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JP4579378B2 - Novel polypeptide and its DNA - Google Patents
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JP4579378B2 - Novel polypeptide and its DNA - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な分泌性細胞機能調節蛋白質およびそのDNAに関する。
【0002】
【従来の技術】
細胞はその原核性、真核性を問わず、その固有の機構で多種多様な蛋白質を分泌している。特に多細胞生物(生体)は、その分化、増殖および恒常性の維持のためにさまざまな情報を細胞間で交換しているが、そこで中心的役割を果たす各種液性因子もその多くが分泌蛋白質或いはその成熟体であり、その構造的、機能的特徴等からホルモン、神経伝達物質、サイトカイン、増殖因子等に分類されている。近年の組換えDNA技術と細胞培養技術の進歩により、これら分泌蛋白質をコードする遺伝子と蛋白質構造の解明が着実に進んでいる。一方でこうした因子の発見は、細胞表面に発現しているその受容体の解析を飛躍的に前進させ、さらには各細胞内での情報伝達のメカニズム解明にもつながり、その生理機能を特徴づけることになる。ヒトにおける多くの疾病、あるいは各種疾患モデル動物の病態では、こうした本来恒常性を保つべき何らかの液性因子の異常な発現がその原因となったり、結果として増悪化につながる場合も多く見出される他、例えば癌において特異的に発現の亢進が認められるいわゆる腫瘍マーカー等、各種疾患の診断分野で応用可能な現象もあり、その発現制御機構は創薬研究を行う上での重要な標的にもなっている。
【0003】
1994年にBleschらが発表した黒色腫阻害蛋白質MIA (melanoma inhibitory activity)もそうした範疇に含まれる分泌蛋白質の一種で、当初、その名が示す通りヒト黒色腫細胞に対する抗増殖活性を指標に黒色腫細胞の培養上清から単離され、その遺伝子も取得された(キャンサー・リサーチ(Cancer Research) 54, 5695-5701, 1994)。その後1996年Sandellらによって本蛋白質の相同遺伝子が、ウシ軟骨細胞が産生するレチノイン酸感受性蛋白質CD-RAP (cartilage-derived retinoic acid-sensitive protein)として再び同定され、生理学的には関節の形成・維持に機能することが示唆されている(ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(The Journal of Biological Chemistry) 271, 3311-3316, 1996)。MIA/CD-RAP遺伝子はヒト、マウス、ラット、ウシの種間でアミノ酸レベルで85%以上の高い相同性を有しているものの、これまでに公知の蛋白質で相同性のあるものは見つかっておらず、またウシ、ラットにおける遺伝的解析から、本遺伝子の類似遺伝子は他に存在しないと考えられていた(ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー (The Journal of Biological Chemistry) 271, 3311-3316, 1996)。
【0004】
一方、現在、一つの生物のもつ全DNA、つまりゲノムの構造解析が、バクテリアでは既にいくつか終わり、ヒトのそれも数年で完成の見通しが立っているが、その予想される遺伝子数はヒトにおいては十万とも言われている。確かにこれまで数多くの分泌蛋白質或いは分泌ペプチドをコードする遺伝子が単離されてきているものの、その数は全ゲノムからみればとてもそのすべてを網羅したとはいえない。個体レベルの生命現象を理解する上でその中で起こっているあらゆる細胞間の情報交換が説明可能になっていかなければならないが、こうした既知の遺伝子以外にも未だ知られていない液性の機能分子が重要な生理的役割を果たしている可能性が高く、そうした物質の発見が強く望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は新規細胞機能調節分泌蛋白質(以下MLP蛋白質またはMLPと称する場合がある)、その部分ペプチドまたはその塩、該タンパク質をコードするDNA、組換えベクター、形質転換体、該タンパク質の製造法、該タンパク質またはDNAを含有する医薬、該タンパク質に対する抗体、レセプターアゴニスト/アンタゴニストのスクリーニング方法並びにスクリーニング用キット、該スクリーニングで得られるレセプターアゴニスト/アンタゴニスト並びにその医薬等を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
新たな細胞機能調節分泌蛋白質の単離は、細胞の分化、増殖、癌化等のメカニズムに新たな知見を与え、ひいては個体の発生、恒常性の維持等の生命現象の解明をより一層進展させることができ、該蛋白質に対して阻害活性或いは促進活性を発揮し、種々の疾患の予防や診断、治療に役立つ新たな医薬品の開発ができる。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ヒト胎児脳、マウス胎児由来cDNAライブラリーからそれぞれ新規な塩基配列を有するcDNAをクローニングすることに成功した。そして、本発明者らは、得られたc DNAにコードされる蛋白質が有用な細胞機能調節活性を有するMIA/CD-RAP様蛋白質MLPの前駆体蛋白質であり、MLP前駆体からシグナル配列が切断されて生成するMLPが分泌蛋白質であることを見出した。これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、
(1)配列番号:24で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を含有することを特徴とするポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(2)配列番号:6で表されるアミノ酸配列と同一もしくは実質的に同一のアミノ酸配列を含有することを特徴とする前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(3)配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、配列番号:26で表されるアミノ酸配列である前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(4)配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、配列番号:12で表されるアミノ酸配列である前記(2)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(5)配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、配列番号:49で表されるアミノ酸配列である前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(6)配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、配列番号:47で表されるアミノ酸配列である前記(2)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(7)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列を有するDNAを含有するDNA、
(8)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:23で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(9)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:4で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(10)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:25で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(11)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:10で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(12)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:48で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(13)前記(1)記載のポリペプチドをコードする塩基配列が配列番号:46で表される塩基配列である前記(6)記載のDNA、
(14)前記(6)記載のDNAを含有する組換えベクター、
(15)前記(14)記載の組換えベクターで形質転換された形質転換体、
(16)前記(15)記載の形質転換体を培養し、該ポリペプチドを生成せしめることを特徴とする前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の製造法、
(17)前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩に対する抗体、
(18)前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩を用いることを特徴とする前記(1)記載のポリペプチドまたはその塩の活性を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング方法、
(19)前記(1)記載のポリペプチドまたはその塩を含有してなる前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の活性を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング用キット、
(20)前記(18)記載のスクリーニング方法または前記(19)記載のスクリーニング用キットを用いて得られる、前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の活性を促進または阻害する化合物またはその塩、
(21)前記(18)記載のスクリーニング方法または前記(19)記載のスクリーニング用キットを用いて得られる前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の活性を促進または阻害する化合物またはその塩を含有してなる医薬、
(22)前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩を含有してなる医薬、
(23)前記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩を含有してなる骨・関節疾患または病的血管新生の予防・治療剤、
(24)前記(17)記載の抗体を含有してなる診断剤などに関する。
【0008】
さらには、本発明は、
(25)配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、配列番号:24で表されるアミノ酸配列と約50%以上(好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%以上、特に好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上)の相同性を有するアミノ酸配列である上記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩、
(26)配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列が、▲1▼配列番号:24で表されるアミノ酸配列中の1または2個以上(好ましくは、1〜30個程度)のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、▲2▼配列番号:24で表されるアミノ酸配列に1または2個以上(好ましくは、1〜40個程度、より好ましくは1〜30個程度)のアミノ酸が付加したアミノ酸配列、▲3▼配列番号:24で表されるアミノ酸配列中の1または2個以上(好ましくは、1〜30個程度)のアミノ酸が他のアミノ酸で置換されたアミノ酸配列、または▲4▼それらを組み合わせたアミノ酸配列である上記(1)記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩等を提供する。
さらに本発明のDNA、およびポリペプチド、そのアミドもしくはそのエステルまたはその塩等は、分子量マーカー、組織マーカー、染色体マッピング、遺伝病の同定、プライマー、プローブの設計等の基礎研究に利用できる可能性がある。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の配列番号:24で表されるアミノ酸配列を含有するポリペプチド(以下、ヒト型ポリペプチドと称することがある)、配列番号:26で表されるアミノ酸配列を含有するポリペプチド(以下、マウス型ポリペプチドと称することがある)、配列番号:49で表されるアミノ酸配列を含有するポリペプチド(以下、ラット型ポリペプチドと称することがある)およびヒト型ポリペプチドと実質的に同一のアミノ酸配列を含有するポリペプチド(以下、ヒト型ポリペプチドおよびヒト型ポリペプチドと実質的に同一のアミノ酸配列を含有するポリペプチドを総称して本発明のポリペプチドと称することもある)は、ヒトや温血動物(例えば、モルモット、ラット、マウス、ニワトリ、ウサギ、ブタ、ヒツジ、ウシ、サル等)の細胞(例えば、肝細胞、脾細胞、神経細胞、グリア細胞、膵臓β細胞、骨髄細胞、メサンギウム細胞、ランゲルハンス細胞、表皮細胞、上皮細胞、内皮細胞、繊維芽細胞、繊維細胞、筋細胞、脂肪細胞、免疫細胞(例、マクロファージ、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞、肥満細胞、好中球、好塩基球、好酸球、単球)、巨核球、滑膜細胞、軟骨細胞、骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、乳腺細胞、もしくは間質細胞、またはこれら細胞の前駆細胞、幹細胞もしくはガン細胞等)もしくはそれらの細胞が存在するあらゆる組織、例えば、脳、脳の各部位(例、嗅球、扁桃核、大脳基底球、海馬、視床、視床下部、大脳皮質、延髄、小脳)、脊髄、下垂体、胃、膵臓、腎臓、肝臓、生殖腺、甲状腺、胆のう、骨髄、副腎、皮膚、筋肉、肺、消化管(例、大腸、小腸)、血管、心臓、胸腺、脾臓、唾液腺、末梢血、前立腺、睾丸、卵巣、胎盤、子宮、骨、軟骨、関節、骨格筋等に由来するポリペプチドであってもよく、組換えポリペプチドであってもよく、合成ポリペプチドであってもよい。
また、本発明のポリペプチドがシグナルペプチドを有している場合は、ポリペプチドを効率よく細胞外に分泌させることができる。
【0010】
配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、配列番号:24で表されるアミノ酸配列と約50%以上、好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%以上、特に好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の相同性を有するアミノ酸配列等が挙げられ、具体的には、配列番号:26で表されるアミノ酸配列または配列番号:49で表されるアミノ酸配列等が挙げられる。
配列番号:24で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをヒトMLPまたはヒトMLP蛋白質と、配列番号:26で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをマウスMLPまたはマウスMLP蛋白質と、配列番号:49で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをラットMLPまたはラットMLP蛋白質と称することがあり、これらをMLPと総称することがある。
配列番号:24で表されるアミノ酸配列またはそれと実質的に同一のアミノ酸配列を含有するポリペプチドとして具体的には、例えば、配列番号:6で表されるアミノ酸配列またはそれと実質的に同一のアミノ酸配列を含有するポリペプチド等があげられる。
配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、配列番号:6で表されるアミノ酸配列と約50%以上、好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%以上、特に好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の相同性を有するアミノ酸配列等が挙げられ、具体的には、配列番号:12で表されるアミノ酸配列または配列番号:47で表されるアミノ酸配列等が挙げられる。
配列番号:6で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをヒトMLP前駆体またはヒトMLP前駆体蛋白質と、配列番号:12で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをマウスMLP前駆体またはマウスMLP前駆体蛋白質と、配列番号:47で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドをラットMLP前駆体またはラットMLP前駆体と称することがあり、これらをMLP前駆体と総称することがある。
【0011】
本発明の配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を有するポリペプチドとしては、例えば、前記の配列番号:24で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を有し、配列番号:24で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドと実質的に同質の性質を有するポリペプチド等が好ましい。
また、配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を有するポリペプチドとしては、例えば、前記の配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を有し、配列番号:6で表されるアミノ酸配列を有するポリペプチドと実質的に同質の性質を有するポリペプチド等が好ましい。
実質的に同質の性質としては、例えば、分泌され液性因子として作用すること等が挙げられる。実質的に同質とは、それらの性質が定性的に同質であることを示す。したがって、分泌作用や溶解度等の性質が同等(例、約0.1〜100倍、好ましくは約0.5〜10倍、より好ましくは0.5〜2倍)であることが好ましいが、これらの性質の程度、ポリペプチドの分子量等の量的要素は異なっていてもよい。
【0012】
また、配列番号:24または配列番号:6で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を含有するポリペプチドとしてより具体的には、例えば、▲1▼配列番号:24または配列番号:6で表されるアミノ酸配列中の1または2個以上(好ましくは、1〜30個程度、より好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは数(1〜5)個)のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、▲2▼配列番号:24または配列番号:6で表されるアミノ酸配列に1または2個以上(好ましくは1〜40個程度、より好ましくは、1〜30個程度、さらに好ましくは1〜10個程度、なかでも好ましくは数(1〜5)個)のアミノ酸が付加したアミノ酸配列、▲3▼配列番号:24または配列番号:6で表されるアミノ酸配列に1または2個以上(好ましくは、1〜30個程度、より好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは数(1〜5)個)のアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、▲4▼配列番号:24または配列番号:6で表されるアミノ酸配列中の1または2個以上(好ましくは、1〜30個程度、より好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは数(1〜5)個)のアミノ酸が他のアミノ酸で置換されたアミノ酸配列、または▲5▼それらを組み合わせたアミノ酸配列を含有するポリペプチド等のいわゆるムテインも含まれる。
上記のようにアミノ酸配列が挿入、欠失または置換されている場合、その挿入、欠失または置換の位置としては、特に限定されないが、配列番号:24、配列番号:26および配列番号:49のそれぞれの配列番号で表されるアミノ酸配列に共通するアミノ酸配列以外の位置、配列番号:6、配列番号:12および配列番号:47のそれぞれの配列番号で表されるアミノ酸配列に共通するアミノ酸配列以外の位置等が挙げられる。
【0013】
本明細書におけるポリペプチドは、ペプチド標記の慣例に従って左端がN末端(アミノ末端)、右端がC末端(カルボキシル末端)である。配列番号:24で表されるアミノ酸配列を含有するポリペプチドをはじめとする、本発明のポリペプチドは、C末端が通常カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート(−COO-)であるが、C末端がアミド(−CONH2)またはエステル(−COOR)であってもよい。
ここでエステルにおけるRとしては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルもしくはn−ブチル等のC1-6アルキル基、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル等のC3-8シクロアルキル基、例えば、フェニル、α−ナフチル等のC6-12アリール基、例えば、ベンジル、フェネチル等のフェニル−C1-2アルキル基もしくはα−ナフチルメチル等のα−ナフチル−C1-2アルキル基等のC7-14アラルキル基のほか、経口用エステルとして汎用されるピバロイルオキシメチル基等が用いられる。
本発明のポリペプチドがC末端以外にカルボキシル基(またはカルボキシレート)を有している場合、カルボキシル基がアミド化またはエステル化されているものも本発明のポリペプチドに含まれる。この場合のエステルとしては、例えば上記したC末端のエステル等が用いられる。
さらに、本発明のポリペプチドには、N末端のアミノ酸残基(例、メチオニン残基)のアミノ基が保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基等のC1-6アルカノイル等のC1-6アシル基等)で保護されているもの、生体内で切断されて生成するN末端のグルタミン残基がピログルタミン酸化したもの、分子内のアミノ酸の側鎖上の置換基(例えば−OH、−SH、アミノ基、イミダゾール基、インドール基、グアニジノ基等)が適当な保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基等のC1-6アルカノイル基等のC1-6アシル基等)で保護されているもの、あるいは糖鎖が結合したいわゆる糖ポリペプチド等の複合ポリペプチド等も含まれる。
【0014】
本発明のポリペプチドまたはその塩としては、生理学的に許容される酸(例、無機酸、有機酸)や塩基(例、アルカリ金属塩)等との塩が用いられ、とりわけ生理学的に許容される酸付加塩が好ましい。この様な塩としては、例えば、無機酸(例えば、塩酸、リン酸、臭化水素酸、硫酸)との塩、あるいは有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、蓚酸、安息香酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸)との塩等が用いられる。
本発明のポリペプチドまたはその塩は、前述したヒトや温血動物の細胞または組織から自体公知のポリペプチド(タンパク質)の精製方法によって製造することもできるし、後述するポリペプチドをコードするDNAを含有する形質転換体を培養することによっても製造することができる。また、後述のペプチド合成法に準じて製造することもできる。
ヒトや哺乳動物の組織または細胞から製造する場合、ヒトや哺乳動物の組織または細胞をホモジナイズした後、酸等で抽出を行ない、該抽出液を逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー等のクロマトグラフィーを組み合わせることにより精製単離することができる。
【0015】
本発明のポリペプチドまたはその塩、またはそのアミド体の合成には、通常市販のポリペプチド(タンパク質)合成用樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては、例えば、クロロメチル樹脂、ヒドロキシメチル樹脂、ベンズヒドリルアミン樹脂、アミノメチル樹脂、4−ベンジルオキシベンジルアルコール樹脂、4−メチルベンズヒドリルアミン樹脂、PAM樹脂、4−ヒドロキシメチルメチルフェニルアセトアミドメチル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、4−(2',4'-ジメトキシフェニル−ヒドロキシメチル)フェノキシ樹脂、4−(2',4'-ジメトキシフェニル−Fmocアミノエチル)フェノキシ樹脂等を挙げることができる。このような樹脂を用い、α−アミノ基と側鎖官能基を適当に保護したアミノ酸を、目的とするポリペプチドの配列通りに、自体公知の各種縮合方法に従い、樹脂上で縮合させる。反応の最後に樹脂からポリペプチドを切り出すと同時に各種保護基を除去し、さらに高希釈溶液中で分子内ジスルフィド結合形成反応を実施し、目的のポリペプチドまたはそれらのアミド体を取得する。
上記した保護アミノ酸の縮合に関しては、ポリペプチド合成に使用できる各種活性化試薬を用いることができるが、特に、カルボジイミド類がよい。カルボジイミド類としては、DCC、N,N'-ジイソプロピルカルボジイミド、N-エチル-N'-(3-ジメチルアミノプロリル)カルボジイミド等が用いられる。これらによる活性化にはラセミ化抑制添加剤(例えば、HOBt, HOOBt)とともに保護アミノ酸を直接樹脂に添加するかまたは、対称酸無水物またはHOBtエステルあるいはHOOB tエステルとしてあらかじめ保護アミノ酸の活性化を行なった後に樹脂に添加することができる。
【0016】
保護アミノ酸の活性化や樹脂との縮合に用いられる溶媒としては、ポリペプチド(タンパク質)縮合反応に使用しうることが知られている溶媒から適宜選択されうる。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド,N,N−ジメチルアセトアミド,N−メチルピロリドン等の酸アミド類、塩化メチレン,クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、トリフルオロエタノール等のアルコール類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、ピリジン,ジオキサン,テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトニトリル,プロピオニトリル等のニトリル類、酢酸メチル,酢酸エチル等のエステル類あるいはこれらの適宜の混合物等が用いられる。反応温度はポリペプチド(タンパク質)結合形成反応に使用され得ることが知られている範囲から適宜選択され、通常約−20〜50℃の範囲から適宜選択される。
活性化されたアミノ酸誘導体は通常1.5〜4倍過剰で用いられる。ニンヒドリン反応を用いたテストの結果、縮合が不十分な場合には保護基の脱離を行なうことなく縮合反応を繰り返すことにより十分な縮合を行なうことができる。反応を繰り返しても十分な縮合が得られないときには、無水酢酸またはアセチルイミダゾールを用いて未反応アミノ酸をアセチル化することによって、後の反応に影響を与えないようにすることができる。
【0017】
原料のアミノ基の保護基としては、例えば、Z、Boc、t−ペンチルオキシカルボニル、イソボルニルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、Cl-Z、Br-Z、アダマンチルオキシカルボニル、トリフルオロアセチル、フタロイル、ホルミル、2−ニトロフェニルスルフェニル、ジフェニルホスフィノチオイル、Fmoc等が用いられる。
【0018】
カルボキシル基は、例えば、アルキルエステル化(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、t−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、2−アダマンチル等の直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルエステル化)、アラルキルエステル化(例えば、ベンジルエステル、4−ニトロベンジルエステル、4−メトキシベンジルエステル、4−クロロベンジルエステル、ベンズヒドリルエステル化)、フェナシルエステル化、ベンジルオキシカルボニルヒドラジド化、t−ブトキシカルボニルヒドラジド化、トリチルヒドラジド化等によって保護することができる。
【0019】
セリンの水酸基は、例えば、エステル化またはエーテル化によって保護することができる。このエステル化に適する基としては、例えば、アセチル基等の低級(C1-6)アルカノイル基、ベンゾイル基等のアロイル基、ベンジルオキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭酸から誘導される基等が用いられる。また、エーテル化に適する基としては、例えば、ベンジル基、テトラヒドロピラニル基、t-ブチル基等である。
チロシンのフェノール性水酸基の保護基としては、例えば、Bzl、Cl2-Bzl、2−ニトロベンジル、Br-Z、t−ブチル等が用いられる。
ヒスチジンのイミダゾールの保護基としては、例えば、Tos、4-メトキシ-2,3,6-トリメチルベンゼンスルホニル、DNP、ベンジルオキシメチル、Bum、Boc、Trt、Fmoc等が用いられる。
【0020】
原料のカルボキシル基の活性化されたものとしては、例えば、対応する酸無水物、アジド、活性エステル〔アルコール(例えば、ペンタクロロフェノール、2,4,5-トリクロロフェノール、2,4-ジニトロフェノール、シアノメチルアルコール、パラニトロフェノール、HONB、N-ヒドロキシスクシミド、N-ヒドロキシフタルイミド、HOBt)とのエステル〕等が用いられる。原料のアミノ基の活性化されたものとしては、例えば、対応するリン酸アミドが用いられる。
保護基の除去(脱離)方法としては、例えば、Pd−黒あるいはPd-炭素等の触媒の存在下での水素気流中での接触還元や、また、無水フッ化水素、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸あるいはこれらの混合液等による酸処理や、ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピペラジン等による塩基処理、また液体アンモニア中ナトリウムによる還元等も用いられる。上記酸処理による脱離反応は、一般に約−20〜40℃の温度で行なわれるが、酸処理においては、例えば、アニソール、フェノール、チオアニソール、メタクレゾール、パラクレゾール、ジメチルスルフィド、1,4-ブタンジチオール、1,2-エタンジチオール等のようなカチオン捕捉剤の添加が有効である。また、ヒスチジンのイミダゾール保護基として用いられる2,4-ジニトロフェニル基はチオフェノール処理により除去され、トリプトファンのインドール保護基として用いられるホルミル基は上記の1,2-エタンジチオール、1,4-ブタンジチオール等の存在下の酸処理による脱保護以外に、希水酸化ナトリウム溶液、希アンモニア等によるアルカリ処理によっても除去される。
【0021】
原料の反応に関与すべきでない官能基の保護ならびに保護基、およびその保護基の脱離、反応に関与する官能基の活性化等は公知の基または公知の手段から適宜選択しうる。
ポリペプチドのアミド体を得る別の方法としては、例えば、まず、カルボキシ末端アミノ酸のα−カルボキシル基をアミド化して保護した後、アミノ基側にペプチド(ポリペプチド)鎖を所望の鎖長まで延ばした後、該ペプチド鎖のN末端のα−アミノ基の保護基のみを除いたポリペプチドとC末端のカルボキシル基の保護基のみを除去したポリペプチドとを製造し、この両ポリペプチドを上記したような混合溶媒中で縮合させる。縮合反応の詳細については上記と同様である。
縮合により得られた保護ポリペプチドを精製した後、上記方法によりすべての保護基を除去し、所望の粗ポリペプチドを得ることができる。この粗ポリペプチドは既知の各種精製手段を駆使して精製し、主要画分を凍結乾燥することで所望のポリペプチドのアミド体を得ることができる。
ポリペプチドのエステル体を得るには、例えば、カルボキシ末端アミノ酸のα−カルボキシル基を所望のアルコール類と縮合しアミノ酸エステルとした後、ポリペプチドのアミド体と同様にして、所望のポリペプチドのエステル体を得ることができる。
【0022】
本発明のポリペプチドまたはその塩は、自体公知のペプチドの合成法に従って製造することができる。ペプチドの合成法としては、例えば、固相合成法、液相合成法のいずれによっても良い。すなわち、本発明の部分ペプチドを構成し得る部分ペプチドもしくはアミノ酸と残余部分とを縮合させ、生成物が保護基を有する場合は保護基を脱離することにより目的のペプチドを製造することができる。
公知の縮合方法や保護基の脱離としては、例えば、以下の▲1▼〜▲5▼に記載された方法が挙げられる。
▲1▼M. Bodanszky および M.A. Ondetti、ペプチド・シンセシス (Peptide Synthesis), Interscience Publishers, New York (1966年)
▲2▼SchroederおよびLuebke、ザ・ペプチド(The Peptide), Academic Press, New York (1965年)
▲3▼泉屋信夫他、ペプチド合成の基礎と実験、 丸善(株) (1975年)
▲4▼矢島治明 および榊原俊平、生化学実験講座 1、 タンパク質の化学IV、 205、(1977年)
▲5▼矢島治明監修、続医薬品の開発、第14巻、ペプチド合成、広川書店
また、反応後は通常の精製法、例えば、溶媒抽出・蒸留・カラムクロマトグラフィー・液体クロマトグラフィー・再結晶等を組み合わせて本発明のポリペプチドポリペプチドを精製単離することができる。上記方法で得られるポリペプチドが遊離体である場合は、公知の方法あるいはそれに準じる方法によって適当な塩に変換することができるし、逆に塩で得られた場合は、公知の方法あるいはそれに準じる方法によって遊離体または他の塩に変換することができる。
【0023】
本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、前述した本発明のポリペプチドをコードする塩基配列を含有するものであればいかなるものであってもよい。また、ゲノムDNA、前記した細胞・組織由来のcDNA、合成DNAのいずれでもよい。
ライブラリーに使用するベクターは、バクテリオファージ、プラスミド、コスミド、ファージミド等いずれであってもよい。また、前記した細胞・組織よりtotalRNAまたはmRNA画分を調製したものを用いて直接Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction(以下、RT-PCR法と略称する)によって増幅することもできる。
【0024】
本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、例えば、配列番号:23で表される塩基配列を含有するDNA、または配列番号:23で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質(例、免疫原性等)を有するポリペプチドをコードするDNA等を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質を有するポリペプチドをコードするDNAであれば何れのものでもよい。
配列番号:23で表される塩基配列を含有するDNAとしては、配列番号:4で表される塩基配列を含有するDNA等が用いられる。
配列番号:23で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとしては、例えば、配列番号:23で表される塩基配列と約60%以上、好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約80%以上の相同性を有する塩基配列を含有するDNA等が用いられる。
また、配列番号:23で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとして、具体的には、配列番号:25で表される塩基配列を含有するDNA、または配列番号:25で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質(例、免疫原性等)有するポリペプチドをコードするDNA等を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質を有するポリペプチドをコードするDNA等があげられる。
配列番号:25で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとしては、例えば、配列番号:25で表される塩基配列と約60%以上、好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約80%以上の相同性を有する塩基配列を含有するDNA等が用いられ、具体的には、配列番号:10で表される塩基配列を含有するDNA等が用いられる。
さらに、配列番号:23で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとして、具体的には、配列番号:48で表される塩基配列を含有するDNA、または配列番号:48で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質(例、免疫原性等)有するポリペプチドをコードするDNA等を有し、本発明のポリペプチドと実質的に同質の性質を有するポリペプチドをコードするDNA等があげられる。
配列番号:48で表される塩基配列とハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとしては、例えば、配列番号:48で表される塩基配列と約60%以上、好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約80%以上の相同性を有する塩基配列を含有するDNA等が用いられ、具体的には、配列番号:41または配列番号:46で表される塩基配列を含有するDNA等が用いられる。
【0025】
ハイブリダイゼーションは、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法、例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning)2nd(J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載の方法等に従って行なうことができる。また、市販のライブラリーを使用する場合、添付の使用説明書に記載の方法に従って行なうことができる。より好ましくは、ハイストリンジェントな条件に従って行なうことができる。
ハイストリンジェントな条件とは、例えば、ナトリウム濃度が約19〜40mM、好ましくは約19〜20mMで、温度が約50〜70℃、好ましくは約60〜65℃の条件を示す。
配列番号:24で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:23で表される塩基配列を有するDNA等が、配列番号:6で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:4で表される塩基配列を有するDNA等が、配列番号:26で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:25で表される塩基配列を有するDNA等が、配列番号:12で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:10で表される塩基配列を有するDNA等が、配列番号:49で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:48で表される塩基配列を有するDNA等が、配列番号:47で表されるアミノ酸配列を有する本発明のポリペプチドをコードするDNAとしては、配列番号:46で表される塩基配列を有するDNA等が用いられる。
【0026】
本発明のポリペプチドを完全にコードするDNAのクローニングの手段としては、本発明のポリペプチドの部分塩基配列を有する合成DNAプライマーを用いてPCR法によって増幅するか、または適当なベクターに組み込んだDNAを本発明のポリペプチドの一部あるいは全領域をコードするDNA断片もしくは合成DNAを用いて標識したものとのハイブリダイゼーションによって選別することができる。ハイブリダイゼーションの方法は、例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning)2nd(J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載の方法等に従って行なうことができる。また、市販のライブラリーを使用する場合、添付の使用説明書に記載の方法に従って行なうことができる。
DNAの塩基配列の変換は、PCRや公知のキット、例えば、MutanTM-G(宝酒造(株))、MutanTM-K(宝酒造(株))等を用いて、Gapped duplex法やKunkel法等の自体公知の方法あるいはそれらに準じる方法に従って行なうことができる。
クローン化されたポリペプチドをコードするDNAは目的によりそのまま、または所望により制限酵素で消化したり、リンカーを付加したりして使用することができる。該DNAはその5'末端側に翻訳開始コドンとしてのATGを有し、また3'末端側には翻訳終止コドンとしてのTAA、TGAまたはTAGを有していてもよい。これらの翻訳開始コドンや翻訳終止コドンは、適当な合成DNAアダプターを用いて付加することもできる。
本発明のポリペプチドの発現ベクターは、例えば、(イ)本発明のポリペプチドをコードするDNAから目的とするDNA断片を切り出し、(ロ)該DNA断片を適当な発現ベクター中のプロモーターの下流に連結することにより製造することができる。
【0027】
ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド(例、pBR322,pBR325,pUC12,pUC13)、枯草菌由来のプラスミド(例、pUB110,pTP5,pC194)、酵母由来プラスミド(例、pSH19,pSH15)、λファージ等のバクテリオファージ、レトロウイルス,ワクシニアウイルス,バキュロウイルス等の動物ウイルス等の他、pA1−11、pXT1、pRc/CMV、pRc/RSV、pcDNAI/Neo等が用いられる。
本発明で用いられるプロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであればいかなるものでもよい。例えば、動物細胞を宿主として用いる場合は、SRαプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、CMVプロモーター、HSV-TKプロモーター、β-アクチン等が挙げられる。
これらのうち、CMV(サイトメガロウイルス)プロモーター、SRαプロモーター等を用いるのが好ましい。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、trpプロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーター、T7プロモーター等が、宿主がバチルス属菌である場合は、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーター等、宿主が酵母である場合は、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター等が好ましい。宿主が昆虫細胞である場合は、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーター等が好ましい。
