JPWO2009001940A1 - ペリオスチンのExon−17部位によりコードされるペプチドに対する抗体を含む癌治療剤 - Google Patents

ペリオスチンのExon−17部位によりコードされるペプチドに対する抗体を含む癌治療剤 Download PDF

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Abstract

本発明は、ペリオスチンのExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体を含む、癌治療用医薬組成物に関する。更に詳しくは、癌組織をはじめとして組織再構築の間質において特異的に発現する、抗細胞接着作用を有するペリオスチンのスプライシングバリアントを認識する抗ペリオスチン抗体を含む、癌治療用医薬組成物、または前記抗ペリオスチン抗体を用いた癌の診断方法および診断薬に関する。

Description

本発明は、ペリオスチンのExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体を含む、癌治療用医薬組成物に関する。更に詳しくは、癌組織をはじめとして組織再構築の間質において特異的に発現する、抗細胞接着作用を有するペリオスチンのスプライシングバリアントを認識する抗ペリオスチン抗体を含む、癌治療用医薬組成物、または前記抗ペリオスチン抗体を用いた癌の診断方法および診断薬に関する。
近年、癌治療法の進歩によって癌の治癒率は着実に向上している。特に、外科的手術、放射線治療あるいは化学療法による原発癌の除去に対する成功率の向上がその進歩に寄与している。しかしながら、世界的に見て癌による死亡数は人口の高齢化が進んだことなどから増加の一途を辿っており、依然として死因のトップである。その原因として、原発癌の除去が完全になされても癌の転移により死亡する場合が少なくなく、外科的手術、放射線治療あるいは化学療法では癌の転移を完全に阻止するには限界があり、依然として癌による死亡原因において癌の遠隔転移が直接的又は間接的に関与している。癌の転移は、原発巣から遊離した癌細胞の血管やリンパ管内への浸潤、転移臓器への癌細胞の選択的な移動、血管から転移臓器への癌細胞の浸潤、転移先の微小環境に支えられた癌細胞の増殖、血管新生を伴った直径数ミリメートル以上となる腫瘍の増殖等の過程よりなる (非特許文献1、非特許文献2)。これらの複雑な転移成立過程の中で、癌細胞の運動能の亢進による浸潤・転移は極めて重要な段階である(非特許文献3)。これまでに、高転移性癌細胞は、それ自身が自己分泌型運動因子を産生し、固有運動を亢進させることが報告されている(非特許文献4)。この悪性因子に対する阻害物質が転移抑制剤として期待されているが、現在までにその特異的阻害剤は見出されていない。
ペリオスチンは、細胞外マトリックスタンパク質の一種であり、分子量約9万のポリペプチドからなる。各ポリペプチド鎖には、シグナル配列、システインリッチドメイン、4回繰り返しドメイン、C末端ドメインが含まれている。
ペリオスチンは、当初、骨芽細胞特異的因子−2(OSF−2)と呼ばれ、マウス骨芽細胞株MC3T3−E1細胞に特異的に発現している遺伝子として分離同定されたが(特許文献1、非特許文献5)、後に現在の名称であるペリオスチンと呼ばれるようになり、骨芽細胞における接着促進活性が報告された(非特許文献6)。
初期の研究では、ペリオスチンは骨組織に特異的に発現する細胞外マトリックスであると考えられていた。しかし、現在では骨組織のみならず心不全(非特許文献7、非特許文献8)、動脈瘤(非特許文献9)、高転移性癌(非特許文献10、非特許文献11、非特許文献12)、子癇前症(非特許文献13)等の発症において極めて高く発現しており、また正常組織においてもごく僅かであるが発現していることが明らかになっている。また、いくつかのペリオスチンスプライシングバリアントが骨芽細胞で発現していることも明らかになっている(非特許文献5、非特許文献6、非特許文献14、特許文献2)。
ペリオスチンの作用について、細胞接着作用に関しては、811アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−2に相当)(非特許文献6)および782アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(非特許文献15)が細胞接着作用を有すると報告されていた。これに対し、838アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−1に相当)は、該ペリオスチンスプライシングバリアントをコーティングしたプレートには心線維芽細胞が接着しないこと、すなわち細胞接着活性を有しないこと、正常ラットに比べ心不全モデルラットにおいて838アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−1に相当)の遺伝子発現が有意に増加していること、加えてそれが心拡大を惹起させる増悪因子であること、およびこのタンパク質の発現を抑制すると有意に生存率が上昇したことが報告されている(非特許文献7)。さらに、838アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−1に相当)に対するアンチセンスヌクレオチドを用いて、該ペリオスチンスプライシングバリアントの発現を抑制することによる心不全の予防剤または治療剤について報告されている(特許文献3)。加えて、本発明者らにより、811アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−2に相当)が細胞接着に関っているのに対し、838アミノ酸から成るペリオスチンスプライシングバリアント(図1におけるPN−1に相当)は細胞の剥離活性を有し、そのエクソン17配列を抗原にした抗体がその剥離活性を抑制し、かつ、急性心筋梗塞モデル動物での心機能の改善が見られたことによる心不全の予防剤または治療剤について報告されている(特願2005−380009)。
癌に関しては、高転移性癌でのペリオスチンの高発現が各種論文で報告されている(非特許文献16(膵臓癌)、非特許文献17(口腔癌)、非特許文献18(膵臓癌)、非特許文献19(乳癌)、非特許文献20(頭頸部癌)、非特許文献21(結腸癌)、非特許文献10(乳癌)、非特許文献12(乳癌)、非特許文献22(胸腺癌)、非特許文献23(非小細胞性肺癌)、非特許文献11(頭頚部扁平上皮癌))。しかしながら、これらの文献においては、ペリオスチンのスプライシングバリアントには着目されておらず、ペリオスチンの発現確認をRT−PCR法によって解析した報告(非特許文献6、11、13、14、17、18、20、26、28、29)はあるものの、何れもExon−17領域とは異なる部位でプライマーを作製しており、Exon−17領域を持ったバリアントを特異的に解析してはいない。また、高転移性癌においては転写因子Twistが高発現していることが報告され(非特許文献24、非特許文献25)注目されているが、ペリオスチンのプロモーター領域にもTwistが有ることが報告されている(非特許文献26)。加えて、発癌性かつ非転移性であるヒト胎児腎上皮細胞株293T細胞にペリオスチン遺伝子を導入すると、浸潤能が亢進することが報告されている(非特許文献27)。また、種々の癌細胞で、ラットペリオスチンのマウスホモログの発現が低下していたこと、膀胱癌細胞への該ペリオスチンの遺伝子導入により膀胱癌細胞の浸潤が抑制されたこと、およびマウスメラノーマB16−F10細胞への該ペリオスチンの遺伝子導入により肺への転移が抑制されたことが報告されている(非特許文献28)。
このように、ペリオスチン遺伝子の発現が心不全の病態に関連するのみならず癌の病態にも関連することが示唆されているが、各スプライシングバリアントの癌病態の進行における機能については明らかではない。
またペリオスチンに対する抗体としては、ペリオスチンの過発現により増大する間葉細胞の遊走を阻害する抗ペリオスチン抗体(非特許文献29)が報告されているが、これはマウス若しくはラットのペリオスチンタンパク質のN末側123〜141のアミノ酸配列(KLREEIEGKGSYTYFAPSN)を抗原としたポリクローナル抗体である。また、ペリオスチンによる結腸直腸癌における増殖および細胞分化を抑制する抗ペリオスチン抗体(非特許文献30)が報告されているが、この論文ではペリオスチンのバリアントに関して全く記載がなく、抗原として用いた精製したタンパク質がどのバリアントであるのか不明であり、どの部位を認識する抗体かも不明である。
特開平5−268982号公報 国際公開WO2005/019471号公報 再公表特許WO02/020055号公報 Folkman J. Semin. Cancer Biol, 3, 65-71 (1992) Hanahan D. et al.Cell, 86, 353-364 (1996) Liotta LA.et al.Cell, 64, 327-336 (1991) Liotta LA.et al.Proc. Natl. Acad. Sci., 83, 3302-3306 (1986) Takeshita S. et al., Biochem J (1993) 294, 271-8 Horiuchi K. et al., J. Bone Miner. Res. (1999) 14, 1239-49 Katsuragi N. et al., Circulation (2004) 110, 1806-13 Wang D. et al., Hypertension (2003) 42, 88-95 Peters DG. et al., Stroke (2001) 32, 1036-42 Shao R. et al., Mol Cell Biol. (2004) 24, 3992-4003 Gonzalez HE. et al., Arch Otolaryngol Head Neck Surg. (2003) 129, 754-9 Sasaki H. et al., Breast Cancer Res Treat.(2003) 77, 245-52 Sasaki H. et al., Am J Obstet Gynecol. (2002) 186, 103-8 Litvin J. et al., J Cell Biochem. (2004) 92, 1044-61 Gillan L. et al., Cancer Res. (2002) 62, 5358-64 Erkan M. et al. Gastroenterology, 132(4),1447-64 (2007) Siriwardena BS. et al. Br J Cancer, 95(10), 1396-403 (2006 ) Baril P. et al. Oncogene, 26(14),2082-94 (2007) Grigoriadis A. et al. Breast Cancer Res, 8(5), R56 (2006) Kudo Y. et al. Cancer Res, 66(14), 6928-35 (2006) Bao S. et al. Cancer Cell. 5(4), 329-39 (2004) Sasaki H. et al. Cancer Lett.,72(1), 37-42 (2001) Sasaki H. et al. Cancer, 92(4), 843-8 (2001) Thiery JP. et al. Nat Med. 10(8), 777-8 (2004) Yang J, et al. Cell. 117(7), 927-39 (2004) Oshima A, et al. J Cell Biochem, 86(4), 792-804 (2002) Yan W. et al. J. Biol. Chem., 281(28), 19700-8 (2006) Kim CJ, et al. Int J Cancer, 117(1), 51-8 (2005) Lindner V.et al., Arterioscler Thromb Vasc Biol. (2005) 25, 77-83 Tai IT. et al., Carcinogenesis (2005)26, 908-15
本発明の目的は、生活の質の改善および長期生命予後の改善が可能であり、かつ既存のメカニズムとは異なる新たな癌の治療剤を提供することである。さらに、本発明の目的は、癌の診断方法および診断薬を提供することである。
本発明者らは、細胞接着活性を有しないペリオスチンスプライシングバリアント(PN−1)が抗細胞接着活性、すなわち接着した細胞を剥離する活性を有することを明らかにし、また、一方、細胞接着活性を有するペリオスチン(PN−2)は抗細胞接着活性を有さない、すなわち接着した細胞を剥離しないことを確認した。そして、抗細胞接着活性を有するペリオスチンスプライシングバリアント(PN−1)と、抗細胞接着活性を示さないペリオスチン(PN−2)において、その構造と細胞接着における活性の相違に注目し、抗細胞接着活性を有するペリオスチンスプライシングバリアントに特異的に存在する領域、すなわちExon−17領域を阻害することにより、抗細胞接着活性を有するペリオスチン関連疾患の予防または治療が可能であることを既に示した(特願2005−380009)。
ここでは、本発明者らはPN−1タンパク質が持つ細胞の剥離作用すなわち細胞を遊離させる作用が、先に述べた癌転移の過程における、原発巣から癌細胞が遊離することに関係しており、癌転移を促進させていると考え、PN−1タンパク質と癌病態の関係について明らかとすることを試みた。
ペリオスチンのスプライシングバリアントが形成されるC-末端ドメインは、exon(エクソン)15から23で構成されているが、ラットでは、下記(1)から(4)が存在する。
(1)全てを保持しているもの(PN−1と呼ぶ;配列番号1として示す838アミノ酸からなる;cDNA配列を配列番号6として示す)、
(2)Exon−17が欠失しているもの(PN−2と呼ぶ;配列番号5として示す811アミノ酸からなる;PN−1から配列番号3で示される27アミノ酸(Exon−17)が欠失しているもの;cDNA配列を配列番号7として示す)、
(3)Exon−21が欠失しているもの(PN−3と呼ぶ;810アミノ酸からなる)、
(4)Exon−17とExon−21が欠失しているもの(PN−4と呼ぶ;783アミノ酸からなる)
また、ラット以外でも、マウス及びヒトについてPN−1及びPN−2が見出されている(マウスPN−1:配列番号8(アミノ酸配列)、配列番号9(cDNA配列);マウスPN−2:配列番号10(アミノ酸配列)、配列番号11(cDNA配列);ヒトPN−1:配列番号12(cDNA配列);ヒトPN−2:配列番号13(アミノ酸配列)、配列番号14(cDNA配列))。
そして、癌病態時に発現が亢進するペリオスチンスプライシングバリアントを調べた結果、細胞の接着を抑制し、および接着細胞を剥離させる機能を有するPN−1が、マウスメラノーマ(悪性黒色腫)B16−F10細胞、或いはマウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスの腫瘍組織において、正常組織に比べて極めて高く発現していることを明らかとし、PN−1が癌病態時に極めて高く発現することを見出した(後述実施例12、実施例13)。
また、ヒトの多様な癌組織(食道癌、肺癌、胸腺癌、膵臓癌、甲状腺癌、胃癌、小腸癌、結腸(大腸)癌、直腸癌、肝癌、膀胱癌、腎臓癌、乳癌、乳管癌、乳腺癌、子宮癌、子宮頚癌、卵巣癌、精巣癌、リンパ腫、副腎癌、前立腺癌、骨肉腫、悪性黒色腫、滑膜腫、白血病)においてもexon−17領域を持つバリアントの発現が確認された。(後記実施例16)。
そこで、本発明者らは、細胞の接着を抑制する機能を有するPN−1と細胞を接着させる機能を有するPN−2において、構造上異なる部位であり、PN−1のみに存在するExon−17部位が細胞接着の抑制に関与している領域であると考え、該Exon−17部位を阻害することにより、PN−1の細胞接着抑制という機能を阻害することができ、さらには、癌の転移を抑制することができると考えた。PN−1が有するExon−17部位の阻害物質としては、該部位によりコードされるアミノ酸配列からなるペプチド部分を特異的に認識する抗体の作製を検討した。
