KR20020056923A - 엔도텔리아제를 암호화하는 핵산, 엔도텔리아제 및 이의용도 - Google Patents

엔도텔리아제를 암호화하는 핵산, 엔도텔리아제 및 이의용도 Download PDF

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KR20020056923A
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에드윈 엘. 매디슨
에드가 오. 옹
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코르바스 인터내셔날, 인코포레이티드
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Abstract

본원에서는 엔도텔리아제 및 부분, 특히 프로테아제 도메인 및 엔도텔리아제를 암호화하는 핵산이 제공된다. 엔도텔리아제는 내피 세포에서 발현되는 경막 프로테아제이다. 핵산 및 암호화된 단백질 및 이의 프로테아제 도메인은 혈관생성을 조절하는 화합물을 스크리닝하는 방법을 포함하는 각종 예후법, 진단법, 치료법 및 스크리닝 방법에서 사용된다.

Description

엔도텔리아제를 암호화하는 핵산, 엔도텔리아제 및 이의 용도{Nucleic acids encoding endotheliases, endotheliases and uses thereof}
혈관생성(angiogenesis)은 모(侮) 미세혈관으로부터 새로운 혈관이 형성되는 것이다. 조절되는 혈관생성 및 조절되지 못한 혈관생성은 유사한 방식으로 진행된다. 내피 세포 및 혈관주위세포(pericyte)는 모세 혈관으로부터의 기저막으로 둘려쌓여 있다. 혈관생성은 내피 세포 및 백혈구에 의해 방출되는 효소에 의한 기저막의 미란(erosion)으로 시작된다. 이어서 혈관벽의 구경(lumen)에 정렬되어 있는 내피 세포가 기저막을 통해 돌출된다. 혈관생성 자극은 내피세포가 침식된 기저막을 통해 이동하도록 유도한다. 이동하는 세포는 모 혈관로부터 분리된"움(sprout)"을 형성하고, 이때 내피 세포가 유사분열되어 증식한다. 내피 움은 서로 통합되어 모세 루프를 형성하여 새로운 혈관을 생성시킨다.
혈관생성, 조절제 및 관련 질병
혈관생성은 혈관생성 자극제 및 억제제의 시스템에 의해 고도로 조절된다. 혈관생성 자극제의 공지된 예로는 특정 성장 인자, 사이토킨, 단백질, 펩타이드, 탄수화물 및 지질이 포함된다[참조 문헌: Norrby, APMIS, 105:417-437 (1997); Polverini, Crit. Rev. Oral. Biol. Med., 6:230-247 (1995)]. 다양한 내인성 및 외인성 혈관생성 억제제는 당해 분야에 공지되어 있다[참조 문헌: Jackson et al., FASEB, 11:457-465 (1997); Norrby, APMIS, 105:417-437 (1997); 및 O'Reilly, Investigational New Drugs, 15:5-13 (1997)].
성숙한 유기체에서, 모세혈관 내피 세포는 비교적 빈번하게 분열한다. 적절한 신호에 의해 유발되는 경우, 예를 들어, 월경 동안 또는 세포외 매트릭스에서 고립된 프로-혈관생성 매개체의 방출 후에 호르몬 신호에 반응하여, 내피 세포층 정맥은 이의 기저막 및 근위 세포외 매트릭스를 체계적으로 분해시키고, 직접 이동하고 분열하며 수일 이내에 새로운 기능성 모세혈관을 구성한다[참조 문헌: Polverini, Crit. Rev. Oral. Biol. Med., 6:230-247 (1995)]. 그럼에도 불구하고, 이러한 미세혈관의 급격한 증폭은 새로운 모세혈관이 형성되는 것만큼 빠르기 때문에 일시적이며, 이는 실질적으로 수일 또는 수주 이내에 소멸하여 조직 미세혈관을 이전 상태로 복귀시킨다. 모세혈관의 일시적 성장 및 회귀라는 이러한 특징은 생리학적 혈관생성을 병리학적 혈관생성과 본질적으로 구별되게 한다[참조 문헌: Polverini, Crit. Rev. Oral. Biol. Med., 6:230-247 (1995)]. 반대로, 병리학적 혈관생성은, 예를 들어, 정상 또는 비정상 형태의 혈관생성 매개체의 과잉 생성이나 이러한 과정의 억제제의 상대적 결실로 인한 혈관생성 자극제 및 억제제 간의 실효 균형이 변함으로써 유발된다[참조 문헌: Polverini, Crit. Rev. Oral. Biol. Med., 6:230-247 (1995)].
혈관생성은 정상 태반, 배아, 태아 및 출산후 발달 및 성장에 필수적이지만, 매우 특수한 제한된 상황을 제외하고는 성인기에서 생리학적으로 거의 발생하지 않는다. 예를 들어, 혈관생성은 일반적으로 상처 치유나 황체, 자궁내막 및 태반의 형성시에 관찰된다. 성인의 혈관생성은 흔히 질병 상태와 관련된다.
지속적으로 조절되지 못한 혈관생성은 내피 세포에 의한 다수의 질병 상태, 종양 전이 및 비정상적 성장시 발생하며 이러한 상태에서 관찰되는 병리학적 손상을 뒷받침해준다. 조절되지 못한 혈관생성으로 인해 나타나는 다양한 병리학적 질병 상태를 통틀어서 혈관생성 의존성 또는 혈관생성 관련 질병으로 분류하였다.
혈관생성의 조절은 특정 질병 상태 및 다수의 경우에서 변경되며, 다수의 경우 상기 질병과 관련된 병리학적 손상은 조절되지 못한 혈관생성과 관련된다[참조 문헌: Norrby, APMIS, 105:417-437 (1997); 및 O'Reilly, Investigational New Drug, 15:5-13 (1997)]. 따라서, 혈관생성은 다양한 질병, 예를 들어, 다양한 염증 질환(예: 류마티즈 관절염), 건선, 당뇨병성 망막병증, 및 익상편의 재발, 반흔형성 엑시머 레이저 수술 및 녹내장 제거 수술을 포함하는 특정 안구 질환, 전방 안구의 다양한 질환, 심혈관 질환, 만성 염증 질병, 상처 회복, 순환계 질환, 크레스트(Crest) 증후군, 피부 질환[참조 문헌: 미국 특허 제5,593,990호, 제5,629,327호 및 제5,712,291호]. 및 고형 신생물 및 혈관 종양을 포함하는 주요 암의 징후 또는 진행과 관련된다. 몇 가지의 직접적 증거는 혈관생성이 고형 신생물 및 이의 전이의 성장 및 유지에 필수적임을 나타낸다.
따라서, 혈관생성이 암의 전이 및 각종 기타 질환의 병리에서 중요한 역활을 한다는 것이 명백하다. 이러한 활성을 억제, 제거 또는 조절하는 것은 이들 질병의 원인에 영향을 줄 수 있으며 치료학적 중재점으로서 작용할 수 있다. 상기 질병 상태에서, 혈관생성의 예방은 새로운 미세혈관계의 침윤에 의해 유발되는 손상을 방지할 수 있다. 혈관생성 과정의 조절을 목표로 하는 요법은 이들 질병을 완치시키거나 완화시킬 수 있다.
따라서, 혈관생성을 표적으로하며 비정상적이거나 조절되지 못한 혈관생성을 조절, 특히 억제하는 요법을 개발해야할 필요가 있다. 따라서, 본원의 목적은 이러한 제제를 동정하기 위한 검정법을 제공하는 것이다. 또한, 본원의 목적은 혈관생성의 조절과 관련되는 단백질 및 폴리펩타이드를 암호화하는 핵산과 이러한 단백질 및 폴리펩타이드를 제공하는 것이다.
관련 출원
다음 출원의 우선권의 잇점은 "NUCLEOTIDE AND PROTEIN SEQUENCE OF PROTEASE DOMAINS OF ENDOTHELIASE AND METHODS BASED THEREON"이란 표제로 1999년 11월 18일자로 출원된 매디슨 에드윈 엘(Edwin L. Madison) 및 옹 에드가 오(Edgar O. Ong)의 미국 가특허 출원 제60/166,391호 및 "NUCLEIC ACID MOLECULES ENCODING TRANSMEMBRANE SERINE PROTEASES, THE ENCODED PROTEINS AND METHODS BASED THEEREON"이란 표제로 2000년 9월 22일자로 출원된 매디슨 에드윈 엘 및 장-천 예(Jiunn-Chern Yeh)의 가특허 출원 제06/234,840호로 청구되어 있다.
본 출원은 또한 "NUCLEOTIDE AND PROTEIN SEQUENCE OF A TRANSMEMBRANE SERINE PROTEASE AND METHODS BASED THEREOF"란 표제로 2000년 2월 3일자로 출원된 매디슨 에드윈 엘 및 옹 에드가 오의 미국 가특허 출원 제60/179,982호; "NUCLEOTIDE AND PROTEIN SEQUENCE OF A TRANSMEMBRANE SERINE PROTEASE AND METHODS BASED THEREOF"란 표제로 2000년 2월 18일자로 출원된 매디슨 에드윈 엘 및 옹 에드가 오의 미국 가특허 출원 제60/183,542호; "NUCLEOTIDE AND PROTEINSEQUENCES OF A TRANSMEMBRANE SERINE PROTEASE AND METHODS BASED THEREOF"란 표제로 2000년 6월 22일자로 출원된 매디슨 에드윈 엘 및 옹 에드가 오의 미국 가특허 출원 제60/213,124호; "NUCLEOTIDE AND PROTEIN SEQUENCES OF A TRANSMEMBRANE SERINE PROTEASE AND METHODS BASED THEREOF"란 표제로 2000년 7월 26일자로 출원된 매디슨 에드인 엘 및 옹 에드가 오의 미국 가특허 출원 제60/220,970호와 관련된다.
상기 주지된 가특허 출원은 본원에서 참조로 인용된다.
프로테아제 및 이의 부분, 특히 내피 세포에서 발현되는 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산 분자 및 스크리닝 방법에서의 프로테아제 및 핵산의 용도. 또한, 프로테아제 및 이의 도메인 및 암호화 핵산 분자를 사용한 예후법, 진단법 및 치료법이 제공된다.
도 1은 엔도텔리아제 2 스플라스 변이형의 도메인 구성을 도시한 것이다. 각 변이형은 경막 도메인 직전의 N-미리스토일화 변형에 대한 서열 모티프인 ASPAGTPPGRASP(서열 14)로 이루어진 3개의 개별적 서열을 포함한다.
A. 정의
달리 명시하지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어는 본 발명이 속하는 당해 분야의 숙련가가 통상적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 가진다. 본원과 관련된 모든 특허, 출원, 공개된 출원 및 기타 공보 및 진뱅크(GenBank)로부터의 서열 및 기타 데이터 베이스는 전문이 본원에서 참조로 인용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 모든 보호 그룹, 아미노산 및 기타 화합물에대한 약어는, 달리 명시하지 않는 한, 통상의 어법, 승인된 약어 또는 생화학적 명명법에 관한 IUPAC-IUB 규정에 따른다[참조 문헌: (1972) Biochem. 11:942-944].
본원에서 사용되는 혈관생성은 이에 제한되지 않으나 종양과 관련되는 혈관신생을 포함하나 이에 제한되지 않는 신생 맥관계의 확립 및 유지(혈관신생)와 직접적으로 또는 간접적으로 관련되는 과정 전반을 광범위하게 포함한다.
본원에서 사용되는 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제는 단독으로 사용되거나 기타 치료제 또는 화합물과 배합되어 사용되는 경우 바람직지 않으며/않거나 조절되지 못한 혈관생성과 관련되는 임상적 증상 또는 진단적 마커의 관해(remission) 상태를 경감시키거나 감소시키거나 호전시키거나 예방하거나 이러한 상태에 있게 하거나 유지시킬 수 있는 모든 치료학적 섭생을 의미한다. 따라서, 본원의 목적을 위해, 항-혈관생성제는 혈관계의 확립 또는 유지를 억제하는 제제를 의미한다. 이러한 제제로는 항암제 및 바람직하지 않은 혈관생성과 관련되는 기타 질환, 예를 들어, 당뇨병성 망막증, 망막증 및 과증식성 질환 등과 관련되는 기타 질환의 치료용 제제가 포함되나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 프로-혈관생성제는 맥관계의 확립 및 유지를 촉진하는 제제이다. 이러한 제제로는 심장 발작 및 뇌졸증을 포함하는 심혈관계 질환의 치료용 제제가 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 바람직하지 않으며/않거나 조절되지 모한 혈관생성은 혈관생성 자극제의 영향이 혈관생성 억제제의 영향을 능가하는 병리학적 혈관생성을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 결손 혈관생성은 정상적 혈관생성이 결여되어 비정상적 혈관생성 이나 혈관생성의 부재 또는 실질적 감소가 야기되는 질환과 관련되는 병리학적 혈관생성을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 엔도텔리아제는 사람을 포함하는 포유동물 단백질로서, 경막 도메인을 가지고 내피 세포의 표면에서 발현되며 프로테아제 도메인, 특히 세포외 프로테아제 도메인을 포함하는 단백질을 의미하며 바람직하게는 세린 프로테아제이다. 따라서, 예를 들어 엔도텔리아제에 대한 관련물은 엔도텔리아제 유전자 패밀리에 의해 암호화되는 모든 단백질 또는 기타 공급원으로부터 수득되거나 합성적으로 제조되거나 동일한 활성을 나타내는 동등한 분자를 포함한다. 엔도텔리아제 유전자 패밀리는 내피 세포에서 발현되는 경막 프로테아제이다. 이들 프로테아제로는 세린 프로테아제가 포함된다. 보다 구체적일 필요가 있는 경우, 이는 상기한 특징을 가지며 본원에서 예증되는 엔도텔리아제 1 및 2와 서열 상동성을 나타내는 프로테아제 도메인을 포함하는 단백질을 의미한다. 엔도텔리아제 1 및 2는, 예를 들어, 약 40% 또는 45%의 동일성을 나타낸다. 서열 상동성은 약 25%, 40%, 60%, 80% 또는 90% 이상의 잔기 개수의 동일성이 최대화되도록 정렬된 경우 이의 길이에 따른 서열 동일성을 의미한다. 서열 상동성은, 핵산의 암호화 서열이, 중간 이상의 엄격성 조건하에 또는 보다 밀접하게 관련되는 단백질의 경우에는 높은 엄격성 조건하에 본원에서 제공되는 핵산 분자 또는 동일한 단백질을 암호화하나 유전자 코드의 축퇴성으로 인해 서열이 상이한 핵산 분자에 하이브리드화하는지를 측정함으로써 평가하기도 한다. 또한, 엔도텔리아제는 이의 단백분해 활성이 실질적으로 변경되지 않는, 보존적 아미노산 치환을 갖는 엔도텔리아제, 예를 들어, 하기 표 1에 제시된 엔도텔리아제를 포함한다. 아미노산의 적합한 보존적 치환은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있으며, 일반적으로 생성되는 분자의 생물학적 활성을 변경시키지 않으면서 이루어질 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 일반적으로 폴리펩타이드의 비필수 영역의 단일 아미노산 치환이 생물학적 활성을 실질적으로 변경시키지 않는다는 것을 인지하고 있다[참조 문헌: Watson et al. Molecular Biology of the Gene, 4th Edition, 1987, The Bejacmin/Cummings Pub. co., p.224]. 엔도텔리아제의 촉매적 활성 단편이 당해 정의내에 또한 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인은 프로테아제 활성을 나타내는 세포외 부분인, 엔도테리아제의 폴리펩타이드 부분을 의미한다. 프로테아제 도메인은 프로테아제 활성에 필요한 적어도 최소 개수의 아미노산, 일반적으로 50개 또는 100개 이상의 아민노산을 포함한다. 프로테아제 활성은, 예를 들어 폴리펩타이드를 프로테아제로서 작용하는 이의 활성에 대해 시험함으로서 실험적으로 평가할 수 있다. 하기 실시예에서 기술하는 바와 같은 시험 화합물 대신에 공지된 물질을 사용한다는 점을 제외한다면 하기 실시예에서 기술하는 검정법과 동일한 검정법을 사용할 수 있다. 또한, 프로테아제, 특히 세린 프로테아제가 특징적 구조 서열 또는 모티프를 가지기 때문에, 프로테아제 도메인은 이러한 구조 및 서열 또는 모티프를 사용하여 즉시 동정할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인의 부분은, 엔도텔리아제의 세포외 도메인이거나 이러한 도메인내에 위치하며 세린 단백분해활성을 나타내는, 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 의미한다. 따라서, 표준 검정법에 의해 평가되는 바와 같이 단백분해 활성을 나타내는 것은 세포외 도메인의 적어도 최소 부분이다. 엔도텔리아제의 예시적 프로테아제 도메인은 서열 2에 제시되어 있으며 서열 4 및 6의 아미노산 321 내지 688번 및 321 내지 562번으로 제시되어 있다. 프로테아제 활성을 보유하는 이의 보다 작은 부분이 고려된다. 프로테아제 도메인은 표면 루프의 삽입 및 결실을 포함하여 크기 및 구성이 다양하다. 이러한 도메인은 활성 부위 3작용기(triad), 1차 특이성 포켓, 산소산 음이온 홀 및/또는 프로테아제의 세린 프로테아제 도메인의 기타 특징과 같은 하나 이상의 구조적 특징을 포함하는 보존된 구조를 나타낸다. 따라서, 본원의 목적을 위해, 프로테아제 도메인은 본원에서 정의하는 바와 같은 엔도텔리아제의 부분이지만, 구조적 특징 및 키모트립신 또는 트립신의 프로테아제 도메인과 유사하거나 상동성인 서열의 보유라는 측면에서 동족체이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 상동성은 약 25% 이상의 서열 동일성을 의미한다. 서열 동일성이란, 표준 정렬 알고리듬 프로그램에 의해 측정되는 보전된 아미노산의 개수이며 각 공급자에 의해 확립된 데폴트 갭 페널티로 사용된다. 또한 상동성은, 적어도 낮은 엄격성 조건하에 하이브리드화하며 당해 도메인을 암호화하는 모든 핵산 서열을 포함하는 보존된 핵산 서열에 의해 측정할 수 있다. 마찬가지로, 핵산 서열 정렬 프로그램이 시판되고 있다(DNAStar "MegAlign" 프로그램(위스콘신주 매디슨) 및 유니버시티 오브 위스콘신 제네틱스 컴퓨터 그룹(University of Wisconsin Genetics Computer Group; UWG) "Gap" 프로그램(위스콘신주매디슨)). 실질적으로 상동성인 핵산 분자는 통상적으로 중간의 엄격성 또는 높은 엄격성에서 관심있는 핵산의 길이 전체를 따라 하이브리드화할 수 있다. 하이브리드화 핵산 분자의 코돈 대신에 축퇴 코돈을 함유하는 핵산 분자도 고려된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 폴리펩타이드가 필수적으로 프로테아제 도메인으로 이루어진다는 표현은 폴리펩타이드의 엔도텔리아제 부분만이 프로테아제 도메인 또는 이의 촉매적 활성 부분이라는 것을 의미한다. 폴리펩타이드는 임의로 아미노산의 추가의 비-엔도텔리아제-유래된 서열을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 프로-혈관형성 치료제 또는 프로-혈관형성제는 단독으로 사용되거나 기타 치료제 또는 화합물과 배합하여 사용되는 경우 결손 혈관생성과 관련되는 임상적 증상 또는 진단적 마커의 관해 상태를 경감시키거나 감소시키거나 호전시키거나 예방하거나 이러한 상태에 있게하거나 유지시킬 수 있는 모든 치료학적 섭생 및 화합물을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 도메인은 분자, 예를 들어, 단백질 또는 핵산의 부분으로서, 당해 분자의 다른 부분과 구조적이며/이거나 기능적으로 구별되는 부분을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 프로테아제는 단백질 또는 펩타이드의 가수분해를 촉매하는 효소를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 세린 프로테아제는 세린 잔기가 단백질 또는 펩타이드의 가수분해와 관련되는 프로테아제의 다양한 패밀리를 의미한다. 세린 잔기는 촉매작용에서 세린, 히스티딘 및 아스파르트산을 포함하는 효소적 3작용기기작의 일부이거나, 촉매작용에서 세린 및 리신과 관련되는 하이드록실/ε-아민 또는 하이드록실/α-아민 촉매적 2작용기(dyad) 기작의 일부일 수 있다. 세린 프로테아제의 예로는 키모트립신, 트립신 플라스민, 트롬빈 및 엘라스타제가 포함되나 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 촉매 활성은 엔도텔리아제의 프로테아제로서의 활성을 의미한다. 엔도텔리아제의 기능은 혈관생성의 촉진 또는 혈관생성과의 관련성을 포함하는 내피 세포 생물학에서의 이의 기능을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 핵산은 단백질 핵산(PNA) 및 이의 혼합물을 포함하여 DNA, RNA 및 이의 유사체를 포함한다. 핵산은 일본쇄 또는 이본쇄일 수 있다. 프로브 또는 프라이머를 언급하는 경우, 일본쇄 분자가 고려된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 엔도텔리아제의 단편 또는 부분을 암호화하는 핵산은 엔도텔리아제 단백질의 상기한 단편 또는 부분만을 암호화하며 연속적 서열로서 엔도텔리아제의 다른 연속적 부분을 암호화하지 않는 핵산을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 이종성 또는 외래 DNA 및 RNA는 교환해서 사용되며, 존재하는 게놈의 일부로서 천연적으로 발생하지 않거나 천연에서 발생하는 게놈과 상이한 게놈내의 좌위 또는 좌위들에서 발견된는 DNA 또는 RNA를 의미한다. 이종성 핵산은 일반적으로 도입된 세포에 대해 내인성이 아니며, 다른 세포로부터 수득되었거나 합성적으로 제조된다. 일반적으로 필수적인 것은 아니나, 이러한 핵산은 이러한 핵산이 발현되는 세포에 의해 일반적으로 생성되지 않는 RNA 및 단백질을 암호화한다. 당해 분야의 숙련가가 발현되는 세포에 대해 이종성 또는 외래적인 것으로 인지하거나 고려할 수 있는 임의 DNA 또는 RNA가 본원에서 이종성 DNA에 포함된다. 이종성 DNA 및 RNA는, 전사, 해독 또는 기타 조절가능한 생화학적 과정에 영향을 줌으로써 내인성 DNA의 발현을 방해하거나 변경시키는 RNA 또는 단백질도 암호화할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 이종성 DNA의 뉴클레오타이드의 조절 및 작동(effector) 서열(예: 프로모터, 인핸서, 전사 및 해독 종결 부위 및 기타 시그널 서열)에의 작동적 연결은 이러한 DNA와 이러한 뉴클레오타이드의 서열 간의 관계를 의미한다. 예를 들어, 이종성 DNA의 프로모터에의 작동적 연결은, 이러한 DNA의 전사가) DNA를 특이적으로 인지하여 결합하고 판독 프레임에서 DNA를 전사하는 RNA 폴리머라제의 의해 프로모터로부터 개시되도록 하는, DNA 및 프로모터 간의 물리적 관계를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, RNA의 적어도 일부분에 상보적인 서열은, 안티센스 올리고뉴클레오타이드에 대한 경우, 바람직하게는 중간 또는 높은 엄격성 조건하에 RNA와 하이브리드화하여 안정한 이중체(duplex)를 형성할 수 있는 충분한 상보성을 가지는 서열을 의미하며, 이본쇄 엔도텔리아제 안티센스 핵산의 경우 이중체 DNA의 단일 쇄를 시험하거나 삼중체 형성을 검정할 수 있다. 하이브리드화하는 능력은 안티센스 핵산의 상보성의 정도 및 길이에 따라 좌우된다. 일반적으로 하이브리드화 핵산의 길이가 길수록 엔도텔리아제 암호화 RNA와 미스매치되는 염기가 보다 많아진다 해도 이는 안정한 이중체(또는 경우에 따라 삼중체)를 함유하거나 형성할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 하이브리드화된 복합체의 융점을 측정하는 표준 방법을 사용하여 미스매치의 허용가능한 정도를 조사할 수 있다.
본원의 목적을 위해, 보존적 아미노산 치환은 어떠한 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에서도 이루어질 수 있으나, 단 수득되는 단백질은 프로테아제 활성을 나타내야 한다. 아미노산 치환은 바람직하게는 다음 표 1에 제시된 바에 따라서 이루어진다.
본래 잔기 보존적 치환
다른 치환도 허용될 수 있으며 실험적으로 측정되거나 공지된 보존적 치환에 따라서 측정될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 본원에서 제시되는 다양한 아미노산으로서 나타나는 아미노산은 익히 공지된 세 글자 또는 한 글자 약어에 따라 동정된다. 다양한 DNA 단편에서 나타나는 뉴클레오타이드는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 표준 한 글자 명칭으로 명시된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 스플라스 변이형은 한 종류 이상의 mRNA를 야기하는, 게놈 DNA의 1차 전사의 상이한 프로세싱에 의해 생성되는 변이형을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 본원에서 기술되는 뉴클레오타이드 서열에 기초하는 프로브 또는 프라이머는 서열 1, 3 또는 5의 10개 또는 14개 이상, 바람직하게는 16개 또는 30개 또는 100개 이상의 연속적 뉴클레오타이드 서열을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 특정 약제 조성물의 투여에 의한 특정 질환의 증상의 호전은 당해 조성물의 투여에 기인할 수 있거나 이와 관련될 수 있는 영구적 또는 임시적이거나 지속적 또는 일시적인 임의 경감을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 안티센스 폴리뉴클레오타이드는 mRNA 또는 이본쇄 DNA의 센스 쇄에 상보적인 뉴클레오타이드 염기의 합성 서열을 의미한다. 적절한 조건하에 센스 및 안티센스 폴리뉴클레오타이드를 혼합하면 2개의 분자가 결합하거나 하이브리드화된다. 이들 폴리뉴클레오타이드가 mRNA에 결합하는(하이브리화하는) 경우, 단백질 합성(해독)이 억제된다. 이들 폴리뉴클레오타이드가 이본쇄 DNA에 결합하는 경우, RNA 합성(전사)이 억제된다. 전사 및/또는 해독의 결과적인 억제는 센스 쇄에 의해 암호화되는 단백질의 합성을 억제한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 정렬은 3가지 또는 2가지 구성원을 함유하는, 항체와 같은 성분의 집합을 의미한다. 어드레스가능한 정렬은 정렬의 구성원이 통상적으로 고체 지지체상의 위치에 의해 동정될 수 있는 정렬이다. 따라서, 일반적으로 정렬의 구성원은 고체 상의 표면의 별개의 동정가능한 위치에 고정될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 항체는 항체에 특이적으로 결합하는 능력을 보유한 임의 유도체를 포함하여, 천연적으로 생성되거나 부분적으로 또는 전체적으로 합성에 의해 생성되는 면역글로불린을 의미한다. 따라서, 항체는 면역글로불린 결합 도메인에 상동성이거나 실질적으로 상동성인 결합 도메인을 갖는 임의 단백질을 포함한다. 항체는 IgG, IgM, IgA, IgD 및 IgE를 포함하는 임의 면역글로불린 청구물의 구성원을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 항체 단편은 전장 항체의 특이적 결합 능력의 적어도 일부분을 보유하는, 전장 보다 길이가 짧은 항체의 임의 유도체를 의미한다. 항체 단편의 예로는 Fab, Fab', F(ab)2, 일본쇄 Fvs(scFV), FV, dsFV 이중체(diabody) 및 Fd 단편이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 단편로는 예를 들어 디설파이드 브릿지에 의해 서로 연결된 다중쇄가 포함될 수 있다. 항체 단편은 일반적으로 50개 이상의 아미노산 및 통상적으로는 200개 이상의 아미노산을 함유한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, Fv 항체 단편은 비공유 상호작용에 의해 연결된 하나의 가변성 중쇄(VH)와 하나의 가변성 경쇄로 이루어진다.
본원에서 사용되는 바와 같이, dsFV는 VH-VL쌍을 안정화시키는 조작된 분자내 디설파이드 결합을 갖는 Fv를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, F(ab)2단편은 면역글로불린을 pH 4.0 내지 4.5에서 펩신으로 분해시킴으로써 생성된 항체 단편이며, 재조합적으로 제조될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, Fab 단편은 면역글로불린을 파파인으로 분해시킴으로써 생성된 항체 단편이며, 재조합적으로 제조될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, scFV는 임의 순서로 폴리펩타이드 링커에 의해 공유적으로 연결된 가변성 경쇄(VL) 및 가변성 중쇄(VH)를 함유하는 항체 단편이다. 상기 링커는 2개의 가변성 도메인이 실질적 방해없이 브릿지되게 하는 길이를 갖는다. 바람직한 링커는 가용성을 증가시키기 위해 일부 Glu 또는 Lys 잔기가 전체적으로 확산된 (Gly-Ser)n잔기이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 사람화 항체는 아미노산의 사람 서열을 함유하도록 변형시켜 사람에게 투여하여 면역 반응을 유발시키지 않을 수 있는 항체를 의미한다. 이러한 항체의 제조방법은 공지되어 있다. 예를 들어, 모노클로날 항체를 발현하는 하이브리도마를 재조합 DNA 기술에 의해 변경시켜 비가변 영역의 아미노산 조성이 사람 항체에 기초하는 항체를 발현시킨다. 컴퓨터 프로그램은 이러한 영역을 동정하도록 디자인되었다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 이중체는 이량체 scFV이며, 이중체는 통상적으로 scFv보다 짧은 펩타이드 링커를 가지며 바람직하게는 이량체화된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 사람화 항체는 아미노산의 사람 서열을 함유하도록 변형시켜 사람에게 투여하여 면역 반응을 유발시키지 않을 수 있는 항체를 의미한다. 이러한 항체의 제조방법은 공지되어 있다. 예를 들어, 모노클로날 항체를 발현하는 하이브리도마를 재조합 DNA 기술에 의해 변경시켜 비가변 영역의 아미노산 조성이 사람 항체에 기초하는 항체를 발현시킨다. 컴퓨터 프로그램은 이러한 영역을 동정하도록 디자인되었다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 재조합 DNA 방법을 사용한 재조합 수단에 의한 제조는 클로닝된 DNA에 의해 암호화된 단백질의 발현용으로 익히 공지된 분자생물학 방법을 사용하는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 평가는 샘플중에 존재하는 엔도텔리아제 또는 이의 도메인의 활성에 대한 절대 수치를 수득하고 지수, 비, 백분율, 시각적 수치 또는 활성 수준을 나타내는 기타 수치를 수득한다는 측면에서 정량적 및 정성적 측정을 포함한다. 평가는 직접적 또는 간접적일 수 있으며 실질적으로 검출된 화학적 종은 물론 그 자체로 단백분해 산물일 필요는 없으나, 예를 들어, 이의 유도체 또는 일부 추가의 물질일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 생물학적 활성은 화합물의 생체내 활성 또는 화합물, 조성물 또는 기타 혼합물의 생체내 투여시 야기되는 생리학적 반응을 의미한다. 따라서, 생물학적 활성은 이러한 화합물, 조성물 및 혼합물의 치료 효과 및 약제학적 활성을 포함한다. 생물학적 활성은 이러한 활성을 시험하거나 사용하기 위해 디자인된 시험관내 시스템에서 관찰될 수 있다. 따라서, 본원의 목적을 위해, 루시페라제의 생물학적 활성은 이의 옥시게나제 활성이며, 이로써 물질이 산화되는 경우 빛이 생성된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 배합은 2가지 이상의 항목 간의 결합이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 조성물은 하나의 임의 혼합물을 의미한다. 이는 용액, 현탁액, 액체, 분말, 페이스트, 수성, 비수성 또는 이들의 임의 배합물일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 접합체는 화합물을 의미하나, 단 본원에서는 하나 이상의 엔도텔리아제 또는 이의 도메인 및 하나 이상의 표적화제를 포함한다. 이들 접합체는 재조합 수단에 의해 융합 단백질로서 제조된 접합체, 및 예를 들어, 설피드릴 그룹에 커플링시키는 것을 통한 화학적 커플링과 같은 화학적 수단에 의해 제조된 접합체 및 하나 이상의 엔도텔리아제 또는 이의 도메인을 직접적으로 또는 링커(들)을 통해 표적화제에 연결시키는 기타 방법에 의해 제조된 접합체를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 표적화제는 세포 표면 수용체에 대한 접합체의 특이적 결합을 제공하는, 바람직하게는 접합체 또는 이의 엔도텔리아제 부분을 내재화시키는 임의 잔기, 예를 들어, 단백질 또는 이의 유효한 부분이다. 표적화제는, 예를 들어, 접합체의 친화성 분리 또는 정제, 접합체의 표면에의 결합 또는 접합체또는 접합체를 함유하는 복합체의 검출을 촉진하거나 용이하게 하는 것일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 항체 접합체는 표적화제가 항체인 접합체를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 사람화 항체는 아미노산의 사람 서열을 함유하도록 변형됨으로써 사람에게 투여하여 면역 반응을 유발시키지 않을 수 있는 항체를 의미한다. 이러한 항체의 제조방법은 공지되어 있다. 예를 들어, 모노클로날 항체를 발현하는 하이브리도마를 재조합 DNA 기술에 의해 변경시켜 비가변 영역의 아미노산 조성이 사람 항체에 기초하는 항체를 발현시킨다. 컴퓨터 프로그램은 이러한 영역을 동정하도록 디자인되었다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 분자의 유도체 또는 유사체는 분자의 변형된 형태로부터 유도된 부분을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 유체는 유동할 수 있는 임의 조성물을 의미한다. 따라서 유체는 반고체, 페이스트, 용액, 수성 혼합물, 겔, 로션 또는 크림 형태의 조성물 및 기타 이러한 조성물을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 특정 질병을 치료하기 위한 화합물의 유효량은 당해 질병과 관련된 증상을 몇 가지 방식으로 호전시키거나 감소시키기에 충분한 양이다. 이러한 양은 단일 투여량으로서 투여되거나 섭생에 따라서 투여됨으로써 유효할 수 있다. 당해 양은 질병을 치유할 수 있으나 통상적으로 질병의 증상을 호전시키기 위해 투여된다. 증상의 목적하는 호전을 달성하는데 반복적인 투여가 요구될 수 있다.
본원에서 사용되는 동등한은 핵산의 2개의 서열에 관련되는 경우 당해 2개의 서열이 동일한 아미노산 서열 또는 동등한 단백질을 암호화하는 것을 의미한다. 동등한이 2개의 단백질 또는 펩타이드와 관련되어 사용되는 경우, 이는 2개의 단백질 또는 펩타이드가 보존적 아미노산 치환만을 가지며(예를 들어, 상기 표 1 참조) 단백질 또는 펩타이드의 활성 또는 기능을 실질적으로 변경시키지 않는 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 갖는다는 것을 의미한다. 동등한이 특성과 관련되는 경우, 특성은 동일한 범위로 존재할 필요는 없으나(예를 들어, 2개의 펩타이드는 상이한 정도의 동일한 유형의 촉매적 활성을 나타낼 수 있다), 활성은 바람직하게는 실질적으로 동일하다. 추가로, 2개의 뉴클레오타이드 서열과 관련되는 경우, 이는 뉴클레오타이드의 2개의 서열이 마주보는 바람작하게는 25% 미만, 보다 바람직하게는 15% 미만, 보다 더욱 바람직하게는 5% 미만의 미스매치로 하이브리드화하거나, 가장 바람직하게는 마주보는 뉴클레오타이드 간에 미스매치가 없이 하이브리드화하는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 엔도텔리아제의 억제제는 엔도텔리아제의 생성, 전사후 변형(들), 성숙 또는 막 국재화를 억제하거나 감소시키는 모든 물질 또는 엔도텔리아제의 단백분해 효과를 방해하거나 감소시키는 모든 물질을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법은 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성과 관련되는 질병 및 증상의 관해 상태가 경감되거나 감소시되거나 호전되거나 예방되거나 관해 상태에 있게되거나 관해 상태에서 유지되는 것을 의미한다. 이는 또한 병리학적 혈관생성의 특징을 치료에 의해 제거하거나 감소시키거나 예방하는 것을 의미한다. 병리학적 혈관생성의 특징의 비제한적 예로는 내피 세포의 기저막과 근위 세포외 매트릭스의 조절되지 못한 분해, 내피 세포의 이동, 분열 및 새로운 기능성 모세혈관으로의 조직화 및 이러한 기능성 모세혈관의 존속이 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 결손 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법은 결손 혈관생성과 관련된 질병 및 증상이 경감되거나 감소되거나 호전되거나 예방되거나 관해 상태에 있거나 관해 상태에서 유지되는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 작동적으로 연결되거나 작동적으로 결합된다는 것은 DNA와 뉴클레오타이드의 조절 서열 및 작동 서열, 예를 들어, 프로모터, 인핸서, 전사 및 해독 종결 부위 및 기타 시그널 서열의 기능성 관계를 의미한다. 예를 들어, DNA의 프로모터에의 작동적 연결은 이러한 DNA의 전사가 DNA를 특이적으로 인지하여 결합하고 판독 프레임에서 DNA를 전사하는 RNA 폴리머라제의 의해 프로모터로부터 개시되도록 하는, DNA 및 프로모터 간의 물리적 관계를 의미한다. 발현 및/또는 시험관내 전사를 최적화하기 위해, 클론의 5' 비해독된 부분을 제거하거나 첨가하거나 변경시켜 여분의 잠재적이며 바람직하지 않은 선택적 해독 개시(즉, 출발) 코돈을 제거하거나 전사 또는 해독 수준에서 발현을 방해하거나 감소시킬 수 있는 기타 서열을 제거할 필요가 있을 수 있다. 대안으로, 공통(consnsus) 리보솜 결합 부위[참조 문헌: Kozak, J. Biol. Chem. 266:19867-19870 (1991)]를 출발 코돈의 바로 5'에 삽입시킬 수 있으며 발현을 증강시킬 수 있다. 이러한 변형의 바람직함(또는 필요성)은 실험적으로 측정할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 접합체의 약제학적으로 허용되는 염, 에스테르 또는 기타 유도체로는, 당해 분야의 숙련가가 이러한 유도체화용으로 공지된 방법을 사용하여 즉시 제조할 수 있고 동물 또는 사람에게 실질적 독성 효과가 없이 투여될 수 있으며 약제학적으로 활성이거나 전구약물인 화합물을 생성하는 임의 염, 에스테르 또는 유도체가 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 전구약물은 생체내 투여시 대사되거나 달리는 생물학적, 약제학적 또는 치료학적 활성 형태의 화합물로 전환되는 화합물이다. 전구약물을 제조하기 위해, 약제학적 활성 화합물은 당해 활성 화합물이 대사적 과정에 의해 재생될 수 있도록 변형시킨다. 전구약물은 약물의 대사적 안정성 또는 수송 특성을 변경시켜 부작용 또는 독성을 차단하거나 약물의 풍미를 개선시키거나 약물의 기타 특성 및 성질을 변경시키도록 디자인할 수 있다. 약동학적 과정 및 생체내 약물 대사를 앎으로써 당해 분야의 숙련가는 일단 약제학적 활성 화합물이 공지되면 당해 화합물의 전구약물을 디자인할 수 있다[참조 문헌: Nogrady (1985) Medicinal Chemistry A Biochemical Approach, Oxford University Press, New York, pages 388-392].
