JP2001526891A - ママスタチンのヌクレオチドおよびタンパク質配列およびその使用法 - Google Patents
ママスタチンのヌクレオチドおよびタンパク質配列およびその使用法Info
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Abstract
Description
は、本発明は、乳癌の診断および治療に有用なタンパク質であるママスタチン(
Mammastatin)をコードする核酸配列に関する。
疾患のうちの1つであることを示している。癌の研究では、乳癌の原因を決定す
ることができず、適当な癌療法または妨害法を見出さなかった。
療法により治療されるであろう。患者が転移性乳癌を患っているならば、脳、骨
および肝臓などの離れた領域における癌を除去するために、放射線および多用量
の化学療法が必要でなる。
特に、転移性乳癌の治療に無効である。下記の表はチャーチル・リビングストン
(Churchill Livingston)、Clinical Oncology, 1995から抜粋したものであり 、現在の治療方法および予期される生存率に関して利用可能であるデータをまと
めている。
全くない。局所疾患は、癌全部を除去することができるなら、外科的手術によっ
て有効に治療され得る。乳癌および転移性癌に由来する細胞の増殖を停止できる
乳癌の有効な新規の治療法が即急に必要である。そのような療法は局所の乳癌の
治療、転移性疾患の長期にわたる治療に有用であり、および腫瘍の外科的切除の
後の追跡治療として有用である。他の応用には、初期治療としておよび防御的使
用としての増殖インヒビターを含む。
方法は、乳癌の初期検出を有意に改善した。しかしながら、これらの方法を用い
て、疑わしい腫瘍はさらに、該腫瘍が良性または悪性であるかを決定するための
、および組織型および悪性の程度の決定を試みるための病理学的検査ために、外
科的切除をしなければならない。この病理学的診断は、以後の治療プロトコール
に何を使用するかを決定するために役立つ。
一般的に決定的ではない。CA 15−3およびCA 27−29などの利用可能
なマーカーは転移の指標として使用されるが、しかしながらそれらは特異的では
ない。例えば、新規のかつ特異的な乳癌マーカーを使用して、乳癌の有効かつ信
頼できる診断が可能である診断手段および方法の必要性が多大である。さらに、
乳癌の早期発見および早期診断用の信頼でき、かつ簡単な方法が顕著に必要とさ
れている。好ましくは、そのような早期発見方法は、乳癌の初期段階で乳癌を同
定し、進行した転移疾患による乳癌の進行を追跡し、ついで乳癌または進行した
疾患の罹患傾向を診断するであろう。より好ましくは、該診断方法は、例えば血
液などの体液などの分析によって組織生検なしに使用することができる。
***組織および腫瘍へのエストロゲンの効果に関する研究は、エストロゲンが乳
房組織の第1次増殖開始因子であることを示唆している。エストラジオール感受
性増殖因子が特徴付けられた。さらに、本来ホルモンの影響を受けない***細胞
増殖因子もまた記載される。
血小板由来増殖因子(PDGF)、インスリン様増殖因子(IGF−1)および
トランスフォーミング増殖因子(TGF)αが挙げられる。他方、TGF‐βは
***組織の増殖を抑圧することを示している。
新生物的増殖は、調べなければ、年間何千人もの女性の死因である調節不可能に
増殖する悪性腫瘍に進行する。***細胞増殖を特異的に抑圧することができる増
殖阻害因子は、乳癌の診断および治療において使用するため、機能的手段を提供
する。
列およびアミノ酸配列を同定し、ついで精製したタンパク質としてインヒビター
を組換え的に発現させることは非常に有効である。該核酸配列および/または組
換え的に製造したインヒビターを使用した診断および治療方法は乳癌の診断およ
び治療において非常に利用性が高い。
ら単離し、ついで特徴付けた。現在ママスタチンは正常***細胞により製造され
るが乳癌細胞では製造されないことがわかっている。さらに、現在、血液中のマ
マスタチンの減少または不在が乳癌の存在と相関することもわかっている。活性
化ママスタチンの投与により乳癌細胞の増殖が妨害される。
クエンシングされ、ついで宿主細胞中で組換え的に***細胞の増殖の活性インヒ
ビターとして発現されている。単離し特徴付けられた核酸配列(配列番号:1)
およびその推定アミノ酸配列(配列番号:2)は乳癌の診断および治療において
使用するための独特かつ特異的な手段を提供する。
であるママスタチンをコードする単離し、精製した核酸配列を提供する。本発明
はまた、ママスタチンの核酸配列、ママスタチンのアミノ酸配列および精製した
***細胞増殖インヒビターを製造し、乳癌を診断および治療するためのママスタ
チン核酸またはアミノ酸配列を利用する方法、キットおよび組成物を含むプラス
ミドおよびベクターを含む。本発明組成物には、ママスタチン核酸配列およびそ
のRNA産物に特異的にハイブリダイズするプローブおよびプライマーを含む。 本発明はママスタチンを投与することによって乳癌を治療する方法をさらに含
む。
増殖インヒビターである。***細胞増殖インヒビターは正常ヒト***細胞の増殖
によってならし培地中に存在する阻害性タンパク質活性として最初は記載された
。阻害活性は正常ヒト***細胞からのならし培地中で同定されたが、ヒト乳癌細
胞の増殖によってならし培地中では同定されなかった。阻害活性はバイオアッセ
イと約53、49および44kDa(アービン(Ervin, Paul R.)、ミシガン大学 博士論文、1995)の分子量を有する3つのタンパク質に存在する抗体の作成
によって決定した。
ることが決定された。リン酸化されていない44kDaの形態(non-ph 44 kD form
)は活性インヒビターではないが、リン酸化した49kDaおよび53kDaの形態は
乳癌細胞の増殖を阻害する。活性53および/または49kDaリンタンパク質は 正常ヒト***細胞によって発現されるが、一般的に乳癌細胞では製造されない。
癌細胞の中にはリン酸化を欠如しており、不活性な44kDaタンパク質を製造す るものもある。
活性を示すデータをまとめたものである。
めに50ng/mlを必要とする。イン・ビトロおよびイン・ビボ臨床データ実験は 、該効果は可逆的であり、低濃度で癌細胞増殖を停止させるためには、インヒビ
ターの反復投与が必要であることを示唆している。しかしながら、50ng/mlを 超えた用量で、ママスタチンは細胞壊死などのような組織学によって示されるよ
うに、アポトーシスを誘発するようである。
り、活性化ママスタチンを製造する腫瘍は全くないので、ママスタチン置換療法
は乳癌治療のための治療法として理想的である。以下の例で提供された臨床デー
タはママスタチン置換療法の有効性を証明する。
れ、シークエンシングされ(配列番号:1)、全部で3つの(53、49、およ
び44kDa)分子量のタンパク質をコードすると決定されており、「ママスタチ ン(Mammastatin)」と名づけられた。3形態の分子量における差異はタンパク 質のリン酸化の範囲が原因であると決定された。培養中のヒト正常***細胞(N
HMC)によって製造されたママスタチンおよび組換え的に発現されたママスタ
チンはヒト乳癌細胞の増殖を阻害し、乳癌の治療における治療剤として有用であ
る。
ンの減少した血液レベルは乳癌の進行と相関があることを示している。以下の実
施例中に記載したようにこの活性インヒビターの存在のための血液血清のスクリ
ーニングおよびモニタリングは特異的かつ有効な診断手段を提供する。
るアミノ酸配列(配列番号:2)を表1に示す。この配列は、以下の実施例でさ
らに詳しく記載するように、ヒト正常***細胞cDNAライブラリーからのママ
スタチンcDNAのクローニングおよびシークエンシングによって同定した。ク
ロマトグラフィーによって精製されたインヒビターは、以前にはアミノ酸分析を
可能にするほど十分に単離されず、標準的技術によってタンパク質インヒビター
をシークエンシングする初期の試みは失敗した。クロマトグラフィーによって精
製されたインヒビタータンパク質に対して作成された抗体を使用するcDNAラ
イブラリーのスクリーニングの試みにより、活性のあるクローンを製造できなか
った。これらの問題を克服するために、ママスタチンをコードする遺伝子を、ペ
プチドシークエンシングおよびヒト正常***細胞cDNAライブラリーの縮重オ
リゴヌクレオチドスクリーニングにより同定した。
によって精製したインヒビターに対して作成された抗−ママスタチン抗体を用い
てアフィニティー精製された。精製したタンパク質画分を、トレーサーとして少
量(105cpm)の32P標識で補った。標識したトレーサータンパク質は、以 下の実施例により詳しく記載するように32Pの存在下で増殖した細胞のならし培
地から精製した。該タンパク質は臭化シアンで開裂し、ついで開裂した断片を32
P標識したタンパク質のオートラジオグラフィー分析によってママスタチンとし
て同定した。開裂により製造された最も豊富な標識されたペプチドがシークエン
