KR20000029998A - 발현벡터,세포,그리고혈소판조혈인자를제조하는방법 - Google Patents

발현벡터,세포,그리고혈소판조혈인자를제조하는방법 Download PDF

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KR20000029998A
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리스 데브라 케이.
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Abstract

혈소판 조혈인자 및 벡터, 세포, 그리고 폴리펩티드를 제조하는 방법이 개시된다.
폴리펩티드는 C-X-B로 구성되는 아미노산 골격에 의해 특징지워지는데, 그중에서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는 제한을 조건으로 하는 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커 또는 펩티드결합이고; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 그중에서 y는 5 부터 18 까지의 정수이고, 그리고 B의 아미노산 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 자니에 의해 각각 치환된다. 폴리펩티드는 생체내 또는 생체외에서 조혈세포의 증식 또는 발생을 촉진하는 유용한 방법이다.

Description

발현벡터, 세포, 그리고 혈소판 조혈인자를 제조하는 방법{EXPRESSION VECTORS, CELLS, AND METHODS FOR PREPARING THROMBOPOIETIN}
조혈은 혈구가 골수에있는 분화다능 간세포로부터 발생하고 분화하는 과정이다. 본 과정은 표적세포상의 막에 결합된 수용체를 통해 작용하는 폴리펩티드 성장인자(시토킨)의 복잡한 상호작용을 포함한다. 시토킨 작용은 흔히 계열-특이적인 및/또는 단계-특이적인 특정 시토킨과 반응해서 세포증식 및 분화를 초래한다. 간세포로부터 혈소판같은 단세포 형태의 발생은 적당한 서열에 작용하는 다수 시토킨의 협조작용을 필요로한다.
알려진 시토킨은 IL-1, IL-2, IL-3, IL-6, IL-8, 기타등 같은 인터루킨; 그리고 G-CSF, M-CSF, GM-CSF, 적혈구 조혈인자, 기타등 같은 콜로니 촉진인자를 포함한다. 콜로니 촉진인자는 골수에서 유도된 세포의 증식을 촉진하고, 성숙 백혈구를 활성화하며, 그리고 그렇지 않으면 염증, 감염, 그리고 면역반응에 대한 숙주반응의 필수부분을 형성한다.
다양한 시토킨은 치료제로 개발되어왔다. 예를들면, 적혈구의 생성을 촉진하는 적혈구 조혈인자는 신부전으로부터 야기되는 빈혈을 치료하는데 사용된다. 여러개의 콜로니 촉진인자가 환자의 면역계 회복을 가속화하기 위해 암 화학요법과 연계해서 사용되어왔다. 인터루킨-2, a-인터페론 그리고 c-인터페론은 어떤 암을 치료하는데 사용된다. 거핵구 증가형성 및 혈소판 조혈을 촉진하는 활성은 혈소판이 감소된 동물의 체액에서 동정되었고, 문헌에 혈소판 조혈인자 (McDonald, Exp. Hematol. 16:201-205, 1988 그리고 McDonald, Am. J. Ped. Hematol. 14:8-21, 1992 에 의해 최근에 조사됨)로 언급된다. 이런 활성을 정제하고 특성화하는 노력이 세포성 Mp1 수용체에 결합하고 거핵구 증가형성 및 혈소판조혈을 촉진하는 단백질의 클로닝을 유도했다.
de sauvage et al., Nature 369:533-538, 1994; Lok et al., Nature 369 :565-568, 1994; Kaushansky et al., Nature 369:568-571, 1994; Wendling et al., Nature 369:571-574, 1994; Bartley et al., Cell 77:1117-1124, 1994; 그리고 WIPO 공개 WO 95/21920 을 참조. 이런 Mp1 수용체-결합 시토킨은 혈소판 조혈인자로 불리운다.
아미노산 서열의 분석은 성숙한 인간 TPO는 SEQ ID NO:2의 아미노산 잔기 1 (Ser)로부터 아미노산 잔기 332 (Gly)까지 신장한다는 것을 나타낸다. TPO는 단백분해되고 이형 또는 분해형태로 분리되어왔다 (de sauvage et al., Nature 369:533-538, 1994; Bartley et al., Cell 77:1117-1124, 1994). 25 kD 정도로 적은 분자종은 353 아미노산의 일차 번역산물 (Bartley et al., ibid)을 암호화하는 실제길이 인간 cDNA의 발현산물을 갖기때문에, 시험관내에서 활성인 것으로 알려졌으며 (Bartley et al., ibid), 그리고 153 (de Sauvage et al., ibid) 및 174 아미노산 (Bartley et al., ibid)의 재조합 인간 TPO 폴리펩티드는 시험관내에서 활성인것으로 알려져있다.
다량의 혈소판 조혈인자를 제조하는 방법과 비용절감 방식이 당기술에 필요하다. 효모같은 진핵생물 미생물에서 혈소판 조혈인자를 제조하는 방법이 또한 필요하다. 실제길이 분자보다 덜 단백분해되는 저분자량 형태를 제조하는 효과적인 방법이 더 필요하다. 본 발명은 이들 필요성을 교시하고 관련된 다른 유익한점을 제공한다.
하나의 측면에서, 본 발명은 진핵생물 숙주세포에서 복제될수있는 발현벡터를 제공한다. 벡터는 다음의 작동가능한 연결요소인 : (a) 전사 프로모터; (b) 분비리더를 암호하하는 첫번째 DNA 단편; (c) C-X-B로 구성되는 혈소판 조혈인자 (TPO) 폴리펩티드를 암호화하는 두번째 DNA 단편, 그중에서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인(domain) 폴리펩티드이며; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는 한계를 조건으로 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 펩티드결합 또는 링커; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 그중에서 y는 5 내지 18 까지의 정수이고 B의 아미노산 잔기의 35% 까지가 다른 아미노산 잔기로 각각 치환되며; 그리고 (d) 전사 종료암호로 구성된다. 본 발명의 하나의 구체예에서, 발현벡터는 효모에서 복제될수있다. 다른 구체예에서, 분비리더는 Saccharomyces cerevisiae 알파-인자 분비리더 이다.
다른 구체예에서, B는 Arg-Arg 디펩티드를 포함하지 않는다. 다른 구체예에서, B의 잔기번호 4는 Thr 또는 Asp 이고; y는 적어도 10 이고 B의 잔기 10은 Arg 또는 Glu 이고; y는 적어도 14 이고 그리고 B의 잔기 14는 Val 또는 Ala이다. 추가 구체예에서, y는 적어도 14 이고, B의 잔기 4는 Thr 또는 Asp, B의 잔기 10은 Arg 또는 Glu 이고, 그리고 B의 잔기 14는 Val 또는 Ala이다. 다른 구체예에서, X는 펩티드결합 또는 단일 아미노산 잔기이다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 개시된대로 발현벡터를 함유하는 배양된 진핵생물 세포가 제공되는데, 그중에서 세포는 TPO 폴리펩티드를 제조하고 분비한다. 바람직한 구체예에서 세포는 효모세포이다.
본 발명의 세번째 측면에서, C-X-B로 구성되는 아미노산 골격(backbone)에 의해 특징지워지는 혈소판 조혈인자 폴리펩티드가 제공되는데, 그중에서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는 한계를 조건으로, 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 펩티드결합 또는 링커이며; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 그중에서 y는 5 내지 18 까지의 정수이고, 그리고 B의 잔기의 35% 까지가 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환된다.
본 발명의 네번째 측면에서, 상기 개시된대로 발현벡터와 함께 형질전환감염 또는 형질전환된 진핵생물 숙주세포를 배양하는 것으로 구성되는 TPO 폴리펩티드를 제조하는 방법이 제공되는데, 그중에서 연결된 첫번째 및 두번째 DNA 단편은 TPO 폴리펩티드를 제조하고 회수하는 숙주세포에 의해 발현된다.
본 발명의 다섯번째 측면에서, 상기 기술한대로 TPO 폴리펩티드를 약제학적으로 허용가능한 담체와 조합해 포유류에 투여하는 것으로 구성되는 포유류에 혈소판 수를 증대시키는 방법이 개시된다.
