【文献】
ABU-AMER, Y., et al.,Tumor Necrosis Factor Receptors Types 1 and 2 Differentially Regulate Osteoclastogenesis,The Journal of Biological Chemistry,2000年 9月 1日,Vol. 275, No. 35,pp. 27307-27310
【文献】
菅野洋,他,合成ペプチドの細胞内導入による幹細胞の効率的な神経分化とその再生医療への応用,横浜医学,2009年 5月30日,第60巻第1・2号,第111−115頁
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【0005】
ところで、TNF(主としてTNF−α)がTNFR1に結合した場合のシグナル伝達経路ならびに誘起される生理作用の解明に比べ、TNFがTNFR2に結合した場合のシグナル伝達経路ならびに誘起される生理作用の解明は遅れていた。近年、この種の研究が活発になり、TNFが誘起する各種の生理作用に及ぼすTNFR2の役割や機能が徐々に明らかになってきている。
【0006】
例えば上記非特許文献3及び上述した非特許文献1には、内皮細胞にTNFR2を高度かつ特異的に発現させることによって、血管新生(Angiogenesis)や動脈形成(血管拡張:Arteriogenesis)が促進されることが記載されている。即ち、TNFR2を所定の組織(又は細胞)において特異的に発現させたり或いは活性化させたりすることが、血管疾患(血管障害)〜例えば冠動脈疾患(障害)や末梢血管疾患(障害)〜の治療に有効であることを示している。
また、上記非特許文献4には、TNFR1の遺伝子を欠失させたトランスジェニックマウスを用いた実験において、アミロイドβの生成が阻害され、脳中でのアミロイドβのプラーク形成が減少したことが記載されている。このことは、TNFR1の発現量を直接的に制御することと同様、所定の組織(又は細胞)においてTNFR2の発現を特異的に増大させることにより、TNF(主としてTNF−α)のTNFR1への結合を競合的に阻むことができることを示すものであり、アルツハイマー病の治療や改善に貢献することが期待される。また、TNF(主としてTNF−α)のTNFR1への結合を競合的に阻むことにより、インスリン抵抗性の改善も期待される。
さらに、非特許文献8には、ヒトのドーパミン作動性神経細胞を用いた実験において、TNFR2を選択的に発現させることによって、毒物暴露後に細胞死から分化した神経細胞を回復させ得ることが示されている。即ち、TNFR2の選択的な活性化は、例えばパーキンソン病のような神経変性疾患(neurodegenerative diseases)の治療や改善に役立つことが期待される。
【0007】
そこで、本発明は、TNFR2の発現量(若しくは活性化)を制御(若しくは調節)することによって上述したような血管疾患やアルツハイマー病、パーキンソン病の治療若しくは改善に資する材料及び/又は手法、或いはまた、そのような疾病(障害)を改善させることを目標とした研究開発分野において利用可能な材料(典型的には試薬類)及び/又は手法を提供することを目的として創出された発明である。
【0008】
上記の目的を実現するべく、本発明によると以下の構成の組成物が提供される。すなわち、ここで開示される組成物は、少なくとも1種の2型TNF受容体を発現可能な細胞に供給して該細胞における2型TNF受容体の発現を増大させるための組成物であって、核局在シグナル配列(NLS)若しくは核小体局在シグナル配列(NoLS)からなる合成ペプチドと、薬学的に許容可能な担体とを含む、2型TNF受容体発現誘導用組成物(以下「TNFR2発現誘導用組成物」ともいう。)である。
ここで「2型TNF受容体(TNFR2)を発現可能な細胞」とは、生体内(インビボ)若しくは生体外(インビトロ)において定常的若しくは一時的にTNFR2の発現が確認される細胞をいう。例えば、ヒトその他の哺乳動物の免疫系細胞は、ここでいう2型TNF受容体(TNFR2)、即ち上記デスドメインを有しないことによってTNFR1とは明確に区別される約75kDaのTNF受容体を発現可能な細胞の典型例である。
【0009】
本発明者は、細胞内で生合成された後に核に輸送される種々のタンパク質が有している核移行のためのシグナル配列、即ち「核局在シグナル(Nuclear Localization Signal:NLS)」、或いはさらに核内の核小体にタンパク質を移行(局在)させるためのシグナル配列、即ち「核小体局在シグナル(Nucleolar Localization Signal:NoLS)」を構成するアミノ酸配列からなる比較的鎖長の短い合成ペプチドを、潜在的にTNFR2を発現可能な細胞(以下「TNFR2発現対象細胞」ともいう。)に供給することによって、当該細胞において飛躍的に2型TNF受容体(TNFR2)の発現量が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
即ち、ここで開示される組成物の主成分である「TNFR2発現誘導性ペプチド」、具体的にはNLSからなる合成ペプチド(以下、単に「NLS合成ペプチド」ともいう。)若しくはNoLSからなる合成ペプチド(以下、単に「NoLS合成ペプチド」ともいう。)を、所定のTNFR2発現対象細胞に供給する(例えば所定のTNFR2発現対象細胞を培養中の培養液に本発明に係る組成物或いはペプチドを添加する。)ことによって、当該合成ペプチドが供給されたTNFR2発現対象細胞においてTNFR2の発現を促進させる或いはその発現量を増大させることができる。
【0011】