シングされた。
パク質は、縮重オリゴヌクレオチドを製造するために使用される。ついで、縮重
オリゴヌクレオチドを、ヒト正常***細胞cDNAライブラリーをスクリーニン
グするのに使用した。
リゴヌクレオチドにハイブリダイズする。このクローンは、さらに特徴付けられ
、抗−ママスタチン抗体によって認識された発現のタンパク質を発現することが
示された。該クローンは、ノーザンブロット分析、イン・ビトロ転写および翻訳
アッセイおよび増殖阻害アッセイによってママスタチンをコードすると査定され
た。ママスタチンcDNAインサート(pMammB)を含むpcDNA3クローンをアメリ
カン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection
) に寄託し、受託番号第97541号を付与された。pMammB(配列番号:2)か
ら発現した組換えタンパク質は、トランスフェクションした哺乳類細胞株のイム
ノブロットによって検出され、ついで乳癌細胞に対する増殖阻害活性を保有する
ことを示した。cDNAクローンを完全にシークエンシングし(実施例3参照)
、BLAST DNAデータベースに対して唯一のものであるとわかった。
ト正常および癌性の***細胞の増殖を阻害する機能を果たす。「ヒト」なる語は
、タンパク質の源を制限することを意図しているわけでなく、またヒト細胞およ
び組織にのみ与える阻害効果を制限することを意図しているわけではない。個体
のママスタチンの核酸配列およびアミノ酸配列は幾分、タンパク質の構造または
機能を変えずに変化するかもしれない。さらに、生化学の分野の当業者であれば
、核酸配列またはアミノ酸配列の修飾が分子の構造および/または機能を変更せ
ずに起こるかもしれないことを認識するであろう。例えば,該核酸配列は修飾さ
れ、ある特定の細胞宿主の最適な既知のコドンを用いて所望のアミノ酸配列の最
適発現を可能にする。 本発明の核酸配列は乳癌の治療における治療法および診断方法において使用す
るため、高度に精製されたママスタチンの大容量を製造するのに有用である。
989年11月30日に公開されたPCT出願公開公報WO89/11491号
参照。これらの抗体は、クロマトグラフィーによって精製されたインヒビタータ
ンパク質に対して作成され、***細胞増殖にママスタチンタンパク質の阻害効果
を与えるのを妨げることが示されている。
モント(Freemont)、カリフォルニア)より市販されて利用できる7G6および
3C6および6B8を含む。6B8抗体を作成するハイブリドーマ細胞はアメリ
カン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC受託番号第HB10152
号)から入手可能である。これらの各抗体はママスタチンの全部で3つの分子量
形態のものに結合し、ドットブロットおよびウエスタンブロットを含む免疫学的
アッセイにおいて有用である。該7G6抗体は縮重したタンパク質サンプルのウ
エスタンブロット分析またはELISA分析に好ましい。該抗体3G6および6
B8はELISAアッセイ、例えば実施例に具体的に記載した条件下でのアッセ
イにおいて使用されるであろう。
る標準的方法を用いて製造され得る。抗体製造のために使用した抗原はNHMC
の培養または組換え的に発現されたママスタチンから得られるかもしれない。
害性ママスタチンを検出するためのイン・ビトロアッセイを提供する。乳癌およ
び進行性転移性疾患は、患者のサンプル中のママスタチンタンパク質の存在およ
び型とヒト正常***細胞または癌性***細胞のママスタチンタンパク質の存在お
よび型との相関によって診断される。患者の血液または組織サンプルは、ママス
タチンタンパク質、例えば豊富なママスタチンタンパク質および/またはママス
タチンの分子量形態などに関して分析される。以下で議論するように、特に高分
子量のママスタチンのリン酸化された形態であるママスタチンの存在または喪失
は乳癌と相関があり、かつ進行した転移性の疾患の指標である。
液サンプルのELISAまたはウエスタンブロット分析を含むイムノアッセイに
より行う。好ましくは、組換えママスタチンの標準は、信頼可能なインヒビター
レベルの量に関する標準曲線を提供するように使用される。そのようなイムノア
ッセイは以下の実施例に示すドットブロットアッセイおよびウエスタンブロット
アッセイによって例示される。本発明の別の好ましい態様において、腫瘍生検の
ような組織サンプルは免疫組織化学または患者の腫瘍細胞を培養することおよび
ママスタチンの発現のための培養物を試験することによって分析される。
的な抗体を含む:抗−サイトケラチン抗体などの上皮組織のサンプルとして採取
された***組織を同定するための抗体および抗−ママスタチン抗体である。例え
ば、イムノブロット形式を用いて,乳癌細胞を含むと疑われる組織をホモジナイ
ズし、SDS/PAGEゲルで分離し、膜にトランスファーし、抗−ケラチンお
よび抗−ママスタチン抗体の両方で調べる。ペルオキシダーゼまたはアルカリホ
スファターゼなどの適当なマーカーシステムにコンジュゲートさせたアイソタイ
プ特異的第2抗体を使用して、結合した抗体を検出する。ついで、結合した第1
および第2抗体を含む膜を公知の比色または蛍光光度法技術を用いて発色させ、
公知の方法によって定量する。
スタンブロットなどによりママスタチンのリン酸化に関して分析する。高分子量
(53/49kDa)ママスタチンの減少または不在が乳癌の進行と相関がある。
の製造および増幅に、および診断法および治療法において使用されるママスタチ
ンタンパク質およびその部分の簡易単離に有用である。
rogen))などの適当な核酸配列発現ベクターにクローニングされ、および昆虫 細胞における発現にはpAcD3Xバキュロウイルス発現ベクター(ファーミン ギン(PharMingin)、サン・ディエゴ、カリフォルニア)にクローニングされ、
標準的な方法によって公知のシステムにクローニングされる。市販されており利
用可能な発現ベクターは、標的配列が転写および翻訳調節領域へ作動可能に結合
するようなベクターの部位へのクローニングのため提供する。
転換、エレクトロポレーションなどの公知の方法を用いて適当な宿主細胞に発現
ベクターが導入される。適当な宿主細胞には、COS細胞およびCHO細胞、Hi
gh 5およびSF9昆虫細胞、バキュロウイルスおよび酵母細胞を挙げられる。他の 宿主細胞には、大腸菌(E.coli)DH5αなどの大腸菌株、およびサルモネラ・テ ィフィムリウム(Salmonella Typhimurium)などの無毒性同遺伝子型サルモネラ
種のアデニル酸シクラーゼを欠乏した欠失変異体およびcAMP受容体タンパク質、
異種遺伝子内のサルモネラ変異体およびBio/Tech, 6: 693 (1988)に記載される ような他のサルモネラワクチン株を挙げられる。
た活性型インヒビターを製造するためのキナーゼ活性を持つタンパク質を発現す
ることができる。宿主細胞は、ママスタチンをコードするcDNAでトランスフ
ェクションすることによってスクリーニングされるであろう。形質転換した細胞
によって製造されたタンパク質の分析は、例えば、イムノブロットにより、およ
び以下の実施例に記載するように、例えばMCF7細胞増殖などの***細胞の増
殖を阻害するためのタンパク質の能力によって潜在的に宿主細胞になり得るシス
テムをスクリーニングするのに使用することができる。
たはママスタチンタンパク質に特異的な抗体との応答性を含む多様な方法によっ
てスクリーニングする。形質転換した細胞は、pcDNA3または他のプラスミド
またはママスタチンをコードする核酸配列を含む他のベクターを運搬する適当な
宿主細胞である。そのような1つのプラスミドはpMammAからの2.4kbBamHI-Xho
Iインサートを運搬するpcDNAプラスミド(pMammB)であり、メリーランド州
ロックビルのアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションに1996年2月
22日に寄託し、受託番号第97451号を付与されている(実施例5参照)。
および翻訳よって製造するために使用される。発現ベクター系から製造されたタ
ンパク質は正常および癌性の***細胞の増殖を阻害する(実施例7参照)。例え
ば、該ベクターでトランスフェクションされたCos7宿主細胞などの真核細胞は、
ならし培地中で、ママスタチンを発現および分泌する。ならし培地は正常および
癌性の***細胞の増殖を阻害する(実施例8参照)。
推定される配列を有する約2400アミノ酸残基のポリペプチドであり、表1に
示す。クローニングされたママスタチン核酸配列(配列番号:1)から発現され
るタンパク質は乳癌細胞(MCF-7)の増殖を阻害する。
ができる。精製した組換えママスタチンは、患者のサンプル中でインヒビターの
診断アッセイのための信頼できる標準として有用である。組換えママスタチンタ
ンパク質はまた、乳癌細胞の増殖を阻害または妨害するための精製された治療剤
として有用でもある。
