JPS63500843A - 組換え繊維芽細胞成長因子 - Google Patents
組換え繊維芽細胞成長因子Info
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- JPS63500843A JPS63500843A JP61504931A JP50493186A JPS63500843A JP S63500843 A JPS63500843 A JP S63500843A JP 61504931 A JP61504931 A JP 61504931A JP 50493186 A JP50493186 A JP 50493186A JP S63500843 A JPS63500843 A JP S63500843A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
8、FGFをコードするDNA配列が細菌または哺乳類宿主と和合性の制御配列
に動作可能に連結されている請求の範囲第1項に記載のDNA配列を含み、そし
てDNA配列の発現に有効な組換えベクター。
9、請求の範囲第7項に記載の形質転換細胞を培養することを含む酸性または塩
基性哺乳類FGFを生産する方法。
10、請求の範囲第9項に記載の方法で生産されたタンパク。
11、以下のものを含むタンパクから成る群から選ばれたタンパクの精製FGF
:
第1図の1−41番のアミノ酸配列を有するクンバク;第1図の7−41番のア
ミノ酸配列を有するタンパク;を有するタンパク;
第2図の1−41番のアミノ酸配列を有するタンパク;第2図の7−41番のア
ミノ酸配列を有するタンパク;第2図の(−15)または(−14)から41番
のアミノ酸配列を有するタンパク;
第3図の1−146番のアミノ酸配列を有するタンパク;第3図の16−146
番のアミノ酸配列を有するタンパク;第3図の(−9)または(−8)から14
6番のアミノ酸配列を有するタンパク;
第4図の1−146番のアミノ酸配列を有するタンパク;第4図の16−146
番のアミノ酸配列を有するタンパク;および
第4図の(−9)または(−8)から146番のアミノ酸配列を有するタンパク
。
12、少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて、請求の範囲第
10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する傷害修復を仲介するの
に有用な組成物。
13、少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて、請求の範囲第
10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する血液凝固を制御するの
に有用な組成物。
14、少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて、請求の範囲第
10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する神経の損傷の回復に有
用な組成物。
15、少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて、請求の範囲第
10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する困難なMi織修復の仲
介に有用な組成物。
16、ヒト検体の充実性腫瘍形成の傾向を予測する方法であって、λBB2また
は等価なプローブを用いて、該ヒト由来のゲノム旧ndIII DNA分解物に
2.9kb DNA断片の存在または不在を検出することを包含する方法。
17、精製または組換え型のヒト塩基性FGF 。
明細書
え° 9・
韮」
本発明は1組織治癒の際に、循環系を形成するために重要な成長因子の組換え生
産に関する。特に2本発明は、ウシおよびヒトの、塩基性および酸性の繊維芽細
胞成長因子(FGF)をコードする遺伝子をクローニングし、そして発現させる
。
孜歪負宜景
組織が創傷または火傷のような外傷を受けた場合の修復過程は極めて複雑である
が、多数のタンパク因子により仲介されることが知られている。これらの因子は
、破壊された組織を置換するように働く細胞の増殖および分化に必須である。
数多(の候補となる因子は、脳、脳下垂体、および視床下部などのいろいろな組
織の抽出物が培養細胞系の有糸分裂を促進する能力を基準として同定されている
。多数の短縮基がこれらの抽出物中の活性因子に与えられている。これらの活性
因子には、血小板由来成長因子(PDGF) 、マクロファージ由来成長因子(
MDGF) 、表皮成長因子(EGF) 、腫瘍脈管形成因子(TAF)、内皮
細胞成長因子(ECGF) 、繊維芽細胞成長因子(FGF) 、視床下部由来
成長因子(HDGF) 、 網膜由来成長因子(RDGF) 、およびヘパリン
結合成長因子()IGF)が含まれる。
(例えば+ Hunt、 T−に−+ J Trauma (1984) 24
: 539−549 ; Lobb。
R,R,、et al、Biochemistr (1984) 23 : 6
295−6299を参照)。
Folkman、 J、、ら、 5cience (1983) 221 :
719−725は、創傷治癒に関与する過程の1つ、すなわち血管の形成は、腫
瘍においてヘパリンにより強く影響されることを報告した。このことおよび他の
研究から、ヘパリンが、多数のこのような成長因子活性に関連するタンパクに対
して特異的に結合することは明らかである。従って、ヘパリンが精製手段として
用いられてきた。ヘパリンが正および負に荷電した両方の因子に結合することか
ら、成長因子のヘパリンに対する親和性は。
全体のイオン電荷に無関係であることが示されている(MaciaLT、、 e
t al、5cience (1984) 225 : 932−935 ;
Shing、 Y、。
et al、5cience (1984) 223 : 1296−1299
: Klagsbrun、 M、。
et al、Proc Natl Acad Sci (USA) (1985
) 82 : 805−809)。
ヘパリンに対する結合能力または非結合能力は、いろいろな抽出物における活性
を区別する1つの尺度である。例えば。
EGFおよびPDGFはヘパリンに強く結合しない;実際には、 EGFはヘパ
リンに全く結合しない。上述の他の因子は強いヘパリン結合性を示す。しかしな
がら、酸性の脳FGF 、 ECGF、 RDGPおよびHGF−αは、実際に
は、同一因子であると考えられている。同様に、脳下垂体FGF 、陽イオン性
の脳FGF 、 TAFおよびHGF−βも同一タンパクであると考えられてい
る(Lobb、 R。
R,l et aL (前出))。ヘパリン親和性を用いて精製された13の内
皮成長因子の要約および比較が、 Lobb、 R,、ら、 J Biolハ堕
(1986)幻51 : 1924−1928に示されている。
ヘパリン−アフィニティークロマトグラフィーを用いて。
毛細血管内皮に対して強い有糸分裂活性を示す塩基性の繊維芽細胞成長因子が、
ラットの軟骨肉腫(Shing、 Y、、 et al。
前出)およびウシの軟骨(Sullivan、 p、l et at、 J B
iol Chem(1985) 260 : 2399−2403)から単離さ
れている。Thomas、 K。
A、、ら、 Proc Natl Acad Sci (LISA) (198
4) 81 : 357−361゜米国特許第4,444.760号は、 16
,600および16,800ダルトンの分子量を有する酸性のウシの脳繊維芽細
胞成長因子の2つの異種型を精製した。Gospodarowiczおよび協同
研究者らは。
ウシの脳および脳下垂体の両方に塩基性の繊維芽細胞成長因子活性が存在するこ
とを示し、そしてヘパリン−アフィニティークロマトグラフィーを他の精製技術
と組合せて、これらのタンパクを精製した(Bohlen、 P、、 et a
l、Proc Natl AcadSci (USA) (1984) 81
: 5364−5368 : Gospodarowicz、 D、。
et al、 (同)6963−6967)。これらの因子の分子量も、ヒトの
胎盤から単離された同様の因子の分子量のように約16kdである(Gospo
darowicz、 D、、 et al、 Biochem Bio h s
Res Comm(1985) 128 : 554−562>。
ウシの脳下垂体由来の塩基性FGFに対する完全な配列が決定されている(Es
ch、 F、、 et al+ Proc Natl Acad Sci (U
SA)(1985) 銭: 6507−6511)。均一な調製物が得られ、そ
して内皮細胞を用いたインビトロ分析で強い有糸分裂活性を示した(塩基性FG
Fは、 60pg/艷のHD、。を有する)。
酸性FGFは、約6.000pg / mlのHD5゜を有する。ウシの脳組織
由来の酸性FGFのN末端配列は、 Bohlen、 P、+ ら、 EMBO
J(1985) 4 : 1951−1956により決定された。Gimene
z−Gallego。
G、らは、ヒトの脳から調製された酸性FGFおよび塩基性FGP両方のN末端
配列を決定し、そしてそれらをウシのFGFの配列と比較した(旦ぢ加11国吐
n」■口≧匣(1986)匡: 541−548)。彼らの結果は、ここに開示
された結果と一致している。
また、ウシの脳由来の酸性FGFの全アミノ酸配列が、単離されたタンパクから
決定された(Gimenez−Gallego、 G+ et al +5ci
ence (1985) 230 : 1385−1388 ; Esch、
F、 et al、 BiochemU」虫■Res (1凹(1985)旦:
554−562)。これら2つの決定は、1つのアミノ酸を除いて一致してい
る。ここでの多くの研究の後に、ヒトの酸性FGFの全アミノ酸配列が、その遺
伝子から推定された(Jaye、 M、、 et al、印刷中)。
上述のFGFタンパクおよび他の成長因子は、外傷を受けた組織の治癒を促進す
る際、明らかに有効である(例えば、 5porn。
M、B、、 et al、 5cience (1983) 219 : 13
29−1331 ; Davidson。
J、M、、 et al、J、C,B、 (1985) 100 : 1219
−1227 ; Tt+omas、 K。
八、+ et al、 Proc Natl Acad Sci (UsA)
(1985) 旦2 : 6409−6413を参照)。Davidsonら(
前出)は、特に創傷治癒におけるFGFの有効性を開示している。塩基性FGF
の天然タンパクは、心筋梗塞の治療に有用であると言われている(Svet−M
oldavsky。
G、J、、 et al、Lancet (1977年4月23日) 913
;米国特許第4.296.100号および第4,378.347号)。さらに、
ヒトの塩基性FGFが、ラット胎児の海馬体神経細胞における神経細胞の生存お
よび神経突起の伸長を増大させることが見出されている(Walicke、 P
、、 et at、 Proc Natl Acad Sci (USA) (
1986)83 : 3012−3016)。このことは、この因子がアルツハ
イマー病およびパーキンソン病のような退化神経学的疾病の治療にも有用であり
得ることを示唆している。
従って、これらのFGFタンパクを大量に、かついかなる毒性不純物あるいは怒
染性不純物を含まない形で利用し得ることを保証することが望ましい。治療に用
いるには、このタンパクのヒト型のものが好ましく、そして恐らく必要とされる
。
純粋な調製物を得るには約35.000倍に精製しなければならないので、天然
のヒト起源のものを用いることは、明らかに実用的ではない。たとえヒトの死体
が実用的な起源であるとしても、エイズ、肝炎あるいは他の病気の伝染の可能性
があるため完全な精製は、困難である。最近のクロイツフエルトーヤコブ症候群
(Powell−Jackson et al、 Lancet (1985)
旦=244−246)の経験からヒトの脳下垂体を起源として用いることはでき
ない。従って9組換え技術は、特にこれらのタンパクの生産への応用に適してい
る。本発明は、ここに酸性FGPおよび塩基性FGFを実用的な量で、かつ純粋
であって、汚染されていない形で得る方法を与える。
光皿q皿丞
本発明は、創傷、骨折、火傷組織、創傷心筋組織、退化神経組織または他の外傷
の治癒を効果的に促進させるのに有用な繊維芽細胞成長因子の合成および操作の
手段を与える。これらの因子をコードする遺伝子のクローニングおよび発現は。
本発明の方法および材料によって与えられる。
ある様相において9本発明は、ウシおよびヒトの、酸性および塩基性のFGF
(酸性bFGF、酸性hFGF、塩基性BFGFおよび塩基性hFGF)をコー
ドする組換えDNA配列に関する。特に。
これらはヒトまたはウシのゲノム配列を包含する。他の様相において2本発明は
、これらのDNA配列を有する組換えベクター、このようなベクターを用いて形
質転換され、そしてこれらのDNA配列を保持する宿主細胞9およびこれらの形
質転換された細胞により生産される組換えタンパクに関する。他の様相において
1本発明は2組換え技術を用いたこれらの繊維芽細胞成長因子の生産方法に関す
る。
図面の簡単な説明
第1図から第4図は、酸性bFGF、酸性hFGF、塩基性bFGFおよび塩基
性hFGFをコードするDNA配列、および推定されたこれらのアミノ酸配列を
表す。第1図aは、酸性のウシFGFに対する部分配列を表す;第1図すは、こ
のタンパクの完全なアミノ酸配列を表す。第2図a、第2図すおよび第2図Cは
。
それぞれλファージ λHAG−9,1、λHG−3およびλHAG−3に含ま
れるヒトの酸性FGFの遺伝子の3つのエキソンに対応するヌクレオチド配列お
よび推定されるアミノ酸配列を表す。
第2図dは、 Jayeらにより開示された。完全なアミノ酸配列およびヒトの
酸性FGFをコードするcDNA配列を表す。
第5図は、酸性bFGFのN末端配列から設計されたオリゴヌクレオチドプロー
ブ889/890.891および853−856を表す。
第6図は、ゲノムの酸性bFGFクローンλBA2およびλBA3に対する挿入
部分の制限地図を表す。
第7図は、ウシの酸性FGFゲノムプローブ250/A1uIのDNA配列を表
す。
第8図は、酸性hFGFゲノムクローンλRAG−9,1における挿入部分の制
限地図を表す。
第9図は、酸性hFGFの部分合成遺伝子、すなわち“合成型−酸性hFGFゝ
を表す。
第10図は、塩基性FGFプローブ1097/1098を表す。
第11図は、塩基性bFGF cDNAクローンλBB2の制限地図を表す。
第12図は、 CV−1細胞における塩基性hFGFの一時的な発現の結果を表
す。
第13図は、塩基性hFGFを構築するためにhGHシグナル配列への融合物と
して用いた合成オリゴヌクレオチドを表す。
第14図は、いくつかの塩基性hFGF組換えクンバクに対するhGH/FGF
融合連結部におけるアミノ酸配列を表す。
第15図は、いくつかの酸性hFGF組換えタンパクに対するhGH/FGF融
合連結部におけるアミノ酸配列を表す。
第16図は、第15図のタンパクのいくつかの部分をコードするために用いたD
NA配列を表す。
第17図は、ヒトの塩基性FGFをコードする遺伝子の地図を表す。
壮圀pス恭方迭
A、 、°、 己が”