抗体を作製するためには、免疫原として用いる物質が親水性であることが必要であり、また、タンパク質のような大きなポリペプチドの一部分を用いて抗体を作製する際には、免疫原として使用する部分が、該タンパク質の表面に出ており、エピトープ部分を構成していることが必要である。そこで、Exon−17ペプチド鎖を抗原として用いることの可能性を検討するために、最初に、バイオインフォマティクス分野で汎用されているaccelrys社のソフト、Mac Vector 7.2を使用してエピトープ検索を行なった。その結果、“親水性(Hydrophilicity)”、“表面への露出のしやすさ(Surface Probability)”および“抗原性(Antigenicity)”から見て、Exon−17領域のTTKIITKLVEPKIKVIQGSLQPIIKTE(配列番号3)は殆どが疎水性領域であり、タンパク質分子の表面に出ている可能性が非常に低いことが示唆され、抗原性を有しておらず、抗体が作製できないと考えられ、実際に抗体を作製することは困難であることが予想された。
しかしながら、Exon−17領域によりコードされるペプチドを構成する27アミノ酸からなるペプチドを合成し、ウサギに免疫させ、得られた血清からIgG画分を精製し、抗Exon−17ペプチドポリクローナル抗体を作製したところ、驚くべきことに、疎水性であって、抗原性はないと予測されたにも関わらず、PN−1に特異的に存在するExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体(以下、抗Exon−17ポリクローナル抗体と称する)が作製できた(後述実施例1)。
次に、PN−1タンパク質をコートしたプレートにマウスメラノーマB16−F10細胞若しくはマウス4T1乳癌細胞を加えると、細胞の接着が認められなかったことから、ラットPN−1タンパク質には細胞を接着させない作用(すなわち非細胞接着作用)を有していることが明らかとなった(後述実施例2)。また、80%コンフルエントに培養したマウスメラノーマB16−F10細胞、或いはマウス4T1乳癌細胞にPN−1タンパク質を添加すると、ほぼ100%の細胞の脱離(すなわち、抗細胞接着活性)が観察された(後述実施例3)。この実験系に抗Exon−17ポリクローナル抗体を投与した結果、PN−1タンパク質による細胞の脱離を抑制したことから、該抗Exon−17ポリクローナル抗体はPN−1タンパク質に対する中和活性を持つ抗体で有ることが明らかとなった(後述実施例4)。また、マウスメラノーマB16−F10細胞、或いはマウス4T1細胞に抗Exon−17ポリクローナル抗体を添加した結果、細胞増殖抑制が見られたことから、該抗Exon−17ポリクローナル抗体はマウスメラノーマB16−F10細胞、或いはマウス4T1乳癌細胞の増殖を抑制する効果も併せ持つことが明らかとなった。(後述実施例5)
次に、マウスメラノーマB16−F10細胞、或いはマウス4T1乳癌細胞を足踵に注射し肺転移を起こすモデルマウスに抗Exon−17ポリクローナル抗体を週に一度投与し続けたところ、モデル作製後3〜5週間で原発巣の増殖のみならず原発巣から肺への転移率・転移コロニー数を有意に抑制した(後述実施例14、実施例15)。また、マウス4T1乳癌細胞においては原発巣からの乳癌細胞の骨浸潤及び癌の骨浸潤による骨破壊を有意に抑制した(後述実施例15)。これにより、抗Exon−17ポリクローナル抗体が癌病態の進行とともに起こる原発巣の増殖を抑制する活性、骨浸潤を抑制する活性及び癌の骨浸潤による骨破壊を抑制する活性ならびに原発巣から肺への転移を抑制する活性を持つ抗体であることが明らかとなった。このことから、PN−1に対する中和抗体はPN−1が有する接着阻害作用を抑制し、悪性黒色腫或いは乳癌細胞の増殖および肺転移並びに乳癌細胞の骨浸潤、骨破壊を抑制する新規治療薬として有用であることが示された。以上の知見から、癌病態において、PN−1が原発巣の増殖ならびに原発巣からの転移をおこす機能を有していることが明らかとなり、PN−1に特異的に存在するExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体により、これらの癌病態の進行を抑制することができることを見出した。
さらに、本発明者らは、ヒトペリオスチンのExon−17ペプチド鎖に対するモノクローナル抗体(以下、抗Exon−17モノクローナル抗体と称する)を作製した(後述実施例6)。そして、マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた実験において、抗Exon−17モノクローナル抗体の投与により、癌増殖抑制および原発巣から肺への転移率・転移コロニー数の抑制作用が示された(後述実施例14)。
これらの知見により、多様な癌組織において発現が上昇するExon−17領域を持つペリオスチン(PN−1)が、原発巣の増殖ならびに原発巣からの転移をおこす機能を有しており、PN−1に特異的に存在するExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体(抗Exon−17ポリクローナル抗体または抗Exon−17モノクローナル抗体)の投与によって、原発巣の増殖ならびに原発巣からの転移が抑制され、癌病態の進行を抑制できることが明らかとなり、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、ペリオスチンに対する抗体、特にExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体を含有する、癌治療用医薬組成物を提供するものである。
すなわち、本発明としては、以下を挙げることができる。
(1)配列番号3、配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を含有する、癌治療用医薬組成物。
(2)前記抗体が配列番号26のアミノ酸配列からなる部位と特異的に結合する抗体である、上記(1)記載の癌治療用医薬組成物。
(3)前記抗体が配列番号34のアミノ酸配列からなる部位を特異的に認識する抗体である、上記(1)または(2)記載の癌治療用医薬組成物。
(4)癌治療が癌の転移の抑制である、上記(1)〜(3)のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
(5)癌治療が癌の原発巣の増殖の抑制である、上記(1)〜(3)のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
(6)癌治療が癌の骨浸潤および癌の骨浸潤による骨破壊の抑制である、上記(1)〜(3)のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
(7)前記癌が食道癌、肺癌、胸腺癌、膵臓癌、甲状腺癌、胃癌、小腸癌、結腸(大腸)癌、直腸癌、肝癌、膀胱癌、腎臓癌、乳癌、乳管癌、乳腺癌、子宮癌、子宮頚癌、卵巣癌、精巣癌、リンパ腫、副腎癌、前立腺癌、骨肉腫、悪性黒色腫、滑膜腫、白血病である、前記(1)〜(6)のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
(8)前記癌が悪性黒色腫または乳癌である、上記(1)〜(6)のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
(9)配列番号3、配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を用いて、生体試料中のExon−17によりコードされるペプチド領域をもつペリオスチン量を測定する工程を含む、癌の診断方法。
(10)配列番号3,配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を含む、癌の診断薬。
(11)配列番号35のヌクレオチドおよび配列番号36のヌクレオチドからなるPCRプライマーにより生体試料中のExon−17によりコードされるペプチド領域をもつペリオスチン量を測定する工程を含む、癌の診断方法。
(12)配列番号35のヌクレオチドおよび配列番号36のヌクレオチドからなるPCRプライマーを含む癌の診断薬。
図1は、マウスのペリオスチンのスプライシングバリアントを示す模式図である。 図2Aは、ラットPN−1タンパク質のマウスメラノーマB16−F10細胞に対する非細胞接着作用を測定した結果を示す図である(実施例2)。 図2Bは、ラットPN−1タンパク質のマウス4T1乳癌細胞に対する非細胞接着作用を測定した結果を示す図である(実施例2)。 図3Aは、ラットPN−1タンパク質のマウスメラノーマB16−F10細胞に対する抗細胞接着作用を測定した結果を示す図である(実施例3)。 図3Bは、ラットPN−1タンパク質のマウス4T1乳癌細胞に対する抗細胞接着作用を測定した結果を示す図である(実施例3)。 図4Aは、マウスメラノーマB16−F10細胞に対する抗ラットExon−17ポリクローナル抗体が有するラットPN−1タンパク質の活性阻害について測定した結果を示す図である(実施例4)。 図4Bは、マウス4T1乳癌細胞に対する抗ラットExon−17ポリクローナル抗体が有するラットPN−1タンパク質の活性阻害について測定した結果を示す図である(実施例4)。 図5Aは、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体がマウスメラノーマB16−F10細胞の細胞増殖阻害について測定した結果を示す図である(実施例5)。 図5Bは、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体がマウス4T1乳癌細胞の細胞増殖阻害について測定した結果を示す図である(実施例5)。 図6AはマウスメラノーマB16−F10細胞を接種した原発巣および正常組織におけるExon−17によりコードされるペプチド領域を持つペリオスチンの発現を示す図である(実施例12)。 図6Bはマウス4T1乳癌細胞を接種した原発巣および正常組織におけるExon−17によりコードされるペプチド領域を持つペリオスチンの発現を示す図である(実施例13)。 図7は、マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.1およびNo.3)の効果を測定した結果を示す図である(実施例14)。 図8は、マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例14:原発巣の増加率、肺転移率、転移コロニー数)。 図9は、マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)の効果を測定した結果を示す図である(実施例14:原発巣の増加率、肺転移率、転移コロニー数)。 図10は、マウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例15:体重変化)。 図11は、マウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例15:原発巣における腫瘍体積の変化)。 図12はマウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例15:骨浸潤による骨破壊における骨面積比較)。 図13はマウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例15:骨浸潤による骨破壊における破骨細胞数比較)。 図14は、マウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果を測定した結果を示す図である(実施例15:マウス4T1乳癌細胞接種後、3週間での転移コロニー数)。 図15はATCCおよびECACCから購入したヒト癌細胞株でのExon−17領域を持つバリアントの発現を確認した図である。 図16はAmbion社から購入したヒト癌細胞株total RNAでのExon−17領域を持つバリアントの発現を確認した図である。 図17はAmbion社から購入したヒト癌組織由来total RNAでのExon−17領域を持つバリアントの発現を確認した図である。 図18はBiochain社から購入したヒト癌組織由来total RNAでのExon−17領域を持つバリアントの発現を確認した図である。 図19はCLONTECH社およびCOSMO BIO社から購入したヒト正常組織由来total RNAでのExon−17領域を持つバリアントの発現を確認した図である。
1.癌治療用医薬組成物
本発明は、抗細胞接着作用を有するペリオスチンのスプライシングバリアント(PN−1タンパク質)を認識する抗ペリオスチン抗体を含む、癌治療用医薬組成物である。
本発明の医薬組成物は、癌を治療または診断するために使用することができる。本発明の対象の癌としては、これに限定されるものではないが、例えば、悪性黒色腫、乳癌、大腸癌、肺癌、骨癌、膵臓癌、胃癌、皮膚癌、子宮癌、卵巣癌、直腸癌、結腸癌、卵管癌、食道癌、小腸癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、前立腺癌、膀胱癌、腎臓癌、胸腺癌、膵臓癌、肝癌、乳管癌、乳腺癌、子宮頚癌、卵巣癌、精巣癌、リンパ腫、骨肉腫、滑膜腫、及び白血病を挙げることができ、悪性黒色腫、乳癌、大腸癌または肺癌等のような転移性が高い癌に特に適用できる。
本発明の医薬組成物は、癌の原発巣の増殖を抑制する効果、癌細胞の骨浸潤、癌細胞の骨浸潤による骨破壊、および癌の転移を抑制する効果を有する。従って、癌の原発巣の増殖の抑制、癌細胞の骨浸潤、癌細胞の骨浸潤による骨破壊、または癌の転移の抑制により癌治療を行うことができる。
本発明の医薬組成物は、通常の製剤化の際に用いられる担体や賦形剤、その他の添加剤を用いて調製される。
本発明の医薬組成物の有効成分である抗体は、公知の薬理学的に許容し得る担体、賦形剤、希釈剤等と混合して医薬、特に抗体医薬に一般に使用されている投与方法、例えば、静脈内投与、皮下注射、皮内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、または経口投与等によって投与するのが好ましい。
本発明の医薬組成物は、例えば、有効成分を生理学的に許容される担体、香味剤、賦形剤、安定剤、希釈剤、乳濁剤、溶液剤、懸濁剤、シロップ剤等と、適宜混和することにより製造することができ、錠剤、散剤、顆粒剤、溶液剤等として用いることができる。錠剤等に混和することができる添加剤としては、例えばゼラチンのような結合剤、コーンスターチのような潤沢剤等を用いることができ、また糖衣又は医溶性若しくは腸溶性物質のフィルムにより被膜してもよい。カプセルの剤型である場合には、前記の組成物に更に液状担体を含有させることができる。注射のための無菌組成物も、通常の処方を適用して製造することができる。注射用の水性液としては、ブドウ糖などを含む等張液などが挙げられ、ポリエチレングリコールのような適当な溶解補助剤などと併用してもよい。また、緩衝剤、安定剤、保存剤、酸化防止剤、無痛化剤などと配合してもよい。経口投与において、消化管内で有効成分が分解を受けやすい場合、消化管内で分解を受けにくい製剤、例えば活性成分をリポソーム中に包容したマイクロカプセル剤として経口投与することも可能である。また、直腸、鼻腔内、舌下、肺などの消化管以外の粘膜から吸収せしめる投与方法も可能である。この場合は、座剤、点鼻剤、舌下剤、経肺剤といった形態で投与することができる。
本発明の医薬組成物の投与量は、治療に用いられる場合、治療に有効な投与量が決められるが、当該投与量は投与対象者の年齢、体重、症状の程度および投与経路等によって異なり、個々の場合に応じて決められる。通常、経口投与による場合、成人一日当たりの投与量は0.1〜1000mg程度であり、これを1ないし数回に分けて投与すればよい。持続静脈内投与においては0.01μg/kg/min〜1.0μg/kg/minの範囲で投与することができ、0.025μg/kg/min〜0.1μg/kg/minで投与するのが望ましい。
2.抗体
本発明に用いられる抗体は、PN−1タンパク質に特異的に存在する領域に対する抗体である。
