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JP2004091466A - 増殖分化因子−9 - Google Patents

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JP2004091466A JP2003043088A JP2003043088A JP2004091466A JP 2004091466 A JP2004091466 A JP 2004091466A JP 2003043088 A JP2003043088 A JP 2003043088A JP 2003043088 A JP2003043088 A JP 2003043088A JP 2004091466 A JP2004091466 A JP 2004091466A
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Johns Hopkins University
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Abstract

【課題】増殖分化因子−9(GDF−9)の異常な発現レベルと関係する細胞増殖性疾患、特に卵巣癌及び避妊用治療剤及び診療薬の提供。
【解決手段】GDF−9活性を抑制する薬剤が、抗GDF−9ポリクローナル抗体、抗GDF−9モノクローナル抗体、GDF−9ポリペプチドまたはアンチセンスポリヌクレオチド配列、それらの薬剤をコロイド分散系のリボソームであるレトロウイルス組換え発現ベクターを使用して細胞に導入する医薬組成物。
【選択図】なし

Description

【0001】
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、一般的には増殖因子に関するものであり、特定的には形質転換増殖因子−β(transforming growth factor−β:TGF−β)スーパーファミリーの新メンバーである増殖分化因子−9 (growth differentiation factor−3 :GDF−9)に係わるものである。
2.関連技術分野の説明
形質転換増殖因子−β(TGF−β)スーパーファミリーは、胚発生中の広範な分化過程に影響を及ぼす、構造的に関連したタンパク質の一群を包含する。このファミリーには、正常な雄性発達に必要とされるミュラー管阻害物質(MIS)(Behringer ら, Nature, 345:167, 1990);背−腹軸の形成および成虫原基の形態形成に必要とされるショウジョウバエのデカペンタプレジック(DPP)遺伝子産物(Padgett ら, Nature, 325:81−84, 1987);卵の植物極に局在するツメガエルVg−1遺伝子産物(Weeksら, Cell, 51:861−867, 1987);ツメガエル胚における中胚葉および前方構造の形成を誘導し得る(Thomsen ら, Cell, 63:485, 1990)アクチビン類(Mason ら, Biochem. Biophys. Res. Commun., 135:957−964, 1986);および新たな軟骨および骨の形成を誘導し得る(Sampath ら, J.Biol. Chem., 265:13198, 1990 )骨形態形成タンパク質(BMP、オステオゲニン、OP−1)が含まれる。TGF−βは、脂質生成、筋発生、軟骨形成、造血および上皮細胞分化を含めて、さまざまな分化過程に影響を与えることができる(再検討のため、Massague, Cell, 49:437, 1987を参照のこと)。
【0002】
TGF−βファミリーのタンパク質は、最初に大きな前駆体タンパク質として合成され、その後前駆体タンパク質はC末端側の約110〜140個のアミノ酸から成る塩基性残基のクラスターで加水分解切断を受ける。これらのタンパク質のC末端領域はどれも構造的に関連しており、その相同度に基づいて、それぞれのファミリーメンバーを別個のサブグループに分類することができる。特定のサブグループ内の相同性は70〜90%アミノ酸配列同一性の範囲であるが、サブグループ間の相同性は著しく低く、一般的にはせいぜい20〜50%の範囲である。いずれの場合も、活性種はC末端フラグメントのジスルフィド架橋二量体であると考えられる。これまでに研究された大半のファミリーメンバーでは、ホモ二量体種が生物学的に活性であるとされているが、インヒビン(Lingら, Nature, 321:779, 1986 )やTGF−β(Cheifetzら, Cell, 48:409, 1987)のような他のファミリーメンバーについてはヘテロ二量体も検出されており、これらはそれぞれのホモ二量体とは異なる生物学的性質をもつようである。
【0003】
インヒビン類およびアクチビン類は最初に卵胞液から精製されたもので、下垂体からの卵胞刺激ホルモンの放出に対して反対の作用を有することが分かっている。3種類すべてのインヒビン/アクチビンサブユニット(αa、βAおよびβB)のmRNAが卵巣で検出されているが、これらはどれも卵巣特異的ではないようである(Meunier ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85:247, 1988)。MISも顆粒膜細胞によって発現されることが判明しており、卵巣発達に及ぼすMISの効果がMISを異所的に発現するトランスジェニックマウスによりin vivo で(Behringer,前掲)、さらに器官培養によりin vitroで(Vigierら, Development, 100:43, 1987 )論じられている。
発現パターンが組織特異的である新規因子の同定は、その組織の発達および機能のより一層の理解をもたらすだろう。
【0004】
発明の概要
本発明は、細胞増殖分化因子GDF−9、該因子をコードするポリヌクレオチド配列、および該因子と免疫反応性である抗体を提供する。この因子は種々の細胞増殖性疾患、特に顆粒膜細胞腫のような卵巣の腫瘍を伴う疾患に関係があるようである。
従って、1つの実施態様において、本発明は、GDF−9と関係がある卵巣起源の細胞増殖性疾患を検出する方法を提供する。他の実施態様において、本発明は、GDF−9活性を抑制または増強することにより、GDF−9の異常な発現レベルと関係がある細胞増殖性疾患を治療する方法を提供する。
【0005】
発明の詳細な説明
本発明は、増殖分化因子GDF−9ならびにGDF−9をコードするポリヌクレオチド配列を提供する。TGF−βスーパーファミリーの他のメンバーと違って、GDF−9の発現は非常に組織特異的で、主に卵巣組織の細胞において発現される。1つの実施態様において、本発明は、GDF−9発現と関係がある卵巣の細胞増殖性疾患を検出する方法を提供する。他の実施態様において、本発明は、GDF−9活性を抑制または増強する薬剤を使用することにより、GDF−9の異常な発現と関係がある細胞増殖性疾患を治療する方法を提供する。
【0006】
TGF−βスーパーファミリーは多くの細胞型の増殖、分化、その他の機能を制御する多機能性ポリペプチドから成っている。かかるペプチドの多くは他のペプチド増殖因子に対してポジティブおよびネガティブの両方の調節作用を有する。本発明のGDF−9タンパク質とTGF−βファミリーのメンバー間の構造的相同性は、GDF−9が増殖および分化因子のファミリーの新メンバーであることを示す。他の多くのメンバーのすでに知られた活性に基づくと、GDF−9もまた診断薬や治療薬として有用であるような生物学的活性を有することが期待できる。
【0007】
例えば、TGF−βとの構造的相同を有することが見いだされた別の調節タンパク質はインヒビンであるが、これはFSHの下垂体分泌の特異的かつ強力なポリペプチド阻害物質である。インヒビンは卵巣の卵胞液から単離されている。FSHを抑制するために、インヒビンは雌雄両性の避妊薬としての使用可能性を有する。GDF−9は、卵巣特異的ペプチドであるから、同様の生物学的活性をもつかもしれない。また、インヒビンはある種の卵巣腫瘍のマーカーとして有用であることが分かっている (Lappohnら, N. Engl. J. Med., 321:790, 1989)。GDF−9も卵巣起源の原発性および転移性新生物を確認するマーカーとして有用でありうる。同様に、GDF−9は出生前スクリーニング法における発生異常の指示物質として役立つかもしれない。