2つの異なったウシ(および類似のヒト)繊維芽細胞成長因子は、他の人々によ
り均一にまで精製され、そして部分的にあるいは完全に配列決定されている。両
回子は、ウシの脳および副腎皮質由来の毛細血管内皮細胞、ヒトの膝静脈内皮細
胞、ウシの副腎皮質細胞、顆粒膜細胞および脈管平滑筋細胞などの培養細胞を用
いたインビトロ分析において有糸分裂活性を示す。これらの細胞培養を用いるイ
ンビトロ分析は。
Gospodarowicz、 D、+ら、 J Ce1l Ph 5iol
(1985) 122 : 323−332;およびGospodarowic
z、 D、、ら、 J Ce1l Biol (1983)97 : 1677
−1685によって述べられている。ごく最近、別のインビトロ分析が、 Es
chら、 Proc Natl Acad Sci (USA) (1985)
82 : 6507−6511 ;およびGospodarowicz、 D、
+ ら、 J Ce1l Ph 5iol(1986)’127 : 121−
136により報告された。精製された塩基性bFGFは、ニワトリの未尿膜分析
においてインビボで脈管形成能があることが示されている(Gospodaro
wicz、 D、ホルモンンバクおよびペプチドXII : 205−230(
アカデミツクプレス))。精製された酸性bFGFは、同じ分析においてインビ
ボで脈管形成能があることが示されている(Thomas、 K、A、、 et
al、 Proc Natl Acad Sci (前出))。
ウシの脳下垂体の塩基性FGFは、完全に配列決定されており、それを第3図に
示す;ゲノムおよびcDNAからここで決定されたヒトのFGFの配列を第4図
に示す。−次配列は、146個のアミノ酸を含んでおり9図中の“1”番のプロ
リン残基で始まっている。この−次配列は、 Giminez−Gallego
ら、 BiochemBio h s Res Comm (前出)により報
告された。天然のウシのタンパクのN末端配列、およびEsch、 Proc
Natl Acad 5ci(前出)により報告された天然クンバクの全配列と
一致している。より大きな分子量を有するヒトの塩基性FGFは、ヒトAcad
Sci (USA) (1986) 83 : 2448−2452.により
報告されている。ヒトおよびウシのDNAにおいて、第3図および第4図の上流
側配列を元のATG開始コドンまで翻訳することは、第3図および第4図におい
て残基1で示されるプロリンの上流側のアミノ酸を含む、各タンパクの別の型の
ものも生産され得ることを示す。これらのDNAには、 ATGを含め9つの上
流側コドンが存在する。遺伝子が真核系で発現する場合、 ATGによりコード
されるメチオニンが、プロセッシングを受けることはかなり確かである。遺伝子
が組換えによって細菌系で発現する場合、このようなプロセッシングは、起こす
得る場合も、起こり得ない場合もある。従って、タンパクの長い型のものは、さ
らに8つのアミノ酸ブロー配列または合計154個のアミノ酸を含む。5K−1
(EP−1細胞から単離された。この伸長したFGFは、そのN末端がブロック
されていることも示されている(Klagsbrun、 M、、 et al、
(前出))。
上述のインビトロ分析においてFGF活性を有し、そして第3図(146個のア
ミノ酸型)に示されているウシの脳下垂体の塩基性FGFと類似していると推定
されるN末端配列を有するタンパクも、ウシの脳、副腎、黄体、網膜、腎臓、お
よびヒトの胎盤から単離されている。これらの組織のあるものから得られた天然
のタンパクは、不均一である一推定される15個のN末端アミノ酸を欠く第2の
型は、活性を保持している(Gospodarowicz、 o、I Meth
Enz (1986)+印刷中)。従って。
ウシおよびヒトの塩基性FGFは、3つの型が存在するーこれらは第3図および
第4図に成熟型として示されている。ここに示されている推定の成熟型配列のう
ち、長い型はN末端にさらに8個のアミノ酸を含んでおり、短い型は15個のア
ミノ酸を欠いている。従って、天然で生産される“長い(long)”塩基性F
GFは、154個のアミノ酸を含み、“基本型(primary)”塩基性FG
Fは、146個のアミノ酸を含み、そして“短い(short)”塩基性FGF
は、131個のアミノ酸を含んでいると考えられている。これらのFGFは、非
常に多くの塩基性アミノ酸残基(リジン、アルギニン、ヒスチジン)を含んでお
り、従って中性pHO下で陽イオン性であるので、“塩基性” FGFと呼ばれ
る。
あるタンパクが前述の分析でFGF活性を有し、ヘパリンに結合し、中性puO
下で陽イオンであり、そしてウシの血清アルブミン(もし適当なら)、あるいは
ウシ(またはヒト)のFGFもしくはそれの合成ペプチドまたは天然ペプチドに
対する他の抗体に結合した。アミノ末端配列(tyrIo) FGF (1−1
0)の合成類似体を用いて調製された抗体と免疫的に反応する場合、このタンパ
クをここでは塩基性FGFと定義する。Ba1rd+A、ら、 Re ulat
or Pe ttdes (1985) 10 : 309−317を参照され
たい。
酸性FGFは、他の人々によりウシの脳から単離され、そして始めの34個のア
ミノ酸残基が決定されている。ウシおよびヒトの酸性FGFに対する。ここでの
遺伝子のクローニングにより、酸性bFGFに対してアミノ酸配列1−34に付
加的なアミノ酸配列が第1図aに示したように推定され、そして第2図aに示さ
れるように、酸性hFGFの部分配列が得られた。以下に記述される多くの研究
により、酸性bFGFに対する完全なアミノ酸配列が、第1図すに示すように、
Eschら、lゆ劇」見」±fiRes Comm (前出)、およびGim
enez−Gallego、 G、1 ら+ 5cience(前出)、により
開示された。大部分のこの研究の結果として2酸性hFGFに対する完全なコー
ド配列が、第2図すに示されるように、マキアゲ(Maciag)グループによ
り決定された。
この酸性タンパクはまた2つの活性型が知られており、第1の型は図の“1″番
のフェニルアラニン残基で始まる140アミノ酸配列を有しており、そして第2
の型はアミノ酸7−140に対応する短い型である。ウシおよびヒトのタンパク
ば。
いずれもN末端伸長型で存在し得る。図の”1”番のアミノ酸に対するコドンの
上流側のDNAの(括弧で示す−15のATG開始コドンへ戻る)翻訳によって
、伸長したタンパクの付加的配列が示される。塩基性FGFの場合のように、N
末端のメチオニンは、遺伝子が細菌で発現する場合にはあり得ないが。
真核発現宿主ではほとんど確実にプロセッシングされる。従って、上述の塩基性
FGFのように、天然の酸性タンパクは。
3つの型で存在し得る:1つは、切形型(truncated) FGF。
すなわち134個のアミノ酸を含む“短い”酸性FGF;1つは。
N末端伸長型、すなわち154個のアミノ酸を含む“長い型”:そして残りの1
つは9図の“1″番の残基で始まる140個のアミノ酸を含む“基本型”酸性F
GP o Burgess、 w、n、、ら、 (印刷中)により、ウシの脳の
長い型はアセチル残基でブロックされていることが示された。これらのタンパク
は、不均衡な数の酸性アミノ酸残基、すなわちグルタミン酸およびアス、パラギ
ン酸を含んでおり、従って中性pHO下で陰イオンである。
あるタンパクがインビトロ分析でFGF活性を示し、ヘパリンに結合し、中性p
Hの下で陰イオンであり、そしてヒトまたはウシの酸性FGFあるいはそれの合
成ペプチドまたは天然ペプチドに対して調製された抗体と免疫的に反応する場合
、このタンパクをここでは酸性FGFと定義する。
酸性FGFおよび塩基性FGFは、上述のタンパク、または第1図〜第4図に示
されるアミノ酸配列を有するクンバクを示すために、ここで用いられる。もちろ
ん、これらの定義は。
示された特定の配列に限定されるものでなく、前述のインビトロおよび免疫的分
析によって測定した生物学的活性、および中性pHO下でのそれぞれの陰イオン
性または陽イオン性が変化しない限り、アミノ酸残基の欠失、付加または交換の
ような、偶然の変化あるいは計画的に誘導した変化を含むタンパクを包含する。
もちろん、修飾型は若干変化した定量的活性および特異性を有し得る。
“精製した”または“純粋の”とは、天然の状態で見られる9通常それに付随す
る物質を含まないものを意味する。従って1例えば“純粋の”酸性hFGFは、
ヒトの脳または脳下垂体における本来の環境下で通常付随している物質を含んで
いない酸性hFGFを意味する。もちろん、′純粋”の酸性hFGFは。
グリコシド残基のような、それと共有結合によって結合している物質を含み得る
。
“動作可能に連結した”とは、成分がその通常の機能を果たすように位置してい
る連結部を意味する。従って、コード配列に動作可能に連結した。制御配列また
はプロモーターは。
このコード配列の発現に効果的である。
“制御配列”とは、DNA配列、あるいは所望のコード配列に適切に連結した場
合、このような配列に適合した宿主においてその発現を有効にし得る配列を意味
する。このような制御配列には、少なくとも原核および真核宿主におけるプロモ
ーターが含まれるが、任意に転写終止シグナルも含まれる。
発現を効果的にするのに必要な他の因子または補助的な他の因子もまた同定され
得る。ここで用いられるように、“制御゛配列”とは、単に、用いられる特定の
宿主において発現を効果的にするのに要求されるどのようなりNA配列をも意味
する。
“細胞”または“細胞培養”、もしくは“組換宿主細胞”または“宿主細胞”と
は、内容から明らかであるので、しばしば互換性をもって用いられる。これらの
用語は、直接の対象細胞を包含するが、もちろん、その子孫をも包含する。偶然
の変異あるいは環境の変化により、必ずしもすべての子孫が親細胞と正確に同一
でないことが理解されている□。しかしながら、このような変化した子孫は、そ
の子孫が初めの形質転換細胞に与えられた性質に関連した性質を保持している限
り、これらの用語に包含される。この場合9例えばこのような性質は1組換えF
GFを生産する能力であり得る。
B、二瓜町記載
朋途盈よ丈投与
本発明は成長因子タンパクをコードするDNAを提供する。
成長因子タンパクは、傷の治癒を促進するのに有効であり。
そして、さらに成長因子タンパクに特異的な阻害剤の設計を行うために充分な量
が純粋に提供され得る。精製された成長因子は一般に、血管新生や治癒を促進す
るために、傷ついた組織に局所的に適用される。適当な対象としては、米傷、骨
折、成形外科で扱われるような外科的擦過傷、または治療を要する他のものがあ
る。これら因子の適用は治癒を促進するので、それらはまた、感染の危険を減少
させる。
FGFが血管の新生を促進するということにおいて価値がある適応症には、骨折
、靭帯および股の治療、脱炎、および滑液嚢炎のような筋骨格の状態;火傷、切
傷、裂傷、褥庶、および糖尿病患者に見られるような遅治癒性潰瘍のような皮膚
の状態;および虚血症および心筋梗塞症時の組織治療時、が包含される。
入手可能な賦形剤および担体を用い組換え技術により生産される成長因子の処方
は、当該分野で既知の標準的な方法により調製される。このタンパクは、所望で
あれば、制御された放出システムの一部として、ローション、ゲル、または抗生
物質のような付加的な活性成分を有する軟膏、として処方され得る。
表面の障害に関して最も適当である局所的な投与においては1例えば、0.1〜
1.0%溶液を用いる標準的な局所的処方が採用される。そのような溶液は患部
に、1日あたり3〜6回適用される。もちろん軟膏または他の処方物の濃度は、
傷の程度および患者の性質に依存する。はとんどの処方(プロトコル)において
は、用量は時間が経過して傷跡が残る可能性が減少するにつれて減じられる。例
えば、第3度の火傷のような最も重症の傷は典型的には10%組成物で処置され
る。
しかし−治癒が始まると、用量は傷が治癒するにつれて徐々に約0.1%または
それ以下にまで下げられる。BSAを担体・としたEGFの局所的処方は、 F
ranklin、 J、o、l ら、 Plastic andReconst
ruc Sur (1979) 64 : 766−770.に開示されている
。
骨および組織の治療には、投与は局所的になされることが好ましいが、皮下注入
または標的の近傍に直接的に移入した遅延放出性の処方によることができる。外
科手術は骨の損傷のような状況に対しては必要と存ることもあり得るので、直接
的な注入が有利である。遅延放出型は、 Hydron (Langer。
R,、et al、Nature (1976) 263 : 797−799
)またはElvax 40P(Dupont)(Murry、 J、B、、 e
t al、In Vitro (1983) 19 : 743−747)のよ
うなポリマーに処方され得る。他の持続的放出系は。
Hsxeh+ D−S−T、’ ら、 J Pharm Sci (1983)
72 : 17−22により示唆されている。本発明では望ましくはないが、
特に上皮成長因子の処方がBuckley、 A、、 Proc Natl A
cad Sci USA (1985)斂: 7340−7344に示唆されて
いる。
局所的投与で、持続的な放出の送達については、処方物中のFGF濃度は、状態
の程度および該ポリマーからのPGPの放出速度を含む多くの因子に依存する。
一般的に、その処方は。
Buckleyら(Proc Natl Acad Sci USA (前出)
)により記載されているように、ホルモンが血清レベルの約100倍、または9
組織濃度の10倍の、定常的な局部的濃度を達成するように構成される。5〜5
0ng/g湿潤重量の組織中のF G p t74度(60ng/g湿潤重量で
のEGFに比べて)を基準として、1時間あたり50〜5000μg FGFの
放出が許容され得る。もちろん。
その初期濃度は傷の程度に依存する。
FGFは、上皮成長因子(EGF) 、形質転換成長因子(TGF−αまたはT
GF−β)、インシュリン様成長因子(IGF−1またはIGF−2)、および
/または血小板由来成長因子(PD、GF)のような他の成長因子と、協奏的に
、そして共働的にも働き得ると期待される。さらに、骨の治療に関しては特に、
それは副甲状腺ホルモンの拮抗薬と共働して働き得る。なぜなら、副甲状腺ホル
モンは骨の再吸収を促進するからである。従って、所望の組織の治療をより効果
的に達成するために1本発明のpcpが前述の因子の1もしくはそれ以上と同じ
組成でもしくは同じ処方で投与される実施態様もまた9本発明の組成物および投
与処方内に包含される。
FGFは、軸索の成長、神経再生、および神経単位の生存を促進させることに効
果的であるので、それは、アルツハイマー病およびパーキンソン病のようなある
種の神経性の疾患。
筋萎縮性側索硬化症、および神経系の一般的老化の処置;そしてを髄および末梢
神経の外傷に有効であり得る。
これらの症状に対して薬剤を投与するときには、傷の治癒に関連して上に述べた
処方と同様の処方で注入することによるのが好ましい。この薬剤はまた。移植に
先立ち本発明のFGF調製物で培養物を処理することによる移植治療のときのよ
うに、細胞培養物の注入という手段を用いて送達され得る。さらに、このFGF
は髄液に直接注入され得、または、系統的に適用され得る。系統的処方は一般に
当該技術分野で既知であり、緩衝液または生理学的食塩水、または他の適当な賦