이들 및 본 발명의 다른 측면은 다음의 상세한 기술을 참조시 자명해질 것이다.
본 발명을 더 상세히 기술하기 전에, 본 지면에 사용된 어떤 용어가 정의될것이다.
용어 "대립 변이체"는 돌연변이 또는 돌연변이된 유전자에 의해 암호화된 변경된 폴리펩티드를 통해 야기되는 유전자의 대립형태를 나타내기 위해 본 지면에서 사용된다. 유전자 돌연변이는 침묵 (암호화된 폴리펩티드에 변화가없음) 또는 변경된 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드를 암호화한다.
"발현벡터"는 발현벡터의 전사에 제공되는 추가단편에 작동가능하게 연결된 관심의 폴리펩티드를 암호화하는 단편으로 구성되는 선형 또는 원형의 DNA 분자이다. 그와같은 추가단편은 프로모터 및 종료암호 서열을 포함한다. 발현베터는 하나이상의 복제개시점, 하나이상의 선택마커, 증폭제(enhancer), 폴리아데닐화 신호, 기타등을 또한 포함한다.
발현벡터는 일반적으로 플라스미드 또는 바이러스 DNA로부터 유도되거나, 또는 둘다의 요소를 함유한다. 용어 "작동가능하게 연결된"은 단편은 배열되서 그들은 일제히 그들의 의도한 목적, 예를들면, 전사는 프로모터에서 개시하고 암호화 단편을 통해 종료암호로 진행하는데 작용하는 것을 나타낸다.
숙주 유기체에서 발현벡터의 복제는 자율증식 이거나 또는 숙주게놈 안으로 삽입을 통해 자율증식 할수있다.
용어 "의해 특징지워짐"는 특징 또는 요소를 한정하는데 사용된다. 예를들면, 주어진 서열의 아미노산 골격에 의해 특징지어진 폴리펩티드는 인용된 아미노산 서열을 함유하나 추가 아미노산 서열을 포함하지 않는다. 그러나, 그와같은 폴리펩티드는 탄수화물 사슬 또는 후번역 변형을 더 포함한다.
"분비 리더"는 숙주세포의 분비경로를 통해 단백질의 전달을 유도하고 촉진하는 폴리펩티드이다. 분비리더는 종종 프리프로(prepro) 서열로 불리운다. 분비리더는 소수성 아미노산의 핵심부에 의해 특징지워지고 전형적으로 (그러나 배제되지 않음) 새로 합성된 단백질의 아미노 말단에서 발견된다. 분비리더는 흔히 종종 하나이상의 절단 사건에서 분비동안에 성숙한 단백질로부터 절단된다. 그와같은 분비리더는 분비경로를 통해 통과함에 따라 성숙한 단백질로부터 분비리더의 절단을 허용하는 처리부위를 함유한다.
"프로모터"는 RNA 폴리머라제가 결합하고 mRNA 합성이 개시되는 유전자의 부분이다.
"혈소판 조혈인자" (또는 "TPO")는 동일종으로부터 Mp1에 특이적으로 결합하고 생체내에서 혈소판 제조를 촉진하는 능력에의해 특징지워진 단백질이다. 정상적인 시험동물에서, TPO는 매일 투여를 시작한후에 10일내에 100% 이상까지 혈소판양을 증가시킬수있다. 실제길이 TPO는 아미노말단 시토킨 도메인 그리고 카르복실-말단 ("C-말단") 도메인으로 구성된다. SEQ ID NO:2와 관련해, 시토킨 도메인은 위치 7 및 151에 있는 시스테인 잔기에 의해 인접된다.
용어 "혈소판 조혈인자 폴리펩티드"는 실제길이 혈소판 조혈인자 분자 및 그것의 생물활성 부분을 망라하는데, 그것은 무손상 분자의 정량적 생물활성 (수용체 결합 및 혈소판 제조의 생체내 자극)을 나타내는 혈소판 조혈인자의 단편이다.
실제길이 인간 혈소판 조혈인자를 암호화하는 대표적인 cDNA는 SEQ ID NO:1에 보여진다. 당업자는 SEQ ID NO:1의 DNA 및 암호화된 아미노산 서열 (SEQ ID NO:2)은 인간 TPO 유전자의 단일 대립형질을 나타내고 그리고 그 대립변이가 존재하는 것으로 예상된다. SEQ ID NO:1의 대립 변이체는 세포, 조직, 또는 다양한 개인으로부터 제조된 핵산을 클로닝 그리고 결과의 클론을 서열화함으로써 얻어질수 있다.
여기서 사용된 것처럼, 용어 "혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드"는 분자의 필수 생물활성을 파괴하지 않는 짧은 N-말단 (예. SEQ ID NO:2의 잔기 1-6) 미/또는 C-말단 (예. SEQ ID NO:2의 잔기 152) 신장을 더 포함하는 이런 핵심 폴리펩티드 (잔기 7-151 또는 SEQ ID NO:2 그리고 SEQ ID NO:2의 대립 변이체의 상응지역)를 언급한다. 상당한 서열변이는 이들 짧은 신장내에 허용된다. 인간 TPO의 C-말단 도메인은 SEQ ID NO:2의 잔기 155 (Ala)로 부터 잔기 332 (Gly)까지 신장된다. 이 도메인은 잠재성 O- 및 N-결합된 당부가 부위를 포함한다. 이 도메인의 전부 또는 부분은 생물활성의 완벽한 손실없이 결실될수 있다. 두개의 도메인은 Arg-Arg 디펩티드 (SEQ ID NO:2의 잔기 153 내지 154) 에 의해 분리된다. 비록 이 디펩티드가 TPO (예. de Sauvage et al., ibid)의 성숙되는 동안에 절단되는 처리부위라고 가정하였다 할지라도, 본 발명의 출원인에 의해 수행된 연구는 중대한 절단이 이 부위에서 발생하지 않는다는 사실을 나타낸다.
여기서 사용된 것처럼, 구절 "혈소판 조혈인자 C-말단 도메인의 부분"는 TPO C-말단 도메인의 하나의 아미노산 으로부터 완벽한 TPO C-말단 도메인을 포함하는 것까지를 포함한다. 일반적으로, C-말단 도메인의 부분은 상응하는 완벽한 TPO C-말단 도메인 (다시말해서 SEQ ID NO:2의 잔기 155에 해당하는 아미노산 잔기)의 첫번째 (아미노-말단) 아미노산 잔기로서 갖는 자연적으로 발생하는 TPO C-말단 도메인의 근접단편 일것이다. 본 발명에서 사용된 C-말단 도메인 부분은 길이에있어 바람직하게 5 내지 18 아미노산 잔기, 더 바람직하게는 적어도 9 잔기, 가장 바람직하게는 14 내지 18 잔기이다.
본 발명은 본 발명의 방법에 유용한 발현벡터 및 세포와 함께, 혈소판 조혈인자 폴리펩티드를 제조하는 개선된 방법을 제공한다. 본 발명은 부분적으로 TPO 폴리펩티드에서 어느 아미노산 변화는 진핵생물 숙주세포에 의해 증대된 분비를 초래한다는 발견을 기초로한다.본 발명에서, TPO 폴리펩티드의 분비는 시토킨 도메인을 천연분자의 C-말단 도메인으로부터 분리하는 Arg-Arg 디펩티드를 결실 또는 치환함으로써 증대된다. 문헌 (예. de Sauvage et al., ibid)에서 가정한것 처럼 비록 TPO 폴리펩티드가 이 Arg-Arg 디펩티드에서 절단되지 않는다 할지라도, 이 디펩티드는 분비를 억제하는 것으로 알려졌다. 본 발명은 시토킨 도메인에 대한 C-말단의 이염기 아미노산 쌍을 즉시 제거함으로써 특징지워진 TPO 폴리펩티드를 또한 제공한다. 이들 TPO 폴리펩티드는 C-X-B 구조에 의해 또한 특징지워지는데, 그중에서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드, X는 펩티드 결합 또는 하나또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커, 그리고 B는 X가, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 염기 아미노산 잔기의 쌍을 형성하지 않는 한계를 조건으로 혈소판 조혈인자 C-말단 도메인의 부분으로부터 유도된다.
