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JP3482207B2 - 増殖分化因子−9 - Google Patents

増殖分化因子−9

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JP3482207B2
JP3482207B2 JP51638494A JP51638494A JP3482207B2 JP 3482207 B2 JP3482207 B2 JP 3482207B2 JP 51638494 A JP51638494 A JP 51638494A JP 51638494 A JP51638494 A JP 51638494A JP 3482207 B2 JP3482207 B2 JP 3482207B2
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リー,セ−ジン
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ジョーンズ ホプキンス ユニバーシティー スクール オブ メディシン
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、一般的には増殖因子に関するものであり、
特定的には形質転換増殖因子−β(transforming growt
h factor−β:TGF−β)スーパーファミリーの新メンバ
ーである増殖分化因子−9(growth differentiation f
actor−3:GDF−9)に係わるものである。
2.関連技術分野の説明 形質転換増殖因子−β(TGF−β)スーパーファミリ
ーは、胚発生中の広範な分化過程に影響を及ぼす、構造
的に関連したタンパク質の一群を包含する。このファミ
リーには、正常な雄性発達に必要とされるミュラー管阻
害物質(MIS)(Behringerら,Nature,345:167,1990);
背−腹軸の形成および成虫原基の形態形成に必要とされ
るショウジョウバエのデカペンタプレジック(DPP)遺
伝子産物(Padgettら,Nature,325:81−84,1987);卵の
植物極に局在するツメガエルVg−1遺伝子産物(Weeks
ら,Cell,51:861−867,1987);ツメガエル胚における中
胚葉および前方構造の形成を誘導し得る(Thomsenら,Ce
ll,63:485,1990)アクチビン類(Masonら,Biochem.Biop
hys.Res.Commun.,135:957−964,1986);および新たな
軟骨および骨の形成を誘導し得る(Sampathら,J.Biol.C
hem.,265:13198,1990)骨形態形成タンパク質(BMP、オ
ステオゲニン、OP−1)が含まれる。TGF−βは、脂質
生成、筋発生、軟骨形成、造血および上皮細胞分化を含
めて、さまざまな分化過程に影響を与えることができる
(再検討のため、Massague,Cell,49:437,1987を参照の
こと)。
TGF−βファミリーのタンパク質は、最初に大きな前
駆体タンパク質として合成され、その後前駆体タンパク
質はC末端側の約110〜140個のアミノ酸から成る塩基性
残基のクラスターで加水分解切断を受ける。これらのタ
ンパク質のC末端領域はどれも構造的に関連しており、
その相同度に基づいて、それぞれのファミリーメンバー
を別個のサブグループに分類することができる。特定の
サブグループ内の相同性は70〜90%アミノ酸配列同一性
の範囲であるが、サブグループ間の相同性は著しく低
く、一般的にはせいぜい20〜50%の範囲である。いずれ
の場合も、活性種はC末端フラグメントのジスルフィド
架橋二量体であると考えられる。これまでに研究された
大半のファミリーメンバーでは、ホモ二量体種が生物学
的に活性であるとされているが、インヒビン(Lingら,N
ature,321:779,1986)やTGF−β(Cheifetzら,Cell,48:
409,1987)のような他のファミリーメンバーについては
ヘテロ二量体も検出されており、これらはそれぞれのホ
モ二量体とは異なる生物学的性質をもつようである。
インヒビン類およびアクチビン類は最初に卵胞液から
精製されたもので、下垂体からの卵胞刺激ホルモンの放
出に対して反対の作用を有することが分かっている。3
種類すべてのインヒビン/アクチビンサブユニット(α
a、βAおよびβB)のmRNAが卵巣で検出されている
が、これらはどれも卵巣特異的ではないようである(Me
unierら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85:247,1988)。MIS
も顆粒膜細胞によって発現されることが判明しており、
卵巣発達に及ぼすMISの効果がMISを異所的に発現するト
ランスジェニックマウスによりin vivoで(Behringer,
前掲)、さらに器官培養によりin vitroで(Vigierら,D
evelopment,100:43,1987)論じられている。
発現パターンが組織特異的である新規因子の同定は、
その組織の発達および機能のより一層の理解をもたらす
だろう。
発明の概要 本発明は、細胞増殖分化因子GDF−9、該因子をコー
ドするポリヌクレオチド配列、および該因子と免疫反応
性である抗体を提供する。この因子は種々の細胞増殖性
疾患、特に顆粒膜細胞腫のような卵巣の腫瘍を伴う疾患
に関係があるようである。
従って、1つの実施態様において、本発明は、GDF−
9と関係がある卵巣起源の細胞増殖性疾患を検出する方
法を提供する。他の実施態様において、本発明は、GDF
−9活性を抑制または増強することにより、GDF−9の
異常な発現レベルと関係がある細胞増殖性疾患を治療す
る方法を提供する。
図面の簡単な説明 図1は、成体組織におけるGDF−9 mRNAの発現を示
す。
図2は、マウスGDF−9のヌクレオチド配列および推
定アミノ酸配列を示す。共通のN−グリコシル化シグナ
ルを無地のボックスで示す。推定上の四塩基プロセシン
グ部位を点刻ボックスで示す。推定上の開始ATGの上流
にある同じ読み枠の終止コドンおよび共通のポリアデニ
レーションシグナルには下線が引いてある。ポリA尾部
は示してない。数字は5'末端からのヌクレオチド位置を
示す。
図3は、GDF−9のC末端配列とTGF−βファミリーの
他のメンバーとの並列化を示す。保存されたシステイン
残基には陰影が付けてある。ダッシュ(−)は並列化を
最大とするために導入されたギャップを表す。
図4は、TGF−βスーパーファミリーの各メンバー間
のアミノ酸相同を示す。数字は最初の保存システインか
らC末端までで計算された各対間のアミノ酸同一性のパ
ーセントを表す。ボックスは特定サブグループ内の密接
に関連したメンバー間の相同性を表す。
図5は、GDF−9タンパク質の免疫組織化学的局在化
を示す。成体卵巣の隣接切片をヘマトキシリンとエオシ
ンで染色する(図5a)か、あるいは1:500の希釈率で免
疫血清(図5b)または前免疫血清(図5c)とともにイン
キュベートした。マウスGDF−9のC末端部分(残基308
−441)をバクテリア内で発現させ、分離用SDSゲルから
GDF−9タンパク質を切り出し、そしてウサギを免疫す
ることにより抗GDF−9抗血清を調製した。抗体結合部
位はVectastain ABCキット(VectorLabs)を使って可視
化した。
図6は、マウスGDF−9(上のライン)とヒトGDF−9
(下のライン)の推定アミノ酸配列の比較を示す。数字
はN末端からのアミノ酸位置を表す。垂線は配列同一性
を表す。点は並列化を最大とするために導入されたギャ
ップを表す。無地のボックスは推定上のタンパク質分解
プロセシング部位を示す。陰影を付けたボックスはこの
タンパク質の成熟領域にあるシステイン残基を示す。下
部の棒線はGDF−9のプレ(無地)および成熟(陰影)
領域の略図を示し、マウス配列とヒト配列間の配列同一
性のパーセントを示してある。
図7は、GDF−9 RNAプローブを用いた成体卵巣切片
に対するin situハイブリダイゼーションを示す。4%
パラホルムアルデヒドで固定した卵巣のパラフィン包埋
した隣接切片に〔35S〕標識したアンチセンス(図7aお
よび7c)またはセンス(図7bおよび7d)GDF−9 RNAプ
ローブをハイブリダイズさせた。切片を写真乳剤中に浸
