[go: up one dir, main page]

JP2007509631A - 電位色素及びカルシウム色素を用いた新規の細胞ベースアッセイ - Google Patents

電位色素及びカルシウム色素を用いた新規の細胞ベースアッセイ Download PDF

Info

Publication number
JP2007509631A
JP2007509631A JP2006538312A JP2006538312A JP2007509631A JP 2007509631 A JP2007509631 A JP 2007509631A JP 2006538312 A JP2006538312 A JP 2006538312A JP 2006538312 A JP2006538312 A JP 2006538312A JP 2007509631 A JP2007509631 A JP 2007509631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cells
channel
cng
host cell
activity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006538312A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4848282B2 (ja
Inventor
ヨン ヤオ，
リャン カオ，
ジャンミン ル，
イザベル ロレンテ，
Original Assignee
アットー バイオサイエンス インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アットー バイオサイエンス インコーポレイテッド filed Critical アットー バイオサイエンス インコーポレイテッド
Publication of JP2007509631A publication Critical patent/JP2007509631A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4848282B2 publication Critical patent/JP4848282B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6872—Intracellular protein regulatory factors and their receptors, e.g. including ion channels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/705—Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • G01N33/5041—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects involving analysis of members of signalling pathways
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/74—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving hormones or other non-cytokine intercellular protein regulatory factors such as growth factors, including receptors to hormones and growth factors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/435—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from animals; from humans
    • G01N2333/705—Assays involving receptors, cell surface antigens or cell surface determinants
    • G01N2333/72—Assays involving receptors, cell surface antigens or cell surface determinants for hormones
    • G01N2333/726—G protein coupled receptor, e.g. TSHR-thyrotropin-receptor, LH/hCG receptor, FSH