그러므로 본 발명의 단백질에서, 야생형 혈소판 조혈인자 (예. SEQ ID NO:2의 잔기 153 및 154)의 C-말단 도메인과 시토킨의 결합부에서 발생하는 이염기 서열이 존재하지 않는다. 그와같은 이염기 서열이 또한 분자, 특히 B에서 도처에 존재하지 않는것이 바람직하다.
본 발명의 TPO 폴리펩티드는 포유류 (바람직하게 인간) 혈소판 조혈인자의 C-말단 도메인의 부분에 펩티드 결합을 통해 연결된 천연으로 존재하는 인간 TPO 시토킨 도메인 아미노산 서열로 가장 흔히 구성된다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, B는 C-말단 도메인의 아미노-말단 잔기로 시작하는 C-말단 도메인의 5 내지 18 근접잔기로 구성되는데, 그중에서 B의 아미노산 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환된다. TPO 시토킨은 한개에서 약 1까지, 바람직하게는 10이하, 더 바람직하게는 7 이하의 아미노산 치환을 또한 포함한다. 아미노산 치환은 중대하지 않은 아미노산 잔기에서 만들어지는데, 그것은 치환이 분자의 생물활성에 물질적으로 영향을 미치지않는 그런 잔기이다. 중대하지 않은 아미노산 잔기를 동정하는 방법이 당기술에 알려져있고, 그리고 알라닌-스캔닝(scanning) 돌연변이유발을 포함한다 (Cunningham 그리고 Wells, Scince 244, 1081-1085, 1989; Bass et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:4498-4502, 1991), 그중에서 단일 알라닌 돌연변이는 분자에있는 잔기마다 도입되고, 그리고 결과의 돌연변이체 분자는 생물활성에 대해 시험된다. 단백질 활성에 다중 아미노산 치환의 효과는 Reidhaar-Olson 및 Sauer (Science 241:53-57, 1988) 또는 Bowie 및 Sauer (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:2152-2156, 1989)에 의해 개시된대로 측정될수있다. 간단히 말하면, 이들 저자는 동시에 폴리펩티드에서 두개이상의 위치를 무작위화하고 기능 폴리펩티드를 선택하고, 그 다음 각 위치에서 허용가능한 치환의 스펙트럼을 결정하기 위해 돌연변이된 폴리펩티드를 서열화하는 방법을 개시한다. 사용될수 있는 다른 방법은 파지 디스플레이(display) (예. Lowman et al., Biochem. 30:10832-10837, 1991; Ladner et al., 미국특허 번호 5,223, 409; Huse, WIPO 공개 WO 92/06204) 및 지역유도 돌연변이 유발 (Derbyshire et al., Gene 46:145, 1986; Ner et al., DNA 7:127, 1988)을 포함한다. 생물활성에 대해 돌연변이된 폴리펩티드를 시험하는것 이외에도, 폴리펩티드를 암호화하는 발현벡터는 폴리펩티드 분비시 돌연변이 효과를 측정하기 위해 배양된 세포안으로 형질전환 될수있다.
B에서, 천연에 존재하는 TPO 서열과 비교해서 아미노산 치환은 분비시 분자의 이 부분의 유익한 효과를 보존 또는 증대하도록 설계된다. 바람직한 치환은 전하잔기를 비전하 잔기로의 교체를 포함한다. 다른 바람직한 치환은 발린 (SEQ ID NO:2의 잔기 168)을 알라닌으로 치환, 알기닌 (SEQ ID NO:2의 잔기 164)을 글루탐산으로 치환, 그리고 트레오닌 (SEQ ID NO:2의 잔기 158)을 아스파탐산으로 치환을 포함한다. 그와같은 치환은 단독으로 또는 어느것과 조합해서 만들어진다. 천연으로 존재하는 상응하는 서열과 비교해서 B의 잔기중 25% 까지는 치환되는 것이 바람직하다. 대표되는 C-말단 도메인 서열은 SEQ ID NO:7을통해 SEQ ID NO:4에 보여진다.
이론에 얽매이는 것을 원하지 않는 반면에, Thr-Thr 디펩티드는 O-결합된 탄수화물 사슬에대한 부착부위를 제공한다. 또한 본 발명의 하나의 구체예에서, B는 Thr-Thr 디펩티드를 포함한다.
바람직한 특정 구체예에서, B의 N-말단 5 아미노산 잔기는 Ala-Pro-Pro-Thr-Thr (SEQ ID NO:8) 이다.
분비량은 N-결합된 탄수화물 부가부위 (Asn-X-Ser/Thr)를 첨가해 더 증대될수있다. 그러나, 그와같은 서열의 존재는 어느 숙주세포 (예. Saccharomyces cerevisiae)에서 바람직하지 않은 과 당부가반응을 유도한다.
당업자는 어느 아미노산 치환의 효과는 숙주세포 특이적이라는 사실을 인정할것이다. 그러므로 폴리펩티드 제조에 사용되는 숙주세포 형태에서 그와같은 치환의 효과를 측정하는 것이 바람직하다.
진핵생물 숙주세포에서 복제할수 있는 본 발명의 발현벡터는 상기 개시된대로 분비 펩티드를 암호화하는 첫번째 DNA 단편에 작동가능하게 연결된 전사 종료암호 그리고 TPO 폴리펩티드를 암호화하는 두번째 DNA 단편으로 구성된다. 두번째 DNA 단편은 C-X-B로 구성되는 TPO 폴리펩티드를 또한 암호화하는데, 그중에서 C, X, 그리고 B는 상기 정의된 대로이다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 그중에서 y는 5 부터 18 까지의 정수이고 B의 상기 잔기의 35%, 바람직하게 25% 까지는 각각 다른 아미노산 잔기에의해 치환된다. "C-X-B로 구성되는 TPO 폴리펩티드를 암호화하는 DNA 단편"은 초기 폴리펩티드가 아미노말단 끝으로부터 카르복실-말단 끝까지 해독하는, 인용된 요소로 구성되는것을 의미한다. 용어 "암호화"는 DNA 단편의 전사 및 번역의 직접산물을 언급하는데 또한 사용된다. 그와같은 폴리펩티드는 탄수화물 사슬같은 추가 부분량이 그것에 첨가되는 후번역 과정을 겪는다는 사실이 당업자에의해 이해될것이다. 그와같은 후번역 변형의 정확한 본성은 폴리펩티드가 제조되는 숙주세포의 형태에 의해 부분적으로 결정될것이다.
마우스 및 인간 TPO DNA는 그것의 전부가 참고로 여기에 포함된 WIPO 공개 WO 95/21920에 개시된대로 클로닝되었다. 마우스 TPO DNA 서열로 구성되는 플라스미드 pZGmp1-1081는 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션, 12301 파크로운 드라이브, 록빌, 메릴랜드와 함께 1994년 2월 14일에 부다페스트 조약에 의거해 기탁되었고 승인번호 69566이 배정되었다. 인간 TPO cDNA로 구성되는 플라스미드 pZGmp1-124가 승인번호 69615하에서 대장균 DH10b 변형체로 1994년 5월 4일에 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션과 함께 기탁되었다. 이들 마우스 및 인간 cDNAs는 게놈 DNAs, 대립변이체, 그리고 다른 종으로부터 DNAs를 포함해, 다른 TPO-암호화 DNAs를 분리하는 탐침유전자(probe)로 유용하다.
본 발명에 사용되는 적당한 숙주세포는 이형성 DNA를 발현하도록 조작될수 있고, 배양액에서 자랄수있고, 그리고 분비경로를 갖는 어느형태의 진핵생물 세포를 포함한다.