【0028】
発現ベクターには、以上の他に、所望によりエンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、SV40複製オリジン(以下、SV40oriと略称する場合がある)等を含有しているものを用いることができる。選択マーカーとしては、例えば、ジヒドロ葉酸還元酵素(以下、dhfrと略称する場合がある)遺伝子〔メソトレキセート(MTX)耐性〕、アンピシリン耐性遺伝子(以下、Amprと略称する場合がある)、ネオマイシン耐性遺伝子(以下、Neorと略称する場合がある、Geneticin耐性)等が挙げられる。特に、dhfr遺伝子欠損チャイニーズハムスター細胞を用いてdhfr遺伝子を選択マーカーとして使用する場合、組換え体細胞をチミジンを含まない培地によっても選択できる。
また、必要に応じて、宿主に合ったシグナル配列を、本発明のポリペプチドのN端末側に付加する。宿主がエシェリヒア属菌である場合は、PhoA・シグナル配列、OmpA・シグナル配列等が、宿主がバチルス属菌である場合は、α−アミラーゼ・シグナル配列、サブチリシン・シグナル配列等が、宿主が酵母である場合は、MFα・シグナル配列、SUC2・シグナル配列等、宿主が動物細胞である場合には、インシュリン・シグナル配列、α−インターフェロン・シグナル配列、抗体分子・シグナル配列等がそれぞれ利用できる。
このようにして構築された本発明のポリペプチドをコードするDNAを含有するベクターを用いて、形質転換体を製造することができる。
【0029】
宿主としては、例えば、エシェリヒア属菌、バチルス属菌、酵母、昆虫細胞、昆虫、動物細胞等が用いられる。
エシェリヒア属菌の具体例としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)K12・DH1〔プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),60巻,160(1968)〕,JM103〔ヌクイレック・アシッズ・リサーチ,(Nucleic Acids Research),9巻,309(1981)〕,JA221〔ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(Journal of Molecular Biology)〕,120巻,517(1978)〕,HB101〔ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー,41巻,459(1969)〕,C600〔ジェネティックス(Genetics),39巻,440(1954)〕等が用いられる。
バチルス属菌としては、例えば、バチルス・サブチルス(Bacillus subtilis)MI114〔ジーン,24巻,255(1983)〕,207−21〔ジャーナル・オブ・バイオケミストリー(Journal of Biochemistry),95巻,87(1984)〕等が用いられる。
酵母としては、例えば、サッカロマイセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)AH22,AH22R-,NA87−11A,DKD−5D,20B−12、シゾサッカロマイセス ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)NCYC1913,NCYC2036、ピキア パストリス(Pichia pastoris)KM71等が用いられる。
【0030】
昆虫細胞としては、例えば、ウイルスがAcNPVの場合は、夜盗蛾の幼虫由来株化細胞(Spodoptera frugiperda cell;Sf細胞)、Trichoplusia niの中腸由来のMG1細胞、Trichoplusia niの卵由来のHigh FiveTM細胞、Mamestra brassicae由来の細胞またはEstigmena acrea由来の細胞等が用いられる。ウイルスがBmNPVの場合は、蚕由来株化細胞(Bombyx mori N 細胞;BmN細胞)等が用いられる。該Sf細胞としては、例えば、Sf9細胞(ATCC CRL1711)、Sf21細胞(以上、Vaughn, J.L.ら、イン・ヴィボ(In Vivo),13, 213-217,(1977))等が用いられる。
昆虫としては、例えば、カイコの幼虫等が用いられる〔前田ら、ネイチャー(Nature),315巻,592(1985)〕。
動物細胞としては、例えば、サル細胞COS−7,Vero,チャイニーズハムスター細胞CHO(以下、CHO細胞と略記),dhfr遺伝子欠損チャイニーズハムスター細胞CHO(以下、CHO(dhfr-)細胞と略記),マウスL細胞,マウスAtT−20,マウスミエローマ細胞,ラットGH3,ヒトFL細胞等が用いられる。
【0031】
エシェリヒア属菌を形質転換するには、例えば、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),69巻,2110(1972)やジーン(Gene),17巻,107(1982)等に記載の方法に従って行なうことができる。
バチルス属菌を形質転換するには、例えば、モレキュラー・アンド・ジェネラル・ジェネティックス(Molecular & General Genetics),168巻,111(1979)等に記載の方法に従って行なうことができる。
酵母を形質転換するには、例えば、メソッズ・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymology),194巻,182−187(1991)、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),75巻,1929(1978)等に記載の方法に従って行なうことができる。
昆虫細胞または昆虫を形質転換するには、例えば、バイオ/テクノロジー(Bio/Technology),6, 47-55(1988))等に記載の方法に従って行なうことができる。
動物細胞を形質転換するには、例えば、細胞工学別冊8 新細胞工学実験プロトコール.263−267(1995)(秀潤社発行)、ヴィロロジー(Virology),52巻,456(1973)に記載の方法に従って行なうことができる。
このようにして、ポリペプチドをコードするDNAを含有する発現ベクターで形質転換された形質転換体を得ることができる。
宿主がエシェリヒア属菌、バチルス属菌である形質転換体を培養する際、培養に使用される培地としては液体培地が適当であり、その中には該形質転換体の生育に必要な炭素源、窒素源、無機物その他が含有せしめられる。炭素源としては、例えば、グルコース、デキストリン、可溶性澱粉、ショ糖等、窒素源としては、例えば、アンモニウム塩類、硝酸塩類、コーンスチープ・リカー、ペプトン、カゼイン、酵母エキス、肉エキス、大豆粕、バレイショ抽出液等の無機または有機物質、無機物としては、例えば、塩化カルシウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。また、酵母エキス、ビタミン類、生長促進因子等を添加してもよい。培地のpHは約5〜8が望ましい。
【0032】
エシェリヒア属菌を培養する際の培地としては、例えば、グルコース、カザミノ酸を含むM9培地〔ミラー(Miller),ジャーナル・オブ・エクスペリメンツ・イン・モレキュラー・ジェネティックス(Journal of Experiments in Molecular Genetics),431−433,Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972〕が好ましい。ここに必要によりプロモーターを効率よく働かせるために、例えば、3β−インドリルアクリル酸のような薬剤を加えることができる。
宿主がエシェリヒア属菌の場合、培養は通常約15〜43℃で約3〜24時間行ない、必要により、通気や撹拌を加えることもできる。
宿主がバチルス属菌の場合、培養は通常約30〜40℃で約6〜24時間行ない、必要により通気や撹拌を加えることもできる。
宿主が酵母である形質転換体を培養する際、培地としては、例えば、バークホールダー(Burkholder)最小培地〔Bostian, K. L. ら、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),77巻,4505(1980)〕や0.5%カザミノ酸を含有するSD培地〔Bitter, G. A. ら、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),81巻,5330(1984)〕が挙げられる。培地のpHは約5〜8に調整するのが好ましい。培養は通常約20〜35℃で約24〜72時間行ない、必要に応じて通気や撹拌を加える。
宿主が昆虫細胞または昆虫である形質転換体を培養する際、培地としては、Grace's Insect Medium(Grace, T.C.C.,ネイチャー(Nature),195,788(1962))に非動化した10%ウシ血清等の添加物を適宜加えたもの等が用いられる。培地のpHは約6.2〜6.4に調整するのが好ましい。培養は通常約27℃で約3〜5日間行ない、必要に応じて通気や撹拌を加える。
宿主が動物細胞である形質転換体を培養する際、培地としては、例えば、約5〜20%の胎児牛血清を含むMEM培地〔サイエンス(Science),122巻,501(1952)〕,DMEM培地〔ヴィロロジー(Virology),8巻,396(1959)〕,RPMI 1640培地〔ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・メディカル・アソシエーション(The Journal of the American Medical Association)199巻,519(1967)〕,199培地〔プロシージング・オブ・ザ・ソサイエティ・フォー・ザ・バイオロジカル・メディスン(Proceeding of the Society for the Biological Medicine),73巻,1(1950)〕等が用いられる。pHは約6〜8であるのが好ましい。培養は通常約30〜40℃で約15〜60時間行ない、必要に応じて通気や撹拌を加える。
以上のようにして、形質転換体の細胞外または細胞内に本発明のポリペプチドを生成せしめることができる。
【0033】
上記培養物から本発明のポリペプチドを分離精製するには、例えば、下記の方法により行なうことができる。
本発明のポリペプチドを培養菌体あるいは細胞から抽出するに際しては、培養後、公知の方法で菌体あるいは細胞を集め、これを適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチームおよび/または凍結融解等によって菌体あるいは細胞を破壊したのち、遠心分離やろ過によりポリペプチドの粗抽出液を得る方法等が適宜用いられる。緩衝液の中に尿素や塩酸グアニジン等の蛋白質変性剤や、トリトンX−100TM等の界面活性剤が含まれていてもよい。培養液中にポリペプチドが分泌される場合には、培養終了後、それ自体公知の方法で菌体あるいは細胞と上清とを分離し、上清を集める。
このようにして得られた培養上清、あるいは抽出液中に含まれるポリペプチドの精製は、自体公知の分離・精製法を適切に組み合わせて行なうことができる。
これらの公知の分離、精製法としては、塩析や溶媒沈澱法等の溶解度を利用する方法、透析法、限外ろ過法、ゲルろ過法、およびSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法等の主として分子量の差を利用する方法、イオン交換クロマトグラフィー等の荷電の差を利用する方法、アフィニティークロマトグラフィー等の特異的親和性を利用する方法、逆相高速液体クロマトグラフィー等の疎水性の差を利用する方法、等電点電気泳動法等の等電点の差を利用する方法等が用いられる。
【0034】
かくして得られるポリペプチドが遊離体で得られた場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法によって塩に変換することができ、逆に塩で得られた場合には自体公知の方法あるいはそれに準じる方法により、遊離体または他の塩に変換することができる。
なお、組換え体が産生するポリペプチドを、精製前または精製後に適当な蛋白修飾酵素または蛋白分解酵素等を作用させることにより、任意に修飾を加えたり、ポリペプチドを部分的に除去することもできる。これらの酵素としては、例えば、トリプシン、キモトリプシン、アルギニルエンドペプチダーゼ、プロテインキナーゼ、グリコシダーゼ等が用いられる。
かくして生成する本発明のポリペプチドまたはその塩の存在は、特異抗体を用いたエンザイムイムノアッセイやウエスタンブロット解析等により測定することができる。
【0035】
本発明のポリペプチドまたはその塩に対する抗体は、本発明のポリペプチドまたはその塩を認識し得る抗体であれば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体の何れであってもよい。
本発明のポリペプチドまたはその塩に対する抗体は、本発明のポリペプチドを抗原として用い、自体公知の抗体または抗血清の製造法に従って製造することができる。
〔モノクローナル抗体の作製〕
(a)モノクロナール抗体産生細胞の作製
本発明のポリペプチドまたはその塩は、温血動物に対して投与により抗体産生が可能な部位にそれ自体あるいは担体、希釈剤とともに投与される。投与に際して抗体産生能を高めるため、完全フロイントアジュバントや不完全フロイントアジュバントを投与してもよい。投与は通常2〜6週毎に1回ずつ、計2〜10回程度行われる。用いられる温血動物としては、例えば、サル、ウサギ、イヌ、モルモット、マウス、ラット、ヒツジ、ヤギ、ニワトリが挙げられるが、マウスおよびラットが好ましく用いられる。
モノクローナル抗体産生細胞の作製に際しては、抗原で免疫された温血動物、例えばマウスから抗体価の認められた個体を選択し最終免疫の2〜5日後に脾臓またはリンパ節を採取し、それらに含まれる抗体産生細胞を同種または異種動物の骨髄腫細胞と融合させることにより、モノクローナル抗体産生ハイブリドーマを調製することができる。抗血清中の抗体価の測定は、例えば、後記の標識化ポリペプチドと抗血清とを反応させたのち、抗体に結合した標識剤の活性を測定することにより行なうことができる。融合操作は既知の方法、例えば、ケーラーとミルスタインの方法〔ネイチャー(Nature)、256、495 (1975)〕に従い実施することができる。融合促進剤としては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)やセンダイウィルス等が挙げられるが、好ましくはPEGが用いられる。
【0036】
骨髄腫細胞としては、例えば、NS−1、P3U1、SP2/0、AP−1等の温血動物の骨髄腫細胞が挙げられるが、P3U1が好ましく用いられる。用いられる抗体産生細胞(脾臓細胞)数と骨髄腫細胞数との好ましい比率は1:1〜20:1程度であり、PEG(好ましくはPEG1000〜PEG6000)が10〜80%程度の濃度で添加され、約20〜40℃、好ましくは約30〜37℃で約1〜10分間インキュベートすることにより効率よく細胞融合を実施できる。
モノクローナル抗体産生ハイブリドーマのスクリーニングには種々の方法が使用できるが、例えば、ポリペプチド抗原を直接あるいは担体とともに吸着させた固相(例、マイクロプレート)にハイブリドーマ培養上清を添加し、次に放射性物質や酵素等で標識した抗免疫グロブリン抗体(細胞融合に用いられる細胞がマウスの場合、抗マウス免疫グロブリン抗体が用いられる)またはプロテインAを加え、固相に結合したモノクローナル抗体を検出する方法、抗免疫グロブリン抗体またはプロテインAを吸着させた固相にハイブリドーマ培養上清を添加し、放射性物質や酵素等で標識したポリペプチドを加え、固相に結合したモノクローナル抗体を検出する方法等が挙げられる。
モノクローナル抗体の選別は、自体公知あるいはそれに準じる方法に従って行なうことができる。通常HAT(ヒポキサンチン、アミノプテリン、チミジン)を添加した動物細胞用培地で行なうことができる。選別および育種用培地としては、ハイブリドーマが生育できるものならばどのような培地を用いても良い。例えば、約1〜20%、好ましくは約10〜20%の牛胎児血清を含むRPMI 1640培地、約1〜10%の牛胎児血清を含むGIT培地(和光純薬工業(株))あるいはハイブリドーマ培養用無血清培地(SFM−101、日水製薬(株))等を用いることができる。培養温度は、通常約20〜40℃、好ましくは約37℃である。培養時間は、通常5日〜3週間、好ましくは1週間〜2週間である。培養は、通常5%炭酸ガス下で行なうことができる。ハイブリドーマ培養上清の抗体価は、上記の抗血清中の抗体価の測定と同様にして測定できる。
【0037】
(b)モノクロナール抗体の精製
モノクローナル抗体の分離精製は、自体公知の方法、例えば、免疫グロブリンの分離精製法〔例、塩析法、アルコール沈殿法、等電点沈殿法、電気泳動法、イオン交換体(例、DEAE)による吸脱着法、超遠心法、ゲルろ過法、抗原結合固相あるいはプロテインAあるいはプロテインG等の活性吸着剤により抗体のみを採取し、結合を解離させて抗体を得る特異的精製法〕に従って行なうことができる。
【0038】
〔ポリクローナル抗体の作製〕
本発明のポリクローナル抗体は、それ自体公知あるいはそれに準じる方法に従って製造することができる。例えば、免疫抗原(ポリペプチド抗原)自体、あるいはそれとキャリアー蛋白質との複合体をつくり、上記のモノクローナル抗体の製造法と同様に温血動物に免疫を行ない、該免疫動物から本発明のポリペプチドまたはその塩に対する抗体含有物を採取して、抗体の分離精製を行なうことにより製造することができる。
温血動物を免疫するために用いられる免疫抗原とキャリアー蛋白質との複合体に関し、キャリアー蛋白質の種類およびキャリアーとハプテンとの混合比は、キャリアーに架橋させて免疫したハプテンに対して抗体が効率良くできれば、どの様なものをどの様な比率で架橋させてもよいが、例えば、ウシ血清アルブミンやウシサイログロブリン、ヘモシアニン等を重量比でハプテン1に対し、約0.1〜20、好ましくは約1〜5の割合でカプルさせる方法が用いられる。
また、ハプテンとキャリアーのカプリングには、種々の縮合剤を用いることができるが、グルタルアルデヒドやカルボジイミド、マレイミド活性エステル、チオール基、ジチオビリジル基を含有する活性エステル試薬等が用いられる。
縮合生成物は、温血動物に対して、抗体産生が可能な部位にそれ自体あるいは担体、希釈剤とともに投与される。投与に際して抗体産生能を高めるため、完全フロイントアジュバントや不完全フロイントアジュバントを投与してもよい。投与は、通常約2〜6週毎に1回ずつ、計約3〜10回程度行なわれる。
ポリクローナル抗体は、上記の方法で免疫された温血動物の血液、腹水等、好ましくは血液から採取することができる。
抗血清中のポリクローナル抗体価の測定は、上記の抗血清中の抗体価の測定と同様にして測定できる。ポリクローナル抗体の分離精製は、上記のモノクローナル抗体の分離精製と同様の免疫グロブリンの分離精製法に従って行なうことができる。
【0039】
本発明のポリペプチドをコードするDNA(以下、本発明のDNAと称することもある)に相補的な、または実質的に相補的な塩基配列を有するアンチセンスDNAとしては、本発明のDNAに相補的な、または実質的に相補的な塩基配列を有し、該DNAの発現を抑制し得る作用を有するものであれば、いずれのアンチセンスDNAであってもよい。
本発明のDNAに実質的に相補的な塩基配列とは、例えば、本発明のDNAに相補的な塩基配列(すなわち、本発明のDNAの相補鎖)の全塩基配列あるいは部分塩基配列と約70%以上、好ましくは約80%以上、より好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の相同性を有する塩基配列等が挙げられる。特に、本発明のDNAの相補鎖の全塩基配列うち、本発明のポリペプチドのN末端部位をコードする部分の塩基配列(例えば、開始コドン付近の塩基配列等)の相補鎖と約70%以上、好ましくは約80%以上、より好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の相同性を有するアンチセンスDNAが好適である。これらのアンチセンスDNAは、公知のDNA合成装置等を用いて製造することができる。
【0040】
本発明のポリペプチドがシグナルペプチドを有する場合は、細胞外に効率よく分泌され、液性因子として、シグナル伝達や自己防衛等のための重要な生物活性を発揮する。
以下に、本発明のポリペプチドまたはその塩(以下、本発明のポリペプチドと略記する場合がある)、本発明のポリペプチドをコードするDNA(以下、本発明のDNAと略記する場合がある)、本発明のポリペプチドまたはその塩に対する抗体(以下、本発明の抗体と略記する場合がある)、およびアンチセンスDNAの用途を説明する。
【0041】
(1)本発明のポリペプチドは、軟骨組織特異的に発現しているため、組織マーカーとして使用することができる。すなわち組織の分化、病態、癌の転移等の検出のためのマーカーとして有用である。また、対応するレセプター、リガンド、結合ポリペプチド等の分取にも利用できる。さらに、自体公知のハイスループットスクリーニングのためのパネルにして、生物活性を調べるのに利用できる。また、染色体マッピングを行い、遺伝病の研究にも利用できる。
(2)本発明のポリペプチドが関与する各種疾病の治療・予防剤
本発明のポリペプチドは、生体内(特に軟骨組織)で液性因子として存在し、軟骨分化を抑制する機能を有するため、本発明のポリペプチド、または本発明のDNA等に異常があったり、欠損している場合あるいは発現量が異常に減少または亢進している場合、種々の疾病が発症する。
発明のDNA等が欠損している場合あるいは発現量が異常に減少している場合、例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、大理石病等の骨・関節疾患、病的血管新生等、種々の疾病が発症する。
したがって、本発明のポリペプチドおよび本発明のDNAは、例えば変形性関節症、慢性関節リウマチ、大理石病等の骨・関節疾患、病的血管新生等、種々の疾病の治療・予防剤等の医薬として使用することができる。
例えば、生体内において本発明のポリペプチドが減少あるいは欠損しているために、細胞における情報伝達が十分に、あるいは正常に発揮されない患者がいる場合に、(イ)本発明のDNAを該患者に投与し、生体内で本発明のポリペプチドを発現させることによって、(ロ)細胞に本発明のDNAを挿入し、本発明のポリペプチドを発現させた後に、該細胞を患者に移植することによって、または(ハ)本発明のポリペプチドを該患者に投与すること等によって、該患者における本発明のポリペプチドの役割を十分に、あるいは正常に発揮させることができる。
本発明のDNAを上記の治療・予防剤として使用する場合は、該DNAを単独あるいはレトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノウイルスアソシエーテッドウイルスベクター等の適当なベクターに挿入した後、常套手段に従って、ヒトまたは温血動物に投与することができる。本発明のDNAは、そのままで、あるいは摂取促進のための補助剤等の生理学的に認められる担体とともに製剤化し、遺伝子銃やハイドロゲルカテーテルのようなカテーテルによって投与できる。
本発明のポリペプチドを上記の治療・予防剤として使用する場合は、少なくとも90%、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、さらに好ましくは99%以上に精製されたものを使用するのが好ましい。
【0042】
本発明のポリペプチドは、例えば、必要に応じて糖衣を施した錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤等として経口的に、あるいは水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、または懸濁液剤等の注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、本発明のポリペプチドを生理学的に認められる担体、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、安定剤、結合剤等とともに一般に認められた製剤実施に要求される単位用量形態で混和することによって製造することができる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な用量が得られるようにするものである。
錠剤、カプセル剤等に混和することができる添加剤としては、例えば、ゼラチン、コーンスターチ、トラガント、アラビアゴムのような結合剤、結晶性セルロースのような賦形剤、コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸等のような膨化剤、ステアリン酸マグネシウムのような潤滑剤、ショ糖、乳糖またはサッカリンのような甘味剤、ペパーミント、アカモノ油またはチェリーのような香味剤等が用いられる。調剤単位形態がカプセルである場合には、前記タイプの材料にさらに油脂のような液状担体を含有することができる。注射のための無菌組成物は注射用水のようなベヒクル中の活性物質、胡麻油、椰子油等のような天然産出植物油等を溶解または懸濁させる等の通常の製剤実施に従って処方することができる。
注射用の水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(例えば、D−ソルビトール、D−マンニトール、塩化ナトリウム等)等が挙げられ、適当な溶解補助剤、例えば、アルコール(例えば、エタノール等)、ポリアルコール(例えば、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等)、非イオン性界面活性剤(例えば、ポリソルベート80TM、HCO−50等)等と併用してもよい。油性液としては、例えば、ゴマ油、大豆油等が挙げられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等と併用してもよい。また、緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等)、無痛化剤(例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカイン等)、安定剤(例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコール等)、保存剤(例えば、ベンジルアルコール、フェノール等)、酸化防止剤等と配合してもよい。調製された注射液は、通常、適当なアンプルに充填される。
本発明のDNAが挿入されたベクターも上記と同様に製剤化され、通常、非経口的に使用される。
【0043】
このようにして得られる製剤は、安全で低毒性であるので、例えば、ヒトまたは温血動物(例えば、ラット、マウス、モルモット、ウサギ、トリ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ネコ、イヌ、サル等)に対して投与することができる。
本発明のポリペプチドの投与量は、対象疾患、投与対象、投与ルート等により差異はあるが、例えば、骨・関節疾患の治療目的で本発明のポリペプチドを経口投与する場合、一般的に成人(60kgとして)においては、一日につき本発明のポリペプチドを約1mg〜1000mg、好ましくは約10〜500mg、より好ましくは約10〜200mg投与する。非経口的に投与する場合は、本発明のポリペプチドの1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、例えば、骨・関節疾患の治療目的で本発明のポリペプチドを注射剤の形で成人(体重60kgとして)に投与する場合、一日につき該ポリペプチドを約1〜1000mg程度、好ましくは約1〜200mg程度、より好ましくは約10〜100mg程度を患部に注射することにより投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
【0044】
(2)疾病に対する医薬候補化合物のスクリーニング
本発明のポリペプチドは生体内(特に軟骨組織等)で液性因子として存在し、軟骨分化を抑制する機能を有するため、本発明のポリペプチドの機能を促進する化合物またはその塩は、例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、大理石病等の骨・関節疾患、病的血管新生等の治療・予防剤等の医薬として使用できる。
一方、本発明のポリペプチドの機能を阻害する化合物またはその塩は、本発明のポリペプチドの産生過剰に起因する疾患、例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、骨形成不全症、骨粗鬆症、骨折、大腿骨頭壊死症、軟骨形成不全症等の骨・関節疾患、病的血管新生等の治療・予防剤等の医薬として使用できる。
したがって、本発明のポリペプチドは、本発明のポリペプチドの機能を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニングのための試薬として有用である。
すなわち、本発明は、
(1)本発明のポリペプチドまたはその塩を用いることを特徴とする本発明のポリペプチドまたはその塩の機能を促進する化合物もしくはその塩(以下、促進剤と略記する場合がある)、または本発明のポリペプチドまたはその塩の機能を阻害する化合物(以下、阻害剤と略記する場合がある)のスクリーニング方法を提供する。
本発明のスクリーニング用キットは、本発明のポリペプチドまたはその塩を含有するものである。
【0045】
本発明のスクリーニング方法またはスクリーニング用キットを用いて得られる化合物またはその塩は、例えば、ペプチド、タンパク、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液、血漿等から選ばれた化合物であり、本発明のポリペプチドの機能を促進または阻害する化合物である。
該化合物の塩としては、前記した本発明のポリペプチドの塩と同様のものが用いられる。
【0046】
本発明のスクリーニング方法またはスクリーニング用キットを用いて得られる化合物を上述の治療・予防剤として使用する場合、常套手段に従って実施することができる。例えば、前記した本発明のポリペプチドを含有する医薬と同様にして、錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤、無菌性溶液、懸濁液剤等とすることができる。
このようにして得られる製剤は安全で低毒性であるので、例えば、ヒトまたは温血動物(例えば、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、トリ、ネコ、イヌ、サル等)に対して経口的または非経口的に投与することができる。
該化合物またはその塩の投与量は、その作用、対象疾患、投与対象、投与ルート等により差異はあるが、例えば、骨・関節疾患治療の目的で本発明のポリペプチドの機能を促進する化合物を経口投与する場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.1〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mg投与する。非経口的に投与する場合は、該化合物の1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、例えば、骨・関節疾患治療の目的で本発明のポリペプチドの機能を促進する化合物を注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合、一日につき該化合物を約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
一方、本発明のポリペプチドの機能を阻害する化合物を経口投与する場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.1〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mg投与する。非経口的に投与する場合は、該化合物の1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、本発明のポリペプチドの機能を阻害する化合物を注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合、一日につき該化合物を約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
【0047】
(3)本発明のポリペプチドまたはその塩の定量
本発明のポリペプチドに対する抗体(以下、本発明の抗体と略記する場合がある)は、本発明のポリペプチドを特異的に認識することができるので、被検液中の本発明のポリペプチドの定量、特にサンドイッチ免疫測定法による定量等に使用することができる。
すなわち、本発明は、
(i)本発明の抗体と、被検液および標識化された本発明のポリペプチドとを競合的に反応させ、該抗体に結合した標識化された本発明のポリペプチドの割合を測定することを特徴とする被検液中の本発明のポリペプチドの定量法、および
(ii)被検液と担体上に不溶化した本発明の抗体および標識化された本発明の別の抗体とを同時あるいは連続的に反応させたのち、不溶化担体上の標識剤の活性を測定することを特徴とする被検液中の本発明のポリペプチドの定量法を提供する。
【0048】
また、本発明のポリペプチドに対するモノクローナル抗体(以下、本発明のモノクローナル抗体と称する場合がある)を用いて本発明のポリペプチドの定量を行なえるほか、組織染色等による検出を行なうこともできる。これらの目的には、抗体分子そのものを用いてもよく、また、抗体分子のF(ab')2 、Fab'、あるいはFab画分を用いてもよい。
本発明の抗体を用いる本発明のポリペプチドの定量法は、 特に制限されるべきものではなく、被測定液中の抗原量(例えば、本発明のポリペプチド量)に対応した抗体、抗原もしくは抗体−抗原複合体の量を化学的または物理的手段により検出し、これを既知量の抗原を含む標準液を用いて作製した標準曲線より算出する測定法であれば、いずれの測定法を用いてもよい。例えば、ネフロメトリー、競合法、イムノメトリック法およびサンドイッチ法が好適に用いられるが、感度、特異性の点で、後述するサンドイッチ法を用いるのが特に好ましい。
標識物質を用いる測定法に用いられる標識剤としては、例えば、放射性同位元素、酵素、蛍光物質、発光物質等が用いられる。放射性同位元素としては、例えば、〔125I〕、〔131I〕、〔3H〕、〔14C〕等が用いられる。上記酵素としては、安定で比活性の大きなものが好ましく、例えば、β−ガラクトシダーゼ、β−グルコシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、パーオキシダーゼ、リンゴ酸脱水素酵素等が用いられる。蛍光物質としては、例えば、フルオレスカミン、フルオレッセンイソチオシアネート等が用いられる。発光物質としては、例えば、ルミノール、ルミノール誘導体、ルシフェリン、ルシゲニン等が用いられる。さらに、抗体あるいは抗原と標識剤との結合にビオチン−アビジン系を用いることもできる。
【0049】
抗原あるいは抗体の不溶化にあたっては、物理吸着を用いてもよく、また通常ポリペプチドあるいは酵素等を不溶化、固定化するのに用いられる化学結合を用いる方法でもよい。担体としては、アガロース、デキストラン、セルロース等の不溶性多糖類、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、シリコン等の合成樹脂、あるいはガラス等が挙げられる。
サンドイッチ法においては不溶化した本発明のモノクローナル抗体に被検液を反応させ(1次反応)、さらに標識化した別の本発明のモノクローナル抗体を反応させ(2次反応)たのち、不溶化担体上の標識剤の活性を測定することにより被検液中の本発明のポリペプチド量を定量することができる。1次反応と2次反応は逆の順序に行っても、また、同時に行なってもよいし時間をずらして行なってもよい。標識化剤および不溶化の方法は前記のそれらに準じることができる。
また、サンドイッチ法による免疫測定法において、固相用抗体あるいは標識用抗体に用いられる抗体は必ずしも1種類である必要はなく、測定感度を向上させる等の目的で2種類以上の抗体の混合物を用いてもよい。
本発明のサンドイッチ法による本発明のポリペプチドの測定法においては、1次反応と2次反応に用いられる本発明のモノクローナル抗体は、本発明のポリペプチドの結合する部位が相異なる抗体が好ましく用いられる。すなわち、1次反応および2次反応に用いられる抗体は、例えば、2次反応で用いられる抗体が、本発明のポリペプチドのC端部を認識する場合、1次反応で用いられる抗体は、好ましくはC端部以外、例えばN端部を認識する抗体が用いられる。
【0050】
本発明のモノクローナル抗体をサンドイッチ法以外の測定システム、例えば、競合法、イムノメトリック法あるいはネフロメトリー等に用いることができる。
競合法では、被検液中の抗原と標識抗原とを抗体に対して競合的に反応させたのち、未反応の標識抗原(F)と、抗体と結合した標識抗原(B)とを分離し(B/F分離)、B,Fいずれかの標識量を測定し、被検液中の抗原量を定量する。本反応法には、抗体として可溶性抗体を用い、B/F分離をポリエチレングリコール、前記抗体に対する第2抗体等を用いる液相法、および、第1抗体として固相化抗体を用いるか、あるいは、第1抗体は可溶性のものを用い第2抗体として固相化抗体を用いる固相化法とが用いられる。
イムノメトリック法では、被検液中の抗原と固相化抗原とを一定量の標識化抗体に対して競合反応させた後固相と液相を分離するか、あるいは、被検液中の抗原と過剰量の標識化抗体とを反応させ、次に固相化抗原を加え未反応の標識化抗体を固相に結合させたのち、固相と液相を分離する。次に、いずれかの相の標識量を測定し被検液中の抗原量を定量する。
また、ネフロメトリーでは、ゲル内あるいは溶液中で抗原抗体反応の結果生じた不溶性の沈降物の量を測定する。被検液中の抗原量が僅かであり、少量の沈降物しか得られない場合にもレーザーの散乱を利用するレーザーネフロメトリー等が好適に用いられる。
【0051】
これら個々の免疫学的測定法を本発明の定量方法に適用するにあたっては、特別の条件、操作等の設定は必要とされない。それぞれの方法における通常の条件、操作法に当業者の通常の技術的配慮を加えて本発明のポリペプチドの測定系を構築すればよい。これらの一般的な技術手段の詳細については、総説、成書等を参照することができる。
例えば、入江 寛編「ラジオイムノアッセイ〕(講談社、昭和49年発行)、入江 寛編「続ラジオイムノアッセイ〕(講談社、昭和54年発行)、石川栄治ら編「酵素免疫測定法」(医学書院、昭和53年発行)、石川栄治ら編「酵素免疫測定法」(第2版)(医学書院、昭和57年発行)、石川栄治ら編「酵素免疫測定法」(第3版)(医学書院、昭和62年発行)、「Methods in ENZYMOLOGY」 Vol. 70(Immunochemical Techniques(Part A))、 同書 Vol. 73(Immunochemical Techniques(Part B))、 同書 Vol. 74(Immunochemical Techniques(Part C))、 同書 Vol. 84(Immunochemical Techniques(Part D:Selected Immunoassays))、 同書 Vol. 92(Immunochemical Techniques(Part E:Monoclonal Antibodies and General Immunoassay Methods))、 同書 Vol. 121(Immunochemical Techniques(Part I:Hybridoma Technology and Monoclonal Antibodies))(以上、アカデミックプレス社発行)等を参照することができる。
以上のようにして、本発明の抗体を用いることによって、本発明のポリペプチドを感度良く定量することができる。
さらには、本発明の抗体を用いて本発明のポリペプチドの濃度を定量することによって、(1)本発明のポリペプチドの濃度の増多が検出された場合、例えば、骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、骨形成不全症、骨粗鬆症、骨折、大腿骨頭壊死症、軟骨形成不全症等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生等)の疾病である、または将来罹患する可能性が高いと診断することができる。また、(2)本発明のポリペプチドの濃度の減少が検出された場合、例えば、骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、大理石病、等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生等)の疾病である、または将来罹患する可能性が高いと診断することができる。
また、本発明の抗体は、体液や組織等の被検体中に存在する本発明のポリペプチドを検出するために使用することができる。また、本発明のポリペプチドを精製するために使用する抗体カラムの作製、精製時の各分画中の本発明のポリペプチドの検出、被検細胞内における本発明のポリペプチドの挙動の分析等のために使用することができる。
【0052】
(4)遺伝子診断剤
本発明のDNAは、例えば、プローブとして使用することにより、ヒトまたは温血動物(例えば、ラット、マウス、モルモット、ウサギ、トリ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ネコ、イヌ、サル等)における本発明のポリペプチドをコードするDNAまたはmRNAの異常(遺伝子異常)を検出することができるので、例えば、該DNAまたはmRNAの損傷、突然変異あるいは発現低下や、該DNAまたはmRNAの増加あるいは発現過多等の遺伝子診断剤として有用である。
本発明のDNAを用いる上記の遺伝子診断は、例えば、自体公知のノーザンハイブリダイゼーションやPCR−SSCP法(ゲノミックス(Genomics),第5巻,874〜879頁(1989年)、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ユーエスエー(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America),第86巻,2766〜2770頁(1989年))、 DNAマイクロアレイ等により実施することができる。
例えば、ノーザンハイブリダイゼーションやDNAマイクロアレイにより発現低下が検出された場合やPCR−SSCP法やDNAマイクロアレイによりDNAの突然変異が検出された場合は、例えば、骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、大理石病、等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生等)の疾病である可能性が高いと診断することができる。
【0053】
(5)アンチセンスDNAを含有する医薬
本発明のDNAに相補的に結合し、該DNAの発現を抑制することができるアンチセンスDNAは、生体内における本発明のポリペプチドまたは本発明のDNAの機能を抑制することができるので、例えば、本発明のポリペプチドの発現過多に起因する疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、骨形成不全症、骨粗鬆症、骨折、大腿骨頭壊死症、軟骨形成不全症等の骨・関節疾患、腫瘍血管新生等の病的血管新生)の治療・予防剤として使用することができる。
上記アンチセンスDNAを上記の治療・予防剤として、前記した本発明のDNAを含有する各種疾病の治療・予防剤と同様に使用することができる。
例えば、該アンチセンスDNAを単独あるいはレトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノウイルスアソシエーテッドウイルスベクター等の適当なベクターに挿入した後、常套手段に従って投与することができる。該アンチセンスDNAは、そのままで、あるいは摂取促進のために補助剤等の生理学的に認められる担体とともに製剤化し、遺伝子銃やハイドロゲルカテーテルのようなカテーテルによって投与できる。
さらに、該アンチセンスDNAは、組織や細胞における本発明のDNAの存在やその発現状況を調べるための診断用オリゴヌクレオチドプローブとして使用することもできる。
【0054】
(6)本発明の抗体を含有する医薬
本発明のポリペプチドの活性を中和する作用を有する本発明の抗体は、例えば、本発明のポリペプチドの発現過多に起因する疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ、骨形成不全症、骨粗鬆症、骨折、大腿骨頭壊死症、軟骨形成不全症等の骨・関節疾患、腫瘍血管新生等の病的血管新生)の治療・予防剤等の医薬として使用することができる。