本明細書において、PN−1タンパク質としては、配列番号1(ラットペリオスチンPN−1、838アミノ酸)、配列番号2(ヒトペリオスチンPN−1、836アミノ酸:ラットペリオスチンよりもN末端のシグナル配列が2アミノ酸少ない)、または配列番号8(マウスペリオスチンPN−1)のアミノ酸配列からなるペリオスチンを挙げることができる。
PN−1タンパク質に特異的に存在する領域としては、Exon−17のスプライシング部位を挙げることができ、さらには、Exon−17によりコードされるペプチド領域を挙げることができる。具体的には、例えば、配列番号1で示されるアミノ酸配列を有するペリオスチンの配列番号3で示されるペプチド部分(配列番号1の672〜698アミノ酸)、配列番号2で示されるアミノ酸配列を有するペリオスチンの配列番号4で示されるペプチド部分(配列番号2の670〜696アミノ酸)、または配列番号8で示されるアミノ酸配列を有するペリオスチンの配列番号21で示されるペプチド部分(配列番号8の672〜698アミノ酸)が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、Exon−17によりコードされるペプチドに対する抗体は、Exon−17によりコードされるペプチドのアミノ酸配列におけるN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(配列番号26)からなるペプチドと特異的に結合するものを挙げることができる。また、Exon−17によりコードされるペプチドのアミノ酸配列におけるN末端の1番目のトレオニンから6番目のトレオニンまでのアミノ酸配列(配列番号34)からなるペプチドを特異的に認識することができるものが好ましい。
1つの態様において、本発明に用いる抗体は、上記のExon−17によりコードされるペプチド領域を抗原として作製されるモノクローナル抗体及びポリクローナル抗体である。ここで、「モノクローナル抗体」とは、前記の抗原に反応性を有する任意のモノクローナル抗体であって、「モノクローナル抗体」には、前記の抗原を、マウス、ラット、ハムスター、モルモットあるいはウサギ等の哺乳動物に免疫して得られる天然型抗体、遺伝子組換技術を用いて製造され得るキメラモノクローナル抗体(キメラ抗体)及びヒト化モノクローナル抗体(ヒト化抗体;CDR-grafted抗体)、並びにヒト抗体産生トランスジェニック動物等を用いて製造され得るヒトモノクローナル抗体(ヒト抗体)も包含される。また、本発明に用いられる抗体は、IgG(IgG1,IgG2,IgG3,IgG4)、IgM、IgA、IgDあるいはIgE等のいずれのアイソタイプを有するモノクローナル抗体をも包含する。好ましくは、IgG(IgG1,IgG2,IgG3,IgG4)またはIgMである。
3.抗体の調製
本発明に用いる抗体は、癌病態時等の癌細胞に特異的なスプライシングバリアントが形成されるC-末端ドメインのExon−17領域によりコードされるアミノ酸配列からなるペプチドを化学合成したものを抗原として作製できるが、係るペプチドは、ペリオスチンタンパク質の酵素消化や遺伝子工学的手法などによっても得られ、その由来は問わない。
抗原に上記ペプチドを用いる場合には、それ自身抗原として用いることも可能であるが、抗原性を高めるために、上記ペプチドをポリビニルピロリドン、ラテックス、ポリメチルメタクリレートなどの巨大分子の物質に吸着させて免疫する方法、KLH(Keyhole Limpet Hemocyanin:スカシ貝ヘモシアニン)やBSA(牛血清アルブミン)などのキャリアー蛋白に結合して用いる方法等があり、いずれの方法をも使用することができる。一般的にはペプチドをキャリヤー蛋白に結合して用いる方法が好ましく、結合方法は公知の方法を用いることができる(例えば、「続医薬品の開発、14巻、廣川書店、1991」)。ペプチドはキャリアー蛋白と結合させて方向性を持たせるために、ペプチドのC末端またはN末端にシステイン基を導入し、システイン基を介してキャリアー蛋白と結合させる方法が用いられる。この目的に合った結合方法であれば当技術分野において一般に用いられている架橋剤を用いることができる。スクシンイミジル−4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート(以下「SMCC」と略す)や3−マレイミドベンゾイックアシッド−N−ヒドロキシサクシンイミドエステル(MBS)などが適している。モノクローナル抗体は、ケーラーとミルシュタインによる細胞融合法(G.Kohler et al Nature (1975) 256,495-7) により作製されたハイブリドーマを培養して分泌させ、その培養液から分離することにより調製される。すなわち、Exon−17によりコードされるアミノ酸配列を有するペプチド等で哺乳動物を免疫した後、この動物の抗体産生細胞をミエローマ細胞と融合させハイブリドーマを得る。Exon−17に結合する抗体を産生するハイブリドーマの検索は、例えばハイブリドーマ上清について抗原を固定したマイクロプレートを用いる酵素免疫測定法(以下「ELISA」と略す)によって行われる。免疫に使用する動物としては特に制限はなく、各種の哺乳動物、例えばマウス、ラット、モルモット、ウサギ、ヒツジ、ヤギ、ネコ、イヌ等を使用することができる。モノクローナル抗体の作製には、上記の免疫動物のうち、取扱い易さ等の理由により一般にはBalb/cマウスが用いられるが、他の系統のマウスを使用することもできる。その際、免疫に用いる抗原の濃度は、十分な量の抗原刺激を受けたリンパ球が形成されるよう選択し、好ましくは1〜100μgの抗原を適当な濃度に生理食塩水などで希釈し、フロイント完全アジュバントあるいはフロイント不完全アジュバント等の懸濁液とし、動物に腹腔内注射または皮下注射などによって投与する。投与は2〜4週毎に1〜数回行う。最終免疫は通常1〜100μgの抗原を添加した生理食塩溶液を静脈注射または皮下注射などにより投与して行われる。最終免疫の数日後に細胞融合のため免疫した動物から抗原産生細胞、例えばリンパ球、好ましくは脾臓細胞またはリンパ節細胞を取り出す。次に、抗体産生細胞として脾臓細胞を用いた場合について説明するが、脾臓細胞以外の抗体産生細胞も同様に細胞融合に供し得る。細胞融合は、最終免疫3〜4日後に無菌的に取り出した脾臓から調製した脾臓細と適当なミエローマ細胞を融合促進剤の存在下で細胞融合させる。融合に用いるミエローマ細胞は、哺乳動物からのものでよいが、一般には、免疫に用いた動物と同じ種の動物に由来するものが好適であり、既に公知の種々の細胞株、例えばマウスではSP2/0-Ag14(SP2)[[Nature, 276, 269(1978)]、NS-1-Ag4/1(NS-1)、P3-X63Ag8U.1(P3U1)[Curr. Top. Microbiol. Immunol. 81, 1-7(1978):ATCCから入手可、ATCC No. CRL-1597]、P3-NS1-1-Ag4-1、P3-X63Ag8(P3)、FO、X63Ag8.653(X63.653)、210.RCY3.Ag1.2.3、S194/5XXO.BU1、SKO-007、GM15006TG-A12等が好適に使用され、ラットではY3.Ag1.2.3等が好適に使用される。好ましい融合促進剤として例えば、平均分子量が1000〜6000のポリエチレングリコール(PEG)のほかセンダイウィルスも使用できる。融合時の脾臓細胞とミエローマ細胞の混合比率は、一般に10:1〜2:1の範囲が好ましい。
融合した細胞よりハイブリドーマの分離は、未融合の脾臓細胞、未融合のミエローマ細胞及び融合した細胞の混合物を未融合のミエローマ細胞が生存できない選択培地で、未融合の細胞が死滅するまでの適当な時間(約1週間)培養することにより行なえる。選択培地は、例えばHAT 培地(ヒポキサンチン、アミノプテリン及びチミジンを含む培地)が使用される。この選択培地中では、未融合のミエローマ細胞は死滅し、また未融合の脾臓細胞は、非腫瘍性細胞であるので、一定期間後(約1週間後)死滅するので、生育できる細胞を選択することによりハイブリドーマを得ることができる。目的の抗体を産生するハイブリドーマは、通常の限界希釈法によって、目的とする抗体の産生株の検索及び単一クローン化が行える。このようにして得られたモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマは、生育に適した培地中で生育でき、また超低温冷凍庫や液体窒素中などで容易に長期に保存が可能である。このようにして得られたハイブリドーマは、栄養培地中あるいは哺乳動物の腹腔内で増殖させることにより抗体を産生させることができ、産生した抗体は培養上清あるいはその哺乳動物の腹水または血清から精製することができる。ハイブリドーマとしては、例えば、平成18年11月1日付けで独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにFERM BP−10718として寄託されているハイブリドーマを使用することができる。抗体の精製は、遠心分離、透析、硫酸アンモニウム等による塩析、DEAEカラム等によるイオン交換クロマトグラフィー、ゲルろ過、アフィニティークロマトグラフィーなどの一般的な単離、精製方法を用いて行なうことができる。かくして得られたモノクローナル抗体のアイソタイプ及びサブクラスの決定は以下のように行なうことができる。まず、同定法としてはオクテルロニー(Ouchterlony)法、ELISA法、またはRIA法が挙げられる。オクテルロニー法は簡便ではあるが、モノクローナル抗体の濃度が低い場合には濃縮操作が必要である。一方、ELISA法またはRIA法を用いる場合は、培養上清をそのまま抗原吸着固相と反応させ、さらに第二次抗体として各種イムノグロブリンアイソタイプ、サブクラスに対応する抗体を用いることにより、モノクローナル抗体のアイソタイプ、サブクラスを同定することが可能である。また、さらに簡便な方法として、市販の同定用のキット(例えば、マウスタイパーキット;バイオラッド社製)等を利用することもできる。さらに、タンパク質の定量は、フォーリンロウリー法、及び280nmにおける吸光度[1.4(OD280)=イムノグロブリン1mg/ml]より算出する方法により行うことができる。この様にして得られたモノクローナル抗体は、配列番号1、配列番号2または配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるペリオスチン(PN−1タンパク質)、配列番号3、配列番号4または配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるExon−17によりコードされるペプチドを特異的に認識する。好ましくは、本発明に用いられるモノクローナル抗体は、アミノ酸配列YTTKIITKVV(配列番号26)からなるペプチド、すなわちヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)におけるN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列からなるペプチド、およびヒトペリオスチンPN−1のアミノ酸配列(配列番号2)におけるN末端から669番目のチロシンから679番目のバリンまでのアミノ酸配列からなるペプチドを特異的に認識して結合することができる。すなわち、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)のN末端のスレオニンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列部位(TTKIITKVV;配列番号22)或いはその一部を特異的に認識することができる。さらに好ましくは、本発明に用いられるモノクローナル抗体は、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1番目および8〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチドを認識して結合することができる。すなわち、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)またはラットペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号3)の少なくともN末端から1番目のトレオニンから6番目のトレオニンまでのアミノ酸配列部位(配列番号34)またはその一部を特異的に認識することができる。さらに、本発明に用いられるモノクローナル抗体は、PN−1タンパク質の癌細胞の接着抑制作用および接着細胞剥離作用を抑制または阻害する、すなわちPN−1タンパク質の癌細胞の接着抑制作用および接着細胞剥離作用を中和する活性を有する。さらに、癌の原発巣の増殖抑制活性、癌細胞の骨浸潤抑制活性、癌細胞の骨浸潤による骨破壊抑制活性、および癌細胞の転移抑制活性を有する。
抗体としてポリクローナル抗体を使用する場合、ポリクローナル抗体は通常行われている方法、例えば「日本生化学会編、新生化学実験講座12、東京化学同人、1992」記載の方法によって得ることができる。免疫動物としては、特に限定されるものではないが、馬、山羊、羊、ウサギ、モルモット、マウス、ニワトリなどが挙げられる。免疫動物としてウサギを用いる場合には、抗原を適当な濃度に生理食塩水などで希釈し、完全フロイントアジュバント、不完全フロイントアジュバントまたは水酸化アルミニウムアジュバントなどの懸濁液とし、10〜1000μg/回/匹を注射し、さらに2〜4週間後に追加免疫注射を1〜3回行い、抗血清を得る。注射は多数箇所の皮下に行なうのが好ましい。抗血清からポリクローナル抗体の調製は、上記モノクローナル抗体の精製と同様の方法で行なうことができる。この様にして得られたポリクローナル抗体は、配列番号1、配列番号2または配列番号8で示されるアミノ酸配列からなるペリオスチン(PN−1タンパク質)、配列番号3、配列番号4または配列番号21で示されるアミノ酸配列からなるExon−17でコードされるペプチドを特異的に認識する。好ましくは、本発明に用いられるポリクローナル抗体は、アミノ酸配列YTTKIITKVV(配列番号26)からなるペプチド、すなわちヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)におけるN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列からなるペプチド、およびヒトペリオスチンPN−1のアミノ酸配列(配列番号2)におけるN末端から669番目のチロシンから679番目のバリンまでのアミノ酸配列からなるペプチドを特異的に認識して結合することができる。すなわち、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)のN末端のスレオニンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列部位(TTKIITKVV;配列番号22)或いはその一部を特異的に認識することができる。さらに好ましくは、本発明に用いられるポリクローナル抗体は、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1番目および8〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチドを認識して結合することができる。すなわち、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)またはラットペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号3)の少なくともN末端から1番目のトレオニンから6番目のトレオニンまでのアミノ酸配列部位(配列番号34)またはその一部を特異的に認識することができる。さらに、本発明に用いられるポリクローナル抗体は、PN−1タンパク質の癌細胞の接着抑制作用および接着細胞剥離作用を抑制または阻害する、すなわちPN−1タンパク質の癌細胞の接着抑制作用および接着細胞剥離作用を中和する活性を有する。さらに、癌の原発巣の増殖抑制活性、癌細胞の骨浸潤抑制活性、癌細胞の骨浸潤による骨破壊抑制活性、および癌細胞の転移抑制活性を有する。