し、露光し、現像した後にヘマトキシリンとエオシンで
染色した。2つの代表的な視野像を示してある。
図8は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを用いた
生後4日目の卵巣切片に対するin situハイブリダイゼ
ーションを示す。切片は図7に記載したように調製し
た。オートラジオグラフィーおよび染色後に、明視野
(図8a)または暗視野(図8b)照明の下で切片の写真を
撮った。
図9は、アンチセンス(図9a)またはセンス(図9b)
GDF−9 RNAプローブを用いた生後8日目の卵巣切片に
対するin situハイブリダイゼーションを示す。切片は
図7に記載したように調製した。
図10は、アンチセンス(図10a)またはセンス(図10
b)GDF−9 RNAプローブを用いた成体輸卵管切片に対
するin situハイブリダイゼーションを示す。切片は図
7に記載したように調製した。
図11は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを用いた
成体輸卵管(受精後0.5日)切片に対するin situハイブ
リダイゼーションを示す。切片は図7に記載したように
調製した。オートラジオグラフィーおよび染色後に、明
視野(図11a)または暗視野(図11b)照明の下で切片の
写真を撮った。
発明の詳細な説明 本発明は、増殖分化因子GDF−9ならびにGDF−9をコ
ードするポリヌクレオチド配列を提供する。TFG−βス
ーパーファミリーの他のメンバーと違って、GDF−9の
発現は非常に組織特異的で、主に卵巣組織の細胞におい
て発現される。1つの実施態様において、本発明は、GD
F−9発現と関係がある卵巣の細胞増殖性疾患を検出す
る方法を提供する。他の実施態様において、本発明は、
GDF−9活性を抑制または増強する薬剤を使用すること
により、GDF−9の異常な発現と関係がある細胞増殖性
疾患を治療する方法を提供する。
TGF−βスーパーファミリーは多くの細胞型の増殖、
分化、その他の機能を制御する多機能性ポリペプチドか
ら成っている。かかるペプチドの多くは他のペプチド増
殖因子に対してポジティブおよびネガティブの両方の調
節作用を有する。本発明のGDF−9タンパク質とTGF−β
ファミリーのメンバー間の構造的相同性は、GDF−9が
増殖および分化因子のファミリーの新メンバーであるこ
とを示す。他の多くのメンバーのすでに知られた活性に
基づくと、GDF−9もまた診断薬や治療薬として有用で
あるような生物学的活性を有することが期待できる。
例えば、TGF−βとの構造的相同を有することが見い
だされた別の調節タンパク質はインヒビンであるが、こ
れはFSHの下垂体分泌の特異的かつ強力なポリペプチド
阻害物質である。インヒビンは卵巣の卵胞液から単離さ
れている。FSHを抑制するために、インヒビンは雌雄両
性の避妊薬としての使用可能性を有する。GDF−9は、
卵巣特異的ペプチドであるから、同様の生物学的活性を
もつかもしれない。また、インヒビンはある種の卵巣腫
瘍のマーカーとして有用であることが分かっている(La
ppohnら,N.Engl.J.Med.,321:790,1989)。GDF−9も卵
巣起源の原発性および転移性新生物を確認するマーカー
として有用でありうる。同様に、GDF−9は出生前スク
リーニング法における発生異常の指示物質として役立つ
かもしれない。
TGF−βファミリーの他のペプチドには精巣で産生さ
れるMISがあり、これは雄性胚においてミュラー管の退
行現象に関与している。MISはヌードマウスにおいてヒ
ト卵巣癌の増殖を抑制することが分かった(Donahoeら,
Ann.Surg.,194:472,1981)。GDF−9も同様に機能する
可能性があり、それゆえ、抗癌剤として例えば卵巣癌の
治療に有効であるかもしれない。
GDF−9はまた増殖促進因子としても機能することが
でき、それゆえにin vitroでの種々の細胞集団の生存に
有用である可能性がある。特に、GDF−9が卵成熟にお
いて何らかの役割を果たすのであれば、GDF−9は試験
管内受精法で、例えば成功率を上げるのに有用であるか
もしれない。また、TGF−βファミリーの他の多くのメ
ンバーは組織修復の重要な媒介物質ともなる。TGF−β
はコラーゲンの形成に対して著しい影響を及ぼすことが
知られており、新生マウスでは顕著な脈管形成応答を生
じさせる(Robertsら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,83:416
7,1986)。GDF−9も同様の活性を示して、例えば外傷
や火傷による組織傷害の修復に有用であるかもしれな
い。
本明細書中で用いる「実質的に純粋な」という用語
は、他のタンパク質、脂質、炭水化物または自然界でGD
F−9と結合している他の物質を実質的に含まないGDF−
9を指す。当業者はタンパク質精製の標準的な技法を用
いてGDF−9を純化することが可能である。実質的に純
粋なポリペプチドは非還元ポリアクリルアミドゲル上で
単一の主要バンドをもたらすだろう。GDF−9ポリペプ
チドの純度はまた、アミノ末端のアミノ酸配列解析によ
って決定することができる。GDF−9ポリペプチドは、G
DF−9の活性が残っているという条件で、該ポリペプチ
ドの機能性フラグメントを含むものである。GDF−9の
生物学的活性を有する比較的小さいペプチドも本発明に
含まれる。
本発明はGDF−9タンパク質をコードするポリヌクレ
オチドを提供する。これらのポリヌクレオチドとして、
GDF−9をコードするDNA、cDNAおよびRNA配列が含まれ
る。GDF−9の全部または一部をコードするポリヌクレ
オチドはすべて、それらがGDF−9活性を有するポリペ
プチドをコードするのであれば、本発明に含まれること
が理解されよう。こうしたポリヌクレオチドとして、天
然に存在するもの、合成されたもの、そして故意に操作
されたものが挙げられる。例えば、GDF−9ポリヌクレ
オチドを部位特異的突然変異誘発にかけることができ
る。GDF−9のポリヌクレオチド配列はアンチセンス配
列も含むものである。本発明のポリヌクレオチドは遺伝
暗号の結果としての縮重配列を含む。20種類の天然アミ
ノ酸が存在し、その大部分は1種類より多いコドンによ
って規定されている。かくして、すべての縮重ヌクレオ
チド配列は、該ヌクレオチド配列によってコードされる
GDF−9ポリペプチドのアミノ酸配列が機能的に変化し
ない限り、本発明に含まれるものである。
特に、本明細書中では、鎖長が1712塩基対で、ヌクレ
オチド29のメチオニンコドンから始まるオープンリーデ
ィングフレームを含むGDF−9のcDNA配列が開示され
る。コードされるポリペプチドは441個のアミノ酸から
成り、ヌクレオチド配列解析で測定して約49.6kDの分子
量を有する。GDF−9配列は、N末端の近傍に、分泌の
ためのシグナル配列を暗示する疎水性アミノ酸のコアを
含んでいる。GDF−9はアスパラギン残基163、229、258
および325に可能なN−グリコシル化部位と、アミノ酸3
03−306に推定上の四塩基タンパク質分解プロセシング
部位(RRRR)を含む。GDF−9の成熟C末端フラグメン
トは135個のアミノ酸から成り、ヌクレオチド配列解析
で測定して非グリコシル化分子量が約15.6kDであると想
定される。当業者は標準的な技法を使ってグリコシル基
を修飾したり、GDF−9のタンパク質からグリコシル基
を部分的にまたは完全に除いたりできるだろう。それゆ
え、本発明の機能性タンパク質またはそのフラグメント
として、GDF−9のグリコシル化種、部分的グリコシル
化種および非グリコシル化種が含まれる。
GDF−9と既知のTGF−βファミリーメンバーとの配列
同一性の程度は、ミュラー管阻害物質(MIS)の場合の
最低21%から骨形態形成タンパク質−4(BMP−4)の
場合の最高34%までの範囲である。本明細書に詳しく開
示するGDF−9はC末端領域のシステイン残基のパター
ンが既知のファミリーメンバーと相違している。GDF−
9は他のファミリーメンバーに存在している7個のシス
テインのうち4番目のシステインを欠いている。すなわ
ち、この位置のシステインの代わりに、GDF−9配列は
セリン残基を含んでいる。GDF−9はC末端領域のどこ
にも7番目のシステイン残基を含んでいない。
組換えGDF−9の一次アミノ酸配列のマイナーな修飾