形剤中での処方を包含する。用量レベルは、傷を治癒させ得る程度のレベルであ
る。しかし9組織培養または体外移植組織の維持については、それは、血清また
は培地の0.1〜1.Ong/m1.で供給され得る。
FGFタンパクも、外科手術中に損傷した組織の再形成および治療を促進させる
ことにおいて、特に有用である。この用途のために、外科用ステープルとして用
いるポリマー中にFGFタンパクを埋めこむことが有用であり得る。このタンパ
クはこのように、ステープルにより行われる機械的縫合を生物学的に補うことが
でき、そして、治療した組織における“自然の”治癒過程を増大させ促進させる
ことができる。
さらに、ここで述べているFGFタンパクにより供給されるような脈管形成刺激
により、インビトロにおける1組織プラスミノーゲン活性化因子(tPA)およ
びコラゲナーゼの放出が起こる (Gross、 J、L、、 et al、
Proc Natl Acad Sci USA (1983)80 : 26
23−2627) 、従って9本発明のFGFタンパクもまた。
これらの酵素に応答する状況の処置に有用である。急性な状況(発作または心臓
発作に関連する血液凝固物が存在するような状況)では、塞栓症を形成する慢性
的傾向に対する処置のために、凝固物を溶解するために大用量のtPAを直接投
与することが必要であり得るが、血流のtPAの適当なレベルを維持するために
FGFを投与することが望ましいかもしれない。
従って、この症状に対して、筋肉内または皮下注射のような従来の方法を用いて
、薬剤の系統的投与を行うことが好ましい。
本発明は、上記の症状に関連した用途に、純粋なFGF成長因子の実際的な量を
提供する。4つの特異的な内皮成長因子が例示されており、その各々は3つの形
(ウシの酸性および塩基性FGF、およびそれらのヒトに相当するもの)につい
て明らかに活性がある。酸性および塩基性因子はいずれも、ここで述べているよ
うに、製型、基本型、そして矩型で発現すると考えられる。製型のN末端メチオ
ニンは、真核細胞系において該タンパクが生産されると切り離されること、そし
て。
続くアミノ酸残基が転写後におそらくアセチル化により誘導されると考えられる
。
種々の型のFGFは認識されるシグナル配列を持たないが。
それは何らかの方法で分泌されているに違いない。なぜなら。
それを産生じている細胞の外の、膜結合受容体で2作用するからである。従って
、たぶん認識される構造分泌経路によっては分泌されないので、その分泌は、細
胞溶解による。またはエキソサイトシス(開口分泌)によるような他の方法で達
成される。FGFが自然に誘導されるほとんどの組織においては、そして多くの
哺乳類の発現系においては、そのような放出は9通常に用いられているA231
87 (CalBiochem)のようなカルシウムイオノフオアでのエキソサ
イトシスを行うことにより達成され得る。インビトロの状態においては、カルシ
ウムイオノフオアは+ 1 mM CaC1zの存在下で1〜10μ門となるよ
うに培地に加えられる。マクロファージまたは卓球に由来する発現系では、リボ
ポリ多IJi (LPS)を10μg/mlで添加するような、または大腸菌エ
ンドトキシン(Dirco) (300ng/−)を加えるような他の活性化法
が効果的であることが示されている。これらの刺激は、マクロファージ由来の類
似因子インターロイキン1を放出することが示されている(March+C−J
、、 et al、Nature (1985) 315 : 641−647
)。これらの手法もまた。以下で述べるように、付加的なシグナル配列なしで細
胞内で生産されると9組換えにより生産されるFGFタンパクを放出させるのに
採用され得る。細胞内で産生したタンパクの放出を起こさせる刺激には、ホルボ
ールエステルおよびトリグリセリドが包含される。
遺1日」吐収
例示したFGFをコードしている配列がここで得られるような一般的な戦略は以
下のようである。ウシの酸性FGFの既知のN末端配列を、ファージに連結した
ウシのゲノムライブラリーとともに使用するための一連のプローブを設計するの
に用いた。プローブにハイブリダイズしたファージ組換体をライブラリーより単
離し、“天然の”プローブを得るために。
M13クローニングベクターにクローニングするのに適したより小さな断片にま
で分解した。これにより、ウシの酸性タンパクの一部分に相当する250bpの
配列を含む旧3プローブが得られた。このプローブは、これらの種の中の塩基性
型の遺伝子を得るためだけでなく、ウシとヒトの両起源の酸性型に対し完全にコ
ードしている配列を回収するための中心である。
簡単には、ファージにクローン化した選抜された酸性bFGF遺伝子断片のA1
uI分解により得られた断片を、ショットガン法でM13にクローン化した。適
当なプローブDNAにハイブリダイズされた250bp断片を選抜し、配列決定
した。上記のものを250/Alulと表すが、それをpBR322に転写し、
そしてウシの脳、視床下部、あるいは脳下垂体のcDNAライブラリーを探索す
るため(イントロンで中断されていない完全な酸性bFGF配列を得るため)、
およびヒトのゲノムライブラリーを探索するため(ヒトの酸性FGPゲノム配列
の最初のエキソンを得るため)、に用いた。酸性FGFをコードしているヒト遺
伝子の中央部および第三番目のエキソンを、以下の実施例に記述のように、オリ
ゴマーのプローブを用いて得た。これらのプローブを1合成したヒトの酸性FG
F遺伝子をもとにして設計した。加えて、この同じ250bpの断片を、酸性型
よりもむしろ塩基性型に相応するDNAを変えるために、入手可能なアミノ酸配
列の情報を有効に利用して、塩基性型のプローブを設計するのに用いた。それゆ
え、酸性型bFGFのN末端をコードしている配列と塩基性型のbFGFのアミ
ノ酸配列との狂゛較をもとにして設計した修飾プローブを、塩基性型bFGF
cDNAに対して、同じウシの脳下垂体cDNAライブラリーを探索す°るため
に用いた。回収されたウシのクローンを2次いでヒトの塩基・性型FGFをコー
ドしているDNAをコードするゲノム配列を回収するために、ヒトのゲノムおよ
びcDNAライブラリーを探索するのに用いた。選択的には、ウシのcDNAク
ローンλBB2を。
塩基性型FGFタンパクのヒト型をコードするものにDNA配列を変換させるた
めに変異させた。酸性型および塩基性型の両FGFに対して、下記のcDNAク
ローンおよびゲノムクローンは。
このような哺乳類のライブラリーから類似のコード配列を得るために9種々の種
から調製したDNAライブラリーを探索すを与えることもある。脳下垂体、脳、
視床下部、あるいは腎臓のような種々の組織から調製したcDNAライブラリー
もこのようにして選抜され得る。
一匹L1伝l]と1狐
このクローン化したゲノムあるいはcDNA配列は、適当な発現系で発現され得
る。もちろん、ここで開示したDNAに対しても、それらを回収するための前述
のプロトコルを繰り返す必要はなく、従来の化学合成法が適当に用いられ得る。
このことは、DNAを調節することにより、あらゆる所望の形のタンパクを得る
ことを可能にする。cDNA配列は、バクテリア。
酵母、あるいは真核細胞を含むどのような宿主にでも適した適当な制御を供給し
得る。ヒトの酸性FGFのゲノム配列の再構築を、3つのエキソンを含む3つの
寄託されたλファージから得ることができる。イントロンを含むゲノム配列は、
真核細胞の制御配列、および転写物のスプライシングが可能な真核細胞宿主を用
いて発現させ得る。ワタシニアをもとにした発現も用い得る。典型的な制御配列
DNA5および宿主を以下の0.16節で与えている。
特に、完全長のFGFをコードする完全なりNAは9例えば。
酸性あるいは塩基性FGFO長型、製型型、あるいは矩型のどれでも得るために
1組換え方法および合成方法を組合せて用いながら構築され得る。異種のシグナ
ル配列をこれらに融合することも可能であり、所望形態でタンパクを得るために
。
開裂部位に対するシグナル配列の既知の関係を考慮に入れることも利用可能であ
る。細胞内で産生された形態のタンパクは細胞溶解により得られる。あるいは細
胞からのそれらタンパクの遊離は、上で述べたように刺激され得る。細胞に関係
した形態、もしくは分泌されシグナル配列に融合されると推定される形態(この
形態は、C)IQ細胞のような哺乳類細胞と和合可能な制御系を利用する)の発
現系は、特に好ましい。
また、ワタシニアをもとにしたシステムがより好ましい。このシステムは、感染
しやすい細胞中にて、安定な、あるいは一時的な発現に使用可能である。
このように産生された組換えFGFタンパクを2次いで、天然起源からFGFを
精製するために用いられる方法と同様の方法で精製する。しかし、このタンパク
は出発材料の極めて大部分を占めているので、精製はかなりN単である。
炙形ユ
ヒトのゲノムDNAは、遺伝子の第二のエキソンの領域に多形性があることがす
でに示されている。この多形性の存在は。
FGFが腫瘍により分泌されるので、充実性腫瘍になる傾向を予想させる。そし
て、多形性は腫瘍への滋養物の流れを保つ血管の成長を促進するので、それらが
生存するためにおそらく必要である。
ば、血液サンプルから従来の方法により得られ、そしてポリアクリルアミドゲル
上でサイズによる分離に供され、そして標準的なサザンプロット操作を用いて探
索される。効果的なプローブは、以下で述べるλBB2への2.1kbの挿入か
ら得られた1、4kb EcoRI断片である。このようなプローブあるいはそ
れと同等物を、単離されたヒ) DNAのHindII[分解物を含むゲルにハ
イブリダイズさせるべく用いると、2.7kbの断片が通常検出される。いくつ
かの個体では、付加的な2.9kb断片も見い出される。これらの断片は、第1
7図に示すように、エキソン2の周辺の遺伝子領域に地図化される。
検査した3つの個体のうちで、2つは2.7kb断片だけを示した。1つは2.
7断片および2.9kb断片の両方を示した。ハイブリダイゼーションの強度は
9両断片を持つ個体が両対立形質を含むことを示した。このことは、マウス/ヒ
トハイブリッド細胞系由来のDNAのサザンプロット分析により得られた結果に
よって、支持される。このようなハイブリッド(ここでは1つの染色体のみが転
写される)では、2つの断片のうちの1つだけが各基に現れる。
C0豆11℃机汰
細胞の形質転換、ベクターの構築、メツセンジャーRNAの抽出、 cDNAラ
イブラリーの調製などに用いる技術の大部分は。
当該分野で広〈実施されている。そして、はとんどの従業者は、特異的条件およ
び方法を記載している標準資料に通じている。しかしながら9便宜上、以下の節
にその概要を示す。
C,1,lおよび ′配置
原核生物および真核生物の両方の系を用いて、 FGFをコードする配列を発現
し得る;原核生物の宿主は、もちろん、クローニングに最も便利である。最も顯
繁に使われる原核生物は、大腸菌のいろいろな株で代表される;しかしながら、
他の微生物の株も使用し得る。宿主に適合した種より導かれる複製部位9選択可
能なマーカーおよび制御配列を含むプラスミドベクターが用いられる;例えば、
大腸菌は、典型的には。
pBR322の誘導体、すなわちBolivar、らGene (1977)
2 : 95゜によって大腸菌種より誘導されたプラスミドの誘導体、を用いて
形質転換される。pBR322は、アンピシリン耐性およびテトラサイクリン耐
性の遺伝子を含んでいる。従って、所望のベクターを構築する際に保持され得る
かあるいは分解され得るような、複数の選択可能なマーカーを与える。一般に用
いた原核生物制御配列(ここでは、リポソーム結合部位配列に加えて、任意にオ
ペレーターを伴った。転写開始のためのプロモーターを含むと定義される)は、
β−ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)およびラクトース(lac)プロモーター
系(Chang。
et al、Nature (1977) 198 : 1056)およびトリ
゛ブトファン(trp)プロモーター系(Goeddel、 et al、 N
ucleic Ac1ds Re5(1980) 8 : 4057)およびラ
ムダ由来のPLプロモーターおよびN遺伝子リポソーム結合部位(Shimat
ake、 et al+ Nature (細菌に加え、酵母のような真核微生
物も宿主として、用いられ得る。数多くの他の株または種を一般に利用し得るに
もかかわらず、サツカロマイセス・セレビシェ(Saccharom cesc
erevisiae)の実験用菌株、ベーカー酵母(Baker’s yeas
t)が最もよく用いられる。例えば、 Broach、 J、 R,、Meth
Enz(1983) 101 : 307の、2μの複製起点、または他の酵
母の適合した複製起点(例えば、 Stinchcomb、 et al+ N
ature (1979)2B2 : 39. Tschumper、 G、、
et al、 Gene (1980) 10 :157およびC1arke
、 L、 et at、Meth Enz (1983) 101 : 300
を参照)を用いるベクターが用いられ得る。酵母ベクターに対する制御配列は、
解糖酵素の合成に対するプロモーター()less。
etal、JAdvEnzmeRe (1968) 7 : 149 ; Ho
1land、 etal、 Biochemistr (1978) 17 :
4900)を含む。当該分野に既知の他のプロモーターには、3−ホスホグリ
セレートキナーゼのプロモーター(Hitzeman、 et al、J Bi
ol Chem (1980) 255 :2073)が含まれる。転写が増殖
条件および/または遺伝的背景により制御されるという付加的利点を有する他の
プロモーターとしては、アルコール脱水素酵素2.イソチトクロームC2酸性リ
ン酸氷解酵素、窒素代謝に関連する分解酵素、アルファー因子系、マルトースお
よびガラクトース利用に応答する酵素に対するプロモーター領域がある。また、
ターミネータ−配列は、コード配列の3゛末端に存在することが望ましいと考え
られている。このようなターミネータ−は、酵母由来の遺伝子においてコード配
列に続<3゛未翻訳領域に見い出される。
もちろん、多細胞生物由来の真核生物の宿主細胞培養中で。
ポリペプチドをコードする遺伝子を発現させることも可能である。例えば、 A
xelら、 4,399,216を参照されたい。これらの系は、イントロンを
スプライシングし得るという付加的な利点を有し、従って、直接用いることによ
ってゲノム断片を発現させ得る。有用な宿主細胞系列には、 VEROおよびH
eLa細胞、そしてチャイニーズハムスターの卵巣(CHO)細胞が含まれる。
このような細胞に対する発現ベクターには、普通1例えば、サルウィルス40
(SV40)由来の初期および後期ブロモはポリオーマ、アデノウィルス2.ウ
シの乳頭腫ウィルスまたはトリの肉腫ウィルス由来のプロモーターのようなウィ
ルスプロモーターなどの、@乳類の細胞に適合するプロモータiおよび制御配列
が含まれる。制御可能なプロモーター、 hMTII (Karin、 M、、
et al、 Nature (1982) 299 : 797−802)
もまた使用し得る。哺乳類の細胞宿主系における形質転換の一般的な様相は、
Axel (前出)により記述されている。現在では。
“エンハンサ−(enhancer)”領域も発現を最適化する際に重要である
ことは明らかである;これらは、一般に、非コード1)NA領領域おけるプロモ