4.ヒト型抗体の作製
免疫グロブリンG(以下、単に「IgG」という。)は、分子量約23000の軽ポリペプチド鎖(以下「軽鎖」という)、分子量約50000の重ポリペプチド鎖(以下「重鎖」という)の各2本ずつから構成される。重鎖、軽鎖とも約110残基からなる、アミノ酸配列が保存されている領域の繰り返し構造を持ち、これらはIgGの3次元構造の基本単位(以下、「ドメイン」という。)を構成する。重鎖および軽鎖は、それぞれ連続した4個、および2個のドメインから構成されている。重鎖、軽鎖いずれにおいても、アミノ末端のドメインは他のドメインに比べ各抗体分子間でのアミノ酸配列の変異が大きく、このドメインは可変ドメイン(variable domain:以下、「Vドメイン」という。)と呼ばれる。IgGのアミノ末端においては、重鎖、軽鎖のVドメインが相補的に会合し可変領域を形成している。これに対し、残余のドメインは、全体として定常領域を形成する。定常領域は、各動物種に特徴的な配列を有し、例えば、マウスIgGの定常領域はヒトIgGの定常領域とは異なっているので、マウスIgGはヒトの免疫系によって異物として認識され、その結果、ヒト抗マウス抗体(Human Anti Mouse Antibody:以下「HAMA」という。)応答が起こる(Schroff RW. et al Cancer Res. (1985)45,879-85)。従って、マウス抗体はヒトに繰返し投与することはできない。このような抗体をヒトに投与するためには、抗体の特異性を保持したままHAMA応答を起こさないように抗体分子を修飾する必要がある。X線結晶構造解析の結果によれば、一般に、このようなドメインは3本から5本のβ鎖からなる逆平行βシートが二層重なり合った長円筒状の構造をとる。可変領域では、重鎖、軽鎖のVドメインそれぞれにつき各3個のループが集合し、抗原結合部位を形成する。この各ループは相補性決定領域(complementarity determining region:以下、「CDR」という。)と呼ばれ、アミノ酸配列の変異が最も著しい。可変領域のCDR以外の部分は、一般に、CDRの構造を保持する役割を有し、「フレームワーク」と呼ばれる。カバトらは、重鎖、軽鎖の可変領域の一次配列を多数収集し、配列の保存性に基づき、それぞれの一次配列をCDRおよびフレームワークに分類した表を作成した(Kabatt et al. SEQUENCES OF IMMUNOLOGICAL INTEREST, 5th edition, NIH publication, No.91-3242, E.A.)。また、各フレームワークは、アミノ酸配列が共通の特徴を有する複数のサブグループに分類された。さらに、ヒトとマウスの間で対応するフレームワークが存在することも見いだされた。このようなIgGの構造的特徴に関する研究から以下のヒト化抗体の作製法が考案された。研究初期の段階では、マウス由来抗体の可変領域をヒト由来の定常領域に接合したキメラ抗体が提案された(Morrison SL. et al Proc Natl Acad Sci U S A. (1984)81,6851-5)。しかし、そのようなキメラ抗体は、依然として、多くの非ヒトアミノ酸残基を含むので、特に長期間投与した場合にはHAMA応答を誘導しうる(Begent et al., Br. J. Cancer, (1990)62, 487)。
ヒトに対しHAMA応答を発現する可能性のある、非ヒト哺乳動物由来のアミノ酸残基を更に少なくする方法として、CDR部分のみをヒト由来の抗体に組み込む方法が提案された(Peter T et al. Nature, (1986) 321, 522-5)が、一般に、抗原に対する免疫グロブリン活性を保持するにはCDRのみの移植では不十分であった。一方、チョッチアらは、1987年、X線結晶構造解析データを用い、(a)CDRのアミノ酸配列中には、抗原に直接結合する部位とCDR自体の構造を維持する部位とが存在し、CDRの取り得る三次元構造は、複数の典型的なパターン(カノニカル構造)に分類されること、(b)カノニカル構造のクラスは、CDRのみならずフレームワーク部分の特定の位置のアミノ酸の種類によって決定されること、を見いだした(Chothia C. et al. J. Mol. Biol. (1987)196, 901-17)。この知見に基づき、CDR移植法を用いる場合、CDRの配列に加え一部のフレームワークのアミノ酸残基もヒト抗体に移植する必要性が示唆された(特表平4-502408号)。一般に、移植すべきCDRを有する非ヒト哺乳動物由来の抗体は「ドナー」、CDRが移植される側のヒト抗体は「アクセプター」と定義され、CDR移植法を実施する際に考慮すべき点は、可能な限りCDRの構造を保存し、免疫グロブリン分子の活性を保持することにある。この目的を達成するためには、(a)アクセプターは、いずれのサブグループに属するものを選択すべきか、及び、(b)ドナーのフレームワークからいずれのアミノ酸残基を選択すべきか、の2点に留意する必要がある。
クィーンらは、ドナーのフレームワークのアミノ酸残基が、以下の基準の少なくともひとつに該当する場合、CDR配列とともにアクセプターに移植するデザインの方法を提唱した(特表平4-502408号):
(a)アクセプターのフレームワーク領域中のアミノ酸がその位置において稀であり、ドナーの対応するアミノ酸がアクセプターの前記位置において普通であること
(b)該アミノ酸がCDRのひとつのすぐ近くであること
(c)該アミノ酸が三次元免疫グロブリンモデルにおいてCDRの約3Å以内に側鎖原子を有し、そして抗原とまたはヒト化抗体のCDRと相互作用することができると予想されること。
本発明に用いる抗Exon−17モノクローナル抗体の重鎖または軽鎖をコードするDNAは、上記抗Exon−17モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞よりmRNAを調製し、該mRNAを逆転写酵素でcDNAに変換してから、該抗体の重鎖または軽鎖をコードするDNAをそれぞれ単離することにより得ることができる。
5.ヒト抗体の作製
本発明で使用される「ヒト抗体」あるいは「ヒト免疫グロブリン」とは、免疫グロブリンを構成するH鎖の可変領域(VH)及びH鎖の定常領域(CH)並びにL鎖の可変領域(VL)及びL鎖の定常領域(CL)を含む全ての領域がヒトイムノグロブリンをコードする遺伝子に由来するイムノグロブリンである。換言すれば、H鎖がヒト免疫グロブリン重鎖遺伝子に由来し、軽鎖がヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子に由来するものである抗体を意味する。ヒト抗体は、常法に従って、例えば、少なくともヒトイムノグロブリン遺伝子をマウス等のヒト以外の哺乳動物の遺伝子座中に組込むことにより作製されたトランスジェニック動物を、抗原で免疫感作することにより、前述したモノクローナル抗体の作製法と同様にして製造することができる。例えば、ヒト抗体を産生するトランスジェニックマウスは、既報(Mendez MJ et al.Nature Genetics(1997)15, 146-56, Green LL et al. Nature Genetics(1994)7, 13-21, 表平4-504365号公報;国際出願公開WO94/25585号公報;日経サイエンス、6月号、第40〜第50頁、1995年;Nils Lonberg et al. Nature(1994) 368, 856-9, 及び特表平6-500233号公報)に記載の方法に従って作製することができる。
本発明で使用される抗体は、抗体の分子全体に限らず、抗細胞接着活性を有するペリオスチンの該活性を阻害(抑制)するものであれば、抗体の断片または誘導体であってもよい。
6.抗体断片
抗体断片としては、例えば、Fab、F(ab’)2、Fv、一本鎖抗体(scFv)、ジスルフィド安定化抗体(dsFv)、CDRを含有するペプチド等を挙げることができる。
本発明で使用される抗体断片のうちFab、F(ab’)2等は、PN−1のExon−17によりコードされるペプチドに対する抗体をパパイン、ペプシン等の蛋白質分解酵素で処理して得ることができ、また、得られた抗体断片をコードする遺伝子を構築し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させて作製することができる。
本発明で使用される抗体断片のうちscFvは、PN−1のExon−17によりコードされるペプチドに対する抗体のH鎖V領域とL鎖V領域を、適当なペプチドリンカー等を用いて連結し、作製することができる。また、上記抗体のH鎖またはH鎖V領域をコードする遺伝子、およびL鎖またはL鎖V領域をコードする遺伝子の全配列又は所望のアミノ酸配列をコードするDNA部分を構築し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させて作製することができる。
本発明で使用される抗体断片のうちdsFvは、PN−1のExon−17によりコードされるペプチドに対する抗体のH鎖V領域とL鎖V領域のそれぞれ1アミノ酸残基をシステイン残基に置換したポリペプチドを該システイン残基間でジスルフィド結合を介して結合させた抗体断片であり、システイン残基に置換するアミノ酸残基は、抗体の立体構造予測により選択することができる。該抗体断片をコードする遺伝子の全配列又は所望のアミノ酸配列をコードするDNA部分を構築し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させて作製することができる。
本発明で使用される抗体断片のうちCDRを含有するペプチドは、ペリオスチンの抗細胞接着活性を阻害する抗体のH鎖またはL鎖のCDR領域のうち、少なくとも1つのCDR領域以上を含んで構成される。また複数のCDR領域を適当なペプチドリンカーを介する等の方法により結合させてもよい。該CDRを含有するペプチドは、これをコードする遺伝子の全配列又は所望のアミノ酸配列をコードするDNA部分を構築し、これを発現ベクターに導入した後、適当な宿主細胞で発現させて作製することができる。また、Fmoc法またはtBoc法等の化学合成によっても作製できる。
7.診断薬
本発明はまた、上記の抗体をマーカー標識することにより作製した癌の診断薬を提供する。ここでマーカーとしては、酵素、放射性同位元素、蛍光色素等を用いることができる。ここで用いる酵素としては、ターンオーバー数(turn over number)が大きく、かつ酵素と結合しても安定であること、基質と特異的に反応して発色させることができる等の条件を満たす物であれば特に制限されるものではなく、通常の酵素免疫アッセイ(EIA)に用いられる酵素を使用することができる。好ましい酵素の例としては、ペルオキシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、グルコースオキシダーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、グルコース−6−リン酸脱水素酵素、リンゴ酸脱水素酵素等を用いることができる。また、酵素阻害物質や補酵素等を用いることもできる。
これら酵素と抗体との結合は、マレイミド化合物等の架橋剤を用いる公知の方法により行うことができる。基質としては、使用する酵素に応じて公知の物質を使用することができる。例えば酵素としてペルオキシダーゼを使用する場合には、3,3',5,5'-テトラメチルベンジジンを、また酵素としてアルカリフォスファターゼを用いる場合には、パラニトロフェノール等を用いることができる。マーカーとして用いる放射性同位元素としては、125Iや3H等の通常のラジオイムノアッセイ(RIA)で用いられているものを使用することができる。蛍光色素としては、フルオレッセンスイソチオシアネート(FITC)やテトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)等の通常の蛍光抗体法に用いられるものを使用することができる。また、本診断薬は、癌組織間質を特異的に染色することが可能な、免疫組織学的染色として使用することができる。また、放射性同位体を標識した場合には、体内に投与することによって、癌病態時の病変部を画像化するために使用することもできる。
8.診断方法
本発明はまた、本発明に使用される抗体を用いることによる生体試料、例えばヒト又は動物の血液から調製した血清中におけるExon−17でコードされるペプチド領域をもつペリオスチン量を測定することによる癌の診断方法である。本方法において、いわゆるサンドイッチELISA法(Enzyme-linked immunosorbent assay:酵素免疫測定法)によってExon−17でコードされるペプチド領域をもつペリオスチンを検出することができる。診断キットを用いる場合には、まず抗一次抗体を固相化したプレートに試料を接触させて両者を結合させ、この結合体にマーカー標識した二次抗体を結合させ、この三者の結合体におけるマーカーのシグナル強度を測定することにより、Exon−17でコードされるペプチド領域をもつペリオスチンを検出または定量することができる。特にExon−17でコードされるペプチド領域を持つペリオスチンは、癌等の病態時に高発現し、原発巣の増殖および癌の転移に関するスプライシングバリアントであるので、その産生をモニターすることにより癌等における病態の診断をすることができる。
このように、本発明に使用される抗体を標識化して、二次抗体として使用する事が可能である。
本発明はまた、Exon−17領域に特異的なプライマー(sense鎖:5’−TAAAATTATAACCAAAGTTGTGGAACC−3’(配列番号35)、およびantisense鎖:5’−AGTGTGGGTCCTTCAGTTTTGAT−3’(配列番号36))を用いて、生体試料、例えばヒト又は動物の組織から調製したRNA中におけるExon−17領域をもつペリオスチン量を測定することによる癌の診断方法である。本方法において、いわゆるRT−PCRやSYBR(登録商標)Green Iを用いたPCRによってExon−17領域をもつペリオスチンの有無を検出および定量することができる。特にExon−17領域を持つペリオスチンは、癌の病態時に高発現し、原発巣の増殖および癌の転移に関するスプライシングバリアントであるので、その産生をモニターすることにより癌における病態の診断をすることができる。
以下、実施例を用いて本発明について詳細かつ具体的に説明する。
実施例
[製造例1]サブトラクション法によるペリオスチンの検索
1−1 心不全病態モデルラットの作製及び左心室サンプルの採取
雄性ダール食塩感受性ラット(Dahl−S)(清水実験材料)を6週齢より8%高食塩含有食で飼育し、心肥大期(11週齢)および心不全期(14週齢)に各3匹の左心室を採取した。
1−2 mRNAの調整
総RNAは上記左心室約500mgからISOGEN(ニッポンジーン社)を用いて説明書に記載の方法にしたがって調整した。次に心肥大期、心不全期それぞれ3匹分を合わせた総RNA約400μgよりFast Track 2.0 Kit(インビトロジェン社)を用いて説明書に記載の方法にしたがってmRNAを精製し、それぞれ約3μgのmRNAを回収した。
1−3 cDNAサブトラクション
cDNAサブトラクションは、PCR−Select cDNA サブトラクションキット(クローンテック社)により、説明書に記載の方法にしたがって行った。すなわち、上記1−2で得られたmRNAそれぞれ2μgよりcDNAを合成し、制限酵素Rsalで消化した。次に、14週齢から合成されたcDNAをテスターcDNA、11週齢から合成されたcDNAをドライバーcDNAとし、テスターcDNAにkit添付の2種類のアダプターを別々に連結させた後、サブトラクトハイブリダイゼーションを行った。次に、アダプターに相補的なプライマーを用いてPCRを行い、発現量に違いのあるcDNA断片を特異的に増幅させ、増幅産物1を得た。
また、同様のサブトラクションを11週齢から合成されたcDNAをテスターcDNA、14週齢から合成されたcDNAをドライバーcDNAとして行い、得られた増幅産物を増幅産物2とした。
