KR100805098B1 - 단백질 키나제 Ｒａｆ 또는 Ｒａｓ를 포함하는 혈관형성조절에 유용한 조성물 및 이를 포함하는 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Raf 및/또는 Ras 단백질, 변형된 Raf 또는 Ras 단백질 및 이를 암호화하는 핵산을 사용하여 조직에서 혈관형성을 조절하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 불활성 Raf 및/또는 Ras 단백질 또는 이를 암호화하는 핵산을 사용하여 혈관형성을 억제하는 방법 또는 활성 Raf 및/또는 Ras 단백질 또는 이를 암호화하는 핵산을 사용하여 혈관형성을 증강시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 Raf 또는 Ras 단백질 또는 이의 변형된 형태를 암호화하는 핵산을 제공하기 위한 유전자 전달 시스템의 용도에 관한 것이다.

Raf, Ras, 혈관형성 및 단백질 키나제

Description

단백질 키나제 Ｒａｆ 또는 Ｒａｓ를 포함하는 혈관형성 조절에 유용한 조성물 및 이를 포함하는 제품{Compositions useful for modulation of angiogenesis comprising protein kinase Raf or Ras and articles of manufacture comprising the same}

도 1a 내지 도 1d는 동종숙주역(ecotropic)으로 패키지된 레트로바이러스만이 쥐 세포를 감염시킨다는 것을 예증한다. 동종숙주역 패키징 세포를 b-갈락토시다제(b-Gal) 유전자를 암호화하는 레트로바이러스 작제물로 형질감염시키고 24시간 후에 상등물을 수거하였다. 바이러스를 함유한 상등물을 쥐-유래 섬유아세포(도 1a), 쥐-유래 내피 세포(도 1b), 사람 상피 선암 세포(도 1c) 또는 사람 흑색종 세포(도 1d)상에 24시간 동안 도포하였다. 표준 방법을 사용하여 b-Gal 활성을 가시화하였다.

도 2는 Raf 활성의 bFGF-유도된 증가가 마우스 내피 세포주에서 Raf K375M으로의 사전 감염에 의해 차단되었음을 예증한다. 동종숙주역 패키징 세포를 결손 Raf 키나제 유전자를 암호화하는 레트로바이러스 작제물로 형질감염시키고 24시간 후에 상등물을 수거하였다. 바이러스를 함유한 상등물을 마우스 내피 세포상에 24시간 동안 두었다. 그런 다음 세포를 bFGF로 5분 동안 처리하고 용해시켰다. 면역 침강된 Raf 키나제가 방사성 표지된 ³²P를 갖는 MEK 기질을 인산화하는 능력으로 Raf 키나제 활성을 정량하였다. 반응 혼합물을 SDS PAGE로 분별하고 스캐닝 밀도측정법을 사용하여 정량하였다.

도 3a 및 도 3b는 돌연변이 불활성 Raf K375M이 쥐 피하 혈관형성 모델에서 bFGF-유도된 혈관형성을 차단함을 예증한다. 400ng/ml의 bFGF를 함유한 빙냉 성장인자-감소된 마트리젤 250μl를, Raf K375M을 발현하는 레트로바이러스 발현 패키징 세포의 존재 또는 부재하에, 마우스 옆구리에 피하 주사함으로써 혈관형성을 유도하였다. 5일 후 내피-특이적 FITC-결합된 밴데이리아 심플리파카(Bandeiriea Simplifica) B5 렉틴을 꼬리 정맥을 통해 주사하고, 30분 동안 순환하면서 소진되도록 하였다. 이어서, 신생 조직을 제거 및 추출하고 형광 함량으로 검정하여 혈관형성을 정량하였다(도 3a). 광학 분할에 의해 신생혈관화가 검증되었다(도 3b).

도 4a 및 도 4b는 돌연변이적으로 활성적인 Raf가 쥐 피하 혈관형성 모델에서 혈관형성을 자극함을 예증한다. GFP 대조군 또는 아미노 말단 결실된 Raf 키나제(Raf 306-648)를 발현하는 레트로바이러스 발현 패키징 세포를 함유하는 빙냉 성장인자-감소된 마트리젤 250μl를 마우스 옆구리에 피하로 주사함으로써 혈관형성을 유도하였다. 5일 후 신생 조직을 제거 및 추출하고, 형광함량으로 검정하여 혈관형성을 정량하였다(도 4a). 절단 및 메이슨 트리크롬(Mason's trichrome)으로의 염색에 의해 신생혈관화가 검증되었다(도 4b).

도 5a 내지 도 5d는 내피-특이적 방식으로 종양 유도된 아폽토시스에 대한 Raf K375M 키나제의 레트로바이러스 전달을 예증한다. 사람 종양을 무흉선 웨 히(wehi)(nu/nu) 마우스의 옆구리에 피하 주사하고, 이식되도록 하였다. 종양이 100mm³에 이르렀을 때 종양에 10⁶ pfu의 동종숙주역으로 패키지된 Raf K375M을 함유한 배양 상등물을 주사하였다. 48시간 후 종양을 수거하고, 절편화하고 면역조직화학을 실시하였다. vWF 발현에 의해 내피 세포를 동정하는 한편(도 5a), 플래그 태그(Flag tag) 마커를 사용하여 Raf K375M 키나제 유전자에 의해 감염된 세포를 표시하였다(도 5b). 이들 마커의 각각은 아폽토시스 세포를 가리키는 TUNEL 마커와 함께 집중되어 있다(도 5c 및 도 5d).

도 6a 및 도 6b는 Raf K375M 키나제 유전자의 내피 전달이 종양 성장을 억제하고 종양 퇴화를 자극함을 예증한다. 무흉선 웨히(nu/nu) 마우스의 옆구리에 사람 종양을 피하 주사하고, 100mm³까지 성장하도록 두었다. 이 시점에서 종양-인접 부위에 Raf K375M 키나제를 발현하는 패키징 세포를 1회 주사하거나 바이러스 상등물을 종양내에 연속적으로 주사하기 시작하였다. 이 전략의 결과로서 종양 퇴화가 급속히 일어났으며, 이러한 결과는 대조군 GFP 유전자의 주사에서는 볼 수 없었다(도 6a). 이 퇴화는 급속히 일어났으며 실험 기간 내내 유지되었다(도 6b).

도 7은 인트론이 결실된 완전한 암호 서열에 해당하는 사람 c-Raf를 암호화 하는 cDNA 서열을 도시한 것이다(서열 1). 이 서열은 진뱅크 입수 번호 X03484(GI=35841, HSRAFR)을 통해 얻을 수 있다.

도 8은 도 7에 도시된 핵산 서열로 표시된 암호 서열의 사람 c-Raf의 암호 해독된 아미노산 잔기 서열을 도시한 것이다(서열 2).

도 9는 혈관형성이 Ras-Raf-MEK-ERK 경로의 활성화에 의존함을 예증한다. Ras 풀다운(pulldown) 검정에 의해 측정한 결과 bFGF에 노출된 병아리 장뇨막(CAM) 용해물에서 Ras 활성이 증가하였다. 생후 10일된 병아리 배로부터의 CAM을 PBS 또는 30ng의 bFGF로 포화된 여과 디스크로 국소적으로 자극하였다. 5분 후 CAM 조직을 잘라내고, 용해 완충액중에 균질화한 다음, Raf의 Ras 결합 도메인을 암호화하는 GST 융합 펩타이드에 의해 침전되는 능력에 의해 Ras 활성을 결정하였다. 단지 활성적인 Ras만이 Raf에 결합하기 때문에, 글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST)에 결합된 Raf의 Ras 결합 도메인으로 구성된 재조합 단백질이 생성되었다. 차례로, 조직 용해물로부터 활성적인 Ras의 침전이 이루어지도록 세파로즈 비드에 GST를 결합시켰다.

도 10은 야생형 사람 Ras(wt H-Ras)의 도메인 뉴클레오타이드 서열을 암호화하는 cDNA를 도시한 것이다(서열 3). c-Ha-Ras1 원발암유전자의 완전한 암호 서열은 진뱅크(GI=190890, HUMRASH)로부터 입수가능하다(서열 5).

도 11은 도 10에 도시된 야생형 사람 Ras(wt H-Ras)의 cDNA 뉴클레오타이드 서열에 의해 암호화된 아미노산 잔기 서열을 도시한 것이다(서열 4).

도 12는 돌연변이 무효(null) Ras로의 감염이 CAM에서 성장인자-유도된 혈관형성을 차단하였음을 예증한다. 암호화 돌연변이 무효(null) Ras, S17N Ras(17번 위치에서 Ser이 Asn으로 치환된 야생형 H-Ras)를 암호화하는 고 역가 닭 육종 레트로바이러스, RCAS(A) 15μl를 도 9에 기술된 바와 같이 bFGF로 자극된 CAM상의 여과지 디스크에 국소 적용되었다. 72시간 후 혈관의 분지점을 계수하여 혈관형성을 평가하였다.

도 13a 및 도 13b는 각각 Ras-Raf-MEK-ERK 경로를 선택적으로 활성화하는 돌연변이 Ras 작제물인 Ras V12S35로의 감염이 혈관형성을 유발한 반면, PI3K 경로를 선택적으로 활성화하는 돌연변이 작제물 Ras V12C40은 혈관형성을 유발하지 못했음을 도식적으로 예증한다. Raf-MEK-ERK 활성화 Ras 작제물인 Ras V12S35 또는 PI3 키나제 할성화 Ras 작제물인 Ras V12C40을 암호화하는 고역가 RCAS(A) 바이러스 15μl를 여과지 디스크에 국소 적용하고, 그 결과는 도 12에 도시한 바와 같이 평가하였다.

도 14는 사람 Raf(wt H-Raf)의 카복시 말단을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이 K-Ras 막 위치결정 도메인의 20개 아미노산 서열의 암호화 뉴클레오타이드 서열과 융합된 융합 단백질 Raf-caax를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 도시하고 있다(서열 6).

도 15는 도 14에 도시된 융합 뉴클레오타이드 서열로부터 생성된 융합 단백질 Raf-caax의 아미노산 잔기 서열을 도시한 것이다(서열 7).

도 16a 내지 도 16e 및 도 16f는 각각 MEK 억제제 PD98059가 돌연변이 활성 Ras 또는 Raf에 의해 유발된 혈관형성을 차단함을 도식적으로 예증한 것이다. 활성화 Ras 작제물 Ras V12(또한 G12V라고도 한다) 또는 활성화 Raf 작제물 Raf-caax를 암호화하는 바이러스를 도 12에 도시된 바와 같이 여과지 디스크에 국소 적용하였다. 24시간 후 1nm의 MEK 억제제 PD98059를 디스크에 첨가하였다. 이어서, 도 12에 도시한 바와 같이 CAM을 평가하였다. 플롯팅된 데이터는 20개 배아의 평균±SE이 다.

도 17a 내지 도 17f 및 도 17g는 Raf에 의해 유도되었으나 Ras에 의해 유도되지 않은 혈관형성이 인테그린 차단에 의한 억제에 저항적임을 도식적으로 예증한다. 돌연변이 활성 Ras 및 Raf 작제물 모두에 의한 감염은 뚜렷한 혈관형성을 유도하였으나, 단지 Ras-유도된 혈관형성만이 α_vβ₃ 인테그린-차단 항체에 의해 억제되었다. 생후 10일된 병아리 배아로부터의 CAM을 도 9 및 도 12에 도시한 바와 같이 PBS(대조군), bFGF, RCAS(A) 레트로바이러스 작제물 G12V-Ras 또는 Raf-caax로 포화된 여과지 디스크로 자극하였다. 24시간 후 인테그린 α_vβ₃에 대한 모노클로날 항체를 정맥내 전달하고 72시간 후에 혈관 분지점 분석에 의해 혈관형성을 평가하였다. 대표적인 CAM이 삽입사진으로 보여지고 있다. 데이터는 20개 배아의 평균±SE이다.

도 18a 내지 도 18d 및 도 18e는 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제(focal adhesion kinase) FRNK로 CMA의 동시감염이 Ras-유도된 혈관형성을 차단하였으나 Raf-유도된 혈관형성을 차단하지 못했음을 예증한다. Ras V12 또는 Raf-caax를 암호화하는 RCAS(A) 바이러스를 도 12에 도시한 바와 같이 FAK-관련된-무효(null)-키나제(FRNK)를 암호화하는 RCAS(B) 바이러스와 함께 CAM 여과지 디스크에 국소 적용하였다. 데이터는 20개 배아의 평균±SE이다.

도 19a 및 도 19b 내지 도 19g는 FRNK가 쥐 피하 혈관형성 모델에서 bFGF 및 Ras-유도된 혈관형성을 차단하였으나 Raf-유도된 혈관형성은 차단하지 못했음을 도 식적으로 예증한다. 400ng/ml bFGF 또는 상기 유전자를 발현하는 몰로니(Moloney) 레트로바이러스 발현 패지징 세포를 함유하는 빙냉 성장인자-유도된 마트리젤 250μl를 마우스 옆구리에 피하 주사하여 혈관형성을 유발하였다. FRNK 레트로바이러스를 vsv.g 염소 단백질로 패키지된 고역가 바이러스로서 마트리젤에 첨가하였다. 5일 후 내피-특이적 FITC-결합된 밴데이리아 심플리피카 B5 렉틴을 꼬리 정맥을 통해 주사하고 순환하도록 하였다. 이어서, 혈관형성 조직을 제거 및 추출하고 형광함량으로 검정하여 혈관형성을 정량하였다.

도 20a 및 도 20b는 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제 FRNK로 CAM의 동시감염이 Raf의 Ras-유도된 활성화를 차단하였음을 예증한다. CAM을 도 18에 나타낸 바와 같이 처리하였으며, 단 24시간 후 혈관형성 조직을 잘라내고 용해시킨 다음 Raf 면역침강시키고 Raf 활성을 키나제-사멸(dead) MEK를 인산화하는 능력으로 평가하였다. 도 20a는 결과 이상의 각 조합하에 검정된 면역침강된 활성 Raf 단백질 대 전체 Raf 단백질을 보여준다. 도 20b는 상기 조건하에서 활성 Raf 결정의 결과를 그래프로 플롯팅한 것이다.

본 발명은 일반적으로 의약 분야에 관한 것이다. 보다 자세하게는 본 발명은 단백질 키나제 Raf 또는 Ras, Raf 또는 Ras의 변이체, Raf 또는 Ras를 조절하는 시 약 및 이들을 암호화하는 핵산을 사용하여 혈관형성을 조절하는 방법 및 조성물에 관한 것이다.

혈관형성(angiogenesis)은 조직내로 새로운 혈관의 성장과 연루되어 있는 조직 신생혈관(vascularization)의 과정이고 또한 신생혈관화(neo-vascularization)라고 한다. 이 과정은 내피 세포 및 평활근 세포의 침윤에 의해 매개된다. 이 과정은 세 가지 방식중 어느 하나로 진행하는 것으로 믿어진다: 혈관이 기존의 혈관으로 부터 발아하거나, 혈관의 새로운 발생이 전구세포로부터 일어나거나(혈관생성(vasculogenesis)), 기존의 작은 혈관의 직경이 확장할 수 있다[참조: Blood et al., Bioch. Biophys. Acta, 1032:89-118 (1990)].

혈관형성은 신생아 성장에서 중요한 과정이지만 또한 조직 염증, 관절염, 종양 성장, 당뇨성 망막증, 망막의 신생혈관화에 의한 황반 변성 및 기타 증세를 포함하는 여러 임상학적 질환의 발병기전 및 상처 치유에서 중요하다. 혈관형성과 연관된 이들 임상학적 증세를 혈관형성 질환이라고 한다[참조: Folkman et al., Science, 235:442-447 (1987)]. 혈관형성은 상처 치유 및 황체 성장 주기에서 일어나지만 성인 또는 성숙 조직에서는 보이지 않는 것이 일반적이다[참조: Moses et al., Science, 248:1408-1410 (1990)].

혈관형성의 억제는 종양 성장을 제어하는데 유용한 치료법인 것으로 제시되어 왔다. 혈관형성의 억제는 (1) bFGF(염기성 섬유아세포 성장 인자)과 같은 "혈관형성 분자" 분비의 억제, (2) 항-bFGF 항체의 사용에 의한 것과 같은 혈관형성 분 자의 중화, (3) 비트로넥틴 수용체 α_vβ₃의 억제제의 사용 및 (4) 혈관형성 자극에 대한 내피 세포 반응의 억제로서 제안되어 왔다. 후자의 전략이 관심을 받아 왔으며, 문헌[참조: Folkman et al., Cancer Biology, 3:89-96 (1992)]에는 혈관형성을 억제하기 위해 사용될 수 있는 콜라게나제 억제제, 기저막 교체(basement membrane turnover) 억제제, 혈관억제성(angiostatic) 스테로이드, 진균-유래 혈관형성 억제제, 혈소판 인자 4, 트롬보스폰딘, 관절염 약물(예: D-페니실라민 및 금 티오말레이트), 비타민 D₃ 유사체, 알파-인터페론 및 기타 혈관형성을 억제하는데 사용될 수 있는 것을 포함한 몇몇 내피 세포 반응 억제제가 기술되어 있다. 혈관형성의 추가의 제안된 억제제는 문헌[참조: Blood et al., Bioch. Biophys. Acta., 1032:89-118 (1988); 및 미국 특허 제5,092,885호, 제5,112,946호, 제5,192,744호, 제5,202,352호, 제5,753,230호 및 제5,766,591호]에 기재되어 있다. 그러나, 이들 문헌에 기술된 혈관형성의 억제제 중 어느 것도 Raf 단백질과 연관이 없다.