본원에서 사용되는 바와 같이, 본원에서 제공되는 스크리닝 방법에 의해 동정된 약물은 치료제 또는 치료제 디자인용 선도 화합물로서 사용하기 위한 후보약물인 임의 화합물이다. 이러한 화합물은 소형 유기 분자, 펩타이드, 펩타이드 모사체, 안티센스 분자, 항체, 항체의 단편, 재조합 항체 및 약물 후보 또는 선도 화합물로서 제공될 수 있는 기타 이러한 화합물을 포함하여 소형 분자일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 재조합 DNA 방법을 사용한 재조합 수단에 의한 제조는 클로닝된 DNA에 의해 암호화된 단백질의 발현용으로 익히 공지된 분자생물학 방법을 사용하는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와같이, 프로모터 영역 또는 프로모터 인자는 작동적으로 연결된 DNA 또는 RNA의 전사를 조절하는, DNA 또는 RNA의 분절을 의미한다. 프로모터 영역은 RNA 폴리머라제 인식, 결합 및 전사 개시에 충분한 특이적 서열을 포함한다. 프로모터 영역의 이러한 부분은 프로모터로서 지칭된다. 또한, 프로모터 영역은 이러한 RNA 폴리머라제의 인식, 결합 및 전사 개시 활성을 조절하는 서열을 포함한다. 이들 서열은 시스(cis) 작용성일 수 있거나 트랜스(trans) 작용 인자에 반응성일 수 있다. 프로모터는 조절의 성질에 따라 구성적일 수 있거나 조절될 수 있다. 진핵 생물에서 사용하기 위해 고려되는 예시적 프로모터로는 박테리오파지 T7 및 T3 프로모터가 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 수용체는 일정한 리간드에 대한 친화성을 가지는 분자를 의미한다. 수용체는 천연적으로-발생될 수 있거나 합성 분자일 수 있다. 수용체는 당해 분야에서 항-리간드로서 지칭될 수도 있다. 본원에서 사용되느 바와 같이, 수용체 및 항-리간드는 교환해서 사용될 수 있다. 수용체는 이의 변경되지 않은 상태 또는 기타 종과의 응집체로서 사용될 수 있다. 수용체는 직접적으로 또는 특이적 결합 물질 또는 링커를 통해 결합 구성원에 공유 또는 비공유적으로 결합되거나 물리적으로 접촉하여 결합될 수 있다. 수용체의 예로는 항체, 세포 막 수용체, 표면 수용체 및 내재화 수용체, (예를 들어, 바이러스, 세포 또는 기타 물질상의) 특이적 항원성 결정인자에 반응성인 모노클로날 항체 및 항혈청,약물, 폴리뉴클레오타이드, 핵산, 펩타이드, 보조인자, 렉틴, 당, 다당류, 세포, 세포 막 및 소기관이 포함된다.
수용체 및 이러한 수용체를 사용한 적용의 예로는 다음이 포함되나 이에 제한되지 않는다:
(a) 효소: 항생제(리간드) 선별용 표적으로 작용할 수 있는, 미생물의 생존에 필수적인 특이적 수송 단백질 또는 효소,
(b) 항체: 관심있는 항체의 에피토프와 결합되는 항체 분자상의 리간드-결합 부위의 동정이 조사될 수 있다; 항원성 에피토프를 모사하는 서열을 측정하여 면역원이 이러한 서열의 하나 이상에 기초하는 백신을 개발하거나, 관련 진단제 또는 예를 들어 자가면역 질병의 치료학적 치료에서 유용한 화합물을 개발할 수 있다.
(c) 핵산: 리간드, 예를 들어, 단백질 또는 RNA, 결합 부위의 동정,
(d) 촉매적 폴리펩타이드: 하나 이상의 반응물을 하나 이상의 산물로 전환시키는 것과 관련되는 화학 반응을 촉진할 수 있는 중합체, 바람직하게는 폴리펩타이드; 이러한 폴리펩타이드는 일반적으로 하나 이상의 반응물 또는 반응 중간체에 특이적인 반응 부위 및 이러한 반응 부위에 근접한 활성 작용기를 포함하며, 이때 작용기는 결합된 반응물을 화학적으로 변형시킬 수 있다[참조 문헌: 미국 특허 제5,215,899호];
(e) 호르몬 수용체: 높은 친화성으로 수용체에 결합하는 리간드의 측정은 호르몬 대체 요법의 개발시 유용하다; 예를 들어, 이러한 수용체에 결합하는 리간드를 동정하여 혈압을 조절하는 약물을 개발할 수 있다; 및
(f) 아편제 수용체: 뇌의 아편제 수용체의 측정은 모르핀 및 관련 약물에 대한 중독성이 적은 대용품을 개발하는데 유용하다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 샘플은 분석물 검정이 바람직한 분석물을 함유할 수 있는 모든 것을 의미한다. 샘플은 생물학적 체액 또는 생물학적 조직과 같은 생물학적 샘플일 수 있다. 생물학적 체액의 예로는 뇨, 혈액, 혈장, 혈청, 침, 정액, 분변, 담, 뇌척수액, 눈물, 점액 또는 암모니아성 체액 등이 포함된다. 생물학적 조직은 연결 조직, 상피 조직, 근육 조직 및 신경 조직을 포함하여, 사람, 동물, 식물, 세균, 진균 또는 바이러스 구조의 구조적 물질 중의 하나를 형성하는, 일반적으로 특정 유형의 세포와 이의 세포내 물질의 응집체이다. 생물학적 조직의 예로는 또한 기관, 조양, 림프절, 동맥 및 개개의 세포(들)이 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 미스매치율(%)을 측정하는데 있어 하이브리드화의 엄격성은 다음과 같다:
(1) 높은 엄격성: 0.1×SSPE, 0.1% SDS, 65℃
(2) 중간의 엄격성: 0.2×SSPE, 0.1% SDS, 50℃
(3) 낮은 엄격성: 0.1×SSPE, 0.1% SDS, 50℃.
동등한 염격도를 다른 완충액, 염 및 온도를 사용하여 달성할 수 있음이 이해된다.
실질적으로 동일한 또는 상동성 또는 유사한이라는 용어는 관련 분야의 숙련가에 의해 이해되는 바와 같이 문맥에 따라 다르며, 일반적으로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상 및 가장 바람직하게는 95% 이상의동일성을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 산물과 실질적으로 동일하다는 것은 관심있는 특성이 충분히 변화되지 않아서 실질적으로 동일한 산물이 당해 산물 대신에 사용될 수 있을 정도로 충분히 유사하다는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 실질적으로 순수하다는 것은, 이러한 순도를 측정하기 위해 당해 분야의 숙련가에 의해 사용되는 박막 크로마토그래피(TLC), 겔 전기영동 및 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)과 같은 표준 분석 방법으로 측정되는 바와 같이 즉시 검출가능한 불순물이 나타나지 않을 정도로 충분히 균일하거나, 추가의 정제로 물질의 물리적 특성 및 화학적 특성, 예를 들어, 촉매적 활성 및 생물학적 활성을 검출적으로 변경시키지 않을 수 있을 정도로 충분히 순수한 것을 의미한다. 충분히 화학적으로 순수한 화합물을 생성하기 위한 화합물의 정제방법은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있다. 그러나, 실질적으로 화학적으로 순수한 화합물은 입체이성체 또는 이성체의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 추가의 정제로 화합물의 특이적 활성을 증가시킬 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 표적 세포는 천연적으로 엔도텔리아제를 발현하는 세포를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 시험 물질은 엔도텔리아제 또는 이의 도메인에 미치는 효과가 본원에서 기술되고/되거나 청구되는 방법에 의해 측정되는 화학적으로 정의된 화합물(예: 유기 분자, 무기 분자, 유기/무기 분자, 단백질, 펩타이드, 핵산, 올리고뉴클레오타이드, 지질, 다당류, 당류 또는 이러한 분자들간의 하이브리드(예: 당단백질) 등) 또는 화합물의 혼합물(예: 시험 화합물의 라이브러리, 중성 추출물 또는 배양 상청액 등)을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 치료제, 치료학적 섭생, 방사선방호제 및 화학치료는 백신을 포함하여 당해 분야의 숙련가에 공지된 통상의 약물 및 약물 요법을 의미한다. 방사선치료제는 당해 분야에 익히 공지되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 치료는 상태, 질환 또는 질병의 증상을 호전시키거나 달리는 유리하게 변경시키는 임의 방식을 의미한다. 치료는 또한 본원의 조성물의 임의 약제학적 용도를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 벡터(또는 플라스미드)는 이종성 DNA를 발현시키거나 복제하기 위해 세포내로 도입하는데 사용되는 별개의 인자를 의미한다. 벡터는 통상적으로 에피좀 형태를 유지하나 유전자 또는 이의 부분을 게놈의 염색체내로 효과적으로 삽입되도록 디자인할 수 있다. 효모 인공 염색체 및 포유동물 인공 염색체와 같은 인공 염색체인 벡터가 또한 고려된다. 이러한 비히클의 선택 및 용도는 당해 분야의 숙련가에 익히 공지되어 있다. 발현 벡터는 이러한 DNA 단편의 발현을 달성할 수 있는 조절 서열(예: 프로모터 영역)에 작동적으로 연결된 DNA를 발현할 수 있는 벡터를 포함한다. 따라서, 발현 벡터는 적절한 숙주 세포에 도입시 클로닝된 DNA의 발현을 야기하는 재조합 DNA 또는 RNA 작제물, 예를 들어, 플라스미드, 파지, 재조합 바이러스 기타 벡터를 의미한다. 적절한 발현 벡터는 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지되어 있으며, 진핵 세포 및/또는 원핵 세포에서 복제가능한 벡터 및 에피좀 형태를 유지하는 벡터 또는 숙주 게놈내로 삽입되는 벡터가 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 단백질 결합 서열은 다른 단백질 또는 펩타이드 서열, 일반적으로 단백질 또는 펩타이드 서열의 셋트 또는 특정 단백질 또는 펩타이드 서열에 특이적으로 결합할 수 있는 단백질 또는 펩타이드 서열을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 에피토프 태그는 에피토프 태그된 단백질 또는 펩타이드의 후속적인 생물학적 분석 및 면역학적 분석을 용이하게 하는, 에피토프에 상응하는 보다 짧은 길이의 아미노산을 의미한다. 에피토프 태그화는 적절한 발현 벡터내의 단백질-암호화 서열에 에피토프 태그의 서열을 첨가함으로써 달성한다. 에피토프 태그된 단백질은 태그에 대해 생성된 고도의 특이적 항체를 사용하여 친화성 정제할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 금속 결합 부위는 금속 이온, 일반적으로 금속 이온의 셋트 또는 특정 금속 이온에 특이적으로 결합할 수 있는 단백질 또는 펩타이드 서열을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 조성물은 임의 혼합물을 의미한다. 이는 용액, 현탁액, 액체, 분말, 페이스트, 수성, 비수성 또는 이의 임의 배합물일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이 배합은 2가지 이상의 항목 간의 임의 결합을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 유체는 유동할 수 있는 임의 조성물을 의미한다. 따라서, 유체는 반고체, 페이스트, 용액, 수성 혼합물, 겔, 로션 또는 크림형태인 조성물 및 기타 이러한 조성물을 포함한다.
기재사항을 제한하지 않으면서 명료화하기 위해, 상세한 기술은 하기와 같이 세분한다.
B. 엔도텔리아제 단백질 및 유도체 및 유사체
혈관생성과 관련된 프로테아제
혈관생성의 초기 단계에서, 기존 혈관의 미세혈관 내피 세포는 우선적으로 기저층이 국소적으로 분해되며 혈관화될 조직의 간질내로 침윤된다. 이러한 과정은 분해 효소의 광범위한 정렬을 요한다[참조 문헌: Mignatti and Rifkin, Enzyme Protein, 49(1-3):117-37(1996)]. 플라스미노겐 활성화제(PA)-플라스민 시스템의 성분 및 매트릭스 메탈로프로테이나제(metalloproteinase)(MMP) 패밀리는 중요한 역활을 한다. PA는 고 국소 농도의 플라스민 및 활성 MMP을 생성시키는 프로테이나제 다단계를 유발한다. 이는 단백분해 활성을 증가시키며 세 가지의 주요 결과를 야기한다: 이는 세포외 매트릭스 분해 및 혈관 기저층의 침윤을 허용하며 내피 세포에 대해 화학주성인 세포외 매트릭스(ECM) 분해 산물을 생성시키며, ECM에 국재화된 성장 인자를 활성화시키고 유동시킨다. 이들 관정과 관련될 수 있는 5가지 프로테아제인, 유로키나제형 플라스미노겐 활성화제, 인자 XII, 단백질 C, 트립시노겐 IV 및 막형 세린 프로테아제 1(MTSP1)가 동정된 바 있다.
9개 이상의 MMP가 동정되었다. 이들 중 콜라겐 IV 형 및 V형, 엘라스틴 및 라미닌을 분해하며 흔히 악성 종양의 스트로마 세포에서 과발현되는 젤라티나제 A가 있다[참조 문헌: Vassalli and Peper, Nature, 370:14-5 (1994)]. 잠재적 경막 도메인을 갖는 매트릭스 메탈로프로테이나제를 암호화하는 핵산이 클로닝되었다[참조 문헌: Sato et al., Nature, 370:61-5 (1994)]. 세포 표면에서 클로닝된 유전자 산물을 발현시켜 시험관내에서 프로-젤라티나제 A의 특이적 활성화를 유도하며 재구성된 기저막의 세포 침윤을 증강시킨다. 활성화 형태의 젤라티나제 A를 함유하는 침윤성 폐 암종는 전사물 및 유전자 산물을 발현하는 것으로 밝혀졌다. 야생형 및 조작된 에코틴(ecotin)의 사용을 통한 프로테아제 활성의 억제는 랫트 전립선을 분화시키며 사람 PC-3 전립선 압 종양의 성장을 지연시킨다[참조 문헌: Takeuchi et al. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 96(2):11054-61 (1999)].
따라서, 내피 세포 및 프로테아제는 혈관생성 및 관련 과정에서 중요한 역활을 한다. 게다가, 프로테아제는 치료학적 표적 및 프로테아제 활성에 의해 좌우되는 과정의 중재점으로서 작용할 수 있다.
상기 주지된 바와 같이, 비정상적 혈관생성 및 이와 관련된 과정은 암, 당뇨병성 망막병증, 과분화성 질환 및 재발협착증 등을 포함하는 각종 질병에 관여한다. 본원에서 제공되는 바와 같이, 프로테아제가 각종 질환에서 비정상적인 혈관생성과 직접적으로 또는 간접적으로 관련되기 때문에, 혈관생성과 관련되는 프로테아제의 활성을 변경시켜 생성되는 질환을 치료할 수 있다. 따라서, 혈관생성과 관련된 프로테아제는 치료학적 표적으로 사용될 수 있으며 혈관생성을 조절, 특히 억제하는 화합물을 동정하는 약물 스크리닝 방법론에서 사용될 수 있다.
본원에서 엔도텔리아제로서 명시된 한 부류의 프로테아제가 본원에서 제공된다. 당해 프로테아제는 내피 경막 단백질로서, 혈관생성 및 관련 과정에서의 내피 세포 및 프로테아제의 역활 측면에서 혈관생성의 과정 및 이와 관련된 과정과 직접적으로 또는 간접적으로 관련되는 단백질이다. 따라서, 이들 프로테아제는 혈관생성의 과정에서 이를 억제 또는 활성화하기 위한 본 발명의 치료학적, 진단적, 예후적 표적이다. 또한, 이들 프로테아제, 특히 프로테아제 도메인(세포외 도메인)은 혈관생성을 조절하는 화합물을 스크리닝하는 수단을 제공한다.
본원에서 제공되는 엔도텔리아제 및 본원에서 제공되는 스크리닝 방법은 맥관계의 확립 및 유지와 관련되는 과정을 조절하는 후보 화합물을 발견할 수 있게 한다. 당해 방법은 엔도텔리아제와 선택적으로 결합하거나 이와 상호작용하여 엔도텔리아제의 프로테아제 활성을 증가시키거나 감소시키는 화합물을 선별하는 방법을 제공한다. 엔도텔리아제는 맥관계의 확립 및 유지와 관련된 과정과 밀접하게 연관되는 내피 세포에서 발생되기 때문에, 본원의 방법을 사용하여 동정된 화합물은 항-혈관생성제 또는 프로-혈관생성제로서의 활성을 가질 수 있다.
엔도텔리아제
따라서, 본원에서는 프로테아제 도메인을 포함하는 엔도텔리아제가 제공된다. 주지된 바와 같이, 엔도텔리아제는 프로테아제 활성을 나타내는 세포외 도메인을 포함하는 내피 경막 단백질이다. 이들 프로테아제는 내피 세포에서 발현되기 때문에, 혈관생성과 관련된 과정에 직접적으로 또는 간접적으로 관여한다.
이러한 프로테아제 도메인에 대해 지시된 항체에 의해 결합될 수 있는, 엔도텔리아제 단백질 및 이의 유도체 또는 유사체의 실질적으로 정제된 프로테아제 도메인이 제공된다. 본원에서 예시된 엔도텔리아제 단백질의 프로테아제 도메인과 40% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상의 동일성을 갖는 아미노산 서열을 함유하는 실질적으로 정제된 단백질이 또한 포함되며, 이때 % 동일성은 프로테아제 도메인과 동일한 크기의 아미노산 서열상에서 측정된 것이다. 보다 바람직하게는 서열 동일성은 90% 이상 동일하다.
예시적 양태에서, 변이형을 포함하는 2개의 상이한 엔도텔리아제가 제공된다. 이는 엔도텔리아제 1과, 엔도텔리아제 2의 두 가지의 스플라이스 변이형을 포함한다. 패밀리의 다른 구성원은 본원에서 동정된 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인과 40%, 60%, 80% 또는 90% 이상의 서열 동일성을 가지거나 높은 엄격성 조건하에 본원에서 제공된 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 암호화는 핵산의 전장과 하이브리드화하는 유전자에 대해 조사하거나 라이브리를 탐색하여 동정할 수 있다.
대안적이며 보다 낮은 서열 동일성을 가질 수 있는 엔도텔라아제를 동정하는 방법으로서, EST, 또는 프로테아제와 유사한 서열을 가지는 기타 핵산 단편을 동정하고 이어서 이러한 단편을 프로브로서 사용하여 전장 프로테아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA를 동정하고 선택하거나, 경막 단백질의 특성을 가지는 프로테아제를 동정하고 이어서 유전자 발현 프로필을 측정하여 내피 세포에서 발현되는 프로테아제를 동정하는 방법과 같은 본원에서 예시하는 방법으로 엔도텔리아제를 동정할 수 있다. 프로테아제 활성을 가지며 경막 도메인 및 세포외 도메인을 포함하는 내피 세포에서 발현되는 암호화된 단백질이 엔도텔리아제이다. 내피 세포에서 발현되는 경막 프로테아제를 암호화하는, 단백질(또는 단백질들)을 암호화하는 유전자를 동정하는 임의 방법이 본원에서 고려된다.
하기에서 기술하는 바와 같이, 엔도텔리아제 및/또는 이의 프로테아제를 암호화하는 예시적 핵산 분자가 제공된다. 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 암호화하는 전장 클론을, 엔도텔리아제의 3' 및 5' 말단에 하이브리드화하는 합성 프라이머를 사용한 PCR 증폭 또는 PCR 증폭 산물이나 유전자 서열 동족체(예: 사람 이외의 상기 기재한 종의 유전자의 핵산)에 특이적인 올리고뉴클레오타이드를 사용한 cDNA 또는 게놈 라이브러리로부터의 클로닝을 포함하나 이에 제한되지 않는, 당해 분야에 공지된 임의 방법을 사용하여 수득할 수 있거나, 기타 관련 서열(예: 파라로그(paralog))을, 핵산 하이브리드화 및 클로닝용으로 당해 분야에 익히 공지된 방법을 사용하여 프로브로서 제공된 특정 서열의 전체 또는 부분과의 낮은 엄격성, 중간의 엄격성 또는 높은 엄격성 하이브리드화에 의해 수득할 수 있다.
하나 이상의 단백질의 재조합 발현을 위해, 단백질을 암호화하는 뉴클레오타이드 서열의 전체 또는 부분을 함유하는 핵산을 적절한 발현 벡터, 즉 삽입된 단백질 암호화 서열의 전사 및 해독에 필수적인 인자를 함유하는 벡터내로 삽입할 수 있다. 필수적인 전사 및 해독 시그널은 엔도텔리아제 유전자 및/또는 이의 플랭킹 영역에 대한 천연 프로모터에 의해 제공될 수도 있다.
전장 엔도텔리아제 및 이의 도메인, 특히 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인이 본원에서 제공된다. 엔도텔리아제의 도메인 또는 이의 부분은 엔도텔리아제의10개, 20개, 30개, 40개 또는 50개 이상의 연속적 아미노산을 함유한다. 구체적 양태에서, 이러한 도메인 또는 단편은 35개, 100개, 200개 또는 500개 이하의 아미노산이다. 엔도텔리아제의 유도체 또는 유사체는, 다양한 양태의 엔도텔리아제아제와 실질적으로 상동성인 영역을 함유하거나, 당해 분야에 공지된 컴퓨터 상동성 프로그램에 의해 정렬된 서열과 비교한 경우 동일한 크기의 아미노산 서열상에서 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 95% 이상의 동일성을 갖거나, 암호화 핵산이 엄격한 조건, 중간의 엄격한 조건 또는 엄격하지 않은 조건하에 엔도텔리아제를 암호화하는 서열과 하이브리드화할 수 있는 분자를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
엔도텔리아제 유도체는 이의 서열을 기능적으로 동등한 분자를 제공하는 치환, 첨가 또는 결실에 의해 변경시켜 제조할 수 있다. 뉴클레오타이드 암호화 서열의 축퇴성으로 인해, 엔도텔리아제와 실질적으로 동일한 아미노산 서열을 암호화하는 기타 DNA 서열이 본원에서 사용될 수 있다. 이는 서열내의 아미노산 잔기를 암호화하는 상이한 코돈의 치환에 의해 변경됨으로써 잠재성(silent) 변화를 생성하는, 엔도텔리아제의 전체 또는 부분을 함유하는 뉴클레오타이드 서열을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 엔도텔리아제 유도체는, 기능적으로 동등한 아미노산 잔기가 서열내의 잔기로 치환되어 잠재성 변화를 야기하는 변경된 서열을 포함하여, 1차 아미노산 서열로서 엔도텔리아제의 아미노산 서열의 전체 또는 부분을 함유하는 유도체를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 서열내의 하나 이상의 아미노산 잔기는 기능적으로 동등하게 작용하는 동일한 극성의 다른 아미노산으로 치환되어 잠재성 변경을 야기할 수 있다. 서열내의 아미노산에 대한 치환체는 아미노산이 속하는 부류의 기타 구성원으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 비극성(소수성) 아미노산으로는 알라닌, 루신, 이소루신, 발린, 프롤린, 페닐알라닌, 트립토판 및 메티오닌이 포함된다. 극성 중성 아미노산으로는 글리신, 세린, 트레오닌, 시스테인, 티로신, 아스파라긴 및 글라타민이 포함된다. 양으로 하전된(염기성) 아미노산으로는 아르기닌, 리신 및 히스티딘이 포함된다. 음으로 하전된(산성) 아미노산으로는 아스파르트산 및 글루탐산이 포함된다.
본원에서 제공되는 엔도텔리아제의 예는 엔도텔리아제 1 및 엔도텔리아제 2이다.
엔도텔리아제 1 및 엔도텔리아제 1을 암호화하는 핵산
핵산
엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인을 암호호하는 핵산의 동정 및 클로닝은 실시예 1에 기술되어 있다. 엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산이 본원에서 제공된다. 이러한 핵산 분자는 서열 2에 제시된 아미노산의 서열을 암호화하는 것들이며, 이는 서열 22의 서열의 아미노산 190 내지 424번 또는 191 내지 424번; Arg가 임의로 포함된다)도 포함한다. 또한 본원에서는 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드의 서열을 함유하는 핵산에 하이브리드화하는 핵산이 제공된다. 하이브리드화는 바람직하게는 중간의 엄격성 조건 및 보다 바람직하게는 높은 엄격성 조건하에 이루어지며, 관심있는 핵산이 이의 전장을 따라서 엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인을 암호화며 내피 세포에서의 발현, 프로테아제로서의 활성 및본원에서 예증되는 엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인과 약 60% 이상, 보다 바람직하게는 약 75% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 90% 이상 동일한 서열을 갖거나 하이브리드화에 의해 평가되는 바와 같은 유사성으로 인해 엔도텔리아제 1을 암호화하는 것으로 고려되는 핵산과 하이브리드화하도록 이루어진다. 이러한 단백질도 프로테아제 활성을 나타낼 수 있다. 상기 표 1에 제시된 바와 같은 보존적 아미노산 서열 변화를 포함하고 프로테아제 활성을 보유하는 단백질이 본원에서 또한 고려된다.
엔도텔리아제 1 프로테아제 도메인 및 암호화 핵산은 본원에서 기술되는 방법 및 세포 및 벡터에서 사용하기 위해 고려된다. 프로테아제 도메인은 정제된 단백질로서 사용될 수 있거나 전장 엔도텔리아제 1과 같은 보다 큰 단백질의 일부일 수 있다.
전장 엔도텔리아제 1이 또한 당해 방법, 벡터 및 세포에서 사용하기 위해 고려된다. 전장 엔도텔리아제의 예는 전장 엔도텔리아제를 제공하는, 서열 22에 제시된 아미노산의 서열을 포함하는 엔도텔리아제이다[참조: PCT 공개공보 제WO 00/5006호]. PCT 공개공보 제WO 00/5006호는 편평 세포 암종 또는 전립선 암읨 진단용으로 사용되는 DESC1로 명시된 유전자를 제공한다. DESC1은 본원에서 엔도텔리아제 1을 암호화하는 것으로 나타난다. DESC1 및 암호화된 단백질(서열 22 참조)는 본원에서 제공되는 당해 방법, 세포 및 벡터에서 사용하기 위해 고려된다. 상기 PCT 공개공보는 임의 목적을 위해 이의 프로테아제 도메인을 사용하는 것을 제안하고 있지 않다.
단백질
엔도텔리아제 1을 포함하여, 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인이 본원에서 제공된다. 핵산을 암호화하는 핵산 분자에 의해 암호화되는 엔도텔리아제 단백질의 실질적으로 정제된 프로테아제 도메인이 제공된다. 특히, 당해 프로테아제 도메인은 서열 2에 제시된 아미노산 서열 또는 프로테아제 활성을 나타내는 단편을 함유하거나 서열 2의 단백질을 암호화하는 핵산 분자와 하이브리드화하는 아미노산의 서열을 함유한다.
하나의 예시적 양태에서, 실질적으로 정제된 프로테아제 도메인은 서열 1에 제시된 핵산의 서열에 의해 암호화되거나 높은 엄격성 조건하에 이의 전장을 따라서 상기 핵산의 서열에 하이브리드화하며 프로테아제로서의 활성을 갖는다. 다른 양태에서, 엔도텔리아제 단백질의 프로테아제 도메인의 실질적으로 정제된 유도체 또는 유사체가 제공되며, 상기 유도체 또는 유사체는 이러한 프로테아제 도메인에 대해 지시된 항체에 의해 결합될 수 있다.
다른 양태에서, 실질적으로 정제된 단백질은 엔도텔리아제 1 단백질의 프로테아제 도메인과 60% 이상의 동일성을 갖는 아미노산의 서열을 함유하며, 이때 % 동일성은 프로테아제 도메인과 동일한 크기의 아미노산 서열상에서 측정된다. 보다 바람직하게는, 서열 동일성은 90% 이상 동일하다.
구체적 국면에서, 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인의 프로테아제 도메인 펩타이드, 유도체 또는 유사체는, 예를 들어, 마우스, 랫트, 닭 및 사람 기원을 포함하나 이에 제한되지 않는 동물로부터 유래될 수 있으며 기능적으로 활성인, 즉도메인과 관련된 하나 이상의 기능적 활성, 예를 들어, 세린 프로테아제 활성, 면역원성 또는 항원성을 나타낼 수 있다.
엔도텔리아제 2 및 엔도텔리아제 2를 암호화하는 핵산
엔도텔리아제2의 클로닝 및 이의 발현 프로필은 실시예 2에 기술되어 있다.엔도텔리아제 2-S 및 엔도텔리아제 2-L로서 명시된, 엔도텔리아제 2의 두 가지 스플라이스 변이형이 또한 제공된다(이의 도메인 구성을 위해 도 1 및 실시예 2를 참조). 엔도텔리아제 2-S를 암호화는 핵산의 개방 판독 프레임(서열 3)은 562개의 아미노산 단백질(서열 4)로 해독되는 1,689bp로 이루어지며, 엔도텔리아제 2-L의 OFR는 688개의 아미노산 단백질(서열 6)로 해독되는 2,067bp(서열 5)로 이루어진다.
엔도텔리아제 2-S의 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산은 242개의 아미노산 단백질(서열 3 및 4의 아미노산 321 내지 562번)로 해독되는 729bp로 이루어며, 엔도텔리아제 2-L의 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산은 368개의 아미노산 단백질(서열 5 및 6의 아미노산 321 내지 688번)으로 해독되는 1,107bp로 이루어진다. 각 형태의 도메인 구성은 도 1에 도시되어 있다.
엔도텔리아제 2의 전장 및 프로테아제 도메인 뿐만 아니라 기타 도메인(도 1 참조)이 본원에서 단백질 및/또는 암호화 핵산을 사용하는 세포, 벡터 및 방법으로서 제공된다.
또한, 서열 3 또는 5에 제시된 뉴클레오타이드의 서열을 함유하는 핵산에 하이브리드화하는 핵산이 제공된다. 하이브리드화는 바람직하게는 중간의 엄격성 조건 및 보다 바람직하게는 높은 엄격성 조건하에 이루어지며, 관심있는 핵산이 이의 전장을 따라서 엔도텔리아제 2의 프로테아제 도메인을 암호화하며 내피 세포에서의 발현, 프로테아제로서의 활성 및 본원에서 예증되는 엔도텔리아제 2의 프로테아제 도메인과 약 60% 이상, 보다 바람직하게는 약 85% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 약 90% 이상의 서열 동일성을 갖거나 하이브리드화에 의해 평가되는 바와 같은 유사성으로 인해 엔도텔리아제 2를 암호화하는 것으로 고려되는 핵산과 하이브리드화하도록 이루어진다. 이러한 암호화된 단백질도 프로테아제 활성을 나타낼 수 있다. 당해 핵산은 본원에서 제공되는 벡터, 세포 및 방법에서 사용하기 위해 고려된다.
엔도텔리아제-2 단백질
상기 주지된 엔도텔리아제 및/또는 이의 프로테아제 도메인, 예를 들어, 서열 2, 4, 6 및 22의 아미노산의 서열을 포함하거나 상기 기술한 조건하에 이에 하이브리드화하는 핵산에 의해 암호화되는 프로테아제 도메인의 어느 하나 또는 모두가 본원의 방법에서 사용하기 위해 고려된다.
상기 표 1에 제시된 바와 같은 보존성 아미노산 서열 변화를 포함하며 프로테아제 활성을 보유하는 단백질이 또한 본원에서 고려된다.
엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산을 함유하는 벡터, 플라스미드 및 세포
엔도텔리아제를 암호화하는 핵산을 함유하는 벡터가 또한 제공된다. 또한 상기 벡터를 함유하는 세포가 제공된다. 세포로는 진핵 및 원핵 세포가 포함되며상기 벡터는 이러한 세포에서 사용하기에 적합하다.
내피 세포를 포함하여, 벡터를 함유하는 진핵 및 원핵 세포가 제공된다. 이러한 세포로는 세균 세포, 효모 세포, 진균 세포, 식물 세포, 곤충 세포 및 동물 세포가 포함된다. 세포는 상기 기술한 세포를 암호화된 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인이 당해 세포에 의해 발현되는 조건하에서 성장시키고 발현된 프로테아제 도메인을 회수함으로써 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 생성시키는데 사용된다. 본원의 목적을 위해, 프로테아제 도메인은 바람직하게는 배지중으로 분비된다.
하나의 양태에서, 벡터는 프로테아제 활성을 가지며 엔도텔리아제의 하나의 프로테아제 도메인의 전체 또는 부분만을 함유하거나 이의 다수의 복사체를 함유하는 폴리펩타이드를 암호화하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함하는 벡터가 포함된다. 또한, 프로테아제 도메인 및 엔도텔리아제의 추가의 부분까지를 암호화하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함하는 벡터가 또한 제공되며 전장 엔도텔리아제 뿐만 아니라 이의 다수의 복사체를 포함하여 암호화하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함하는 벡터가 또한 제공된다. 벡터는 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 세포에서 발현시키거나 엔도텔리아제가 경막 단백질로서 발현되도록 선택할 수 있다. 대안으로, 벡터는 암호화된 단백질의 분비에 필수적인 시그널을 포함할 수 있다. 프로테아제 도메인을 발현시키는 경우, 핵산은 바람직하게는 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) 교배 인자 시그널 서열 또는 이의 부분과 같은 분비 시그널에 연결시킨다.
각종 숙주-벡터 시스템을 사용하여 단백질 암호화 서열을 발현시킬 수 있다. 이는 바이러스(예: 우두 바이러스 또는 아데노바이러스 등)로 감염된 포유동물 세포 시스템; 바이러스(예: 배큘로바이러스(baculovirus))로 감염된 곤충 세포 시스템; 효모 벡터를 함유하는 효모와 같은 미생물; 또는 박테리오파지, DNA, 플라스미드 DNA 또는 코스미드 DNA로 형질전환된 세균을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 벡터의 발현 인자는 이의 길이 및 특이성에 있어 다양하다. 사용되는 숙주-벡터 시스템에 따라, 수많은 적합한 전사 및 해독 인자 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
DNA 단편을 벡터내로 삽입하기 위한 당해 분야에 공지된 임의 방법을 사용하여 적절한 전사/해독 조절 서열 및 단백질 암호화 서열을 함유하는 키메라 유전자를 함유하는 발현 벡터를 작제할 수 있다. 상기 방법으로는 시험관내 재조합 DNA 및 합성 기술 및 생체내 재조합(유전적 재조합)이 포함될 수 있다. 엔도텔리아제 또는 이의 도메인, 유도체, 단편 또는 동족체를 암호화하는 핵산의 발현이 제2 핵산 서열에 의해 조절되어 유전자 또는 이의 단편이 재조합 DNA 분자(들)로 형질전환된 세포에서 발현될 수 있다. 예를 들어, 단백질의 발현은 당해 분야에 공지된 임의 프로모터/인핸서에 의해 조절될 수 있다. 구체적 양태에서, 프로모터는 엔도텔리아제에 대한 유전자에 대해 비천연적이다. 사용될 수 있는 프로모터는 SV40 초기 프로모터[참조 문헌: Bernoist and Chambon, Nature 290:304-310 (1981)], 라우스(Rous) 육종 바이러스의 긴 3' 말단 반복부내에 함유된 프로모터[참조 문헌: Yamamoto et al., Cell 22:787-797 (1980)], 헤르페스 티미딘 키나제 프로모터[참조 문헌: Wagner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:1441-1445 (1981)], 메탈로티오닌(metallothionein) 유전자[참조 문헌: Brigster et al., Nature 296:39-42 (1982)], β-락타마제 프로모터와 같은 원핵생물 발현 벡터[참조 문헌: Villa-Kamaroff et al., Proc. Naltl. Acad. Sci. USA 75:3727-3731 (1978)] 또는 tac 프로모터[참조 문헌: DeBoer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80:21-25 (1983); "Useful Proteins from Recombinant Bacteria": in Scientific American 242:79-94 (1980)], 노팔린 합성효소 프로모터를 함유하는 식물 발현 벡터[참조 문헌: Herrar-Estrella et al., Nature 303:290-213 (1984)] 또는 컬리플라워 모자이크 바이러스 35S RNA 프로모터[참조 문헌: Garder et al., Nucleic Acids Res. 9:2871 (1981)], 및 광합성 효소 리불로스 비스포스페이트 카복실라제의 프로모터[참조 문헌: Herrera-Estrella et al., Nature 310:115-120 (1984)]; 효모 및 기타 진균으로부터의 프로모터 인자, 예를 들어, Gal4 프로모터, 알콜데하이드로게나제 프로모터, 포스포글리세롤 키나제 프로모터, 알칼리 포스파타제 프로모터, 및 조절 특이성을 나타내며 형질전환 동물에서 사용된 다음의 동물 전사 조절 영역: 이자외분비 세포에서 활성인 엘라스타제 I 유전자 조절 영역[참조 문헌: Swift et al., Cell 38:639-646 (1984); Ornitz et al., Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 50:399-409 (1986); MacDonald, Hepatology 7:425-515 (1987); 이자 베타 세포에서 활성인 인슐린 유전자 조절 영역[참조 문헌: Hanahan et al., Nature 315:115-122 (1985)], 림프계 세포에서 활성인 면역글로불린 유전자 조절 영역[참조 문헌: Grosschedl et al., Cell 38:647-658 (1984); Adams et al., Nature 318:533-538 (1985); Alexander et al., Mol. Cell Biol. 7:1436-1444 (1987)], 고환, 유방, 림프계 및 비만 세포에서 활성인 마우스 유선 종양 바이러스 조절 영역[참조 문헌: Leder et al., Cell 45:485-495 (1986)], 간에서 활성인 알부민 유전자 조절 영역[참조 문헌: Krumlauf et al., Mol. Cell. Biol. 5:1639-1648 91985); Hammer et al., Science 235:53-58 91987)], 간에서 활성인 알파-1 안티트립신 유전자 조절 영역[참조 문헌: Kelsey et al., Genes and Devel. 1:161-171 (1987)], 골수 세포에서 활성인 베타 글로빈 유전자 조절 영역[참조 문헌: Mogram et al., Nature 315:338-340 (1985)]; Kollias et al., Cell 46:89-94 (1986)], 뇌의 희소돌기아교세포에서 활성인 미엘린 염기성 단백질 유전자 조절 영역[참조 문헌: Readhead et al., Cell 48:703-712 (1987)], 골격근에서 활성인 미오신 경쇄-2 유전자 조절 영역[참조 문헌: Sani, Nature 314:283-286 (1985)], 및 성선자극호르몬 분비 세포에서 활성인 성선자극호르몬 분비자극 호르몬 유전자 조절 영역[참조 문헌: Mason et al., Science 234:1372-1378 (1986)]을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
구체적 양태에서, 엔도텔리아제 또는 이의 도메인, 단편, 유도체 또는 동족체를 암호화하는 핵산에 작동적으로 연결된 프로모터, 하나 이상의 복제 오리진 및 임의로 하나 이상의 선택성 마커(예: 항생제 내성 유전자)를 함유하는 벡터가 사용된다. 엔도텔리아제의 암호화 서열 또는 이의 부분을 함유하는 발현 벡터는, 예를 들어, 암호화 부분을 3개의 pGEX 벡터(글루타티온 S-트랜스퍼라제 발현 벡터[참조 문헌: Smith and Johnson, Gene 7:31-40 (1988)]) 각각의 EcoRI 제한 부위내로 암호화 부분을 아클로닝하여 제조한다. 이는 정확한 판독 프레임에서 산물이 발현되게 한다. 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인의 발현용으로 바람직한 벡터 및 시스템은 피치아(Pichia) 벡터, 특히 암호화된 단백질의 분비용으로 디자인된 벡터이다. 하나의 예시적 벡터는 하기 실시예에서 기술한다.
벡터가 숙주 세포내로 도입되면 단백질은 이러한 숙주 세포에서 발현된다. 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 도메인, 단편 또는 유도체를 암호화하는 재조합 세포가 동정된 경우, 각 유전자 산물을 분리하고 분석할 수 있다. 이는 산물을 방사성 표지하고 이어서 겔 전기영동, 면역검정, 마커-표지된 산물에의 가교에 의해 분석하는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는, 단백질의 물리적 특성 및/또는 기능적 특성에 기초한 검정에 의해 달성한다.
엔도텔리아제 단백질은 컬럼 크로마토그래피(예: 이온 교환, 친화성, 겔 배제, 역상 고압, 고속 단백질 액체 크로마토그래피 등), 구별적인 원심분리, 구별적인 가용성 또는 단백질 정제용으로 사용되는 기타 표준 기술을 포함하나 이에 제한되지 않는 당해 분야에 공지된 표준 방법으로 (천연 공급원 또는 복합체 또는 단백질을 발현하는 재조합 숙주 세포로부터) 분리하고 정제할 수 있다. 기능 특성은 당해 분야에 공지된 적합한 임의 검정법을 사용하여 평가할 수 있다.
대안으로, 엔도텔리아제 또는 이의 도메인 또는 유도체가 동정된 경우, 단백질의 아미노산 서열은 이를 암호화하는 유전자의 뉴클레오타이드 서열로부터 유추할 수 있다. 그 결과, 단백질 또는 이의 도메인 또는 유도체를 당해 분야에 공지된 화학적 방법에 의해 합성할 수 있다[참조 문헌: Hunkapiller et al., Nature 310:105-111 (1984)].