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

例えば、Ｇタンパク質共役受容体の刺激に反応した細胞内ｃＡＭＰ濃度の変化を検出するのに、環状ヌクレオチド作動性チャネル並びに蛍光色素及び他の指示体を利用する新規の組成物および方法を開示する。ｃＡＭＰに対する感度を増強し、かつ２価カチオンによって媒介された遮断を低減する１つ又は複数のチャンネル孔変異を含むＣＮＧ変異体が、Ｇタンパク質共役受容体活性の検出を含めた、様々なアッセイで使用される。タンパク質相互作用の細胞ベースのアッセイに特に適した新規の色素クエンチャー調合物も開示する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明
本出願は、２００３年１０月３０日出願の米国特許仮出願第６０／５１５４４２号、及び、２００４年７月２０日出願の米国特許仮出願第６０／５８９０１２号に基づく権利を主張し、これらの開示の両方を参照することにより、あらゆる目的に関して全体として本明細書に援用する。
本出願は、２００２年３月４日出願の米国特許出願第１０／０８７２１７号にも関連しており、２００１年１０月２６日出願の米国特許仮出願第６０／３３０６６３号に基づく権利を主張するものであり、これらの開示を参照することにより、あらゆる目的に関して全体として本明細書に援用する。
（発明の分野）
本発明は、一般に細胞生理学に関する。詳細には、本発明は、改善された環状ヌクレオチドアッセイで使用するための新規のＣＮＧ変異体、及び、蛍光電位色素を用いた新規の細胞ベースのアッセイで使用するための蛍光クエンチャー分子を含めた、カルシウム及び電位ベースの色素、並びに他の指示体を用いた細胞ベースのアッセイで使用するための新規のツールに関する。そのようなツールは、Ｇタンパク質共役受容体の活性を測定するのに有用であり、また、環状ヌクレオチドの細胞内濃度の変化が関与する他のアッセイで有用である。
（発明の背景）
Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）は、３本の細胞内ループ及び３本の細胞外ループを伴った７本の疎水性アルファへリックス膜貫通（ＴＭ）ドメインを有することを特徴とする内在性膜タンパク質の大きなスーパーファミリーを構成している（Ｊｉら、Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ、２７３：１７２９９−１７３０２、１９９８年）。加えて、すべてのＧＰＣＲが、Ｎ末端細胞外ドメイン及びＣ末端細胞内ドメインを含有している。細胞外リガンドの結合は、膜貫通ドメイン、Ｎ末端ループ、又は細胞外ループによって、単独で、あるいはこれらの組合せによって媒介されうる。例えば、エピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミン、及びヒスタミンなどの生体内アミンの結合は、最初にＴＭ３部位で起こり、その一方で、ＴＭ５及びＴＭ６は、細胞内シグナルを発信する部位をもたらすと考えられている。作動薬がＧＰＣＲに結合すると、その結果、１つ又は複数の細胞内ヘテロ三量体ＧＴＰ結合タンパク質（Ｇタンパク質）の活性化が起こり、次にそれが、それに続いて下流エフェクター分子（酵素、イオンチャンネル、及び輸送体など）を調節することによって、シグナルの伝達及び増幅を行う。次にこれが、セカンドメッセンジャー（ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、イノシトール、リン酸、ジアシルグリセロール、細胞質イオンなど）の迅速な産生をもたらす。
ＧＰＣＲは、リガンドがＧＰＣＲに結合した際に、細胞膜の反対側へのシグナル伝達を媒介する。ＧＰＣＲの細胞内部分がＧタンパク質と相互作用して、細胞の外部から内部へのシグナル伝達を調節する。ＧＰＣＲは、このようにしてＧタンパク質と共役する。Ｇタンパク質複合体には、３つのポリペプチドサブユニットがあり、それらは、ＧＴＰに結合し、それを加水分解するアルファサブユニット、及びベータガンマ二量体サブユニットである。不活性状態では、Ｇタンパク質はアルファサブユニット及びベータガンマサブユニットのヘテロ三量体として存在する。Ｇタンパク質が不活性であるときには、グアノシン二リン酸（ＧＤＰ）がＧタンパク質のアルファサブユニットに結合している。リガンドがＧＰＣＲに結合して、これを活性化したときには、ＧＰＣＲがＧタンパク質のヘテロ三量体に結合し、ＧＤＰに対するＧアルファサブユニットの親和性を低下させる。活性状態では、ＧサブユニットがＧＤＰをグアニン三リン酸（ＧＴＰ）に交換し、活性型のＧアルファサブユニットが、ＧＰＣＲ及びベータガンマ二量体サブユニットの両方から分離する。分離した活性型のＧアルファサブユニットは、細胞内でＧタンパク質シグナル伝達経路の「下流」にあるエフェクターにシグナルを伝達する。最後には、Ｇタンパク質の内在性ＧＴＰアーゼ活性が、活性型のＧサブユニットを不活性状態に戻すが、その状態では、ＧサブユニットがＧＤＰ及びベータガンマ二量体サブユニットに結合している。
このシグナルトランスダクションは、セカンドメッセンジャー分子の産生をもたらす。セカンドメッセンジャーがひとたび生成されれば、それは、細胞活性に広範な影響をもたらす。そのような活性の１つが、環状ヌクレオチドであるｃＡＭＰ及びｃＧＭＰによる、環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルの活性化である。ＣＮＧチャンネルは、細胞膜を通したカチオンの流動を制御する膜貫通分子である。これらのチャンネルは、環状ヌクレオチドの細胞内濃度が増加することによって活性化、つまり開口される。ひとたび開口されれば、これらのチャンネルは、例えばＮａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋のイオンを含む、混成のカチオン流動を引き起こす。ＣＮＧチャンネルの活性によって、電気的興奮及びＣａ２＋シグナル伝達と、環状ヌクレオチドの細胞内濃度変化との共役がもたらされる（図１）。
受容体の機能は、Ｇタンパク質それ自体（共役にはＧＴＰ結合型が必要である）、リン酸化（Ｇタンパク質共役受容体キナーゼ、又はＧＲＫによる）、及びβ−アレスチンとして知られている抑制性タンパク質への結合、によって調節される（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ、Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ、２７３：１８６７７−１８６８０、１９９８年）。医学的に重要な多くの生物過程が、Ｇタンパク質及び／又はセカンドメッセンジャーの関与するシグナル伝達経路に参加するタンパク質によって媒介されていることは、久しく確立されていることである。（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ、Ｎａｔｕｒｅ、３５１：３５３−３５４、１９９１年）。事実、すべての処方薬剤のうち約１／３がＧＰＣＲリガンドである（Ｋａｌｌａｌら、Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ、２１：１７５−１８０、２０００年）。
ＧＰＣＲは、知られている（あるいは予測されている）それらの構造的特性及び機能的特性に基づいて、３つの主要なクラス（そして、多数のサブクラス）に分類される（Ｒａｎａら、Ａｎｎ Ｒｅｖ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｔｏｘｉｃｏｌ、４１：５９３−６２４、２００１年；Ｍａｒｃｈｅｓｅら、Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ、２０：３７０−３７５、１９９９年）。これらの受容体うち、匂い物質、光、及び生体内アミンの受容体と、ケモカイン及び小型ペプチドの受容体と、いくつかの糖ペプチド／糖タンパク質ホルモンの受容体とを含めた大部分がクラスＡに属する。クラスＢ受容体は、さらに高分子量のホルモンと結合し、一方、クラスＣには、ＧＡＢＡＢ受容体、味覚受容体、及びＣａ２＋感受性受容体が含まれる。ＧＰＣＲは、あらゆる組織に見出されている。しかし、個々の受容体の発現は、いずれも限定的かつ組織特異的でありうる。そのため、一部のＧＰＣＲは、特定の組織型のマーカーとして用いることができる。
広範なＧＰＣＲ及びＧＰＣＲリガンドから予測できるように、これらの分子の機能異常は、ヒトにおける多数の疾患状態に関連付けられている（Ｒａｎａら、同上、及びＪｉら、同上）。これら多数の疾患を治療するためのＧＰＣＲ作動薬及び拮抗薬の開発がなされてきている。例えば、生体アミンの受容体の重要な一群が、多数の成功した薬物の標的となってきた。この一群の受容体には、エピネフリン及びノルエピネフリン（α−及びβ−アドレナリン受容体）、ドーパミン、ヒスタミン、並びにセロトニンの受容体が含まれる。ＧＰＣＲ機能の関与が示唆されている疾患の例には、心臓病（例えば、頻脈、鬱血性心不全など）、喘息、高血圧、アレルギー反応（アナフィラキシーショックが含まれる）、胃腸病、及び広範な神経障害（例えば、パーキンソン病、うつ病、統合失調症など）が含まれるが、これらに限定されない。最後に、乱用薬物の多くの受容体がＧＰＣＲである。
多くの動物で、ＧＰＣＲは、その生物の全身に存在し、正常機能の維持、そして、疾患状態の原因となっている。他の例では、特定のＧＰＣＲ又は特定ファミリーのＧＰＣＲの発現が極めて厳密に制御されており、例えば、発生の初期ステージでのみ発現される。従って、必要に応じて、ＧＰＣＲを刺激又は活性化できる化合物、若しくは、ＧＰＣＲを抑制又は不活性化できる化合物を見出すことが重要である。ＧＰＣＲの正常な機能を刺激する作動薬となる化合物は、これまで、喘息、パーキンソン病、急性心不全、骨粗鬆症、低血圧などを治療するのに使用されている。正常な機能を妨害又は阻止する化合物である拮抗薬は、これまで、高血圧、心筋梗塞、潰瘍、喘息、過敏症、精神障害及び神経障害、無食欲、並びに過食症を治療するのに使用されている。
詳細に特徴付けされている受容体に加えて、多数の「オーファン」受容体がクローニングされ（Ｍａｒｃｈｅｓｅら、同上）、それらは、これらのファミリーの一部に配列類似性を有することが知られているが、それらの機能も、リガンドも明らかでないものである。ＧＰＣＲは、多様な細胞活性の制御において中心的役割を果たしているので、これら「オーファン」受容体の作動薬及び拮抗薬を同定する方法、並びに、作動薬リガンドが既知である受容体に対する追加の拮抗薬を同定する方法が、今なお当技術分野で必要とされている。
ｃＡＭＰは、最初に認知されたセカンドメッセンジャーであり、Ｇタンパク質Ｇｓ及びＧｏｌｆと共役する多数の受容体の活性化に反応してアデニル酸シクラーゼによって合成され、シクラーゼ活性は、Ｇタンパク質Ｇｉと共役する受容体の活性化によって抑制される。ｃＡＭＰは、ｃＡＭＰ依存性プロテインキナーゼＡ（ＰＫＡ）を活性化し、重要な細胞反応をもたらす。生理的には、ｃＡＭＰは、貯蔵エネルギーの動員（例えば、肝臓内の炭水化物の分解、脂肪細胞におけるトリグリセリドの分解、腎臓による水分の保存、及びＣａ２＋恒常性）、心筋の拍数及び収縮力の制御、平滑筋の弛緩、性ホルモンの産生、並びに他の多くの内分泌過程及び神経過程などのホルモン反応を媒介する。
現在、多くのｃＡＭＰアッセイが利用可能である。それらには、ｃＡＭＰ反応性プロモーターエレメントＣＲＥを用いてルシフェラーゼレポーターを発現させる転写レポーターアッセイ、ｃＡＭＰ免疫アッセイ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社、カリフォルニア州フォスターシティー）、アデニリルシクラーゼのｉｎ ｖｉｔｒｏ酵素アッセイ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）、及びｃＡＭＰ蛍光偏光アッセイ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社、マサチューセッツ州ボストン）が含まれる。しかし、これらすべてのアッセイはエンドポイントアッセイであり、そのようなアッセイでは、細胞を溶解させ、抽出物を試験に用いる。Ｒ．Ｙ．Ｔｓｉｅｎ及び彼の共同研究者は、単一細胞内のｃＡＭＰ濃度をレポートする蛍光プローブを開発した。しかし、これらのプローブを細胞に適用する方法は、ハイスループットスクリーニングフォーマットに適していない（Ａｄａｍｓら、１９９１年、Ｎａｔｕｒｅ ３４９：６９４−６９７；Ｚｏｃｃｏｌｏら、２０００年、Ｎａｔ．Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ．２：２５−２９）。ｃＡＭＰ産生への個々の生存細胞の活性化を検出できること、特に、不均一な細胞又は組織環境において検出できることが当技術分野で必要とされている。そのような検出が行えるようになれば、長期記憶の誘導の場合にあるような、複雑な刺激に対する受容体の活性化及び細胞反応の試験が可能となるであろう。所与の細胞におけるＣａ２＋活性化及びｃＡＭＰ活性化両方の同時試験に基づいてオーファンＧＰＣＲのリガンドを同定するため、並びに、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤を同定するために、生存細胞内のｃＡＭＰを直接試験する能力も、当技術分野で必要とされている。これらの必要性及び他の必要性が本発明によって満たされる。
（発明の概要）
本発明のアッセイ及び方法は、ｃＡＭＰアッセイで使用するための新規のツールを提供する。詳細には、本発明は、ＣＮＧベースのアッセイ、特に、ＧＰＣＲ及びＧＰＣＲシグナリングカスケードの活性をモニターするアッセイで使用するための新規のＣＮＧ変異体を提供する。新規のＣＮＧ変異体は、チャンネル孔のカルシウム遮断を排除する１つ又は複数の変異を有し、その結果、ｃＡＭＰに対する感受性及び特異性（ｃＧＭＰに対する）が改善され、また、ＣＮＧベースのｃＡＭＰ活性化のアッセイがかなり改善された。
ＣＮＧベースのアッセイ、並びに、カルシウム色素及び電位ベースの色素を用いた他のアッセイ、で使用するためのクエンチャー分子も提供する。そのようなアッセイでは、細胞内の蛍光をそのままに維持しながらバックグラウンドの細胞外蛍光を低減するために、蛍光指示薬と併せて膜不浸透性のクエンチャーが頻繁に使用されてきた。しかし、測定される生物相互作用に対してそのようなクエンチャーが薬理学的な干渉を示す場合、アッセイに対して負の影響が生じることがある。本発明のクエンチャー分子は、薬理学的に不活性であり、従って、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド脂質、及び有機小分子のアッセイとの適合性を有する。従って、これらの分子は、本明細書で例示するＧＰＣＲ／ＣＮＧアッセイを含めた、電位依存性蛍光色素を利用する様々なアッセイで利用できる。
（好ましい実施形態の詳細な説明）
［Ｉ．概説］
本発明の新規の色素クエンチャー調合物は、検出用蛍光色素を利用するいかなる細胞ベースのアッセイにおいても広範な適用性を有する。本発明のＣＮＧ変異体は、細胞内ｃＡＭＰ濃度を測定するためのいかなる細胞ベースのアッセイにおいても広範な適用性を有する。これらの有用性は、本明細書、及び、参照により全体として本明細書に援用する米国特許出願第１０／０８７２１７号に記載のＧＰＣＲ／ＣＮＧアッセイによって例示される。
［新規のクエンチャー／色素調合物]
膜不透過性の蛍光クエンチャーは、バックグラウンドの蛍光ノイズを低減して、アッセイ手順を単純化するために、しばしば蛍光指示薬と併せて使用される。例えば、マクロファージ細胞におけるフルオレセイン結合体の細胞内取込みをモニターするアッセイにおいて、細胞内の蛍光を維持しながら、細胞外蛍光バックグラウンドを低減するために、トリパンブルーが使用された（Ｓａｈｌｉｎら、１９８３年；Ｈｅｄら、１９８７年；Ｗａｎら、１９９３年）。細胞内カルシウムを測定するのに、カルシウム蛍光色素と併せて、金属イオンクエンチャー及び吸光色素クエンチャーが使用された（Ｅｔｔｅｒら、１９９６年；Ｄａｖｉｅｓら、１９９７年；Ｍｅｈｌｉｎら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、２００３年）。膜電位をモニターするのに、電位依存性蛍光色素と併せて、衝突クエンチャーＩ及び吸光色素クエンチャーが使用された（Ｍｅｌｉｋｙａｎら、１９９６年；Ｌｅｅｎｈｏｕｔｓ及びＫｒｕｉｊｆｆ、１９９５年；米国特許出願公開第２００３／００８７３３２号）。遺伝子転写を測定するのに、蛍光色素と併せて、吸光色素クエンチャーが使用された（米国特許第６２２１６１２号）。
クエンチャーとして使用される多くの色素は、繊維工業用に開発されたものである。従って、生存細胞に対する薬理作用は、通常、未知のまま残っている。クエンチャーが細胞シグナル伝達経路又は受容体に薬理作用を有する場合、あるいは、例えば、共有結合性、静電気、水素、及びファンデルワールス相互作用の結果としてリガンドと相互作用する場合、アッセイ性能に負の影響が生じることある。これらの相互作用は、タンパク質、ペプチド、ヌクレオシド、脂質、又は有機小分子からなるリガンドをスクリーニングする場合に特に問題が大きい。開示する発明は、ペプチド、タンパク質、ヌクレオシド、脂質、及び有機小分子のアッセイに適合性を有するクエンチャー色素、並びに、それを同定する方法を提供する。
従って、本発明は、生物学的に不活性の蛍光クエンチャーを同定する方法であって、
（ａ）候補クエンチャー分子のコレクションを準備するステップと、
（ｂ）少なくとも５つの受容体のパネルを提供するステップであり、
前記受容体は、少なくとも３つのタイプから選択され、
生体内アミン、アデノシン、脂質、アルカロイド、アミノ酸、ペプチド、及びタンパク質を含めたファーマコフォアによって識別されるステップと、
（ｃ）活性化ファーマコフォアの存在下、並びに候補クエンチャー分子の前記コレクションのメンバーの存在下及び非存在下で、前記受容体の活性をアッセイするステップと、
を含み、
生物学的に不活性の蛍光クエンチャーは、受容体の前記パネルの活性化に対して影響を及ぼさない、方法を提供する。そのようなアッセイでは、受容体の活性化は、通常、クエンチャーの機能的な使用が関与しない方法で定量化される。
詳細には、一般的に使用されているクエンチャーであるトリパンブルーに、グルカゴンなどのペプチドリガンドの効力を低下させる傾向があることが見出された。ニトラジンイエロー及び構造類似分子であるニトロレッドは、ペプチド及び他の有機小分子の反応に対してほとんど影響を及ぼさず、電位依存性蛍光色素の有用なクエンチャーとして同定された。これらのクエンチャー色素は、様々な検出用蛍光色素を使用する細胞ベースのアッセイに用いる調合物において広範な適用性を有する。詳細には、本発明のクエンチャー色素は、作動薬、拮抗薬、又はアロステリックモジュレーターの生存細胞アッセイでＣＮＧチャンネルの活性をモニターするために、電位色素と併せて使用することができる。この色素／クエンチャー調合物は、ＧＰＣＲの脱オーファン化、並びに、細胞内ｃＡＭＰ、カルシウム、及び遺伝子発現のレベルを変化させる他のイベントにも用いることができる。様々な検出用蛍光色素と併せて、本発明のクエンチャー色素調合物は、創薬、毒性学、及び他の細胞ベースの研究用に提供される。
本発明の調合物は、蛍光プレートリーダー、単一細胞イメージングプラットホームｆａｃｓ選別機、電子生理学プラットホームのうちの少なくとも１つを用いた均質アッセイで特に有用である。本発明の調合物は、細胞内取込みがエンドサイトーシス、受容体内在化、ウイルス感染、ペプチドによって媒介された取込み、及び脂質によって媒介された取込みのうちの少なくとも１つによって媒介されるならば、いかなる細胞ベースのアッセイを用いてもよい。さらに、蛍光レベルは、測定される特定の活性に反応して増大又は低下しうることを理解されたい。
この色素／クエンチャー／緩衝液調合物の利点の１つは、溶液中の結合していない色素を除去するのに通常必要な洗浄ステップを省略できることである。この新規に開発されたクエンチャーは、無洗浄フォーマットが望ましい場合にはいつでも、他の蛍光バイオマーカーと組み合わせて使用することができる。その例には、機械的応力に感受性の細胞の使用と、培地／緩衝液の交換の結果として生物反応が減弱又は撹乱される細胞又はアッセイの使用と、特定のプローブ、例えば、生体トレーサーの定常的な取込みの間、若しくは、細胞分化、運動能、又は分裂の長期的研究、において行われるようなアッセイの実施時間を通して少なくとも１つの色素又はアッセイ成分の存在が必要であるアッセイの使用と、プローブが細胞から漏出し、洗浄が不可能／望ましくないアッセイでの使用と、が含まれるが、これらに限定されない。
しかし、このクエンチャー調合物のさらに別の利点は、このクエンチャーと組み合わせて様々なカルシウム色素が使用できることである。これらには、Ｆｌｕｏ ３、Ｆｌｕｏ ４、及びＦｕｒａ−２が含まれる。詳細には、Ｆｕｒａ−２はレシオ色素であり、細胞の間の不均等な色素添加、単一細胞内での不均等な色素添加、試料への不均等な照射、光脱色、及び、リガンドが元々蛍光を有する場合に生じるような人為産物の影響を最小限にすることによって、より高い精度の測定を提供する。
本発明のクエンチャーは、ある種のＦＲＥＴ又はＢＲＥＴベースのアッセイで有用である。Ｄａｂｃｙｌ及びＱＳＹ色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社）などの非蛍光クエンチャーはＦＲＥＴ用の組合せで使用され、その場合、非蛍光アクセプターによって蛍光（又は発光）ドナーが消光される（Ｄａｂｃｙｌなどの効率的なクエンチャーは、ほとんどの蛍光色素の蛍光放射を９９％削減する）。ＦＲＥＴが中断された場合には、クエンチャーはそれ以降、ドナーの放射を吸収せず、それは、ドナーに存在する蛍光色素の特異的な蛍光放射の増大として検出される。
非蛍光クエンチャーは、（ＦＲＥＴドナー分子を介した励起というよりはむしろ）直接的な（すなわち非感受性の）アクセプターの励起からバックグラウンド蛍光が生じるという潜在的問題を排除する利点を有する。蛍光ドナー−非蛍光アクセプター対を含有する購入可能なプローブの例には、タンパク質分解の検出を目的としたプローブ（ＨＩＶプロテアーゼ及びレニン基質用のＥＤＡＮＳ蛍光色素／Ｄａｂｃｙｌ対；特定のプロテアーゼによる基質の切断によってＦＲＥＴが中断される）（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社）、及び核酸ハイブリダイゼーション（分子ビーコン：一方の末端に蛍光色素が結合し、もう一方の末端に非蛍光クエンチャーが結合したヘアピンオリゴヌクレオチド；相補配列へのハイブリダイゼーションによって、ヘアピンが開いて、ＦＲＥＴが中断される）が含まれる。本発明のクエンチャーは、ペプチド又はタンパク質に対して比較的不活性であるので、それらをそのようなアッセイで使用することによって、細胞性物質又はペプチド作動薬／拮抗薬の非特異的な結合が減少する。
［細胞ベースのｃＡＭＰアッセイに用いる新規のＣＮＧ変異体］
電位色素を用いたアッセイでは、野生型のＣＮＧチャンネルを使用する場合、細胞外の培地中に存在するカルシウムイオンを、キレート化しなければならない。さもなければ、チャンネル孔にあるグルタミン酸残基にカルシウムが結合し、それによってイオン流動が遮断される。本発明の新規ＣＮＧ変異体は、チャンネル孔ドメインに１つ又は複数の変異を有し、それによってカルシウムによるイオン流動の遮断を排除する。加えて、これらの変異によって、カルシウムに対するＣＮＧチャンネルの透過性がさらに高くなる。ｃＡＭＰの結合親和性、及びカルシウムに対するチャンネルの透過性に影響を与える、ＣＮＧ内の３つの位置に、いくつかの組合せの変異を生成させ、試験した。ハイスループットスクリーニングにとりわけ有用であるアッセイに、単独で、あるいは組合せによって有意な改善を与える変異を同定した。本発明は、広範な適用性を有し、とりわけ受容体のスクリーニングに、中でも７回膜貫通受容体のスクリーニングに適用性を有する。例えば、本発明は、７回膜貫通受容体の作動薬、拮抗薬、又はアロステリックモジュレーターの結合を検出するのに使用できるアッセイを提供する。
本発明の新規変異体は、他のＣＮＧサブユニットと併せて発現させて、いくつかの利点を有するヘテロマーチャンネルを形成させることができる。嗅受容器ニューロン元来のＣＮＧチャンネルは、ＣＮＧＡ２、ＣＮＧＡ４（Ｂｒａｄｌｅｙ Ｊ、Ｌｉ Ｊ、Ｄａｖｉｄｓｏｎ Ｎ、Ｌｅｓｔｅｒ ＨＡ、Ｚｉｎｎ Ｋ（１９９４年）、「Ｈｅｔｅｒｏｍｅｒｉｃ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ：ａ ｓｕｂｕｎｉｔ ｔｈａｔ ｃｏｎｆｅｒｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｃＡＭＰ」、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ、１９９４年９月１３日、９１（１９）：８８９０−４）、及びＣＮＧ４．３（Ｓａｕｔｔｅｒ Ａ、Ｚｏｎｇ Ｘ、Ｈｏｆｍａｎｎ Ｆ、Ｂｉｅｌ Ｍ（１９９８年）、「Ａｎ ｉｓｏｆｏｒｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｄ ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｂｅｔａ ｓｕｂｕｎｉｔ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｎｅｕｒｏｎｓ」、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ、１９９８年４月１４日、９５（８）：４６９６−７０１；Ｂｏｎｉｇｋ Ｗ、Ｂｒａｄｌｅｙ Ｊ、Ｍｕｌｌｅｒ Ｆ、Ｓｅｓｔｉ Ｆ、Ｂｏｅｋｈｏｆｆ Ｉ、Ｒｏｎｎｅｔｔ ＧＶ、Ｋａｕｐｐ ＵＢ、Ｆｒｉｎｇｓ Ｓ（１９９９年）、「Ｔｈｅ ｎａｔｉｖｅ ｒａｔ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｓｕｂｕｎｉｔｓ」、Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ、１９９９年７月１日、１９（１３）：５３３２−４７；Ｂｒａｄｌｅｙ Ｊ、Ｆｒｉｎｇｓ Ｓ、Ｙａｕ ＫＷ、Ｒｅｅｄ Ｒ（２００１年）、「Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｕｂｕｎｉｔｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００１年１２月７日、２９４（５５４９）：２０９５−６）の３サブユニットで構成されている。ＣＮＧＡ２タンパク質はホモマーチャンネルを形成できるが、ＣＮＧＡ４及びＣＮＧ４．３はできない。しかし、ＣＮＧＡ２並びにＣＮＧＡ４及び／又はＣＮＧ４．３の同時発現によって、２又は３サブユニットからなるヘテロマーチャンネルを形成することができる。ヘテロマーチャンネルには、異種細胞で発現されるホモマーＣＮＧＡ２チャンネルと比較して、いくつかの利点を有し、それには、（１）ｃＡＭＰに対するより高い感受性（検出感度を増大させる）、（２）外向き整流作用の減弱（膜脱分極シグナルの増大をもたらす）、並びに、（３）より高い発現と、より低い細胞に対する毒性とをもたらす、より良いチャンネル構築が含まれる。
新規変異体の総合的な利点としては、（１）電位色素又はカルシウム色素を使用した際のシグナルの増大、及び、（２）アッセイを、今や、生理的なカルシウム含有培地で行えることが含まれる。例えば、本発明の新規のカルシウム非感受性ＣＮＧ変異は、膜電位／クエンチャーカクテルを、ＤＰＢＳ（カルシウム／マグネシウムがフリーであるリン酸緩衝生理食塩水）中ではなく、より生理的な緩衝液（ＨＢＳＳ、Ｈａｎｋの平衡塩類溶液など）中で添加することを可能にする。細胞形態が、よりよく保全され、二価カチオン濃度が添加時間中、生理的にバランスよく維持されるので、細胞は、成長表面により強固に付着する。また、ＥＧＴＡが化合物添加緩衝液中に必要なく、以前に観測された、化合物緩衝液添加の際の細胞収縮が顕著に抑制された。全体として、そのような改良には、細胞応答性の増大が伴い、それによってアッセイの総合的感度の向上が導かれる（細胞イメージングフォーマット及び全ウェルリーディングフォーマットの両方で）。
本発明の新規のカルシウム非感受性ＣＮＧ変異は、カルシウムのｃＡＭＰ依存的変化、及び同じ細胞の膜電位の同時測定を可能にし、受容体特異性が未知であるリガンド、又は、細胞イメージングプラットホームにおける受容体脱オーファン化（シグナル伝達経路が未知である受容体）スクリーニング、のための多重アッセイの基礎を提供する。カルシウム色素及び膜電位色素の両方で同時に標識されたＣＮＧ−発現細胞では、Ｇｓ共役ＧＰＣＲの活性化によって、カルシウム及び膜電位の両方のリードアウトで、持続的なシグナルが引き起こされるであろう。対照的に、Ｇｑ共役受容体の活性化は、膜電位に影響を与えずに、急速かつ一過性のカルシウム上昇（細胞内カルシウム貯蔵の放出による）を誘導するであろう。Ｇｉ共役ＧＰＣＲは、いずれのシグナルも誘導しないであろう。従って、Ｇｓ受容体及びＧｑ受容体を容易に区別することができる。
イソプロテレノール（公知のＧｓ共役ＧＰＣＲ作動薬）又はフォルスコリン（ｃＡＭＰを合成する酵素であるアデニル酸シクラーゼ、すなわちＡＣの公知の活性化物質）など、ｃＡＭＰ濃度を上昇させることが知られている第１の化合物を添加することによって、膜電位色素又はイオン感受性色素（カルシウム感受性色素など）の少なくとも１つで測定可能な持続的なシグナルがもたらされるであろう。しかし、Ｇｉ共役ＧＰＣＲも活性化されるような細胞は、反応の低減を示し（ＧｉによるＡＣの阻害による）、それは、少なくとも膜電位色素又はイオン感受性色素の１つに反映される。従って、本発明は、それによってＧｓ、Ｇｑ、又はＧｉ受容体を検出できる単一のアッセイを提供する。そのようなアッセイは、受容体の共役特異性の同定をさらに可能にする。
本発明のアッセイは、少なくとも第２の受容体の逐次的スクリーニングも提供する。例えば、第１の化合物がＧｑ共役受容体を誘導すると判明するかもしれず、その場合それは、細胞内カルシウムの一過性の増大によって示される。それに続く第２のリガンドの添加によって、カルシウム及び膜電位の両方における、より長時間の反応の誘導が観測されるかもしれず、それはＧｓ受容体を示すものである。さらに添加した場合に、第３のリガンドはいかなる作用も及ぼさないと観測されるかもしれない。しかし、フォルスコリンと第３のリガンドとの同時添加によっても、膜電位シグナル又はカルシウムシグナルの少なくとも一方で増大が誘導されず、その一方で、フォルスコリンのみを添加することによって、膜電位シグナル又はカルシウムシグナルの少なくとも一方が増大し、これはＧｉ受容体を示す。従って、本発明は、単一試料の多重アッセイを可能にする。
さらになお、本発明のアッセイは、他のアッセイと多重化して、情報量を実質的に増大させることができる。これは、処理量を増加し、材料所要量を低減し、そして、リード化合物に優先順位をつける基礎を提供する。例えば、そのようなアッセイには、限定されるものではないが、（ミトコンドリア膜電位の変化の検出にレシオ色素ＪＣ１を用いた）アポトーシスの同時アッセイが含まれるかもしれず、それによって特定の化合物又は特定の化合物クラスの毒性に関する初期情報を提供する。さらに、本発明は、再分配アッセイと同時に行うことができ、この再分配アッセイでは、対象のタンパク質に蛍光タンパク質、発光タンパク質などでタグ付けできるであろう。
多重アッセイの構成要素は、任意の順序で逐次的に行うこともできる。例えば、Ｇｑ−ＧＰＣＲでは、第１の一過性のカルシウム反応の後に、Ｇｓによって媒介された持続的なカルシウムシグナル及び膜電位シグナルが続くであろう。Ｇｓ−ＧＰＣＲでは、第１のカルシウム反応及び膜電位反応は、（先行するリガンドが、ＣＮＧ介在性のシグナル伝達に対して最大限度の効力／有効性を示した場合に）影響を受けないか、あるいはさらに促進されるであろう。
本発明の新規のカルシウム非感受性ＣＮＧ変異は、遺伝子操作された細胞において高レベルかつ均質な発現を示す（新規に産生された変異型ＣＮＧを有するクローン内の細胞の事実上１００％が、有害な効果を示すことなく、内在性受容体のＧｓ共役作動薬に再現可能に反応した）。これら新規の変異は、生物学的基質が、細胞初代培養などのように、数が少なく、産生するのに費用のかかる細胞によって代表される実験モデルにおける、リアルタイムの生存細胞ｃＡＭＰ反応を測定する、長い間求められていた手段を提供するものである。初代細胞は、ｉｎ ｖｉｖｏの生理的条件に最も近いモデルであり、細胞分化、疾患、及び癌など、生理的に重要な過程に関与する多くの極めて重要な経路を研究するのに最も良い環境を提供するので、極めて貴重な生物学的基質である。しかし、それらは、ｉｎ ｖｉｔｒｏでの寿命が限定されているため、動物器官から頻繁に産生する必要がある。初代細胞が従来の形質導入操作に対して既知の耐性を示して使用できる時間枠は限定されているので、最も効果的な、対象の遺伝子（この場合ＣＮＧ）の一過性形質導入／感染が必要である。これら新規の変異は、この点における利点を提供する。従って、ｃＡＭＰを介した内在性受容体シグナル伝達によって媒介された生存細胞ｃＡＭＰ反応の研究、並びに、セカンドメッセンジャー経路相互のリアルタイムの生存細胞クロストークの研究のために、ＣＮＧを発現するように適切な初代細胞を遺伝子操作することができる。（初代細胞のみで再現可能な疾患状態において、受容体シグナル伝達及び伝達経路間相互作用における欠損が影響を受けているかもしれない）。
初代細胞を生物学的基質として使用することによって、感度及び統計的な有意性を失わずに、限定された数の細胞を用いて細胞イメージングベースのアッセイを行うことが可能となる。全ウェルプレートリーダーベースのアッセイでは、検出可能なシグナルを生成するのに多数の細胞が必要であるが（例えば、９６ウェルプレートの１ウェル中に５００００を超える数の細胞）、これと比較して、細胞イメージングでは、はるかに少ない数の細胞（＜５０００）しか必要としない。これは、（ａ）細胞イメージング装置は、標準的なプレートリーダーに見られるものより感度の高い励起／放射装置を含有しており、従って、単一細胞によって生成されるシグナルを容易に検出でき、そして、（ｂ）イメージングフィールド中の細胞それぞれ、そしてすべてが別々の実体とみなされ、それによって、データ分析のための統計的に有意なプールが得られるからである（例えば、測定される２０倍の顕微鏡視野の中に２００〜３００細胞を含有させることができる）。
新規のＣＮＧ細胞系及びアッセイ試薬の感度が改善されているので、これらを用いて、より一層少ない細胞を用いて作業し、なおかつ可視化するのに十分なシグナルを生成させることが可能なはずである。新規のコンストラクトを用いて１５３６ウェルプレートを使用すれば、このアッセイフォーマットがさらに容易になるであろう。蛍光出力を生成させ、次に、マイクロ流体フォーマット用に構成された蛍光読み取り機で読み込むフォーマットで、作動薬／拮抗薬／アロステリックモジュレーターの潅流を細胞に可能とさせるマイクロ流体装置が使用されてもよい。同様に、蛍光イメージングに適合した固体基板上にアレイとして配置された細胞叢にある、特定のＧＰＣＲを有する細胞の局在的活性化を可視化することも可能なはずである。
また、本発明のアッセイは、別の色素が異なったパラメータをモニターするのに使用される多重化能力を提供する。プローブ間の光学的適合性が、複数の蛍光プローブを併用する上での唯一の制限である。有用な組合せには、細胞毒性検出用及びアポトーシス誘導用のプローブが含まれるかもしれない。多様な蛍光特性を有する様々なプローブがこの目的に利用可能である。ＣＮＧベースのＧＰＲＣスクリーニングを、創薬における極めて初期のフェーズで、候補薬物の好ましくない作用を同定するアッセイと多重化させることは、成功の可能性のある薬物の発見及びプロファイリングを加速させるための非常に望ましいアプローチとなっている。
［ＧＰＣＲ／ＣＮＧアッセイ］
これらのアッセイでは、ＧＰＣＲ及びＣＮＧチャンネルは、細胞に内在性のものでも、あるいは、例えばここに記載された新規のＣＮＧ変異体の場合に、外因的に供給されたものでもよい。加えて、無差別共役のＧタンパク質を含めた内在性Ｇタンパク質又は外因的に供給されるＧタンパク質を本発明のアッセイ及び方法で用いることができる。
一部の実施形態では、本発明は、第１のポリヌクレオチドに作動可能に連結した第１のプロモーターを含む第１の核酸を含有する宿主細胞を提供し、上記ポリヌクレオチドは、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）タンパク質をコードする配列及び第２のポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを含む第２の核酸を含み、上記第２のポリヌクレオチドは環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルをコードする配列を含む。一部の実施形態では、上記環状ヌクレオチド作動性チャンネルは、チャンネルをその変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする少なくとも１つの変異を含む。一部の実施形態では、上記ＧＰＣＲ及び／又はＣＮＧチャンネルは、通常、その細胞で発現されないものである。上記核酸は、１個の分子の一部でも、異なった複数の分子の複数の部分でもよい。上記核酸は、当業者に知られている任意の処方で細胞に提供してもよく、例えば、上記核酸の一方又は両方が、ウイルス及び／又はプラスミドの一部でも、及び／又は、細胞のゲノムから発現されたものでもよい。
一部の実施形態では、その細胞のゲノムからの１つ又は複数の分子を発現する細胞系を、利用又は創出するのが望ましいであろう。タンパク質発現用の安定な細胞系の作製は、当業者の技能の範囲内にある。本発明の一部の実施形態は、１つのタンパク質を細胞のゲノムから発現させ、そして、もう１つを、外因性の核酸、好ましくはウイルス又はプラスミドから発現させることを含みうる。本発明の細胞は、いかなる種類の細胞でもよいが、好ましくは、哺乳類細胞などの真核細胞である。本発明の実施に適した細胞の例には、ＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞、及びＣｏｓ−７細胞が含まれるが、これらに限定されない。
本発明で使用されるＣＮＧチャンネルは、野生型チャンネルでも、ｃＡＭＰに対する反応性がさらに高くなるように変異導入されたものでもよい。本発明の野生型ＣＮＧチャンネルは、ホモマーでも、ヘテロマーでもよい。上記チャンネルは、チャンネルをその変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする１つ又は複数の変異を含みうる。チャンネルをその変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする２つ以上の変異を含むチャンネルも、本発明に含まれる。チャンネルをその変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする３つ以上の変異を含むチャンネルも、本発明に含まれる。ＣＮＧチャンネルをコードする本発明の核酸分子は、配列番号１、５、及び７として提供する核酸配列のうちの１つ又は複数の全体又は一部を含みうる。本発明の一部のＣＮＧチャンネルタンパク質は、配列番号２、４、６、及び８として提供するタンパク質配列のうちの１つ又は複数の全体又は一部を含みうる。
一部の実施形態では、本発明で使用するＣＮＧチャンネルが、ｃＧＭＰに対して反応性である場合がある。他の実施形態では、本発明で使用するＣＮＧチャンネルが、類似体又は誘導体の環状プリンモノホスファート（ｃＰｕＭＰ）又は環状ヌクレオチドモノホスファート（ｃＮＭＰ）に反応性である場合がある。さらに他の実施形態では、本発明で使用するＣＮＧチャンネルが、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、又は類似体若しくは誘導体のｃＰｕＭＰ又はｃＮＭＰに対してのみ反応性である場合がある。好ましい実施形態では、本発明で使用するＣＮＧチャンネルが、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、又は類似体若しくは誘導体のｃＰｕＭＰ又はｃＮＭＰの少なくとも１つに対して反応性でありうる。好ましい実施形態では、本発明で使用するＣＮＧチャンネルが、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、又は類似体若しくは誘導体のｃＰｕＭＰ又はｃＮＭＰのうちの２つ以上に対して反応性でありうる。