は、本明細書に記載のGDF−9ポリペプチドと比べて実
質的に同等の活性を有するタンパク質をもたらすかもし
れない。かかる修飾は部位特異的突然変異誘発によるも
ののように故意であっても、自然に起こるものであって
もよい。これらの修飾によって得られるポリペプチドの
すべては、GDF−9の生物学的活性が依然として存在す
るのであれば、本発明に包含される。さらに、1個以上
のアミノ酸を欠失させることも、その生物学的活性を著
しく変えることなく分子構造の修飾を可能とする。これ
はより広い有用性を有するより小さな活性分子の開発へ
と導く。例えば、GDF−9の生物学的活性にとっては必
要でないアミノまたはカルボキシ末端のアミノ酸の除去
が可能である。
本発明のGDF−9のポリペプチドをコードするヌクレ
オチド配列は、開示した配列およびその保存的変更を含
むものである。ここで用いる「保存的変更」という用語
は、アミノ酸残基を他の生物学的に類似した残基で置き
換えることを意味する。保存的変更の例として、ある疎
水性アミノ酸(イソロイシン、バリン、ロイシン、メチ
オニンなど)を別の疎水性アミノ酸と置き換えること、
または、ある極性アミノ酸を別の極性アミノ酸と置き換
えることが含まれ、例えば、リシンとアルギニンとの置
換、アスパラギン酸とグルタミン酸との置換、アスパラ
ギンとグルタミンとの置換などを挙げることができる。
また、「保存的変更」という用語は、置換ポリペプチド
に対して誘起された抗体が非置換ポリペプチドと免疫反
応性であるという条件で、非置換の親アミノ酸の代わり
に置換アミノ酸を使用することも包含する。
本発明のDNA配列はいくつかの方法によって得ること
ができる。例えば、DNAは当技術分野で公知のハイブリ
ダイゼーション技法を使って単離し得る。これらには、
1)相同ヌクレオチド配列を検出するためのプローブと
ゲノムまたはcDNAライブラリーとのハイブリダイゼーシ
ョン、および2)構造的特徴を共有するクローン化DNA
フラグメントを検出するための発現ライブラリーの抗体
スクリーニングが含まれるが、これらに限らない。
好ましくは、本発明のGDF−9ポリヌクレオチドは哺
乳動物に由来するものであり、マウス、ラットまたはヒ
ト由来のものが最も好ましい。核酸ハイブリダイゼーシ
ョンによるスクリーニング法は、適当なプローブが利用
可能であれば、どの動物からでも任意の遺伝子配列を単
離することを可能にする。対象のタンパク質をコードす
る配列の一部に対応するオリゴヌクレオチドプローブは
化学的に合成可能である。そのためには、短いオリゴペ
プチドの範囲のアミノ酸配列が既知でなければならな
い。タンパク質をコードするDNA配列はアミノ酸配列か
ら推定することができるが、遺伝暗号の縮重を考慮に入
れる必要がある。配列が縮重をもつときは混合付加反応
を行うことが可能である。これは変性二本鎖DNAの不均
質混合物を含む。こうしたスクリーニングでは、一本鎖
DNAかまたは変性二本鎖DNAに対してハイブリダイゼーシ
ョンを実施することが好ましい。ハイブリダイゼーショ
ンは、対象のポリペプチドに関係するmRNA配列が極めて
少ない量で存在する供給源から誘導されたcDNAクローン
の検出に特に有用である。言い換えれば、非特異的結合
を回避するようなストリンジェントハイブリダイゼーシ
ョン条件を用いることにより、例えば、標的DNAとその
完全な相補体である混合物中の単一プローブとのハイブ
リダイゼーションにより、特定のcDNAクローンのオート
ラジオグラフ可視化を可能にすることができる(Wallac
eら,Nucl.Acid Res.,9:879,1981)。
また、GDF−9をコードする特定のDNA配列は、1)ゲ
ノムDNAからの二本鎖DNA配列の単離、2)対象のポリペ
プチドに必要なコドンを提供するためのDNA配列の化学
的製造、および3)真核供与細胞から単離されたmRNAの
逆転写による二本鎖DNA配列のin vitro合成、により得
ることができる。後者の場合は、一般にcDNAと呼ばれる
mRNAの二本鎖DNA相補体が最終的に形成される。
組換え法で用いる特定のDNA配列を得るための上記の
3方法のうち、ゲノムDNA単離物の単離が最も一般的で
ない方法である。イントロンの存在ゆえに哺乳動物ポリ
ペプチドの微生物発現を得ることが望ましい場合は特に
そうである。
目的とするポリペプチド産物のアミノ酸残基の全配列
が既知であるときは、DNA配列の合成がしばしば好適な
方法となる。目的とするポリペプチドのアミノ酸残基の
全配列が不明であるときは、DNA配列の直接合成が不可
能で、cDNA配列の合成が好適な方法となる。対象のcDNA
配列を得るための標準的な方法として、高レベルの遺伝
子発現を有する供与細胞中に豊富にあるmRNAの逆転写に
より誘導されるプラスミド−またはファージ−担持cDNA
ライブラリーの作製がある。ポリメラーゼ連鎖反応の技
法とともに用いると、稀な発現産物でさえもクローニン
グすることができる。ポリペプチドのアミノ酸配列のか
なりの部分が知られている場合には、標的cDNA中に存在
すると想定される配列を複写した一本鎖または二本鎖の
標識DNAまたはRNAプローブを作製し、該プローブを、一
本鎖形態に変性させたクローン化コピー数のcDNAに対し
て実施されるDNA/DNAハイブリダイゼーション法におい
て用いることができる(Jayら,Nucl.Acid Res.,11:232
5,1983)。
ラムダgt11のようなcDNA発現ライブラリーは、GDF−
9に特異的な抗体を用いて、少なくとも1つのエピトー
プを有するGDF−9ペプチドについて間接的にスクリー
ニングし得る。こうした抗体はポリクローナルであって
もモノクローナルであってもよく、GDF−9 cDNAの存
在を示す発現産物の検出に用いられる。
GDF−9をコードするDNA配列は適当な宿主細胞へのDN
A導入によりin vitroで発現させることができる。「宿
主細胞」とは、ベクターを増幅しかつそのDNAを発現し
得る細胞のことである。また、この用語は被験宿主細胞
のあらゆる子孫をも含むものである。すべての子孫は、
複製中に突然変異を起こすことがあるから、その親細胞
と同一でなくてもよいことが理解されよう。しかし、
「宿主細胞」という用語を用いるときは、こうした子孫
も含むものとする。安定したDNA導入(外来DNAが宿主内
に連続的に維持されることを意味する)の手法は当技術
分野で公知である。
本発明では、GDF−9ポリヌクレオチド配列が組換え
発現ベクターに挿入される。「組換え発現ベクター」と
いう用語は、GDF−9遺伝子配列の挿入または組込みに
よって操作された、当技術分野で公知のプラスミド、ウ
イルスまたは他の運搬体を指す。かかる発現ベクターは
宿主内に挿入した遺伝子配列の効率のよい転写を促進す
るプロモーター配列を含む。発現ベクターは複製起点、
プロモーター、さらに形質転換細胞の表現型選択を可能
にする特殊な遺伝子を含むのが常である。本発明で使用
するのに適したベクターとしては、バクテリア発現用の
T7をベースとした発現ベクター(Rosenbergら,Gene,56:
125,1987)、哺乳動物細胞発現用のpMSXND発現ベクター
(LeeおよびNathans,J.Biol.Chem.,263:3521,1988)、
および昆虫細胞発現用のバキュロウイルス由来のベクタ
ーを挙げることができるが、これらに限らない。DNAセ
グメントはプロモーター(例:T7、メタロチオネイン
I、ポリヘドリンプロモーター)のような調節要素に機
能的に連結された状態でベクター中に存在する。
GDF−9をコードするポリヌクレオチド配列は原核生
物または真核生物のいずれで発現させてもよい。宿主と
しては、微生物、酵母、昆虫および哺乳動物が含まれ
る。原核生物内で真核生物配列またはウイルス配列を有
するDNA配列を発現させる方法は当技術分野で公知であ
る。宿主内で発現・複製しうる生物学的に機能的なウイ
ルスおよびプラスミドDNAベクターは当技術分野で知ら
れている。本発明のDNA配列を組み込む際には、こうし
たベクターが用いられる。
組換えDNAによる宿主細胞の形質転換は、当業者によ
く知られているような慣用の技法を使って行われる。宿
主が大腸菌のような原核生物である場合は、指数増殖期
の後に回収した細胞からDNA取込み能を有するコンピテ
ント細胞を調製し、その後当技術分野で公知の手法を用
いてCaCl2法で処理する。また、MgCl2やRbClを用いても