숙주세포의 분비경로 안으로 TPO 폴리펩티드를 유도하기위해, 분비리더를 암호화하는 DNA 서열은 TPO 폴리펩티드를 암호화하는 DNA 서열과 조합해서 사용된다. 분비리더는 조직형태 플라스미노겐 활성체 (t-PA) 또는 Saccharomyces cerevisiae 교배 페로몬 알파-인자 같은 TPO의 리더 또는 다른 분비 단백질의 리더이다. TPO 폴리펩티드와 조합해 이형성 분비리더를 사용할때, 각각의 DNA 단편은 정확한 해독틀에 결합되서 결합된 단편은 융합단백질을 암호화한다. 결합된 분비리더 및 TPO 폴리펩티드는 그들의 결합부에있는 단백분해 절단부위를 정의한것이어서 분비리더는 분비동안에 TPO 폴리펩티드로부터 제거된다. 그러나, 당업자는 융합단백질이 회수될수있고 계속해서 TPO 폴리펩티드를 방출하기 위해 처리될수 있다는 사실을 인정할것이다. 효모세포, 특히 속 Saccharomyces의 세포는 본 발명의 바람직한 숙주이다. 효모세포는 배양하는데 비교적 값싸고 인간이 소비하는 산물을 제조하는데 사용되는 긴 역사를 갖고있다. 외인성 DNA와 함께 효모세포를 형질전환하고 그것으로부터 재조합 단백질을 제조하는 방법은 예로, 참고로 여기에 포함되는 Kawasaki, 미국특허 번호 4,599,311; Kawasaki et al., 미국특허 번호 4,931,373; Brake, 미국특허 번호 4,870,008; Welch et al., 미구특허 번호 5,037,743; 그리고 Murray et al., 미국특허 번호 4,845,075에 의해 개시된다. 형질전환된 세포는 선택 마커, 보편적인 약제내성 또는 특정 영양소 (예. 루신)의 부재에서 자랄수있는 능력에의해 결정된 표현형에의해 선택된다. 효모를 사용하는데 바람직한 벡터 시스템은 Kawasaki et al. (미국특허 번호 4,931,373)에 의해 개시된 POT1 벡터시스템인데, 그것은 형질변형된 세포가 글루코스를 함유하는 배지에서 자람으로써 선택되게한다. 효모를 사용하는데 적당한 프로모터 및 종료암호는 해당효소 유전자 (예. 참고로 여기에 포함된 Kawasaki, 미국특허 번호 4,599,311; Kingsman et al., 미국특허 번호 4,615,974;그리고 Bitter, 미국특허 번호 4,977,092 참조) 그리고 알콜 디히드로게나제 유전자로 부터의 프로모터 및 종료암호를 포함한다. 참고로 여기에 포함된 미국특허 Nos. 4,990,446; 5,063,154; 5,139,936 그리고 4,661,454를 또한 참조. Hansenula polymorpha, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces pombe, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces fragilis, Ustilago maydis, Pichia pastoris, Pichia guillermondii 그리고 Candida maltosa를 포함하는 다른 효모 형질전환계가 당기술에 알려져있다. 예로, Gleeson et al., J. Gen. Microbiol. 132:3459-3465, 1986; Cregg, 미국특허 번호 4,882,279; 그리고 Stroman et al., 미국특허 번호 4,879,231 참조.
다량의 TPO 폴리펩티드 분비를 위해 선택되는 숙주균주를 사용하는것이 바람직하다. 유전자형적으로 발효 및 단백질 제조에 적합한 양친균주는 예로, 에틸 메탄 술포네이트 또는 니트로조구아니딘을 이용한 화학 돌연변이 유발 또는 자외선 조사같은 기존의 방법에의해 돌연변이된다. 생존세포는 필터 콜로니 분석같은 종래의 분석방법을 이용해 단백질 분비량에 대해 스크리닝 되는데, 세포는 니트로셀루로스와 함께 덧씌워지고, 그것은 연속으로 웨스턴 블랏 포맷에서 항체와 함께 검침된다. 할성측정 같은 추가측정이 또한 사용된다.
다른 진균세포가 숙주세포로 또한 적당하다. 예로, Aspergillus 세포는 참고로 여기에 포함된 McKnight et al., 미국특허 번호 4,935,349 의 방법에 따라 이용된다.
Acremonium chrysogenum을 형질전환 하는 방법은 참고로 여기에 포함되는 Sumino et al., 미국특허 번호 5,162,228에 의해 개시된다. Neurospora를 형질전환 하는 방법은 참고로 여기에 포함되는 Lambowitz, 미국특허 번호 4,486,533에 의해 개시된다.
포유류 숙주세포 안으로 외인성 DNA를 도입하는 방법은 참고로 여기에 포함된 칼슘 인산-매개된 형질전환감염 (Wigler et al., Cell 14:725, 1978; Corsaro 및 Pearson, Somatic Cell Genetics 7:603, 1981: Graham 및 Van der Eb, Virology 52:456, 1973), 일렉트로포레이션 (electroporation) (Neumann et al., EMBO J. 1:841-845, 1982), DEAE-덱스트란 매개된 형질전환감염 (Ausubel et al., eds., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley 및 Sons, Inc., NY, 1987), 그리고 양이온 지방-매개된 형질전환감염 (Hawley-Nelson et al., Focus 15:73-79, 1993)을 포함한다. 배양된 포유류 세포에서 재조합 단백질의 제조는 예로, 참고로 여기에 포함된 Levinson et al., 미국특허 번호 4,713,339; Hagen et al., 미국특허 번호 4,784,950; Palmiter et al., 미국특허 번호 4,579,821; Mulvihill et al., 미국특허 번호 5,486,471; Foster et al., 미국특허 번호 5,358,932; 그리고 Mulvihill et al., 미국특허 번호 5,385,831에 개시된다.
바람직하게 배양된 포유류 세포는 COS-1 (ATCC 번호 CRL 1650), COS-7 (ATCC 번호 CRL 1651), BHK (ATCC 번호 CRL 1650), COS-7 (ATCC 번호 CRL 1651), BHK (ATCC 번호 CRL 1632), BHK 570 (ATCC 번호 CRL 10314), 293 (ATCC 번호 CRL 1573; Graham et al., J. Gen. Virol. 36:59-72, 1977) 그리고 차이니즈 헴스터 난자 (예. CHO-K1; ATCC 번호 CCL 61) 세포주를 포함한다. 추가의 적당한 세포주는 당기술에 알려져있고 그리고 메릴랜드, 록빌, 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션같은 공공 기탁소로부터 이용가능하다. 일반적으로, SV-40 또는 cytomegalovirus 의 프로모터 같은 강한 전사 프로모터가 바람직하다. 예로, 미국특허 번호 4,956,288 참조. 다른 적당한 프로모터는 메탈로티오네인 유전자 (참고로 여기에 포함된 미국특허 Nos. 4,579,821 및 4,601,978) 그리고 아데노바이러스 주요 후기 프로모터로 부터 것들이다.
약제선택은 외래 DNA를 삽입한 배양된 포유류세포에 대해 선택되는데 일반적으로 사용된다. 그와같은 세포는 보편적으로 "형질전환감염체"로 불리운다. 선택약제의 존재하에서 배양되고 그리고 관심의 유전자를 그들의 후손에 전달할수 있는 세포는 "안정한 형질전환감염체"로 불리운다. 바람직한 선택마커는 항생물질 니오마이신에 내성을 암호화하는 유전자이다.
선택은 G-418 또는 유사체같은 니오마이신-타입 약제의 존재하에서 수행된다. 선택시스템은 "증폭"으로 불리우는 과정인 간심유전자의 발현량을 증대시키는데 또한 사용된다. 증폭은 선택약제의 소량의 존재하에서 형질전환감염체를 배양하고 그 다음 도입된 유전자의 높은 산물량을 제조하는 세포에대해 선택하는 선택약제의 양을 늘림으로써 수행된다. 바람직하게 증폭가능한 선택마커는 메토트렉세이트(methotrexate)에 내성을 부여하는 디히드로폴레이트 리덕타제 이다.