【0008】
TGF−βファミリーの他のペプチドには精巣で産生されるMISがあり、これは雄性胚においてミュラー管の退行現象に関与している。MISはヌードマウスにおいてヒト卵巣癌の増殖を抑制することが分かった (Donahoe ら, Ann. Surg., 194:472, 1981)。GDF−9も同様に機能する可能性があり、それゆえ、抗癌剤として例えば卵巣癌の治療に有効であるかもしれない。
【0009】
GDF−9はまた増殖促進因子としても機能することができ、それゆえにin vitroでの種々の細胞集団の生存に有用である可能性がある。特に、GDF−9が卵成熟において何らかの役割を果たすのであれば、GDF−9は試験管内受精法で、例えば成功率を上げるのに有用であるかもしれない。また、TGF−βファミリーの他の多くのメンバーは組織修復の重要な媒介物質ともなる。TGF−βはコラーゲンの形成に対して著しい影響を及ぼすことが知られており、新生マウスでは顕著な脈管形成応答を生じさせる (Roberts ら, Proc. Natl. Acad. Sci.USA, 83:4167, 1986)。GDF−9も同様の活性を示して、例えば外傷や火傷による組織傷害の修復に有用であるかもしれない。
【0010】
本明細書中で用いる「実質的に純粋な」という用語は、他のタンパク質、脂質、炭水化物または自然界でGDF−9と結合している他の物質を実質的に含まないGDF−9を指す。当業者はタンパク質精製の標準的な技法を用いてGDF−9を純化することが可能である。実質的に純粋なポリペプチドは非還元ポリアクリルアミドゲル上で単一の主要バンドをもたらすだろう。GDF−9ポリペプチドの純度はまた、アミノ末端のアミノ酸配列解析によって決定することができる。GDF−9ポリペプチドは、GDF−9の活性が残っているという条件で、該ポリペプチドの機能性フラグメントを含むものである。GDF−9の生物学的活性を有する比較的小さいペプチドも本発明に含まれる。
【0011】
本発明はGDF−9タンパク質をコードするポリヌクレオチドを提供する。これらのポリヌクレオチドとして、GDF−9をコードするDNA、cDNAおよびRNA配列が含まれる。GDF−9の全部または一部をコードするポリヌクレオチドはすべて、それらがGDF−9活性を有するポリペプチドをコードするのであれば、本発明に含まれることが理解されよう。こうしたポリヌクレオチドとして、天然に存在するもの、合成されたもの、そして故意に操作されたものが挙げられる。例えば、GDF−9ポリヌクレオチドを部位特異的突然変異誘発にかけることができる。GDF−9のポリヌクレオチド配列はアンチセンス配列も含むものである。本発明のポリヌクレオチドは遺伝暗号の結果としての縮重配列を含む。20種類の天然アミノ酸が存在し、その大部分は1種類より多いコドンによって規定されている。かくして、すべての縮重ヌクレオチド配列は、該ヌクレオチド配列によってコードされるGDF−9ポリペプチドのアミノ酸配列が機能的に変化しない限り、本発明に含まれるものである。
【0012】
特に、本明細書中では、鎖長が1712塩基対で、ヌクレオチド29のメチオニンコドンから始まるオープンリーディングフレームを含むGDF−9のcDNA配列が開示される。コードされるポリペプチドは441個のアミノ酸から成り、ヌクレオチド配列解析で測定して約49.6kDの分子量を有する。GDF−9配列は、N末端の近傍に、分泌のためのシグナル配列を暗示する疎水性アミノ酸のコアを含んでいる。GDF−9はアスパラギン残基163、229、258および325に可能なN−グリコシル化部位と、アミノ酸303−306に推定上の四塩基タンパク質分解プロセシング部位(RRRR)を含む。GDF−9の成熟C末端フラグメントは135個のアミノ酸から成り、ヌクレオチド配列解析で測定して非グリコシル化分子量が約15.6kDであると想定される。当業者は標準的な技法を使ってグリコシル基を修飾したり、GDF−9タンパク質からグリコシル基を部分的にまたは完全に除いたりできるだろう。それゆえ、本発明の機能性タンパク質またはそのフラグメントとして、GDF−9のグリコシル化種、部分的グリコシル化種および非グリコシル化種が含まれる。
【0013】
GDF−9と既知のTGF−βファミリーメンバーとの配列同一性の程度は、ミュラー管阻害物質(MIS)の場合の最低21%から骨形態形成タンパク質−4(BMP−4)の場合の最高34%までの範囲である。本明細書に詳しく開示するGDF−9はC末端領域のシステイン残基のパターンが既知のファミリーメンバーと相違している。GDF−9は他のファミリーメンバーに存在している7個のシステインのうち4番目のシステインを欠いている。すなわち、この位置のシステインの代わりに、GDF−9配列はセリン残基を含んでいる。GDF−9はC末端領域のどこにも7番目のシステイン残基を含んでいない。
【0014】
組換えGDF−9の一次アミノ酸配列のマイナーな修飾は、本明細書に記載のGDF−9ポリペプチドと比べて実質的に同等の活性を有するタンパク質をもたらすかもしれない。かかる修飾は部位特異的突然変異誘発によるもののように故意であっても、自然に起こるものであってもよい。これらの修飾によって得られるポリペプチドのすべては、GDF−9の生物学的活性が依然として存在するのであれば、本発明に包含される。さらに、1個以上のアミノ酸を欠失させることも、その生物学的活性を著しく変えることなく分子構造の修飾を可能とする。これはより広い有用性を有するより小さな活性分子の開発へと導く。例えば、GDF−9の生物学的活性にとっては必要でないアミノまたはカルボキシ末端のアミノ酸の除去が可能である。
【0015】
本発明のGDF−9ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、開示した配列およびその保存的変更を含むものである。ここで用いる「保存的変更」という用語は、アミノ酸残基を他の生物学的に類似した残基で置き換えることを意味する。保存的変更の例として、ある疎水性アミノ酸(イソロイシン、バリン、ロイシン、メチオニンなど)を別の疎水性アミノ酸と置き換えること、または、ある極性アミノ酸を別の極性アミノ酸と置き換えることが含まれ、例えば、リシンとアルギニンとの置換、アスパラギン酸とグルタミン酸との置換、アスパラギンとグルタミンとの置換などを挙げることができる。また、「保存的変更」という用語は、置換ポリペプチドに対して誘起された抗体が非置換ポリペプチドと免疫反応性であるという条件で、非置換の親アミノ酸の代わりに置換アミノ酸を使用することも包含する。
【0016】
本発明のDNA配列はいくつかの方法によって得ることができる。例えば、DNAは当技術分野で公知のハイブリダイゼーション技法を使って単離し得る。これらには、1)相同ヌクレオチド配列を検出するためのプローブとゲノムまたはcDNAライブラリーとのハイブリダイゼーション、および2)構造的特徴を共有するクローン化DNAフラグメントを検出するための発現ライブラリーの抗体スクリーニングが含まれるが、これらに限らない。
【0017】
好ましくは、本発明のGDF−9ポリヌクレオチドは哺乳動物に由来するものであり、マウス、ラットまたはヒト由来のものが最も好ましい。核酸ハイブリダイゼーションによるスクリーニング法は、適当なプローブが利用可能であれば、どの動物からでも任意の遺伝子配列を単離することを可能にする。対象のタンパク質をコードする配列の一部に対応するオリゴヌクレオチドプローブは化学的に合成可能である。そのためには、短いオリゴペプチドの範囲のアミノ酸配列が既知でなければならない。タンパク質をコードするDNA配列はアミノ酸配列から推定することができるが、遺伝暗号の縮重を考慮に入れる必要がある。配列が縮重をもつときは混合付加反応を行うことが可能である。これは変性二本鎖DNAの不均質混合物を含む。こうしたスクリーニングでは、一本鎖DNAかまたは変性二本鎖DNAに対してハイブリダイゼーションを実施することが好ましい。ハイブリダイゼーションは、対象のポリペプチドに関係するmRNA配列が極めて少ない量で存在する供給源から誘導されたcDNAクローンの検出に特に有用である。言い換えれば、非特異的結合を回避するようなストリンジェントハイブリダイゼーション条件を用いることにより、例えば、標的DNAとその完全な相補体である混合物中の単一プローブとのハイブリダイゼーションにより、特定のcDNAクローンのオートラジオグラフ可視化を可能にすることができる(Wallace ら, Nucl. Acid Res., 9:879, 1981)。