혈관형성이 일어나기 위하여는, 내피 세포는 종양 세포가 침입 및 전이 형성 동안에 사용하는 것과 유사한 방식으로 혈관 기저막을 먼저 분해하고 횡단해야 한다.

혈관형성은 혈관 인테그린과 세포외 매트릭스 단백질 사이의 상호작용에 의존하는 것으로 보고된 바 있다[참조: Brooks et al., Science, 264:569-571 (1994)]. 게다가, 신생 혈관 세포의 예정된 세포 사멸(아폽토시스)이 상기 상호작용에 의해 개시되고, 이 상호작용은 혈관 인테그린 α_vβ₃의 특정 길항제에 의해 억 제된 것으로 보고되었다[참조: Brooks et al., Cell, 79:1157-1164 (1994)]. 보다 최근에, α_vβ₅의 길항제를 사용하여, 비트로넥틴 수용체(α_vβ₅)에 매트릭스 메탈로프로테이나제-2(MMP-2)가 결합되는 것을 억제할 수 있으며, 그럼으로써 프로테이나제의 효소 기능을 억제하는 것으로 보고되었다[참조: Brooks et al., Cell, 85:683-693 (1996)].

본 발명은 Raf 및/또는 Ras 단백질 또는 이들의 핵산을 사용하여 혈관형성을 조절하고자 한다.

발명의 요약

본 발명은 혈관형성이 단백질 키나제 Raf(또한, 본원에서 총칭하여 Raf라고도 한다)의 활성에 의존하는 조직에서 혈관형성의 조절을 제공한다.

질병 증세와 연관된 조직에서 혈관형성을 조절하기 위한 조성물 및 방법이 제공된다. 혈관형성-조절 양의 Raf 단백질을 포함하는 조성물이 혈관형성의 조절에 반응하는 질병 증세에 대해 치료받을 조직에 투여된다. Raf 단백질을 제공하는 조성물은 정제된 단백질, 생물학적 활성 단백질 단편, 재조합에 의해 생성된 Raf 단백질 또는 단백질 단편 또는 융합 단백질 또는 Raf 단백질을 발현하는 유전자/핵산 발현 벡터를 함유할 수 있다.

Raf 단백질이 불활성화되거나 억제되는 경우, 조절은 혈관형성의 억제가 된 다. Raf 단백질이 활성적이거나 활성화되는 경우, 조절은 혈관형성의 증강이 된다.

치료될 수 있는 조직은 혈관형성의 조절이 필요한 어떠한 조직도 해당될 수 있다. 혈관형성 억제는 유해한 신생혈관화가 발생하는 질환 조직을 치료하는 데 유용하다. 대표적인 조직으로는 염증 조직, 충실성 종양, 전이, 재협착 발생 조직 및 기타 조직이 포함된다.

증강은 뇌졸중 후 조직, 심근 경색 조직 또는 만성 궤양과 연관된 조직과 같은 저산소성 조직, 당뇨 또는 기타 증세로 인해 비정상적인, 즉 불량한 (poor) 순환이 이루어지는 허혈성 사지 환자의 조직을 치료하는데 유용하다. 치유되지 않는 만성 상처를 보유함으로써, 혈관 세포 증식 및 신생혈관화의 증가로부터 이득을 얻을 수 있는 환자가 또한 치료될 수 있다.

특히 바람직한 것은 본원에 기술된 변형 아미노산 서열을 함유한 Raf 단백질의 사용이다. Raf-caax와 같은 Raf 융합 단백질을 포함한 몇몇 특히 유용한 변형된 Raf 단백질 및 이들을 암호화하고 발현하는 핵산 작제물이 본원에 기술되어 있으며 본 발명의 범위에 속한다.

또한, 본 발명은 코돈 375에 라이신을 제외한 임의의 아미노산 잔기를 갖는 Raf 단백질을 암호화하는 핵산 단편을 갖는 핵산을 함유하는 바이러스성 또는 비-바이러스성 유전자 전달 벡터 및 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 포함하는, 표적 포유동물 조직에서 혈관형성을 억제하는데 적합한 약제학적 조성물을 제공한다. 특히 바람직한 양태는 아래 실시예에 기술되어 있고 Raf K375M로 명명한 Raf 단백질을 이용한다. 다른 불활성 Raf 작제물은 카복실 말단 부분이 결실된 Raf 단백질을 암호화하는 핵산이다. 바람직한 한 양태는 불활성 Raf 단백질로서 Raf 1-305로 명명한 Raf 단백질을 사용한다.

또한, 키나제 활성을 갖는 Raf 단백질을 암호화하는 단편을 갖는 핵산을 함유하는 바이러스성 또는 비-바이러스성 유전자 전달 벡터 및 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 포함하는, 표적 포유동물 조직에서 혈관형성을 자극하는 데 적합한 약제학적 조성물이 제공된다. 바람직한 핵산은 Raf-caax인 억제 Raf 융합 단백질을 암호화한다. 또 다른 억제 Raf 작제물은 Raf 단백질의 아미노 말단 부분이 결실된 Raf 단백질을 암호화하는 핵산을 함유한다. 바람직한 한 가지 양태는 아래 실시예에 기술되어 있고 Raf 306-648로 명명한 Raf 단백질을 사용한다.

또한, 본 발명은 본원에 기술된 바와 같이 Raf에 신호를 전달하는 역할로 인해 작은 GTPase Ras(본원에서 또한 총칭하여 Ras라고도 한다)에 의한 조직에서의 혈관형성의 조절을 제공한다. 또한, Ras 및 Raf 조절의 조합을 이용하는 조직에서의 혈관형성의 조절이 제공된다. 이러한 조합 조절은 단백질 또는 조절 단백질의 암호화 핵산의 배합 제제를 혈관형성-조절 양으로 단일 투여하거나 개개 용량을 별도로 투여하는 형태를 취할 수 있다.

질병 상태와 연관된 조직에서의 혈관형성을 조절하기 위한 조성물 및 방법이 제공되는데, 여기서 조절은 Ras 단백질을 통한 Raf-매개된 혈관형성 경로에 관한 것이다. 혈관형성-조절 양의 Ras 단백질을 포함하는 조성물은 혈관형성의 조절에 반응하는 질병 증세에 대해 치료될 조직에 투여된다. Ras 단백질을 제공하는 조성물은 정제된 단백질, 생물학적 활성 Ras 단백질 단편, 재조합에 의해 생성된 Ras 단백질 또는 단백질 단편 또는 융합 단백질 또는 Ras 단백질을 발현하는 핵산/핵산 발현 벡터를 함유할 수 있다.

Ras 단백질이 불활성화되거나 억제되는 경우, 조절은 혈관형성의 억제가 된다. Ras 단백질이 활성적이거나 활성화되는 경우, 조절은 혈관형성의 증강이 된다. S17N Ras 또는 V12C40 Ras와 같은 우성 음성 Ras 단백질의 사용을 위한 조성물 및 방법은 Raf 계열의 단백질을 위해 사용한 것과 유사한 방식으로 제공된다. 본 발명의 추가의 관점으로서, G12V Ras 또는 V12S35 Ras와 같은 우성 활성 Ras 단백질의 사용을 위한 약제학적 조성물 및 방법이 Raf 계열 단백질에 대한 것과 비교하기 위해 제공된다.

또한, Raf 단백질 또는 이를 발현할 수 있는 뉴클레오타이드 서열 및 Ras 단백질 또는 이를 발현할 수 있는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 혈관형성 조절 양의 약제학적 조성물을 투여함을 포함하여, 질병 증세와 연관된 조직에서 혈관형성을 조절하는 방법이 제공된다. 이러한 방법에 있어서, 목적하는 조절이 혈관형성의 억제인 경우, Raf 또는 Ras 단백질중 적어도 하나 또는 모두는 불활성적이다. 목적하는 조절이 혈관형성의 자극인 경우, Raf 또는 Ras 단백질중 적어도 하나 또는 모두는 활성적이다.

A. 정의

아미노산 잔기는 폴리펩타이드를 이의 펩타이드 연결부위에서 화학적으로 분 해(가수분해)시켰을 때 형성된 아미노산를 의미한다. 본원에 기술된 아미노산 잔기는 바람직하게는 "L" 이성체 형태이다. 그러나, "D" 이성체 형태의 잔기는 폴리펩타이드의 목적하는 작용성이 유지되는 한 L-아미노산 잔기를 치환할 수 있다. NH₂는 폴리펩타이드의 아미노 말단에 존재하는 유리 아미노 그룹을 가리킨다. COOH는 폴리펩타이드의 카복시 말단에 존재하는 유리 카복시 그룹을 가리킨다. 문헌[참조: J. Biol. Chem., 243:3552-59 (1969)]에 기술되어 있고 37 CFR §1.822(b)(2)에 규정된 표준 폴리펩타이드 명명법에 따른다.

모든 아미노산 잔기 서열은 좌우 배향이 아미노 말단에서 카복시 말단으로의 통상적인 방향으로 나타나 있음을 주지해야한다. 게다가, 아미노산 잔기 서열의 시작 및 끝에 있는 대시(-)는 하나 이상의 아미노산 잔기의 추가적인 서열과의 펩타이드 결합을 가리킨다.

폴리펩타이드는 연속적인 아미노산 잔기의 알파-아미노 그룹과 카복시 그룹 사이에서 펩타이드 결합에 의해 서로 연결된 일련의 아미노산 잔기 직쇄를 의미한다.

펩타이드는 폴리펩타이드에서 처럼 약 50개 이하의 아미노산 잔기가 서로 연결된 직쇄를 의미한다.

사이클릭 펩타이드는 전형적인 펩타이드에서 처럼 수개의 아미드 결합을 포함하는 헤테로원자 환 구조를 갖는 화합물을 의미한다. 사이클릭 펩타이드는 직쇄 펩타이드의 N-말단이 직쇄 펩타이드의 카복실레이트 말단과 아미드 결합을 형성한 "머리 대 꼬리" 고리화 직쇄 폴리펩타이드일 수 있거나, 중합체가 호모데 틱(homodetic) 또는 헤테로데틱(heterodetic)이고 아미드 결합 및/또는 기타 폐환 결합(예: 디설파이드 브리지, 티오에스테르, 티오아미드, 구아니디노 및 기타 연결)을 포함하는 환 구조를 함유할 수 있다.

단백질은 폴리펩타이드에서 처럼 50개 이상의 아미노산 잔기가 서로 연결된 직쇄를 의미한다.

융합 단백질은 전형적인 펩타이드 결합에 의해 작동적으로 연결된("융합된") 두 개 이상의 상이한 폴리펩타이드 도메인을 함유하고 당해 두 개의 도메인이 자연계에서 융합된 것으로 발견되지 않는 펩타이드에 상응하는 폴리펩타이드를 의미한다.

합성 펩타이드는 자연 발생 단백질 및 이의 단편을 포함하지 않는 펩타이드 결합에 의해 함께 연결된 아미노산 잔기의 화학적으로 생성된 쇄를 의미한다.

B. 일반적인 관점

본 발명은 일반적으로 혈관형성이 단백질 키나제 Raf 단백질에 의해 매개되고, 혈관형성을 증강 또는 억제하기 위해 각각 활성 또는 불활성 Raf 단백질을 제공함으로써 혈관형성을 조절할 수 있다는 발견에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 Ras 단백질이 Raf에 영향을 미칠 수 있으며, 그럼으로써 혈관형성을 조절할 수 있다는 발견에 관한 것이다.

이러한 발견은 새로운 혈관의 형성인 혈관형성이 여러 질병 과정에 작용한다는 역할 때문에 중요하다. 한편, 질병 증세와 연관된 조직이 조직 성장을 위해 혈 관형성을 필요로 하는 경우, 혈관형성을 억제하고 그럼으로써 질병 조직 성장을 억제하는 것이 바람직하다. 상처 조직이 조직 성장 및 치유를 위해 혈관형성을 필요로 하는 경우, 혈관형성을 증강 또는 촉진하고 그럼으로써 조직 치유 및 성장을 촉진하는 것이 바람직하다.

새로운 혈관의 성장이 질병 조직과 연관된 병리의 원인 또는 그에 기여하는 경우, 혈관형성의 억제는 그 질병의 유해 효과를 강하시킬 것이다. 혈관형성을 억제함으로써, 질병을 제어하고, 당해 증세를 경감시킬 수 있으며, 일부 경우에는 당해 질환을 치유할 수 있다.

혈관형성을 억제 조절함으로써 유익할 수 있는 질병 및 신생혈관화와 연관된 조직의 예로는 암, 류마티스성 관점염, 안질환(예: 당뇨성 망막증), 염증 질환, 재협착 등이 포함된다. 새로운 혈관의 성장이 유해 조직의 성장을 유지하는데 필요한 경우, 혈관형성의 억제는 조직으로의 혈액 공급을 감소시키고, 그럼으로써 혈액 공급 요건에 의한 조직 부피의 감소에 기여한다. 특히 바람직한 예로는 종양이 수 밀리미터의 두께 이상으로 성장하도록 하기 위해서 및 충실성 종양 전이의 확립을 위해 신생혈관화가 계속적인 요건인 경우 종양의 성장이 포함된다.

새로운 혈관의 성장이 조직의 치유에 기여하는 경우, 혈관형성의 증강은 치료를 보조한다. 이러한 예로는 당뇨 또는 기타 증세의 결과로서 비정상적인, 즉 불량한 순환이 진행되는 허혈성 사지의 환자를 치료하는 것이 포함된다. 또한, 치유되지 않는 만성 상처 보유함으로써, 혈관 세포 증식 및 신생혈관화의 증가로 수혜받을 수 있는 환자가 포함된다.

본 발명의 방법은 부분적으로 당해 요법이 다른 생물학적 과정에 대해서는 적용되지 않고 혈관형성에 대해서 고도로 선택적이기 때문에 효과적이다.

상기된 바와 같이, 혈관형성은 Raf 단백질 단독에 의해 또는 Ras 단백질과 함께 Raf 단백질에 의해 영향을 받는 "발아(sprouting)", 혈관형성 또는 혈관확장을 포함하는 조직의 신생혈관화와 연루된 여러 과정을 포함한다. 외상 치유, 황체 형성 및 배형성을 제외하고, 혈관형성 과정의 대부분은 질병 과정과 연관이 있으며 이에 따라 본 발명의 치료 방법의 사용이 그 질병에 대해서 선택적이고 유해한 부작용을 나타내지 않는 것으로 믿어진다.

C. Raf 단백질

본 발명에 사용하기 위한 단백질 키나제 Raf 단백질은 의도된 용도에 따라 다양할 수 있다. 용어 "Raf 단백질" 또는 "Raf"는 활성 또는 불활성 형태의 단백질 키나제 Raf 단백질의 여러 유형을 총체적으로 지칭하기 위해 사용된다.

"활성 Raf 단백질"은 혈관형성을 증강, 자극, 활성화, 유도 또는 증가시키는 Raf 단백질의 다양한 유형 모두를 가리킨다. 혈관형성의 증강을 측정하는 검정은 본원에 기술되어 있고, 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단백질은 혈관형성의 수준이, Raf가 검정 시스템에 첨가되지 않는 경우의 대조군 수준보다 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 큰 경우 활성적인 것으로 판단한다. 증강을 측정하는 바람직한 검정은 MEK 기질을 ³²P로 인산화한 실시예에 기술된 바와 같이 시험관내 Raf 키나제이다. 대표적인 활성 Raf 단백질은 실시예에 기술되어 있다.

"불활성 Raf 단백질"은 혈관형성을 억제, 감소, 방해 또는 제지하는 Raf 단백질의 다양한 유형 모두를 가리킨다. 혈관형성의 억제를 측정하는 검정은 본원에 기술되어 있고, 이로써 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 단백질은 혈관형성의 수준이, 외인성 Raf가 검정 시스템에 첨가되지 않은 경우의 대조군 수준보다 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 적은 경우 불활성적인 것으로 판단된다. 억제를 측정하는 바람직한 검정은 MEK 기질을 ³²P로 인산화한 실시예에 기술된 바와 같이 시험관내 Raf 키나제이다. 대표적인 불활성 Raf 단백질은 실시예에 기술되어 있다.

본 발명에 유용한 Raf 단백질은 조직을 포함한 천연 공급원으로부터 분리하거나, 재조합 DNA 발현 및 정제에 의해 생성하는 것 등을 포함한 여러 방법에 의해 제조할 수 있다. Raf 단백질은 또한 유전자 치료 시스템을 해당 조직에 도입하고 당해 조직에서 Raf 단백질이 발현되도록 함으로써 "동일장소(in situ)"으로 제공할 수 있다.