段によるNHMC培養物から製造される。ママスタチンリンタンパク質は治療的
に使用され、例えば乳癌の治療における***細胞の増殖を阻害する。好ましくは
、ママスタチンは該タンパク質のリン酸化を達成するために高等真核細胞におい
て製造される。組換えママスタチンタンパク質は宿主細胞または合成手段によっ
て製造する。
投与に関しては好ましくは注入によって投与し、血流におけるインヒビターのレ
ベルを増加し、***細胞とインヒビターの相互作用を高める。 該タンパク質は、リン酸化タンパク質治療剤の送達に関する当該技術分野にお
いて公知の方法によって患者に送達されてよい。概して、該インヒビターはデリ
バリービヒクルと混合し、注入によって投与される。
ィー(modality)の型および疾患の程度によって変化するであろう。ママスタチ
ンは、10ng/mlの濃度で乳癌細胞の約50%を阻害し、イン・ビトロで約20
−25ng/mlで増殖を停止し、有用な治療投与量範囲は1日用量約2.5μgか ら約250μgの投与である。好ましくは、約125μg/日の投与量である。
投与の目的は、生理学的範囲からわずかに高い範囲(50〜75ng/ml)で最終
的な身体用量となることである。インヒビターの高用量(>50ng/ml)により 、処理細胞の組織化学にみられるようにアポトーシスが誘発される。臨床的使用
に関して、好ましい用量の範囲は、転移性疾患の初期治療のために約500ng/
mlであり、その後約50ng/mlの維持用量となる。以下の実施例において報告さ
れた最初の臨床研究は、約50ng/ml〜約750ng/mlの1日投与量がステージ
IVの乳癌患者における寛解を誘発するのに十分であることを示している。
タチンの増殖阻害レベルを維持するためにインヒビターの複数の投与が必要であ
ろうことが予期される。また、ママスタチンは一般的に細胞殺傷剤よりは細胞増
殖抑制性剤として機能するので、該インヒビターの最大効果は、乳癌患者におけ
るインヒビターレベルの一定の維持を必要とすると予期される。
を妨害するためには、より低い維持用量(>50ng/ml、好ましくは20〜50n
g/ml)が使用される。
な用量とは血液中のママスタチンの生理学的レベルを維持するものであることを
示す。投与は、毎日が好ましく、しかし例えば、持続的な注入、徐放性補給(de
pot)、または2−3日ごとに1回の注入などによってもよい。逸話としての証 拠は、持続的な投与はフィードバック阻害を誘発し、従って好ましい投与計画は
約25〜28日間毎日ママスタチンを投与した後、2〜5日投与をやめることを
示唆する。
のアッセイは、乳癌の罹患の高い危険性を保有する集団のスクリーニング、乳癌
発症の早期発見および治療期間中の患者のインヒビターレベルのモニターのため
、乳癌患者のスクリーニングに有用である。例えば、患者の血液ママスタチンの
分析は、正常のコントロールまたは該患者の以前のママスタチンのプロフィルに
比較して、高分子量のリン酸化ママスタチンの量の減少を示すかもしれない。そ
のような変化は乳癌の危険の高まり、乳癌の早期発症、および転移性乳癌の進行
と相関がある。リン酸化、活性化、49/53kDママスタチンに関する診断ア ッセイは、例えば、ウエスタン・ブロット、ELISAなどのイムノアッセイに
よるか、または特異的な抗−ママスタチン抗体を用いる。例えば血清中などのス
クリーニングは、例えば、ドット・ブロット・アッセイなどのイムノアッセイに
よるのが好ましい。
内で)アッセイされるべきであり、4℃で保存されるか(1年以内)、または凍
結させて長期保存すべきである。サンプルはアッセイの時期まで凍結させている
のが最も好ましい。
スタチンの検出のためのアッセイキットが提供される。スクリーニングアッセイ
は、血清中のママスタチンを検出または定量するためのドット・ブロット・アッ
セイなどのイムノアッセイが好ましい。そのようなスクリーニングキットには、
抗−ママスタチン抗体およびコントロール抗体を含む場合もあり、および/また
はママスタチンコントロールまたは標準を含む。第2のスクリーニングアッセイ
は***組織のママスタチンを分析する。該アッセイキットには必須試薬および該
組織が***上皮であることを特異的に決定するための抗体、例えば抗−サイトケ
ラチン抗体および特異的な抗−ママスタチン抗体と該組織を反応させるための手
段を含む。市販されており利用可能な抗体混合物であるパン−ケラチン(pan-ke
ratin)(シグマ(Sigma))は好ましい抗−サイトケラチン抗体である。
によって引き起こされる。抗−サイトケラチン抗体の使用により、誤ったポジテ
ィブアッセイに対して警戒する。抗−ママスタチン抗体で染まらないか、または
44kDママスタチンのみを発現する***上皮細胞は形質転換細胞である。従って
、例えば***組織から単離され、および抗−サイトケラチン抗体で陽性となるよ
うな***上皮しての組織を最初に同定し、ついで抗−ママスタチン抗体との第2
の陽性反応を同定することによって擬陽性が避けられる。
とが実験により明らかだったので、分析の好ましい方法は、例えばウエスタン・
ブロット分析などによって、53/49kDおよび44kD形態の間で区別すること
である。 本発明はさらに以下の実施例を参照して定義される:
ら単離した。総RNA調製物からmRNAを単離した。使用された方法はガーナ
ー(Garner I.)「アイソレーション・オブ・トータル・アンド・ポリ・A+R NA・フロム・アニマル・セルズ(“Isolation of total and poly A+RNA from
animal cells")」、Methods Mol. Biol.(1994)28:41−7に記載さ
れている。
Zapに挿入し、ついでショート(Short JM.)ら(1988)Nucleic Acids Rese
arch 16:7583に記載される方法に従って大腸菌XL1-blue中で増幅した。
用いてママスタチンをコードする核酸の存在に関してスクリーニングした。その
縮重オリゴヌクレオチドは以下のようにして得る:
トワーク(Cooperative Human Tissue Network)より入手した。その組織をソウ
ル(Soule)ら、In Vitro, 22:6(1986)に記載される手法に概して従 い、コラゲナーゼ処理により還元した。
X処理したウマ血清(シグマ)、0.1μg/mlのコレラ毒素(シグマ)、0.5 μg/mlヒドロコルチゾン(シグマ)、10ng/ml上皮増殖因子(EGF、コラ ボラティブ・リサーチ(Collaborative Research)、ベッドフォード、マサチュ
ーセッツ)、10μg/mlインシュリンおよび1μg/mlペニシリン/ストレプト
マイシンを補給した。ウマ血清をCHELEXレジンで室温で3時間処理して血清カル シウムを除去した。
素、50mMトリスpH7.5、0.5%β−メルカプトエタノール、0.5%TRITON X-
1000(溶解バッファー)で溶解させ、氷上で3分間超音波処理した。
el)陰イオン交換樹脂(シグマ)上で分画した。溶解産物を樹脂を充填したカラ
ム(50mlの使い捨て、バイオ・ラド(Bio Rad)上に負荷し、ついでカラムの 容量の10倍量の溶解バッファーで洗浄した。物質は、重力の供給によってのみカ
ラムから流出した。画分は、最初に、塩の存在下で溶出バッファー(8Mの尿素
250mlおよび50mMのトリスpH7.5)を最初に含む閉鎖混合チャンバーに5
MのNaClを含む溶出バッファーを持続的に重力の供給によって流して製造された
塩勾配で溶出した。
のように抗−ママスタチン抗体である7G6でドット・ブロットによって***細胞
増殖インヒビターの存在に関して分析した。
オン交換カラム上で分離し、50mMのNaClを含む溶出バッファー中のpH勾配( pH8〜pH3)を持続的に減少させて溶出した(pH勾配をつくるために、pH3の
緩衝尿素を持続的に最初のpH8のバッファーに混合した。)。画分(2ml)を 回収し、上記のように7G6抗体で分析した。
10のに濃縮した(アミコン・セントリプレップ(Amicon Centriprep)、10k
D切断)。濃縮した保存物を前もって染色した分子量標準(シグマ)とともに分 取SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)によってサイズ画分した。
溶出を透析チューブ中でランニングバッファー(192mMのグリシン、25mM のトリス(pH8.3)、0.1%SDS)1ml中にそのゲルストリップを置くことによっ
て行った。そのチューブをサブマリン電気泳動装置中に設置し、終夜25ボルト
で電気溶出した。電流を2分間逆行させ、ランニングバッファー(現在は溶出し
たタンパク質を含む)を除去した。溶出したタンパク質の純度を、銀染色で分析
SDS PAGEによって、またトウビン(Towbin)ら、J. Clin. Chem. Clin. Biochem
. 27:495〜501(1989)に記載されるような手法に従いチェックした
。銀染色PAGEによって決定されるように少なくとも70%純度の画分を貯蔵し、