【0018】
また、GDF−9をコードする特定のDNA配列は、1)ゲノムDNAからの二本鎖DNA配列の単離、2)対象のポリペプチドに必要なコドンを提供するためのDNA配列の化学的製造、および3)真核供与細胞から単離されたmRNAの逆転写による二本鎖DNA配列のin vitro合成、により得ることができる。後者の場合は、一般にcDNAと呼ばれるmRNAの二本鎖DNA相補体が最終的に形成される。
【0019】
組換え法で用いる特定のDNA配列を得るための上記の3方法のうち、ゲノムDNA単離物の単離が最も一般的でない方法である。イントロンの存在ゆえに哺乳動物ポリペプチドの微生物発現を得ることが望ましい場合は特にそうである。
【0020】
目的とするポリペプチド産物のアミノ酸残基の全配列が既知であるときは、DNA配列の合成がしばしば好適な方法となる。目的とするポリペプチドのアミノ酸残基の全配列が不明であるときは、DNA配列の直接合成が不可能で、cDNA配列の合成が好適な方法となる。対象のcDNA配列を得るための標準的な方法として、高レベルの遺伝子発現を有する供与細胞中に豊富にあるmRNAの逆転写により誘導されるプラスミド− またはファージ− 担持cDNAライブラリーの作製がある。ポリメラーゼ連鎖反応の技法とともに用いると、稀な発現産物でさえもクローニングすることができる。ポリペプチドのアミノ酸配列のかなりの部分が知られている場合には、標的cDNA中に存在すると想定される配列を複写した一本鎖または二本鎖の標識DNAまたはRNAプローブを作製し、該プローブを、一本鎖形態に変性させたクローン化コピー数のcDNAに対して実施されるDNA/DNAハイブリダイゼーション法において用いることができる (Jay ら, Nucl. Acid Res., 11:2325, 1983) 。
【0021】
ラムダgt11のようなcDNA発現ライブラリーは、GDF−9に特異的な抗体を用いて、少なくとも1つのエピトープを有するGDF−9ペプチドについて間接的にスクリーニングし得る。こうした抗体はポリクローナルであってもモノクローナルであってもよく、GDF−9 cDNAの存在を示す発現産物の検出に用いられる。
【0022】
GDF−9をコードするDNA配列は適当な宿主細胞へのDNA導入によりinvitroで発現させることができる。「宿主細胞」とは、ベクターを増幅しかつそのDNAを発現し得る細胞のことである。また、この用語は被験宿主細胞のあらゆる子孫をも含むものである。すべての子孫は、複製中に突然変異を起こすことがあるから、その親細胞と同一でなくてもよいことが理解されよう。しかし、「宿主細胞」という用語を用いるときは、こうした子孫も含むものとする。安定したDNA導入(外来DNAが宿主内に連続的に維持されることを意味する)の手法は当技術分野で公知である。
【0023】
本発明では、GDF−9ポリヌクレオチド配列が組換え発現ベクターに挿入される。「組換え発現ベクター」という用語は、GDF−9遺伝子配列の挿入または組込みによって操作された、当技術分野で公知のプラスミド、ウイルスまたは他の運搬体を指す。かかる発現ベクターは宿主内に挿入した遺伝子配列の効率のよい転写を促進するプロモーター配列を含む。発現ベクターは複製起点、プロモーター、さらに形質転換細胞の表現型選択を可能にする特殊な遺伝子を含むのが常である。本発明で使用するのに適したベクターとしては、バクテリア発現用のT7をベースとした発現ベクター (Rosenberg ら, Gene, 56:125, 1987) 、哺乳動物細胞発現用のpMSXND発現ベクター (Lee および Nathans, J. Biol. Chem., 263:3521, 1988) 、および昆虫細胞発現用のバキュロウイルス由来のベクターを挙げることができるが、これらに限らない。DNAセグメントはプロモーター(例:T7、メタロチオネインI、ポリヘドリンプロモーター)のような調節要素に機能的に連結された状態でベクター中に存在する。
【0024】
GDF−9をコードするポリヌクレオチド配列は原核生物または真核生物のいずれで発現させてもよい。宿主としては、微生物、酵母、昆虫および哺乳動物が含まれる。原核生物内で真核生物配列またはウイルス配列を有するDNA配列を発現させる方法は当技術分野で公知である。宿主内で発現・複製しうる生物学的に機能的なウイルスおよびプラスミドDNAベクターは当技術分野で知られている。本発明のDNA配列を組み込む際には、こうしたベクターが用いられる。
【0025】
組換えDNAによる宿主細胞の形質転換は、当業者によく知られているような慣用の技法を使って行われる。宿主が大腸菌のような原核生物である場合は、指数増殖期の後に回収した細胞からDNA取込み能を有するコンピテント細胞を調製し、その後当技術分野で公知の手法を用いてCaCl 法で処理する。また、MgCl やRbClを用いてもよい。所望により、宿主細胞のプロトプラストを形成させた後で形質転換を行うこともできる。
【0026】
宿主が真核生物である場合は、リン酸カルシウム共沈、マイクロインジェクションのような慣用の機械的方法、エレクトロポレーション、リポソーム内に保持されたプラスミドの挿入、またはウイルスベクターといったDNAトランスフェクション法が用いられる。真核細胞はまた、本発明のGDF−9をコードするDNA配列および選択可能な表現型をコードする第2の外来DNA分子(例えば、単純ヘルペスチミジンキナーゼ遺伝子)を用いて同時形質転換することもできる。別の方法は、シミアンウイルス40(SV40)やウシパピローマウイルスのような真核生物ウイルスベクターを使って真核細胞を一時的に感染させるか形質転換することにより、タンパク質を発現させる方法である(例えば、EukaryoticViral Vectors, Cold Spring Harbor Laboratory, Gluzman編集, 1982を参照のこと)。
【0027】
本発明により提供される、微生物内で発現させたポリペプチドまたはそのフラグメントの単離・精製は、分離用クロマトグラフィーおよびモノクローナルまたはポリクローナル抗体を用いる免疫学的分離を含めて、慣用の手段により行うことができる。
【0028】
本発明は、GDF−9ポリペプチドと免疫反応性の抗体またはその機能性フラグメントを含むものである。様々なエピトープ特異性を有するモノクローナル抗体のプールから本質的に成る抗体、ならびに明確に異なるモノクローナル抗体調製物が提供される。モノクローナル抗体は当業者によく知られた方法を用いてタンパク質の抗原含有フラグメントから作られる (Kohlerら, Nature, 256:495, 1975)。本発明で用いる「抗体」という用語は、完全な抗体分子のほかに、GDF−9上のエピトープ決定基と結合し得るFabおよびF(ab’)のような抗体フラグメントを包含する。
【0029】
「細胞増殖性疾患」という用語は、しばしば周囲の組織と形態学的にも遺伝子型的にも相違するように見える悪性ならびに非悪性の細胞集団を表す。アンチセンス分子からなるGDF−9ポリヌクレオチドは、さまざまな器官系の悪性疾患、特に、例えば卵巣の悪性疾患を治療するのに有用である。本質的に、GDF−9発現の変化が病因的に関係している疾患はどれも、GDF−9抑制剤による治療に感受性であると考えられる。
【0030】