Raf 단백질의 암호화 유전자는 본 분야에 알려진 다양한 방법으로 제조할 수 있으며, 본 발명은 이러한 관점을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예를 들면, Raf의 계보는 포유류, 조류, 바이러스 등의 종으로부터의 다양한 상동체를 포함하는 것으로 잘 알려져 있으며, 당해 유전자는 Raf 단백질을 발현하는 모든 조직으로부터 cDNA 클로닝 방법을 사용하여 쉽게 클로닝할 수 있다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 Raf는 c-Raf로 명명한 포유류 또는 조류 상동체와 같은 세포 단백질 이다. 특히 바람직한 것은 사람 c-Raf이다. 본 발명의 추가로 바람직한 Raf 단백질은 구성적으로 활성적이지만 Ras-매개된 활성화와는 독립적인 Raf의 융합 단백질이다. 이러한 Raf 단백질은 융합 단백질일 수 있다. 바람직한 Ras-독립적인 Raf 단백질은 실시예에 또한 기술된 바와 같이 K-Ras 막 위치결정 도메인을 갖는 야생형 Raf의 카복시 말단 융합 단백질인 Raf-caax이다.

D. Ras 단백질

본 발명에 사용하기 위한 Ras 계열 GTPase는 의도된 용도에 따라 다양할 수 있다. 용어 "Ras 단백질" 또는 "Ras"는 활성 또는 불활성 형태의 Ras 단백질의 다양한 유형을 총체적으로 지칭하기 위해 사용된다.

"활성 Ras 단백질"은 혈관형성을 증강, 자극, 활성화, 유도 또는 증가시키는 Ras 단백질의 다양한 형태 모두를 가리킨다. Ras에 의한 혈관형성의 증강을 측정하는 검정은 본원에 기술되어 있고, 이는 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단백질은 혈관형성의 수준이, Ras가 검정 시스템에 첨가되지 않는 경우의 대조군 수준보다 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 큰 경우 활성적인 것으로 판단한다. 대표적인 활성 Ras 단백질은 V12라고도 지칭되는 Ras G12V 및 Ras V12S35이며, 이들 둘 다는 실시예에 또한 기술되어 있다.

"불활성 Ras 단백질"은 혈관형성을 억제, 방해, 지연 또는 정지시키는 Ras 단백질의 다양한 유형 모두를 가리킨다. 혈관형성의 억제를 측정하는 검정은 본원에 기술되어 있고, 이로써 한정되는 것으로 해서되어서는 안된다. 단백질은 혈관형 성의 수준이, 외인성 Ras가 검정 시스템에 첨가되지 않은 경우의 대조군 수준보다 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 적은 경우 불활성적인 것으로 판단된다. 대표적인 불활성 Ras 단백질로는 Ras S17N(또는 때때로 N17)라고도 하는 무효(null) 돌연변이 Ras 및 V12C40가 포함되고, 이들 둘 다는 또한 실시예에 기술되어 있다.

본 발명에 유용한 Ras 단백질은 조직을 포함한 천연 공급원으로부터 분리하거나, 재조합 DNA 발현 및 정제에 의해 생성하는 것 등을 포함한 다양한 방법에 의해 제조할 수 있다. Ras 단백질은 또한 유전자 치료 시스템을 해당 조직에 도입하고 당해 조직에서 Ras 단백질이 발현되도록 함으로써 "동일장소"로 제공할 수 있다.

Ras 단백질의 암호화 유전자는 본 분야에 알려진 다양한 방법으로 제조할 수 있으며, 본 발명은 이러한 관점을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예를 들면, Ras의 계보는 포유류, 조류, 바이러스 등의 종으로부터의 다양한 상동체를 포함하는 것으로 잘 알려져 있으며, 당해 유전자는 Ras 단백질을 발현하는 모든 조직으로부터 cDNA 클로닝 방법을 사용하여 쉽게 클로닝할 수 있다.

총체적인 형태의 Ras 단백질은 Raf 단백질에 대해 본원에 기술된 바와 동일한 여러 양태로 사용될 수 있음은 본 발명의 교시에 의해 이해될 수 있으며, 이에 따라 Ras 단백질의 사용에 대한 세부 내용은 반복되지 않을 것이다. 예를 들면, Ras는 혈관형성을 조절하기 위한 활성 또는 불활성 형태로 제공될 수 있거나, 벡터 전달 시스템의 사용을 통한 Ras 단백질 산물의 핵산 발현에 의해서 및 본 발명을 실시하기 위한 다양한 약제학적(치료학적) 조성물 및 제조품으로 제공될 수 있다. 인용된 Raf-계 시약 대신에 Ras-계 시약을 사용하여 혈관형성을 조절하는 방법이 또한 제공된다.

E. Raf 또는 Ras 단백질의 발현을 위한 재조합 DNA 분자 및 발현 시스템

본 발명은 본 발명에서 특별히 사용되는 수 개 뉴클레오타이드 서열을 제공한다. 이들은 본 발명에 유용한 Raf 또는 Ras 단백질을 암호화하는 핵산 서열 및 Raf 및/또는 Ras 단백질의 발현을 위해 작제된 다양한 DNA 단편, 재조합 DNA(rDNA) 분자 및 벡터이다.

따라서, 본 발명의 DNA 분자(단편)은 본원에 또한 기술된 전체 구조 유전자, 이의 단편 및 전사 단위를 암호화하는 서열을 포함할 수 있다.

바람직한 DNA 단편은 본원에 규정된 Raf 단백질 또는 이의 생물학적 활성 단편을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이다.

다른 바람직한 DNA 단편은 본원에 규정된 Ras 단백질 또는 이의 생물학적 활성 단편을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이다. 생물학적 활성은, 발현된 단백질이 리간드 결합과 같이 세포에서 발견된 온전한 단백질의 생물학적 활성 또는 단백질의 활성 형태의 경우 효소 활성 중 적어도 일부를 가짐을 의미한다.

바람직한 c-Raf 및 h-Ras의 아미노산 서열 및 뉴클레오타이드 서열이 실시예에 기술되어 있다.

바람직한 DNA 단편은 본원에 기술된 Raf 또는 Ras 단백질에 상응하는 아미노 산 잔기 서열 또는 이의 일부와 실질적으로 동일한, 바람직하게는 당해 서열로 이루어진 아미노산 잔기 서열을 암호화한다. 대표적인 바람직한 DNA 단편이 실시예에 또한 기술되어 있다.

단백질 또는 폴리펩타이드의 아미노산 잔기 서열은 당해 단백질을 암호화하는 구조 유전자의 데옥시리보핵산(DNA) 서열의 유전암호를 통해 직접적으로 관련이 있다. 따라서, 구조 유전자 또는 DNA 단편은 이에 의해 암호화된 아미노산 잔기 서열, 즉 단백질 또는 폴리펩타이드의 관점에서 규정될 수 있다.

유전암호의 중요하고 잘 알려진 특징은 이의 중복성이다. 즉, 단백질을 제조하기 위해 사용된 아미노산 중 대부분의 경우, 하나 이상의 암호화 뉴클레오타이드 삼중자(코돈)이 특정 아미노산 잔기를 암호화하거나 지정할 수 있다. 따라서, 많은 다른 뉴클레오타이드 서열이 특정 아미노산 잔기 서열을 암호화할 수 있다. 이러한 뉴클레오타이드 서열은 이들이 모든 유기체에서 동일한 아미노산 잔기 서열을 생성할 수 있기 때문에 기능적으로 균등하다. 경우에 따라, 퓨린 또는 피리미딘의 메틸화 변이체가 주어진 뉴클레오타이드 서열내로 혼입될 수 있다. 그러나, 이러한 메틸화는 어떠한 방식으로든 암호화 연관성에 영향을 미치지 않는다.

핵산은 폴리리보뉴클레오타이드 또는 폴리데옥시리보뉴클레오타이드(즉, RNA 또는 DNA) 또는 이의 유사체일 수 있고, 어떠한 폴리뉴클레오타이드 또는 핵산 단편도 될 수 있다. 바람직한 양태로서, 핵산 분자는 비록 특정한 분자 생물학적 방법을 위해 일본쇄 DNA 또는 RNA가 바람직할 수 있으나, 이중나선 DNA의 단편, 즉 DNA 단편의 형태일 수 있다.

DNA 단편은 화학적 합성 방법 및 재조합 방법을 포함한 많은 수단에 의해, 바람직하게는 클로닝에 의해 또는 중합효소 연쇄 반응(PCR)에 의해 생성한다. Raf 또는 Ras 단백질 전부 또는 단지 일부만을 암호화하는 DNA 단편은 화학적 기술, 예를 들면, 문헌[참조: Matteucci et al., J. Am. Chem. Soc., 103:3185-3191 (1981)]에 기술된 포스포트리에스테르 방법에 의해 또는 자동합성 방법을 사용하여 쉽게 합성할 수 있다. 또한, 좀더 큰 DNA 단편은 잘 알려진 방법, 예를 들면, DNA 단편을 규정하는 일군의 올리고뉴클레오타이드를 합성한 다음 이들 올리고뉴클레오타이드를 하이브리드화하고 연결하여 완전한 단편을 구성함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 다른 방법으로는 Raf 또는 Ras 단백질을 암호화하는 구성원들을 함유할 것으로 믿어지는 cDNA 라이브러리상에 사용된 한 쌍의 올리고뉴클레오타이드 프라이머를 이용하여 PCR에 의해 바람직한 DNA 단편을 분리하는 것이 포함된다.

물론, 화학적 합성을 통해, 간단히 천연 아미노산 잔기 서열의 암호화 염기를 적절한 염기로 치환시킴으로써 목적하는 어떠한 변형도 이룰 수 있다. 이 방법은 잘 알려져 있으며, 본원에 기술된 다양한 상이한 "변형된" Raf 또는 Ras 단백질의 제조에 용이하게 적용할 수 있다.

게다가, Raf 또는 Ras 단백질을 암호화하는 구조 유전자로 필수적으로 이루어진 DNA 단편은 부위지정 또는 랜덤 돌연변이유발에 의한 것과 같이 후속적으로 변형시켜 어떠한 목적하는 치환도 도입할 수 있다. Raf 또는 Ras 단백질 및 이들을 암호화하는 유전자의 각종 대립형질 형태 또한 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 이해된다.

1. Raf 또는 Ras 유전자의 클로닝

본 발명의 Raf 또는 Ras 유전자는 다양한 생화학적 방법에 의해 게놈 DNA 또는 전령 RNA(mRNA)의 적합한 공급원으로부터 클로닝될 수 있다. 이들 유전자의 클로닝은 실시예에 기술된 일반적인 방법 및 본 분야에 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다.

본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 Raf 또는 Ras 유전자를 클로닝하기 위한 핵산의 공급원은 이들 단백질을 발현하는 것으로 믿어지는 조직으로부터의 cDNA 라이브러리 형태의 게놈 DNA 또는 전령 RNA(mRNA)를 포함할 수 있다. 바람직한 조직은 사람 폐 조직이나 어떠한 다른 적합한 조직도 사용될 수 있다.

바람직한 클로닝 방법은 표준 방법을 사용하여 cDNA 라이브러리를 제조하고, 본원에 기술된 뉴클레오타이드 서열을 기초로 이루어진 한 쌍의 올리고뉴클레오타이드 프라이머를 사용한 PCR 증폭에 의해 Raf-암호화 또는 Ras-암호화 뉴클레오타이드 서열을 분리함을 포함한다. 다른 방도로서, 본원에 기술된 핵산 서열을 기초로 이루어진 하이브리드화 프로브를 사용한 통상적인 핵산 하이브리드화 방법에 의해 cDNA 또는 게놈 라이브러리로부터 목적하는 cDNA 클론을 동정하고 분리할 수 있다. 적합한 Raf-암호화 또는 Ras-암호화 핵산을 분리 및 클로닝하는 다른 방법은 본 분야의 숙련가에게는 자명하다.

2. 발현 벡터

본 발명은 본원에 기술된 Raf 및/또는 Ras 단백질의 암호화 DNA 단편을 함유하는 재조합 DNA 분자(rDNA)를 제공한다. 본 발명의 Raf 또는 Ras 암호화 DNA 단편에 벡터를 작동적으로(프레임내에서 발현되도록) 연결함으로써 발현가능한 rDNA를 제조할 수 있다. Raf 암호화 핵산 및 Ras 암호화 핵산이 동일하거나 별개의 프로모터에 작동적으로 연결되어 존재하는 조합 발현 벡터를 작제할 수 있다. 따라서, 재조합 DNA 분자는 정상적으로 천연 상태에서 함께 발견되지 않는 뉴클레오타이드 서열 중 적어도 두 개의 핵산(즉, 유전자 및 벡터)을 포함하는 하이브리드 DNA 분자이다.

본 발명의 DNA 단편이 작동적으로 연결되는 벡터의 선택은 본 분야에 잘 알려진 바와 같이 목적하는 작용 특성(예: 단백질 발현) 및 형질전환될 숙주 세포에 의해 좌우된다. 재조합 DNA 분자를 작제함에 있어서 본 분야에서의 전형적인 고찰. 본 발명에 의해 제공되는 벡터는 벡터 DNA 단편에 작동적으로 연결되어 벡터에 포함된 구조 유전자의 복제 및 바람직하게는 또한 발현을 유도할 수 있다.

원핵 및 진핵 발현 벡터는 벡터 작제의 숙련가에게 잘 알려져 있으며, 문헌[참조: Ausebel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Wiley and Sons, New York (1993) 및 Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory (1989)]에 기술되어 있다. 이들 문헌은 또한 본원에 기술된 일반적인 재조합 DNA 방법 중 많은 것을 기술하고 있다.

한 가지 양태로서, 본 발명에 의해 제공된 벡터는 원핵 레플리콘, 즉 형질전환되는 원핵 숙주 세포(예: 세균 숙주 세포)에서 염색체외로 재조합 DNA 분자의 자 율 복제 및 유지를 유도하는 능력을 갖는 DNA 서열을 포함한다. 이러한 레플리콘은 본 분야에 잘 알려져 있다. 또한, 원핵 레플리콘을 포함하는 이들 양태는 또한 형질전환되는 세균 숙주에서 발현되어 약물 내성을 제공하는 유전자를 포함한다. 전형적인 세균 약물 내성 유전자는 암피실린 또는 테트라사이클린에 대한 내성을 제공하는 것이다.

원핵 레플리콘을 포함하는 벡터는 또한 형질전환되는 세균 숙주 세포(예: 이. 콜라이)에서 구조 유전자의 발현(전사 및 해독)을 유도할 수 있는 원핵 프로모터를 포함할 수 있다. 프로모터는 RNA 폴리머라제의 결합 및 전사가 일어나도록 하는 DNA 서열에 의해 형성된 발현 조절 요소이다. 프로모터 또는 이러한 다른 조절 핵산 서열은 목적하는 발현 조절 및/또는 효과에 따라 유도성이거나 구성성일 수 있다. 세균 숙주에 적합한 프로모터 서열은 전형적으로 본 발명의 DNA 단편의 삽입을 위해 편리한 제한 부위를 함유하는 플라스미드 벡터내에 제공된다. 전형적인 벡터 플라스미드는 바이오라드 레보라토리즈(Biorad Laboratories)(캘리포니아 리치몬드 소재)로부터 입수가능한 pUC8, pUC9, pBR322 및 pBR329, 인비트로겐(Invitrogen)(캘리포니아 샌 디에고 소재)으로부터 입수가능한 pRSET 및 파머시아(Pharmacia)뉴저지 피스카타웨이 소재)로부터 입수가능한 pPL 및 pKK223이다.

또한, 진핵 세포에 적합한 발현 벡터, 바람직하게는 척추동물 세포에 적합한 발현 벡터를 사용하여 본 발명의 재조합 DNA 분자를 형성할 수 있다. 진핵 세포 발현 벡터는 본 분야에 잘 알려져 있으며 몇몇 판매 공급처로부터 입수할 수 있다. 전형적으로, 목적하는 DNA 단편의 삽입을 위해 편리한 제한 부위를 함유한 벡터가 제공된다. 전형적인 이러한 벡터는 pSVL 및 pKSV-10[파머시아(Pharmacia)], pBPV-1/pML2d[인터내셔날 바이오테크놀로지즈, 인코포레이티드(International Biotechnologies, Inc.)], pTDT1(ATCC #31255), pRc/CMV[인비트로겐, 인코포레이티드(Invitrogen, Inc.)], 실시예에 기술되어 있는 바람직한 벡터 및 기타 진핵 발현 벡터이다.

본 발명에서 유전자 발현을 위해 특히 바람직한 시스템은 유전자 전달 성분, 즉 해당 조직에 유전자를 전달하는 능력을 포함한다. 적합한 벡터는 "감염성" 벡터이며, 예를 들면, 목적하는 단백질을 발현하고 미리 선택된 표적 조직의 감염을 허용하는 특징을 갖도록 공학적으로 조작된 재조합 DNA 바이러스, 아데노바이러스 또는 레트로바이러스가 포함된다. 특히 바람직한 것은 본원에 기술된 레트로바이러스 벡터 시스템이다.