다른 약제내성 유전자 (예. 히그로마이신 내성, 다중약제 내성, 퓨로마이신 아세틸트란스퍼라제)가 또한 사용될수 있다.
다른 더 고등한 진핵생물 세포는 곤충세포, 식물세포 그리고 조류세포를 포함하는 숙주로 또한 사용될수 있다. 곤충세포의 형질전환 및 거기서 외래단백질의 제조가 참고로 여기에 포함되는 Guarino et al., 미국 특허번호 5,162,222; Bang et al., 미국 특허번호 4,775,624; 그리고 WIPO 공개 WO 94/06463에 의해 개시된다. 식물세포에 유전자를 발현시키는 벡터로 Agrobacterium rhizogenes의 사용은 Sinkar et al., J. Biosci. (Bangalore) 11:47-58, 1987에 의해 조사되어왔다.
형질전환 또는 형질전환감염 숙주세포는 영양소 및 선택된 숙주세포의 성장에 필요한 다른성분을 함유하는 배양배지에서 종래의 절차에 따라 배양된다. 특정배지 및 복합배지를 포함하는 다양한 적당배지는 당기술에 알려져있고 그리고 일반적으로 탄소원, 질소원, 필수 아미노산, 비타민 및 미네랄을 포함한다. 배지는 필용한만큼, 성장인자 또는 혈청같은 성분을 또한 함유한다. 성장배지는 예로, 발현벡터상에 수행된 또는 숙주세포 안으로 공형질전환감염된 선택마커에 의해 보충되는약제선택 또는 필수영양소 결핍에의해 첨가된 외인성 DNA를 함유하는 세포에 대해 일반적으로 선택될것이다.
본 발명에 따라 제조된 TPO 폴리펩티드는 크기, 전하, 용해성도 그리고 단백질의 다른 성질에 기초한 친화정제 및 분리같은 당기술에 일반적으로 알려진 방법을 이용해 선택적으로 회수된다. 폴리펩티드가 배양된 포유류 세포에서 제조되ㅆ을때, 오염단백질 양을 제한하기 의해 무혈청 배양배지에서 세포를 배양하는 것이 바람직하다. 배지는 수거되고 분획된다. 분획의 바람직한 방법은 고정된 Mp1 수용체 단백질상에 또는 그것의 리간드 결합부분 또는 친화 태그(tag) (예. 폴리히스티딘, 물질 P 또는 다른 폴리펩티드 또는 항체 또는 다른 특이 결합제가 이용가능한 단백질)의 사용을 통해서 같은 친화 크로마토그라피를 포함한다. 특이 절단부위는 관심의 단백질 및 친화 태그사이에 제공된다. 양이온 교환 크로마토그라피, 음이온 교환 크로마토그라피, 그리고 소수성 상호작용 크로마토그라피 같은 다른 크로마토그라피 방법이 또한 이용될수 있다.
본 발명에 따라 제조된 TPO 폴리펩티드는 형성부전 빈혈, 척수이형성 증후군, 화학요법 또는 선천성 혈구감소증에 의해 유도된 혈구감소증을 치료하는것 같은 골수에서 세포증식을 증대시키는 것이 바람직한 곳에서는 어디든지 치료제로 사용될수 있다. TPO 폴리펩티드는 혈소판 감소를 치료하는것 같은 혈소판 제조를 늘리는데 또한 유용하다.
혈소판 감소는 그 조건을 만들기위해 단독으로 또는 조합해서 작용하는 다양한 질환 군 및 임상환경과 관련이있다. 낮아진 혈소판 집계는 예로, 거대수혈, 또는 비정상인 혈소판 파괴에 기인한 혈소판 제조에 결손, 비정상적인 혈소판 분배, 희석손실로부터 파생될수 있다. 예를들면, 암치료에 사용되는 화학약제는 골수에서 혈소판 선조세포의 발생을 억제하고, 그리고 결과의 혈소판 감소는 화학요법을 제한하고 수혈을 필연적으로 수반한다. 이외에도, 어느 악성은 혈소판 제조 및 혈소판 분배를 손상시킬수 있다. 악성세포를 죽이는데 사용된 방사선 치료는 혈소판 선조 세포를 또한 죽인다.
혈소판 감소는 약제, 신생아 알로면역(alloimmunity) 또는 혈소판 수혈 알로면역에 의해 유도된 다양한 혈소판 자가면역 질환으로부터 또한 발생한다. TPO 폴리펩티드는 수혈에대한 필요성을 감소 또는 제거할수 있고, 그렇게 함으로써 혈소판 알로면역의 발생빈도를 줄일수있다. 혈소판의 비정상 파괴는 (1) 맥관 조직이식 또는 외상조직에서 증대된 혈소판 소비; (2) 예를들면, 약물-유도 혈소판 감소증, 특발성 혈소판 감소성 자반병(ITP), 자가면역 질환, 백혈병 및 림프종 같은 혈액질환, 또는 골수를 포함하는 전이성 암과 관련이있는 면역기구로부터 파생될수 있다. TPO에 대한 다른 징후는 예를들면, 화학요법 또는 AZT와 함께 HIV 감염의 치료로부터 파생되는 형성부전 빈혈 및 약물-유도 골수억제를 포함한다.
혈소판 감소증은 창상, 궤양 또는 주사부위의 삼출성은 물론, 코-입 지역 또는 위장관의 점막출혈 같은 증대된 출혈로써 발현된다.
TPO 폴리펩티드는 약제학적 사용에대해 경구, 특히 정맥내 또는 피하, 종래방법에 따른 전달로 제제된다.
정맥내 투여는 한시간 내지 여러시간의 전형적인 기간에 걸쳐 일시주사 또는 주입에 의해 수행될것이다.
일반적으로, 약제학적 제제는 염, 완충식염수, 물에 5% 덱스트로스 또는 유사체같은 약제학적으로 허용가능한 담체와 조합된 TPO 폴리펩티드를 포함할것이다. 제제는 하나이상의 부형제, 보존제, 가용화제, 완충제, 바이알 표면상에 단백질 손실을 방지하는 알부민, 기타등을 더 포함한다. 그외에도, TPO 폴리펩티드는 다른 시토킨, 특히 간세포인자, IL-3, IL-6, IL-11 또는 GM-CSF 같은 초기에 작용하는 다른 시토킨과 조합될수 있다. 그와같은 조합치료를이용할때, 시토킨은 단일 제제에서 조합되거나 또는 별도의 제제에서 투여된다. 제제방법은 당기술에 잘 알려져있고 예를들면, 참고로 여기에 포함되는 Remington's Pharmaceutical Sciences, Gennaro, ed., Mack Publishing Co., Easton PA, 1990에 개시된다. TPO의 치료용량은 치료될 상태의 본성 및 심각성, 환자의 체질을 고려할때, 허용된 표준에 따라 임상가에의해 결정된 정확한 용량과함께, 하루에 환자체중의 0.1 내지 100 μg/kg, 바람직하게는 하루에 0.5-50 μg/kg의 범위에 일반적으로 들어갈것이다. 증대된 민감성을 보여주는 또는 장기간 치료를 필요로하는 환자를 치료할때와 같은 어느 경우에, 하루에 0.1-20 μg/kg의 범위에있는 용량이 제시될것이다. 용량의 결정은 당기술에 숙련된 보통수준 내에있다. TPO 폴리펩티드는 화학요법 또는 골수이식후에 또는 혈소판 집계가 20,000/mm3이상, 바람직하게는 50,000/mm3이상이 될때까지 28일까지의 기간에 걸쳐 보통 투여될것이다. 더 보편적으로는, TPO 폴리펩티드는 일주일 또는 일주일이하에 걸쳐, 종종 하루내지 3일의 기간에 걸쳐 투여될것이다. 일반적으로, TPO 폴리펩티드의 치료 유효량은 성숙세포 (예. 혈소판 또는 호중구)의 순환량의 증가로 현시되는 림프 또는 골수 선조세포의 증식 및/또는 분화에서 임상적으로 중대한 증대를 낳는데 충분한 양이다. 혈소판 질환의 치료는 혈소판 집계가 적어도 20,000/mm3, 바람직하게는 50,000/mm3에 달할때까지 또한 계속될것이다.