1−4 ドットブロットスクリーニング
A.ドットブロットの作製
増幅産物1をPCR IIベクター(インビトロジェン社)にTAクローニングし、挿入断片の入ったクローンを選択した。各クローンの挿入断片を増幅したPCR反応後、それぞれ1μLを熱処理後、2枚のナイロンメンブレンフィルター(ベーリンガー社)にドットブロットし、UVクロスリンカー(ストラタジーン社)により固定した。
B.cDNAプローブの作製
増幅産物1を制限酵素Rsal及びEael、Smalで消化し、アダプターを除去し、DIGハイプライムDNAラベリング/検出キットII(ベーリンガー社)を用いて説明書に記載の方法に従ってDIG−dUTPでランダムプライム標識を行い、cDNAプローブ1を作製した。増幅産物2より同様にして、cDNAプローブ2を作製した。
C.スクリーニング
上記Aで作製したドットブロットメンブランの1枚をcDNAプローブ1、他の1枚をcDNAプローブ2とハイブリダイゼーションを行った。具体的には、ベーリンガー社のDIGハイプライムDNAラベリング/検出キットIIを用いて、説明書に記載の方法にしたがい、DIGイージーハイブ液中42℃で一晩ハイブリダイセーションを行った。2×SSC、0.1%SDSで室温にて5分間2回、0.1×SSC、0.1%SDSで68℃にて15分間2回洗浄した後、キットに添付のブロッキングバッファー中でアルカリホスファターゼ標識抗DIG抗体と反応後、CSPD ready−to useを加えて化学発光を進行させ、X線フィルムを露光させた。cDNAプローブ1でのシグナルがcDNAプローブ2でのシグナルより強いクローンをポジティブクローンとして選択し、塩基配列の決定を行った。
1−5 塩基配列の決定
塩基配列は、THERMO SequenaseTM II dye terminator cycle sequencing kit(アマシャムファルマシア社)を用いて自動DNA配列読み取り装置モデル373A(PE Applied Biosystems社)で解析することにより決定した。得られた遺伝子配列をGenBanKのデータバンクに照会した結果、クローンの1つ(SF014)がマウスペリオスチン(GenBank アクセッションNo.D13664)と86%ホモロジーのある遺伝子であることが判明した。
[製造例2]ラットペリオスチン cDNAのクローニング
ラットペリオスチンcDNAの単離はλgtIIベクターに挿入されたrat aorta cDNAライブラリー(クローンテック社)より作製した約4000クローンのファージサブプール10個(計約4万クローン)をSF014の塩基配列を基に設計したプライマー(1)5’−GTTCATTGAAGGTGGCGATGGTC−3’(配列番号15)、(2)5’−GAGATAAAATCCCTGCATGGTCCT−3’(配列番号16)を用いてPCRスクリーニングを行い、3個のポジティブなサブプールを得た。そのうち1個のサブプールを上記PCRによって増幅された断片をAlkPhos DirectTM(アマシャムファルマシア社)を用いてアルカリフォスファターゼ標識したプローブを用いてハイブリダイゼーションによるスクリーニングを行い、1個のポジティブクローンラットペリオスチン#1を得た。その挿入断片をpBluescript II(ストラタジーン社)のEcoRI部位に組み込み、製造例1−5の方法に従って全塩基配列を決定した。
得られたクローンの長さは約3kbであり、マウスペリオスチン(GenBankアクセッションNo.D13664)の292番から3’−末端までに相当するものであり、5’−末端が欠けたクローンであることが示唆された。
そこで、SMARTTM RACE cDNA Amplification Kit(クローンテック社)を用いて説明書に記載の方法にしたがって、rat aorta cDNAを鋳型として、上記プライマー(2)5’−GAGATAAAATCCCTGCATGGTCCT−3’(配列番号16)とラットペリオスチン#1の塩基配列を基に設計したプライマー(3)5’−CACGGTCGATGACATGGACAACACC−3’(配列番号17)を用いて5’−RACE反応を行った。得られたPCR産物をインビトロジェン社のPCR IIベクターにTAクローニングし、ラットペリオスチン5’RACE #1と命名した。塩基配列を製造例1−5の方法にしたがって決定した。
その結果、ラットペリオスチン5’RACE #1は最初に得られたラットペリオスチン#1より5’方向に約300bp長いクローンであり、5’−末端はマウスペリオスチン(GenBankアクセッションNo.D13664)の5’−末端より15bp長いクローンであった。さらにラットペリオスチン5’RACE #1の塩基配列を基に設計したプライマー(4)5’−ACGGAGCTCAGGGCTGAAGATG−3’(配列番号18)と上記プライマー(3)5’−CACGGTCGATGACATGGACAACACC−3’(配列番号17)を用いて上記rat aorta cDNAライブラリーより作製した約4万クローンのファージサブプール10個(計約40万クローン)をPCRスクリーニングすることにより2個のポジティブなサブプールを得た。そのうち1個のサブプールを上記PCRによって増幅される断片をプローブとしてハイブリダイゼーションによるスクリーニングを行い1個のポジティブクローンを得、ラットペリオスチン#2と命名した。挿入断片をpBluescriptII(ストラタジーン社)のEcoRI部位に組み込み、塩基配列を製造例1−5の方法にしたがって決定した。
得られたクローンの長さは約2.6kbであり、5’−末端は5’−RACEで得られたクローンと同一であったが、3’−末端はマウスペリオスチン(GenBankアクセッションNo.D13664)の2410番までに相当するクローンであった。また、先に得られたラットペリオスチン5’RACE#1の塩基配列とラットペリオスチン#2の相当する領域の塩基配列は全く同一であった。ラットペリオスチン#1とラットペリオスチン#2よりラットペリオスチンcDNAの完全長を完成させた。この完全長cDNAの塩基配列とこの塩基配列より翻訳されるアミノ酸配列を配列番号6及び1に示す。
[製造例3]Myc-His-ラットペリオスチン融合タンパク質発現ベクターの構築
製造例2で得られたラットペリオスチン遺伝子のコード領域から翻訳されるタンパク質のカルボキシル末端にMycエピトープと6個のヒスチジンタグを有し、CMVプロモーターを有する発現ベクターを作製した。
まず、pTracer−CMV2ベクター(インビトロジェン社)を制限酵素EcoRIとEcoRVで消化したベクター断片に、製造例2で得られたラットペリオスチン5’RACE #1を制限酵素EcoRIとHindIIIで消化して得られた約500bpの断片と製造例2で得られたラットペリオスチン#1を制限酵素HindIIIとHpalで消化して得られた約2780bpの断片をライゲーションキット(宝酒造(株))を用いて連結し、得られたプラスミドをpTracer−CMV2/ラットペリオスチンと命名した。このようにして作製したpTracer−CMV2/ラットペリオスチンを制限酵素EcoRIとSmalで消化し、ラットペリオスチン遺伝子のコード領域を含む約2330bpの断片を得、製造例2で得られたラットペリオスチン#1を鋳型としてその配列を基に設計したプライマー(5)5’−GACCCGGGAAGAACGCATCATC−3’(配列番号19)とラットペリオスチンの終止コドンの直前にBstEIIサイトが挿入されるように設計したプライマー(6)5’−TGGGTGACCCTGAGAACGGCCTTCTCTTGATC−3’(配列番号20)を用いてPCRを行い、精製後、制限酵素SmalとBstEIIで消化して約270bpの断片を得た。上記の2つの断片を、発現ベクター構築用のプラスミドpcDNA4/Myc−His/type C(インビトロジェン社)を制限酵素EcoRIとBstEIIで消化したベクター断片に、ライゲーションキット(宝酒造(株))を用いて連結し、得られたプラスミドをpcDNA4/Myc−His/ラットペリオスチンと命名した。挿入部分の全塩基配列は製造例に記載の方法により確認した。
[製造例4]バキュロウイルス用発現ベクターの構築
製造例3で得られたプラスミドpcDNA4/Myc−His/ラットペリオスチンを、制限酵素SacI及びPmelで消化し、ペプチド断片rat PN−1/Myc−Hisを切り出した。これを、pFastBacHTc(インビトロジェン社)を制限酵素SacIとKpnI(blunting)で消化して得られたベクター断片に、ライゲーションキット(宝酒造(株))を用いて連結し、得られた発現ベクターをpFastBac/ラットペリオスチン−1/Myc−Hisと命名した。挿入部分の塩基配列は製造例1−5に記載の方法により確認した。
[製造例5]組換えバキュロウイルスの調製および培養
Escherichia coliのDH10BAC細胞を、製造例5で得られたpFastBac/ラットペリオスチン−1/Myc−Hisで形質転換し、組換えバキュロウイルスを調製した。得られたバキュロウイルスは、電気泳動およびPCRにより、目的のものが挿入されていることを確認した。
この組換えバキュロウイルスをMOI=0.1にて感染させた昆虫Sf9細胞(2×10 cells/mL)を、無血清培地(Sf−900IISFM(インビトロジェン社製)2000mL中にゲンタマイシンを50μg/mLの濃度になるように添加)中、28℃で4〜5日培養した後、培養上清を回収した。
[製造例6]ラットペリオスチンタンパク質の精製
製造例5で得られた培養上清2000mLを平衡化バッファー(50mM酢酸ナトリウムバッファー pH6.0 0.1M塩化ナトリウム)で平衡化したSPsepharose Fast Flow 10mL bedに供し、得られたFlow Through(通過分画)をSPセファロース通過分画とした。
平衡化バッファーで280nmの吸光度が0付近になるまで(約100mL)洗浄し、SPセファロース洗浄分画とした。
溶出バッファー(50mMリン酸2水素ナトリウム(pH8.0)、0.5M塩化ナトリウム、5mMイミダゾール)100mLで溶出し、SPセファロース溶出分画とした。
次に、100mLのSPセファロース溶出分画を、50mMリン酸ナトリウムバッファー pH8.0、0.5M塩化ナトリウムおよび5mMイミダゾールで平衡化したNi−NTAagarose 5mL bedに供し、得られた通過分画をNi−NTAアガロース通過分画とした。
洗浄バッファー(50mL リン酸2水素ナトリウム pH8.0、0.5M塩化ナトリウム、5mMイミダゾール)約50mLで洗浄し、Ni−NTAアガロース洗浄分画とした。
溶出バッファーは以下の通り((1)50mMリン酸2水素ナトリウム、0.5M塩化ナトリウム、20mMイミダゾール、以降イミダゾール量が(2)30mM、(3)40mM、(4)50mM、(5)60mM)とし、それぞれ約25mLで溶出し、Ni−NTAアガロース溶出分画(1)〜(6)とした。
ウエスタンブロット法により目的蛋白が含まれることが確認された分画を、1mL以下に濃縮した。
次に、脱気したPBS(−)(137 mM NaCl、8.1 mM Na2HPO4、 2.68 mM KCl、1.47 mM KH2PO4)で平衡化したゲルろ過カラム(Sephacryl S−200HR Φ11mm×95cm;容量:90bed)に上記濃縮試料を供し、PBS(−)で溶出し、凍結乾燥することにより、ラットペリオスチン精製タンパク質を得た。
<実施例1>ラットExon−17ペプチド鎖の合成およびポリクローナル抗体の作製
ノーマルのSDラットの心臓にPN−1遺伝子を高発現させると心拡大が惹起され、またダール心不全モデルラットの心臓にラットペリオスチンのアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与すると生存率が改善されたことに加え、報告されてきたPN−2とは異なり、ラットPN−1タンパク質には細胞接着作用が無いことが明らかとなったことを受け、ラットPN−1タンパク質に特異的な構造は夫々の配列比較からExon−17配列であると同定した(図1参照)。このExon−17によりコードされるアミノ酸配列のN末端にCys残基を付加したペプチドを、純度80%以上にて10mg、化学合成した。キャリアタンパク質としてKLH6mgを結合させたものをウサギ(Kbl:JW)に免疫させた。免疫方法は初回免疫にはFCA(フロイント完全アジュバント)を使用し、2次免疫以降はFIA (フロイント不完全アジュバント)を使用した。また、投与部位は背部皮下20ヶ所、投与週 は0、2、4、6週、投与量は初回免疫では800μgペプチド/匹、2次免疫以降では400μgペプチド/匹にて免疫した。抗体力価はELISA法にて測定し 投与週7週目に全血清を集めた。その後、合成ペプチドを用いたアフィニティーカラムを作製し、Exon−17ペプチドに特異的に反応する抗体のみを回収した。以降、上記の、ラットペリオスチンのExon−17によりコードされるペプチドに対するポリクローナル抗体を、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体と称する。
<実施例2>in vitroにおけるラットPN−1タンパク質の非細胞接着活性の有無の検討
細胞培養用96穴マルチウェルプレートに10mg/mlフィブロネクチン、100μg/ml BSA、 10mg/mlPN−1タンパク質をそれぞれ添加し4℃にて一晩コーティングした。タンパク質液を除去したウェルに、DMEM(10% BSA,PC/SM)に懸濁したマウスメラノーマB16−F10細胞(ATCC番号:CRL−6475)若しくはマウス4T1乳癌細胞(ATCC番号:CRL-2539)10個/ウェルを加え、37℃インキュベーターにて3時間培養した。細胞の接着量測定は、培養上清を除去した後、2.5%グルタルアルデヒドにて30分間固定し、0.02%クリスタルバイオレッドにて染色した後プレートリーダー(BIO−RAD、 Model 680 マイクロプレートリーダー)にてOD 550 nmの吸光度を測定した。バックグラウンドとして、無処理のウェルを染色したものを用い、その吸光度値にて補正した値を比較した。データの解析はFisherのPLSD検定により行った(図2A、B)。その結果、陽性コントロールであるフィブロネクチンでは細胞が接着し、陰性コントロールであるBSAでは細胞が接着しなかった。ラットPN−1タンパク質を添加した群では細胞の接着が認められなかったことから、ラットPN−1タンパク質には細胞を接着させない作用、すなわち非細胞接着作用を有していることが明らかとなった。
<実施例3>in vitroにおけるラットPN−1タンパク質の抗細胞接着活性の有無の検討
細胞培養用96穴マルチウェルプレートに、DMEM(10% BSA,PC/SM)に懸濁したマウスメラノーマB16−F10細胞若しくはマウス4T1乳癌細胞10個/ウェルを添加し、37℃インキュベーターにて一晩培養した。培養上清を除去した後、10μg/mlフィブロネクチン(SIGMA)、100μg/ml BSA (SIGMA)、PN−1タンパク質を添加し37℃インキュベーターにて1〜3時間培養した。細胞の接着量測定には、培養上清を除去した後、2.5% グルタルアルデヒドにて30分間固定し、0.02%クリスタルバイオレッドで染色した後、プレートリーダー(BIO−RAD、 Model 680 マイクロプレートリーダー)によりOD 550nmの吸光度を測定した。バックグラウンドとして、無処理のウェルを染色したものを用い、その吸光度値にて補正した値を比較した。データの解析はFisherのPLSD検定により行った(図3A、B)。細胞は、実体顕微鏡LEICA MZ16付属のNikon COOLPIX4500にて撮影した。その結果、コントロールであるフィブロネクチンおよびBSAを投与した群ならびに無添加群では接着していた細胞の剥離は起こらず、抗細胞接着作用が見られなかったが、ラットPN−1タンパク質を添加した群では細胞の剥離が認められたことから、ラットPN−1タンパク質は接着細胞の剥離作用、すなわち抗細胞接着作用を有していることが明らかとなった。
<実施例4>in vitroにおける抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の中和活性の検討