엔도텔리아제 서열은 단백질 수준에서 조작할 수 있다. 전사 동안 또는 후에 예를 들어 글리코실화, 아세틸화, 인산화, 아미드화, 공지된 보호/차단 그룹에 의한 유도체화, 단백분해성 분해, 항체 분자 또는 기타 세포 리간드에의 연결에 의해 상이하게 변형되는 엔도텔리아제 단백질, 이의 도메인, 이의 유도체 또는 유사체 또는 단편이 본원에서 또한 고려된다. 다수의 화학적 변형 중 어떠한 것이라도 시아노겐 브로마이드, 트립신, 키모트립신, 파파인, V8 프로테아제 또는 NaBH4에 의한 특이적 화학적 분해, 아세틸화, 포르밀화, 산화, 환원 또는 투니카마이신의 존재하의 대사적 합성 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 공지된 기술에 의해 수행할 수 있다.
구체적 양태에서, 엔도텔리아제는 형광 표지를 포함하도록 변형된다. 다른 구체적 양태에서, 엔도텔리아제는 이종기능성을 갖도록 변형되며, 이러한 이종기능성 시약은 복합체의 구성원을 가교시키는데 사용될 수 있다.
또한, 엔도텔리아제의 도메인, 유사체 및 유도체를 화학적으로 합성할 수 있다. 예를 들어, 목적하는 도메인을 포함하거나 시험관내에서 목적하는 활성을 매개하는, 엔도텔리아제의 부분에 상응하는 펩타이드를 펩타이드 합성기를 사용하여 합성할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 비고전적 아미노산 또는 화학적 아미노산 유사체를 치환 또는 첨가로서 엔도텔리아제 서열에서 유도할 수 있다. 비고전적 아미노산으로는 통상의 아미노산의 D-이성체, α-아미노 이소부티르산, 4-아미노부티르산, Abu, 2-아미노부티르산, ε-Abu, e-Ahx, 6-아미노 헥사노산, Aib, 2-아미노이소부티르산, 3-아미노 프로피온산, 오르니틴, 노르루신, 노르발린, 하이드록시프롤린, 사르코신, 시트룰린, 시스테인산, t-부틸글리신, t-부틸알라닌, 페닐글리신, 사이클로헥실알라닌, β-알라닌, 플루오로-아미노산, β-메틸 아미노산, Ca-메틸 아미노산 및 Na-메틸 아미노산과 같은 설계자 아미노산, 및 일반적인 아미노산 유사체가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 추가로, 아미노산은 D(우선성) 또는 L(좌선성)일 수 있다.
천연 산물이 돌연변이체이거나 새로운 종으로부터 분리된 것으로 예상되는 경우, 천연 공급원으로부터 분리된 엔도텔리아제 뿐만 아니라, 시험관내에서 발현된 엔도텔리아제 또는 생체내 또는 시험관내에서 합성된 발현 벡터로부터의 엔도텔리아제를 DNA 서열의 분석 또는 분리된 단백질의 직접 서열화에 의해 측정할 수 있다. 이러한 분석은 수동적으로 서열화하거나 자동화 아미노산 서열화기를 사용하여 수행할 수 있다.
C. 엔도텔리아제 유전자의 동정 및 분리
목적하는 유전자를 암호화하는 핵산의 동정용으로 당해 분야의 숙련가에 공지된 임의 방법을 사용할 수 있다. 당해 분야에서 입수가능한 임의 방법을 사용하여 엔도텔리아제를 암호화하는 전장(즉, 전체 암호화 영역을 포함하는) cDNA 또는 게놈 DNA 클론을 수득할 수 있다. 특히, 폴리머라제 연쇄 반응(PCR)을 사용하여 게놈 또는 cDNA 라이브러리에서 혈관생성의 수준이 비정상적인 조직에서 상이하게 발현되는 것으로 동정된 서열, 예를 들어, 엔도텔리아제의 뉴클레오타이드 서열(서열 1, 3, 5 또는 22)을 함유하는 핵산을 증폭시킬 수 있다. 동정된 서열의 3' 및5' 말단의 서열과 하이브리드화하는 올리고뉴클레오타이드 프라이머를 프라이머로서 사용하여 핵산 샘플(RNA 또는 DNA), 바람직하게는 cDNA 라이브러리, 적절한 공급원(예: 종양 또는 암 조직)으로부터의 서열을 PCR로 증폭시킬 수 있다.
PCR은, 예를 들어, 퍼킨-엘머 시터스(Perkin-Elmer Cetus) 열 사이클러 및 Taq 폴리머라제(Gene AmpTM)을 사용하여 수행할 수 있다. 증폭된 DNA는 모든 진핵생물 종으로부터의 mRNA 또는 cDNA 또는 게놈 DNA를 포함할 수 있다. PCR 반응에서 사용하기 위해, 몇개의 상이한 축퇴 프라이머를 합성하는 것을 선택할 수 있다. 또한, 핵산 동족체를 증폭시키기 위해(예를 들어, 사람이 아닌 종으로터 엔도텔리아제 서열을 수득하거나 엔도텔리아제와 상동성인 사람 서열을 수득하기 위해) 공지된 서열과 분리된 뉴클레오타이드 서열 상이의 뉴클레오타이드 서열 유사성의 정도를 증가시키거나 감소시킴으로써 PCR 반응을 개시하는데 사용되는 하이브리드화 조건의 엄격성을 변화시킬 수 있다. 교차 종 하이브리드화를 위해, 낮은 엄격성 조건이 바람직하다. 동일한 종 하이브리드화를 위해, 중간의 엄격성 조건이 바람직하다. 동정된 엔도텔리아제 서열의 전체 또는 부분을 함유하는 핵산이나 엔도텔리아제 동족체의 전체 또는 부분을 암호화하는 핵산을 성공적으로 증폭시킨 후, 그 분절을 분자적으로 클로닝하거나 서열화하고 프로브로서 사용하여 완전한 cDNA 또는 게놈 클론을 분리할 수 있다. 한편으로, 이는 유전자의 완전한 뉴클레오타이드 서열을 측정하고, 이의 발현을 분석하며 이의 기능 분석용 단백질 산물을 제조할 수 있게 한다. 일단 뉴클레오타이드 서열이 측정되면, 엔도텔리아제 유전자 단백질 산물을 암호화하는 개방 판독 프레임은 개방 판독 프레임 측정용으로 당해 분야에 익히 공지된 임의 방법, 예를 들어, 공개적으로 입수가능한 뉴클레오타이드 서열 분석용 컴프터 프로그램을 사용하여 측정할 수 있다. 일단 개방 판독 프레임이 규명되면, 개방 판독 프레임에 의해 암호화된 단백질의 아미노산 서열을 측정하는 것이 통상적이다. 이러한 방식으로, 전체 엔도텔리아제 유전자의 뉴클레오타이드 서열 뿐만 아니라 엔도텔리아제 단백질 및 유사체의 아미노산 서열을 동정할 수 있다.
모든 진핵 세포는 잠재적으로 엔도텔리아제 유전자의 분자 클로닝을 위한 핵산 공급원으로서 사용할 수 있다. 핵산은 척추동물, 포유동물, 사람, 돼지, 소, 고양이, 조류, 말, 개 뿐만 아니라 추가의 영장류 공급원, 곤충 또는 식물 등으로부터 분리할 수 있다. DNA는 당해 분야에 공지된 표준 과정에 의해 클로닝된 DNA로부터 수득하거나, 화학적 합성, cDNA 클로닝 또는 목적하는 세포로부터 정제된 게놈 DNA 또는 이의 단편의 클로닝에 의해 수득할 수 있다[참조 문헌: Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2d Ed., Cold Spring Habor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York; Glover, D.M. (ed.), 1985, DNA Cloning: A Practical Approach, MRL Press, Ltd., Oxford, U.K. Vol. I, II]. 게놈 DNA로부터 유래된 클론은 암호화 영역 이외에 조절 DNA 영역 및 인트론 DNA 영역을 함유할 수 있으며, cDNA로부터 유래된 클론은 엑손 서열만을 함유할 수 있다. 공급원에 관계없이, 유전자는 유전자의 증식에 적합한 벡터내로 분자적으로 클로닝되어야 한다.
게놈 DNA로부터 유전자를 분자적으로 클로닝하는 경우 DNA 단편이 생성되는데, 이의 일부가 목적하는 유전자를 암호화할 수 있다. DNA는 다양한 제한 효소를 사용하여 특이적 부위에서 분해시킬 수 있다. 대안으로, 망간의 존재하에 DNAase를 사용하여 DNA를 단편화하거나, DNA를 예를 들어 초음파 처리에 의해 물리적으로 전단시킬 수 있다. 이어서 선형 DNA 단편을 아가로스 및 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 및 컬럼 크로마토그래피를 포함하나 이에 제한되지 않는 표준 기술로 크기에 따라 분리할 수 있다.
일단 DNA 단편인 생성되면, 목적하는 유전자를 함유하는 특이적 DNA 단편을 수많은 방식으로 동정할 수 있다. 예를 들어, (임의 종의) 엔도텔리아제 유전자의 부분(예: 상기 기술한 바와 같이 수득된 PCR 증폭 산물 또는 공지된 뉴클레오타이드 서열의 부분의 서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드) 또는 이의 특이적 RNA 또는 정제되고 표지된 이의 단편 및 생성된 DNA 단편을 표지된 프로브에의 핵산 하이브리드화에 의해 스크리닝할 수 있다[참조 문헌: Benton and Dabis, Science 196:180 (1977); Grunstein and Hogness, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 72:3961 (1975)]. 프로브와 충분히 상동성인 이러한 DNA 단편이 하이브리드화될 수 있다. 제한 효소로 분해하고 공지된 제한 지도가 입수가능한 경우 이에 따라 예상되는 크기과 단편 크기를 비교하거나, DNA 서열 분석하고 엔도텔리아제의 공지된 뉴클레오타이드 서열과 비교하여 적절한 단편을 동정할 수도 있다. 유전자의 특성에 기초하여 추가로 선택할 수 있다. 대안으로, 유전자의 존재는 이의 발현된 산물의 물리적, 화학적 또는 면역학적 특성에 기초하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 엔도텔리아제에대해 공지된 바와 유사하거나 동일한 전기영동성 이동, 등전위 집속 성향(iso lectric focusing behavior), 단백분해성 분해 지도, 항원성 특성, 세린 프로테아제 활성 또는 혈관생성을 촉진하는 능력을 갖는 적절한 mRNA를 하이브리드-선택하하는 cDNA 클론 또는 DNA 클론을 선택할 수 있다. 항-엔도텔리아제 항체가 입수된 경우, 단백질은 표지된 항체를 추정된 엔도텔리아제 합성 클론을 결합시킴으로써 ELISA(효소-연계된 면역흡착 검정법)형 과정으로 동정할 수 있다.
엔도텔리아제 게놈 DNA의 분리에 대한 대안으로는 공지된 서열로부터 유전자 서열을 합성하거나 엔도텔리아제 단백질을 암호화하는 mRNA에 대의 cDNA를 제조하는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 엔도텔리아제 유전자의 cDNA를 클로닝하기 위한 RNA는 당해 단백질을 발현하는 세포로부터 분리할 수 있다. 이어서 동정되고 분리된 핵산을 적절한 클로닝 벡터내로 삽입시킨다. 당해 분야에 공지된 다수의 벡터-숙주 시스템을 사용할 수 있다. 가능한 벡터로는 플라스미드 또는 변형된-바이러스가 포함되나 이에 제한되지 않지만, 벡터 시스템은 사용되는 숙주 세포와 화합성이어야 한다. 이러한 벡터로는 박테리오파지(예: 람다 유도체) 또는 플라스미드(예: pBR322 또는 pUC 플라스미드 유도체) 또는 블루스크립트(Bluscript) 벡터(공급원: Stratagene, La Jolla, CA)가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 클로닝 벡터내로의 삽입은, 예를 들어, DNA 단편을 상보적 점착성 말단을 가지는 클로닝 벡터내로 연결시킴으로써 달성할 수 있다. 그러나, DNA를 단편화시키는데 사용되는 상보적 제한 부위가 클로닝 벡터내에 존재하지 않는 경우, DNA 분자의 말단을 효소적으로 변형시킬 수 있다. 대안으로, 목적하는어떠한 부위라도 뉴클레오타이드 서열(링커)을 DNA 말단에 연결시킴으로써 제조할 수 있으며, 이러한 연결된 링커는 제한 엔도뉴클레아제 인식 서열을 암호화하는 화학적으로 합성된 특이적 올리고뉴클레오타이드를 포함할 수 있다. 대안적 방법에서, 분해된 벡터 및 엔도텔리아제 유전자를 동종중합체성 테일링(tailing)에 의해 변형시킬 수 있다. 재조합 분자는 형질전환, 형질감염, 감염 또는 전기천공 등을 통해 숙주 세포내로 도입하여 유전자 서열의 많은 복사체를 생성시킬 수 있다.
대안적 방법에서, 목적하는 유전자는 "샷 건(shot gun)" 접근법으로 적합한 클로닝 벡터내로 삽입한 후 동정하고 분리할 수 있다. 목적하는 유전자는 클로닝 벡터내로 삽입하기 전에 예를 들어 크기 분류에 의해 농축시킬 수 있다.
구체적 양태에서, 숙주 세포를 분리된 엔도텔리아제 유전자, cDNA 또는 합성된 DNA 서열을 통합하는 재조합 DNA 분자로 형질전환시켜 유전자의 다수의 복사체를 생성시킬 수 있다. 따라서, 유전자는 형질전환체를 성장시키고, 형질전환체로부터 재조합 DNQ 분자를 분리하고, 경우에 따라 분리된 재조합 DNA로부터 삽입된 유전자를 회수함으로써 대량으로 수득할 수 있다.
D. 스크리닝 방법
1. 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물을 스크리닝 하는 방법.
엔도텔리아제, 특히 이의 프로테아제 도메인과 결합하거나 상호작용하는 화합물을 동정하는 방법이 제공된다. 동정된 화합물은 종양 및 비정상적 혈과생성과 관련되는 기타 질환 및 질병의 치료용 화합물을 동정하기 위한 후보 또는 선도 화합물이다. 당해 방법에서 사용되는 엔도텔리아제는 본원에서 정의된 바와 같은 임의 엔도텔리아제를 포함하며, 바람직하게는 본원에서 제공되는 엔도텔리아제 1 및 2, 및 바람직하게는 이의 프로테아제 도메인을 사용한다. 각종 방법이 본원에서 제공된다. 이들 방법은 용액속에서 수행하거나 엔도텔리아제(들) 또는 이의 프로테아제 도메인(들)이 직접적으로 또는 링커를 통해 간접적으로 고체 지지체에 결합되는 고체 상 반응으로 수행할 수 있다. 스크리닝 검정법이 하기 실시예에 기술되어 있으며, 이러한 검정은 후보 화합물을 동정하는데 사용되어 왔다.
한 가지 방법은 (a) 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인과 하나 또는 다수의 시험 화합물을 리간드 및 당해 화합물 간의 상호작용에 도움이 되는 조건하에 접촉시키는 단계 및 (b) 리간드에 특이적으로 결합하는 하나 이상의 화합물을 수차례 동정하는 단계를 포함한다.
본원에서 제공되는 다른 방법은 (a) 엔도텔리아제 또는 이의 도메인을 엔도텔리아제의 기질과 접촉시키고 기질의 단백분해를 검출함으로써 엔도텔리아제의 활성을 평가하는 단계, (b) 엔도텔리아제와 엔도텔리아제의 기질을 시험 물질의 존재하에 접촉시키고 기질의 단백분해를 검출함으로써 엔도텔리아제의 활성을 평가하는 단계 및(c) 단계 (a) 및 (b)에서 평가된 엔도텔리아제의 활성을 비교하여 단계 (a)에서 측정된 활성이 단계 (b)에서 측정된 활성과 상이하다는 것이 시험 물질이 엔도텔리아제의 활성을 조절한다는 것을 나타내는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 다수의 시험 화합물을 상기 스크리닝 방법으로 동시에 스크리닝한다. 또 다른 양태에서, 대조하며 스크리닝할 엔도텔리아제를 표적 세포로부터 분리한다. 또 다른 양태에서, 시험 물질은 치료학적 화합물이므로 시험 물질의존재 및 부재하에 측정된 엔도텔리아제의 활성의 차이가 표적 세포가 치료학적 화합물에 반응하는지의 여부를 나타낸다.
시험 물질의 존재 및 부재하에 엔도텔리아제의 활성을 비교하여 시험 물질이 엔도텔리아제의 조절제인지의 여부를 평가하는 경우, 병렬식 측정이 바람직하나 활성을 병렬식으로 평가하는 것이 필수적인 것은 아니다. 엔도텔리아제의 활성을 한 시점에서 측정하여 측정된 활성을 시험 화합물의 부재하에 미리 측정된 엔도텔리아제의 활성의 과거 수치와 비교할 수 있으며 그 반대의 경우와도 비교할 수 있다. 이는 예를 들어 엔도텔리아제의 활성을 검정 수행용 키트와 함께 제공되는 삽입물 또는 팜플렛상에 기재함으로써 달성할 수 있다.
바람직하게는, 대조하며 스크리닝될 엔도텔리아제는 표적 세포로부터 분리한다. 보다 바람직하게는, 스크리닝될 시험 화합물은 치료학적 화합물이므로, 시험 물질의 존재 및 부재하에 측정된 엔도텔리아제의 차이가 표적 세포가 시험 물질에 반응하는지의 여부를 나타낸다.
검정 수행에 관한 지침서를 임의로 포함하는 배합물 및 배합물을 함유하는 키트가 제공된다. 배합물은 엔도텔리아제 및 검정될 엔도텔리아제의 기질을 포함하며, 임의로 기질의 단백질 분해를 검출하기 위한 시약을 포함한다. 통상적으로 특정 엔도텔리아제의 의해 분해되기 쉬운 단백질인 기질은 시험 기질을 분해하는 엔도텔리아제의 능력을 시험함으로써 실험적으로 동정할 수 있다. 가장 효과적으로(즉, 바람직한 조건하에 가장 저 농도 및/또는 가장 빠른 속도에서) 분해되는 기질을 동정한다.
상기 기술한 배합물을 함유하는 키트가 본원에서 추가로 제공된다. 바람직하게는, 키트는 엔도텔리아제의 활성의 조절제를 동정하는 것에 대한 지침서를 추가로 포함한다. 모든 엔도텔리아제가 이의 활성의 조절제를 동정하기 위한 표적으로서 고려된다.
스크리닝 검정법의 수행하기 위한 각종 포맷 및 검출 원안이 공지되어 있다. 이러한 모든 포맷 및 검출 원안은 엔도텔리아제 활성의 조절제를 동정하기 위해 변형시킬 수 있다. 다음은 예시적 원안의 논의를 포함한다.
1. 고처리량 스크리닝 검정법
하나의 검정법으로 단일 엔도텔리아제를 스크리닝하고/하거나 단일 시험 물질을 스크리닝하는 상기 기술한 검정법을 수행할 수 있으나, 검정법은 바람직하게는 고처리량 스크리닝 방식으로 수행하는데, 즉 다수의 엔도텔리아제를 스크리닝하고/하거나 다수의 시험 물질을 동시에 스크리닝한다[참조 문헌: High Throughput Screeing: The Discovery of Bioactive Substances (Devlin, Ed.) Marcel Dekker, 1997; Sittampalam et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 1(3):384-91 (1997); and Silverman et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 2(3):397-403 (1998)]. 예를 들어, 검정은 다중-웰(예를 들어, 24-, 48-, 96- 또는 384-웰), 칩 또는 정렬 포맷에서 수행할 수 있다.
고처리량 스크리닝(HTS)은 다수의 다양한 화학적 구조를 질병 표적에 대해 시험하여 "명중물(hits)"을 동정하는 방법이다[참조 문헌: Sittampalam et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 1(3):384-91 (1997)]. 샘플 제제, 검정 과정 및 후속적인 대용량의 데이터의 처리를 취급하는 현재의 최신식 HTS 작업은 고도로 자동화 되어 있으며 컴퓨터화되어 있다.
고처리량 스크리닝에서 사용되는 검출 기술은 조사되는 생화학적 경로의 유형에 따라 좌우된다[참조 문헌: Sittampalam et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 1(3):384-91 (1997)]. 이들 방법은 방사화학 방법, 예를 들어, 각종 효소검정법에 적합할 수 있는 섬광검출 근접 검정법(scintillation proximity assays; SPA)[참조 문헌: Lerner et al., J. Biomol. Screening, 1:135-143 (1996); Baker et al., Anal. Biochem., 239-20-24 (1996); Baum et al., Anal. Biochem., 237:129-134 (1996); 및 Sullivan et al., J. Biomol. Screening, 2:19-23 (1997)] 및 단백질-단백질 상호작용 검정법[참조 문헌: Braunwalder et al., J. Biomol. Screening, 1:23-26 (1996); Sonatore et al., Anal. Biochem., 240:289-297 (1996); and Chen et al., J. Biol. Chem., 271:25308-25315 (1996)], 및 비색 및 발광 검출 방법, 공명 에너지 전달(RET) 방법, 시간차 형광(time-resolved fluorescence; HTRF) 방법, 세포-기반 형광 검정법, 예를 들어, 형광공명 에너지 전달(FRET) 방법[참조 문헌: Gonzalez et al., Biophys. J., 69:1272-1280 (1995)], 형광 분극화 또는 이방성 방법[참조 문헌: Jameson et al., Methods Enzymol., 246:283-300 (1995); Jolley, J. Biomol. Screeing, 1:33-38 (1996); Lynch et al., Anal. Biochem., 247:77-82 (1997)], 형광 상관 분광법(fluorescence correlation spectroscopy; (FCS) 및 기타 이러한 방법을 포함하나 이에 제한되지 않는 비동위원소 검출 방법을 포함한다.
2. 시험 물질
소형 분자 및 라이브러리 및 이의 집합을 포함하는 시험 화합물을 상기 기술한 검정법 및 하기 검정법으로 스크리닝하여 엔도텔리아제 활성을 조절하는 화합물을 동정할 수 있다. 컴퓨터화 화학에 따르는 추론적 약물 디자인 방법론을 사용하여 후보 화합물을 스크리닝하고 동정할 수 있다.
스크리닝 방법에 의해 동정되는 화합물은 길항제를 포함하는 억제제를 포함하며 효능제일 수 있다. 스크리닝용 화합물은 입수가능하거나 공지되거나 제조할 수 있는 모든 화합물 및 화합물의 집합이다.
a. 화합물의 선별
화합물은 이의 효능 및 세린 프로테아제, 특히 엔도텔리아제의 억제의 선택성에 대해 선별할 수 있다. 본원에서 기술하며 일반적으로 공지된 바와 같이, 표적 세린 프로테아제 및 이의 기질은 프로테아제와 이의 기질이 반응되도록 하는 검정 조건하에 배합한다. 검정은 시험 화합물의 부재하에 수행하며 시험 화합물의 존재하에 이의 농도를 증가시키면서 수행한다. 세린 프로테아제의 활성의 50%가 시험 화합물에 의해 억제되는 시험 화합물의 농도는 그 화합물에 대한 IC50값(억제 농도) 또는 EC50(유효 농도) 값이다. 세린 또는 시험 화합물의 그룹에 있어, 보다 낮은 IC50또는 EC50수치를 갖는 화합물은 보다 높은 IC50또는 EC50수치를 갖는 화합물보다 효과적인, 세린 프로테아제의 억제제로서 고려된다. IC50측정은 흔히 보다 간단한 검정에 사용되는 반면 EC50은 세포를 사용하는 검정과 같이 보다 복잡한 검정에 흔히 사용된다.
이러한 국면에 따르는 바람직한 화합물은 엔도텔리아제 활성의 억제에 대한 시험관내 검정에서 측정된 바와 같이 100 미만의 IC50수치를 갖는다. 100nM 미만의 IC50수치를 갖는 화합물이 특히 바람직하다.
시험 화합물을 세린 프로테아제에 대한 선택성에 대해서도 평가한다. 본원에서 기술되며 일반적으로 공지된 바와 같이, 시험 화합물은 세린 프로테아제 및 기타 효소의 패널에 대한 이의 효능에 대해 평가하고, IC50또는 EC50수치를 각 검정 시스템에서 각 시험 화합물에 대해 측정한다. 표적 효소, 예를 들어, 엔도텔리아제에 대해 낮은 IC50수치 또는 EC50수치를 나타내고 시험 패널(예: 우로키나제 조직 플라스미노겐 활성화제, 트롬빈, 인자 Xa)내의 기타 효소에 대해 높은 IC50수치 또는 EC50수치를 나타내는 화합물을 표적 효소에 대해 선택성인 것으로 고려한다. 일반적으로, 화합물은 표적 효소 검정시의 이의 IC50수치 또는 EC50수치가 효소의 선택성 패널에서 측정된 그 다음으로 가장 작은 IC50수치 또는 EC50수치보다 1배 이상 작은 경우 선택성인것으로 고려한다.
본원에서 바람직한 화합물은 우로키나제 활성의 억제에 대해 시험관내 검정으로 측정된 바와 같이 100nM 미만의 IC50수치를 갖는 화합물이다. 특히 바람직한화합물은 시험관내 tPA 억제 검정에서 측정된 IC50수치보다 1배 이상 작은 우로키나제 억제 검정시의 IC50수치를 갖는다. IC50u-PA 검정: IC50엔도텔리아제 검정의 선택성 비가 100 이상인 화합물이 특히 바람직하다.
화합물을 이의 생체내 활성에 대해서도 평가한다. 시험 화합물의 평가를 위해 선택된 검정의 유형은 당해 화합물을 사용하여 치료 또는 예방될 병리학적 상태 뿐만 아니라 시험 화합물에 대해 평가될 투여 경로에 따라 좌우될 수 있다.
예를 들어, 엔도텔리아제의 억제를 통해 종양 성장을 감소시키는 화합물의 활성을 평가하기 위해, PAI-1을 평가하는 문헌[참조 문헌: Jankun et al., Canc. Res., 57:559-563 (1997)]에 기술되어 있는 방법을 사용한다. 요약하면, ATCC 세포주 DU145 및 LnCap 를 SCID 마우스에게 주사한다. 종양이 확립된 후, 화합물의 시험관내 특성으로부터 측정된 투여량 섭생에 따라서 마우스에게 시험 화합물을 투여한다. 잔쿤(Jankun) 등은 화합물을 물로서 투여하였다. 종양 용적은 약 5주 동안 매주 2회 측정한다. 화합물을 투여한 동물이 적절한 대조 화합물을 투여한 동물과 비교하여 종양 용적이 감소된 것으로 나타난 경우 당해 화합물은 활성인 것으로 고려한다.
돼지 프로테아제 억제제인 p-아미노벤즈아미딘의 효과를 평가하기 위해 디자인된 또 다른 생체내 시험 모델은 문헌[참조 문헌: Billstrom et al., Int. J. Cancer, 61:542-547 (1995)]에 기재되어 있다.
전이의 발생을 감소시키거나 억제하는 화합물의 능력을 평가하기 위해,문헌[참조 문헌: Kobayashi et al., Int. J. Canc., 57:727-733d(1994)]에 기재되어 있는 방법을 사용할 수 있다. 요약하면, 높은 폐 콜로니화에 대해 선택된 쥐 이종이식편을 C57B1/6 마우스에게 정맥내(시험적 전이) 주사하거나 이의 복벽에 피하(자발적 전이) 주사한다. 시험될 다양한 농도의 화합물을 주사하기 전에 매트리겔(Matrigel) 중의 종양 세포와 혼합한다. 시험 화합물은 종양을 접종한지 1일째부터 6일째까지 또는 7일째부터 내지 13일째까지 매일 복강내 투여한다. 동물을 종양을 접종한지 약 3주 또는 4주 후에 희생시키고, 폐 종양 콜로니를 계산한다. 수득되는 데이터를 평가하여 시험 화합물의 효능, 최적 투여량 및 투여 경로에 대해 측정할 수 있다.
종양 용적 및 전이의 감소에 대해 시험할 화합물의 활성을 문헌[참조 문헌: Rabbani et al., Int. J. Cancer 63:840-845 (1995)]에 기재되어 있는 모델에서 평가하여 이의 억제제를 평가할 수 있다. 이때, Mat LyLu 종양 세포를 코펜하겐 랫트의 측복부에 주사한다. 동물에게 다양한 투여량의 시험 화합물을 3주까지 연속적으로 투여하는 삼투성 소형 펌프를 이식한다. 시험 동물 및 대조 동물의 종양 질량 및 용적을 전이성 증식량과 함께 시험 동안 평가한다. 수득되는 데이터를 평가하여 시험 화합물의 효능, 최적 투여량 및 투여 경로에 대해 측정할 수 있다. 상기 일부 저자들은 관련 원안을 기술하였다[참조 문헌: Xing et al., Canc. Res., 57:3585-3593 (1997)].
혈관신생에 대한 화합물의 억제 활성을 평가하기 위해, 래빗 각막 혈관신생 모델을 사용한다. 문헌[참조 문헌: Avery et al., Arch. Ophthalmol., 108:1474-1475 (1990)]에는 뉴질랜드 백피증 래빗을 마취시킨 다음, 각막의 중앙을 절개하고 방사상의 각막 포켓(poket)을 형성시키는 것이 기술되어 있다. 서방출 프로스타글란딘 펠렛을 상기 포켓내에 넣어 혈관신생을 유도한다. 시험 화합물을 5일 동안 복강내 투여하는데, 이때 당해 동물이 치사된다. 시험 화합물의 효과는 윤부에서 촬영된, 신생혈관 반응및 이에 따른 윤부 혈관신생의 면적을 계산하는데 사용될 수 있는 주기적 사진을 검토하여 평가한다. 대조군과 비교하여 감소된 혈관신생의 면적은 시험 화합물이 혈관신생을 감소시키거나 억제하는데 효과적임을 나타낸다.
혈관생성의 방지에 있어 시험 화합물의 효과를 평가하는데 사용되는 혈관생성 모델은 문헌[참조 문헌: Min et al., Canc. Res., 56:2428-2433 (1996)]에 기술되어 있다. C57BL6 마우스에게 혈관생성 유도제로서의 bFGF와 함께 시험 화합물을 함유하는 매트리겔 혼합물 및 시험 화합물을 함유하지 않는 매트리겔 혼합물을 피하 주사한다. 5일 후, 동물을 치사시키고 혈관신생이 가시화될 수 있는 매트리겔 충전물을 사진 촬영한다. 매트리겔 및 유효량의 시험 화합물을 투여한 시험 동물은 대조 동물 또는 적은 투여량 또는 비유효양의 화합물을 투여한 시험 동물보다 적은 혈관화를 나타낼 수 있다.
원발 종양의 확산을 제한하는 능력에 대해 화합물을 시험하도록 디자인된 생체내 시스템은 문헌[참조 문헌: Crowley et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 90:5021-5025 (1993)]에 기술되어 있다. CAT(클로람페니콜 아세틸트랜스퍼라제)를 발현하도록 조작한 종양 세포(PC3)를 누드 마우스에게 주사한다. 종양 크기 및/또는 전이를 감소시키는 능력에 대해 시험할 화합물을 당해 동물에게 투여하고 이어서 종양 크기 및/또는 전이성 증식량을 측정한다. 또한, 다양한 기관에서 검출된 CAT의 수준은 전이를 억제하는 시험 화합물의 능력의 지표를 제공하며, 대조 동물과 비교하여 처리된 동물의 조직 중에서 보다 적은 CAT의 검출은 CAT-발현 세포가 그 조직으로 거의 이동하지 않았음을 나타낸다.
고 침윤성인 종양 세포주 F3II을 사용하여 시험 세린 프로테아제 억제제의 잠재적 억제제를 평가하도록 디자인된 생체내 시험 모델은 문헌[참조 문헌: Alonso et al., Breast Canc. Res. Treat., 40:209-223 (1996)]에 기술되어 있다. 이러한 그룹은 독성 측정, 종양 성장, 침윤성, 자발적 전이, 시험적 폐 전이 및 혈관생성 검정을 위한 생체내 시험을 기술한다.
1998년에 엘. 오소우스키(L. Ossowski)에 의해 기술된 CAM 모델(닭 배아 융모요막 모델)[참조 문헌: J. Cell Biol. 107:2437-2445 (1988)]은 시험 화합물의 우로키나제 억제 활성을 평가하는 또 다른 방법을 제공한다. CAM 모델에서, 일부 세린 프로테아제 억제제의 존재하에 CAM 과 종양 세포를 함유하는 융모요막을 통한 종양 세포 침윤은 종양 세포가 막을 통해 거의 침윤하지 않도록 한다. 따라서, CAM 검정은 다양한 농도의 시험 화합물의 존재 및 부재하에 CAM 및 종양 세포를 사용하여 수행한다. 종양 세포의 침윤성은 화합물의 억제 활성의 지표를 제공하는 이러한 조건하에 측정한다. 억제 활성을 갖는 화합물은 보다 적은 종양 침윤과 관련된다.
CAM 모델은 혈관생성의 표준 검정(즉, 새로운 혈관의 형성에 미치는 효과)[참조 문헌: Brooks et al., Methods in Molecular Biology, 129:257-269 (1990)]에서도 사용된다. 상기 모델에 따라, 혈관생성 유도제, 예를 들어, 염기성 성장 인자(bFDG)를 함유하는 여과 디스크를 CAM상에 놓는다. CAM으로의 사이토킨의 확산은 혈관생성을 유도하며, 이는, 예를 들어, 필터 디스크 바로 하단의 CAM내의 혈관 분지점의 수를 계산함으로써 측정할 수 있다. 사이토킨-유도된 혈관생성을 억제하는 동정된 화합물의 능력은 상기 모델을 사용하여 시험할 수 있다. 시험 화합물은 혈관생성 유도제를 함유하는 여과 디스크에 첨가하거나, 막에 직접 놓거나 전신계적으로 투여할 수 있다. 시험 화합물의 존재 및/또는 부재하의 새로운 혈관 생성의 범위는 상기 모델을 사용하여 비교할 수 있다. 시험 화합물의 존재하에 보다 적은 혈관이 형성된다는 것은 항-혈관생성 활성을 나타낼 수 있다. 엔도텔리아제의 억제제에 대한 항-혈관생성 활성은 엔도텔리아제가 혈관생성에서 중요한 역활을 한다는 점을 시사한다.
b. 공지된 세린 프로테아제 억제제
스크리닝용 화합물은 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 DNA에 하이브리드화하는 핵산에 의해 적어도 부분적으로 암호화되는 엔도텔리아제 단백질의 활성을 억제하는 능력에 대해 시험할 수 있는 세린 프로테아제 억제제일 수 있다.