従って、ここで開示される細胞作製方法によると、TNFR2の発現ならびに該受容体へのTNFの結合が関与する種々の疾病や傷害(例えば、種々の血管疾患やアルツハイマー病、パーキンソン病)の治療若しくは改善に資することができる。また、ここで開示される細胞作製方法は、そのような疾病(障害)を改善させることを目標とした研究開発分野(例えば医学、薬学、遺伝学、生化学、生物学に関連する分野。以下同じ。)において好適に実施することができる。
【0012】
ここで開示される組成物の好ましい一態様では、上記合成ペプチドとして、配列番号1〜51のうちのいずれかの配列番号で示すアミノ酸配列からなる合成ペプチドを含む。
配列番号1〜51に示す各アミノ酸配列は、配列既知のNLS或いはNoLS(但しNoLSとして機能する配列は典型的にはNLSとしても機能し得る。)であり(例えば上記非特許文献6及び7参照)、ここで開示される組成物のNLS合成ペプチド或いはNoLS合成ペプチドを構成するものとして好ましい。なお、上記いずれかの配列番号で示すアミノ酸配列からなる合成ペプチドには、当該配列番号に記載されたとおりのアミノ酸配列(改変前配列)により構成される合成ペプチドの他、当該アミノ酸配列に部分的な改変が施された改変アミノ酸配列からなる合成ペプチドであって改変前配列と同様にTNFR2発現誘導性を有する合成ペプチドが包含される。
【0013】
また、本発明は、上記の目的を実現するべく、1型TNF受容体(TNFR1)及び2型TNF受容体(TNFR2)のうち2型TNF受容体を選択的に(即ち優先的に若しくは特異的に)発現した細胞を作製する方法を提供する。
即ち、この方法は、少なくとも1種の2型TNF受容体を発現可能な細胞を培養する工程と、核局在シグナル配列(NLS)若しくは核小体局在シグナル配列(NoLS)からなる合成ペプチドを上記細胞に供給することによって、該細胞における2型TNF受容体発現量を増大させる工程と、を包含することを特徴とする。
【0014】
上記構成の細胞作製方法によると、培養中の目的とするTNFR2発現対象細胞にNLS合成ペプチド或いはNoLS合成ペプチドを供給するという簡易な処理によって当該細胞のTNFR2発現量を選択的に(即ちTNFR1と比較して優先的に若しくは特異的に)増大させることができる。従って、ここで開示される細胞作製方法によると、TNFR2ならびに該受容体へのTNFの結合が関与する種々の疾病や傷害(例えば、種々の血管疾患やアルツハイマー病、パーキンソン病)の治療若しくは改善に資することができる。また、そのような疾病(障害)を改善させることを目標とした研究開発分野において利用可能な材料を提供することができる。
【0015】
ここで開示される細胞作製方法の好ましい一態様では、上記2型TNF受容体を発現可能な細胞(TNFR2発現対象細胞)として、少なくとも1種の免疫系細胞を培養することを特徴とする。
TNFR2が高発現している免疫系細胞(例えば胸腺細胞、即ち種々のリンパ球)を提供することにより、TNF(典型的にはTNF−α)のTNFR1への結合を一つのシグナルとする免疫疾患(例えば関節リウマチ等の自己免疫疾患)の治療や改善に資することができる。また、そのような免疫疾患(免疫障害)を改善させることを目標とした研究開発分野において利用可能な材料を提供することができる。
【0016】
ここで開示される細胞作製方法の好ましい一態様では、上記2型TNF受容体を発現可能な細胞(TNFR2発現対象細胞)として、少なくとも1種の神経系細胞を培養することを特徴とする。
TNFR2が高発現している神経系細胞(例えば神経芽細胞)を提供することにより、TNF(典型的にはTNF−α)のTNFR1への結合を一つのシグナルとする神経疾患(例えばパーキンソン病等の神経変性疾患)の治療や改善に資することができる。また、そのような神経疾患(神経障害)を改善させることを目標とした研究開発分野において利用可能な材料を提供することができる。
【0017】
また、ここで開示される細胞作製方法の好ましい他の一態様では、上記合成ペプチドとして、配列番号1〜51のうちのいずれかの配列番号で示すアミノ酸配列からなる合成ペプチドを使用することを特徴とする。配列番号1〜51に示すNLS及びNoLSのアミノ酸配列は比較的少ない数のアミノ酸残基で構成されており、化学合成が容易であるため使用に好適である。なお、上記いずれかの配列番号に記載されたとおりのアミノ酸配列(改変前配列)により構成される合成ペプチドの他、当該アミノ酸配列に部分的な改変が施された改変アミノ酸配列からなる合成ペプチドもまた改変前配列と同様にTNFR2発現誘導性ペプチドに包含される。
【0018】
また、本発明は、ここで開示されるいずれかのTNFR2誘導合成ペプチドをコードするヌクレオチド配列及び/又は該配列と相補的なヌクレオチド配列を含む、天然に存在しない人為的に設計されたポリヌクレオチド(例えばそれら配列により実質的に構成されるポリヌクレオチド)を提供する。
好ましいポリヌクレオチドとして、配列番号1〜51のうちのいずれかに示されるアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列及び/又は該配列と相補的なヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド(例えばそれら配列により実質的に構成されるポリヌクレオチド)が挙げられる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項(例えばここで開示されるTNFR2誘導合成ペプチドの一次構造や鎖長)以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えばペプチドの化学合成法、細胞培養技法、ペプチドを成分とする薬学的組成物の調製に関するような一般的事項)は、細胞工学、生理学、医学、薬学、有機化学、生化学、遺伝子工学、タンパク質工学、分子生物学、遺伝学等の分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の説明では、場合に応じてアミノ酸をIUPAC-IUBガイドラインで示されたアミノ酸に関する命名法に準拠した1文字表記(但し配列表では3文字表記)で表す。