本発明に従うＧＰＣＲをコードする核酸分子は、完全長野生型Ｇタンパク質共役受容体をコードするものでもよく、また、変異型ＧＰＣＲをコードするものでもよい。一部の好ましい変異体としては、Ｎ末端及びＣ末端切除、並びに挿入及び／又は欠失変異体が含まれる。他の好ましい変異体は、少なくとも１つの保存性又は非保存性のアミノ酸塩基置換を有するものでありうる。さらに他の好ましい変異体は、Ｎ末端切除、Ｃ末端切除、挿入、欠失、保存性アミノ酸塩基置換、及び非保存性アミノ酸塩基置換からなる群から選択される少なくとも２つを含む、変異の組合せを有するものでありうる。変異型ＧＰＣＲは、作動薬と接触した際に、それがＧＰＣＲ媒介性の活性を誘導できるならば、本発明での使用に適している。
一部の実施形態では、本発明の細胞は、Ｇタンパク質をコードする配列を含む第３のポリヌクレオチドに作動可能に連結した第３のプロモーターを含む第３の核酸を含有することがあり、このＧタンパク質は無差別共役のＧタンパク質でありうる。このＧタンパク質は、細胞で通常に発現されることもあるが、細胞が第３の核酸を含有する場合には、さらに高いレベルで発現されることもある。別法では、このＧタンパク質は、その細胞で自然に発現されない場合がある。
本発明の一部の実施形態では、上記Ｇタンパク質共役受容体は、Ｇαｓ、Ｇαｉ、Ｇα１６又はＧαｑ、及び無差別共役のＧタンパク質から選択された少なくとも１つのＧタンパク質と実質的に共役する。別法では、上記Ｇタンパク質共役受容体は、例えば、ＧαｑｓなどのハイブリッドＧタンパク質と実質的に共役する場合がある。
Ｇαタンパク質のＣ末端４〜５アミノ酸は、受容体との相互作用を媒介するドメインをコードすることが示されている（Ｃｏｎｋｌｉｎら、１９９３年、Ｎａｔｕｒｅ ３６３：２７４−２７６）。Ｇαｉタンパク質のＣ末端がＧαｓのそれで置換されているキメラＧαｓタンパク質（Ｇαｓ／ｉ）は、Ｇｉ受容体と共役して、アデニリルシクラーゼの活性を刺激することが示されている（Ｋｏｍａｔｓｕｚａｋｉら、１９９７年、ＦＥＢＳ Ｌｅｔｔｅｒｓ ４０６：１６５−１７０）。オーファンＧタンパク質共役受容体のスクリーニングにおけるある種のキメラＧαタンパク質の使用が、当技術分野で知られている。詳細には、Ｇｑ経路を介したＧｓ受容体の共役を指示するキメラＧαｑｓを利用したアッセイが利用可能であり、細胞内カルシウムの放出によってＧｓ受容体をモニターすることが可能となる。キメラＧαｑｉを用いてＧｉ受容体をＧｑに変換する同様のアッセイが存在する。キメラＧαｑの使用に対する主な制限は、そのようなアッセイが一過性のカルシウム放出のみを提供するものであるということである。これは、処理量に関する可能性を制限し、また、可能な小型化の程度を限定するものである。ＧＰＣＲをスクリーニングするためのＧαｓｉキメラの使用も公知である。ラジオイムノアッセイでｃＡＭＰ濃度の増大を検出することができるが、これらは比較的低いシグナル対ノイズ比を示す。ラジオイムノアッセイ及び転写レポーターアッセイは、両方ともリガンドとの長期のインキュベーションを必要とすることが多い（Ｄｒｅｗら、２００２年、ＢＢＡ １５９２：１８５−１９２）。
対照的に、本発明は、Ｇαｓｉキメラの効果的な使用を可能にする。詳細には、本発明は、より長時間のシグナルを提供して、カイネティックアッセイ又はエンドポイントアッセイを可能にする。好ましい実施形態では、記載の発明は、マルチウェルプレート中で行われる。標準フォーマットには、９６ウェル、３８４ウェル、又は１５３６ウェルが含まれる。開示する発明は、無傷の生存細胞を使用し、ｃＡＭＰ濃度を単細胞レベルで検査するものであり、特に１５３６ウェルフォーマットに適している。前記アッセイは、少なくとも１５３６ウェルを含有するプレートまで小型化することができ、それによって、試薬費用、及びアッセイの実施に必要な細胞数を実質的に減少させ、そして処理速度を増大させる。
標準的なｃＡＭＰアッセイでは、細胞を溶解させて、抗体によって、又は当業者に周知の他の多くの方法のいずれかによって総ｃＡＭＰを測定する。溶解細胞アッセイのシグナル特性及び用量反応特性は、各ウェルの細胞数に応じて異なる。アッセイ感度は細胞数の減少と共に低下する。対照的に、本発明は単一の生存細胞におけるｃＡＭＰ濃度を測定するので、細胞数が減少しても、シグナル特性（蛍光のＦ／Ｆｂ比変化）及び用量反応特性はわずかにしか変化せず、それによって、検出器の設定の最適化を可能にする。ＣＮＧチャンネルベースのｃＡＭＰアッセイでは、細胞内の遊離ｃＡＭＰ濃度が細胞数に影響されない。この性能は、時間当たりの処理量を増大させ、各アッセイに必要な物質量（費用）を減少させるので、特に、本発明を薬剤化合物ライブラリーのスクリーニングに使用する際に貴重である。これは特に、検査される細胞が、初代細胞又は初代組織のように取得が困難である場合にあてはまる。
本発明では、検査される細胞の数をさらに単一細胞にまで減少できることに、多大な有用性及び価値があることは当業者に明らかであり、１ウェルあたり少なくとも１細胞を許容する容積のものを含めたさらに多数のウェルを用いたスクリーニングフォーマットも可能であることが想定される。さらに、細胞をウェル内に限局する必要はなく、１特性あたり少なくとも１つの細胞のアレイも想定される。従って、アレイが数百、数千、又は数万の特性を含み、各特性が少なくとも１つの細胞を含み、上記少なくとも１つの細胞が少なくとも１つの内在性又は外因性の受容体を発現し、各特性において発現された受容体が、同一又は異種でありうるスクリーニングフォーマットが想定される。
さらに、細胞が整列されている必要もない。さらに、上記の少なくとも１つの細胞は少なくとも１つの内在性又は外因性の受容体を発現し、各特性において発現された受容体は、同一であるか又は異なっており、ランダムに配置された細胞は、撹乱（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）の結果として、ｃＡＭＰ濃度が変化したことを確認することも想定される。ある例では、特定の撹乱に対して、細胞混合物中の少なくとも１細胞が反応していることを知れば十分である。ここで使用する「撹乱」という用語は、細胞の生物活性を変化させることのできるいかなる環境変化も指す。撹乱の例には、例えば、１つ又は複数の化学因子、生物因子、機械的因子、熱因子（例えば、熱ショック及び同様のもの）、電磁気因子、重力因子、核因子、又は、時間的因子の任意の組合せが含まれるが、これらに限定されない。本発明によって細胞をアッセイする際のフォーマットは、撹乱のタイプにかかわらず柔軟性を有することが理解されよう。詳細には、製薬産業における化合物のスクリーニングに関して、作動薬、拮抗薬、アロステリックモジュレーター、部分作動薬、部分拮抗薬、及び同様のものを得るために、記載されているフォーマットのいずれを用いることもできる。
非反応性細胞の集合の中にある反応性細胞の受容体の同一性に関心がある場合、受容体の同一性に関して、その反応性細胞を直接、抗体、ＰＣＲ、又は、当技術分野で知られている他の方法を用いて検査することができ、あるいは、それらの細胞を例えばレーザを用いて単離し、さらに増殖させ、反応している受容体の同一性に関して特徴付を行うことができる。本発明のアッセイは、対象とするシグナル伝達経路に参加するいかなる未知のタンパク質を特徴付けるのにも適しており、例えば、Ｇタンパク質結合性を脱オーファン化する手段、及び特定のＧタンパク質によって活性化又は抑制されるシクラーゼを同定する手段を提供する。例えば、候補Ｇタンパク質及びシクラーゼに対応するＲＮＡ干渉、より詳細には短鎖干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡｓ）を用いて、異なったＧタンパク質及びシクラーゼを、アッセイ中に細胞内で選択的に抑制することができ、それによって、これら及び他の作用因子の上方調節又は下方調節が有する、ｃＡＭＰ産生への影響を特徴付けることが可能となる。
なおさらに、本発明は、カチオン（例えばカルシウム）流入又は膜電位のいずれかの変化の検出を可能にし、既存の薬剤スクリーニングに適合したモニタリングの方法を提供する。従って、好ましい実施形態では、本発明は、とりわけ、キメラＧアルファタンパク質も発現する細胞におけるｃＡＭＰ濃度変化のハイスループットスクリーニングを可能にする。そのようなキメラアルファタンパク質には、Ｇαｓｉタンパク質が含まれることがあるが、これらに限定されない。別の好ましい実施形態では、少なくとも１つのキメラアルファ、及び、本発明のＣＮＧが宿主細胞の染色体に安定に組み込まれている。前記宿主細胞は、少なくとも１つの内在性及び異種ＧＰＣＲを発現する。さらに別の好ましい実施形態では、キメラアルファタンパク質が共有結合によってＧＰＣＲに連結されている。
別の態様では、本発明は、任意選択で外因性又は異種ＧＰＣＲをコードする核酸分子から、細胞内でＧＰＣＲを発現すること、チャンネルをｃＡＭＰに対してより高感度にする１つ又は複数の変異を含みうる環状ヌクレオチド作動性チャンネルを発現すること、及び、チャンネルの活性を測定すること、によってＧＰＣＲの活性を検出する方法を提供し、その際、上記チャンネルの活性がＧＰＣＲの活性を示す。ＣＮＧチャンネルは、外因性の核酸、又は細胞のゲノムから発現させることができる。
一部の実施形態では、色素、例えば蛍光イメージングシステムによって検出できる蛍光色素の使用が測定に伴うことがある。一部の好ましい色素には、有機小分子及び遺伝的にコードされたタンパク質分子を用いたフォーマットでのＣａ２＋感受性色素及び電位感受性色素が含まれるが、これらに限定されない。一部の実施形態では、単一細胞におけるＣＮＧチャンネル活性の活性化の測定が、測定に伴うことがある。これは、顕微鏡又はＦＡＣＳ（蛍光活性化細胞選別装置）を用いた蛍光検出など、当業者に知られているいかなる方法を用いて行ってもよい。顕微鏡を使用する場合には、顕微鏡をコンピュータシステムに連結することが望ましい場合がある。コンピュータシステムは、個々の細胞を追跡し、統計的分析を行うのに用いることができる。
非色素指示体も、ここに記載するアッセイのいずれにも利用することができる。例えば、膜電位測定用の、ＧＦＰベースの指示体が存在する。アエクロイン（ａｅｑｕｒｏｉｎ）タンパク質は、カルシウム流入の指標として光を生成する。ナトリウム及びカリウムなどの他のカチオンを測定するには、他の指示体が知られており、利用可能である。従って、本発明は、例えば蛍光指示体及び発光指示体を含めた任意の適切な指示体物質を用いて行うことができる。
一部の実施形態では、その方法は、９６ウェル及び３８４ウェルなどのマルチウェルプレートで実施するように構成することができ、測定は、マルチウェルマイクロプレートリーダーで行うことができる。適当な読み取り機の例には、ＣＣＤカメラを備えた蛍光定量ベースの読み取り機、及び蛍光定量ベースの走査性マイクロプレートリーダーが含まれる。
一部の実施形態では、本発明の方法の実施前、実施中、又は実施後に、細胞を固体表面に付着させることが望ましい場合がある。適当な固体表面には、スライド及びマルチウェルプレートが含まれるが、これらに限定されない。
場合によっては、本発明の方法の感度を増大させるのが望ましい場合がある。これは、例えば、測定前に細胞をｃＡＭＰ類似体で前処置することによって実現できる。適当な類似体には、光励起性のケージド類似体が含まれる。
本発明の方法は、無差別共役のＧタンパク質を発現する細胞を用いて実施することができる。無差別共役のＧタンパク質は、細胞のゲノムから発現されるもの、及び／又は、外因性の核酸から発現されるものでよい。
本発明の一部の実施形態では、ＧＰＣＲによって媒介された測定されるべき活性がイオン流動でありうる。これらの場合、イオン流動は、限定されるものではないが、色素の分光特性の変化を測定すること又はパッチクランプ法、を含めた当業者に知られた任意の方法で測定することができる。
別の態様では、本発明は、受容体及び少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルを発現する細胞を化合物と接触させること、並びに、ＣＮＧチャンネルの活性化を測定することによって受容体のリガンドを同定する方法を提供し、上記ＣＮＧチャンネルの活性化は、上記化合物が上記受容体のリガンドであることを示す。一部の実施形態では、上記受容体が上記細胞の内在性のものではない場合があり、及び／又は、ｃＡＭＰに対するチャンネルの感度を増大させるために上記ＣＮＧチャンネルに操作が施されている場合がある。ＣＮＧ及び／又はＧＰＣＲチャンネルは、外因性の核酸及び／又は細胞のゲノムから発現されたものでよい。ＣＮＧチャンネル活性化の測定は、限定されるものではないが、色素の使用を含めた、当業者に知られている任意の方法によって行うことができる。適当な色素の例には、イメージングシステムによって検出できる蛍光色素がある。好ましくは、色素は、Ｃａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素でありうる。
リガンドを同定する方法は、単一細胞におけるＣＮＧチャンネル活性の活性化を測定することによって、単一細胞上で用いることができる。このタイプの方法は、顕微鏡を用いた蛍光検出の使用を利用する場合がある。顕微鏡を用いる場合には、顕微鏡をコンピュータシステムと連結させることが望ましい場合がある。コンピュータシステムは、個々の細胞を追跡し、統計的分析を行うのに用いることができる。
リガンドを同定する方法は、マルチウェル、すなわち９６ウェル、３８４ウェル、１５３６ウェルなどのフォーマットで用いることができ、測定は、マイクロプレートリーダーで行うことができる。適当な読み取り機は、ＣＣＤカメラを備えた蛍光定量ベースの読み取り機、及び／又は、蛍光定量ベースの走査性マイクロプレートリーダーでありうる。
リガンドを同定する方法は、固体表面に付着した細胞を使用する場合がある。細胞は、これらの方法ステップにおける１つ又は複数のステップの実施前、実施中、又は実施後に付着させることができる。適当な固体表面には、スライド及びマルチウェルプレートが含まれるが、これらに限定されない。
本発明の方法は、例えば蛍光活性化細胞選別装置（ＦＡＣＳ）による分析を用いて、非接着性の細胞でも実施できる。細胞の［Ｃａ２＋］ｉ及び膜電位をモニターするためのＦＡＣＳを用いたプロトコールはよく確立されており、ＣＮＧチャンネルの活性をモニターするために容易に適用することができる（Ｌａｚｚａｒら、１９８６年、Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ、２６１：９７１０−９７１３；Ｓｈａｐｉｒｏ、２０００、Ｍｅｔｈｏｄｓ、２１：２７１−２７９）。
リガンドを同定する方法は、リガンドと接触させる前に、ｃＡＭＰ類似体、例えば光励起性のケージド類似体で前処置された細胞を使用する場合がある。
リガンドを同定する方法は、無差別共役のＧタンパク質を発現する１つ又は複数の細胞を用いて使用することができる。
一部の実施形態では、リガンドを同定する方法は、イオン流動の測定を含む測定ステップを含む場合がある。イオン流動の測定は、色素の分光特性の変化によるもの、及び／又はパッチクランプ法など、当業者に知られている任意の方法によって行うことができる。
別の態様では、本発明は、細胞を薬剤及び受容体のリガンドと接触させることによって、ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法を提供し、上記細胞は、野生型又はｃＡＭＰに対するＣＮＧチャンネルの感度を増大させるように構築されたＣＮＧを含み、ＣＮＧチャンネルの活性化を測定する、環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルの少なくとも１つと、上記受容体とを発現する。一部の実施形態では、薬剤存在下におけるＣＮＧチャンネルの活性化を、薬剤非存在下におけるチャンネルの活性化と比較することが望ましい場合がある。通常、ＣＮＧチャンネルの活性化の相違は、薬剤がその活性を調節することを示す。ＣＮＧチャンネルは、外因性の核酸及び／又は細胞のゲノムから発現されたものでよい。ＣＮＧチャンネルの活性化の測定は、色素の使用を伴うことがある。適当な色素の例には、ＵＶベースのイメージングシステムによって検出できる蛍光色素がある。色素は、Ｃａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素でありうる。本発明の色素は、アッセイの実施前又は実施中に外因的に細胞に添加することができる。別法では、本発明の色素は、細胞によってプローブとして外因的に発現される場合がある。前記プローブは、一過性発現又は安定発現のために、前記細胞に導入することができる。
ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法は、単一細胞におけるＣＮＧチャンネル活性の活性化を測定することによって単一細胞で実施することができる。そのような測定を行う方法は、当業者に知られており、それらには、顕微鏡を用いたＵＶベースの蛍光によるものが含まれる。顕微鏡を用いる場合には、顕微鏡をコンピュータシステムと連結させることが望ましい場合がある。コンピュータシステムは、個々の細胞を追跡して、統計的分析を行うものでありうる。
ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法は、マルチウェル、すなわち、９６ウェル、３８４ウェルなどのフォーマットを使用するように構成される場合がある。このタイプの構成は、マルチウェルマイクロプレートリーダー、例えば、ＣＣＤカメラを備えた蛍光定量ベースの読み取り機、及び／又は、蛍光定量ベースの走査マイクロプレートリーダーを利用することができる。
ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法は、固体支持体に付着した細胞で行うことができる。細胞は、それらの方法における１つ又は複数のステップの実施前、実施中、又は実施後に付着させることができる。適当な固体支持体には、スライド及びマルチウェルプレートが含まれる。
ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法は、環状ヌクレオチド類似体で前処置された細胞を用いて行うことができる。適当な類似体には、光励起性のケージド類似体が含まれる。
ＧＰＣ受容体によって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法は、いずれも、無差別共役のＧタンパク質を発現する細胞を用いて行うことができる。
本発明は、本発明の方法を実施するのに適したキットをさらに提供する。そのようなキットは、通常、本発明の１つ又は複数の細胞を適当な容器中に含有するであろう。キットは、任意選択で、緩衝液、及び／又は塩、及び／又は色素など、１つ又は複数の試薬を含みうる。色素を含有する場合には、通常、それらは、電位感受性色素及び／又はＣａ２＋感受性色素であろう。
［Ａ．定義］
以下の記述には、当業者に知られている多数の用語及び句が使用されている。解釈の明快性及び一貫性の観点で、特定の用語及び句の定義を提供する。
ここで使用する場合、「蛍光消光」は、試料の蛍光強度を低下させるいかなる過程も指す。一般的教示は、例えば、「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」（Ｊｏｓｅｐｈ Ｒ．Ｌａｋｏｗｉｃｚ、１９８３年、第１版、Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ／Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ社、ニューヨーク）に見出すことができる。蛍光を消光するいくつかの方法を以下に説明する。
１．他の分子との衝突が関与する衝突消光で、励起エネルギーを、放出光としてではなく熱として喪失する。この過程は、溶液試料中で常に、ある程度存在し、この過程を誘発するのに特に効率的な化学種を衝突クエンチャーと呼ぶ（例えば、ヨウ化物イオン、分子状酸素、ニトロキシドラジカル）。
２．静的消光。クエンチャーと蛍光色素との相互作用によって、安定的な非蛍光複合体が形成される。通常、この複合体は、蛍光色素とは異なる吸収スペクトルを有するので、吸光変化の存在がこのタイプの消光の指標となる（比較すると、衝突消光は、一過性の励起状態相互作用なので、吸収スペクトルに影響を与えない）。静的消光の特別なケースが自己消光であり、この場合、蛍光色素とクエンチャーとが同一の化学種である。自己消光は、トレーサー色素の高濃度溶液中で特に顕著である。
３．共鳴エネルギー移動。これは、衝突消光と同様に、励起状態相互作用であるが、関与する２つの分子が衝突する必要はなく、１００オングストローム以上の距離を越えて起こりうる。光子の吸収によって一方の色素（ドナー）が励起されるが、蛍光光子を放出する代わりに、電子カップリングによって励起がアクセプター分子に移行する。この交換の結果、励起されたアクセプターと、基底状態のドナーとが生じる。シグナルに関しては、アクセプターがそれ自体で蛍光であるか、あるいは非蛍光であるかに応じて、結果は、（ドナーのみのスペクトルと比較して）より長い波長の蛍光となるか、あるいは、無蛍光である。
４．内部フィルター効果。これは、消光過程とは対照的に、測定における人為現象である。それは、吸光度が非常に高い試料で起こる（吸光は、蛍光色素それ自体による場合も、試料中の他の吸光成分による場合もあり、いずれであるかは問題でない）。これらの条件下では、入射する励起光のすべてが、試料の正面で吸収される。従来の９０度の検出構成では、検出器の焦点が合わせられる地点にまで、励起光を十分に深く貫通させることができない。その結果、試料の吸光度が増大するのに従って、検出される蛍光が低減する。予測されるように、内部フィルター効果の規模は、励起経路及び発光検出経路の間の幾何学的な相関関係と試料の厚さとに依存する。内部フィルター効果（及び他の人為現象）を回避するためには、励起波長で測定された試料吸光度が０．１を超えないようにすることが、概ね賢明である。
ここで使用する場合、「実質的に相互作用する」は、ある分子が別の分子に及ぼす影響の大きさ、例えばＧＰＣＲがＧタンパク質に及ぼす影響の大きさを指す。ある相互作用の結果、生理作用を有することができる規模の検出可能な反応が生じた場合に、その相互作用は実質的である。
ここで使用する場合、細胞の「ゲノム」は、細胞の染色体上に含まれる遺伝物質を指す。
ここで使用する場合、「ＧＰＣＲによって媒介された活性」は、ＧＰＣＲによって媒介されたシグナル伝達によって影響を受けることがあるいかなる細胞過程も意味する。この句には、環状ヌクレオチド産生、Ｃａ２＋流入、イノシトール三リン酸（ＩＰ３）及びジアシルグリセロールの産生、並びに同様のものが含まれると解釈されるが、これらに限定されない。
場合によっては、既知の他のＧＰＣＲに対する相同性によって、推定上のＧＰＣＲが同定されることがある。ヌクレオチド配列レベル又はアミノ酸配列レベルでの相同性又は同一性は、配列類似性探索用に作られたｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｎ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ、及びｔｂｌａｓｔｘプログラム（Ａｌｔｓｃｈｕｌら、Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ ２５：３３８９−３４０２、１９９７年、及び、Ｋａｒｌｉｎら、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８７：２２６４−２２６８、１９９０年、これらの両方を全て参照により本明細書に援用する）によって利用されているアルゴリズムを用いたＢＬＡＳＴ（ベーシック局所アラインメント探索ツール）分析によって判定する。ＢＬＡＳＴプログラムによって使用されているアプローチは、最初に、クエリー配列とデータベース配列との間で類似したセグメントを、ギャップ有り及びギャップ無しで考慮し、次に、同定された全ての一致に関して、統計的な有意性を評価し、最後に、予め選択された有意性閾値を満たす一致のみを要約して示すというものである。配列データベースの類似性探索に関する基本的な考察については、Ａｌｔｓｃｈｕｌら（Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ６：１１９−１２９、１９９４年）を参照し、その全てを参照により本明細書に援用する。ヒストグラム、記述、アラインメント、期待値（すなわち、データベース配列に対する一致を報告するための統計的な有意性閾値）、カットオフ、マトリックス、及びフィルター（低複雑性）に関する探索パラメータは、デフォルト設定である。ｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ、及びｔｂｌａｓｔｘによって使用されているデフォルトスコアリングマトリックスはＢＬＯＳＵＭ６２マトリックス（Ｈｅｎｉｋｏｆｆら、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８９：１０９１５−１０９１９、１９９２年、この開示を全て参照により本明細書に援用する）であり、長さ（ヌクレオチド塩基又はアミノ酸）が８５を越えるクエリー配列に推奨される。
ｂｌａｓｔｎでは、Ｎ（すなわち、ミスマッチ残基に対するペナルティスコア）に対するＭ（すなわち、一致を示す１対の残基に対するリワードスコア）の比率によってスコアリングマトリックスが設定され、Ｍ及びＮのデフォルト値は、それぞれ＋５及び−４である。４つのｂｌａｓｔｎパラメータは以下の通りに調整した。すなわち、Ｑ＝１０（ギャップ生成ペナルティ）；Ｒ＝１０（ギャップ伸長ペナルティ）；ｗｉｎｋ＝１（クエリーに沿って各ｗｉｎｋ番目の位置でワードヒットを生成させる）；及び、ｇａｐｗ＝１６（ギャップつきアラインメントがその中で生成させるウィンドウ幅を設定する）である。Ｂｌａｓｔｐにおける同等のパラメータ設定は、Ｑ＝９；Ｒ＝２；ｗｉｎｋ＝１；及び、ｇａｐｗ＝３２であった。配列間のＢｅｓｔｆｉｔ比較は、ＧＣＧパッケージバージョン１０．０で利用可能であるが、これは、ＤＮＡパラメータとして、ＧＡＰ＝５０（ギャップ生成ペナルティ）及びＬＥＮ＝３（ギャップ伸長ペナルティ）を用い、タンパク質比較における同等の設定は、ＧＡＰ＝８及びＬＥＮ＝２である。
ここで使用する場合、「ストリンジェントな条件」は、（１）例えば、洗浄に低イオン強度及び高熱、例えば、５０℃の０．０１５Ｍ ＮａＣｌ／０．００１５Ｍクエン酸ナトリウム／０．１％ＳＤＳを利用するもの、又は、（２）ハイブリダイゼーション中にホルムアミドなどの変性剤、例えば、５０％（ｖｏｌ／ｖｏｌ）ホルムアミド、及び７５０ｍＭ ＮａＣｌ、７５ｍＭ クエン酸ナトリウムを含有する４２℃の０．１％ウシ血清アルブミン／０．１％フィコール／０．１％ポリビニルピロリドン／ｐＨ６．５、５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液を利用するものである。別の例は、４２℃の５０％ホルムアミド、５×ＳＳＣ（０．７５Ｍ ＮａＣｌ、０．０７５Ｍクエン酸ナトリウム）、５０ｍＭリン酸ナトリウム（ｐＨ６．８）、０．１％ピロリン酸ナトリウム、５×デンハルト溶液、超音波処理されたサケ精子ＤＮＡ（５０μｇ／ｍｌ）、０．１％ ＳＤＳ、及び１０％デキストラン硫酸中でのハイブリダイゼーション、並びに、０．２×ＳＳＣ及び０．１％ ＳＤＳ中、４２℃での洗浄である。当業者ならば、明確かつ検出可能なハイブリダイゼーションシグナルを得るのに適したストリンジェンシー条件を、容易に決定及び改変できる。好ましい分子は、配列番号１又は３の相補鎖に、上記の条件下でハイブリッド形成する分子であって、機能タンパク質をコードする分子である。さらに好ましいハイブリッド形成分子は、配列番号１又は３のオープンリーディングフレームの相補鎖に、上記の条件下でハイブリッド形成する分子である。
ここで使用する場合、核酸分子が「単離されている」と言及されるのは、その核酸分子が、他のポリペプチドをコードする夾雑核酸分子から実質的に分離されている場合である。
本発明は、上記のコード核酸分子の断片をさらに提供する。ここで使用する場合、コード核酸分子の断片は、タンパク質全体をコードする配列の小さな部分を意味する。断片の大きさは、意図されている使用目的によって決定されよう。例えば、活性なタンパク質部分をコードするようにその断片が選択されている場合、その断片は、そのタンパク質の機能領域をコードするのに十分な大きさである必要があろう。例えば、推定上の抗原性領域に対応するペプチドをコードする断片を調製することができる。その断片を核酸プローブ又はＰＣＲプライマーとして用いる場合には、プロービング／プライミング中に得る擬陽性の数が比較的少なくなるように断片長が選択される。
プローブとして、あるいは、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）用の特異的プライマー、又は、本発明のタンパク質をコードする合成遺伝子配列に特異的なプライマーとして使用される本発明のコード核酸分子の断片（すなわち合成オリゴヌクレオチド）は、化学的技法、例えばＭａｔｔｅｕｃｃｉら（Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ １０３：３１８５−３１９１、１９８１年）のホスホトリエステル法によって、あるいは自動合成法を用いて、容易に合成することができる。加えて、より大きなＤＮＡセグメントは、遺伝子の様々なモジュールセグメントを規定する一群のオリゴヌクレオチドを合成し、続いて、それらのオリゴヌクレオチドを連結して、完全な改変遺伝子を構築するなど、周知の方法によって容易に調製することができる。
環状ヌクレオチド作動性（活性化）イオンチャンネルは、視覚及び嗅覚のシグナル伝達を媒介することで最もよく知られているが、それらは他の細胞型及び組織でも発現されている。天然の組織では、これらのチャンネルはヘテロ多量体であり、異なったヘテロマーが、異なったヌクレオチド感受性、イオン導電性（選択性）、及びＣａ２＋調節を示す。分子クローニング及びゲノム配列決定の進展によって、ヒト及びマウスにおいて、環状ヌクレオチド作動性チャンネルのサブユニットをコードする６つの遺伝子の存在が明らかになった。これらのチャンネルサブユニットに関する採用されている命名法は、それらの配列相関によって定義された系統的に異なる２つのサブファミリー、ＣＮＧＡ及びＣＮＧＢを認識する。ＣＮＧＡサブファミリーは、ＣＮＧＡ１（ＣＮＧ１／ＣＮＧα１／ＲＣＮＣ１）；ＣＮＧＡ２（ＣＮＧ２／ＣＮＧα３／ＯＣＮＣ１）；ＣＮＧＡ３（ＣＮＧ３／ＣＮＧα２／ＣＣＮＣ１）；及び、ＣＮＧＡ４（ＣＮＧ５／ＣＮＧα４／ＯＣＮＣ２／ＣＮＧＢ２）を含む。ＣＮＧＢサブファミリーの中で、桿体光受容体、嗅覚ニューロン、及び他の組織で発現されるメンバーは、ＣＮＧＢ１（ＣＮＧ４／ＣＮＧβ１／ＲＣＮＣ２、及びスプライシング変種ＣＮＧ４．３）と名付けられており、錐体光受容体で、そしておそらく他の組織でも見出されるメンバーはＣＮＧＢ３（ＣＮＧ６／ＣＮＧβ２／ＣＣＮＣ２）である（Ｂｒａｄｌｅｙ、Ｊ．ら、「Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅ ｆｏｒ ｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｕｂｕｎｉｔｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ、２００１年１２月７日；２９４：２０９５−６）。他の生物に由来するチャンネルも、相同性に基づいて上記のサブファミリーに分類できることが当業者には理解され、そのようなチャンネルも本発明に適用できることが予期される。
ここで使用する場合、「変異体」又は「変異型」ＣＮＧチャンネルは、改変されたアミノ酸配列を有するサブユニットを含むものである。アミノ酸配列の改変には、Ｎ末端切除、Ｃ末端切除、アミノ酸残基欠失、付加、保存性又は非保存性のアミノ酸残基置換が含まれうるが、これらに限定されない。変異体ＣＮＧチャンネルサブユニットは、１つ若しくは複数、２つ以上、又は３つ以上の改変をアミノ酸配列に含むものでありうる。変異体ＣＮＧチャンネルは、α及びβなど、少なくとも２つの異なったサブユニットタイプで構成されるヘテロマーでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、異なった変異を有するサブユニットを含むヘテロマーでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、少なくとも１つの変異体サブユニットと、少なくとも１つの野生型サブユニットとを含むヘテロマーでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、天然の細胞供給源で発現された場合に通常構成される野生型サブユニットのすべてに対応するサブユニットを含むヘテロマーでもよく、その場合には、それらのサブユニットのうち少なくとも１つが、少なくとも１つのアミノ酸配列改変を含む。変異体ＣＮＧチャンネルは、そのＣＮＧチャンネルを発現するように形質転換された組換え体細胞と同じ種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、そのＣＮＧチャンネルを発現するように形質転換された組換え体細胞と異なる種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、異なった複数の種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。変異体ＣＮＧチャンネルは、限定されるものではないが、例えば、ラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、及び他の任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、並びに線虫を含めた、任意の種に由来するサブユニットを含むものでありうる。
ここで使用する場合、「野生型」ＣＮＧチャンネルは、それらのサブユニットのアミノ酸配列に変異が導入されていない、天然源から単離されたサブユニット、あるいは、天然源から単離されたサブユニットと比較して変異を有するが、その変異がチャンネルの機能又は活性を実質的に改変しないサブユニットで構成されたものである。好ましくは野生型ＣＮＧチャンネルは、α及びβなど、少なくとも２つの異なったサブユニットタイプで構成されるヘテロマーである。野生型ＣＮＧチャンネルは、一部の好ましい実施形態では、第３の異なったサブユニットを含む場合がある。野生型ＣＮＧチャンネルは、天然の細胞供給源で発現された場合に通常構成されるサブユニット全てを含むヘテロマーでもよい。野生型ＣＮＧチャンネルは、そのＣＮＧチャンネルを発現するように形質転換された組換え体細胞と同じ種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。野生型ＣＮＧチャンネルは、そのＣＮＧチャンネルを発現するように形質転換された組換え体細胞と異なる種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。野生型ＣＮＧチャンネルは、異なった複数の種に由来するサブユニットで構成されたものでもよい。野生型ＣＮＧチャンネルは、限定されるものではないが、例えば、ラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、及び他の任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、並びに線虫を含めた、任意の種に由来するサブユニットも含みうる。本発明のＣＮＧチャンネルサブユニットは、宿主細胞に導入するために、単一又は複数のベクター上に存在する場合がある。例えば、野生型α／βヘテロマーＣＮＧチャンネルの場合、α及びβサブユニットをコードする配列が、宿主細胞に導入される単一のベクターに含有されていてもよく、あるいは、それらは、別々に、若しくは同時に宿主細胞に導入される別々のベクター上にあってもよい。
ここで使用する場合、「電位感受性色素」又は「膜電位色素」には、脱分極された細胞の中に入り、細胞内タンパク質又は膜に結合して、増強された蛍光を発する色素が含まれる。電位感受性色素には、カルボシアニン、ローダミン、オキソノール、及びメロシアニンビスバルビツル酸オキソノールが含まれるが、これらに限定されない。電位感受性色素及び膜電位色素には、宿主細胞による発現のためにベクターに組み込むことのできる核酸配列によってコードされたプローブも含まれる。
ここで使用する場合、「カルシウム感受性色素」には、細胞内カルシウムレベルの増大に反応して、増強された蛍光を発する色素が含まれる。カルシウム感受性色素には、Ｆｕｒａ−２、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４、及びＣａｌｃｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ−１が含まれるが、これらに限定されない。カルシウム感受性色素には、宿主細胞による発現のためにベクターに組み込むことのできる核酸配列によってコードされたプローブも含まれ、例えば、限定されるものではないが、アエウオリン（Ａｅｕｏｒｉｎ）（Ｅｕｒｏｓｃｒｅｅｎ社）と、カメレオン（Ｃａｍｅｌｅｏｎ）など、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）ベースのカルシウムセンサーとが含まれる。
［Ｂ．技法］
本発明は、コード配列を含有する組換え体ＤＮＡ分子（ｒＤＮＡ）をさらに提供する。好ましいコード配列は、野生型又は変異型のＧＰＣＲ、Ｇタンパク質、及び／又はＣＮＧチャンネルのうちの１つ又は複数をコードするものである。ここで使用する場合、ｒＤＮＡ分子は、ｉｎ ｓｉｔｕの分子操作が施されたＤＮＡ分子である。ｒＤＮＡ分子を生成する方法は当技術分野で周知であり、例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋら（「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ−Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ」、Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ社、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、１９８９年）を参照してほしい。好ましいｒＤＮＡ分子の中では、コードＤＮＡ配列が、発現制御配列及び／又はベクター配列に作動可能に連結している。
本発明のタンパク質コード配列が作動可能に連結されるベクター配列及び／又は発現調節配列の選択は、当技術分野では周知なように、所望の機能特性、例えばタンパク質発現、及び、形質転換される宿主細胞に直接的に依存する。本発明で企図されるベクターは、少なくとも、ｒＤＮＡ分子中に含まれる構造遺伝子の複製又は宿主染色体への挿入、そして、好ましくは発現も指示できるものである。
作動可能に連結されたタンパク質コード配列の発現を調節するのに使用される発現制御エレメントは、当技術分野で公知であり、それらには、誘導性プロモーター、構成的プロモーター、分泌シグナル、及び他の調節エレメントが含まれるが、これらに限定されない。誘導性プロモーターは、宿主細胞培地中の栄養物に反応するものなど、制御が容易なものが好ましい。
コード配列を含有するｒＤＮＡ分子を形成させるのに、真核細胞に適合した発現ベクター、好ましくは哺乳類細胞に適合した発現ベクターを用いることができる。限定されるものではないが、ウイルスベクター及びプラスミドを含めた真核細胞発現ベクターは、当技術分野で周知であり、いくつかの販売業者から入手できる。通常、そのようなベクターは、所望のＤＮＡセグメントの挿入に好都合な制限部位を含有する状態で供給される。そのようなベクターの典型的なものは、ｐＳＶＬ及びｐＫＳＶ−１０（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社）、ｐＢＰＶ−１／ｐＭＬ２ｄ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．社）、ｐＴＤＴ１（ＡＴＣＣ、＃３１２５５）、並びに同様の真核細胞発現ベクターである。
本発明で使用するｒＤＮＡ分子を構築するのに使用される真核細胞発現ベクターは、真核細胞で効果的な選択マーカー、好ましくは薬剤抵抗性選択マーカーをさらに含む場合がある。薬物耐性マーカーの例は、それを発現することによってネオマイシン耐性が得られる遺伝子、すなわち、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ（ｎｅｏ）遺伝子である（Ｓｏｕｔｈｅｒｎら、Ｊ Ｍｏｌ Ａｎａｌ Ｇｅｎｅｔ １：３２７−３４１、１９８２年）。別法では、選択マーカーを別々のプラスミド上におくことができ、これら２つのベクターを、宿主細胞の同時形質導入によって導入し、その選択マーカーに適した薬物中で培養することによって選択する。