本発明は、卵巣の細胞増殖性障害を検出する方法であって、抗GDF−9抗体をGDF−9関連障害を有する疑いがある細胞と接触させ、その抗体への結合を検出することを含む方法を提供する。GDF−9と反応性のこの抗体は、GDF−9への結合を検出できるようにする化合物で標識される。本発明の目的のために、GDF−9ポリペプチドに特異的な抗体を用いて生物学的流体及び組織中のGDF−9のレベルを検出することができる。検出可能な量の抗原を含有するあらゆる検体を用いることができる。この発明の好ましいサンプルは、卵巣起源の組織、特に顆粒膜細胞又は卵胞液を含有する組織である。疑いのある細胞中のGDF−9のレベルを正常細胞中のレベルと比較して、被験体がGDF−9関連細胞増殖性障害を有するかどうかを確認することができる。好ましくは、被験体はヒトである。
【0031】
本発明の抗体は、in vitro 又は in vivo 免疫診断又は免疫療法を施すのが望ましいあらゆる被験体に用いることができる。本発明の抗体は、例えば、イムノアッセイに用いるのに適しており、その際それらを液相で用いても固相キャリヤーに結合させてもよい。加えて、これらイムノアッセイにおける抗体を検出できるように種々の方法で標識することができる。本発明の抗体を用いることができるタイプのイムノアッセイの例は、直接又は間接フォーマットのいずれかの競合及び非競合イムノアッセイである。かかるイムノアッセイの例は、ラジオイムノアッセイ(RIA)及びサンドイッチ(免疫測定)アッセイである。本発明の抗体を用いる抗原の検出は、生理学的サンプルでの免疫組織化学的アッセイを含む、フォワード、リバース、又は同時モードのいずれで行われるイムノアッセイを用いても行うことができる。当業者は、過度な実験を重ねることなく他のイムノアッセイフォーマットを認知するか、又は容易に認識できるであろう。
【0032】
本発明の抗体は、多くの異なるキャリヤーに結合できるので、本発明のポリペプチドを含む抗原の存在を検出するのに用いることができる。周知のキャリヤーの例には、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然及び変性セルロース、ポリアクリルアミド、アガロース及び磁鉄鉱が含まれる。このキャリヤーの性質は、本発明の目的のためには可溶性であっても不溶性であってもよい。当業者は、抗体を結合させるのに適する他のキャリヤーを認知するか、又は日常的な実験を用いてそうしたものを探知できるであろう。
【0033】
当業者にとって既知の多くの異なる標識及び標識方法がある。本発明に用いることができるタイプの標識の例には、酵素、放射性同位元素、蛍光性化合物、コロイド状金属、化学発光性化合物、リン光性化合物、及び生物発光化合物が含まれる。当業者は、抗体に結合するのに適する他の標識を認知するか、又は日常的な実験を用いてそうしたものを探知できるであろう。
【0034】
より大きな感度をもたらすこともできるもう1つの技術は、これら抗体を低分子量ハプテンにカップリングさせることからなる。次いで、第2反応によってこれらハプテンを特異的に検出することができる。例えば、特異的抗ハプテン抗体と反応するビオチン(アビジンと反応する)、ジニトロフェニル、ピリドキサール、及びフルオレセインのようなハプテンを用いるのが普通である。
【0035】
抗原の in vivo 検出に本発明のモノクローナル抗体を用いるに際して、検出できるように標識された抗体を診断に有効な用量で投与する。「診断に有効」という用語は、検出できるように標識されたモノクローナル抗体の量が、本発明のポリペプチド(このポリペプチドに対してモノクローナル抗体は特異的である)を含む抗原を有する部位の検出が可能になるのに十分な量で投与されることを意味している。
【0036】
検出できるように標識されたモノクローナル抗体の投与濃度は、該ポリペプチドを有する細胞への結合がバックグラウンドに比較して検出可能になるのに十分な濃度であるべきである。更に、最良の標的対バックグラウンド信号比を得るために、検出できるように標識されたモノクローナル抗体が循環系から急速に浄化されることが望ましい。
【0037】
一般に、検出できるように標識されたモノクローナル抗体の in vivo 診断のための用量は、個体の年齢、性別、及び疾患の程度の如き要因に依存して変動するであろう。かかる用量は、例えば、注射が多数回行われるかどうか、抗原負担、及び当業者に知られている他の要因に依存して変動してもよい。
【0038】
in vivo 診断的画像化については、利用可能な検出装置のタイプが、所定の放射性同位元素を選択するにあたっての主因となる。選ばれる放射性同位元素は、所与のタイプの装置で検出可能なタイプの崩壊を起こさなければならない。in vivo 診断用の放射性同位元素を選択するに際して重要なもう1つ要因は、宿主に対する有害な放射線を最小限に抑えることである。理想的には、in vivo 画像化に用いられる放射性同位元素は粒子放射を欠くが、慣用的なガンマカメラにより簡単に検出できる140〜250keVの範囲の多数の光量子を生成するであろう。
【0039】
in vivo 診断については、介在官能基を用いることにより放射性同位元素を直接又は間接にイムノグロブリンに結合させてもよい。金属イオンとして存在する放射性同位元素をイムノグロブリンに結合させるのにしばしば用いられる介在官能基は、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)及びエチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び類似の分子の如き二官能性キレート剤である。本発明のモノクローナル抗体に結合できる金属イオンの典型的な例は、 111In、97Ru、67Ga、68Ga、72As、89Zr、及び 201Tlである。
【0040】
本発明のモノクローナル抗体は、磁気共鳴画像化(MRI)又は電子スピン共鳴(ESR)におけるように、in vivo 診断の目的のために常磁性同位元素で標識することもできる。一般に、診断画像を可視化するあらゆる慣用方法を用いることができる。通常、ガンマ及び陽電子放射性ラジオアイソトープが、MRI用のカメラ画像化及び常磁性同位元素として用いられる。かかる技術に特に有用である元素には、 157Gd、55Mn、 162Dy、52Cr、及び56Feが含まれる。
【0041】
本発明のモノクローナル抗体は、in vitro 及び in vivo で用いて被験体のGDF−9関連疾患の改善の経過を追跡することができる。かくして、例えば、本発明のポリペプチドを含む抗原を発現する細胞の数の増加若しくは減少、又は種々の体液中に存在するかかる抗原の濃度の変化を測定することにより、GDF−9関連疾患の改善を狙った特定の療法が効果的であるかどうかを確認することが可能になろう。「改善」という用語は、治療を受けている被験体のGDF−9関連疾患の好ましくない作用が少なくなることを表す。
【0042】
本発明は、正常細胞における発現に比較して変異した方法で発現され得るヌクレオチド配列を同定するものであり、従ってこの配列に向けられる適切な治療又は診断法を設計するのが可能となる。かくして、細胞増殖性障害がGDF−9の発現と関連している場合には、翻訳レベルでGDF−9発現を妨害する核酸配列を用いることができる。このアプローチは、例えば、アンチセンス核酸及びリボザイムを用いて特定のGDF−9mRNAの翻訳を遮断するものであって、それはアンチセンス核酸でそのmRNAをマスクするか又はリボザイムでそれを開裂させるかのいずれかによりなされる。
【0043】
アンチセンス核酸は、特定のmRNA分子の少なくとも一部に相補的であるDNA又はRNA分子である(Weintraub, Scientific American, 262:40, 1990) 。細胞内でアンチセンス核酸は対応するmRNAにハイブリダイズして二本鎖分子を形成する。細胞は二本鎖であるmRNAを翻訳しないであろうから、アンチセンス核酸はこのmRNAの翻訳を妨害することになる。約15ヌクレオチドのアンチセンスオリゴマーが好ましい。というのは、それらは、より大きな分子よりも簡単に合成できかつ標的GDF−9産生細胞内に導入したときにあまり問題を起こしそうにないからである。遺伝子の in vitro 翻訳を阻害するためにアンチセンス法を用いることは、当該技術分野で周知である(Marcus−Sakura, Anal.