예시적이나 세린 프로테아제를 제한하지 않는, 스크리닝 검정에서 사용되는 공지된 세린 프로테아제 억제제는 다음과 같다: 세린 프로테아제 억제제 3(SPI-3)[참조 문헌: Chen, M.C., et al., Citokine, 11(11):865-862 (1999)]; 아프로티닌[참조 문헌: Iijima, R., et al., J. Biochem. (Tokyo), 126(5):912-916 (1999)]; 카잘(Kazal)형 세린 프로테아제 억제제형 단백질[참조 문헌: Niimi, T., et al.,Eur. J. Biochem., 266(1):282-292 (1999)]; 쿠니츠(Kunitz)형 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Ravichandran, S., et al., Acta Crystallogr. 55(11):1814-1821(1999)]; 조직 인자 경로 억제제-2/매트릭t스-연관된 세린 프로테아제 억제제(TFPI-2/MSPI)[참조 문헌: Liu, Y., et al., Arch. Biochem. Biophys. 370(1):112-8 (1999)]; 부쿠닌(Bukunin)[참조 문헌: Cui, C.Y., et al., J. Invest. Dermatol, 113(2):(2):182-8(1999)]; 나프모스타트 메실레이트[참조 문헌: Ryo, R., et al., Vox Sang, 76(4):241-6(1999)]; TPCK[참조 문헌: Huang, Y., et al., Oncogene, 18(23):3431-9 (1999)]; 합성 면화-결합된 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Edwards, J.V. et al., Wound Repair Regen., 7(2):106-18(1999)]; FUT-175[참조 문헌: Sawada, M., et al., Stroke, 30(3):644-50 (1999)]; 세린 프로테아제 억제제 FUT-0175와 트롭복산 합성효소 억제제 OKY-046의 배합물[참조 문헌: Kaminogo, M., et al., Neurol. Med. Chir. (Tokyo), 38(11):704-8; discussion 708-9 (1998); 랫트 세린 프로테아제 억제제 2.1 유전자[참조 문헌: LeCam, A., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 253(2):311-4 (1998); 그랜자임 B와 랫트 뇌하수체 복합체에서 발현되는 신규 세포내 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Hill, R.M., et al., FEBS Lett., 440(3):361-4 (1998)]; 3,4-디클로로이소코우마린[참조 문헌: Hammed, A., et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 219)2):132-7 (1998)]; LEX032[참조 문헌: Bains, A.S., et al., Eur. J. Pharmaco., 356(1):67-72 (1998)]; N-토실-L-페닐알라닌 클로로메틸 케톤[참조 문헌: Dryjanski, M., et al., Biochemistry, 37(40):1451-6(1998)]; 세린 프로테아제 억제제 뉴로서핀에 대한 마우스 유전자(P112)[참조 문헌: Berger, P., et al., Gene, 214(1-2):25-33 (1998)]; 랫트 세린 프로테아제 억제제 2.3 유전자[참조 문헌: Paul, C., et al., Eur. J. Biochem., 254(3)"533-46 (1998)]; 에코틴[참조 문헌: Yang, S.Q., et al., J. Mol. Biol., 279(4):945-57 (1998); 14kDa 식물 관련 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Roch, P., et al., Dev. Comp. Immuno., 22(1):1-12 (1998)]; 매트릭스-관련된 세린 프로테아제 억제제 TFPI-2/23kDa MSPI[참조 문헌: Rao, C.N., et al., Int. J. Cancer, 76(5):749-56 (1998)]; ONO-3430[참조 문헌: Hiwasa, T., et al., Cancer Lett., 126(2):221-5 (1998)]; 브델라스타신(Bdellastasin)[참조 문헌: Moser, M., et al., Eur. J. Biochem., 253(1):212-20 (1998)]; Bikunin[참조 문헌: Xu, Y., et al., J. Mol. Biol., 276(5):955-66 (1998)]; 나파모스타트 메실레이트[참조 문헌: Mellgren, J., et al., Thromb. Haemost., 79(2):342-7 (1998)]; 성장 호르몬 의존성 세린 프로테아제 억제제, Spi 2.1[참조 문헌: Maake, C., et al., Endocrinology, 138(12)"5630-6 (1997)]; 성장 인자 활성화제 억제제 2형, 쿠니츠형 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Kawaguchi, T., et al., J. Biol. Chem., 272(44):27558-64 (1997)]; 사막 메뚜기인 순례하는 메뚜기(Schistocerca gregaria)의 난소로부터의 열-안정성 세린 프로테아제 억제제 단백질[참조 문헌: Hamdaoui, A., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 238(2):357-60 (1997)]; 비쿠닌[참조 문헌: Delaria, K.A., et al., J. Biol. Chem., 272(18):12209-14 (1997); 사람 태반 비쿠닌[참좀 문헌: Marlor, C.W., et al., J. Biol. Chem., 272(10):12202-8(1997)]; 신규 쿠니츠형 세린 프로테아제 억제제인 간세포 성장 인자 활성화제 억제제[참조 문헌: Shimoura, T., et al., J. Biol. Chem., 272(10):6370-6 (1997)]; FUT-187인 구강 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Shiozaki, H., et al., Gan To Kaguku Ryoho, 23(14): 1971-9 (1996)]; 세포외 매트릭스-관련된 세린 프로테아제 억제제(Mr: 33,000, 31,000 및 27,000[참조 문헌: Rao, C.N., et al., Arch. Biochem. Biophys., 335(1):82-92 (1996)]); 비가역성 이소코우마린 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Palencia, D.D., et al., Biol. Reprod., 55(3):536-42 (1996)]; 4-(20아미노에틸)-벤젠설포닐 플루오라이드(AEBSF)[참조 문헌: Nakabo, Y., et al., J. Leukoc. Biol., 60(3):328-36 (1996)]; 뉴로서핀[참조 문헌: Osterwalder, T., et al., EMBO J., 15(12):2944-53(1996)]; 사람 세린 프로테아제 억제제 알파-1-안티트립신[참조 문헌: Forney, J.R., et al., J. Parasitol., 82(3):496-502 (1996)]; 랫트 세린 프로테아제 억제제 2.3 [참조 문헌: Simar-Blanchet, A.E., et al., Eur. J. Biochem., 236(2):638-48 (1996)]; 게벡세이트(Gebaxate) 메실레이트[참조 문헌: parodi, F., et al., J. Cardiothorac. Vasc. Anesth., 10(2):235-7 (1996)]; 재조합 세린 프로테아제 억제제인 CPTI Ⅱ[참조 문헌: Stankiewicz, M., et al.,(Acta Biochim. Pol., 43(3):525-9 (1996)]; 시스테인이 풍부한 세린 프로테아제 억제제 (구아메린 Ⅱ)[참조 문헌: Kim, D.R., et al., J. Enzym. Inhib., 10(2):81-91 (1996)]; 디이소프로필플루오로포스페이트[참조 문헌: Lundqvist, H., Inflamm. Res., 44(12):510-7 (1995)]; 넥신 I[참조 문헌: Yu, D.W., et al., J. Cell Sci., 108(Pt 12):3867-74(1995)]; LEX032[참조 문헌: Scalia, R., et al., Shock, 4(4);251-6 (1995)]; 프로테아제 넥신 I[참조 문헌: Houenou, L.J., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 92(3):895-9(1995)]; 키마제-지시된 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Woodard S.L., et al., J. Immunol., 153(11):5016-25 (1994); N-알파-토실-L-리실-클로로메틸 케톤(TLCK)[참조 문헌: Bourinbaiar, A.S., et al., Cell Immunol., 155(1):230-6 (1994)]; Smpi56[참조 문헌: Ghendler, Y., et al., Exp. Parasitol., 78(2):121-31 (1994)]; 방광주혈흡충(Schistosoma haematobium) 세린 프로테아제[참조 문헌: Blanton, R.E., et al., Mol. Biochem. Parasitol., 63(1):1-11 (1994)]; Spi-1[참조 문헌: Warren, W.C., et al., Mol. Cell Endocrinol., 98(1):27-32 (1993)]; TAME[참조 문헌: Jessop, J.J., et al., Inflammation, 17(5):613-31 (1993)]; 안티트롬빈 Ⅲ[참조 문헌: Kalaria, R.N., et al., Am. J. Pathol., 143(3):886-93 91993)]; FOY-305[참조 문헌: Ohkoshi, M., et al., Anticance Res., 13(4):963-6 (1993)]; 카모스타트 메실레이트[참조 문헌: Senda, S., et al., Intern. Med., 32(4):350-4 (1993)]; 색소 내피-유래된 인자[참조 문헌: Steele, F.R., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 90(4);1526-30 (1993)]; 안티스타신[참조 문헌: Holstein, T.W., et al., FEBS Lett., 309(3):288-92 (1992)]; 우두 바이러스 K2L 유전자는 세린 프로테아제 억제제를 암호화한다[참조 문헌: Zhou, J., et al., Virology, 189(2);678-86 (1992)]; 바우만-버크(Bowman-Birk) 세린 프로테아제 억제제[참조 문헌: Werner, M.H., et al., J. Mol. Biol., 225(3):873-89 (1992)]; FUT-175[참조 문헌: Yanamato, H.,et al., Neurosurgery, 30(3): 358-63 (1992)]; PAI-I[참조 문헌: Yreadwell, B.V., et al., J. Orthop. Res., 9(3):309-16 (1991)]; 3,4-디클로로이소코우마린[참조 문헌: Rusbridge, N.M., et al., FEBS Lett., 268(1);133-6 (1990)]; 알파 1-안티키모트립신[참조 문헌: Lindmark, B.E., et al., Am. Rev. Respir. Des., 141(4 Pt 1):884-8 (1990)]; P-톨루엔설포닐-L-아르기닌 메틸 에스테르(TAME)[참조 문헌: Scuderi, P., J. IMMUNO., 143(1):168-73 (1989)]; 아트로티닌[참조 문헌: Seto, S., et al., Adv. Exp. Med. Biol., 247B:49-54 (1989)]; 알파 1-안티키모트립신[참조 문헌; Abrahan, C.R., et al., Cell, 52(4):487-501 (1988)]; 콘트랍신[참조 문헌: Modha, J., et al., Parasitology, 96(Pt 1):99-109 (1988)]; (FOY-305)[참조 문헌: Yamauchi, Y., et al., Hirshima J. Med. Sci, 36(1):81-7 요약서는 입수가능하지 않음 (1987)]; 알파 2-안티플라스민[참조 문헌: Holmes, W.E., et al., J. Biol. Chem., 262(4):1659-64 (1987)]; 3,4-디클로로이소코우마린[참조 문헌: Harper, J.W., et al., Biochemistry, 24(8):1831-41 (1985)]; 디이소프로필플루오로포스페이트[참조 문헌: Tsutsui, K., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 123(1):271-7 (1984)]; 가벡세이트(Gabexate) 메실레이트[참조 문헌: Hesse, B., et al., Pharmacol. Res. Commun., 16(7): 637-45(1984); 페닐 메틸 설포닐 플루오라이드[참좀 문헌: Dufer, J., et al., Scand. J. Haematol., 32(1):25-32 91984)]; 아포티닌[참조 문헌: Seto, S., et al., Hypertension, 5(6):893-9 (1983)]; 프로테아제 억제제 CI-2[참조 문헌: McPhalen, C.A., et al., J. Mol. Biol., 168(2):445-7 (1983)]; 페닐메틸설포닐 플루오라이드[참조 문헌:Sekar V., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 89(2):474-8(1979); PGE1[참조 문헌: Feinstein, M.D., et al., Prostaglandine, 14(6):1075-9f3 (1977)]
c. 조합적 라이브러리 및 기타 라이브러리
스크리닝 검정용 화합물의 공급원은 조합적 라이브러리를 포함하나 이에 제한되지 않는 라이브러리일 수 있다. 조합적 라이브러리를 합성하는 방법 및 이러한 조합적 라이브러리의 특징은 당해 분야에 공지되어 있다[참조 문헌: Combinatorial Libraries: Synthesis, Screening and Application Potential (Cortese Ed.) Walter de Gruyter, Inc., 1995; Tietze and Lieb, Curr. Opin. Chem. Biol., 2(3):363-71 (1998); Lam, Anticancer Drug Des., 12(3):145-67 (1997); Bland and Martin, Curr. Opin. Chem. Biol., 1(1):54-9(1997); 및 Schultz and Schultz, Biotechnol. Prog., 12(6):729-43 (1996)].
다양한 라이브러리, 주로 펩타이드 기반 및 뉴클레오타이드 기반 올리고머 라이브러리를 작제하는 방법 및 전략은 생물학적 방법 및/또는 동시적인 화학적 합성 방법론을 사용하여 개발되었다[참조 문헌: Dower et al., Anny. Rep. Med. Chem., 26:271-280 (1991); Foder et al., Science, 251:767-773 (1991); Jung et al., Angew. Chem. Ind. Ed. Engl., 31:367-383 (1992); Zuckerman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:4504-4509 (1992); Scott et al., Science, 249:386-390 (1990); Devlin et al., Science, 249:404-406 (1990); Cwirla et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87:6378-6382 (1990); and Gallop et al., J. Medicinal Chemistry, 37:1233-1251 (1994)]. 수득되는 조합적 라이브러리는 잡재적으로 수만개의 화합물을 합유하며 스크리닝하여 선택된 활성을 나타내는 화합물을 동정할 수 있다.
라이브러리는 대체적으로 다음의 3개의 카테고리에 포함된다: 무작위적 펩타이드 또는 단백질이 플라스미드로부터 발현된 파지 입자 또는 단백질의 표면에 존재하는 융합-단백질 표시 펩타이드 라이브러리; 각 화합물 또는 화합물의 혼합물이 수지 비드[참조 문헌: Lam et al., Nature, 354:82-84 (1991)] 및 코튼 지지체[참조 문헌: Eichler et al., Biochemistry 32:11035-11041 (1993)]과 같은 불용성 매트릭스상에 존재하는 지지체-결합된 합성 화학적 라이브러리: 및 화합물을 용액속에서 사용하는 방법[참조 문헌: Houghten et al., Nature, 354:84-86 (1991); Houghten et al., BioTechniques, 313:412-421 (1992); and Scott et al., Curr. Opin. Biotechnol., 5:40-48 (1994)]. 합성 펩타이드 및 올리고뉴클레오타이드 조합적 라이브러리의 수많은 예가 있으며 비펩타이드성 소형 유기 분자를 함유하는 라이브러리를 작제하는 많은 방법이 있따. 이러한 라이브러리는 조합되어 다양한 유기 분자의 혼합물을 형성하도록 조합되거나 선택된 약물작용 발생단 단량체에 기초하는 라이브러리를 형성하도록 조합될 수 있는 단량체의 기본 세트에 기초할 수 있다.
무작위적 조합적 라이브러리 또는 결정론적 조합적 라이브러리는 본원에서 기술되며/되거나 청구하는 스크리닝 방법으로 스크리닝할 수 있다. 상기 두 라이브러리에서, 라이브러리의 각 단위는 분리되어 있으며/있거나 고체 지지체상에 고정되어 있다. 결정론적 라이브러리에서, 각 고체 지지체상의 특정 단위의 위치를유추하여 알 수 있다. 무작위적 라이브러리에서, 특정 단위의 위치는 각 부위가 하나의 독자적 단위를 함유한다 해도 유추하여 알 수 없다. 라이브러리를 작제하는 방법은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있다[참조 문헌: Geysen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:3998-4002 (1984), Houghten et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USAD, 81:5131-5135 (1985)].
당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의 기술을 사용하여 작제한 조합적 라이브러리가 고려된다[참조 문헌: Table 1 of Schultz and Schultz. Biotechnol. Prog,12(6):729-43 (1996) for screeing; Bartel et al., Science, 261:1411-1418 (1993); Baumbach et al., BioPharm, (May):24-35 (1992); Bock et al., Nature, 355:564-566 (1992); Borman, S., Combinatorial chemists focus on small molecules molecular recognition, and automation, Chem. Eng. News, 2(12):29 (1996); Boublik, et al., Eukaryotic Virus Display: Engineering the Major Surface Glycoproteins of the Autographa California Nuclear Polyhedrosis Virus (ACNPV) for the Presentation fo Foreign Proteins of the Virus Surface, Bio/Technology, 13:1079-1084 (1995); Brenner,et al., Encoded Combinatorial Chemistry, Porc. Natl. Acad Sci. U.S.A., 89:5381-5388 (1992); Caflisch, et al., Computational Combinaatorial Chemistry for De Novo Ligand Design: Riviewand Assessment, Perspect. Durg Discovery Des., 3:51-84 (1995); Cheng, et al.,
예를 들어, 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는 펩타이드는 파지 표시 라이브러리를 사용하여 동정할 수 있다. 예시적 양태에서, 당해 방법은 (a) 파지 라이브러리로부터의 파지를 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 프로테아제 도메인과 접촉시키는 단계, (b) 당해 단백질에 결합하는 파지를 분리하는 단계 및 (c) 분리된 파지에 의해 암호화되는 하나 이상의 펩타이드의 동일성을 측정하여 엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드를 동정하는 단계를 포함한다.
E. 엔도텔리아제의 활성의 조절제
본원에서는 스크리닝에 의해 동정되거나 다른 스크리닝 방법에서 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 사용하여 제조된, 엔드텔리아제의 활성을 조절하는 화합물이 제공된다. 이들 화합물은 엔도텔리아제와 직접 상호작용하거나 이의 전사 또는 해독을 변경함으로써 작용한다. 이러한 분자로는엔도텔리아제, 특히 이의 프로테아제 도메인과 특이적으로 반응하는 항체, 엔도텔리아제의 발현을 변경하는 안티센스 핵산, 항체, 펩타이드 모사체 및 기타 이러한 화합물이 포함되나 이에 제한되지 않는다.
1. 항체
본원에서는 엔도텔리아제, 바람직하게는 엔도텔리아제 단백질의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는 항체가 제공된다. 바람직하게는, 항체는 모노클로날 항체이며, 바람직하게는 엔도텔리아제 단백질의 프로테아제 도메인에 면역특이적으로 결합하는 항체이다. 특정 양태에서, 엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인에 대한 항체가 제공된다. 또한, 엔도텔리아제 2 및 이의 프로테아제 도메인에 대한 항체가 제공된다.
엔도텔리아제 단백질 및 이의 도메인, 단편, 동족체 및 유도체를 면역원으로서 사용하여 이러한 면역원에 특이적으로 결합하는 항체를 생성시킨다. 이러한 항체로는 폴리클로날, 모노클로날, 키메라, 일본쇄, Fab 단편 및 Fab 발현 라이브러리가 포함된다. 다른 양태에서, 단편이 세린 프로테아제 도메인을 함유하는, 엔도텔리아제의 단편으로부터 형성된 복합체는 항체 제조용 면역원으로 사용된다.
당해 분야에 공지된 다양한 과정을 엔도텔리아제 단백질, 이의 도메인, 유도체, 단편 또는 유사체에 대한 폴리클로날 항체를 제조하는데 사용할 수 있다. 항체를 제조하기 위해, 다양한 숙주 동물에게 천연 엔도텔리아제 단백질 또는 합성 형태 또는 이들의 유도체, 예를 들어, 가교된 엔도텔리아제를 주사하여 면역화시킬 수 있다. 이러한 숙주 동물로는 래빗트, 마우스 또는 랫트 등이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 숙주 종에 따라서 다양한 보조제를 사용하여 면역 반응을 증가시킬 수 있으며 이는 프로인트(Freund) (완전 및 불완전) 보조제, 무기질 겔(예: 수산화 알루미늄), 표면 활성 물질(예: 리솔레시틴), 플루로닉 폴리올, 다음이온, 펩타이드, 오일 유액, 디니트로페놀 및 잠재적으로 유용한 사람 보조제(예: 칼메트-게란 우형결핵균(bacille de Calmett et Guerin; BCG) 및 코리네박테리움 파르붐(corynebacterium parvum))을 포함한다.
엔도텔리아제 또는 이의 도메인, 유도체, 단편 또는 유사체에 대해 지시된 모노클로날 항체를 제조하기 위해, 배양시 연속적 세포주에 의한 항체 분자의 제조를 제공하는 임의 기술을 사용할 수 있다. 이러한 기술로는 콜러(Kohler) 및 밀스타인(Milstein)에 의해 최초로 개발된 하이브리도마 기술[참조 문헌: Nature 256:495-497 (1975)], 트리오마 기술, 사람 B-세포 하이브리드 기술[참조 문헌: Kozbor et al., Immunology Today 4:72 (1983)] 및 사람 모노클로날 항체를 제조하는 EBV 하이브리도마 기술[참조 문헌: Cole et al., in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Inc., pp. 77-96 (1985)]이 포함된다. 추가의 양태에서, 모노클로날 항체는 최신 기술[참조 문헌: PCT/US90/02545]을 사용하여 무균 동물에서 제조할 수 있다. 사람 항체를 사용할 수 있으며 사람 하이브리도마를 사용하거나[참조 문헌: Cote et al., Proc. Natl. Acad.l Sci. USA 80:2026-2030 (1983)] 사람 B 세포를 시험관내에서 EBV로 형질전환시켜[참조 문헌: Cole et al., in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc., pp. 77-96 (1985)] 수득할 수 있다. 유전자를 엔도텔리아제 단백질에 특이적인 마우스 항체 분자로부터 스플라싱하는 것과 함께 유전자를 적절한 생물학적 활성의 사람 항체 분자로부터 스플라싱하여 "키메라 항체"[참조 문헌: Morrisone et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6851-6855 (1984); Neuberger et al., Nature 312:604-608 (1984); Takeda et al., Nature 314:452-454 (1985)]를 제조하기 위해 개발된 기술을 사용할 수 있다.
일본쇄 항체 제조용으로 기술된 기술[참조 문헌: 미국 특허 제4,946,778호]은 엔도텔리아제-특이적 일본쇄 항체를 제조하는데 적합할 수 있다. 추가의 양태는 엔도텔리아제에 대해 목적하는 특이성을 갖는 모노클로날 Fab 단편, 또는 엔도텔리아제 또는 이의 도메인, 유도체 또는 유사체를 신속하고 용이하게 동정할 수 있도록 하는, Fab 발현 라이브러리의 작제용으로 기술된 기술을 사용한다. 비사람 항체는 공지된 방법[참조 문헌: 미국 특허 제5,225,539호]를 사용하여 "사람화"시킬 수 있다.
엔도텔리아제의 이디오타입(idiotype)을 함유하는 항체 단편은 당해 분야에 공지된 기술을 사용하여 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 단편으로는 항체 분자의 펩신 분해에 의해 제조할 수 있는 F(ab')2 단편; F(ab')2 단편의 디설파이드 브릿지를 환원시켜 작제할 수 있는 Fab' 단편; 항체 분자를 파파인 및 환원제로 처리하여 작제할 수 있는 Fab 단편; 및 Fv 단편이 포함되나 이에 제한되지 않는다.
항체의 제조시, 목적하는 항체는 당해 분야의 공지된 기술, 예를 들어, ELISA(효소-연계된 면역흡착 검정법)을 사용하여 스크리닝할 수 있다. 엔도텔리아제의 특정 도메인에 특이적인 항체를 선택하기 위해, 이러한 도메인을 함유하는 엔도텔리아제의 단편에 결합하는 산물에 대해 생성된 하이브리도마를 검정할 수 있다
상기 항체는 엔도텔리아제 단백질의 국재화 및/또는 정량화에 관련된 당해 분야에 공지된 방법, 예를 들어, 이들 단백질을 영상화하고 진단법 등으로 적절한 생리학적 샘플의 수준을 측정하는 방법에서 사용할 수 있다.
다른 양태에서, (상기 참조), 항-엔도텔리아제 항체 또는 결합 도메인을 함유하는 이의 단편은 치료제로서 사용된다.
2. 펩타이드 및 펩타이드 모사체
본원에서는 엔도텔리아제에 결합하여 이의 활성을 조절하는 분자를 동정하는 방법이 제공된다. 엔도에텔리아제에 결합하는 분자중에는 펩타이드 및 펩타이드 모사체가 포함된다. 펩타이드 모사체는, 예를 들어, 엔도텔리아제와 같은 표적 분자에 특이적으로 결합하는데 필수적인, 리간드 또는 폴리펩타이드의 분자 입체형태를 모사하는 분자 또는 화합물이다. 예시적 양태에서, 펩타이드 또는 펩타이드 모사체는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합한다. 이러한 펩타이드 및 펩타이드 모사체로는 엔도텔리아제, 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는 것이 포함된다. 본원에서 제공되는 방법에 의해 동정된 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 엔도텔리아제의 효능제 또는 길항제일 수 있다.
이러한 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 포유동물에서 엔도텔리아제 활성과 관련되는 질병 또는 질환을 진단, 치료, 예방 및 스크닝하는데 유용하다. 또한, 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 엔도텔리아제의 활성을 조절하거나 특이적으로 엔도텔리아제, 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는 분자 또는 화합물을 동정, 분리 및 정제하는데 유용하다. 저 분자량펩타이드 및 펩타이드 모사체는 표적 분자, 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 대한 강한 결합 특성을 가질 수 있다.
본원에서 기술하는 바와 같은 엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 사람을 포함하는 포유동물에게 투여하여 엔도텔리아제 활성을 조절할 수 있다. 따라서, 이러한 활성을 조절하기에 충분한 양의 펩타이드 또는 펩타이드 모사체를 투여하는 것을 포함하는, 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환을 치료학적으로 치료 및 예방하는 방법이 제공된다. 따라서, 펩타이드 또는 펩타이드 모사체를 이러한 질병 또는 질환을 앓는 환자에게 치료학적으로 유효한 투여량 또는 치료학적 유효량으로 투여하는, 환자를 치료하는 방법이 또한 제공된다.
펩타이드 또는 펩타이드 모사체를 함유하는 조성물은 예후 및/또는 치료학적 치료를 위해 투여될 수 있다. 치료학적 적용시, 조성물은 상기 기술한 바와 같이 이미 질병을 앓고 있는 환자에게 질병 및 이의 합병증의 증상을 치유하거나 적어도 부분적으로 중지시키기에 충분한 양으로 투여될 수 있다. 이러한 용도에 유효한 양은 질병의 중증도 및 환자의 전반적 상태에 따라 좌우될 수 있다.
예방적 적용시, 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 함유하는 조성물은 특정 질병에 걸리기 쉽거나 이러한 질병의 위험에 처한 환자에게 투여된다. 이러한 양은 "예방학적 유효량"으로 정의된다. 이렇게 사용되는 경우, 정확한 양은 다시 환자의 건강 상태 및 체중에 따라 좌우된다.
따라서, 엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 사용하여, 활성 성분으로서 하나 이상의 펩타이드 또는 펩타이드 모사체와 함께 약제학적 담체 또는 희석제를 함유하는 약제학적 조성물을 생성시킨다. 화합물은, 예를 들어, 경구, 폐, 비경구(근육내, 복강내, 정맥내(IV) 또는 피하 주입), 흡입(미세 분말 제형을 통해), 경피, 비강, 질내, 직장 또는 설하 투여 경로에 의해 투여될 수 있으며 각 투여 경로에 적합한 투여 형태로 제형화될 수 있다[참조 문헌: PCT 국제공개공보 제WO 93/25221호 및 제WO 94/17784호; 및 유럽 특허원 제613,683호].
엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드 및 펩타이드 모사체는, 엔도텔리아제의 생성에 영향을 주며 엔도텔리아제의 생성에 의해 영향을 받는 많은 인자의 평가를 포함하여, 엔도텔리아제의 생물학적 역활을 이해하기 위한 독자적 도구로서 시험관내에서 유용하다. 이러한 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 또한 엔도텔리아제에 결합하여 이의 활성을 조절하는 기타 화합물을 개발하는데 유용할 수 있는데, 이는 이러한 화합물이 개발을 촉진하는 구조 및 활성 간의 관계에 관한 중요한 정보를 제공하기 때문이다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체는 또한 새로운 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제 효능제를 스크리닝하는 검정에서 경쟁적 결합제로서 유용하다. 이러한 검정 양태에서, 화합물을 변형시키지 않고 사용할 수 있거나 다양한 방식, 예를 들어, 검출가능한 시그널을 직접 또는 간접적으로 제공하는 잔기를 공유적 또는 비공유적으로 결합시키는 것과 같은 표지화에 의해 변형시킬 수 있다. 이러한 검정법 중 어느 것에서도 물질을 직접 또는 간접적으로 표지화시킬 수 있다. 직접 표지화의 가능한 수단은 다음과 같은 표지 그룹을 포함한다:125I 효소(예: 퍼옥시다제 및 알칼리성 포스파타제)와 같은 방사선 표지[참조 문헌: 미국 특허 제3,645,090], 및 형광 강도의 변화, 파장 이동 또는 형광 분극화를 모니터링할 수 있게 하는 형광 표지[참조 문헌: 미국 특허 제3,940,475호]. 간접 표지화의 가능한 수단은 하나의 성분을 비오틴화시킨 다음, 상기 표지 그룹에 커플링된 아비딘에 결합시키는 것을 포함한다. 화합물은, 당해 화합물이 고체 지지체에 부착될 경우 스페이서(spacer) 또는 링커를 포함할 수도 있다.
또한, 엔도텔리아제에 결합하는 이의 능력에 기초하여, 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 생 세포, 고정된 세포, 생물학적 체액, 조직 균질액 또는 정제된 천연 생물학적 물질 등에서 엔도텔리아제를 검출하기 위한 시약으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 표지화하여, 엔도텔리아제를 지니는 세포를 동정할 수 있다. 또한, 엔도텔리아제에 결합하는 이의 능력에 기초하여, 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 반응계내 염색, FACS(형광-활성화 세포 분리), 웨스턴 블롯팅 또는 ELISA 등에서 사용할 수 있다. 또한, 엔도텔리아제에 결합하는 이의 능력에 기초하여, 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 엔도텔리아제 폴리펩타이드의 정제하거나 엔도텔리아제 폴리펩타이드, 예를 들어, 엔도텔리아제의 프로테아제도메인을 암호화하는 폴리펩타이드를 발현하는 세포를 정제하는데 사용할 수 있다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체는 다양한 의학적 조사 및 진단적 용도를 위한 시판용 시약으로서 사용할 수도 있다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체의 활성은 본원에서 참조로 인용되는 문헌[참조 문헌: McDonald (1992) Am. J. of Pediatric Hematology/Oncology, 14:8-21]에 기재되어 있는 수많은 모델 중의 하나에서 시험관내 또는 생체내에서 평가할 수 있다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체 요법
엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하여 이의 활성을 조절할 수 있거나 엔도텔리아제 활성을 갖는 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 혈관생성과 관련된 질병 및 질환을 치료하는데 사용할 수 있다. 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 치료가 필요한 환자의 세포로 생체내 또는 생체외 전달될 수 있다. 또한, 엔도텔리아제 활성을 갖는 펩타이드는 돌연변이체를 지니거나 엔도텔리아제 유전자를 암호화하는 대립유전자가 결여된 세포로 생체내 또는 생체외 전달된다. 본원에서 기술하며 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의 기술은 기타 사람 단백질을 실질적으로 함유하지 않는 이러한 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 제조하고 생체내 또는 생체외 전달하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 펩타이드는 미생물에서 발현시키거나 시험관내에서 합성함으로써 용이하게 제조할 수 있다.
펩타이드 또는 펩타이드 모사체는 미세주입하거나 예를 들어 리포좀을 사용하여 세포내로 생체내 또는 생체외에서 도입할 수 있다. 대안으로, 펩타이드 또는펩타이드 모사체는 생체내 또는 생체외에서 능동적으로 또는 확산에 의해 세포에 의해 흡수될 수 있다. 또한, 펩타이드 또는 펩타이드 모사체는 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환의 치료를 달성하기에 충분할 수 있다. (1) 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에 결합하거나 (2) 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인과 유사한 기능 또는 활성을 갖는 약물 또는 유기 화합물과 같은 기타 분자를 치료방법에서 사용할 수 있다.
추론적 약물 디자인
추론적 약물 디자인의 목적은, 예를 들어, 보다 활성이거나 안정한 형태인 약물 또는 예를 들어 생체내 폴리펩타이드(예: 엔도텔리아제)의 기능을 증강시키거나 방해하는 약물을 제조하기 위해 관심있는 생물학적 활성 폴리펩타이드 또는 펩타이드 또는 이러한 폴리펩타이드 또는 펩타이드와 상호작용하는 소형 분자 또는 펩타이드 모사체의 구조적 유사체(예; 효능제, 길항제 또는 억제제)를 제조하는 것이다. 하나의 접근법에서, 먼저, X-선 결정학 또는 컴퓨터 모델링을 사용하거나 가장 통상적으로는 접근법을 병용하여 관심있는 단백질(예: 엔도텔리아제, 또는 프로테아제 도메인을 갖는 폴리펩타이드) 또는 예를 들어 엔도텔리아제-리간드 복합체의 3차원 구조를 측정한다[참조 문헌: Erickson et al., 1990]. 또한, 폴리펩타이드의 구조에 관한 유용한 정보는 동족체 단백질의 구조에 기초한 모델링에 의해 수득할 수 있다. 또한, 펩타이드를 알라닌 스캔에 의해 분석할 수 있다. 이러한기술에서, 아미노산 잔기를 Ala로 대체하고 펩타이드의 활성에 미치는 이의 효과를측정한다. 펩타이드의 아미노산 잔기를 각각 이러한 방식으로 분석하여 펩타이드의 중요 영역을 측정한다.
또한, 엔도텔리아제 또는 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는 폴리펩타이드 또는 펩타이드는 기능상의 검정에 의해 선택할 수 있으며 이어서 이러한 폴리펩타이드 또는 펩타이드의 결정 구조를 측정할 수 있다. 폴리펩타이드는, 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에 특이적인 항체일 수 있다. 이러한 접근법은 후속적 약물 디자인이 기초로 할 수 있는 약물작용 발생단을 산출할 수 있다. 또한, 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는, 기능성이며 약리학적으로 활성인 폴리펩타이드 또는 펩타이드에 대한 항이디오타입 폴리펩타이드 또는 펩타이드(항 이디오타입)를 생성시킴으로써 결정학을 전적으로 고려하지 않을 수도 있다. 거울상의 거울상으로서, 항이디오타입의 결합 부위는 본래의 표적 분자, 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제를 지니는 폴리펩타이드의 유사체인 것으로 예상된다. 이어서 항이디오타입을 사용하여 펩타이드의 화학적 또는 생물학적으로 생성된 은행(bank)로부터 펩타이드를 동정하고 분리한다. 다음 선택된 펩타이드는 약물핵심(pharmacore)로서 작용한다.
따라서, 예를 들어, 개선된 활성 또는 안정성을 가지거나 엔도텔리아제 활성의 조절제(예: 억제제, 효능제 또는 길항제 등)로서 작용하며 본 발명의 방법, 특히 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환을 진단, 치료, 예방 및 스크리닝하는 방법에서 유용한 약물을 디자인할 수 있다. 클로닝된 엔도텔리아제 서열의 사용 가능성으로 인해, X-선 결정학과 같은 분석 연구를 수행하기에 충분한 양의 엔도텔리아제 폴리펩타이드를 입수할 수 있다. 또한, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인, 예를 들어, 서열 2의 아미노산 서열에 의해 암호화된 프로테아제 도메인에 관한 지식은 X-선 결정학 대신에 또는 X-선 결정학 이외의 컴퓨터 모델링 기술에 대한 본보기를 제공할 수 있다.
엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 동정하는 방법
본원에서 제공된 엔도텔리아제 폴리펩타이드(예: 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 갖는 폴리펩타이드)에 결합 친화성을 갖는 펩타이드는, 예를 들어, 친화성 농축 과정과 커플링된 무작위적 펩타이드 다양성 생성 시스템에 의해 용이하게 동정할 수 있다. 구체적으로, 무작위적 펩타이드 다양성 생성 시스템으로는 "플라스미드상 펩타이드" 시스템[참조 문헌: 미국 특허 제5,270,170호 및 제5,338,665호]; "파지상 펩타이드" 시스템[참조 문헌: 미국 특허 제6,121,238호 및 Cwirla, et al., (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87:6378-6382]; "폴리좀 시스템"; "암호화된 합성 라이브러리(ESL)" 시스템; 및 "대규모의 고정된 폴리머 합성" 시스템[참조 문헌: 미국 특허 제6,121,238호; 및 Dower et al. (1991) Ann. Rep. Med. Chem. 26:271-280]이 포함된다
예를 들어, 상기 기술된 방법을 사용하여, 무작위적 펩타드가 길이당 한정된 수의 아미노산 잔기(예: 12개)를 갖도록 디자인할 수 있다. 무작위적 펩타이드를 암호화하는 올리고뉴클레오타이드의 집합을 생성시키기 위해, N이 뉴클레오타이드A, C, G 또는 T(등몰: 사용된 방법론에 따라서 다른 뉴클레오타이드를 사용할 수 있다)이고 K가 G 또는 T(등몰)이며 x가 펩타이드의 아미노산의 개수(예; 12개)에 상응하는 정수인 코돈 모티프(NNK)x를 사용하여 다음의 NNK 모티프로부터 수득되는 32개의 가능한 코돈의 어느 하나를 구체화할 수 있다: 12개의 아미노산에 대해 각각 1개, 5개의 아미노산에 대해 각각 2개, 3개의 아미노산에 대해 각각 3개 및 3개의 종결 코돈에 대해 단 하나. 따라서, NNK 모티프는 모든 아미노산을 암호화며 , 단 하나의 종결 코돈을 암호화하며 코돈 바이어스를 감소시킨다.
무작위적 펩타이드는, 예를 들어, 파지 fd 유도체(파지상 펩타이드)의 pIII 또는 pVIII 외피 단백질을 함유한느 융합 단백질 또는 플라스미드에 결합된 Lacl 펩타이드 융합 단백질(플라스미드상 펩타이드)과의 융합 단백질의 일부로서 파지 입자의 표면상에 존재할 수 있다. 펩타이드를 암호화하는 DNA를 포함하는 파지 또는 플라스미드는 프로테아제 도메인을 갖는 고정된 엔도텔리아제 폴리펩타이드를 사용하는 친화성 농축 과정에 의해 동정하고 분리할 수 있다. 종종 "패닝(panning)으로 지칭되는 친화성 농축 과정은 통상적으로 파지, 플라스미드 또는 폴리좀을 고정된 엔도텔리아제 폴리펩타이드와 배양하고, 엔도텔리아제 폴리펩타이드에 결합하는 파지, 프라스미드 또는 폴리좀을 (수반하는 DNA 또는 mRNA와 함께) 수집하고, 수집된 파지 또는 플라스미드를 수반하는 Lacl-펩타이드 융합 단백질과 함께)를 보다 많이 생성시키는 과정을 수회 반복하는 것과 관련된다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체의 특징
통상적으로, 바람직한 펩타이드 또는 펩타이드 모사체의 분자량은 약 250 내지 약 8,000달톤이다. 펩타이드가 (화합물의 친화성 및/또는 활성을 증가시키기 위해) 친수성 중합체로 올리고머화, 이량체화 및/또는 유도체화되는 경우, 이러한 펩타이드의 분자량은 실질적으로 보다 클 수 있으며, 대체적으로 약 500 내지 약 120,000달톤, 보다 바람직하게는 약 8,000 내지 약 80,000달톤의 범위일 수 있다. 이러한 펩타이드는 아미노산이 천연적으로 발생하거나 합성(비천연적으로 발생하는) 아미노산인 9개 이상의 아미노산을 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 치료학적 및/또는 진단적 목적용으로 적합한 펩타이드 및 펩타이드 모사체의 친화성 및 분자량을 측정하는 방법을 인지할 수 있다[참조 문헌: Dower et al., 미국 특허 제6,121,238호].
펩타이드는 각종 친수성 중합체중의 하나 이상에 공유적으로 결합될 수 있다. 적합한 친수성 중합체로는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 폴리아세트산, 폴리글리콜산, 폴리옥시알켄, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로즈 및 셀룰로즈 유도체, 덱스트란 및 덱스트란 유도체 등으로 예증되는 폴리알킬에테르가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 펩타이드 화합물이 이러한 중합체로 유도체화되는 경우, 이의 가용성 및 순환 반감기가 약간 증가할 수 있으며, 경우에 따라 이의 결합 활성이 감소된다. 펩타이드 화합물은 페질화(PEGylation), 즉 폴리에틸렌 글리콜(PEG)에 공유 결합될 수 있다.
펩타이드 유사체는 약제 산업에서 주형 펩타이드의 특성과 유사한 특성을 지니는 비펩타이드 약물로서 통상적으로 사용된다. 이러한 유형의 비펩타이드 화합물은 "펩타이드 모사체" 또는 "펩티도미메틱(peptidometics)"로서 명시된다[참조 문헌: Luthman et al., A Textbook of Drug Design and Development, 14:386-406, 2nd Ed., Harwood Academic Publishers (1996); Joachim Grante (1994) Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 33:1699-1720; Fauchere (1986) J. Adv. Drug Res., 15:29; Veber and Freidinger (1985) TINS, p. 392; and Evans et al. (1987) J. Med. Chem. 30:1229]. 치료학적으로 유용한 펩타이드와 구조적으로 유사한 펩타이드 모사체를 사용하여 동등하거나 증강된 치료 효과 또는 예방 효과를 생성시킬 수 있다. 펩티도메미틱의 제조 및 이의 구조는 당해 분야의 숙련가에 공지되어 있다.
동일한 유형의 D-아미노산(예를 들어, L-리신 대신에 D-리신)을 갖는 공통 배열(consensus sequence)의 하나 이상의 아미노산의 계통적 치환은을 사용하여 보다 안정한 펩타이드를 생성시킨다. 또한, 공통 서열 또는 실질적으로 동일한 공통 서열 변이를 함유하는 제약된 펩타이드를 당해 분야에 공지된 방법[참조 문헌: Rizo et al. (1992) Ann. Rev. Biochem., 61:387;이는 본원에서 참조로 인용된다], 예를 들어, 펩타이드를 환형화시키는 분자내 디설파이드 브릿지를 형성할 수 있는 환내부 시스테인 잔기를 첨가하여 생성시킬 수 있다,
당해 분야의 숙련가는 변형이 펩타이드의 생물학적 또는 기능적 특성에 해로운 영향을 주지 않으면서 펩타이드 및 모사체에 대해 이루어질 수 있음을 인지할 수 있다. 또한, 당해 숙련가는 표적 분자, 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는 비펩타이드 구조를 3차원적 측면에서 디자인하는 방법을 인지할 수 있다[참조 문헌: Eck and Sprang (1989) J.Biol. Chem., 26: 17605-18795].
진단적 목적을 위해 사용되는 경우, 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 검출가능한 표지로 표지화시킬 수 있으며, 따라서 이러한 표지를 갖지 않는 펩타이드 및 펩타이드 모사체는 표지된 펩타이드 및 펩타이드 모사체의 제조시 중간체로서 제공될 수 있다. 검출가능한 표지는 펩타이드 및 펩타이드 모사체에 공유 결합되는 경우 생체내(예: 펩타이드 또는 펩타이드 모사체가 투여된 환자내) 또는 시험관내(예: 샘플 또는 세포)에서 펩타이드 및 펩타이드 모사체를 검출할 수 있도록 하는 분자 또는 화합물일 수 있다. 적합한 검출가능한 표지는 당해 분야에 익히 공지되어 있으며, 예를 들어, 방사성 동위원소 및 형광 표지(예: 플루오레세인) 등을 포함한다. 사용되는 특정한 검출가능한 표지는 중요한 것은 아니며 사용되는 표지의 양 뿐만 아니라 사용되는 표지의 양에서의 독성 수준에 따라 선택된다.
검출가능한 표지는 당해 분야에 익히 공지된 통상의 방법을 사용하여 펩타이드 또는 펩타이드 모사체에 공유 결합시킨다. 예를 들어,125I 방사성 동위원소를 검출가능한 표지로서 사용하는 경우,125I의 펩타이드 또는 펩타이드 모사체에의 공유 결합은 아미노산 티로신을 펩타이드 또는 펩타이드 모사체에 혼입시킨 다음, 펩타이드를 요오드화시켜 달성할 수 있다[참조 문헌: Weaner et al. (1994) Synthesis and Application of Isotopically Labeeled Compounds, pp. 137-140]. 티로신이 펩타이드 또는 펩타이드 모사체중에 존재하지 않는 경우, 티로신은 익히 공지된 화학을 사용하여 펩타이드 또는 펩타이드 모사체의 N 또는 C 말단에 혼입시킬 수 있다. 마찬가지로,32P는 통상의 화학을 사용하여 예를 들어 펩타이드 또는 펩타이드 모사체상의 하이드록실 그룹을 통해 포스페이트 잔기로서 펩타이드 또는 펩타이드 모사체로 혼입시킬 수 있다.
펩티도미메틱의 표지화는 통상적으로 정량적 구조-활성 데이터 및/또는 분자 모델링에 의해 측정되는, 하나 이상의 표지의 직접적인 또는 스페이서(예: 아미드 그룹)을 통한 펩티도미메틱상의 비개재 위치(들)에의 공유 결합과 관련된다. 이러한 비개재 위치는 일반적으로 펩티도미메틱이 결합하여 치료 효과를 생성하는 거대분자(들)과의 직접적인 접촉부를 형성하지 않는 위치이다. 펩티도미메틱의 유도체화(예: 표지화)는 펩티도미메틱의 목적하는 생물학적 또는 약리학적 활성을 실질적으로 방해하지 않아야 한다.
펩타이드 및 펩타이드 모사체의 제조방법
엔도텔리아제에 결합하는 펩타이드는 당해 분야에 공지된 통상의 방법, 예를 들어, 표준 고체 상 기술을 사용하여 제조할 수 있다. 표준 방법으로는 배타적 고체 상 합성, 부분적 고체 상 합성법, 단편 축합, 통상의 용액 합성 및 심지어 재조합 DNA 기술이 포함된다[참조 문헌: Merrifield (1963) J. Am. Chem. Soc., 85:2149; 이는 본원에서 참조로 인용된다].