TPO 폴리펩티드는 IL-3, -6 그리고 -11 같은 다른 시토킨; 간세포인자; 적혈구 조혈인자; G-CSF 및 GM-CSF와 조합해서 또한 투여될수 있다.
조합치료의 섭생법에서, 다른 시토킨의 일일용량은 일반적으로 EPO, 150 U/kg 이하; GM-CSF, 5-15 μg/kg; IL-3, 1-5 μg/kg; 그리고 G-CSF, 1-25 μg/kg 일 것이다.
EPO와 조합치료는, 예를들면, 낮은 EPO 양을 가진 빈혈환자에 나타난다.
TPO 폴리펩티드는 세포분화의 기전을 밝히고 그리고 성숙세포의 계통을 결정하는 것같은 적혈구 조혈세포의 분화 및 발생의 시험관내 연구에 대해 또한 귀중한 도구이고, 그리고 세포배양액에 증식약물로서 또한 유용성이 발견된다.
TPO 폴리펩티드는 자가 골수배양액에서 처럼 생체외에서 또한 사용될수 있다. 간략하게 말하면, 골수는 화학요법 전에 환자로부터 제거되고 임의로 하나이상의 다른 시토킨과 조합해서 TPO 폴리펩티드와 함께 치료된다. 처리된 골수는 그 다음 골수의 회복을 가속시키는 화학요법후에 환자에게 되돌아온다. 그외에, TPO 폴리펩티드는 골수 또는 말초혈 선조 (PBPC) 세포의 생체외 확장에 대해 또한 사용될수 있다. 화학요법으로 치료하기 전에, 골수는 말초순환계 안으로 초기 선조세포를 방출하기 위해 간세포 인자 (SCF) 또는 G-CSF와 함께 촉진될수 있다. 이들 선조세포는 말초혈로부터 수거되고 말초혈로부터 농축될수 있으며 그 다음 고용량의 화학요법 후에 환자에게 되돌아올수 있는 고밀도 거핵세포 배양액안으로 분화 및 증식시키기위해 임의로 SCF, G-CSF, IL-3, GM-CSF, IL-6 또는 IL-11을 포함하나 한정되지는 않는 하나이상의 다른 시토킨과 조합해서 하나이상의 TPO 폴리펩티드와 함께 배양액에서 처리될수있다.
본 발명은 다음의 무제한 실시예에 의해 더 예시된다.
실시예 1
두개의 발현벡터는 SEQ ID NO:2 의 위치 153-`54 에서 Arg-Arg 디펩티드의 존재 또는 부재에서 다른 절단된 인간 TPO 폴리펩티드의 효모 S. cerevisiae 에서 발현을 비교하기위해 구성하였다. 두개의 벡터를 플라스미드 pDTOP (ATCC #68001; 미국 특허번호 5,128,321 에 개시됨)로부터 유도하였다. 벡터둘다는 S. cerevisiae 트리오스 포스페이트 이소머라제 (TPI1) 유전자 프로모터 (참고로 여기에 포함된 미국 특허번호 4,599,311 참조), S. cerevisiae MFα1 프리-프로 서열, TPO 서열, 그리고 S. cerevisiae TPI1 종료암호로 구성되는 TPO 발현 카세트를 포함했다. 벡터는, 글루코스를 함유하는 배지에서 선택을 허용하는, Schizosaccharomyces pombe 트리오스 포스페이트 이소머라제(POT) 유전자, 대장균에서 선택에 대한 암피실린 내성 유전자, 그리고 leu2-d 선택마커를 더 포함했다. 벡터 pD85 는 잔기 168 (Val)이 Ala로 치환된 SEQ ID NO:2의 아미노산 잔기 1로부터 잔기 172까지의 야생형 인간 TPO 서열을 암호화하였다. 벡터 pD79는 알기닌 잔기 153 및 154에 대한 코돈이 결실된 변이체 TPO 1-172 서열을 암호화하였고, 그리고 발린 코돈 (잔기 168)은 알라닌 코돈 (아미노산 위치는 SEQ ID NO:2에 관련됨)으로 치환시켰다.
실제길이 인간 TPO DNA는 5' 끝에 MFα1 프리-프로 서열의 다섯개 코돈 및 3' 끝에 정지코돈을 부가하기 위해 효소중합 연쇄반응 (PCR)에 의해 변형시켰다. PCR은 시발체 ZC7623 (SEQ ID NO:9) 및 ZC7627 (SEQ ID NO:10) 를 이용해 수행하였다. PCR은 94℃, 1분; 53℃, 1분; 그리고 72℃, 1.5분의 25 싸이클과 함께 Taq 폴리머라제 및 주형 DNA의 ∼20 ng을 이용해 작동하였다. 변형된 TPO 서열은 479 염기쌍 Hind III-Xba I 단편으로서 분리하였고 그리고 동일효소로 절단된 pUC18 안으로 연결봉입시켰다. 결과의 플라스미드는 pHB76 으로 지칭하였다.
pHB76에 있는 TPO 서열은 시토킨 도메인을 암호화하는 서열의 각각, 5' 및 3' 끝에있는 Bbe I 및 Sal I 부위를 도입하기 위해 변형시켰다. PCR은 시발체 ZC7868 (SEQ ID NO:11) 및 ZC7870 (SEQ ID NO:12)를 이용해 수행하였다. PCR은 95℃, 1분; 68℃, 4분의 9 싸이클과 함께 Taq 폴리머라제 및 주형 DNA 20ng을 이용해 작동시켰고; 그 다음 95℃, 1분; 68℃, 10분의 1 싸이클을 수행하였다. TPO 서열은 482 염기쌍 Hind III-Eco RI 단편으로서 회수하였고 동일효소로 절단된 pUC19 안으로 연결봉입시켰다. 결과의 플라스미드를 pTPOGN2로 지칭하였다.
변이체 TPO 서열을 그때 pTPOGN2의 457 염기쌍 Hind III-Sal I 단편과 Hind III + Xba I 절단된 pUC19와 함께 3파트의 연결봉입물에 있는 올리고뉴클레오티드 ZC8488 (SEQ ID NO:13)과 ZC8489 (SEQ ID NO:14)로 부터 구성한 합성단편을 조합해서 구성하였다. 결과의 플라스미드는 pTPOGN6로 지칭하였다. α-인자 프리-프로 펩티드의 마지막 몇개의 잔기 그리고 절단된 TPO 폴리펩티드를 암호화하는 539 염기쌍 Hind III-Xba I 단편은 pTPOGN6로 부터 분리되었다. 이 단편은 pDPOT (Bam HI로 절단하고 알카라인 포스파타제로 처리함), TPI1 프로모터 및 MFα1 프리-프로 서열로 구성되는 1230 염기쌍 Bgl II-Hind III 단편, 그리고 TPI1 종료암호로 구성되는 680 염기쌍 Xba I-Bam HI 단편과 함께 4 파트 연결봉입물에 결합시켰다. 결과의 플라스미드를 pD79로 지칭하였다.
인간 TPO (SEQ ID NO:2)의 잔기 1 내지 172를 암호화하는 대조군 플라스미드를 4 파트 연결봉입물, pDPOT (Bam HI로 절단 그리고 알카라인 포스파타제로 처리), 1230 염기쌍 Bgl II-Hind III TPI1-MFα1 단편, α-인자 프리-프로 펩티드 및 절단된 TPO 폴리펩티드의 마지막 몇개의 잔기를 암호화하는 540 염기쌍 단편, 그리고 680 염기쌍 Xba I-Bam HI TPI1 종료암호 단편에서 결합시켜 구성하였다. 결과의 플라스미드를 pD85로 지칭하였다.
플라스미드 pD79 및 pD85를 Hinnen et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75:1929-1933, 1978)에 의해 기술한대로 반드시 Saccharomyces cerevisiae 균주 JG134 (MATα △tpi1::URA3 ura3-52 leu2-△2 pep4-△1 [ciro])에 형질전환시켰다. 형질전환체를 유일한 탄소원으로 글루코스를 함유하는 배지상에 자라는 그들의 능력에대해 선택하였다.