よい。所望により、宿主細胞のプロトプラストを形成さ
せた後で形質転換を行うこともできる。
宿主が真核生物である場合は、リン酸カルシウム共
沈、マイクロインジェクションのような慣用の機械的方
法、エレクトロポレーション、リポソーム内に保持され
たプラスミドの挿入、またはウイルスベクターといった
DNAトランスフェクション法が用いられる。真核細胞は
また、本発明のGDF−9をコードするDNA配列および選択
可能な表現型をコードする第2の外来DNA分子(例え
ば、単純ヘルペスチミジンキナーゼ遺伝子)を用いて同
時形質転換することもできる。別の方法は、シミアンウ
イルス40(SV40)やウシパピローマウイルスのような真
核生物ウイルスベクターを使って真核細胞を一時的に感
染させるか形質転換することにより、タンパク質を発現
させる方法である(例えば、Eukaryotic Viral Vector
s,Cold Spring Harbor Laboratory,Gluzman編集,1982を
参照のこと)。
本発明により提供される、微生物内で発現させたポリ
ペプチドまたはそのフラグメントの単離・精製は、分離
用クロマトグラフィーおよびモノクローナルまたはポリ
クローナル抗体を用いる免疫学的分離を含めて、慣用の
手段により行うことができる。
本発明は、GDF−9ポリペプチドと免疫反応性の抗体
またはその機能性フラグメントを含むものである。様々
なエピトープ特異性を有するモノクローナル抗体のプー
ルから本質的に成る抗体、ならびに明確に異なるモノク
ローナル抗体調製物が提供される。モノクローナル抗体
は当業者によく知られた方法を用いてタンパク質の抗原
含有フラグメントから作られる(Kohlerら,Nature,256:
495,1975)。本発明で用いる「抗体」という用語は、完
全な抗体分子のほかに、GDF−9上のエピトープ決定基
と結合し得るFabおよびF(ab')のような抗体フラグ
メントを包含する。
「細胞増殖性疾患」という用語は、しばしば周囲の組
織と形態学的にも遺伝子型的にも相違するように見える
悪性ならびに非悪性の細胞集団を表す。アンチセンス分
子からなるGDF−9ポリヌクレオチドは、さまざまな器
官系の悪性疾患、特に、例えば卵巣の悪性疾患を治療す
るのに有用である。本質的に、GDF−9発現の変化が病
因的に関係している疾患はどれも、GDF−9抑制剤によ
る治療に感受性であると考えられる。
本発明は、卵巣の細胞増殖性障害を検出する方法であ
って、抗GDF−9抗体をGDF−9関連障害を有する疑いが
ある細胞と接触させ、その抗体への結合を検出すること
を含む方法を提供する。GDF−9と反応性のこの抗体
は、GDF−9への結合を検出できるようにする化合物で
標識される。本発明の目的のために、GDF−9ポリペプ
チドに特異的な抗体を用いて生物学的流体及び組織中の
GDF−9のレベルを検出することができる。検出可能な
量の抗原を含有するあらゆる検体を用いることができ
る。この発明の好ましいサンプルは、卵巣起源の組織、
特に顆粒膜細胞又は卵胞液を含有する組織である。疑い
のある細胞中のGDF−9のレベルを正常細胞中のレベル
と比較して、被験体がGDF−9関連細胞増殖性障害を有
するかどうかを確認することができる。好ましくは、被
験体はヒトである。
本発明の抗体は、in vitro又はin vivo免疫診断又は
免疫療法を施すのが望ましいあらゆる被験体に用いるこ
とができる。本発明の抗体は、例えば、イムノアッセイ
に用いるのに適しており、その際それらを液相で用いて
も固相キャリヤーに結合させてもよい。加えて、これら
イムノアッセイにおける抗体を検出できるように種々の
方法で標識することができる。本発明の抗体を用いるこ
とができるタイプのイムノアッセイの例は、直接又は間
接フォーマットのいずれかの競合及び非競合イムノアッ
セイである。かかるイムノアッセイの例は、ラジオイム
ノアッセイ(RIA)及びサンドイッチ(免疫測定)アッ
セイである。本発明の抗体を用いる抗原の検出は、生理
学的サンプルでの免疫組織化学的アッセイを含む、フォ
ワード、リバース、又は同時モードのいずれで行われる
イムノアッセイを用いても行うことができる。当業者
は、過度な実験を重ねることなく他のイムノアッセイフ
ォーマットを認知するか、又は容易に認識できるであろ
う。
本発明の抗体は、多くの異なるキャリヤーに結合でき
るので、本発明のポリペプチドを含む抗原の存在を検出
するのに用いることができる。周知のキャリヤーの例に
は、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然及び
変性セルロース、ポリアクリルアミド、アガロース及び
磁鉄鉱が含まれる。このキャリヤーの性質は、本発明の
目的のためには可溶性であっても不溶性であってもよ
い。当業者は、抗体を結合させるのに適する他のキャリ
ヤーを認知するか、又は日常的な実験を用いてそうした
ものを探知できるであろう。
当業者にとって既知の多くの異なる標識及び標識方法
がある。本発明に用いることができるタイプの標識の例
には、酵素、放射性同位元素、蛍光性化合物、コロイド
状金属、化学発光性化合物、リン光性化合物、及び生物
発光化合物が含まれる。当業者は、抗体に結合するのに
適する他の標識を認知するか、又は日常的な実験を用い
てそうしたものを探知できるであろう。
より大きな感度をもたらすこともできるもう1つの技
術は、これら抗体を低分子量ハプテンにカップリングさ
せることからなる。次いで、第2反応によってこれらハ
プテンを特異的に検出することができる。例えば、特異
的抗ハプテン抗体と反応するビオチン(アビジンと反応
する)、ジニトロフェニル、ピリドキサール、及びフル
オレセインのようなハプテンを用いるのが普通である。
抗原のin vivo検出に本発明のモノクローナル抗体を
用いるに際して、検出できるように標識された抗体を診
断に有効な用量で投与する。「診断に有効」という用語
は、検出できるように標識されたモノクローナル抗体の
量が、本発明のポリペプチド(このポリペプチドに対し
てモノクローナル抗体は特異的である)を含む抗原を有
する部位の検出が可能になるのに十分な量で投与される
ことを意味している。
検出できるように標識されたモノクローナル抗体の投
与濃度は、該ポリペプチドを有する細胞への結合がバッ
クグラウンドに比較して検出可能になるのに十分な濃度
であるべきである。更に、最良の標的対バックグラウン
ド信号比を得るために、検出できるように標識されたモ
ノクローナル抗体が循環系から急速に浄化されることが
望ましい。
一般に、検出できるように標識されたモノクローナル
抗体のin vivo診断のための用量は、個体の年齢、性
別、及び疾患の程度の如き要因に依存して変動するであ
ろう。かかる用量は、例えば、注射が多数回行われるか
どうか、抗原負担、及び当業者に知られている他の要因
に依存して変動してもよい。
in vivo診断的画像化については、利用可能な検出装
置のタイプが、所定の放射性同位元素を選択するにあた
っての主因となる。選ばれる放射性同位元素は、所与の
タイプの装置で検出可能なタイプの崩壊を起こさなけれ
ばならない。in vivo診断用の放射性同位元素を選択す
るに際して重要なもう1つ要因は、宿主に対する有害な
放射線を最小限に抑えることである。理想的には、in v
ivo画像化に用いられる放射性同位元素は粒子放射を欠
くが、慣用的なガンマカメラにより簡単に検出できる14
0〜250keVの範囲の多数の光量子を生成するであろう。
in vivo診断については、介在官能基を用いることに
より放射性同位元素を直接又は間接にイムノグロブリン
に結合させてもよい。金属イオンとして存在する放射性
同位元素をイムノグロブリンに結合させるのにしばしば
用いられる介在官能基は、ジエチレントリアミン五酢酸
(DTPA)及びエチレンジアミン四酢酸(EDTA)及び類似
の分子の如き二官能性キレート剤である。本発明のモノ
クローナル抗体に結合できる金属イオンの典型的な例
は、111In、97Ru、67Ga、68Ga、72As、89Zr、及び201Tl
である。
本発明のモノクローナル抗体は、磁気共鳴画像化(MR
I)又は電子スピン共鳴(ESR)におけるように、in viv
o診断の目的のために常磁性同位元素で標識することも
できる。一般に、診断画像を可視化するあらゆる慣用方
法を用いることができる。通常、ガンマ及び陽電子放射