"암호화된 합성 라이브러리" 또는 "대규모의 고정된 폴리머 합성" 시스템[참조 문헌: 미국 특허 제5,925,525호 및 제5,902,723호]을 사용하여, 관심있는 활성을 갖는 펩타이드의 최소 크기를 측정할 수 있을뿐만 아니라, 바람직한 모티프( 또는 상기 모티프의 최소 크기)와 1개 또는 2개 이상의 잔기가 상이한 펩타이드 그룹을 형성하는 모든 펩타이드를 제조할 수도 있다. 이어서 펩타이드의 이러한 집합을 표적 분자, 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 결합하는 능력에 대해 스크리닝할 수 있다. 이러한 고정된 중합체 합성 시스템 또는 기타 펩타이드 합성법을 사용하여 펩타이드 화합물의 절단 유사체 및 결실 유사체 및 절단 유사체와 결실 유사체의 배합물을 합성할 수도 있다.
상기 방법을 사용하여 천연적으로 발생하는 유전적으로 암호화된 20개의 아미노산 이와의 아미노산이 펩타이드의 1개 또는 2개 이상의 위치에서 치환된 펩타이드를 합성할 수도 있다. 예를 들어, 타프틸알라닌은 합성을 촉진하기 위해 트립토판으로 치환할 수 있다. 펩타이드내로 치환될 수 있는 기타 합성 아미노산으로는 L-하이드록시프로필, L-3, 4-디하이드록시-페닐알라닐, d 아미노산(예: L-d-하이드록실실 및 D-d-메틸알라닐), L-α-메틸알라닐, β 아미노산 및 이소퀴놀릴이 포함된다. D 아미노산 및 비천연적으로 발생하는 합성 아미노산을 펩타이드내로 혼입할 수도 있다[참조 문헌: Roberts et al. (1983) Unusual Amino/Acids in Peptide Synthesis, 5(6):341-449].
펩타이드는 인산화[참조 문헌: W. Bannwarth et al. (1996) Biorganic and Medicinal Chemistry Letters, 6(17):2141-2146] 및 펩타이드 유도체를 제조하는 기타 방법[참조 문헌: Hruby et al., (1990) Biochem. J., 268(2):249-262]에 의해 변형시킬 수도 있다. 따라서, 펩타이드 화합물은 유사한 생물학적 활성을 갖는 펩타이드 모사체를 제조하는 기재로서도 제공된다.
당해 분야의 숙련가는 각종 기술이 상응하는 펩타이드 화합물과 동일하거나 유사한 목적하는 생물학적 활성을 갖지만 가용성, 안정성 및 가수분해 및 단백분해에 대한 민감성에 관해서는 상기 펩타이드보다 유리한 활성을 갖는 펩타이드 모사체를 작제하는데 유용할 수 있다는 것을 인지하고 있다[참조 문헌: Morgan et al. (1989) Ann. Rep. Med. Chem., 24:243-252]. N-말단 아미노 그룹 또는 C-말단 카복실 그룹이 변형된 펩타이드 모사체를 제조하고/하거나 펩타이드내의 하나 이상의 아미드 연결을 비아미드 연결로 변화시키는 방법은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있다.
아미노 말단 변형로는 알킬화, 아세틸화, 카보벤조일 그룹의 첨가 및 석신이미드 그룹의 형성 등이 포함된다[참조 문헌; Murray et al. (1995) Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery, 5th ed., Vol. 1, Manfred E. Wolf, ed., John Wiley and Sons, Inc.]. C-말단 변형으로는 C-말단 카복실 그룹이 에스테르, 아미드 또는 사이클릭 펩타이드를 형성하는 변형으로 대체된 모사체가 포함된다.
N-말단 및 C-말단 변형 이외에, 펩타이드 모사체를 포함하는 펩타이드 화합물은 유리하게는 친수성 중합체로 변형시키거나 이에 공유적으로 커플링시킬 수 있다. 펩타이드 화합물을 친수성 중합체로 유도체화시키는 경우, 이의 가용성 및 순환 반감기가 감소될 수 있으며 이의 면역원성이 약간 차단되며, 경우에 따라 이의 결합 활성이 감소된다. 적합한 비단백질 중합체로는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜, 폴리아세트산, 폴리글리콜산, 폴리옥시알켄, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 셀루로즈 및 셀룰로즈 유도체, 덱스트란 및 덱스트란 유도체 등으로 예증되는 폴리알킬에테르가 포함되나 이에 제한되지 않는다. 일반적으로, 이러한 친수성 중합체는 약 500 내지 약 100,000달톤, 보다 바람직하게는 약 2,000 내지 약 40,000 및 보다 더욱 바람직하게는 약 5,000 내지 약 20,000 달톤 범위의 평균 분자량을 갖는다. 친수성 중합체는 약 5,000달톤, 10,000달톤 및 20,000달톤의 평균 분자량을 가질 수도 있다.
펩타이드 화합물을 유도체화하거나 펩타이드를 이러한 중합체에 커플링시키는 방법은 모두 전문이 본원에서 참조로 인용되는 문헌[참조 문헌: Zallipsky (1995) Bioconjugate Chem., 6:150-165; Monfardini et al. (1995) Bioconjugate Chem., 6:62-69; 미국 특허 제4,640,835호; 미국 특허 제4,496,689호; 미국 특허 제4,301,144호; 미국 특허 제4,670,417호; 미국 특허 제4,791,192호; 미국 특허 제4,179,337호 및 제WO 95/34326호]에서 기술된 바 있다.
펩타이드 유도체를 제조하는 다른 방법은, 예를 들어, 본원에서 참조로 인용되는 문헌[참조 문헌: Hruby et al. (1990), Biochem J., 268(2):249-262]에 기재되어 있다. 따라서, 펩타이드 화합물은 유사한 생물학적 활성을 갖는 비펩타이드 화합물에 대한 구조적 모델로서 제공된다. 당해 분야의 숙련가는 각종 기술이 상응하는 펩타이드 화합물과 동일하거나 유사한 목적하는 생물학적 활성을 갖지만 가용성, 안정성 및 가수분해 및 단백분해에 대한 민감성에 관해서는 상기 펩타이드보다 유리한 활성을 갖는 펩타이드 모사체를 작제하는데 유용할 수 있다는 것을 인지하고 있다[참조 문헌: Morgan et al. (1989) Ann. Rep. Med. Chem., 24:243-252;이는 본원에서 참조로 인용된다]. 이러한 기술로는 펩타이드 골격을 포스페이트, 아미데이트, 카마베이트, 설폰아미드, 2급 아민 및 N-메틸아미노산으로 이루어진 골격으로 대체하는 것이 포함된다.
펩타이드 화합물은 시스테인의 티올 그룹 간의 분자내 디설파이드 결합을 갖는 환형화된 형태로 존재할 수 있다. 대안으로, 시스테인의 티올 그룹 간의 분자내 디설파이드 결합을 생성시켜 이량체(또는 보다 고급 올리고머) 화합물을 산출할 수 있다. 하나 이상의 시스테인 잔기를 호모시스테인으로 치환시킬 수도 있다.
F. 접합체
본원에서는 (a) 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 암호화되는 엔도텔리아제 단백질 및 (b) (i) 접합체의 친화성 분리 또는 정제, (ii) 접합체의 표면에의 결합, (iii) 접합체의 검출 또는 (iv) 선택된 조직 또는 세포로의 표적화된 전달을 촉진하는, 엔도텔리아제에 직접적으로 또는 링커를 통해 연결된 표적화제를 함유하는 접합체가 제공된다. 이들 접합체는 화학적 접합체 또는 이의 융합 단백질 혼합물일 수 있다
표적화제는 바람직하게는 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에 직접적으로 또는 링커를 통해 연결되는, 단백질 또는 펩타이드 단편, 예를 들어, 조직 특이적 또는 종양 특이적 모노클로날 항체 또는 성장 인자 또는 이의 단편이다. 표적화는 단백질 결합 서열, 핵산 결합 서열, 지질 결합 서열, 다당류 결합 서열 또는 금속 결합 서열을 함유하는 단백질 또는 펩타이드이거나 고체 지지체 결합용 링커일 수도 있다.
특정 양태에서, 접합체는 (a) 서열 1, 3, 5 또는 22에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산 분자에 하이브리드화하는 핵산에 의해 암호화되는 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인 및 (b) 엔도텔리아제에 직접적으로 또는 링커를 통해 연결되는 표적화제를 함유한다.
예를 들어, 엔도텔리아제 도메인의 친화성 분리 또는 정제, 엔도텔리아제 도메인의 표면에의 결합 또는 엔도텔리아제 도메인의 검출을 촉진하도록 작용하는, 엔도텔리아제와 단백질 또는 펩타이드 단편(또는 이의 대다수)의 접합체, 예를 들어, 융합 단백질 및 화학적 접합체가 제공된다. 접합체는 예를 들어 티올 연결을 통한 화학적 접합에 의해 제조할 수 있지만, 바람직하게는 융합 단백질과 같은 재조합 수단에 의해 제조한다. 융합 단백질에서, 펩타이드 또는 이의 단편은 엔도텔리아제 도메인의 N-말단 또는 C-말단에 연결된다. 화학적 접합체에서, 펩타이드 또는 이의 단편은 접합체가 달성될 수 있는 어느 곳이라도 연결될 수 있으며, 이러한 펩타이드 또는 단편의 대다수는 단일 엔도텔리아제 도메인 또는 이의 대다수에 연결될 수 있다.
표적화제는 바람직하게는 세포 또는 조직으로의 시험관내 전달용이며, 세포 또는 조직 특이적 항체, 성장 인자 및 특이적 세포에서 발현되는 기타 인자와 같은 제제 및 연결된 단백질의 지시된 전달을 촉진하는 기타 세포 또는 조직 특이적 제제를 포함한다.
가장 바람직하게는, 표적화제는 세포 표면 단백질과의 상호작용 및 접합체 또는 이의 엔도텔리아제 부분의 내재화에 의해 엔도텔리아제를 선택된 세포로 특이적으로 전달한다. 이러한 접합체는 다양한 방법에서 사용되며, 전구약물, 예를 들어, 특정 엔도텔리아제의 의해 분해되는 경우 세포독서인 전구약물을 활성화시키는 방법에서 사용하기에 특이 적합한다. 전구약물은 접합체와 동시에 투여하거나, 접합체의 투여 전 또는 후에 투여한다. 표적화된 세포를 전달시, 프로테아제가 전구약물을 활성화시키면, 후속적으로 전구약물은 세포독성 효과와 같은 치료 효과를 나타낸다.
1. 접합
엔도텔리아제 도메인과 연결된 접합체는 화학적 접합 또는 재조합 DNA 기술을 사용하거나 재조합 발현과 화학적 접합을 병용하여 제조할 수 있다. 엔도텔리아제 도메인 및 표적화제는 임의 배향으로 연결될 수 있으며 접합체내에는 하나 이상의 표적화제 및/또는 엔도텔리아제 도메인이 존재할 수 있다.
a. 융합 단백질
본원에서는 융합 단백질이 제공된다. 융합 단백질은 (a) 엔도텔리아제 도메인의 하나 또는 다수의 도메인 및(b) 표적화를 함유한다. 융합 단백질은 바람직하게는 융합 단백질을 암호화하는 핵산을 재조합 발현시켜 제조할 수 있다.
b. 화학적 접합
본원의 화학적 접합을 달성하기 위해, 엔도텔리아제 도메인을 하나 이상의 선택된 링커를 통해 또는 직접적으로 표적화제에 연결시킨다. 표적화제가 펩타이드 또는 단백질이 아닌, 핵산 또는 비펩타이드 약물인 경우 화학적 접합을 사용해야 한다. 선택된 잔기의 화학적 접합용으로 당해 분야의 숙련가에 공지된 임의 수단을 사용할 수 있다.
2. 링커
두 가지 목적을 위한 링커가 본원에서 고려된다. 접합체는 엔도텔리아제 부분과 표적화제 간의 하나 이상의 링커를 포함할 수 있다. 또한, 링커는 엔도텔리아제 또는 이의 부분이 고체 지지체, 고처리량 고체 상 스크리닝 원안용 미세역가 플레이트, 실리콘 또는 실리콘-피복된 칩, 유리 또는 플라스틱 지지체에 고정되는 것을 촉진하거나 증가시키는데 사용한다.
a. 예시적 링커
접합체 제조용으로 당해 분야의 숙련가에 공지된 임의 링커가 본원에서 사용될 수 있다. 이러한 링커는 통상적으로 화학적 접합체의 제조시 사용되며, 펩타이드 링커는 융합 단백질내로 혼입될 수 있다.
링커는 엔도텔리아제의 도메인과 표적화제를 결합시키는데 적합한 임의 잔기일 수 있다. 이러한 링커 및 연결은 펩타이드 연결, 및 통상적으로 1개 내지 약 60개의 아미노산, 보다 일반적으로는 약 10개 내지 30개의 아미노산을 함유하는 아미노산 및 펩타이드 연결, 화학적 링커, 예를 들어, N-석신이미딜 (4-요오도아세틸)-아미노벤조에이트, 설포석신이미딜 (4-요오도아세틸)-아미노벤조에이트, 4-석신이미딜-옥시카보닐-a-(2-피리딜디티오)톨루엔, 설포석신이미딜-6-[a-메틸-a-(피리딜디티오)-톨루아미도] 헥사노에이트, N-석신이미딜-3-(-2-피리딜디티오)-프로프리오네이트, 석신이미딜 6[3-(-(-2-피리딜디티오)-프로프리온아미도] 헥사노에이트, 설포석신이미딜 6[3(-(-2-피리딜디티오)-프로피온아미도] 헥사노에이트, 3-(2-피리딜디티오)-프로피오닐 하이드라지드, 엘만(Ellman) 시약, 디클로로트리아진산 및 S-(2-티오피리딜)-L-시스테인을 포함하나 이에 제한되지 않는 헤테로이기능성 분해가능한 가교제를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 기타 링커는 펩타이드 및 엔도텔리아제의 도메인과 표적화제 간의 스테아르산 장해를 감소시키는 기타 잔기, 세포내 효소 기질, 접합체의 가요성을 증가시키는 링커, 접합체의 가용성을 증가시키는 링커, 접합체의 혈청 안정성을 증가시키는 링커, 광 분해가능한 링커 및 산 분해가능한 링커를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
기타 예시적 링커 및 화학적으로 연결된 접합체에 적합한 링커는 디설파이드 결합, 티오에테르 결합, 지연된 디설파이드 결합, 및 아민 및 티올 그룹과 같은 유리 반응 그룹간의 공유 결합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 이러한 결합은 하나 또는 두 폴리펩타이드상에 반응성 티올 그룹을 생성시킨 다음, 하나의 폴리펩타이드상의 티올 그룹을 반응성 말레이미도 그룹 또는 티올 그룹이 결합될 수 있는, 다른 폴리펩타이드상의 반응성 티올 그룹 또는 아민 그룹과 반응시키는 헤테로이기능성 시약을 사용하여 생성시킨다. 기타 링커는 산 분해가능한 링커, 예를 들어, 보다 산성인 세포내 구획에서 분해될 수 있는 비스말레이미데오톡시 프로판, 산 불안정-트랜스페린 접합체 및 아디프산 디하이드라지드; UV 또는 가시 광선에 노출시 분해되는 가교제 및 링커, 예를 들어, 사람 IgG1의 불변 영역으로부터의 CH1, CH2 및 CH3과 같은 다양한 도메인[참조 문헌: Batra et al. Molecular Immunol., 30:379-386 (1993)]을 포함한다. 일부 양태에서, 각 링커의 목적하는 특성을 이용하기 위해 몇 가지 링커가 포함될 수 있다.
화학적 링커 및 펩타이드 링커는 링커를 엔도텔리아제의 도메인 및 표적화제에 공유적으로 커플링시켜 삽입할 수 있다. 하기에서 기술하는 헤테로이기능성 제제를 사용하여 이러한 공유 커플링을 달성할 수 있다. 펩타이드 링커는 링커 및 TA, 링커 및 표적화된 제제 또는 링커, 표적화된 제제 및 TA를 암호화하는 DNA를 융합 단백질로서 발현시켜 연결시킬 수도 있다. 가요성 링커 및 접합체의 가용성을 증가시키는 링커는 단독으로 또는 본원에서 또한 고려되는 링커와 함께 사용하기 위해 고려된다.
1) 산 분해가능한, 광 분해가능한 및 열 민감성 링커
특히, 보다 즉시 반응되기 쉽도록 엔도텔리아제의 도메인을 분해하는 것이 필수적일 수 있는 경우, 산 분해가능한 링커, 광 분해가능한 및 열 민감성 링커를 사용할 수 있다. 산 분해가능한 링커는 비스말레이미데오톡시 프로판; 아디프산 디하이드라지드 링커[참조 문헌: Fattom et al. (1992) Infection & Immun. 60:584-589]; 및 세포내 트랜스페린 환형화 경로[참조 문헌: Welhoner et al. (1991) J. Biol. Chem. 266:4309-4314]에 도입되기에 충분한 트랜스페린의 부분을 함유하는 산 불안정 트랜스페린 접합체를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
광 분해가능한 링커는 광에 노출시 분해되어, 광에 노출시 표적화된 제제를 방출하는 링커[참조 문헌: Goldmacher et al. (1992) Bioconj. Chem. 3:104-107, 이 링커는 본원에서 참조로 인용된다]이다. 광에 노출시 분해되어, 광에 노출시 표적화된 제제를 방출하는 광 분해가능한 링커는 공지되어 있다[참조 문헌: [참조문헌: 시스테인용 광분해 가능한 보호 그룹으로서 니트로 벤질 그룹의 사용이 기재되어 있는 Hazum et al. (1981) in Pept., Proc. Eur. Pept. Symp., 16th, Brunfeldt, K(Ed), pp. 105-110; 하이드록시 프로필메타크릴아미드 공중합체, 글리신 공중합체, 플루오레세인 공중합체 및 메틸로다민 공중합체를 포함한 수용성 광 분해가능한 공중합체가 기재되어 있는 Yem et al. (1989) Makromol. Chem 190:69-82; UV 근처의 광(350nm)에 노출시 광 분해되는 가교결합제 및 시약이 기재되어 있는 Goldmacher et al. (1992) Bioconj. Chem. 3:104-107; 및 광 분해가능한 연결을 생성하는 니트로벤질옥시카보닐 클로라이드 가교결합제가 기재되어 있는 Senter et al. (1985) Phtochem. Photobiol 42:231-237]. 이러한 링커는 광섬유를 사용하여, 광에 노출될 수 있는 피부과 또는 안과 상태를 치료하는데 사용시의 특정 용도를 가질 수 있다. 접합체를 투여한 후, 안구 또는 피부 또는 기타 신체 부분을 광에 노출시켜 표적화된 잔기를 접합체로부터 방출시킬 수 있다. 이러한 광 분해가능한 링커는 표적화를 제거하여 동물의 체내로부터 신속하게 청소하는 것이 바람직한 진단적 원안과 관련된 경우 유용할 수 있다.
2) 화학적 접합용 기타 링커
기타 링커는 다양한 산도 또는 알칼리도에서 치료제를 방출시키는 접합체의 속(genus)를 생성시키는 트리틸 링커, 특히, 유도체화된 트리틸 그룹을 포함한다. 따라서, 치료제가 방출될 수 있는 pH 범위를 미리 선택하는 능력에 의해 제공되는 가요성은 치료제의 전달이 필요한 조직간의 공지된 생리학적 차이에 기초하여 링커를 선택할 수 있게 한다[참조 문헌: 미국 특허 제5,612,474호]. 예를 들어, 종양조직의 산도는 정상 조직의 산도보다 낮은 것으로 나타난다.
3) 펩타이드 링커
링커 잔기는 펩타이드일 수 있다. 펩타이드 링커는 융합 단백질 및 화학적으로 연결된 접합체에서 사용될 수 있다. 펩타이드는 통상적으로 약 2개 내지 약 60개의 아미노산 잔기, 예를 들어, 약 5개 내지 40개 또는 약 10개 내지 30개의 아미노산 잔기를 가진다. 선택된 길이는 링커가 관여하는 용도와 같은 요인에 따라 좌우될 수 있다.
펩타이드 링커는 표적화제가 단백질인 경우 유리하다. 예를 들어, 링커 잔기는 일본쇄 항체 조사에서 공지된 것과 같은 가요성 스페이서 아미노산 서열일 수 있다. 이러한 공지된 링커 잔기의 예로는 (GlymSer)n및 (SermGly)n'(여기서, n은 1 내지 6, 바람직하게는 1 내지 4, 보다 바람직하게는 2 내지 4이고, m은 1 내지 6, 바람직하게는 1 내지 4, 보다 바람직하게는 2 내지 4이다)과 같은 펩타이드 및 효소 분해가능한 링커 등이 포함된다.
추가의 연결 잔기는 예를 들어, 문헌[참조 문헌: Huston et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85:5879-5883, 1988; Whhitlow, M., et al., Protein Engineering 6:989-995, 1993; Newton et al., Biochemistry 35:545-553, 1996; A. J. Cumber et al., Bioconj. Chem. 3:397-401, 1992; Ladurner et al., J. Mol. Biol. 273:330-337, 1997; 및 미국 특허 제4,894,443호]에 기재되어 있다. 일부 양태에서, 각 링커의 목적하는 특성을 이용하기 위해 몇 가지 링커가 포함될 수 있다.
3. 표적화제
접합체의 검출, 고정 또는 정제를 촉진하는 임의 제제가 본원에서 사용하기 위해 고려된다. 화학적 접합체의 경우 이러한 특성을 갖는 임의 잔기가 고려되며, 융합 단백질의 경우 표적화제는 단백질, 펩타이드 또는 표적화 활성을 달성하기에 충분한 이의 단편이다. 바람직한 표적화제는 엔도텔리아제 또는 이의 부분을 선택된 세포 및 조직으로 전달하는 표적화제이다. 이러한 제제는 종양 특이적 모노클로날 항체 및 이의 부분, 성장 인자, 예를 들어, FGF, EGF, PDGF, VEGF, 케모카인을 포함하는 사이토킨 및 기타 이러한 제제를 포함한다.
4. 핵산, 플라스미드 및 세포
융합 단백질을 암호화하는 분리된 핵산 단편이 제공된다. 융합 단백질을 암호화하는 핵산 단편은 (a) 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 암호화되는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 암호화하는 핵산 및 (b) (i) 접합체의 친화성 분리 또는 정제, (ii) 접합체의 표면에의 결합, (iii) 접합체의 검출을 촉진하는 단백질, 펩타이드 또는 이의 유효한 단편을 암호화하는 핵산을 포함한다. 바람직하게는, 당해 핵산은 DNA이다..
상기 핵산 단편을 함유하는, 복제용 플라스미드 및 발현용 벡터가 또한 제공된다. 또한, 플라스미드 및 벡터를 함유하는 세포가 제공된다. 세포는 세균 세포, 효모 세포, 진균 세포, 식물 세포, 곤충 세포 및 동물 세포를 포함하에 이에 제한되지 않는 적합한 임의 숙주일 수 있다. 핵산, 플라스미드 및 플라스미드를함유하는 세포는 본원에서 기술하는 임의 방법을 포함하는 당해 분야에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다.
상기 융합 단백질을 제조하는 방법이 또한 제공된다. 예시적 방법은 성장, 즉 융합 단백질이 세포에 의해 발현되는 조건하에 융합 단백질을 암호화하는 플라스미드를 함유하는 세포를 배양하여 증식시키는 단계 및 발현된 융합 단백질을 회수하는 단계를 포함한다. 재조합 단백질을 발현시키고 회수하는 방법은 당해 분야에 익히 공지되어 있으며[참조 문헌: Current Protocols in Molecular Biology (1998) §16, John Wiley & Sons, Inc.] 이러한 방법은 발현된 융합 단백질을 발현시키고 회수하는데 사용할 수 있다. 바람직하게는, B난에 기재되어 있는 재조합 발현 및 회수 방법을 사용할 수 있다.
회수된 융합 단백질은 원심분리, 여과, 크로마토그래피, 전기영동, 면역침강 등과 같은 당해 분야에 공지된 방법을 사용하거나 이들을 병용하여 분리 또는 정제할 수 있다[참조 문헌: Current Protocols in Molecular Biology (1998) §16, John Wiley & Sons, Inc.]. 바람직하게는, 회수된 융합 단백질은 단백질 또는 융합 단백질의 펩타이드 단편과 친화성 결합 잔기 간의 친화성 결합을 통해 분리 또는 정제한다. 상기 난에서 융합 단백질의 작제와 관련하여 기술한 바와 같이, 임의 친환성 결합쌍을 작제하여 융합 단백질의 분리 또는 정제에서 사용할 수 있다. 예를 들어, 친화성 결합쌍은 단백질 결합 서열/단백질 DNA 결합 서열/DNA 서열, RNA 결합 서열/RNA 서열, 지질 결합 서열/지질, 다당류 결합 서열/다당류 또는 금속 결합 서열/금속일 수 있다.
6. 고정화 및 이를 위한 지지체 또는 기판
특정 양태에서, 표적화제가 표면에의 연결용으로 디자인되는 경우, 엔도텔리아제를 음이온성 또는 공유, 비공유 또는 기타 화학적 상호작용에 의해 지지체 또는 매트릭스 물질의 표면에 부착시킬 수 있다. 고정화는 직접적으로 또는 링커를통해 달성할 수 있다. 엔도텔리아제는 실리콘 칩 및 본원에서 기술하며 당해 분야의 숙련가에 공지된 기타 지지체를 포함하나 이에 제한되지 않는 임의 적합한 지지체에 고정화시킬 수 있다. 대다수의 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인은 지지체, 예를 들어, 실리콘 칩 또는 고처리량 원안 및 포맷에서 사용하기 위한 기타 칩의 표면상의 접합체의 정렬(즉, 2개 이상의 접합체의 패턴)에 부착시킬 수 있다.
엔도텔리아제의 도메인을 표면에 직접 연결시키거나 링커에 연결된 표적화제 없이 링커를 통해 연결시킬 수 있다. 따라서, 칩은 엔도텔리아제의 도메인의 정렬을 함유한다.
본원에서 고려되는 매트릭스 물질 또는 고체 지지체는 일반적으로 당해 분야의 숙련가에 공지된, 리간드 및 기타 분자를 고정시키는 불용성 물질이며 다수의 화학적 합성 및 분리에서 사용된다. 이러한 지지체는, 예를 들어, 친화성 크로마토그래피, 생물학적 활성 물질의 고정 및 단백질, 아미노산 및 기타 유기 분자 및 중합체를 포함하는 생분자의 화학적 합성 동안에 사용된다. 지지체의 제조 및 용도는 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지되어 있으며, 이러한 많은 물질 및 이의 제제가 공지되어 있다. 예를 들어, 천연적으로 발생하는 지지체 물질, 예를 들어,아가로스 및 셀룰로즈는 개개의 공급원으로부터 분리하고 공지된 방법에 따라 가공할 수 있으며, 합성 물질은 공지된 원안에 따라 제조할 수 있다.
지지체는 통상적으로 고체, 다공성, 변형성 또는 경질인 불용성 물질이며, 비드, 펠렛, 디스크, 모세관, 중공 섬유, 침, 고체 섬유, 무작위적 모양, 박막 및 막을 포함하나 이에 제한되지 않는 모든 필요한 구조 및 모양을 갖는다. 따라서, 상기 항목은 예를 들어 표면의 전체 또는 일부를 피복하거나 입자를 주입하여 매트릭스 물질로부터 조립하거나 이와 배합할 수 있다.
통상적으로, 매트릭스가 미립자인 경우, 입자는 약 10 내지 2000μM이나, 선택된 용도에 따라서 보다 작거나 클 수 있다. 매트릭스의 선택은 이의 물리적 및 화학적 특성, 예를 들어, 가용성, 작용 그룹, 기계적 안정성, 표면적 팽윤 경향, 소수성 또는 친수성 및 의도 용도에 의해 적어도 부분적으로 좌우될 수 있다.
경우에 따라, 지지체 매트릭스 물질은 적절한 반응성 잔기를 함유하도록 처리할 수 있다. 일부 경우, 이미 반응성 잔기를 함유하는 지지체 매트릭스 물질을 시중에서 입수할 수 있다. 따라서, 반응성 잔기를 함유하는 지지체 매트릭스 물질은 분자가 연결되는 매트릭스 지지체로서 제공될 수 있다. 아미노 실란 연결, 하이드록실 연결 또는 카복시실란 연결과 같은 반응성 표면 잔기를 함유하는 물질은 실란화 반응 등과 관련되는 익히 확립된 표면 화학 기술에 의해 제조할 수 있다. 이러한 물질의 예로는 감마-아미노-프로필실란에 공유적으로 연결된 표면 산화규소 잔기 및 기타 유기 잔기(N-[3-(트리에톡시실릴)프로필]프탈산 및 비스-(2-하이드록시에틸)아미노프로필트리에톡시실란)를 갖는 물질이 있다. 아미노 그룹 반응성작용기를 함유하는 즉시 입수가능한 물질의 예로는 파라-아미노페닐트리에톡시실란을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 또한 유도체환된 폴리스티렌 및 기타 이러한 중합체는 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지되어 있으며 즉시 입수가능하다(예를 들어, 다수의 작용 그룹을 갖는 TentagelR수지가 입수가능하며 라프 폴리머(Rapp Polymere, Tubingen, Germany)에 의해 시판되고 있다; 참조 문헌: 미국 특허 제4,908,405호 및 미국 특허 제5,292,814호; Butz et al., Peptide Res., 7:20-23 (1994); and Kleine et al., Immunobiol. 190:53-66 (1994)].
이러한 매트릭스 물질로는 관심있는 분자의 부착용 지지체 매트릭스로서 작용할 수 있는 모든 물질을 포함된다. 이러한 물질은 당해 분야의 숙련가에게 공지되어 있으며 지지체 매트릭스로서 사용되는 물질을 포함한다. 이러한 물질은 무기물, 및 셀루로즈, 셀룰로즈 유도체, 아크릴계 수지, 유리, 실리카 겔, 폴리스티렌, 젤라틴, 폴리비닐 피롤리돈, 비닐과 아크릴아미드의 공중합체 및 디비닐벤젠과 가교된 폴리스티렌 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 천연 중합체 및 합성 중합체[참조 문헌: Merrifield, Biochemistry, 3:1385-1390 (1964)], 폴리아크릴아미드, 라텍스 겔, 폴리스티렌, 덱스트란, 폴리아크릴아미드, 고무, 실리콘, 플라스틱, 니트로셀루로즈, 셀룰로즈, 천연 스폰지를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 고도의 다공성 유리[참조 문헌: 미국 특허 제4,244,721호] 및 보로실리케이트, 알콜 및 물을 혼합하여 제조된 기타 유리가 본원에서 특히 유리하다.
합성 지지체는 아크릴아미드, 덱스트란 유도체 및 덱스트란 공중합체, 아가로스-폴리아클릴아미드 배합물, 다양한 작용 그룹을 갖는 기타 중합체 및 공중합체, 메타크릴레이트 유도체 및 공중합체, 폴리스티렌 및 폴리스티렌 공중합체를 포함하나 이에 제한되지 않는다[참조 문헌: Merrifield, Biochemistry, 3:1385-1390 (1964); Berg et al., in Innovation Perspect. Solid Phase Synth. Collect. Rap., Int. Symp., 1st, Epton, Roger (Ed), pp. 453-459 (1990); Berg et al., Pept., Proc. Eur. Pept. Symp., 20th, Jung, G. et al. (Eds), pp. 196-198 (1989); Berg et al., J. Am. Chem. Soc., 111:8024-8026 (1989); Kent et al., Isr. J. Chem., 17:243-247 (1979); Kent et al., J. Org. Chem., 43:2845-2852 (1978); Mitchell et al., Tetrahedron Lett., 42:3795-3798 (1976); 미국 특허 제4,507,230호; 미국 특허 제4,006,117호 및 미국 특허 제5,389,449호]. 이러한 물질은 중합체 및 공중합체, 예를 들어, 폴리비닐알콜, 아크릴레이트 및 아크릴산으로부터 제조되는 물질(예: 폴리에틸렌-코-아크릴산, 폴리에틸렌-코-메타크릴산, 폴리에틸렌-코-에틸아크릴레이트, 폴리에틸렌-코-메틸 아크릴레이트, 폴리프로필렌-코-아크릴산, 포리프로필렌-코-메틸-아크릴산, 폴리프로필렌-코-에틸아ㅡ릴레이트, 포리프로필렌-코-메틸 아크릴레이트, 폴리에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리프로필렌-코-비닐 아세테이트) 및 산무수물 그룹을 함유하는 물질(예: 폴리에틸렌-코-말레산 무수물 및 폴리프로피렌-코-말레산 무수물)을 포함한다. 리포좀이 또한 친화성 정제용 고체체 지지체로서 사용되었다[참조 문헌: Powell et al., Biotechnol. Bioeng., 33:173 (1989)].
다수의 방법이 단백질 및 다른 생분자를 고체 또는 액체 지지체에 고정시키기 위해 개발되어 왔다[참조 문헌: Mosbach, Methods in Enzymology, 44(1976); Weetall, Immobilized Enzymes, Antigens, Antibodies, and Peptides, (1975); Kennedy et al, Solid Phase Biochemistry, Analytical and Synthetic Aspects, Scouten, ed., pp. 253-391 (1983); Affinity Techniques, Enzyme Purification: Part B. Methods in Enzymology, Vol. 34, ed. W. B. Jakoby, M. Wilchek, Acad. Press, N.Y.(1974); and Immobilized Biochemicals and Affinity Chromatography, Advances in Experimental Medicine and Biology, vol. 42, ed. R. Dunlap, Plenum Press, N.Y. (1974)].
가장 통상적으로 사용되는 방법 중, 당해 분야의 숙련가에 공지된 고체 지지체에 흡수 및 흡착, 또는 직접 또는 링커, 예를 들어, 수많은 디설파이드 연결, 티오에테르 결합, 지연된 디설파이드 결합 및 아민과 티올 그룹과 같은 유리 반응성 그룹간의 공유 결합을 통한 공유 결합을 사용한다[참조 문헌; 이러한 시약의 제조 및 용도를 기술하며 이러한 시약의 상업적 공급원을 기술하는 the PIERCE CATALOG, ImmunoTechnology Catalog & Handbook, 1992_1993; Wong, Chemistry of Protein Conjugationa and Cross Linking, CRC Press (1993); Dewitt et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 90:6909 (1993); Zuckermann et al., J. Am. Chem. Soc., 114:10646 (1992); Kurth et al., J. Am. Chem. Soc., 116:2661 (1994); Ellman et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 91:4708 (1994); Sucholeiki, Tetrahedron Lttrs., 35:7307 (1994); Su-Sun Wang, J. Org. Chem., 41:3258 (1976); Padwa et al., J. Org. Chem., 41:3550 (1971); 및 광 민감성 링커를 기술하는 Vedejs etal., J. Org. Chem., 49:575 (1984)].
고정화를 달성하기 위해, 단백질 또는 기타 생분자를 함유하는 조성물을 지지체 물질, 예를 들어, 알루미나, 탄소, 이온-교환 수지, 셀룰로즈, 유리 또는 세라믹과 접촉시킨다. 불화탄소 중합체는 생분자가 흡착에 의해 부착된 지지체로서 사용되었다[참조 문헌: 미국 특허 제3,843,443; PCT 국제공개특허공보 제WO/86 03840호]
G. 예후 및 진단
엔도텔리아제 단백질, 이의 도메인, 유사체 및 유도체, 엔도텔리아제 핵산(및 이에 상보적인 서열) 및 항-엔도텔리아제 항체는 진단시 사용된다. 이러한 분자를 면역검정과 같은 검정에서 사용하여 엔도텔리아제 발현에 영향을 미치는 다양한 상태, 질병 및 질환을 검출, 예후, 진단 또는 모니터링하거나 이의 치료를 모니터링할 수 있다. 특히, 이러한 면역검정은 환자로부터 유래된 샘플을 항-엔도텔리아제 항체와 면역특이적 결합이 발생할 수 있는 조건하에 접촉시키고, 항체에 의해 면역특이적 결합의 양을 검출하거나 측정하는 것을 포함한다. 구체적 국면에서, 조직 단면중의 항체의 이러한 결합을 사용하여 비정상적 엔도텔리아제 국재화 또는 엔도텔리아제 단백질의 비정상적(예를 들어, 낮거나 부재의) 수준을 검출할 수 있다. 구체적 양태에서, 엔도텔리아제 단백질에 대한 항체를 사용하여 환자 조직 또는 혈청 샘플중에서 엔도텔리아제 단백질의 존재에 대해 검정할 수 있으며, 이때 엔도텔리아제 단백질의 비정상적 수준은 병에 걸린 상태를 나타낸다.
예를 들어, 웨스턴 블롯과 같은 기술을 사용하는 경쟁적 및 비경쟁적 검정시스템, 방사선면역검정법, ELISA(효소 연계된 면역흡착 검정법), "샌드위치" 면역검정법,면역침강 검정법, 침전 반응, 겔 확산 침전 반응, 면역확산 검정법, 응집 검정법, 보체-고정 검정법, 면역방사측정 검정법, 형광 면역검정법, 단백질 A 면역검정법을 포함하나 이에 제한되지 않는 면역검정법을 사용할 수 있다.
엔도텔리아제 유전자 및 관련 핵산 서열, 및 상보적 서열을 포함하는 서브서열(subsequence)를 하이브리드화 검정에서 사용할 수도 있다. 엔도텔리아제 핵산 서열, 약 8개 이상의 뉴클레오타이드, 바람직하게는 14개 또는 16개 이상의 연속적 뉴클레오타이드를 함유하는 이의 서브서열을 하이브리드화 프로브로서 사용할 수 있다. 하이브리드화 검정법은 상기 기술한 바와 같은 엔도텔리아제 발현 및/또는 활성의 비정상적 변화와 관련되는 조건, 질환 또는 질병 상태를 검출, 예후, 진단 또는 모니터링하는데 사용할 수 있다. 특히, 이러한 하이브리드화 검정법은 핵산을 함유하는 샘플을 엔도텔리아제 DNA 또는 RNA에 하이브리드화할 수 있는 핵산 프로브와 하이브리드화가 발생할 수 있는 조건하에 접촉시키고 임의 수득되는 하이브리드화를 검출 또는 측정하는 방법에 의해 수행한다.
구체적 양태에서, 피험자로부터 유래된 샘플중에서 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 적어도 부분적으로 암호화되는 상피 엔도텔리아제의 DNA, RNA 단백질 또는 기능 활성의 수준을 측정함으로써 피험자에서 엔도텔리아제의 비정상적 수준의 검출을 특징으로하는 질병 또는 질환을 진단하는 방법이 본원에서 제공되며, 여기서 질병 또는 질환을 갖지 않는 유사 샘플중에서 발견되는 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성 수준에 대한 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준의 증가 또는 감소는 피험자에서 질병 또는 질환의 존재를 나타낸다.
다른 구체적 양태에서, 피험자로부터 유래된 샘플중에서 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 적어도 부분적으로 암호화되는 엔도텔리아제의 DNA, RNA 단백질 또는 기능 활성의 수준을 측정함으로써, 피험자에서 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성관 관련도니느 질병 또는 질환의 존재 또는 이의 발병에 대한 소인을 진단 또는 스크리닝하는 방법이 제공되며, 당해 방법에서 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성을 갖지 않는 유사 샘플중에서 발견되는 상피 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성 상피 엔도텔리아제의 수준에 대한 당해 샘플 중의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준의 증가는 피험자에서 질병 또는 질환의 존재를 나타낸다.
또 다른 구체적 양태에서, 피험자로부터 유래된 샘플중에서 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 적어도 부분적으로 암호화되는 엔도텔리아제의 DNA, RNA 단백질 또는 기능 활성의 수준을 측정함으로써, 피험자에서 결손 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환의 존재 또는 이의 발병에 대한 소인을 진단 또는 스크리닝하는 방법이 본원에서 제공되며, 당해 방법에서 결손 혈관생성을 갖지 않는 유사 샘플중에서 발견되는 상피 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성 상피 엔도텔리아제의 수준에 대한 당해 샘플 중의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준의 감소는 피험자에서 결손 혈관생성의 존재를 나타낸다.