濃縮し、ついで凍結乾燥して粉末形態とした。
ートすることによって、臭化シアンで開裂させた。使用した方法はフリーモント
(Freemont)ら、Arch. Biochem. Biophys. 228:342−352(1986
)中に記載されている。臭化シアン開裂タンパク質のサンプルを2回蒸留し、脱
イオン化した水に透析し、再び濃縮し、ついで凍結乾燥して粉末とした。
し、分取15%SDS PAGEおよび電気溶出によってPVDF膜上にトランスファーする
ことによって分離した。
房細胞ならし培地から単離される。正常細胞をリン酸欠如した8mlのDMEMでイン
キュベートし、200μCi/mlの32P-オルトリン酸および1%の透析したウシ胎
児血清を補った。細胞をならし培地を回収する前に、32P存在下で24時間増殖 させることができた。
区分を保存し、ついで銀染色およびオートラジオグラフィーをともなってSDSPAG
Eによって分析した。保存されたタンパク質を濃縮し、凍結乾燥して粉末とし、 ついで臭化シアン開裂の前に上記のように精製した未標識タンパク質の多量と結
合させた。標識したタンパク質の添加はリン酸化ママスタチンペプチドを含む臭
化シアン開裂断片のトレースの便利な方法を提供する。開裂したペプチドを上記
のように分取PAGE上で分離した。
、X線フィルムに曝した後、2つの標識された約20kDおよび22kDのバンドが 見ることができた。これら2つのペプチドを膜から切り出し、ウラー(Ullah Al
t)らBiochem. Biophys. Res. Comm. 203:182−189(1994)に記
載の方法を用いて、ユニバーシティ・オブ・ミシガン・バイオメディカル・リサ
ーチ・コア・ファシリティー(University of Michigan Biomedical Research C
ore Facility)でエドマン法によってシークエンシングした。2つのペプチドの
各々のアミノ酸配列をNIH「BLAST」サーバーを用いて公知のデータベースと比較
した。その2つのペプチドは新規であることがわかった。
ラ(Jerala)、Biotechniques13:564−567(1992)において記載 される方法による標準的な第3の位置の縮重を用いた。20kDペプチドから該配
列「gly-gln-leu-glu-tyr-gln-asp-leu-arg」(配列番号:3)を使用した。: 22kDのペプチドから配列「tyr-glu-arg-asp-leu-lys-gly-arg-asp-pro-val-al
a-ala」(配列番号:4)を使用してオリゴヌクレオチドの複数の種を製造した 。縮重オリゴヌクレオチドを高圧液体クロマトグラフィーによって精製した。
ゼ(BRL、ベテスダ(Bethesda)、メリーランド)で末端ラベルし、再度T4
DNAキナーゼバッファー(60mMのトリス(pH 7.8)、10mM MgCl2、15mM
β−メルカプトエタノール)を1.5mg/mlで再度懸濁させた。ついでオリゴヌ クレオチド(250μM)を0.33μMのATP、25μキナーゼバッファー 中の5単位のキナーゼと37℃で2時間インキュベートした。32P‐リン酸の取 り込みをTCA沈殿(15%TCA、4℃、15分)によって決定した。典型的な
取り込みは109cpm/mgDNAであった。
せた細菌を、トップアガー(感染細菌培養の1/10希釈から7%NZYMトップア
ガーの6ml)プレート15cmのNZCYM(10g、NZアミン(ベーリンガー・マンハ
イム)、5gのNaCl、5gの酵母抽出物、2gのMgSO4、1gのカザミノ酸)上 にプレーティングした。プラーク含有プレートにファージの変性(denatureatio
n)の前15分間ニトロセルロース膜をかけた。ファージを0.5M NaOH、1.5M N
aCl飽和したワットマンペーパー上で5分間のブロッティングフィルター(DN Aサイドアップ)により変性させた。フィルターをH2Oですすぎ、1Mトリス(p
H7.0)、1.5M NaCl中で5分間インキュベートした後、20×SSCおよび2×S
SCそれぞれ5分間インキュベートした。フィルターを乾燥させ、80℃で1時間 焼くか、または紫外線光線下放置してDNAを固定した。燒結フィルターを1%
SDSと2×SSC中で30分間洗浄し、ついで50%脱イオン化ホルムアミド、 5×Denhart's溶液、1%SDS、5×SSCおよび100μg/ml変性サケ***D NAで37℃でプレハイブリダイズした。
7cpm/mlを加えた、実施例2で記載したようにして調製したプレハイブリダイゼ
ーションバッファー中の標識縮重オリゴヌクレオチドとハイブリダイズした。フ
ィルターを37℃で30分間2×SSCで洗浄した後、50℃で30分間2×SSCに
1%SDSを加えた溶液中で3回洗浄した。フィルターを2×SSCで短くすすぎ、乾
燥させて、ついで24〜48時間コダックAR‐5フィルムに露光して陽性プラ
ークを同定した。
プレート(10cm)をSMバッファーを含むファージの1/10,000希釈で 細菌に感染したXL1−Bを用いてNZCYM(1mM MgSO4)中で作成した。プラーク
を上記のように8時間感染した細菌をインキュベートすることにより製造し、つ
いで標識した縮重オリゴヌクレオチドでスクリーニングする前にニトロセルロー
スにトランスファーした。スクリーニングは、本質的にはクロチェック(Krocze
k, RA.)、J Chromatogr 618:133−45(1993)に記載されるのと同様
に、107cpm/mlの標識したDNAおよび50℃で30分間2×SSCの最終的な 洗浄ストリンジェンシーを用いて行われた。 さらなる分析に関して選択されたクローンは、両方の縮重オリゴヌクレオチド
によって認識されるものであった。このクローンは「pMammA」と名づけられた。
カル・リサーチ・コア・ファシリティーで自動化シークエンサーを用いてシーク
エンシングし、ついでまた15%DNAシークエンシングゲルを用いたジデオキ
シシークエンシングおよび35Sヌクレオチドを有する放射標識DNA断片によっ
てシークエンシングした。使用した方法はラスケン(Lasken RS)ら、Proc. Nat
l. Acad. Sci. USA 82:1301−5(1985)に記載されている。
ーンをヌクレオチド配列の確認のために再度シークエンシングし、特に記載され
るように、潜在的な過誤の疑いのある部分には注意した。 最初に得られた配列情報は、すべての読み取り枠において多くの停止コドン、
およびとりわけGCリッチな領域中に明らかな誤りを含んでいた。最初のクロー
ン(pMammA)を注意深く再シークエンシングした。得られた核酸配列は内部の停
止コドンを含んでおらず、表1(配列番号:1)に示すとおりである。
・ビトロゲン(In Vitrogen)にサブクローニングした。ママスタチンcDNA を実施例4に記載されたようにして入手したpMammAをBamHIおよびXhoI制限エン ドヌクレアーゼで消化することによって単離した。制限酵素はプラスミドをママ
スタチンクローンインサートの末端で切断し、線形のプラスミド断片および線形
挿入断片を作成した。消化したサンプルを電気泳動装置中に沈めた1.2%アガ ロースゲルのウェル中に静置し、50Vの電流を2時間流した。電気泳動はDN
A断片をサイズに基づいて分離し、大きなプラスミドDNA断片はゲル上で一層
遅い移動速度を有する。2.4kbを含むアガロースゲルの一部を臭化エチジウム 染色によって可視化し、ついでゲルを紫外線ボックスの上に置いて観察した。2
.4kbママスタチン断片をゲルから切り出し、ついで透析チューブに置き、つい で該DNAをホウ酸トリスバッファーTBE(0.089Mホウ酸トリス、0.0
89Mホウ酸、0.002M EDTA)に電気溶出し、回収し、エタノール沈殿
した。
DNA断片を受容するようにした。pcDNA3プラスミドをBamHIおよびXhoI制 限エンドヌクレアーゼで消化し、消化が完了した後、そのDNAを子牛腸ホスフ
ァターゼの存在下で1時間インキュベートして5'リン酸を除去する。pcDNA 3サンプルをついでフェノール抽出し、エタノール沈殿する。
間インキュベートした後、4℃で終夜保存した。ライゲーション反応が完了した
後、そのDNAを使用して大腸菌コンピテント細胞を形質転換する。サブクロー
ニングをアンピシリン選択コロニーからプラスミドDNAを精製することによっ
て確認した。そのプラスミドをBamHIおよびXhoI制限エンドヌクレアーゼで消化 した。消化したDNAサンプルをアガロースゲル上に置き、ついで電気泳動で分
離した。正しいサイズのママスタチンDNA断片を含むプラスミドをpMammBと
命名し、ついでアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Typ
e Culture Collection (ATCC))に1996年2月22日に寄託し、受領番号: ATCC97451号が付与された。
用いて、製造者により示唆されたプロトコールを利用してCos-7サル繊維芽細胞 をトランスフェクションした。トランスフェクションした細胞を回収前2日間増