本発明の抗体を含有する上記疾患の治療・予防剤は、そのまま液剤として、または適当な剤型の医薬組成物として、ヒトまたは哺乳動物(例、ラット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ネコ、イヌ、サル等)に対して経口的または非経口的に投与することができる。投与量は、投与対象、対象疾患、症状、投与ルート等によっても異なるが、例えば、骨・関節疾患治療の目的で本発明の抗体を1回量として、通常0.01〜20mg/kg体重程度、好ましくは0.1〜10mg/kg体重程度、さらに好ましくは0.1〜5mg/kg体重程度を、1日1〜5回程度、好ましくは1日1〜3回程度、静脈注射により投与するのが好都合である。他の非経口投与および経口投与の場合もこれに準ずる量を投与することができる。症状が特に重い場合には、その症状に応じて増量してもよい。
本発明の抗体は、それ自体または適当な医薬組成物として投与することができる。上記投与に用いられる医薬組成物は、上記またはその塩と薬理学的に許容され得る担体、希釈剤もしくは賦形剤とを含むものである。かかる組成物は、経口または非経口投与に適する剤形として提供される。
すなわち、例えば、経口投与のための組成物としては、固体または液体の剤形、具体的には錠剤(糖衣錠、フィルムコーティング錠を含む)、丸剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤(ソフトカプセル剤を含む)、シロップ剤、乳剤、懸濁剤等があげられる。かかる組成物は自体公知の方法によって製造され、製剤分野において通常用いられる担体、希釈剤もしくは賦形剤を含有するものである。例えば、錠剤用の担体、賦形剤としては、乳糖、でんぷん、蔗糖、ステアリン酸マグネシウム等が用いられる。
【0055】
非経口投与のための組成物としては、例えば、注射剤、坐剤等が用いられ、注射剤は静脈注射剤、皮下注射剤、皮内注射剤、筋肉注射剤、点滴注射剤等の剤形を包含する。かかる注射剤は、自体公知の方法に従って、例えば、上記抗体またはその塩を通常注射剤に用いられる無菌の水性もしくは油性液に溶解、懸濁または乳化することによって調製する。注射用の水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液等が用いられ、適当な溶解補助剤、例えば、アルコール(例、エタノール)、ポリアルコール(例、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール)、非イオン界面活性剤〔例、ポリソルベート80、HCO−50(polyoxyethylene(50mol)adduct of hydrogenated castor oil)〕等と併用してもよい。油性液としては、例えば、ゴマ油、大豆油等が用いられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等を併用してもよい。調製された注射液は、通常、適当なアンプルに充填される。直腸投与に用いられる坐剤は、上記抗体またはその塩を通常の坐薬用基剤に混合することによって調製される。
上記の経口用または非経口用医薬組成物は、活性成分の投与量に適合するような投薬単位の剤形に調製されることが好都合である。かかる投薬単位の剤形としては、錠剤、丸剤、カプセル剤、注射剤(アンプル)、坐剤等が例示され、それぞれの投薬単位剤形当たり通常5〜500mg程度、とりわけ注射剤では5〜100mg程度、その他の剤形では10〜250mg程度の上記抗体が含有されていることが好ましい。
なお前記した各組成物は、上記抗体との配合により好ましくない相互作用を生じない限り他の活性成分を含有してもよい。
【0056】
(7)DNA転移動物
本発明は、外来性の本発明のポリペプチドをコードするDNA(以下、本発明の外来性DNAと略記する)またはその変異DNA(本発明の外来性変異DNAと略記する場合がある)を有する非ヒト哺乳動物を提供する。
すなわち、本発明は、
(1)本発明の外来性DNAまたはその変異DNAを有する非ヒト哺乳動物、
(2)非ヒト哺乳動物がゲッ歯動物である第(1)記載の動物、
(3)ゲッ歯動物がマウスまたはラットである第(2)記載の動物、および
(4)本発明の外来性DNAまたはその変異DNAを含有し、哺乳動物において発現しうる組換えベクターを提供するものである。
本発明の外来性DNAまたはその変異DNAを有する非ヒト哺乳動物(以下、本発明のDNA転移動物と略記する)は、未受精卵、受精卵、精子およびその始原細胞を含む胚芽細胞等に対して、好ましくは、非ヒト哺乳動物の発生における胚発生の段階(さらに好ましくは、単細胞または受精卵細胞の段階でかつ一般に8細胞期以前)に、リン酸カルシウム法、電気パルス法、リポフェクション法、凝集法、マイクロインジェクション法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法等により目的とするDNAを転移することによって作出することができる。また、該DNA転移方法により、体細胞、生体の臓器、組織細胞等に目的とする本発明の外来性DNAを転移し、細胞培養、組織培養等に利用することもでき、さらに、これら細胞を上述の胚芽細胞と自体公知の細胞融合法により融合させることにより本発明のDNA転移動物を作出することもできる。
【0057】
非ヒト哺乳動物としては、例えば、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、マウス、ラット等が用いられる。なかでも、病体動物モデル系の作成の面から個体発生および生物サイクルが比較的短く、また、繁殖が容易なゲッ歯動物、とりわけマウス(例えば、純系として、C57BL/6系統,DBA2系統等、交雑系として、B6C3F1系統,BDF1系統,B6D2F1系統,BALB/c系統,ICR系統等)またはラット(例えば、Wistar,SD等)等が好ましい。
哺乳動物において発現しうる組換えベクターにおける「哺乳動物」としては、上記の非ヒト哺乳動物の他にヒト等が挙げられる。
本発明の外来性DNAとは、非ヒト哺乳動物が本来有している本発明のDNAではなく、いったん哺乳動物から単離・抽出された本発明のDNAをいう。
本発明の変異DNAとしては、元の本発明のDNAの塩基配列に変異(例えば、突然変異等)が生じたもの、具体的には、塩基の付加、欠損、他の塩基への置換等が生じたDNA等が用いられ、また、異常DNAも含まれる。
該異常DNAとしては、異常な本発明のポリペプチドを発現させるDNAを意味し、例えば、正常な本発明のポリペプチドの機能を抑制するポリペプチドを発現させるDNA等が用いられる。
本発明の外来性DNAは、対象とする動物と同種あるいは異種のどちらの哺乳動物由来のものであってもよい。本発明のDNAを対象動物に転移させるにあたっては、該DNAを動物細胞で発現させうるプロモーターの下流に結合したDNAコンストラクトとして用いるのが一般に有利である。例えば、本発明のヒトDNAを転移させる場合、これと相同性が高い本発明のDNAを有する各種哺乳動物(例えば、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、ラット、マウス等)由来のDNAを発現させうる各種プロモーターの下流に、本発明のヒトDNAを結合したDNAコンストラクト(例、ベクター等)を対象哺乳動物の受精卵、例えば、マウス受精卵へマイクロインジェクションすることによって本発明のDNAを高発現するDNA転移哺乳動物を作出することができる。
【0058】
本発明のポリペプチドの発現ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミド、酵母由来のプラスミド、λファージ等のバクテリオファージ、モロニー白血病ウィルス等のレトロウィルス、ワクシニアウィルスまたはバキュロウィルス等の動物ウイルス等が用いられる。なかでも、大腸菌由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミドまたは酵母由来のプラスミド等が好ましく用いられる。
上記のDNA発現調節を行なうプロモーターとしては、例えば、▲1▼ウイルス(例、シミアンウイルス、サイトメガロウイルス、モロニー白血病ウイルス、JCウイルス、乳癌ウイルス、ポリオウイルス等)に由来するDNAのプロモーター、▲2▼各種哺乳動物(ヒト、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、ラット、マウス等)由来のプロモーター、例えば、アルブミン、インスリンII、ウロプラキンII、エラスターゼ、エリスロポエチン、エンドセリン、筋クレアチンキナーゼ、グリア線維性酸性タンパク質、グルタチオンS−トランスフェラーゼ、血小板由来成長因子β、ケラチンK1,K10およびK14、コラーゲンI型およびII型、サイクリックAMP依存タンパク質キナーゼβIサブユニット、ジストロフィン、酒石酸抵抗性アルカリフォスファターゼ、心房ナトリウム利尿性因子、内皮レセプターチロシンキナーゼ(一般にTie2と略される)、ナトリウムカリウムアデノシン3リン酸化酵素(Na,K−ATPase)、ニューロフィラメント軽鎖、メタロチオネインIおよびIIA、メタロプロティナーゼ1組織インヒビター、MHCクラスI抗原(H−2L)、H−ras、レニン、ドーパミンβ−水酸化酵素、甲状腺ペルオキシダーゼ(TPO)、ポリペプチド鎖延長因子1α(EF−1α)、βアクチン、αおよびβミオシン重鎖、ミオシン軽鎖1および2、ミエリン基礎タンパク質、チログロブリン、Thy−1、免疫グロブリン、H鎖可変部(VNP)、血清アミロイドPコンポーネント、ミオグロビン、トロポニンC、平滑筋αアクチン、プレプロエンケファリンA、バソプレシン等のプロモーター等が用いられる。なかでも、全身で高発現することが可能なサイトメガロウイルスプロモーター、ヒトポリペプチド鎖延長因子1α(EF−1α)のプロモーター、ヒトおよびニワトリβアクチンプロモーター等が好適である。
【0059】
上記ベクターは、DNA転移哺乳動物において目的とするメッセンジャーRNAの転写を終結する配列(一般にターミネターと呼ばれる)を有していることが好ましく、例えば、ウィルス由来および各種哺乳動物由来の各DNAの配列を用いることができ、好ましくは、シミアンウィルスのSV40ターミネーター等が用いられる。
その他、目的とする外来性DNAをさらに高発現させる目的で各DNAのスプライシングシグナル、エンハンサー領域、真核DNAのイントロンの一部等をプロモーター領域の5’上流、プロモーター領域と翻訳領域間あるいは翻訳領域の3’下流 に連結することも目的により可能である。
該翻訳領域は転移動物において発現しうるDNAコンストラクトとして、前記のプロモーターの下流および所望により転写終結部位の上流に連結させる通常のDNA工学的手法により作製することができる。
受精卵細胞段階における本発明の外来性DNAの転移は、対象哺乳動物の胚芽細胞および体細胞のすべてに存在するように確保される。DNA転移後の作出動物の胚芽細胞において、本発明の外来性DNAが存在することは、作出動物の後代がすべて、その胚芽細胞および体細胞のすべてに本発明の外来性DNAを保持することを意味する。本発明の外来性DNAを受け継いだこの種の動物の子孫はその胚芽細胞および体細胞のすべてに本発明の外来性DNAを有する。
【0060】
本発明の外来性正常DNAを転移させた非ヒト哺乳動物は、交配により外来性DNAを安定に保持することを確認して、該DNA保有動物として通常の飼育環境で継代飼育することが出来る。
受精卵細胞段階における本発明の外来性DNAの転移は、対象哺乳動物の胚芽細胞および体細胞の全てに過剰に存在するように確保される。DNA転移後の作出動物の胚芽細胞において本発明の外来性DNAが過剰に存在することは、作出動物の子孫が全てその胚芽細胞および体細胞の全てに本発明の外来性DNAを過剰に有することを意味する。本発明の外来性DNAを受け継いだこの種の動物の子孫はその胚芽細胞および体細胞の全てに本発明の外来性DNAを過剰に有する。
導入DNAを相同染色体の両方に持つホモザイゴート動物を取得し、この雌雄の動物を交配することによりすべての子孫が該DNAを過剰に有するように繁殖継代することができる。
本発明の正常DNAを有する非ヒト哺乳動物は、本発明の正常DNAが高発現させられており、内在性の正常DNAの機能を促進することにより最終的に本発明のポリペプチドの機能亢進症を発症することがあり、その病態モデル動物として利用することができる。例えば、本発明の正常DNA転移動物を用いて、本発明のポリペプチドの機能亢進症や、本発明のポリペプチドが関連する疾患の病態機序の解明およびこれらの疾患の治療方法の検討を行なうことが可能である。
また、本発明の外来性正常DNAを転移させた哺乳動物は、遊離した本発明のポリペプチドの増加症状を有することから、本発明のポリペプチドに関連する疾患に対する治療薬のスクリーニング試験にも利用可能である。
【0061】
一方、本発明の外来性異常DNAを有する非ヒト哺乳動物は、交配により外来性DNAを安定に保持することを確認して該DNA保有動物として通常の飼育環境で継代飼育することが出来る。さらに、目的とする外来DNAを前述のプラスミドに組み込んで原科として用いることができる。プロモーターとのDNAコンストラク卜は、通常のDNA工学的手法によって作製することができる。受精卵細胞段階における本発明の異常DNAの転移は、対象哺乳動物の胚芽細胞および体細胞の全てに存在するように確保される。DNA転移後の作出動物の胚芽細胞において本発明の異常DNAが存在することは、作出動物の子孫が全てその胚芽細胞および体細胞の全てに本発明の異常DNAを有することを意味する。本発明の外来性DNAを受け継いだこの種の動物の子孫は、その胚芽細胞および体細胞の全てに本発明の異常DNAを有する。導入DNAを相同染色体の両方に持つホモザイゴート動物を取得し、この雌雄の動物を交配することによりすべての子孫が該DNAを有するように繁殖継代することができる。
本発明の異常DNAを有する非ヒト哺乳動物は、本発明の異常DNAが高発現させられており、内在性の正常DNAの機能を阻害することにより最終的に本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症となることがあり、その病態モデル動物として利用することができる。例えば、本発明の異常DNA転移動物を用いて、本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症の病態機序の解明およびこの疾患を治療方法の検討を行なうことが可能である。
また、具体的な利用可能性としては、本発明の異常DNA高発現動物は、本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症における本発明の異常ポリペプチドによる正常ポリペプチドの機能阻害(dominant negative作用)を解明するモデルとなる。
また、本発明の外来異常DNAを転移させた哺乳動物は、遊離した本発明のポリペプチドの増加症状を有することから、本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症に対する治療薬スクリーニング試験にも利用可能である。
【0062】
また、上記2種類の本発明のDNA転移動物のその他の利用可能性として、例えば、
▲1▼組織培養のための細胞源としての使用、
▲2▼本発明のDNA転移動物の組織中のDNAもしくはRNAを直接分析するか、またはDNAにより発現されたポリペプチド組織を分析することによる、本発明のポリペプチドにより特異的に発現あるいは活性化するポリペプチドとの関連性についての解析、
▲3▼DNAを有する組織の細胞を標準組織培養技術により培養し、これらを使用して、一般に培養困難な組織からの細胞の機能の研究、
▲4▼上記▲3▼記載の細胞を用いることによる細胞の機能を高めるような薬剤のスクリーニング、および
▲5▼本発明の変異ポリペプチドを単離精製およびその抗体作製等が考えられる。
さらに、本発明のDNA転移動物を用いて、本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症等を含む、本発明のポリペプチドに関連する疾患の臨床症状を調べることができ、また、本発明のポリペプチドに関連する疾患モデルの各臓器におけるより詳細な病理学的所見が得られ、新しい治療方法の開発、さらには、該疾患による二次的疾患の研究および治療に貢献することができる。
また、本発明のDNA転移動物から各臓器を取り出し、細切後、トリプシン等のポリペプチド(タンパク質)分解酵素により、遊離したDNA転移細胞の取得、その培養またはその培養細胞の系統化を行なうことが可能である。さらに、本発明のポリペプチド産生細胞の特定化、アポトーシス、分化あるいは増殖との関連性、またはそれらにおけるシグナル伝達機構を調べ、それらの異常を調べること等ができ、本発明のポリペプチドおよびその作用解明のための有効な研究材料となる。
さらに、本発明のDNA転移動物を用いて、本発明のポリペプチドの機能不活性型不応症を含む、本発明のポリペプチドに関連する疾患の治療薬の開発を行なうために、上述の検査法および定量法等を用いて、有効で迅速な該疾患治療薬のスクリーニング法を提供することが可能となる。また、本発明のDNA転移動物または本発明の外来性DNA発現ベクターを用いて、本発明のポリペプチドが関連する疾患のDNA治療法を検討、開発することが可能である。
【0063】
(8)ノックアウト動物
本発明は、本発明のDNAが不活性化された非ヒト哺乳動物胚幹細胞および本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物を提供する。
すなわち、本発明は、
(1)本発明のDNAが不活性化された非ヒト哺乳動物胚幹細胞、
(2)該DNAがレポーター遺伝子(例、大腸菌由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子)を導入することにより不活性化された第(1)項記載の胚幹細胞、
(3)ネオマイシン耐性である第(1)項記載の胚幹細胞、
(4)非ヒト哺乳動物がゲッ歯動物である第(1)項記載の胚幹細胞、
(5)ゲッ歯動物がマウスである第(4)項記載の胚幹細胞、
(6)本発明のDNAが不活性化された該DNA発現不全非ヒト哺乳動物、
(7)該DNAがレポーター遺伝子(例、大腸菌由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子)を導入することにより不活性化され、該レポーター遺伝子が本発明のDNAに対するプロモーターの制御下で発現しうる第(6)項記載の非ヒト哺乳動物、
(8)非ヒト哺乳動物がゲッ歯動物である第(6)項記載の非ヒト哺乳動物、
(9)ゲッ歯動物がマウスである第(8)項記載の非ヒト哺乳動物、および
(10)第(7)項記載の動物に、試験化合物を投与し、レポーター遺伝子の発現を検出することを特徴とする本発明のDNAに対するプロモーター活性を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング方法を提供する。
【0064】
本発明のDNAが不活性化された非ヒト哺乳動物胚幹細胞とは、該非ヒト哺乳動物が有する本発明のDNAに人為的に変異を加えることにより、DNAの発現能を抑制するか、もしくは該DNAがコードしている本発明のポリペプチドの活性を実質的に喪失させることにより、DNAが実質的に本発明のポリペプチドの発現能を有さない(以下、本発明のノックアウトDNAと称することがある)非ヒト哺乳動物の胚幹細胞(以下、ES細胞と略記する)をいう。
非ヒト哺乳動物としては、前記と同様のものが用いられる。
本発明のDNAに人為的に変異を加える方法としては、例えば、遺伝子工学的手法により該DNA配列の一部または全部の削除、他DNAを挿入または置換させることによって行なうことができる。これらの変異により、例えば、コドンの読み取り枠をずらしたり、プロモーターあるいはエキソンの機能を破壊することにより本発明のノックアウトDNAを作製すればよい。
本発明のDNAが不活性化された非ヒト哺乳動物胚幹細胞(以下、本発明のDNA不活性化ES細胞または本発明のノックアウトES細胞と略記する)の具体例としては、例えば、目的とする非ヒト哺乳動物が有する本発明のDNAを単離し、そのエキソン部分にネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子を代表とする薬剤耐性遺伝子、あるいはlacZ(β−ガラクトシダーゼ遺伝子)、cat(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ遺伝子)を代表とするレポーター遺伝子等を挿入することによりエキソンの機能を破壊するか、あるいはエキソン間のイントロン部分に遺伝子の転写を終結させるDNA配列(例えば、polyA付加シグナル等)を挿入し、完全なメッセンジャーRNAを合成できなくすることによって、結果的に遺伝子を破壊するように構築したDNA配列を有するDNA鎖(以下、ターゲッティングベクターと略記する)を、例えば相同組換え法により該動物の染色体に導入し、得られたES細胞について本発明のDNA上あるいはその近傍のDNA配列をプローブとしたサザンハイブリダイゼーション解析あるいはターゲッティングベクター上のDNA配列とターゲッティングベクター作製に使用した本発明のDNA以外の近傍領域のDNA配列をプライマーとしたPCR法により解析し、本発明のノックアウトES細胞を選別することにより得ることができる。
【0065】
また、相同組換え法等により本発明のDNAを不活化させる元のES細胞としては、例えば、前述のような既に樹立されたものを用いてもよく、また公知 EvansとKaufmaの方法に準じて新しく樹立したものでもよい。例えば、マウスのES細胞の場合、現在、一般的には129系のES細胞が使用されているが、免疫学的背景がはっきりしていないので、これに代わる純系で免疫学的に遺伝的背景が明らかなES細胞を取得する等の目的で例えば、C57BL/6マウスやC57BL/6の採卵数の少なさをDBA/2との交雑により改善したBDF1マウス(C57BL/6とDBA/2とのF1)を用いて樹立したもの等も良好に用いうる。BDF1マウスは、採卵数が多く、かつ、卵が丈夫であるという利点に加えて、C57BL/6マウスを背景に持つので、これを用いて得られたES細胞は病態モデルマウスを作出したとき、C57BL/6マウスと戻し交配(バッククロス)することでその遺伝的背景をC57BL/6マウスに代えることが可能である点で有利に用い得る。
また、ES細胞を樹立する場合、一般には受精後3.5日目の胚盤胞を使用するが、これ以外に8細胞期胚を採卵し胚盤胞まで培養して用いることにより効率よく多数の初期胚を取得することができる。
また、雌雄いずれのES細胞を用いてもよいが、通常雄のES細胞の方が生殖系列キメラを作出するのに都合が良い。また、煩雑な培養の手間を削減するためにもできるだけ早く雌雄の判別を行なうことが望ましい。
ES細胞の雌雄の判定方法としては、例えば、PCR法によりY染色体上の性決定領域の遺伝子を増幅、検出する方法が、その1例として挙げることができる。この方法を使用すれば、従来、核型分析をするのに約106個の細胞数を要していたのに対して、1コロニー程度のES細胞数(約50個)で済むので、培養初期におけるES細胞の第一次セレクションを雌雄の判別で行なうことが可能であり、早期に雄細胞の選定を可能にしたことにより培養初期の手間は大幅に削減できる。
【0066】
また、第二次セレクションとしては、例えば、G−バンディング法による染色体数の確認等により行うことができる。得られるES細胞の染色体数は正常数の100%が望ましいが、樹立の際の物理的操作等の関係上困難な場合は、ES細胞の遺伝子をノックアウトした後、正常細胞(例えば、マウスでは染色体数が2n=40である細胞)に再びクローニングすることが望ましい。
このようにして得られた胚幹細胞株は、通常その増殖性は大変良いが、個体発生できる能力を失いやすいので、注意深く継代培養することが必要である。例えば、STO繊維芽細胞のような適当なフィーダー細胞上でLIF(1−10000U/ml)存在下に炭酸ガス培養器内(好ましくは、約5%炭酸ガス、約95%空気または約5%酸素、約5%炭酸ガス、約90%空気)で約37℃で培養する等の方法で培養し、継代時には、例えば、トリプシン/EDTA溶液(通常約0.001−0.5%トリプシン/約0.1−5mM EDTA、好ましくは約0.1%トリプシン/約1mM EDTA)処理により単細胞化し、新たに用意したフィーダー細胞上に播種する方法等がとられる。このような継代は、通常1−3日毎に行なうが、この際に細胞の観察を行い、形態的に異常な細胞が見受けられた場合はその培養細胞は放棄することが望まれる。
ES細胞は、適当な条件により、高密度に至るまで単層培養するか、または細胞集塊を形成するまで浮遊培養することにより、頭頂筋、内臓筋、心筋等の種々のタイプの細胞に分化させることが可能であり〔M. J. EvansおよびM. H. Kaufman, ネイチャー(Nature)第292巻、154頁、1981年;G. R. Martin プロシーディングス・オブ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンス・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.)第78巻、7634頁、1981年;T. C. Doetschman ら、ジャーナル・オブ・エンブリオロジー・アンド・エクスペリメンタル・モルフォロジー、第87巻、27頁、1985年〕、本発明のES細胞を分化させて得られる本発明のDNA発現不全細胞は、インビトロにおける本発明のポリペプチドの細胞生物学的検討において有用である。
本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物は、該動物のmRNA量を公知方法を用いて測定して間接的にその発現量を比較することにより、正常動物と区別することが可能である。
該非ヒト哺乳動物としては、前記と同様のものが用いられる。
【0067】
本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物は、例えば、前述のようにして作製したターゲッティングベクターをマウス胚幹細胞またはマウス卵細胞に導入し、導入によりターゲッティングベクターの本発明のDNAが不活性化されたDNA配列が遺伝子相同組換えにより、マウス胚幹細胞またはマウス卵細胞の染色体上の本発明のDNAと入れ換わる相同組換えをさせることにより、本発明のDNAをノックアウトさせることができる。
本発明のDNAがノックアウトされた細胞は、本発明のDNA上またはその近傍のDNA配列をプローブとしたサザンハイブリダイゼーション解析またはターゲッティングベクター上のDNA配列と、ターゲッティングベクターに使用したマウス由来の本発明のDNA以外の近傍領域のDNA配列とをプライマーとしたPCR法による解析で判定することができる。非ヒト哺乳動物胚幹細胞を用いた場合は、遺伝子相同組換えにより、本発明のDNAが不活性化された細胞株をクローニングし、その細胞を適当な時期、例えば、8細胞期の非ヒト哺乳動物胚または胚盤胞に注入し、作製したキメラ胚を偽妊娠させた該非ヒト哺乳動物の子宮に移植する。作出された動物は正常な本発明のDNA座をもつ細胞と人為的に変異した本発明のDNA座をもつ細胞との両者から構成されるキメラ動物である。
該キメラ動物の生殖細胞の一部が変異した本発明のDNA座をもつ場合、このようなキメラ個体と正常個体を交配することにより得られた個体群より、全ての組織が人為的に変異を加えた本発明のDNA座をもつ細胞で構成された個体を、例えば、コートカラーの判定等により選別することにより得られる。このようにして得られた個体は、通常、本発明のポリペプチドのヘテロ発現不全個体であり、本発明のポリペプチドのヘテロ発現不全個体同志を交配し、それらの産仔から本発明のポリペプチドのホモ発現不全個体を得ることができる。
卵細胞を使用する場合は、例えば、卵細胞核内にマイクロインジェクション法でDNA溶液を注入することによりターゲッティングベクターを染色体内に導入したトランスジェニック非ヒト哺乳動物を得ることができ、これらのトランスジェニック非ヒト哺乳動物に比べて、遺伝子相同組換えにより本発明のDNA座に変異のあるものを選択することにより得られる。
【0068】
このようにして本発明のDNAがノックアウトされている個体は、交配により得られた動物個体も該DNAがノックアウトされていることを確認して通常の飼育環境で飼育継代を行なうことができる。
さらに、生殖系列の取得および保持についても常法に従えばよい。すなわち、該不活化DNAの保有する雌雄の動物を交配することにより、該不活化DNAを相同染色体の両方に持つホモザイゴート動物を取得しうる。得られたホモザイゴート動物は、母親動物に対して、正常個体1,ホモザイゴート複数になるような状態で飼育することにより効率的に得ることができる。ヘテロザイゴート動物の雌雄を交配することにより、該不活化DNAを有するホモザイゴートおよびヘテロザイゴート動物を繁殖継代する。
本発明のDNAが不活性化された非ヒト哺乳動物胚幹細胞は、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物を作出する上で、非常に有用である。
また、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物は、本発明のポリペプチドにより誘導され得る種々の生物活性を欠失するため、本発明のポリペプチドの生物活性の不活性化を原因とする疾病のモデルとなり得るので、これらの疾病の原因究明および治療法の検討に有用である。
【0069】
(8a)本発明のDNAの欠損や損傷等に起因する疾病に対して治療・予防効果を有する化合物のスクリーニング方法
本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物は、本発明のDNAの欠損や損傷等に起因する疾病(骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ大理石病、等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生)等)に対して治療・予防効果を有する化合物のスクリーニングに用いることができる。
すなわち、本発明は、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物に試験化合物を投与し、該動物の変化を観察・測定することを特徴とする、本発明のDNAの欠損や損傷等に起因する疾病に対して治療・予防効果を有する化合物またはその塩のスクリーニング方法を提供する。
該スクリーニング方法において用いられる本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物としては、前記と同様のものが挙げられる。
試験化合物としては、例えば、ペプチド、タンパク、非ペプチド性化合物、合成化合物、発酵生産物、細胞抽出液、植物抽出液、動物組織抽出液、血漿等が挙げられ、これら化合物は新規な化合物であってもよいし、公知の化合物であってもよい。
具体的には、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物を、試験化合物で処理し、無処理の対照動物と比較し、該動物の各器官、組織、疾病の症状等の変化を指標として試験化合物の治療・予防効果を試験することができる。
試験動物を試験化合物で処理する方法としては、例えば、経口投与、静脈注射等が用いられ、試験動物の症状、試験化合物の性質等にあわせて適宜選択す
ることができる。また、試験化合物の投与量は、投与方法、試験化合物の性質等にあわせて適宜選択することができる。
例えば、腫瘍血管新生に対して治療・予防効果を有する化合物をスクリーニングする場合、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物に癌細胞移植を行ない、癌細胞移植前または移植後に試験化合物を投与し、該動物の腫瘍マーカー値および腫瘍塊サイズ等を経時的に測定する。
【0070】
本発明のスクリーニング方法を用いて得られる化合物は、上記した試験化合物から選ばれた化合物であり、本発明のポリペプチドの欠損や損傷等によって引き起こされる疾患(骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ大理石病、等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生)等)に対して治療・予防効果を有するので、該疾患に対する安全で低毒性な治療・予防剤等の医薬として使用することができる。さらに、上記スクリーニングで得られた化合物から誘導される化合物も同様に用いることができる。
該スクリーニング方法で得られた化合物は塩を形成していてもよく、該化合物の塩としては、生理学的に許容される酸(例、無機酸、有機酸)や塩基(例アルカリ金属)等との塩が用いられ、とりわけ生理学的に許容される酸付加塩が好ましい。この様な塩としては、例えば、無機酸(例えば、塩酸、リン酸、臭化水素酸、硫酸)との塩、あるいは有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、蓚酸、安息香酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸)との塩等が用いられる。
該スクリーニング方法で得られた化合物またはその塩を含有する医薬は、前記した本発明のポリペプチドを含有する医薬と同様にして製造することができる。
このようにして得られる製剤は、安全で低毒性であるので、例えば、ヒトまたは哺乳動物(例えば、ラット、マウス、モルモット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ネコ、イヌ、サル等)に対して投与することができる。
該化合物またはその塩の投与量は、対象疾患、投与対象、投与ルート等により差異はあるが、例えば、骨・関節疾患治療目的で該化合物を経口投与する場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.1〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mg投与する。非経口的に投与する場合は、該化合物の1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、例えば、骨・関節疾患の治療目的で該化合物を注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合、一日につき該化合物を約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
【0071】
(8b)本発明のDNAに対するプロモーターの活性を促進または阻害する化合物をスクリーニング方法
本発明は、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物に、試験化合物を投与し、レポーター遺伝子の発現を検出することを特徴とする本発明のDNAに対するプロモーターの活性を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング方法を提供する。
上記スクリーニング方法において、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物としては、前記した本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物の中でも、本発明のDNAがレポーター遺伝子を導入することにより不活性化され、該レポーター遺伝子が本発明のDNAに対するプロモーターの制御下で発現しうるものが用いられる。
試験化合物としては、前記と同様のものが挙げられる。
レポーター遺伝子としては、前記と同様のものが用いられ、β−ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)、可溶性アルカリフォスファターゼ遺伝子またはルシフェラーゼ遺伝子等が好適である。
本発明のDNAをレポーター遺伝子で置換された本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物では、レポーター遺伝子が本発明のDNAに対するプロモーターの支配下に存在するので、レポーター遺伝子がコードする物質の発現をトレースすることにより、プロモーターの活性を検出することができる。
【0072】
例えば、本発明のポリペプチドをコードするDNA領域の一部を大腸菌由来のβ−ガラクトシダーゼ遺伝子(lacZ)で置換している場合、本来、本発明のポリペプチドの発現する組織で、本発明のポリペプチドの代わりにβ−ガラクトシダーゼが発現する。従って、例えば、5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(X−gal)のようなβ−ガラクトシダーゼの基質となる試薬を用いて染色することにより、簡便に本発明のポリペプチドの動物生体内における発現状態を観察することができる。具体的には、本発明のポリペプチド欠損マウスまたはその組織切片をグルタルアルデヒド等で固定し、リン酸緩衝生理食塩液(PBS)で洗浄後、X−galを含む染色液で、室温または37℃付近で、約30分ないし1時間反応させた後、組織標本を1mM EDTA/PBS溶液で洗浄することによって、β−ガラクトシダーゼ反応を停止させ、呈色を観察すればよい。また、常法に従い、lacZをコードするmRNAを検出してもよい。
【0073】
上記スクリーニング方法を用いて得られる化合物またはその塩は、上記した試験化合物から選ばれた化合物であり、本発明のDNAに対するプロモーター活性を促進または阻害する化合物である。
該スクリーニング方法で得られた化合物は塩を形成していてもよく、該化合物の塩としては、生理学的に許容される酸(例、無機酸)や塩基(例、有機酸)等との塩が用いられ、とりわけ生理学的に許容される酸付加塩が好ましい。この様な塩としては、例えば、無機酸(例えば、塩酸、リン酸、臭化水素酸、硫酸)との塩、あるいは有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、蓚酸、安息香酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸)との塩等が用いられる。
本発明のDNAに対するプロモーター活性を促進する化合物またはその塩は、本発明のポリペプチドの発現を促進し、該ポリペプチドの機能を促進することができるので、例えば、骨・関節疾患(例えば、変形性関節症、慢性関節リウマチ大理石病、等)、病的血管新生(例えば、腫瘍血管新生)等の疾病に対する安全で低毒性な治療・予防剤等の医薬として有用である。
さらに、上記スクリーニングで得られた化合物から誘導される化合物も同様に用いることができる。
【0074】
該スクリーニング方法で得られた化合物またはその塩を含有する医薬は、前記した本発明のポリペプチドまたはその塩を含有する医薬と同様にして製造することができる。
このようにして得られる製剤は、安全で低毒性であるので、例えば、ヒトまたは哺乳動物(例えば、ラット、マウス、モルモット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、ネコ、イヌ、サル等)に対して投与することができる。
該化合物またはその塩の投与量は、対象疾患、投与対象、投与ルート等により差異はあるが、例えば、骨・関節疾患の治療目的で本発明のDNAに対するプロモーター活性を促進する化合物を経口投与する場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.1〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mg投与する。非経口的に投与する場合は、該化合物の1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、例えば、骨・関節疾患の治療目的で本発明のDNAに対するプロモーター活性を促進する化合物を注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合、一日につき該化合物を約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
一方、例えば、本発明のDNAに対するプロモーター活性を阻害する化合物を経口投与する場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、一日につき該化合物を約0.1〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mg投与する。非経口的に投与する場合は、該化合物の1回投与量は投与対象、対象疾患等によっても異なるが、本発明のDNAに対するプロモーター活性を阻害する化合物を注射剤の形で通常成人(60kgとして)に投与する場合、一日につき該化合物を約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。
【0075】
このように、本発明のDNA発現不全非ヒト哺乳動物は、本発明のDNAに対するプロモーターの活性を促進または阻害する化合物またはその塩をスクリーニングする上で極めて有用であり、本発明のDNA発現不全に起因する各種疾患の原因究明または予防・治療薬の開発に大きく貢献することができる。
さらに、本発明のポリペプチドをコードする遺伝子は、マウスやヒトにおいて、特に軟骨組織で極めて大量に発現していることから、該遺伝子のプロモーター配列は、目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を非ヒト温血動物の軟骨組織で大量に発現させるためのプロモーターとして好都合である。非ヒト温血動物としては、例えば上述の温血動物として例示したものと同様のもの等があげられる。
すなわち、本発明は、配列番号:6、配列番号:12または配列番号:47で表されるアミノ酸配列を含有することを特徴とするポリペプチドをコードする遺伝子のプロモータ−領域の下流(3'末端側)に目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を連結し、非ヒト動物に導入することによる目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を非ヒト温血動物の軟骨組織優位に発現させる方法を提供する。
該目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)としては、例えば、サイトカイン(例、インターロイキン、インターフェロン、ケモカイン、造血因子)、増殖因子(例、EGF(epidermal growth factor)またはそれと実質的に同一の活性を有する物質(例えば、EGF、ハレグリン(HER2リガンド)等)、インシュリンまたはそれと実質的に同一の活性を有する物質(例えば、インシュリン、IGF(insulin-like growth factor)−1、IGF−2等)、FGF(fibroblast growth factor)またはそれと実質的に同一の活性を有するもの(例えば、aFGF、bFGF、KGF(Keratindcyte Growth Factor)、HGF(Hepatocyte Growth Factor)、FGF-10等)、その他の細胞増殖因子(例えば、CSF(colony stimulating factor)、EPO(erythropoietin)、IL-2(interleukin-2)、NGF(nerve growth factor)、PDGF(platelet-derived growth factor)、TGFβ(transforming growth factorβ))等)、ホルモン(例、黄体形成ホルモン放出ホルモン(LH−RH)、成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン(GH−RH)、プロラクチン、メラノサイト刺激ホルモン、甲状腺ホルモン放出ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、黄体ホルモン、卵胞刺激ホルモン、ガストリン、モチリン、ソマトスタチン、セクレチン、グルカゴン、PACAP、VIP等、消化酵素(例、アミラーゼ、ペプシノーゲン、リパーゼ等)、病原体に対する抗体(例、病原性サルモネラ菌等の病原性細菌に対する抗体、インフルエンザ等の病原性ウイルスに対する抗体、エキノコックス等の寄生虫に対する抗体等)、抗菌ポリペプチド(例、セクロピン、ヒスタチン、インドリシジン、プロテグリン、ディフェンシン、リゾチーム等)等の有用遺伝子産物等があげられる。
上記の目的タンパク質のうち、
▲1▼ サイトカインを軟骨特異的に発現させることによって、例えば、非ヒト温血動物の免疫活性の増強、調節等が達成でき、
▲2▼ 増殖因子を軟骨特異的に発現させることによって、例えば、非ヒト温血動物の軟骨組織の保護等が達成できる。
【0076】