항-엔도텔리아제 항체 및 임의로 항체에 대한 표지된 결합 파트너를 하나 이상의 용기내에 포함하는, 진단적 사용을 위한 키트가 또한 제공된다. 대안으로, 항-엔도텔리아제 항체를 (검출가능한 마커, 예를 들어, 화학 발광, 효소적 형광 또는 방사능 잔기를 사용하여) 표지화시킬 수 있다. 엔도텔리아제 암호화 RNA에 하이브리드화할 수 있는 핵산 프로브를 하나 이상의 용기내에 포함하는 키트가 또한 제공된다. 구체적 양태에서, 키트는 적절한 반응 조건하에 엔도텔리아제-암호화 핵산의 적어도 일부분의 증폭(예를 들어, 폴리머라제 연쇄 반응[참조 문헌: Innis et al., 1990, PCR Protocols, Academic Press, Inc., San Diego, CA]에 의해), Oβ복제효소를 사용하는 리가제 연쇄 반응[참조 문헌: EP 320,308], 사이클릭 프로브 반응 또는 당해 분야에 공지된 방법을 개시할 수 있는 한 쌍의 프라이머(예를 들어, 각각 길이가 6 내지 30개의 뉴클레오타이드의 범위이다)를 하나 이상의 용기내에 포함할 수 있다. 키트는 임의로, 예를 들어 표준 또는 대조군으로서 사용하기 위한 예비측정된 양의 정제된 엔도텔리아제 단백질 또는 핵산을 용기내에 추가로 포함할 수 있다.
H. 약제학적 조성물 및 투여 방식
1. 조성물의 성분
엔도텔리아제의 활성을 조절하는 동정된 화합물을 함유하는 약제학적 조성물이 본원에서 제공된다. 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물과, 비정상적 혈관생성과 관련되는 질환 치료용 기타 치료제 또는 화합물, 예를 들어, 프로-혈관생성 치료제 또는 프로-혈관생성제 또는 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제의 배합물이 또한 제공된다. 일부 양태에서, 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물은 이의 활성을 억제하며 기타 화합물은 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제이다.
엔도텔리아제 조절제 및 항-혈관생성제 또는 프로-혈관생성제는 함께 또는 순차적으로 또는 단속적으로 투여하기 위한 개별적 조성물로서 포장될 수 있다. 대안으로, 이는 단일 조성물로서 투여하기 위해 단일 조성물내에 함유될 수 있다. 배합물은 키트로서 포장될 수 있다.
a. 엔도텔리아제 억제제
본원에서 기술하는 엔도텔리아제 억제제를 포함하여, 단독으로 사용되거나 기타 화합물과 배합하여 사용되는 경우 바람직지 않으며/않거나 조절되지 못한 혈관생성과 관련되는 임상적 증상 또는 진단적 마커, 특히 혈관 기형 및 심혈관 질환, 만성 염증 질병 및 비정상적 상체 회복, 순환계 질환, 크레스트 증후군, 피부 질환 또는 안구 질환의 관해 상태를 경감시키거나 감소시키거나 호전시키거나 예방하거나 이러한 상태에 있게 하거나 유지시킬 수 있는 모든 엔도텔리아제 억제제가 본 배합물로서 사용될 수 있다.
하나의 양태에서, 엔도텔리아제 억제제는 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인과 특이적으로 반응하는 항체 또는 이의 단편, 엔도텔리아제 생성의 억제제, 내피 엔도텔리아제 막-국재화의 억제제 또는 엔도텔리아제의 발현 또는 활성의 모든 억제제이다.
b. 항-혈관생성제
본원에서 기술하는 항-혈관생성제를 포함하여, 단독으로 사용되거나 기타 화합물과 배합하여 사용되는 경우 바람직지 않으며/않거나 조절되지 못한 혈관생성과 관련되는 임상적 증상 또는 진단적 마커, 특히 고형 종양, 혈관 기형 및 심혈관 질환, 만성 염증 질병 및 비정상적 상체 회복, 순환계 질환, 크레스트 증후군, 피부 질환 또는 안구 질환의 관해 상태를 경감시키거나 감소시키거나 호전시키거나 예방하거나 이러한 상태에 있게 하거나 유지시킬 수 있는 모든 항-혈관생성제가 본 배합물로서 사용될 수 있다.
구체적 양태에서, 배합물로서 사용되는 항-혈관생성제는 기저막 분해의 억제제, 세포 이동의 억제제, 내피 세포 증식의 억제제, 3차원 구성 및 효능 확립의 억제제 또는 생리학적 또는 신체적 항-혈관생성 치료제이다.
항-혈관생성제의 예로는, 프로테아제 억제제, 엔도스타틴, 탁솔, 탁솔, TGF-β 및 FGF 억제제[참조 문헌: 익히 공지된 항-혈관생성제의 포괄적 열거용 Auerbach, Pharmacol. Ther., 63(3):265-311 (1994)]이 포함되나 이에 제한되지 않는다. 배합물로서 사용되는 특정 항-혈관생성제로는 AGM-1470(TNP-470), 안지오스타틴계 스테로이드, 안지오스타틴, avβ3항체에 대한 항체, bFGF에 대한 항체, IL-1에 대한 항체, TNF-α에 대한 항체, VEGF에 대한 항체, 아우라노핀, 아자티오프린, BB-94, BB-2516, 염기성 FGF-가용성 수용체, 카복시아미도-티아졸(CAI), 연골-유래된 억제제(CDI), 키틴, 클로로퀸, 시스플라틴, CM 101, 코르티손/헤파린, 코르티손/히알루로플란, 코르텍소란/헤파린, CT-2584, 사이클로포스파미드, 사이클로스포린 A, 덱사메타손, 디클로페낙/히알루로난, 호산구의 주요 염기성 단백질, 피브로넥틴 펩타이드, 신경교종-유래된 혈관생성 억제 인자(GD-AIF), GM 1474, 염화금,금 티오말레이트, 헤파리나제, 히알루로난(고분자량 및 저분자량 종), 하이드로코르티손/베타-사이클로덱스트란, 이부프로펜, 인도메타신, 인터페론-알파, 인터페론 감마 유도성 단백질 10, 인터페론-감마, IL-1, IL-2, IL4-, IL-12, 라미닌, 레바미솔, 리노마이드, LM609, 마리마스타트(marimastat; BB-2516), 메도록시프로게스테론, 메타스타트(Col-3) 메토트렉세이트, 미노사이클린, 산화질소, 옥트레오타이드(소마소스타틴 유사체), 파크리탁셀, D-펜니실라민, 펜토산 폴리설페이트, 태반 프리페린-관련 단백질(proliferin-related protein), 태반 Rnase 억제제, 플라스미노겐 활성화인자 억제제(PAIs), 혈소판 인자-4(PF4), 프레드니솔론, 프로락틴(16-Kda 단편), 프로리페린-관련 단백질, 프로스타글린딘 합성효소 억제제, 프로타민, 레티노이드, 로퀴니멕스(LS-2616, 리노미드), 소마토스타틴, 물질 P, 수라민, SU101, 테코갈란 나트륨(DS-4152), 테트라하이드로코르티솔-스트롬보스폰딘(TSP), 메탈로프로테이나제의 조직 억제제(TIMP 1, 2, 3), 혈관 내피 성장 인자 억제제, 비타민 A, 비탁신, 초자체액, 탈리도미드, 3-아미노탈리도미드, 3-하이드록시탈리도미드 및 탈로도미드, 3-아미노탈리도미드 또는 3-하이드록시탈리도미드의 대사물 또는 가수분해 산물이 포함된다[참조 문헌: O'Reilly, Investigational New Drugs, 15:15-13 (1997); J. Nat'l Cancer Instit., 88:786-788 (1996); 미국 특허 제5,593,990호, 제5,629,327호 및 제5,712,291호].
c. 프로-혈관생성제
본원에서 기술하는 프로-혈관생성제를 포함하여, 단독으로 사용되거나 기타 화합물과 배합하여 사용되는 경우 생리학적 혈관생성, 특히 정상 태반, 배아, 태아및 출산후 발달 및 성장, 난포, 황체 및 월경후 자궁내막의 생리학적으로 주기적인 발달 또는 상체 치유를 촉진할 수 있는 모든 항-혈관생성제가 본 배합물로서 사용될 수 있다.
배합물로서 사용되는 프로-혈관생성제는 프로-혈관생성 사이토킨일 수 있다[참조 문헌: Desai and Libutti, J. Immunother., 22(3):186-211 (1999)]. 보다 바람직하게는, 사용되는 프로-혈관생성 사이토킨은 염기성 섬유모세포 성장 인자(예: bFGF 및 FGF-2), 혈관 내피 성장 인자/혈관 투과성 인자(예: VEGF/VPF 및 배스큘로트로핀(vasculotropin), 혈소판-유래된 내피 세포 성장 인자(예: PD-DEGF 및 티미딘 포스포릴라제), 형질전환 성장 인자-베타(TGF-β) 또는 안지오포이틴-1(angiopoietin-1; Ang-1)이다.
2. 제형 및 투여 경로
본원의 화합물 및 제제는 바람직하게는 단일 투여량 투여용 약제학적 조성물로서 제형화된다. 제형중의 화합물의 농도는 투여시 의도한 치료에 유효한 양의 전달에 효과적이다. 통상적으로, 조성물은 단일 투여량 투여용으로 제형화된다. 조성물을 제형화하기 위해, 화합물 또는 이의 혼합물의 중량 분율은 치료된 상태가 완화되거나 호전되기에 유효한 농도에서 용해되거나, 현탁되거나 분산되거나 선택된 비히클과 혼합된다. 본원에서 제공되는 화합물의 투여용으로 적합한 약제학적 담체 또는 비히클로는 특정 방식의 투여용으로 적합한, 당해 분야의 숙련가에게 공지된 임의 이러한 담체가 포함된다.
또한, 화합물은 조성물중의 단 하나의 약제학적 활성 성분으로서 제형화되거나 기타 활성 성분과 배합될 수 있다. 조직-표적화된 리포좀을 포함하는 리포좀성 현탁액이 약제학으로 허용되는 담체로서 적합할 수도 있다. 이는 당해 분야의 숙련가에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들어, 리포좀 제형은 미국 특허 제4,522,811호에 기재되어 있는 바와 같이 제조할 수 있다.
상기 화합물은 치료된 환자에서 바람직하지 않은 부작용의 부재하에 치료학적으로 유용한 효과를 달성하기에 충분한 양으로 약제학적으로 허용되는 담체내에 포함된다. 치료학적 유효 농도는 본원에서 제공되는 검정법과 같은 공지된 시험관내 및 생체내 시스템에서 당해 화합물을 시험함으로써 실험적으로 측정할 수 있다.
약물 조성물중의 활성 화합물의 농도는 활성 화합물의 흡수, 불활성화 및 배출 속도, 당해 화합물의 물리화학적 특성, 투여량 스케쥴 및 투여되는 양 뿐만 아니라 당해 분야의 숙련가에 공지된 기타 요인에 따라 좌우될 수 있다.
통상적으로, 치료학적 유효량이 고려된다. 투여되는 양은 혈액 용량의 0.001 내지 1mg/㎖, 바람직하게는 약 0.005 내지 0.05mg/㎖, 보다 바람직하게는 약 0.01mg/㎖를 따를 수 있다. 약제학적 투여량 단위 형태는 투여량 단위 형태마다 필수 활성 성분 또는 필수 성분의 배합물 약 1 내지 약 1000mg 및 바람직하게는 약 10 내지 500mg, 보다 바람직하게는 약 25 내지 75mg을 제공하도록 제조한다. 정확한 투여량은 실험적으로 측정할 수 있다.
활성 성분은 한번에 투여될 수 있거나 시간 간격마다 투여될 수개의 보다 작은 투여량으로 분할될 수 있다. 정확한 투여량 및 치료의 기간은 치료되는 질병의 함수이며 공지된 시험 원안을 사용하거나 실험적으로 측정하거나 생체내 또는 시험관내 시험 데이터로부터 추론하여 측정할 수 있는 것으로 이해된다. 농도 및 투여량 값은 경감될 상태의 중증도에 따라 다양할 수도 있다는 것이 주지될 것이다. 임의 특정 피험자의 경우, 특수한 투여량 섭생이 개개인의 필요성 및 투여하거나 조성물의 투여를 감독하는 사람의 전문적 판단에 따라 시간에 걸쳐 조정되어야 하며, 본원에서 제시하는 농도 범위는 단지 예시적이며 청구된 조성물 및 이를 함유하는 배합물의 범주 또는 용도를 제한하는 것이 아니라는 것이 추가로 이해될 것이다.
바람직한 약제하적으로 허용되는 유도체로는 산, 염, 에테르, 수화물, 요매화물 및 전구약물 형태가 포함된다. 유도체는 통상적으로 이의 약동학적 특성이 상응하는 천연 화합물보다 우수한 것이 선택된다.
따라서, 본원에서 제공되는 하나 이상의 화합물 또는 약제학적으로 허용되는 이의 염의 유효 농도 또는 양은 전신계적, 국소적 또는 국부적 투여용으로 적합한 약제학적 담체 또는 비히클과 혼합하여 약제학적 조성물을 형성시킨다. 화합물은 치료가 고려되는 질병을 경감 또는 치료하기에 유효한 양으로 포함된다. 조성물중의 활성 화합물의 농도는 활성 화합물의 흡수, 불활성, 배출 속도, 투여량 스케쥴, 투여되는 양, 특정 제형 뿐만 아니라 당해 분야의 숙련가에게 공지된 기타 요인에 따라 좌우될 수 있다.
비경구, 경피, 피하 또는 국소 적용을 위해 사용되는 용액 또는 현탁액은 다음 성분중의 하나를 포함할 수 있다: 멸균 희석액(예: 주사용증류수, 식염수, 고정유, 폴리에틸렌 글리콜, 글리세린, 프로필렌 글리콜 또는 기타 합성 용매), 항미생물제(예: 벤질 알콜 및 메틸 파라멘), 항산화제(예: 아스코르브산 및 중아황산나트륨), 킬레트화제(예: 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)), 완충액(예: 아세테이트, 시트레이트 및 포스페이트), 독성 조정용 제제(예: 염화나트륨 또는 덱스트로즈). 경구용 제제는 앰플, 분해성 주사기 또는 유리로 제조된 단일 또는 다중 투여량 바이얼, 플라스틱 또는 기타 적합한 물질 중에 봉입될 수 있다.
화합물이 불충분한 가용성을 나타내는 경우, 화합물을 가용화시키는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방버은 당해 분야에 숙련가에 공지되어 있으며, 공용매(예: 디메틸설폭시드(DMSO)) 또는 표면활성제(예: TweenR)를 사용하거나 수성 중탄산나트륨속에 용해시키는 것을 포함한다. 화합물의 유도체, 예를 들어, 화합물의 전구약물을 효과적 약제학적 조성물을 제형화하는데 사용할 수도 있다. 안과 적용의 경우, 조성물은 안과적으로 허용되는 담체속에서 제형화한다. 본원의 안과적 사용의 경우, 국소 투여 또는 주사에 의한 국부 투여가 바람직하다. 지효성 제형이 또한 바람직하다. 통상적으로, 조성물은 단일 투여량이 유효량이 되도록 단일 투여량 투여용으로 제형화된다.
화합물과 비히클을 혼합하거나 첨가하는 경우, 수득되는 혼합물은 용액, 현탁액, 유액 또는 기타 조성물일 수 있다. 수득되는 혼합물의 형태는 의도하는 투여 방식 및 선택된 담체 또는 비히클중의 화합물의 가용성을 포함하는 다수의 요인에 따라 좌우된다. 경우에 따라, 화합물의 약제학적으로 허용되는 염 또는 기타 유도체를 제조할 수 있다.
화합물은 약제학적으로 허용되는 담체속에 치료되는 환자에 미치는 바람직하지 않은 부작용의 부재하에 치료학적으로 유용한 효과를 달성하기에 충분한 양으로 포함된다. 부작용의 회수 및 정도는 화합물이 투여되는 조건에 따라 좌우된다는 것으로 이해된다. 예를 들어, 일부 독성 및 바람직하지 않은 부작용은, 보다 덜 심각한 질환을 치료하는 경우 허용되어서는 안되는 치명적 질환을 치료하는 경우 허용된다.
화합물은 목적하는 작용을 약화시키지 않는 기타 활성 물질, 또는 비정상적 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환 또는 본원에서 제공되는 치료가 고려되는 기타 질환의 치료용으로 당해 분야의 숙련가에 공지된, 목적하는 활성을 보강하는 물질과 혼합한다.
본원에서 사용하기 위한 화합물 및 제제의 제형은 경구, 직장, 국소, 흡입, 협측(예: 설하), 비경구(예: 피하, 근육내, 피내 또는 정맥내), 경피 투여 또는 임의 경로에 적합한 제형을 포함한다. 경우에 따른 가장 적합한 경로는 치료되는 상태의 성질 및 중증도 및 사용되는 특정 활성 화합물의 성질에 따라 좌우될 수 있다.
사람 및 동물에게 단위 투여 형태, 예를 들어, 화합물 또는 약제학적으로 허용되는 이의 유도체의 적합한 양을 함유하는 정제, 캅셀제, 환제, 산제, 입제, 멸균 비경구용 액제 또는 현탁제 및 경구용 액제 또는 현탁제 및 오일-물 유제로서 투여하기 위한 제형이 제공된다. 약제학적으로 치료학적으로 활성인 화합물 및 이의 유도체는 통상적으로 단위 투여량 형태 또는 다중 투여량 형태로서 제형화되어투여된다. 본원에서 사용되는 단일 투여량 형태는 당해 분야에 공지된 바와 같이 사람 및 동물 피험자에게 적합하며 개별적으로 포장된 물리적으로 분리된 단위를 의미한다. 각 단위 투여량은 요구되는 약제학적 담체, 비히클 또는 희석제와 함께, 목적하는 치료 효과를 생성시키기에 적합한 예비 측정된 양의 치료학적 활성 화합물을 함유한다. 단위 투여량 형태의 예로는 앰플 및 주사기 및 개별적으로 포장된 정제 또는 캅셀제가 포함된다. 단위 투여량 형태는 분획 또는 이의 다회분 형태로서 투여될 수 있다. 다중 투여량 형태는 분리된 단일 투여량 형태로서 투여될 단일 용기내에 포장된 다수의 동일한 단일 투여량 형태이다. 다중 투여량 형태의 예로는 바이얼, 정제 또는 캅셀제의 병 또는 파인트들이 또는 갤런들이 병이 포함된다. 따라서, 다중 투여량 형태는 분리되어 포장되지 않은 다수의 단위 투여량이다.
조성물은 화성 성분과 함께, 희석제(예: 락토즈, 슈크로즈, 인산이칼슘 또는 카복시메틸셀룰로즈), 윤활제(예: 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테알이트 및 활석) 및 결합제(예: 전분, 아카시아 젤라틴과 같은천연 고무, 글루코즈, 당밀, 폴리비닐피롤리돈, 셀루로즈 및 이의 유도체, 포비돈, 크로스포비돈 및 당해 분야의 숙련가에게 공지된 기타 이러한 결합제)를 함유할 수 있다. 액체 약제학적으로 투여가능한 조성물은, 예를 들어, 상기 정의된 활성 화합물 및 임의 약제학적 보조제를 담체, 예를 들어, 물, 식염수, 수성 덱스트로즈, 글리세롤, 글리콜 및 에탄올 등 속에 용해시키거나 분산시키거나 혼합하여 액제 또는 현탁제를 형성시킨다. 경우에 따라, 투여될 약제학적 조성물은 소량의 물질, 예를 들어, 흡윤제, 유화제 또는가용화제 및 pH 완충제 등, 예를 들어, 아세테이트, 나트륨 시트레이트, 사이클로덱스트린 유도체, 소르비탄, 모노라우레이트, 트리에탄올아민 나트륨 아세테이트, 트리에탄올아민 올레이트 및 기타 이러한 제제를 함유할 수도 있다. 이러한 투여량 형태를 제조하는 실제적 방법은 공지되어 있으며 당해 분야의 숙련가에게 명백할 수 있다[참조: Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton, Pa., 15th Edition, 1975]. 투여될 조성물 또는 제형은 임의 경우에 치료될 피험자의 증상을 경감시키기에 충분한 양으로 소정량의 활성 화합물을 함유할 수 있다.
잔여량이 비독성 담체로 보충되는 0.005% 내지 100% 범위의 활성 성분을 함유하는 투여량 형태 또는 조성물를 제조할 수 있다.
경구 투여의 경우, 약제학적 조성물은, 예를 들어, 결합제(예: 예비젤라틴화된 옥수수 전분, 폴리비닐 피롤리돈 또는 하이드록시프로필 메틸셀루로즈), 윤활제(예: 마그네슘 스테아레이트, 활석 또는 실리카), 붕해제(예: 감자 전분 또는 나트륨 전분 글리콜레이트) 또는 습윤제(예: 나트륨 라우릴 설페이트)와 같은 약제학적으로 허용되는 부형제와 함께 통상의 수단으로 제조되는 정제 또는 캅셀제의 형태를 취할 수 있다. 정제는 당해 분야에 익히 공지된 방법으로 피복할 수 있다.
약제학적 제제는 액체 형태, 예를 들어, 액제, 시럽제 또는 현탁제일 수도 있으며, 사용하기 전에 물 또는 기타 적합한 비히클로 재구성하기 위한 약물 제품으로서 존재할 수 있다. 이러한 익체 제제는 현탁제(예: 솔비톨 시럽, 셀루로즈유도체 또는 수소화 지방), 유화제(예: 레시틴 또는 아카시아), 비수성 비히클(예: 아몬드유, 유성 에스테르 또는 분별증류된 식물성 오일) 및 방부제(예: 메틸 또는 프로필-p-하이드록시벤조에이트 또는 소르브산)과 같은 약제학적으로 허용되는 첨가제와 함께 통상의 수단으로 제조할 수 있다.
직장 투여에 적합한 제형은 바람직하게는 단위 투여량 좌자제로서 존재한다. 이는 활성 화합물과 하나 이상의 통상의 고체 담체, 예를 들어, 코코아 버와 혼합한 다음, 수득되는 혼합물을 성형하여 제조할 수 있다.
피부 또는 안구에 국소 적용하기에 적합한 제형은 바람직하게는 연고, 크림, 로션, 페이스트, 겔, 스프레이, 에어로졸 또는 오일의 형태이다. 사용될 수 있는 담체로는 바셀린, 라놀린, 폴리에틸렌 글리콜, 알콜 및 이들 2개 이상의 배합물이 포함된다. 국소용 제형은 추가로 유리하게는 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알콜, 폴리(알킬렌 글리콜), 폴리/하이드록시알킬, (메트)아클릴레이트 또는 폴리(메트)아클리아미드 중에서 선택되는 증점제 0.05 내지 15중량%를 함유한다. 국소용 제형은 가장 빈번하게는 점적주입에 의해 또는 연고로서 결막낭내로 적용된다. 그러나, 이는 안구, 겸상정맥동 및 외이도의 세척 또는 윤활용으로 사용될 수도 있다. 액체 상태의 국소용 제형은 활성 성분이 방출되는 스트립 및 콘택트 렌즈 등 형태의 친수성 3차원 중합체 매트릭스로서 존재할 수도 있다.
흡입에 의한 투여의 경우, 본원에서 사용하기 위한 화합물은 적합한 추진제, 예를 들어, 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 이산화탄소 또는 기타 적합한 가스를 사용하는 가압된 팩 또는 분무기로부터 에어로졸 스프레이 제시 형태로 전달될 수 있다. 가압된 에어로졸의 경우, 투여량 단위는 계량된 양을 전달하는 수치를 제공함으로써 측정할 수 있다. 예를 들어, 흡입기 또는 에서 사용하기 위한, 화합물 및 적합한 분말 기재(예: 락토스 또는 전분)의 분말 혼합물를 함유하는 젤라틴 캡슐 및 카트리지를 제형화할 수 있다.
협측(설하) 투여에 적합한 제형은 풍미 기재, 통상적으로 슈크로즈 및 아카시아 또는 트라가칸트내에 활성 화합물을 함유하는 로젠지제, 및 불활성 기재(예: 젤라틴 및 글리세린 또는 슈크로즈 및 아카시아)내에 당해 화합물을 함유하는 파스틸을 포함한다.
화합물은 주사, 예를 들어, 일시 주사 또는 연속적 주입에 의한 비경구 투여용으로 제형화할 수 있다. 주사용 제형은, 예를 들어 앰플중의 단일 투여량 형태 또는 방부제가 첨가된 다중 투여량 형태로서 존재할 수 있다. 조성물은 유성 또는 수성 비히클중의 현탁액, 용액, 유액과 같은 형태를 취할 수 있으며, 현탁제, 안정화제 및/또는 분산제와 같은 제제를 함유할 수 있다. 대안으로, 활성 성분은 사용하기 전에 적합한 비히클, 예를 들어, 멸균 발열성 물질제거 증류수 또는 기타 용매로 구성하기 위한 분말 형태로서 존재할 수 있다.
경피 투여에 적합한 제형은 장시간 동안 수용자의 표피와 최초 접촉된 형태로 유지되기에 적합한 별개의 패치로서 존재할 수 있다. 이러한 패치는 적합하게는, 예를 들어, 활성 화합물에 대해 0.1 내지 0.2M 농도의 임의로 완충된 수용액으로서 활성 화합물을 함유할 수 있다. 경피 투여에 적합한 제형은 전리요법[참조 문헌: Pharmaceutical Research 3(6), 318 (1986)]에 의해 전달될 수도 있으며, 통상적으로 활성 화합물의 임의로 완충된 용액의 형태를 취한다.
상기에 제시된 통상의 투여량 형태 이외에, 약제학적 조성물은 조절된 방출 방법 및/또는 전달 장치[참조 문헌: 미국 특허 제3,536,809호, 제3,598,123호, 제3,630,200호, 제3,845,770호, 제3,847,770호, 제3,916,899호, 제4,008,719호, 제4,687,610호, 제4,769,027호, 제5,059,595호, 제5,073,543호, 제5,120,548호, 제5,354,566호, 제5,591,767호, 제5,639,476호, 제5,674,533호 및 제5,733,566호]에 의해 투여할 수도 있다.
목적하는 혈중 수준은 혈장 수준에 의해 확인되는 바와 같이 활성제를 연속적으로 주입하여 유지시킬 수 있다. 담당 주치의가 독성이나 골수, 간 또는 신장 기증부전으로 인해 요법을 종결하거나 중단하거나 저 투여량으로 조정해야할 때 및 방법을 인지하고 있어야한다는 사실이 주지되어야 한다. 달리 언급하면, 담당 주치의는 (독성 부작용을 제외하고) 임상 반응이 적절하지 않은 경우 고 수준으로 조정해야할 때 및 방법도 인지하고 있어야 한다.
단독 또는 항-혈관생성제 또는 프로-혈관생성제와 배합된 엔도텔리아제 억제제의 효능 및/또는 독성은 당해 분야에 공지된 방법에 의해 평가할 수도 있다[참조 문헌; O'Reilly, Investigational New Drugs, 15:5-13 (1997)]. 예를 들어, 시험관내에서 내피 세포 증식, 이동 및 관 형성을 억제하는 표적 화합물의 능력에 기초한 시험관내 혈관생성 검정법을 사용할 수 있다. 대안으로, 닭 융모요막(CAM) 검정법 및 시신경유두 혈관생성 검정법과 같은 생체내 혈관생성 검정법을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 시험관내 혈관생성 억제제의 평가용으로 확립된 임상전 모델, 예를 들어, 각막 혈관생성 검정법, 안구 혈관생성의 영장류 모델, 전이 모델, 원발성 종양 성장 모델 및 종양 성장의 혈질전환 마우스 모델을 사용할 수 있다.
활성 화합물 또는 약제학적으로 허용되는 이의 유도체는 화합물이 체내로부터 신속하게 제거되는 것을 방지하는 담체, 예를 들어, 지효성 제형 또는 피복제로 제조할 수 있다.
조성물을 함유하며/하거나 이의 투여에 대한 지침서를 함께 함유하는 키트가 제공된다. 키트는 바람직하게는 멸균 형태로 포장된, 복합체 주사용 침 또는 주사기 및/또는 포장된 알콜 패드를 추가로 포함할 수 있다. 지침서는 임상의 또는 환자가 활성 성분을 투여하기 위해 임의로 포함된다.
마지막으로, 화합물 또는 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인 또는 이러한 제제중의 어느 하나를 함유하는 조성물은 포장재료와 포장 재료내의 본원에서 고려되는 질병 또는 질환을 치료하기에 효과적인 본원에서 제공되는 화합물 또는 이의 적합한 유도체 및 화합물 또는 이의 적합한 유도체가 본원에서 고려되는 질병 또는 질환을 치료용임을 명시하는 라벨을 함유하는 제품으로서 포장될 수 있다. 라벨은 당해 요법이 허가된 질환을 임의로 포함할 수 있다.
I. 치료 방법
1. 바람직하지 않은 혈관생성의 치료
본원에서는 포유동물에서 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈간생성과관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는데 사용되는 화합물 및 조성물이 제공된다. 하나의 양태에서, 방법은 포유동물에게 엔도텔리아제 억제제의 유효량을 투여하여 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 것을 포함한다. 바람직한 양태에서, 치료 또는 예방시 사용되는 엔도텔리아제 억제제는 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제와 함께 투여된다. 치료되는 포유동물은 사람일 수 있다.
다른 양태에서, 치료법 또는 예방법은, 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제를 엔도텔리아제 억제제와 동시에 투여하거나, 엔도텔리아제 억제제의 투여 후 또는 전에 투여하는 것을 추가로 포함하며, 당해 엔도텔리아제 억제제는 엔도텔리아제의 활성을 억제하는 것으로 동정된 임의 화합물일 수 있으며, 항체, 또는 엔도텔리아제에 대한 결합 영역을 함유하는 이의 단편 또는 유도체, 엔도텔리아제를 암호화하는 안티센스 핵산, 및 이종성 뉴클레오타이드 서열이 삽입되어 이종성 서열이 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분의 생물학적 활성을 불활성화시키는 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분을 함유하는 핵산(여기서, 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 부분은 이종성 서열에 플랭킹되어 엔도텔리아제를 암호화하는 게놈 유전자와의 상동성 재조합을 촉진한다)포함한다.
치료 또는 예방될 바람직하지 않거나 비정상적인 혈관생성은 고형 신생물, 혈관 기형, 심혈관 질환, 만성 염증 질병, 비정상적 상처 회복(예를 들어 녹내장 제거 수술 및 엑시머 레이저 안구 수술 후에 관찰됨), 순환계 질환, 크레스트 증후군, 피부 질환 및 안구 질환을 포함하나 이에 제한되지 않는 질환 및 장애와 관련된다. 치료 또는 예방될 혈관 기형 및 심혈관 질환으로는 맥관섬유종, 혈관지방종, 죽상경화증, 재발협착증/재관류 손상, 동정맥 기형, 혈관종증 및 혈관 유착, 혈관 과오종을 동반한 연골형성부전증(파푸치 증후군), 유전성 출혈성 모세혈관확장증(렌두-오슬러-웨버 증후군) 또는 본 히플 린다우 증후군이 포함되며, 치료 또는 예방될 만성 염증 질병은 진성 당뇨병, 혈우병 관절, 염증성 장질환, 비치유성 골절, 치주염(급속 진행성 및 연소성), 건선, 류마티즈 관절염, 정맥울혈성 궤양, 과립성-화상, 비후성 반흔, 간경변증, 방사선골괴사, 수술후 유착, 화농성 녹내장 또는 전신성 경화증이 포함되며, 치료 또는 예방될 순환계 질환은 레이노 현상이며, 치료 또는 예방될 크레스트 증후군은 석회증, 식도성 연하곤란, 수지경화증 및 모세혈관확장증이고, 치료 또는 예방될 피부 질환은 전신성 혈관염, 경피증, 괴저 농피증, 혈관병, 정맥 또는 동맥 궤양, 스터지-웨버 증후군, 포도주양 모반, 청색고무수포모반증후군, 클리펠-트레나우니 웨버 증후군 또는 오슬레-웨버-렌두 증후군이며, 치료 또는 예방될 안구 질환은 안구의 신생혈관 질병, 각막 이식편 혈관신생, 안구내의 황반 변성, 신생혈관 녹내장, 트라코마, 당뇨병성 망막증, 근시성 변성, 미숙아망막병증, 수정체후부섬유증식증 또는 각막 혈관신생이다.
a. 안티센스 치료제
구체적 양태에서, 상기 기술한 바와 같이, 엔도텔리아제 기능을 엔도텔리아제 안티센스 핵산으로 감소 또는 억제하여 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방한다. 엔도텔리아제 또는 이의 부분을 암호화하는 유전자 또는 cDNA에 대해 안티센스인 6개 이상의 뉴클레오타이드의 핵산을 치료용 또는 예방용으로 사용한다. 본원에서 사용되는 엔도텔리아제 "안티센스" 핵산은 일부 서열의 상보성으로 인해 엔도텔리아제 RNA(바라직하게는 mRNA)의 부분에 하이브리드화할 수 있는 핵산을 의미한다. 안티센스 핵산은 엔도텔리아제 mRNA의 암호화 및/또는 비암호화 영역에 상보적일 수 있다. 이러한 안티센스 핵산은 엔도텔리아제 기능을 감소 또는 억제하는 치료제로서의 용도를 가지며 상기 기술한 바와 같은 질환의 치료 또는 예방시 사용할 수 있다.
엔도텔리아제 안티센스 핵산은 6개 이상의 뉴클레오타이드로 이루어지며 바람직하게는 (6개 내지 약 150개의 뉴클레오타이드 또는 보다 바람직하게는 6개 내지 50개의 뉴클레오타이드의 범위인) 올리고뉴클레오타이드이다. 구체적 국면에서, 올리고뉴클레오타이드는 10개 이상의 뉴클레오타이드, 15개 이상, 100개 이상 또는 125개 이상의 뉴클레오타이드이다. 올리고뉴클레오타이드는 DNA 또는 RNA 또는 키메라 혼합물 또는 이의 유도체 또는 변형된 형태, 일본쇄 또는 이본쇄일 수 있다. 올리고뉴클레오타이드는 염기 잔기, 당 잔기 또는 포스페이트 골격이 변형될 수 있다. 올리고뉴클레오타이드는 기타 첨가 그룹, 예를 들어, 펩타이드 또는 세포 막을 통한 수송을 촉진하는 제제[참조 문헌: Letsinger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86:6553-6556(1989); Lemaitre et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84:648-652(1987); 1988년 12월 15일자로 공개된 PCT 공개공보 제WO 88/09810호] 또는 혈액-뇌 장벽[참조 문헌: 1988년 4월 25일자로 공개된 PCT 공개공보 제WO 89/10134호], 하이브리드화-자극된(hybridization-triggered) 분해제[참조 문헌: Krol et al., BioTechniques 6:958-976 (1988)] 또는 삽입제[참조 문헌: Zon, Pharm. Res. 5:539=549 (1988)]를 포함한다.
엔도텔리아제 안티센스 핵산은 바람직하게는 올리고뉴클레오타이드, 보다 바람직하게는 일본쇄 DNA이다. 바람직한 국면에서, 올리고뉴클레오타이드는 사람 엔도텔리아제의 부분에 안티센스인 서열을 포함한다. 올리고뉴클레오타이드는 당해 분야에 일반적으로 공지된 치환체로 이의 구조상의 임의 위치에서 변형될 수 있다.
엔도텔리아제 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 5-플루오로우라실, 5-브로모우라실, 5-클로로우라실, 5-요오도우라실, 하이포크산틴, 크산틴, 4-아세틸시토신, 5-(카복시하이드록실메틸) 우라실, 5-카복시메틸아미노메틸-2-티오우리딘, 5-카복시메틸아미노메틸우라실, 디하이드로우라실, 베타-D-갈라톡실큐에오신, 이노신, N6-이소펜테닐아데닌, 1-메틸구아닌, 1-메틸이노신, 2,2-디메틸구아닌, 2-메틸아데닌, 2-메틸구아닌, 3-메틸시토신, 5-메틸시토신, N6-아데닌, 7-메틸구아닌, 5-메틸아미노메틸우라실, 5-메톡시아미노메틸-2-티오우라실, 베타-D-마노실큐에오신, 5'-메톡시카복시메틸우라실, 5-메톡시우라실, 2-메틸티오-N6-이소펜테닐아데닌, 우라실-5-옥시아세트산(v), 와이부톡소신, 슈도 우라실, 큐에오신, 2-티오시토신, 5-메틸-2-티오우라실, 2-티오우라실, 4-티오우라실, 5-메틸우라실, 우라실-5-옥시아세트산 메틸에스테르, 우라실-5-옥시아세트산(v), 5-메틸-2-티오우라실, 3-(3-아미노-3-N-2-카복시프로필) 우라실, (acp3)w 및 2,6-디아미노푸린을 포함하나 이에 제한되지 않는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 변형된 염기 잔기를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 올리고뉴클레오타이드는 아라비노스, 2-플루오로아라비노스, 크실룰로즈 및 헥소스를 포함하나 이에 제한되지 않는 그룹으로부터 선택되는 하나이상의 변형된 당 잔기를 포함한다. 올리고뉴클레오타이드는 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트, 포스포라미도티오에이트, 포스포라미데이트, 포스포로디아미데이트, 메틸포스포네이트, 알킬 포스포트리에스테르 및 포름아세탈 또는 이의 유사체로부터 선택되는 하나 이상의 변형된 포스페이트 골격을 포함할 수 있다.
올리고뉴클레오타이드는 α-아노머 올리고뉴클레오타이드일 수 있다. α-아노머 올리고뉴클레오타이드는 쇄들이 서로 평행하게 배향되는 상보적 RNA와의 특이적 이본쇄 하이브리드를 형성한다[참조 문헌: Gautier et al., Nucl. Acids Res. 15:6625-6641 (1987)].
올리고뉴클레오타이드는 다른 분자, 예를 들어, 펩타이드 하이브리드화 자극된 가교제, 수송제 및 하이브리드화-자극된 분해제와 접합될 수 있다.
올리고뉴클레오타이드는 당해 분야에 공지된 표준 방법, 예를 들어, 자동화 DNA 합성기(예를 들어, 바이오서치(Biosearch) 또는 어플라이드 바이오시스템스(Applied Biosystems) 등으로부터 상업적으로 입수할 수 있다)를 사용하여 합성할 수 있다. 예를 들어, 포스포로티오에이트 올리고뉴클레오타이드는 슈타인(Stein) 등의 방법[참조 문헌: Nucl. Acids Res. 16:3209 (1988)]으로 합성할 수 있으며, 메틸포스포네이트 올리고뉴클레오타이드는 조절된 다공성 유리 중합체 지지체[참조 문헌: Sarin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85:7448-7451(1988)]를 사용하여 제조할 수 있다.
구체적 양태에서, 엔도텔리아제 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 촉매적 RNA 또는 리보자임[참조 문헌: 1990년 10월 4일자로 공개된 PCT 국제공개공보 제WO90/11364; Sarver et al., Science 247:1222-1225 (1990)]을 포함한다. 다른 양태에서, 올리고뉴클레오타이드는 2'-O-메틸리보뉴클레오타이드[참조 문헌: Inoue et al., Nucl. Acids Res. 15:6131-6148 (1987)] 또는 키메라 RNA-DNA 유사체[참조 문헌: Inoue et al., FEBS Lett. 215:327-330 (1987)]이다.