上記核酸分子を、次に、好ましくは、上述の通り、適切な調節配列と作動可能に連結するように配置して、タンパク質オープンリーディングフレームを含有する発現ユニットを形成させる。適当な宿主を形質転換するのに発現ユニットを用い、組換体タンパク質の産生を可能にする条件下で、形質転換された宿主を培養する。
組換体タンパク質を発現させるために、様々な哺乳類細胞培養系も利用することができる。哺乳類発現系の例には、Ｇｌｕｚｍａｎ（Ｃｅｌｌ ２３：１７５、１９８１年）によって記載されたサル腎臓繊維芽細胞のＣＯＳ−７系、並びに、適合したベクター発現できる他の細胞系、例えば、Ｃ１２７、３Ｔ３、ＣＨＯ、ＨｅＬａ、及びＢＨＫ細胞系が含まれる。哺乳類発現ベクターは、複製開始点、適当なプロモーター、及びエンハンサーを含み、そして、リボソーム結合部位、ポリアデニル化部位、スプライシングドナー部位及びアクセプター部位、転写終結配列、並びに５’隣接非転写配列のうち必要な任意のものも含むであろう。必要な非転写遺伝エレメントを提供するのに、ＳＶ４０のスプライシング部位及びポリアデニル化部位に由来するＤＮＡ配列を用いることができる。上記ステップのそれぞれは、様々な方法で実施することができる。例えば、ゲノム断片から所望のコード配列を取得して、適当な宿主で、直接使用することができる。様々な宿主の中で機能できる発現ベクターの構築は、上述の通り、適当なレプリコン及び調節配列を用いて実現できる。調節配列、発現ベクター、及び形質転換法は、遺伝子の発現に使用される細胞のタイプに依存しており、以前に詳細に論じられている。適当な制限部位が、通常通り利用可能でない場合には、それらを、これらのベクターに挿入するための切り出し可能な遺伝子が得られるように、コード配列の末端に付加することができる。
発現ベクターの他の変形形態には、対象の遺伝子と、他のポリペプチドとの間の融合タンパク質が含まれる。その適用には、可視化（緑色蛍光タンパク質、すなわちＧＦＰ、及び変種など）、又は、タンパク質精製（ポリヒスチジン、又はグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ、すなわちＧＳＴなど）のための手段が含まれるが、これらに限定されない。
詳細には、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ｍＲＮＡ、及びアンチセンス分子が企図されており、さらに、代替バックボーンに基づいた核酸、又は、天然源に由来若しくは合成の代替塩基を含む核酸も企図されている。しかし、そのような核酸は、本発明によるタンパク質をコードする核酸の相補鎖、適切なストリンジェンシー条件下でそれにハイブリッド形成する核酸、又はコードする核酸、を含む従来技術におけるいかなる核酸よりも新規かつ非自明のものとして定義される。
本発明のコード核酸分子は、診断及びプローブを目的とした検出可能な標識を含有するようにさらに修飾することができる。そのような様々な標識は、当技術分野で公知であり、本明細書に記載のコード分子類と共に容易に用いることができる。適当な標識には、ビオチン、放射性同位元素標識されたヌクレオチド、及び同様のものが含まれるが、これらに限定されない。当業者ならば、本発明の核酸分子の被標識変種を得るために、そのようないかなる標識も容易に利用することができる。
ヌクレオチド配列の欠失、付加、又は改変によって、コードされているタンパク質の活性を破壊せずに、核酸分子の一次構造に改変を施すことができる。そのような置換又は他の改変はによって、本発明で企図されている範囲に含まれるアミノ酸配列を有するタンパク質が得られる。
［ＩＩ．特定の実施形態］
Ａ．Ｇタンパク質共役受容体
現在のところ、匂い物質受容体及び味覚受容器を除いて、ゲノムデータベースから同定することのできるＧＰＣＲ遺伝子が約４００ある。これらのうち、約２００の受容体のリガンドが同定されており、その残部が「オーファン受容体」として残っている。これらオーファンＧＰＣＲの作動薬及び／又は拮抗薬の治療効果の可能性を明らかにする鍵は、それらの天然の生物学的リガンドを同定して、それらの生物学的機能及び疾患関連性を解明する能力にある。リガンドが既知であるＧＰＣＲに関しては、ＧＰＣＲによって媒介される活性を調節する薬剤を同定することによって、臨床上の可能性の評価に用いるこれらの受容体に対して高い親和性と望ましい機能性とを備えた医薬品の開発が可能となる（概説には、Ｄｅｂｏｕｃｋ及びＭｅｔｃａｌｆ、２０００年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｔｏｘｉｃｏｌ、４０：１９３−２０８；並びに、Ｈｏｗａｒｄら、２００１年、Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｓｃｉ．２２：１３２−１４０を参照のこと）。
Ｂ．環状ヌクレオチド作動性チャンネル
脊椎動物の環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルは、ｃＧＭＰ及びｃＡＭＰの細胞質中濃度によって制御されるカチオンチャンネルである（概説には、Ｋａｕｐｐ、１９９５年、Ｃｕｒｒ．Ｏｐｉｎ．Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ．５：４３４−４４２；Ｆｉｎｎら、１９９６年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｈｙｓｉｏ．５８：３９５−４２６；Ｚｏｇｏｔｔａ及びＳｉｅｇｅｌｂａｕｍ、１９９６年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｎｅｕｒｏｓｃｉ、１９：２３５−２６３；並びに、Ｌｉら、１９９７年、Ｑ．Ｒｅｖ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．３０：１７７−１９３を参照のこと）。これらのチャンネルは、混成イオン（Ｎａ＋、Ｋ＋、及びＣａ２＋）によって伝達されるカチオン電流の伝導をもたらし、電気的興奮及びＣａ２＋シグナル伝達の両方を、細胞内環状ヌクレオチド濃度の変化と共役させる働きをもつ。脊椎動物の光受容体及び嗅覚感覚受容体では、ＣＮＧチャンネルが膜電位を脱分極させ、細胞の興奮及び適応に関与する多数のＣａ２＋調節タンパク質の活性を決定する（概説には、Ｋａｕｐｐ及びＫｏｃｈ、１９９２年、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｈｙｓｉｏ ５４：１５３−１７５；並びに、Ｋｏｃｈ、１９９５年、Ｃｅｌｌ Ｃａｌｃｉｕｍ １８：３１４−３２１を参照）。
ＣＮＧチャンネルは、通常、相同的なα及びβサブユニットを含有するヘテロ多量体である。一部のＣＮＧチャンネルは、第３のサブユニットも有する。例えば、ラット嗅覚ＣＮＧチャンネル（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）における第３のサブユニットが記載されている。それらは、電位開口型チャンネルスーパーファミリーのメンバーであるが、電位感受性ではなく、その代わりに環状ヌクレオチド濃度の変化に反応する。現在、ＣＮＧチャンネルのサブユニットをコードする６つのヒト遺伝子が同定されている。ヒトＣＮＧチャンネルのアラインメントを、図８のパネルＡ〜Ｃに示す。いくつかの哺乳類ＣＮＧチャンネルのアラインメントを、図９のパネルＡ及びＢに示す。
ＣＮＧチャンネルのサブユニットは、通常、細胞質側のＮ末端、６本の膜貫通セグメント、及び細胞質側のＣ末端からなる。５番目及び６番目の膜貫通セグメントの間に、孔の裏打ちに重要なドメイン（Ｐドメイン）が同定されている。様々なアミノ酸残基が、イオン特異性及び活性化特性に関係があるとされている（Ｇａｖａｚｚｏら、２０００年、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓ １１６：３１１−１５、Ｖａｒｎｕｍら、１９９５年、Ｎｅｕｒｏｎ １５：６１９−６２５を参照）。
ラット嗅覚ＣＮＧチャンネル（ＣＮＧＡ２）は、哺乳類細胞で異種的に発現された場合、ｃＡＭＰの最大半減実効濃度（ＥＣ５０）が６８μＭであるｃＡＭＰ活性化チャンネルを形成する（Ｄｈａｌｌａｎら、１９９０年）。ＣＮＧＢ２、又はＣＮＧＢ２及びＣＮＣβ１ｂ（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）と同時発現された場合には、ｃＡＭＰのＥＣ５０が１０．３及び４μＭに低下する（Ｂｏｅｎｉｇｋら、１９９９年）。これらの野生型ＣＮＧチャンネルは、ここに開示された方法を適用することによって、ＧＰＣＲ活性化のモニタリングに直接使用することができる。本発明の野生型ＣＮＧチャンネルは、第３のサブユニット、例えば、ラット嗅覚ＣＮＧチャンネル（ＧｅｎＢａｎｋ ＡＦ０６５７２）の第３のサブユニット、又はラット若しくは他の種でそれに相当するものも含みうる。しかし、ＣＮＧチャンネルの変異体及びキメラコンストラクトは、ＧＰＣＲ活性化の検出感度をさらに増大させるのに用いることができる。従って、本発明は、野生型ＣＮＧチャンネルと、以下の３つの領域、すなわち、環状ヌクレオチド結合ドメイン、Ｃ−リンカー領域、及び環状ヌクレオチドがＣＮＧチャンネルを開口させる効力を増強するＮＨ２末端、に１つ又は複数の変異を有するＣＮＧチャンネルとの両方を含む（Ａｌｔｅｎｈｏｆｅｎら、１９９１年；Ｇｏｒｄｏｎ及びＺａｇｏｔｔａ、１９９５年；Ｖａｒｎｕｍら、１９９５年；Ｚｏｎｇら、１９９８年；Ｐａｏｌｅｔｔｉら、１９９９年；ＬｉとＬｅｓｔｅｒ、１９９９年；Ｓｈａｐｉｒｏら、２０００年；Ｓｃｏｔｔら、２０００年；Ｒｉｃｈら２００１年；Ｍｏｔｔｉｇら、２００１年；及び本明細書の開示）。
本発明のＣＮＧチャンネルサブユニットは、宿主細胞に導入するための単一又は複数のベクター上に存在する場合がある。例えば、野生型のα／βヘテロマーＣＮＧチャンネルの場合、α及びβサブユニットのコード配列が宿主細胞に導入される単一のベクターに含まれている場合も、あるいは、別々に、又は同時に宿主細胞に導入される別々のベクター上にある場合もある。
Ｃ．Ｇタンパク質
様々なＧアルファサブユニットをコードする２０を超える遺伝子を含めた多数のヘテロ３量体Ｇタンパク質がクローニングされている。アミノ酸配列及び機能的相同性に基づいて、様々なＧサブユニットが６つのファミリーに分類されている。これらの６つのファミリーは、Ｇｓ、Ｇｉ、Ｇｑ、Ｇｏｌｆ、Ｇｏ、及びＧ１２と呼ばれる。細胞質Ｃａ２＋の放出をもたらすＧｑを除いて、他のすべてのＧタンパク質が、環状ヌクレオチド、主としてｃＡＭＰを介して、それらのシグナルを媒介する（Ｗａｔｓｏｎ及びＡｒｋｉｎｓｔａｌｌ、「Ｔｈｅ Ｇ−Ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｒｅｃｅｐｔｏｒ Ｆａｃｔｓ Ｂｏｏｋ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ社、ロンドン、１９９４年）。
ある種のＧタンパク質は、それらのＧサブユニットが、通常は他のファミリーのＧタンパク質と共役するＧＰＣＲと共役するのを可能にするので、「無差別共役」のＧタンパク質であると考えられている。例えば、Ｇαｑファミリーの２つのメンバー、ヒトＧα１６及びそのマウス相同体Ｇα１５が無差別共役のＧタンパク質である。これらのＧサブユニットを有するＧタンパク質は、様々なＧＰＣＲと相互作用するが、それらは、依然として自らの下流エフェクターの活性化を行う。Ｎｅｇｕｌｅｓｃｕらに交付された米国特許第６００４８０８号を参照のこと。
Ｄ．アデニリルシクラーゼ
３’，５’環状アデノシン一リン酸（ｃＡＭＰ）は、細菌からヒトまでの種における原型的なセカンドメッセンジャーである。哺乳類では、ｃＡＭＰは少なくとも９つのアデニリルシクラーゼ（ＡＣ）アイソザイムのファミリーによって生成される。哺乳類ＡＣは、Ｃａ２＋／カルモジュリン、プロテインキナーゼＡ及びＣによるリン酸化、抑制性Ｇタンパク質αサブユニット（Ｇｉα）、並びにＧタンパク質β及びγサブユニット（Ｇβγ）によるそれらの活性化又は阻害が相互に異なっている。すべての哺乳類ＡＣが、ＧＴＰが結合した促進性Ｇタンパク質αサブユニット（Ｇｓα）によって活性化され、ＡＣ９以外のすべてが降圧薬であるフォルスコリンによって活性化される。既知の哺乳類ＡＣは、１２本の膜貫通ヘリックス及び２つの細胞質触媒ドメインからなる（Ｈｕｒｌｅｙ、Ｊ．Ｈ．、Ｃｕｒｒ Ｏｐｉｎ Ｓｔｒｕｃｔ Ｂｉｏｌ．１９９８年１２月；８（６）：７７０−７）。
Ｇｓα及びフォルスコリンによるそれらの調節に加えて、哺乳類アデニル酸シクラーゼは、他のＧタンパク質、Ｃａ＋２シグナル、及びリン酸化による複雑な調節を受けている。Ｇｉファミリーのメンバー（Ｇｉ、Ｇｏ、Ｇｚ）は、様々なホルモン及び神経伝達物質（すなわち、アデノシン、エピネフリン、及びカナビノイド）によって活性化できることが知られている。活性化によって、Ｇｉファミリーのタンパク質は、２つの潜在的調節因子、すなわちＧα及びＧβγを放出する。アデニリルシクラーゼの阻害は、Ｇｉ、Ｇｏ、又はＧｚのαサブユニットを介して、あるいは、Ｇβγを介して媒介されうる。タイプＶ及びタイプＶＩ酵素（主として心臓で発現される）など、アデニリルシクラーゼのある種のサブタイプでは、酵素活性がＧｉαによって抑制され、Ｇβγによって改変されない。
特定のクラスのＡＣの量は、細胞型相互で異なるであろう。この理由から、そして、上述した活性化又は阻害における相違から、少なくとも第１のアデニリルシクラーゼの発現をさらに改変することによって、本発明の特性を改変できることが理解されよう。そのような改変には、１つ又は複数の異種ＡＣの導入（プラスミドベクター又はウイルスベクターを利用して、一過性発現されたもの、及び宿主ゲノムに安定に組み込まれたもの両方）、あるいは、１つ又は複数の内在性ＡＣの上方制御又は下方制御が含まれうるが、これらに限定されない。前記上方制御又は下方制御を実現する方法は多数あり、当業者に知られている。特定の改変の選択は、細胞型、Ｇタンパク質結合、様々な阻害剤又は活性物質の調節作用、及び本発明が適用される方法に依存している。
Ｅ．宿主細胞
本発明は、さらに、宿主細胞を提供し、これらの宿主細胞は、１つ又は複数のＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質及び／又はＣＮＧチャンネルをコードする核酸分子で形質転換されたものでありうる。宿主細胞には、組換え体ＣＮＧチャンネルの発現と併せて本発明の方法で使用できる内在性のＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質を有する細胞又は細胞系も含まれることがある。好ましい細胞は真核細胞である。本発明の実施に有用な真核細胞には、哺乳類細胞が含まれるが、これらに限定されない。いかなる細胞でも、その細胞系が細胞培養法に適合しており、発現ベクターの増幅及び遺伝子産物の発現に適合している限り使用できる。好ましい真核宿主細胞には、酵母、昆虫、及び哺乳類細胞、好ましくは、マウス、ラット、サル、又はヒト細胞系に由来する細胞など脊椎動物細胞が含まれるが、これらに限定されない。好ましい真核宿主細胞には、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞、例えばＡＴＣＣからＣＣＬ６１として入手できるもの、ＡＴＣＣからＣＲＬ１６５８として入手できるＮＩＨ Ｓｗｉｓｓマウス胚細胞（ＮＩＨ／３Ｔ３）、ベビーハムスター腎臓細胞（ＢＨＫ）、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、ＳＦ９、アフリカツメガエル卵母細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞、及びＣｏｓ−７細胞、並びに、同様の真核宿主細胞が含まれる。
本発明のｒＤＮＡ分子を用いた適切な細胞宿主の形質導入は、周知の方法によって実現され、その方法は、通常、使用されるベクター及び利用される宿主系のタイプに依存する。ｒＤＮＡｓを含有するベクターを用いた脊椎動物細胞の形質転換に関しては、通常、エレクトロポレーション、カチオン性脂質又は塩処理法が利用され、例えば、Ｇｒａｈａｍら（Ｖｉｒｏｌ ５２：４５６、１９７３年）、及びＷｉｇｌｅｒら（Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ７６：１３７３−１３７６、１９７９年）を参照できる。同様に、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ／Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、Ｐｒｏｍｅｇａ社、及びＱｉａｇｅｎ社などが販売するものを含めた、多数のオプションが市販されている。
形質転換に成功した細胞、すなわち、本発明のｒＤＮＡ分子を含有する細胞は、選択マーカーを有するものの選択を含めた周知の技法によって同定することができる。例えば、本発明のｒＤＮＡを導入することによって得られた細胞をクローン化して、単一コロニーを産生することができる。それらのコロニーに由来する細胞を採取し、溶解して、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ（Ｊ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ ９８：５０３、１９７５）又はＢｅｒｅｎｔら（Ｂｉｏｔｅｃｈ ３：２０８、１９８５年）によって記載された方法などを用いて、ｒＤＮＡが存在するかどうかそれらのＤＮＡ内容物を検査するか、あるいは、それらの細胞によって産生されたタンパク質を免疫学的方法によってアッセイする。
Ｆ．アッセイフォーマット
本発明は、ＧＰＣＲによって媒介される活性の存在及び／又は調節をアッセイする様々な方法を提供する。好ましい実施形態では、ＣＮＧチャンネルの活性化によるｃＡＭＰ産生の検出がそれに伴う場合がある。一部の実施形態では、ＧＰＣＲの活性化と、Ｇタンパク質及びアデニルシクラーゼを介したｃＡＭＰ産生へのシグナル伝達との結果として生じたｃＡＭＰによる活性化の結果として、本発明の宿主細胞のＣａ２＋流入をアッセイする。
一部の実施形態では、Ｃａ２＋流入に対して、色素の１つ又は複数の分光特性の変化で反応する色素を本発明の細胞に添加する。一部の実施形態では、色素がＣａ２＋に直接結合して、観測可能な分光特性の変化を起こす。このタイプの色素の一例がｆｕｒａ−２である。
他の実施形態では、ＣＮＧチャンネルの活性化によって生じたイオン流動の結果として生成する膜電位の変化に反応する色素を細胞に添加することができる。このタイプの色素は、当業者には公知のものであり（Ｚｏｃｈｏｗｓｋｉら、２０００年、Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ １９８：１−２１を参照）、例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｉｎｃ．社から購入できる。
ＣＮＧチャンネルは、カルシウム感受性色素Ｆｕｒａ−２を用いてＣａ２＋レベルの検出を目的とするアッセイにおけるｃＡＭＰセンサーとして提案されている（Ｒｉｃｈら、２０００年、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．１１６：１４７−１６１）。ＣＮＧチャンネルアルファサブユニットの変異体が多数同定されており、それには、Ｃ４６０Ｗ（Ｇｏｒｄｏｎら、１９９７年、Ｎｅｕｒｏｎ １９：４３１−４４１）、Ｅ５８３Ｍ（Ｖａｒｎｕｍら、Ｎｅｕｒｏｎ １５，６１９−９２５）、及びＹ５６５Ａの変化が含まれる（Ｌｉ及びＬｅｓｔｅｒ、１９９８年、Ｍｏｌ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．５５：８７３−８８２）。これらの変異体はｃＡＭＰに対するＣＮＧチャンネルの感受性を増大させたが、改善後の感受性もマルチウェルフォーマットで使用するにはまだ十分でない。現在までに報告されている中で最も良い場合では、ｃＡＭＰ誘導に反応したＣａ２＋レベルの上昇をスペクトロフルオリメータによって検出するのに３〜４×１０６細胞を必要とした（Ｒｉｃｈら、２００１年、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．１１８：６３−７７）。対照的に、典型的なマルチウェルアッセイは、１ウェルあたり約２０〜５００００細胞が使用され、これは、Ｃａ２＋感受性蛍光色素用に必要とするよりも、約１００倍少ない数の細胞である。
これらのアッセイ及び本発明の方法で使用できる電位感受性色素は、細胞膜電位に関することに長い間使用されてきたものである（概説として、Ｚｏｃｈｏｗｓｋｉら、Ｂｉｏｌ．Ｂｕｌｌ．１９８：１−２１を参照のこと）。いくつかのクラスの蛍光色素が開発され、それらには、カルボシアニン、ローダミン、オキソノール、及びメロシアニンが含まれ、これらはＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社（オレゴン州ユージーン）から入手できる。３つのビスバルビツル酸オキソノールは、しばしばＤｉＢＡＣ色素と呼ばれ、最大励起波長約４９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（３））、５３０ｎｍ（ＤｉＳＢＡＣ２（３））、及び５９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（５））を有する、スペクトルの異なる電位差測定プローブのファミリーを形成する。これらの色素は、脱分極した細胞に入り、そこで、細胞内タンパク質又は膜に結合して、蛍光の増大と、赤方スペクトルシフトとを示す（Ｅｐｐｓら、１９９４年、Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｉｐｉｄｓ ６９：１３７−１５０）。脱分極が進むと、これらの陰イオン性色素がより多く流入し、それによって蛍光が増大する。報告によれば、ＤｉＢＡＣ４（３）が最も高い電位感受性を有する（Ｂｒａｕｎｅｒら、Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ ７７１：２０８−２１６）。ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）などのハイスループットプラットホームにおける膜電位アッセイ用に同様のアッセイが開発された。ｃＡＭＰは、Ｃａ２＋に加えてＮａ＋及びＫ＋の流動も誘導するので、ＣＮＧチャンネルの存在下において、Ｎａ＋及びＫ＋の流動の結果として起こる膜電位の変化は、細胞内ｃＡＭＰ蓄積の指標として用いることができる。
色素分光特性の変化の検出は、当業者に知られているいかなる方法で行ってもよい。好ましい実施形態では、スペクトル、すなわち蛍光特性の変化を検出するのに顕微鏡イメージングを用いて、本発明のアッセイを単一細胞について行うか、あるいは、マルチウェルフォーマットで、マイクロプレートリーダーを用いて分光特性を測定する。
単一細胞イメージングに適した構成の１つは、コンピュータシステムを備えた顕微鏡を使用するものである。Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社からのＡＴＴＯのＡｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）リアルタイムデジタル蛍光アナライザー（ＡＴＴＯ社、メリーランド州ロックビル）は、生存細胞及び調製された被検物中の蛍光プローブを分析するための完全に統合されたワークステーションである。カルシウムは、リアルタイムで可視化することができる。このシステムは、これらのイオンを別々に、あるいは組み合わせて同時に観測することができ、その組合せは、使用するプローブの光学特性によってのみ制限される。標準的なイメージングシステムは、Ｆｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（形質導入用）との併用など、複数の色素の実験を同一の細胞で同一の期間にわたって行うことができる。複数の色素から得られる比率イメージ及びグラフィカルデータは、オンラインで表示される。
本発明のアッセイをマルチウェルフォーマットで行う場合には、使用される色素の分光特性の変化を検出するのに適した装置は、マルチウェルマイクロプレートリーダーである。適当な装置は市販されており、例えば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社から購入できる（ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（商標）マイクロプレートリーダー及び液体輸送システム、又はＦＬＩＰＲ（登録商標）システム）。これらのシステムは、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４、及びＣａｌｃｉｕｍＧｒｅｅｎ−１などの市販されている色素を用いて使用することができる。これらの指示体はすべて可視光の波長域で励起される。
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社のＦＬＩＰＲ蛍光定量イメージングプレートリーダー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）は、ホスホリパーゼシグナル伝達経路を活性化するＧｑ共役型サブクラスの受容体の活性化に反応して起こる細胞内からの一過性カルシウム放出を、カルシウム感受性蛍光色素で検出するハイスループットスクリーニングアッセイに使用されてきた。他のＧＰＣＲには、無差別共役のＧタンパク質を使用し、混成の結果が得られた。本発明まで、ＧＰＣＲ受容体活性化のリアルタイム速度論情報を生み出すｃＡＭＰアッセイに匹敵するアッセイは存在しなかった。さらに、ＧＰＣＲリガンドによって活性化された単一細胞中のｃＡＭＰ蓄積を、イメージングプラットホーム中の生存細胞で直接検査する簡単な方法も存在しなかった。
本発明の一部の実施形態では、ｃＡＭＰの細胞内濃度を増大させるように設計された化合物で、本発明の細胞を処理することができる。例えば、光子に対する反応によって放出することのできる「ケージド」ｃＡＭＰ類似体で細胞を処理することができる（Ｃｏｒｒｉｅら、「Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、第２巻、２４３〜３０５ページ、Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ社、Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ、ＵＫ、及び、Ｈａｇｅｎら、１９９６年、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３５：７７６２−７７７１を参照のこと）。
Ｇ．ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法
本発明の付加的なの実施形態は、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法を提供する。その活性に関与するタンパク質に結合する薬剤、又はこれらのタンパク質の発現に影響を与える薬剤は、前記タンパク質の機能に影響を与える場合もあれば、与えない場合もある。薬剤の機能的作用の検査には、１）リガンド結合への影響、２）Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路への影響、及び、３）受容体の下方制御／脱感作の活性化又は阻害が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の一実施形態では、記載した物質及び方法を、ＧＰＣＲのリガンドを同定するのに使用することができる。この実施形態は、「オーファン受容体」、すなわち、そのリガンドがまだ同定されていない受容体のリガンドを同定するのに有用であろう。リガンドは、本発明の細胞を、推定上のリガンドである化合物と接触させることによって同定することができる。この細胞は、ｃＡＭＰに対する感度が増大するように変異導入されたものを含めた、対象のＧＰＣＲを発現する核酸、任意選択でＣＮＧチャンネルを発現する少なくとも１つの核酸で形質導入されたものでよい。ＧＰＣＲの活性化は、ＣＮＧチャンネルの活性化を測定することによってアッセイする。例えば、カルシウム感受性色素及び／又は電位感受性色素を細胞に添加することができ、さらに、推定上のリガンドの存在下及び非存在下で、その色素の分光特性の変化を測定することができる。化合物は、ＣＮＧチャンネルの開口と、それに伴う色素の分光特性の変化とを誘導した場合に、リガンドとして同定される。
本発明の別の実施形態では、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤の能力を、例えばリガンド結合性を改変することによって測定することができる。リガンド結合性の改変は、試験されている薬剤が、標的ＧＰＣＲの既知のリガンドの結合性を調節する能力によって評価することができる。これは、細胞内に形質導入されたＧＰＣＲが、以前に同定されているリガンドを有する場合、上述のアッセイを用いて実現することができる。別法として、同定されたリガンドを有する内在性ＧＰＣＲを用いることもできる。薬剤の存在下及び非存在下で、以前に同定されているリガンドが活性を誘導する能力をアッセイする。薬剤は、その薬剤の存在下における活性が、その薬剤の非存在下における活性とは異なっている場合に、すなわち、大きいか、少ないか、あるいは、速度論的性質がそれとは異なっている場合に、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節するものである。阻害曲線など、データ分析の標準的方法を用いて、試験されている薬剤の作用を分析するのに使用される。
Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路の活性化の改変は、Ｇタンパク質依存性シグナル伝達システムに共役した活性受容体の存在を必要とする。これは、一例として、Ｇα１６などの無差別共役のＧタンパク質と共に、そのＧＰＣＲで同時形質導入された細胞系を調製することによって実現できる。このＧタンパク質は、万能アダプターとして機能し、ＧＰＣＲパートナーによって活性化された場合、カルシウム動員をもたらす（Ｍａｒｃｈｅｓｅら、Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ、２０：３７０−３７５、１９９９年）。次に、カルシウム動員は、上述したアッセイを使用することによって容易に評価される。例えば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社から購入可能な細胞内カルシウム蛍光プローブが多数ある。細胞内カルシウム濃度の変化は、蛍光強度及び／又はプローブの特性の変化をもたらし、製造業者の指示に従って蛍光プレートリーダーを用いることによって検出できる。その後、適当な濃度、通常、約１０ｐＭと１ｍＭとの間の濃度における対象の薬剤の存在下で細胞をインキュベートして、その結果起こる細胞内カルシウム濃度の変化を測定することによって、その受容体によるＧタンパク質共役シグナル伝達に、薬剤が影響を与えるということの確認を得る。標準的な用量反応曲線を作成して、分析する。
Ｈ．ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤の使用
ＧＰＣＲの作動薬又は拮抗薬など、ＧＰＣＲによって媒介された１つ又は複数の活性を調節する薬剤は、ＧＰＣＲの機能及び活性に付随する過程を調節するのに用いることができる。一部の実施形態では、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する、すなわち増大させるか、低下させるか、あるいは活性の速度論的性質を改変する薬剤を、ＧＰＣＲによって媒介された１つ又は複数の活性に随伴する生物学的及び病理学的過程を調節するのに使用することができる。
ここで使用する場合、その脊椎動物又は哺乳動物が本発明のＧＰＣＲタンパク質によって媒介された病理学的又は生物学的過程の調節を必要とする限り、対象は、いかなる脊椎動物でもよいが、好ましくは哺乳動物である。「哺乳動物」という用語は、哺乳綱に属する個体と定義されている。本発明は、ヒト対象の治療に特に有用である。
病理学的過程は、有害効果を生成する生物的過程のカテゴリーを指す。例えば、特定のＧＰＣＲによって媒介された活性又は活性のレベルが疾患又は他の病理学的状態に関連している場合がある。ここで使用する場合、薬剤が病理学的過程を調節するというのは、その薬剤が病理学的過程の程度又は厳しさを軽減する場合である。例えば、ＧＰＣＲによって媒介された活性は、生体アミンの他の受容体に関連した障害など、Ｇタンパク質シグナル伝達障害に関連している場合がある（例えば、上記の背景のセクションを参照）。
本発明の薬剤は、単独で与えることも、特定の病理学的過程を調節する他の薬剤と併せて与えることもできる。例えば、他の既知の薬物と併せて本発明の薬剤を投与することができる。ここで使用する場合、２つの薬剤を併せて投与するというのは、それら２つの薬剤を同時に投与するか、あるいは、それらの薬剤が同時に作用するような仕方で独立的に投与する場合である。
本発明の薬剤は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔経路で投与することができる。代替的に、又は併発的に、投与が経口経路による場合もある。投与される用量は、受容者の年齢、健康、及び体重と、併用治療している場合には、その種類、治療の頻度、及び望まれている作用の性質とに依存するであろう。
Ｉ．ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤
薬剤の適用が、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節するかどうか判定するために、候補薬剤をスクリーニングすることができる。これは、例えば、ＧＰＣＲによって媒介された活性の異常を特徴とする疾患を有する特定の患者を治療するのに、ある特定の薬物が有効であるかどうか決定するのに有用となる場合がある。候補薬剤によってその活性が影響を受けて、活性が正常に戻るか、あるいは、より正常に近くなるように改変された場合には、その薬剤は、その疾患の治療に指示されるものでありうる。同様に、疾患状態で発現されたものに類似した活性を誘導する薬剤は禁忌的でありうる。
本発明によれば、同定されたリガンドを有するＧＰＣＲは、細胞、例えば疾患細胞に対する候補薬物又は候補薬剤の作用を評価するアッセイの基礎として用いることができる。ＧＰＣＲによって媒介された活性、例えばＣａ２＋流入を調節する能力を求めて、候補薬物又は候補薬剤をスクリーニングすることができる。
ＧＰＣＲによって媒介された活性の調節をモニターするアッセイでは、ＣＮＧ活性の変化をモニタリングするのに利用可能ないかなる方法も使用できるが、上述したアッセイフォーマットのうち１つ又は複数を用いて実施するのが好ましい。
上記の方法でアッセイする薬剤は、無作為に選択しても、あるいは合理的に選択若しくは設計してもよい。ここで使用する場合、薬剤を無作為に選択するというのは、単独で、若しくは、結合パートナーなどの随伴基質を伴って、本発明のタンパク質との会合に関与する特定の配列を考慮せずに無作為にその薬剤を選択する場合である。無作為に選択された薬剤の例は、化学ライブラリー若しくはペプチドコンビナトリアルライブラリー、又は生物の増殖ブロスの使用である。
ここで使用する場合、薬剤を合理的に選択若しくは設計するというのは、標的部位の配列及び／又はその立体配座を、薬剤の作用との関連において考慮に入れた、ランダムではない根拠に基づいて薬剤を選択する場合である。これらの部位を構成するペプチド配列を利用することによって、薬剤を合理的に選択したり、あるいは合理的に設計したりすることができる。例えば、合理的に選択されたペプチド薬剤は、そのアミノ酸配列が、任意の機能的コンセンサス部位に同一であるか、若しくはその類縁体であるペプチドである場合がある。
本発明の薬剤は、例えば、ペプチド、小分子、ビタミン誘導体である場合があり、さらには、炭水化物、脂質、オリゴヌクレオチド、並びに、共有結合及び非共有結合性のこれらの組合せである場合がある。機能に影響を与えるために、ドミナントネガティブタンパク質、これらのタンパク質をコードするＤＮＡ、これらのタンパク質に対する抗体、これらのタンパク質のペプチド断片、又は、これらのタンパク質の模倣体を細胞に導入することができる。ここで使用する場合、「模倣体」は、親ペプチドとは化学的に異なるが、親ペプチドに組織分布的かつ機能的に類似した構造を提供するための、ペプチド分子の一領域又はいくつかの領域の改変を指す（Ｇｒａｎｔ（１９９５年）、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、Ｍｅｙｅｒｓ（編集）、ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ社を参照）。当業者ならば、本発明の薬剤の構造的性質には限界がないことを容易に認識できる。
Ｊ．ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤を含む組成物
本発明の薬剤を含む組成物は、単独で与えることも、特定の病理学的過程を調節する他の組成物及び／又は薬剤と併せて与えることもできる。例えば、他の既知の薬物と併せて本発明の薬剤を投与することができる。ここで使用する場合、２つの薬剤を併せて投与するというのは、それら２つの組成物及び／又は薬剤を同時に投与するか、あるいは、それらの薬剤が同時に作用するような仕方で独立的に投与する場合である。
本発明の薬剤を含む組成物は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔経路で投与することができる。代替的に、又は併発的に、投与が経口経路による場合もある。投与される用量は、受容者の年齢、健康、及び体重と、併用治療している場合には、その種類、治療の頻度、及び望まれている作用の性質とに依存するであろう。
本発明は、ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する１つ又は複数の薬剤を含有する組成物をさらに提供する。個々の必要量は可変的であるが、各成分の有効量の最適範囲の決定は、当技術分野の技術の範囲内にある。典型的な用量は、体重１ｋｇあたり０．１から１００μｇを含む。好ましい用量は、体重１ｋｇあたり０．１から１０μｇを含む。最も好ましい用量は、体重１ｋｇあたり０．１から１μｇを含む。
薬理学的な活性薬剤に加えて、本発明の組成物は、作用部位に到達するために薬学的に使用できる製剤に、活性化合物を加工する過程を促進する賦形剤及び補助剤を含む薬学的に許容される適当な担体を含有しうる。非経口投与するのに適した剤形には、水溶性形態にある活性化合物の水溶液、例えば水溶性塩類の水溶液が含まれる。加えて、活性化合物の懸濁液を、適当な油性注射懸濁液として投与することができる。適当な親油性溶剤又は親油性媒体には、例えば、脂肪油、例えば胡麻油、合成脂肪酸エステル、例えばオレイン酸エチル又はトリグリセリドが含まれる。水性注入懸濁液は、例えば、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、及び／又はデキストランを含めた、懸濁液の粘着性を増強する物質を含有しうる。場合によっては、懸濁液は安定化剤も含有しうる。細胞内に送達するための薬剤を封入するのに、リポソームを用いることもできる。
本発明による全身性投与用の製剤は、経腸投与、非経口投与、又は局所投与用に処方することができる。実際に、活性成分の全身性投与を実現するのに、３つのタイプすべての剤形を同時に用いることができる。
経口投与に適した剤形には、硬質又は軟質ゼラチンカプセル、丸剤、コーティング錠を含めた錠剤、エリキシール、懸濁液、シロップ又は吸入剤、及びこれらの徐放性形態が含まれる。
本発明の組成物は、ヒト、ヒツジ、ウマ、ウシ、ブタ、イヌ、ネコ、ラット、及びマウスなど、通常は哺乳動物においてｉｎ ｖｉｖｏで、あるいはｉｎ ｖｉｔｒｏで利用することができる。
これ以上の説明がなくとも、当業者ならば、以上の記述と、以下の例示的な実施例とを用いて、本発明の化合物を生成及び利用して、特許請求の方法を実施できるものと考えられる。従って以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態をとりわけて指し示すものであり、いかなる意味においても、この開示の残部を限定するものと解釈するべきではない。