以下に、配列番号:6、配列番号:12または配列番号:47で表されるアミノ酸配列を含有することを特徴とするポリペプチドをコードする遺伝子のプロモータ−領域の下流(3'末端側)に目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)をコードするDNAまたはRNAを連結し、非ヒト動物に導入することによる目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を非ヒト温血動物の軟骨特異的に発現させる方法についてより具体的に記載する。
まず、配列番号:6、配列番号:12または配列番号:47で表されるアミノ酸配列を含有することを特徴とするポリペプチドをコードする遺伝子のプロモータ−は、コロニーハイブリダイゼーション、プラークハイブリダイゼーションやPCR等の自体公知の方法(例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning) 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載の方法等)によって得ることができる。また、プロモーター活性を有する領域の同定は、レポーターアッセイ等の自体公知の方法(例えば、アナリティカル バイオケミストリー(Analytical Biochemistry),188巻,245頁(1990年)に記載の方法等)によって得ることができる。
次に上記の方法によって得られるプロモータ−の下流(3'末端側)に目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を連結するためには、T4DNAリガーゼを用いてプラスミドを構築するための自体公知の方法(例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning) 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載の方法等)によって目的を達成する事が出来る。
プロモータ−の下流(3'末端側)に目的タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)をコードするDNAを連結したものを非ヒト温血動物に導入するためには、エレクトロポーレイションを用いる方法、遺伝子銃を用いる方法、レトロウイルスベクターを用いる方法(例えば、ブラッド セルズ(Blood Cells),17巻,407頁(1991年)に記載の方法等)、アデノウイルスベクターを用いる方法(例えば、パソロジー(Pathology),30巻,335頁(1998年)に記載の方法等)等がある。
【0077】
本明細書および図面において、塩基やアミノ酸等を略号で表示する場合、IUPAC−IUB Commission on Biochemical Nomenclature による略号あるいは当該分野における慣用略号に基づくものであり、その例を下記する。またアミノ酸に関し光学異性体があり得る場合は、特に明示しなければL体を示すものとする。

Figure 0004579378
【0078】
Figure 0004579378
【0079】
また、本明細書中で繁用される置換基、保護基および試薬を下記の記号で表記する。
Figure 0004579378
【0080】
本願明細書の配列表の配列番号は、以下の配列を示す。
[配列番号:1]
実施例1で用いられたアンチセンス鎖プライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:2]
実施例1で用いられたセンス鎖プライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:4]
配列番号:6で表されるアミノ酸配列を有するヒトMLP前駆体をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:5]
配列番号:6で表されるアミノ酸配列を有するヒトMLP前駆体に含まれるシグナル配列のアミノ酸配列を示す。
[配列番号:6]
ヒトMLP前駆体のアミノ酸配列を示す。
[配列番号:7]
実施例2で用いられたアンチセンス鎖プライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:8]
実施例2で用いられたセンス鎖プライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:10]
配列番号:12で表されるアミノ酸配列を有するマウスMLP前駆体をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:11]
配列番号:12で表されるアミノ酸配列を有するマウスMLP前駆体に含まれるシグナル配列のアミノ酸配列を示す。
[配列番号:12]
マウスMLP前駆体のアミノ酸配列を示す。
[配列番号:13]
実施例3で用いられたG3PDH特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:14]
実施例3で用いられたG3PDH特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:15]
実施例3で用いられたアグリカン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:16]
実施例3で用いられたアグリカン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:17]
実施例3で用いられたII型コラーゲン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:18]
実施例3で用いられたII型コラーゲン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:19]
実施例3で用いられたX型コラーゲン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:20]
実施例3で用いられたX型コラーゲン特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:21]
実施例3で用いられたマウスMLP特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:22]
実施例3で用いられたマウスMLP特異的オリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:23]
配列番号:24で表されるアミノ酸配列を有するヒトMLPをコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:24]
ヒトMLPのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:25]
配列番号:26で表されるアミノ酸配列を有するマウスMLPをコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:26]
マウスMLPのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:27]
実施例4および実施例6で用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:28]
実施例4で用いられたプライマーの塩基配列を示す。
[配列番号:29]
実施例1で得られたcDNA断片の塩基配列を示す。
[配列番号:30]
実施例2で得られたcDNA断片の塩基配列を示す。
[配列番号:31]
実施例6で用いられた合成ペプチドのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:32]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:33]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:34]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:35]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:36]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:37]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:38]
実施例6でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:39]
実施例9で得られたDNAにコードされるラットMLP前駆体の部分アミノ酸配列を示す。
[配列番号:40]
実施例9で得られたラットMLP前駆体の一部をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:41]
実施例9で得られたラットMLP前駆体の一部をコードするDNAを含むDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:42]
実施例9でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:43]
実施例9でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:44]
実施例9でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:45]
実施例9でPCRプライマーとして用いられたオリゴDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:46]
配列番号:47で表されるアミノ酸配列を有するラットMLP前駆体をコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:47]
ラットMLP前駆体のアミノ酸配列を示す。
[配列番号:48]
配列番号:49で表されるアミノ酸配列を有するラットMLPをコードするDNAの塩基配列を示す。
[配列番号:49]
ラットMLPのアミノ酸配列を示す。
[配列番号:50]
配列番号:47で表されるアミノ酸配列を有するラットMLP前駆体に含まれるシグナル配列のアミノ酸配列を示す。
【0081】
後述の実施例1で得られた形質転換体エシェリヒア コリ(Escherichia coli)XL10-Gold/pDRL128vHは、平成11年6月11日から通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(NIBH)に寄託番号FERM BP−6750として、平成11年6月25日から財団法人・発酵研究所(IFO)に寄託番号IFO
16292として寄託されている。
後述の実施例2で得られた形質転換体エシェリヒア コリ(Escherichia coli)XL10-Gold/pDRL128vMは、平成11年6月9日から通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(NIBH)に寄託番号FERM BP−6747として、平成11年6月25日から財団法人・発酵研究所(IFO)に寄託番号IFO 16293として寄託されている。
寄託されている。
後述の実施例9で得られた形質転換体エシェリヒア コリ(Escherichia coli)XL10-Gold/pDRL128vRは、平成12年5月19日から通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所(NIBH)に寄託番号FERM BP−7167として、平成12年5月26日から財団法人・発酵研究所(IFO)に寄託番号IFO
16439として寄託されている。
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。なお、大腸菌を用いての遺伝子操作は、モレキュラー・クローニング(Molecular cloning)に記載されている方法に従った。
【0082】
実施例1 ヒトMLP 前駆体タンパク質をコードする cDNA のクローニング
ヒト胎児脳由来 poly(A)+ RNA を用いて以下の要領で 5' RACE (Rapid Amplification of cDNA End)、 3' RACE を行うことによりヒトMLP 前駆体タンパク質をコードする cDNA のクローニングを行った。ヒト胎児脳由来 poly(A)+ RNA ( Clontech 社 ) 1 μgより、制限酵素部位に続く poly(T) を持つ anchored primerと Super script II MMLV 逆転写酵素 ( Gibco BRL 社 )を用いて1st. strand cDNA を合成後、RNA ligase ( 宝酒造 ) を用いて該1st. strand cDNA の3'末端にanchored primerを付加した。次に、配列番号:1で表されるオリゴDNAをアンチセンス鎖プライマーとして5' RACE を、同じく配列番号:2で表されるオリゴDNAをセンス鎖プライマーとして3' RACE を行い、それぞれ各プライマーを起点とする 5'上流側の配列、3' 下流側の配列を得た。ここで得られた各2本鎖DNAの塩基配列を決定したところ、オーバーラップする共通配列が存在していたことから、両配列は同一遺伝子に由来することが判った。そこで、この5' RACE、3' RACEで得られた各cDNA 断片をこの共通配列部分で接合し、最終的にpoly(A)+ 鎖を含む配列番号:29で表される全長 923塩基対(bp)のcDNA 断片を得た。このcDNA 断片には配列番号:5で表される 18 アミノ酸残基の典型的なシグナル配列を含む、 配列番号:6で表される128 個のアミノ酸からなる新規なヒトMLP 前駆体タンパク質がコ−ドされていた。このヒトMLP 前駆体タンパク質はヒトMIA前駆体タンパク質と相同性が最も高く、4 カ所存在するシステイン残基の位置が一致していた(図1)が、その両者間の相同性はアミノ酸レベルで 23.4%にすぎなかった。
本実施例で得られたヒトMLP前駆体蛋白質をコードするDNAを保持するプラスミドpDRL128vHを大腸菌(Escherichia coli) XL10-Goldに導入して、形質転換体:大腸菌(Escherichia coli) XL10-Gold/pD RL128vHを得た。
【0083】
実施例2 マウスMLP前駆体タンパク質をコードするcDNAのクローニング
マウスMLP 前駆体タンパク質をコードする cDNA のクローニングは、マウス17.5 日胎児由来 poly(A)+ RNA を用いて、ヒトMLP 前駆体タンパク質をコードする cDNA のクローニングの場合と同様にして 5' RACE ( Rapid Amplification of cDNA End )、 3' RACE を行うことにより行った。マウス17.5 日胎児からグアニジンチオシアネ−ト法によって total RNA を分画後、この total RNA をオリゴ (dT) スパンカラム (ファルマシア ) にかけて poly(A)+ RNA を調製した。この マウス17.5 日胎児由来 poly(A)+ RNA 1 μgより、制限酵素部位に続く poly(T) を持つ anchored primerとSuperscript II MMLV 逆転写酵素 ( Gibco BRL社 )を用いて 1st. strand cDNA を合成後、RNA ligase ( 宝酒造 ) を用いて合成した 1st. strand cDNA の 3' 末端にanchored primer を付加した。5' RACE、3' RACE に用いたプライマーの配列は、実施例1で得られたヒト MLP 前駆体タンパク質をコードするcDNAの塩基配列をクエリー(query) にして public EST (Expressed Sequence Tag)データベースから見いだした、マウス MLP 前駆体タンパク質をコードするcDNAの 3'側の領域を含むと考えられる唯一のESTであるAA222797 の配列を基に作製した。配列番号:7で表されるオリゴDNAをアンチセンス鎖プライマーとして5' RACE を、配列番号:8で表されるオリゴDNAをセンス鎖プライマーとして3' RACE を行い、それぞれ各プライマーを起点とする 5'上流側の配列、3'下流側の配列を得た。ここで得られた各2本鎖DNAの塩基配列を決定したところ、オーバーラップする共通配列が存在していたことから、両配列は同一遺伝子に由来することが判った。そこで、この5'RACE、3' RACEで得られた各cDNA 断片をこの共通配列部分で接合し、最終的にpoly(A)+ 鎖を含む全長947 bpの cDNA 断片を得た(配列番号:30)。 この cDNA 断片にはヒト MLP 前駆体タンパク質と同様に、配列番号:11で示される 18 アミノ酸残基の典型的なシグナル配列を含む、配列番号:12で表される128個のアミノ酸からなる新規マウスMLP 前駆体タンパク質がコ−ドされていた。このマウスMLP 前駆体タンパク質は、ヒトおよびマウスのMIA前駆体タンパク質、またヒト MLP前駆体タンパク質で4 カ所存在するシステイン残基の位置がすべて一致していた(図1)。また、マウスMLP 前駆体タンパク質とヒトMLP 前駆体タンパク質とのアミノ酸レベルでの相同性は84.3% に達したが、マウスMIA前駆体タンパク質とマウスMLP前駆体タンパク質との相同性は 22.6% にとどまった。
本実施例で得られたマウスMLP前駆体蛋白質をコードするDNAを保持するプラスミドpDRL128vMを大腸菌(Escherichia coli)XL10-Goldに導入して、形質転換体:大腸菌(Escherichia coli) XL10-Gold/pDRL128vMを得た。
【0084】
実施例3 in vitro軟骨分化モデルにおけるMLPの発現
マウス胚性腫瘍由来細胞株ATDC5は、前駆軟骨細胞の性質を極めてよく保持し、またインスリン存在下の培養で高率に軟骨分化が誘導され、その後骨形成においてみられる軟骨分化の全ての段階をシミュレーションすることができることから、in vitro軟骨分化モデルとして用いられている。(Cell Diff. Dev., 30:109-116, 1990, J. Cell Biol., 133:457-468, 1996, J. Bone Min. Res., 1 0:S234, 1995)。そこで、以下の要領でRT-PCR法を行うことで各分化段階での各種遺伝子の発現変化を調べた。まず、分化モデル培養系の各ステージのATDC5細胞から、同細胞をフェノールとチオシアン酸グアニジンを含む均一な液体ISOGEN(ニッポンジーン)に溶解し、クロロホルムを加えて遠心分離することによりRNAを含む水相画分を採取し、さらにイソプロパノールを加えて攪拌後再び遠心し沈殿させることにより精製total RNAを取得した。次にTAKARA RNA PCR Kit (AMV)Ver.2.1(宝酒造)中のAMV Reverse Transcriptase XLとRandom9mersを用いて各被検total RNAを逆転写してcDNAを得、次にそれらを鋳型DNAとして用い、またハウスキーピング遺伝子としてG3PDH(グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素)特異的オリゴDNA(配列番号:13,配列番号:14)、或いは軟骨分化マーカー遺伝子特異的オリゴDNA(アグリカン(配列番号:15,配列番号:16)、II型コラーゲン(配列番号:17,配列番号:18)、 X型コラーゲン(配列番号:19,配列番号:20))をプライマーDNAとして用い、TaKaRa Ex TaqTM(宝酒造)の反応系でPCR反応を行った。得られた反応産物をアガロースゲル電気泳動で分離し、その生成量を比較した。その結果、各遺伝子についてそれぞれ軟骨細胞の分化段階に対応した表1のような発現パターンを検出することができた。そこで同cDNAサンプル群に対してマウスMLP前駆体タンパク質をコードするcDNAに特異的なオリゴDNA(配列番号:21、配列番号:22)をプライマーDNAとして用いて、それ以外は全く同一反応条件でRT-PCRを行ったところ、ステージ2からステージ4にかけてマウスMLP前駆体mRNA量の顕著な亢進が認められた。このことからMLP前駆体の遺伝子は軟骨分化の初期段階に発現が増加する遺伝子であることがわかった。
【表1】
Figure 0004579378
(表中の+の数は、各分化ステージでの各々の遺伝子の発現量の差異を表し、その数が多いほど発現量が多いことを示す。)
【0085】
実施例4 COS7細胞におけるマウスMLP-FLAG融合タンパク質の発現とその検出
MLPが分泌タンパク質であることを確かめるため、マウスMLPについて、以下の要領でCOS7細胞におけるマウスMLP-FLAG融合タンパク質の発現とその検出を行った。まず実施例2で得たマウスMLP前駆体ポリペプチドをコードするcDNAの塩基配列 に基づき、2種のプライマーDNAを化学合成した。一つは 5'-CGAATTCCCACCATGGCAAGGATATTGATTCTTTTGCTTG-3'(配列番号:27 )であり、これは制限酵素EcoRI認識部位を含むアンカー配列を5'末端側に持つ +1〜+28(翻訳開始部位を +1 とする)までのセンス配列を含むオリゴDNAである。もう一つは 5'-GTACAGTCGACTTCACAGAAGAAGTCAATATCCGTGGTTG-3'(配列番号:28)であり、これは制限酵素SalI認識部位を含むアンカー配列の3'側に+355〜+378 までのアンチセンス配列がつながった配列を有するオリゴDNAである。実施例2で得たプラスミドpDRL128vMを鋳型としてこれら2種のプライマーDNAおよびTaKaRa LA TaqTM(宝酒造)を用い、サーマルサイクラーGeneAmpTM PCR system 9700(パーキンエルマー社)にて、最初 98℃で 30秒間置いた後、98℃で 10 秒、55℃で 20秒、72℃で 2分を 1反応サイクルとして 25 サイクル増幅反応を繰返し、最後に 72℃で5分間伸長反応を行った。得られたDNA断片を精製後、制限酵素EcoRIとSalIで末端消化の後再精製し、動物細胞用発現ベクターpCAN618FLAGのEcoRI、SalI部位へ挿入、連結した。pCAN618FLAGは、プラスミドベクターpCAN618に由来し、選択マーカーとしてのネオマイシン耐性遺伝子を持つと共に、目的タンパク質をコードするDNA断片をそのクローニング部位であるEcoRI 、SalI部位に挿入することでサイトメガロウイルスの極初期遺伝子エンハンサーとその下流のβ−アクチンプロモーター制御下で該タンパク質を発現させることができるのみならず、SalI部位直後に存在する8アミノ酸のFLAGエピトープ配列(Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys)をコードする塩基配列と終止コドンに読み取り枠を合わせることで該目的タンパク質をFLAG融合タンパク質として発現させることも可能である。上述のPCRクローニングDNA断片のpCAN618FLAGへの挿入もマウスMLP前駆体全長とFLAGエピトープの融合タンパク質(間にValを1残基挿む)を発現する目的で行い、その結果、発現ベクタープラスミドpMMLP-Fを得た。
次にCOS7 細胞 1.2×105 細胞を 6 穴プレートを用いて、10%牛胎児血清( FBS )を含むダルベッコ変法最小培地( DMEM )で 24 時間培養し、この細胞に上記の発現プラスミドpMMLP-F(1ウェルあたり0.4 μg) をリポフェクトアミン( Gibco BRL )を用いて導入した。導入 24時間後上記の新しい培地に交換し、さらに 5 時間後に FBS 不含有 Opti-MEM( Gibco BRL )に換えて36 時間培養後、その培養上清と細胞抽出液を得た。細胞抽出液は細胞を生理食塩を含むリン酸緩衝液( PBS )で 2 回洗浄後、トリスSDSサンプル緩衝液で溶解抽出し、一方、培養上清は限外濾過(分子量 3000 カット)で適宜濃縮後、等容のトリスSDSサンプル緩衝液と混合した。これらのサンプルを熱処理後 15%-25% SDS-ポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、さらにそのゲルからPVDF 膜上( Amersham pharmacia biotech社 )に転写した。次に該PVDF 膜をブロックエース(雪印乳業)で 1 時間ブロッキングし、0.05% Tween 20 を含む PBS( PBS-T )中で抗 FLAGモノクローナル抗体( 10μg/ml;Kodak社)と 2 時間反応させた。PBS-T で 3 回洗浄後、PBS-T 中で、西洋ワサビ過酸化酵素標識抗マウス IgGヤギ抗体( Amersham pharmacia biotech社;5000 倍希釈)と 1 時間反応した。PBS-T で 5 回洗浄後、ECLplus 発色キット( Amersham pharmacia biotech社 )および ECL film ( Amersham pharmacia biotech社)を用いて化学発光を検出した。その結果、細胞抽出液と共に培養上清中にも約14kDaの遺伝子産物が検出されたことから、COS7細胞においてマウスMLP-FLAG融合タンパク質が発現し、分泌されていることが明らかとなった。
そこで、次に該マウスMLP-FLAG融合タンパク質の N末端アミノ酸配列の決定を行った。まず、上述の方法に準じて発現させたマウスMLP- FLAGを含むCOS7細胞培養上清から、Anti-FLAGTM M2-Agarose Affinity Gel (Sigma社)を用いたアフィニティクロマトグラフィーで酸性溶出画分(Glycine-HClバッファー (pH3.5)で溶出) を取得した。該画分を濃縮した後、本実施例既述同様のSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動、続いてCBB 染色を行ったところ、目的タンパク質であるマウスMLP-FLAGに相当する単一のバンドのみが観察された。そこで同画分の濃縮試料を同様に電気泳動し、そのゲルから該タンパク質をPVDF膜上に転写した後、パルスリキッドアミノ酸シーケンサー Procise CLC491 (PEバイオシステムズ社製)にかけ、N末端アミノ酸配列を決定した。その結果、N 末端から順に 1.ヒスチジン、2. グリシン、3.バリン、4. フェニルアラニンの各アミノ酸残基が検出され、配列番号:26で表されるマウスMLPのN末端配列に一致した。以上の結果から、マウスMLP-FLAGタンパク質はマウスMLP-FLAG前駆体タンパク質のN末端の18アミノ酸残基のシグナル配列が切断され、19残基目のヒスチジン残基から始まるマウスMLP-FLAG成熟タンパク質としてCOS7細胞より培地中に分泌されることがわかった。
【0086】
実施例5 マウスMLP−FLAG融合タンパク質発現CHO−K1細胞株の樹立
以下の要領でマウスMLP−FLAG融合タンパク質発現CHO−K1細胞株を樹立した。
CHO−K1細胞3.3x104細胞を、10cm径プラスチックシャーレ上、10%牛胎児血清(FBS)を含むF−12培地(Gibco BRL社)で24時間培養し、これらの細胞に、実施例4で得られた発現プラスミドpMMLP−F(1シャーレあたり1.5μg)をリン酸カルシウム法( CellPhect Transfection Kit (Amersham Pharmacia Biotech社))を用いて導入した。導入12時間後、細胞をFBSを含まないF−12培地で2回洗浄後、15%グリセロールを含む等張HEPES溶液( pH 7.5) 3mlを用いて3分間グリセロールショックを与えた。 その後再びFBSを含まないF−12培地で2回洗浄し、FBSを含むF−12培地でさらに12時間培養後に500mg / L Geneticin(Gibco BRL社) と10% FBSを含むF−12選択培地(以下、選択培地)に交換した。10日後、シャーレ中で形成されたGeneticin耐性のコロニーをそれぞれ24穴プレートに移し、選択培地で3日間培養した。次に選択培地中で増殖した細胞を6穴プレートに移し、さらに選択培地で4日間培養した後、0.02% CHAPS、0.1mM p−ABSF(和光純薬工業(株))を含むOpti−MEM( Gibco BRL社 )培地1mlに交換し、さらに48時間培養後、その培養上清を回収した。得られた培養上清は、Centricon YM -3限外濾過膜(Amicon社)を用いて濃縮後、等容のトリスSDSサンプル緩衝液と混合した。このサンプルを95℃、5分間熱処理をおこなった後、18% SDS−ポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、さらにそのゲルから泳動タンパク質をナイロン膜上に転写した。次に該ナイロン膜をブロックエース(雪印乳業(株))で1時間ブロッキングし、0.05% Tween20を含むPBS(PBS−T)中で抗FLAG抗体( 1 / 2000希釈、SIGMA )と1時間反応させた。PBS−Tで5回洗浄後、PBS−T中でHRP標識抗マウスIgGヒツジ抗体( 1 / 2000希釈、Amersham Pharmacia Biotech社)と1時間反応した。 PBS−Tで5回洗浄後、ECL発色キット(Amersham Pharmacia Biotech社)および、Hyperfilm ECL( Amersham Pharmacia Biotech社 )を用いて化学発光を検出した。その結果、CHO−K1/mMLP.FLAG#2-1株由来の細胞培養上清中におよそ16kDaの目的遺伝子産物が最も多く検出されたことから、該細胞株をマウスMLP−FLAG融合タンパク質発現CHO−K1細胞株として選択した。
【0087】
実施例6 MLP抗血清の作製と該抗血清を用いた組換えMLP蛋白質の検出
抗MLP抗血清は以下の要領で作製した。まず、マウスMLP前駆体蛋白質の105残基目のバリンから124残基目のアスパラギン酸までのアミノ酸配列に対応するペプチド鎖のC末端にさらにシステイン1個が付加された配列番号:31で表される合成ペプチド(Val-Lys-Glu-Gln-Arg-Val-Tyr-Gln-Glu-Ala-Thr-Lys-Glu-Ile-Pro-Thr-Thr-Asp-Ile-Asp-Cys)を公知の方法により化学合成した。このペプチドにキャリアとしてKLH (keyhole limpet hemocyanin)を結合したものを抗原とし、ウサギ(SPF Japanese White Rabbit)に免疫した。計7回の免疫を行った後、全採血を行い、公知の方法により血清画分を取得し、保存剤としてアジ化ナトリウム(最終濃度0.1%)を添加後、該標品を抗MLP抗血清とした。
次に該抗血清の各種組換えタンパク質に対する反応性をウエスタンブロット解析によって調べた。まず、実施例4に記載したマウスMLP-FLAG融合タンパク質に加え、マウスMLPタンパク質(FLAGタグなし) 、ヒトMLP-FLAG融合タンパク質、ヒトMLPタンパク質(FLAGタグなし)、マウスMIA-FLAG融合タンパク質、マウスMIAタンパク質(FLAGタグなし)の各発現ベクタープラスミドを構築した。構築は実施例4同様、pCAN618FLAGのクローニング部位であるEcoRI 、SalI部位に予めPCRクローニングした目的DNA断片を挿入することで行った。各PCR反応に用いたプライマーDNAセットの各塩基配列は、マウスMLPタンパク質(FLAGタグなし)については配列番号:27と配列番号:32、ヒトMLP-FLAG融合タンパク質については配列番号:33と配列番号:34、ヒトMLPタンパク質(FLAGタグなし)については配列番号:33と配列番号:35、マウスMIA-FLAG融合タンパク質については配列番号:36と配列番号:37、マウスMIAタンパク質(FLAGタグなし)については配列番号:36と配列番号:38で表わされる塩基配列である。また鋳型DNAとしては、マウスMLPタンパク質(FLAGタグなし) は実施例4と同様にpDRL128vMを、ヒトMLP-FLAG融合タンパク質とヒトMLPタンパク質(FLAGタグなし)は実施例1で得られたpDRL128vHを、またマウスMIA-FLAG融合タンパク質とマウスMIAタンパク質(FLAGタグなし)はマウスメラノーマ細胞株B16より調製したcDNAを用いた。このようにして得られた各発現ベクタープラスミドのCOS-7細胞への導入、また取得された各培養上清についての抗FLAG抗体を用いたウエスタンブロット解析は実施例4の方法に準拠して行った。また、抗MLP抗血清を用いたウエスタンブロット解析は、1次抗体として該抗血清(1000倍希釈)を、2次抗体として西洋ワサビ過酸化酵素標識抗ウサギ IgG抗体(Amersham pharmacia biotech社;5000 倍希釈)を用いる以外は抗FLAG抗体を用いたウエスタンブロット解析時の方法に準拠して行った。
図2に抗FLAG抗体を用いたウエスタンブロット解析、図3に抗MLP抗血清を用いたウエスタンブロット解析の結果を示す。抗MLP抗血清は、抗原ペプチドの由来タンパク質であるマウスMLPとともにヒトMLPに対しても交差性を示し、その反応性はほとんど変わらなかった。また、マウスMLP-FLAG融合タンパク質、ヒトMLP-FLAG融合タンパク質も該抗血清に反応したことから、FLAGタグの存在にも影響されなかった。一方、マウスMIA-FLAG融合タンパク質とマウスMIAタンパク質(FLAGタグなし)については全くシグナルが検出されなかったことから、該抗血清がMLP分子種に特異的であることが判った。
さらに、該抗血清を用いて実施例5で取得されたマウスMLP-FLAG発現CHO細胞株に対し公知の方法に準じて免疫染色を行った結果を図4に示す。免疫前ウサギ血清を用いた対照実験では各細胞は染色されていないが、該抗血清使用時にはすべての細胞が染色されたことから、該抗血清は未変性のMLPタンパク質とも反応することが明らかとなった。
【0088】
実施例7 軟骨組織中でのMLPタンパク質の発現
実施例6で得られた抗MLP抗血清を用いて軟骨組織中でのMLPタンパク質の検出を試みた。被検試料としては、マウス(BALB/c)大腿骨骨頭軟骨を液体窒素で凍結破砕し、TRIS SDS βME SAMPLE BUFFER(第一化学薬品)で抽出後、遠心して残査を除去したものを用いた。1レーンあたりマウス1匹分由来相当量の試料をSDS-PAGE(15-25%)で電気泳動の後、実施例6と同様の方法で抗MLP抗血清によるウエスタンブロット解析を行った。その結果、マウスMLP組換えタンパク質とほぼ同じ泳動位置にシグナルが検出されたことから、 MLPタンパク質が該軟骨組織中で発現していることが明らかとなった。
また、軟骨組織以外の各種ヒト組織でのヒトMLP mRNAの発現を調べるために、実施例1で得られたヒトMLP前駆体タンパク質をコードするDNA断片と[α−32P]dCTP(Amersham pharmacia biotech社:6000 Ci/mmol)を用いて、Multiprime DNA labelling system (Amersham pharmacia biotech社:RPN. 1601Y) の方法でプローブを作製し、該プローブ(比活性1.3×1010 cpm/μg)を用いて、Human MTETM Array(CLONTECH社:#7775-1)に対してハイブリダイゼーションを行った。ハイブリダイズの条件は該アレイ膜添付のマニュアルに従い、最終的な洗浄は0.1×SSC、0.1% SDS 55℃で行い、検出はBAS−2000(フジフィルム)を用いて行った。その結果、該アレイ上でシグナルが得られたのは、コントロールのヒト染色体DNA (100ng、500ng)とともにわずかに黒質、胎児脳のスポットであったが、いずれのシグナルも検出限界付近であり、その発現量は転写段階で極めて低いと判断された。よって、MLPタンパク質は軟骨組織で特異的に発現していることが強く示唆された。
【0089】
実施例8 in vitro軟骨分化モデルにおける各種遺伝子発現変動に対するMLP組換えタンパク質の添加効果
実施例3記載のATDC5細胞を用いたin vitro軟骨分化モデルにおいて、各種遺伝子発現変動に対するMLP組換えタンパク質の添加効果を調べた。 MLP組換えタンパク質は、実施例4と同様に、マウスMLP-FLAG融合タンパク質を発現させたCOS-7細胞培養上清より抗FLAG抗体によるアフィニティカラムクロマトグラフィーを公知の方法で行い、精製濃縮された標品を用いた。該タンパク質をモデル系設定初日よりATDC5細胞に2日おきに添加し、10日間培養後細胞を回収して、実施例3同様のRT-PCR法により各遺伝子発現を調べた。その結果、該タンパク質添加細胞群では、 アグリカン、II型コラーゲン、 X型コラーゲン等、分化に伴って発現量が増加する各マーカー遺伝子の発現抑制が認められた。一方、軟骨への分化に抑制的に働いているPTH/PTHr受容体発現にはその変動に有意な影響は見られなかった。このことから、MLPタンパク質はATDC5を用いた本モデル系において軟骨分化に抑制的に作用することが判った。
【0090】
実施例9 ラットMLP前駆体タンパク質(rMLP)をコードする遺伝子の解析
まず、rMLPの一部をコードするDNA断片を以下のようなPCR法により取得した。
すなわち、配列番号:21で示されるオリゴDNAをセンス鎖プライマーとして、配列番号:22で示されるオリゴDNAをアンチセンス鎖プライマーとして各々4 pmol含み、さらに10 x AdvantageTM 2 PCR Buffer (クロンテック社)2μl、50 x dNTP mix(クロンテック社)0.4 μl、50 x Advantage 2 Polymerase Mix(クロンテック社)0.4μl、鋳型DNAとしてSD(IGS)ラット下垂体由来のcDNA溶液 2μlを含む混合液20μlを調製し、サーマルサイクラー(GeneAmpTM PCR system model 9700(パーキンエルマー社))を用いて95℃、1分、続いて95℃、10秒→ 54℃、10秒→72℃、1分を35サイクル繰り返し、さらに72℃、3分で伸長反応させるプログラムでPCR反応を行った。反応終了液を2.0%アガロースゲルを用いて電気泳動後、そのゲルをSYBRTM Green I nucleic acid gel stain(モレキュラープローブ社)で染色したところ、分子量マーカー換算で300bp付近の位置にPCR反応で増幅されたDNAに対応するバンドを確認した。キアクィックゲルエキストラクションキット(キアゲン社)を用いて該DNA断片を回収し、塩基配列を決定する為にpCRTM2.1-Topo(インビトロジェン社)を用いてTAクローニングし、該プラスミドを大腸菌(Escherichia coli)Epicurian Coli XL10-GoldTM株(ストラタジーン社)のコンピテントセルに導入した。アンピシリン含有LB寒天培地上で出現するアンピシリン耐性形質転換株のコロニーの中から、外来DNA断片が挿入されていたプラスミドを保持していたクローンを選択し、同クローンから該プラスミドDNA、pDRL128vRを調製した。 挿入DNAの塩基配列を決定するため、 pDRL128vRを鋳型DNA、市販プライマーDNA(Bca BEST Primer RV-P(宝酒造(株))をシーケンスプライマーとし、ABI PRISMTM BigDye Terminator Cycle Sequencing FS Ready Reaction Kit( パーキンエルマー社 )を用いたシーケンス反応を添付資料の条件にしたがって、サーマルサイクラー(GeneAmpTM PCR system model 9700(パーキンエルマー社))で行った後、該反応試料をDNAシーケンサーABI PRISMTM 377(パーキンエルマー社)で分析した。
その結果、 pDRL128vRには、配列番号:39で示される87個のアミノ酸からなる新規ラットMLP前駆体タンパク質の一部をコードする配列番号:40で示される261塩基対のDNA断片を含む、配列番号:41で示される307塩基対のDNA断片が含まれていた。
次に、該タンパク質をコードする遺伝子について、上記塩基配列よりさらに5’上流側及び3’下流側の構造を調べるために、genome walkingを行った。被検材料としてRat GenomeWalkerTM Kit(クロンテック社)を用い、方法はPCR反応用の酵素としてTaKaRa Ex TaqTM(宝酒造)を用いた点を除いては同キットの添付資料に従った。まず、 gene specific primerとして、配列番号:40で示される塩基配列の一部にあたる2種のオリゴDNA (rMLPGW F1(配列番号:42)、 rMLPGWF2(配列番号:43))と該配列の一部に相補的な配列の2種のオリゴDNA (rMLPGWR1(配列番号:44)、 rMLPGWR2(配列番号:45))をそれぞれ化学合成した。これらは、3’下流側DNA取得の為の1st PCR反応ではrMLPGWF1、続くnested PCR反応ではrMLPGWF2を用い、また5’上流側DNA取得の為の1st PCR反応ではrMLPGWR1、続くnested PCR反応ではrMLPGWR2を用いた。これらの反応によって得られた各増幅DNA断片について、上記プライマー配列部位を起点としてヒト及びマウスMLP 前駆体タンパク質をコードするcDNAの塩基配列との相同性を比較しながら各々の塩基配列を解析した。その結果、判明したゲノムの一次構造から、ラットMLP前駆体タンパク質は、配列番号:46で示される384塩基のDNAでコードされる配列番号:47で示される128個のアミノ酸残基からなるタンパク質であることが明らかとなった。ラットMLP 前駆体タンパク質とヒトMLP前駆体タンパク質及びマウスMLP前駆体タンパク質とのアミノ酸レベルでの相同性は それぞれ84.3%、96.0% に達したが、ラットMIA前駆体タンパク質とラットMLP前駆体タンパク質との相同性は26.5% にとどまった。ラットMLPは、配列番号48:で示される330塩基のDNAでコードされる配列番号:49で示される110個のアミノ酸残基からなるタンパク質であり、ラットMLP前駆体タンパク質から配列番号:50で表される、マウスMLPと同様18アミノ酸残基からなるシグナルペプチドがプロセスされて生成されるものと考えられる。
本実施例で得られたラットMLP前駆体タンパク質の一部をコードするDN Aを保持するプラスミドpDRL128vRを大腸菌(Escherichia coli)XL10-Goldに導入して、形質転換体:大腸菌(Escherichia coli)XL10-Gold / pDRL128vRを得た。
【0091】
【発明の効果】
本発明のポリペプチドおよびそれをコードするDNAは、例えば、骨・関節疾患、病的血管新生の診断、治療、予防などに使用することができる。また、本発明のポリペプチドは、本発明のポリペプチドの活性を促進もしくは阻害する化合物またはその塩のスクリーニングのための試薬として有用である。さらに、本発明のポリペプチドに対する抗体は、本発明のポリペプチドを特異的に認識することができるので、被検液中の本発明のポリペプチドの検出、定量、中和等に使用することができる。
さらに本発明のプロモーターを使用することにより、タンパク質(任意の有用遺伝子産物等)を非ヒト温血動物の軟骨で優位に(好ましくは特異的に)しかも大量に発現させることが可能になるので、遺伝子治療の分野に貢献することができる。
【0092】
【配列表】
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【0093】
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒトMLP前駆体(hMLP)、マウスMLP前駆体(mMLP)、ヒトMIA前駆体(hMIA)、マウスMIA前駆体(mMIA)、ラットMIA前駆体(rMIA)およびウシMIA前駆体(bMIA)のアミノ酸配列を示す。
【図2】実施例6で行われたウエスタンブロット解析の結果を示す。一次抗体として抗FLAG抗体を用いた。
図中、レーン1はマウスMLP(FLAGタグなし)、レーン2はマウスMLP−FLAG、レーン3はマウスMIA(FLAGタグなし)、レーン4はマウスMIA−FLAG、レーン5はヒトMLP(FLAGタグなし)、レーン6はマウスMLP−FLAGをそれぞれ導入したCOS−7細胞の培養上清を電気泳動したレーンを示す。
【図3】実施例6で行われたウエスタンブロット解析の結果を示す。一次抗体として抗MLP抗血清を用いた。
図中、レーン1はマウスMLP(FLAGタグなし)、レーン2はマウスMLP−FLAG、レーン3はマウスMIA(FLAGタグなし)、レーン4はマウスMIA−FLAG、レーン5はヒトMLP(FLAGタグなし)、レーン6はマウスMLP−FLAGをそれぞれ導入したCOS−7細胞の培養上清を電気泳動したレーンを示す。
【図4】実施例6で行われた免疫染色の結果を示す。左のパネルは免疫前ウサギ血清を用いた対照実験の結果を示し、右のパネルは抗MLP抗血清を用いた実験の結果を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel secretory cell function regulatory protein and its DNA.