Biochem., 172:289, 1988)。
【0044】
リボザイムは、DNA制限エンドヌクレアーゼと類似のやり方で他の一本鎖RNAを特異的に開裂する能力を有するRNA分子である。これらRNAをコードするヌクレオチド配列の修飾により、RNA分子内の特定のヌクレオチド配列を認識してそれを開裂する分子を工学的に作ることが可能である(Chen, J. Amer.Med. Assn., 260:3030, 1988)。このアプローチの主要な利点は、それらが配列特異性であるので、特定の配列を有するmRNAだけを不活性にする点である。
【0045】
2つの基本的なタイプのリボザイム、即ち、テトラヒメナ型(Hasselhoff, Nature, 334:585, 1988)及び“ハンマーヘッド”型がある。テトラヒメナ型リボザイムは長さが4塩基の配列を認識し、“ハンマーヘッド”型リボザイムは長さが11〜18塩基の塩基配列を認識する。認識配列が長ければ長いほど、その配列が標的mRNA種内に独占的に存在する可能性が大きくなる。従って、特定のmRNA種を不活性化するには、ハンマーヘッド型リボザイムがテトラヒメナ型リボザイムよりも好ましく、しかも18塩基の認識配列がそれより短い認識配列よりも好ましい。
【0046】
本発明は、GDF−9タンパク質により媒介される細胞増殖性障害を治療するための遺伝子治療も提供する。かかる療法は、GDF−9アンチセンスポリヌクレオチドをこの増殖性障害を有する細胞内に導入することによりその治療効果を奏することになる。アンチセンスGDF−9ポリヌクレオチドの運搬(デリバリー)は、キメラウイルスの如き組換え発現ベクター又はコロイド分散系を用いて行うことができる。
【0047】
アンチセンス配列の治療的デリバリーに特に好ましいのは、標的設定(ターゲティング)されたリポソームを用いることである。
【0048】
ここに教示した遺伝子治療に用いることができる種々のウイルスベクターには、アデノウイルス、ヘルペスウイルス、ワクシニア又は、好ましくは、レトロウイルスの如きRNAウイルスが含まれる。好ましくは、レトロウイルスベクターは、マウス又は鳥類のレトロウイルスの誘導体である。単一の異種遺伝子を挿入することができるレトロウイルスの例には、モロニーマウス白血病ウイルス(MoMuLV)、ハーベイ (Harvey) マウス肉腫ウイルス(HaMuSV)、マウス乳癌ウイルス(MuMTV)、及びラウス肉腫ウイルス(RSV)が含まれるが、これらに限定されない。多くの更なるレトロウイルスベクターが複数の遺伝子を組み込むことができる。導入細胞が同定されて世代形成できるように、これら全てのベクターは、選択マーカー用の遺伝子を移入するか又は取り込むことができる。興味の対象であるGDF−9配列を、例えば、特定の標的細胞上のレセプターのリガンドをコードする別の遺伝子と一緒にウイルスベクターに挿入することにより、そのベクターはその時点で標的特異性となる。レトロウイルスベクターを、例えば、糖、糖脂質又はタンパク質をコードするポリヌクレオチドを挿入することによって標的特異性にしてもよい。好ましい標的設定(ターゲティング)は、抗体を用いることにより行われる。当業者は、過度な実験を重ねることなく、GDF−9アンチセンスポリヌクレオチドを含有するレトロウイルスベクターの標的特異性デリバリーを可能にするためにレトロウイルスゲノム内に挿入できる特定のポリヌクレオチド配列を認知するか、又は容易に探知できるであろう。
【0049】
組換えレトロウイルスは欠損ウイルスであるので、感染性ベクター粒子を生成させるためにはそれらは助けを必要とする。この助けは、例えば、レトロウイルスの全ての構造遺伝子をそのLTR内の調節配列の制御下でコードするプラスミドを含有するヘルパー細胞系を用いることにより提供することができる。これらプラスミドには、そのパッケージング機構がキャプシデーション(包膜)のためにRNA転写産物を認識するのを可能にするヌクレオチド配列が存在しない。このパッケージングシグナルの欠失を有するヘルパー細胞系には、例えば、Ψ2、PA317及びPA12が含まれるが、これらに限定されない。これら細胞系は、ゲノムがパッケージされていないので、空のビリオンを産生する。パッケージングシグナルは完全であるが構造遺伝子が興味の対象である他の遺伝子により置換されている細胞内にレトロウイルスベクターを導入した場合には、そのベクターはパッケージされてベクタービリオンを産生することができる。
【0050】
また、NIH 3T3又は他の組織培養細胞は、レトロウイルス構造遺伝子gag、pol及びenvをコードするプラスミドで慣用的なリン酸カルシウムトランスフェクションにより直接トランスフェクトすることができる。次いで、これら細胞を対象の遺伝子を含有するベクタープラスミドでトランスフェクトする。得られる細胞は、培地中にそのレトロウイルスベクターを放出する。
【0051】
GDF−9アンチセンスポリヌクレオチドのもう1つの標的デリバリーシステムは、コロイド分散系である。コロイド分散系には、巨大分子複合体、ナノカプセル、微小球、ビーズ、及び、水中油エマルジョン、ミセル、混合ミセル及びリポソームを含む脂質に基づく系が含まれる。この発明の好ましいコロイド系はリポソームである。リポソームは、in vitro 及び in vivo での運搬体として有用である人工膜小胞である。サイズが0.2〜4.0μmの大きな単ラメラ小胞(large unilamellar vesicle, LUV)が巨大分子を含有する相当なパーセンテージの水性緩衝液を封入できることが分かった。RNA、DNA及び無傷ビリオンをその水性内部に封入して、生物活性形態で細胞へ運搬することができる(Fraleyら, Trends Biochem. Sci., 6:77, 1981)。哺乳動物細胞に加えて、リポソームは、植物、酵母、及び細菌細胞へのポリヌクレオチドの運搬に用いられてきた。リポソームが効率のよい遺伝子導入運搬体であるためには、次の特徴が示されるべきである:(1) 対象となる遺伝子を高い効率で封入するがそれらの生物活性を弱めないこと;(2) 非標的細胞に比較して標的細胞に優先的かつ強固に結合すること;(3) 標的細胞の細胞質へ該小胞の水性内容物を高い効率で運搬すること;及び (4) 遺伝子情報を正確かつ効率的に発現すること(Mannino ら, Biotechniques, 6:682, 1988)。
【0052】
リポソームの組成は、通常、リン脂質、特に高い相転移温度のリン脂質とステロイド、特にコレステロールとを組み合わせたものである。他のリン脂質又は他の脂質を用いることもできる。リポソームの物理的特性は、pH、イオン強度、及び二価カチオンの存在に依存する。
【0053】
リポソーム生成に有用な脂質の例には、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、スフィンゴ脂質、セレブロシド及びガングリオシドの如きホスファチジル化合物が含まれる。特に有用なのは、脂質部分が14〜18個の炭素原子、特に16〜18個の炭素原子を含有し飽和であるジアシルホスファチジルグリセロールである。実例となるリン脂質には、卵ホスファチジルコリン、ジパルミトイルホスファチジルコリン及びジステアロイルホスファチジルコリンが含まれる。
【0054】
リポソームの標的設定(ターゲティング)は、解剖学的及び機械学的要因に基づいて分類される。解剖学的分類は、選択性、例えば、器官特異性、細胞特異性及びオルガネラ特異性のレベルに基づく。機械学的標的設定は、それが受動的であるか能動的であるかに基づいて区別することができる。受動的標的設定は、洞様毛細血管を含む器官内の細網内皮系(reticulo−endothelial system, RES)の細胞に分布するリポソームの自然的傾向を利用するものである。一方、能動的標的設定は、リポソームをモノクローナル抗体、糖、糖脂質又はタンパク質の如き特異的リガンドにカップリングさせることにより又はリポソームの組成若しくはサイズを変えることによりリポソームを改変して、天然に存在する局在部位以外の器官及び細胞型に標的設定することを包含する。
【0055】
標的デリバリーシステムの表面をいろいろな方法で修飾することができる。リポソーム標的デリバリーシステムの場合には、脂質基をリポソームの脂質二重層内に取り込ませて、標的指向性リガンドをリポソーム二重層との安定な結合状態で維持するようにできる。脂質鎖を標的指向性リガンドに結合するために種々の連結基を用いることができる。
【0056】
生殖路内でのGDF−9の発現のために、避妊、受精能及び妊娠に関連する本発明のポリペプチド、ポリヌクレオチド及び抗体を用いる種々の応用がある。GDF−9は月経周期の調節にある役割を果たすであろうから、種々の避妊法に有用であろう。
【0057】
以下の実施例は、本発明を説明するものであって限定を意図するものではない。それらは用いられるかも知れない実例を代表しているが、当業者にとって既知の他の手法を代わりに用いてもよい。
実施例1
新規な TGF− βファミリーメンバーの同定と単離
TGF−βスーパーファミリーの新しいメンバーを同定するため、既知のファミリーメンバーにおける2つの保存領域に対応する縮重オリゴヌクレオチドを設計した。1つの領域は2つのトリプトファン残基の間にわたり、MIS を除いて全てのファミリーメンバーに保存されているものであり、もう1つの領域はC−末端に近い不変システイン残基の間にわたるものである。これらのプライマーをマウスゲノムDNA 上でのポリメラーゼ連鎖反応に使用し、その後プライマーの5’末端に配置された制限部位を利用してPCR 生成物をサブクローン化し、これらのサブクローン化された挿入物を含む大腸菌の個々のコロニーを採集し、そしてランダムな配列決定とハイブリダイゼーション分析を組み合わせて使用して、前記スーパーファミリーの公知のメンバーを除外した。
【0058】
GDF−9 は、プライマー:
SJL160 (5’−CCGGAATTCGGITGG(G/C/A)A(G/A/T/C)(G/C/A)A(G/A/T/C)TGG(A/G)TI(A/G)TI(T/G)CICC−3’)  (配列番号1) 及び SJL153 (5’−CCGGAATTC(A/G)CAI(G/C)C(A/G)CAIC(T/C)(G/A/T/C)(C/G/T)TIG(T/C)I(G/A)(T/C)CAT−3’)  (配列番号2)
により得たPCR 生成物の混合物から同定した。これらのプライマーを使用したPCR は、2 μg マウスゲノムDNA を使用して94℃で1分間、50℃で 2分間、72℃で2分間、40サイクル行った。
【0059】
約280 bpのPCR 生成物をゲル精製し、EcoRI により消化し、再度ゲル精製し、Bluescriptベクター(Stratagene, San Diego, CA) 中にサブクローン化した。個々のサブクローンを含む細菌コロニーを96ウェルマイクロタイタープレートに採集し、ニトロセルロース上に細胞をプレーティングすることにより複数のレプリカを調製した。複写したフィルターを、ファミリーの公知のメンバーを示すプローブとハイブリダイズさせ、ハイブリダイズしないコロニーから配列分析のためのDNA を調製した。
【0060】
SJL160及びSJL153のプライマーの組合せは、分析した145 のサブクローンから3種の公知の配列(インヒビンβB 、BMP−2 及びBMP−4)及び1種の新規な配列(GDF−9 と指称する) を与えた。