ーター領域の上流側または下流側に見られる配列である。必要に応じて、ウィル
スを起源として。
複製起点を得ることができる。しかしながら、染色体への組込みが、真核生物に
おけるDNA複製における共通の機構である。
C12,壓j■L艮
使用する宿主細胞に依存して、そのような細胞に適した標準的技術を用いること
により、形質転換が行われる。Cohen。
S、N、、 Proc Natl Acad Sci (USA) (1972
) 69 : 2110)によっで記述されたような塩化カルシウムを用いたカ
ルシウム処理。
またはManiatisら、′−クローニング: の き(1982)コールド
スプリングハーバ−プレス、 P、 254.およびHanaban。
D、、 J Mol Biol (1983) 166 : 557−580に
よって記述されたようなRbC1!法は、原核生物または実質的な細胞壁障害を
有する他の細胞に対して用いられ得る。このような細胞壁を持たない哺乳類細胞
に対してはr Grahamおよびvander Ebn n敬n](197B
) 52 : 546)のリン酸カルシウム沈澱法、が用いられ得るが、任意に
はWigler、 M、らCeII (1979) 16 : 777−785
により修正された方法が用いられ得る。酵母への形質転換は。
Beggs、 J、D、、 Nature (1978) 275 : 104
−109の方法または旧nn1Bn+A、ら(Proc Natl Acad
5et(USA) (1978) 75 : 1929)の方法に従って実施し
得る。
C・ 3・五久叉二皇盪築
所望のコード配列および制御配列を含む適当なベクターの構築には、当該分野に
既知の標準的な連結技術および制限酵素技術を採用する。単離されたプラスミド
、DNA配列または合成オリゴヌクレオチドを所望の形に、切断し、整え、そし
て再連結する。
ベクターを形成するDNA配列は、数多くの供給源から利用し得る。もとになる
ベクターおよび制御系は、一般に、構築の際に配列の大部分として用いられる。
利用可能な“宿主”ベクター上に見い出される。典型的な配列は、上記の節C0
1、に示されている。適切なコード配列に対して、最初の構築は9通常、 cD
NAライブラリーまたはゲノムDNAライブラリーから適当な配列を回収するこ
とである。しかしながら、この配列が開示されれば、それぞれのヌクレオチド誘
逗体から出発して、インビトロで全遺伝子配列を合成し得る。例えば。
500〜1000bpというかなりの長さの遺伝子に対する全遺伝子配列は、そ
れぞれに重複した相補オリゴヌクレオチドを合成し、そして一本積の重複してい
ない部分をデオキシリボヌクレオチド3リン酸の存在下でDNAポリメラーゼを
用いて充填することにより、調製し得る。この方法は、配列が既知であるい(つ
かの遺伝子の構築において成功裏に用いられた。例えば、 Edge、 M、D
、、 Nature (1981) 292 s 756 ; Nambair
、 K。
P、ら、 5cience (1984) 223 : 1299 HJay、
Ernest、 J Biol加(1984)匠: 6311を参照されたい
。 ゛記述されたようなホスホトリエステル法、あるいはBeaucage+S
、L、、およびCaruthers、 M、H,、Tet Letts (19
81) 22 : 1859およびMatteucci、 M、D、、およびC
aruthers+ M、H,、J Am CherhlSoc (1981)
103 : 3185によって記述されたようなホスホアミダイト法のいずれ
かによって調製される。また、この合成オリゴヌクレオチドは市販の自動オリゴ
ヌクレオチド合成装置を用いて調製し得る。アニーニング前のリン酸化(kin
asing>あるいはラベルのためのリン酸化(kinasing)は+ 50
mM Tris(pH7,6> 、 10mM FIgCh、5mMジチオスレ
イトール、1〜2mM ATP+ 1.7pmoleγ32p−ATP (2,
9mC5/mmole)、0.1mMスペルミジン、0.1mM EDTAの存
在下で、過剰量2例えば約10単位のポリヌクレオチドキナーゼを用いることに
よって行われる。
所望のベクターの成分が利用可能な場合には、それらを標準的な制限方法および
連結方法を用いて切断し、そして連結し得る。
部位特異的なりNAの切断は、当該分野に既知の条件下で。
適当な1つの制限酵素(または複数の制限酵素)を用いて処理することにより行
われるが、特別なものでは、これらの市販の制限酵素の生産者によって指定され
た条件下において行われる。例えば、ニューイングランドバイオラボの製品カタ
ログを参照されたい。一般に、約1μgのプラスミドまたはDNA配列を、約2
0μlの緩衝液中で、1単位の酵素によって切断する;実施例においては、典型
的には、過剰量の制限酵素を用いてDNA基質を確実に完全分解する。変更する
ことも可能であるが、約37℃にて約1〜2時間にわたってインキュベーション
し得る。各インキュベーションの後、フェノール/クロロホルムで抽出すること
により、タンパクを除去する。
さらに、引き続いてエーテル抽出を行い得る。エタノールを用いて沈澱させるこ
とにより、水層から核酸を回収する。必要に応じて、標準的な技術を用いてポリ
アクリルアミドゲルまたはアガロースゲル電気泳動を行うことにより、切断され
た断片を大きさによって分離し得る。大きさによる分離に関する一般的な記述は
、ル1加世s in En、ひμm旦l (1980) 亜=499−560に
見い出される。
制限酵素で切断した断片は、4つのデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)
の存在下で、大腸菌DNAポリメラーゼIの端な末端(blunt end)に
することが可能である。インキュベーションは、50mM1−リス(pH7,6
) 、 50mM NaC1,6mM MgC1z。
6mMDTTおよび0.1〜l mM dNTP中、20〜25℃にて15〜2
5分間にわたって行う。クレノー断片は、5゛一本積の突出部分を充填するが、
たとえ4つのdNTPが存在しても、突出した3゛一本積を元に戻す(chuw
back)。必要に応じて、突出部分の性質によって受ける制限内で、唯一の
dNTP、または選択されたdNTPを与えることにより9選択的に修復し得る
。クレノー断片で処理した後、混合物をフェノール/クロロホルムで抽出し、エ
タノール沈澱させる。適当な条件下で、S1ヌクレアーゼまたはBAL−31で
処理することにより、どのような一本鎖部分をも加水分解し得る。
連結は、15〜50μlの容量で、以下の標準的な条件および温度の下で行う:
例えば、20mMトリス−CI (pH7’、5) 、 10mMMgC1z、
10mM DTT、 33/Jg/me BSA、 10mM〜50mM N
aC1,そして(“粘着末端”の連結に対しては)0°Cにて40μM ATP
、 0.01〜0.02 (ワイス)単位のT4 DNAリガーゼ、あるいは(
“平端な末端”の連結に対しては)14℃にて1 mM ATP、0.3〜0.
6(ワイス)単位のT4 DNAリガーゼ。分子間の“粘着末端”の連結は1通
常、 33〜100μg 7〜lの全p N A?a度(5〜1100nの全末
端濃度)で行う。分子間の“平端な末端”の連結は。
1μHの全末端濃度で行う。
“ベクター断片”を用いたベクターの構築においては、5゛リン酸を除去し、ベ
クターの自己連結を防ぐため、一般にベクター断片を細菌アルカリホスファター
ゼ(BAP)またはウシ腸アルカリホスファクーゼ(CIP)で処理する。分解
は、約10mM)リス−〇C1,1mM EDTA中、pH8にてベクター1p
gあたり、約1単位のBAPまたはCIPを60℃にて、約1時間にわたって用
いることによって行う。核酸断片を回収するために。
調製物をフェノール/クロロホルムで抽出し、エタノールで沈澱させる。あるい
は、別の制限酵素で分解し、不要な断片を分離することによって二重に分解され
ているベクターにおいても再連結を防止し得る。
配列の修正を必要とする。 cDNAまたはゲノムDNA由来のベクター上の部
分に対しては9部位特異的なプライマーによって導かれる突然変異誘発を用い得
る(Zoller、 M、J、、およびSm1th、 M、 Nucleic
Ac1ds Res (1982) 10 : 6487−6500およびAd
elIllan、 J、P、、 et al、韮(1983) 2 : 183
−193)。これは、突然変異させるべき一本積ファージDNAに対して、限ら
れた不一致以外は、相補的であって、所望の変異を示す合成オリゴヌクレオチド
のプライマーを用いて行う。簡単に言えば、この合成ヌクレオチドをプライマー
として用い、ファージに相補的なりNA鎖の合成を導き、そして得られた部分的
に。
あるいは全体が二本鎖のDNAを、ファージを補助する宿主細菌に形質転換させ
る。形質転換した細菌の培養液を上層寒天に注ぎ、ファージを含む単一細胞から
プラークを形成させる。
理論的には、新しいプラークの50%は、一本積として変異型を有するファージ
を含み;50%はもとの配列を有する。得られたプラークをリン酸化した合成プ
ライマーとハイブリダイゼーションさせた後、正確に一致するものは結合し得る
が。
もとのDNA鎖と一致しないものは結合が阻止されるのに十分な、洗浄温度で洗
浄する。次いで、プローブとハイブリダイズするプラークを選択し、培養し、そ
してDNAを回収する。
C04,」Iじ1臣
以下に示した構築において、プラスミド構築に対する正しい連結は、まずM、
Ca5adaban博士から提供された大腸菌株MC1061(Casadab
an、 M、、 et al、 J Mol Biol (1980) 138
:179−207)または他の適当な宿主をライゲーション混合液で形質転換
することによって確認する。好結果の形質転換体は。
アンピシリン耐性、テトラサイクリン耐性または他の抗生物質耐性により選択す
るか、あるいは当該分野に既知のプラスミド構築の方法に依存した他のマーカー
を用いて選択する。
この形質転換体由来のプラスミドは、 Clewe11. D、B、らProc
Natl Acad Sci (USA) (1969) 62 : 1159
の方法に従って。
また任意にクロルアンフェニコール増幅(C1ehe11.D、B、、 JBa
cteriol (1972) 110 : 667)を行った後、調製される
。いくつかの小規模のDNA調製法が一般に用いられる(例えば。
7 : 1513−1523)。単離されたDNAは、制限処理によって分析さ
れ、および/またはSanger、 F、らProc Natl Acad 5
ci(USA) (1977) 74 : 5463のジデオキシヌクレオチド
法であって、さらにMessingらNucleic Ac1ds Res (
1981) 9 : 309によって記述されているようなジデオキシヌクレオ
チド法。
あるいはMaxamら(Methods in Enz molo (1980
)65 : 499)の方法によって塩基配列を決定する。
C05,劃j」」(飼1土
ここで、クローニングおよび原核生物の発現に用いた宿主株は、以下のとおりで
ある:
クローニングおよび塩基配列の決定に対して、そしてほとんどの細菌のプロモー
ターの制御下における構築物の発現に対して、 MC1061,It)11.
RRI、 C600hf1. X803. HBIOI、 JA221およびJ
MIOIのような大腸菌株を用いた。
D、尉汰
以下の実施例は1本発明を例証することを意図したものであって2本発明を限定
することを意図したものではない。図示したFGF配列をコードするDNAは、
まずウシのゲノムライブラリーをスクリーニングし、そして中枢プローブを得2
次いで、付加的なりNAの修復を行うことによって得られる。しかしながら、中
枢プローブの配列が、現在、既知であり、従って、インビトロで科学的に構築し
得るので、この方法を繰り返す必要はない。さらに、4つの図示した配列を保持
する次崖■上
250/八lulブローフ゛の ; bFGF”ツムDNA 0)H0制図示し
た酸性FGFタンパクに対する完全なコード配列を得るために、ウシの250b
p Alulゲノム断片をプローブとじて用いてヒトおよびウシの両方のライブ
ラリーを調べた。250/Alulと呼ばれるこのプローブは、以下のようにし
て得た。
ウシの酸性FGFの残基1〜34に対するN末端アミノ酸配列は既知である。コ
ドンの選択性(Andersor++ S、、 et al、 ProcNat
l Acad Sci (IJSA) (1983) 80 : 6838−6
842 ; Jaye、 M。
ら、 Nucleic Ac1ds Res (1983) 旦: 2325−
2335)に基づき。
自動合成機およびホスホアミダイトカップリング試薬を用いて、3つの長いプロ
ーブを調製した。このヌクレオチドプローブの配列を第5図に示す。プローブ8
91は、アミノ酸1−16に対応する4B−marである;プローブ889およ
び890は、アミノ酸18−34に対応する51−merであり、24位のアル
ギニンに対するコドンを除いて等しい2つのオリゴヌクレオチドの50;50混
合物として用いた。これらのプローブは9部分的なMboI分解物として調製し
、 BamHIで処理したファージベクター。
シャロン2g (Woychik、 R,F、+ et al+ Nuclei
c Ac1ds Res (1982)10 : 7197−7210>にクロ
ーニングした。これらのプローブは。
Fr1tz Rottman博士(ケースウェスターンリザーブ)から提供され
たウシのゲノムライブラリーをスクリ・−ニングするのに用いた。
ハイブリダイゼーションは、 [l1lrich、 A、ら EMBOJ (1
984)3 : 361−364によって述べられた方法の変法を用い、フィル
ター上に複製された変性DNAに関して行った;そして洗浄条件は、 hood
、 W、1.ら Nature (1984) 312 : 330−337の
洗浄条件に従った。プレハイブリダイゼーション/ハイブリダイゼーション緩衝
液には、20%ホルムアミド、5×デンハ一トme (100xデンハート溶液
は、2%ウシ血清アルブミン。
2%ポリビニルピロリドン、2%フィコルに等しい);6×SSC(20x S
SCは、3M NaC1,0,3Mクエン酸ナトリウムに等しい);50mMリ
ン酸ナトリウム(pH6,8) : 100.crg /−二シン精子DNAが
含まれていた;ハイブリダイゼーション緩衝液には、さらに10%デキストラン
硫酸および約10’ ”1106cp/−のリン酸化されたプローブ891また
は889/890が含まれていた。プレハイブリダイゼーションおよびハイブリ
ダイゼーションは、42℃にてそれぞれ1時間および16時間にわたって行った
。次いで、フィルターを1 xSSC,0,1%SDSで22℃にて15分間、
2度洗浄し、その後I X5SC,0,1%SDS中で55℃にて10分間、1
度洗浄した。洗浄後、これらのフィルターは、増感紙を用いて1日、感光した。
スクリーニングされたウシのゲノムライブラリーには9両方のプローブにハイブ
リダイズした106個の組換え体の中。
50個のファージが含まれていた。これらの50個のファージは。
さらにプローブ853−856の混合物でスクリーニングされた。
このスクリーニングにおいて、プレハイブリダイゼーション/ハイブリダイゼー
ション緩衝液には、6XSSC,lxデンハート溶液、0.1%SDS、 0.