[0002]
[Prior art]
Regardless of its prokaryotic or eukaryotic nature, cells secrete a wide variety of proteins through their unique mechanisms. In particular, multicellular organisms (living bodies) exchange various information between cells to maintain their differentiation, proliferation, and homeostasis, and many of the various humoral factors that play a central role are secreted proteins. Alternatively, it is a mature form, and is classified into hormones, neurotransmitters, cytokines, growth factors, etc. based on its structural and functional characteristics. Recent advances in recombinant DNA technology and cell culture technology have steadily elucidated the genes and protein structures encoding these secreted proteins. On the other hand, the discovery of these factors dramatically advances the analysis of the receptors expressed on the cell surface, and further elucidates the mechanism of information transmission within each cell, and characterizes its physiological functions. become. In many diseases in humans, or in the pathology of various disease model animals, there are many cases where such abnormal expression of some humoral factors that should remain homeostatic can be the cause, and as a result, it can lead to deterioration, For example, there are phenomena that can be applied in the field of diagnosis of various diseases, such as so-called tumor markers that are specifically upregulated in cancer, and their expression control mechanisms are also important targets for drug discovery research. Yes.
[0003]
The melanoma inhibitory protein MIA (melanoma inhibitory activity) published by Blesh et al. In 1994 is also a secreted protein included in such a category. Initially, as its name suggests, antimelanoma activity against human melanoma cells as an indicator It was isolated from the cell culture supernatant and its gene was also obtained (Cancer Research 54, 5695-5701, 1994). Later, in 1996, Sandell et al. Re-identified the homologous gene of this protein as CD-RAP (cartilage-derived retinoic acid-sensitive protein) produced by bovine chondrocytes, and physiologically forms and maintains joints. (The Journal of Biological Chemistry 271, 3311-3316, 1996). Although the MIA / CD-RAP gene has a high homology of 85% or more at the amino acid level among human, mouse, rat, and bovine species, a known homologous protein has been found so far. In addition, genetic analysis in cattle and rats has suggested that there is no other similar gene to this gene (The Journal of Biological Chemistry) 271, 3311- 3316, 1996).
[0004]
On the other hand, structural analysis of the total DNA of a living organism, that is, the genome, has already been completed in bacteria, and humans are expected to be completed in a few years. Is said to be 100,000. Although the genes encoding many secreted proteins or secreted peptides have been isolated so far, the number is not very comprehensive when viewed from the whole genome. In order to understand the life phenomenon at the individual level, it is necessary to be able to explain the exchange of information between all the cells occurring in the cell, but the humoral function that is not yet known besides these known genes Molecules are likely to play an important physiological role, and the discovery of such substances has been strongly desired.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a novel cell function-regulated secreted protein (hereinafter sometimes referred to as MLP protein or MLP), a partial peptide thereof or a salt thereof, a DNA encoding the protein, a recombinant vector, a transformant, a method for producing the protein, It is an object of the present invention to provide a drug containing the protein or DNA, an antibody against the protein, a screening method for a receptor agonist / antagonist and a screening kit, a receptor agonist / antagonist obtained by the screening, a drug thereof, and the like.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Isolation of new secreted proteins that regulate cell function provides new insights into mechanisms such as cell differentiation, proliferation, and canceration, and further advances the elucidation of life phenomena such as individual development and homeostasis. It is possible to develop new pharmaceuticals that exhibit inhibitory activity or promoting activity against the protein and are useful for the prevention, diagnosis and treatment of various diseases.
As a result of intensive studies, the present inventors succeeded in cloning cDNAs having novel base sequences from human fetal brain and mouse fetal cDNA libraries. The present inventors have also found that the protein encoded by the obtained cDNA is a precursor protein of MIA / CD-RAP-like protein MLP having useful cell function-regulating activity, and the signal sequence is cleaved from the MLP precursor. The resulting MLP was found to be a secreted protein. As a result of further studies based on these findings, the present invention has been completed.
[0007]
That is, the present invention
(1) a polypeptide comprising the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof,
(2) The polypeptide according to (1) above, which contains the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, its amide, its ester or its salt,
(3) The polypeptide, its amide, or its ester according to the above (1), wherein the amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 Or its salt,
(4) The polypeptide according to (2) above, wherein the amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12, its amide, or an ester thereof Or its salt,
(5) The polypeptide according to (1), wherein the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49, an amide thereof, or an ester thereof Or its salt,
(6) The polypeptide according to (2), wherein the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47, an amide thereof, or an ester thereof Or its salt,
(7) DNA containing DNA having a base sequence encoding the polypeptide according to (1),
(8) the DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 23;
(9) The DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 4,
(10) the DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 25;
(11) The DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 10.
(12) the DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 48;
(13) the DNA according to (6), wherein the base sequence encoding the polypeptide according to (1) is the base sequence represented by SEQ ID NO: 46;
(14) a recombinant vector containing the DNA according to (6),
(15) A transformant transformed with the recombinant vector according to (14),
(16) A method for producing the polypeptide according to (1), its amide, its ester or its salt, wherein the transformant according to (15) is cultured to produce the polypeptide,
(17) An antibody against the polypeptide according to (1), an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof,
(18) The compound or salt thereof that promotes or inhibits the activity of the polypeptide or salt thereof according to (1), wherein the polypeptide, amide, ester or salt thereof according to (1) is used Screening method,
(19) Screening of compound or salt thereof that promotes or inhibits activity of polypeptide, amide, ester or salt thereof according to (1), comprising the polypeptide or salt thereof according to (1). For kit,
(20) Promoting the activity of the polypeptide according to (1), its amide, its ester or its salt obtained by using the screening method according to (18) or the screening kit according to (19) An inhibiting compound or a salt thereof,
(21) Promoting or inhibiting the activity of the polypeptide according to (1), its amide, its ester or its salt obtained by using the screening method according to (18) or the screening kit according to (19) A pharmaceutical comprising the compound or a salt thereof,
(22) A medicament comprising the polypeptide according to (1), an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof,
(23) A prophylactic / therapeutic agent for bone / joint diseases or pathological angiogenesis, comprising the polypeptide according to (1), an amide thereof, an ester thereof, or a salt thereof,
(24) The present invention relates to a diagnostic agent comprising the antibody according to (17).
[0008]
Furthermore, the present invention provides:
(25) The amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is about 50% or more (preferably about 60% or more, more preferably about 50% or more) with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 70% or more, more preferably about 80% or more, particularly preferably about 90% or more, most preferably about 95% or more) the amino acid sequence having the homology, the polypeptide according to the above (1), its amide, or Its ester or its salt,
(26) One or more amino acid sequences substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 are (1) one or more in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 (preferably 1 to 30) Amino acid sequence from which amino acids have been deleted, (2) 1 or 2 or more (preferably about 1 to 40, more preferably about 1 to 30) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 (3) an amino acid sequence in which one or more (preferably about 1 to 30) amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 are substituted with other amino acids Or (4) the polypeptide of the above (1), its amide, its ester, its salt, or the like, which is an amino acid sequence combining them.
Furthermore, the DNA of the present invention, and polypeptides, amides or esters thereof or salts thereof may be used for basic research such as molecular weight markers, tissue markers, chromosome mapping, identification of genetic diseases, primers, probe designs, etc. is there.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 of the present invention (hereinafter sometimes referred to as human polypeptide), a polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 (hereinafter referred to as human polypeptide) A mouse polypeptide), a polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49 (hereinafter sometimes referred to as a rat polypeptide) and a human polypeptide. Polypeptides containing amino acid sequences (hereinafter, human-type polypeptides and polypeptides containing substantially the same amino acid sequences as human-type polypeptides may be collectively referred to as polypeptides of the present invention) Or cells of warm-blooded animals (eg, guinea pigs, rats, mice, chickens, rabbits, pigs, sheep, cows, monkeys, etc.) , Hepatocytes, spleen cells, nerve cells, glial cells, pancreatic β cells, bone marrow cells, mesangial cells, Langerhans cells, epidermis cells, epithelial cells, endothelial cells, fibroblasts, fiber cells, muscle cells, adipocytes, immune cells (Eg, macrophages, T cells, B cells, natural killer cells, mast cells, neutrophils, basophils, eosinophils, monocytes), megakaryocytes, synoviocytes, chondrocytes, bone cells, osteoblasts , Osteoclasts, mammary cells, or stromal cells, or precursor cells of these cells, stem cells, cancer cells, etc.) or any tissue in which these cells are present, for example, the brain, each part of the brain (eg, olfactory bulb, tonsil) Nucleus, basal sphere, hippocampus, thalamus, hypothalamus, cerebral cortex, medulla, cerebellum), spinal cord, pituitary gland, stomach, pancreas, kidney, liver, gonad, thyroid, gallbladder, bone marrow, adrenal gland, skin, muscle, lung, Digestive tract (eg, large Intestine, small intestine), blood vessel, heart, thymus, spleen, salivary gland, peripheral blood, prostate, testis, ovary, placenta, uterus, bone, cartilage, joint, skeletal muscle, etc. It may be a polypeptide or a synthetic polypeptide.
In addition, when the polypeptide of the present invention has a signal peptide, the polypeptide can be efficiently secreted outside the cell.
[0010]
The amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is about 50% or more, preferably about 60% or more, more preferably about 70%, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24. More preferably, amino acid sequences having homology of about 80% or more, particularly preferably about 90% or more, and most preferably about 95% or more are mentioned, and specifically, it is represented by SEQ ID NO: 26 Examples include the amino acid sequence or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49.
A polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is a human MLP or human MLP protein, a polypeptide having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 is a mouse MLP or mouse MLP protein, and SEQ ID NO: 49. In some cases, the polypeptide having the amino acid sequence represented by the formula: is referred to as rat MLP or rat MLP protein, and these may be collectively referred to as MLP.
Specifically, the polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 or the amino acid sequence substantially identical thereto, for example, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 or amino acids substantially identical thereto Examples thereof include a polypeptide containing a sequence.
The amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is about 50% or more, preferably about 60% or more, more preferably about 70%, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6. More preferably, amino acid sequences having homology of about 80% or more, particularly preferably about 90% or more, and most preferably about 95% or more are mentioned. Specifically, it is represented by SEQ ID NO: 12. Examples include the amino acid sequence or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47.
A polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is a human MLP precursor or human MLP precursor protein, and a polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 is a mouse MLP precursor or mouse MLP precursor. The body protein and the polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47 may be referred to as rat MLP precursor or rat MLP precursor, and these may be collectively referred to as MLP precursor.
[0011]
Examples of the polypeptide having an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 of the present invention include, for example, an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24. And a polypeptide having substantially the same properties as the polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 is preferred.
In addition, as a polypeptide having an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, for example, an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6 is used. Preferred is a polypeptide having substantially the same properties as the polypeptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6.
The substantially homogeneous property includes, for example, being secreted and acting as a humoral factor. “Substantially homogeneous” means that these properties are qualitatively homogeneous. Therefore, it is preferable that properties such as secretory action and solubility are equivalent (eg, about 0.1 to 100 times, preferably about 0.5 to 10 times, more preferably 0.5 to 2 times). Quantitative factors such as the degree of nature and the molecular weight of the polypeptide may be different.
[0012]
More specifically, for example, (1) SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: as a polypeptide containing an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 6 1 or 2 (preferably about 1 to 30, more preferably about 1 to 10, more preferably several (1 to 5)) amino acids in the amino acid sequence represented by 6 have been deleted. 1 or 2 or more (preferably about 1 to 40, more preferably about 1 to 30, more preferably 1) in the amino acid sequence, (2) SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 6 An amino acid sequence to which about 10 to 10 (especially, preferably 1 to 5) amino acids are added, (3) 1 or 2 or more in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 6 ( Good Or about 1 to 30, more preferably about 1 to 10, more preferably several (1 to 5) amino acids, (4) SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 6 1 or 2 or more (preferably about 1 to 30, more preferably about 1 to 10, more preferably several (1 to 5)) amino acids in the amino acid sequence represented by So-called muteins such as polypeptides containing a substituted amino acid sequence or (5) an amino acid sequence combining them are also included.
When the amino acid sequence is inserted, deleted or substituted as described above, the position of the insertion, deletion or substitution is not particularly limited, but the sequence of SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 26 and SEQ ID NO: 49 Other than the amino acid sequence common to the amino acid sequence represented by each SEQ ID NO., Other than the amino acid sequence common to the amino acid sequence represented by each SEQ ID NO .: SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 47 And the like.
[0013]
The polypeptide in the present specification has an N-terminus (amino terminus) at the left end and a C-terminus (carboxyl terminus) at the right end in accordance with the convention of peptide designation. The polypeptide of the present invention including the polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24 has a C-terminus that is usually a carboxyl group (—COOH) or a carboxylate (—COO). - ) But the C-terminus is an amide (-CONH 2 ) Or ester (—COOR).
Here, R in the ester is, for example, C such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl or n-butyl. 1-6 Alkyl groups such as C, such as cyclopentyl, cyclohexyl, etc. 3-8 A cycloalkyl group such as phenyl, α-naphthyl and the like 6-12 Aryl groups such as phenyl-C such as benzyl, phenethyl and the like 1-2 Alkyl groups or α-naphthyl-C such as α-naphthylmethyl 1-2 C such as alkyl group 7-14 In addition to the aralkyl group, a pivaloyloxymethyl group that is widely used as an oral ester is used.
When the polypeptide of the present invention has a carboxyl group (or carboxylate) in addition to the C-terminus, those in which the carboxyl group is amidated or esterified are also included in the polypeptide of the present invention. As the ester in this case, for example, the above C-terminal ester or the like is used.
Furthermore, in the polypeptide of the present invention, the amino group of the N-terminal amino acid residue (eg, methionine residue) is protected with a protecting group (for example, C-form such as formyl group, acetyl group, etc.). 1-6 C such as alkanoyl 1-6 A group protected by an acyl group or the like, an N-terminal glutamine residue produced by cleavage in vivo, pyroglutamine oxidized, a substituent on the side chain of an amino acid in the molecule (eg, —OH, —SH) , Amino group, imidazole group, indole group, guanidino group, etc.) are suitable protecting groups (for example, C such as formyl group, acetyl group, etc.) 1-6 C such as alkanoyl group 1-6 Examples thereof include those protected with an acyl group or the like, or complex polypeptides such as so-called sugar polypeptides to which sugar chains are bonded.
[0014]
As the polypeptide of the present invention or a salt thereof, a salt with a physiologically acceptable acid (eg, inorganic acid, organic acid) or base (eg, alkali metal salt) is used, and particularly physiologically acceptable. The acid addition salts are preferred. Such salts include, for example, salts with inorganic acids (eg hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid) or organic acids (eg acetic acid, formic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid). Acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid) and the like.
The polypeptide of the present invention or a salt thereof can be produced from the aforementioned human or warm-blooded animal cells or tissues by a known method for purifying a polypeptide (protein), or a DNA encoding a polypeptide described later can be obtained. It can also be produced by culturing the transformant contained therein. Moreover, it can also manufacture according to the below-mentioned peptide synthesis method.
When producing from human or mammalian tissue or cells, the human or mammalian tissue or cells are homogenized and then extracted with acid or the like, and the extract is subjected to chromatography such as reverse phase chromatography or ion exchange chromatography. Can be purified and isolated.
[0015]
For the synthesis of the polypeptide of the present invention or a salt thereof, or an amide thereof, a commercially available polypeptide (protein) synthesis resin can be used. Examples of such resins include chloromethyl resin, hydroxymethyl resin, benzhydrylamine resin, aminomethyl resin, 4-benzyloxybenzyl alcohol resin, 4-methylbenzhydrylamine resin, PAM resin, 4-hydroxymethylmethyl. Examples include phenylacetamidomethyl resin, polyacrylamide resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-hydroxymethyl) phenoxy resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-Fmocaminoethyl) phenoxy resin, and the like. it can. Using such a resin, an amino acid in which the α-amino group and the side chain functional group are appropriately protected is condensed on the resin according to various known condensation methods according to the sequence of the target polypeptide. At the end of the reaction, the polypeptide is cut out from the resin, and at the same time, various protecting groups are removed, and an intramolecular disulfide bond forming reaction is carried out in a highly diluted solution to obtain the desired polypeptide or their amides.
Regarding the condensation of the above-mentioned protected amino acids, various activating reagents that can be used for polypeptide synthesis can be used, and carbodiimides are particularly preferable. As the carbodiimide, DCC, N, N′-diisopropylcarbodiimide, N-ethyl-N ′-(3-dimethylaminoprolyl) carbodiimide and the like are used. For activation by these, a protected amino acid is added directly to the resin together with a racemization inhibitor (eg, HOBt, HOOBt), or the protected amino acid is activated in advance as a symmetric anhydride, HOBt ester or HOOB t ester. Can then be added to the resin.
[0016]
The solvent used for the activation of the protected amino acid and the condensation with the resin can be appropriately selected from solvents that are known to be usable for the polypeptide (protein) condensation reaction. For example, acid amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform, alcohols such as trifluoroethanol, dimethyl sulfoxide, etc. Sulfoxides, ethers such as pyridine, dioxane and tetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile and propionitrile, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, or an appropriate mixture thereof may be used. The reaction temperature is appropriately selected from a range known to be usable for a polypeptide (protein) bond-forming reaction, and is usually appropriately selected from a range of about -20 to 50 ° C.
The activated amino acid derivative is usually used in an excess of 1.5 to 4 times. As a result of a test using the ninhydrin reaction, if the condensation is insufficient, sufficient condensation can be performed by repeating the condensation reaction without removing the protecting group. When sufficient condensation is not obtained even if the reaction is repeated, acetylation of the unreacted amino acid with acetic anhydride or acetylimidazole can prevent the subsequent reaction from being affected.
[0017]
Examples of the protective group for the amino group of the raw material include Z, Boc, t-pentyloxycarbonyl, isobornyloxycarbonyl, 4-methoxybenzyloxycarbonyl, Cl-Z, Br-Z, adamantyloxycarbonyl, and trifluoroacetyl. , Phthaloyl, formyl, 2-nitrophenylsulfenyl, diphenylphosphinothioyl, Fmoc, and the like.
[0018]
The carboxyl group is, for example, alkyl esterified (eg, linear, branched or cyclic alkyl ester such as methyl, ethyl, propyl, butyl, t-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, 2-adamantyl, etc. ), Aralkyl esterification (for example, benzyl ester, 4-nitrobenzyl ester, 4-methoxybenzyl ester, 4-chlorobenzyl ester, benzhydryl esterification), phenacyl esterification, benzyloxycarbonylhydrazide, t-butoxy It can be protected by carbonyl hydrazation, trityl hydrazation or the like.
[0019]
The hydroxyl group of serine can be protected, for example, by esterification or etherification. Examples of groups suitable for this esterification include lower (C 1-6 ) Aroyl groups such as alkanoyl group and benzoyl group, groups derived from carbonic acid such as benzyloxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group are used. Examples of groups suitable for etherification include benzyl group, tetrahydropyranyl group, t-butyl group and the like.
Examples of protecting groups for the phenolic hydroxyl group of tyrosine include Bzl, Cl 2 -Bzl, 2-nitrobenzyl, Br-Z, t-butyl and the like are used.
As the imidazole protecting group for histidine, for example, Tos, 4-methoxy-2,3,6-trimethylbenzenesulfonyl, DNP, benzyloxymethyl, Bum, Boc, Trt, Fmoc and the like are used.
[0020]
Examples of the activated carboxyl group of the raw material include a corresponding acid anhydride, azide, active ester [alcohol (eg, pentachlorophenol, 2,4,5-trichlorophenol, 2,4-dinitrophenol, Cyanomethyl alcohol, paranitrophenol, HONB, N-hydroxysuccinimide, N-hydroxyphthalimide, ester with HOBt)] and the like. As the activated amino group of the raw material, for example, a corresponding phosphoric acid amide is used.
Examples of the method for removing (eliminating) the protecting group include catalytic reduction in a hydrogen stream in the presence of a catalyst such as Pd-black or Pd-carbon, anhydrous hydrogen fluoride, methanesulfonic acid, trifluoro. Acid treatment with romethanesulfonic acid, trifluoroacetic acid or a mixture thereof, base treatment with diisopropylethylamine, triethylamine, piperidine, piperazine, etc., reduction with sodium in liquid ammonia, and the like are also used. The elimination reaction by the acid treatment is generally performed at a temperature of about −20 to 40 ° C. In the acid treatment, for example, anisole, phenol, thioanisole, metacresol, paracresol, dimethyl sulfide, 1,4- Addition of a cation scavenger such as butanedithiol or 1,2-ethanedithiol is effective. The 2,4-dinitrophenyl group used as the imidazole protecting group of histidine was removed by thiophenol treatment, and the formyl group used as the indole protecting group of tryptophan was the above 1,2-ethanedithiol and 1,4-butane. In addition to deprotection by acid treatment in the presence of dithiol or the like, it can also be removed by alkali treatment with dilute sodium hydroxide solution, dilute ammonia or the like.
[0021]
The protection of the functional group that should not be involved in the reaction of the raw materials, the protection group, the removal of the protective group, the activation of the functional group involved in the reaction, and the like can be appropriately selected from known groups or known means.
As another method for obtaining an amide form of a polypeptide, for example, first, the α-carboxyl group of the carboxy terminal amino acid is amidated and protected, and then the peptide (polypeptide) chain is extended to the desired chain length on the amino group side. Then, a polypeptide in which only the N-terminal α-amino protecting group of the peptide chain was removed and a polypeptide in which only the C-terminal carboxyl protecting group was removed were prepared. The condensation is performed in such a mixed solvent. The details of the condensation reaction are the same as described above.
After purifying the protected polypeptide obtained by condensation, all the protecting groups are removed by the above-described method to obtain the desired crude polypeptide. This crude polypeptide can be purified using various known purification means, and the main fraction can be freeze-dried to obtain an amide of the desired polypeptide.
In order to obtain a polypeptide ester, for example, the α-carboxyl group of the carboxy terminal amino acid is condensed with a desired alcohol to form an amino acid ester, and then the desired polypeptide ester is obtained in the same manner as the amide of the polypeptide. You can get a body.
[0022]
The polypeptide of the present invention or a salt thereof can be produced according to a peptide synthesis method known per se. As a peptide synthesis method, for example, either a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method may be used. That is, the partial peptide or amino acid that can constitute the partial peptide of the present invention is condensed with the remaining portion, and when the product has a protective group, the target peptide can be produced by removing the protective group.
Examples of known condensation methods and protecting group removal include the methods described in (1) to (5) below.
(1) M. Bodanszky and MA Ondetti, Peptide Synthesis, Interscience Publishers, New York (1966)
(2) Schroeder and Luebke, The Peptide, Academic Press, New York (1965)
(3) Nobuo Izumiya et al., Basics and Experiments of Peptide Synthesis, Maruzen Co., Ltd. (1975)
(4) Haruaki Yajima and Shunpei Sugawara, Biochemistry Experiment Course 1, Protein Chemistry IV, 205, (1977)
▲ 5 ▼ Supervision by Yajima Haruaki, Development of follow-up medicines, Volume 14, Peptide synthesis, Hirokawa Shoten
Further, after the reaction, the polypeptide polypeptide of the present invention can be purified and isolated by combining ordinary purification methods such as solvent extraction, distillation, column chromatography, liquid chromatography, recrystallization and the like. When the polypeptide obtained by the above method is a free form, it can be converted to an appropriate salt by a known method or a method equivalent thereto, and conversely, when obtained as a salt, the known method or a method equivalent thereto. It can be converted to the free form or other salts by methods.
[0023]
The DNA encoding the polypeptide of the present invention may be any DNA as long as it contains the base sequence encoding the polypeptide of the present invention described above. Further, any of genomic DNA, cDNA derived from the cells and tissues described above, and synthetic DNA may be used.
The vector used for the library may be any of bacteriophage, plasmid, cosmid, phagemid and the like. Moreover, it can also be directly amplified by reverse transcriptase polymerase chain reaction (hereinafter abbreviated as RT-PCR method) using a total RNA or mRNA fraction prepared from the cells / tissues described above.
[0024]
Examples of the DNA encoding the polypeptide of the present invention include a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 23, or hybridizes with the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 under highly stringent conditions. A DNA encoding a polypeptide having substantially the same quality as the polypeptide of the present invention (eg, immunogenicity, etc.) and substantially the same as the polypeptide of the present invention. Any DNA may be used as long as it encodes a polypeptide having the following properties.
As the DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 23, DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 is used.
Examples of the DNA that can hybridize with the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 under highly stringent conditions include, for example, about 60% or more, preferably about 70% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 23, More preferably, DNA containing a base sequence having a homology of about 80% or more is used.
Further, as a DNA that can hybridize with the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 under highly stringent conditions, specifically, a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 25, or SEQ ID NO: 25, which encodes a polypeptide having a nucleotide sequence that hybridizes under highly stringent conditions with the nucleotide sequence represented by 25, and having substantially the same properties (eg, immunogenicity) as the polypeptide of the present invention. Examples thereof include a DNA encoding a polypeptide having DNA or the like and having substantially the same properties as the polypeptide of the present invention.
Examples of DNA that can hybridize with the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 under highly stringent conditions include, for example, about 60% or more, preferably about 70% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 25, More preferably, DNA containing a base sequence having a homology of about 80% or more is used, and specifically, DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 10 is used.
Further, as a DNA that can hybridize with the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 under highly stringent conditions, specifically, a DNA containing the base sequence represented by SEQ ID NO: 48, or SEQ ID NO: 48, which has a base sequence that hybridizes with the base sequence represented by 48 under highly stringent conditions, and encodes a polypeptide having substantially the same properties (eg, immunogenicity) as the polypeptide of the present invention. Examples thereof include a DNA encoding a polypeptide having DNA or the like and having substantially the same properties as the polypeptide of the present invention.
The DNA that can hybridize with the base sequence represented by SEQ ID NO: 48 under highly stringent conditions is, for example, about 60% or more, preferably about 70% or more, with the base sequence represented by SEQ ID NO: 48, More preferably, DNA containing a base sequence having a homology of about 80% or more is used, specifically, DNA containing a base sequence represented by SEQ ID NO: 41 or SEQ ID NO: 46 is used. It is done.
[0025]
Hybridization can be performed according to a method known per se or a method analogous thereto, for example, the method described in Molecular Cloning 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989). . Moreover, when using a commercially available library, it can carry out according to the method as described in an attached instruction manual. More preferably, it can be carried out according to highly stringent conditions.
The highly stringent conditions are, for example, conditions in which the sodium concentration is about 19 to 40 mM, preferably about 19 to 20 mM, and the temperature is about 50 to 70 ° C., preferably about 60 to 65 ° C.
As the DNA encoding the polypeptide of the present invention having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24, the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 23 is the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6. As the DNA encoding the polypeptide of the present invention having the DNA, the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 encodes the polypeptide of the present invention having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26 As the DNA, the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 25 and the like encoding the polypeptide of the present invention having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12 are represented by SEQ ID NO: 10. As a DNA encoding the polypeptide of the present invention having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49, the DNA having the nucleotide sequence represented by The DNA encoding the polypeptide of the present invention having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47, such as the DNA having the base sequence represented by SEQ ID NO: 48, has the base sequence represented by SEQ ID NO: 46 The DNA etc. which it has are used.
[0026]
As a means for cloning DNA that completely encodes the polypeptide of the present invention, DNA amplified by a PCR method using a synthetic DNA primer having a partial base sequence of the polypeptide of the present invention or incorporated into an appropriate vector is used. Can be selected by hybridization with a DNA fragment encoding a part or the entire region of the polypeptide of the present invention or labeled with a synthetic DNA. The method of hybridization can be performed according to the method described in Molecular Cloning 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989), for example. Moreover, when using a commercially available library, it can carry out according to the method as described in an attached instruction manual.
DNA base sequence conversion can be performed by PCR or a known kit such as Mutan. TM -G (Takara Shuzo Co., Ltd.), Mutan TM -K (Takara Shuzo Co., Ltd.) and the like can be carried out according to a method known per se such as the Gapped duplex method and the Kunkel method or a method analogous thereto.
The DNA encoding the cloned polypeptide can be used as it is depending on the purpose, or digested with a restriction enzyme or added with a linker, if desired. The DNA may have ATG as a translation initiation codon on the 5 ′ end side, and may have TAA, TGA, or TAG as a translation termination codon on the 3 ′ end side. These translation initiation codon and translation termination codon can be added using an appropriate synthetic DNA adapter.
Examples of the expression vector for the polypeptide of the present invention include (a) excising a target DNA fragment from the DNA encoding the polypeptide of the present invention, and (b) placing the DNA fragment downstream of the promoter in an appropriate expression vector. It can manufacture by connecting.
[0027]
Examples of vectors include E. coli-derived plasmids (eg, pBR322, pBR325, pUC12, pUC13), Bacillus subtilis-derived plasmids (eg, pUB110, pTP5, pC194), yeast-derived plasmids (eg, pSH19, pSH15), λ phage, and the like. In addition to animal viruses such as bacteriophage, retrovirus, vaccinia virus, and baculovirus, pA1-11, pXT1, pRc / CMV, pRc / RSV, pcDNAI / Neo and the like are used.
The promoter used in the present invention may be any promoter as long as it is suitable for the host used for gene expression. For example, when animal cells are used as a host, SRα promoter, SV40 promoter, LTR promoter, CMV promoter, HSV-TK promoter, β-actin and the like can be mentioned.
Of these, the CMV (cytomegalovirus) promoter, SRα promoter and the like are preferably used. When the host is Escherichia, trp promoter, lac promoter, recA promoter, λPL promoter, lpp promoter, T7 promoter, etc., and when the host is Bacillus, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter, etc. When the host is yeast, the PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter and the like are preferable. When the host is an insect cell, a polyhedrin promoter, a P10 promoter and the like are preferable.
[0028]
In addition to the above, an expression vector containing an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, an SV40 replication origin (hereinafter sometimes abbreviated as SV40ori) and the like is used as desired. it can. Examples of selection markers include dihydrofolate reductase (hereinafter sometimes abbreviated as dhfr) gene [methotrexate (MTX) resistance], ampicillin resistance gene (hereinafter Amp). r A neomycin resistance gene (hereinafter Neo) r Geneticin resistance) and the like. In particular, when dhfr gene-deficient Chinese hamster cells are used and the dhfr gene is used as a selection marker, the recombinant cells can be selected by a medium not containing thymidine.
If necessary, a signal sequence suitable for the host is added to the N-terminal side of the polypeptide of the present invention. When the host is Escherichia, the PhoA signal sequence, OmpA, signal sequence, etc., and when the host is Bacillus, the α-amylase signal sequence, subtilisin signal sequence, etc. In some cases, MFα • signal sequence, SUC2 • signal sequence, etc. When the host is an animal cell, insulin signal sequence, α-interferon signal sequence, antibody molecule / signal sequence, etc. can be used.
A transformant can be produced using a vector containing the DNA encoding the polypeptide of the present invention thus constructed.
[0029]
As the host, for example, Escherichia, Bacillus, yeast, insect cells, insects, animal cells and the like are used.
Specific examples of the genus Escherichia include, for example, Escherichia coli K12 • DH1 [Procedures of the National Academy of Sciences of the USA (Proc. Natl. Acad. USA, 60, 160 (1968)], JM103 [Nucleic Acids Research, 9, 309 (1981)], JA221 [Journal of Molecular Biology (Journal of Molecular Biology). Molecular Biology)], 120, 517 (1978)], HB101 [Journal of Molecular Biology, 41, 459 (1969)], C600 [Genetics, 39, 440 (1954)] Etc. are used.
Examples of Bacillus bacteria include, for example, Bacillus subtilis MI114 [Gen, 24, 255 (1983)], 207-21 [Journal of Biochemistry, 95, 87 (1984). )] Etc. are used.
Examples of yeast include Saccharomyces cerevisiae AH22, AH22R. - NA87-11A, DKD-5D, 20B-12, Schizosaccharomyces pombe NCYC1913, NCYC2036, Pichia pastoris KM71, and the like.
[0030]
As insect cells, for example, when the virus is AcNPV, larvae-derived cell lines (Spodoptera frugiperda cells; Sf cells), MG1 cells derived from the midgut of Trichoplusia ni, High Five derived from eggs of Trichoplusia ni TM Cells, cells derived from Mamestra brassicae or cells derived from Estigmena acrea are used. When the virus is BmNPV, sputum-derived cell lines (Bombyx mori N cells; BmN cells) and the like are used. Examples of the Sf cells include Sf9 cells (ATCC CRL 1711), Sf21 cells (Vaughn, JL et al., In Vivo, 13, 213-217, (1977)) and the like.
Examples of insects include silkworm larvae [Maeda et al., Nature, 315, 592 (1985)].
Examples of animal cells include monkey cell COS-7, Vero, Chinese hamster cell CHO (hereinafter abbreviated as CHO cell), dhfr gene-deficient Chinese hamster cell CHO (hereinafter referred to as CHO (dhfr). - Abbreviated cells), mouse L cells, mouse AtT-20, mouse myeloma cells, rat GH3, human FL cells, and the like.
[0031]
For transforming Escherichia, for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 69, 2110 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA) 1972), Gene, Vol. 17, 107 (1982), and the like.
Transformation of Bacillus can be performed, for example, according to the method described in Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979).
To transform yeast, for example, Methods in Enzymology, 194, 182-187 (1991), Processings of the National Academy of Sciences of The method can be carried out according to the method described in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978).
Insect cells or insects can be transformed, for example, according to the method described in Bio / Technology, 6, 47-55 (1988).
In order to transform animal cells, for example, Cell Engineering Annex 8 New Cell Engineering Experiment Protocol. 263-267 (1995) (published by Shujunsha), Virology, Vol. 52, 456 (1973).
In this way, a transformant transformed with an expression vector containing DNA encoding the polypeptide can be obtained.