性ラジオアイソトープが、MRI用のカメラ画像化及び常
磁性同位元素として用いられる。かかる技術に特に有用
である元素には、157Gd、55Mn、162Dy、52Cr、及び56Fe
が含まれる。
本発明のモノクローナル抗体は、in vitro及びin viv
oで用いて被験体のGDF−9関連疾患の改善の経過を追跡
することができる。かくして、例えば、本発明のポリペ
プチドを含む抗原を発現する細胞の数の増加若しくは減
少、又は種々の体液中に存在するかかる抗原の濃度の変
化を測定することにより、GDF−9関連疾患の改善を狙
った特定の療法が効果的であるかどうかを確認すること
が可能になろう。「改善」という用語は、治療を受けて
いる被験体のGDF−9関連疾患の好ましくない作用が少
なくなることを表す。
本発明は、正常細胞における発現に比較して変異した
方法で発現され得るヌクレオチド配列を同定するもので
あり、従ってこの配列に向けられる適切な治療又は診断
法を設計するのが可能となる。かくして、細胞増殖性障
害がGDF−9の発現と関連している場合には、翻訳レベ
ルでGDF−9発現を妨害する核酸配列を用いることがで
きる。このアプローチは、例えば、アンチセンス核酸及
びリボザイムを用いて特定のGDF−9mRNAの翻訳を遮断す
るものであって、それはアンチセンス核酸でそのmRNAを
マスクするか又はリボザイムでそれを開裂させるかのい
ずれかによりなされる。
アンチセンス核酸は、特定のmRNA分子の少なくとも一
部に相補的であるDNA又はRNA分子である(Weintraub,Sc
ientific American,262:40,1990)。細胞内でアンチセ
ンス核酸は対応するmRNAにハイブリダイズして二本鎖分
子を形成する。細胞は二本鎖であるmRNAを翻訳しないで
あろうから、アンチセンス核酸はこのmRNAの翻訳を妨害
することになる。約15ヌクレオチドのアンチセンスオリ
ゴマーが好ましい。というのは、それらは、より大きな
分子よりも簡単に合成できかつ標的GDF−9産生細胞内
に導入したときにあまり問題を起こしそうにないからで
ある。遺伝子のin vitro翻訳を阻害するためにアンチセ
ンス法を用いることは、当該技術分野で周知である(Ma
rcus−Sakura,Anal.Biochem.,172:289,1988)。
リボザイムは、DNA制限エンドヌクレアーゼと類似の
やり方で他の一本鎖RNAを特異的に開裂する能力を有す
るRNA分子である。これらRNAをコードするヌクレオチド
配列の修飾により、RNA分子内の特定のヌクレオチド配
列を認識してそれを開裂する分子を工学的に作ることが
可能である(Chen,J.Amer.Med.Assn.,260:3030,198
8)。このアプローチの主要な利点は、それらが配列特
異性であるので、特定の配列を有するmRNAだけを不活性
にする点である。
2つの基本的なタイプのリボザイム、即ち、テトラヒ
メナ型(Hasselhoff,Nature,334:585,1988)及び“ハン
マーヘッド”型がある。テトラヒメナ型リボザイムは長
さが4塩基の配列を認識し、“ハンマーヘッド”型リボ
ザイムは長さが11〜18塩基の塩基配列を認識する。認識
配列が長ければ長いほど、その配列が標的mRNA種内に独
占的に存在する可能性が大きくなる。従って、特定のmR
NA種を不活性化するには、ハンマーヘッド型リボザイム
がテトラヒメナ型リボザイムよりも好ましく、しかも18
塩基の認識配列がそれより短い認識配列よりも好まし
い。
本発明は、GDF−9タンパク質により媒介される細胞
増殖性障害を治療するための遺伝子治療も提供する。か
かる療法は、GDF−9アンチセンスポリヌクレオチドを
この増殖性障害を有する細胞内に導入することによりそ
の治療効果を奏することになる。アンチセンスGDF−9
ポリヌクレオチドの運搬(デリバリー)は、キメラウイ
ルスの如き組換え発現ベクター又はコロイド分散系を用
いて行うことができる。
アンチセンス配列の治療的デリバリーに特に好ましい
のは、標的設定(ターゲティング)されたリポソームを
用いることである。
ここに教示した遺伝子治療に用いることができる種々
のウイルスベクターには、アデノウイルス、ヘルペスウ
イルス、ワクシニア又は、好ましくは、レトロウイルス
の如きRNAウイルスが含まれる。好ましくは、レトロウ
イルスベクターは、マウス又は鳥類のレトロウイルスの
誘導体である。単一の異種遺伝子を挿入することができ
るレトロウイルスの例には、モロニーマウス白血病ウイ
ルス(MoMuLV)、ハーベイ(Harvey)マウス肉腫ウイル
ス(HaMuSV)、マウス乳癌ウイルス(MuMTV)、及びラ
ウス肉腫ウイルス(RSV)が含まれるが、これらに限定
されない。多くの更なるレトロウイルスベクターが複数
の遺伝子を組み込むことができる。導入細胞が同定され
て世代形成できるように、これら全てのベクターは、選
択マーカー用の遺伝子を移入するか又は取り込むことが
できる。興味の対象であるGDF−9配列を、例えば、特
定の標的細胞上のレセプターのリガンドをコードする別
の遺伝子と一緒にウイルスベクターに挿入することによ
り、そのベクターはその時点で標的特異性となる。レト
ロウイルスベクターを、例えば、糖、糖脂質又はタンパ
ク質をコードするポリヌクレオチドを挿入することによ
って標的特異性にしてもよい。好ましい標的設定(ター
ゲティング)は、抗体を用いることにより行われる。当
業者は、過度な実験を重ねることなく、GDF−9アンチ
センスポリヌクレオチドを含有するレトロウイルスベク
ターの標的特異性デリバリーを可能にするためにレトロ
ウイルスゲノム内に挿入できる特定のポリヌクレオチド
配列を認知するか、又は容易に探知できるであろう。
組換えレトロウイルスは欠損ウイルスであるので、感
染性ベクター粒子を生成させるためにはそれらは助けを
必要とする。この助けは、例えば、レトロウイルスの全
ての構造遺伝子をそのLTR内の調節配列の制御下でコー
ドするプラスミドを含有するヘルパー細胞系を用いるこ
とにより提供することができる。これらプラスミドに
は、そのパッケージング機構がキャプシデーション(包
膜)のためにRNA転写産物を認識するのを可能にするヌ
クレオチド配列が存在しない。このパッケージングシグ
ナルの欠失を有するヘルパー細胞系には、例えば、Ψ
2、PA317及びPA12が含まれるが、これらに限定されな
い。これら細胞系は、ゲノムがパッケージされていない
ので、空のビリオンを産生する。パッケージングシグナ
ルは完全であるが構造遺伝子が興味の対象である他の遺
伝子により置換されている細胞内にレトロウイルスベク
ターを導入した場合には、そのベクターはパッケージさ
れてベクタービリオンを産生することができる。
また、NIH 3T3又は他の組織培養細胞は、レトロウイ
ルス構造遺伝子gag、pol及びenvをコードするプラスミ
ドで慣用的なリン酸カルシウムトランスフェクションに
より直接トランスフェクトすることができる。次いで、
これら細胞を対象の遺伝子を含有するベクタープラスミ
ドでトランスフェクトする。得られる細胞は、培地中に
そのレトロウイルスベクターを放出する。
GDF−9アンチセンスポリヌクレオチドのもう1つの
標的デリバリーシステムは、コロイド分散系である。コ
ロイド分散系には、巨大分子複合体、ナノカプセル、微
小球、ビーズ、及び、水中油エマルジョン、ミセル、混
合ミセル及びリポソームを含む脂質に基づく系が含まれ
る。この発明の好ましいコロイド系はリポソームであ
る。リポソームは、in vitro及びin vivoでの運搬体と
して有用である人工膜小胞である。サイズが0.2〜4.0μ
mの大きな単ラメラ小胞(large unilamellar vesicle,
LUV)が巨大分子を含有する相当なパーセンテージの水
性緩衝液を封入できることが分かった。RNA、DNA及び無
傷ビリオンをその水性内部に封入して、生物活性形態で
細胞へ運搬することができる(Fraleyら,Trends Bioche
m.Sci.,6:77,1981)。哺乳動物細胞に加えて、リポソー
ムは、植物、酵母、及び細菌細胞へのポリヌクレオチド
の運搬に用いられてきた。リポソームが効率のよい遺伝
子導入運搬体であるためには、次の特徴が示されるべき
である:(1)対象となる遺伝子を高い効率で封入する
がそれらの生物活性を弱めないこと;(2)非標的細胞
に比較して標的細胞に優先的かつ強固に結合すること;