재조합 바이러스 또는 바이러스 요소를 사용하여 발현을 유도하는 포유동물 세포 시스템을 공학적으로 조작하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 아데노바이러스 발현 벡터를 사용할 경우, 폴리펩타이드의 암호 서열을 아데노바이러스 전사/해독 조절 복합체, 예를 들면, 후기 프로모터/3성분(tripartite) 리더 서열에 연결할 수 있다. 그런 다음 당해 키메릭 유전자를 시험관내 또는 생체내 재조합에 의해 아데노바이러스 게놈내로 삽입할 수 있다. 바이러스 게놈의 비필수 영역(예: 영역 E1 또는 E3)내로의 삽입은 감염된 숙주내에서 생존하고 폴리펩타이드를 발현할 수 있는 재조합 바이러스를 형성할 것이다[참조: Logan et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:3655-3659 (1984)]. 다른 방도로서, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터를 사용할 수 있다[참조: Mackett et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79:7415-7419 (1982); Mackett et al., J. Virol., 49:857-864; Panicali et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 79:4927-4931 (1982)]. 특히 유익한 것은 염색체외 요소로서 복제하는 능력을 가진 소 유두종 바이러스를 기본으로 한 벡터이다[참조: Sarver et al., Mol. Cell. Biol., 1:486 (1981)]. 이 DNA를 표적 세포내로 삽입한 후 즉시 플라스미드는 세포당 약 100 내지 200개의 복제물로 복제한다. 삽입된 cDNA의 전사는 숙주 염색체내로 플라스미드의 통합을 요구하지 않으며, 그럼으로써 고수준의 발현을 제공한다. 이들 벡터는 neo 유전자와 같은 플라스미드내에서의 선별가능한 마커를 포함함으로써 안정한 발현을 위해 사용할 수 있다. 다른 방도로서, 레트로바이러스 게놈은 숙주 세포에서 폴리펩타이드-암호화 뉴클레오타이드 서열의 발현을 도입 및 유도할 수 있는 벡터로 사용하기 위해 변형시킬 수 있다[참조: Cone et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:6349-6353 (1984)]. 고수준 발현은 또한, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 메탈로티오닌 IIA 프로모터 및 열 쇼크 프로모터를 포함한 유도성 프로모터를 사용하여 달성할 수 있다.

최근에, 사람 난소 암을 보유한 누드 마우스에서 사이토메갈로바이러스(CMV) 프로모터 대 로우스 육종 바이러스(RSV) 프로모터-유도된 티미딘 키나제(TK) 유전자 치료의 장기간 생존이 연구되었다. 아데노바이러스-매개된 CMV 프로모터-유도된 헤르페스 심플렉스 바이러스 TK 유전자 치료의 세포 사멸 효율은 RSV 유도된 요법보다 2 내지 10배 더 효과적인 것으로 밝혀졌다[참조: Tong et al., Hybridoma 18(1):93-97 (1999)]. 저수준 발현 후 유도성 고수준 발현을 요구하는 유전자 치료 를 위한 키메릭 프로모터의 설계 또한 공지되어 있다[참조: Suzuki et al., Human Gene Therapy 7:1883-1893 (1996)].

재조합 단백질의 장기간 고수율 생성을 위해서는 안정한 발현이 바람직하다. 바이러스 복제원을 함유하는 발현 벡터를 사용하기 보다, 숙주 세포를 적절한 발현 조절 요소에 의해 조절된 cDNA(예: 프로모터 및 인핸서 서열, 전사 터미네이터, 폴리아데닐화 부위 등) 및 선별 마커로 형질전환시킬 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 재조합 플라스미드내 선별 마커는 선별을 위한 내성을 제공하고 세포가 플라스미드를 염색체내로 안정하게 통합하고, 성장하여 유전자좌(foci)를 형성하도록 해 주며, 당해 유전자좌(foci)는 차례로 세포주내로 클로닝되고 증식될 수 있다.

예를 들면, 외래 DNA의 도입 후, 공학적으로 조작된 세포는 증식 배지에서 1 내지 2일 동안 성장하도록 둔 다음 선별 배지로 옮긴다. 다수의 선별 시스템을 사용할 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니지만, tk^-, hgprt^- 또는 aprt^- 세포에서 각각 사용될 수 있는 헤르페스 심플렉스 바이러스 티미딘 키나제[참조: Wigler et al., Cell, 11:223 (1977)], 하이포크산틴-구아닌 포스포리보실트랜스퍼라제[참조: Szybalska et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 48:2026 (1962)] 및 아데닌 포스포리보실트랜스퍼라제[참조: Lowy et al., Cell, 22:817 (1980)] 유전자를 포함할 수 있다. 또한, 항대사물 내성-제공 유전자가 선별 마커로 사용될 수 있다. 이의 예로는 메토트렉세이트에 대한 내성을 제공하는 dhfr 유전자[참조: Wigler et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 77:3567 (1980); O'Hare et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 78:1527 (1981)]; 마이코페놀산에 대한 내성을 제공하는 gpt[참조: Mulligan et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 78:2072 (1981)]; 아미노글리코시드 G-418에 대한 내성을 제공하는 neo[참조: Colberre-Garapin et al., J. Mol. Biol., 150:1 (1981)]; 및 하이그로마이신에 대한 내성을 제공하는 hygro[참조: Santerre et al., Gene, 30:147 (1984)]를 들 수 있다. 최근에, 세포가 트립토판 대신에 인돌을 이용하도록 하는 trpB, 세포가 히스티딘 대신에 히스티놀을 이용하도록 하는 hisD[참조: Hartman et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 85:804 (1988)] 및 오르니틴 데카복실라제 억제제 2-(디플루오로메틸)-DL-오르니틴(DFMO)에 대한 내성을 제공하는 ODC(오르니틴 데카복실라제)[참조: McConlogue L., Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring Harbor Laboratory ed. (1987)]인 추가의 선별 유전자가 공지되었다.

사람 유전자 치료를 위해 제공되는 주요 벡터는 레트로바이러스로부터 유래된다[참조: Wilson, Clin. Exp. Immunol. 107(Sup. 1):31-32 (1997); Bank et al., Bioessays 18(12):999-1007 (1996); Robbins et al., Pharmacol. Ther. 80(1):35-47 (1998)]. 유전자 전달 및 안티센스 요법의 치료 잠재력은 다양한 조직을 치료하기 위한 다수의 벡터 시스템의 개발을 고무시켰다[참조: 맥관 구조, Stephan et al., Fundam. Clin. Pharmacol. 11(2):97-110 (1997); Feldman et al., Cardiovasc. Res. 35(3):391-404 (1997); Vassalli et al., Cardiovasc. Res. 35(3):459-69 (1997); Baek et al., Circ. Res. 82(3):295-305 (1998); 신장, Lien et al., Kidney Int. Suppl. 61:S85-8 (1997); 간, Ferry et al., Hum. Gene Ther. 9(14):1975-81 (1998); 근육, Marshall et al., Curr. Opn. Genet Dev. 8(3):360-5 (1998)]. 이들 조직 이외에, 사람 유전자 치료의 중요한 표적은 암, 종양 자체 또는 연관된 조직이다[참조: Runnebaum, Anticancer Res. 17(4B):2887-90 (1997); Spear et al., J. Neurovirol. 4(2):133-47 (1998)].

본 발명의 방법에 사용하기 위해 쉽게 개조할 수 있는 바이러스 유전자 치료 벡터 시스템의 특정 예가 아래에서 간단히 기술된다. 레트로바이러스 유전자 전달이 특히 조류 류코시스 바이러스(ALV) 레트로바이러스 계열[참조: Federspiel et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 93:4931 (1996); Federspiel et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 91:11241 (1994)]를 기술한 문헌[참조: Federspiel and Hughes, Methods in Cell Biol. 52:179-214 (1998)]에서 최근에 검토되었다. ALV 및 쥐 백혈병 바이러스(MLV)를 포함한 레트로바이러스 벡터가 또한 문헌[참조: Svoboda, Gene 206:153-163 (1998)]에 기술되어 있다.

본 발명의 방법을 실시하기 위해 변형된 레트로바이러스/아데노바이러스 발현 시스템이 용이하게 응용될 수 있다. 예를 들면, 쥐 백혈병 바이러스(MLV) 시스템이 문헌[참조: Karavanas et al., Crit. Rev. in Oncology/Hematology 28:7-30 (1998)]에 검토되어 있다. 아데노바이러스 발현 시스템은 문헌[참조: Von Seggern and Nemerow, Gene Expression Systems (ed. Fernandez & Hoeffler, Academic Press, San Diego, CA, chapter 5, pages 112-157 (1999))]에 검토되어 있다.

단백질 발현 시스템이 생체내 및 시험관내 모두에서 효과적으로 사용될 수 있는 것으로 입증되었다. 예를 들면, 헤르페스 심플렉스 바이러스(HSV) 1형 앰플리콘 벡터에 의한 사람 편평 세포 암종으로의 효율적인 유전자 전달이 공개되었다[참 조: Carew et al., 1998, Am. J. Surg. 176:404-408]. 헤르페스 심플렉스 바이러스는 신경계로의 유전자 전달을 위해 사용되었다[참조: Goins et al., J. Neurovirol. 3 (Sup. 1):S80-8 (1997)]. HSV-TK를 이용한 표적된 자살 벡터가 충실성 종양에 대해 시험되었다[참조: Smiley et al., Hum. Gene Ther. 8(8):965-77 (1997)]. 헤르페스 심플렉스 바이러스 1형 벡터가 결장 암종 세포에 대한 암 유전자 치료를 위해 사용되었다[참조: Yoon et al., Ann. Surg. 228(3):366-74 (1998)]. 간세포를 치료하기 위한 HSV/AAV(아데노-연관된 바이러스) 하이브리드[참조: Fraefel et al., Mol. Med. 3(12):813-825 (1997)]를 포함한 하이브리드 벡터가 형질감염의 기간을 연장하기 위해 개발되었다.

백시니아 바이러스가 이의 거대한 게놈 때문에 사람 유전자 치료를 위해 개발되었다[참조: Peplinski et al., Surg. Oncol. Clin. N. Am. 7(3):575-88 (1998)]. 퓨린 뉴클레오시드 피로포스포릴라제를 발현하는 티미딘 키나제-결실된 백시니아 바이러스가 종양 지정 유전자 치료 벡터로서의 사용을 위해 공개되었다[참조: Puhlman et al., Human Gene Therapy 10:649-657 (1999)].

아데노-수반(adeno-associated) 바이러스 2(AAV)가 사람 유전자 치료에 사용하기 위해 공개되었으나, AAV는 포유동물 세포에서의 최적의 복제 및 패키징을 위해 헬퍼 바이러스(예: 아데노바이러스 또는 헤르페스 바이러스)를 필요로 한다[참조: Snoeck et al., Exp. Nephrol. 5(6):514-20 (1997); Rabinowitz et al., Curr. Opn. Biotechnol. 9(5):470-5 (1998)]. 그러나, 감염성 재조합 AAV의 시험관내 패키징이 공개되었고, 이로 인해 이러한 시스템이 훨씬 더 전망이 있게 되었다[참조: Ding et al., Gene Therapy 4:1167-1172 (1997)]. 동종숙주역 레트로바이러스 수용체 cDNA의 AAV 매개된 전달은 정립된 원발성 사람 세포의 동종숙주역 레트로바이러스 형질도입을 허용한다[참조: Qing et al., J. Virology 71(7):5663-5667 (1997)]. 사람 야생형 p53을 발현하는 AAV 벡터를 이용하는 암 유전자 치료가 증명되었다[참조: Qazilbash et al., Gene Therapy 4:675-682 (1997)]. AAV 벡터를 이용한 혈관 세포내로의 유전자 전달이 또한 공개되었다[참조: Maeda et al., Cardiovascular Res. 35:514-521 (1997)]. AAV는 간 지정 유전자 치료에 적합한 벡터로서 입증되었다[참조: Xiao et al., J. Virol. 72(12):10222-6 (1998)]. AAV 벡터는 뇌 조직 및 중추신경계의 유전자 치료에 사용한 것이 증명되었다[참조: Chamberlin et al., Brain Res. 793(1-2):169-75 (1998); During et al., Gene Therapy 5(6):820-7 (1998)]. AAV 벡터는 또한 폐의 유전자 치료 및 사람 낭포성 섬유증 상피 세포로의 전달에 대해 아데노바이러스 벡터(AdV)와 비교되었다[참조: Teramoto et al., J. Virol. 72(11):8904-12 (1998)].

키메릭 AdV/레트로바이러스 유전자 치료 벡터 시스템은 각 바이러스가 레트로바이러스 생산자 세포의 중간 형성을 경유하여 작용상 통합되는 비통합적인 AdV를 형성하는데 유용한 특성을 포함한다[참조: Feng et al., Nat. Biotechnology 15(9):866-70 (1997); Bilbao et al., FASEB J 11(8):624-34 (1997)]. 유전자 치료 벡터의 이러한 강력한 새로운 생성은 표적된 암 유전자 치료를 위해 응용되었다[참조: Bilbao, et al., Adv. Exp. Med. Biol. 451:365-74 (1998)]. p53을 발현하는 AdV의 1회 주사는 사람 전립선 암 세포의 피하 종양 혹의 성장을 억제하였다[참조: Asgari et al., Int. J. Cancer 71(3):377-82 (1997)]. 진전된 비-소 세포 폐암 환자에 야생형 p53의 AdV 매개된 유전자 전달이 공개되었다[참조: Schuler et al., Human Gene Therapy 9:2075-2082 (1998)]. 이러한 동일한 암은 AdV 벡터에 의해 매개된 p53 유전자 대체 요법의 대상이 되었다[참조: Roth et al., Semin. Oncol. 25(3 Suppl 8):33-7 (1998)]. p53의 AdV 매개된 유전자 전달은 내피 세포 분화 및 생체내 혈관형성을 억제한다[참조: Riccioni et al., Gene Ther. 5(6):747-54 (1998)]. 전이성 흑색종의 면역요법으로서 흑색종 항원 gp75의 아데노바이러스-매개된 발현이 또한 공개되었다[참조: Hirschowitz et al., Gene Therapy 5:975-983 (1998)]. AdV는 동종숙주역 레트로바이러스에 의한 사람 세포의 감염을 촉진하고 레트로바이러스 감염의 효율을 증가시킨다[참조: Scott-Taylor, et al., Gene Ther. 5(5):621-9 (1998)]. AdV 벡터는 혈관 평활근 세포[참조: Li et al., Chin. Med. J.(Engl) 110(12):950-4 (1997)], 평편세포 암종 세포[참조: Goebel et al., Otolarynol Head Neck Surg 119(4):331-6 (1998)], 식도암 세포[참조: Senmaru et al., Int. J. Cancer 78(3):366-71 (1998)], 혈관사이 세포[참조: Nahman et al., J. Investig. Med. 46(5):204-9 (1998)], 교세포[참조: Chen et al., Cancer Res. 58(16):3504-7 (1998)], 동물의 관절[참조: Ikeda et al., J. Rheumatol. 25(9):1666-73 (1998)]로의 유전자 전달을 위해 사용되었다. 보다 최근에, AcV 벡터에 의해 매개된 카테터-이용 심장막 유전자 전달이 증명되었다[참조: March et al., Clin. Cardiol. 22(1 Suppl 1):I23-9 (1999)]. 적절한 조절 유전 요소로 AdV 시스템의 조작은 생체내에서 AdV-매개된 조절가능한 표적 유전자 발현을 허용한다 [참조: Burcin et al., PNAS (USA) 96(2):355-60 (1999)].

신드비스(Sindbis) 바이러스 및 셈리키(Semliki) 포레스트 바이러스-유래 벡터와 함께 사용하기에 적합한 발현 카세트로 형질전환시키기에 적합한 패키징 세포주와 함께 사람 유전자 치료 응용을 위한 알파바이러스 벡터가 개발되었다[참조: Polo et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA 96:4598-4603 (1999)]. 비세포병원성 플라비바이러스 레플리콘 RNA-기본 시스템이 또한 개발되었다[참조: Varnavski et al., Virology 255(2):366-75 (1999)]. 신비스(sinbis) 바이러스 벡터를 함유한 자살 HSV-TK 유전자가 종양 세포내로의 세포-특이적 표적화를 위해 사용되었다[참조: Iijima et al., Int. J. Cancer 80(1):110-8 (1998)].

사람 포우미(foamy) 바이러스(HFV)를 기본으로 이루어진 레트로바이러스 벡터는 유전자 치료 벡터로서의 전망을 보여준다[참조: Trowbridge et al., Human Gene Therapy 9:2517-2525 (1998)]. 포우미 바이러스 벡터는 자살 유전자 치료를 위해 설계되었다[참조: Nestler et al., Gene Ther. 4(11):1270-7 (1997)]. 또한, 재조합 쥐 사이토메갈로바이러스 및 프로모터 시스템이 고수준 발현을 위한 벡터로서 사용되었다[참조: Manning et al., J. Virol. Meth. 73(1):31-9 (1998); Tong et al., Hybridoma 18(1):93-7 (1998)].

비분열 세포내로의 유전자 전달이 센다이 바이러스 기본 벡터의 생성에 의해 가능하게 되었다[참조: Nakanishi et al., J. Controlled Release 54(1):61-8 (1998)].