殖させた。トランスフェクションした細胞を標準プロトコールを用いて細胞をト
リプシン処理することによってプレートから除去した(トリプシン2.5ml(0. 25%シグマ)を37℃で5分間細胞のフラスコ内でインキュベートした。RPMI
培地に10%FBS(ウシ胎児血清)を補給したものの7.5mlアリコートを加えて
細胞を遠心によって回収する)。細胞を血球測定計によって数え、107細胞/m
lでSDS PAGEサンプルローディングバッファー中で溶解した。細胞溶解産物を8 〜15%のSDS-PAGE勾配ゲル(バイオラド)上で分離し、ついでトウビンらJ. C
lin Chem Clin Biochem(1989年8月)27(8): 495-501中に記載される方法を用い てナイロン膜にトランスファーした。その膜を抗−ママスタチンモノクローナル
抗体7G6でプロービングした。結合抗体をペルオキシダーゼコンジュゲートGA
M−IgMで検出し、ECL(アマシャム)によって発色させた。
s-7細胞はママスタチンタンパク質(レーンA)と同時に移動する免疫応答性 のタンパク質を発現した。空のベクターPCDNA3単独でトランスフェクショ
ンしたCos-7細胞はイムノブロット実験を行った場合に免疫応答性のタンパク質
を発現しなかった(レーンB)。
的特徴を有するタンパク質を合成することができるcDNAインサートを含むこ
とを説明している。さらに、44、49および53kDの免疫応答性のタンパク質
が、pMammBでトランスフェクションしたCos-7細胞において発現された。これら
のタンパク質は、以前に正常ヒト***細胞で同定したママスタチンタンパク質と
同じ分子量で移動した。この免疫応答性タンパク質の群は、空のベクターpcDN
A3でトランスフェクションしたCos-7細胞中では同定されなかった。
4kDママスタチンを示す。これは4℃でNHMC標準を長期間(>1年)貯蔵す
ることによって製造された人工産物であり、時間をかけて高分子量の形態の分解
が引き起こされたものである。より新鮮なNHMCサンプル(<1年)または凍 結サンプルを用いたときは、44kDタンパク質は常に高分子量形態より少ない。
ることができる。pMammAインサートをファーミンゲン(Pharmingen(サン・ディ エゴ、カリフォルニア))から市販されており入手可能であるpAcG3Xにサブクロ
ーニングした。このベクターにより、コーディング領域のグルタチオンS−トラ
ンスフェラーゼ(GST)遺伝子上流の一部を有するGSTとの融合タンパク質
として、ママスタチンの製造が可能となる。
いてシフト)を調製した。プライマーはpMammAクローンにハイブリダイズし、お
よびpMammA鋳型DNAと典型的なPCR反応において、pAcG3X中のGST遺伝子の
リーディング・フレームに挿入することができるpMammAPCR産物を増幅した。
ついでそのベクターを使用してHigh5(イン・ビトロゲン)宿主昆虫細胞をト ランスフェクションしたところ、GST−ママスタチン融合タンパク質を発現す
るが、これはグルタチオン樹脂(グルタチオンアガロース、キアゲン(Qiagen) 、チャッツワース(Chatsworth)、カリフォルニア)を用いて宿主昆虫細胞から
容易に精製した。
ーディングフレームを含むように、5'プライマーとしては、BamHI認識部位(GG
ATCC)、pMammA配列の一部およびpBluescriptベクターからのいくつかの5'配列
を含むように調製した。該3'プライマーも同一で、SmaI認識部位(GGGCCC)、pM
ammA配列の一部およびpBluescriptのいくつかの配列を含むように調製した。 使用したプライマーのセットを以下の表に示す。
タチンをコードすることができるクローンを製造した。その活性化クローンは、
High5を形質転換するために使用する場合、形質転換した細胞中で免疫学的に反
応性のママスタチンを製造した(図2参照)。 他の公知の真核生物発現系を同様にママスタチンタンパクを製造するために使
用してよい。
s RNA転写キットを用いて行ってママスタチンRNAを製造した。製造された
RNAをストラタジーン・イン・ビトロ・エクスプレス・翻訳キット(Stratage
ne In Vitro Express translation kit)を用いてタンパク質に翻訳した。ママ スタチンRNAの翻訳から製造されたママスタチンタンパク質は、培養中で***
細胞増殖を阻害することを示した。
含む12ウェルプレート中の細胞に添加した。平行実験の培養を翻訳産物および
抗−ママスタチン抗体3C6の両方で最終濃度30μg/mlで処理した。
ベートしたストラタジーン・イン・ビトロ・エクスプレス・翻訳キット(すなわ
ちベクターとして採用)で翻訳したタンパク質産物で処理した。これらの溶解産
物はママスタチンタンパク質を製造する適当な機構を持たない。
の細胞数をコールターカウンター(Coulter counter)を用いて計算した。各サ ンプルの細胞数を平均できるように各培養条件には3つのサンプルを用い、阻害
%を網状赤血球溶解液で処理したコントロール細胞と比較することによって決定
した。 図3に示すように、pMammBのタンパク質翻訳産物はMCF-7細胞増殖を阻害した 。この阻害は、抗−ママスタチン抗体3C6の存在下で大きく低減されるかまたは
阻止された。
ェクションしたCos−7細胞から入手したならし培地を用いて行った。ならし培 地によって引き起こされる増殖阻害は、抗−ママスタチン抗体の添加によって阻
害された。
104細胞/mlにてプレーティングした。細胞を終夜付着させ、ついで、(1) 空のベクターpcDNAでトランスフェクションしたCos-7細胞(陰性コントロー
ル)、(2)pMammBでトランスフェクションしたCos-7細胞(pMammB-Cos)、(
3)MHMCならし培地、または(4)ならし培地ではない培地のいずれかから
のならし培地(3日間培養)の10%の容量を補った。平行のMCF−7細胞の
培養に30μg/mlの3C6阻害抗体を補った。処理したMCF−7細胞を6日間増 殖させて、ついで血球測定計によってカウントした。
付けしていない培地中でインキュベートしたMCF-7細胞の増殖と比較することに
より、細胞増殖の阻害を決定した。データを図4に示すが、pMammBで形質転換し
た細胞からのならし培地が正常なヒト***細胞のならし培地と同様に有効に乳癌
細胞増殖を阻害したことを示している。この阻害は抗−ママスタチン抗体の存在
下で阻止された。
した細胞サンプルをミニ−プロテイン(Mini-Protean)II装置で10%のSDS −PAGE(25μg/ サンプル)上で分離した。タンパク質をニトロセルロー
スへトランスファーし、抗−ママスタチンモノクローナル抗体7G6またはIgMコ ントロール抗体でプローブし、アルカリフォスファターゼコンジュゲート第二抗
体であるヤギ抗−マウスIgMをNBT/BCIP基質系とともに利用して陽性の抗体の反
応を比色分析により検出した。そのデータを図5に示す。
抗体によって強く認識される49および53kDにて移動する二重線のタンパク質
、および第3の弱い免疫応答性の44kDタンパク質を発現した。試験した4つの
腫瘍細胞株は44kDの免疫応答性タンパク質のみを発現するか(レーン1、4)
または免疫応答性のタンパク質は全く発現されなかった(レーン2、3)。
常細胞で行った実験の代表例である。正常細胞および癌細胞株での44kDタンパ
ク質の発現は各調製物で強度が変化した。
ml)を正常***細胞の培養中に24時間加えることにより32Pでラベリングした 。ならし培地を30kDの分子量制限のアミコン遠心により5倍に濃縮した。濃縮
した培地を濾過膜上でPBSにて1回すすいで過剰な未導入リン酸を除去し、PBS溶
出バッファーを用いたS-200 SEPHACRYL(ファルマシア、ウプサラ、スウェーデ ン)分子篩クロマトグラフィー(100cm×0.75cmカラム)によって分画し た。イムノブロットを上記のように調製し、7G6抗体でプロービングした。
中で同定した。この分析はママスタチンが分泌リンタンパク質であることを示し
ていた。分泌されたリンタンパク質は一般に知られていないので、細胞のブレフ
ェルディン(Brefeldin)A処理を利用して、ママスタチンが分泌あるいは細胞 破砕または漏出によりならし培地中に存在するか否かを決定した。ブレフェルデ
ィンAは真核細胞からのタンパク質の分泌を阻止する真菌性化合物である。ブレ
フェルディンAは正常な小胞体およびゴルジ体の機能を阻害し、小胞形成を阻止
する(アービン・ポール、1995、学位論文、第25頁)。たいていの分泌タ
ンパク質は膜結合小胞からエクソサイトーシスのプロセスによって細胞から遊離
され、小胞形成の阻止は多くのタンパク質の分泌を阻止する。NHMCがブレフェル
ディンAの存在下で増殖する場合、リン酸化ママスタチンはならし培地中で同定
されない。
射性標識した53kDタンパク質をホスホアミノ酸分析にかけた。MHMC細胞を32P −オルトリン酸と24時間インキュベートした。ついで、細胞溶解産物を抗−マ