05%ピロリン酸ナトリウムおよび100μg/−サケ精子DNAが含まれてい
た;ハイブリダイゼーション緩衝液には、さらに10S=10’cpm/−のプ
ローブが含まれていた。プローブ853−856は、16の配列からなる4つの
プールであって、64個(全体)の17−marの各々はアミノ酸7−12に対
応しており、ホスホトリエステル法を用いて合成される。しかしながら、50個
のクローンのうち46個は、より短いプローブにさらにハイブリダイズさせた。
このハイブリダイゼーションは、65℃から35℃の間で16時間にわたって行
った。そして50℃にてテトラメチルアンモニウムクロリドを用いる。塩基組成
に依存しない洗浄法を採用した(Wood、 W。
1、、 Proc Natl Acad Sci (USA) (1985)
82 : 1585−1588) 。
確実にハイブリダイズする2つのファージ(λBA2およびλBA3 )を選択
し、ファージ挿入部分の制限地図を第6図に示されているように作製し、そして
第1図aに示されるように部分的に配列決定した。この推定されたアミノ酸配列
を。
天然のウシの酸性FGFタンパクのN末端34残基に対して公表されているアミ
ノ酸配列と比較したところ、これらのクローンは正確であった。コード配列の性
質から、アミノ酸残基1−41(第1図aに示されている)は、これらのクロー
ンにコードさていることは明らかである;直後のヌクレオチドは、イントロンを
表しているようである。このイントロンの長さは。
現在のところ、明らかではないが、完全な酸性bFGFコード配列は、これらの
λBA2およびλBA3 DNA上に存在し得る。しかしながら、このタンパク
に対する完全なコード配列を得るために必要な他のDNAは、“ウオーキング(
walking)″技術にλBA2またはλBA3を用いて、同一の遺伝子ライ
ブラリーから得ることが可能である。N末端残基より上流側のコドンは、指摘さ
れた15アミノ酸のプロ配列または、先に考察したような単離された“基本”型
に比較して、N末端において15個のアミノ酸(N末端のメチオニンが開裂する
場合は、14個のアミノ酸)だけ伸長した天然のタンパクの“長”型をコードす
ると考えられている。
250/A1uTプローブを調製するために、λBA2をA]uTで部分的に分
解し1M13へのショットガンクローニングを行った(Messing、 J、
、 et al、 Gene (1982) 19 : 269−276) 、
M13プラークをプローブ853−856および889/890と2通りにハ
イブリダイズさせた。両方のプローブにハイブリダイズするファージの配列を決
定した。得られた250bp A1uIプローブは、対応する推定アミノ酸配列
とともに第7図に示す:第6図のλBA2およびλBA3の挿入部分の位置は、
プローブ889/890および891の部位と一致する。250/Alulプロ
ーブは。
酸性bFGFタンパクのN末端部分と一致する。
尖旌桝又
bFGF cDNAOU
酸性bFGFをコードするcDNA配列を回収するために250/A1uIプロ
ーブを用いる。Huynh+ v、T、IらDNAクローニング ′r:1朋東
手肚! (IRLプレス、オックスフォード、 1984)のλgtl。
ベクダ一を用いてウシの脳下垂体、脳または視床下部のmRNAからcDNAラ
イブラリーが得られる。得られハイブリダイジングクローンにより、酸性bFG
Fをコードする全配列を回収する。
他の哺乳類由来の類似mRNAを用いて構築された同様のcDNAライブラリー
を、250/Alulプローブを用いて調べて9例えば。
ラット、ヒツジ、ウシ、ネコ1 イヌ、ウマまたはブタの塩基性FGFが得られ
る。
大施冊主
散設hFGFゲノムDNAのh管11
Charon 4A (Lawn、 R,M、、 et al、Ce且(197
8) 1.5 : 1157−1174)のヒト胎児の肝臓のゲノムライブラリ
ーをヒトの配列の起源として用いた。ニックトランスレーションした250/A
lulプローブを用いてこのライブラリーを調べた。プレハイブリダイゼーショ
ン/ハイブリダイゼーションの条件は、40%ホルムアミドを用いること以外は
実施例1のプローブ889/890および891に対する条件と同一であった。
ハイブリダイゼーションは、42℃にて16時間にわたって行った。次いで。
フィルターを室温にて1 xssc、 o、t%SDSで洗浄し、そしてハイブ
リダイズしたクローンを培養したところ、λHAG−9,1と呼ばれるものは、
所望の酸性hFGF配列を含んでいた。このクローンの部分的な制限地図を第8
図に示す;ヌクレオチド〕 およびアミノ酸配列に関する情報は、第2図aに示
す。アミノ酸1−41をコードするヌクレオチド配列を同定し得る;この配列に
は、ゲノム酸性bFGFにおけるように、イントロンが続いていた。酸性hFG
Fおよび酸性bFGPのアミノ酸配列は、5位、21位および35位において異
なっている。
ヒトの酸性FGFをコードするDNAは、これに対応する単離されたウシのタン
パクのN末端の上流に、さらに15個のコドンを含んでいる。これらのコドンは
、ウシのタンパクのN末端の延長部分と高い相同性を有するアミノ酸配列をコー
ドする。この翻訳配列は、第2図aの括弧内に示されている。ウシのDNAと比
較すると、−3位、−6位、−9位および一12位のコドンにはヌクレオチド置
換が存在するが、翻訳されたタンパクは存在しない。−10位のコドンにおける
ヌクレオチド置換によって、ウシのタンパクのThr残基はヒトのタンパクでは
Ile残基となる。ウシの酸性FGFと同様に、このN末端延長部分は、プロ配
列または単離された“基本”型タンパクの“長”型を表し得るが、このいずれか
はメチオニンの開裂に依存して、14もしくは15のアミノ酸のN末端延長部分
を含んでいる。
ヒトの酸性FGFをコードするゲノムDNAのエキソンであって、中間エキソン
、およびC末端をコードするエキソンに対応するヌクレオチド配列を含むλフア
ージクローンも得た。
上述のλBAG−9,1とともに、これらのファージは完全なタンパクコード配
列を与える。
Wya+an、 A、R,らProc Acad Natl Sci (LIS
A) (1985) 82 :2B80−2884によって述べられているよう
に調製したヒトのゲノムライブラリーから中間エキソンを有するファージを得た
。
これは、ヒトのゲノムを5au3AIで部分分解し、得られた断片をλシャロン
30ファージのポリリンカー領域のBamH1部位へ挿入することによって調製
されるライブラリーである。この挿入部分は、容易に除去され得るので、ライブ
ラリー中の2つのEcoRI制限部位の間に位置している。
このゲノムライブラリーは、2つのオリゴヌクレオチドをプローブとして調べら
れた。これらのオリゴヌクレオチドは。
次の実施例4に記述され、第9図に示されているようにヒトの合成酸性FGF遺
伝子を構築するために用いられていた。この図で“3”および“4”と示された
オリゴヌクレオチドが。
プローブとして用いられたものである。λHG−3と呼ばれる。
回収されたファージのコード領域を第2図すに示すこのコード配列は、 Jay
e配列のアミノH4248をコードするが、塩基性FGFタンパクをコードする
遺伝子のエキフン/イントロン境界に対応している。
同様に、第3のエキソンは、上述のように調製されたシャロン−4^におけるL
awn、ら(前出)のマニアチス(Maniatis)のヒトゲノムライブラリ
ーから得られた。そして、第9図に示されている合成遺伝子の“6”および“7
”をラベルしたオリゴヌクレオチドをプローブとして、この第3のエキソンを調
べた。λHAG−3と呼ばれる1回収されたλフアージクローンは9部分的に配
列決定されており、その結果を第2図Cに示す。この配列情報から、λHAG−
3挿入部分中にC末端エキソン配列の存在することが確かめられる。
前述の3つの挿入部分は、再結合させることにより完全なヒトの酸性FGFゲノ
ム配列を再構築し得るが、これはEcoRIによって各ファージを切断してこの
挿入断片を取り出し、そして得られた断片を連結して遺伝子を再構築することに
よってなし得る。このゲノム配列を用いれば、以下の実施例7においてcDNA
配列について述べた方法に類似した方法により。
発現ベクターを構築し得る。特に、この再構築された遺伝子は1合成型−酸性h
FGF NcoI (平端(blunt)) /HindI[I (平端(bl
unt))について述べた方法と同様の方法により、 EcoRI(平端(bl
unt))断片として挿入し得る。
尖隻旦↓
hFGFコード配置の8゜制
ヒトの脳下垂体、胸部癌腫、脳、脳幹、 5K−HEP−1または視床下部のm
RNAから、実施例2においてウシのmRNAに対して述べたようなHuynh
の方法によって調製されたcDNパライブラリ−を、実施例3におい了述べた条
件下で250/AluIをプローブとして用いて調べ、酸性hFGFをコードす
るcDNAを得る。第1のエキソンを含むスプライシングされていないcDNA
は、胸部癌腫のライブラリーから得られた。
別の方法として、 Jaye、 M、ら5cience (1986)、印刷中
、によって得られたcDNA配列の情報(第2図d参照)を酸性hFGFをコー
Yする遺伝子の合成のガイドとして用いた。Jayeらによって報告されたcD
NAクローンは、ヒトの脳幹由来のメツセンジャーRNAを用いて得られ、酸性
hFGFをコードするが、この酸性hFGFの推定されるアミノ酸配列は第2図
すに示されている。
実施例3において述べたゲノムλ )IAG−9,1クローンを用いて遺伝子の
5”部を得た。この部分を調製するために、 1.9kbBam旧断片をλ)J
AC−9,1から単離し、そしてpUc13中へサブクローニングしてpCBI
−101を得た。次いで、この中間体プラスミドをNcoI / BamHIで
切断し、そして成熟6基本”型の酸性hFGFの最初の25個のアミノ酸ととも
に、プロ配列の15個のアミノ酸に対するコドンを含むn5bp断片を5%ポリ
アクリルアミドゲルを用いて単離した。主配列の開始点から−15のアミノ酸に
おいて開始コドンを形成していると考えられるATGを含むNco I部位の位
置は、第9図に示されている。この図は合成遺伝子を図示したものである。
コード配列の残りの部分は、第9図における1〜20番の合成オリゴヌクレオチ
ドを用いて合成された。各オリゴヌクレオチドの合成は、簡便な自動化技法を用
いて行う。オリゴヌクレオチドは、 Jayeら(上記)によって報告されたも
のと2つの例外を除いて同一のヌクレオチド配列を与えるように設計した:オリ
ゴヌクレオチド4および14は、星印によって示されるように、コドン66のア
ラニンをコードするGCCをGCTに変更することによって、コドン67まで拡
がっているNco 1部位をこわすように構築した;さらに、オリゴヌクレオチ
ド19および20は、 TGA終結コドンに続く旧ndI[IおよびEcoRI
切断部位を付加するように修飾した。前記の変化は、いずれもコードされたアミ
ノ酸配列に影響を与えない。
標準反応条件を用いて5μgの各オリゴヌクレオチド(#1および#20を除く
)をリン酸化し、10個の異なる相補的オリゴヌクレオチド対(1+11. 2
+11.など)をアニーリングし1次いで10個のオリゴヌクレオチド対を3つ
の断片に連結することによって1合成オリゴヌクレオチドを連結し、第9図に示
される配列を得た。これらの断片は、標準条件下で14リガーゼを用いて連続的
に形成される。断片Aを得るために、対1/11を対2/12と連結し2次いで
対3/13と連結し。
さらに対4/14と連結させる。断片Bは、対5/15を対6/16と連結し2
次いで対7/17に連結させることによって形成する。断片Cは、対8/18を
対9/19と連結し9次し)でこの生成物を対10/20と連結させることによ
って得られる。3つの連結した副断片(A= 144bp、 B= 10Bbp
およびC=106bp)は、ゲル電気泳動を用いて精製し9次いで標準条件下で
T4リガーゼを用いてBおよびCを混合することによって連続的に連結し、その
後Aを添加する。最終反応液は、フェノールで抽出し、エタノールで沈澱させる
。エタノール沈澱物は。
5%アクリルアミドゲルで電気泳動し、358bp断片A+B+Cを溶出させる
。この断片は、第9図に示されるように、 BamH1/[1coR1部位に及
んでおり、そしてその配列は、この断片をM13mpl≦中ヘサブク口中へング
することによって、ジデオキシ配列決定法を用いて、確かめられる。
コード配列を完成させるために2合成358bp Bam)II/EcoRT断
片をファージまたはポリアクリルアミドゲルから単離し。
その末端を必要に応じてリン酸化し、そしてpcBI−101由来の118bp
NcoI/BamHI断片に連結する。酸性hFGFをコードする。
得られた部分合成ヌクレオチド配列を第9図に示し、そして合成型−酸性hPG
Fと名付ける。
もちろん、酸性、FGFの“基本”型および“短”型が、ATG。
開始コドンから始まり、そして最適な制限部位を含む、付加的な構築物をも構築
し得る。
(以下余白)
次ll引足
d 性bFGFのゲノムおよびcDNAクローンの回収次いで250/A1uI
プローブを用いて、対応する塩基性bFGF配列を得るために適当なプローブを
設計した。Esch、 F、、 ら(前出)が見出した。酸性bFGFのアミノ
酸4−29が塩基性bFGF配列のアミノ酸13−38と整列しているという利
点が得られた。
プローブは、塩基性bFGFの残基18−36および酸性bFGFの残基9−2
7に基づいて設計したが、どちらの領域も19アミノ酸残基のうち14個が相同
的である。
プローブ1097および1098は、この領域をコードするように設計されてい
る40−marであり、自動合成装置で、ホスホアミダイト法を用いて調製した
。これらのプローブは第10図に示されている;それらは塩基性配列のアミノ酸
23−31の領域で重複している。これらのプローブを設計する際、 250/
Alul配列を用いたが、そのアミノ酸配列は同一であった。またコードされた
配列においては、必要な変化を与えるための最小限のヌクレオチドの相違が含ま
れていた。
実施例2において述べたようなHuynh、 V、T、の方法により得られたウ
シの脳下垂体cDNAライブラリーをプローブ1098でスクリーニングした。
ハイブリダイゼーションに対する適切な条件は、サザンプロットにゲノムDNA
(実施例1)を用いて次のように決定した。
もちろん、プローブ1097および1098は、それほど厳しくない条件の下で
酸性FGFをコードするDNAとクロスハイブリダイゼーションし得ることが期
待された。ザザンブロント分析を行ったところ、55℃の洗浄温度でプローブ1
097および1098にハイブリダイゼーションする酸性bFGFをコードする
ことが知られているゲノムの配列は、65℃ではハイブリダイゼーションできな
かった(プレハイブリダイゼーション/ハイブリダイゼーション緩衝液および条
件は、実施例1におけるプローブ889/890および891に対するものと同
様であった)。従って、65℃という洗浄温度を選んだ。この温度では、Eco
RI分解物における10kb断片およびPstI分解物における3、4kb断片
がプローブ1097および1098にハイブリダイゼーションした。
cDNAライブラリーを65℃の洗浄温度を用いて上述のようにプローブで調べ
たところ、EcoRIリンカ−を有する2、1kb cDNAを表す、λBB2
と名付けられた単一クローンが回収された。
このファージの制限地図を第11図に示す。λBB2における挿入部分の副断片
を、配列決定を行うためにM13に移した。1.4kbEcoRI分解副断片は
、ウシの塩基性FGFの(完全な“−次”配列の)アミノ酸1−146をコード