형질전환체는 1% 효모추출물, 1% 펩톤, 그리고 5% 글루코스를 함유하는 액체배지에서 약 60시간동안 자랐다. 세포를 원심분리시켜 배양액 배지로부터 분리하였다. 배지시료를 TPO 희석 완충용액 (10% 송아지 태아 혈청이 보충된 RPMI 1640, 2 mM L-글루타민, 1 mM 소디움 피루베이트, 50 μg/ml 페니실린, 50 μg/ml 스트렙토마이신, 100 μg/ml 니오마이신, 0.00033% β-머캡토에탄올, 25 mM 헤피스)에서 1:100 으로 희석시켰다.
TPO 의 생물활성을 표적세포로 인간 MPL 수용체 (Vigon et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:5640-5644, 1992)를 암호화하는 발현벡터와 함께 형질전환감염된 BaF3 세포를 이용해 유사분열물질생성(mitogenesis) 분석으로 측정하였다. BaF3은 쥐의 골수(Palacios 및 Steinmetz, Cell 41: 727-734, 1985; Mathey-Prevot et al., Mol. Cell. Biol. 6: 4133-4135, 1986)로부터 유도된 예비 림프구 세포주 의존적인 인터루킨-3 이다.
세포를 37℃에서 16 내지 19 시간동안3H-티미딘의 존재하에 시료를 시험하기 위해 노출시켰다. 세포 DNA 안으로 도입된3H-티미딘 양을 인간 TPO의 표준곡선에 비교해 정량화하였다. 10 U/ml을 유사분열 물질생성 분석에서 최대 1/2 촉진을주는 양으로 정의하였다. 두개 실험의 결과는 표 1에 보여진다.
실험 플라스미드 TPO(유니트/ml 배지)
1 pD85 40
pD79 740
2 pD85 한계이하
pD79 160
실시예 2
펩티드 결합 또는 Arg-Arg 디펩티드에 의해 C-말단 단편에 연결된 인간 TPO (SEQ ID NO:2의 잔기 22 내지 152)의 시토킨 도메인으로 구성되는 TPO 폴리펩티드를 암호화하는 일련의 플라스미드들이 구성되었다. 표 2는 암호화된 폴리펩티드의 구조를 보여준다: Arg-Arg는 디펩티드의 존재 (+) 또는 부재 (-)를 나타낸다; C-말단 단편에 대한 아미노산 수는 SEQ ID NO:3 으로 불리운다.
플라스미드 Arg-Arg C-Term. 서열
pD117 - 1-5
pD119 - 1-9
pD121 - 1-13
pD123 - 1-18
pD125 - 1-18
플라스미드 pTPOGN8을 Hind III 및 Xba I으로 절단해 선형화된 pUC19; 5-인자 분비리더의 일부에 대한 암호화 서열 그리고 인간 TPO 시토킨 도메인의 일부; 올리고뉴클레오티드 ZC8486 (SEQ ID NO:15) 및 ZC8487 (SEQ ID NO:16)로부터 구성된 Sal I-Xba I 어뎁터(adapter)로 구성되는 pTPOGN2 (실시예 1)의 457 염기쌍 Hind III-Sal I 단편을 이용해 3 파트 연결봉입물에 구성하였다.
플라스미드 pD83을 다음의 단편을 이용해 4 파트 연결봉입물에 구성하였다: Bam HI-처리된, 알카라인 포스파타제-처리된 pDPOT; S. cerevisiae TPI1 프로모터 및 α-인자 분비리더를 함유한 pHB105-4 (pMVR1의 플라스미드 골격에있는 인간 TPO의 시토킨 도메인에 대한 암호화 서열에 결합된 α-인자 분비리더 및 S. cerevisiae TPI1 프로모터를 함유하는 플라스미드) (미국 특허번호 5,155,027에 개시됨)의 1230 염기쌍 Bgl II-Hind III 단편; SEQ ID NO:17의 18-잔기 폴리펩티드에 그것의 C-말단에 결합된 시토킨 도메인으로 구성되는 TPO 변이체의 암호화 서열 및 5-인자 분비리더 암호화 서열의 부분을 함유한 pTPOGN8의 540 염기쌍 Hind III-Xba I 단편; 그리고 680 염기쌍 Xba I-Bam HI S. cerevisiae TPI1 종료암호 단편.
표 2에서 보여진 플라스미드를 TPI1 종료암호 및 벡터서열로 구성되는 pD83의 BglII-XcoRI 단편을 표 3에 보여진 올리고뉴클레오티드 쌍중의 하나와함께 pUC19 (SalI 및 EcoRI으로 절단) 안으로 첫번째 삽입해서 구성하였다. 결과의 플라스미드를 표 3에 보여진대로 pTPOMI1, 2, 3, 4, 그리고 5로 지칭하였다. TPI1 프로모터, MFα1 분비리더, 5' TPO 암호화 지역, 그리고 벡터서열로 구성되는 두개의 pD83 단편인 Bgl1-SalI; 그리고 벡터서열로 구성되는 EcoRI-BglI이 각각, pD117, pD119, pD121, pD123, 그리고 pD125를 구성하기 위해 pTPOMI1-5 (3' TPO 암호화 서열, TPI1 종료암호, 그리고 벡터서열) 로 부터 SalI-EcoRI 단편에 결합시켰다.
플라스미드 올리고뉴클레오티드
pTPOMI1 ZC10086 (SEQ ID NO:18)
ZC10087 (SEQ ID NO:19)
pTPOMI2 ZC10095 (SEQ ID NO:20)
ZC10095 (SEQ ID NO:20)
pTPOMI3 ZC10120 (SEQ ID NO:22)
ZC10121 (SEQ ID NO:23)
pTPOMI4 ZC10118 (SEQ ID NO:24)
ZC10119 (SEQ ID NO:25)
pTPOMI5 ZC10108 (SEQ ID NO:26)
ZC10109 (SEQ ID NO:27)
플라스미드를 S. cerevisiae JG134 또는 M35 안으로 형질전환시켰다. 밤새 배양한 배양액을 UV 돌연변이 유발시켜 pD79-형질전환된 JG134로 부터 M35를 유도하였다. 세포를 1:1000으로 희석시켰고, 그리고 50 μl 희석물을 YEPD (1% 효모 추출액, 2% 펩톤, 2% D-글루코스, 0.004% 아데닌, 0.006% L-루신) 상에 깔았다. 플레이트를 암실에서 20초동안 UV 광선에 노출시켰고, 빛의 비투과 박스에 위치시켰으며, 그리고 30℃에서 2일동안 배양시켰다. 각 플레이트를 그때 신선한 YEPD 플레이트 위에 복제물(replica)을 깔았고, 니트로셀룰로스(nitrocellulose)로 덮었으며, 그리고 30℃에서 밤새 배양시켰다. 니트로셀룰로스를 그때 제거하였고 그리고 어느 부착 효모세포를 세척하였다. 니트로셀룰로스를 차단 및 쥐의 항-인간 TPO 항체에 대해 1X PBS에 5% 우유를 이용한 표준 웨스턴 기술을 통해 발전시켰다.
일차 스크린에서 높은 분비량을 나타내는 콜로니를 웨스턴 블랏팅 및 활성측정에의해 더 분석하였다. GN35로 지칭된 하나의 돌연변이체는 양친 균주보다 2-4배 더 높은 활성을 일관되게 생성하였다. GN35를 원핵생물 카나마이신 내성 유전자 및 S. cerevisiae TPI1 유전자를 함유하는 2-마이크론-기준의 플라스미드와 함께 형질전환시켜 pD79로 회복시켰다.