（実施例１）
［単一細胞イメージングアッセイ］
図２は、単一細胞イメージングアッセイの結果を示す。この実施例では、ＣＮＧチャンネル（配列番号３）で２日間、一時的に形質導入されたＨＥＫ２９３細胞に、カルシウム蛍光色素を添加した。詳細には、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ社、カリフォルニア州サンノゼ）でプレコーティングされた、Ｆｉｓｈｅｒ社ブランドの顕微鏡カバーガラス＃１上で、細胞を培養し、５μＭのｆｕｒａ−２ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）を含有する培養培地（１０％ウシ胎仔血清を含むＤＭＥＭ）中、３７℃で、０．５時間インキュベートした。カルシウム蛍光は、Ａｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）リアルタイム蛍光イメージング装置（ＡＴＴＯ、Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ）で記録した。このシステムは、Ｆｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（形質導入マーカー）との組合せなど、複数の蛍光プローブを、同一の細胞で同一の期間にわたって用いた実験を行うことができる。複数の色素から得られる比率イメージ及びグラフィカルデータは、オンラインで表示される。この実施例は、ＣＮＧチャンネルを発現する単一細胞の中の細胞質遊離カルシウム濃度の変化をリアルタイムでモニターすることによって、Ｇｓ共役ＧＰＣＲ及びアデニリルシクラーゼの活性化を検出できることを実証する。図２中の矢印で示された時間にノルエピネフリン（ＮＥ）及びフォルスコリン（ｆｏｒｓｋ）を添加したところ、ＧＦＰ陽性細胞、すなわちＧＦＰ形質導入細胞で、細胞質中カルシウム濃度の上昇が開始された。２つの代表的な画像は、ＮＥを添加する前（パネルＡ）及び後（パネルＢ）に撮ったものであり、個々の細胞の反応を示している。カルシウム蛍光の変化を、ＧＦＰ陽性の細胞集団と全細胞集団とでそれぞれ平均し、図式的に示した（パネルＣ）。
（実施例２）
［マルチウェルフォーマットにおけるカルシウム感受性色素と電位感受性色素との比較］
この実施例では、マイクロプレートリーダーＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）を用いて記録を行い、また、カルシウムアッセイ及び膜電位アッセイの両方に、アッセイキットに伴って提供されたプロトコールを採用した。図３は、ｃＡＭＰのＥＣ５０値が配列番号３のものより低く、従って、ｃＡＭＰ変化に対してより感受性であると予測される変異型ＣＮＧチャンネル（配列番号５）（Ｒｉｃｈら、２００１年、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓ．１１８：６３−７７）を用いたマルチウェルアッセイの結果を示す。図３Ａは、ＣＮＧチャンネルで一時的に形質導入された細胞でＣａ２＋感受性色素、ｆｌｕｏ−４を用いて測定された、イソプロテレノール（β２アドレナリン受容体の作動薬）に対する反応を示す。飽和用量である１０μＭのイソプロテレノールで細胞を刺激した後でも、色素の蛍光に有意な変化がなかった。図３Ｂは、Ｇｑ経路を介した細胞内カルシウム貯蔵動員の陽性対照として、ムスカリン受容体作動薬であるカルバコールで活性化した結果を示す。この処置の結果として、細胞内Ｃａ２＋濃度の観察可能な変化がみられた。
ＣＮＧチャンネル及び膜電位色素が細胞内ｃＡＭＰの検出に有用であることを確認するため、アデニリルシクラーゼの活性化物質であるフォルスコリンを用いて細胞内ｃＡＭＰを生成させた。ＣＮＧチャンネル（配列番号５）で一時的に形質導入されたＨＥＫ２９３細胞に室温で約０．５時間、電位感受性色素の添加を行った。図４は、フォルスコリンを添加した際に、マイクロプレートリーダーを用いることによって、電位感受性色素の存在下において、細胞内ｃＡＭＰを容易に検出できることを示す。
（実施例３）
［変異体ＣＮＧチャンネルを膜電位色素と共に用いた、ＧＰＣＲ活性化に反応した細胞内ｃＡＭＰのアッセイ］
図５は、膜電位アッセイキット（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）の電位感受性色素を用いた同様のアッセイの結果を示す。電位感受性色素を再構成するには、この市販キットで供給された緩衝溶液の代わりに、０．１ｍＭ ＭｇＣｌ２、１ｍＭ ＥＧＴＡで補足され、ｐＨ７．３に滴定されたＤＰＢＳ（２価イオンを含まないダルベッコリン酸緩衝塩）を用いた。ＣＮＧチャンネル（配列番号５）で一時的に形質導入されたＨＥＫ２９３細胞に室温で約０．５時間、電位感受性色素の添加を行った。β−アドレナリン受容体を活性化するイソプロテレノールの０．１μＭという低い濃度では、容易に検出可能な蛍光シグナルの変化がみられたが、これは、図３Ａに示したように、カルシウム感受性色素を用いた場合、１０μＭのイソプロテレノールでも検出可能な変化がなかったことと比較される。同様に、図６は、膜電位色素を別のＣＮＧチャンネル変異体（配列番号７）と共に用いた結果を示す。
（実施例４）
［膜電位色素と共に、同時発現されたＧＰＣＲ及びＣＮＧチャンネルを用いた、細胞内ｃＡＭＰのアッセイ］
本発明のアッセイは、外因的に導入されたＧＰＣＲを用いて行うことができる。ＨＥＫ２７３細胞に、タイプＩドーパミン受容体をコードするＤＮＡを、変異型ＣＮＧチャンネル（配列番号７）と共に同時形質導入した。図７は、この受容体を、その天然リガンドであるドーパミンで活性化した結果を示す。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）の存在下において、ドーパミンを添加した直後に用量依存的な蛍光シグナルが得られる。
（実施例５）
［一時的に形質導入された細胞におけるオーファンＧＰＣＲのリガンドの同定］
野生型又は変異型のＣＮＧチャンネルタンパク質及び対象のＧＰＣＲをコードする遺伝子は、標準的な形質導入技法を用いて標的細胞に形質導入することができる（Ａｕｓｕｅｂｌら、「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ」（２００１年）、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ社）。形質導入の２日後には、コンフルエントな細胞単層を生成するため、９６ウェルプレートには１ウェルあたり５００００細胞、３８４ウェルプレートには１ウェルあたり１００００細胞を用い、プレーティング容積を、９６ウェルプレートには１００μＬ／ウェル、３８４ウェルプレートには２５μＬ／ウェルとすればよい。
細胞プレートは、終夜のインキュベーション後にインキュベーターから取り出すことができる。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）を含む等容積の添加緩衝液を、各ウェルに添加することができ（９６ウェルプレートには１００μＬ／ウェル、３８４ウェルプレートには２５μＬ／ウェル）、細胞プレートを３７℃で３０分間さらにインキュベートする。プレートは、インキュベーション後にＦＬＩＰＲ又はＦｌｅｘＳｔａｔｉｏｎを用いて直接アッセイすることができる。
天然の合成リガンド候補コレクションを得て、試験を行うために１ｎＭから１０μＭまでの範囲の濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、膜電位アッセイのためのＦＬＩＰＲシステムマニュアル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）に記載の通り、化合物を添加した後、直ちに行う。そのようなアッセイは、Ｃａ＋＋感受性色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）の存在下で行うこともできる。
（実施例６）
［ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤の同定］
ＧＰＣＲによって媒介された１つ又は複数の活性を調節する薬剤として機能する能力のあるものを求めて、化合物のスクリーニングを行うことができる。本発明に従って調製された細胞を化合物と接触させることができ、さらに、ＧＰＣＲによって媒介された１つ又は複数の活性をアッセイすることができる。一例として、ＣＮＧチャンネルタンパク質及び対象のＧＰＣＲをコードする遺伝子を発現する安定細胞系を得ることができる（Ａｕｓｕｅｂｌら、「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ」（２００１年）、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社）。ＧＰＣＲ遺伝子は、内在性供給源のものでも、外因性供給源のものでもよい。コンフルエントな細胞単層を生成するため、プレーティング容積を、９６ウェルプレートには１００μＬ／ウェル、また、３８４ウェルプレートには２５μＬ／ウェルとして、９６ウェルプレートには１ウェルあたり５００００細胞、そして、３８４ウェルプレートには１ウェルあたり１００００細胞を用いることができる。
細胞プレートは、終夜のインキュベーション後にインキュベーターから取り出すことができる。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）を含む等容積の添加緩衝液を、次に各ウェルに添加し（９６ウェルプレートには１００μＬ／ウェル、３８４ウェルプレートには２５μＬ／ウェル）、細胞プレートを３７℃で３０分間さらにインキュベートする。プレートは、インキュベーション後にＦＬＩＰＲを用いて直接アッセイすることができる。化合物のライブラリーを得て、試験を行うために１ｎＭから１０μＭまでの範囲の濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、膜電位アッセイのためのＦＬＩＰＲシステムマニュアル（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）に記載の通り、化合物を添加した後、直ちに行う。そのようなアッセイは、膜電位色素及びＣａ２＋感受性色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、カリフォルニア州サニーベイル）両方の存在下で行うこともできる。
（実施例７）
［３８４ウェルプレート中のＨＥＫ ２９３−ＣＮＧ細胞を膜電位色素と共に用いたホモジニアスカイネティックアッセイ］
細胞集団を、安定的に形質転換してＣＮＧチャンネルを発現させ、付着細胞又は懸濁液培養条件のいずれかにおいて樹立する。それらの細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中に１×１０６細胞／ｍｌに調整する。３８４ウェルマイクロプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ社；３７１２）に、細胞懸濁液を１ウェルあたり２０μｌ分配し、アッセイの前に１６〜２４時間インキュベートする。アッセイの直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、むらなく広がった集密細胞集団の存在を確認する。
膜電位色素（膜電位試薬キット、成分Ａ、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、Ｒ−７０５６）の原液は、キット中の色素１ボトルを、２０ｍＭ ＨＥＰＥＳ（ｐＨ７．０）で補足されたダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（ＤＰＢＳ）１０ｍｌに溶解することによって調製し、各１ｍｌの部分に分割して、−８０℃で保存する。色素添加緩衝液は、アッセイの当日に、３８４ウェルプレート１枚あたり色素ストック１ｍｌを、２０ｍＭ、ｐＨ７．０のＨＥＰＥＳで補足されたＤＰＢＳ９ｍｌで希釈することによって調製する。１ウェルあたりの２０μｌの色素添加緩衝液を、３８４ウェル細胞プレートに添加する。プレートを室温、すなわち約２０〜２５℃で１〜７ｈインキュベートする。インキュベーション中に、試験化合物の希釈液を化合物緩衝液（１０ｍＭ ＥＧＴＡを含む色素添加緩衝液；ｐＨ７．２）で調製する。
その後、色素が添加された細胞プレートを、ＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ、又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに搭載し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。例えば、ＦＬＩＰＲ３８４では、４８８ｎｍの励起フィルターと５４０〜５９０ｎｍの吸収フィルターとを使用し；ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ及び他の蛍光マイクロプレートリーダーでは、色素の吸光及び蛍光の最大点に近い波長、例えば、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社の膜電位色素、Ｒ−７０５６には５４０ｎｍの励起と５６０ｎｍの蛍光とを使用する。試験化合物を溶解させた化合物緩衝液を、１ウェルあたり１０μｌ添加し、結果を記録する。
この実施例では、ＨＴＳプラットホーム、ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社）にＣＮＧチャンネルアッセイを適合させた。詳細には、ＣＮＧチャンネル（配列番号７）を発現する、安定的に形質転換されたＨＥＫ ２９３Ｈ細胞系をｃＡＭＰアッセイに用いた。細胞は、Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ ３８４ディスペンサー（Ｔｉｔｅｒｔｅｋ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．社）を用いて、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ社、３５４２３４）でコーティングされた３８４ウェルプレートに播種した。ｃＡＭＰ反応のＣＮＧチャンネルアッセイにおけるウェル間変異性を、４分間の記録で評価し、図１０に示した。記録開始の３０秒後に、イソプロテレノール（最終濃度１μＭ）をカラム１〜１２のウェルに添加し、対照として、化合物緩衝液を、カラム１３〜２４のウェルに添加した（図１０）。図１０Ａ及び１０Ｂでは、それぞれ、ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞系及びＣＮＧを欠失した親細胞系が使用された。イソプロテレノールに対する用量依存性反応を、別の記録で得た。様々な用量のイソプロテレノールに反応して得られた複数の蛍光軌跡を重ねあわせた（図１０Ｃ）。データの一貫性は、図１０Ａのプレートから得られた１μＭイソプロテレノールでの複数の反応曲線を重ねあわせることによって、図１０Ｄに実証されている。
（実施例８）
［ＨＥＫ ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞をカルシウム感受性色素と共に用いたカイネティックアッセイ］
細胞集団、例えば、ＨＥＫ２９３又はＨＥＫ ２９３Ｈを安定的に形質転換して、ＣＮＧチャンネル、例えば配列番号７を発現させ、付着細胞又は懸濁液培養条件のいずれかにおいて樹立した。それらの細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中に１×１０６細胞／ｍｌに調整する。３８４ウェルマイクロプレートに１ウェルあたり２０μｌの細胞懸濁液を分注するか、あるいは、９６ウェルマイクロプレートに１ウェルあたり１００μｌの細胞懸濁液を分注し、アッセイ前に１６〜２４時間インキュベートする。アッセイの直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、むらなく広がったコンフルエントな細胞集団の存在を確認する。
カルシウム感受性色素Ｆｌｕｏ−４ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社、Ｆ−１４２０２）を、ＤＭＳＯ中に４ｍＭ原液として調製し、−２０℃で保存する。アッセイの当日に、原液をハンクス平衡塩類溶液（ＨＢＳＳ、ｐＨ７．２）中に最終色素溶液濃度を４μＭまで希釈する。細胞への色素の添加は、ウェル内のＤＭＥＭ＋ＦＢＳをＨＢＳＳ色素溶液で置換して、室温で１時間インキュベーションすることによって行う。インキュベーション中に化合物プレートを調製する。試験化合物は、ＨＢＳ、又は１０ｍＭ ＣａＣｌ２で補足されたＨＢＳで溶解させる。
その後、色素が添加された細胞プレートを、ＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ、又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに搭載し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。
この実施例では、ＣＮＧチャンネル（配列番号７）を発現する安定的に形質転換されたＨＥＫ ２９３Ｈ細胞系におけるカルシウム取込みをアッセイした。記録開始の３０秒後に、最終濃度０．３、１．０、３．０、１０．０、３０．０、及び３００．０ｎＭのイソプロテレノールをウェルに添加した。対照ウェルには、緩衝溶液のみ添加した。イソプロテレノールに対する用量依存性反応を記録し、様々な用量のイソプロテレノールに反応して得られた複数の蛍光軌跡を重ねあわせて、図１１に示した。
（実施例９）
［単一細胞イメージングアッセイ］
この実施例では、ＣＮＧ遺伝子（配列番号７）を発現する安定的に形質転換されたＨＥＫ ２９３Ｈ細胞を、電位感受性色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、Ｒ−７０５６）を用いてアッセイした。細胞は、ＭＡＴＲＩＧＥＬでプレコーティングされた９６ウェルプレートに播種した。膜電位蛍光は、Ｐａｔｈｗａｙ ＨＴイメージングプラットホーム（ＡＴＴＯ社、Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、ＭＤ）で、同一の細胞で同一の期間にわたって記録した。任意決定の強度範囲を２８０〜６５０として、共焦点蛍光強度イメージを図１２に示した。画像は、イソプロテレノールの添加前と、最終１μＭに添加した１５、３０、及び４５秒後に、図１２Ａに示した時間系列で取得した。５０×５０μｍのイメージング領域１つを図１２Ａに示した。撮影された７１細胞で得られた蛍光軌跡の平均を図１２Ｂに示した。イソプロテレノールを添加した時間を矢印で示した。
（実施例１０）
［野生型サブユニット及び変異を含有するサブユニットからなるＣＮＧチャンネルを用いた細胞内ｃＡＭＰのアッセイ］
野生型α＋βサブユニットのヘテロマーＣＮＧチャンネル、様々な変異を含むαサブユニットのホモマーＣＮＧチャンネル、又は、野生型αサブユニットのみのホモマーＣＮＧチャンネルで一時的に形質導入された細胞における、ｃＡＭＰ上昇に対する相対蛍光反応を調査した。この実施例では、記録をとる２日前に、ＨＥＫ２９３細胞を、野生型のラット嗅覚ＣＮＧチャンネルαサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ２５４１１、配列番号１）プラスβサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ８５２５８）、変異Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ（配列番号７）、又はＹ５６５Ａ（配列番号３）を含有するラット嗅覚ＣＮＧチャンネルαサブユニット、及びαサブユニット（ＮＣＢＩ Ｌｏｃｕｓ ＩＤ２５４１１、配列番号１）のみで形質導入した。色素添加緩衝液含有膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、Ｒ−７０５６）で細胞は室温でインキュベートされた。実施例８にある通りに、イソプロテレノールを化合物緩衝液で最終濃度３００ｎＭまで溶解させ、矢印で印した時に添加した（図１３）。図１３は、野生型のα及びβサブユニットで構成されたヘテロマーＣＮＧチャンネルを発現する細胞におけるイソプロテレノール反応が、ホモマー野生型αサブユニットによって形成されたＣＮＧチャンネル、又はＣ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ、若しくはＹ５６５Ａ変異を含有するαサブユニットホモマーを発現する細胞における反応より大きいか、あるいはそれらと同程度であることを示す（図１３）。
（実施例１１）
［ＣＮＧチャンネルアッセイと、従来の転写アッセイ及びｃＡＭＰ ＥＬＩＳＡアッセイとの感度比較］
ｃＡＭＰ抗体の競合的結合、又はｃＡＭＰ応答エレメント（ＣＲＥ）によって調節されている遺伝子の転写の原理に基づいて、多数のｃＡＭＰアッセイ技法が開発された。ｃＡＭＰ特異的な抗体を用いたアッセイでは、ｃＡＭＰをアッセイ媒体に放出するために細胞溶解を必要とする。その結果、細胞数が減少するのに従って、アッセイ感度が損なわれる。遺伝子レポーターアッセイでは、ＣＲＥの転写が様々なシグナル伝達経路によって非特異的に影響を受ける場合があるので、偽陽性及び偽陰性の記録がより多いことが予測される。対照的に、ＣＮＧチャンネルアッセイは、従来の間接的なｃＡＭＰアッセイ技術に付随する問題を回避するために、細胞内ｃＡＭＰの直接的な生理的リードアウトを提供する。ＣＮＧチャンネルは、原形質膜を標的とし、アデニリルシクラーゼと共局在するので、局所的なｃＡＭＰ上昇の高感度の検出が可能である。ＣＮＧチャンネルアッセイにおける蛍光リードアウトは、単一の生存細胞の活性に由来するので、細胞数が減少しても、間接測定で起こりうるような、アッセイ感度の低下が起こらない。
ＣＮＧチャンネルアッセイを、ＥＬＩＳＡベースの抗ｃＡＭＰ抗体結合アッセイ（Ａｍｅｒｓｈａｍ社製Ｂｉｏｔｒａｋキット、キットの指示に従って使用した）、及び９６ウェルフォーマットの従来のＣＲＥ−ルシフェラーゼ遺伝子レポーターアッセイと比較した。フォルスコリンに対する用量反応曲線を、すべての３つのアッセイフォーマットに対して同一のリガンド濃度を用いて作成した。図１４は、ＣＮＧチャンネルアッセイを用いると、反応曲線が全体として左に移行することを示し、ＣＮＧチャンネルアッセイでは、低濃度のフォルスコリンによって、ＥＬＩＳＡ及び遺伝子レポーターアッセイフォーマットにおけるものより有意に大きな反応が誘導されることを実証する。これはＣＮＧチャンネルアッセイが、これら従来のｃＡＭＰアッセイより高感度であることを示す。
（実施例１２）
［異なったファミリーのＧｓ共役ＧＰＣＲのＣＮＧチャンネルアッセイ］
Ｇｓ共役ＧＰＣＲのカイネティックアッセイとしてのＣＮＧチャンネルアッセイの感度を示すため、アッセイ用のＧｓ共役ＧＰＣＲを、クラスＢ（セクレチンファミリー）及びクラスＡ（例えば、生体内アミン、ペプチド、プロスタノイド、及びアデノシンの受容体が含まれる）から無作為に選択した。表１に記載するＧＰＣＲの同族作動薬による活性化を、ＣＮＧチャンネルアッセイを適用して検査した。ＣＮＧチャンネルアッセイは、これらすべてのＧＰＣＲのリードアウトに成功した。これは、Ｇｓ共役ＣＰＣＲの活性化の正確な反応速度測定を、リガンドファミリーに関係なく提供するＣＮＧアッセイの性能を実証するものである。他の薬理学分析とのそれらの関連性を例示するために、試験された３つのＧＰＣＲの用量反応曲線を図１５に示した。
Figure 2007509631
（実施例１３）
［無差別共役のＧタンパク質及びＧタンパク質キメラを用いたアッセイと比較したＣＮＧチャンネルアッセイの有効性］
以前には、細胞内カルシウムの上昇を測定するのに、無差別共役のＧタンパク質Ｇα１６及びＧタンパク質キメラＧαｑｓを用いたカルシウム蛍光アッセイが使用されてきた。しかし、Ｇα１６又はＧαｑｓのいずれを用いたＧＰＣＲ活性化測定も間接的である。何故なら、それらは両方とも、一部のＧｓ共役ＧＰＣＲの活性を、ホスホリパーゼＣに媒介された細胞内カルシウムの上昇に再転換するためである。Ｇα１６及びＧαｑｓの共役効率は、Ｇｓ共役ＧＰＣＲ相互で異なるので、最終的なカルシウムシグナルリードアウトは受容体相互で異なっている。
この実施例では、チラミン受容体の活性化をＣＮＧチャンネルアッセイを用いて検査し、Ｇα１６及びＧαｑｓを用いたカルシウム蛍光アッセイと比較した。ＣＮＧチャンネル、Ｇα１６、又はＧαｑｓを含んだほぼ同量のプラスミドを、チラミン受容体も一時的に発現するＨＥＫ２９３細胞での一過性発現に使用した。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社提供のプロトコールに従って、カルシウムアッセイを行った。Ｇα１６、Ｇαｑｓ、及びＣＮＧチャンネルをそれぞれ発現する細胞における反応の平均を得るために、それぞれのチラミン濃度について３回の記録をとった。図１６に示す通り、チラミン受容体の活性化は、膜電位色素を用いたＣＮＧチャンネルアッセイを使用すれば検出可能であるが、Ｇα１６又はＧαｑｓとカルシウム色素を用いたカルシウム蛍光アッセイでは検出できない（図１６）。
（実施例１４）
［ＣＮＧチャンネルアッセイを適用した、ＧＰＣＲの作動薬及び拮抗薬の同定］
ＣＮＧチャンネルアッセイは、ＧＰＣＲリガンドを同定するのに用いることができる。この実施例では、β−アドレナリン受容体の作動薬又は拮抗薬である化合物を求めて、アドレナリン様化合物のパネルを探索するのに、ＣＮＧチャンネルアッセイを用いた。ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号７）を発現する安定的に形質転換されたＨＥＫ２９３Ｈ細胞を９６ウェルプレートに播種し、上記の実施例に記載した通りに培養した。図１７Ｂに示す通り、９６ウェルプレートのカラム１〜１１に試験化合物のアレイをつくり、カラム１２は、対照として緩衝液のみにした。記録開始の２０秒後に、最終濃度１μＭの試験化合物を細胞プレートに添加した。ｃＡＭＰの上昇を誘起するために、開始１２０秒後に最終濃度１０μＭのイソプロテレノールを添加した。記録の継続時間は２３０秒であった。作動薬は、試験化合物の添加直後、かつイソプロテレノールの添加前における蛍光の増大を検出することによって同定した。図１７Ａにおいて、それらには中空の円で印が付けられている。拮抗薬は、イソプロテレノール刺激に対する細胞の反応の遅延又は消失によって同定し、図１７Ａでは中実の正方形によって印が付けられている。
（実施例１５）
［エンドポイントアッセイ］
ＣＮＧチャンネルアッセイは、エンドポイントアッセイを行うのに用いることもできる。ＣＮＧチャンネルの脱感作から引き起こされる蛍光反応の衰退は、細胞外カルシウムをＥＧＴＡでキレート化すること、及びホスホジエステラーゼの阻害剤を補足することによって効果的に排除された。ＣＮＧチャンネル遺伝子を発現する安定的に形質転換された細胞を３８４ウェルプレートに播種し、上記の実施例に記載した通りに培養した。フォルスコリンは、最終濃度３０μＭのＥＧＴＡを含有する化合物緩衝液中に溶解させた。フォルスコリン又は化合物緩衝液のみでインキュベートされた細胞の蛍光強度は、フォルスコリン刺激後の様々な時点に、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社）を用いて測定した。フォルスコリンで処理したことによって、刺激の９０分後に、５．３±０．５×１０５ＲＦＵ（３０μＭフォルスコリン、ｎ＝１９２）の蛍光強度がもたらされたが、これは、１．９±０．１×１０５ＲＦＵ（緩衝液対照、ｎ＝１９２）に対して、２．８倍の増大を表す。
（実施例１６）
［蛍光クエンチャーの同定］
色素クエンチャー（表１）の事前選択は、概して、それらの物理化学的特性、すなわち、（１）水溶性であること、（２）吸収スペクトルが蛍光指示薬の発光スペクトルと重なること、（３）自発蛍光が低いこと、及び、（４）細胞から完全に排除されること、すなわち細胞内の蛍光に影響を与えないことに基づいている（Ｓａｈｌｉｎら、１９８３年）。吸光色素クエンチャーによる細胞外蛍光の効果的な消光は、０．１〜１０ｍＭの濃度で実現される（図１８）（Ｓａｈｌｉｎら、１９８３年、「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｔｔａｃｈｅｄ ａｎｄ ｉｎｇｅｓｔｅｄ ｉｍｍｕｎｅ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ ｂｙ ａ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ ｃｙｔｏｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ ａｓｓａｙ」、Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．Ｍｅｔｈｏｄｓ ６０：１１５−１２４；Ｗａｎら、１９９３年、「Ａ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｅ ｍｉｃｒｏｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ ｐｈａｇｏｃｙｔｏｓｉｓ ａｓｓａｙ」、Ｊ．Ｉｍｍｕｎｏｌ．Ｍｅｔｈｏｄｓ １６２：１−７）。正に帯電した色素は、負に帯電した蛍光電位色素であるＨＬＢ３０６０２に対して、無細胞溶液中で大きな消光効果を有する（表２）。しかし、多くのクエンチャーは、細胞によってそれらが十分に排除されないため、細胞ベースのアッセイでの使用に適さない（Ｓａｈｌｉｎら、１９８３年）。例えば、知られている多数の正帯電色素クエンチャーの存在下では、細胞反応が完全に失われた（図１９）。本発明の前には、細胞ベースのアッセイに対する干渉がほとんどないか、あるいは全くないクエンチャー色素を、その色素の分子構造又はその物理化学特性に基づいて選択するには、どうすればよいか知られていなかった。
薬理学な干渉が最も少ない候補クエンチャーを同定するために、２０対のリガンド−受容体ペアに対する色素クエンチャーの機能スクリーニングを行った（表３）。試験されたリガンドの化学的組成には、ペプチドと、アデノシン、脂質、モノアミンなどの有機小分子とが含まれる。記載した発明を用いてスクリーニングされたクエンチャーの中では、多くのものが、最大反応に影響を与えずにリガンドの効力（ＥＣ５０）を低下させることが判明した。他のクエンチャーは、このアッセイで、最大反応を抑制するものとして同定された（ブロムフェノールブルー、図２０、２１）。トリパンブルー、ＨＬＢ３０７０１、ＨＬＢ３０７０２、及びＨＬＢ３０７０３（図２０、表２）など、多数の色素クエンチャーが、リガンドが小有機化合物であるアッセイでの使用に適している。しかし、本発明者らは、これらのクエンチャーのいくつかが、ペプチドリガンドに対するアッセイ反応を妨害することを発見した。
例えば、トリパンブルーは、グルカゴンの効力を有意に低下させた（図２２、２３、表３）。本発明の機能スクリーニングで、ニトラジンイエロー（図２５）及びニトロレッド（図２６）が同定された。これらのクエンチャーは、ペプチド及び小分子リガンドの最も高感度のアッセイを提供することが判明した（表３）。例えば、ペプチドであるＶＩＰ及びＧＩＰの用量反応曲線は、クエンチャーとしてニトラジンイエローを用いることによって、市販の電位色素アッセイキット（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社、Ｒ−８０３４）の中にある非開示のクエンチャーと比較して、約１桁、左に移行する（図２３、２４）。
Figure 2007509631
Figure 2007509631
（実施例１７）
［ＣＮＧチャンネル孔変異］
網膜及び嗅覚器組織からのＣＮＧチャンネルは、タンパク質レベルで高い相同性を有する。しかし、それらのＣＮＧチャンネルは、特異性が大きく異なり、それぞれｃＧＭＰ又はｃＡＭＰに主として反応する。網膜のＣＮＧチャンネルに関して発表されたいくつかの構造−機能研究によって、これらの特異性に影響を与える単一部位変化が開示された。他の論文は、活性化されたチャンネルを通過するイオンのアイデンティティ、又は環状ヌクレオチドに対するチャンネルの感度に影響を与える他の位置及び変化を開示した。これらの変化は、ｃＡＭＰに対する特異性及び感度、並びに、ハイスループットスクリーニングでｃＡＭＰセンサーとして適用するための有効性を強化する試みにおいて、ラット嗅覚チャンネルＣＮＧＡ２（以前には、ｒＯＣＮＣ１と呼ばれた）に、変異の組合せを導入するための手引きを提供するものであった。選択された部位か、又はアミノ酸変化のアイデンティティのいずれかが、ラットＣＮＧＡ２チャンネルでも、記載されたものと同様に機能するであろうかどうかは自明なことではなかった。また、それらの多重突然変異が、協調して機能することによって、望ましい累積的な効果が得られる、望ましい個別の効果を有する変異が同定されたかどうかも自明ではなかった。
桿体のｃＧＭＰ作動性チャンネルに関して公表された電気生理学データ（Ｅｉｓｍａｎｎら、１９９４年、「Ａ ｓｉｎｇｌｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ａ ｃＧＭＰ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，Ｃａ ｂｌｏｃｋａｇｅ，ａｎｄ ｉｏｎｉｃ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ」、ＰＮＡＳ、９１：１１０９−１１１３）に基づいていて、Ｅ３４２Ｇ及びＥ３４２Ｎ変異を、ラットＣＮＧＡ２（ラットＣＮＧＡ２の塩基配列については配列番号２を参照のこと）と、ウシ嗅覚ＣＮＧＡ２チャンネル（Ｇａｖａｚｚｏら、２０００年、「Ａ ｐｏｉｎｔ ｍｕｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｒｅｇｉｏｎ ａｌｔｅｒｓ ｇａｔｉｎｇ，Ｃａ ｂｌｏｃｋａｇｅ，ａｎｄ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓｉｏ．１１６：３１１−３２５）とに導入し、チャンネルを通過するカルシウム流動に影響を与えた。電位色素又はカルシウム検出色素を用いた場合、この位置に変異を有するラットＣＮＧＡ２が、高処理量スクリーニングアッセイで、改善された信号雑音比を与えることが、本発明のＣＮＧを使用することによって初めて示された。
ラットＣＮＧＡ２における他の２つの部位、すなわちＣ４６０及びＥ５８３（ラットＣＮＧＡ２の塩基配列については配列番号２を参照のこと）で、いくつかのアミノ酸変化を生成させた。これらの２つの部位におけるアミノ酸の変異又は修飾は、ｃＡＭＰに対するチャンネルの感度及び選択性を増大させることが示されている（Ｖａｒｎｕｍら、１９９５年、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｌｉｇａｎｄ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ」、Ｎｅｕｒｏｎ １５：６１９−２５；Ｂｒｏｗｎら、１９９８年、「Ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｇａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｄ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ」、Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｊ．７５：８２５−８３３；Ｒｉｃｈら、２００１年、「Ｉｎ ｖｉｖｏ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｄｉｅｓｔｅｒａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｕｓｉｎｇ ｔａｉｌｏｒｅｄ ｃｙｃｌｉｃ ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ−ｇａｔｅｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｓ ｃＡＭＰ ｓｅｎｓｏｒｓ」、Ｊ．Ｇｅｎ．Ｐｈｙｓｉｏ．１１８：６３−７７）。