実施例3と同様に、細胞培養用96穴マルチウェルプレートに、DMEM(10% BSA,PC/SM)に懸濁したマウスメラノーマB16−F10細胞若しくはマウス4T1乳癌細胞10個/ウェルを添加し、37℃インキュベーターにて一晩培養した。培養上清を除去後、培養液を10μg/mlのシクロヘキシミドを加えた10%FBS添加DMEM培地に変更し、37℃、1時間培養した。その後、予め37℃に温めたDMEM培地(無血清)で細胞を2度洗い、終濃度10μg/mlのラットペリオスチンタンパク質と抗ラットExon−17ポリクローナル抗体を終濃度100 μg/mlになるようにDMEM培地(無血清)に添加した。陽性コントロールとしてラットペリオスチンタンパク質のみを、陰性コントロールとしてBSAを用いた。37℃で1時間培養後の顕微鏡観察においてラットペリオスチンタンパク質のみを添加した群はほぼ完全に細胞が剥がれたため、PBS(−)にて2度洗った後、10%中性緩衝ホルマリン液にて30分間細胞を固定した。その後、PBS(−)にて3度洗った後、クリスタルバイオレットを用いて30分間細胞を染色した。その後、550nmのプレートリーダー(BIO−RAD、 Model 680 マイクロプレートリーダー)を用いて細胞の染色度を測定した(図4A、B)。その結果、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体は、PN−1タンパク質による接着細胞の剥離を抑制する、つまりPN−1タンパク質の抗細胞接着作用を抑制する、すなわちラットPN−1タンパク質の抗細胞接着作用を中和する活性を有した抗体であることが判明した。
<実施例5>in vitroにおける抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の細胞増殖に与える影響の検討
実施例3と同様に、細胞培養用96穴マルチウェルプレートに、DMEM(無血清,PC/SM)に懸濁したマウスメラノーマB16−F10細胞10個/ウェルを添加し、37℃インキュベーターにて一晩培養した。培養上清を除去した後、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体およびウサギIgG抗体が各々100mg/ml、10μg/ml、1μg/mlの終濃度になるように添加したDMEM(無血清,PC/SM)培地を加えて、再度一晩培養した。翌日、全てのウェルの培地をDMEM(10% BSA,PC/SM)に交換し、Cell Titer 96 AQueous One Solution Cell Proliferation Assay kit(プロメガ)を用いて、Cell Titer液を100μlの培地に対し20μlずつ加え、37℃で1時間培養した。その後、490nmのプレートリーダー(BIO−RAD、 Model 680 マイクロプレートリーダー)を用いて細胞の染色度を測定した(図5A)。同様に、マウス4T1乳癌細胞においては抗ラットExon−17ポリクローナル抗体およびウサギIgG抗体が各々200μg/ml、100μg/ml、50μg/mlの終濃度になるように添加し測定した(図5B)。その結果、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体は、高濃度にて細胞増殖を抑制する活性を有した抗体であることが判明した。
<実施例6>ヒトペリオスチンのExon−17ペプチド鎖に対するモノクローナル抗体の作製
(1) 抗原の作製
ヒトペリオスチンExon−17によりコードされるアミノ酸配列(配列番号4)のN末端にCys残基を付加したペプチド(抗原ペプチド;配列番号25)を、Fmoc法にて化学合成し、純度90%以上の抗原ペプチド10mgを得た。この抗原ペプチド5mgにキャリアタンパク質としてKLH(CALBIOCHEM社製)5mgを結合させ、抗原溶液を得た。すなわち、KLHをPBS(0.01M)に溶解して3.3mg/mLに調整し、0.2524mg/mLのMBS溶液(GEヘルスケアバイオサイエンス社製)を滴下して室温で60分間攪拌し反応させた。ジクロロメタンを用いてフリーのMBSを除き、KLH−MBを得た。このKLH−MB5mgと、0.01Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)に溶解した抗原ペプチド5mgとを混合し、4℃で12時間攪拌して反応させ、抗原溶液を得た。
(2) 免疫
6週齢のBALB/c雌性マウス3匹の両足に、(1)で得られたKLH結合抗原ペプチド 100μg を含む抗原溶液 50μlと、FCA(フロイント完全アジュバント) 50μlとの混合乳濁液全量を皮下注射した。その後2週間間隔で2回、用時調製した上記抗原溶液とFIA (フロイント不完全アジュバント) との混合乳濁液を両足に投与した。その後、そのマウスを頸椎脱臼により致死させ、無菌的に足部リンパ節を採取した。RPMI培地(コージンバイオ株式会社製)を供給しながら上記リンパ節を破砕し、孔径約10μmのメッシュを通過させて RPMI培地に懸濁状態のリンパ節細胞を得た。これを1000rpm、10分間の遠心分離にかけて、リンパ節細胞を沈殿画分として得た。この沈殿画分に、0.84 %の塩化アンモニウム溶液に20mMのHEPES緩衝液(pH 7.4) を加えた溶液1mlを入れて溶血させ、赤血球を除いた後、1,000rpm、5分間の遠心分離にかけた。得られた沈殿画分(細胞画分)をRPMI培地で数回洗浄し、細胞融合に用いた。
(3) ミエローマ細胞の調製
8-アザグアニン耐性でかつイムノグロブリン非分泌型のマウスミエローマ細胞株P3X63Ag8U.1(P3U1 株)を、20%のウシ胎児血清(FCS) を含む RPMI培地で、10%CO2 ・37℃インキュベーター内で培養し、対数増殖期にある細胞を集め、1,000rpm、5分間の遠心分離にかけて沈殿画分として細胞のみを取得し、RPMI培地に懸濁させた。
(4) 細胞の融合
(2)で得た免疫化リンパ節細胞108 〜3×108 個を含む RPMI培地と、(3)で得たミエローマ細胞108 個を含むRPMI培地とを混合した後、1,000rpm、10分間の遠心分離にかけた。上清を静かに除いて沈殿画分として細胞を取得し、これに25%(w/v)のポリエチレングリコール1500(PEG 1500 、ベーリンガー社製)1mlを加えた後、更にRPMI培地をゆっくりと加えて総量を10mlとした。これに20% FCSを含む RPMI培地10mlを加えて、少し静置させた後、1,000rpm、5分間の遠心分離にかけ、得られた沈殿画分(細胞画分)に20%FCSを含む RPMIを加えて細胞濃度が106 個/mlになるように調整した細胞懸濁液を、コーニング社製の96穴培養プレートに200μL/ウェルずつ分注した。5%CO2 ・37℃インキュベーター中で24時間培養後、HAT 溶液(インビトロジェン社製)を添加した後、更に2週間培養した。
(5)ELISA法によるスクリーニング
培養上清が抗原ペプチドと反応する陽性ウェルのスクリーニングを行った。
アッセイ用の抗原溶液には、(1)で得られた抗原ペプチド2mgに、キャリアタンパク質として卵白アルブミン(OVA)を結合させたコンジュゲートを用いた。
96穴マイクロタイタープレート(ファルコン353912)の各ウェルを、上記コンジュゲート1μg /mlで4℃下一夜静置してコーティングした。このプレートを洗浄後、(4)の培養上清(モノクローナル抗体を含む)50μlを各ウェルに滴下し、37℃のインキュベーター内で2時間放置した後、PBS(−)(リン酸緩衝液) で洗浄した。これにアルカリフォスターゼ結合ヒツジ抗マウスIgG抗体(Zymed社製)を加え、37℃インキュベーターで1時間放置し、PBS(−)で洗浄後、発色基質剤(ALP)を加えて20分間発色させ、プレートリーダー(BIO−RAD、Model680マイクロプレートリーダー)で各ウェルのOD490nmの吸光度(抗体価)を測定し、抗原ペプチドとの反応性を確認し、培養上清が抗原ペプチドと反応する陽性ウェルを決定した。
(6) 抗体産生細胞のクローニング
(5)のELISA法で抗原ペプチドとの反応性が確認された陽性ウェル内の細胞から、限界希釈法により、抗体産生細胞株のクローニングを行った。すなわち、陽性ウェル内の細胞を96穴培養プレートの各ウェルに撒き込み、5%CO2 ・37℃インキュベーター内で2週間培養した。各ウェルの培養上清について、(5)の方法と同様に、ELISA法にて、抗原ペプチドとの反応性を確認し、陽性ウェルについて、再度、限界希釈法によるクローニングを行い、抗原ペプチドとの反応性が高く、細胞コロニーの発育が良好な30個の細胞を得た。これら細胞を24穴培養プレートに移し、5%CO2 ・37℃インキュベーター内で2週間培養した。培養上清について、再び、(5)の方法と同様に、ELISA法にて、抗原ペプチドとの反応性(抗体価)を確認した。OD490nmの吸光度が高かった10ウェル内の細胞、すなわち10個のハイブリドーマ細胞株を、抗体産生細胞として有用であると判断し、選別した。
Figure 2009001940
このようにして得た抗体産生細胞は、本発明で用いられる抗体である抗ヒトExon−17モノクローナル抗体を常時産生するので、この抗体産生細胞を培養した培養液の上清液は、直接、本発明抗体溶液として使用することができる。なお、上記の抗ヒトExon−17モノクローナル抗体を産生する抗体産生細胞株(ハイブリドーマ)No.1(SBM337)は、平成18年11月1日付けで独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにFERM BP−10718として寄託されている。
(7)ヒトペリオスチンタンパク質(PN−1)との結合性の確認
(6)で得られた抗体産生細胞10個が産生する抗体と、ヒトペリオスチンタンパク質(PN−1)との結合性について、ドットブロット法にて確認した。すなわち、実施例8で得られた合成タンパク質(30μg/ml)を5μlずつHybond-ECLニトロセルロースメンブレン(GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)にスポットし、TBS溶液(10mM Tris−HCl(pH8.0)、150mM NaCl)で1回洗浄した。ブロッキングバッファー(ブロックエース、雪印乳業株式会社製)を加えて、室温で1時間振盪した。メンブレンに(6)で得られたモノクローナル抗体(一次抗体)の1μg/ml濃度溶液を加えて3時間振盪した後、TBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。メンブレンにHRP標識抗マウスIgG抗体(プロメガ社製)(二次抗体)の0.4mg/ml濃度溶液を加えて室温にて1時間振盪した後、メンブレンをTBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。検出用試薬(ECL plus western blotting detection system、GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)を加えて1分間反応させ、化学発光法により検出した。その結果、(6)でクローニングした抗体産生細胞10個全てが、ヒトペリオスチンPN−1と結合することが確認された。
8)モノクローナル抗体の大量調製と精製
BALB/cマウスの腹腔内にプリスタン[2,6,10,14-テトラメチルペンタデカン(和光純薬製)]0.5mlを投与し、2〜3週間飼育した。予め、対数増殖期に維持しておいたモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ No.1およびNo.3を回収し、培養上清を除いた沈殿画分の細胞にFCS不含のRPMI培地を加え、細胞数が1×10個/mlになるように細胞液を調製した。この細胞液を、プリスタン前投与したBALB/cマウスの腹腔中に注入し、3週間後頃から漏出した腹水を腹部より注射器で回収した。採取した腹水を、孔径0.22μmφのフィルターを用いて濾過した後、濾液をプロテインG-セファロースカラム(Millipore、11511324)によるアフィニティークロマトグラフィーによって常法に従い精製し、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体2種を調製した。
<実施例7>抗ヒトExon−17モノクローナル抗体のヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位解析
得られたモノクローナル抗体2種(No.1およびNo.3)についてヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位の解析(エピトープの同定)を行った。すなわち、セルロースメンブレン上に、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4;1位のスレオニンから27位のグルタミン酸まで)のN末端から−9番目のフェニルアラニンから、C末端から9番目のイソロイシンまでの計45個のアミノ酸からなるアミノ酸配列において、下記のアミノ酸10個からなるペプチド36種を膜結合型ペプチドアレイを作製した(シグマアルドリッチジャパン株式会社カスタムSpots サービス)。
Figure 2009001940
このメンブレンを少量のメタノール中で5分間放置した後、TBS溶液で3回洗浄した。ブロッキングバッファー(カゼイン、SPOTsに添付)を加えて、室温で2時間攪拌した。メンブレンに実施例6(8)で得られたモノクローナル抗体(一次抗体)の1μg/ml濃度溶液を加えて3時間振盪した後、TBS溶液中で10分間振盪洗浄を3回行った。メンブレンにHRP標識抗マウスIgG抗体(プロメガ社製)(二次抗体)の0.4μg/ml濃度溶液を加えて2時間インキュベートした後、メンブレンをTBS溶液で5分間振盪洗浄を3回行った。検出用試薬(SuperSignal West Pico、Pierce社製)を加えて1分間反応させ、化学発光法により検出した。その結果、モノクローナル抗体No.1およびNo.3は、アミノ酸配列YTTKIITKVV(配列番号26)からなる合成ペプチドNo.9、すなわちヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖のアミノ酸配列(配列番号4)におけるN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでであり、ヒトペリオスチンPN−1のアミノ酸配列(配列番号2)におけるのN末端から669番目のチロシンから679番目のバリンまでのアミノ酸配列からなるペプチドとのみ反応し、結合した。
<実施例8>抗ラットExon−17ポリクローナル抗体のヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位解析
実施例1で作製したポリクローナル抗体について、実施例7と同様に、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位の解析(エピトープの同定)を行った。その結果、実施例7のモノクローナル抗体と同様に、該ポリクローナル抗体は合成ペプチドNo.9とのみ反応し、モノクローナル抗体と同様の部位を特異的に認識していることが明らかとなった。従って、ラットペリオスチンExon−17ペプチドを抗原としてポリクローナル抗体を作製しても、ヒトペリオスチンExon−17ペプチドを抗原としてモノクローナル抗体を作製しても、同様な特異性をもつ抗体が得られることが示唆された。
<実施例9>ラットペリオスチンタンパク質(PN−1)との結合性の確認