【0061】
RNA 単離とノーザン分析は以前に記載されているように行った(Lee, S.J., Mol. Endocrinol., 4:1034, 1990) 。Stratageneにより与えられた指示書に従い、卵巣からポリA 選択したRNA 2.5−3 μg から、オリゴdTプライマーを用いてcDNAライブラリーをλZAP IIベクター中に調製した。卵巣ライブラリーはスクリーニングの前に増幅しなかった。フィルターを前記したようにハイブリダイズさせた(Lee, S.J., Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 88:4250−4254, 1991)。ジデオキシチェーンターミネーション法(Sanger ら, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 74:5463−5467, 1977)及びS1ヌクレアーゼ/エキソヌクレアーゼIII の組合せによる方法(Henikoff, S., Gene, 28:351−359, 1984)及び合成オリゴヌクレオチドプライマーを使用して、両鎖のDNA 配列決定を行った。
実施例2
GDF−9  の発現パターン及び配列
GDF−9 の発現パターンを調べるため、種々の成体組織から調製したRNA 試料をノーザン分析によりスクリーニングした。各組織から調製した、2回ポリA選択したRNA の5 μg をホルムアルデヒドゲル上で電気泳動にかけ、ブロットし、GDF−9 により釣り上げた。図1に示すように、GDF−9 プローブは、卵巣のみで発現された1.7 kbのmRNAを検出した。
【0062】
1.5 × 10組換えファージのマウス卵巣cDNAライブラリーをλZAP II中に構築し、GDF−9 PCR 生成物から得たプローブを使用してスクリーニングした。19のハイブリダイズする最も長いクローンのヌクレオチド配列を図2に示す。共通のN−グリコシレーションシグナルを無地のボックスにより示す。推定上の4塩基プロセシング部位を点描ボックスにより示す。推定上の開始ATG の上流の読み枠内終結コドン及び共通のポリアデニレーションシグナルに下線を付した。ポリA 尾部は示していない。数字は5’末端からみたヌクレオチドの位置を示す。この1712 bp 配列は、ヌクレオチド29のメチオニンコドンから始まり、49.6 kD の分子量を有する441 アミノ酸長のタンパク質をコードし得る長いオープンリーディングフレームを含んでいる。他のTGF−βファミリーメンバーと同様に、GDF−9 配列はN−末端に近い疎水性アミノ酸のコアを含み、これは分泌のためのシグナル配列を示唆するものである。GDF−9 はまたアスパラギン残基163 、229 、258 及び325 における4つの可能性のあるN−グリコシレーション部位並びにアミノ酸303−306 における推定の4塩基タンパク質分解プロセシング部位(RRRR)を含む。GDF−9 の成熟C−末端フラグメントは、135 アミノ酸長で非グリコシル化分子量が15.6 kD と予測される。
【0063】
GDF−9 のC−末端領域は他のファミリーメンバーに対して明らかに相同性を示すが、GDF−9 の配列は他のファミリーメンバーのものから有意に異なっている(図3及び4)。図3は、GDF−9 のC−末端配列と、ヒトGDF−1 (Lee, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:4250−4254, 1991) 、ツメガエル Vg−1 (Weeks  ら, Cell, 51:861−867, 1987) 、ヒトVgr−1 (Celeste  ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,  87:9843−9847, 1990)、ヒトOP−1 (Ozkaynak  ら, EMBO J., 9:2085−2093, 1990) 、ヒト BMP−5 (Celeste ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87:9843−9847, 1990) 、ショウジョウバエ60A (Wharton  ら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:9214−9218, 1991) 、ヒトBMP−2 及び4 (Wozney ら, Science, 242: 1528−1534, 1988)、ショウジョウバエ DPP (Padgett ら, Nature, 325:81−84, 1987)、ヒト BMP−3 (Wozney  ら, Science, 242:1528−1534, 1988) 、ヒトMIS (Cate ら, Cell, 45:685−698, 1986),ヒトインヒビンα、βA 、及びβB (Mason  ら, Biochem, Biophys. Res. Commun., 135:957−964, 1986)、ヒトTGF−β1 (Derynckら, Nature, 316:701−705, 1985)、ヒトTGF−β2 (deMartin ら,EMBO J., 6:3673−3677, 1987) 、ヒトTGF−β3 (ten Dijke  ら,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85:4715−4719, 1988) 、ニワトリTGF−β4 (Jakowlew ら, Mol. Endocrinol., 2:1186−1195, 1988)、並びにツメガエルTGF−β5 (Kondaiah ら, J. Biol. Chem., 265:1089−1093, 1990)の対応する領域との並列化を示す。保存システイン残基には影を付した。ダッシュは並列化を最大限とするために入れたギャップである。
【0064】
図4は、TGF−βスーパーファミリー中の異なるメンバーの間のアミノ酸の相同性を示す。数字は、第1の保存システインからC−末端まで計算した各対の間のアミノ酸の同一性のパーセントを表す。ボックスは、特定のサブグループ内の高度に関連したメンバーにおける相同性を示す。
【0065】
公知のファミリーメンバーとの配列同一性の程度は、最小のMIS との21% から最大のBMP−4 との34% までの範囲である。従って、GDF−9 はこのスーパーファミリーの他のメンバーからの配列相違の程度においてMIS に匹敵する。さらにGDF−9 は分子のプロ領域において他のファミリーメンバーに対して有意な配列相同性を示さない。GDF−9 はまた、C−末端領域におけるシステイン残基のパターンにおいても公知のファミリーメンバーと異なっている。GDF−9 は他の全てのファミリーメンバーに存在する7つのシステインの4番目のシステインを欠いており、この位置のシステインの代わりにGDF−9 配列はセリン残基を含んでいる。さらに、GDF−9 はC−末端領域の他のどこにも7番目のシステインを含んでいない。
実施例3
透明帯における GDF−9  の免疫化学的位置決定
GDF−9 mRNAが翻訳されたかどうかを調べるために、成体卵巣の切片を組換えGDF−9 タンパク質に対する抗体とインキュベートした。GDF−9 に対する抗体を生成するためには、アミノ酸30〜295(前領域) またはアミノ酸308 〜441(成熟領域) にわたるGDF−9 cDNAの部分を、T7をベースとするpET3発現ベクター(F.W. Studier, Brookhaven National Laboratory により提供された) 中にクローン化し、得られたプラスミドをBL21(DE3) 細菌株中に形質転換した。イソプロピルB−D−チオガラクトシド誘発細胞からの全細胞抽出物を、SDS/ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動にかけ、GDF−9 タンパク質フラグメントを切り出し、フロイントアジュバントと混合し、当業者に公知の標準的方法によりウサギを免疫するのに使用した。全ての免疫化はSpring Valley Lab (Sykesville, MD)により行われた。これらのウサギの血清中のGDF−9−反応性抗体の存在は、細菌により発現されたタンパク質フラグメントのウェスタン分析により調べた。得られた血清は、ウェスタン分析により細菌により発現されたタンパク質と反応することが示された。
【0066】
免疫組織化学的研究のため、成体マウスから卵巣を摘出し、4%パラホルムアルデヒド中に固定し、パラフィン中に埋包し、切片とした。Vectastain ABCキットを使用してVector Laboratoriesにより与えられた指示書に従い抗体結合の部位を検出した。図5は、GDF−9 タンパク質の免疫組織化学的位置決定を示す。成体卵巣の隣接する切片をヘマトキシリン及びエオシンで染色するか (図5a) 、希釈率1:500 の免疫血清 (図5b) または前免疫血清 (図5c) とともにインキュベートした。図5bに示されるように、抗血清は卵母細胞においてのみタンパク質を検出した。前免疫血清を使用すると染色は見られなかった (図5c) 。従って、GDF−9 は卵母細胞によりin vivo において翻訳されるものと思われる。
実施例4
ヒト GDF−9  の単離
ヒトGDF−9 をコードするcDNAクローンを単離するために、成人ヒト卵巣から調製した、ポリA で選択したRNA を使用してλZAPII中にcDNAライブラリーを構築した。実施例1のように標準的なスクリーニング法を使用し、そしてマウスGDF−9 クローンをプローブとして使用して、このライブラリーから完全なヒトGDF−9 コード配列を含むcDNAクローンを同定した。マウスの予測されたアミノ酸配列 (最上段) 及びヒト (下段) GDF−9 配列の比較を図6に示す。数字はN−末端に対するアミノ酸位置を示す。垂直な線は配列の同一性を示す。ドットは並列を最大限とするために導入したギャップを示す。何も付していないボックスは予測タンパク質分解プロセシング部位を示す。影を付したボックスはタンパク質の成熟領域中のシステイン残基を示す。下部の線は、GDF−9 の前領域 (なにも付していない) 及び成熟領域 (影を付した) の概略を示し、下にマウス及びヒト配列の間の配列同一性パーセントを示す。
【0067】
マウスGDF−9 と同様に、ヒトGDF−9 は疎水性リーダー配列、推定RXXRタンパク質分解切断部位、及び他のTGF−βファミリーのメンバーの前記の顕著な特徴を含むC−末端を含む。マウス及びヒトGDF−9 は分子のプロ領域において64% 同一であり、予測される分子の成熟領域において90% 同一である。この2つの配列の相同性の高い程度は、ヒトGDF−9 が胎児発生及び/または成人卵巣において重要な役割を果たしていることを示唆するものである。
実施例5
卵母細胞における GDF−9  の発現の核酸検出