비분열 체세포의 형질전환을 가능하게 하기 위한 다른 노력으로서, 렌티바이 러스 벡터가 개발되었다. 복제-결핍 사람 면역결핍 바이러스(HIV) 기본 벡터를 이용한 낭포성 섬유증의 유전자 치료가 공개되었다[참조: Goldman et al., Human Gene Therapy 8:2261-2268 (1997)]. 렌티바이러스 벡터에 의해 간 및 근육내로 전달된 유전자의 지속적인 발현이 또한 제시되었다[참조: Kafri et al., Nat. Genet. 17(3):314-7 (1997)]. 그러나, 안전성이 주된 현안이 되고 있으며 개선된 벡터 개발이 급속히 진행되고 있다[참조: Kim et al., J. Virol, 72(2):994-1004 (1998)]. HIV LTR 및 Tat의 검사는 벡터 개발을 위한 게놈의 구성에 관한 정보를 제공한다[참조: Sadaie et al., J. Med. Virol. 54(2):118-28 (1998)]. 따라서, 효과적인 HIV 기본 벡터의 유전적 요건이 보다 잘 이해되고 있다[참조: Gasmi et al., J. Virol. 73(3):1828-34 (1999)]. 자가 불활성화 벡터 또는 잠정적인 패키징 세포주가 공개되었다[참조: Zuffery et al., J. Virol. 72(12):9873-80 (1998); Miyoshi et al., J. Virol. 72(10):8150-7 (1998); Dull et al., J. Virol. 72(11):8463-71 (1998); 및 Kaul et al., Virology 249(1):167-74 (1998)]. HIV 벡터에 의한 사람 림프구 및 CD34+ 세포의 효율적인 형질도입이 제시되었다[참조: Douglas et al., Hum. Gene Ther. 10(6):935-45 (1999); Miyoshi et al., Science 283(5402):682-6 (1999)]. HIV 기본 벡터를 사용하여 안전성을 최소화한 것으로서 고양이 면역결핍 바이러스(FIV) 렌티바이러스 벡터에 의한 비분열 사람 세포의 효율적인 형질도입이 공개되었다[참조: Poeschla et al., Nature Medicine 4(3):354-357 (1998)]. FIV 벡터에 의한 사람 혈액 단핵세포의 생산적인 감염이 제시되었다[참조: Johnston et al., J. Virol. 73(3):2491-8 (1999)].

다수의 바이러스 벡터는 조작이 어렵고 삽입된 DNA의 수용력이 한계가 있는 한편, 이들 한계 및 단점이 연구되어 왔다. 예를 들면, 단순화된 바이러스 패키징 세포주 이외에, 사람 헤르페스 바이러스, 헤르페스 심플렉스 바이러스 1형(HSV-1) 및 엡스타인-바르 바이러스(EBV)로부터 유도된 미니-바이러스 벡터를 개발하여 유전 물질의 조작 및 바이러스 벡터의 생성을 단순화하였다[참조: Wang et al., J. Virology 70(12):8422-8430 (1996)]. 헬퍼-독립적인 레트로바이러스 벡터내로 외래 DNA의 삽입을 단순화하기 위해 어뎁터 플라스미드가 제시되어 왔다[참조: J. Virology 61(10):3004-3012 (1987)].

바이러스 벡터는 유전자 치료를 실현하기 위한 유일한 수단이 아니며, 수개의 비-바이러스 벡터가 공개되었다. 상피 성장 인자/DNA 폴리플렉스(EGF/DNA)의 사용을 기본으로 한 표적된 비-바이러스 유전자 전달 벡터가 효율적이고 특이적인 유전자 전달을 제공하는 것으로 나타났다[참조: Cristiano, Anticancer Res. 18:3241-3246 (1998)]. 양이온성 리포좀을 사용한 맥관구조 및 CNS의 유전자 치료가 증명되었다[참조: Yang et al., J. Neurotrauma 14(5):281-97 (1997)]. 또한, 양이온성 리포좀을 사용한 췌장의 일시적 유전자 치료가 달성되었다[참조: Denham et al., Ann. Surg. 227(6):812-20 (1998)]. 유전자 전달을 위한 키토산-기본 벡터/DNA 복합체가 효과적인 것으로 제시되었다[참조: Erbacher et al., Pharm. Res. 15(9):1332-9(1998)]. 테르플렉스 시스템을 기본으로 한 비-바이러스 DNA 전달 벡터가 공개되었다[참조: Kim et al., 53(1-3):175-82 (1998)]. 유전자 전달을 달성하기 위해 바이러스 입자 피복된 리포좀 복합체가 사용되었다[참조: Hirai et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 241(1):112-8 (1997)].

티미딘 키나제 유전자를 암호화하는 비-바이러스 T7 벡터의 직접적인 종양 주사에 의한 암 유전자 치료가 증명되었다[참조: Chen et al., Human Gene Therapy 9:729-736 (1998)]. 플라스미드 DNA 제조는 직접적인 주사 유전자 전달을 위해 중요하다[참조: Horn et al., Hum. Gene Ther. 6(5):656-73 (1995)]. 변형된 플라스미드 벡터가 직접적인 주사를 위해 특이적으로 개작되었다[참조: Hartikka et al., Hum. Gene Ther. 7(10);1205-17 (1996)].

따라서, 다양한 유전자 전달/유전자 치료 벡터 및 작제물이 본 분야에 알려져 있다. 이들 벡터는 본 발명의 방법에 사용하기 위해 용이하게 개작된다. 재조합 DNA/분자 생물학 기술을 사용하여 작동적으로 연결된 Raf 또는 Ras 암호화 핵산 단편(활성 또는 비활성)을 선택된 발현/전달 벡터내로 삽입하는 적절한 조작에 의해 본 발명의 실시를 위한 다수의 균등한 벡터를 생성할 수 있다.

F. 혈관형성의 조절 방법

한 가지 관점으로서, 본 발명은 질병 진행 또는 증세와 연관된 조직에서 혈관형성을 조절하고, 그럼으로써 혈관형성에 의존하는 조직내의 경과에 영향을 미치는 방법을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 질병 진행 또는 증세와 연관되거나 그러한 진행 또는 증세를 앓고 있는 조직에 Raf 단백질 또는 활성 또는 불활성 Raf를 발현하는 핵산 벡터를 포함하는 혈관형성-조절 양의 조성물을 투여함을 포함한다.

추가의 방법은 질병 진행 또는 증세와 연관된 조직에 Ras 단백질 또는 활성 또는 불활성 Ras를 발현하는 핵산 벡터를 포함하는 혈관형성-조절 양의 조성물을 투여함을 포함한다. 다른 방법 관점은 질병 진행 또는 증세와 연관된 조직에 혈관형성-조절 양의 Raf 및 Ras 단백질 또는 활성 또는 불활성 Raf 및 Ras를 발현하는 하나 이상의 핵산 벡터를 투여함을 포함한다.

혈관이 혈관형성 자극시 침투할 수 있는 피부, 근육, 장, 결합조직, 뇌조직, 신경 세포, 골절, 골 및 기타 조직을 포함한 다양한 조직 또는 조직으로 구성된 기관은 질병 증세에서 혈관형성을 유지할 수 있다.

비록 본 발명이 모든 포유동물에 효과적일 수 있으나, 많은 양태에서 본 발명에 따라 치료될 환자는 사람 환자이다. 본원에서 "환자"는 사람 환자 뿐만 아니라 혈관형성이 연루된 질병과 연관된 조직의 치료가 필요한 모든 포유동물 종, 특히 농축산 사육 포유동물 종의 가축 환자이다.

따라서, 본 발명을 구현하는 방법은 Raf 및/또는 Ras 단백질 또는 Raf 및/또는 Ras 단백질을 발현하는 핵산 벡터를 함유하는 생리학적으로 허용되는 조성물을 치료학적으로 유효한 양으로 환자에게 투여함을 포함한다.

Raf 또는 Ras 단백질의 투여량 범위는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 단백질의 형태 및 효능에 의해 좌우되며, 혈관형성 및 혈관형성에 의해 매개된 질환 증세를 경감시키고자 하는 효과를 달성하기에 충분히 많은 양이다. 용량은 고점도 증후군, 폐부종, 충혈성 심장 마비 등과 같은 유해한 부작용을 일으킬 정도로 많은 양이어서는 안된다. 일반적으로, 용량은 환자의 연령, 상태, 성별 및 질병의 중증 에 따라 변할 수 있으며 본 분야의 숙련가에 의해 결정될 수 있다. 용량은 또한 합병증을 고려하여 의사에 의해 조정될 수 있다.

치료학적으로 유효한 양은 치료받는 조직에서 혈관형성의 측정가능한 조절을 생성하기에 충분한 Raf 또는 Ras 단백질 또는 (활성 또는 불활성) Raf 또는 Ras 단백질을 암호화하는 핵산의 양, 즉 혈관형성-조절 양이다. 혈관형성의 조절은 본원에 기술된 CAM 검정, 종양 조직의 검사 또는 본 분야의 숙련가에게 알려진 다른 방법에 의해 시험관내에서 측정 또는 모니터링할 수 있다.

Raf 또는 Ras 단백질 또는 이러한 단백질을 발현하는 핵산 벡터는 주사 또는 시간 경과에 따른 점차적인 주입에 의해 비경구로 투여할 수 있다. 비록 치료될 조직이 전형적으로 체내에서 전신 투여에 의해 접근되고 이에 따라 치료 조성물의 정맥내 투여에 의해 대부분 흔히 치료될 수 있을 지라도, 표적된 조직이 표적 분자를 함유할 가능성이 있는 다른 조직 및 전달 수단이 제공된다. 따라서, 본 발명의 조성물은 정맥내, 복강내, 근육내, 피하, 강내 및 경피로 투여될 수 있으며, 필요한 경우, 연동 수단에 의해 전달될 수 있다.

Raf 또는 Ras 단백질 또는 Raf 또는 Ras 단백질을 발현하는 핵산 벡터를 함유하는 치료 조성물은 편리하게는 정맥내로, 예를 들면, 단위 용량의 주사에 의해 투여할 수 있다. 본 발명의 치료 조성물과 관련하여 사용되는 용어 "단위 용량"은 피험자를 위해 단위 용량으로서 적합한 물리적으로 구별되는 단위로서, 각 단위는 필요한 생리학적으로 허용되는 희석제(즉, 담체 또는 비히클)과 배합하여 목적하는 치료 효과를 생성하기 위해 계산된 활성 물질의 예정량을 함유한다.

바람직한 양태로서, 활성 물질은 단일 용량으로 정맥내로 투여한다. 국소 투여는 직접적인 주사에 의해 또는 해부학적으로 분리된 구획을 이용함으로써, 즉 표적 기관계의 미세순환의 분리, 순환계에서의 재관류 또는 질환 조직과 연관된 맥관구조의 표적 영역의 일시적 폐색을 이용한 카테터에 의해 달성할 수 있다.

조성물은 용량형에 적합한 방식으로 및 치료학적으로 유효한 양으로 투여된다. 투여량 및 시점은 치료받는 피험자, 활성 성분을 이용하는 피험자의 시스템의 수용력 및 목적하는 치료 효과의 정도에 따라 좌우된다. 투여에 필요한 활성 성분의 정확한 양은 의사의 판단에 의해 결정되며 개개인에 따라 다르다. 그러나, 전신 적용에 적합한 용량 범위는 본원에 기술되어 있고 투여 경로에 의해 좌우된다. 적합한 투여 방법은 다양할 수 있으나, 초기 투여 후 주사 또는 기타 투여에 의해 1시간 이상의 간격으로 반복 용량을 적용하는 것이 전형적이다. 다른 방도로서, 생체내 요법을 위해 특정된 범위내에서 혈중 농도를 유지하기에 충분한 연속적인 정맥내 주입이 제시된다.

1. 혈관형성 억제

혈관형성 억제가 중요한 다양한 질병을 혈관형성 질병이라고 하며, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 면역성 및 비면역성 염증, 만성 관절성 류마티즘 및 건선과 같은 염증 질환, 당뇨성 망막증과 같은 혈관의 부적절하거나 실기한 침입과 연관된 질환, 신생혈관 녹내장, 재협착, 아테롬성 동맥경화 플라그 및 골다공증에서의 모세관 증식 및 암 연관된 질환(예: 충실성 종양, 충실성 종양 전이, 혈관섬유 종, 미숙아망막증, 혈관종, 카포시 육종 및 종양 성장을 유지하기 위해 신생혈관화를 필요로 하는 기타 암)이 포함된다.

따라서, 질병 증세와 연관된 조직에서 혈관형성을 억제하는 방법은 질병의 증세를 경감시키고, 질환에 따라 질환의 치유에 기여할 수 있다. 한 가지 양태로서, 본 발명은 질환 증세와 연관된 조직에서 혈관형성 자체의 억제를 제공한다. 조직에서 혈관형성의 정도 및 이에 따라 본 발명의 방법에 의해 달성된 억제의 정도는 다양한 방법에 의해 평가될 수 있다.

따라서, 한 가지 양태로서, 치료될 조직은 염증 조직이고, 억제될 혈관형성은 염증 조직의 신생혈관화가 있는 염증 조직 혈관형성이다. 이러한 특정 방법은 만성 관절성 류마티즘 환자와 같은 관절염 조직, 면역성 또는 비면역성 염증 조직, 건선 조직 등에서 혈관형성의 억제를 포함한다.

다른 양태로서, 치료될 조직은 당뇨성 망막증, 황반 변성 또는 신생혈관 녹내장과 같은 망막 질환을 앓고 있는 환자의 망막 조직이며, 억제될 혈관형성은 망막 조직의 신생혈관화가 있는 망막 조직 혈관형성이다.

추가의 양태로서, 치료될 조직은 충실성 종양, 전이, 피부암, 유방암, 혈관종 또는 섬유성혈관종 및 기타 암 환자의 종양 조직이며, 억제될 혈관형성은 종양 조직의 신생혈관화가 있는 종양 조직 혈관형성이다. 본 발명의 방법에 의해 치료가능한 전형적인 충실성 종양 조직으로는 폐, 췌장, 유방, 장, 후두, 난소 및 기타 조직이 포함된다. 종양 조직 혈관형성의 억제는 종양 성장에서 신생혈관화가 담당하는 중요한 역할 때문에 특히 바람직한 양태이다. 종양 조직의 신생혈관화의 부재 하에서, 종양 조직은 필요한 영양분을 얻지 못하며, 성장이 저하되고, 추가의 성장이 정지되며, 퇴화하고, 궁극적으로 괴사되어 사멸된다.

다시 말해서, 본 발명은 본 발명의 방법에 따라 종양 혈관형성을 억제함으로써 종양 신생혈관화를 억제하는 방법을 제공한다. 유사하게는, 본 발명은 혈관형성-억제 방법을 실시함으로써 종양 성장을 억제하는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법은 또한 (1) 전이성 암 세포가 원발성 종양을 죽일 수 있도록 전이의 형성이 원발성 종양의 혈관화를 필요로 하고, (2) 이차 부위에서의 전이 확립이 전이의 성장을 유지하기 위해 신생혈관화를 필요로 하기 때문에 전이의 형성에 대해 특히 효과적이다.

또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 방법을 충실성 종양에 대해 이루어지고 전이의 확립을 억제하기 위한 통상적인 화학요법과 같은 다른 요법과 병용하여 실시하는 것을 포함한다. 혈관형성 억제제의 투여는 전형적으로 화학요법 동안에 또는 후에 수행하나, 종양 조직에 혈액 및 영양분이 제공되어 혈관형성이 회복하도록 유도함으로써 종양 조직이 독성 공격에 반응하는 시점에서 화학요법의 처방 후 혈관형성을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 충실성 종양을 전이에 대한 예방으로서 제거하는 수술 후에 혈관형성 억제 방법을 투여하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법이 종양 신생혈관화의 억제에 적용되는 한, 본 발명의 방법은 종양 조직 성장의 억제, 종양 전이 형성의 억제 및 확립된 종양의 퇴화에 적용할 수 있다.

재협착은 혈관재생술의 성공을 방해하는 경피적 경혈관 관상동맥 성형술의 부위에서 조직내로 평활근 세포(SMC)가 이동 및 증식하는 과정이다. 재협착 동안에 SMC의 이동 및 증식은 본 발명의 방법에 의해 억제되는 혈관형성 과정으로 고려될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 혈관재생술 절차 후 환자에게서 본 발명의 방법에 따른 혈관형성을 억제함으로써 재협착의 억제를 포함한다. 재협착 억제의 경우, 혈관재생술 절차 후 전형적으로 약 2 내지 약 28일 동안, 더욱 전형적으로는 절차 후부터 약 14일간, 관상 혈관벽이 재협착의 위험에 있기 때문에 불활성화된 티로신 키나제가 혈관재생술 절차 후에 투여되는 것이 전형적이다.

질환 상태와 연관된 조직에서 혈관형성을 억제하고, 그럼으로써 혈관형성 관련 질환의 치료를 실시하기 위한 본 발명의 방법은 혈관형성이 발생중이거나 발생 위험에 처해 있는 조직을, 불활성화된 Raf 단백질 또는 이를 발현하는 벡터를 포함하는 치료학적으로 유효한 양의 조성물과 접촉시킴을 포함한다. 혈관형성 억제 및 종양 퇴화는 치료 조성물과의 최초 접촉 후 7일 이내에 일어난다. 불활성 Raf 또는 Ras 단백질에의 추가 또는 연장된 노출은 7일 내지 6주가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 14일 내지 28일이다. 조절 효과가 좀더 일찍 검출되는 경우 보다 짧은 노출 기간이 유용할 수 있으나, 투여 후 적어도 12시간 동안의 노출이 바람직하다.