得られたモノクローナル抗体2種(No.1およびNo.3)について、ラットペリオスチンタンパク質(PN−1)との結合性について、ドットブロット法にて確認した。すなわち、製造例6で得られた精製タンパク質(30μg/ml)を5μlずつHybond-ECLニトロセルロースメンブレン(GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)にスポットし、TBS溶液(10mM Tris−HCl(pH8.0)、150mM NaCl)で1回洗浄した。ブロッキングバッファー(ブロックエース、雪印乳業株式会社製)を加えて、室温で1時間振盪した。メンブレンにモノクローナル抗体(一次抗体)の1μg/ml濃度溶液を加えて3時間振盪した後、TBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。メンブレンにHRP標識抗マウスIgG抗体(プロメガ社製)(二次抗体)の0.4μg/ml濃度溶液を加えて室温にて1時間振盪した後、メンブレンをTBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。検出用試薬(ECL plus western blotting detection system、GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)を加えて1分間反応させ、化学発光法により検出した。その結果、得られたモノクローナル抗体2種はラットペリオスチンPN−1とも結合することが確認された。
<実施例10>抗ヒトExon−17モノクローナル抗体のエピトープ解析
実施例7の結果から、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体のエピトープ部分はヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端のスレオニンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(TTKIITKVV;配列番号22)を認識していることが明らかとなり、また実施例9の結果において、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体がラットペリオスチンタンパク質(PN−1)とも結合することが確認された。このことから、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体のエピトープ部分はヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端のスレオニンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(TTKIITKVV;配列番号22)のうち、ヒトとラットの種間においてアミノ酸に相違がない部分、すなわち、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)またはラットペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号3)のN末端のスレオニンから7番目のリジンまでのアミノ酸配列の全部またはその一部分を認識していることが示唆された。そこで、さらに詳細にエピトープ部分を解析するために、アラニンスキャンの手法にて解析を行った。
ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)のうち、一部のアミノ酸をアラニンに変換した下記10種のペプチドを純度80%以上で合成した。
Figure 2009001940
1mgの合成ペプチドをPBS(−)50μlで可溶化させ、1.5μlずつHybond-ECLニトロセルロースメンブレン(GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)にスポットし、TBS溶液で1回洗浄した。ブロッキングバッファー(ブロックエース、雪印乳業株式会社製)を加えて、室温で1時間振盪した。メンブレンに実施例9(8)で得られたモノクローナル抗体(一次抗体)の1μg/ml濃度溶液を加えて3時間振盪した後、TBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。メンブレンにHRP標識抗マウスIgG抗体(プロメガ社製)(二次抗体)の0.4μg/ml濃度溶液を加えて室温にて1時間振盪した後、メンブレンをTBS溶液で10分間振盪洗浄を4回行った。検出用試薬(SuperSignal West Pico、Pierce社製)を加えて1分間反応させ、化学発光法により検出した。
その結果、該モノクローナル抗体は、上記合成ペプチド#7(ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1番目および8〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチド)と強く反応し、#1(ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖の(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチド)および#2(ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1番目および9〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチド)とは弱く反応し、#3(ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1〜2番目および9〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチド)および#8(ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖(配列番号4)のN末端から−1番目のチロシンから9番目のバリンまでのアミノ酸配列(YTTKIITKVV;配列番号26)からなるペプチドにおいて、N末端から1番目および7〜10番目のアミノ酸をアラニンに置換したペプチド)とは更に弱く反応した。
<実施例11>抗ラットExon−17ポリクローナル抗体のヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位解析
実施例1で作製したポリクローナル抗体について、実施例10と同様に、ヒトペリオスチンExon−17ペプチド鎖における認識部位の解析(エピトープの同定)を行った。その結果、実施例10のモノクローナル抗体と同様に、該ポリクローナル抗体は合成ペプチドNo.#7と強く反応し、#1および#2とは弱く反応し、#3および#8とは更に弱く反応し、モノクローナル抗体と同様の部位を特異的に認識していることが明らかとなった。従って、ラットペリオスチンExon−17ペプチドを抗原としてポリクローナル抗体を作製しても、ヒトペリオスチンExon−17ペプチドを抗原としてモノクローナル抗体を作製しても、同様な特異性をもつ抗体が得られることが示唆された。
<実施例12>マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた原発巣でのExon−17によりコードされるペプチド領域を持つペリオスチンの発現
マウスメラノーマB16−F10細胞注射後2週目にマウス原発巣を採取し、ホモジナイズした組織をRIPAバッファー (RIPA Lyses Buffer 10×; Upstate)、180mM Na3VO4、プロテアーゼ阻害剤カクテル (ナカライテスク)、200mM NaF を添加し、氷上にて15分静置した。その後、15000rpm、4℃で20分間遠心し、その上清を採取した。抽出したタンパク質はDCプロテインアッセイ試薬(BIO−RAD) により濃度を測定した。その後、2×サンプルバッファー (Laemmli Sample Buffer (BIO−RAD)、5% 2−メルカプトエタノール) に混合し、98℃、5分加熱処理を加えた。調製したタンパク質のサンプルをマルチゲルIIミニ7.5 (第一化学) を用いて 10mAで180分間泳動した後、Immobilon−P Transfer Membranes (MILLIPORE) に30V、4℃で一晩転写させた。その後、メンブレンは5% スキムミルクin PBS−Tに1時間、または ブロッキングワンP (ナカライテスク) に20分間浸し、室温で振盪させブロッキングした。その後一次抗体(抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)、1:500に希釈、コントロールとして抗ニワトリα−tublinモノクローナルIgG抗体(Sigma)、1:5000に希釈)を添加し4℃にて一晩反応させた後、PBS−Tで5分×3回の洗浄を行った。その後、二次抗体(Anti mouse IgG HRP (PROMEGA)、1:10000に希釈)を添加し1時間室温で反応させた。PBS−Tにて10分×1回、30分×2回洗浄した後、ECL−Plus (Amersiam Biosciences)を用いて化学発光法によりバンドの検出を行なった。その結果、正常下肢ではExon−17によりコードされるペプチド領域を持つペリオスチンの発現は見られなかったのに対し、腫瘍組織では発現が亢進していることが明らかとなった(図6A)。
<実施例13>マウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた原発巣でのExon−17によりコードされるペプチド領域を持つペリオスチンの発現
マウス4T1乳癌細胞注射後2週目にマウス原発巣を採取し、ホモジナイズした組織をRIPAバッファー (RIPA Lyses Buffer 10×; Upstate)、180mM Na3VO4、プロテアーゼ阻害剤カクテル (ナカライテスク)、200mM NaF を添加し、氷上にて15分静置した。その後、15000rpm、4℃で20分間遠心し、その上清を採取した。抽出したタンパク質はDCプロテインアッセイ試薬(BIO−RAD) により濃度を測定した。その後、2×サンプルバッファー (Laemmli Sample Buffer (BIO−RAD)、5% 2−メルカプトエタノール) に混合し、98℃、5分加熱処理を加えた。調製したタンパク質のサンプルをマルチゲルIIミニ7.5 (第一化学) を用いて 10mAで180分間泳動した後、Immobilon-P Transfer Membranes (MILLIPORE) に30V、4℃で一晩転写させた。その後、メンブレンは5% スキムミルク(PBS−T中)に1時間、または ブロッキングワンP (ナカライテスク) に20分間浸し、室温で振盪させブロッキングした。その後一次抗体(抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)、1:500に希釈、コントロールとして抗ニワトリα−tublinモノクローナルIgG抗体(Sigma)、1:5000に希釈)を添加し4℃にて一晩反応させた後、PBS−Tで5分×3回の洗浄を行った。その後、二次抗体(Anti mouse IgG HRP (PROMEGA)、1:10000に希釈)を添加し1時間室温で反応させた。PBS−Tにて10分×1回、30分×2回洗浄した後、ECL−Plus (Amersiam Biosciences)を用いて化学発光法によりバンドの検出を行なった。その結果、正常下肢でのペリオスチンの発現は見られなかったのに対し、腫瘍組織では発現が亢進していることが明らかとなった(図6B)。
<実施例14>マウスメラノーマB16−F10細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体および抗ヒトExon−17モノクローナル抗体の効果
マウスメラノーマB16−F10細胞を37℃インキュベーターにて培養し、PBSで洗浄した後、トリプシン/EDTAにて細胞を浮遊させ回収した。その後1500rpm、3分間遠心を行い回収した細胞を5×10個/匹になるようにカウントし100μlのPBSに懸濁した。調整した細胞は、29Gマイジェクター注射針付インスリン用シリンジ (TERMO) を用いマウスC57BL/6Nオス8週齢の足底部に注入した。先ず初めに実施例6で得られた2種のモノクローナル抗体(No.1およびNo.3)の効果を検討するために細胞の接種と同時にマウス頸静脈より29Gマイジェクター注射針付インスリン用シリンジにて抗体2μg/匹を投与した。コントロールとしてNormal Rabbit IgG(R&D Systems)を用いた。細胞および抗体の投与後1週間での下肢腫大部の径をノギスにて計測し、原発巣の増加率を評価した。その結果、コントロール群で74.5±6.3%(n=11)、抗体(No.1)群で17.8±4.4%(n=10)、抗体(No.3)群で19.5±9.9% (n=10)であり、両抗体共に癌増殖抑制活性を同程度に持つことが明らかとなった(図7)。
次に、マウスメラノーマB16−F10細胞を接種後、期間をおいてから抗体を投与し、より臨床に近い形で効果が有るのかを検討した。抗ラットExon−17ポリクローナル抗体(0.75mg/ml)を用いた実験では細胞注射を行った1週間後に、また抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)(2.14mg/ml)を用いた実験では、細胞注射を行なった3日後と7日後にマウス頸静脈より29Gマイジェクター注射針付インスリン用シリンジにて抗体20μg/匹を投与した。コントロールとしてNormal Rabbit IgG(R&D Systems)を用いた。細胞注射を行なった後、1週間毎に下肢腫大部の径をノギスにて計測し、原発巣の増加率を評価した。原発巣の過増殖により腹膜下に癌が直接浸潤してマウスが死亡することを防ぐ為、細胞注射後2週目で原発巣の下肢を切除した。細胞注射後5週目に剖検を行い、原発巣から肺への転移の有無と肺への転移コロニー数のカウントを行なった。原発巣の増加率は、マウスメラノーマB16−F10細胞注射前の足の径を100としたときの増加分を百分率で示し、Studentのt検定によりデータ解析を行なった。また、原発巣から肺への転移率はΧ検定、肺への転移コロニー数はMann−Whitney検定によりデータ解析を行なった。
抗ラットExon−17ポリクローナル抗体投与実験においては、細胞注射後2週目の原発巣の増加率 (細胞を注射する前の足の径との比較した) は、コントロール群で198.1±10.428%(n=10)、中和抗体群で163.2±21.015%(n=11)であった(図8)。一方、原発巣から肺への転移率は、コントロール群が57.1%(n=7) であったのに対し、中和抗体群では0%(n=6)と有意に転移を抑制していた(図8)。コントロール群の原発巣から肺への転移コロニー数は、1.143±0.553 個であった(図8)。
次に、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)投与実験においては、細胞注射後1週目の原発巣の増加率 (細胞を注射する前の足の径との比較した) は、コントロール群で77.6±9.484%(n=12)であったのに対し、中和抗体群では48.9±7.060%(n=11)で有意に増殖を抑制していた(P<0.05)(図9)。また、原発巣から肺への転移率では、コントロール群が75%(n=12) に対し、中和抗体群 (n=10)では40%で転移率の減少傾向を示した(P=0.0964)(図9)。原発巣から肺への転移コロニー数は、コントロール群では9.41±4.38個であったのに対し、中和抗体群では0.7±0.335 個で有意に転移コロニー数を抑制していた(P<0.05) (図9)。以上の結果より、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体はメラノーマ細胞の肺への転移抑制効果を有することが認められた。さらに、抗ヒトExon−17モノクローナル抗体(No.3)では、原発巣の増殖抑制効果も有することが明らかとなった。
<実施例15>マウス4T1乳癌細胞肺転移モデルマウスを用いた抗ラットExon−17ポリクローナル抗体の効果
