺伝子の発現が人為的に抑制されていることを特徴とする遺伝子改変哺乳動物細胞。A genetically modified mammalian cell, characterized in that the expression of the TSG gene is artificially suppressed. TSG遺伝子の遺伝子対の一方または双方に外来遺伝子が挿入されていることを特徴とする遺伝子改変哺乳動物細胞。A genetically modified mammalian cell, wherein a foreign gene is inserted into one or both of the TSG gene pairs. TSGまたはTSGをコードするDNAを有効成分として含有する、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤。TSG or TSG or TSG-containing DNA as an active ingredient for treatment or prevention of diseases associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs Drug for. 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、請求項7に記載の治療または予防のための薬剤。Diseases with developmental failure of tissue derived from mesoderm include dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunodeficiency, Alternatively, the agent for treatment or prevention according to claim 7, wherein the agent is renal hypoplasia. 以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)TSGに被検化合物を接触させる工程
(b)該TSGと被検化合物との結合を検出する工程
(c)該TSGと結合する被検化合物を選択する工程
Treatment or prevention of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss due to drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c): A screening method for drug candidate compounds.
(A) contacting TSG with a test compound (b) detecting the binding between the TSG and the test compound (c) selecting a test compound that binds to the TSG
以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)被検化合物を請求項1〜4のいずれかに記載の遺伝子改変非ヒト哺乳動物に投与する工程
(b)被検化合物がTSGの機能を代替しているか否かを判定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、TSGの機能を代替する化合物を選択する工程
Treatment or prevention of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss due to drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c): A screening method for drug candidate compounds.
(A) a step of administering a test compound to the genetically modified non-human mammal according to any one of claims 1 to 4 (b) a step of determining whether or not the test compound substitutes a function of TSG ( c) A step of selecting a compound that substitutes for the function of TSG as compared to the case where no test compound is administered.
以下の(a)〜(c)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)被検化合物をTSGに接触させる工程
(b)該TSGの活性を測定する工程
(c)被検化合物を投与していない場合と比較して、該TSGの活性を上昇させる化合物を選択する工程
Treatment or prevention of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss due to drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, including the following steps (a) to (c): A screening method for drug candidate compounds.
(A) contacting the test compound with TSG (b) measuring the activity of the TSG (c) selecting a compound that increases the activity of the TSG compared to the case where the test compound is not administered Process
以下の(a)〜(d)の工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患、薬物による骨量減少、骨粗しょう症、骨折、または、薬物による成長抑止の治療または予防のための薬剤の候補化合物のスクリーニング方法。
(a)TSG遺伝子のプロモーター領域の下流にレポーター遺伝子が機能的に結合したDNAを有する細胞または細胞抽出液を提供する工程
(b)該細胞または該細胞抽出液に被検化合物を接触させる工程
(c)該細胞または該細胞抽出液における該レポーター遺伝子の発現レベルを測定する工程
(d)被検化合物を投与していない場合と比較して、該レポーター遺伝子の発現レベルを上昇させる化合物を選択する工程
Treatment or prevention of diseases accompanied by developmental failure of tissue derived from mesoderm, bone loss by drugs, osteoporosis, fractures, or growth inhibition by drugs, comprising the following steps (a) to (d): A screening method for drug candidate compounds.
(A) a step of providing a cell or a cell extract having DNA to which a reporter gene is operably linked downstream of the promoter region of the TSG gene (b) a step of bringing a test compound into contact with the cell or the cell extract ( c) a step of measuring the expression level of the reporter gene in the cell or the cell extract (d) selecting a compound that increases the expression level of the reporter gene compared to the case where no test compound is administered Process
TSG遺伝子の発現量を測定する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法。A method for examining a disease accompanied by developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of measuring the expression level of a TSG gene. TSG遺伝子領域における変異を検出する工程を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査方法。A method for examining a disease associated with developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising a step of detecting a mutation in a TSG gene region. 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、請求項9〜14のいずれかに記載の検査方法。Diseases with developmental failure of tissue derived from mesoderm include dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunodeficiency, Or the test | inspection method in any one of Claims 9-14 which is renal hypoplasia. TSG遺伝子領域にハイブリダイズし、少なくとも15ヌクレオチドの鎖長を有するオリゴヌクレオチドを含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査薬。A diagnostic agent for diseases associated with developmental failure of tissue derived from mesoderm, comprising an oligonucleotide that hybridizes to a TSG gene region and has a chain length of at least 15 nucleotides. TSGに結合する抗体を含む、中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患の検査薬。A test agent for a disease associated with developmental failure of a tissue derived from mesoderm, comprising an antibody that binds to TSG. 中胚葉に由来する組織の発達不全を伴う疾患が、矮小発育症、複合型免疫不全症を伴う矮小発育症、骨形成不全症、軟骨低形成症、リンパ球減少症、複合型免疫不全症、または、腎低形成である、請求項16または17に記載の検査薬。Diseases with developmental failure of tissue derived from mesoderm include dwarfism, dwarfism with complex immunodeficiency, osteogenesis imperfecta, hypochondrosis, lymphopenia, complex immunodeficiency, Alternatively, the test agent according to claim 16 or 17, which is renal hypoplasia.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018200A1 (en) * 1999-09-06 2001-03-15 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Tsg-like gene
WO2001098508A2 (en) * 2000-06-21 2001-12-27 Deltagen, Inc. Transgenic mice containing targeted gene disruptions

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998046641A1 (en) * 1997-04-16 1998-10-22 Millennium Biotherapeutics, Inc. Novel polypeptides within the growth factor superfamily

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018200A1 (en) * 1999-09-06 2001-03-15 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Tsg-like gene
WO2001098508A2 (en) * 2000-06-21 2001-12-27 Deltagen, Inc. Transgenic mice containing targeted gene disruptions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6009039738, 臨床血液,vol.43(8), p.91, N−WS1−8 (2002) *

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