することがわかった。N末端コドンより上流側の配列は、9アミノ酸のプロ配列
あるいは活性を保持してる天然のタンパクのN末端伸長“長”型のいずれかをコ
ードすると考えられている。N末端の伸長部分は、単に8つの残基しか含み得な
いが、これはもちろんメチオニンが翻訳後のプロセッシング中に切断されるかど
うかに依存している。塩基性bFGFをコードするこの副断片の部分は。
第3図に示されている;位置1を始まりとするアミノ酸の番号付けは、単離され
た“−次”タンパクのN末端に対応している。上流側の9コドンは、括弧内に翻
訳されている。この伸長部分が天然の活性タンパクの必須部分を表している可能
性は、肝細胞から調製されたヒトの塩基性FGFの、より分子量が大きな型によ
って示唆されている(Klagsbrun、 et al。
Proc Natl Acad Sci (前出))。
次いで1.4kbの副断片をニックトランスレーションし、そして塩基性bFG
Fゲノム配列に対する実施例1の方法と同様に。
構築されたウシのゲノムライブラリーのスクリーニングに用いた。
1.4kbの塩基性bFGFをコードするcDNA断片は、ラット、ブタ、ある
いはウシ、ネコ、イヌ、ウマあるいはネズミを起源とするような、別の補乳類の
cDNAライブラリーをプローブで調べ、上記の種の配列であって、塩基性bF
GFをコードする配列を得るためにも用いられる。
尖施汎l
ヒトの口 性FGFのゲノム
クローンおよびcDNAクローンの8゜制ヒトの腎臓のmRNAから調製された
λgtlOcDNAライブラリーを、ウシの1.4kb塩基塩基性副査用いて調
べた。プレハイブリダイゼーション/ハイブリダイゼーション緩衝液には、 4
0%ホルムアミド、5mMリン酸ナトリウム(pH6,5) 、5 xデンハー
ト溶液、5XSSC,および50μg/−ニシン精子DNAが含まれていた;ハ
イブリダイゼーション緩衝液には、さらに。
10%硫酸デキストランおよび10’〜10’ cpm/−のプローブが含まれ
ていた。3つのクローンを単離し、そして特徴を調べるために1つを選択した。
このクローンは、λKB7と呼ばれ。
約1.4kb EcoRI断片を含んでいた。この断片を部分的に配列決定した
ところ、推定のアミノ酸配列とともに、第4図に示したデータが得られた。配列
決定されたコード領域によって。
図中に示したアミノ酸1−50が推定された;下流側に直ちに続く配列は、スプ
ライシングされていないmRNAのcDNAコピーを表しているようであり、こ
のことはイントロンが、塩基性FGF遺伝子において、ウシおよびヒトの酸性F
GF遺伝子におけるアミノ酸41の後のイントロンに対して相同的な位置に存在
することを示している。λKB7クローンも、示した製型の9アミノ酸のN末端
の伸長部分をコードする上流側のDNAを与える。
付加的なゲノムライブラリーおよびcDNAライブラリーを。
上述のヒトの腎臓のλgtlOライブラリーに対して用いた条件と正確に同じハ
イブリダイゼーション条件下で、 1.4kb塩基性bPGFをコードする同じ
断片を用いてスクリーニングした。
さらに4つのクローンを得たが、それらの間では、第4図に示すような単離され
た塩基性bFGFに対応すl完全な146アミノ酸のタンパクをコードする。上
述のλKB7に含まれている9つの上流側のコドンは、ウシの塩基性FGFクロ
ーンにおいて翻訳された上流側のコドンと完全に相同的な配列へ翻訳するが、コ
ドン−8には発現しないヌクレオチド置換がある。
この翻訳されたN末端の伸長部分を第4図の括弧内に示す;そしてこの伸長部分
は、上述のように、N末端の伸長した活性タンパクのプロ配列または付加的なア
ミノ酸を表し得る。
より詳細には、 Lawn、 R,M、ら(前出)によって記述されたように3
周製した。λシャロン4Aにおけるヒトのゲノムライブラリーに由来する2つの
確実にハイブリダイゼーションするクローンを7MG4およびλMGIOと名付
けた。7MG4は、アミノ酸(−9’)−51をコードし;λMGIOは、アミ
ノ酸86−146をコードする。このことは、3つのエキソンのうち第3のエキ
ソンが遺伝子の成熟型タンパクをコードする領域内に含まれることを示している
。(エキラン/イントロン境界の位置は、ウシの配列との相同性によって決定し
た。) E、 Fr1tschから得た。λシャロン28における少し異なった
ゲノムライブラリーは、第2の成熟型タンパクのエキソンを含み、アミノ酸5i
−ssをコードするλ[lT1を与えた。最終的には、上述のようにλgtlo
で調製したヒト胎児の肝臓のライブラリーから得られたcDNAクローン、すな
わちλHFLIは、アミノ酸56−146をコードする。そしてこのことから関
連のあるイントロン/エキラン接合点の位置が確認される。
塩基性bFGFおよびhFGFは2つのアミノ酸が相違しているだけである。位
置112においてウシのタンパクがセリンを有するのに対し、ヒトのタンパクは
スレオニンを有する。また位置128においては、ウシのタンパクがプロリンを
有するのに対し、ヒトのタンパクはセリンを有する。これらの相違は。
各々の場合の単一のヌクレオチドの相違によるものである;従って、ウシのcD
NAを以下に述べるように突然変異を導く部位により1便宜的に修飾してヒトの
タンパクをコードし得るが、実際には、標準的な部位特異的変異技法を用いてこ
れらのコドンを変更した。実施例5のλBB2クローンをEcoRIで分解し、
そしてbFGFタンパクをコードする部分にまで及ぶ1.4kbの領域をM13
mp8のEcoR1部位に連結した。インビトロ変異を3つのオリゴヌクレオチ
ドの存在下で実施した:“共通”プライ7−+ 17−mer ;変異16−m
er、 5’−GAAATACACCAGTTGG−3’。
これはコドン112のコード配列を変更する;そして、変異17−truer、
5’−ACTTGGATCCAAAACAG−3’、これはコドン12日の配
列を変更する。変異させたファージは、さらにインビトロでプライマーによって
導かれる変異を2度行い、変異25−a+er、 5’−TTTTACATGA
AGCTTTATATTTCAG−3’を用いて翻訳終結コドンより34bp下
流側に旧ndllI部位を創造した。得られた変異DNAは。
ジデオキシ配列決定法により配列決定を行い、所望の変異が生じたことを確認し
た。そして、 FGFコード領域に及ぶ約630bpの断片を旧ndIIIで切
断し、そしてpUc13へ連結して中間体プラスミドpJJ15−1を得た。
もちろん、塩基性FGFの3つの既知のN末端修飾体のうちのいずれをもコード
するコード領域の修飾型は、やはり標準的合成技術を用いることによって調製し
得る。
ス]l硼1
ベタ −の および
でのFGFの6 な
FGFをコードするcDNAクローンは、上のC,1節で述べたように1種々の
宿主中で組換えタンパクを生産するために、最も都合よく用いられる。しかし、
@乳動物系での発現は、その宿主が9本来生産されるタンパクで見られるプロセ
ッシングに類僚した翻訳後プロセッシングを行い得る場合、およびcDNA配列
あるいはゲノム配列のいずれの配列を用いたとしても、宿主がイントロンのプロ
セッシングをも行い得る場合には、有利である。
それゆえ、全長cDNAあるいはゲノムFGFをコードするクローンは、以下に
述べる宿主ベクターにより例示されるような(しかしこれに限定されないが)宿
主ベクターに挿入するために、調製される。
このベクターを構築するために、このクローン化されたFGFをコードする挿入
断片は、EcoRIで(挿入断片自体がEcoRI部位を含むなら2部分分解に
よる)切断されるか、また1よ他の適当な酵素で切断され、EcoRIリンカ−
または必要であれば他の適当なリンカ−が付けられる。そしてこの挿入断片は。
ベクターの
居坏1
このプラスミドpH51は、哺乳動物宿主中での挿入DNAの発現に適している
。このプラスミドは+ p84H(Kartn、 Fl、I atat、 Na
ture (1982) 299 : 297−802)からの840bpのh
MT−II配列を含む。この配列は、hMT−II遺伝子の−765の位置のH
indII[部位から、+70のBam旧開裂部位にわたっている。pH51を
構築するために、プラスミドp84HをRam旧で完全なまでに分解し、末端の
ヌクレオチドを除去するべくエキソヌクレアーゼBAL−31で処理し2次いで
Hindlliで分解した。所望のB40bp断片をpUC8(Vieira、
J、、 et al、Gene (19B2) 19 : 259−268)
に連結した。このpUc8は旧ndII[および旧ncIIの分解により。
開いている。この連結混合物は、大腸菌HBIOIをAmp”に形質転換するた
めに用いられた。pH51と名付けられた1つの候補プラスミドは単離され、グ
イデオキシ配列法により、配列決定された。pH51は、好都合な制限部位を含
むポリリンカーの上流側に、hMT−n制御配列を含む。
使用可能な宿主プラスミドp)ISIは、メタロチオネインプロモーターのほか
に、付加的な制御要素を含有させて、さらに改変され得る。特に、 SV40の
ようなウィルス系のエンハンサ−要素だけでなく、hGHのような他のタンパク
の3゛非翻訳領域に結合した終結シグナルも包含され得る。
ウィルスエンハンサ−
MT−nプロモーターに動作可能に連結された状態にあるSV40エンハンサ−
を含む一対の宿主発現ベクターは、 pH51のMT−■プロモーター配列の前
方にある旧ndD1部位に、 1120bpの5V40DNA断片を挿入するこ
とにより、構築された。このSV40 DNA断片は、 SV40の複製起点ま
で及び、 5171番目のヌクレオチドから5243番目のヌクレオチド(起点
)と、107−250番目のヌクレオチドの72bp反復構造とを含んでおり、
そして後期ウィルスmRNAの5”末端を含む起点側の1046番目のヌクレオ
チドにまで至る。この112QbpからなるHindIII断片は、 SV40
DNA (Buchman、A、R,、et al、DNA Tumor V
iruses、2d ed (J、Tooze。
ed、)、 Co1d Spring Harbor Laboratory、
New York (1981)+pp、 799−841)の旧ndmによ
る分解から得られ、増幅のためにpBR322にクローン化される。このクロー
ニングベクターを旧ndlI[で切断し、そしてこの1120bpのSV40
DNA断片をゲル電気泳動法により単離し、そしてpH51(これは旧ndnl
により分解し。
CIP処理した)に連結した。得られたベクター(これは、 p)ISI−SV
(9)およびpH5l−3V(10)と名付けられた)は、それぞれ反対方向
に、MT−nプロモーターを生じる断片を含む。pH3l−3V (9)では、
エンハンサ−は、 5’mRNAの転写開始部位から約1600bpのところに
あり、また反対方向には、このエンハンサ−は、5°0IRNAの転写開始部位
からは、およそ980bpのところにある。両方向とも動作可能であるが、エン
ハンサ−配列が転写開始部位に近い方向では、より高いレベルの発現を示す。
転写開始部位の250−400bp上流側にエンハンサ−を厚りことを避けるこ
とは、最適であると考えられている。
サラに、 MTプロモーターのTATAボックスの5′−末端から上流側に、そ
れぞれ、 190bp、 250bpおよび3sobpに、SV40エンハンサ
−の3゛末端を置いたベクターが構築された。この構築は、ヒ)MTプロモータ
ー上流側の制御領域の地図化に基づいてなされた。このことは、Karin、
M、ら、 Nature (1984)308 : 513−519に記述され
ている。全ての構築物は9重金属による制御のための反復部位を含む配列を保持
している。しかし、 1.90bpと250bpとに分離した構築物は、これら
の部位からさらに上流側にあるグルココルチコイドによる制御のための配列を保
持していない。
コレらノヘクター(コれは、 pHS’−5V190. p)Is’−3V25
0およびpus’−5V360と名付けられた)は、以下のように調製される:
全での構築物は、メタロチオネインプロモーターおよび上流領域を含む配列の長
さ以外は一致している。このプロモーターおよび上流領域は、 pH51から切
断された断片として供される。
pus’−5V190に対し、 pH51がSac IIで分解され、平滑化さ
れ。
そしてKpnlリンカ−に連結される。次いで、このDNAは、MT−■制御配
列の適当な部分を遊離させるために、EcoRIおよびKpnIで分解される。
同様に、 pHs’−5V250では、 pH51がHga Iで分解され、平
滑化され、 KpnIリンカ−に連結された後* EcoRIおよびKpnlで
分解される。pHS”−5V360に対して、最初の分解においてDdeIが用
いられる。
このSV40エンハンサ−を含む中間ベクターは、 SV40の旧ndlI[/
Kpnl断片(これは、 5171番目の位置から294番目の位置にまで及ん
でおり9また。 Kpn1部位から50bpのところにエンハンサー要素を含ん
でいる)を、 Kpnl/HindI[[で分解されたpuc−は、ポリリンカ
ー領域に、順番に旧ndn1. KpnlおよびEcoRIの3つの好都合な制
限部位を含む)。この完成したベクターは、上で記述のように調製されるKpn
I/EcoRI断片を、 KpnI/EcoRIで分解されたpUc−SVに挿
入することにより、得られる。
それゆえ、先に改変された全てのベクターは、 SV40のエンハンサ−要素を
利用している。もちろん、他のウィルスのエンハンサ−であれば、同様の方法で
用いられるだろう。
転亙■持配剋
転写終結制御配列を供与するために、このコード配列、およびヒト成長ホルモン
の3”非翻訳配列を表すDNAをpH51に連結した。この中間ベクターは、
hGHコード配列に代えてこのベクターに続けて連結されたコード配列に対し、
hGH3’ 非翻訳配列を供与し得る。
このゲノム配列をコードするhGI(を、Bam旧およびEcoRIで分解し、
続いてポリアクリルアミドゲル精製することにより+ p2.6−3 (DeN
oto、 et al+ Nucleic Ac1ds Res (1981)
19:3719)から単離した。このBaIII■は最初のエキソンの5゛末端
で切断する。EcoRIは機能遺伝子の3′位で切断する。この単離された断片
をr BamHI/EcoRIで分解されたpH31に連結した。この連結混合
物を大腸菌MC1061のAmp”に形質転換した。成功した形質転換体は、制
限分析により選抜し、所望のプラスミドpMT−hGHgを含む株をさらに増殖
させて、多量のプラスミドDNAを調製した。
pH5l−SV(9)またはpH5l−SV(10)を構築するためではあるが
。
pH31を代用するために、先に記述の方法と同様の方法で、 MTプロモータ
ーの制御下にあるhGH遺伝子を含み、 SV40エンハンサ−と動作可能に連
結され、そしてそれぞれ、 pHGHg−SV(9)およびphGHg−SV
(10)と名付けられた一対ノヘクター(pMT−hG)Ig)を得た。その連
結混合物は大腸菌1061をAmpRに形質転換するために用いられた。そして
適切な構造が確認された。
ベタ −の
次いで1合成の酸性hFGFに適応する宿主ベクターとして。
phGHg−SV(10)を用いた。phGHg−3V (10)をBam旧お
よびSma Iで分解し、クレノーで平滑化し、そしてhGHコード配列を切断
するためにCEPで処理した。この開かれたベクターをNcoI (平滑末端)
/EcoRI(平滑末端)合成の酸性hFGF断片に連結し、所望の発現ベク
ターpahFGF−SV (10)を得た。ここで1合成の酸性hFGF断片の
Nco1部位は再生されている。