2 mg/ml G418에 내성인 형질전환체를 선택하였고 그리고 G418을 함유하는 YEPD 에서, 그 다음 YEPGGE (0.004% 아데닌, 0.006% L-루신, 1% 효모 추출액, 0.4% D-갈락토스, 2% 펩톤, 3% 글리세롤, 1% 에탄올)에서 배양하였다. 세포를 pD79 상에 트리오스 포스페이트 이소머라제 유전자의 손실을 나타내는, 유일한 탄소원으로 글루코스상에 자라지 못하는 능력에대해 그때 스크리닝하였다. 회복된 세포를 균주 M35로 지칭하였다. 형질전환체는 70 시간동안 통기시키며 2% 펩톤, 1% 효모추출액, 그리고 5% 글루코스를 함유하는 액체배지에서 자랐다. 플라스미드 pD79 및 pD85를 대조군으로 포함시켰다. 이외에, 플라스미드 pHB109 (단지 인간 TPO 시토킨 도메인을 암호화함) 그리고 pBJ118 (pD85 및 pD125와 동일한 폴리펩티드를 암호화함)를 분석하였다.
배지를 수거하였고 그리고 실시예 1에서 개시한대로 분석하였다. 분석결과는 표 4에 보여진다.
숙주 플라스미드 TPO(ng/ml)
JG134 pD117 26
pD119 51
pD121 53
pD123 35
pD125 3
pD79 70
pD85 3
pHB109 한계이하
pBJ118 8
M35 pD79 180
실시예 3
종래의 분자생물학 기술을 이용해, TPO 폴리펩티드를 암호화하는 일련의 pDPOT-기초한 플라스미드를 구성하였다. 암호화된 TPO 폴리펩티드들의 각각은 인간 TPO의 C-말단 도메인으로부터 유도된 C-말단 단편에 펩티드 결합을 통해 결합된 인간 TPO의 시토킨 도메인을 구성하였다. 이들 폴리펩티드의 C-말단 단편의 서열이 하기 표 5에 보여진다. 종래의 단문자 코드를 이용해 아미노산을 지칭하였다.
플라스미드 C-말단 도메인
pD91 A P P D T A V P S R T S L V L T L N(SEQ ID NO:5)
pD93 A P P D T A V P S E T S L V L T L N(SEQ ID NO:6)
pD95 A P P T T A V P S E T S L V L T L N(SEQ ID NO:7)
플라스미드를 균주 JG134 안으로 형질전환 시켰고, 그리고 형질전환체를 실시예 2에 개시한대로 배양하였다.
배지를 수거하였고 그리고 실시예 1에 개시된대로 측정하였다.
결과는 표 6에 보여진다.
플라스미드 TPO(유니트/ml)
pDPOT 0
pD79 700
pD85 100
pD91 200
pD93 300
pD95 600
전술로부터, 비록 본 발명의 특정 구체예가 예시할 목적으로 여기에 기술되었다 할지라도, 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 변형될수 있다는 사실이 이해될것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 청구범위를 제외하고는 한정되지 않는다.

Claims (21)

  1. 다음의 작동가능하게 결합된 요소들:
    (a) 전사 프로모터;
    (b) 분비리더를 암호화하는 첫번째 DNA 단편;
    (c) C-X-B 로 구성되는 혈소판 조혈인자 (TPO) 폴리펩티드를 암호화하는 두번째 DNA 단편(여기서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드 이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는다는 제한을 조건으로 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커 또는 펩티드 결합이며; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 여기서 y는 5 부터 18 까지의 정수이며, B의 상기 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환됨); 그리고
    (d) 전사 종료암호로 구성되며 진핵생물 숙주세포에서 복제될수 있는 발현벡터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 벡터는 효모에서 복제될수 있는것을 특징으로 하는 발현벡터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 분비리더는 Saccharomyces cerevisiae 알파-인자 분비리더 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  4. 제 1 항에 있어서, y는 적어도 9 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  5. 제 1 항에 있어서, B는 Thr-Thr 디펩티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.
  6. 제 1 항에 있어서, B는 Arg-Arg 디펩티드를 포함하지 않는것을 특징으로 하는 발현벡터.
  7. 제 1 항에 있어서, B의 상기 잔기의 25% 까지가 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환되는 것을 특징으로 하는 발현벡터.
  8. 제 1 항에 있어서, B의 잔기 1 내지 5 는 Ala-Pro-Pro-Thr-Thr (SEQ ID NO:8)인 것을 특징으로 하는 발현벡터.
  9. 제 1 항에 있어서, B의 잔기 4 는 Thr 또는 Asp 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  10. 제 1 항에 있어서, y는 적어도 10 그리고 B의 잔기 10 은 Arg 또는 Glu 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  11. 제 1 항에 있어서, y는 적어도 14 그리고 B의 잔기 14 는 Val 또는 Ala 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  12. 제 11 항에 있어서, B는 Ala-Pro-Pro-Thr-Thr-Ala-Val-Pro-Ser-Arg-Thr-Ser-Leu- Ala-Leu-Thr-Leu-Asn (SEQ ID NO:4) 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  13. 제 1 항에 있어서, B는 SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:6, 그리고 SEQ ID NO:7로 구성되는 군으로부터 선택된 아미노산 잔기의 서열인 것을 특징으로 하는 발현벡터.
  14. 제 1 항에 있어서, X는 펩티드결합 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  15. 제 1 항에 있어서, X는 단일 아미노산 잔기 인것을 특징으로 하는 발현벡터.
  16. 제 1 항에 있어서, C는 SEQ ID NO:2 의 잔기 1 내지 152 로 구성되는 것을 특징으로 하는 발현벡터.
  17. 제 1 항에 따른 발현벡터를 함유하는 배양된 진핵생물 세포로서, 상기 세포는 상기 TPO 폴리펩티드를 제조하고 분비하는 것을 특징으로 하는 배양된 진핵생물 세포.
  18. 제 17 항에 따른 효모세포.
  19. C-X-B(여기서 C는 인간 혈소판 조혈인자시토킨 도메인 폴리펩티드이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는다는 제한을 조건으로 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커 또는 펩티드결합이며; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 여기서 y는 5 부터 18 까지의 정수이고, 그리고 B의 상기 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환됨)로 구성되는 아미노산 골격을 특징으로 하는 혈소판 조혈인자 폴리펩티드.
  20. 다음의 작동가능하게 결합된 요소들:
    (a) 전사 프로모터;
    (b) 분비리더를 암호화하는 첫번째 DNA 단편;
    (c) C-X-B 로 구성되는 혈소판 조혈인자 (TPO) 폴리펩티드를 암호화하는 두번째 DNA 단편(여기서 C는 인간 혈소판 조혈인자 시토킨 도메인 폴리펩티드 이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는다는 제한을 조건으로 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커 또는 펩티드 결합이며; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 여기서 y는 5 부터 18 까지의 정수이며, B의 상기 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환됨); 그리고
    (d) 전사 종료암호로 구성되며 진핵생물 숙주세포에서 복제될수 있는 발현벡터로 트랜스펙션되거나 형질전환된 숙주세포를 배양하여 결합된 제1 및 제2 DNA 단편이 숙주세포에 의해 발현되어 TPO 폴리펩티드를 생산하는 단계와, TPO 폴리펩티드를 회수하는 단계로 이루어지는 TPO 폴리펩티드의 제조방법.
  21. C-X-B(여기서 C는 인간 혈소판 조혈인자시토킨 도메인 폴리펩티드이고; X는, 단독으로 또는 C 또는 B와 조합해서, 이염기 아미노산 쌍을 제공하지 않는다는 제한을 조건으로 하나 또는 두개의 아미노산 잔기로 구성되는 링커 또는 펩티드결합이며; 그리고 B는 SEQ ID NO:3의 잔기 1 내지 y로 구성되는 폴리펩티드인데, 여기서 y는 5 부터 18 까지의 정수이고, 그리고 B의 상기 잔기의 35% 까지는 다른 아미노산 잔기에 의해 각각 치환됨)로 구성되는 아미노산 골격을 특징으로 하는 혈소판 조혈인자 폴리펩티드를 약학적으로 허용되는 부형제와 조합하여 포유동물에 투여하는 것으로 이루어지는 포유동물에서 혈소판수를 증가시키는 방법.
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