マスタチン抗体7G6で免疫沈降し、以下のように精製した。53kDタンパク質 をトリプシンで消化し、ついで、酸で加水分解した。2次元の薄層クロマトグラ
フィーを使用してママスタチンのリン酸化アミノ酸を分析した。32P−アミノ酸 をホスホ−ser/thr/tyrコントロールと混合し、2D TLCプレート(20cm)の起
点に負荷した。サンプルを2次元で分離した:第1次元−pH1.9バッファー(
50mlギ酸、156ml氷酢酸/2000ml(1794H2O))、20分@1.5K ボルト;時計回りに回転;第2次元−pH3.5バッファー(10mlピリジン、1
00ml氷酢酸:1890ml H2O))、16分@1.3Kボルト;時計回りに回転。
ィーと比較することにより、53kDママスタチンタンパク質が3つのタイプのリ
ン酸化アミノ酸残基を含むことを示した。
びチロシン(Ty)が続き、これらは最も少ないリン酸化種である。しかしながら
、リン酸化アミノ酸残基の相対的な豊富さは天然タンパク質のものを表すもので
はない。というのは、酸加水分解がホスホチロシン残基からリン酸を遊離させ得
るからである。
ことができる。ママスタチンは、ママスタチンホスファターゼの異なる活性のた
めに、正常および腫瘍細胞の溶解産物中で異なってリン酸化される。NHMC溶解産
物中のママスタチンへ及ぼすホスファターゼの効果を調べた。
y)ら、Nature 370: 571-5 (1994))または活性化部位を含むイェルシニアホス
ファターゼ変異体(MYOP)を使用して、37℃で6時間、細胞溶解産物を消化し
た(YOPおよびMYOPはザ・ユニバーシティー・オブ・ミシガン、生化学研究室の ディクソン(S. Jack Dixon)博士より入手)。図6に示すように、正常ヒト乳 房細胞溶解産物のイェルシニアホスファターゼ(YOP)での消化は、抗−ママス タチンイムノブロットによって同定される53kDママスタチンタンパク質が減少
した量となる結果となった(レーンA)。対照的に、イェルシニアホスファターゼ
変異体(MYOP、レーンB)での消化は53kDのママスタチンタンパク質の同定を
変化させなかった。これら結果は、イムノブロットによる53kDママスタチンタ
ンパク質の同定がママスタチンタンパク質のリン酸化の状態の都合のよい測定手
段であることを示している。
)によるNHMCならし培地の処理を試験した。この変異体はNHMCならし培地の阻害
活性に影響は全く及ぼさなかった。抗−ママスタチン抗体7G6を用いたならし 培地の免疫沈降は阻害活性を除去した。
去することを示した。上記に示すように、YOPはまたNHMC溶解産物から53kD種 を除去した(図6)。
/mlの32P−リン酸とともに37℃で24時間インキュベートした。48時間後
、ならし培地を細胞培養液から回収し、5倍に濃縮した。ならし培地をTBSで洗 浄し、10kDの分子量のカットオフのアミコン・フィルターで濃縮した。細胞層
を、溶解バッファー、細胞溶解産物からの1.5ml/フラスコ(0.5%Triton X
-100、デオキシコール酸としてで2.01%SDS)およびならし培地中にこそぎと
った(テフロン細胞スクレーパー使用)。
加え、ついで混合物をさらに1時間インキュベートした。プロテインG PLUS
/AアガロースRスラリー(オンコジーン・サイエンス(Oncogene Science)) を加え、ついで混合物を室温で1.5時間インキュベートして抗体複合体を固定し た。
した。SES-PAGEローディングバッファー(50μl)を加えた後、サンプルを1
00℃で3分間加熱した。上清をSDS−PAGEにより分離し、ニトロセルロ ースにトランスファーし、さらにコダックX−ARフィルムに露光した。
Dおよび53kDリンタンパク質を同定した。癌腫細胞株では49kDおよび5
3kDリンタンパク質は認められなかった。癌腫細胞株MHC−7、T47D、
ZR−75−1およびMDA−MB−435は44kDの免疫応答性タンパク質を
発現したが、このタンパク質は32P−オルトリン酸で標識されなかった。
れることを示す。形質転換細胞株でのママスタチンのリン酸化の欠如は、そのタ
ンパク質の高分子量形態の欠如およびママスタチン阻害活性の欠如と相関してい
る。
殖させた。細胞培養物をTBSで3回洗浄し、ついでテフロンスクレーパーを用いて
TBS中にこそぎ入れた。細胞懸濁液を1000gの遠心でペレット化し、ついで 少量のTBS中に再懸濁した。各タイプの細胞のアリコートをタンパク質定量のた め取り出した。ついで、タンパク質濃度を溶解バッファー(0.5%TritonX−1
00および、各5μg/mlのアプロチニン、ロイペプチンおよびPMSFを加えたTBS
)2mg/mlに等しくした。等質量の正常細胞タンパク質および腫瘍細胞タンパク
質を混合し、37℃で3時間インキュベートした。正常細胞および癌腫細胞溶解
産物の平行混合を10nMオルトバナジン塩(Orthovandate(NaVO4))、ホスファ
ターゼインヒビターの存在下で行った。ついで混合物をSDS/PAGEにより
分離し、7G6抗体を用いてウエスタンブロットによって分析した。そのデータ
を図8に示す。
ク質および癌細胞タンパク質をプロテイナーゼの存在下で混合すると活性な53
kDインヒビターの量が減少する(レーンD)。しかしながら、チロシン−ホスファ
ターゼインヒビター(NaVO4)の存在下では、53kD種は混合物中に保持されてい
る(レーンC)。これらの結果は、癌腫細胞がママスタチンのリン酸化形態を排除 しうるホスファターゼ活性を発現することを示している。
析により定量的に測定できる。抗−ママスタチンモノクローナル抗体を用い、乳
癌細胞および正常***上皮からの細胞との間で該タンパク質の発現に一貫した差
異が存在するが示された。ママスタチンは、ヒトの正常な女性***組織中では抗
−ママスタチンモノクローナル抗体7G6を用いたウエスタンブロット分析によっ
て44、49および53kD種として認められた。乳癌細胞では、44kD種が首尾
一貫することなく認められたが、49または53kDの免疫応答性形態は決して認
められなかった。49および53kD形態が正常細胞中で同定される場合、それら
はリン酸化されている。44kD種はリン酸化されていない。従って、イムノブロ
ット分析を用い、ママスタチンの44および49kD種、および53kD種の発現を
観察することによってママスタチンがリン酸化されているか否かを決定すること
ができる。
疫吸着アッセイ(ELISA)をママスタチンの検出のために確立した。 抗体6B8を用い、10μg/mlまたは100μl/ウェルの濃度で、室温で3時
間または4℃で終夜、イムロン 1(Immulon 1)96ウェルマイクロタイタープ
レート(イムロン社)をコーティングした。プレートをTBS(150mM NaCl、1
00mM トリスpH7.4)中の2%BSA(シグマ)で30分間ブロックし、ついで2
%BSA溶液に50%に希釈した精製したママスタチンまたはサンプル血清ととも に37℃で1.5時間インキュベートした。マイクロタイタープレートを第二抗 体を加える前に、300μl/ウェルのTBSプラス0.1%TritonX-100で5分間 、3回洗浄した。
チン、N−ヒドロキシコハク酸エステル(N-hydroxy succinimate ester)(シ グマ)と室温で2時間または4℃で16時間インキュベートすることによってビオ チン化する。抗体を使用の前または保存前に、1MのNaCl、50mMのトリス(pH
7.4)、0.02%のアジ化物(NaN3、シグマ)に透析した。
N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(シグマ)とともに0.1M NaHCO
3中で室温にて2時間および4℃にて16時間インキュベートすることにより行 った。抗体を使用前に1M NaCl、50mMトリスpH7.4、0.02%ア ジド(NaN3、シグマ)中に透析した。
び100μl/ウェルにて添加し、37℃で1.5時間インキュベートした。マイ
クロタイタープレートを上記のようにTBSプラス0.1%Triton X-100で5分間で5
回洗浄した。第二抗体をアルカリホスファターゼ結合ストレプトアビジン(サザ
ン・バイオテクノロジー(Southern Biotechnology))で同定し、すべてのサン
プルについて2%BSA/TBS中、100μl/ウェルで1/1000の希釈にて1時 間インキュベートした。
、0.50mM MgCl2(シグマ))中で1mg/mlにて用いて比色的に発色させた。 マイクロタイタープレートを15分および30分間隔で405nmでELISAリ
ーダー上で読みとった。
スタチンを用い、低ナノグラム範囲でママスタチンのアッセイの感度を示すEL
ISAのための標準曲線を確立した(図9参照)。正常ヒト志願者血清中のママ
スタチンレベルの定量を、志願者から1ヶ月間、2日間隔で採取した血清サンプ
ルで行った。このアッセイにより正常ヒト女性血清中のママスタチンレベルが検