(3)標的細胞の細胞質へ該小胞の水性内容物を高い効
率で運搬すること;及び(4)遺伝子情報を正確かつ効
率的に発現すること(Manninoら,Biotechniques,6:682,
1988)。
リポソームの組成は、通常、リン脂質、特に高い相転
移温度のリン脂質とステロイド、特にコレステロールと
を組み合わせたものである。他のリン脂質又は他の脂質
を用いることもできる。リポソームの物理的特性は、p
H、イオン強度、及び二価カチオンの存在に依存する。
リポソーム生成に有用な脂質の例には、ホスファチジ
ルグリセロール、ホスファチジルコリン、ホスファチジ
ルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、スフィン
ゴ脂質、セレブロシド及びガングリオシドの如きホスフ
ァチジル化合物が含まれる。特に有用なのは、脂質部分
が14〜18個の炭素原子、特に16〜18個の炭素原子を含有
し飽和であるジアシルホスファチジルグリセロールであ
る。実例となるリン脂質には、卵ホスファチジルコリ
ン、ジパルミトイルホスファチジルコリン及びジステア
ロイルホスファチジルコリンが含まれる。
リポソームの標的設定(ターゲティング)は、解剖学
的及び機械学的要因に基づいて分類される。解剖学的分
類は、選択性、例えば、器官特異性、細胞特異性及びオ
ルガネラ特異性のレベルに基づく。機械学的標的設定
は、それが受動的であるか能動的であるかに基づいて区
別することができる。受動的標的設定は、洞様毛細血管
を含む器官内の細網内皮系(reticulo−endothelialsys
tem,RES)の細胞に分布するリポソームの自然的傾向を
利用するものである。一方、能動的標的設定は、リポソ
ームをモノクローナル抗体、糖、糖脂質又はタンパク質
の如き特異的リガンドにカップリングさせることにより
又はリポソームの組成若しくはサイズを変えることによ
りリポソームを改変して、天然に存在する局在部位以外
の器官及び細胞型に標的設定することを包含する。
標的デリバリーシステムの表面をいろいろな方法で修
飾することができる。リポソーム標的デリバリーシステ
ムの場合には、脂質基をリポソームの脂質二重層内に取
り込ませて、標的指向性リガンドをリポソーム二重層と
の安定な結合状態で維持するようにできる。脂質鎖を標
的指向性リガンドに結合するために種々の連結基を用い
ることができる。
生殖路内でのGDF−9の発現のために、避妊、受精能
及び妊娠に関連する本発明のポリペプチド、ポリヌクレ
オチド及び抗体を用いる種々の応用がある。GDF−9は
月経周期の調節にある役割を果たすであろうから、種々
の避妊法に有用であろう。
以下の実施例は、本発明を説明するものであって限定
を意図するものではない。それらは用いられるかも知れ
ない実例を代表しているが、当業者にとって既知の他の
手法を代わりに用いてもよい。
実施例1 新規なTGF−βファミリーメンバーの同定と単離 TGF−βスーパーファミリーの新しいメンバーを同定
するため、既知のファミリーメンバーにおける2つの保
存領域に対応する縮重オリゴヌクレオチドを設計した。
1つの領域は2つのトリプトファン残基の間にわたり、
MISを除いて全てのファミリーメンバーに保存されてい
るものであり、もう1つの領域はC−末端に近い不変シ
ステイン残基の間にわたるものである。これらのプライ
マーをマウスゲノムDNA上でのポリメラーゼ連鎖反応に
使用し、その後プライマーの5'末端に配置された制限部
位を利用してPCR生成物をサブクローン化し、これらの
サブクローン化された挿入物を含む大腸菌の個々のコロ
ニーを採集し、そしてランダムな配列決定とハイブリダ
イゼーション分析を組み合わせて使用して、前記スーパ
ーファミリーの公知のメンバーを除外した。
GDF−9は、プライマー により得たPCR生成物の混合物から同定した。これらの
プライマーを使用したPCRは、2μgマウスゲノムDNAを
使用して94℃で1分間、50℃で2分間、72℃で2分間、
40サイクル行った。
約280bpのPCR生成物をゲル精製し、EcoR Iにより消化
し、再度ゲル精製し、Bluescriptベクター(Stratagen
e,San Diego,CA)中にサブクローン化した。個々のサブ
クローンを含む細菌コロニーを96ウェルマイクロタイタ
ープレートに採集し、ニトロセルロース上に細胞をプレ
ーティングすることにより複数のレプリカを調製した。
複写したフィルターを、ファミリーの公知のメンバーを
示すプローブとハイブリダイズさせ、ハイブリダイズし
ないコロニーから配列分析のためのDNAを調製した。
SJL160及びSJL153のプライマーの組合せは、分析した
145のサブクローンから3種の公知の配列(インヒビン
βB、BMP−2及びBMP−4)及び1種の新規な配列(GD
F−9と指称する)を与えた。
RNA単離とノーザン分析は以前に記載されているよう
に行ったる(Lee,S.J.,Mol.Endocrinol.,4:1034,199
0)。Stratageneにより与えられた指示書に従い、卵巣
からポリA選択したRNA2.5−3μgから、オリゴdTプラ
イマーを用いてcDNAライブラリーをλZAP IIベクター中
に調製した。卵巣ライブラリーはスクリーニングの前に
増幅しなかった。フィルターを前記したようにハイブリ
ダイズさせた(Lee,S.J.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,88:
4250−4254,1991)。ジデオキシチェーンターミネーシ
ョン法(Sangerら,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,74:5463−
5467,1977)及びS1ヌクレアーゼ/エキソヌクレアーゼI
IIの組合せによる方法(Henikoff,S.,Gene,28:351−35
9,1984)及び合成オリゴヌクレオチドプライマーを使用
して、両鎖のDNA配列決定を行った。
実施例2 GDF−9の発現パターン及び配列 GDF−9の発現パターンを調べるため、種々の成体組
織から調製したRNA試料をノーザン分析によりスクリー
ニングした。各組織から調製した、2回ポリA選択した
RNAの5μgをホルムアルデヒドゲル上で電気泳動にか
け、ブロットし、GDF−9により釣り上げた。図1に示
すように、GDF−9プローブは、卵巣のみで発現された
1.7kbのmRNAを検出した。
1.5×106組換えファージのマウス卵巣cDNAライブラリ
ーをλZAP II中に構築し、GDF−9 PCR生成物から得たプ
ローブを使用してスクリーニングした。19のハイブリダ
イズする最も長いクローンのヌクレオチド配列を図2に
示す。共通のN−グリコシレーションシグナルを無地の
ボックスにより示す。推定上の4塩基プロセシング部位
を点描ボックスにより示す。推定上の開始ATGの上流の
読み枠内終結コドン及び共通のポリアデニレーションシ
グナルに下線を付した。ポリA尾部は示していない。数
字は5'末端からみたヌクレオチドの位置を示す。この17
12bp配列は、ヌクレオチド29のメチオニンコドンから始
まり、49.6kDの分子量を有する441アミノ酸長のタンパ
ク質をコードし得る長いオープンリーディングフレーム
を含んでいる。他のTGF−βファミリーメンバーと同様
に、GDF−9配列はN−末端に近い疎水性アミノ酸のコ
アを含み、これは分泌のためのシグナル配列を示唆する
ものである。GDF−9はまたアスパラギン残基163、22
9、258及び325における4つの可能性のあるN−グリコ
シレーション部位並びにアミノ酸303−306における推定
の4塩基タンパク質分解プロセシング部位(RRRR)を含
む。GDF−9の成熟C−末端フラグメントは、135アミノ
酸長で非グリコシル化分子量が15.6kDと予測される。
GDF−9のC−末端領域は他のファミリーメンバーに
対して明らかに相同性を示すが、GDF−9の配列は他の
ファミリーメンバーのものから有意に異なっている(図
3及び4)。図3は、GDF−9のC−末端配列と、ヒトG
DF−1(Lee,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88:4250−4254,1
991)、ツメガエルVg−1(Weeksら,Cell,51:861−867,
1987)、ヒトVgr−1(Celesteら,Proc.Natl.Acad.Sci.