대안적 양태에서, 엔도텔리아제 안티센스 핵산은 외인성 서열로부터의 전사에 의해 생성된다. 예를 들어, 벡터를 생체내에서 벡터 또는 이의 부분이 전사되는 세포에 의해 흡수되도록 도입하여 안티센스 핵산(RNA)를 제조할 수 있다. 이러한 벡터는 엔도텔리아제 안티센스 핵산을 암호화하는 서열을 함유할 수 있다. 이러한 벡터는 에포좀 상태로 유지되거나, 전사되어 목적하는 안티센스 RNA를 생성할 수 있는 동안은 염색체내로 삽입된다. 이러한 벡터는 당해 분야에서 표준인 재조합 DNA 기술 방법으로 작제할 수 있다. 벡터는 플라스미드, 바이러스 또는 포유동물 세포에서 복제 및 발현용으로 사용되는 당해 분야에 공지된 다른 것일 수 있다. 엔도텔리아제 안티센스 RNA를 암호화하는 서열은 포유동물, 바람직하게는 사람 세포에서 작용하는 당해 분야에 공지된 임의 프로모터에 의해 발현시킬 수 있다. 이러한 프로모터는 유도성 또는 구성적일 수 있다. 이러한 프로모터로는 SV40 초기 프로모터 영역[참조 문헌: Bernoist and Chambon, Nature 290:304-310 (1981), 라우스 육종 바이러스의 긴 3' 말단 반복부내에 함유된 프로모터[참조 문헌: Yamamoto et al., Cell 22:787-797 (1980), 헤르페스 티미딘 키나제 프로모터[참조 문헌: Wagner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:1441-1445 (1981) 또는 메탈로티오닌(metallothionein) 유전자[참조 문헌: Brigster et al., Nature 296:39-42(1982)등이 포함하나 이에 제한되지 않는다.
안티센스 핵산은 엔도텔리아제 유전자, 바람직하게느 사람 엔도텔리아제 유전자의 RNA 전사물의 적어도 일부분에 상보적인 서열을 포함한다. 절대적 상보성이 바람직하나 요구되지는 않는다.
바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈과생성과 관련되는 질병 또는 질호나을 치료 또는 예방하기에 효과적일 수 있는 엔도텔리아제 안티센스 핵산의 양은 질병의 성질에 따라 좌우될 수 있으며, 표준 임상 기술에 의해 실험적으로 측정할 수 있다. 가능한 경우, 시험관내에서 세포내의 안티센스 세포독성을 측정한 다음, 시험하기 전에 유용한 동물 모델 시스템에서 사용하고 사람에서 사용하는 것이 바람직하다.
2. 결손 혈관생성의 치료
다른 구체적 양태에서, 포유동물에게 서열 1에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화하는 핵산에 의해 적어도 부분적으로 암호화되는 엔도텔리아제 단백질, 혈관생성을 촉진시 활성인 단백질의 도메인, 유도체 또는 유사체, 당해 단백질을 암호화하는 핵산 및 혈관생성의 촉진시 활성인 단백질의 도메인, 유도체 또는 유사체의 유효량을 투여함으로써 결손 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는, 포유동물에서 상기 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법이 본원에서 제공된다.
바람직한 양태에서, 엔도텔리아제 단백질, 당해 단백질의 도메인, 유도체 또는 유사체, 당해 단백질을 암호화하는 핵산 및 당해 단백질의 도메인, 유도체 또는유사체르 암호화하는 핵산은 약제학적으로 허요되는 담체 또는 부형제와 함께 투여된다.
다른 바람직한 양태에서, 치료될 포유동물은 사람이다. 치료법 또는 예방법은 프로-혈관생성 치료제 또는 프로-혈관생성제를 투여하는 것을 추가로 포함한다. 또 다른 바람직한 양태에서, 당해 치료제를 사용하여 생리학적 혈관생성, 특히 정상적 태반, 배아, 태아 및 출산후 발달 및 성장, 난포, 황체 및 월경후 자궁내막의 생리학적으로 주기적인 발달 또는 상체 치유와 관련되는 혈관생성을 촉진하는데 사용한다.
치료시 사용되는 프로-혈관생성제는, 예를 들어, 염기성 섬유모세포 성장 인자(예: bFGF 및 FGF-2), 혈관 내피 성장 인자/혈관 투과성 인자(예: VEGF/VPF 및 배스큘로트로핀, 혈소판-유래된 내피 세포 성장 인자(예: PD-DEGF 및 티미딘 포스포릴라제), 형질전환 성장 인자-베타(TGF-β) 또는 안지오포이틴-1(Ang-1)일 수 있다.
유전자 요법
예시적 양태에서, 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 기능성 도메인 또는 유도체를 암호화하는 핵산을 포함하는 핵산은 유전자 요법을 사용하여 엔도텔리아제 단백질의 기능을 촉진하도록 투여된다. 유전자 요법은 피험자에게 핵산을 투여함으로써 수행되는 요법을 의미한다. 상기 양태에서, 핵산은 엔도텔리아제 단백질 기능을 촉진함으로써 치료 효과를 매개하는 이의 암호화된 단백질을 생성한다. 당해 분야에서 유용한 유전자 요법용 방법 중 어느 것이라도 사용할 수 있다[참조 문헌:Goldspiel, et al., Clinical Pharmacy 12:488-505 (1993); Wu and Wu, Biotherapy 3:87-95 (1991); Tolstoshev, Ann. Rev. Pharmacol. Toxico. 32:573-596 (1993); Mulligan, Science 260:926-932 (1993); and Morgan and Anderson, Ann. Rev. Biochem. 62:191-217 (1993); TIBTECH 11(5):155-215 (1993)]. 예를 들어, 유전자 요법용의 하나의 치료학적 조성물은 적합한 숙주에서 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 도메인, 다편 또는 키메라 단백질을 발현하는 발현 벡터의 일부인 엔도텔리아제-암호화 핵산을 포함한다. 특히, 이러한 핵산은 엔도텔리아제 암호화 영역에 작동적으로 연결된 프로모터, 유도성 또는 구성적이며 임의로 조직 특이적인 프로모터를 가진다. 다른 특정 양태에서, 엔도텔리아제 암호화 서열 및 기타 임의 목적하는 서열이 게놈내의 목적하는 부위에서 상동성 재조합을 촉진하는 영역에 의해 플랭킹되어 있어 엔도텔리아제 핵산의 염색체내 발현을 제공하는 핵산 분자가 사용된다[참조 문헌: Koller and Smithies, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:8932-8935 (1989); Zijlstra et al., Nature 342:435-438 (1989)].
핵산의 환자내로의 전달은, 환자가 핵산 또는 핵산-함유 벡터에 직접 노출되는 경우 직접적일 수 있으며, 먼저 세포가 시험관내에서 핵산으로 형질전화된 다음, 환자에게 이식되는 경우에는 간적접일 수 있다. 이들 두 접근법은 생체내 또는 생체외 유전자 요법으로서 각각 공지되어 있다.
구체적 양태에서, 핵산은 직접 생체내 투여됨으로써 발현되어 암호화된 산물을 생성한다. 이는 당해 분야에 공지된 다수의 방법, 예를 들어, 적절한 핵산 발현 벡터의 일부로서 핵산을 작제하고, 세포내 상태가 되도록 예를 들어 결손 또는약독화된 레트로바이러스 또는 기타 바이러스 벡터[참조 문헌: 미국 특허 제4,980,286호]를 사용하여 주입하거나 나(裸)형태의 DNA를 직접 주사하거나 미세입자 충격(예: 유전자 총: 제조원: Biolstic, Dupont) 또는 지질 또는 세포 표면 수용체 또는 형질감염제로의 피복, 리포좀, 미세입자 또는 미세캡슐내의 캡슐화를 사용하거나 핵으로 도입되는 것으로 공지된 펩타이드에 연결시켜 투여하거나 (수용체를 특이적으로 발현하는 표적 세포형에 대해 사용될 수 있는) 세포-매개된 엔도사이토시스[참조 문헌: Wu and Wu, J. Biol. Chem. 262:4429-4432 (1987)]로 도입되는 리간드에 연결시켜 투여함으로써 상기 핵산을 투여하여 달성할 수 있다. 다른 양태에서, 리간드가, 엔도좀을 파괴하여 핵산이 리소좀 분해되지 않게 하는 용해성(fusogenic) 바이러스 단백질인 핵산-리간드 복합체를 형성시킬 수 있다. 또 다른 양태에서, 핵산은 특이적 수용체를 표적화함으로써 세포 특이적 흡수 및 발현에 대해 생체내에서 표적화시킬 수 있다[참조 문헌: 1992년 4우러 16일자로 공개된 PCT 공개공보 제WO 92/06180호(Wu et al.); 1992년 12월 23일자로 공개된 제WO 92/22635호(Wilson et al.); 1992년 11월 26일자로 공개된 제WO92/20316호(Findeis et al.); 1993년 7월 22일자로 공개된 제WO93/14188호(Clarke et al.), 1993년 10월 14일자로 공개된 제WO93/20221호(Young)]. 대안으로, 핵산을 세포내로 도입하고 상동성 재조합에 의해 발현용 숙주 세포 DNA내로 혼입시킬 수 있다[참조 문헌: Koller and Smities, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:8932-8935 (1989); Zijlstra et al., Nature 342:435-438 (1989)].
구체적 양태에서, 엔도텔리아제 핵산을 함유하는 바이러스 벡터가 사용된다.예를 들어, 레트로바이러스 벡터를 사용할 수 있다[참조 문헌: Miller et al., Meth. Enzymol. 217:581-599(1993)]. 이러한 레트로바이러스 벡터는 바이러스 게놈의 팩키징 및 숙주 세포 DNA내로의 삽입에 필수적이지 않은 레트로바이러스 서열이 결실되도록 변형되었다. 유전자 요법에서 사용되는 엔도텔리아제 핵산은 벡터내로 클로닝하여 유전자가 환자로 전달되는 것을 촉진다. 레트로바이러스 벡터에 관한 보다 상세한 설명은 화학요법에 보다 내성인 줄기 세포를 생성시키기 위해 mdr1 유전자를 조혈 모세포로 전달하는 레트로바이러스의 사용을 기술하는 문헌[참조 문헌: Boesen et al., Biotherapy 6:291-302 (1994)]에서 찾을 수 있다. 유전자 요법에서 레트로바이러스 벡터의 사용을 설명하는 기타 참조 문헌은 다음과 같다: Clower et al., J. Clin. Invest. 93:644-651 (1994); Kiem et al., Blood 83:1467-1437 (1994); Salmons and Gunzberg, Human Gene Therapy 4:129-141 (1993); and Grossman and Wilson, Curr. Opin. in Genetics and Devel. 3:110-114 (1993).
아데노바이러스는 유전자 요법에서 사용될 수 있는 다른 바이러스이다. 아데노바이러스는, 특히 유전자를 호흡기 상피로 전달하는데 적절한 비히클이다. 아데노바이러스는 천연적으로 호흡기 상피를 감염되어 경도의 질병을 유발한다. 아데노바이러스-기반 전달 시스템에 대한 기타 표적은 간, 중추신경계, 내피 세포 및 근육이다. 아데노바이러스는 미분열 세포를 감염시킬 수 있다는 잇점을 갖는다. 문헌[참조 문헌: Kozarsky and Wilson, Current Opinion in Genetics and Development 3:499-503 (1993)]은 아데노바이러스-기반 유전자 요법의 개관을 제시한다. 문헌[참조 문헌: Bout et al., Human Gene Therapy 5:3-10 (1994)]는 유전자를 레수스(rhesus) 원숭이로 전달하는 아데노바이러스 벡터의 용도를 입증한다. 유전자 요법에서의 아데노바이러스의 용도의 다른 예는 다음 문헌[참조 문헌: Rosenfeld et al., Science 252:431-434 (1991); Rosenfeld et al., Cell 68:143-155 (1992); 및 Mastrangeli et al., J. Clin. Invest. 91:225-234 (1993)]에서 찾을 수 있다.
아데노-관련된 바이러스(AVV)가 또한 유전자 요법에서의 용도에 대해 제안되었다[참조 문헌: Walsh et al., Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 204:289-300 (1993)].
유전자 요법에 대한 다른 접근법은 전기천공, 리포펙션, 인산칼슘 매개된 형질감염 또는 바이러스 감염과 같은 방법을 사용하여 유전자를 조직 배양물중의 세포로 전달하는 것과 관련된다. 통상적으로, 전달 방법은 선택성 마커의 세포로의 전달을 포함한다. 이어서 세포를 선택하여 전달된 유전자를 흡수하여 발현하는 세포를 분리한다. 이어서 상기 세포를 환자에게 전달시킨다.
상기 양태에서, 핵산은 수득되는 재조합 세포의 생체내 투여 전에 세포내로 도입된다. 이러한 도입은 형질감염, 전기천공, 미세주입, 핵산 서열을 함유하는 바이러스 또는 박테리오파지 벡터로의 감염, 세포 융합, 염색체-매개된 유전자 전달, 미세세포-매개된 유전자 전달 또는 스페로플라스트 융합 등을 포함하나 이에 제한되지 않는, 당해 분야에 공지된 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 외래 유전자를 세포내로 도입하기 위한 많은 기술이 당해 분야에 공지되어 있으며[참조 문헌: Loeffler and Behr, Meth. Enzymo. 217:599-618 (1993); Cohen et al., Meth.Enzymol. 217:618-644 (1993); Cline, Pharmac. Ther. 29:69-92 (1985)] 사용될 수 있으나, 단 수용체 세포의 필수적인 발달상의 기능 및 생리학적 기능은 파괴되지 않아야 한다. 당해 기술은 핵산이 세포에 의해 발현될 수 있고 바람직하게는 유전성이며 이의 세포 자손에 의해 발현될 수 있도록 핵산의 세포로의 안정한 전달을 제공하여야 한다.
수득되는 재조합 세포는 당해 분야에 공지된 다양한 방법으로 환자에게 전달할 수 있다. 바람직한 양태에서, 상피 세포를 예를 들어 피하 주입한다. 다름 양태에서, 재조합 피부 세포를 피부 이식편으로서 환자에게 적용할 수 있다. 재조합 혈액 세포(예: 조절 모세포 또는 전구 세포)는 바람직하게는 정맥내 투여한다. 사용하기 위해 고려되는 세포의 양은 목적하는 효과 또는 환자 상태 등에 따라 좌우되며 당해 분야의 숙련가에 의해 측정될 수 있다.
유전자 요법의 목적을 위해 핵산이 도입될 수 있는 세포는 임의 목적하는 유용한 세포형을 포함하며 상피 세포, 내피 세포, 각질세포, 섬유모세포, 근육 세포, 간세포, 혈액 세포(예: T 림프구, B 림프구, 단핵구, 마크로파지, 호중구, 호산구, 거핵세포 및 과립구), 예를 들어 골수, 탯줄 혈액, 말초 혈액 또는 태아 간 등으로부터 수득된 다양한 줄기 세포 또는 전구 세포, 특히 조혈 모세포 또는 전구 세포를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
바람직한 양태에서, 유전자 요법용으로 사용되는 세포는 환자에 대해 자가성이다. 재조합 세포가 유전자 요법에서 사용되는 양태에서, 엔도텔리아제 핵산은 세포 또는 이의 자손에 의해 발현되도록 세포내로 도입한 다음, 재조합 세포를 치료 효과를 위해 생체내 투여한다. 구체적 양태에서, 줄기 세포 또는 전구 세포가 사용된다. 분리되고 시험관내에서 유지될 수 있는 임의 줄기 세포 및/또는 전구 세포가 이러한 양태에 따라서 잠재적으로 사용될 수 있다. 이러한 줄기 세포는 조혈 모세포(HSC), 피부 및 소화기관의 내막과 같은 상피 조직의 줄기 세포, 배하 심장근 세포, 간 줄기 세포[참조 문헌: PCT 공개공보 제WO93/08598호(1994년 4월 28일)] 및 신경 줄기 세포[참조 문헌: Stemple and Anderson, Cell 71:973-985 (1992)]를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
상피 줄기 세포(ESC) 또는 각질세포는 공지된 방법을 사용하여 피부 및 소화기관의 내막과 같은 조직으로부터 수득할 수 있다[참조 문헌: Rheinwald, Meth. Cell Bio. 21A:229 (1980)]. 피부와 같은 중층 상피 조직에서, 재생은 기저층에 가장 근접한 배아층내에서 줄기 세포의 유사분열에 의해 발생한다. 소화기관의 내막내의 줄기 세포는 상기 조직의 빠른 재생 속도를 제공한다. 환자 또는 공여체의 피부 또는 소화기관의 내막으로부터 수득된 ESC 또는 각질세포는 조직 배양으로 성장시킬 수 있다[참조 문헌: Rheinwald, Meth. Cell Bio. 21A:229 (1980); Pittelkow and Scott, Mayo Clinic Proc. 61:771 (1986)]. ESC가 공여체에 의해 제공되는 경우, 숙주대 이식편 반응성을 억제하는 방법(예: 면역 억제를 촉진하거나 조절하는 방사선 조사, 약물 또는 항체 투여)을 사용할 수도 있다.
조혈 모세포(HSC)에 대해, HSC의 분리, 증식 및 시험관내 유지를 제공하는 임의 기술을 당해 양태에서 사용할 수 있다. 이를 달성할 수 있는 기술은 (a) 장래의 숙주 또는 공여체로부터 분리된 골수세포로부터의 HSC 배양물의 분리 및 확립또는 (b) 동종성 또는 이종성일 수 있는 미리 확립된 장기간 HSC 배양물의 사용을 포함한다. 비자가성 HSC는 바람직하게는 장래의 숙주/환자의 이식 면역 반응을 억제하는 방법과 병용하여 사용한다. 특정 양태에서, 사람 골수 세포는 침 흡인으로 후방 장골능선으로부터 수득할 수 있다[참조 문헌: Kodo et al., J. Clin. Invest. 73:1377-1384 (1984)]. 바람직한 양태에서, HSC는 고농축되거나 실질적으로 순수한 형태로 제조할 수 있다. 이러한 농축은 장기간 배양 전이나 배양 동안 또는 후에 달성할 수 있으며 당해 분야에 공지된 임의 기술을 사용하여 이루어질 수 있다. 골수 세포의 장기간 배양은, 예를 들어, 변형된 덱스터(Dexter) 세포 배양 기술[참조 문헌: Dexter et al., J. Cell Physiol. 91:335 (1977)] 또는 위틀콕-위트(Witlock-Witte) 배양 기술[참조 문헌; Witlock-Witte, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:3608-3612 (1982)]을 사용하여 확립하고 유지시킬 수 있다.
구체적 양태에서, 유전 요법의 목적을 위해 도입될 핵산은 암호화 영역에 작동적으로 연결된 유도성 프로모터를 포함하여 당해 핵산의 발현은 적절한 전사 유도인자의 존재 또는 부재를 조절함으로써 조절할 수 있다.
J. 동물 모델
본원에서 형질전환 동물 모델이 제공된다. 하나의 양태에서, 결손 혈관생성과 관련되는 질병 및 질환용 동물 모델이 제공된다. 먼저 이러한 동물을 이의 염색체내의 엔도텔리아제 유전자와 (바람직하게는 이종성 서열, 예를 들어, 항생제 내성 유전자를 삽입하여) 생물학적으로 불활성화시킨 외인성 엔도텔리아제 유전자 간의 상동성 재조합을 촉진함으로써 생성시킬 수 있다. 바람직한 국면에서, 이러한 상동성 재조합은, 상동성 재조합이 발생하도록 배아-유래된 줄기(ES) 세포를 삽입에 의해 불활성화된 엔도텔리아제 유전자를 함유하는 벡터로 형질전환시킨 다음, ES 세포를 포배내로 주사하고 상기 포배를 양모(養母)에게 이식하고 이어서 엔도텔리아제 유전자가 불활성화된 키메라 동물("녹아웃(knockout) 동물")을 출산시킴으로써 수행한다[참조 문헌: Capecchi, Science 244:1288-1292 (1989)]. 키메라 동물을 교배시켜 추가의 녹아웃 동물을 생성시킬 수 있다. 이러한 동물은 마우스, 햄스터, 양, 돼지 또는 소 등일 수 있으며, 바람직하게는 비사람 동물이다. 구체적 양태에서, 녹아웃 마우스가 생성된다.
이러한 녹아웃 동물은 결손 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환이 발병하도록 발달하거나 상기 질병 또는 질환이 발병하기 쉬운 것으로 예상되므로, 예를 들어, 분자를 이러한 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 능력에 대해 스크리닝하거나 시험하기 위한, 이러한 질병 및 질환의 동물 모델로서의 용도를 갖는다.
별도의 양태에서, 조절되지 않으며/않거나 바람직하지 않은 혈관생성과 관련되는 질병 및 질환용 동물 모델이 제공된다. 먼저 이러한 동물을 이의 염색체내의 엔도텔리아제 유전자와 (바람직하게는 강력한 프로모터하의 발현에 의해) 과발현되거나 오발현될 수 있는 외인성 엔도텔리아제 유전자 간의 상동성 재조합을 촉진함으로써 생성시킬 수 있다. 바람직한 국면에서, 이러한 상동성 재조합은, 상동성 재조합이 발생하도록 배아-유래된 줄기(ES) 세포를 삽입에 의해 불활성화된 엔도텔리아제 유전자를 함유하는 벡터로 형질전환시킨 다음, ES 세포를 포배내로 주사하고 상기 포배를 양모에게 이식하고 이어서 엔도텔리아제 유전자가 과발현되거나 오발현된 키메라 동물을 출산시킴으로써 수행한다[참조 문헌: Capecchi, Science 244:1288-1292 (1989)]. 키메라 동물을 교배시켜 과발현되거나 오발현된 추가의 동물을 생성시킬 수 있다. 이러한 동물은 마우스, 햄스터, 양, 돼지 또는 소 등일 수 있으며, 바람직하게는 비사람 동물이다. 구체적 양태에서, 엔도텔리아제가 과발현되거나 오발현된 마우스가 생성된다.
이러한 녹아웃 동물은 조절되지 않으며/않거나 바람직하지 않은 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환이 발병하도록 발달하거나 상기 질병 또는 질환이 발병하기 쉬운 것으로 예상되므로, 예를 들어, 분자를 이러한 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 능력에 대해 스크리닝하거나 시험하기 위한, 이러한 질병 및 질환의 동물 모델로서의 용도를 갖는다.
하기 실시예는 단지 예증적 목적을 위해서만 포함되며 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
본원에서는 세포, 특히 내피 세포에서 발현되며 혈관생성에 관여하는 막 프로테아제 한 부류가 제공된다. 또한 본원에서는 당해 프로테아제의 활성을 조절하는 방법 및 이의 활성을 조절하는 화합물을 스크리닝하는 방법이 제공된다. 이러한 조절은 프로테아제의 활성을 억제하고 길항시키고 효능화시키고 달리는 변경하는 것을 포함한다. 단백질의 단백분해성 부분을 포함하는 이러한 프로테아제의 세포외 도메인이 특히 관심 대상이다.
특히, 본원에서 내피 단백질로서 명시되는 단백질의 프로테아제, 특히 이의 프로테아제 도메인이 제공된다. 엔도텔리아제(endotheliase)의 프로테아제 도메인 및 전장 엔도텔리아제을 암호화하는 핵산이 또한 제공된다. 예시적 양태에서, 1 및 2로서 명시된 엔도텔리아제, 특히 이의 프로테아제 도메인이 제공된다. 또한, 전장 엔도텔리아제 2 변이형이 제공된다. 엔도텔리아제를 암호화하는 당해 핵산 분자는 핵산을 함유하는 벡터 및 당해 벡터를 함유하는 세포와 같이 제공된다. 바람직한 엔도텔리아제는 서열 2, 4, 6, 또는 22에 제시된 아미노산 서열 및 특히 프로테아제 도메인 암호화 부분(서열 2, 서열 4의 아미노산 321 내지 688번 및 서열 6의 아미노산 321 내지 520번; 각 서열의 아미노산 320번은 프로테아제 도메인의 일부로서 임의로 포함된다)을 포함하는 것이다. 바람직하게는 전장을 따라서, 서열 1, 3, 5 또는 22에 제시된 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 부분, 특히 프로테아제 도메인 암호화 부분 또는 암호화된 단백질이 프로테아제 활성을 나타내기에 충분한 부분을 갖는 핵산 분자에 하이브리드화되는 핵산 분자가 제공된다.
바람직한 양태에서, 분리된 핵산 분자는 높은 엄격성(stringency) 조건하에 서열 1, 3 또는 5에 제시된 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산에 하이브리드화된다. 다른 바람직한 양태에서, 분리된 핵산 분자는 서열 1, 3 또는 5에 제시된 뉴클레오타이드의 서열을 함유한다.
하나의 양태에서, 분리된 핵산 분자는 14개, 16개, 30개, 100개의 뉴클레오타이드 또는 이의 전장 서열 이하를 함유한 분자를 포함하여, 서열 1, 3 또는 5에 제시된 뉴클레오타이드의 또는 이의 부분서열 만을 함유한다. 다른 양태에서, 분리된 핵산 분자는 제공된 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 암호화는 뉴클레오타이드 서열에 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 갖는다.
상기한 핵산 분자를 함유하는 벡터 및 플라스미드가 제공된다. 당해 플라스미 또는 벡터를 함유하는 세포가 본원에서 제공된다. 보다 바람직하게는, 당해 세포는 세균 세포, 효모 세포, 진균 세포, 식물 세포, 곤충 세포 또는 동물 세포이다.
핵산 분자를 함유하며, 바람직하게는 암호화된 엔도텔리아제 또는 이의 부분, 바람직하게는 이의 프로테아제 도메인을 발현하는 세포가 또한 제공된다. 세포 및 벡터는 표면에서 엔도텔리아제를 발현하도록 조작할 수 있으며, 이러한 세포는 바람직하게는 엔도텔리아제의 전장 암호화 부분을 함유한다. 다른 양태에서, 세포 및 벡터는 예를 들어 분비를 지시하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함시킴으로써 암호화 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 부분을 분비하도록 디자인된다.
상기 기술한 세포를 엔도텔리아제의 암호화된 프로테아제 도메인이 당해 세포에 의해 발현되는 조건하에 성장시켜 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인 또는 엔도텔리아제를 제조하고, 발현된 프로테아제 도메인 단백질을 회수하는 방법이 본원에서 제공된다.
엔도텔리아제, 바람직하게는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합, 특히 면역특이적으로 결합하는 항체가 또한 본원에서 제공된다.
엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인을 함유하는 약제를 포함하는 조성물이 제공된다. 또한, 배합물, 당해 배합물을 함유하는 키트 및 조성물 또는 단백질을 함유하는 제품이 제공된다. 하나의 양태에서, 엔도텔리아제의 억제제 또는 이의 프로테아제 활성의 억제제 및 기타 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제를 포함하는 배합물이 본원에서 제공된다. 엔도텔리아제 억제제 및 항-혈관생성제는 단일 약제학적 조성물로서 제형화할 수 있거나 각각이 별개의 약제학적 조성물로서 제형화할 수 있다. 당해 배합물을 함유하는 키트가 제공된다.
바람직하게는 비천연 프로모터의 조절하에, 엔도텔리아제를 암호화는 불활성된 유전자를 지니는 형질전환 비사람 동물 및 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자를 지니는 형질전환 비사람 동물이 제공된다.
엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인 부분의 접합체, 예를 들어, 엔도텔리아제와 엔도텔리아제를 특정 세포들 또는 조직들로 지시하는 표적화제의 접합체, 및 고체 지지체에 결합시키고 검출하기 위한 링커 또는 검출 잔기와의 접합체가 각각 제공된다. 예를 들어, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인은, 세포 특이적 표적화제, 특히 접합체 또는 이의 엔도텔리아제 부분을 내재화시키며 세포 표면 단백질에 결합하는 성장 인자 또는 모노클로날 항체와 같은 제제에 연결될 수 있다. 이러한 접합체는 다우노마이신 또는 기타 세포독성제와 같은 전구약물과 함께 투여하거나, 이러한 전구약물의 투여 전이나 후에 투여된다. 전구약물은 엔도텔리아제에 의해 활성화되도록 디자인한다. 표적화된 세포에 결합되고 내재화되는 경우, 엔도텔리아제는 활성화된 전구약물과 상호작용함으로써 약물의 표적 특이적 활성화 및 표적화된 세포의 선택적 치사 또는 억제를 위한 수단을 제공한다. 엔도텔리아제 또는 프로테아제 도메인 활성의 조절제가 또한 본원에서 제공된다.
엔도텔리아제의 프로테아제 도메인 및 이러한 도메인을 암호화하는 핵산을 사용한 예후적, 진단적 및 치료학적 스크리닝 방법이 본원에서 추가로 제공된다. 특히, 예후적, 진단적 및 치료학적 스크리닝 방법은 비정상적 수준의 혈관생성과 관련된 질병 또는 질환을 예방 또는 치료하는데 사용되거나 이러한 질병 또는 질환을 예방 또는 치료하는데 유용한 제제를 찾는데 사용된다.
엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물의 스크리닝 방법이 제공된다. 화합물을 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인, 및 엔도텔리아제에 대한 기질과 접촉시킴으로써 화합물을 동정하는 시험관내 검정법이 제공된다. 화합물의 존재하에 분해된 기질의 양이 화합물의 부재하의 양과 비교하여 변화되었다는 것은 화합물이 엔도텔리아제의 활성을 조절함을 나타낸다. 이러한 화합물은 추가의 분석을 위해 또는 엔도텔리아제의 활성을 억제하는데 사용하기 위해 선택하며, 예를 들어 억제제 또는 효능제가 있다. 시험관내 검정법은 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 직접적으로 또는 링커를 통해 고체 지지체에 연결시킴으로써 액체 상 또는 고체 상 기질 속에서 수행할 수 있다. 화합물은 기질을 엔도텔리아제 또는 이의 세포외 도메인 또는 단백분해 활성 부분을 발현하는 세포와 접촉시킴으로써 동정할 수도 있다.
하나의 양태에서, 엔도텔리아제의 조절제를 동정하는 방법은 (a) 엔도텔리아제를 엔도텔리아제의 기질과 접촉시키고 기질의 단백분해를 검출함으로써 엔도텔리아제의 활성을 평가하는 단계, (b) 엔도텔리아제를 시험 기질의 존재하에 엔도텔리아제의 기질과 접촉시키고 기질의 단백분해를 측정함으로써 엔도텔리아제의 활성을 평가하는 단계 및 (c) 단계(a) 및 (b)에서 평가된 엔도텔리아제의 활성을 비교함으로써 단계(a)에서 측정된 활성과 단계(b)에서 측정된 활성의 차이가 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 시험 물질을 지시하는 단계를 포함한다. 바람직한 양태에서, 다수의 시험 물질을 상기 스크리닝 방법으로 동시에 스크리닝한다.
또 다른 양태에서, 대조하며 스크리닝될 엔도텔리아제는 표적 세포로부터 분리되며 시험 물질은 치료학적 화합물이다. 시험 물질의 존재 및 부재하에 측정된 엔도텔리아제의 활성의 차이는 표적 세포가 치료학적 화합물에 반응함을 나타낸다. 예를 들어, 혈액 또는 기타 체액 중의 프로테아제의 검출 여부는 암, 특히 전이성 암의 지표가 될 수 있다.
신체 조직 및 체액 중의 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인 또는 암호화 핵산의 수준을 검출함으로써 질병 또는 질환을 진단하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 체액 또는 조직을 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인의 존재 또는 수준에 대해 시험하고 수준이 비-질병 상태보다 높거나 또는 낮은지를 평가하는 것을 요한다. 예를 들어, 피험자에서 엔도텔리아제의 비정상적 수준을 검출함으로서 질병 또는 질환을 진단하는 방법이 있다. 상기 방법은 피험자로부터 유래된 샘플 중에서 내피 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준을 측정하는 단계를 포함하며, 여기서 질병 또는 질환을 앓지 않는 유사 샘플중에서발견되는 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준에 대한 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준의 증가 또는 감소는 피험자에서 질병 또는 질환의 존재를 나타낸다.
또 다른 양태에서, 피험자에서 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환의 존재 또는 이의 발병에 대한 소인을 진단 또는 스크리닝하는 방법이 제공된다. 이러한 방법에서, 피험자로부터 유래된 샘플 중의 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준은, 당해 샘플중의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성이 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성을 갖지 않는 유사 샘플중에서 발견되는 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성에 비하여 증가된 경우 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성의 존재를 나타낸다.
또 다른 양태에서, 피험자에서 결손된 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환의 존재 또는 이의 발병에 대한 소인을 진단하거나 스크리닝하는 방법이 본원에서 제공된다. 이러한 방법은 피험자로부터 유래된 샘플중의 엔도텔리아제의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준을 측정하는 것을 포함하며, 여기서 결손된 혈관생성을 앓지 않는 유사 샘플중에서 발견되는 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준에 대한 당해 샘플중의 DNA, RNA, 단백질 또는 기능 활성의 수준의 감소는 결손된 혈관생성의 존재를 나타낸다.
포유동물에게 유효량의 엔도텔리아제의 억제제를 투여하여 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는, 상기 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법이 또한 제공된다. 치료 또는 예방시 사용되는 엔도텔리아제 억제제는 바람직하게는 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제와 함께 투여되며, 치료되는 포유동물은 사람이다. 본원에서 바람직한 억제제는 안티센스 핵산 분자를 포함하여, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인과 특이적으로 결합하는 항체, 암호화 mRNA의 해독 억제제 및 mRNA의 전사 억제제이다.
또 다른 양태에서, 치료법 및 예방법은 또한 추가의 항-혈관생성 치료제(들) 또는 항-혈관생성제를 함께 배합하여 투여하는 것을 포함한다. 추가의 항-혈관생성제 또는 치료제는, 엔도텔리아제 억제제와 동시에 투여하거나, 엔도텔리아제 억제제의 투여 후 또는 전에 투여할 수 있으며, 당해 엔도텔리아제 억제제는, 예를 들어, 엔도텔리아제에 대한 결합 영역을 함유하는 항체 또는 이의 단편 또는 유도체, 엔도텔리아제를 암호화하는 안티센스 핵산, 또는 이종성 뉴클레오타이드 서열이 삽입되어 이종성 서열이 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분의 생물학적 활성을 불활성화시키는 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분을 함유하는 핵산(여기서, 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 부분은 이종성 서열에 플랭킹되어 엔도텔리아제를 암호화하는 게놈 유전자와의 상동성 재조합을 촉진한다)일 수 있다.
치료 또는 예방될 바람직하지 않은 혈관생성은, 고형 신생물, 혈관 기형및 심혈관 질환, 만성 염증 질병, (예를 들어 녹내장 제거 수술 및 엑시머 레이저 안구 수술 후에 관찰되는) 비정상적 상처 회복, 순환계 질환, 크레스트 증후군, 피부 질환 및 안구 질환을 포함하나 이에 제한되지 않는 질병 및 질환과 관련된다. 치료 또는 예방될 혈관 기형 및 심혈관 질환으로는 맥관섬유종, 혈관지방종, 죽상경화증, 재발협착증/재관류 손상, 동정맥 기형, 혈관종증 및 혈관 유착, 혈관 과오종을 동반한 연골형성부전증(파푸치(Fafucci) 증후군), 유전성 출혈성 모세혈관확장증(렌두-오슬러-웨버(Rendu-Osler-Weber) 증후군) 및 본 히플 린다우(Von Hipple Lindau) 증후군이 포함되며, 치료 또는 예방될 만성 염증 질병으로는 진성 당뇨병, 혈우병 관절, 염증성 장질환, 비치유성 골절, 치주염(급속 진행성 및 연소성), 건선, 류마티즈 관절염, 정맥울혈성 궤양, 과립성-화상, 비후성 반흔, 간경변증, 방사선골괴사, 수술후 유착, 화농성 녹내장 또는 전신성 경화증이 포함되며, 치료 또는 예방될 순환계 질환은 레이노(Raynaud) 현상이며, 치료 또는 예방될 크레스트 증후군은 석회증, 식도성 연하곤란, 수지경화증 및 모세혈관확장증이고, 치료 또는 예방될 피부 질환은 전신성 혈관염, 경피증, 괴저 농피증, 혈관병, 정맥 또는 동맥 궤양, 스터지-웨버(Sturge-Weber) 증후군, 포도주양 모반, 청색고무수포모반증후군, 클리펠-트레나우니-웨버(Klippel-Trenaunay-Weber) 증후군 및 오슬레-웨버-렌두 증후군이며, 치료 또는 예방될 안구 질환은 안구의 신생혈관 질병에 의해 유발된 실명, 각막 이식편 혈관신생, 안구내의 황반 변성, 신생혈관 녹내장, 트라코마, 당뇨병성 망막증, 근시성 변성, 미숙아망막병증, 수정체후부섬유증식증 또는 각막 혈관신생이다.
또 다른 양태에서, 포유동물에서 결손 혈관생성과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법이 본원에서 제공된다. 당해 방법은 엔도텔리아제 단백질, 당해 단백질을 암호화하는 핵산 및 혈관생성의 촉진시 활성인 단백질의 유도체 또는 유사체를 암호화하는 핵산의 유효량을 포유동물에게 투여함으로써 질병 또는 질환을 치료하는 것을 포함한다. 바람직한 양태에서, 엔도텔리아제 단백질, 당해 단백질의 유도체 또는 유사체, 당해 단백질을 암호화하는 핵산 및 당해 단백질의 유도체 또는 유사체를 암호화하는 핵산을 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제와 함께 투여한다. 치료될 포유동물은 바람직하게는 사람이다. 다른 양태에서, 치료법 또는 예방법은 프로-혈관생성 치료제 또는 프로-혈관생성제를 투여하는 것을 추가로 포함한다.
사람과 같은 포유동물에게 엔도텔리아제 또는 이의 효소적 또는 기능적 활성 부분, 예를 들어, 이의 프로테아제 도메인의 유효량을 투여함으로써 포유동물에서 결손 또는 결실 혈관 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하거나 증상을 호전시키는, 상기 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법이 또한 제공된다. 당해 방법은 혈관생성을 촉진하는 프로-혈관생성 치료제 또는 프로-혈관생성제를 엔도텔리아제 또는 이의 부분과 동시에 투여하거나, 엔도텔리아제 또는 이의 부분의 투여 전 또는 후에 투여하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
엔도텔리아제 중에서 본원에서는 이의 활성이 혈관생성 동안 조절되지 않는 엔도텔리아제가 제공된다. 이러한 엔도텔리아제는 이들 엔도텔리아제에 의해 선택적으로 활성화되도록 디자인된 전구약물의 활성에 대한 표적을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 조절되지 못한 엔도텔리아제를 발현하는 내피 세포와 관련되는 질환을 치료하는 치료법이 제공된다.
또한 형질전환 비사람 동물이 본원에서 제공된다. 이들 동물에서, 엔도텔리아제의 내인성 유전자는 동물 또는 이의 선조의 상동성 재조합 또는 삽입 돌연변이유발에 의해 결실되거나 불활성화된다.
(a) 포장 재료, (b) 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인, 또는 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 함유하는 조성물 및 (c) 제품이 샘플 중에서 엔도텔아제의 활성의 조절제를 동정하는데 사용되거나 진단적, 치료적 또는 약물 스크리닝용으로 사용됨을 지시하는 라벨을 포함하는 제품이 또한 본원에서 제공된다.
실시예 1
엔도텔리아제-1의 클로닝 및 발현
세포형 및 세포의 성장
사람 제대 정맥 내피 세포(HUVEC P145, 이후에는 HUVEC로 지칭함)를 클로네틱스(Clonetics; 카탈로그 번호 CC-2519; BioWhittaker Inc., Walkersville, MD)로부터 입수한다. 세포를 헤파린, 2% 태아 소 혈청, 1㎍/㎖ 하이드로코르티손, 10ng/㎖ 상피 성장 인자, 50ng/㎖ 암포테리신-B 및 50㎍/㎖ 젠타마이신 설페이트를함유하는 0.4% 소 뇌 추출물로 보충된 내피 성장 배지(EGM: 카탈로그 번호 CC-3124; 클로네틱스)에서 37℃, 5% CO2에서 배양한다. 모든 후속적 세포 조작은 제조업자의 지시에 따라 수행한다. HUVEC를 약 90%의 융합성으로 성장시킨 다음, 1x 포스페이트 완충된 식염수로 간단히 세척한다.
전체 RNA의 분리 및 폴리A+RNA의 정제 및 농축
HUVEC를 트리졸 시약(카탈로그 번호 15596; 공급원: Life Technologies, Rockville, MD)으로 용해시키고, 전체 RNA를 제조업자의 원안에 따라 분리한다. 전체 RNA의 농도를 260nm에서 판독되는 흡광도로부터 산정한다. 폴리A+RNA를 정제하고 올리고-dT 비드(카탈로그 버호 70061: 공급원: Oligotex, Qiagen, Chatsworth, CA)를 사용하여 농축시킨다.