2. 혈관형성 증강

혈관형성을 촉진 또는 증강시키는 것이 필요한 경우, 조직에 활성 Raf 또는 Ras 단백질의 투여가 유용하다. 투여 경로 및 시점은 위에 억제에 대해 기술된 방법과 유사하다.

G. 치료학적 조성물

본 발명은 본원에 기술된 치료 방법을 실시하는데 유용한 치료학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 치료학적 조성물은 활성 성분으로서 본원에 기술된 Raf 또는 Ras 단백질 또는 Raf 또는 Ras 단백질을 발현할 수 있는 벡터가 생리학적으로 허용되는 담체에 용해 또는 분산되어 있다. 바람직한 양태로서, 치료학적 조성물은 치료 목적을 위해 포유동물 또는 사람 환자에 투여될 때 면역원성이 아니다.

조성물, 담체, 희석제 및 시약을 언급할 때 본원에 사용되는 용어 "약제학적으로 허용되는", "생리학적으로 허용되는" 및 이의 문법적 변형은 상호교환적으로 사용되며, 물질이 메스꺼움, 현기증, 구토 등과 같은 바람직하지 않은 생리적 효과를 유발하지 않고서 포유동물에 투여할 수 있음을 나타낸다.

활성 성분이 용해 또는 분산되어 있는 약물학적 조성물의 제조는 본 분야에 잘 이해되고 있으며, 제형을 기준으로 한정될 필요가 없다. 전형적으로, 이러한 조성물은 액제 또는 현탁제와 같은 주사제로 제조되나, 사용전에 액체로 재구성되는 액제 또는 현탁제에 적합한 고체 형태로 제조될 수 있다. 제제는 또한 유화제로 만들거나 리포좀 조성물로 제조될 수 있다.

활성 성분은 약제학적으로 허용되고 활성 성분과 혼화가능하며 본원에 기술된 치료 방법에 사용하기에 적합한 양의 부형제와 혼합될 수 있다. 적합한 부형제의 예로는 물, 염수, 덱스트로즈, 글리세롤, 에탄올, 이들의 혼합물 등이 포함된다. 또한, 필요한 경우, 조성물은 활성 성분의 효능을 증강시키는 소량의 보조 물 질, 예를 들면, 습윤제, 유화제, pH 완충제 등을 함유할 수 있다.

본 발명의 치료학적 조성물은 함유된 성분들의 약제학적으로 허용되는 염을 함유할 수 있다. 약제학적으로 허용되는 염으로는 무기산(예: 염산 또는 인산) 또는 유기산(예: 아세트산, 타르타르산, 만델산 등)과 형성되는 산 부가염(폴리펩타이드의 유리 아미노 그룹과 형성됨)이 포함된다. 유리 카복실 그룹과 형성된 염이 또한 무기 염기(예: 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 수산화칼슘 또는 수산화제2철) 또는 유기 염기(예: 이소프로필아민, 트리메틸아민, 2-에틸아미노 에탄올, 히스티딘, 프로카인 등)로부터 유도될 수 있다.

생리학적으로 허용되는 담체는 본 분야에 잘 알려져 있다. 액체 담체의 예로는 활성 성분 및 물 이외에 다른 물질을 함유하지 않거나 생리학적 pH 값의 인산나트륨과 같은 완충액, 생리학적 염수 또는 둘 다(예: 인산염-완충된 염수)를 함유하는 멸균 수용액이다. 추가로, 수성 담체는 하나 이상의 완충염 뿐만 아니라 염화나트륨 및 염화칼륨과 같은 염, 덱스트로즈, 폴리에틸렌 글리콜 및 기타 용질을 함유할 수 있다.

액체 조성물은 또한 물의 존재 또는 부재하에 액체 상을 함유할 수 있다. 이러한 추가의 액체 상의 예로는 글리세린, 식물성유(예: 면실유) 및 수-유 에멀젼이 포함된다.

치료학적 조성물은, 전형적으로 전체 치료학적 조성물의 중량당 적어도 0.1%의 Raf 또는 Ras 단백질의 양을 함유하도록 제형되는, 혈관형성 조절양의 본 발명의 Raf 또는 Ras 단백질 또는 유효량의 Raf 또는 Ras 단백질을 발현하기에 충분한 재조합 DNA 발현 벡터를 함유한다. 중량%는 전체 조성물에 대한 Raf 단백질의 중량 비율이다. 따라서, 0.1중량%는 100g의 전체 조성물당 0.1g의 Raf 또는 Ras 단백질이다. DNA 발현 벡터의 경우, 투여량은 발현 벡터의 성질, 치료될 조직 및 기타 고려해야 할 사항에 의해 결정된다. 적합한 투여량은 벡터의 양 또는 예상되는 단백질 발현 양으로 측정할 수 있다.

H. 제품

본 발명은 또한 본 발명의 Raf 또는 Ras 단백질을 제공하기 위한 표지된 용기 제품을 포함한다. 제품은 포장재와 당해 포장재에 함유되어 있는 약물을 포함한다.

제품 중의 약제는 Raf 또는 Ras 단백질을 제공하기에 적합하고 기술된 지침에 따라 본원에 기술된 바와 같이 약제학적으로 허용되는 형태로 제형화되는 본 발명의 모든 조성물이다. 따라서, 조성물은 Raf 및/또는 Ras 단백질 또는 Raf 및/또는 Ras 단백질을 발현할 수 있는 DNA 분자를 포함할 수 있다. 제품은 단위 용량 또는 수회 용량으로서 본원에 기술된 증세를 치료하는데 충분한 양의 약제를 함유한다.

포장재는 혈관형성 억제 또는 증강에 의해 보조되는 증세 및 기타 본원에 기술된 증세를 치료하기 위한 함유된 약제의 용도를 표시하는 표지를 포함한다. 표지는 추가로 사용 지침 및 마케팅을 위해 필요할 수 있는 관련 정보를 포함할 수 있다. 포장재는 약제의 저장을 위한 용기를 포함할 수 있다.

본원에 사용된 용어 포장재는 고정 수단안에 약제를 보유할 수 있는 유리, 플라스틱, 종이, 호일 등의 재료를 가리킨다. 따라서, 포장재는, 예를 들면, 약제를 포함한 약제학적 조성물을 함유하기 위해 사용되는 플라스틱 또는 유리 바이알, 적층 기낭 및 기타 용기일 수 있다.

바람직한 양태로서, 포장재는 제품의 내용물 및 함유된 약제의 용도를 기술하는 명백한 표시인 표지를 포함한다.

실시예

본 발명에 관한 하기 실시예는 예시적인 것으로 본 발명을 특정적으로 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 게다가, 본 분야의 숙련가에게 알려져 있거나 이후에 개발되는 본 발명의 다양한 변형은 아래 특허청구범위에 기술된 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1. c- Raf 발현 작제물의 제조

본 발명의 방법에 의해 혈관형성을 조절하는데 유용한 발현 작제물을 제조하기 위해 c-Raf cDNA를 조작하고 발현 작제물/벡터내로 삽입시킨다.

야생형(즉, 내인성) 사람 c-Raf를 암호화하는 cDNA 서열은 도 7의 핵산 서열(서열 1, 뉴클레오타이드 130...2076)로 표시되며, 이로부터 해독된 Raf 단백질의 아미노산 잔기 서열은 도 8(서열 2)에 도시되어 있다.

본 발명은 혈관형성을 조절하는 c-Raf 기능의 두 카테고리를 제공한다. 상기 논의된 바와 같이, 한 카테고리는 혈관형성을 증가시키는 Raf 분자를 함유하며 이에 따라 활성 단백질로 간주된다. 혈관형성을 유도하는 야생형 Raf가 다양한 변이와 함께 본 발명에서 제시된다.

혈관 성장을 유도하고 그럼으로써 생체내 종양 중량을 증가시키는 능력의 관점에서 작용하는 야생형 c-Raf의 한 가지 바람직한 변이는 Raf의 아미노산 잔기 306-648(Raf306-648)만을 발현하는 Raf 돌연변이 작제물이다. 이 작제물은 전체 조절 키나제 도메인이 결실되어 있으며, 이에 따라 구성적으로 활성적인 Raf 단백질로서 언급된다.

Raf에서의 돌연변이는 또한 혈관형성에 대한 반대의 조절 효과를 나타내는 것으로 제시되었다. 즉, 혈관형성을 자극하는 것이 아니라 억제하는 것이다. 이러한 변이는 불활성 Raf 돌연변이라고 언급된다. 이러한 억제 활성을 제공하는 돌연변이를 갖는 단백질은 또한 이들이 Raf의 내인성 활성으로부터 기인하는 것 뿐만 아니라 성장인자 자극으로부터 기인하는 증가된 Raf 활성을 포함하여 신생혈관화를 억제한다는 점에서 우성 음성 Raf 단백질로서 언급된다. 따라서, 본 발명의 야생형 c-Raf의 특정 돌연변이는 또한 혈관 성장을 차단하고 그럼으로써 예를 들면 생체내 종양 중량을 감소시키는 능력과 관련하여 우성 음성으로서 작용할 수 있다.

대표적인 억제 Raf 작제물은 라이신 아미노산 잔기 375가 다른 아미노산, 바람직하게는 메티오닌으로 변이된 Raf 돌연변이(즉, Raf K375M)이다. 키나제 도메인에서의 이러한 점 돌연변이는 ATP 결합을 억제하고, 또한 혈관 세포 및 종양 세포 신호전달 및 증식과 연관된 키나제-의존 Raf 기능을 차단한다. 다른 억제 Raf 돌연 변이체는 키나제 도메인이 결실된 절단된 Raf 단백질 형태로 아미노산 잔기 1-305(즉, Raf 1-305)를 포함한다.

점 돌연변이와 관련하여, 목적하는 억제 또는 자극 활성을 제공하는 어떠한 돌연변이도 본 발명에서 사용되는 것으로 고려된다. 목적하는 Raf 단백질(이의 돌연변이 또는 단편)을 발현된 아미노산 태그, 항원성 에피토프, 형광 단백질 또는 다른 그러한 단백질 또는 펩타이드와 결합시킨 융합 단백질 작제물이, Raf 단백질의 목적하는 조절 효과가 완전한 한, 또한 제공된다.

cDNA에서의 목적하는 c-Raf 돌연변이를 생성하기 위해, 당업자에게 잘 알려진 표준 부위지정 돌연변이유발 절차가 사용되었다. 목적하는 돌연변이를 삽입하기 위해 고안된 PCR 프라이머가 또한 후속 클로닝 단계를 촉진하기 위한 제한 부위를 갖도록 설계되었다. Raf 암호화 핵산 서열의 완전한 단편은 Raf의 닭, 사람 및 기타 상동체의 알려진 cDNA 서열을 기본으로 한 PCR 증폭 기술을 통해 핵산 작제물로부터 결실되고 이어서 새로운 작제물의 형성된다.

특정적으로, 도 7에 도시된 야생형 Raf cDNA 서열을 다양한 방법으로 변형시켜 본 발명의 원칙을 증명하기 위한 Raf 돌연변이체를 작제하였다. 이들 돌연변이체는 본원에 기술된 레트로바이러스 발현 시스템내로 삽입되었다.

Raf K375M으로 명명한 제1 돌연변이 Raf가 야생형 사람 Raf로부터 아미노산 잔기 위치 375의 라이신을 메티오닌으로 치환시켜 작제되었다. Raf K375M은 본원에 정의된 바와 같은 "불활성" Raf 단백질이다.

Raf 306-648로 명명한 제2 돌연변이 Raf가, 야생형 사람 Raf로부터 아미노 말단 부분이 결실되고 절단된 카복시 말단 잔기 306-648이 남음으로써 작제되었다. Raf 306-648은 본원에 정의된 바와 같은 "활성" Raf 단백질이다.

Raf 1-305로 명명된 제3 돌연변이 Raf가, 야생형 사람 Raf로부터 카복시 말단이 결실되고 절단된 아미노 말단 잔기 1-305가 남음으로써 작제되었다. Raf 1-305는 본원에 정의된 바와 같은 "불활성" Raf 단백질이다.

본 발명의 Raf 또는 Ras 단백질을 발현하는데 사용하기 위한 다른 발현 벡터는 또한 미국 특허 제4,797,368호, 제5,173,414호, 제5,436,146호, 제5,589,377호 및 제5,670,488호에 기술된 아데노바이러스 벡터를 포함한다. Raf 또는 Ras 조절 단백질의 전달을 위한 다른 방법은 미국 특허 제5,675,954호에 기술된 비-바이러스 벡터 시스템으로 Raf 또는 Ras cDNA의 전달 및 미국 특허 제5,589,466호에 기술된 나 DNA로서 cDNA 자체의 전달을 포함한다. 본 발명의 작제물의 전달은 바이러스 벡터의 국소 적용으로 한정되지 않으며, 바이러스 벡터 제제는 또한 혈관 층 내로의 전신 전달을 위해 정맥내로 주사되거나 피하, 조직내 등으로 주사될 수 있다. 이들 벡터는 또한 예로서 종양의 국소 주사에 의해 증가된 신생혈관화 부위를 표적으로 할 수 있다.

시험관내 발현된 단백질이 또한 단백질 또는 폴리펩타이드의 전달에 유용한 방법에 의해 선택된 Raf 또는 Ras 단백질의 발현 및 정제 후 전달을 위해 제공된다. 이러한 한 가지 방법은 미국 특허 제4,356,167호, 제5,580,575호, 제5,542,935호에 기술된 바와 같은 리포좀 전달 시스템을 포함한다. 본 발명의 Raf 또는 Ras 단백질의 발현 및/또는 전달에 사용하기 위한 다른 벡터 및 단백질 전달 시스템은 당업자에게 잘 알려져 있다.

2. 사람 종양 모델

본 발명의 효능을 증명하기 위해, 사람 종양 세포를 무흉선 마우스의 옆구리에 피하로 이식하고 약 100mm³로 성장하도록 두었다. 이러한 이종이식 모델에서 이식체 주변 조직의 쥐 내피 세포는 정상적인 혈관형성 신호에 반응하여 성장 사람 종양으로 성장하는 맥관구조를 형성하고, 종양은 혈관화한다. 따라서, 미세혈관이 쥐 내피 세포에 의해 형성되는 반면, 종양 조직 자체는 사람 세포를 포함한다.

3. 마우스 계통 세포를 감염시키나 사람 종양 세포는 감염시키지 못하는 레트로바이러스 전달 벡터

클론텍(Clonetech)의 레트로바이러스 발현 벡터를 사용하여 본원에 기술된 Raf의 작제물을 함유하는 동종숙주역 레트로바이러스를 작제하였다. 감염성 레트로바이러스의 조직 특이성을 증명하기 위해 b-갈락토시다제를 발현하는 레트로바이러스 발현 벡터 작제물을 도 1의 범례에 기술된 바와 같이 동종숙주역 패키징 세포를 사용하여 패키징하였다.

마우스 3T3, 마우스 내피 세포, 사람 상피 선암종 LS174 세포 및 사람 흑색종 M21 세포를 시험관내에서 배양하고, 각각을 동종숙주역으로 패키징된 레트로바이러스에 노출시켰다. 단지 쥐 세포만이 검출가능한 b-갈락토시다제를 발현하였으며, 이것은 쥐 세포만이 이 발현 시스템에서 동종숙주역으로 패키징된 레트로바이 러스에 의해 감염되었음을 가리킨다.

4. 시험관내에서 Raf 키나제 활성을 소실시키는 불활성 Raf 키나제

불활성 Raf 키나제의 세포 효과를 증명하기 위해 bFGF에 의해 유도된 마우스 내피 세포를 이용한 시험관내 모델을 사용하였다. 마우스 내피 세포에 bFGF 투여에 의한 Raf 활성의 정상적인 유도는 이들 세포가 도 2의 범례에 기술된 바와 같이 불활성 Raf K375M 키나제를 발현하는 레트로바이러스 작제물에 의해 감염되었을 때 차단되었다. 도 2의 데이터는 Raf 키나제 활성의 양이 세포가 불활성 Raf 키나제를 발현하는 벡터에 의해 감염되었을 때 실질적으로 감소됨을 보여준다.

5. 생체내에서 혈관형성을 소실시키는 불활성 Raf 키나제

혈관형성을 위한 생체내 쥐 피하 모델을 사용하여 불활성 Raf 키나제의 효과를 연구하였다. 결과로서, 도 3의 범례에 기술된 바와 같이 불활성 Raf K375M 키나제 단백질을 생성하는 레트로바이러스를 발현하는 세포의 존재 또는 부재하에 bGFG를 주사함으로써 마우스에서 혈관형성이 유도되었다. 도 3에서 보는 바와 같이, 불활성 Raf 키나제의 존재는 혈관형성 지수를 실질적으로 감소시켰다.

6. 생체내에서 혈관형성을 유도하는 활성 Raf 키나제

혈관형성을 위한 쥐 피하 모델을 사용하여 활성 Raf 키나제의 효과를 연구하였다. 결과로서, 도 4의 범례에 기술된 바와 같이 활성 Raf 306-648 키나제를 생성 한 레트로바이러스를 발현하는 세포를 주사함으로써 혈관형성이 유도되었다. 도 4에서 보는 바와 같이, 활성적인 돌연변이 Raf 키나제는 생체내에서 혈관형성을 유도한다.