USA,87:9843−9847,1990)、ヒトOP−1(Ozkaynakら,E
MBO J.,9:2085−2093,1990)、ヒトBMP−5(Celeste
ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:9843−9847,1990)、シ
ョウジョウバエ60A(Whartonら,Proc.Natl.Acad.Sci.US
A,88:9214−9218,1991)、ヒトBMP−2及び4(Wozney
ら,Science,242:1528−1534,1988)、ショウジョウバエ
DPP(Padgettら,Nature,325:81−84,1987)、ヒトBMP−
3(Wozneyら,Science,242:1528−1534,1988)、ヒトMI
S(Cateら,Cell,45:685−698,1986),ヒトインヒビン
α、βA、及びβB(Masonら,Biochem,Biophys.Res.Co
mmun.,135:957−964,1986)、ヒトTGF−β1(Derynck
ら,Nature,316:701−705,1985)、ヒトTGF−β2(deMa
rtinら,EMBO J.,6:3673−3677,1987)、ヒトTGF−β3
(ten Dijkeら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85:4715−471
9,1988)、ニワトリTGF−β4(Jakowlewら,Mol.Endocr
inol.,2:1186−1195,1988)、並びにツメガエルTGF−β
5(Kondaiahら,J.Biol.Chem.,265:1089−1093,1990)
の対応する領域との並列化を示す。保存システイン残基
には影を付した。ダッシュは並列化を最大限とするため
に入れたギャップである。
図4は、TGF−βスーパーファミリー中の異なるメン
バーの間のアミノ酸の相同性を示す。数字は、第1の保
存システインからC−末端まで計算した各対の間のアミ
ノ酸の同一性のパーセントを表す。ボックスは、特定の
サブグループ内の高度に関連したメンバーにおける相同
性を示す。
公知のファミリーメンバーとの配列同一性の程度は、
最小のMISとの21%から最大のBMP−4との34%までの範
囲である。従って、GDF−9はこのスーパーファミリー
の他のメンバーからの配列相違の程度においてMISに匹
敵する。さらにGDF−9は分子のプロ領域において他の
ファミリーメンバーに対して有意な配列相同性を示さな
い。GDF−9はまた、C−末端領域におけるシステイン
残基のパターンにおいても公知のファミリーメンバーと
異なっている。GDF−9は他の全てのファミリーメンバ
ーに存在する7つのシステインの4番目のシステインを
欠いており、この位置のシステインの代わりにGDF−9
配列はセリン残基を含んでいる。さらに、GDF−9はC
−末端領域の他のどこにも7番目のシステインを含んで
いない。
実施例3 透明帯におけるGDF−9の免疫化学的位置決定 GDF−9 mRNAが翻訳されたかどうかを調べるために、
成体卵巣の切片を組換えGDF−9タンパク質に対する抗
体とインキュベートした。GDF−9に対する抗体を生成
するためには、アミノ酸30〜295(前領域)またはアミ
ノ酸308〜441(成熟領域)にわたるGDF−9cDNAの部分
を、T7をベースとするpET3発現ベクター(F.W.Studier,
Brookhaven National Laboratoryにより提供された)中
にクローン化し、得られたプラスミドをBL21(DE3)細
菌株中に形質転換した。イソプロピルB−D−チオガラ
クトシド誘発細胞からの全細胞抽出物を、SDS/ポリアク
リルアミドゲル上で電気泳動にかけ、GDF−9タンパク
質フラグメントを切り出し、フロイントアジュバントと
混合し、当業者に公知の標準的方法によりウサギを免疫
するのに使用した。全ての免疫化はSpring Valley Lab
(Sykesville,MD)により行われた。これらのウサギの
血清中のGDF−9−反応性抗体の存在は、細菌により発
現されたタンパク質フラグメントのウェスタン分析によ
り調べた。得られた血清は、ウェスタン分析により細菌
により発現されたタンパク質と反応することが示され
た。
免疫組織化学的研究のため、成体マウスから卵巣を摘
出し、4%パラホルムアルデヒド中に固定し、パラフィ
ン中に埋包し、切片とした。Vectastain ABCキットを使
用してVector Laboratoriesにより与えられた指示書に
従い抗体結合の部位を検出した。図5は、GDF−9タン
パク質の免疫組織化学的位置決定を示す。成体卵巣の隣
接する切片をヘマトキシリン及びエオシンで染色するか
(図5a)、希釈率1:500の免疫血清(図5b)または前免
疫血清(図5c)とともにインキュベートした。図5bに示
されるように、抗血清は卵母細胞においてのみタンパク
質を検出した。前免疫血清を使用すると染色は見られな
かった(図5c)。従って、GDF−9は卵母細胞によりin
vivoにおいて翻訳されるものと思われる。
実施例4 ヒトGDF−9の単離 ヒトGDF−9をコードするcDNAクローンを単離するた
めに、成人ヒト卵巣から調製した、ポリAで選択したRN
Aを使用してλZAP II中にcDNAライブラリーを構築し
た。実施例1のように標準的なスクリーニング法を使用
し、そしてマウスGDF−9クローンをプローブとして使
用して、このライブラリーから完全なヒトGDF−9コー
ド配列を含むcDNAクローンを同定した。マウスの予測さ
れたアミノ酸配列(最上段)及びヒト(下段)GDF−9
配列の比較を図6に示す。数字はN−末端に対するアミ
ノ酸位置を示す。垂直な線は配列の同一性を示す。ドッ
トは並列を最大限とするために導入したギャップを示
す。何も付していないボックスは予測タンパク質分解プ
ロセシング部位を示す。影を付したボックスはタンパク
質の成熟領域中のシステイン残基を示す。下部の線は、
GDF−9の前領域(なにも付していない)及び成熟領域
(影を付した)の概略を示し、下にマウス及びヒト配列
の間の配列同一性パーセントを示す。
マウスGDF−9と同様に、ヒトGDF−9は疎水性リーダ
ー配列、推定RXXRタンパク質分解切断部位、及び他のTG
F−βファミリーのメンバーの前記の顕著な特徴を含む
C−末端を含む。マウス及びヒトGDF−9は分子のプロ
領域において64%同一であり、予測される分子の成熟領
域において90%同一である。この2つの配列の相同性の
高い程度は、ヒトGDF−9が胎児発生及び/または成人
卵巣において重要な役割を果たしていることを示唆する
ものである。
実施例5 卵母細胞におけるGDF−9の発現の核酸検出 卵巣におけるGDF−9の発現の位置を決定するため
に、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを使用してマウス
卵巣切片に対するin situハイブリダイゼーションを行
った。図7は、GDF−9 RNAプローブを使用した、成体卵
巣切片に対するin situハイブリダイゼーションを示
す。[35S]−標識アンチセンスGDF−9 RNAプローブ
(図7a及び7c)またはセンスGDF−9 RNAプローブ(図7b
及び7d)を、4%パラホルムアルデヒド中に固定した卵
巣の隣接するパラフィン埋包切片にハイブリダイズさせ
た。切片を写真乳剤に浸し、露出し、現像し、そしてヘ
マトキシリン及びエオシンで染色した。2種の代表的な
領域を示す。
図7a及び7cに示すように、GDF−9 mRNAは主として成
体卵巣の卵母細胞中に検出された。調べた全ての卵母細
胞は(卵胞発生の段階にかかわらず)GDF−9発現を示
し、その他の細胞種では発現は検出されなかった。対照
のGDF−9センスRNAプローブを使用した場合、ハイブリ
ダイゼーションは見られなかった(図7b及び7d)。従っ
て、GDF−9発現は、成体卵巣中の卵母細胞の特異的な
もののようである。
卵巣発生の間のGDF−9 mRNAの発現のパターンを調べ
るために、新生児卵巣の切片をGDF−9 RNAプローブで釣
り上げた。図8は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを
使用した、出生後第4日の卵巣切片に対するin situハ
イブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したよう
に調製した。オートラジオグラフィーと染色の後、明視
野(図8a)及び暗視野(図8b)照明下において切片の写
真をとった。
図9は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブ(図9a)ま
たはセンスGDF−9 RNAプローブ(図9b)を使用した、出
生後第8日の卵巣切片に対するin situハイブリダイゼ
ーションを示す。切片は図7に示したように調製した。
GDF−9 mRNA発現は最初、卵胞発生の開始において検
出された。これは出生第4日において最も明確に明らか
となり、この場合卵胞に存在する卵母細胞のみがGDF−
9発現を示し(図8)、顆粒膜細胞に囲まれていない卵
母細胞においては発現は見られなかった。出生後第8日
までに、全ての卵母細胞は卵胞発生を経たようであり、
全ての卵母細胞はGDF−9発現を示した(図9)。
排卵の後にもGDF−9が発現されたかどうかを調べる
ために、マウス輸卵管をin situハイブリダイゼーショ
ンにより調べた。図10は、アンチセンスGDF−9 RNAプロ
ーブ(図10a)またはセンスGDF−9 RNAプローブ(図10
b)を使用した、成体輸卵管切片に対するin situハイブ
リダイゼーションを示す。切片は図7に示したように調
製した。
図11は、アンチセンスGDF−9 RNAプローブを使用し
た、成体輸卵管(受精後0.5日)切片に対するin situハ
イブリダイゼーションを示す。切片は図7に示したよう
に調製した。オートラジオグラフィーと染色の後、明視
野(図11a)及び暗視野(図11b)照明下において切片の
写真をとった。
図10に示されるように、GDF−9は輸卵管に放出され
た卵母細胞により発現された。しかし、GDF−9 mRNAの
発現は、卵母細胞の受精の後に受精後0.5日までに急速
に消失し、いくつかの胚(例えば図11に示したようなも
の)のみがGDF−9 mRNAを発現し、1.5日までに全ての胚
はGDF−9発現について陰性であった。
本発明を現時点で好ましい態様を引用して説明した
が、本発明の概念を逸脱することなく種々の改変を行う
ことができることが理解されるべきである。従って、本
発明は以下の請求の範囲によってのみ限定されるもので
ある。
配列の要約 配列番号1は、GDF−9のプライマー、SJL 160につい
てのヌクレオチド配列である。
配列番号2は、GDF−9のプライマー、SJL 153につい
てのヌクレオチド配列である。
配列番号3は、GDF−9についてのヌクレオチド及び
推定アミノ酸配列である(図2)。
配列番号4は、GDF−9についての推定アミノ酸配列
である(図2)。
配列番号5は、GDF−3のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号6は、GDF−9のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号7は、GDF−1のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号8は、Vg−1のC−末端のアミノ酸配列であ
る(図3)。
配列番号9は、Vgr−1のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号10は、OP−1のC−末端のアミノ酸配列であ
る(図3)。
配列番号11は、BMP−5のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号12は、60AのC−末端のアミノ酸配列である
(図3)。
配列番号13は、BMP−2のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号14は、BMP−4のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号15は、DPPのC−末端のアミノ酸配列である
(図3)。
配列番号16は、BMP−3のC−末端のアミノ酸配列で
ある(図3)。
配列番号17は、MISのC−末端のアミノ酸配列である
(図3)。
配列番号18は、インヒビン−αのC−末端のアミノ酸
配列である(図3)。
配列番号19は、インヒビン−βAのC−末端のアミノ