要約すると、ラットＣＮＧＡ２チャンネルのいくつかの部位に変異を導入し、それらがアッセイのシグナル及び感度を増大させることを見出した。試験された変異には、Ｅ３４２Ｇ、Ｅ３４２Ｎ、Ｅ３４２Ｄ、Ｅ３４２Ｑ、及びＥ３４２Ｋ；Ｃ４６０Ｒ、Ｃ４６０Ｌ、Ｃ４６０Ｗ、及びＣ４６０Ｈ；並びに、Ｅ５８３Ｑ、Ｅ５８３Ｍ、Ｅ５８３Ｖ、Ｅ５８３Ａ、Ｅ５８３Ｌ、Ｅ５８３Ｆ、及びＥ５８３Ｋが含まれる。これらの変異を含有するラットＣＮＧＡ２チャンネルをＨＥＫ２９３細胞で一時的に発現した後、それらの機能を試験した。細胞外カルシウムの存在下に、アデノシンＡ２Ｂ受容体を発現する細胞を、作動薬であるＮＥＣＡで処理した場合に、活発な反応を与えるものとして、Ｅ３４２Ｇ変異及びＥ３４２Ｎ変異が同定された。
Ｅ３４２Ｇ変異を有するラットＣＮＧＡ２を含有する安定細胞系を作製した。チャンネル孔変異体を用いたアッセイでは、膜電位感受性色素又はカルシウム感受性色素のいずれかを用いた際に、シグナル対バックグラウンド比が有意に改善されていることが判明した（図２７）。チャンネル孔変異をもたないＣＮＧチャンネルを用いたアッセイでは、チャンネル孔を通したカチオン流動を細胞外イオンが遮断するので、ＣＮＧチャンネルの活性化を介して媒介される電位変化を明らかにするためには、カルシウムイオンをキレート化するために、ＥＧＴＡを含有させなければならない。本発明者らは、細胞外アッセイ溶液にＥＧＴＡを加えることによって、細胞膜がわずかに脱分極し、その結果、ベースラインの蛍光が約４０％増大することを見出した。ＥＧＴＡのこの効果は、貯蔵に応じて作用するカチオン流動の活性化によって生じるものかもしれない。ＣＮＧチャンネルを用いたアッセイでは、このベースラインドリフトが除去されたので、シグナルが約４０％増大する。ＮＥＣＡ及びイソプロテレノールの用量反応性の関係を、ＣＮＧの三重変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）細胞系を用い、膜電位色素であるＨＬＢ３０６０２を使用して取得した（図２７、Ａ、Ｂ）。ＥＧＴＡは、他にも作用を及ぼし、それらには、細胞形態変化の誘導も含まれる。ＥＧＴＡの存在下では、細胞が丸まり、培養基質から脱離を開始した。ＣＮＧチャンネル孔変異体の使用は、ＥＧＴＡの使用に伴うこれらの問題を解決した。チャンネル孔変異は、カルシウム透過性の増大にも寄与するので、カルシウム色素を用いたアッセイが一層強力なものとなる。フォルスコリン及びＰＧＥ１の用量反応性の関係を、ＣＮＧの三重の変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）細胞系を用い、カルシウム色素であるｆｌｕｏ−４を使用して取得した（図２７、Ａ、Ｂ）。
さらに、部位３４２、４６０、及び５８３に変異を有するラットＣＮＧＡ２誘導体を構築し、試験した。そのような変異体の１つであるＥ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｒ、Ｅ５８３Ｌは、いくつかの特有の特性を有する機能性のホモマーチャンネルを生成することが判明した。それらの特性には、（１）より高感度であること；（２）対雑音信号性能が改善されていること；（３）アッセイ条件が、Ｃａ−キレート剤であるＥＧＴＡを使用する必要性を回避し、より生理的であること；及び（４）ＨＴＳオペレーションにおける化合物の送達を促進することが含まれる。
（実施例１８）
［Ｇｉ共役ＧＰＣＲのアッセイ及びＧｓ−ｉキメラの使用］
Ｇｉ共役受容体は、全ＧＰＣＲの約４５％を構成し、これは、ＨＴＳアッセイを開発するのが最も困難な受容体のグループでもある。Ｇｉ受容体はｃＡＭＰ濃度を下方制御するので、それらの活性化を検出するアッセイは、通常、フォルスコリン又はＧｓ共役受容体の活性化によるｃＡＭＰの上方制御の抑制に基づく。この上方制御／下方制御の均衡は、微妙であり、かつ受容体に依存するものであり、その結果、現在のｃＡＭＰアッセイでは、Ｇｉ受容体活性化のための適切な検出ウィンドウが得られないことが多い。Ｇｉ共役ＧＰＣＲの伝統的な機能性ｃＡＭＰアッセイは、通常、アデニリルシクラーゼ（ＡＣ）をフォルスコリンで刺激するか、Ｇｓ共役受容体をその作動薬で活性化して、その後、ｃＡＭＰ濃度を低下させるために、Ｇｉ共役受容体を活性化することによって行う。この種のアッセイは、受容体の活性化が、高レベルに活性化された蛍光シグナルを引き戻すものであるので、比喩的に「逆向アッセイ」と呼ばれる。本発明者らのリアルタイムｃＡＭＰアッセイは、ＡＣ活性化と、それに続くＤＲＤ２受容体活性化との全過程の毎秒おきの検査を可能にした（図２８Ａ）。ＰＤＥ阻害剤なしで、細胞をフォルスコリンによって刺激し、その後、ドーパミンを添加した。ドーパミンの添加は、フォルスコリンで誘導された蛍光シグナルを直ちに低下させ、約７分以内にフォルスコリンの前のレベル近くまで引き戻す（図２８Ａ）。図２８Ａは、９６ウェルプレート中で、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎプレートリーダーを用いて測定されたＣＮＧ−ＤＲＤ２細胞系のドーパミンに対する動態反応を示す。１μＭのドーパミンに対する最大反応には、約４００秒以内に到達した。
反応速度分析に加えて、細胞をフォルスコリン及びドーパミンと共に同時に１５分間インキュベートし、それに続いて、蛍光シグナルを測定することによって、エンドポイントデータも取得した（図２８Ｂ）。図２８Ｂは、９６ウェルプレート中で、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎプレートリーダーを用いて測定したＣＮＧ−ＤＲＤ２細胞のエンドポイントアッセイの結果を示す。ＰＤＥ阻害剤の非存在下に、細胞を、１０μＭのフォルスコリン及び様々な濃度のドーパミンで処理した。蛍光示度は、ベースライン用に化合物添加の前に取得し、化合物添加の１５分後に誘導用に取得した。
代替アプローチとして、本発明者らは、人工的なＧｓ−ｉキメラタンパク質を介して、アデニリルシクラーゼを活性化するように、Ｇｉ共役受容体の再転換を行い、Ｇｓ共役受容体に関して「順方向アッセイ」を形成させる（Ｋｏｍａｔｓｕｚａｋｉら、１９９７年、ＦＥＢＳ Ｌｅｔｔ ４０６：１６５−７０；Ｄｒｅｗら、２００２年、Ｂｉｏｃｈｉｍ Ｂｉｏｐｈｙｓ Ａｃｔａ １５９２：１８５−９２）。これを実現するために、本発明者らは、キメラＧタンパク質のコレクション、すなわち、Ｇｓ−ｉ１、Ｇｓ−ｉ３、Ｇｓ−ｉｚ、及びＧｓ−ｉｏを構築し、導入した。このアプローチは、あまり生理的ではないが、アッセイシグナルを改善し、かつアッセイ手順を単純化し、それによって、他の方法では難しいある種のＧｉ標的に対するＨＴＳを可能にする。Ｇｓ−ｉアプローチは、ＨＴＳに広く採用されているＧｑ−ｉアプローチ（Ｍｉｌｌｉｇａｎ及びＲｅｅｓ、１９９９年、ＴｉＰＳ ２０：１１８−１２４）に類似したストラテジーである。さらに、ＣＮＧ−ｃＡＭＰ技法は、シグナル振幅及びシグナル安定性の改善を含めた、ＦＬＩＰＲによるＧｑ共役アッセイより優れたいくつかの追加の利点を有する。そのような安定した蛍光シグナルは、標準的な蛍光プレートリーダーで検出することができ、この技法のより広範な適応を可能にする。
キメラＧｓ−ｉタンパク質はＮ末端Ｇｓを含み、Ｃ末端最終の５アミノ酸残基が、Ｇｉ１（ＤＣＧＬＦ；配列番号２０）、Ｇｉ３（ＥＣＧＬＹ；配列番号２１）、Ｇｉｏ、（ＧＣＧＬＹ；配列番号２２）及び、Ｇｉｚ（ＹＩＧＬＣ；配列番号２３）タンパク質に由来するもので置換されている。このストラテジーの可能性を評価するために設計された実験で、本発明者らは、Ｇｓ−ｉ３キメラＧ−タンパク質を構築した。ＨＥＫ２９３−ＣＮＧＡ２ＣＥバックグラウンドに、Ｇｓ−ｉ３及びソマトスタチン受容体５（ＳＳＴＲ５）を同時形質導入することによって、本発明者らは、ＳＳＴＲ５に依存した蛍光シグナルの増大を動態研究で観測した。これは、Ｇｉ共役型のＳＳＴＲ５が、Ｇｓ経路に転向され、その結果、細胞ｃＡＭＰの増大が起きたことを示す（図２８Ｃ）。一時的に形質導入されたＳＳＴＲ５受容体の反応の振幅は、Ｇｓ受容体のものと同程度であった。図２８Ｃは、Ｇｉ共役ＳＳＴＲ５受容体及びＧｓ−ｉ３キメラＧタンパク質で一時的に同時形質導入されたＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞系における、ソマトスタチン（ＳＳＴ）に対する動態反応を示す。記録はＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎを用いて９６ウェルプレート中で行った。細胞はＭＰ色素を用いて標識した。ソマトスタチンで刺激した後、ＦｌｅｘＳｔａｔｉｏｎを用いて蛍光強度を３分間記録した。
本発明者らは、ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧＡ２細胞におけるＳＳＴＲ５：：Ｇｓ−ｉ３安定細胞系も樹立した。この細胞系のアッセイは、Ｇｓ−ｉ３がＧｉ共役ＳＳＴＲ５をＧｓ経路を介して転向しうることのみならず、そのシグナルの振幅がＧｓ受容体細胞系のものに匹敵することも明らかにした（図２８Ｄ）。図２８Ｄは、ＣＮＧ、ＳＳＴＲ５、及びキメラＧｓ−ｉ３タンパク質を安定的に発現する細胞系であるＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ：ＳＳＴＲ５：：Ｇｓ−ｉ３の、ソマトスタチン（ＳＳＴ）に対する反応のエンドポイントアッセイの結果を示すグラフである。記録はＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎを用いて３８４ウェルプレート中で行った。細胞はＭＰ色素を用いて標識した。蛍光強度は、様々な濃度のソマトスタチンを添加する前（Ｆ０）、及び添加した１０分後（Ｆ１０）に記録した。用量反応曲線は、データをヒル等式にあてはめることによって、作成した。
（実施例１９）
［蛍光活性化細胞選別装置（ＦＡＣＳ）へのＣＮＧ ｃＡＭＰアッセイの適用］
ＦＡＣＳ分析及び細胞選別は、臨床研究及び基礎研究の両方で広範に使用されている。セカンドメッセンジャーであるｃＡＭＰの測定は、抗原、ホルモン、及び他の様々な化学的刺激及び物理的刺激に対する、細胞の生物反応の迅速な機能アッセイを提供できる。現在のところ生存細胞の中のｃＡＭＰ濃度をＦＡＣＳを用いて測定するのに利用できるいかなる有効なアプローチも存在せず、また、ｃＡＭＰのための小分子指示体もない。さらに、伝統的なｃＡＭＰ競合イムノアッセイは、単一細胞に対して感受性をもたず、細胞を溶解させる必要があるので、ＦＡＣＳには適用することができない。従って、ここでは、ｃＡＭＰセンサーとしてのＣＮＧチャンネルの使用と、カルシウム色素及び膜電位色素の使用とを併用する方法を記述する。細胞の［Ｃａ２＋］ｉ及び膜電位のモニターにＦＡＣＳを用いるプロトコールは確立されており、ＣＮＧチャンネル活性をモニターするために、容易に採用することができる（Ｌａｚｚａｒら、１９８６年、Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ、２６１：９７１０−９７１３；Ｓｈａｐｉｒｏ、２０００年、Ｍｅｔｈｏｄｓ、２１：２７１−２７９）。
ＦＡＣＳによる生存細胞内ｃＡＭＰのモニターにＣＮＧ技術を適用にするのを容易にするためには、アッセイされるべき細胞でＣＮＧチャンネルを迅速に発現させるプロトコールを開発することが望ましい。市販のｃＤＮＡリポソーム形質導入キット（例えば、リポフェクトアミン（商標）２０００、ＦｕＧＥＮＥなど）を用いた場合、ＣＮＧチャンネルを発現するのに約２〜３日かかる。さらに、これらの市販キットを用いた形質導入効率は、これらのキットを用いる細胞型に応じて変動的である。従って、これらの現在の形質導入方法が提供するＣＮＧセンサー技術の利用は、極めて限定されたものでしかない。ＣＮＧチャンネルを発現するためのアデノウイルスの使用が試みられている（Ｆａｇａｎら、２００１年、ＦＥＢＳ Ｌｅｔｔ．５００：８５−９０）。細胞は、アデノウイルスＣＮＧチャンネルを感染させてから約２４時間後にアッセイすることができる。ＣＮＧチャンネルのより迅速な発現を可能にする方法は、生存細胞内のｃＡＭＰのＦＡＣＳ分析にさらに有用である可能性がある。そのような方法は、アッセイ時間を短縮するのみでなく、ＣＮＧ発現の潜在的な毒素産生作用及びアポプトーシス作用も回避するであろう。エレクトロポレーションプロトコールを用いたＲＮＡ形質導入によって、ＧＦＰタンパク質の定量的な発現が確立されている（Ｔｅｒｕｅｌら、１９９９年、Ｊ Ｎｅｕｒｏｓｃｉ Ｍｅｔｈｏｄｓ、９３：３７−４８）。このＲＮＡ形質導入法は、ＣＮＧの迅速な発現を可能にし、細胞試料のｃＡＭＰアッセイを８時間以内に行うのを可能にするであろう。アッセイされるべき細胞でＣＮＧを迅速に発現するために、他の遺伝子送達法も開発及び適用することができる（Ｋａｎｅｄａら、２００２年、Ｍｏｌ Ｔｈｅｒ．、６：２１９−２２６を参照のこと）。
（実施例２０）
［ＣＮＧチャンネル技術を用いた、受容体脱オーファン化及び化合物プロファイリングのための、Ｇｓ、Ｇｉ、及びＧｑ ＧＰＣＲの同時スクリーニング］
７５０を超えるヒトＧＰＣＲ遺伝子のうち、少なくとも３６７が内因性リガンドに結合すると予測されている。このグループの中では、２２４のＧＰＣＲに関してリガンドが同定されており、リガンドも機能も知られていない、残り１４３のオーファン受容体が残されている（Ｖａｓｓｉｌａｔｉｓら、２００３年、Ｖａｓｓｉｌａｔｉｓ ＤＫ、「Ｔｈｅ Ｇ ｐｒｏｔｅｉｎ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｒｅｃｅｐｔｏｒ ｒｅｐｅｒｔｏｉｒｅｓ ｏｆ ｈｕｍａｎ ａｎｄ ｍｏｕｓｅ」、Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ；２００３年；１００：４９０３−４９０８）。市販されている全薬物のうち約４０％が、わずか３０のＧＰＣＲを標的としたものなので、機能の特徴付けが行われていないＧＰＣＲのプールの中には、まだ相当数の潜在的にドラッガブルなＧＰＣＲ標的が存在すると推論するのが合理的である。従って、受容体脱オーファン化［オーファン受容体のリガンド（作動薬又は拮抗薬）、共役Ｇタンパク質、及び機能の同定］を可能にするアッセイが、創薬において活発に探求されている。本明細書に記載したＣＮＧ技術は、普遍的なカルシウムリードアウトフォーマットによるオーファンＧＰＣＲ受容体のスクリーニングを可能にする新規かつ有利なツールを代表するものである。
以下に実証されるように、オーファンＧＰＣＲ ＤＮＡ（内在性受容体、又は一時的若しくは安定的に形質導入された外因性受容体）を発現するＨＥＫ ２９３−ＣＮＧ細胞は、受容体がＧｑ、Ｇｓ、又はＧｉと機能的に共役しているかどうか直接的に試験することができる。その反応、詳細にはその反応のカイネティクスに基づいて、活性されたオーファン受容体の同定と、Ｇタンパク質共役の決定との両方を行うことが可能である。さらに、このアプローチは、他の方法では、カルシウムシグナルを生成しないであろうＧｓ／ｉ ＧＰＣＲへの「人工的」な連結を提供する、無差別共役のＧタンパク質（例えばＧα１６）の導入を必要としない。好ましい一実施形態では、このアプローチは、機能的なＣＮＧを導入することができる広範な細胞型において、内在性受容体の同定、脱オーファン化、及びその共役の同定に用いることができる。
このモデルを試験するために、外因性のＧｉ共役Ｄ２ドーパミン受容体（ＬｏｃｕｓＩＤ １８１３）を安定的に発現するＨＥＫ ２９３−ＣＮＧ（配列番号８）細胞を用いるプロトコールを設計した。細胞を９６ウェルプレートに播種し（１５０００細胞／ウェル）、終夜培養し、そして、蛍光カルシウム指示体であるＦｕｒａ−２（５μＭ）で標識した。液体分注機能を有する自動化イメージングプラットホームであるＰａｔｈｗａｙＨＴ（Ａｔｔｏ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ社）を用いて、単一細胞のカルシウム動態イメージングを行った。Ｇｑ共役ＧＰＣＲの活性化は、細胞内カルシウム貯蔵の放出をもたらす。対照的に、Ｇｓ共役受容体の活性化は、アデニリルシクラーゼを刺激して、環状ＡＭＰ（ｃＡＭＰ）レベルの上昇をもたし、一方、Ｇｉ共役受容体は、アデニリルシクラーゼを抑制して、ｃＡＭＰ濃度を低下させる。
図２９に示すように、内在性Ｇｑ共役ムスカリン受容対を活性化する第１の化合物（１）、この場合はカルバコール（１００μＭ）を添加すると、急速かつ一過性のカルシウムの上昇（Ｇｑによって媒介された内部カルシウム放出の特徴）を誘導し；内在性のＧｓ共役ＧＰＣＲであるβ−アドレナリン受容体を活性化（この場合、イソプロテレノール、１μＭ）すると、より緩徐であるが持続的なカルシウム反応（ｃＡＭＰによって活性されたＣＮＧチャンネルを通るカルシウム流入による）を引き起こし、一方、Ｇｉ共役Ｄ２ドーパミン受容体を活性化（この場合、３００ｎＭドーパミン）するか、又は、化合物緩衝液のみを添加した場合には、カルシウムレベルは影響を受けない。続いて、既知のｃＡＭＰ作動薬（２）［この場合３μＭフォルスコリン、アデニリルシクラーゼ（ＡＣ）を直接活性化する］を添加した場合、対照（化合物緩衝液のみ）ではｃＡＭＰ濃度の上昇が観測されるが、Ｇｉ共役Ｄ２受容体も活性化されている場合には観測されない（活性化されたＧｉがアデニリルシクラーゼを抑制するならば予測されるであろう）。シグナルの減少の程度は、第１の試験化合物の効力に比例すると予測される。
この例では、ＡＣを直接刺激することによって、ｃＡＭＰ濃度が誘導されたが、いかなるＧｓ共役受容体の活性化も、このアッセイでＡＣを活性化するのに使用できたであろうことが、当業者には明らかであろう。Ｇｑ−ＧＰＣＲで観測された第１の一過性カルシウム増加の後に、持続的なカルシウム反応が続くのがさらに観測される場合がある（ＡＣの活性化の結果であるｃＡＭＰ濃度の上昇と、それに続くＣＮＧの活性化による）。Ｇｓ−ＧＰＣＲの場合には、第１のカルシウム反応は、影響を受けないか（例えば、ここで示されている場合のように、第１のリガンドが、ｃＡＭＰ活性化に向けて最大の効力／有効性を示す）あるいは、さらに促進される。本発明者らは、クエンチャーの存在によって、カルシウムイメージングが影響を受けない（信号対雑音／感度）ことをさらに示した。従って、ＣＮＧ−２９３細胞を用いたＧｓ／Ｇｉ／Ｇｑスクリーニングは、操作性及び速度を実質的に増強する、単純な２ステップホモジニアスフォーマット（色素添加及び化合物添加、洗浄を必要としない）として有望である。従って、本発明は、受容体共役の単純な２ステップ脱オーファン化及び測定を可能にする。
別の好ましい実施形態では、本発明は、リガンドプロファイリングスクリーニングに適している。この適用では、ＧＰＣＲの複数のコレクション、通常は、複数の受容体ファミリーに対する、化合物の作用（作動薬／拮抗薬／アロステリックモジュレーター）を試験する。上述のように、対象の受容体を発現する細胞を化合物と接触させて、その反応を評価することによって、作動薬、作動薬の阻害剤、又は、作動薬若しくは拮抗薬のモジュレーターについて調査することができる。各反応カイネティクスは、作動薬／拮抗薬又はモジュレーターのみでなく、共役に関する指標でもあるので、脱オーファン化及び受容体共役の結果を追加するコンビナトリアルアッセイを開発することもできる。
さらに別の実施形態では、本発明を用いたイメージングベースの脱オーファン化スクリーニング又はリガンドプロファイリングスクリーニングを、９６ウェルプレート中、３８４ウェルプレート中、又は１５３６ウェルプレート中で行うか、あるいは、細胞マイクロアレイプラットホームで実施することができる（この場合、複数のＧＰＣＲ遺伝子が空間的に個別の位置に導入され、細胞がそれらのＤＮＡ上で増殖することによって、細胞集団のアレイが提供され、１スポット内にある各集合は異なったＧＰＣＲを含有することができる。前記アレイは、マイクロタイタープレートの同一ウェル内に作製することができる）。このアプローチは、脱オーファン化スクリーニング及びリガンドプロファイリングスクリーニングを含めた、本発明を使用する受容体アッセイに、かつてない速度と多重性とを提供するものである。
上記の実施例に関して、本発明を詳細に説明したが、本発明の精神から逸脱せずに、様々な変更を加えることができると理解される。従って、本発明は、添付された特許請求の範囲によってのみ限定される。本出願で参照した、すべての引用された特許、特許出願、及び刊行物を、全体として参照により本明細書に援用する。
ＧＰＣＲからＣＮＧチャンネルへのシグナル伝達経路を示す図である。 内在性ＧＰＣＲのリガンドで刺激される前に、変異型ラットＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号３）で形質導入されたＨＥＫ２３９細胞の写真を示す図である。 Ｇｓ共役受容体である内在性β２−アドレナリン受容体を活性化するノルエピネフリン（ＮＥ）で刺激した後の細胞を示す図である。シグナルは、カルシウム感受性蛍光色素であるＦｕｒａ−２（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ社、オレゴン州ユージーン）を用い、蛍光顕微鏡を使用することによって検出される。 １００個の細胞の細胞内Ｃａ２＋濃度の結果を、ＡＴＴＯグラフ（ＡＴＴＯ社、メリーランド州ロックビル）を用いることによって、時間の関数として統合的に示した図である。緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）を発現するプラスミドを、ＣＮＧ遺伝子と共に宿主細胞に形質導入した。 変異型ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号５）で形質導入され、さらに、ｃＡＭＰの蓄積とＣＮＧチャンネルの活性化とがもたらす内在性のＧｓ共役β２−アドレナリン受容体のリガンドで刺激された細胞の細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として示すグラフである。濃度の測定は、市販のマイクロプレートリーダーによって細胞内の色素（Ｆｕｒａ−２）の蛍光を測定することによって行った。 ＣＮＧチャンネルで形質導入され、さらに、貯蔵された細胞内Ｃａ２＋の動員をもたらすＧｑ共役ＧＰＣＲを活性化するリガンドで刺激された細胞の細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として示すグラフである。 変異型ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号７）で形質導入され、さらに、ＣＮＧの活性化がもたらす直接的なアデニリルシクラーゼ活性化物質であるフォルスコリンによって刺激された細胞の膜電位を、時間の関数として示すグラフである。膜電位の測定は、市販されている電位感受性色素キットをマルチウェルプレートリーダー中で用いて行った。 変異型ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号５）で形質導入され、ｃＡＭＰの産生とＣＮＧチャンネルの活性化をもたらす内在性のＧｓ共役β２−アドレナリン受容体のリガンドで刺激された細胞の膜電位を、時間の関数として示すグラフである。膜電位の測定は、市販されている電位感受性色素キットをマルチウェルプレートリーダー中で用いて行った。 三重変異体ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号７）で形質導入され、示されている濃度における、ＣＮＧチャンネルの活性化をもたらす内在性のＧｓ共役β２−アドレナリン受容体のリガンドで刺激された細胞の膜電位を、時間の関数として示すグラフである。膜電位の測定は、市販されている電位感受性色素キットをマルチウェルプレートリーダー中で用いて行った。 変異型ＣＮＧチャンネル遺伝子（配列番号７）と、異種性のＧｓ共役ＧＰＣＲであるドーパミン受容体Ｄ１の両方で形質導入され、さらにドーパミンで刺激された細胞の膜電位を、時間の関数として示すグラフである。膜電位の測定は、市販されている電位感受性色素キットをマルチウェルプレートリーダー中で用いて行った。 ヒトＣＮＧチャンネルであるＣＮＧＡ１（配列番号９）、ＣＮＧＡ２（配列番号１０）、ＣＮＧＡ３（配列番号１１）、ＣＮＧＢ１（配列番号１２）、ＣＮＧＢ２（配列番号１３）、及びＣＮＧＢ３（配列番号１４）の配列アラインメントを示す図である。この多重アラインメントのコンセンサス配列も示されている（配列番号１９）。 ヒトＣＮＧチャンネルであるＣＮＧＡ１（配列番号９）、ＣＮＧＡ２（配列番号１０）、ＣＮＧＡ３（配列番号１１）、ＣＮＧＢ１（配列番号１２）、ＣＮＧＢ２（配列番号１３）、及びＣＮＧＢ３（配列番号１４）の配列アラインメントを示す図である。この多重アラインメントのコンセンサス配列も示されている（配列番号１９）。 ヒトＣＮＧチャンネルであるＣＮＧＡ１（配列番号９）、ＣＮＧＡ２（配列番号１０）、ＣＮＧＡ３（配列番号１１）、ＣＮＧＢ１（配列番号１２）、ＣＮＧＢ２（配列番号１３）、及びＣＮＧＢ３（配列番号１４）の配列アラインメントを示す図である。この多重アラインメントのコンセンサス配列も示されている（配列番号１９）。 以下の哺乳動物、すなわち、ヒト（配列番号１０）、ラット（配列番号２）、マウス（配列番号１５）、ウサギ（配列番号１６）、及び雄ウシ（配列番号１７）のＣＮＧＡ２チャンネルの配列アラインメントを示す図である。この多重アラインメントのコンセンサス配列も示されている（配列番号１８）。 以下の哺乳動物、すなわち、ヒト（配列番号１０）、ラット（配列番号２）、マウス（配列番号１５）、ウサギ（配列番号１６）、及び雄ウシ（配列番号１７）のＣＮＧＡ２チャンネルの配列アラインメントを示す図である。この多重アラインメントのコンセンサス配列も示されている（配列番号１８）。 １μＭのイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の反応を示す図である。 １μＭのイソプロテレノールに対する非形質転換体であるＨＥＫ２９３Ｈ親細胞の反応を示す図である。 ０（対照）、１ｎＭ、３ｎＭ、１０ｎＭ、３０ｎＭ、０．１μＭ、０．３μＭ、及び１μＭのイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の用量反応曲線を示す図である。 ＣＮＧ活性化の測定におけるウェル相互の読み取り一貫性を示す図である。 ０（対照）、０．３、１、３、１０、３０、及び３００ｎＭのイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の用量依存的なカルシウム取込みを示す図である。 図１２Ａは、１μＭのイソプロテレノールを添加する直前、並びに添加の１５、３０、及び４５秒後における、同一生存細胞の電位感受性蛍光を示す図である。図１２Ｂは、撮影された７１細胞の、バックグラウンド修正された平均蛍光を示す図である。 野生型ヘテロマー（α＋β）サブユニット、野生型ホモマー（α）サブユニット、又は１箇所（Ｙ５６５Ａ）、２箇所（Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ）、又は３箇所（Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ）の置換変異を含む変異体ホモマーＣＮＧチャンネルで構成されたＣＮＧチャンネルの感受性を示す図である。 ＣＮＧチャンネルアッセイと、従来のＣＲＥ及びＥＬＩＳＡアッセイとの間の比較を示す図である。各アッセイフォーマットを、フォルスコリン刺激に対する用量反応性として示す。 様々なリガンドのＧＰＣＲの活性化に対するＣＮＧチャンネルアッセイの感度を示す図である。代表的な用量反応曲線は、それぞれ、作動薬であるＰＴＨｒＰ（ペプチド）、ヒスタミン（モノアミン）、及び５ＨＴ（モノアミン）に対する、副甲状腺ホルモン受容体１（ＰＴＨＲ１）、ヒスタミン受容体Ｈ２（ＨＲＨ２）、及び５−ヒドロキシトリプタン４受容体（５−ＨＴ４）の反応に関するものである。 チラミン受容体の活性化を検出するための、膜電位色素を用いたＣＮＧチャンネルアッセイ、及び無差別共役のＧタンパク質（Ｇα１６）又はキメラＧタンパク質（Ｇαｑｓ）を用いたカルシウムアッセイの用量反応性の比較を示す図である。 図１７Ｂに示すアドレナリン様化合物のパネルに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の反応を示す図である。 アドレナリン様化合物のパネルを示す図である。 膜不透性吸光色素であるエバンスブルーによる細胞外蛍光の濃度依存的な消光を示すグラフである。濃度依存的な蛍光消光は、シュテルン−ホルマーの式に適合する。大部分の測定蛍光量は、細胞外色素蛍光が寄与するものなので、図中の滑らかな曲線は、総蛍光に対する最も良い非線形適合となっている。消光半減濃度は０．３８ｇ／Ｌであり、これは０．３４ｍＭのエバンスブルーに相当する。 正電荷を有する色素クエンチャーがいかに細胞反応を妨害しうるかを示すグラフである。ＣＮＧチャンネル及びグルカゴン受容体ＡＳＣ００８９を発現する安定的な２９３Ｈ細胞系に、５μＭの電位色素ＨＬＢ３０６０２を室温で１時間、クエンチャー色素の存在下に添加した。グルカゴンに対する細胞反応は、正電荷を有する色素クエンチャーである、アシッドバイオレット１７（ＡＶ１７）、ジアジンブラック（ＤＢ）及びＨＬＢ３０８１８を用いた際に消失した。トリパンブルー（ＴＢ）は、負に帯電した色素である。 ＨＬＢ３０７０１、ＨＬＢ３０７０２、ＨＬＢ３０７０３、及びトリパンブルーを含めた、事前に選択された負帯電色素クエンチャーのほとんどが、作動薬であるＮＥＣＡに対するアデノシン受容体Ａ２Ｂの反応のアッセイに適していることを示すグラフである。しかし、負帯電色素であるブロムフェノールブルー（ＢｐＢ）は、ＮＥＣＡの効力に影響を与えずに、ＮＥＣＡ反応を低減させた。 グルカゴン刺激に対する反応が、色素クエンチャーであるＨＬＢ３０７０２、トリパンブルー（ＴＢ）、及びブロムフェノールブルー（ＢｐＢ）によって妨害されたことを示すグラフである。トリパンブルーは、最大反応を抑制しなかったが、クエンチャーであるＨＬＢ３０７０１、ＨＬＢ３０７０３、及びＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の市販の色素キット（ＭＤＣ、カタログ番号Ｒ−８０３４）と比較して、グルカゴンの効力を約１桁低下させた。 クエンチャー色素の存在下におけるグルカゴンの用量反応性を示すグラフである。細胞系：ＡＳＣ００８９（ＧＣＧＲ）。グルカゴンの効力は、クエンチャーとしてニトラジンイエローを用いることによって増大した。 クエンチャー色素の存在下におけるＶＩＰの用量反応性を示すグラフである。細胞系：ＡＳＣ０１４５（ＶＩＰ２Ｒ）。ＶＩＰの効力は、クエンチャーとしてニトラジンイエローを用いることによって、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の市販の色素キット（ＭＤＣ、カタログ番号Ｒ−８０３４）を使用した場合と比較して、１桁を越える増大を示した。 クエンチャー色素の存在下におけるＧＩＰの用量反応性を示すグラフである。細胞系：ＡＳＣ０１３３（ＧＩＰＲ）。ＧＩＰの効力は、クエンチャーとしてニトラジンイエローを用いることによって、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製の市販の色素キット（ＭＤＣ、カタログ番号Ｒ−８０３４）を使用した場合と比較して、１桁の増大を示した。 ニトラジンイエローの化学式を示す図である。 ニトロレッドの化学式を示す図である。 ＣＮＧＡ２変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）を発現する安定的なＨＥＫ２９３細胞系を用いたアッセイ結果を示す図である。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共に電位色素を用いたアッセイでは、細胞外空間からカルシウムを除去するために、ＥＧＴＡを添加する必要性はもはやない。電位色素を用いたアッセイは、０．９−２ｍＭの細胞外カルシウムの存在下、化合物をＤＰＢＳ中に溶解して行った。 ＣＮＧＡ２変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）を発現する安定的なＨＥＫ２９３細胞系を用いたアッセイ結果を示す図である。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共に電位色素を用いたアッセイでは、細胞外空間からカルシウムを除去するために、ＥＧＴＡを添加する必要性はもはやない。電位色素を用いたアッセイは、０．９−２ｍＭの細胞外カルシウムの存在下、化合物をＤＰＢＳ中に溶解して行った。 ＣＮＧＡ２変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）を発現する安定的なＨＥＫ２９３細胞系を用いたアッセイ結果を示す図である。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共に電位色素を用いたアッセイでは、細胞外空間からカルシウムを除去するために、ＥＧＴＡを添加する必要性はもはやない。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共にカルシウム色素を用いるアッセイでは、３０ｍＭのＣａＣｌ２を含有する培地中に化合物を溶解させ、ＣａＣｌ２の最終濃度が約８ｍＭとなるようにした。 ＣＮＧＡ２変異体（Ｅ３４２Ｇ、Ｃ４６０Ｗ、Ｅ５８３Ｍ）を発現する安定的なＨＥＫ２９３細胞系を用いたアッセイ結果を示す図である。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共に電位色素を用いたアッセイでは、細胞外空間からカルシウムを除去するために、ＥＧＴＡを添加する必要性はもはやない。孔変異Ｅ３４２Ｇを有するＣＮＧチャンネルと共にカルシウム色素を用いるアッセイでは、３０ｍＭのＣａＣｌ２を含有する培地中に化合物を溶解させ、ＣａＣｌ２の最終濃度が約８ｍＭとなるようにした。 ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎプレートリーダーを用いて９６ウェルプレート中で測定されたＣＮＧ−ＤＲＤ２細胞系におけるドーパミンに対する動態反応を示すグラフである。 ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎプレートリーダーを用いて９６ウェルプレート中で測定された、ＣＮＧ−ＤＲＤ２細胞のエンドポイントアッセイの結果を示すグラフである。 Ｇｉ共役ＳＳＴＲ５受容体及びＧｓ−ｉ３キメラＧ−タンパク質で同時にトランジェントに形質導入されたＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞系におけるソマトスタチン（ＳＳＴ）に対する動態反応を示すグラフである。記録はＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎを用いて９６ウェルプレート中で行った。 ＣＮＧ、ＳＳＴＲ５、及びキメラＧｓ−ｉ３タンパク質を安定的に発現する細胞系であるＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ：ＳＳＴＲ５：：Ｇｓ−ｉ３の、ソマトスタチン（ＳＳＴ）に対する反応のエンドポイントアッセイの結果を示すグラフである。記録はＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎを用いて３８４ウェルプレート中で行った。 Ｇｑ、Ｇｓ、及びＧｉ−ＧＰＣＲを活性化した後のカルシウム反応を比較するグラフである。