マウス4T1乳癌細胞を10%牛血清アルブミン (FBS)(Bio west)、Penicillin-streptomycin Mixed solution (ナカライテスク)、含有RPMI1640(Gibco) を用いて10cm Tissue Culture Dishes (Greiner)に播種し、37℃インキュベーターにて24時間培養した。その後、培養上清を除去し、PBSにて洗浄した後にトリプシン/EDTAにより浮遊させた。細胞を回収し1500rpm、3分間遠心した後、1.5×10個の細胞を継代し37℃インキュベーターにて72時間培養後、対数増殖期にある細胞を1×10個/匹になるようにカウントし100μlのPBSに懸濁した。調整した細胞は、29Gマイジェクター注射針付インスリン用シリンジ(TERMO)を用いマウスBALB/cメス8週齢の足底部に注入した。また、マウス頸静脈より29Gマイジェクター注射針付インスリン用シリンジにて抗体20μg/匹を投与した。抗ラットExon−17ポリクローナル抗体 (1mg/ml)を用いた実験では、細胞注射と同時に抗体を投与し、さらに細胞注射を行なった1週間後と2週間後に抗体を投与した。コントロールとしてNormal Rabbit IgG (R&D Systems)を用いた。細胞注射を行なった後、1週間毎に体重測定と下肢腫大部の径をノギスにて計測し、原発巣の体積を評価した。評価方法はDethlefsen LA. et al. J. Natl. Cancer Inst., 40, 389(1968)に記載方法に従い、(足裏の長さ)×(足裏の幅の2乗)÷2にて求めた。細胞注射後3週目に剖検を行い、体重測定、原発巣から肺への転移の有無と肺への転移コロニー数のカウントを行なった。それぞれ、Studentのt検定によりデータ解析を行なった。結果は、体重変化において細胞注射後2週目までは両群間に有意な差は見られなかったが3週間後において、コントロール群で17.50±0.703g(n=6)、中和抗体群で21.24±0.517g(n=6)で有意に原発巣の増殖を抑制していた (P<0.05)(図10)。また、細胞注射後1週目の原発巣の腫瘍体積は、コントロール群で301.3±11.49mm(n=10)、中和抗体群で235.9±7.842mm(n=10)で有意に原発巣の増殖を抑制していた(P<0.05)、また、細胞注射後2週目の原発巣の腫瘍体積は、コントロール群で842.4±34.71mm(n=10)、中和抗体群で613.9±45.17mm(n=10)で有意に原発巣の増殖を抑制していた (P<0.05) (図11)、細胞注射後3週目ではコントロール群の足が壊死による脱落が起こったが、中和抗体群では脱落は見られなかった。また、原発巣からの乳癌細胞の骨浸潤による骨破壊の評価は下肢距骨に対してHE染色、TRAP染色を行った後、骨面積および破骨細胞数を測定した。骨への直接浸潤による残存骨面積はコントロール群では326656±53628.7(n=5)であったのに対し、中和抗体群では545756.8±65928.8(n=5)で有意に骨の残存が見られた(p<0.05)(図12)。さらに、破骨細胞数も残存骨面積に逆相関し、コントロール群では49±9.576個(n=5)であったのに対し、中和抗体群では20±5.167個(n=5)と有意に減少していた(p<0.05)(図13)。一方、原発巣から肺への転移率は、何れの群でも転移が見られたが、転移コロニー数はコントロール群では89±28.9個であったのに対し、中和抗体群では30.5±6.30個で有意に転移コロニー数を抑制していた(P<0.05)(図14)。以上の結果より、抗ラットExon−17ポリクローナル抗体は乳癌細胞の原発巣の増殖を抑制すると共に、肺への転移抑制効果を有することが明らかとなった。
<実施例16>ヒト癌細胞および正常組織におけるExon−17領域を持ったペリオスチンの発現の検討
先ず初めにExon−17領域に特異的なプライマー(sense鎖:5’−TAAAATTATAACCAAAGTTGTGGAACC−3’(配列番号35)、antisense鎖:5’− AGTGTGGGTCCTTCAGTTTTGAT−3’(配列番号36))を作製した。
次に、下記1)〜6)のヒト癌細胞株をATCC(American Type Culture Collection)およびECACC(European Collection of Cell Cultures)より購入し、当該細胞株の説明書に記載の方法に従って培養後、ISOGEN(ニッポンジーン社)を用い説明書に記載の方法に従ってtotal RNAを抽出した。
1)Breast Ductal Carcinoma (乳管癌、MDA−MB−435s) Cat. No. HTB−129、
2)Breast Adenocarcinoma (乳腺腺癌、MDA−MB−231) Cat. No. HTB−26、
3)Breast Adenocarcinoma (乳腺腺癌、MCF−7) Cat. No. HTB−22、
4)Lung Carcinoma (肺癌、A−549) Cat. No. CCL−185、
5)Melanoma (メラノーマ、SK−MEL−5) Cat. No. HTB−70、
6)Breast carcinoma(乳癌、Hs 578T) Cat. No. EC86082104
また、下記1)〜11)のヒト癌細胞株由来total RNAをAmbion社より購入した。
1)Leukemia (白血病、KG−1) Cat. No. AM7830、
2)Prostate Adenocarcinoma (前立腺腺癌、PC−3) Cat. No. AM7834、
3)Osteogenic Sarcoma (骨肉腫、SaOS−2) Cat. No. AM7840、
4)Bladder Carcinoma (膀胱癌、T−24) Cat. No. AM7844、
5)Breast Adenocarcinoma (乳腺腺癌、MCF−7) Cat. No. AM7846、
6)Liver Carcinoma (肝癌、HepG2) Cat. No. AM7848、
7)Cervical Adenocarcinoma (子宮頸部腺癌、HeLa−S3) Cat. No. AM7852、
8)Breast Carcinoma (乳癌、T−470) Cat. No. AM7874、
9)Breast Carcinoma (乳癌、MDA−MB−453) Cat. No. AM7876、
10)Breast Carcinoma (乳癌、DU−4475) Cat. No. AM7878、
11)Breast Adenocarcinoma (乳腺腺癌、MDA−MB−361) Cat. No. AM7872)
また、下記1)〜16)のヒト癌組織由来total RNAをAmbion社より購入した。
1)Lung: Adenocarcinoma (肺腺癌) Cat. No. AM7225、
2)Pancreas: Acinar cell carcinoma(膵臓腺房細胞癌) Cat. No. AM7229、
3)Colon: Adenocarcinoma(結腸腺癌) Cat. No. AM7237、
4)Liver: Hepatocellular CA(肝細胞癌) Cat. No. AM7245、
5)Bladder: transitional cell cancer(膀胱移行細胞癌) Cat. No. AM7249、
6)Kidney: Renal cell carcinoma(腎細胞癌)Cat. No. AM7253、
7)Stomach: Unknown(胃癌) Cat. No. AM7265、
8)Breast: Ductal carcinoma(乳管癌)Cat. No. AM7221、
9)Uterus: Surgery(子宮癌)Cat. No. AM7233、
10)Thyroid: Hurthle cell neoplasm(甲状腺ヒュルトレ細胞癌) Cat. No. AM7241、
11)Ovary: Papillary cystadenocarcinoma(卵巣乳頭状嚢包腺癌) Cat. No. AM7257、
12)Testis: Germ cell tumor(精巣胚細胞腫) Cat. No. AM7261、
13)Lymphoma: Large B−cell lymphoma(大細胞型B細胞リンパ腫) Cat. No. AM7269、
14)Cervix: Cervical cancer(子宮頸癌) Cat. No. AM7277、
15)Prostate: Acinar adenocarcinoma(前立腺腺房腺癌)Cat. No. AM7289、
16)Lymph Node: Follicular Lymphoma(濾胞性リンパ腫) Cat. No. AM7291)
また、Biochain社より、下記1)〜11)のヒト癌組織由来total RNAを購入した。
1)Adrenal: Pheochromocytoma(副腎褐色細胞腫) Cat. No. R1235004−10、
2)Bone: Osteosarcoma(骨肉腫) Cat. No. R1235023−10、
3)Breast: Lobular carcinoma(乳小葉癌) Cat. No. R1235086−50、
4)Esophagus: Squamous cell carcinoma(食道扁平上皮癌) Cat. No. R1235106−50、
5)Lung: Adenocarcinoma(肺腺癌) Cat. No. R1235152−50、
6)Ovary: Adenocarcinoma(卵巣腺癌) Cat. No. R1235183−10、
7)Rectum: Adenocarcinoma(直腸腺癌) Cat. No. R1235206−50、
8)Skin: Skin melanoma(悪性黒色腫(メラノーマ)) Cat. No. R1235218A−10、
9)Small Intestine: Malignancy mesothelioma(小腸中皮腫) Cat. No. R1235226−10、
10)Soft Tissue: Synoviosarcoma(滑膜腫) Cat. No. R1235257−10、
11)Thymus: Thymoma(胸腺腫) Cat. No. R1235264−10。
また、ヒト正常組織由来のtotal RNAはCLONTECH社から以下のものを購入した。1)Adrenal Gland(副腎、Cat.No.636528)、
2)Bladder(膀胱、Cat.No. 636542)、
3)Peripheral Leukocytes(白血球、Cat.No. 636580)、
4)Colon(結腸、Cat.No. 636553)、
5)Kidney(腎臓、Cat.No. 636529)、
6)Liver(肝臓、Cat.No. 636531)、
7)Lung(肺、Cat.No. 636524)、
8)Mammary Gland(乳腺、Cat.No. 636576)、
9)Pancreas(膵臓、Cat.No. 636577)、
10)Prostate(前立腺、Cat.No. 636550)、
11)Small Intestin(小腸、Cat.No. 636539)、
12)Testis(精巣、Cat.No. 636533)、
13)Thymus(胸腺、Cat.No. 636549)、
14)Thyroid(甲状腺、Cat.No. 636536)、
15)Uterus(子宮、Cat.No. 636551))、
また、COSMO BIO社からは以下のものを購入した。
1)Esophagus(食道、Cat.No. CB-R1234106-50)、
2)Rectum(直腸、Cat.No. CB-R1234206-50)、
3)Skin(皮膚、Cat.No. CB-R1234218-50)、
4)Uterus Cervix(子宮頸部、Cat.No. CB-R1234275-50)、
5)Lymph Node(リンパ節、Cat.No. CB-R1234161-10)、
6)Ovary(卵巣、Cat.No. CB-R1234183-50)、
7)Stomach(胃、Cat.No. CB-R1234248-50))
これらのtotal RNAに対しSuperscript IIファーストストランドシステム(Invitrogen(社))を用いて 42℃ 50min、70℃ 10minにてcDNAを作製した。その後、配列番号35,36のプライマーとKOD plus Taq DNA polymerase(東洋紡(株))を用いたPCR法 (熱変性94℃ 30sec、アニーリング56℃ 30秒、伸長反応68℃ 30秒×40サイクル) を行った後、3%アガロースゲルを用い電気泳動を行ない、Exon−17領域を持ったペリオスチンの発現の検討を行った。その結果、検討した全ての癌種(食道癌、肺癌、胸腺癌、膵臓癌、甲状腺癌、胃癌、小腸癌、結腸(大腸)癌、直腸癌、肝癌、膀胱癌、腎臓癌、乳癌、乳管癌、乳腺癌、子宮癌、子宮頚癌、卵巣癌、精巣癌、リンパ腫、副腎癌、前立腺癌、骨肉腫、悪性黒色腫(メラノーマ)、滑膜腫、白血病)で発現していることを確認した(図15、図16、図17、図18)。一方、それに対応した正常組織において発現を検討した結果、乳腺で僅かな発現を認めたが癌組織と比べると発現が非常に弱かった。また、他の正常組織では殆ど認められなかった(図19)。以上の結果から、Exon−17領域を持ったペリオスチンは癌組織に特異的に発現していることが示され、その発現量を測定することによって癌の診断が可能であることが示された。ペリオスチンのExon−17部位によりコードされるペプチドに対する抗体は、メラノーマ或いは乳癌のみならず上記癌をもターゲットとして良いことが示された。
ペリオスチンのExon−17によりコードされるペプチド領域に対する抗体を用いることにより、癌の治療、詳しくは原発巣の増殖抑制および転移抑制を行うことができる。また、前記抗体またはExon−17領域に特異的なプライマーを用いて患者サンプル中の該ペリオスチン量を測定することにより、癌の有無および病状の進行程度を知ることができる。

Claims (12)

  1. 配列番号3、配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を含有する、癌治療用医薬組成物。
  2. 前記抗体が配列番号26のアミノ酸配列からなる部位と特異的に結合する抗体である、請求項1記載の癌治療用医薬組成物。
  3. 前記抗体が配列番号34のアミノ酸配列からなる部位を特異的に認識する抗体である、請求項1または2記載の癌治療用医薬組成物。
  4. 癌治療が癌の転移の抑制である、請求項1〜3のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
  5. 癌治療が癌の原発巣の増殖の抑制である、請求項1〜3のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
  6. 癌治療が癌の骨浸潤および/または癌の骨浸潤による骨破壊の抑制である、請求項1〜3のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
  7. 前記癌が食道癌、肺癌、胸腺癌、膵臓癌、甲状腺癌、胃癌、小腸癌、結腸(大腸)癌、直腸癌、肝癌、膀胱癌、腎臓癌、乳癌、乳管癌、乳腺癌、子宮癌、子宮頚癌、卵巣癌、精巣癌、リンパ腫、副腎癌、前立腺癌、骨肉腫、悪性黒色腫、滑膜腫、または白血病である、前請求項1〜6のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
  8. 前記癌が悪性黒色腫または乳癌である、請求項1〜6のいずれか一項記載の癌治療用医薬組成物。
  9. 配列番号3、配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を用いて、生体試料中のExon−17によりコードされるペプチド領域をもつペリオスチン量を測定する工程を含む、癌の診断方法。
  10. 配列番号3,配列番号4および配列番号21からなる群から選択されるいずれか一つのアミノ酸配列からなるペプチドに対する抗体を含む、癌の診断薬。
  11. 配列番号35のヌクレオチドおよび配列番号36のヌクレオチドからなるPCRプライマーにより生体試料中のExon−17によりコードされるペプチド領域をもつペリオスチン量を測定する工程を含む、癌の診断方法。
  12. 配列番号35のヌクレオチドおよび配列番号36のヌクレオチドからなるPCRプライマーを含む癌の診断薬。
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