酸配列である(図3)。
配列番号20は、インヒビン−βBのC−末端のアミノ
酸配列である(図3)。
配列番号21は、TGF−β1のC−末端のアミノ酸配列
である(図3)。
配列番号22は、TGF−β2のC−末端のアミノ酸配列
である(図3)。
配列番号23は、TGF−β3のC−末端のアミノ酸配列
である(図3)。
配列番号24は、TGF−β4のC−末端のアミノ酸配列
である(図3)。
配列番号25は、TGF−β5のC−末端のアミノ酸配列
である(図3)。
配列番号26は、ヒトGDF−9のアミノ酸配列である
(図6)。
配列表 配列番号:1 配列の長さ:35塩基対 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:DNA(genomic) 直接の起源 クローン:SJL160 配列の特徴 特徴を表す記号:CDS 存在位置:1..35 他の情報:Bが存在する場合、B=イノシン 配列 配列番号:2 配列の長さ:33塩基対 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:DNA(genomic) 直接の起源 クローン:SJL153 配列の特徴 特徴を表す記号:CDS 存在位置:1..33 配列 配列番号:3 配列の長さ:1712塩基対 配列の型:核酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:DNA(genomic) 直接の起源 クローン:GDF−9 配列の特徴 特徴を表す記号:CDS 存在位置:29..1351 配列 配列番号:4 配列の長さ:441アミノ酸 配列の型:アミノ酸 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 配列 配列番号:5 配列の長さ:117アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:GDF−3 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..117 配列 配列番号:6 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:GDF−9 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:7 配列の長さ:122アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:GDF−1 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..122 配列 配列番号:8 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:Vg−1 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:9 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:Vgr−1 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:10 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:OP−1 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:11 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:BMP−5 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:12 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:60A 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:13 配列の長さ:117アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:BMP−2 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..117 配列 配列番号:14 配列の長さ:117アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:BMP−4 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..117 配列 配列番号:15 配列の長さ:118アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:DPP 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..118 配列 配列番号:16 配列の長さ:119アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:BMP−3 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..119 配列 配列番号:17 配列の長さ:115アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:MIS 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..115 配列 配列番号:18 配列の長さ:121アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:Inhibin α 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..121 配列 配列番号:19 配列の長さ:121アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:Inhibin βA 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..121 配列 配列番号:20 配列の長さ:120アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:Inhibin βB 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..120 配列 配列番号:21 配列の長さ:114アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:TGF−β1 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..114 配列 配列番号:22 配列の長さ:114アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:TGF−β2 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..114 配列 配列番号:23 配列の長さ:114アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:TGF−β3 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..114 配列 配列番号:24 配列の長さ:116アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:TGF−β4 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..116 配列 配列番号:25 配列の長さ:114アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:TGF−β5 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..114 配列 配列番号:26 配列の長さ:454アミノ酸 配列の型:アミノ酸 鎖の数:一本鎖 トポロジー:直鎖状 配列の種類:タンパク質 直接の起源 クローン:ヒトGDF−9 配列の特徴 特徴を表す記号:protein 存在位置:1..454 配列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI A61K 49/00 C07H 21/04 B C07H 21/04 C07K 14/495 ZNA C07K 14/495 ZNA 16/22 16/22 C12N 1/21 C12N 1/21 C12P 21/08 C12P 21/08 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 G01N 33/53 D G01N 33/53 A61K 39/395 E // A61K 39/395 T C12R 1:19 (C12N 1/21 C12N 15/00 A C12R 1:19) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/00 - 15/09 C07K 14/47 - 14/495 BIOSIS(DIALOG) SwissProt/PIR/GeneS eq

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配列番号4または配列番号26で示されるア
    ミノ酸配列からなる単離された増殖分化因子−9(GDF
    −9)ポリペプチド。
  2. 【請求項2】下記(a)または(b)のアミノ酸配列か
    らなる、請求項1に記載のポリペプチドのフラグメン
    ト。 (a)配列番号4で示される配列上のアミノ酸番号30〜
    295のアミノ酸配列 (b)配列番号4で示される配列上のアミノ酸番号308
    〜441のアミノ酸配列
  3. 【請求項3】請求項1に記載のポリペプチドをコードす
    る、単離されたポリヌクレオチド。
  4. 【請求項4】哺乳動物細胞から単離されるものである、
    請求項3に記載のポリヌクレオチド。
  5. 【請求項5】哺乳動物細胞がマウス、ラットおよびヒト
    の細胞よりなる群から選ばれる、請求項4に記載のポリ
    ヌクレオチド。
  6. 【請求項6】請求項2に記載のフラグメントをコードす
    るポリヌクレオチド。
  7. 【請求項7】配列番号3で示される塩基配列からなるポ
    リヌクレオチド。
  8. 【請求項8】請求項3〜7のいずれか1項に記載のポリ
    ヌクレオチドを含む発現ベクター。
  9. 【請求項9】請求項8に記載のベクターで安定に形質転
    換された宿主細胞。
  10. 【請求項10】真核細胞である、請求項9に記載の宿主
    細胞。
  11. 【請求項11】請求項1に記載のポリペプチドと反応性
    の抗体、または該抗体の免疫反応性のフラグメント。
  12. 【請求項12】請求項2に記載のフラグメントと反応性
    の抗体、または該抗体の免疫反応性のフラグメント。
  13. 【請求項13】前記抗体がモノクローナル抗体である、
    請求項11または12に記載の抗体または該抗体の免疫反応
    性のフラグメント。
  14. 【請求項14】請求項11〜13のいずれか1項に記載の抗
    体または該抗体の免疫反応性のフラグメントを含む、卵
    巣の細胞増殖性疾患を検出するための検出用試薬であっ
    て、但し、卵巣の細胞増殖性疾患の検出は、該検出用試
    薬を被験体由来の細胞と接触させた後、前記抗体または
    該抗体の免疫反応性のフラグメントのGDF−9への結合
    を検出することによって行われる、前記試薬。
  15. 【請求項15】卵巣の細胞増殖性疾患が卵巣の腫瘍であ
    る、請求項14に記載の試薬。
  16. 【請求項16】卵巣の細胞増殖性疾患を検出する検出用
    試薬を製造するための、請求項11〜13のいずれか1項に
    記載の抗体または該抗体の免疫反応性のフラグメントの
    使用方法であって、但し、卵巣の細胞増殖性疾患の検出
    は、該検出用試薬を被験体由来の細胞と接触させた後
    に、前記抗体または該抗体の免疫反応性のフラグメント
    のGDF−9への結合を検出することによって行われる、
    前記方法。
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