When cultivating a transformant whose host is an Escherichia bacterium or Bacillus genus, a liquid medium is suitable as a medium used for the culture, including a carbon source necessary for the growth of the transformant, Nitrogen sources, inorganic substances, etc. are contained. Examples of the carbon source include glucose, dextrin, soluble starch, and sucrose. Examples of the nitrogen source include ammonium salts, nitrates, corn steep liquor, peptone, casein, yeast extract, meat extract, soybean cake, potato Examples of inorganic or organic substances and inorganic substances such as extracts include calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate, and magnesium chloride. In addition, yeast extract, vitamins, growth promoting factors and the like may be added. The pH of the medium is preferably about 5-8.
[0032]
As a medium for culturing Escherichia, for example, M9 medium containing glucose and casamino acid [Miller, Journal of Experiments in Molecular Genetics] 431-433, Cold Spring Harbor Laboratory, New York 1972]. In order to make the promoter work efficiently as necessary, a drug such as 3β-indolylacrylic acid can be added.
When the host is an Escherichia bacterium, the culture is usually carried out at about 15 to 43 ° C. for about 3 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation can be added.
When the host is Bacillus, the culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 6 to 24 hours, and if necessary, aeration or agitation can be added.
When cultivating a transformant whose host is yeast, examples of the medium include a Burkholder minimal medium [Bostian, KL et al., Proceedings of the National Academy of Sciences of Science. USA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 4505 (1980)] and SD medium containing 0.5% casamino acid [Bitter, GA et al., Proceedings of the National -Academy of Sciences of the USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), 81, 5330 (1984)]. The pH of the medium is preferably adjusted to about 5-8. The culture is usually performed at about 20 to 35 ° C. for about 24 to 72 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
When culturing a transformant whose host is an insect cell or an insect, a medium such as 10% bovine serum immobilized in Grace's Insect Medium (Grace, TCC, Nature, 195,788 (1962)) is added. What added the thing suitably is used. The pH of the medium is preferably adjusted to about 6.2 to 6.4. The culture is usually performed at about 27 ° C. for about 3 to 5 days, and aeration and agitation are added as necessary.
When cultivating a transformant whose host is an animal cell, examples of the medium include a MEM medium containing about 5 to 20% fetal bovine serum [Science, Vol. 122, 501 (1952)], DMEM medium. [Virology, 8, 396 (1959)], RPMI 1640 medium [The Journal of the American Medical Association 199, 519 (1967)], 199 medium [Proceeding of the Society for the Biological Medicine, Volume 73, 1 (1950)] and the like are used. The pH is preferably about 6-8. The culture is usually performed at about 30 to 40 ° C. for about 15 to 60 hours, and aeration and agitation are added as necessary.
As described above, the polypeptide of the present invention can be produced outside or inside the transformant.
[0033]
Separation and purification of the polypeptide of the present invention from the culture can be performed, for example, by the following method.
When the polypeptide of the present invention is extracted from cultured cells or cells, the cells or cells are collected by a known method after culturing, suspended in an appropriate buffer, and subjected to ultrasound, lysozyme and / or freeze-thaw. For example, a method of obtaining a crude polypeptide extract by centrifugation or filtration after destroying cells or cells by, for example, is suitably used. Protein denaturants such as urea and guanidine hydrochloride in the buffer, Triton X-100 TM Etc. may be contained. When the polypeptide is secreted into the culture solution, after completion of the culture, the cells or cells and the supernatant are separated by a method known per se, and the supernatant is collected.
Purification of the polypeptide contained in the culture supernatant or the extract thus obtained can be performed by appropriately combining per se known separation and purification methods.
These known separation and purification methods include mainly molecular weights such as methods utilizing solubility such as salting out and solvent precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration, and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Method using difference in charge, method using difference in charge such as ion exchange chromatography, method using specific affinity such as affinity chromatography, and difference in hydrophobicity such as reverse phase high performance liquid chromatography A method using a difference in isoelectric point, such as a method, isoelectric focusing method, or the like is used.
[0034]
When the polypeptide thus obtained is obtained in a free form, it can be converted into a salt by a method known per se or a method analogous thereto, and conversely when it is obtained as a salt, a method known per se or a method analogous thereto. Depending on the method, it can be converted to the free form or other salts.
The polypeptide produced by the recombinant may be arbitrarily modified or partially removed by allowing an appropriate protein modifying enzyme or proteolytic enzyme to act before or after purification. it can. Examples of these enzymes include trypsin, chymotrypsin, arginyl endopeptidase, protein kinase, glycosidase and the like.
The presence of the polypeptide of the present invention or a salt thereof thus produced can be measured by enzyme immunoassay using a specific antibody, Western blot analysis or the like.
[0035]
The antibody against the polypeptide of the present invention or a salt thereof may be either a polyclonal antibody or a monoclonal antibody as long as it can recognize the polypeptide of the present invention or a salt thereof.
The antibody against the polypeptide of the present invention or a salt thereof can be produced according to a method for producing an antibody or antiserum known per se, using the polypeptide of the present invention as an antigen.
[Production of monoclonal antibodies]
(A) Preparation of monoclonal antibody-producing cells
The polypeptide of the present invention or a salt thereof is administered to a warm-blooded animal by itself, together with a carrier or a diluent, at a site where antibody production is possible by administration. Complete Freund's adjuvant or incomplete Freund's adjuvant may be administered in order to enhance antibody production ability upon administration. The administration is usually performed once every 2 to 6 weeks, about 2 to 10 times in total. Examples of the warm-blooded animal used include monkeys, rabbits, dogs, guinea pigs, mice, rats, sheep, goats and chickens, and mice and rats are preferably used.
When producing monoclonal antibody-producing cells, select an individual with a recognized antibody titer from a warm-blooded animal immunized with an antigen, such as a mouse, and collect the spleen or lymph nodes 2 to 5 days after the final immunization. Monoclonal antibody-producing hybridomas can be prepared by fusing the antibody-producing cells to be fused with allogeneic or xenogeneic myeloma cells. The antibody titer in the antiserum can be measured, for example, by reacting the labeled polypeptide described below with the antiserum and then measuring the activity of the labeling agent bound to the antibody. The fusion operation can be performed according to a known method, for example, the method of Kohler and Milstein [Nature, 256, 495 (1975)]. Examples of the fusion promoter include polyethylene glycol (PEG) and Sendai virus. Preferably, PEG is used.
[0036]
Examples of myeloma cells include warm-blooded animal myeloma cells such as NS-1, P3U1, SP2 / 0, AP-1, and P3U1 is preferably used. The preferred ratio between the number of antibody-producing cells (spleen cells) and the number of myeloma cells used is about 1: 1 to 20: 1, and PEG (preferably PEG 1000 to PEG 6000) is added at a concentration of about 10 to 80%. The cell fusion can be efficiently carried out by incubating at about 20 to 40 ° C., preferably about 30 to 37 ° C. for about 1 to 10 minutes.
Various methods can be used to screen for monoclonal antibody-producing hybridomas. For example, the hybridoma culture supernatant is added to a solid phase (eg, microplate) on which a polypeptide antigen is adsorbed directly or with a carrier, and then radioactive material is added. An anti-immunoglobulin antibody labeled with an enzyme or an enzyme (when the cell used for cell fusion is a mouse, an anti-mouse immunoglobulin antibody is used) or protein A to detect a monoclonal antibody bound to a solid phase, Examples include a method in which a hybridoma culture supernatant is added to a solid phase on which an immunoglobulin antibody or protein A is adsorbed, a polypeptide labeled with a radioactive substance or an enzyme is added, and a monoclonal antibody bound to the solid phase is detected.
The selection of the monoclonal antibody can be performed according to a method known per se or a method analogous thereto. Usually, it can be performed in a medium for animal cells supplemented with HAT (hypoxanthine, aminopterin, thymidine). As a selection and breeding medium, any medium may be used as long as the hybridoma can grow. For example, RPMI 1640 medium containing about 1-20%, preferably about 10-20% fetal calf serum, GIT medium (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) or hybridoma culture containing about 1-10% fetal calf serum Serum-free medium (SFM-101, Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) etc. can be used. The culture temperature is usually about 20 to 40 ° C, preferably about 37 ° C. The culture time is usually 5 days to 3 weeks, preferably 1 to 2 weeks. Culturing can usually be performed under 5% carbon dioxide gas. The antibody titer of the hybridoma culture supernatant can be measured in the same manner as the antibody titer in the above antiserum.
[0037]
(B) Purification of monoclonal antibody
Separation and purification of the monoclonal antibody can be performed by a method known per se, for example, by an immunoglobulin separation and purification method [eg, salting-out method, alcohol precipitation method, isoelectric point precipitation method, electrophoresis method, ion exchanger (eg, DEAE). Absorption / desorption method, ultracentrifugation method, gel filtration method, specific purification method to obtain antibody by collecting only antibody with antigen-binding solid phase or active adsorbent such as protein A or protein G and dissociating the binding] Can do.
[0038]
[Preparation of polyclonal antibody]
The polyclonal antibody of the present invention can be produced according to a method known per se or a method analogous thereto. For example, an immune antigen (polypeptide antigen) itself or a complex thereof and a carrier protein is prepared, and a warm-blooded animal is immunized in the same manner as the above-described monoclonal antibody production method. An antibody-containing substance against the salt can be collected and the antibody can be separated and purified.
Regarding the complex of immunizing antigen and carrier protein used to immunize warm-blooded animals, the type of carrier protein and the mixing ratio of carrier and hapten are such that antibodies are more effective against hapten immunized by cross-linking to carrier. As long as it is possible, any substance may be cross-linked at any ratio. For example, bovine serum albumin, bovine thyroglobulin, hemocyanin and the like are about 0.1 to 20, preferably about 1 with respect to hapten 1 by weight ratio. A method of coupling at a rate of ˜5 is used.
In addition, various condensing agents can be used for coupling of the hapten and the carrier, and active ester reagents containing glutaraldehyde, carbodiimide, maleimide active ester, thiol group, and dithiobilidyl group are used.
The condensation product is administered to a warm-blooded animal by itself, together with a carrier and a diluent, at a site where antibody production is possible. Complete Freund's adjuvant or incomplete Freund's adjuvant may be administered in order to enhance antibody production ability upon administration. The administration is usually performed once every about 2 to 6 weeks and about 3 to 10 times in total.
Polyclonal antibodies can be collected from blood, ascites, etc., preferably blood of warm-blooded animals immunized by the above method.
The polyclonal antibody titer in the antiserum can be measured in the same manner as the above-described measurement of the antibody titer in the antiserum. Separation and purification of the polyclonal antibody can be performed according to the same immunoglobulin separation and purification method as the above-described monoclonal antibody separation and purification.
[0039]
An antisense DNA having a base sequence complementary to or substantially complementary to the DNA encoding the polypeptide of the present invention (hereinafter sometimes referred to as the DNA of the present invention) is complementary to the DNA of the present invention. Any antisense DNA may be used as long as it has a specific or substantially complementary base sequence and has an action capable of suppressing the expression of the DNA.
The base sequence substantially complementary to the DNA of the present invention is, for example, about 70 of the total base sequence or partial base sequence of the base sequence complementary to the DNA of the present invention (that is, the complementary strand of the DNA of the present invention). % Or more, preferably about 80% or more, more preferably about 90% or more, and most preferably about 95% or more of a base sequence having homology. In particular, of the total base sequence of the complementary strand of the DNA of the present invention, about 70% or more of the complementary strand of the base sequence encoding the N-terminal site of the polypeptide of the present invention (for example, the base sequence near the start codon, etc.) Antisense DNA having a homology of preferably about 80% or more, more preferably about 90% or more, and most preferably about 95% or more is suitable. These antisense DNAs can be produced using a known DNA synthesizer or the like.
[0040]
When the polypeptide of the present invention has a signal peptide, it is efficiently secreted extracellularly and exhibits an important biological activity as a humoral factor for signal transmission, self-defense, and the like.
Hereinafter, the polypeptide of the present invention or a salt thereof (hereinafter sometimes abbreviated as the polypeptide of the present invention), the DNA encoding the polypeptide of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the DNA of the present invention). The use of an antibody against the polypeptide of the present invention or a salt thereof (hereinafter sometimes abbreviated as the antibody of the present invention) and antisense DNA will be described.
[0041]
(1) Since the polypeptide of the present invention is expressed specifically in cartilage tissue, it can be used as a tissue marker. That is, it is useful as a marker for detecting tissue differentiation, disease state, cancer metastasis, and the like. It can also be used for fractionation of corresponding receptors, ligands, binding polypeptides and the like. Furthermore, it can be used to examine biological activity in a panel known per se for high-throughput screening. Chromosome mapping can also be used to study genetic diseases.
(2) Agents for treating / preventing various diseases related to the polypeptide of the present invention
The polypeptide of the present invention exists as a humoral factor in vivo (particularly cartilage tissue), and has a function of suppressing cartilage differentiation. Therefore, the polypeptide of the present invention or the DNA of the present invention has an abnormality, When it is deficient or when the expression level is abnormally decreased or increased, various diseases develop.
When the DNA or the like of the invention is deficient or the expression level is abnormally decreased, for example, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, bone / joint diseases such as marble disease, pathological angiogenesis, etc. Disease develops.
Therefore, the polypeptide of the present invention and the DNA of the present invention can be used as pharmaceuticals for treating and preventing various diseases such as osteoarthritis, rheumatoid arthritis, bone / joint diseases such as marble disease, pathological angiogenesis and the like. Can be used as
For example, when there is a patient whose information transmission in cells is not fully or normally performed due to a decrease or deficiency of the polypeptide of the present invention in vivo, (i) the DNA of the present invention is transferred to the patient By administering and expressing the polypeptide of the present invention in vivo, (b) inserting the DNA of the present invention into a cell, expressing the polypeptide of the present invention, and then transplanting the cell to a patient Or (c) The role of the polypeptide of the present invention in the patient can be fully or normally exerted by administering the polypeptide of the present invention to the patient.
When using the DNA of the present invention as the above-mentioned therapeutic / prophylactic agent, after inserting the DNA alone or into an appropriate vector such as a retrovirus vector, adenovirus vector, adenovirus associated virus vector, etc., according to conventional means, It can be administered to humans or warm-blooded animals. The DNA of the present invention can be formulated as it is or with a physiologically recognized carrier such as an auxiliary agent for promoting ingestion and administered by a gene gun or a catheter such as a hydrogel catheter.
When the polypeptide of the present invention is used as the above-mentioned therapeutic / prophylactic agent, a polypeptide purified to at least 90%, preferably 95% or more, more preferably 98% or more, and further preferably 99% or more is used. Is preferred.
[0042]
The polypeptide of the present invention is aseptically obtained, for example, orally as a tablet, capsule, elixir, microcapsule, etc., with sugar coating as necessary, or with water or other pharmaceutically acceptable liquid. It can be used parenterally in the form of an injection solution such as an aqueous solution or suspension. For example, the polypeptide of the present invention is admixed in a unit dosage form required for the practice of a generally accepted formulation with physiologically acceptable carriers, flavoring agents, excipients, vehicles, preservatives, stabilizers, binders, and the like. Can be manufactured. The amount of active ingredient in these preparations is such that an appropriate dose within the indicated range can be obtained.
Examples of additives that can be mixed into tablets, capsules and the like include binders such as gelatin, corn starch, tragacanth and gum arabic, excipients such as crystalline cellulose, corn starch, gelatin, and alginic acid. Leavening agents, lubricants such as magnesium stearate, sweeteners such as sucrose, lactose or saccharin, flavoring agents such as peppermint, red mono oil or cherry. When the dispensing unit form is a capsule, a liquid carrier such as fats and oils can be further contained in the above-mentioned type of material. Sterile compositions for injection can be formulated according to conventional pharmaceutical practice, such as dissolving or suspending active substances in vehicles such as water for injection, naturally produced vegetable oils such as sesame oil, coconut oil and the like.
Examples of aqueous solutions for injection include isotonic solutions (eg, D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride, etc.) containing physiological saline, glucose and other adjuvants, and suitable solubilizing agents. For example, alcohol (for example, ethanol), polyalcohol (for example, propylene glycol, polyethylene glycol, etc.), nonionic surfactant (for example, polysorbate 80) TM , HCO-50, etc.). Examples of the oily liquid include sesame oil and soybean oil, and may be used in combination with benzyl benzoate, benzyl alcohol or the like as a solubilizing agent. Buffers (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer, etc.), soothing agents (eg, benzalkonium chloride, procaine hydrochloride, etc.), stabilizers (eg, human serum albumin, polyethylene glycol, etc.), You may mix | blend with preservatives (for example, benzyl alcohol, phenol, etc.), antioxidant, etc. The prepared injection solution is usually filled in a suitable ampoule.
A vector into which the DNA of the present invention has been inserted is formulated in the same manner as described above, and is usually used parenterally.
[0043]
The preparations thus obtained are safe and have low toxicity, so that, for example, humans or warm-blooded animals (eg rats, mice, guinea pigs, rabbits, birds, sheep, pigs, cows, horses, cats, dogs, monkeys) Etc.).
The dosage of the polypeptide of the present invention varies depending on the target disease, administration subject, administration route, etc. For example, when the polypeptide of the present invention is administered orally for the purpose of treating bone / joint diseases, it is generally an adult. In (60 kg), the polypeptide of the present invention is administered at about 1 mg to 1000 mg, preferably about 10 to 500 mg, more preferably about 10 to 200 mg per day. When administered parenterally, the single dose of the polypeptide of the present invention varies depending on the administration subject, target disease, etc., but for example, the polypeptide of the present invention is administered as an injection for the purpose of treating bone / joint diseases. In the case of administration to an adult (with a body weight of 60 kg), the polypeptide is administered by injecting about 1 to 1000 mg, preferably about 1 to 200 mg, more preferably about 10 to 100 mg of the polypeptide into the affected area per day. It is convenient to do. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
[0044]
(2) Screening of drug candidate compounds for disease
Since the polypeptide of the present invention exists as a humoral factor in vivo (particularly cartilage tissue etc.) and has a function of suppressing cartilage differentiation, a compound or a salt thereof that promotes the function of the polypeptide of the present invention is, for example, It can be used as a medicine for treatment / prevention of osteoarthritis, rheumatoid arthritis, bone / joint diseases such as marble disease, and pathological angiogenesis.
On the other hand, a compound that inhibits the function of the polypeptide of the present invention or a salt thereof may cause a disease caused by excessive production of the polypeptide of the present invention, such as osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteogenesis imperfecta, osteoporosis, fracture. In addition, it can be used as a medicine such as a therapeutic / preventive agent for bone and joint diseases such as femoral head necrosis and chondrogenesis dysplasia, and pathological angiogenesis.
Therefore, the polypeptide of the present invention is useful as a reagent for screening a compound or a salt thereof that promotes or inhibits the function of the polypeptide of the present invention.
That is, the present invention
(1) A compound or salt thereof that promotes the function of the polypeptide of the present invention or a salt thereof, characterized by using the polypeptide of the present invention or a salt thereof (hereinafter sometimes abbreviated as an accelerator), or the present Provided is a screening method for a compound that inhibits the function of the polypeptide of the invention or a salt thereof (hereinafter sometimes abbreviated as an inhibitor).
The screening kit of the present invention contains the polypeptide of the present invention or a salt thereof.
[0045]
The compound or salt thereof obtained using the screening method or screening kit of the present invention is, for example, a peptide, protein, non-peptide compound, synthetic compound, fermentation product, cell extract, plant extract, animal tissue extract. Or a compound selected from plasma and the like, which promotes or inhibits the function of the polypeptide of the present invention.
As the salt of the compound, the same salts as those of the polypeptide of the present invention described above can be used.
[0046]
When the compound obtained by using the screening method or screening kit of the present invention is used as the above-mentioned therapeutic / prophylactic agent, it can be carried out according to conventional means. For example, in the same manner as the pharmaceutical containing the polypeptide of the present invention described above, a tablet, a capsule, an elixir, a microcapsule, a sterile solution, a suspension, and the like can be obtained.
Since the preparation thus obtained is safe and has low toxicity, it can be used, for example, in humans or warm-blooded animals (eg, mice, rats, rabbits, sheep, pigs, cows, horses, birds, cats, dogs, monkeys, etc.). It can be administered orally or parenterally.
The dose of the compound or a salt thereof varies depending on its action, target disease, administration subject, administration route, etc. For example, a compound that promotes the function of the polypeptide of the present invention for the purpose of treating bone / joint disease When administered orally, generally for an adult (with a body weight of 60 kg), the compound is administered at about 0.1 to 100 mg, preferably about 1.0 to 50 mg, more preferably about 1.0 to 20 mg per day. . When administered parenterally, the single dose of the compound varies depending on the administration subject, target disease, etc., but for example, a compound that promotes the function of the polypeptide of the present invention for the purpose of treating bone / joint diseases is used. When administered to an ordinary adult (as 60 kg) in the form of an injection, the compound is about 0.01 to 30 mg, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg per day. Is conveniently administered by intravenous injection. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
On the other hand, when a compound that inhibits the function of the polypeptide of the present invention is orally administered, generally in an adult (with a body weight of 60 kg), the compound is about 0.1 to 100 mg, preferably about 1.0, per day. -50 mg, more preferably about 1.0-20 mg. When administered parenterally, the single dose of the compound varies depending on the administration subject, target disease, etc., but the compound that inhibits the function of the polypeptide of the present invention is usually administered in the form of an injection (as 60 kg). ), It is convenient to administer about 0.1 to 30 mg, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg of the compound per day by intravenous injection. is there. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
[0047]
(3) Quantification of the polypeptide of the present invention or a salt thereof
Since the antibody against the polypeptide of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the antibody of the present invention) can specifically recognize the polypeptide of the present invention, the polypeptide of the present invention in the test solution It can be used for quantitative determination, particularly quantitative determination by sandwich immunoassay.
That is, the present invention
(I) Competitively reacting the antibody of the present invention with a test solution and the labeled polypeptide of the present invention, and measuring the ratio of the labeled polypeptide of the present invention bound to the antibody A method for quantifying the polypeptide of the present invention in a test solution, and
(Ii) The test solution and the antibody of the present invention insolubilized on the carrier and the labeled another antibody of the present invention are reacted simultaneously or successively, and then the activity of the labeling agent on the insolubilized carrier is measured. The method for quantifying the polypeptide of the present invention in a test solution is provided.
[0048]
In addition to quantification of the polypeptide of the present invention using a monoclonal antibody against the polypeptide of the present invention (hereinafter sometimes referred to as the monoclonal antibody of the present invention), detection by tissue staining or the like can also be performed. For these purposes, the antibody molecule itself may be used, or the F (ab ′) of the antibody molecule. 2 , Fab ′, or Fab fractions may be used.
The method for quantifying the polypeptide of the present invention using the antibody of the present invention is not particularly limited, and the antibody, antigen or antibody corresponding to the amount of antigen in the solution to be measured (for example, the amount of polypeptide of the present invention) -Any measurement method can be used as long as it is a measurement method in which the amount of antigen complex is detected by chemical or physical means and calculated from a standard curve prepared using a standard solution containing a known amount of antigen. Also good. For example, nephrometry, competition method, immunometric method and sandwich method are preferably used, but the sandwich method described later is particularly preferable in view of sensitivity and specificity.
Examples of the labeling agent used in the measurement method using the labeling substance include radioisotopes, enzymes, fluorescent substances, luminescent substances, and the like. Examples of radioisotopes include [ 125 I], [ 131 I], [ Three H], [ 14 C] and the like are used. As the enzyme, a stable enzyme having a large specific activity is preferable. For example, β-galactosidase, β-glucosidase, alkaline phosphatase, peroxidase, malate dehydrogenase and the like are used. As the fluorescent substance, for example, fluorescamine, fluorescein isothiocyanate and the like are used. As the luminescent substance, for example, luminol, luminol derivatives, luciferin, lucigenin and the like are used. Furthermore, a biotin-avidin system can also be used for binding of an antibody or antigen and a labeling agent.
[0049]
For insolubilization of the antigen or antibody, physical adsorption may be used, or a method using a chemical bond usually used to insolubilize or immobilize a polypeptide or an enzyme may be used. Examples of the carrier include insoluble polysaccharides such as agarose, dextran, and cellulose, synthetic resins such as polystyrene, polyacrylamide, and silicon, or glass.
In the sandwich method, the test solution is reacted with the insolubilized monoclonal antibody of the present invention (primary reaction), and further labeled with another monoclonal antibody of the present invention (secondary reaction), and then on the insolubilized carrier. By measuring the activity of the labeling agent, the amount of the polypeptide of the present invention in the test solution can be quantified. The primary reaction and the secondary reaction may be performed in the reverse order, or may be performed simultaneously or at different times. The labeling agent and the insolubilization method can be the same as those described above.
In the immunoassay by the sandwich method, the antibody used for the solid phase antibody or the labeling antibody is not necessarily one type, and a mixture of two or more types of antibodies is used for the purpose of improving measurement sensitivity. May be.
In the method for measuring the polypeptide of the present invention by the sandwich method of the present invention, the monoclonal antibody of the present invention used for the primary reaction and the secondary reaction is preferably an antibody having a different site to which the polypeptide of the present invention binds. It is done. That is, the antibody used in the primary reaction and the secondary reaction is preferably an antibody used in the primary reaction when the antibody used in the secondary reaction recognizes the C-terminal part of the polypeptide of the present invention. For example, an antibody that recognizes the N end other than the C end is used.
[0050]
The monoclonal antibody of the present invention can be used in measurement systems other than the sandwich method, for example, competitive methods, immunometric methods, nephrometry, and the like.
In the competition method, the antigen in the test solution and the labeled antigen are reacted competitively with the antibody, and then the unreacted labeled antigen (F) and the labeled antigen (B) bound to the antibody are separated. (B / F separation), the amount of labeling of either B or F is measured, and the amount of antigen in the test solution is quantified. In this reaction method, a soluble antibody is used as an antibody, B / F separation is performed using polyethylene glycol, a liquid phase method using a second antibody against the antibody, and a solid-phased antibody is used as the first antibody, or As the first antibody, a soluble method is used, and a solid phase method using a solid phase antibody as the second antibody is used.
In the immunometric method, the antigen in the test solution and the immobilized antigen are subjected to a competitive reaction with a certain amount of labeled antibody, and then the solid phase and the liquid phase are separated, or the antigen in the test solution is separated. Are reacted with an excess amount of labeled antibody, and then a solid phased antigen is added to bind the unreacted labeled antibody to the solid phase, and then the solid phase and the liquid phase are separated. Next, the labeled amount of any phase is measured to quantify the amount of antigen in the test solution.
In nephrometry, the amount of insoluble precipitate produced as a result of antigen-antibody reaction in a gel or solution is measured. Laser nephrometry using laser scattering is preferably used even when the amount of antigen in the test solution is small and only a small amount of precipitate is obtained.
[0051]
In applying these individual immunological measurement methods to the quantification method of the present invention, special conditions, operations and the like are not required to be set. What is necessary is just to construct | assemble the measurement system of the polypeptide of this invention, adding the usual technical consideration of those skilled in the art to the usual conditions and operation methods in each method. For the details of these general technical means, it is possible to refer to reviews, books and the like.
For example, Hiroshi Irie “Radioimmunoassay” (Kodansha, published in 1974), Hiroshi Irie “Continue Radioimmunoassay” (published in Kodansha, 1979), “Enzyme Immunoassay” edited by Eiji Ishikawa et al. 53)), edited by Eiji Ishikawa et al. "Enzyme Immunoassay" (2nd edition) (Medical Shoin, published in 1982), edited by Eiji Ishikawa et al. "Enzyme Immunoassay" (3rd edition) (Medical Shoin, Showa) 62), “Methods in ENZYMOLOGY” Vol. 70 (Immunochemical Techniques (Part A)), Id. Vol. 73 (Immunochemical Techniques (Part B)), Id. Vol. 74 (Immunochemical Techniques (Part C)), Id. 84 (Immunochemical Techniques (Part D: Selected Immunoassays)), ibid.Vol. 92 (Immunochemical Techniques (Part E: Monoclonal Antibodies and General Immunoassay Methods)), ibid. )) (From Academic Press ) And the like can be referred to.
As described above, the polypeptide of the present invention can be quantified with high sensitivity by using the antibody of the present invention.
Further, by quantifying the concentration of the polypeptide of the present invention using the antibody of the present invention, (1) when an increase in the concentration of the polypeptide of the present invention is detected, for example, bone / joint diseases (for example, , Osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteogenesis imperfecta, osteoporosis, fractures, femoral head necrosis, chondrogenic dysplasia, etc.), pathological angiogenesis (eg tumor angiogenesis, etc.) or future It can be diagnosed that there is a high possibility of being affected. (2) When a decrease in the concentration of the polypeptide of the present invention is detected, for example, bone / joint diseases (for example, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, marble disease, etc.), pathological angiogenesis (for example, , Tumor angiogenesis, etc.) or can be diagnosed as having a high possibility of suffering in the future.
The antibody of the present invention can be used for detecting the polypeptide of the present invention present in a subject such as a body fluid or tissue. In addition, production of an antibody column used for purifying the polypeptide of the present invention, detection of the polypeptide of the present invention in each fraction during purification, analysis of the behavior of the polypeptide of the present invention in test cells, etc. Can be used for.
[0052]
(4) Gene diagnostic agent
The DNA of the present invention can be used, for example, as a probe in humans or warm-blooded animals (eg, rats, mice, guinea pigs, rabbits, birds, sheep, pigs, cows, horses, cats, dogs, monkeys, etc.). Since abnormality (gene abnormality) of DNA or mRNA encoding the polypeptide of the invention can be detected, for example, damage, mutation or expression decrease of the DNA or mRNA, increase or overexpression of the DNA or mRNA, etc. It is useful as a gene diagnostic agent.
The above gene diagnosis using the DNA of the present invention includes, for example, known Northern hybridization and PCR-SSCP method (Genomics, Vol. 5, pp. 874-879 (1989), Processings of. The National Academy of Sciences of USA (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), Vol. 86, 2766-2770 (1989)), DNA microarray, etc. Can do.
For example, when a decrease in expression is detected by Northern hybridization or DNA microarray, or when a DNA mutation is detected by PCR-SSCP method or DNA microarray, for example, bone / joint disease (for example, osteoarthritis, Rheumatoid arthritis, marble disease, etc.) and pathological angiogenesis (for example, tumor angiogenesis, etc.) are highly likely to be diagnosed.
[0053]
(5) Medicine containing antisense DNA
An antisense DNA that can complementarily bind to the DNA of the present invention and suppress the expression of the DNA can suppress the function of the polypeptide of the present invention or the DNA of the present invention in vivo. Diseases caused by excessive expression of the polypeptide of the present invention (for example, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteogenesis imperfecta, osteoporosis, fracture, femoral head necrosis, chondrosplasia, etc., It can be used as a therapeutic / preventive agent for pathological angiogenesis such as tumor angiogenesis.
The antisense DNA can be used as the above therapeutic / prophylactic agent in the same manner as the above-described therapeutic / preventive agents for various diseases containing the DNA of the present invention.
For example, the antisense DNA can be administered alone or after insertion into a suitable vector such as a retrovirus vector, adenovirus vector, adenovirus associated virus vector, etc., and then administered according to conventional means. The antisense DNA can be formulated as it is or with a physiologically recognized carrier such as an adjuvant for promoting intake, and can be administered by a gene gun or a catheter such as a hydrogel catheter.
Furthermore, the antisense DNA can also be used as a diagnostic oligonucleotide probe for examining the presence and expression status of the DNA of the present invention in tissues and cells.
[0054]
(6) Medicament containing the antibody of the present invention
The antibody of the present invention having the action of neutralizing the activity of the polypeptide of the present invention can be used, for example, for diseases caused by excessive expression of the polypeptide of the present invention (for example, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, osteogenesis imperfecta). , Osteoporosis, fractures, bone and joint diseases such as femoral head necrosis, and chondrogenesis dysplasia, and pathological angiogenesis such as tumor angiogenesis).
The therapeutic / prophylactic agent for the above-mentioned diseases containing the antibody of the present invention can be used as a solution or as a pharmaceutical composition of an appropriate dosage form as a human or mammal (eg, rat, rabbit, sheep, pig, cow, cat, It can be administered orally or parenterally to dogs, monkeys, etc.). The dose varies depending on the administration subject, target disease, symptom, administration route and the like, but for example, the antibody of the present invention is usually about 0.01 to 20 mg / kg body weight for the purpose of treating bone / joint diseases. Preferably, about 0.1 to 10 mg / kg body weight, more preferably about 0.1 to 5 mg / kg body weight is administered by intravenous injection about 1 to 5 times a day, preferably about 1 to 3 times a day. Is convenient. In the case of other parenteral administration and oral administration, an equivalent amount can be administered. If symptoms are particularly severe, the dose may be increased according to the symptoms.
The antibody of the present invention can be administered per se or as an appropriate pharmaceutical composition. The pharmaceutical composition used for the administration comprises the above or a salt thereof and a pharmacologically acceptable carrier, diluent or excipient. Such compositions are provided as dosage forms suitable for oral or parenteral administration.
That is, for example, compositions for oral administration include solid or liquid dosage forms, specifically tablets (including sugar-coated tablets and film-coated tablets), pills, granules, powders, capsules (soft capsules). ), Syrups, emulsions, suspensions, and the like. Such a composition is produced by a method known per se, and contains a carrier, diluent or excipient usually used in the pharmaceutical field. For example, lactose, starch, sucrose, magnesium stearate and the like are used as carriers and excipients for tablets.
[0055]
As a composition for parenteral administration, for example, injections, suppositories and the like are used. Injections are dosage forms such as intravenous injections, subcutaneous injections, intradermal injections, intramuscular injections, infusions, and the like. Is included. Such an injection is prepared according to a method known per se, for example, by dissolving, suspending or emulsifying the above-described antibody or a salt thereof in a sterile aqueous or oily liquid usually used for injections. As an aqueous solution for injection, for example, an isotonic solution containing physiological saline, glucose and other adjuvants, and the like are used, and suitable solubilizers such as alcohol (eg, ethanol), polyalcohol (eg, Propylene glycol, polyethylene glycol), nonionic surfactants [eg, polysorbate 80, HCO-50 (polyoxyethylene (50 mol) adduct of hydrogenated castor oil)] and the like may be used in combination. As the oily liquid, for example, sesame oil, soybean oil and the like are used, and benzyl benzoate, benzyl alcohol and the like may be used in combination as a solubilizing agent. The prepared injection solution is usually filled in a suitable ampoule. A suppository used for rectal administration is prepared by mixing the above-described antibody or a salt thereof with a normal suppository base.
The above oral or parenteral pharmaceutical compositions are conveniently prepared in dosage unit form to suit the dosage of the active ingredient. Examples of the dosage form of such a dosage unit include tablets, pills, capsules, injections (ampoules), suppositories and the like, and usually about 5 to 500 mg per dosage unit dosage form, especially 5 to 100 mg for injections. In other dosage forms, about 10 to 250 mg of the above antibody is preferably contained.
Each of the above-described compositions may contain other active ingredients as long as they do not cause an unfavorable interaction by blending with the antibody.
[0056]
(7) DNA transfer animals
The present invention has a DNA encoding an exogenous polypeptide of the present invention (hereinafter abbreviated as the exogenous DNA of the present invention) or a mutant DNA thereof (sometimes abbreviated as the exogenous mutant DNA of the present invention). A non-human mammal is provided.