出可能であり、約10〜50μg/mlの間でで変化した(図10)。
ガン大学胸部ケアセンターで結節陰性(node negative)乳癌と診断された患者 を、処理の全経過を通じて、血清中のママスタチン発現について検査した。その
データを図11に示し、以下にまとめた。血清サンプルを、サイトトキシン、ア
ドリアマイシン、メトトレキセート、および5Fuを用いたホルモンサイクリング
(hormonal cycling)組み合わせモダリティープロトコールの全処置期間と通じ
て乳癌患者から回収した。凝血後、血清を遠心により全血から分離し、使用まで
−20℃で保存した。0.5%NFDM中で50%の濃度の血清150μlを用いたEL
ISAアッセイを、酵素結合した「サンドイッチ」アッセイにて6B8および3C6抗 −ママスタチン抗体を用いて2回行った。クロマトグラフィー精製したママスタ
チンで標準曲線を作成し、図9に示す曲線に匹敵するものとした。 ママスタチンの発現は患者によって変わり、処理の経過の間で変動した。ママ
スタチンレベルは、転移性疾患への進行とともに検出不能になることが一貫して
観察された。
に低レベルのママスタチンを有していた。ママスタチンレベルは、一般に、ホル
モンサイクリング、アジュバント化学療法プロトコールで上昇した。ママスタチ
ンレベルは、このプロトコールでも変動した。ママスタチンレベルは死直前の進
行疾患を患う患者では検出できなかった。患者のデータを以下の表に示すように
4つの群に分類した。
なった患者の群 III. 血清ママスタチンレベルが治療期間に上昇したが、ついで大きく変動し た患者の群 IV. 低レベルの血清ママスタチンを有していたが治療で検出不可能になった患
者の群。
River))に徐放性ペレットによりエストロゲンを0.72mg/ペレットにて、 17βエストラジオール(イノベーティブ・リサーチ(Innovative Rsearch)#
SE-121)の60日間放出を用いて補給した。エストロゲンを補給したマウスに3
×106MCF-7を60%マトリゲル中に注入当たり100μl、注射した。2回の 注射を、わき腹当たり1回、投与した。腫瘍細胞増殖の7日後、ママスタチンを
投与した。被験マウスに6週間の間、2日間隔で産生培地中のママスタチンの1
、2、または5μgを与えた。コントロールのマウスにはBSAを投与するか、また
は腫瘍を注射せずにインヒビター単独を注射した。
その結果を図13A−13Cに腫瘍の大きさを平均直径±標準偏差としてプロッ
トして示した。 本動物実験を、MDA-231腫瘍細胞を用いて繰り返した。細胞をMCF-7細胞に 関して上記で記載したように注射1回あたり2×106細胞で注射した。
で、必要な血中投与量より少ない結果となった。その後の腹腔内注射を用いた実
験では一層有効な処理となった。5μg/マウスの用量およびそれより多い用量で
腫瘍増殖が廃棄される。
細胞をトランスフェクションした。トランスフェクションした細胞を回収し、溶
解し、ついでその細胞溶解産物をウエスタンブロットで分析した。 図12に示すように、ママスタチン運搬レトロウイルスにてトランスフェクシ
ョンされた3T3細胞はリン酸化したママスタチンを発現した。
マスタチン遺伝子pMammAおよびpMammBが真正のママスタチンをコードしているこ
とを示していた。さらに、Cos−7細胞がタンパク質リン酸化を伴うママスタチ
ンの異なる形態を発現するという観察は、ママスタチンがヒト***細胞以外の真
核細胞にて製造される場合にリン酸化され活性であることを示唆している。安定
したトランスフェクタントを選択して組換えママスタチンの永続的な合成を可能
とした。
その組織をIII型コラゲナーゼ(ライフ・サイエンスィズ、ベテスダ、メリーラ ンド)を1g当たり4単位含む溶液中、ラミナーフローフード(Laminar Flow h
ood)中で滅菌状態で細かに切り刻んだ。この細かに切り刻んだ組織を終夜振盪 水浴中で37℃にてインキュベートしてコラゲナーゼ消化させた。
出された脂質を含む粘性液体を、遠心にかけて脂質、水性溶液、および他の細胞
型を分離した。コラゲナーゼ消化した物質を卓上遠心機で1000rpmにて室温 で約5分間回転させた。脂肪細胞および遊離脂質は、遠心チューブの上部半分に
分配され、吸引により抜き取り廃棄した。細胞ペレットの上に位置する水性上清
もまた、吸引により抜き取り廃棄した。残りの細胞ペレットを哺乳動物増殖培地
であるDMEM、pH7.4の滅菌溶液で洗浄した。洗浄は洗浄からの上清がもはや濁
らなくなるまで(例えば、約4回の洗浄)続けた。その洗浄した細胞を増殖培地
中に再浮遊させ、40℃で30分間重力によって沈降させた。赤血球は無核であ
り有核の上皮細胞よりも低密度であるため、この手順は、赤血球を含む上清を抜
き取ることによって沈降した上皮細胞から赤血球を除去することができる。この
沈降手順を細胞ペレットに赤色が残らなくなるまで、例えば約2回、繰り返した
。残る細胞ペレットを、5%ウマ血清、10μg/mlの上皮増殖因子、100ng/
mlのコレラ毒素、500ng/mlのヒドロコルチゾン、10μg/mlのインスリン、
100単位/mlのペニシリンおよびストレプトマイシン、および1mM濃度の塩化
カルシウムを含む富栄養DMEM/F12増殖培地中に再浮遊した。生理的濃度のカル シウムにより細胞接着および細胞培養中の増殖(outgrowth)が促進された。細 胞浮遊液を5%CO2濃度で37℃にて滅菌組織培養フラスコ中でインキュベー トした。
び血管組織は上記の遠心分画工程によって有意に減少させられる。結合組織細胞
は有意な量で存在する。上皮細胞でない細胞を除去するために、分別接着法を用
いた。繊維芽細胞、ニューロンおよび***組織における他の細胞型はすべて上皮
細胞より一層速やかに組織培養プラスチックに接着する。さらに、これらの細胞
型はすべて、組織培養プラスチックから上皮細胞よりも速やかにトリプシンによ
って除去される。***上皮細胞のための培養を富ませるために、単層を形成し始
めた培養液(最初のプレーティングの5〜7日後)をトリプシン:EDTA溶液(2
50:1(モル比))で処理する。細胞の大多数は、37℃でのインキュベーシ
ョンで5分以内に除去された。残った接着細胞は90%以上が上皮***細胞であ
った。これらの細胞を採り、上記の増殖培地に40μMの塩化カルシウムととも に戻した。繊維芽細胞をトリプシン処理した培養フラスコから除去し、遠心によ
り回収し、増殖培地に再浮遊させ、ついで組織培養プラスチックに37℃で30
分間プレーティングした。接着した細胞は大部分が繊維芽細胞であった。接着し
なかった細胞は有意に繊維芽細胞に富んでいた(50〜80%)。これら浮遊細
胞を除去し、新鮮な組織培養フラスコ中で沈降させた。この工程を2回繰り返し
て、上皮細胞が優勢な細胞集団を得た。コレラ毒素は上皮細胞の増殖を促進させ
繊維芽細胞の増殖は阻害するので、また繊維芽細胞は低減したカルシウムでは充
分に増殖しないので、その培養物は、上記低カルシウム培地中で1週間以内に約
100%の上皮細胞となった。これらの正常ヒト***細胞(NHMC)の培養物は、 培地中にママスタチンを産生した。
、これはヒト注射には適さない。ウマ血清タンパク質は精製してママスタチンタ
ンパク質から排除するか、または該血清を欠く培地中で細胞を増殖させなければ
ならない。正常細胞は、血清の不在下では7〜10日間しか維持することができ
ない。血清不含のママスタチンを有意な量で長期間にわたって製造するために、
細胞を無血清培地および血清を含む培地で交代で増殖させた。
た。細胞は、細胞がフラスコの利用可能な表面を覆いつくしたとき、増殖するに
つれて溶液中に伸び始めた。伸びつつある細胞を回収し、新しいフラスコに移し
た。コンフルエントに達したフラスコを滅菌食塩水で3回すすぎ、洗浄の間に5
分間食塩水でインキュベートして血清タンパク質を除去した。ついで細胞に無血
清の「産生培地」を与えたが、これは本質的に、血清、コレラ毒素およびヒドロ
コルチゾン欠く増殖培地であった。細胞を約4日(96時間)産生培地で維持し
、培地の回収および細胞の増殖培地への返還を少なくとも4日間行った。このよ
うにして製造されたママスタチンの典型的なバッチサイズは、1〜2リットルで
あった。
3000)、ニュー・ブランズウィック・サイエンティフィック(New Brunswick Sc
ientific)中でも製造されている。この潅流リアクターでは、細胞は組織培養処
理した線維細胞(fibracell)ディスクに接着した。細胞の接着したディスクを 反応容器中のバスケット中で維持し、培地で潅流した。NHMCをリアクターに導入
したとき、それらは線維細胞ディスクに集まり、培地の潅流によって栄養を与え
られる。ならし培地をリアクターから回収し、冷凍した。
該患者の診断されていないきょうだいからの血清、および該患者の母からの血清
と比較した(その家族は乳癌の家系である)。これら血清サンプルをママスタチ
ンの存在についてイムノアッセイで比較した。診断の日に採取した複数の乳癌患
者からの血液サンプルもまたイムノアッセイで分析した。正常なヒト***細胞(