同様に、上で記述の残留FGFをコードする断片をphGHg−SV(10)に
連結して、ウィルスエンハンサ−、MT−IInプロモーターよびhGH3’非
翻訳領域の制御下にて、これらのコード配列を含む類似ベクターを調製する。例
えば、実施例6のpJJ 15−1からの5oobpまでのNcoE (平滑末
端) /)Iindn[(平滑末端)断片を、BamHI(平滑末端) /Sm
aIで分解したphGH−5V (10)にうまく挿入して、 pJJ16−2
を得る。
さらに、 pH51,および上で記述のような、Svエンハンサ−の種々の配置
を含むべく改変されたpH51を包含するこれらの配列の発現を得るために、他
の宿主ベクターが用いられてもよい。挿入は、この宿主ベクターのBamHI
/ EcoRI分解を用いての、類似の方法による。また、酸性または塩基性F
GFの“長い”形態、“基本の”形態あるいは“短い“形態のいずれをもコード
するべく改変されたDNAも用いられ得る。
これらのベクターは、以下で論じる目的のために、一般的にpMT−FGFと呼
ばれる。
゛ の え によるFGFO生−
チャイニーズハムスター卵巣(CHO)−Kl細胞を、F12培地およびDME
培地の1:1混合物から構成される培地上で、12%ウシ胎児血清とともに生長
させた。このコンピテント細胞は。
pMT−FGFおよびpSV2 : NEO(Southern、 p、、 e
t al、 J Mol卸y」肌■(1982) 1 : 327−341)T
:共形質転換した。psV2 :NEOは、ネオマイシン類似体G418に耐性
を与える機能遺伝子を含む。この形質転換では、 500μgのpSV2−NE
Oおよび5μgのpMT−FGFを、 Wigler、 M、+ ら、超旦(1
979) 16 : 777−785、の、プロトコルに従って、リン酸カルシ
ウム−DNA共沈澱物中で、16nデイシユの細胞に適用した。それとともに。
これらをDNAに4時間さらした後、15%グリセロールで2分間“ショック”
を加えた。1日後、 G418耐性コロニーのプールを与えるために、この細胞
を1■/dの6418にさらした。
これらの耐性コロニーはFGF生産のために分析され1次いでクローン化され得
る。
成功した形質転換体(これらはまたpMT−FGFの安定な遺伝形質を有する)
を、クローン単離体の精製のため、低密度でプレート上にまく。これらの単離体
の少量を、 FGF生産をうまく分析するために、 10−’?の塩化亜鉛にさ
らした後、多孔プレート上で生長させる。FGFの定量は通常の方法を用いて。
適当なFGFタンパクに対し調製される抗血清に対して、標準的なELISAま
たはラジオイムノアッセイにより行われる。所望のFGFを大量に生産するクロ
ーン分離体が選抜される。
適当な条件下にてFGFを生産するべく示される細胞を、10%のウシ胎児血清
で補足された基本培地に1710集密度でまき、−夜インキユベートし1次いで
、lXl0−’M〜3 Xl0−’Hの濃度範囲の塩化亜鉛を加えることにより
、 FGFの生産を誘導する。2 XIO”’M ZnCIzの最適の誘導条件
下で、7〜10日間にわたりFGFのレベルが上昇する。
特定の実験では、実施例6のpJJ15−1に由来のヒト塩基性FGFをコード
する約500bpのNcol(平滑末端) /HindllI (平滑末端)断
片を含むpMT−FGFを用いて、 CHO細胞が形質転換された。上に記述の
ように、 pMT−FGFのこの特別な形(上ではpJJ16−2と名付けた)
を得るために、この断片をBa+n)II (平滑末端) /Smalで分解さ
れたphGH−SV(10)に挿入した。このベクター(pSV−neoおよび
pHsl−MT)で、この細胞を共形質転換した。6418選抜の後、このプー
ルされた耐性コロニーは、106細胞当たり約500pgのヒト塩基性FGFを
生産した。
生産されたFGFO量は、ヘパリン−セファロースを用いて。
溶解した細胞から塩基性tcpをアフィニティー精製により定量し、続いて組織
培養中の内皮細胞の生長促進のための分析を行った。このヘパリンアフィニティ
ー精製は、以下に記述の方法のような標準的な方法により、達成される。この方
法は9例えば、 5ullivan+ R,+ ら、 J Biol Chem
(1985)260 :2399−2403 、あるいはShing+ ら、
5cience (1984)223 : 1296−1299である。また
、活性の分析はGospodarowicz、 D、、 ら。
J Ce旦」社社1(1985) 122 : 323−’332 、あるいは
Gospodarowicz。
D9.ら、 J Ce1l Biol (1983)97 : 1677−16
85に記述のように行われる。
500μg/106細胞のレベルで生産する先のプールを1次いで。
誘発物質としての100μM ZnC1□とともに10μM CdC1,の存在
下にて生長させることにより、カドミウム耐性体を選抜した。耐性クローンのプ
ールを1次いで、上で記述のように分析した。5.6μg/10’細胞の生産レ
ベルが1回の分析で見出された。
望むなら、 FGFがこの溶解した細胞から得られ、そして天然タンパクに対す
る先に述べた方法によるか、または当業者に公知の他の標準方法により、精製さ
れ得る。
さらに、先に論じたように、前述の構築物により生産されるFGFタンパクの分
泌は、カルシウムイオノフオアや他の適当な刺激剤によって開始されるエキソサ
イトシスにより、達成され得る。CIO細胞により生産されるタンパクが、特に
。
LPSやホルボールエステルの刺激により、放出されるということは期待できな
いものの1例えば、 CHO細胞に代えて1組換え宿主としてマクロファージ由
来の細胞系を用いることにより、このような分泌が行われ得る。また、以下に例
示するようなhGll由来のシグナル配列を与えるために、その構築を変えるこ
とにより2通常の構築経路を用いる分泌も、 CHOや他の哺乳動物細胞の宿主
を用いて行われるだろう。もちろん。
分泌を生じることは、タンパク精製作業がずっと簡単になるので有利である。
合成した酸性hFGFの部分合成配列を含むpMT−FGFベクターでのトラン
スフェクションにより、成熟した基本型の140アミノ酸の上流側にある14ア
ミノ酸の前部領域を含む“長い型” FGFの生産が行われるだろう。それによ
り5処理されたMet残基はまた。アセチル基のようなブロッキング基と置き換
えられてもよい。プロセッシングはまた。咄乳動物細胞中で行われ、その結果成
熟型になる。しかし、最初のMetを欠き、アセチル化されたN末端アラニン残
基を有するリーダー配列を含む長い型のものが2分裂促進因子としての活性を有
することがわかっている。
いずれの場合にも、 FGFは、ヘパリン/セファロースに適し、酸性FGFに
は1.2M NaC1でそして塩基性FGFには2M NaC1で溶出すること
により、一部精製される。この溶出物は、 5DS−PAGE、および内皮細胞
や3T3細胞に対する分裂促進活性により、酸性または塩基性FGFの存在につ
いて分析される。
次崖■エ
ヒトFGFに対するワクシニアベクター基本のhFGFをコードする配列は、B
am旧およびSma 1でphG)l−sv(10) (前出)を分解し、クレ
ノーを用いて平滑化し、そしてpJJ15−1からこのFGFにわたる約500
bpのNcol (平滑末端)/旧ndnj(平滑末端)断片を挿入することに
より、 hGHから3”非翻訳領域と共に供給された。得られたプラスミド、
pJJ16−2は、上に記述の発現ベクターとして直接用いられ得る。
しかしながら、基本のbFGFをコードする領域およびhGHpolyA付加シ
グナルを含むNco I / EcoRI断片(約1.1kb)を、5%アクリ
ルアミドゲル上で精製し、溶出し、クレノーで平滑化し、そしてSmalで分解
したホスファターゼ化pGs20に連結した(Mackett et al、J
Vtrol (1984)49 ’: 857−864) 、得られたプラス
ミド(pJVl−1と命名された)は、大腸菌MC1061中で増幅された。そ
してこのプラスミドDNAは、セシウムクロライド濃度勾配を用い単離された。
実施例4で合成された合成の酸性hFGF DNA断片も、ワクシニアの一時的
な発現ベクターpGs20の中に連結される。第5図に示される合成の酸性hF
GF遺伝子は、 NcolおよびEcoRIで切断され、クレノーで平滑化され
、そしてSma Iで切断されたホスファターゼ化pGs20に連結される。得
られたプラスミドの調製物は、セシウムクロライド中で平衡状態に遠心分離する
ことにより精製され、 pJVl−2と命名された組換えプラスミドが回収され
る。
このpJVl−’1ベクターおよびpJVl−2ベクターは、 Cochran
、 M。
Ao、ら、 Proc Natl Acad Sci (USA) (1985
) 82 : 19−23によって記述されるように、ワクシニアに感染するC
V−1細胞に形質転換される。
pJVl−1またはpGs20にトランスフェクトされたCV−1細胞は。
5OS−PAGEオートラジオグラフィーを用いる基本のFGFを生産するため
に1分析された。この結果は、第12図に示される。
レーン1およびレーン2は、それぞれpJVl−1およびpGs20でトランス
フェクトされた細胞の培地である。レーン3およびレーン4は、対応する細胞溶
解産物のサンプルであり、レーン5およびレーン6は、以下のこと以外は、レー
ン3およびレーン4と同じである。溶解産物のサンプルを、 0.6M塩化ナト
リウムの存在下にてヘパリンセファロースに結合し、101リン酸塩、 pH7
,4/1.1M塩化ナトリウムで洗い、そして同じ緩衝液中で2M塩化ナトリウ
ムを用いてカラムから溶出した(この溶出物は、ゲル上に載せる前にTCAで沈
澱させた)。
レーン7は、146アミノ酸型にて+ 251でラベルされた基本のFGFであ
る。レーン5中の約18kdの所のバンド(これはFGFの標準よりも少し高い
分子量をもっている)によると、ウシ配列のその“長い”型が1組織から得られ
た“基本の”タンパクよりも多く形成されていることがわかる。
レーン5およびレーン6に示すように調製されたサンプル(TCA沈澱を除く)
も、ウシの脳の毛細管内皮細胞の分裂促進活性について検査された(実施例9参
照)。pGs20サンプルには活性は全くなかったが、 pJVl−1サンプル
は、 20pg PGF/μlに相当する活性を含んでいた。
人見拠工
FGFに・するインビトロ\
この分析は、 Erchら、 Proc Natl Acad Sci (US
A) (1985)82 : 6507−6511 :およびGospodar
owiczら、 J Ce1l Ph 5iol(1985)122 : 32
3−332に記述のように実質的に行われた。
簡単に言うと、ウシの脳の毛細管内皮細胞は、 10%ウシ血清で補われたDM
EMの存在下で維持された。複数の単層が、0.9%塩化ナトリウム、 0.0
1Mリン酸ナトリウム、 pH7,4,0,05%トリプシン、そして0.02
%EDT^を含む溶液に、室温にて2〜3分間さらすことによって、解離された
。この細胞を集めた後、それらを、 DMtJおよび10%ウシ血清中に再懸濁
させ。
そして細胞懸濁液のアリコートをコルターカウンター(Coultercoun
ter)で計測した。この細胞を、2mffiDMEMに10%ウシ血清を加え
た全体を含む各皿に、35龍皿あたり2X10’細胞の初期密度で植えつけた。
6〜12時間後、2通り作成したプレート1セントをトリプシン処理し、そして
細胞を計測してプレート化効果を測定した。
FGF活性について検査され得るサンプルのアリコートを。
0.5%BSAを加えたDMEMを用いて1:2.1:4.そして1:8に希釈
し、そして、この希釈液の10μlを3通りの検査プレートに0日目および2日
目に加えた。4日目に、各サンプル液に対する3通りのプレートをトリプシン処
理し.そしてこの細胞密度をコルターカウンターにより測定した。
FGFO組換え型は, CHO細胞またはCV−1細胞の培地中では見出されな
かったので,このFGFをコードするDNA配列も。
組換えFGFタンパクの分泌を起こすために.異種シグナル配列に連結される。
次いで,この融合した配列は,ワクシニアで感染させたcv−i細胞中での一時
的な発現および・分泌を生じるようなワクシニアにもとづくベクターに連結され
るか,またはCHO細胞での発現および分泌のためのベクターにもとづ< pH
51に連結される。
ヒトの成長ホルモンからのシグナル配列を.コード配列全部を含む800bpの
旧ndII[断片として, Martial. J.A.+ ら。
Science (1979)205 : 602−607.のcDNAベクタ
ーchG 1800/pBR322から得た。Nael制限部位は,部位特異的
な突然変異によって。
26番目のアミノ酸シグナルをコードするDNAの3゛位にすぐに配置される。
その結果, Naelによる次の開裂は,このシダナル配列のC末端でのアラニ
ン残基に対するコドンのすぐあとに平滑末端を有する断片になる。要約すると、
この旧ndlI[断片をM13mp19に連結し、そしてプライマー: 5’
−ATGGTTGGGCCGGCACTGCC−3’を用いて突然変異させる。
そして、この突然変異した配列は2回収され、BamHIおよびNaeIで分解
されてシグナル配列を含む断片を与える。
(β−ラクタマーゼのシグナル配列の正しく合わせた型も。
類似の構築物中に用いられるだろう (Lingappa、 V、R,+ ら。
Proc Natl Acad Sci (USA) (1984) 81 :
456−460) 、)基本のhFGFの4つの型をコードするDNAは、上
に記述の改変されたλ882クローンからの一定のC末端断片、および可変的な
合成のN末端部分をそれぞれ含む部分的に合成された断片として供給される。こ
のC末端の位置に対し、この改変されたλBB2クローンは 31非翻訳領域の
旧ndI[1部位に及ぶ377bpの割断片を得るために、 1haIおよび旧
ndnlで分解される。このHhaIは、開始メチオニンコドンから122bp
下流側を切断する。Hha1部位から上流側の欠けている部分は1合成pオリゴ
ヌクレオチドを用いて供給される。
この合成オリゴヌクレオチドは、第13図に示される。それらは1合成の酸性h
FGPの産生に関連して上述された方法と11(IIの方法で合成され、そして
連結される。この個々のオリゴヌクレオチドは、標準の自動核酸合成器を用いて
合成され。
アニーリングされる。そしてこの2重鎖部分は、その3′末端にtlha1部位
を含む適切な全体の上流側部分を形成するように。
連結される。次いで、これらの合成の上流側断片は、完全なFGP遺伝子を得る
ように、 T4リガーゼを用いて、下流側のHhaI/Hindn[断片に連結
された後、 hGHシグナル配列をコードする領域を加えるために、hGHBa
mHI−NdeI断片に連結される。
この合成の上流側部分によってコードされるhGH/基本のFGFタンパクの結
合は、第14図に示される。タンパクAは。
再構築された上流側部分および連結されたC末端コドンを含む。このC末端コド
ンは、それゆえ、−9〜146のアミノ酸(第4図に示す)をコードしている。
つまり、このコドンは。
ヒトFGFの長い型をコードするアミノ酸全部である。タンパクBは、−9位の
N末端メチオニンがアラニン残基によって置き換えられていること以外は、同じ
配列を含む。タンパクCは、第4図の12−146のアミノ酸をコードしている
。そして。
タンパクDは、このタンパクの16−146のアミノ酸、つまりヒトの基本のF
GFの“短い”型をコードしている。この短い型は分裂促進活性を示すことが既
に知られている。
第14図も、 von He1jne、 c、、 Eur J Bfochen