That is, the present invention
(1) a non-human mammal having the foreign DNA of the present invention or a mutant DNA thereof,
(2) the animal according to (1), wherein the non-human mammal is a rodent;
(3) The animal according to (2), wherein the rodent is a mouse or a rat, and
(4) Provided is a recombinant vector containing the exogenous DNA of the present invention or a mutant DNA thereof and capable of being expressed in mammals.
A non-human mammal having an exogenous DNA of the present invention or a mutant DNA thereof (hereinafter abbreviated as a DNA-transferred animal of the present invention) can be used for embryos including unfertilized eggs, fertilized eggs, sperm and their progenitor cells, etc. Preferably, at the stage of embryonic development in non-human mammal development (more preferably at the single cell or fertilized egg cell stage and generally prior to the 8-cell stage), the calcium phosphate method, electric pulse method, lipofection method, aggregation method, It can be produced by transferring the target DNA by the microinjection method, particle gun method, DEAE-dextran method or the like. Further, by the DNA transfer method, the target exogenous DNA of the present invention can be transferred to somatic cells, living organs, tissue cells, etc., and can be used for cell culture, tissue culture, etc. The DNA-transferred animal of the present invention can also be produced by fusing the above-mentioned embryo cells with a cell fusion method known per se.
[0057]
Examples of non-human mammals include cows, pigs, sheep, goats, rabbits, dogs, cats, guinea pigs, hamsters, mice, rats and the like. Among them, rodents, especially mice (for example, C57BL / 6 strain, DBA2 strain, etc. as pure strains), which have relatively short ontogeny and biological cycle from the viewpoint of creating a disease animal model system, and which are easy to reproduce, are crossed. As a system, B6C3F 1 System, BDF 1 System, B6D2F 1 Strain, BALB / c strain, ICR strain, etc.) or rats (eg, Wistar, SD, etc.) are preferred.
Examples of the “mammal” in the recombinant vector that can be expressed in mammals include humans and the like in addition to the non-human mammals described above.
The exogenous DNA of the present invention is not the DNA of the present invention inherently possessed by a non-human mammal but the DNA of the present invention once isolated and extracted from the mammal.
Examples of the mutant DNA of the present invention include those in which a mutation (for example, mutation or the like) has occurred in the base sequence of the original DNA of the present invention, specifically, addition of a base, deletion, substitution to another base, etc. The resulting DNA or the like is used, and abnormal DNA is also included.
The abnormal DNA means a DNA that expresses an abnormal polypeptide of the present invention. For example, a DNA that expresses a polypeptide that suppresses the function of the normal polypeptide of the present invention is used.
The exogenous DNA of the present invention may be derived from mammals of the same or different species as the target animal. In transferring the DNA of the present invention to a target animal, it is generally advantageous to use the DNA as a DNA construct bound downstream of a promoter that can be expressed in animal cells. For example, when transferring the human DNA of the present invention, the expression of DNA derived from various mammals (for example, rabbits, dogs, cats, guinea pigs, hamsters, rats, mice, etc.) having the DNA of the present invention having high homology thereto. The DNA of the present invention is highly expressed by microinjecting a DNA construct (eg, vector, etc.) in which the human DNA of the present invention is bound downstream of various promoters into a fertilized egg of a target mammal, such as a mouse fertilized egg. DNA transfer mammals can be created.
[0058]
Examples of the expression vector for the polypeptide of the present invention include plasmids derived from Escherichia coli, plasmids derived from Bacillus subtilis, plasmids derived from yeast, bacteriophages such as λ phage, retroviruses such as Moloney leukemia virus, animals such as vaccinia viruses and baculoviruses. Virus or the like is used. Of these, plasmids derived from Escherichia coli, plasmids derived from Bacillus subtilis, plasmids derived from yeast, and the like are preferably used.
Examples of promoters that regulate the above DNA expression include: (1) promoters of DNA derived from viruses (eg, simian virus, cytomegalovirus, Moloney leukemia virus, JC virus, breast cancer virus, poliovirus, etc.); ▼ Promoters from various mammals (human, rabbit, dog, cat, guinea pig, hamster, rat, mouse, etc.), such as albumin, insulin II, uroplakin II, elastase, erythropoietin, endothelin, muscle creatine kinase, glial fibrillary acidity Protein, glutathione S-transferase, platelet-derived growth factor β, keratin K1, K10 and K14, collagen type I and type II, cyclic AMP-dependent protein kinase βI subunit, dystrophy Tartrate-resistant alkaline phosphatase, atrial natriuretic factor, endothelial receptor tyrosine kinase (commonly abbreviated as Tie2), sodium potassium adenosine 3 kinase (Na, K-ATPase), neurofilament light chain, metallothionein I and IIA, metalloproteinase 1 tissue inhibitor, MHC class I antigen (H-2L), H-ras, renin, dopamine β-hydroxylase, thyroid peroxidase (TPO), polypeptide chain elongation factor 1α (EF-1α), β Actin, α and β myosin heavy chain, myosin light chain 1 and 2, myelin basic protein, thyroglobulin, Thy-1, immunoglobulin, heavy chain variable region (VNP), serum amyloid P component, myoglobin, troponin C, smooth muscle α Emissions, preproenkephalin A, promoters vasopressin, etc. and the like are used. Among these, a cytomegalovirus promoter capable of being highly expressed throughout the body, a human polypeptide chain elongation factor 1α (EF-1α) promoter, human and chicken β-actin promoters, and the like are preferable.
[0059]
The vector preferably has a sequence (generally referred to as a terminator) that terminates transcription of a target messenger RNA in a DNA-transferred mammal. For example, the sequence of each DNA derived from viruses and various mammals Preferably, a simian virus SV40 terminator or the like is used.
In addition, the splicing signal of each DNA, enhancer region, part of intron of eukaryotic DNA, etc., 5 ′ upstream of the promoter region, between the promoter region and the translation region or between the translation regions for the purpose of further expressing the target foreign DNA It is also possible to connect it 3 'downstream of the target.
The translation region can be prepared as a DNA construct that can be expressed in a metastasized animal by an ordinary DNA engineering technique in which it is linked downstream of the promoter and optionally upstream of the transcription termination site.
The transfer of the foreign DNA of the present invention at the fertilized egg cell stage is ensured to be present in all germ cells and somatic cells of the subject mammal. The presence of the foreign DNA of the present invention in the embryo cells of the produced animal after DNA transfer means that all the progeny of the produced animal retain the foreign DNA of the present invention in all the germ cells and somatic cells. means. The offspring of this type of animal that has inherited the foreign DNA of the present invention has the foreign DNA of the present invention in all germ cells and somatic cells.
[0060]
The non-human mammal to which the exogenous normal DNA of the present invention has been transferred can be subcultured in a normal breeding environment as a DNA-bearing animal after confirming that the exogenous DNA is stably retained by mating. .
The transfer of the exogenous DNA of the present invention at the fertilized egg cell stage is ensured to be excessively present in all germ cells and somatic cells of the target mammal. Excessive exogenous DNA of the present invention is present in the embryo cells of the produced animal after the DNA transfer. This means that all the offspring of the produced animal have the exogenous DNA of the present invention in all the germ cells and somatic cells. Means. The offspring of this type of animal that has inherited the foreign DNA of the present invention has an excess of the foreign DNA of the present invention in all germ cells and somatic cells.
By obtaining a homozygous animal having the introduced DNA in both homologous chromosomes and mating the male and female animals, all the offspring can be bred and passaged so as to have the DNA in excess.
In the non-human mammal having the normal DNA of the present invention, the normal DNA of the present invention is highly expressed, and finally the function of the endogenous normal DNA is promoted to finally promote hyperfunction of the polypeptide of the present invention. Can be used as a model animal of the disease state. For example, using the normal DNA-transferred animal of the present invention, elucidation of the hyperfunction of the polypeptide of the present invention and the pathologic mechanism of the disease associated with the polypeptide of the present invention and examination of the treatment method for these diseases It is possible.
In addition, since the mammal to which the exogenous normal DNA of the present invention has been transferred has an increased symptom of the released polypeptide of the present invention, it is also used in screening tests for therapeutic agents for diseases related to the polypeptide of the present invention. Is possible.
[0061]
On the other hand, the non-human mammal having the exogenous abnormal DNA of the present invention can be subcultured in a normal breeding environment as the DNA-bearing animal after confirming that the exogenous DNA is stably retained by mating. Furthermore, the target foreign DNA can be incorporated into the aforementioned plasmid and used as a raw material. A DNA construct with a promoter can be prepared by a normal DNA engineering technique. The abnormal DNA transfer of the present invention at the fertilized egg cell stage is ensured to be present in all germ cells and somatic cells of the target mammal. The presence of the abnormal DNA of the present invention in the embryo cell of the produced animal after DNA transfer means that all the offspring of the produced animal have the abnormal DNA of the present invention in all the germ cells and somatic cells. The offspring of this type of animal that has inherited the foreign DNA of the present invention has the abnormal DNA of the present invention in all of its germ cells and somatic cells. By obtaining a homozygous animal having the introduced DNA in both homologous chromosomes and mating the male and female animals, all the offspring can be bred to have the DNA.
In the non-human mammal having the abnormal DNA of the present invention, the abnormal DNA of the present invention is highly expressed, and finally the function of the polypeptide of the present invention is inactivated by inhibiting the function of the endogenous normal DNA. It can become type refractory and can be used as a model animal for the disease state. For example, by using the abnormal DNA-transferred animal of the present invention, it is possible to elucidate the pathological mechanism of the functional inactive refractory of the polypeptide of the present invention and to examine a method for treating this disease.
Further, as a specific applicability, the abnormally high-expressing animal of the present invention is capable of inhibiting the function of the normal polypeptide (dominant negative) by the abnormal polypeptide of the present invention in the functional inactive refractory of the polypeptide of the present invention. Model).
Further, since the mammal to which the foreign abnormal DNA of the present invention has been transferred has an increased symptom of the released polypeptide of the present invention, it is also used in a therapeutic drug screening test for the functional inactive refractory of the polypeptide of the present invention. Is available.
[0062]
Further, as other applicability of the above-mentioned two kinds of DNA transfer animals of the present invention, for example,
(1) Use as a cell source for tissue culture,
(2) Specific expression or activation by the polypeptide of the present invention by directly analyzing DNA or RNA in the tissue of the DNA-transferred animal of the present invention or by analyzing the polypeptide tissue expressed by the DNA Analysis of the relationship to the polypeptide
(3) Cell of tissue having DNA is cultured by a standard tissue culture technique, and using these, research on the function of cells from tissue generally difficult to cultivate,
(4) Screening for drugs that enhance cell function by using the cells described in (3) above, and
(5) Isolation and purification of the mutant polypeptide of the present invention and production of an antibody thereof can be considered.
Furthermore, using the DNA-transferred animal of the present invention, clinical symptoms of diseases related to the polypeptide of the present invention, including functional inactive refractories of the polypeptide of the present invention, can be examined. More detailed pathological findings in each organ of a disease model related to the polypeptide can be obtained, which can contribute to the development of a new treatment method and further to the study and treatment of secondary diseases caused by the disease.
Further, each organ is taken out from the DNA-transferred animal of the present invention, and after minced, free DNA-transferred cells are obtained, cultured or systematized by using a polypeptide (protein) degrading enzyme such as trypsin. Is possible. Furthermore, the polypeptide of the present invention and its action can be investigated by examining the relationship between the specification, apoptosis, differentiation or proliferation of the polypeptide-producing cells of the present invention, or their signal transduction mechanisms, and their abnormalities. It becomes an effective research material for elucidation.
Further, in order to develop a therapeutic agent for a disease related to the polypeptide of the present invention, including the functionally inactive refractory of the polypeptide of the present invention, using the DNA-transferred animal of the present invention, In addition, it is possible to provide an effective and rapid screening method for the therapeutic agent for the disease using a quantitative method and the like. Moreover, it is possible to examine and develop a DNA therapy for a disease associated with the polypeptide of the present invention using the DNA-transferred animal of the present invention or the exogenous DNA expression vector of the present invention.
[0063]
(8) Knockout animals
The present invention provides a non-human mammal embryonic stem cell in which the DNA of the present invention is inactivated and the DNA expression-deficient non-human mammal of the present invention.
That is, the present invention
(1) a non-human mammalian embryonic stem cell in which the DNA of the present invention is inactivated,
(2) The embryonic stem cell according to (1), wherein the DNA is inactivated by introducing a reporter gene (eg, β-galactosidase gene derived from E. coli),
(3) The embryonic stem cell according to (1), which is neomycin resistant,
(4) The embryonic stem cell according to item (1), wherein the non-human mammal is a rodent.
(5) The embryonic stem cell according to (4), wherein the rodent is a mouse,
(6) the DNA expression-deficient non-human mammal in which the DNA of the present invention is inactivated,
(7) The DNA can be inactivated by introducing a reporter gene (eg, β-galactosidase gene derived from E. coli), and the reporter gene can be expressed under the control of a promoter for the DNA of the present invention (6) The non-human mammal according to Item,
(8) The non-human mammal according to (6), wherein the non-human mammal is a rodent,
(9) The non-human mammal according to item (8), wherein the rodent is a mouse, and
(10) A screening method for a compound or a salt thereof that promotes or inhibits promoter activity against the DNA of the present invention, which comprises administering a test compound to the animal according to item (7) and detecting the expression of a reporter gene I will provide a.
[0064]
The non-human mammal embryonic stem cell in which the DNA of the present invention is inactivated refers to suppressing the DNA expression ability by artificially adding mutation to the DNA of the present invention possessed by the non-human mammal, or By substantially losing the activity of the polypeptide of the present invention encoded by the DNA, the DNA has substantially no ability to express the polypeptide of the present invention (hereinafter referred to as the knockout DNA of the present invention). And non-human mammal embryonic stem cells (hereinafter abbreviated as ES cells).
As the non-human mammal, the same ones as described above are used.
As a method for artificially adding a mutation to the DNA of the present invention, for example, a part or all of the DNA sequence can be deleted or another DNA can be inserted or replaced by a genetic engineering technique. With these mutations, for example, the knockout DNA of the present invention may be prepared by shifting the reading frame of codons or destroying the function of the promoter or exon.
Specific examples of non-human mammalian embryonic stem cells in which the DNA of the present invention is inactivated (hereinafter abbreviated as the DNA inactivated ES cell of the present invention or the knockout ES cell of the present invention) A DNA of the present invention possessed by a non-human mammal is isolated and a neomycin resistance gene, a drug resistance gene typified by a hygromycin resistance gene, or lacZ (β-galactosidase gene), cat (chloramphenicol acetyl) Inserting a reporter gene typified by a transferase gene) or the like, or inserting a DNA sequence (for example, a polyA addition signal) that terminates the transcription of the gene into an intron between exons, By preventing the synthesis of complete messenger RNA As a result, a DNA strand having a DNA sequence constructed so as to destroy the gene (hereinafter abbreviated as a targeting vector) is introduced into the chromosome of the animal by, for example, homologous recombination, and the obtained ES cells are By Southern hybridization analysis using the DNA sequence of the invention or the vicinity thereof as a probe, or by a PCR method using the DNA sequence of the targeting vector and the DNA sequence of the neighboring region other than the DNA of the invention used for the preparation of the targeting vector as primers. It can be obtained by analyzing and selecting the knockout ES cell of the present invention.
[0065]
Moreover, as the original ES cell for inactivating the DNA of the present invention by homologous recombination method, for example, those already established as described above may be used, or according to the methods of known Evans and Kaufma. Newly established may be used. For example, in the case of mouse ES cells, currently 129 ES cells are generally used, but since the immunological background is unclear, an alternative purely immunologically genetic background For example, for the purpose of obtaining ES cells with clear clarification, for example, B57 improved by reducing the number of eggs collected in C57BL / 6 mice and C57BL / 6 by crossing with DBA / 2 1 Mouse (F of C57BL / 6 and DBA / 2 1 The one established using) can be used well. BDF 1 In addition to the advantage that the number of eggs collected is high and the eggs are strong, the mouse has C57BL / 6 mice as a background. Therefore, when ES cells obtained using these mice are used to produce pathological model mice, C57BL / 6 mice can be advantageously used in that they can be backcrossed to replace their genetic background with C57BL / 6 mice.
In addition, when establishing ES cells, blastocysts on the 3.5th day after fertilization are generally used, but in addition to this, many blastocysts can be efficiently obtained by collecting 8-cell embryos and culturing them to blastocysts. Early embryos can be obtained.
Although both male and female ES cells may be used, male ES cells are usually more convenient for producing germline chimeras. In addition, it is desirable to discriminate between males and females as soon as possible in order to reduce troublesome culture work.
As a method for determining sex of male and female ES cells, for example, a method of amplifying and detecting a gene in the sex-determining region on the Y chromosome by PCR can be mentioned as an example. If this method is used, it is conventionally about 10 times for karyotype analysis. 6 In contrast to the number of cells required, the number of ES cells of about 1 colony (about 50) is sufficient, so primary selection of ES cells in the early stage of culture can be performed by male / female discrimination. Yes, the early labor of the culture can be greatly reduced by enabling the selection of male cells at an early stage.
[0066]
The secondary selection can be performed, for example, by confirming the number of chromosomes by the G-banding method. The number of chromosomes of the obtained ES cell is preferably 100% of the normal number. However, if it is difficult due to physical operations at the time of establishment, the gene of the ES cell is knocked out, and then normal cells (for example, chromosomes in mice) It is desirable to clone again into cells where the number is 2n = 40.
The embryonic stem cell line obtained in this way is usually very proliferative, but it tends to lose its ontogenic ability, so it needs to be subcultured carefully. For example, in a carbon dioxide incubator (preferably about 5% carbon dioxide, about 95% air, or about 5% oxygen) in the presence of LIF (1-10000 U / ml) on a suitable feeder cell such as STO fibroblast. Culturing at about 37 ° C. in about 5% carbon dioxide gas, about 90% air), and at the time of passage, for example, trypsin / EDTA solution (usually about 0.001-0.5% trypsin / about 0.1-5 mM EDTA (preferably about 0.1% trypsin / about 1 mM EDTA) is made into a single cell and treated on a newly prepared feeder cell. Such passage is usually carried out every 1-3 days. At this time, it is desirable to observe the cells, and when morphologically abnormal cells are found, the cultured cells should be discarded.
ES cells can be differentiated into various types of cells such as parietal muscle, visceral muscle, and myocardium by monolayer culture to high density or suspension culture until a cell conglomerate is formed under appropriate conditions. [MJ Evans and MH Kaufman, Nature 292, 154, 1981; GR Martin Proceedings of National Academy of Sciences USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA) 78, 7634, 1981; TC Doetschman et al., Journal of Embrology and Experimental Morphology, 87, 27, 1985], ES cells of the present invention. The DNA expression-deficient cells of the present invention obtained by differentiation are useful in cell biology of the polypeptide of the present invention in vitro.
The DNA expression deficient non-human mammal of the present invention can be distinguished from normal animals by measuring the mRNA level of the animal using a known method and comparing the expression level indirectly.
As the non-human mammal, those similar to the above can be used.
[0067]
The DNA expression-deficient non-human mammal of the present invention is a DNA in which, for example, a targeting vector prepared as described above is introduced into mouse embryonic stem cells or mouse egg cells, and the DNA of the targeting vector of the present invention is inactivated by the introduction. The DNA of the present invention can be knocked out by homologous recombination in which the sequence replaces the DNA of the present invention on the chromosome of mouse embryonic stem cells or mouse egg cells by gene homologous recombination.
A cell in which the DNA of the present invention is knocked out is obtained by analyzing the DNA sequence of the Southern hybridization analysis or targeting vector using the DNA sequence of or near the DNA of the present invention as a probe and the mouse used for the targeting vector of the present invention. It can be determined by analysis by a PCR method using a DNA sequence in a neighboring region other than DNA as a primer. When a non-human mammalian embryonic stem cell is used, a cell line in which the DNA of the present invention is inactivated by gene homologous recombination is cloned, and the cell is placed at a suitable time, for example, an 8-cell non-human mammal. It is injected into animal embryos or blastocysts, and the produced chimeric embryos are transplanted into the uterus of the non-human mammal that is pseudopregnant. The produced animal is a chimeric animal composed of both cells having the normal DNA locus of the present invention and cells having the artificially mutated DNA locus of the present invention.
When some of the germ cells of the chimeric animal have the mutated DNA locus of the present invention, all the tissues are artificially mutated from the population obtained by mating such a chimeric individual with a normal individual. It can be obtained by selecting an individual composed of cells having the added DNA locus of the present invention, for example, by determining the coat color. The individuals thus obtained are usually individuals with deficient hetero-expression of the polypeptide of the present invention, and individuals having deficient hetero-expression of the polypeptide of the present invention are mated with each other, and the polypeptide of the present invention is derived from their offspring. Can be obtained.
When using an egg cell, for example, a transgenic non-human mammal having a targeting vector introduced into the chromosome can be obtained by injecting a DNA solution into the nucleus of the egg cell by a microinjection method. Compared to mammals, it can be obtained by selecting those having a mutation at the DNA locus of the present invention by gene homologous recombination.
[0068]
Thus, an individual in which the DNA of the present invention is knocked out can be reared in a normal breeding environment after confirming that the individual animal obtained by mating has also been knocked out.
In addition, germline acquisition and retention may be followed in accordance with conventional methods. That is, a homozygous animal having the inactivated DNA in both homologous chromosomes can be obtained by mating male and female animals possessed by the inactivated DNA. The obtained homozygous animal can be efficiently obtained by rearing the mother animal in a state where there are 1 normal individual and multiple homozygous animals. By crossing male and female heterozygous animals, homozygous and heterozygous animals having the inactivated DNA are bred and passaged.
The non-human mammal embryonic stem cell in which the DNA of the present invention is inactivated is very useful for producing the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention.
In addition, since the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention lacks various biological activities that can be induced by the polypeptide of the present invention, diseases caused by inactivation of the biological activity of the polypeptide of the present invention Therefore, it is useful for investigating the causes of these diseases and for examining therapeutic methods.
[0069]
(8a) Screening method for compounds having therapeutic / preventive effects on diseases caused by deficiency or damage of the DNA of the present invention
The non-human mammal deficient in the expression of DNA of the present invention is a disease caused by deficiency or damage of the DNA of the present invention (bone / joint diseases (for example, osteoarthritis, rheumatoid arthritis marble disease, etc.), pathological blood vessels. It can be used for screening for compounds having therapeutic / prophylactic effects on neoplasia (for example, neovascularization of tumors, etc.).
That is, the present invention is attributable to the deficiency or damage of the DNA of the present invention, which comprises administering a test compound to the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention and observing and measuring changes in the animal. Provided is a screening method for a compound having a therapeutic / preventive effect on a disease or a salt thereof.
Examples of the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention used in the screening method include those described above.
Examples of the test compound include peptides, proteins, non-peptidic compounds, synthetic compounds, fermentation products, cell extracts, plant extracts, animal tissue extracts, plasma and the like, and these compounds are novel compounds. It may be a known compound.
Specifically, the DNA expression-deficient non-human mammal of the present invention is treated with a test compound, compared with a non-treated control animal, and tested using changes in each organ, tissue, disease symptom, etc. of the animal as an index. The therapeutic / prophylactic effect of the compound can be tested.
As a method for treating a test animal with a test compound, for example, oral administration, intravenous injection, and the like are used. The method is appropriately selected according to the symptom of the test animal, the nature of the test compound, and the like.
Can. The dosage of the test compound can be appropriately selected according to the administration method, the properties of the test compound, and the like.
For example, when screening for a compound having a therapeutic / prophylactic effect on tumor angiogenesis, cancer cell transplantation is performed on the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention, and a test compound is administered before or after transplantation of the cancer cells, The tumor marker value and tumor mass size of the animal are measured over time.
[0070]
The compound obtained using the screening method of the present invention is a compound selected from the test compounds described above, and is caused by a defect or damage of the polypeptide of the present invention (bone / joint disease (for example, degenerative joint). , Rheumatoid arthritis marble disease, etc.), pathological angiogenesis (eg tumor angiogenesis, etc.), etc., and therefore, pharmaceuticals such as safe and low-toxic therapeutic / preventive agents for the disease Can be used as Furthermore, compounds derived from the compounds obtained by the above screening can be used as well.
The compound obtained by the screening method may form a salt. Examples of the salt of the compound include physiologically acceptable acids (eg, inorganic acids, organic acids), bases (eg, alkali metals) and the like. In particular, physiologically acceptable acid addition salts are preferred. Such salts include, for example, salts with inorganic acids (eg hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid) or organic acids (eg acetic acid, formic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid). Acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid) and the like.
A medicament containing the compound obtained by the screening method or a salt thereof can be produced in the same manner as the aforementioned medicament containing the polypeptide of the present invention.
Since the preparation thus obtained is safe and has low toxicity, it can be used, for example, in humans or mammals (eg, rats, mice, guinea pigs, rabbits, sheep, pigs, cows, horses, cats, dogs, monkeys, etc.). Can be administered.
The dose of the compound or a salt thereof varies depending on the target disease, administration subject, administration route, etc. For example, when the compound is administered orally for the purpose of treating bone / joint diseases, generally an adult (with a body weight of 60 kg) is used. ), The compound is administered at about 0.1 to 100 mg, preferably about 1.0 to 50 mg, more preferably about 1.0 to 20 mg per day. When administered parenterally, the single dose of the compound varies depending on the administration subject, the target disease, etc. For example, for the purpose of treating bone / joint disease, the compound is usually administered in the form of an injection (60 kg). The compound is administered at about 0.01 to 30 mg per day, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg by intravenous injection per day. It is. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
[0071]
(8b) Screening method for compounds that promote or inhibit the activity of the promoter for the DNA of the present invention
The present invention provides a compound that promotes or inhibits the activity of a promoter for the DNA of the present invention, which comprises administering a test compound to a non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention and detecting the expression of a reporter gene, or a compound thereof A salt screening method is provided.
In the above screening method, the DNA expression deficient non-human mammal of the present invention is inactivated by introducing a reporter gene among the DNA deficient non-human mammals of the present invention described above, A gene capable of expressing the reporter gene under the control of a promoter for the DNA of the present invention is used.
Examples of the test compound are the same as described above.
As the reporter gene, the same ones as described above are used, and a β-galactosidase gene (lacZ), a soluble alkaline phosphatase gene, a luciferase gene or the like is preferable.
In non-human mammals with deficient DNA expression of the present invention in which the DNA of the present invention is replaced with a reporter gene, the reporter gene exists under the control of the promoter for the DNA of the present invention, so the expression of the substance encoded by the reporter gene is traced. By doing so, the activity of the promoter can be detected.
[0072]
For example, when a part of the DNA region encoding the polypeptide of the present invention is substituted with the β-galactosidase gene (lacZ) derived from E. coli, the tissue of the present invention is originally expressed in the tissue expressing the polypeptide of the present invention. Β-galactosidase is expressed instead of the peptide. Therefore, for example, by staining with a reagent that is a substrate of β-galactosidase such as 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (X-gal), The expression state of the polypeptide of the present invention in an animal body can be observed. Specifically, the polypeptide-deficient mouse of the present invention or a tissue section thereof is fixed with glutaraldehyde or the like, washed with phosphate buffered saline (PBS), and then stained with X-gal at room temperature or 37 ° C. After reacting in the vicinity for about 30 minutes to 1 hour, the tissue specimen is washed with a 1 mM EDTA / PBS solution to stop the β-galactosidase reaction and observe the coloration. Moreover, you may detect mRNA which codes lacZ according to a conventional method.
[0073]
The compound obtained by using the screening method or a salt thereof is a compound selected from the above-described test compounds, and is a compound that promotes or inhibits the promoter activity for the DNA of the present invention.
The compound obtained by the screening method may form a salt, and as a salt of the compound, a salt with a physiologically acceptable acid (eg, inorganic acid), base (eg, organic acid), etc. And physiologically acceptable acid addition salts are particularly preferred. Such salts include, for example, salts with inorganic acids (eg hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid) or organic acids (eg acetic acid, formic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid). Acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid) and the like.
The compound or the salt thereof that promotes the promoter activity for the DNA of the present invention can promote the expression of the polypeptide of the present invention and promote the function of the polypeptide. It is useful as a pharmaceutical agent such as a safe and low toxic therapeutic / preventive agent for diseases such as osteoarthritis, rheumatoid arthritis marble disease, etc.) and pathological angiogenesis (eg, tumor angiogenesis).
Furthermore, compounds derived from the compounds obtained by the above screening can be used as well.
[0074]
The medicament containing the compound or salt thereof obtained by the screening method can be produced in the same manner as the medicament containing the polypeptide of the present invention or salt thereof.
Since the preparation thus obtained is safe and has low toxicity, it can be used, for example, in humans or mammals (eg, rats, mice, guinea pigs, rabbits, sheep, pigs, cows, horses, cats, dogs, monkeys, etc.). Can be administered.
The dose of the compound or a salt thereof varies depending on the target disease, administration subject, administration route, etc. For example, for the purpose of treating bone / joint diseases, a compound that promotes promoter activity against the DNA of the present invention is orally administered. In general, in an adult (with a body weight of 60 kg), the compound is administered at about 0.1 to 100 mg, preferably about 1.0 to 50 mg, more preferably about 1.0 to 20 mg per day. When administered parenterally, the single dose of the compound varies depending on the administration subject, target disease, etc., but for example, a compound that promotes the promoter activity for the DNA of the present invention for the purpose of treating bone / joint disease is used. When administered to an ordinary adult (as 60 kg) in the form of an injection, the compound is about 0.01 to 30 mg, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg per day. Is conveniently administered by intravenous injection. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
On the other hand, for example, when a compound that inhibits promoter activity against DNA of the present invention is orally administered, generally in an adult (with a body weight of 60 kg), the compound is about 0.1 to 100 mg, preferably about 1 per day. The dose is from 0 to 50 mg, more preferably from about 1.0 to 20 mg. When administered parenterally, the single dose of the compound varies depending on the administration subject, target disease, etc., but the compound that inhibits the promoter activity against the DNA of the present invention is usually administered in the form of an injection (as an adult 60 kg). ), It is convenient to administer about 0.1 to 30 mg, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg of the compound per day by intravenous injection. is there. In the case of other animals, an amount converted per 60 kg can be administered.
[0075]
Thus, the non-human mammal deficient in DNA expression of the present invention is extremely useful in screening for compounds or salts thereof that promote or inhibit the activity of the promoter for the DNA of the present invention. It can greatly contribute to the investigation of the causes of various diseases caused or the development of preventive / therapeutic drugs.
Furthermore, since the gene encoding the polypeptide of the present invention is expressed in a very large amount in mouse and human, particularly in cartilage tissue, the promoter sequence of the gene is the target protein (any useful gene product etc.). It is convenient as a promoter for large-scale expression in cartilage tissue of non-human warm-blooded animals. Examples of non-human warm-blooded animals include those similar to those exemplified as the above-mentioned warm-blooded animals.
That is, the present invention relates to the downstream (3 ′ end) of the promoter region of a gene encoding a polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 47. The target protein (any useful gene product, etc.) is linked to the non-human animal, and the target protein (any useful gene product, etc.) is expressed predominantly in the cartilage tissue of non-human warm-blooded animals. provide.
Examples of the target protein (any useful gene product) include, for example, cytokines (eg, interleukins, interferons, chemokines, hematopoietic factors), growth factors (eg, EGF (epidermal growth factor)) or substantially the same activity as it. (For example, EGF, haregulin (HER2 ligand), etc.), insulin or a substance having substantially the same activity (for example, insulin, IGF (insulin-like growth factor) -1, IGF-2, etc.), FGF (fibroblast growth factor) or one having substantially the same activity (for example, aFGF, bFGF, KGF (Keratindcyte Growth Factor), HGF (Hepatocyte Growth Factor), FGF-10, etc.), other cell growth factors ( For example, CSF (colony stimulating factor), EPO (erythropoietin), IL-2 (interleukin-2), NGF (nerve growth factor), PDGF (platelet-derived growth factor), TGFβ (transforming grow th factorβ))), hormones (eg, luteinizing hormone releasing hormone (LH-RH), growth hormone, growth hormone releasing hormone (GH-RH), prolactin, melanocyte stimulating hormone, thyroid hormone releasing hormone, thyroid stimulating hormone, Luteinizing hormone, luteinizing hormone, follicle stimulating hormone, gastrin, motilin, somatostatin, secretin, glucagon, PACAP, VIP, etc., digestive enzymes (eg, amylase, pepsinogen, lipase, etc.), antibodies against pathogens (eg, pathogenic Salmonella, etc.) Antibodies against pathogenic bacteria, antibodies against pathogenic viruses such as influenza, antibodies against parasites such as echinocox), antibacterial polypeptides (eg, cecropin, histatin, indolicidin, protegrin, defensin, lysozyme) ) Useful gene product, etc., and the like.
Of the above target proteins,
(1) By expressing cytokines specifically in cartilage, for example, enhancement and regulation of immune activity of non-human warm-blooded animals can be achieved.
(2) By expressing the growth factor in a cartilage-specific manner, for example, protection of the cartilage tissue of a non-human warm-blooded animal can be achieved.
[0076]
The downstream of the promoter region of the gene encoding the polypeptide characterized by containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 47 (3 ′ end side) Expressing the target protein (any useful gene product, etc.) specifically in the cartilage of a non-human warm-blooded animal by ligating DNA or RNA encoding the target protein (any useful gene product, etc.) and introducing it into a non-human animal The method of making it describe more specifically.
First, a promoter of a gene encoding a polypeptide containing the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 47 is colony hybridization, plaque hybridization or PCR. And the like (for example, the method described in Molecular Cloning 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)). Identification of a region having promoter activity can be obtained by a method known per se such as a reporter assay (for example, the method described in Analytical Biochemistry, 188, 245 (1990)). it can.
Next, in order to link the target protein (any useful gene product, etc.) downstream (3 ′ end side) of the promoter obtained by the above method, it is known per se for constructing a plasmid using T4 DNA ligase. The object can be achieved by a method (for example, the method described in Molecular Cloning 2nd (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)).
In order to introduce a DNA encoding a target protein (any useful gene product, etc.) downstream of the promoter (3 ′ end side) into a non-human warm-blooded animal, a method using electroporation, a gene A method using a gun, a method using a retroviral vector (for example, the method described in Blood Cells, Vol. 17, 407 (1991)), a method using an adenoviral vector (for example, Pathology) , 30, 335 (1998), etc.).
[0077]
In the present specification and drawings, bases, amino acids, and the like are represented by abbreviations based on abbreviations by IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature or conventional abbreviations in the field, examples of which are described below. In addition, when there is an optical isomer with respect to an amino acid, the L form is shown unless otherwise specified.
Figure 0004579378
[0078]
Figure 0004579378
[0079]
In addition, substituents, protecting groups and reagents frequently used in the present specification are represented by the following symbols.
Figure 0004579378
[0080]
The sequence numbers in the sequence listing in the present specification indicate the following sequences.
[SEQ ID NO: 1]
The base sequence of the antisense strand primer used in Example 1 is shown.
[SEQ ID NO: 2]
The base sequence of the sense strand primer used in Example 1 is shown.
[SEQ ID NO: 4]
This shows the base sequence of DNA encoding the human MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6.
[SEQ ID NO: 5]
This shows the amino acid sequence of the signal sequence contained in the human MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 6.
[SEQ ID NO: 6]
The amino acid sequence of a human MLP precursor is shown.
[SEQ ID NO: 7]
The base sequence of the antisense strand primer used in Example 2 is shown.
[SEQ ID NO: 8]
The base sequence of the sense strand primer used in Example 2 is shown.
[SEQ ID NO: 10]
This shows the base sequence of DNA encoding the mouse MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12.