역전사 및 폴리머라제 연쇄 반응(PCR)
HUVEC 폴리A+RNA를 ProSTAR 제1-쇄 RT-PCR 키트(카타로그 번호 200420; 공급원: Stratagene, La Jolla, CA) 및 슈퍼스크립트(SuperScript) II RNase H-역전사효소(카탈로그 번호 200420; 공급원: Life Technologies)를 사용한 역전사에 의해 일본쇄 cDNA(sscDNA)로 전환시킨다. HUVEC sscDNA(4㎕)의 분취액을 각각의 센스 및 안티센스 축퇴 올리고뉴클레오타이드 프라이머 2μM 및 Taq 폴리머라제를 사용하여 PCR에 도입한다. 센스 프라이머의 서열은 5'-TGGRT(I)VT(I)WS(I)GC(I)RC(I)CAYTG-3'인 서열 9이며 안티센스 프라이머의 서열은5'-(I)GC(I)CC(I)CC(I)SWRTC(I)CCYT(I)RCA(I)GHRTC-3'인 서열 10이며, 여기서, R=A,G; V=G, A, C; W=A, T; S=G, C; Y=C, T; H=A, T, C이다. 당해 프라이머 서열은 모든 세린 프로테아제내의 2개의 고도로 보존된 영역에 상응하며 400 내지 500염기쌍의 범위의 PCR 산물을 증폭시킨다.
클론 스크리닝 및 서열화
PCR 산물을 2% 아가로스 겔에서 분리시키고 겔 추출 키트(카탈로그 번호 28706; QIAquick 겔 추출 키트: 공급원: Qiagen)를 사용하여 정제한다. 정제된 DNA 단편을 TA 벡터(카탈로그 번호 K4500-01; TOPO-TA 클로닝 키트, 공급원: Invitrogen, Carlsbad, CA)로 연결시킨다. 이. 콜라이내로 형질전환시킨 후, 플라스미드 DNA를 분리하고 EcoRI 제한 효소로 분해하여 분석한다. 삽입된 DNA를 지니는 클론을 형광 염료-기반 DNA 서열화 방법(카탈로그 번호 4303149; AmpliTaq 폴리머라제를 갖는 BigDye 터미네이터 사이클 서열화 키트; 공급원: Perkin Elmer, Lincoln, CA)을 사용하여 서열화함으로써 추가로 특성화한다. 170개의 클론 전체를 서열화하고 분석한다. 모든 서열을 다중 뉴클레오타이드 서열 정렬 알고리듬(blastn)으로 분석하여 진뱅크(NCBI, Bethesda, MD)에 기탁된 cDNA 클론과 동일하거나 밀접하게 관련되는 서열을 동정한다. 현저한 상동성을 나타내지 않는 서열은 뉴클레오타이드 서열(쇄 둘다)의 6개의 프레임 개념의 전사 산물을 단백질 서열 데이터베이스(SwissProt)에 대해 비교하는 blastx를 사용하여 추가로 분석한다. 두 클론은 세린 프로테아제를 암호화하는 cDNA 단편을 생성시킨다. 이들 클론중의 하나(H117)는 본원에서 엔도텔리아제 1로서 명명한 단백질인 내피 세린 프로테아제의 프로테아제 도메인을 암호화한다.
내피 세린 프로테아제인 엔도텔리아제 1의 유전자 발현 프로필
엔도텔리아제 1의 조직 분포에 대한 정보를 수득하기 위해, 클론 H117의 DNA 삽입체를 사용하여 76개의 상이한 사람 조직으로 이루어진 RNA 블롯(카탈로그 번호 7775-1; 사람 다중 조직 발현(MTE) 정렬; 공급원: CLONTECH, Palo Alto, CA)을 조사한다. 현저한 발현은 식도에서 관찰되며 위장, 침샘, 췌장, 전립선, 방광, 기도 및 자궁에서는 보다 적은 발현 수준이 관찰된다. RNA 블롯(카탈로그 번호 7765-1 & 7782-1; 사람 근육 및 소화계 다중 조직 노던(MTN) 블롯: 공급원: CLONTECH)을 사용한 노던 분석은 발현이 식도로 제한됨을 확인시킨다. 두 전사체(약 1.7kb 및 2kb)를 식도에서 검출한다.
사람 제대 정맥 내피 세포에서의 엔도텔리아제 1의 존재
일본쇄 cDNA 클론을 슈퍼스크립트 II(공급원: Life Technologies, Rockville, MD) 및 올리고-dT 프라이머를 사용하여 사람 제대 정맥 내피(HUVEC)으로부터 분리되고 정제된 폴리A+RNA로부터 역전사시킨다. 엔도텔리아제 1에 특이적인 프라이머(센스 프라이머: 5'-CCTGCCAGATGGACTGCTTCCTTTG-3' (서열 7), 안티센스 프라이머: 5'-GGCATGCATGTGTTTTTCCTTCTAAGG-3' (서열:8))을 사용하여 HYVEC의 sscDNA 로부터 390bp 단편을 증폭시킨다. 기타 세린 프로테아제의 비특이적 증폭을 방지하기 위해, 프라이머가 모든 트립신형 세린 프로테아제에 대해 공통적인 고도로 보전된 서열의 외부에서 하이브리드화하도록 프라이머를 분해시킨다. HYVEC 세포로부터의 엔도텔리아제 1 전사체의 RT-PCR은 2% 아가로스 겔에서 분리 후에 약 400bp의 DNA 단편과 또 다른 보다 작은 비특이적 밴드를 나타낸다. 겔을 양하전된 나일론 막에서 블롯팅하고, ExpressHyb(tm) 하이브리드화 용액(공급원: CLONTECH)을 사용하여 H117 클론으로부터 분리된 엔도텔리아제 1 cDNA 단편과 60℃에서 하이브리드화시킨다. 높은 엄격성(0.1xSSC;0.1% SDS 중에서 68℃)에서 세척한 후, 강한 양성 시그널은 약 400bp의 단편에서만 관찰되는데, 이는 상기 밴드가 엔도텔리아제 1 cDNA에 상응하며 HUVEC 세포가 엔도텔리아제 1을 발현한다는 것을 나타낸다.
cDNA 말단의 5'- 및 3'-고속 증폭(RACE)
엔도텔리아제1의 전체 프로테아제 도메인을 암호화한는 cDNA를 수득하기 위해, 5'- 및 3'-RACE 반응을 수행한다. 전사체의 존재가 전립선에서 검출되므로, 사람 전립선 Marathon-Ready cDNA(카탈로그 번호 7418-1: 공급원: Clontech)을 사용하여 엔도텔리아제 1을 암호화하는 cDNA의 5' 및 3' 말단을 분리한다. Marathon-Ready cDNA는 RACE 반응으로부터 특이적으로 제조한다. 다음의 2개의 유전자 특이적 프라이머를 사용한다: 5'-RACE 반응용 5'-GGCATGCATCTGTTTTTCCTTCTAAGG-3'(서열 8) 및 3'-RACE 반응용 5'-CCTGCCAGATGGACTGCTTCCTTTG-3'(서열 7).
결실된 5' 및 3' 말단 서열에 상응하는 약 1.2kbp 및 1.4kbp으 2개의 단편을분리한다. 이들 단편은 내부 cDNA 단편을 프로브로서 사용한 서던 분석 및 DNA 서열 분석으로 확인한다.
서열 분석
유도된 모든 DNA 및 단백질 서열을 MacVector(버전 6.5; 공급원: Oxford Molecular Ltd., Madison, WI)를 사용하여 분석한다. 엔도텔리아제 1의 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA는 232개의 아미노산 단백질 서열(서열 2)로 해독되는 696개의 염기쌍(서열 1)으로 이루어진다.
당해 단백질을 암호호하는 cDNA를 피치아 파스토리스(Pichia pastoris) 벡터 pPIC9K(공급원: Invitrogen, 서열 21 참조)내로 클로닝한다. 플라스미드 pPIC9k 특징은 1 내지 948번의 AOX1 프로모터 단편; 855 내지 875번의 5' AOX1 프라이머 부위; 949 내지 1218번의 알파-인자 분비 시그널(들); 1152 내지 1172번의 알파 인자 프라이머 부위; 1192 내지 1241번의 다중 클로닝 부위; 1327 내지 1347번의 3' AOX1 프라이머 부위; 1253 내지 1586번의 3' AOX1 전사 종결 영역; 4514 내지 1980번의 HIS4 ORF; 5743 내지 4928번의 가나마이신 내성 유전자; 6122 내지 6879번의 3' AOX1 단편; 7961 내지 7288번의 ColE1 오리진; 및 8966 내지 8106번의 암피실린 내성 유전자를 포함한다. 본원에서 사용되는 플라스미드는 가나마이신 내성 유전자의 Xhol 부위를 제거하여 pPIC9K로부터 유도하고 수득되는 벡터는 본원에서 pPIC9KX로 명명한다.
피치아 파스토리스에서 발현시키기 위해, 프로테아제 도메인을 암호화하는cDNA를 제한 부위가 각 프라이머의 5' 말단에서 도입되어 피치아 벡터인 pPIC9KX로의 클로닝을 촉진한다는 점을 제외하고는 동일한 쌍의 유전자-특이적 프라이머를 사용하여 증폭시킨다. 당해 프라이머는 다음과 같다:
전방향(서열 23)
5'-TCTCTCGAGAAAAGAATCGTTGGTGGGACAGAAGTAGAAGAG-3' 및
역방향(서열 24)]
5'-ATTCGCGGCCGCTTAGATACCAGTTTTTGAAGTAATCCA-3'.
실시예 2
엔도텔리아제 2의 클로닝 및 발현
엔도텔리아제 2의 동정
기관[National Center for Biotechnology Information]에서 데이터를 수득하기 위한 유니젠(UniGene; 참조: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene) 툴을 세린 프로테아제 서열 클러스터에 대해 탐색한다. 유니젠 클러스터는 특징적 사람, 마우스 또는 랫트 유전자를 나타내는 풍부하지 않은 세트의 서열이다. 데이터는 조직 분포 및 염색체 지도 위치에 대한 정보를 포함하여 익히 특성화된 유전자 및 발현된 서열 태그(EST) 서열을 포함한다.
유니젠 클러스(Hs.245327/Hs.266308)는 사람 세린 프로테아제인 헵신(수탁 번호 제P05981)과 다소 유사한 EST를 갖는 것으로 동정된다. 상기 클러스는 난소, 태반, 자궁, 유방 및 결장에서 발현되는 12개의 EST 서열을 함유한다. 사람 유방육종으로부터 유도된 하나의 EST 서열(AI909842)을 사용하여 당해 신규 세린 프로테아제(이후에는 엔도텔리아제 2로 지칭함)를 암호화하는 전장 cDAN를 분리한다. AI909842에 함유된 서열은 진뱅크에 기탁된 모든 공지된 세린 프로테아제 서열과 100% 동일성을 나타내지 않는다. blastx를 사용하여 단백질 데이터베이스에 기탁된 상동성 단백질 서열을 동정하여, 가장 근접한 매치는 헵신(53 내지 55%), 사람 TMPRSS2(47%), 사람 MTSP2(47%) 및 사람 혈장 칼리크레인(kallikrein) B1 전구체(47%)임을 확인한다. blastn을 사용한 미완성된 사람 게놈 데이터베이스(High Throughput Genomic Sequences; HTGS)의 탐색은 엔도텔리아제 2를 암호화하는 유전자가 염색체 11번(11q23)에 위치한다는 것을 나타낸다.
cDNA 말단의 5'- 및 3'-고속 증폭(RACE)
엔도텔리아제 2를 암호화한는 전장 cDNA를 수득하기 위해, 5'- 및 3'-RACE 반응을 수행한다. 살마 유선 육종으로부터의 Marathon-Ready cDNA 라이브러리(GI-101; CLONTECH; 카탈로그 번호 7493-1)을 사용하여 엔도텔리아제 2를 암호화하는 cDNA의 5' 및 3' 말단을 분리한다. Marathon-Ready cDNA는 RACE 반응에 대해 특이적으로 제조한다. 다음의 2개의 유전자 특이적 프라이머를 사용한다: 5'-RACE 반응용 5'-GGAGGCAAGCAGGGTGGATGTGAGCGGAC-3'(서열 11) 및 3'-RACE 반응용 5'-CGGATCGTGGGAGGGGCGCTGGCCTC-3'(서열 12). 약 1.5kbp cDNA 단편을 5'-RACE 반응으로부터 수득한다. 그러나, 초기 3'-RACE 반응은 어떠한 단편도 생성하지 않는다. 포개어진(nested) PCR을 초기 3'-RACE 반응 산물에서 사용하여 엔도텔리아제 3' 말단의 나머지 부분을 수득한다. 사용되는 포개어진 3' 유전자-특이적 프라이머는 5'-CAAGTGAGTCTGCACTTCGGCACCACC-3'인 서열 13이며 약 1.2kbp cDNA 단편을 생성시킨다. 상기 단편을 pCR2.1-TOPOTA 클로닝 벡터(공급원: Invitrogen, Carlsabad, CA)내로 아클로닝한다. 수득되는 클론을 EST 클론 AI909842의 cDNA 삽입체를 프로브로서 사용한 서던 분석 및 DNA 서열 분석으로 분석한다.
엔도텔리아제 2의 도메인 구성
해독된 엔도텔리아제 2 암호화 서열의 서열 분석은 엔도텔리아제2가 II형 막 유형 세린 프로테아제임을 나타낸다. 이는 단일 저밀도 지단백질-A 수용체 도메인 및 단일 보족제(scavenger)-수용체 시스테인이 풍부한 도메인을 수반하는 N-말단의 경막 도메인을 갖는다. C 말단은 촉매 도메인의 고도로-보존된 세 영역에서의 촉매 3작용기 잔기(히스티딘, 아스파르테이트 및 세린)의 존재를 특징으로하는 트립신형 세린 프로테아제 도메인을 함유한다. 또한, ASPAGTPPGRASP(서열 14)로 이루어진 3개의 반복적 서열은 경막 도메인 직전에서 발견되며 N-미리스토일화 변형을 위한 서열 모티프를 나타낸다.
엔도텔리아제 2의 전장 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA PCR 증폭
엔도텔리아제 2의 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA 단편을 수득하기 위해, 유전자-특이적 프라이머 및 사람 유선 육종으로부터의 Marathon-Ready cDNA 라이브러리를 사용한 말단 대 말단 PCR 증폭을 사용한다. 다음의 두 프라이머를 사용한다: 5' 말단용 5'-CGGATCGTGGGAGGGGCGCTGGCCTCG-3'(서열 15) 및 3' 말단용 5'-CAGCAGGCCAGCTGGTTAGGATTTTATGAATCGCAC-3'(서열 16). 5' 프라이머는 엔도텔리아제 2 프로테아제 도메인의 출발부를 암호화하는 서열(RIVGGALAS 서열 17)을 함유한다. 3' 프라이머는 종결 코돈(밑줄친 것)에 플랭킹된 서열에 상응한다. 약 730bp의 단편을 증폭시키고 pCR2.1-TOPO TA 클로닝 벡터내로 아클로닝하고 서열화한다.
피치아 파스토리스에서 발현시키기 위해, 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA를 제한 부위(각각 5' 및 3' 프라이머에 대한 Xhhol 부위 및 Notl 부위)가 각 프라이머의 5' 말단에서 도입되어 피치아 벡터인 pPIC9KX로의 클로닝을 촉진한다는 점을 제외하고는 동일한 쌍의 유전자-특이적 프라이머를 사용하여 증폭시킨다. 당해 프라이머는 다음과 같다:
전방향(서열 25)
5'-TCTCTCGAGAAAAGAATCGTGGGAGGGGCGCTGGCCTCG-3' 및
역방향(서열 26)
5'-ATAGCGGCCGCTGGTTAGGATTTTATGAATCGCACCTCGC-3'.
정상 및 종양 조직에서의 엔도텔리아제 2의 유전자 발현 프로필 및 전사 크기
엔도텔리아제 2 전사체의 유전자 발현 프로필에 대한 정보를 수득하기 위해, EST 클론 AI909842의 DNA 삽입체를 사용하여 76개의 상이한 사람 조직으로 이루어진 RNA 점 블롯(사람 다중 조직 발현(MTE) 정렬; 카탈로그 번호 7775-1; 공급원:CLONTECH, Palo Alto, CA) 및 노던 블롯(사람 12-레인 다중 조직 노던(MTN) 블롯: 카탈로그 번호 7780-1; 공급원: CLONTECH, Palo Alto, CA)을 조사한다. RNA 점 블롯은 태반, 췌장, 갑상선, 간 및 폐에서 강한 시그널을 나타낸다. 중간의 시그널은 유선, 침샘, 신장, 기도, 식도, 충수, 심장 및 태아 폐에서 관찰된다. 약한 시그널은 이외의 일부 조직에서 관찰된다. 엔도텔리아제 2는 백혈명 K-562>HeLa S3=버킷트(Burkitt) 림프종(Raji 및 Daudi)=결장직장 선암종(SW480)=폐 암종(A549)=백혈병 MOLT-4=백혈병 HL-60을 포함하는 일부 종양 세포주에서도 발현된다.
노던 분석으로 심장, 골격근, 신장, 간 및 태반에서 관찰된 강한 시그널로 시험한 조직에서 일부 전사체를 검출한다. 주요 전사체는 크기가 약 3kb이며 기타 전사체는 약 2.8kb, 1.5kb 및 1kb이다.
사람 원발성 종양이 이종이식된 누드 마우스로부터 작제된 cDNA 라이브러리(사람 종양 다중 조직 cDNA 패널, 카탈로그 번호 K1522-1, 공급원: CLONTECH)로부터의 엔도텔리아제 2 전사체의 PCR 증폭은 엔도텔리아제 2-특이적 프라이머를 사용하여 수행한다. 엔도텔리아제 2 전사체는 유방 암종(GI-101), 폐 암종(LX-1>Gi-117), 직장 선암종(GI-112>CX-1), 췌장 선암종(GI-103) 및 난소 선암종(GI-102)에서 검출된다. 엔도텔리아제 2 전사체는 LNCap 및 PC-3 전립선 압 세포주 뿐만 아니라 HT-1080 사람 섬유육종 세포주에서도 검출된다.
내피 세포에서의 엔도텔리아제 2의 존재
일본쇄 cDNA를 슈퍼스크립트 II(공급원: Life Technologies, Rockville,MD) 및 올리고-dT 프라이머를 사용하여 사람 제대 정맥 내피(HUVEC) 및 사람 폐 미세혈관 내피 세포(HMVEC-L)로부터 분리되고 정제된 폴리A+RNA로부터 역전사시킨다. 엔도텔리아제 2-특이적 프라이머(센스 프라이머: 5'-TCCAGGAAAGCCTCCACAGGTC-3' (서열 18), 안티센스 프라이머: 5'-GGAGGCAAGCAGGGTGGATGTGAGCGGAC-3' (서열 19))을 사용하여 내피 세포의 sscDNA 로부터 422bp 단편을 증폭시킨다. 상기 422bp 단편은 보족제 수용체 시스테인-풍부 도메인 및 세린 프로테아제 도메인을 포함한다. HUVEC 및 HMVEC-L 세포로부터의 엔도텔리아제 2 전사체의 RT-PCR은 2% 아가로스 겔에서 분리 후에 약 420bp의 DNA 단편과 또 다른 비특이적 밴드를 나타낸다. 겔을 양으로 하전된 나일론 막으로 블롯팅하고, ExpressHyb(tm) 하이브리드화 용액(공급원: CLONTECH)을 사용하여 사람 유선 육종으로부터 최초로 분리된 엔도텔리아제 2 cDNA 단편과 60℃에서 하이브리드화시킨다. 높은 엄격성(0.1xSSC;0.1% SDS 중에서 68℃)에서 세척한 후, 강한 양성 시그널은 약 420bp의 단편에서만 관찰되는데, 이는 상기 DNA 단편이 엔도텔리아제 2 cDNA에 상응하며 HUVEC 및 HMVEC-L 세포가 엔도텔리아제 2를 발현한다는 것을 나타낸다.
태반 및 LNCap 세포에서의 기타 형태의 엔도텔리아제 2의 존재
다중 엔도텔리아제 2 mRNA가 태반에 존재하기 때문에, 엔도텔리아제 2-특이적 프라이머(5'-TTCCTCCGGGAGGTGCAGGTCAATC-3', 서열 20)을 사용하여 다른 3'-RACE 반응을 수행한다. 몇가지 산물이 관찰되나, 단지 2개의 단편(약 2.2kbp 및 약 1kbp)만이 엔도텔리아제 2 프로브와의 강한 하이브리드화를 나타낸다. 아클로닝및 서열 분석시, 보다 긴 단편은 사람 유선 육종으로부터 초기에 분리된 엔도텔리아제 2 cDNA와 서열 상동성을 나타낸다. 보다 짧은 단편의 서열은 마지막 24bp의 암호화 영역을 제외하고는 모든 면에서 사람 유선 육종-유래된 엔도텔리아제 2의 서열과 서열 상동성을 나타낸다. 이들 24bp의 치환은 추가의 134개 아미노산에 의한 암호화 영역을 연장한 402bp 단편이다. 엔도텔리아제 2 프라이머(한 프라이머는 형태 둘다에 대해 공통적이며 나머지 하나는 각 형태에 특이적이다)의 한 세트를 사용하여, 사람 유선 암종 및 LNCap cDNA 라이브러리를 형태의 하나 또는 둘다의 존재를 스크리닝한다. 아클로닝 및 서열 분석 후, 결과는 유방 암종이 보다 짧은 단백질(엔도텔리아제 2-S)을 암호화하는 mRNA만을 발현하며, LNCap는 보다 긴 형태(엔도텔리아제 2-L)만을 발현한다는 것으로 나타난다.
서열 분석
엔도텔리아제 2-암호화 DNA 및 암호화된 단백질 서열을 MacVector(버전 6.5; 공급원: Oxford Molecular Ltd., Madison, WI)를 사용하여 분석한다. 엔도텔리아제 2-S의 ORF는 562개의 아미노산 단백질 서열로 해독되는 1,689염기쌍으로 이루어지며, 엔도텔리아제 2-L의 ORF는 688개의 아미노산 단백질로 해독되는 2,067bp로 이루어진다. 엔도텔리아제 2-S의 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA는 242개의 아미노산 단백질 서열로 해독되는 729bp로 이루어지며, 엔도텔리아제 2-L내의 프로테아제 도메인을 암호화하는 cDNA는 368개의 아미노산 단백질 서열로 해독되는 1,107bp로 이루어진다. 엔도텔리아제 2-S 및 엔도텔리아제 2-L의 핵산 서열 및 단백질 서열은 서열 3 내지 6에 제시한다. 서열 3은 엔도텔리아제 2-S의 핵산 서열을 제시하며, 서열 4는 엔도텔리아제 2-S 암호화된 단백질의 서열을 제시하며, 서열 5는 엔도텔리아제 2-L의 핵산 서열을 제시하고, 서열 6은 엔도텔리아제 2-L 암호화된 단백질을 제시한다.
실시예 3
후보 혈관생성 조절제를 동정하기 위한 고처리량 검정법
엔도텔리아제 1의 억제제를 동정하기 위한 검정법
엔도텔리아제 1(ET1) 효소 활성의 억제제로서 작용하는 시험 화합물의 능력을 아미드분해(amidolytic) 검정법으로 평가한다. IC50 값으로 측정된 바와 같이, 피치아에서 발현된 제조합체(rET1)에 의한 아미드분해 활성의 억제제-유도된 억제를 평가한다.
검정 완충액은 HBSA(100mM Hepes, 150mM 염화나트륨, pH 7.4, 0.1% 소 혈청 알부민)이다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 시약은 시그마 케미칼(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO)로부터 입수한 것이다. 30분째(시험 화합물 및 효소의 30분 예비배양) 및 0분째(시험 화합물 및 효소를 예비배양하지 않음)에서 2회의 IC50 검정을 수행한다. 30분째에서의 IC50 검정의 경우, 다음 시약을 코닝(Corning) 미세역가 플레이트의 적절한 웰에서 배합하여 250pM의 최종 효소 농도를 산출한다: HBSA 50마이크로리터, HBSA중에 희석된 시험 화합물(광범위한 농축 범위를 포함함) 50마이크로리터(또는 억제되지 않은 속도 측정의 경우에는 HBSA 단독) 및 완충액중에 희석된 rET-1(공급원: Corvas International). 실온에서 30분 동안 배양한 후, 기질 스펙트로자임(Spectrozyme) tPA(메틸설포닐-D-사이클로헥실티로실-L-글리실-L-아르기닌-p-니트로아닐린 아세테이트, 아메리칸 다이아그노스티카(American Diagnostica, Inc, Greenwich, CT)로부터 입수하여 탈이온수중에서 재구성한 다음, 검정 전에 HBSA속에 희석시킴) 50마이크로리터를 웰에 첨가함으로써 검정을 개시하여 200마이크로리터의 최종 용적 및 300μM(Km의 약 1.5배)의 최종 기질 농도를 산출한다.
0분째에서의 IC50 검정의 경우, 다음의 동일한 시약을 배합한다: HBSA 50마이크로리터, HBSA중에 희석된 시험 화합물(광범위한 농축 범위를 포함함) 50마이크로리터(또는 억제되지 않은 속도 측정의 경우에는 HBSA 단독) 및 기질 스펙트로자임 tPA 50마이크로리터. 검정은 rET-1 50마이크로리터를 첨가하는 것으로 개시한다. 모든 성분의 최종 농도는 IC50 검정법 둘다(30분째 및 0분째에서의 배양)에서 동일하다.
발색성 기질 가수분의 초기 속도는 5분 동안 써모 맥스 카이네틱 마이크로플레이트 리더(Thermo Max Kinetic Microplate Reader; 공급원: Molecular Devices)를 사용하여 405nm에서의 흡광도를 변화시킴으로써 두 검정법으로 측정하며, 이때 첨가된 기질의 5% 미만을 사용된다. 가수분해의 초기 속도를 50% 감소시키는 첨가된 억제제의 농도는 두 검정법(30분째 및 10분째) 각각에서 각각의 IC50 값으로서 정의한다.
엔도텔리아제 2의 억제제를 동정하기 위한 검정
엔도텔리아제-2의 프로테아제 도메인의프로테자에 활성을 억제하는 시험 화합물은 코스타르(Costar) 96 웰 조직 배양 플레이트(공급원: Corning NY)에서 평가한다. 약 2 내지 3nM 엔도텔리아제 2를 29.2nM, pH 8.4, 29.2mM 이미다졸, 217mM NaCl에서 다양한 농도의 억제제와 혼합하고(최종 용적 100㎖) 실온에서 30분 동안 배양한다. 400mM 기질 S 2765(공급원: DiaPharm, Westchester, OH)를 첨가하고 반응을 SpectraMax Plus 미세역가 판독기(공급원: Molecular Devices, Sunnyvale CA)로 모니터링한 다음, 37℃에서 1시간 동안 405nm에서의 흡광도를 변화시킨다.
변형은 당해 분야의 숙련가에 명백할 수 있기 때문에, 본 발명을 첨부된 하기 청구의 범위의 범주에 의해서만 제한하고자 한다.

Claims (60)

  1. 엔도텔리아제(endotheliase) 단백질의 프로테아제 도메인 또는 이의 촉매적 활성 부분인 단백질을 포함하는 단백질로서, 당해 단백질의 엔도텔리아제 프로테아제 도메인 부분이 필수적으로 프로테아제 도메인 또는 이의 촉매적 활성 부분으로 이루어지며 엔도텔리아제가 내피 세포 경막(transmembrane) 프로테아제인 실질적으로 정제된 단백질.
  2. 제1항에 있어서, 필수적으로 엔도텔리아제 단백질의 프로테아제 도메인 또는 이의 촉매적 활성 부분으로 이루어지는 실질적으로 정제된 단백질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 엔도텔리아제가 엔도텔리아제 1 또는 2인 실질적으로 정제된 단백질.
  4. 제3항에 있어서, 프로테아제 도메인이 서열 2에 제시된 아미노산의 서열, 서열 4의 아미노산 320 내지 688번, 서열 6의 아미노산 320 내지 562번 또는 서열 22의 아미노산 190 내지 424번 또는 프로테아제 활성을 나타내는 이의 연속적 부분을 포함하는 실질적으로 정제된 단백질.
  5. 실질적으로 정제된 엔도텔리아제 2 단백질 또는 이의 촉매적 활성 부분인 단백질.
  6. 제5항에 있어서, 엔도텔리아제 2-L이거나 엔도텔리아제 2-S인 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 촉매적 활성 부분.
  7. 제1항 또는 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 서열 2, 4 또는 6에 제시된 아미노산의 서열을 포함하는 단백질의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는 항체에 특이적으로 결합하는 단백질.
  8. 제1항에 있어서, 서열 2에 제시된 아미노산의 서열 또는 서열 4의 아미노산 320 내지 688번, 서열 6의 아미노산 320 내지 562번 또는 서열 22의 아미노산 190 내지 424번 또는 프로테아제 활성을 나타내는 이의 연속적 부분을 포함하는 프로테아제 도메인 단백질과 약 40%, 60%, 80% 또는 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 단백질.
  9. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질을 암호화하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함하는 핵산 분자.
  10. 엔도텔리아제 단백질 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인의 촉매적 활성 부분을 암호화하며, 중간의 엄격성 조건하(conditions of medium stringency)에 전장을 따라서 제9항에 따르는 핵산 분자와 하이브리드화하는 핵산 분자.
  11. 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 촉매적 활성 부분을 암호화하며, 높은 엄격성 조건하에 전장을 따라서 제8항에 따르는 핵산 분자와 하이브리드화하는 핵산 분자.
  12. 제9항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 따르는 핵산 분자를 포함하는 벡터.
  13. 제12항에 있어서, 발현 벡터인 벡터.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 작동적으로 연결된 뉴클레오타이드의 서열에 의해 암호화되는 모든 단백질의 분비를 지시하는 뉴클레오타이드의 서열을 포함하는 벡터.
  15. 제12항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 피치아(Pichia) 벡터인 벡터.
  16. 제12항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 따르는 벡터를 포함하는 세포.
  17. 제16항에 있어서, 원핵 세포인 세포.
  18. 제16항에 있어서, 진핵 세포인 세포.
  19. 제16항에 있어서, 세균 세포, 효모 세포, 효모 세포, 식물 세포, 곤충 세포 및 동물 세포 중에서 선택되는 세포.
  20. 제16항에 있어서, 포유동물 세포인 세포.
  21. 제16항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제가 경막 도메인 및 프로테아제 도메인을 포함하며 세포에서 경막 단백질로서 발현되며, 당해 세포가 내피 세포인 경우 엔도텔리아제가 이에 대해 이종성인 세포.
  22. 제21항에 있어서, 엔도텔리아제가 서열 2, 4, 6 및 22 중의 어느 하나에 제시된 아미노산의 서열을 포함하는 세포.
  23. 제21항에 있어서, 엔도텔리아제가 서열 2, 4, 6 및 22 중의 어느 하나에 제시된 아미노산의 서열과 약 90% 이상의 서열 상동성을 갖는 세포.
  24. 제16항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 따르는 세포를 암호화된 엔도텔리아제 단백질 또는 엔도텔리아제 프로테아제 도메인 단백질이 당해 세포에 의해 발현되는 조건하에 배양하는 단계 및
    발현된 단백질을 회수하는 단계를 포함하는, 엔도텔리아제 단백질 또는 엔도텔리아제 프로테아제 도메인 단백질의 제조방법.
  25. 제9항에 따르는 핵산 분자의 암호화 부분에 상보적인 14개 이상의 연속적 뉴클레오타이드 또는 변형된 뉴클레오타이드를 포함하는 안티센스 핵산 분자.
  26. 연속적 뉴클레오타이드 또는 변형된 뉴클레오타이드가 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인내의 뉴클레오타이드의 연속적 서열에 상보적인, 제1항에 따르는 안티센스 핵산 분자.
  27. 제26항에 있어서, 엔도텔리아제가 엔도텔리아제 1 또는 엔도텔리아제 2인, 안티센스 핵산 분자.
  28. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는, 폴리클로날 항체 또는 모노클로날 항체인 항체, 또는 이의 결합 도메인을 함유하는 항체의 단편 또는 유도체.
  29. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질 또는 당해 단백질을 암호화하는 핵산 분자 또는 당해 핵산 분자를 포함하는 벡터 또는 당해 벡터를 포함하는 세포 및 진단적, 치료학적 또는 약물 스크리용 시약을 포함하는 키트.
  30. (a) 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질 및
    (b) 당해 단백질에 직접적으로 또는 링커를 통해 연결된 표적화제를 포함하는 접합체.
  31. 제30항에 있어서, 표적화제가 (i) 접합체의 친화성 분리 또는 정제, (ii) 접합체의 표면에의 결합, (iii) 접합체의 검출 또는 (iv) 선택된 조직 또는 세포로의 표적화된 전달을 가능하게 하는 접합체.
  32. (a) 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인의 활성 억제제 및
    (b) 항-종양 및 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제로부터 선택되는 다른 치료제 또는 제제를 포함하는 배합물.
  33. 제32항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질을 포함하는 배합물.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 엔도텔리아제 억제제 및 항-혈관생성제가 단일 약제학적 조성물로서 제형화되거나 각각이 별개의 약제학적 조성물로서 제형화되는 배합물.
  35. 제32항 내지 제34항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제 억제제가 항체 및 안티센스 올리고뉴클레오타이드로부터 선택되는 배합물.
  36. 직접적으로 또는 링커를 통해 연결된, 제1항에 따르는 단백질 2개 이상을 포함하는 고체 지지체.
  37. 제32항에 있어서, 단백질이 정렬을 포함하는 지지체.
  38. 엔도텔리아제 또는 엔도텔리아제의 프로테아제 도메인과 엔도텔리아제에 의해 단백분해성 분해된 기질을 시험 화합물 또는 다수의 시험 화합물의 첨가와 동시에 접촉시키거나 첨가하기 전 또는 후에 접촉시키는 단계,
    시험 화합물의 존재하에 분해된 기질의 양을 측정하는 단계 및
    대조군과 비교하여 분해된 양이 변화된 화합물을 선택하여 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물을 동정하는 단계를 포함하여, 엔도텔리아제의 활성을 조절하는 화합물을 동정하는 방법.
  39. 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인과 시험 화합물 또는 다수의 시험 화합물을 결합이 수행되는 조건하에 접촉시키는 단계 및
    엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는 화합물을 동정하는 단계를 포함하여, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인에 특이적으로 결합하는 화합물을 동정하는 방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질인 방법.
  41. 제38항 내지 제40항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 세포의 표면에서 발현되는 방법.
  42. 제38항 내지 제40항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 직접적으로 또는 링커를 통해 간접적으로 고체 지지체에 연결되는 방법.
  43. 제38항 내지 제40항 중의 어느 한 항에 있어서, 화합물이 소형 분자, 펩타이드, 펩티도미메틱(peptidomimetic), 천연 산물, 항체 또는 이의 단편인 방법.
  44. 제38항 내지 제43항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 시험 화합물이 동시에 스크리닝되는 방법.
  45. 제38항 내지 제44항 중의 어느 한 항에 있어서, 분해된 양의 변화가 시험 화합물의 존재하에 분해된 양과 시험 화합물의 부재하에 분해된 양을 비교함으로써 평가되는 방법.
  46. 제38항 내지 제45항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 고체 지지체에 연결되는 방법.
  47. 비정상적 혈관생성 또는 바람직하지 않은 혈관신생과 관련되는 질환의 치료 또는 진단을 위한, 엔도텔리아제 단백질 또는 이의 프로테아제 도메인의 용도.
  48. 제47항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인이 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질인 용도.
  49. 엔도텔리아제의 억제제의 유효량을 포유동물에게 투여함을 포함하여, 포유동물에서 바람직하지 않고/않거나 조절되지 않는 혈관생성 또는 혈관신생과 관련되는 질병 또는 질환을 치료 또는 예방하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 엔도텔리아제가 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질을 포함하는 방법.
  51. 제49항 또는 제50항에 있어서, 포유동물이 사람인 방법.
  52. 제49항 내지 제51항 중의 어느 한 항에 있어서, 항-혈관생성 치료제 또는 항-혈관생성제를 엔도텔리아제의 투여 전 또는 후에 투여하거나 이와 동시에 투여함을 추가로 포함하는 방법.
  53. 제49항 내지 제52항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제 억제제가 항체 또는 엔도텔리아제에 대한 이의 결합 영역을 함유하는 이의 단편 또는 유도체, 엔도텔리아제를 암호화하는 안티센스 핵산, 및 이종성 뉴클레오타이드 서열이 삽입되어 이종성 서열이 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분의 생물학적 활성을 불활성화시키는, 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 적어도 일부분을 포함하는 핵산(여기서, 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 부분은 이종성 서열에 플랭킹되어 엔도텔리아제를 암호화하는 유전자의 상동성 재조합을 촉진한다)을 포함하는 핵산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  54. 제49항 내지 제53항 중의 어느 한 항에 있어서, 바람직하지 않은 혈관생성이 고형 신생물, 혈관 기형, 심혈관 질환, 만성 염증 질병, 비정상적 상처 회복, 순환계 질환, 크레스트(crest) 증후군, 피부 질환 및 안구 질환으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 질환과 관련되는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 혈관 기형 및 심혈관 질환이 맥관섬유종, 혈관지방종, 죽상경화증, 재발협착증/재관류 손상, 동정맥 기형, 혈관종증 및 혈관 유착, 혈관 과오종을 동반한 연골형성부전증(파푸치(Fafucci) 증후군), 유전성 출혈성 모세혈관확장증(렌두-오슬러-웨버(Rendu-Osler-Weber) 증후군) 및 본 히플 린다우(Von Hipple Lindau) 증후군으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
    만성 염증 질병이 진성 당뇨병, 혈우병 관절, 염증성 장질환, 비치유성 골절, 치주염(급속 진행성 및 연소성), 건선, 류마티즈 관절염, 정맥울혈성 궤양, 과립성-화상, 비후성 반흔, 간경변증, 방사선골괴사, 수술후 유착, 화농성 녹내장 및 전신성 경화증으로 이루어진 그룹으로 선택되며,
    순환계 질환이 레이노(Raynaud) 현상이고,
    크레스트 증후군이 석회증, 식도성 연하곤란, 수지경화증 및 모세혈관확장증으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
    피부 질환이 전신성 혈관염, 경피증, 괴저 농피증, 혈관병, 정맥 또는 동맥 궤양, 스터지-웨버(Sturge-Weber) 증후군, 포도주양 모반, 청색고무수포모반증후군, 클리펠-트레나우니-웨버(Klippel-Trenaunay-Weber) 증후군 및 오슬레-웨버-렌두 증후군으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
    안구 질환이 안구의 신생혈관 질병에 의해 유발된 실명, 각막 이식편 혈관신생, 안구내의 황반 변성, 신생혈관 녹내장, 트라코마, 당뇨병성 망막증, 근시성 변성, 미숙아망막병증, 수정체후부섬유증식증 및 각막 혈관신생으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
  56. 엔도텔리아제의 내인성 유전자가 동물 또는 이의 조상의 상동성 재조합 또는 삽입 돌연변이유발에 의해 결실되거나 불활성화된 재조합 비사람 동물.
  57. 제56항에 있어서, 엔도텔리아제가 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따르는 단백질을 포함하는 재조합 비사람 동물.
  58. 제56항 또는 제57항에 있어서, 불활성화가 결실, 삽입 또는 기타 돌연변이에 의해 변형된, 제9항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 따르는 핵산 분자와의 재조합에 의해 달성되며, 재조합시 내인성 엔도텔리아제가 불활성화 되는 재조합 비사람 동물.
  59. 제56항 내지 제58항 중의 어느 한 항에 있어서, 엔도텔리아제 또는 이의 프로테아제 도메인을 암호화하는 유전자가 이의 천연 프로모터의 조절하에 있는 재조합 비사람 동물.
  60. 제21항에 있어서, 엔도텔리아제가 엔도텔리아제 1 또는 엔도텔리아제 2인 세포.
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