7. 아폽토시스를 유도하는 불활성 Raf 키나제

상기된 마우스 이종이식 모델을 사용하여 불활성 Raf의 생체내 효과를 연구하였다. 결과로서, 백오십만개의 사람 선암종 LS174 세포를 주사함으로써 도 5의 범례에 기술된 바와 같이 모델을 설정하였다. 약 100mm³의 종양을 확립한 후 불활성 Raf K375M 키나제를 발현하는 레트로바이러스를 종양내로 주사하고, 48시간 후에 종양 단편에 대해 면역조직화학을 실시하였다. 이 결과는 도 5(플래그 태그)에 기술되어 있으며, 레트로바이러스 감염이 내피 특이적임을 가리키며 또한 vWF 염색을 통해 내피 세포가 레트로바이러스 감염에 집중되었음을 보여준다. 염색 데이터의 통합은 내피 세포, 바이러스 감염 및 아폽토시스의 발생이 모두 집중되었음을 보여주며, 이것은 불활성 Raf 단백질의 바이러스 전달이 내피 특이적이고 불활성 Raf가 아폽토시스를 유도함을 가리킨다.

8. 종양 퇴화를 유도하는 불활성 Raf 키나제

상기된 마우스 이종이식 모델을 사용하여, 종양 퇴화에 미치는 불활성 Raf의 생체내 영향을 연구하였다. 결과로서, 도 6의 범례에 기술된 바와 같이 모델을 설정하였고, 불활성 Raf K375M 키나제가 표시된 바와 같이 바이러스 상등물 또는 바 이러스-발현 세포로서 제공되었다. 확립된 종양은 불활성 Raf 키나제의 도입시 급속히 퇴화하는 것으로 나타났다.

9. Ras - Raf - MEK - ERK 경로의 활성화에 의존적인 혈관형성

혈관형성을 조절하는데 연루되어 있는 미토겐-활성화된 단백질 키나제(MAPK)/세포외 신호-조절된 키나제(ERK) 캐스케이드의 활성에 대한 종양 성장 수용체와 인테그린 수용체 연결 및 활성화의 상호작용을 결정하기 위해 실시예 9 내지 11의 하기 연구를 실시하였다. 인테그린-매개된 세포 흡착에 의한 MAPK 캐스케이드의 활성화는 문헌[참조: Aplin et al., Pharmacol. Rev., 50:197-263 (1998)]에서 검토된 바와 같이 많은 연구소에서 연구되었다. 계층적인 ERK 캐스케이드는 미토겐 수용체 및 성장 인자를 갖는 세포막에서 시작하여 그들은 작은 구아노신 트리포스페이트(GTPase) Ras를 회복시킨 다음, 이것은 단백질 키나제인 Raf에 결합하여 Raf를 활성화하고 이 Raf는 막으로 복귀하여 이 막에서 현재 미결정된 기작으로 활성화된다. 그런 다음, 활성화된 Raf는 MEK(MAPK/ERK 키나제)를 인산화하고 활성화한다. 이어서, MEK는 ERK1 및 ERK2를 인산화하고 활성화한 다음 이들은 핵으로 이동하고, 전사 인자를 활성화함으로써 변형된 유전자 발현을 통해 성장, 분화 또는 유사분열이 일어난다[참조: Tibbles et al., Cell Mol. Life Sci., 55:1230-1254 (1999)].

성장 인자 및/또는 인테그린 신호전달에 의해 매개되는 Raf의 활성화에서 Ras의 상승 조절은 현 연구의 주제이지만, 신호전달의 기작은 완전히 이해되지 않 고 있다[참조: Stewart et al., J. Biol. Chem., 275:8854-8862 (2000); Howe et al., J. Biol. Chem., 273:27268-27274 (1998)]. 그러나, 보다 중요한 것으로서, 혈관형성의 조절을 유도하는 세포 막 수용체 신호전달을 통한 Ras-Raf-MEK-ERK 일련 과정의 활성화가 본 발명이전에는 공개된 바 없다.

A. bFGF 에의 노출에 의해 유도되는 Ras

따라서, 혈관형성이 Ras-Raf-MEK-ERK 경로에 의존하는 것인지를 평가하기 위해, Ras 풀다운 검정에 의해 결정되는 바와 같이 bFGF에 노출된 병아리 장뇨막(CAM) 용해물에서 Ras 활성을 측정하였다.

정상적인 배아 혈관형성이 성숙 혈관을 형성한 후 CAM에서 혈관형성이 유도될 수 있다. 혈관형성은 문헌[참조: Leibovich et al., Nature, 329:630 (1987) and Ausprunk et al., Am. J. Pathol., 79:597 (1975)]에 기술된 바와 같이 특정 사이토킨 또는 종양 단편에 반응하여 유도되는 것으로 제시되었다. 혈관형성의 후속 유도 및 억제를 위해 병아리 배아로부터 CAM을 제조하였다. 10일된 병아리 배아를 McIntyre Poultry(캘리포니아 레이크사이드 소재)로부터 얻고, 습도 60% 37℃에서 배양하였다. 작은 크래프트 드릴[참조: Dremel, Division of Emerson Electric Co. Racine WI]을 사용하여 공기주머니 바로 위 계란 말단의 껍질에 작은 구멍을 냈다. 계란을 캔들링하여 미리 정해 둔 것으로 배아 혈관이 없는 부위에서 계란의 측면에 두 번째 구멍을 냈다. 처음 구멍에 음기압을 적용하여 껍질막으로부터 CAM을 빼내고, CAM위에 모조 공기주머니를 형성하였다. 작은 모델 분쇄 휠(Dremel)을 사용하여 떨어져 내린 CAM위에 껍질을 통해 1.0 cm x 1.0 cm 입방 윈도우를 절단하였다. 이 작은 윈도우는 밑에 있는 CAM에 직접 근접하도록 두었다.

이어서, 생성된 CAM 제제는 혈관형성이 감퇴되는 배형성 10일째에 사용하였다. 이 제제는 본 발명에서 아래에 기술된 바와 같이, 필요한 경우, 사이토킨 처리 또는 종양 접촉에 반응하여 갱신된 혈관형성을 유도하기 위해 사용하였다.

1) 성장 인자에 의해 유도된 혈관형성

혈관형성은 사이토킨 또는 성장 인자에 의해 유도되는 것으로 제시되었다. 행크스(Hanks) 균형 염 용액(HBSS, GIBCO, Grand Island, NY) 또는 재조합 염기성 섬유아세포 성장 인자(bFGF) 또는 혈관 내피 세포 성장 인자(VEGF)(Genzyme, Cambridge, MA)를 함유한 HBSS로 포화된 5 mm x 5 mm 왓맨 필터 디스크(Whatman Filter paper No. 1)를 혈관이 없는 영역에 있는 9 또는 10일 병아리 배아의 CAM에 올려놓음으로써 혈관형성을 유도하고 윈도우를 테이프로 밀봉하였다. 다른 성장 인자 또한 혈관 성장을 유도하는데 효과적이다. 혈관형성의 억제를 길항제(예: LM609 모노클로날 항체)의 정맥내 주사로 평가하는 검정의 경우, 혈관형성을 먼저 섬유아세포 성장 배지에서 bFGF 또는 VEGF로 유도한 다음 억제제를 실시예 10에 기술된 바와 같이 투여한다. 72시간 후에 광현미경에 의해 혈관형성을 모니터링하였다.

10일된 병아리 배아로부터의 CAM을 PBS 또는 30 ng의 bFGF로 포화된 필터 디스크로 국소적으로 자극하였다. 5분 후, CAM 조직을 잘라내고 용해 완충액중에서 균질화한 다음 Ras 활성을 Raf의 Ras 결합 도메인을 암호화하는 GST 융합 펩타이드 에 의해 침전되는 능력에 의해 결정하였다. 단지 활성 Ras가 Raf와 결합하기 때문에, 글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST)에 연결된 Raf의 Ras 결합 도메인으로 이루어진 재조합 단백질이 형성되었다. 차례로, GST가 조직 용해물로부터 활성 Ras의 침전을 가능하게 하는 세파로즈 비드에 결합되었다.

이 결과는 도 9에 나타나 있으며, Ras 활성은 Ras 풀다운 검정에 의해 결정되는 바와 같이 bFGF에 노출된 CAM 용해물에서 증가되었다. 따라서, Ras는 CAM에서 bFGF에 노출되면서 유도된다. CAM에서 혈관형성 혈관의 형성에 Ras의 역할은 또한 실시예 10에 기술된 바와 같이 평가된다.

B. 혈관형성에 필요한 Ras

혈관형성이 CAM 제제에서 Ras의 활성화에 의존적인지를 결정하기 위해, 아래에 기술된 바와 같이 Ras의 bFGF 활성화와 배합하여 우성 음성 Ras 돌연변이체 S17N Ras의 발현을 위해 RCAS 레트로바이러스 제제에 CAM을 노출하였다. 이 돌연변이체는 GTP에 비해 우선적인 친화성으로 GDP와 결합하는 것으로 제시되었으며, 그럼으로써 Ras-GEF를 봉쇄함으로써 내인성 Ras 활성화를 억제한다. 따라서, CAM 혈관형성 모델에 돌연변이체의 사용은 혈관형성에서 Ras의 역할을 평가하는 방법을 제공한다.

S17N Ras 돌연변이체는 상기된 바와 같이 17번 위치의 세린(S) 잔기에 대한 암호화 삼중자를 아스파라긴(N) 암호화 코돈으로 치환시키는 표준 부위지정 돌연변이유발 절차에 의해 야생형 사람 Ras(wt H-Ras) 서열로부터 생성된다. 이러한 돌연 변이체는, 예를 들면, 문헌[참조: Stewart et al., J. Biol. Chem., 275:8854-8862 (2000)]에 기술되어 있다.

우성 음성 발현 작제물의 레트로바이러스 작제물을 제조하기 위해, 이러한 돌연변이유도를 wt H-Ras(이의 암호화 핵산 서열은 도 10(서열 3)에 나타나 있다)에 대해 실시하였다. 도 11(서열 4)는 도 10에 도시된 야생형 사람 Ras(wt H-Ras)의 cDNA 뉴클레오타이드 서열에 의해 암호화된 아미노산 잔기 서열을 보여준다. wt H-Ras cDNA에서 목적하는 돌연변이를 생성하여 S17N Ras 뿐만 아니라 하기된 것을 제조하기 위해, 당업자에게 잘 알려진 표준 부위지정 돌연변이유발 절차를 사용하였다. 목적하는 돌연변이를 포함하도록 설계된 PCR 프라이머는 또한 후속 클로닝 단계를 촉진하는 제한 부위를 갖도록 설계되었다. Ras 암호화 핵산 서열의 전체 단편은 Ras의 닭, 사람 및 기타 상동체의 알려진 cDNA 서열 및 새로운 작제물의 후속 형성을 기본으로 하여 PCR 증폭 기술을 통해 핵산 작제물로부터 결실될 수 있다. PCR에 의해 작제된 모든 돌연변이 작제물을 또한 PCR에 의해 서열분석하여 클론의 추정된 DNA 서열을 검증하였다.

그런 다음, 돌연변이된 Ras 서열 생성물을 본원에 기술된 바와 같이 레트로바이러스 발현 벡터 작제물로서 제조하였다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 한 가지 발현 작제물은 RCAS(A) 작제물이다. 이 발현 벡터는 향상된 역가를 위해 증가된 Bryan 폴리머라제(BP)를 갖는 일련의 복제 컴피턴트 조류 육종 바이러스를 기본으로 하고 있으며, 정상적인 조류 세포에서 발현된 A형 외피 당단백질에 대해 특이적이다[참조: Methods in Cell Biology, 52:179-214 (1997)에서 검토)(참조예: Hughes et al., J. Virol. 61:3004-3012 (1987); Fekete & Cepko, Mol. Cellular Biol. 13:2604-2613 (1993); Itoh et al., Development 122:291-300 (1996); 및 Stott et al., BioTechniques 24:660-666 (1998)]. 본원에서 RCAS라고 명명한 RCAS(A)의 완전한 서열은 당업자에게 알려져 있으며, 데이터베이스에서 이용할 수 있다.

제조된 RCAS 작제물 5μg으로 닭 불멸화 섬유아세포주 DF-1(미네소타 대학의 Doug Foster로부터 입수)를 형질감염시켰다. 이 세포주 뿐만 아니라 원발성 병아리 배아 섬유아세포는 바이러스를 생성할 수 있었으나, DF-1 세포주는 보다 고도의 역가를 생성하였다. 혈청 유리 CLM 배지(조성: DMSO, 엽산, 글루탐산 및 MEM 비타민 용액이 보충된 F-10 배지) 중의 단층 DF-1 생산자 세포주로부터 바이러스 상등액을 수거하였다. 35 ml의 바이러스 상등액을 4℃하에서 22,000 rpm으로 2시간 동안 초원심분리하여 농축시켰다. 이들 농축된 바이러스 펠렛을 혈청-유리 CLM 배지중에 1/100 최초 용량으로 재현탁시키고, 분획을 취하여 -80℃에 저장하였다. RCAS-GFP라고 명명한 녹색 형광 단백질(GFP)를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 갖는 대조군 바이러스 벡터의 일련의 희석에 의해 48-72 시간동안 배양된 원발성 병아리 배아 섬유아세포에 대한 감염 역가를 평가하였다. 농축 후 얻은 바이러스 원액의 역가는 보통 10⁸ I.u./ml를 초과하였다.

바이러스 원액을 사용한 CAM 검정의 경우, 코르티손 아세테이트 침지된 홧맨 필터 디스크(직경 6 mm)를 95% 에탄올중의 30분동안 용해된 3 mg/ml 코르티손 아세테이트로 제조하였다. 디스크를 층류 후드에서 건조시킨 다음 디스크당 20μl의 바 이러스 원액에 10분동안 침지시켰다. 이들 디스크를 10일된 병아리 배아의 CAM에 적용하고 셀로판 테이프로 밀봉한 다음 37℃에서 18-24시간 동안 배양하였다. 이어서, CAM 조직에 대한 바이러스의 추가 접종물로서 15μl 용량의 적절한 바이러스 원액으로 CAM에 5 μg/ml의 농도로 의사 PBS 또는 성장 인자를 첨가하였다. 72시간 후에 CAM을 수확하고 디스크 밑의 CAM에 분지점의 수를 이중 계기 계수에 의해 결정한 혈관형성 지수의 변화에 대해 검사하였다. 키나제 검정의 경우, 디스크 밑의 조직을 RIPA에서 수확하고 자동 분쇄기로 균질화한 다음 Raf를 실시예 4에 기술한 바와 같이 결정하였다. 면역형광 연구의 경우, 디스크 밑의 CAM 조직을 냉동보존제인 OCT에서 냉동시키고, 4 μm로 절단한 다음 아세톤에서 1분 동안 고정시키고 3% 정상 염소 혈청에서 1시간 동안 배양한 후 전술한 바와 같이 원발성 토끼 항체에서 배양하고[참조: Eliceiri et al., J. Cell Biol., 140:1255-1263 (1998)], PBS로 세척한 다음 형광 이차 항체로 검출하였다.

이 결과는 도 12에 나타나 있으며, 돌연변이 무효(null) Ras S17N으로의 감염이 CAM에서 성장인자-유도된 혈관형성을 차단하였으나 혈관형성을 유도하기 위해 bFGF에 노출되지 않은 CAM에 아무런 영향을 미치지 않았음을 보여준다. 따라서, Ras는 bFGF-유도된 혈관형성에 필요하다.

C. Raf - MEK - ERK 경로를 통한 Ras 신호전달은 혈관형성의 중요한 조절자이다.

혈관형성을 조절하는데 있어서 Raf-MEK-ERK 경로에서 Ras의 역할을 또한 평가하기 위해, 상기된 바와 같이 CAM 제제에 추가의 H-Ras 돌연변이 단백질을 사용 하였다. 이 결과는 하기 및 도 13에 나타나 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 혈관형성을 조절할 수 있는 Ras 기능의 두 가지 카테고리를 제시한다. Raf 단백질에 대해 상기 논의한 바와 같이, 한 가지 카테고리는 혈관형성을 증가시키는 Ras 분자를 함유하며, 이에 따라 활성 단백질로 간주된다. 혈관형성을 유도하는 야생형 Ras가 여러 변이체와 함께 본 발명에서 제시되고 있다.

혈관 성장을 유도하고 그럼으로써 생체내 종양 중량을 증가시키는 능력과 관련하여 본 발명에서 작용하는 야생형 H-Ras의 한 가지 바람직한 돌연변이는 아미노산 잔기 12번 위치에서 글리신(G)이 발린(V)으로 치환된 점 돌연변이를 갖는 돌연변이체 Ras G12V(V12라고도 한다)이다. 이 돌연변이체 Ras는 구성적으로 활성적이다.