また、本明細書中で引用されている全ての文献の全ての内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
【0021】
本明細書において「合成ペプチド」とは、人為的な化学合成或いは生合成(即ち遺伝子工学に基づく生産)によって製造され、所定の組成物(例えば2型TNF受容体発現誘導用組成物)中で安定して存在し得るペプチド断片をいう。
また、本明細書において「ペプチド」とは、複数のペプチド結合を有するアミノ酸ポリマーを指す用語であり、ペプチド鎖に含まれるアミノ酸残基の数によって限定されないが、典型的には全アミノ酸残基数が概ね50以下(例えば30以下)のような比較的分子量の小さいものをいう。
また、本明細書において「アミノ酸残基」とは、特に言及する場合を除いて、ペプチド鎖のN末端アミノ酸及びC末端アミノ酸を包含する用語である。
【0022】
また、本明細書において所定のアミノ酸配列に対して「部分的な改変が施された改変アミノ酸配列」とは、当該所定のアミノ酸配列が有する機能(典型的にはTNFR2発現誘導機能)を損なうことなく、1個又は数個(例えば2個又は3個)のアミノ酸残基が置換、欠失及び/又は付加(挿入)されて形成されたアミノ酸配列をいう。例えば、1個又は数個(典型的には2個又は3個)のアミノ酸残基が保守的に置換したいわゆる同類置換(conservative amino acid replacement)によって生じた配列(例えば塩基性アミノ酸残基が別の塩基性アミノ酸残基に置換した配列:例えばリジン残基とアルギニン残基との相互置換)、或いは、所定のアミノ酸配列について1個又は数個(典型的には2個又は3個)のアミノ酸残基が付加(挿入)した若しくは欠失した配列等は、本明細書でいうところの改変アミノ酸配列に包含される典型例である。従って、ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドには、以下で説明する各配列番号のアミノ酸配列(即ち表1及び表2中に列挙した各アミノ酸配列)と同一のアミノ酸配列で構成される合成ペプチドに加え、各配列番号のアミノ酸配列において1個又は数個(典型的には2個又は3個)のアミノ酸残基が置換(例えば上記同類置換)、欠失若しくは付加したアミノ酸配列であって、同様にTNFR2発現誘導性を示すアミノ酸配列からなる合成ペプチドを包含する。
また、本明細書において「ポリヌクレオチド」とは、複数のヌクレオチドがリン酸ジエステル結合で結ばれたポリマー(核酸)を指す用語であり、ヌクレオチドの数によって限定されない。種々の長さのDNAフラグメント及びRNAフラグメントが本明細書におけるポリヌクレオチドに包含される。また、「人為的に設計されたポリヌクレオチド」とは、そのヌクレオチド鎖(全長)がそれ単独で自然界に存在するものではなく、化学合成或いは生合成(即ち遺伝子工学に基づく生産)によって人為的に合成されたポリヌクレオチドをいう。
【0023】
ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物は、本発明者によって初めて所定の細胞においてTNFR2の発現を誘導し得る(或いはTNFR2の発現を活性化し得る)という作用が見出されたNLS若しくはNoLSからなるペプチドを有効成分として含有する組成物である。
上述のとおり、ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドは、NLS又はNoLS(典型的にはNoLSはNLSとして機能する。換言すればNLSの一部はNoLSでもある。)であるアミノ酸配列若しくはその改変配列単独で構成されるという点において自然界には存在しない合成ペプチドといえる。
【0024】
ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドを構成するアミノ酸配列の好適例を表1及び表2ならびに配列表に示す。これら列挙したアミノ酸配列はいずれもNLS若しくはNoLSとして知られており、その情報は例えばNCBI(National Center for Biotechnology Information)が提供するタンパク質のアミノ酸配列データベースから得ることができる。
【0027】
例えば、配列番号1のアミノ酸配列は、IBV(トリ伝染性気管支炎ウイルス:avian infectious bronchitis virus)のNタンパク質(nucleocapsid protein)に含まれる合計8アミノ酸残基から成る核小体局在シグナル(Nucleolar localization sequence)に対応する。
配列番号2のアミノ酸配列は、核小体タンパク質の1種(ApLLP)由来の合計19アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号3のアミノ酸配列は、ベータノダウイルスのタンパク質であるGGNNVα由来の合計9アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号4のアミノ酸配列は、血管増殖因子であるAngiogenin由来の合計7アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号5のアミノ酸配列は、HSV−1(単純ヘルペスウイルス タイプ1)のタンパク質(γ(1)34.5)由来の合計16アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号6のアミノ酸配列は、核リンタンパク質であってp53腫瘍抑制タンパク質と複合体を形成するMDM2由来の合計8アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号7のアミノ酸配列は、NF−κB誘導性キナーゼ(NIK)由来の合計7アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号8のアミノ酸配列は、Nuclear