卵巣におけるGDF−9 の発現の位置を決定するために、アンチセンスGDF−9 RNA プローブを使用してマウス卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを行った。図7は、GDF−9 RNA プローブを使用した、成体卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。[35S]−標識アンチセンスGDF−9 RNA プローブ(図7a及び7c) またはセンスGDF−9 RNA プローブ (図7b及び7d) を、4%パラホルムアルデヒド中に固定した卵巣の隣接するパラフィン埋包切片にハイブリダイズさせた。切片を写真乳剤に浸し、露出し、現像し、そしてヘマトキシリン及びエオシンで染色した。2種の代表的な領域を示す。
【0068】
図7a及び7cに示すように、GDF−9 mRNAは主として成体卵巣の卵母細胞中に検出された。調べた全ての卵母細胞は (卵胞発生の段階にかかわらず) GDF−9 発現を示し、その他の細胞種では発現は検出されなかった。対照のGDF−9 センスRNA プローブを使用した場合、ハイブリダイゼーションは見られなかった (図7b及び7d)。従って、GDF−9 発現は、成体卵巣中の卵母細胞に特異的なもののようである。
【0069】
卵巣発生の間のGDF−9 mRNAの発現のパターンを調べるために、新生児卵巣の切片をGDF−9 RNA プローブで釣り上げた。図8は、アンチセンスGDF−9 RNA プローブを使用した、出生後第4日の卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したように調製した。オートラジオグラフィーと染色の後、明視野(図8a) 及び暗視野 (図8b) 照明下において切片の写真をとった。
【0070】
図9は、アンチセンスGDF−9 RNA プローブ(図9a) またはセンスGDF−9 RNA プローブ(図9b) を使用した、出生後第8日の卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したように調製した。
【0071】
GDF−9 mRNA発現は最初、卵胞発生の開始において検出された。これは出生第4日において最も明確に明らかとなり、この場合卵胞に存在する卵母細胞のみがGDF−9 発現を示し (図8)、顆粒膜細胞に囲まれていない卵母細胞においては発現は見られなかった。出生後第8日までに、全ての卵母細胞は卵胞発生を経たようであり、全ての卵母細胞はGDF−9 発現を示した (図9)。
【0072】
排卵の後にもGDF−9 が発現されたかどうかを調べるために、マウス輸卵管をinsitu ハイブリダイゼーションにより調べた。図10は、アンチセンスGDF−9 RNA プローブ(図10a)またはセンスGDF−9 RNA プローブ(図10b)を使用した、成体輸卵管切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したように調製した。
【0073】
図11は、アンチセンスGDF−9 RNA プローブを使用した、成体輸卵管 (受精後0.5 日) 切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したように調製した。オートラジオグラフィーと染色の後、明視野(図11a)及び暗視野 (図11b)照明下において切片の写真をとった。
【0074】
図10に示されるように、GDF−9 は輸卵管に放出された卵母細胞により発現された。しかし、GDF−9 mRNAの発現は、卵母細胞の受精の後に受精後0.5 日までに急速に消失し、いくつかの胚 (例えば図11に示したようなもの) のみがGDF−9 mRNAを発現し、1.5 日までに全ての胚はGDF−9 発現について陰性であった。
【0075】
本発明を現時点で好ましい態様を引用して説明したが、本発明の概念を逸脱することなく種々の改変を行うことができることが理解されるべきである。従って、本発明は以下の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
配列の要約
配列番号1は、GDF−9 のプライマー、SJL 160 についてのヌクレオチド配列である。
配列番号2は、GDF−9 のプライマー、SJL 153 についてのヌクレオチド配列である。
配列番号3は、GDF−9 についてのヌクレオチド及び推定アミノ酸配列である(図2)。
配列番号4は、GDF−9 についての推定アミノ酸配列である(図2)。
配列番号5は、GDF−3 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号6は、GDF−9 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号7は、GDF−1 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号8は、Vg−1のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号9は、Vgr−1 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号10は、OP−1のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
【0076】
配列番号11は、BMP−5 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号12は、60A のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号13は、BMP−2 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号14は、BMP−4 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号15は、DPP のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号16は、BMP−3 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号17は、MIS のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号18は、インヒビン−αのC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号19は、インヒビン−βA のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号20は、インヒビン−βB のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
【0077】
配列番号21は、TGF−β1 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号22は、TGF−β2 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号23は、TGF−β3 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号24は、TGF−β4 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号25は、TGF−β5 のC−末端のアミノ酸配列である(図3)。
配列番号26は、ヒトGDF−9 のアミノ酸配列である(図6)。
【0078】
配列表
配列番号:1
配列の長さ:35塩基対
配列の型:核酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:DNA (genomic)
直接の起源
クローン:SJL160
配列の特徴
特徴を表す記号:CDS
存在位置:1..35
他の情報:B が存在する場合、B =イノシン
配列
Figure 2004091466
配列番号:2
配列の長さ:33塩基対
配列の型:核酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:DNA (genomic)
直接の起源
クローン:SJL153
配列の特徴
特徴を表す記号:CDS
存在位置:1..33
配列
Figure 2004091466
配列番号:3
配列の長さ:1712塩基対
配列の型:核酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:DNA (genomic)
直接の起源
クローン:GDF−9
配列の特徴
特徴を表す記号:CDS
存在位置:29..1351
配列
Figure 2004091466
Figure 2004091466
Figure 2004091466
Figure 2004091466
配列番号:4
配列の長さ:441 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
配列
Figure 2004091466
Figure 2004091466
配列番号:5
配列の長さ:117 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:GDF−3
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..117
配列
Figure 2004091466
配列番号:6
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:GDF−9
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:7
配列の長さ:122 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:GDF−1
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..122
配列
Figure 2004091466
配列番号:8
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:Vg−1
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:9
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:Vgr−1
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:10
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:OP−1
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:11
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:BMP−5
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:12
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:60A
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:13
配列の長さ:117 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:BMP−2