[SEQ ID NO: 11]
This shows the amino acid sequence of the signal sequence contained in the mouse MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 12.
[SEQ ID NO: 12]
The amino acid sequence of a mouse MLP precursor is shown.
[SEQ ID NO: 13]
The base sequence of G3PDH specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 14]
The base sequence of G3PDH specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 15]
The base sequence of the aggrecan-specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 16]
The base sequence of the aggrecan-specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 17]
The base sequence of the type II collagen-specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 18]
The base sequence of the type II collagen-specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 19]
The base sequence of the type X collagen specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 20]
The base sequence of the type X collagen specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 21]
The base sequence of mouse | mouth MLP specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 22]
The base sequence of mouse | mouth MLP specific oligo DNA used in Example 3 is shown.
[SEQ ID NO: 23]
This shows the base sequence of DNA encoding human MLP having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 24.
[SEQ ID NO: 24]
The amino acid sequence of human MLP is shown.
[SEQ ID NO: 25]
This shows the base sequence of DNA encoding mouse MLP having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 26.
[SEQ ID NO: 26]
The amino acid sequence of mouse MLP is shown.
[SEQ ID NO: 27]
The base sequence of the primer used in Example 4 and Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 28]
The base sequence of the primer used in Example 4 is shown.
[SEQ ID NO: 29]
The base sequence of the cDNA fragment obtained in Example 1 is shown.
[SEQ ID NO: 30]
The base sequence of the cDNA fragment obtained in Example 2 is shown.
[SEQ ID NO: 31]
The amino acid sequence of the synthetic peptide used in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 32]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 33]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 34]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 35]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 36]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 37]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 38]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 6 is shown.
[SEQ ID NO: 39]
The partial amino acid sequence of the rat MLP precursor encoded by the DNA obtained in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 40]
The base sequence of DNA which codes a part of rat MLP precursor obtained in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 41]
The base sequence of DNA containing DNA which codes a part of rat MLP precursor obtained in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 42]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 43]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 44]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 45]
The base sequence of the oligo DNA used as a PCR primer in Example 9 is shown.
[SEQ ID NO: 46]
This shows the base sequence of DNA encoding rat MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47.
[SEQ ID NO: 47]
The amino acid sequence of a rat MLP precursor is shown.
[SEQ ID NO: 48]
This shows the base sequence of DNA encoding rat MLP having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 49.
[SEQ ID NO: 49]
The amino acid sequence of rat MLP is shown.
[SEQ ID NO: 50]
This shows the amino acid sequence of the signal sequence contained in the rat MLP precursor having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 47.
[0081]
The transformant Escherichia coli XL10-Gold / pDRL128vH obtained in Example 1 described later has been deposited with the National Institute of Biotechnology, NIBH from June 11, 1999. No. FERM BP-6750, Deposit No. IFO to the Foundation Fermentation Research Institute (IFO) from June 25, 1999
Deposited as 16292.
The transformant Escherichia coli XL10-Gold / pDRL128vM obtained in Example 2, which will be described later, has been deposited with the National Institute of Biotechnology and Industrial Technology (NIBH), Ministry of International Trade and Industry from June 9, 1999. Deposit number IFO 16293 has been deposited with the Foundation Fermentation Research Institute (IFO) from June 25, 1999 under the number FERM BP-6747.
It has been deposited.
The transformant Escherichia coli XL10-Gold / pDRL128vR obtained in Example 9, which will be described later, has been deposited with the National Institute of Biotechnology, NIBH from May 19, 2000. No. FERM BP-7167, Deposit No. IFO to the Foundation Fermentation Research Institute (IFO) from May 26, 2000
Deposited as 16439.
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, gene manipulation using E. coli was performed according to the method described in Molecular cloning.
[0082]
Example 1 Cloning of cDNA encoding human MLP precursor protein
Human fetal brain poly (A) + Using 5 'RACE (Rapid Amplification of cDNA End) and 3' RACE in the following manner, RNA was used to clone cDNA encoding human MLP precursor protein. Human fetal brain poly (A) + From 1 μg of RNA (Clontech), 1st.strand cDNA was synthesized using anchored primer with poly (T) following the restriction enzyme site and Superscript II MMLV reverse transcriptase (Gibco BRL), then RNA ligase (Takara Shuzo) ) Was used to add an anchored primer to the 3 ′ end of the 1st strand cDNA. Next, 5 ′ RACE was performed using the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 1 as an antisense strand primer, and 3 ′ RACE was performed using the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 2 as a sense strand primer. The 5 ′ upstream sequence and 3 ′ downstream sequence as starting points were obtained. When the base sequence of each double-stranded DNA obtained here was determined, it was found that both sequences were derived from the same gene because there was an overlapping common sequence. Therefore, the cDNA fragments obtained by 5 'RACE and 3' RACE were joined at this common sequence, and finally poly (A) + A cDNA fragment having a full length of 923 base pairs (bp) represented by SEQ ID NO: 29 including the chain was obtained. This cDNA fragment contains a novel human MLP precursor protein consisting of 128 amino acids represented by SEQ ID NO: 6, including a typical signal sequence of 18 amino acid residues represented by SEQ ID NO: 5. Had been. This human MLP precursor protein had the highest homology with the human MIA precursor protein, and the positions of the four cysteine residues were the same (Fig. 1), but the homology between them was 23.4 at the amino acid level. It was only%.
The plasmid pDRL128vH carrying the DNA encoding the human MLP precursor protein obtained in this example was introduced into Escherichia coli XL10-Gold, and the transformant: Escherichia coli XL10-Gold / pD RL128vH Got.
[0083]
Example 2 Cloning of cDNA encoding mouse MLP precursor protein
Cloning of the cDNA encoding the mouse MLP precursor protein was performed using mouse 17.5 day fetal poly (A) + RNA was used to perform 5 'RACE (Rapid Amplification of cDNA End) and 3' RACE in the same manner as the cloning of cDNA encoding human MLP precursor protein. After total RNA was fractionated from mouse 17.5 day fetus by guanidine thiocyanate method, this total RNA was applied to oligo (dT) span column (Pharmacia) and poly (A) + RNA was prepared. This mouse 17.5 days fetal poly (A) + 1st strand cDNA was synthesized from 1 μg of RNA using anchored primer with poly (T) following the restriction enzyme site and Superscript II MMLV reverse transcriptase (Gibco BRL), and then synthesized using RNA ligase (Takara Shuzo). An anchored primer was added to the 3 ′ end of the first strand cDNA. The primer sequences used for 5 ′ RACE and 3 ′ RACE were obtained from the public EST (Expressed Sequence Tag) database using the base sequence of the cDNA encoding the human MLP precursor protein obtained in Example 1 as a query. Based on the sequence of AA222797, the only EST that was found to contain the 3 'region of the cDNA encoding the mouse MLP precursor protein. 5 'RACE is performed using the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 7 as an antisense strand primer and 3' RACE is performed using the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 8 as a sense strand primer. An 'upstream sequence, 3' downstream sequence was obtained. When the base sequence of each double-stranded DNA obtained here was determined, it was found that both sequences were derived from the same gene because there was an overlapping common sequence. Therefore, the cDNA fragments obtained by 5'RACE and 3'RACE were joined at this common sequence, and finally poly (A) + A cDNA fragment having a full length of 947 bp including the strand was obtained (SEQ ID NO: 30). This cDNA fragment is a novel mouse consisting of 128 amino acids represented by SEQ ID NO: 12, including a typical signal sequence of 18 amino acid residues represented by SEQ ID NO: 11, as well as the human MLP precursor protein. The MLP precursor protein was coded. In this mouse MLP precursor protein, the positions of the cysteine residues present at four positions in the human and mouse MIA precursor proteins and the human MLP precursor protein all coincided (FIG. 1). In addition, the homology at the amino acid level between mouse MLP precursor protein and human MLP precursor protein reached 84.3%, but the homology between mouse MIA precursor protein and mouse MLP precursor protein was only 22.6%. .
The plasmid pDRL128vM carrying the DNA encoding the mouse MLP precursor protein obtained in this Example was introduced into Escherichia coli XL10-Gold, and a transformant: Escherichia coli XL10-Gold / pDRL128vM was obtained. Obtained.
[0084]
Example 3 Expression of MLP in an in vitro cartilage differentiation model
The mouse embryonic tumor-derived cell line ATDC5 retains the properties of progenitor chondrocytes very well, and induces cartilage differentiation at a high rate in culture in the presence of insulin, and then undergoes all stages of cartilage differentiation observed in bone formation. Since it can be simulated, it is used as an in vitro cartilage differentiation model. (Cell Diff. Dev., 30: 109-116, 1990, J. Cell Biol., 133: 457-468, 1996, J. Bone Min. Res., 10: S234, 1995). Therefore, RT-PCR was performed as follows to examine changes in the expression of various genes at each differentiation stage. First, from the ATDC5 cells at each stage of the differentiation model culture system, the cells are dissolved in a homogeneous liquid ISOGEN (Nippon Gene) containing phenol and guanidine thiocyanate, and chloroform is added to the mixture, followed by centrifugation, and an aqueous phase fraction containing RNA. Minutes were collected, further isopropanol was added, and the mixture was stirred and then centrifuged again to precipitate, thereby obtaining purified total RNA. Next, each test total RNA was reverse-transcribed using AMV Reverse Transcriptase XL and Random9mers in TAKARA RNA PCR Kit (AMV) Ver.2.1 (Takara Shuzo) to obtain cDNA, then used as template DNA, and house G3PDH (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) specific oligo DNA (SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14) or cartilage differentiation marker gene specific oligo DNA (aggrecan (SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16), type II collagen (SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18), type X collagen (SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20)) are used as primer DNA, TaKaRa Ex Taq TM PCR reaction was carried out in a (Takara Shuzo) reaction system. The obtained reaction products were separated by agarose gel electrophoresis, and the amounts produced were compared. As a result, it was possible to detect the expression pattern shown in Table 1 corresponding to the differentiation stage of chondrocytes for each gene. Therefore, for the same group of cDNA samples, oligo DNA (SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22) specific for cDNA encoding mouse MLP precursor protein was used as a primer DNA, and other conditions were the same under the same reaction conditions. As a result of -PCR, a marked increase in the amount of mouse MLP precursor mRNA was observed from stage 2 to stage 4. From this, it was found that the gene of MLP precursor is a gene whose expression increases in the early stage of cartilage differentiation.
[Table 1]
Figure 0004579378
(The number of + in the table represents the difference in the expression level of each gene at each differentiation stage, and the greater the number, the greater the expression level.)
[0085]
Example 4 Expression and detection of mouse MLP-FLAG fusion protein in COS7 cells
In order to confirm that MLP is a secreted protein, mouse MLP-FLAG fusion protein was expressed in COS7 cells and detected for mouse MLP as follows. First, based on the base sequence of the cDNA encoding the mouse MLP precursor polypeptide obtained in Example 2, two types of primer DNA were chemically synthesized. One is 5'-CGAATTCCCACCATGGCAAGGATATTGATTCTTTTGCTTG-3 '(SEQ ID NO: 27), which has an anchor sequence containing a restriction enzyme EcoRI recognition site on the 5' end side, +1 to +28 (translation start site is +1 and This is an oligo DNA containing the sense sequence up to The other is 5'-GTACAGTCGACTTCACAGAAGAAGTCAATATCCGTGGTTG-3 '(SEQ ID NO: 28), which is a sequence in which an antisense sequence from +355 to +378 is connected to the 3' side of the anchor sequence containing the restriction enzyme SalI recognition site. Is an oligo DNA having Using the plasmid pDRL128vM obtained in Example 2 as a template, these two kinds of primer DNA and TaKaRa LA Taq TM (Takara Shuzo), thermal cycler GeneAmp TM In PCR system 9700 (PerkinElmer), first place at 98 ° C for 30 seconds, then repeat 25 cycles of amplification reaction with 98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 20 seconds, 72 ° C for 2 minutes as one reaction cycle, Finally, an extension reaction was performed at 72 ° C. for 5 minutes. The resulting DNA fragment was purified, end-digested with restriction enzymes EcoRI and SalI, repurified, inserted into the EcoRI and SalI sites of the animal cell expression vector pCAN618FLAG, and ligated. pCAN618FLAG is derived from the plasmid vector pCAN618, has a neomycin resistance gene as a selection marker, and inserts a DNA fragment encoding the target protein into its cloning site, EcoRI and SalI sites, so that the very early gene of cytomegalovirus Not only can the protein be expressed under the control of an enhancer and its downstream β-actin promoter, but also an 8 amino acid FLAG epitope sequence (Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp) immediately after the SalI site. It is also possible to express the target protein as a FLAG fusion protein by matching the reading frame to the base sequence encoding -Lys) and the stop codon. The above PCR cloning DNA fragment was also inserted into pCAN618FLAG in order to express a fusion protein of the entire mouse MLP precursor and the FLAG epitope (with one Val inserted between them). As a result, the expression vector plasmid pMMLP-F Got.
Next, COS7 cells 1.2 × 10 Five Cells are cultured for 24 hours in Dulbecco's modified minimal medium (DMEM) containing 10% fetal bovine serum (FBS) using a 6-well plate, and the above expression plasmid pMMLP-F (0.4 μg per well) is added to the cells. Was introduced using Lipofectamine (Gibco BRL). After 24 hours from the introduction, the medium was replaced with the above-mentioned new medium, and further 5 hours later, it was replaced with FBS-free Opti-MEM (Gibco BRL) and cultured for 36 hours to obtain the culture supernatant and cell extract. The cell extract was washed twice with phosphate buffer (PBS) containing physiological saline and then dissolved and extracted with Tris SDS sample buffer. On the other hand, the culture supernatant was concentrated appropriately by ultrafiltration (molecular weight 3000 cut). Later mixed with an equal volume of Tris SDS sample buffer. These samples were electrophoresed on a 15% -25% SDS-polyacrylamide gel after heat treatment, and further transferred from the gel onto a PVDF membrane (Amersham pharmacia biotech). Next, the PVDF membrane was blocked with Block Ace (Snow Brand Milk Products) for 1 hour, and reacted with anti-FLAG monoclonal antibody (10 μg / ml; Kodak) for 2 hours in PBS containing 0.05% Tween 20 (PBS-T). . After washing 3 times with PBS-T, the mixture was reacted with horseradish peroxidase-labeled anti-mouse IgG goat antibody (Amersham pharmacia biotech; diluted 5000 times) in PBS-T for 1 hour. After washing 5 times with PBS-T, chemiluminescence was detected using an ECLplus coloring kit (Amersham pharmacia biotech) and ECL film (Amersham pharmacia biotech). As a result, a gene product of about 14 kDa was detected in the culture supernatant together with the cell extract. This revealed that the mouse MLP-FLAG fusion protein was expressed and secreted in COS7 cells.
Therefore, next, the N-terminal amino acid sequence of the mouse MLP-FLAG fusion protein was determined. First, from the COS7 cell culture supernatant containing mouse MLP-FLAG expressed according to the above method, Anti-FLAG TM An acidic elution fraction (eluted with Glycine-HCl buffer (pH 3.5)) was obtained by affinity chromatography using M2-Agarose Affinity Gel (Sigma). After concentrating the fraction, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis similar to that described in this example, followed by CBB staining, only a single band corresponding to the target protein mouse MLP-FLAG was observed. It was done. Thus, a concentrated sample of the same fraction was electrophoresed in the same manner, and the protein was transferred from the gel onto a PVDF membrane, and then subjected to a pulse liquid amino acid sequencer Procise CLC491 (PE Biosystems) to determine the N-terminal amino acid sequence. . As a result, amino acid residues of 1. histidine, 2. glycine, 3. valine, 4. phenylalanine were detected in order from the N terminus, and matched with the N terminal sequence of mouse MLP represented by SEQ ID NO: 26. From the above results, mouse MLP-FLAG protein is a mature mouse MLP-FLAG protein starting from the 19th histidine residue after cleaving the N-terminal 18 amino acid residue signal sequence of mouse MLP-FLAG precursor protein. It was found that it was secreted into the medium from COS7 cells.
[0086]
Example 5 Establishment of mouse MLP-FLAG fusion protein-expressing CHO-K1 cell line
A mouse MLP-FLAG fusion protein-expressing CHO-K1 cell line was established as follows.
CHO-K1 cells 3.3x10 Four The cells were cultured for 24 hours in an F-12 medium (Gibco BRL) containing 10% fetal bovine serum (FBS) on a 10 cm plastic dish, and the expression plasmid pMMLP- obtained in Example 4 was added to these cells. F (1.5 μg per petri dish) was introduced using the calcium phosphate method (CellPhect Transfection Kit (Amersham Pharmacia Biotech)). Twelve hours after introduction, the cells were washed twice with F-12 medium containing no FBS, and then subjected to glycerol shock for 3 minutes using 3 ml of isotonic HEPES solution (pH 7.5) containing 15% glycerol. Then, it was again washed twice with F-12 medium containing no FBS, and further cultured for 12 hours in F-12 medium containing FBS, followed by F-12 selective medium containing 500 mg / L Geneticin (Gibco BRL) and 10% FBS ( Hereinafter, the medium was replaced with a selective medium. Ten days later, Geneticin-resistant colonies formed in the petri dish were transferred to 24-well plates and cultured in a selective medium for 3 days. Next, after the cells grown in the selective medium were transferred to a 6-well plate and further cultured in the selective medium for 4 days, Opti-MEM containing 0.02% CHAPS and 0.1 mM p-ABSF (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Gibco BRL) The medium was replaced with 1 ml, and the culture supernatant was recovered after further incubation for 48 hours. The obtained culture supernatant was concentrated using Centricon YM-3 ultrafiltration membrane (Amicon) and then mixed with an equal volume of Tris SDS sample buffer. This sample was heat-treated at 95 ° C. for 5 minutes, then electrophoresed on an 18% SDS-polyacrylamide gel, and the electrophoretic protein was transferred from the gel onto a nylon membrane. Next, the nylon membrane is blocked with Block Ace (Snow Brand Milk Products Co., Ltd.) for 1 hour and reacted with anti-FLAG antibody (1/2000 dilution, SIGMA) for 1 hour in PBS containing 0.05% Tween20 (PBS-T). It was. After washing 5 times with PBS-T, the mixture was reacted with HRP-labeled anti-mouse IgG sheep antibody (1/2000 dilution, Amersham Pharmacia Biotech) for 1 hour in PBS-T. After washing 5 times with PBS-T, chemiluminescence was detected using an ECL coloring kit (Amersham Pharmacia Biotech) and Hyperfilm ECL (Amersham Pharmacia Biotech). As a result, the largest amount of the target gene product of approximately 16 kDa was detected in the cell culture supernatant derived from the CHO-K1 / mMLP.FLAG # 2-1 strain. -Selected as K1 cell line.
[0087]
Example 6 Preparation of MLP antiserum and detection of recombinant MLP protein using the antiserum
Anti-MLP antiserum was prepared as follows. First, it is represented by SEQ ID NO: 31 in which one cysteine is further added to the C-terminus of the peptide chain corresponding to the amino acid sequence from the valine at the 105th residue to the aspartic acid at the 124th residue of the mouse MLP precursor protein. Known synthetic peptide (Val-Lys-Glu-Gln-Arg-Val-Tyr-Gln-Glu-Ala-Thr-Lys-Glu-Ile-Pro-Thr-Thr-Asp-Ile-Asp-Cys) Was chemically synthesized. Rabbits (SPF Japanese White Rabbit) were immunized with antigens obtained by binding KLH (keyhole limpet hemocyanin) as a carrier to this peptide. After a total of 7 immunizations, whole blood is collected, a serum fraction is obtained by a known method, sodium azide (final concentration 0.1%) is added as a preservative, and the sample is anti-MLP antiserum. It was.
Next, the reactivity of the antiserum to various recombinant proteins was examined by Western blot analysis. First, in addition to the mouse MLP-FLAG fusion protein described in Example 4, mouse MLP protein (no FLAG tag), human MLP-FLAG fusion protein, human MLP protein (no FLAG tag), mouse MIA-FLAG fusion protein, mouse Each expression vector plasmid of MIA protein (without FLAG tag) was constructed. As in Example 4, the construction was performed by inserting a DNA fragment of interest that had been previously PCR-cloned into the EcoRI and SalI sites, which are cloning sites of pCAN618FLAG. Each base sequence of the primer DNA set used for each PCR reaction is SEQ ID NO: 27 and SEQ ID NO: 32 for mouse MLP protein (without FLAG tag), and SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO for human MLP-FLAG fusion protein. : 34, for human MLP protein (without FLAG tag), SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 35, for mouse MIA-FLAG fusion protein, SEQ ID NO: 36 and SEQ ID NO: 37, for mouse MIA protein (without FLAG tag) Are base sequences represented by SEQ ID NO: 36 and SEQ ID NO: 38. As template DNA, mouse MLP protein (without FLAG tag) is pDRL128vM as in Example 4, and human MLP-FLAG fusion protein and human MLP protein (without FLAG tag) are pDRL128vH obtained in Example 1, For mouse MIA-FLAG fusion protein and mouse MIA protein (without FLAG tag), cDNA prepared from mouse melanoma cell line B16 was used. The introduction of each expression vector plasmid thus obtained into COS-7 cells, and Western blot analysis using an anti-FLAG antibody for each culture supernatant obtained were performed according to the method of Example 4. It was. In addition, Western blot analysis using anti-MLP antiserum was performed by using the antiserum (diluted 1000 times) as a primary antibody and horseradish peroxidase-labeled anti-rabbit IgG antibody (Amersham pharmacia biotech; 5000 times) as a secondary antibody. The method was performed according to the method for Western blot analysis using an anti-FLAG antibody except that (dilution) was used.
FIG. 2 shows the results of Western blot analysis using an anti-FLAG antibody, and FIG. 3 shows the results of Western blot analysis using an anti-MLP antiserum. The anti-MLP antiserum showed cross-reactivity to human MLP as well as mouse MLP, which is a protein derived from the antigen peptide, and its reactivity was hardly changed. In addition, mouse MLP-FLAG fusion protein and human MLP-FLAG fusion protein also reacted with the antiserum and were not affected by the presence of the FLAG tag. On the other hand, since no signal was detected for mouse MIA-FLAG fusion protein and mouse MIA protein (no FLAG tag), it was found that the antiserum was specific to MLP molecular species.
Furthermore, FIG. 4 shows the result of immunostaining according to a known method for the mouse MLP-FLAG-expressing CHO cell line obtained in Example 5 using the antiserum. In a control experiment using preimmune rabbit serum, each cell was not stained, but all cells were stained when the antiserum was used, indicating that the antiserum also reacts with native MLP protein. became.
[0088]
Example 7 Expression of MLP protein in cartilage tissue
Using the anti-MLP antiserum obtained in Example 6, detection of MLP protein in cartilage tissue was attempted. As the test sample, mouse (BALB / c) femoral head cartilage was frozen and crushed with liquid nitrogen, extracted with TRIS SDS βME SAMPLE BUFFER (Daiichi Kagaku), and centrifuged to remove the residue. . A sample equivalent to one mouse per lane was electrophoresed by SDS-PAGE (15-25%), and then subjected to Western blot analysis using anti-MLP antiserum in the same manner as in Example 6. As a result, since a signal was detected at almost the same migration position as that of the mouse MLP recombinant protein, it was revealed that the MLP protein was expressed in the cartilage tissue.
Further, in order to examine the expression of human MLP mRNA in various human tissues other than cartilage tissue, a DNA fragment encoding the human MLP precursor protein obtained in Example 1 and [α- 32 A probe was prepared by the method of Multiprime DNA labeling system (Amersham pharmacia biotech: RPN. 1601Y) using P] dCTP (Amersham pharmacia biotech: 6000 Ci / mmol), and the probe (specific activity 1.3 × 10 6). Ten cpm / μg), Human MTE TM Hybridization was performed on Array (CLONTECH: # 7775-1). Hybridization conditions were in accordance with the manual attached to the array membrane. Final washing was performed at 0.1 × SSC and 0.1% SDS at 55 ° C., and detection was performed using BAS-2000 (Fuji Film). As a result, the signals obtained on the array were slightly substantia nigra and fetal brain spots with the control human chromosomal DNA (100 ng, 500 ng), but both signals were near the detection limit, The expression level was judged to be extremely low at the transcription stage. Therefore, it was strongly suggested that MLP protein is specifically expressed in cartilage tissue.
[0089]
Example 8 Effect of MLP recombinant protein addition on various gene expression changes in in vitro cartilage differentiation model
In the in vitro cartilage differentiation model using ATDC5 cells described in Example 3, the effect of addition of MLP recombinant protein on various gene expression changes was examined. In the same manner as in Example 4, the MLP recombinant protein was purified and concentrated by performing affinity column chromatography using an anti-FLAG antibody from a COS-7 cell culture supernatant expressing mouse MLP-FLAG fusion protein by a known method. A standard was used. The protein was added to ATDC5 cells every 2 days from the first day of setting the model system, and the cells were collected after 10 days of culture. The expression of each gene was examined by the RT-PCR method as in Example 3. As a result, in the protein-added cell group, suppression of the expression of each marker gene such as aggrecan, type II collagen, type X collagen and the like whose expression level increases with differentiation was observed. On the other hand, the expression of PTH / PTHr receptor, which suppresses cartilage differentiation, was not significantly affected. From this, it was found that MLP protein has an inhibitory effect on cartilage differentiation in this model system using ATDC5.
[0090]
Example 9 Analysis of gene encoding rat MLP precursor protein (rMLP)
First, a DNA fragment encoding a part of rMLP was obtained by the following PCR method.
That is, 4 pmol each of the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 21 as a sense strand primer and the oligo DNA represented by SEQ ID NO: 22 as an antisense strand primer, respectively, and 10 x Advantage TM 2 PCR Buffer (Clontech) 2 μl, 50 x dNTP mix (Clontech) 0.4 μl, 50 x Advantage 2 Polymerase Mix (Clontech) 0.4 μl, template DNA containing 2 μl of SD (IGS) rat pituitary cDNA solution Prepare 20 μl of the mixture and use a thermal cycler (GeneAmp TM PCR system model 9700 (Perkin Elmer)), 95 ° C., 1 minute, then 95 ° C., 10 seconds → 54 ° C., 10 seconds → 72 ° C., 1 minute repeated 35 cycles, then at 72 ° C. for 3 minutes A PCR reaction was performed using a program for extension reaction. After the reaction completed solution was electrophoresed on a 2.0% agarose gel, the gel was SYBR TM When stained with Green I nucleic acid gel stain (Molecular Probes), a band corresponding to DNA amplified by the PCR reaction was confirmed at a position near 300 bp in terms of molecular weight marker. In order to recover the DNA fragment and determine its base sequence using the Chiaquick Gel Extraction Kit (Qiagen) TM TA-cloning using 2.1-Topo (Invitrogen), the plasmid was Escherichia coli Epicurian Coli XL10-Gold TM It was introduced into a competent cell of the strain (Stratagene). From the ampicillin-resistant transformant colonies appearing on the ampicillin-containing LB agar medium, a clone that had retained the plasmid into which the foreign DNA fragment had been inserted was selected, and the plasmid DNA, pDRL128vR was prepared from the clone. . To determine the nucleotide sequence of the inserted DNA, pDRL128vR was used as a template DNA, and commercial primer DNA (Bca BEST Primer RV-P (Takara Shuzo Co., Ltd.)) was used as a sequence primer. TM The sequencer reaction using the BigDye Terminator Cycle Sequencing FS Ready Reaction Kit (Perkin Elmer) was performed according to the conditions in the attached document. TM PCR system model 9700 (Perkin Elmer)), and then the reaction sample was DNA sequencer ABI PRISM TM 377 (PerkinElmer).
As a result, pDRL128vR contains a DNA fragment of 261 base pairs represented by SEQ ID NO: 40 encoding a part of a novel rat MLP precursor protein consisting of 87 amino acids represented by SEQ ID NO: 39. : A 307 base pair DNA fragment represented by 41 was contained.
Next, the gene encoding the protein was subjected to genome walking in order to examine the structure further 5 ′ upstream and 3 ′ downstream from the base sequence. Rat GenomeWalker as test material TM Kit (Clontech) is used, and the method is TaKaRa Ex Taq as an enzyme for PCR reaction. TM Except for the use of (Takara Shuzo), we followed the attachment of the kit. First, as a gene specific primer, two kinds of oligo DNAs (rMLPGW F1 (SEQ ID NO: 42), rMLPGWF2 (SEQ ID NO: 43)) corresponding to a part of the base sequence shown in SEQ ID NO: 40 and a part of the sequence Two oligo DNAs (rMLPGWR1 (SEQ ID NO: 44) and rMLPGWR2 (SEQ ID NO: 45)) having complementary sequences were chemically synthesized. These are rMLPGWF1 in the 1st PCR reaction for 3 ′ downstream DNA acquisition, rMLPGWF2 in the subsequent nested PCR reaction, rMLPGWR1 in the 1st PCR reaction for 5 ′ upstream DNA acquisition, and rMLPGWR2 in the subsequent nested PCR reaction. Using. With respect to each amplified DNA fragment obtained by these reactions, each base sequence was analyzed while comparing homology with the base sequences of cDNAs encoding human and mouse MLP precursor proteins starting from the above primer sequence site. As a result, from the revealed primary structure of the genome, the rat MLP precursor protein is a protein consisting of 128 amino acid residues represented by SEQ ID NO: 47 encoded by 384 base DNA represented by SEQ ID NO: 46. It became clear that there was. The homology at the amino acid level between rat MLP precursor protein and human MLP precursor protein and mouse MLP precursor protein reached 84.3% and 96.0%, respectively. The homology was only 26.5%. Rat MLP is a protein consisting of 110 amino acid residues represented by SEQ ID NO: 49 encoded by 330 base DNA represented by SEQ ID NO: 48: and represented by SEQ ID NO: 50 from rat MLP precursor protein. Like the mouse MLP, it is considered that a signal peptide consisting of 18 amino acid residues is processed and produced.
Plasmid pDRL128vR carrying DNA encoding part of the rat MLP precursor protein obtained in this example was introduced into Escherichia coli XL10-Gold, and transformant: Escherichia coli XL10- Gold / pDRL128vR was obtained.
[0091]
【The invention's effect】
The polypeptide of the present invention and the DNA encoding the same can be used, for example, for diagnosis, treatment, or prevention of bone / joint diseases and pathological angiogenesis. In addition, the polypeptide of the present invention is useful as a reagent for screening for compounds or salts thereof that promote or inhibit the activity of the polypeptide of the present invention. Furthermore, since the antibody against the polypeptide of the present invention can specifically recognize the polypeptide of the present invention, it can be used for detection, quantification, neutralization, etc. of the polypeptide of the present invention in a test solution. it can.
Furthermore, by using the promoter of the present invention, proteins (any useful gene product etc.) can be expressed predominantly (preferably specifically) in non-human warm-blooded animal cartilage and in large quantities, Can contribute to the field of gene therapy.
[0092]
[Sequence Listing]
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[0093]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Human MLP precursor (hMLP), mouse MLP precursor (mMLP), human MIA precursor (hMIA), mouse MIA precursor (mMIA), rat MIA precursor (rMIA) and bovine MIA precursor (bMIA) ) Amino acid sequence.
FIG. 2 shows the results of Western blot analysis performed in Example 6. Anti-FLAG antibody was used as the primary antibody.
In the figure, lane 1 is mouse MLP (no FLAG tag), lane 2 is mouse MLP-FLAG, lane 3 is mouse MIA (no FLAG tag), lane 4 is mouse MIA-FLAG, lane 5 is human MLP (no FLAG tag) ), Lane 6 shows a lane in which the culture supernatant of COS-7 cells into which mouse MLP-FLAG has been introduced are electrophoresed.
FIG. 3 shows the results of Western blot analysis performed in Example 6. Anti-MLP antiserum was used as the primary antibody.
In the figure, lane 1 is mouse MLP (no FLAG tag), lane 2 is mouse MLP-FLAG, lane 3 is mouse MIA (no FLAG tag), lane 4 is mouse MIA-FLAG, lane 5 is human MLP (no FLAG tag) ), Lane 6 shows a lane in which the culture supernatant of COS-7 cells into which mouse MLP-FLAG has been introduced are electrophoresed.
FIG. 4 shows the result of immunostaining performed in Example 6. The left panel shows the results of a control experiment using preimmune rabbit serum, and the right panel shows the results of an experiment using anti-MLP antiserum.

Claims (17)

列番号:24で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステル、またはそれらの塩。 SEQ ID NO: polypeptide comprising the amino acid sequence represented by 24, its amide or its ester, or salts thereof. 列番号:6で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、
そのアミド、もしくはそのエステル、またはそれらの塩。
SEQ ID NO: polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by 6,
The amide or ester or salt thereof.
列番号:26で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステル、またはそれらの塩。 SEQ ID NO: 26 polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by, its amide or its ester, or salts thereof. 列番号:12で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステル、またはそれらの塩。 SEQ ID NO: 12 polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by, its amide or its ester, or salts thereof. 請求項1〜4のいずれか1項記載のポリペプチドをコードする塩基配列からなるDNAを含有するDNA。  DNA containing DNA consisting of a base sequence encoding the polypeptide according to any one of claims 1 to 4. 前記塩基配列が配列番号:23で表される塩基配列である請求項5記載のDNA。  6. The DNA according to claim 5, wherein the base sequence is the base sequence represented by SEQ ID NO: 23. 前記塩基配列が配列番号:4で表される塩基配列である請求項5記載のDNA。  The DNA according to claim 5, wherein the base sequence is a base sequence represented by SEQ ID NO: 4. 前記塩基配列が配列番号:25で表される塩基配列である請求項5記載のDNA。  The DNA according to claim 5, wherein the base sequence is the base sequence represented by SEQ ID NO: 25. 前記塩基配列が配列番号:10で表される塩基配列である請求項5記載のDNA。  The DNA according to claim 5, wherein the base sequence is the base sequence represented by SEQ ID NO: 10. 請求項5記載のDNAを含有する組換えベクター。  A recombinant vector containing the DNA according to claim 5. 請求項10記載の組換えベクターで形質転換された形質転換体。  A transformant transformed with the recombinant vector according to claim 10. 請求項11記載の形質転換体を培養し、請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチドを生成せしめることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の製造法。  The transformant according to claim 11 is cultured to produce the polypeptide according to any one of claims 1 to 4, the polypeptide according to any one of claims 1 to 4, its amide, or its A method for producing an ester or a salt thereof. 請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩に対する抗体。  An antibody against the polypeptide according to any one of claims 1 to 4, an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof. 請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチドまたはその塩の軟骨分化抑制機能を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング方法。  The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof is used, and the function of inhibiting the differentiation of cartilage of the polypeptide according to any one of claims 1 to 4 or a salt thereof is provided. A screening method for a compound or a salt thereof that promotes or inhibits. 請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチドまたはその塩を含有してなる請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩の軟骨分化抑制機能を促進または阻害する化合物またはその塩のスクリーニング用キット。  The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, or a salt thereof, comprising the polypeptide according to any one of claims 1 to 4, its amide, or an ester thereof, or a salt thereof, promoting a cartilage differentiation inhibiting function or A kit for screening an inhibitory compound or a salt thereof. 請求項1〜4のいずれか記載のポリペプチド、そのアミド、もしくはそのエステルまたはその塩を含有してなる組成物。  A composition comprising the polypeptide according to any one of claims 1 to 4, an amide thereof, an ester thereof or a salt thereof. 請求項13記載の抗体を含有してなる組成物。  A composition comprising the antibody according to claim 13.
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