VCP-like protein由来の合計15アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号9のアミノ酸配列は、核小体タンパク質であるp120由来の合計18アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号10のアミノ酸配列は、HIC(human I-mfa domain-containing protein)のp40タンパク質由来の合計19アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号11のアミノ酸配列は、MDV(Marek病ウイルス)のMEQタンパク質由来の合計16アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号12のアミノ酸配列は、HVS(ヘルペスウイルスsaimiri)のORF57タンパク質由来の合計14アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号13のアミノ酸配列は、アポトーシスを抑制するタンパク質であるSurvivin- deltaEx3由来の合計17アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号14のアミノ酸配列は、腫瘍抑制タンパク質の一種であるp14ARF由来の合計11アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号15〜17のアミノ酸配列は、細胞内情報伝達に関与するプロテインキナーゼの1種であるヒト又はラット内皮細胞に存在するLIMキナーゼ2(LIMK2)由来の合計13アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号18のアミノ酸配列は、癌抑制遺伝子INGファミリーの産物ING1b由来の合計17アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号19のアミノ酸配列は、HIV(ヒト免疫不全ウイルス:Human Immunodeficiency Virus)のTATに含まれるタンパク質導入ドメイン由来の合計12アミノ酸配列から成るNLSに対応する。
配列番号20及び21のアミノ酸配列は、FGF3(線維芽細胞増殖因子−3)由来の合計14アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
配列番号22のアミノ酸配列は、FGF2(線維芽細胞増殖因子−2)由来の合計14アミノ酸残基から成るNoLSに対応する。
その他、表2に示す配列番号23〜51の各アミノ酸配列(NLS及び/又はNoLS)の起源(生物種)等の情報についてはNCBIが提供しているRefSeq等を参照されたい。
【0028】
好ましくは、ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドは、少なくとも一つのアミノ酸残基がアミド化されているものが好ましい。アミノ酸残基(典型的にはペプチド鎖のC末端アミノ酸残基)のカルボキシル基のアミド化により、合成ペプチドの構造安定性(例えばプロテアーゼ耐性)を向上させることができる。
本発明者は、各配列番号で示されるアミノ酸配列のようなNLS若しくはNoLSとして知られるアミノ酸配列からなるペプチドを合成し、培養中のTNFR2発現対象細胞(例えば胸腺細胞)に添加したところ、当該合成ペプチドが高効率に対象細胞の細胞膜を通過し得ること、さらには高効率に核膜を通過し得ることを見出すとともに、TNFR2を選択的(特異的)に発現し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0029】
使用する合成ペプチドとしては、ペプチド鎖を構成する全アミノ酸残基数は50以下が適当であり、30以下が望ましく、例えば6以上25以下が好ましい。一般的なNLSやNoLSのアミノ酸残基数はこのような範囲に収まる。
このような鎖長の短いペプチドは、化学合成が容易であり、容易にTNFR2発現誘導性ペプチドを提供することができる。なお、ペプチドのコンホメーション(立体構造)については、使用する環境下(生体外若しくは生体内)でTNFR2発現誘導能を発揮する限りにおいて、特に限定されるものではないが、免疫原(抗原)になり難いという観点から直鎖状又はヘリックス状のものが好ましい。このような形状のペプチドはエピトープを構成し難い。かかる観点から、TNFR2発現誘導用組成物に適用するTNFR2発現誘導性ペプチドとしては、直鎖状であり比較的低分子量(典型的には30以下(特に25以下)のアミノ酸残基数)のものが好適である。
なお、ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドとしては、全てのアミノ酸残基がL型アミノ酸であるものが好ましいが、TNFR2発現誘導活性を失わない限りにおいて、アミノ酸残基の一部又は全部がD型アミノ酸に置換されているものであってもよい。
【0030】
ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドは、一般的な化学合成法に準じて容易に製造することができる。例えば、従来公知の固相合成法又は液相合成法のいずれを採用してもよい。アミノ基の保護基としてBoc(t-butyloxycarbonyl)或いはFmoc(9-fluorenylmethoxycarbonyl)を適用した固相合成法が好適である。
ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドは、市販のペプチド合成機(例えば、PerSeptive Biosystems社、Applied Biosystems社等から入手可能である。)を用いた固相合成法により、所望するアミノ酸配列、修飾(C末端アミド化等)部分を有するペプチド鎖を合成することができる。
【0031】
或いは、遺伝子工学的手法に基づいてTNFR2発現誘導性ペプチドを生合成してもよい。すなわち、所望するTNFR2発現誘導性ペプチドのアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列(ATG開始コドンを含む。)のポリヌクレオチド(典型的にはDNA)を合成する。そして、合成したポリヌクレオチド(DNA)と該アミノ酸配列を宿主細胞内で発現させるための種々の調節エレメント(プロモーター、リボゾーム結合部位、ターミネーター、エンハンサー、発現レベルを制御する種々のシスエレメントを包含する。)とから成る発現用遺伝子構築物を有する組換えベクターを、宿主細胞に応じて構築する。
一般的な技法によって、この組換えベクターを所定の宿主細胞に導入し、所定の条件で当該宿主細胞又は該細胞を含む組織や個体を培養する。このことにより、目的とするペプチドを細胞内で発現、生産させることができる。そして、宿主細胞(分泌された場合は培地中)からペプチドを単離し、精製することによって、目的のTNFR2発現誘導性ペプチドを得ることができる。一般的な技法によって、この組換えベクターを所定の宿主細胞(例えばイースト、昆虫細胞)に導入し、所定の条件で当該宿主細胞又は該細胞を含む組織や個体を培養する。このことにより、目的とするペプチドを細胞内で発現、生産させることができる。そして、宿主細胞(分泌された場合は培地中)からペプチドを単離し、精製することによって、目的のTNFR2発現誘導性ペプチドを得ることができる。
なお、組換えベクターの構築方法及び構築した組換えベクターの宿主細胞への導入方法等は、当該分野で従来から行われている方法をそのまま採用すればよく、かかる方法自体は特に本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
【0032】
例えば、宿主細胞内で効率よく大量に生産させるために融合タンパク質発現システムを利用することができる。すなわち、目的のTNFR2発現誘導性ペプチドのアミノ酸配列をコードする遺伝子(DNA)を化学合成し、該合成遺伝子を適当な融合タンパク質発現用ベクター(例えばノバジェン社から提供されているpETシリーズ及びアマシャムバイオサイエンス社から提供されているpGEXシリーズのようなGST(Glutathione S-transferase)融合タンパク質発現用ベクター)の好適なサイトに導入する。そして該ベクターにより宿主細胞(典型的には大腸菌)を形質転換する。得られた形質転換体を培養して目的の融合タンパク質を調製する。次いで、該タンパク質を抽出及び精製する。次いで、得られた精製融合タンパク質を所定の酵素(プロテアーゼ)で切断し、遊離した目的のペプチド断片(設計したTNFR2発現誘導性ペプチド)をアフィニティクロマトグラフィー等の方法によって回収する。このような従来公知の融合タンパク質発現システム(例えばアマシャムバイオサイエンス社により提供されるGST/Hisシステムを利用し得る。)を用いることによって、本発明のTNFR2発現誘導性ペプチドを製造することができる。
或いは、無細胞タンパク質合成システム用の鋳型DNA(即ちTNFR2発現誘導性ペプチドのアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含む合成遺伝子断片)を構築し、ペプチド合成に必要な種々の化合物(ATP、RNAポリメラーゼ、アミノ酸類等)を使用し、いわゆる無細胞タンパク質合成システムを採用して目的のポリペプチドをインビトロ合成することができる。無細胞タンパク質合成システムについては、例えばShimizuらの論文 (Shimizu et al., Nature Biotechnology, 19, 751-755(2001))、Madinらの論文 (Madin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97(2), 559-564(2000)) が参考になる。これら論文に記載された技術に基づいて、本願出願時点において既に多くの企業がポリペプチドの受託生産を行っており、また、無細胞タンパク質合成用キット(例えば、日本の東洋紡績(株)から入手可能なPROTEIOS(商標)Wheat germ cell-free protein synthesis kit)が市販されている。
【0033】
ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドをコードするヌクレオチド配列及び/又は該配列と相補的なヌクレオチド配列を含む一本鎖又は二本鎖のポリヌクレオチドは、従来公知の方法によって容易に製造(合成)することができる。すなわち、設計したアミノ酸配列を構成する各アミノ酸残基に対応するコドンを選択することによって、TNFR2発現誘導性ペプチドのアミノ酸配列に対応するヌクレオチド配列が容易に決定され、提供される。そして、ひとたびヌクレオチド配列が決定されれば、DNA合成機等を利用して、所望するヌクレオチド配列に対応するポリヌクレオチド(一本鎖)を容易に得ることができる。さらに得られた一本鎖DNAを鋳型として用い、種々の酵素的合成手段(典型的にはPCR)を採用して目的の二本鎖DNAを得ることができる。
本発明によって提供されるポリヌクレオチドは、DNAの形態であってもよく、RNA(mRNA等)の形態であってもよい。DNAは、二本鎖又は一本鎖で提供され得る。一本鎖で提供される場合は、コード鎖(センス鎖)であってもよく、それと相補的な配列の非コード鎖(アンチセンス鎖)であってもよい。