NHMC)ならし培地を標準コントロールとして用いた。標準的なNHMCママスタチン は、クロマトグラフィー精製したママスタチンタンパク質標準を用いてドット・
ブロットアッセイで決定されるように約50ng/mlを含んでいた。
から血清を分離した。血清サンプル(250または500μl容量)を希釈なし に96ウェル(S & S Dot-Blot manifold)を用いて吸引によってニトロセルロ ースに適用した。ならし培地を実施例19のように調製した。ニトロセルロース
フィルター上のサンプルをTBS中のTriton X-100で洗浄し、脱脂粉乳(TBS中に5
%)でブロックし、5%の脱脂粉乳中の第1抗−ママスタチン抗体(7G6マウス
IgM)1μg/mlとともに室温で1.5時間インキュベートした後、5%の脱脂粉乳 中の第2抗体(アルカリホスファターゼにコンジュゲートしたヤギ抗−マウスIg
M)1μg/mlとともに室温で1時間インキュベートした。アルカリホスファターゼ
発色反応は、ニトロブルー−テトラゾリウムおよびBCIPを用いて進行させた。
地から得た標準曲線に対して定量した。健康な女性から得た血清は暗く色付けた
ブロットによって示されるように、容易に検出可能な量のママスタチンを含んで
いたのに対し、乳癌と診断された患者からの血清および診断されていない家族成
員からの血清は、ほとんどまたは全くママスタチンを示さなかった。
よび男性からさらなる血清を得た。血清を上記のように処理してママスタチンを
分析した。ドット・ブロットは発色反応の強度を示すために「陰性または低い」
または「陽性または高い」として評価した。データを以下の表に示す。
者29名にママスタチンタンパク質を利用できるようにした。このタンパク質は
上記実施例19の記載と同様にして製造したものであり、3mlの注射容量にて所
要用量で産生培地中にて提供された。患者は処方された計画に従って、このタン
パク質を静脈内投与された。一般に、1日用量を注射した。選択された投与量は
、患者の血流内で生理学的な量のママスタチン(例えば、健康な女性で5〜50
ng/ml)が提供されるものであった。各患者の投与量および頻度は以下の表に示 すとおりである。
生存できなかった。これらの6名の患者はママスタチンを投与される前に肝機能
不全の臨床的所見を呈し、本治療によっては助からなかった。1名の患者は肝臓
機能不全に陥る前に黄疸が低減する徴候を示したが、これら6名の患者は全員、
進行した肝臓癌を有する患者に共通する窒素毒素により死亡したと思われた。
の2ヶ月後には疾患のない状態であったと思われた。この患者は治療から外され
、2ヶ月以内に再発した。この患者はコントロール状態に戻ることはなく、肝臓
の疾患で死亡した。第二の患者は治療の4ヶ月後に死亡したが、本治療に対する
応答の徴候を示すことは決してなかった。これら後者の2名の患者ではママスタ
チンの投与量を10倍に増加したが、これらの患者のいずれにおいても毒性の徴
候は認められなかった。
の徴候を示し、有害応答の徴候はみられない。これらの患者のうちの3名は、マ
マスタチンの利益を受けているのか否かは明らかでない。他の16名の患者は、
正常レベルまでの腫瘍マーカー(CA15−3およびCA27−29)レベルの
低減、触診できる腫瘍の大きさの低減、MRI走査で認められるような疾患の減
退および痛みの低減を含む利益の明確な臨床的徴候を示している。これらの患者
のうちの数人は、疾患が無くなったと考えられる段階まで改善を示す。しかしな
がら、これらの患者にタンパク質を3日〜5日の期間与えないと、疾患の徴候を
全く示さない患者においてさえも、痛みの増大によって示されるように疾患の活
性の再開という結果となることが一貫して観察されている。タンパク質療法を再
生すると2〜4時間以内で増大した痛みの徴候が低減または除去される。
おり、負のフィードバックシステムを示唆している。この一定の血中レベルにお
ける衰退は、約28日の期間、毎日ママスタチンを投与し、その後2〜3日タン
パク質を投与しないことによってうまく回避できる。
HO)細胞、およびSf9昆虫細胞中を、ママスタチンcDNA配列を含むプラス ミドでトランスフェクションすることによってこれら細胞中で製造した。ママス
タチンcDNAはこれら産生細胞株のゲノム中に安定に組み込まれ、増殖阻害活
性と免疫応答性のタンパク質を分泌する。
を単離するため、これら細胞株を無血清培地中で約48〜72時間増殖させる。
培地を取り除き、タンパク質をならし培地から精製し、約0.1M〜約0.5Mから
塩化ナトリウム濃度勾配を用い、約0.2Mでママスタチン画分を回収する、ト リスバッファー(pH7.5)中でのイオン交換クロマトグラフィーにより精製する 。ついで、タンパク質画分を生理食塩水に対して透析し、必要であれば透析し、
ついで濾過滅菌する。
第X因子プロテイナーゼ開裂部位を含む。ママスタチン発現細胞を好ましくは1
%の血清含有培地中で培養し、ならし培地を回収し、ニッケルキレート樹脂に通
す。His−融合タンパク質はカラムに付着し、50mMトリス(pH7.5)、0.1M NaC
lで洗浄し、ついで10単位/mlの第X因子プロテイナーゼを含むトリス−N aClでゆっくりと溶出する。これによりママスタチンはHis−融合から遊離さ れる。ママスタチンを分子篩クロマトグラフィー、または上記のようにイオン交
換クロマトグラフィーによって分離する。 上記明細書、実施例およびデータは、本発明の組成物の製造および使用の完全
な記載を提供するものである。本発明の範囲から逸脱するこなく本発明の多くの
態様を行うことが可能であるので、本発明は添付の特許請求の範囲に存在する。
チンによる***細胞増殖の阻害を示すイムノブロットである。
し培地での処置により、ヒト乳癌細胞増殖における増殖阻害を示すグラフである
。
び44kDママスタチンの相対量を示すウエスタンブロットである。
。
である。
に正常細胞および癌性細胞の混合培養物中のママスタチンを示すウエスタンブロ
ットである。
示すグラフである。
フである。
ウエスタンブロットである。
の効果を示すグラフである。
示すグラフである。
のママスタチンの不在を示すドットブロットアッセイである。
る。
Claims (17)
- 【請求項1】 配列番号:1の核酸配列のコーディング配列を含む実質的に
精製し単離した核酸組成物。 - 【請求項2】 配列番号:2のアミノ酸配列を含む実質的に精製し単離した
タンパク質。 - 【請求項3】 請求項1に記載の核酸配列から製造される組換えタンパク質
。 - 【請求項4】 請求項1に記載の核酸配列のコーディング配列を含むプラス
ミドまたはベクター。 - 【請求項5】 請求項1に記載の組成物を含むママスタチンの決定用診断キ
ット。 - 【請求項6】 抗−ママスタチン抗体およびママスタチン標準を含むママス
タチンの決定用診断キット。 - 【請求項7】 請求項2に記載の組成物を含む医薬組成物。
- 【請求項8】 pMammB、ATCC受託番号第97451号のヒト核酸配列イ
ンサートを含む組成物。 - 【請求項9】 ***細胞癌腫の診断またはモニタリング方法であって、 ママスタチンタンパク質の存在について患者の血液または組織を分析し、ついで
、 正常コントロールに比較してママスタチンの不在または低減を***細胞癌腫に相
関させる ことを含む方法。 - 【請求項10】 該分析が患者サンプル中の53kDa、49kDa、および44
kDaのママスタチンの存在または不在の決定であり、該相関が、正常コントロー ルに比較して53kDaまたは49kDaのママスタチンの不在または低減を***細胞
癌腫の存在と相関させることである、請求項8に記載の方法。 - 【請求項11】 ヒト被験者における機能的なママスタチンのレベルをモニ
ターする法であって、工程: 約53kDa、49kDaおよび44kDaのサイズを有するママスタチンの3つの分子 量形態の存在について被験者の体液または組織の生物学的サンプルを分析し、つ
いで 正常または前患者のサンプルコントロールと比較した約53kDaまたは49kDaま
たは44kDaのママスタチンの量の減少を、機能的ママスタチンの量の減少と相 関させる を含む方法。 - 【請求項12】 ***細胞増殖阻害量のママスタチンを患者に投与する工程
を含む、乳癌を患う患者の治療方法。 - 【請求項13】 イン・ビボにおいてママスタチンの治療有効レベルを維持
するために該投与工程を繰り返す、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 該細胞に増殖阻害量のママスタチンを投与することを含む
、ヒト***細胞の増殖の阻害方法。 - 【請求項15】 該ママスタチンが請求項1に記載の組成物によってコード
される請求項11に記載の方法。 - 【請求項16】 該ママスタチンが請求項2に記載の組成物を含む請求項1
1に記載の方法。 - 【請求項17】 該ママスタチンが請求項7に記載の組成物を含む請求項1
1に記載の方法。
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