+ (1983)133 :17−21によって示された規則によれば、直接の
発現産物に対する予測されたシグナル配列の開裂部位(太い矢印)を示す。
構築を完全にするために、第14図で示されるhGHシグナル配列に融合された
4つのタンパクをコードする断片は、BamHI(部分) /HindI[[配
列として増幅するため、キャリアープラスミドpUcQ中に挿入される。正しい
構築はグイデオキシシーケンス法により確立される。この配列断片を確認するB
an+1(1(部分)/)lindI[Iは9次いで、キャリアープラスミドか
ら削除され、クレノーにより平滑化され、そしてpGs20 (前述)のSma
1部位に連結される。連結された組換えプラスミドは。
上に記述のように、ワタシニアに感染したCV−1細胞中で発現される。
同様に、構築物は、同じ発現系での分泌のために、酸性hFGFから作られる。
このFGFをコードする配列は9合成された酸性のす、FGF DNA断片から
誘導され、修飾されて、第15図におけるタンパクE、 PおよびGを生産する
。第15図は5第2図すの一15残基から140残基に及ぶ酸性FGFの長い型
、第2図すの1〜140残基によって表される基本型、そして、その図の7〜1
40残基に及ぶ短い型のhGH/酸性FGFタンパク結合領域を表す。全ては、
この図に示されているように、このFGFのアミノ末端に少しの変化をもたらす
。
これらのFGFをコードする配列を構築するために、このNC0I/EcoRI
の合成の酸性FGFを、 NcoI部位にて、クレノーにより平滑化し、そして
SmaI/EcoRIで分解されたM13mp19に連結する。得られたファー
ジは、オリゴヌクレオチド: 5’−GTAATTCCCGGGAGGCAGA
T−3”で突然変異を誘発され、それゆえ、グリシンに対するコドンのすぐ前に
、第9図の核酸位置62にてSmaI部位を作る。このグリシンは、主要な酸性
hFGFの残基6である。Sma IおよびEcoRlを有する突然変異された
断片の分解により、 414bpの断片が生じ、この断片は、第15図中のタン
パクGのように示される組換え型をコードするDNAを得るために、BamHI
/NaeI hGHシグナルをコードする断片に直接連結される。または、この
断片は2合成したオリゴヌクレオチド(第16図に示される)にまず連結され1
次いで、第15図のEおよびFと命名されるペプチドをコードする配列を得るた
めに、BamHI/Nael断片に連結される。
ヒト塩基性FGFに対して先に述べた方法に全く類似の方法にて、このシグナル
配列を進行させる酸性FGFのDNA断片を。
pGs20中に配置し、そしてワタシニアに感染したCV−1細胞中にトランス
フェクトして、酸性FGFの分泌型の一時的な発現を分析する(この処理された
タンパクの予期されるシグナル開裂部位を、 von He1jneからも推測
されるように、第15図の太い矢印により指示する)。
このFGF配列は、伝統的なシグナル配列を含んでおらず。
したがって構築条件下にてシグナルの仮定的な機構により。
・ それらの配列自体の分泌を生じさせる性能を有することは。
注目されるべきである。正常な細胞質タンパクに外来シグナル配列を融合するこ
とにより、それらの分泌を生じ得るかどうかということは、当該技術分野からは
明らかでない(malEシグナル配列に融合されるβ−ガラクトシダーゼは、細
菌中ではべりプラズムに達しないことが示された。しかし、 Lingappa
。
V、R,、ら、 Proc Natl Acad Sci (前述)は、β−ラ
クタマーゼシグナルに融合されるβ−グロビンが、インビトロでイヌの肺臓のミ
クロソームにより処理され、そしてこの処理されたタンパクが、トリプシンの分
解から保護されることを示している)。
この連結されたシグナル/FGFをコードする配列も、上述されたMT−nプロ
モーターを含む宿主ベクターの中に挿入され得、そしてC)10細胞中で発現さ
れ得る。
実施■旦
FGFの細菌での
FGFをコードするcDNA配列(これはイントロンによって分断されていない
)も、細菌系にて発現可能である。発現のために都合のよい宿主ベクターはpK
T52であり、それは、“trc ”プロモーターおよびそれに続(ATG開始
コドンを含んでいる。
この“trc ”プロモーターは、 trpプロモーターの上流部分および下流
部分、オペレーターを含む部分、 lacプロモーターの領域、を含む。このプ
ロモーターを含むpKT52は、 pKK233−2の簡単な操作により構築さ
れた。それは、 Amman+ E、lら。
釦匹(1985)並: 183−190により、記述されている。pKK233
−2は、EcoRIおよびPvu IFで分解され、 dATPおよびdTTP
で満たされ、そして所望のベクターを得るべく再連結された。
pKT52は、所望のtrcプロモーターおよび下流側のATG開始コドンに加
えて、下流側のNcoI部位、 Pst1部位、および旧ndl[I部位を含む
。
発現ベクターを構築するために、このFGFをコードするcDNAは、EcoR
Iまたは他の適当な酵素で分解すること、単離すること、およびもし必要ならば
、適当な断片を修飾することにより、得られる。この3゛末端は、ある都合のよ
い制限酵素部位にて終止コドンの下流側を切断し、そしてPstIリンカ−また
は旧ndI[Iリンカ−を与えることにより、 pKT52中に導入するために
、調製される。この5゛末端は、このコード配列の内側の部位にて切断し、そし
てこの欠けているコドンおよびNcoI部位を合成りNAを用いて与えることに
よるか、または変異操作によって適当に配置されたNco I部位を供給するこ
とにより。
調製される。得られるNcoI / Hind mまたはNcoI/Pstl断
片は。
次いで、 Nco1/HindnIで分解されるpKT52か、またはNcoI
/PstIで分解されるpKT52に連結され、読み枠中にて、この^TG開始
コドンとともに、 FGFをコードするcDNAを供給する。このNcoI /
Hind mを境界とする合成の酸性hFGF DNAは、この方法で直接に
挿入される。同様のベクターは、ヒトの塩基性FGFをコードするDNAを用い
て構築される。
細菌での発現では、得られた発現ベクターは大腸菌MC1061または他の適当
な宿主細胞を4m p Rに形質転換するために用いられ1次いで形質転換され
た細胞は、 0.0.が0.2〜0.5になる3〜5時間の間、1mHのIPT
Gを含むM9培地上で生長される(IPTGは、 lacオペレーターによって
制御される制御配列に対する標準の誘導物質である)。次いで、細胞を集め、細
胞破砕または5%トリクロロ酢酸での処理により溶菌し、そしてこの細胞抽出物
を、所望のFGFについて分析する。FGFは、天然タンパクに対して用いられ
る方法、または当該技術分野に既知の他の操作によって、抽出物から精製され得
る。
実mヱ
の菌′を ′佳 るFGFのゞ
傷害の修復を促進するFGF活性を、対照としてのGospodarowicz
らの方法(Proc Natl Acad Sci (USA) (1984)
81 : 6963−6967)により、ウシの脳下垂体から精製した純粋な
塩基性FGFを用い分析した。分析され得る対照のFGFは、 Davidso
n、 J、M、+ら、 J、C,B、 (1985)皿: 1219−1227
の手順によれば、ネズミへのポリビニルアルコールスポンジの皮下注入に通用さ
れた。代わりの方法として、ゴルテソクスホローファイバーも。
用いられ得る(Goodson、 W、H,、et al、 L釦孤」照(19
82)翌: 394−401)。
標準的な手法では、全部で4匹のネズミを、それぞれ、2つの同一の処理をした
スポンジで処理した。このスポンジは。
ヘパリンセファロースビーズによる処理、スポンジあたり5μgのFGFを用い
てヘパリンセファロースビーズに結合されたFGFによる処理、または溶液中に
て5μg FGFで処理を施す、のいずれかであった。このスポンジを、6日後
に回収し。
そして、傷害修復を示している肉芽組織について組織構造的に調べた。
FGFを含むスポンジは、高い量の肉芽組織を示した。そして、この肉芽組織は
、スポンジの場合には、ヘパリンセファロースビーズのまわりに集まっていた。
このスポンジのところでは、 FGFは、これらのビーズに結合して供給された
。
同様の結果により、 FGFが天然源によるかまたは組換え体によるものか、そ
してFGFが塩基性か酸性かについて観察される。
1985年9月9日またはそれ以前に、出願人は、 American Typ
eCulture Co11ection (ATCC)+ Rockvill
e、 MD、 USΔ、にλファージのλB八へ、λBA3.λRAG−9,1
,λBB2.およびλKB−7を寄託した。これらは、^TCC受託番号401
95.40194.40197.40196 。
および40198をそれぞれ割り当てられた。これらの寄託は。
特許目的のための培養菌寄託に関するATCCの承認のもとで与えられるような
状況下にてなされた。1986年9月12日またはそれ以前に、λBB2 (A
TCC40196)およびλHAG−9,1(ATCC40197)の寄託条件
は、微生物の寄託に対する国際的な承認(ブダペスト条約)に関するブダペスト
条約で明記された条件に適合するように変えられた。1986年9月12日また
はそれ以前に。
λHG−3およびλHAG−3と命名されたλファージは、ブダペスト条約の条
件下でATCCに寄託され、 ATCC受託番号40257および40258を
、それぞれ割り当てられた。寄託された株の有用性は、その特許法に従って、い
かなる政府の権威の下で許された権利にも違反して、その発明を実施するための
ライセンスとして解釈されるべきではない。
(以下余白)
FIG、 3
FIG、 4
HAClAl3 5ELI
會NCox spw F fG、 9
今べ→蹟寸GF
FIG、J2
D 、、、QEGSAl)IFKDPに1.。
!
←hにHI鳴芥性hFGF→
FIG、 14
<ト
CJl、I
間際調査報告
PCT/US86101879
工、C1assification of 5ubjecセ Maヒ七e【as
、cl、435768. 172.3. 243. 317; 536/277
530/399; 514/2′“−°“1°“l″″””PC?/US86
7018フ9
Claims (17)
- 1.酸性または塩基性哺乳類FGFをコードする単離されクローン化された組換 え,または合成DNA配列。
- 2.以下のものを含有するタンパクから成る群から選ばれたFGFタンパクをコ ードする請求の範囲第1項に記載のDNA配列; 第1図aの1−41番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第1図aの7−41 番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第1図aの(−15)または(−14) から41番のアミノ酸配列を含有するタンパク; 第2図aの1−41番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第2図aの7−41 番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第2図aの(−15)または(−14) から41番のアミノ酸配列を含有するタンパク; 第3図の1−146番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第3図の16−14 6番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第3図の(−9)または(−8)から 146番のアミノ酸配列を含有するタンパク; 第4図の1−146番のアミノ酸配列を含有するタンパク;第4図の16−14 6番のアミノ酸配列を含有するタンパク;および 第4図の(−9)または(−8)から146番のアミノ酸配列を含有するタンパ ク。
- 3.酸性または塩基性FGFをコードするヒトまたはウシゲノムDNAを有する 請求の範囲第1項に記載のDNA配列。
- 4.FGFをコードするDNAの上流側に,そして動作可能に連結された異質の シグナル配列をコードするDNAをさらに含む請求の範囲第1項に記載のDNA 配列。
- 5.発現に対する制御配列に動作可能に連結されている請求の範囲第1項に記載 のDNA配列。
- 6.前記制御配列がヒトMT−IIプロモーター,SV40由来のウイルスのエ ンハンサー,ワクシニア由来の制御配列,およびhGH由来の転写終止シグナル のうちの少なくとも一種を含む請求の範囲第5項に記載のDNA配列。
- 7.請求の範囲第5項に記載のDNA配列で形質転換された組換え宿主細胞。
- 8.FGFをコードするDNA配列が細菌または哺乳類宿主と和合性の制御配列 に動作可能に連結されている請求の範囲第1項に記載のDNA配列を含み,そし てDNA配列の発現に有効な組換えベクター。
- 9.請求の範囲第7項に記載の形質転換細胞を培養することを含む酸性または塩 基性哺乳類FGFを生産する方法。
- 10.請求の範囲第9項に記載の方法で生産されたタンパク。
- 11.以下のものを含むタンパクから成る群から選ばれたタンパクの精製FGF : 第1図の1−41番のアミノ酸配列を有するタンパク;第1図の7−41番のア ミノ酸配列を有するタンパク;第1図の(−15)または(−14)から41番 のアミノ酸配列を有するタンパク; 第2図の1−41番のアミノ酸配列を有するタンパク;第2図の7−41番のア ミノ酸配列を有するタンパク;第2図の(−15)または(−14)から41番 のアミノ酸配列を有するタンパク; 第3図の1−146番のアミノ酸配列を有するタンパク;第3図の16−146 番のアミノ酸配列を有するタンパク;第3図の(−9)または(−8)から14 6番のアミノ酸配列を有するタンパク; 第4図の1−146番のアミノ酸配列を有するタンパク;第4図の16−146 番のアミノ酸配列を有するタンパク;および 第4図の(−9)または(−8)から146番のアミノ酸配列を有するタンパク 。
- 12.少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて,請求の範囲第 10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する傷害修復を仲介するの に有用な組成物。
- 13.少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて,請求の範囲第 10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する血液凝固を制御するの に有用な組成物。
- 14.少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて,請求の範囲第 10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する神経の損傷の回復に有 用な組成物。
- 15.少なくとも1つの薬学的に受け入れられる賦形剤と混ぜて,請求の範囲第 10項または第11項に記載のFGFの有効量を含有する困難な組織修復の仲介 に有用な組成物。
- 16.ヒト検体の充実性腫瘍形成の傾向を予測する方法であって,λBB2また は等価なプローブを用いて,該ヒト由来のゲノムHindIII DNA分解物 に2.9kb DNA断片の存在または不在を検出することを包含する方法。
- 17.精製または組換え型のヒト塩基性FGF。
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