本発明によって提供されるポリヌクレオチドは、上述のように、種々の宿主細胞中で又は無細胞タンパク質合成システムにて、TNFR2発現誘導性ペプチド生産のための組換え遺伝子(発現カセット)を構築するための材料として使用することができる。
【0034】
ここで開示されるTNFR2発現誘導性ペプチドは、少なくとも1種のTNFR2発現対象細胞(典型的には免疫系細胞や神経系細胞、例えば胸腺細胞や神経芽細胞)に作用して選択的にTNFR2を発現させる若しくは当該細胞におけるTNFR2の発現量を増大させることができる。このため、TNFR2発現誘導用組成物(薬学的組成物)の有効成分として好適に使用し得る。なお、TNFR2発現誘導性ペプチドは、TNFR2発現誘導活性を損なわない限りにおいて、塩の形態であってもよい。例えば、常法に従って通常使用されている無機酸又は有機酸を付加反応させることにより得られ得る該ペプチドの酸付加塩を使用することができる。或いは、TNFR2発現誘導活性を有する限り、他の塩(例えば金属塩)であってもよい。本明細書及び特許請求の範囲に記載の「ペプチド」は、かかる塩形態のものを包含する。
【0035】
ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物は、有効成分であるTNFR2発現誘導性ペプチドのTNFR2発現誘導能が失われない状態で保持し得る限りにおいて、使用形態に応じて薬学(医薬)上許容され得る種々の担体を含み得る。希釈剤、賦形剤等としてペプチド医薬において一般的に使用される担体が好ましい。ここで開示される組成物(即ちTNFR2発現誘導剤)の用途や形態に応じて適宜異なり得るが、典型的には、水、生理学的緩衝液、種々の有機溶媒が挙げられる。適当な濃度のアルコール(エタノール等)水溶液、グリセロール、オリーブ油のような不乾性油であり得る。或いはリポソームであってもよい。また、TNFR2発現誘導用組成物に含有させ得る副次的成分としては、種々の充填剤、増量剤、結合剤、付湿剤、表面活性剤、色素、香料等が挙げられる。
TNFR2発現誘導用組成物(TNFR2発現誘導剤)の典型的な形態として、液剤、懸濁剤、乳剤、エアロゾル、泡沫剤、顆粒剤、粉末剤、錠剤、カプセル、軟膏、水性ジェル剤等が挙げられる。また、注射等に用いるため、使用直前に生理食塩水又は適当な緩衝液(例えばPBS)等に溶解して薬液を調製するための凍結乾燥物、造粒物とすることもできる。
なお、TNFR2発現誘導性ペプチド(主成分)及び種々の担体(副成分)を材料にして種々の形態の組成物(薬剤)を調製するプロセス自体は従来公知の方法に準じればよく、かかる製剤方法自体は本発明を特徴付けるものでもないため詳細な説明は省略する。処方に関する詳細な情報源として、例えばComprehensive Medicinal Chemistry, Corwin Hansch監修,Pergamon Press刊(1990) が挙げられる。この書籍の全内容は本明細書中に参照として援用されている。
【0036】
ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物(TNFR2発現誘導性ペプチド)の適用対象細胞は、潜在的に2型TNF受容体を発現可能な細胞であれば特に制限されず、例えばかかる細胞への分化誘導が可能な未分化細胞に対しても適用可能である。また、種々の生物種から分離した初代培養細胞であってもよく、腫瘍化または不死化した株化細胞であってもよい。適用対象としては種々の生物種(典型的にはヒト又はヒト以外の哺乳動物)が挙げられる。医学上の見地から、特に免疫系の細胞や組織を対象とすることが好ましい。この種の細胞として、マクロファージ、単球、種々のタイプの胸腺細胞(リンパ球)、例えばナチュラルキラー細胞やキラーT細胞、或いはB細胞、樹状細胞、造血幹細胞、等が挙げられる。その他、脂肪組織、筋肉組織(心臓を含む)、或いは神経系を構成する細胞もTNFR2発現対象細胞として好適である。神経系の細胞としては、神経細胞(ニューロン)や神経膠細胞(グリア細胞)等の中枢神経細胞、例えばNeuro2a、N1E−115等の神経芽細胞腫が好適として挙げられるが、これに限定されず、神経伝達能を有する種々の細胞を用いることができる。なお、神経伝達能を有するか否かは、例えばパッチクランプ法によって確認することができる。
また、疾病や障害の治療という観点から、幹細胞も適用対象として好適である。この種の細胞としては、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、間葉系幹細胞、神経幹細胞、骨髄幹細胞、造血幹細胞、等が挙げられる。特に、未分化状態の幹細胞(即ち分化誘導処理が行われていない状態の幹細胞)に好ましく適用することができる。
【0037】
ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物は、その形態及び目的に応じた方法や用量で使用することができる。
例えば、生体外(インビトロ)で培養している細胞(細胞塊)、組織、器官に対し、ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物の適当量(即ちTNFR2発現誘導性ペプチドの適当量)を、対象とする培養細胞(組織)の培地に添加するとよい。
添加量及び添加回数は、培養細胞の種類、細胞密度(培養開始時の細胞密度)、継代数、培養条件、培地の種類、等の条件によって異なり得るため特に限定されないが、哺乳動物細胞を培養する場合、培地中のTNFR2発現誘導性ペプチド濃度が概ね0.1μM〜100μMの範囲内、好ましくは0.5μM〜20μM(例えば1μM〜10μM)の範囲内となるように、1〜複数回添加することが好ましい。
ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物(TNFR2発現誘導性ペプチド)をインビトロ培養系に添加することにより、目的とするTNFR2を選択的(特異的或いは優先的)に発現する細胞を効率よく作製することができる。
【0038】
或いはまた、生体内(インビボ)において所定のTNFR2発現対象細胞(例えば所定の部位に移植した組織片若しくは細胞塊)にTNFR2を選択的に発現させる場合(若しくはその発現量を増大させる場合)は、ここで開示されるTNFR2発現誘導用組成物(即ちTNFR2発現誘導性ペプチド)の適当量を液剤として、静脈内、筋肉内、皮下、皮内若しくは腹腔内への注射によって患者(即ち生体内)に所望する量だけ投与することができる。或いは、錠剤等の固体形態のものや軟膏等のゲル状若しくは水性ジェリー状のものを直接所定の組織(即ち該組織を構成している細胞)に投与することができる。なお、添加量及び添加回数は、TNFR2を高発現させたい細胞の種類、存在部位、等の条件によって異なり得るため特に限定されない。
【0039】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【0040】
<実施例1:ペプチド合成>
表1に示す配列番号1〜19の各アミノ酸配列からなる計19種類の合成ペプチドを後述するペプチド合成機を用いて製造した。なお、以下の説明では、合成した計19種類のペプチドを、配列番号1〜19に対応させてサンプル1〜19と呼称する。
各サンプルは、表1(ならびに配列表)に示すいずれかのNoLS若しくはNLSのアミノ酸配列を有するように構成されており、全体が20以下(具体的には7〜19)のアミノ酸残基から成る直鎖状の化学合成ペプチドである。なお、サンプル15及び16のペプチドについては、一部のアミノ酸残基(トレオニン残基)がリン酸化されている。また、いずれのサンプルも、C末端アミノ酸のカルボキシル基(−COOH)はアミド化(−CONH
2)されている。いずれのペプチドも、市販のペプチド合成機(Intavis AG社製品)を用いてマニュアルどおりに固相合成法(Fmoc法)を実施して合成した。なお、ペプチド合成機の使用態様自体は本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。
合成した各サンプルは、PBS(リン酸緩衝生理食塩水)に溶かし、ペプチド濃度が1mMのストック液を調製した。
【0041】
<実施例2:胸腺細胞を対象とした各合成ペプチドのTNFR2発現誘導活性評価試験>
上記実施例1において得られた各サンプルのTNFR2発現誘導活性を、胸腺細胞を対象にして調べた。コントロール区としてペプチド無添加区を設けた。評価試験の詳細は以下のとおりである。
クリーンベンチ内において予め入手しておいたラットの胸腺を火炎滅菌済みの2枚のスライドガラスを用いてすり潰した。すり潰した細胞塊(即ち胸腺細胞を主体とする細胞集合物)を市販のRPMI1640培地に懸濁し、適当なピペッティングにより、細胞をバラバラに分散させた。次いで、この懸濁液を遠心分離し、バラバラに培地中に分散していた胸腺細胞(リンパ球)を沈澱させ回収した。
各試験においては、24ウェル(穴)平底細胞培養プレートの各ウェルに上記培地を1.8cm
3ずつ添加するとともに6×10
6cells/ウェルとなるように上記胸腺細胞を加えた。そして、ウェル中のペプチド濃度が2μMとなるように、各ウェルの細胞含有培養液中に上記いずれかのサンプルのストック液を添加し、各サンプル添加区とした。また、いずれのサンプルも添加しない上記細胞含有培養液のみのウェルをコントロール区として設けた。
【0042】
上記のようにしてサンプル(合成ペプチド)を添加した後、当該細胞培養プレートを、37℃、5%CO
2条件下のCO
2インキュベータ内に静置した。そして当該インキュベータ内にて1時間インキュベートした後、細胞染色試験を行った。具体的には、各サンプル添加区ならびにコントロール区のウェル中の培養細胞について、DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)による核染色を行い、蛍光顕微鏡で観察した。合わせて、同じサンプルに対して抗TNFR1ポリクローナル抗体と抗TNFR2ポリクローナル抗体を用いてTNFR1ならびにTNFR2の発現・誘導に関する評価を行った。
即ち、培養細胞が発現したTNFR1(分子量が約55kdの1型TNF受容体)に特異的に結合する抗TNFR1ポリクローナル抗体として、Santa Cruz Biotechnology, Inc.社製の抗TNFR1ウサギポリクローナル抗体(商品名:H−271、ヒト由来TNFR1の細胞外ドメインであるアミノ酸残基30位〜301位の領域に結合する。)を使用した。また、培養細胞が発現したTNFR2(分子量が約75kDaの2型TNF受容体)に特異的に結合する抗TNFR2ポリクローナル抗体として、Santa Cruz Biotechnology, Inc.社製の抗TNFR2ヤギポリクローナル抗体(商品名:L−20、マウス由来TNFR2のC末端領域に結合する。)を使用した。そして、これら二種の一次抗体にそれぞれ結合する二次抗体として蛍光色素で標識された抗ウサギIgG抗体及び抗ヤギIgG抗体を用いた蛍光抗体法によって各ウェル中の培養細胞のTNFR1ならびにTNFR2の発現量の程度について確認した。
【0043】
結果を
図1及び
図2に示す。
図1は、抗TNFR1ポリクローナル抗体(一次抗体)と蛍光色素標識二次抗体とを用いて行った蛍光抗体法に基づくコントロール区ならびに各サンプル添加区の培養細胞のTNFR1発現の程度を調べた結果を示すグラフである。コントロール区におけるTNFR1の発現の程度(即ち蛍光強度)を1とした相対値で示している。他方、