Claims (54)

  1. 変異型の環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャンネルをコードする配列を含む単離されたポリヌクレオチドであって、
    （ａ）２価のカチオンに媒介された、カチオン流動の遮断、を低減する少なくとも１つの変異と、
    ｂ）チャンネルを、変異を含まないチャンネルよりもｃＡＭＰに対して高感度にする少なくとも１つの変異と、
    を含む単離されたポリヌクレオチド。
  2. 前記ＣＮＧチャンネルは、ＣＮＧＡ２である、請求項１記載の単離されたポリヌクレオチド。
  3. 前記ＣＮＧＡ２チャンネルは、ラットＣＮＧＡ２である、請求項２記載の単離されたポリヌクレオチド。
  4. ２価カチオンに媒介されたカチオンの遮断を低減する前記少なくとも１つの変異は、Ｅ３４２Ｇ及びＥ３４２Ｎからなる群から選択される、請求項３記載の単離されたポリヌクレオチド。
  5. チャンネルを、変異を含まないチャンネルよりもｃＡＭＰに対して高感度にする前記少なくとも１つの変異は、Ｃ４６０Ｒ、Ｃ４６０Ｈ、及びＥ５８３Ｌからなる群から選択される、請求項３記載の単離されたポリヌクレオチド。
  6. プロモーターに作動可能に連結した請求項１記載の単離されたポリヌクレオチド、を含むベクター。
  7. 前記ベクターは、発現プラスミド、レトロウイルス、及びアデノウイルスからなる群から選択される、請求項６記載のベクター。
  8. 請求項１記載の単離されたポリヌクレオチドを含む第１の核酸、を含む宿主細胞。
  9. 前記宿主細胞は、ＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞、Ｃｏｓ−７細胞、及び初代培養細胞からなる群から選択される、請求項８記載の宿主細胞。
  10. 前記単離されたポリヌクレオチドは、宿主染色体に安定的に組み込まれている、請求項８記載の宿主細胞。
  11. 前記宿主細胞は、少なくとも第１の内在性ＧＰＣＲを発現する、請求項８記載の宿主細胞。
  12. 第２のポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを含む第２の核酸をさらに含み、
    前記第２のポリヌクレオチドは、異種のＧタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）をコードする配列を含む、
    請求項１１記載の宿主細胞。
  13. 前記内在性ＧＰＣＲは、過剰発現している、請求項１１記載の宿主細胞。
  14. 前記第１の核酸及び前記第２の核酸は、１個の分子又は異なった分子、の一部である、請求項１２記載の宿主細胞。
  15. 前記第１の核酸及び前記第２の核酸のうち少なくとも１つは、ウイルス及びプラスミドからなる群から選択される、請求項１２記載の宿主細胞。
  16. 前記第１の核酸及び前記第２の核酸のうち少なくとも１つは、細胞のゲノムに安定的に組み込まれている、請求項１２記載の宿主細胞。
  17. 前記第１の核酸及び前記第２の核酸のうち少なくとも１つは、細胞のゲノムの一部ではない、請求項１２記載の宿主細胞。
  18. 前記宿主細胞は、哺乳動物の細胞である、請求項１１記載の宿主細胞。
  19. 前記宿主細胞は、ＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞、Ｃｏｓ−７細胞、及び初代培養細胞からなる群から選択される、請求項１８記載の宿主細胞。
  20. 前記環状ヌクレオチド作動性チャンネルは、変異型ＣＮＧチャンネルであり、
    チャンネルを、その変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする少なくとも２つの変異を含む、
    請求項１１記載の宿主細胞。
  21. 前記環状ヌクレオチド作動性チャンネルは、変異型ＣＮＧチャンネルであり、
    チャンネルを、その変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする少なくとも３つの変異を含む、
    請求項２０記載の宿主細胞。
  22. 前記ＣＮＧチャンネルは、ＣＮＧＡ２である、請求項８記載の宿主細胞。
  23. 前記ＣＮＧＡ２チャンネルは、ラットＣＮＧＡ２である、請求項２２記載の宿主細胞。
  24. ２価カチオンに媒介されたカチオンの遮断を低減する前記少なくとも１つの変異が、Ｅ３４２Ｇ及びＥ３４２Ｎからなる群から選択される、請求項２３に記載の宿主細胞。
  25. チャンネルを、変異を含まないチャンネルよりｃＡＭＰに対して高感度にする前記少なくとも１つの変異は、Ｃ４６０Ｒ、Ｃ４６０Ｈ、及びＥ５８３Ｌからなる群から選択される、請求項２４記載の宿主細胞。
  26. 前記宿主細胞は、ＣＮＧＡ４及びＣＮＧ４．３からなる群から選択される少なくとも１つの付加的なＣＮＧサブユニットをさらに発現する、請求項８記載の宿主細胞。
  27. 前記第２のポリヌクレオチドは、変異導入又は末端切除された、Ｇタンパク質共役受容体をコードする配列、を含む、請求項１２記載の宿主細胞。
  28. 第３のポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを含む第２の核酸をさらに含み、
    前記第３のポリヌクレオチドは、前記少なくとも１つの内在性ＧＰＣＲと相互作用するＧタンパク質をコードする配列を含む、
    請求項１１記載の宿主細胞。
  29. 第３のポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを含む第３の核酸をさらに含み、
    前記第３のポリヌクレオチドは、前記内在性ＧＰＣＲ及び異種ＧＰＣＲのうちの少なくとも１つと相互作用するＧタンパク質をコードする配列を含む、
    請求項１２に記載の宿主細胞。
  30. 前記Ｇタンパク質は、Ｇｓ、Ｇｉ、Ｇｑ、Ｇｏｌｆ、Ｇｏ、Ｇ１２、及びＧｓ−ｉキメラＧタンパク質からなる群から選択される、請求項２８記載の宿主細胞。
  31. キメラＧタンパク質、異種Ｇタンパク質、及び異種アデニリルシクラーゼをコードする配列を含む少なくとも１つのポリヌクレオチドをさらに含む、請求項１１又は１２記載の宿主細胞。
  32. 前記ポリヌクレオチドをコードする配列のうち少なくとも２つは、単一のベクター上にある、請求項３１記載の宿主細胞。
  33. 前記ベクターは、プラスミド又はウイルスからなる群から選択される、請求項３２記載の宿主細胞。
  34. 前記アデニリルシクラーゼは、アデニリルシクラーゼタイプＶ及びタイプＶＩからなる群から選択される、請求項３１記載の宿主細胞。
  35. ｃＡＭＰの細胞内濃度の変化を検出する方法であって、
    （ａ）請求項１記載のポリヌクレオチドを細胞に発現させるステップと、
    （ｂ）チャンネルの活性を測定するステップと、
    を含み、
    前記チャンネルの活性は、細胞内ｃＡＭＰ変化を示す、方法。
  36. 前記活性は、膜電位指示体及びカチオン感受性指示体からなる群から選択される指示体を用いて測定される、請求項３５記載の方法。
  37. 前記指示体は、蛍光指示体及び発光指示体からなる群から選択される、請求項３６記載の方法。
  38. 前記カチオンは、カルシウム、ナトリウム、及びカリウムからなる群から選択される、請求項３６記載の方法。
  39. 前記方法は、マイクロプレートアッセイ、細胞イメージング分析、ＦＡＣＳ分析、放射性同位元素分析、及び電子生理学プラットホームからなる群から選択される、請求項３５記載の方法。
  40. ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、
    （ａ）請求項１１又は１２記載の宿主細胞に、ＣＮＧチャンネル及びＧＰＣＲを発現させるステップと、
    （ｂ）前記チャンネルの活性を測定するステップと、
    を含み、
    前記チャンネルの活性は、ＧＰＣＲの活性を示す、方法。
  41. 受容体のリガンドを同定する方法であって、
    （ａ）前記受容体及び請求項１記載の変異型のＣＮＧチャンネルを発現している細胞を化合物と接触させるステップと、
    （ｂ）前記ＣＮＧチャンネルの活性化を測定するステップと
    を含み、
    前記ＣＮＧチャンネルの活性化は、前記化合物が前記受容体のリガンドであることを示す、方法。
  42. ＧＰＣＲによって媒介された活性を調節する薬剤を同定する方法であって、
    （ａ）請求項１１記載の宿主細胞を、前記薬剤及び前記受容体のリガンドと接触させるステップと、
    （ｂ）ＣＮＧチャンネルの活性化を測定するステップと、
    を含む方法。
  43. （ｃ）前記ＣＮＧチャンネルの活性化を、前記薬剤の非存在下における前記チャンネルの活性化と比較するステップ、をさらに含み、
    前記ＣＮＧチャンネルの活性化の相違は、前記薬剤が前記活性を調節することを示す、請求項４３記載の方法。
  44. 請求項８記載の細胞を含有する容器、を含むキット。
  45. 緩衝液、塩、クエンチャー、及び指示体からなる群から選択される少なくとも１つの試薬をさらに含む、請求項４４記載のキット。
  46. 電位感受性指示体及びカチオン感受性指示体からなる群から選択される少なくとも１つの指示体をさらに含む、請求項４５記載のキット。
  47. 前記クエンチャーは、ニトラジンイエロー及びニトロレッドからなる群から選択される、蛍光色素及びクエンチャーの調合物。
  48. 前記調合物は、生存細胞ベースのアッセイで使用される、請求項４７記載の蛍光色素及びクエンチャーの調合物。
  49. 前記蛍光色素は、膜電位色素及びカルシウム色素からなる群から選択される、請求項４７記載の調合物。
  50. 前記カルシウム色素は、Ｆｌｕｏ３、Ｆｌｕｏ４、及びＦｕｒａ−２からなる群から選択される、請求項４９記載の調合物。
  51. 請求項４７記載の蛍光色素及びクエンチャーの調合物を用いた、ＣＮＧチャンネルの活性を検出する方法であって、
    （ａ）前記蛍光色素及びクエンチャーの調合物の存在下において、細胞にＣＮＧを発現させるステップと、
    （ｂ）ＣＮＧチャンネルの活性を測定するステップと、
    を含み、
    蛍光レベルの変化は、前記ＣＮＧチャンネルの活性を示す、方法。
  52. 前記蛍光レベルは、ＣＮＧチャンネル活性に反応して上昇又は低下する、請求項５１記載の方法。
  53. 請求項４７記載の蛍光色素及びクエンチャーの調合物を用いた、ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、
    （ａ）前記蛍光色素及びクエンチャーの調合物の存在下において、内在性又は異種のＧＰＣＲを細胞に発現させるステップと、
    （ｂ）ＣＮＧチャンネルの活性を測定するステップと
    を含み、
    蛍光レベルの変化は、前記ＣＮＧチャンネルの活性を示し、
    それによって、前記ＧＰＣＲの活性を示す、方法。
  54. 生物学的に不活性の蛍光クエンチャーを同定する方法であって、
    （ａ）候補クエンチャー分子のコレクションを準備するステップと、
    （ｂ）少なくとも５つの受容体のパネルを提供するステップであり、
    前記受容体は、少なくとも３つのタイプから選択され、
    生体内アミン、アデノシン、脂質、アルカロイド、アミノ酸、ペプチド、及びタンパク質を含めたファーマコフォアによって識別されるステップと、
    （ｃ）活性化ファーマコフォアの存在下、並びに候補クエンチャー分子の前記コレクションのメンバーの存在下及び非存在下で、前記受容体の活性をアッセイするステップと、
    を含み、
    生物学的に不活性の蛍光クエンチャーは、受容体の前記パネルの活性化に対して影響を及ぼさない、方法。