구성적 혈관형성 활성화제로서 본 발명에서 기술되는 다른 H-Ras 돌연변이 단백질은 12번 위치의 글리신이 발린(V)으로 치환되고 35번 위치의 트레오닌(T)이 세린(S)으로 치환된 Ras V12S35이다. 이 변이된 H-Ras 단백질은 도 13a에서 보는 바와 같이, Raf-MEK-ERK 경로만을 선택적으로 활성화하는 것으로 나타났다.

혈관형성의 H-Ras 음성 조절제는 Ras V12S35에서 처럼 12번 위치의 글리신이 발린(V)으로 치환되었으나 40번 위치에서 티로신 잔기(Y)가 시스테인(C)으로 치환된 Ras V12C40 돌연변이체이다. 이 변이체 H-Ras는 Akt 및 Rac를 활성화하는 P1-3 키나제(도 13a에서 P13K로 표시) 경로를 선택적으로 활성화하는 것으로 알려져 있다. 따라서, Ras V12C40은 Raf-MEK-ERK 경로에서 작용하지 않고 혈관형성을 자극하는 것이 아니라 이를 억제한다. 혈관형성에 억제 활성을 제공하는 돌연변이를 갖는 단백질은 이들이 Ras의 내인성 활성으로부터 기인하는 것뿐만 아니라 성장 인자 자극으로부터 기인하는 증가된 Ras 활성을 포함하여 신생혈관화를 억제한다는 점에서 우성 음성 Ras 단백질로서 언급된다. 따라서, 본 발명의 야생형 H-Ras의 특정 돌연변이는 혈관 성장을 차단하고, 예를 들면, 그럼으로써 생체내 종양 중량을 감소시키는 능력과 관련하여 우성 음성으로서 작용할 수 있다. 세 개의 H-Ras 작제물 및 돌연변이 단백질이 문헌[참조: Joneson et al., Science, 271:810-812 (1996)]에 공개된 바 있다.

점 돌연변이와 관련하여, 목적하는 억제 또는 자극 활성을 제공하는 어떠한 돌연변이도 본 발명에서 사용될 수 있다. 목적하는 Ras(아래 실시예에서 Raf 단백질로 표시)(이의 돌연변이 또는 단편)를 아미노산 태그, 항원성 에피토프, 형광 단백질 또는 이러한 다른 단백질 또는 펩타이드와 결합한 융합 단백질 작제물이 또한 Ras 단백질의 목적하는 조절 효과가 완전한 한 포함된다.

혈관형성의 신호전달 경로 활성화에서 추가적인 Ras 돌연변이 단백질의 역할을 평가하기 위해 개개 레트로바이러스 발현 작제물을 상기된 바와 같이 제조하였다. Raf-MEK-ERK 활성화 Ras 작제물 Ras V12S35 또는 PI3 키나제 활성화 Ras 작제물 Ras V12C40을 암호화하는 고역가 RCAS(A) 바이러스 15μl를 10일된 CAM 제제의 필터 디스크에 국소 적용하고 상기된 바와 같이 신호전달 경로의 선택적인 활성화와 관련하여 혈관형성에 대한 돌연변이 Ras 단백질의 효과를 평가하였다.

도 13a 및 13B는 Ras-Raf-MEK-ERK 경로를 선택적으로 활성화하는 돌연변이 Ras 작제물 Ras V12S35로의 감염이 혈관형성을 유도한 반면 PI3K 경로를 선택적으 로 활성화하는 돌연변이 작제물 Ras V12C40은 혈관형성을 유도하지 않았음을 도식적으로 예증한다. 따라서, 이들 결과는 Ras V12S35 단백질이 혈관형성 자극제이고, 혈관형성의 Ras-매개된 활성화는 H-Ras 돌연변이 V12C40에 의해 사용된 P13K 경로를 통해서가 아니라 Raf-MEK-ERK 경로의 활성화를 통해 발생한다는 것을 검증해 준다.

D. Ras 또는 Ras -독립적인 Raf 유도된 혈관형성을 위해 필요한 MEK - ERK 경로의 MEK 성분

혈관형성을 조절하는데 있어서 Raf-MEK-ERK 경로에서 Ras 및 Raf의 독립적인 역할을 평가하기 위해 Ras 결합의 부재하에 구성적으로 및 효소적으로 활성적인 것으로 알려진 혈장 막을 표적으로 하는 Raf 돌연변이 단백질(Raf-Caax라고 한다)을 본원에 기술된 CAM 제제에 MEK 활성화의 공지 억제제 PD98059와 병용하여 사용하였다. 도 14는 융합 단백질 Raf-caax를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열을 보여주며, 여기서 사람 Raf(wt H-Raf)의 카복시 말단을 암호화한 뉴클레오타이드 서열이 K-ras 막 위치결정 도메인의 20개 아미노산 잔기 서열을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열(서열 6)과 융합되어 있다. 도 15(서열 7)는 도 14에 도시된 융합 뉴클레오타이드 서열로부터 생성된 융합 단백질 Raf-caax의 아미노산 잔기를 보여준다. 이 융합 단백질은 문헌[참조: Leevers et al., Nature, 369:411-414 (1994) 및 Stokoe et al., Science, 264:1463-1467 (1994)]에서 공개되었다.

Raf에 의해 유도된 혈관형성과 함께 Ras-독립적인 Raf-유도된 혈관형성을 평 가하기 위해 MEK 억제제 PD98059를 상기된 CAM 제제에 사용하였다. 실시예 9C에 기술된 바와 같이 제조된 활성화 Ras 작제물 Ras V12(Ras G12V) 및 활성화 Raf 작제물 Raf-caax를 암호화하는 바이러스를 실시예 9B에 기술된 바와 같이 필터 디스크에 국소 적용하였다. 24시간 후에 1 나노몰의 MEK 억제제 PD98059를 디스크에 첨가하였다. 이어서, CAM을 실시예 9B 및 도 12에 기술된 바와 같이 평가하였다. 플롯팅된 데이터는 20개 배아의 평균±SE이다.

도 16a 내지 16E 및 도 16f는 MEK 억제제 PD98059가 돌연변이 활성 Ras(도 16b) 또는 Raf(도 16d)에 의해 유도된 혈관형성(도 16c 및 16E)를 차단하였다. 따라서, Ras 및 Raf 둘 다는 MEK-ERK 경로를 통해 혈관형성을 유도한다. 플롯팅된 데이터는 개개 처리된 CAM의 사진 결과를 도식적으로 나타낸다.

10. Raf 에 의해 유도되나 Ras 에 의해서는 유도되지 않는 혈관형성은 인테그린 차단에 의한 억제에 저항적이다.

인테그린 신호전달이 혈관형성을 유도하는 Ras-Raf-MEK-ERK 경로를 어떻게 활성화하는지를 결정하기 위해 α_vβ₃ 인테그린-차단 항체의 존재하에서 돌연변이 활성 Ras 및 Raf 작제물로 CAM 검정을 실시하였다. PBS(대조군), bFGF, RCAS(A) 레트로바이러스 작제물 G12V-Ras 또는 Raf-caax로 포화된 필터 디스크로 도 9 및 12에 기술된 바와 같이 10일된 병아리 배아로부터의 CAM을 자극하였다. 24시간 후에 인테그린 α_vβ₃에 대한 모노클로날 항체를 정맥내로 전달하고 72시간 후에 혈관 분 지점 분석에 의해 혈관형성을 평가하였다. 대표적인 CAM은 삽입사진으로 나타나 있다. 데이터는 20개 배아의 평균±SE이다.

도 17a 내지 17F 및 도 17g는 Raf에 의해 유도되나 Ras에 의해서는 유도되지 않는 혈관형성이 인테그린 차단에 의한 억제에 저항적임을 도식적으로 예증한다. 양 돌연변이 활성 Ras 및 Raf 작제물로의 감염은 도 17b 및 17C에서 각각 볼 수 있듯이 뚜렷한 혈관형성을 유도하였으나, Ras-유도된 혈관형성만이 도 17e에서 보는 바와 같이 α_vβ₃ 인테그린-차단 항체에 의해 억제되었다. 이 검정에서 사용된 Raf 작제물이 Ras-독립적이기 때문에, Raf-유도된 혈관형성의 인테그린 억제의 결여는 인테그린 신호전달이 Raf의 Ras-매개된 활성화시에 또는 이전에 발생한다는 것을 가리킨다. 플롯팅된 데이터는 개개 처리된 CAM의 사진의 결과를 도식적으로 보여준다.

11. 국소 부착 키나제에 의한 Ras - Raf - MEK - ERK 경로의 조절

Ras-Raf-MEK-ERK 혈관형성 경로의 성장 인자 수용체 활성화의 역할을 결정하기 위해, 불활성 국소 부착 키나제인 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제(FRNK라고 한다)의 존재하에 Ras V12 또는 Raf-caax 발현된 단백질로 상기된 바와 같이 CAM 혈관형성 검정을 실시하였다.

상기된 바와 같이 제조된 Ras V12 또는 Raf-caax를 암호화하는 RCAS(A) 바이러스를 FAX-관련된-무효(null)-키나제(FRNK)를 암호화하는 RCAS(B) 바이러스와 함께 실시예 9B(도 12)에 기술된 바와 같이 CAM 필터 디스크에 국소 적용하였다. 데 이터는 20개 배아의 평균±SE이다.

이 결과는 도 18a 내지 18D 및 18E에 나타나 있다. 도 18a 내지 18D는 비처리된 Ras(도 18a), 비처리된 Raf(도 18c) 및 FRNK-처리된 Raf(도 18d)와 비교하여 도 18b에서 소수의 혈관으로 표시된 바와 같이 CAM과 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제 FRNK와의 동시 감염이 Ras를 차단하였으나 Raf-유도된 혈관형성은 차단하지 않았음을 도식적으로 예증한다. 플롯팅된 데이터는 개개 처리된 CAM의 사진의 결과를 도식적으로 보여준다.

CAM 검정의 데이터는 상기된 바와 같이 제조된 쥐 피하 혈관형성 모델에서 검증되었다. 400ng/ml bFGF 또는 상기된 유전자를 발현하는 몰로니 레트로바이러스 발현 패키징 세포를 함유하는 빙냉 성장 인자-감소된 마트리젤 250μlμ를 마우스 옆구리에 피하 주사함으로써 혈관형성을 유도하였다. FRNK 레트로바이러스를 vsv.g 염소 단백질로 패키징된 고역가 바이러스로서 마트리젤에 첨가하였다. 5일 후 내피-특이적 FITC-결합된 밴데이리에아 심플리피카 B5 렉틴을 꼬리 정맥을 통해 주사하고 순환하도록 두었다. 그런 다음, 형광 함량을 위해 혈관형성 조직을 제거, 추출 및 검정함으로써 혈관형성을 정량하였다.

도 19a 및 19B 내지 19G는 FRNK가 bFGF 및 Ras-유도된 혈관형성을 쥐 피하 혈관형성 모델에서 차단하였으나 Raf-유도된 혈관형성은 차단하지 않았음을 도식적으로 예증한다.

키나제 활성화가 Ras-Raf-MEK-ERK 경로에서 발생하는 수준을 입증하기 위해 CAMS를 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제 FRNK 발현 레트로바이러스 및 Ras G12V 또는 Raf-caax로 동시 감염시켰다. CAM을 도 18에 기술된 바와 같이 처리하였다. 단 24시간 후에 혈관형성 조직을 절단하고, 용해시킨 다음 Raf 면역침전시키고 Raf 활성을 키나제-사멸(dead) MEK의 인산화 능력으로 평가하였다. 도 20a 및 20B는 CAM 및 돌연변이 무효(null) 국소 부착 키나제 FRNK의 동시 감염이 Raf의 Ras-유도된 활성화를 차단하였음을 예증한다. 도 20b는 이들 조건하에서 활성 Raf 결정의 결과를 도식적으로 점획한 것이다. 따라서, FRNK는 Raf의 활성을 직접적으로 억제하지 않지만 Ras에 의해 Raf의 활성화를 억제한다.

12. 논점

상기 연구는 Raf 키나제가 생체내 혈관형성에 필요하고 충족한다는 것을 시사한다. 또한, 성장하는 혈관을 표적으로 하는 돌연변이 불활성 Raf 키나제는 국소 내피 아폽토시스를 유도한다. 또한, 동일한 표적화는 혈관형성을 억제하고 결과적으로 기존의 사람 종양을 억제 및 심지어 퇴화시킨다.

Raf 키나제의 돌연변이 불활성 형태(Raf K375M)를 암호화하는 유전자의 레트로바이러스 전달은 생체내에서 종양의 혈관형성에 실질적으로 영향을 미친다는 것을 입증하였다. 중요하게는, 사용된 레트로바이러스 벡터는 쥐 계통의 증식 세포를 특이적으로 감염시킨다. 따라서, 사람 종양 이종이식체의 혈관 구획만이 감염되었다(도 1 및 4). 불활성 Raf K375M 키나제의 전달은 시험관내에서 성장인자-유도된 Raf 키나제 활성을 억제하고 생체내에서 성장인자-유도된 혈관형성을 차단하는 것으로 밝혀졌다(도 2 및 3). 대조적으로, Raf 키나제의 돌연변이 활성 형태(Raf 306-648)의 레트로바이러스 전달은 생체내에서 혈관형성을 유도하기에 충분하였다(도 4). 게다가, 마우스에서 종양에 불활성 Raf 키나제 발현 바이러스의 전달은 내피-특이적 방식으로 아폽토시스를 유도하는 것으로 밝혀졌다(도 5). 마지막으로, 사람 종양으로 접종된 다음 불활성 Raf를 발현하는 바이러스로 처리된 동물은 급속한 종양 퇴화를 겪었으며, 이것은 실험 기간 내내 유지되었다(도 6). 따라서, Raf 키나제는 혈관형성을 위해 충분하고 필요하며, 이 키나제의 표적화는 혈관형성을 억제하고 혈관형성-의존 질환을 예방한다.

실시예 9 내지 11에 기술되어 있고 도 9, 12, 13 및 16 내지 20에 도시된 바와 같이, 마우스 및 닭에서 상기 혈관형성 검정의 결과로서, 본 발명은 Raf-caax, Ras G12V Ras 및 Ras V12S35로 혈관형성 활성화제 단백질을 제공하고, Ras S17N 및 Ras V12C40으로 억제제 단백질을 제공한다. 게다가, 본 연구는 Ras-Raf-MEK-ERK 경로에서 Raf의 Ras-매개된 활성화를 이해하는 기초를 제공하여 Ras가 Raf의 활성화에 필요하나 인테그린-매개된 신호전달은 다운스트림에서 그러하지 않지만 Raf 활성화시에 또는 이전에 상호작용하는 것을 규명해 준다.

본원 발명에 따라, Ras 및/또는 Raf 단백질 또는 이의 핵산을 사용하여 혈관형성을 조절할 수 있다.

상기 명세서는 당업자가 본 발명을 재현하기에 충분한 한편, 본원에 기술된 것 이외에 본 발명의 여러 변형이 상기 설명으로부터 당업자에게 명백할 수 있고 첨부된 청구범위의 범위에 속한다.

서열목록 전자파일 첨부

Claims (12)

1. 포장재와 당해 포장재에 함유되어 있는 약제학적 조성물을 포함하는 제품으로서,

   약제학적 조성물이 Ras V12C40, Ras S17N, Ras V12S35 및 Ras G12V로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 Ras 단백질 또는 이를 발현할 수 있는 뉴클레오타이드 서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드를 포함하고 질병 증세와 연관된 조직에서 혈관형성을 증강 또는 억제할 수 있으며,

   포장재가 당해 약제학적 조성물이 혈관형성을 증강 또는 억제함으로써 질병 증세를 치료하는 데 사용될 수 있음을 표시하는 표지를 포함하는 제품.
2. Ras V12C40, Ras S17N, Ras V12S35 및 Ras G12V로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 Ras 단백질 또는 이를 발현할 수 있는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는, 조직에서 혈관형성을 증강 또는 억제하기 위한 약제학적 조성물.
3. 제2항에 있어서, Ras 단백질이 혈관형성을 증강시키며, Ras V12S35 및 Ras G12V로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 약제학적 조성물.
4. 제3항에 있어서, 조직이 불량한 순환을 가지는 약제학적 조성물.
5. 제3항에 있어서, 조직이 만성 상처를 겪는 약제학적 조성물.
6. 제2항에 있어서, Ras 단백질이 혈관형성을 억제하며, Ras V12C40 및 Ras S17N으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 약제학적 조성물.
7. 제6항에 있어서, 조직이 관절염 또는 류마티스성 관절염에 의한 염증 조직인 약제학적 조성물.
8. 제6항에 있어서, 조직이 충실성 종양 또는 충실성 종양 전이인 약제학적 조성물.
9. 제6항에 있어서, 조직이 망막증, 당뇨성 망막증 또는 황반 변성을 앓는 망막 조직인 약제학적 조성물.
10. 제6항에 있어서, 조직이 관상동맥 성형술 부위에 위치하고 재협착의 위험이 있는 약제학적 조성물.
11. 제2항에 있어서, 상기 Ras 단백질의 뉴클레오타이드 서열을 발현시킬 수 있는 바이러스 발현 벡터를 포함하는 약제학적 조성물.
12. 제11항에 있어서, 상기 바이러스 발현 벡터가 레트로바이러스 발현 벡터인 약제학적 조성물.

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