図2は、抗TNFR2ポリクローナル抗体(一次抗体)と蛍光色素標識二次抗体とを用いて行った蛍光抗体法に基づくコントロール区ならびに各サンプル添加区の培養細胞のTNFR2の発現の程度を調べた結果を示すグラフである。コントロール区におけるTNFR2の発現の程度(即ち蛍光強度)を1とした相対値で示している。
また、
図3〜
図5はコントロール区の培養細胞を示す蛍光顕微鏡写真であり、
図3はDAPIによる核染色結果を示し、
図4は抗TNFR1抗体を使用した蛍光抗体法に基づく結果を示し、
図5は抗TNFR2抗体を使用した蛍光抗体法に基づく結果を示す。
また、
図6〜
図8はサンプルとして配列番号17のペプチドを使用したサンプル17を添加した培養細胞を示す蛍光顕微鏡写真であり、
図6はDAPIによる核染色結果を示し、
図7は抗TNFR1抗体を使用した蛍光抗体法に基づく結果を示し、
図8は抗TNFR2抗体を使用した蛍光抗体法に基づく結果を示す。なお、サンプル17添加区は相互に独立して試験を2回繰り返しており、ここでは2回目のサンプル17添加区(
図1及び
図2中ではサンプル17(2回目)と記載しているもの)に対して行った顕微鏡写真を示している。
【0044】
図1及び
図2に示す結果、ならびに
図3〜
図8から明らかなように、ここで開示されるサンプル(即ちTNFR2発現誘導ペプチド)のいずれかが添加された各サンプル添加区では、コントロール区と比較して相対蛍光強度で3以上(典型的には4以上、特に好ましくは5以上)であって6以下の高いTNFR2の発現(誘導)が認められた。一方、TNFR1の発現に関しては、何れのサンプル添加区においてもコントロール区と大差なく、何れのサンプルを添加してもTNFR1の発現は促進も増大(誘導)もされないことを示している。
このことは、各サンプルとして合成した各ペプチドが、所定の細胞(即ちTNFR2発現対象細胞)に供給されることにより当該細胞中でTNFR1及びTNFR2のうちTNFR2を選択的に発現させ得る能力を有するTNFR2発現誘導性ペプチドであることを示しており、TNFR2発現対象細胞に対してTNFR2を特異的に発現させるための組成物の有効成分としての有用性を示すものである。
【0045】
<実施例3:神経芽細胞を対象とした各合成ペプチドのTNFR2発現誘導活性評価試験>
上記実施例1において得られた各サンプルのTNFR2発現誘導活性を、神経芽細胞を対象にして調べた。コントロール区としてペプチド無添加区を設けた。評価試験の詳細は以下のとおりである。
供試細胞として、市販のマウス神経芽細胞腫より樹立された細胞株(Neuro2a)を使用した。かかる細胞を予めDMEM培地(即ち、10%のウシ胎児血清(FBS:Gibco社製品)、2mMのL−グルタミン、50ユニット/mLのペニシリン、及び50μg/mLのストレプトマイシンを含むダルベッコのMEM培地(DMEM培地:Gibco社製品))で培養し、96穴(ウェル)プレートの1ウェルあたりの細胞数が約5×10
3個となるように調整した。このときの培地量はウェルあたり100μLとした。ここに分化誘導能を有するレチノイン酸をウェルあたり20μM投与し、CO
2インキュベータ(37℃、5%CO
2)内で約168時間(7日間)作用させた。これにより、Neuro2a細胞の神経突起を伸長させ、神経様細胞に分化させた。
そして、ウェル中のペプチド濃度が5μMとなるように各ウェルの細胞含有培養液中に上記いずれかのサンプルのストック液を添加し、各サンプル添加区とした。また、いずれのサンプルも添加しない上記細胞含有培養液のみのウェルをコントロール区として設けた。上記のようにしてサンプル(合成ペプチド)を添加して更に2日間培養を継続した後、上記実施例2と同様に蛍光抗体法によってTNFR1ならびにTNFR2の発現・誘導に関する評価を行った。
【0046】
結果を
図9及び
図10に示す。
図9は、抗TNFR1ポリクローナル抗体(一次抗体)と蛍光色素標識二次抗体とを用いて行った蛍光抗体法に基づくコントロール区ならびに各サンプル添加区の培養細胞のTNFR1発現の程度を調べた結果を示すグラフである。コントロール区におけるTNFR1の発現の程度(即ち蛍光強度)を1とした相対値で示している。他方、
図10は、抗TNFR2ポリクローナル抗体(一次抗体)と蛍光色素標識二次抗体とを用いて行った蛍光抗体法に基づくコントロール区ならびに各サンプル添加区の培養細胞のTNFR2の発現の程度を調べた結果を示すグラフである。コントロール区におけるTNFR2の発現の程度(即ち蛍光強度)を1とした相対値で示している。
【0047】
図9及び
図10に示す結果から明らかなように、ここで開示されるサンプル(即ちTNFR2発現誘導ペプチド)のいずれかが添加された各サンプル添加区では、コントロール区と比較して相対蛍光強度で1.5以上(典型的には1.6以上、特に好ましくは1.8以上)であって2.0以下の高いTNFR2の発現(誘導)が認められた。特に、配列番号17番のアミノ酸配列は、コントロール区と比較して1.9以上と顕著に高い蛍光強度を示した。一方、TNFR1の発現に関しては、何れのサンプル添加区においてもコントロール区と大差なく、何れのサンプルを添加してもTNFR1の発現は促進も増大(誘導)もされないことを示している。
このことは、各サンプルとして合成した各ペプチドが、所定の細胞(即ちTNFR2発現対象細胞)に供給されることにより当該細胞中でTNFR1及びTNFR2のうちTNFR2を選択的に発現させ得る能力を有するTNFR2発現誘導性ペプチドであることを示しており、TNFR2発現対象細胞に対してTNFR2を特異的に発現させるための組成物の有効成分としての有用性を示すものである。
【0048】
<実施例4:顆粒剤の調製>
サンプル17のペプチド50mgと結晶化セルロース50mg及び乳糖400mgとを混合した後、エタノールと水の混合液1mLを加え混練した。この混練物を常法に従って造粒し、ここで開示される一つのTNFR2発現誘導性ペプチドを主成分とする顆粒剤(顆粒状組成物)を得た。