JP2006538312A 2003-10-30 2004-11-01 電位色素及びカルシウム色素を用いた新規の細胞ベースアッセイ Expired - Lifetime JP4848282B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US51544203P 2003-10-30 2003-10-30
US60/515,442 2003-10-30
US58901204P 2004-07-20 2004-07-20
US60/589,012 2004-07-20
PCT/US2004/036022 WO2005041758A2 (en) 2003-10-30 2004-11-01 Novel cell-based assays employing voltage and calcium dyes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007509631A true JP2007509631A (ja) 2007-04-19
JP4848282B2 JP4848282B2 (ja) 2011-12-28

Family

ID=34555989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006538312A Expired - Lifetime JP4848282B2 (ja) 2003-10-30 2004-11-01 電位色素及びカルシウム色素を用いた新規の細胞ベースアッセイ

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1682577B1 (ja)
JP (1) JP4848282B2 (ja)
AT (1) ATE554099T1 (ja)
DK (1) DK1682577T3 (ja)
WO (1) WO2005041758A2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140094442A (ko) * 2010-12-24 2014-07-30 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 생리 활성 물질을 검출하는 바이오어세이법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030157571A1 (en) * 2001-11-16 2003-08-21 University Of Colorado Board Of Regents Modified cyclic nucleotide gated ION channels

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660790A (en) * 1996-08-13 1997-08-26 Litmus Concepts, Inc. PH and amine test elements
EP0988395A2 (en) * 1997-06-13 2000-03-29 Allelix Biopharmaceuticals Inc. Assay methods and compositions useful for measuring receptor ligand binding
US7115377B2 (en) * 2001-10-26 2006-10-03 Atto Bioscience, Inc. Cell-based assays for G-protein-coupled receptor-mediated activities

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030157571A1 (en) * 2001-11-16 2003-08-21 University Of Colorado Board Of Regents Modified cyclic nucleotide gated ION channels

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005041758A2 (en) 2005-05-12
EP1682577B1 (en) 2012-04-18
ATE554099T1 (de) 2012-05-15
WO2005041758A3 (en) 2006-04-13
EP1682577A4 (en) 2007-05-09
DK1682577T3 (da) 2012-07-16
JP4848282B2 (ja) 2011-12-28
EP1682577A2 (en) 2006-07-26
WO2005041758A9 (en) 2005-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7384755B2 (en) Cell-based assay for G-protein-coupled receptor-mediated activity employing a mutated cyclic nucleotide-gated ion channel and a membrane potential dye
JP5342878B2 (ja) キメラヒト甘味‐旨味および旨味‐甘味味覚受容体
JP2004147653A (ja) ヒトメタボトロピックグルタミン酸受容体、これをコードする核酸およびその用途
EP1354200A2 (en) Method of screening for gpr40 ligands
Cismowski Non-receptor activators of heterotrimeric G-protein signaling (AGS proteins)
US7604959B2 (en) Cell-based assays employing voltage and calcium dyes
US8084575B2 (en) Millisecond activation switch for seven-transmembrane proteins
Milligan et al. G protein-coupled receptor fusion proteins in drug discovery
Ji et al. Novel signaling of dynorphin at κ-opioid receptor/bradykinin B2 receptor heterodimers
CA2305711A1 (en) Assays for nuclear receptor ligands using fret
EP1409541A2 (en) A single-cell biosensor for the measurement of gpcr ligands in a test sample
JP4848282B2 (ja) 電位色素及びカルシウム色素を用いた新規の細胞ベースアッセイ
EP1137938A1 (en) Methods of screening for agonists and antagonists of the hdpxu17 receptor
US20110086374A1 (en) Novel Cell-Based Phosphodiesterase Assays
TW200413722A (en) Methods of identifying reduced internalization transmembrane receptor agonists
EP2329268B1 (en) Methods and compounds for testing binding of a ligand to a g protein-coupled receptor
NO331506B1 (no) G-protein-koblet reseptor, nukleinsyre som koder for denne, ekspresjonsvektor, vertscelle og primer og anvendelse derav i assayer
US20070141665A1 (en) Chimeric protein for the screening of agonists and antagonists of cell signalling pathways that are dependent on g-protein-coupled receptors
Glebov Role of palmitoylation in the serotonin receptor functioning

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110816

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110915

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111004

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111017

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4848282

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250