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..117
配列
Figure 2004091466
配列番号:14
配列の長さ:117 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:BMP−4
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..117
配列
Figure 2004091466
配列番号:15
配列の長さ:118 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:DPP
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..118
配列
Figure 2004091466
配列番号:16
配列の長さ:119 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:BMP−3
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..119
配列
Figure 2004091466
配列番号:17
配列の長さ:115 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:MIS
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..115
配列
Figure 2004091466
配列番号:18
配列の長さ:121 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:Inhibin α
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..121
配列
Figure 2004091466
配列番号:19
配列の長さ:121 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:Inhibin βA
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..121
配列
Figure 2004091466
配列番号:20
配列の長さ:120 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:Inhibin βB
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..120
配列
Figure 2004091466
配列番号:21
配列の長さ:114 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:TGF−β1
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..114
配列
Figure 2004091466
配列番号:22
配列の長さ:114 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:TGF−β2
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..114
配列
Figure 2004091466
配列番号:23
配列の長さ:114 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:TGF−β3
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..114
配列
Figure 2004091466
配列番号:24
配列の長さ:116 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:TGF−β4
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..116
配列
Figure 2004091466
配列番号:25
配列の長さ:114 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:TGF−β5
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..114
配列
Figure 2004091466
配列番号:26
配列の長さ:454 アミノ酸
配列の型:アミノ酸
鎖の数:一本鎖
トポロジー:直鎖状
配列の種類:タンパク質
直接の起源
クローン:ヒト GDF−9
配列の特徴
特徴を表す記号:protein
存在位置:1..454
配列
Figure 2004091466
Figure 2004091466
Figure 2004091466

【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、成体組織におけるGDF−9 mRNAの発現を示す。
【図2】図2は、マウスGDF−9のヌクレオチド配列および推定アミノ酸配列を示す。共通のN−グリコシル化シグナルを無地のボックスで示す。推定上の四塩基プロセシング部位を点刻ボックスで示す。推定上の開始ATGの上流にある同じ読み枠の終止コドンおよび共通のポリアデニレーションシグナルには下線が引いてある。ポリA尾部は示してない。数字は5’末端からのヌクレオチド位置を示す。
【図3】図3は、GDF−9のC末端配列とTGF−βファミリーの他のメンバーとの並列化を示す。保存されたシステイン残基には陰影が付けてある。ダッシュ(−)は並列化を最大とするために導入されたギャップを表す。
【図4】図4は、TGF−βスーパーファミリーの各メンバー間のアミノ酸相同を示す。数字は最初の保存システインからC末端までで計算された各対間のアミノ酸同一性のパーセントを表す。ボックスは特定サブグループ内の密接に関連したメンバー間の相同性を表す。
【図5】図5は、GDF−9タンパク質の免疫組織化学的局在化を示す。成体卵巣の隣接切片をヘマトキシリンとエオシンで染色する(図5a)か、あるいは1:500の希釈率で免疫血清(図5b)または前免疫血清(図5c)とともにインキュベートした。マウスGDF−9のC末端部分(残基308−441)をバクテリア内で発現させ、分離用SDSゲルからGDF−9タンパク質を切り出し、そしてウサギを免疫することにより抗GDF−9抗血清を調製した。抗体結合部位はVectastain ABC キット (Vector Labs)を使って可視化した。
【図6】図6は、マウスGDF−9(上のライン)とヒトGDF−9(下のライン)の推定アミノ酸配列の比較を示す。数字はN末端からのアミノ酸位置を表す。垂線は配列同一性を表す。点は並列化を最大とするために導入されたギャップを表す。無地のボックスは推定上のタンパク質分解プロセシング部位を示す。陰影を付けたボックスはこのタンパク質の成熟領域にあるシステイン残基を示す。下部の棒線はGDF−9のプレ(無地)および成熟(陰影)領域の略図を示し、マウス配列とヒト配列間の配列同一性のパーセントを示してある。
【図7】図7は、GDF−9 RNAプローブを用いた成体卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。4%パラホルムアルデヒドで固定した卵巣のパラフィン包埋した隣接切片に〔35S〕標識したアンチセンス(図7aおよび7c)またはセンス(図7bおよび7d)GDF−9 RNAプローブをハイブリダイズさせた。切片を写真乳剤中に浸し、露光し、現像した後にヘマトキシリンとエオシンで染色した。2つの代表的な視野像を示してある。
【図8】図8は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを用いた生後4日目の卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に記載したように調製した。オートラジオグラフィーおよび染色後に、明視野(図8a)または暗視野(図8b)照明の下で切片の写真を撮った。
【図9】図9は、アンチセンス(図9a)またはセンス(図9b)GDF−9 RNAプローブを用いた生後8日目の卵巣切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に記載したように調製した。
【図10】図10は、アンチセンス(図10a)またはセンス(図10b)GDF−9 RNAプローブを用いた成体輸卵管切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に記載したように調製した。
【図11】図11は、アンチセンスGDF−9  RNAプローブを用いた成体輸卵管(受精後0.5日)切片に対するin situ ハイブリダイゼーションを示す。切片は図7に記載したように調製した。オートラジオグラフィーおよび染色後に、明視野(図11a)または暗視野(図11b)照明の下で切片の写真を撮った。

Claims (13)

  1. GDF−9活性を抑制する薬剤を含有する、卵巣の細胞増殖性疾患の治療のための医薬組成物。
  2. 前記薬剤が抗GDF−9抗体である、請求項1に記載の医薬組成物。
  3. 前記薬剤がGDF−9アンチセンス配列である、請求項1に記載の医薬組成物。
  4. 卵巣の細胞増殖性疾患が卵巣の腫瘍である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  5. 前記薬剤がベクターを使って細胞に導入されるものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  6. ベクターがコロイド分散系である、請求項5に記載の医薬組成物。
  7. コロイド分散系がリポソームである、請求項6に記載の医薬組成物。
  8. リポソームが本質的にターゲット特異的である、請求項7に記載の医薬組成物。
  9. ベクターがウイルスである、請求項5に記載の医薬組成物。
  10. ウイルスがRNAウイルスである、請求項9に記載の医薬組成物。
  11. RNAウイルスがレトロウイルスである、請求項10に記載の医薬組成物。
  12. レトロウイルスが本質的にターゲット特異的である、請求項11に記載の医薬組成物。
  13. 下記(a)または(b)のアミノ酸配列からなる単離された増殖分化因子−9(GDF−9)ポリペプチドに、特異的に反応する抗体を含む、避妊用の医薬組成物。
    (a) 配列番号4もしくは配列番号26で示されるアミノ酸配列
    (b) 配列番号4もしくは配列番号26で示されるアミノ酸配列のGDF−9前領域に対して少なくとも64%の同一性を有するアミノ酸配列からなるGDF−9前領域、および配列番号4もしくは配列番号26で示されるアミノ酸配列のGDF−9成熟C末端領域に対して少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列からなるGDF−9成熟C末端領域を含む、アミノ酸配列
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