JP2004073208A - Osteolytic composition - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、硬骨および/または軟骨の形成に有用な蛋白質に関するものである。特に、この発明は、BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質群(ここで、BMPとは、骨形成蛋白質である)と呼ばれる若干の群の精製蛋白質並びにそれらを得る方法に関するものである。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成誘導能力を呈し得る。それらは、硬骨および/または軟骨形成の誘導、創傷治癒および組織修復に使用され得る。 The present invention relates to a protein useful for forming bone and / or cartilage. In particular, the present invention relates to a few groups of purified proteins called BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins (where BMP is a bone morphogenetic protein) and methods of obtaining them. . These proteins may exhibit cartilage and / or bone formation induction ability. They can be used for induction of bone and / or cartilage formation, wound healing and tissue repair.
骨や軟骨の損傷を治療するために、以前から種々の物質や治療方法が提案されてきた。しかしながら、これらの物質は軟骨および/または硬骨形成誘導能力が十分とはいえないものもあり、それらを用いた硬骨および/または軟骨形成の誘導、創傷治癒および組織修復等の治療も不十分な場合が多かった。 Various substances and treatment methods have been proposed for treating bone and cartilage damage. However, some of these substances have insufficient cartilage and / or chondrogenesis-inducing ability, and when they are not sufficiently treated for induction of bone and / or cartilage formation, wound healing and tissue repair, etc. There were many.
したがって、本発明は、十分な軟骨および/または硬骨形成誘導能力を有する物質を見出し、それを用いて硬骨および/または軟骨形成の誘導、創傷治癒および組織修復等を有効に行なうことを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to find a substance having a sufficient ability to induce cartilage and / or bone formation, and to effectively use the substance to induce bone and / or cartilage formation, wound healing, and tissue repair. .
上記課題に鑑みて本発明者らは鋭意研究を重ね、硬骨および/または軟骨の形成に有用な蛋白質を見出し、本発明を完成するに至った。特に、本発明は、BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質群(ここで、BMPとは、骨形成蛋白質である)と呼ばれる若干の群の精製蛋白質並びにそれらを得る方法を提供するものである。 鑑 In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and found a protein useful for formation of hard bone and / or cartilage, and completed the present invention. In particular, the present invention provides a small group of purified proteins called BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins (where BMP is a bone morphogenetic protein) and methods for obtaining them. It is.
本発明の蛋白およびそれを含む医薬組成物により、硬骨および/または軟骨形成の誘導、創傷治癒および組織修復を効果的に行なうことができる。 蛋白 The protein of the present invention and a pharmaceutical composition containing the same enable effective induction of bone and / or cartilage formation, wound healing and tissue repair.
この発明は、一群のBMP−5蛋白質を提供する。精製ひとBMP−5蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質を実質的に含まず、また第III表に示されたアミノ酸#323〜アミノ酸#454を含むアミノ酸配列を特徴とする。 The present invention provides a group of BMP-5 proteins. Purified human BMP-5 proteins are substantially free of other proteins produced therewith and are characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 323 to # 454 shown in Table III.
このアミノ酸配列#323〜#454は、第III表のヌクレオチド#1665〜ヌクレオチド#2060を含むDNA配列によりコードされる。さらにBMP−5蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGEにおける還元条件下では、前記蛋白質は、約14000〜20000ダルトンの分子量により電気泳動する。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を刺激、促進または他の形で誘導することができると考えられる。 The amino acid sequences # 323 to # 454 are encoded by a DNA sequence containing nucleotide # 1665 to nucleotide # 2060 in Table III. In addition, the BMP-5 protein may be characterized by an apparent molecular weight of 28000-30000 daltons as measured by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions on SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons. It is believed that these proteins can stimulate, promote or otherwise induce cartilage and / or bone formation.
さらにこの発明は、第I表に記載されたアミノ酸#9〜アミノ酸#140を含むうしBMP−5蛋白質を提供する。アミノ酸配列#9〜#140は、第I表のヌクレオチド#32〜#427を含むDNA配列によりコードされる。さらに、これらの蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGEにおける還元条件下では、前記蛋白質は、約14000〜20000ダルトンの分子量により電気泳動する。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を誘導し得ると考えられる。 This invention further provides a bovine BMP-5 protein comprising amino acids # 9 to # 140 listed in Table I. Amino acid sequences # 9- # 140 are encoded by a DNA sequence comprising nucleotides # 32- # 427 of Table I. In addition, these proteins may be characterized by an apparent molecular weight of 28,000 to 30,000 daltons as determined by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions on SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons. It is believed that these proteins can induce cartilage and / or bone formation.
この発明のひとBMP−5蛋白質は、ヌクレオチド#699〜ヌクレオチド#2060を含む第III表に示されたヌクレオチド配列と同一または実質的に同じヌクレオチド配列を含むDNA配列により形質転換された細胞を培養することにより製造され得る。アミノ酸#323〜アミノ酸#454までの第III表に示された配列と同一または実質的に同じアミノ酸配列を含むBMP−5蛋白質を培養培地から回収し、分離し、精製する。 The human BMP-5 protein of the invention cultivates cells transformed with a DNA sequence comprising a nucleotide sequence identical or substantially identical to the nucleotide sequence shown in Table III comprising nucleotides # 699 to # 2060. It can be manufactured by the following. A BMP-5 protein containing the same or substantially the same amino acid sequence as shown in Table III from amino acid # 323 to amino acid # 454 is recovered from the culture medium, isolated and purified.
うしBMP−5蛋白質は、ヌクレオチド#8〜ヌクレオチド#427を含む第I表に示された配列と同一または実質的に同じヌクレオチド配列を含むDNA配列により形質転換された細胞を培養し、アミノ酸#9〜アミノ酸#140を含む第I表に示されたアミノ酸配列またはその一部分を含む蛋白質を、培養培地から回収および精製することにより製造され得る。 Cattle BMP-5 protein can be obtained by culturing cells transformed with a DNA sequence containing the same or substantially the same nucleotide sequence as shown in Table I containing nucleotides # 8 to # 427, and adding amino acids # 9 to A protein comprising the amino acid sequence shown in Table I or a portion thereof containing amino acid # 140 or a portion thereof can be produced by recovering and purifying from a culture medium.
この発明は、一群のBMP−6蛋白質を提供する。精製ひとBMP−6蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質を実質的に含まず、また第IV表に示されたアミノ酸#382〜アミノ酸#513を含むアミノ酸配列を特徴とする。アミノ酸#382〜#513を含むアミノ酸配列は、第IV表のヌクレオチド#1303〜ヌクレオチド#1698までのDNA配列によりコードされる。さらにこれらの蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGEにおける還元条件下では、前記蛋白質は、約14000〜20000ダルトンの分子量により電気泳動する。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を刺激、促進または他の形で誘導することができると考えられる。 This invention provides a group of BMP-6 proteins. Purified human BMP-6 proteins are substantially free of other proteins produced therewith and are characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 382 to # 513 shown in Table IV. The amino acid sequence containing amino acids # 382 to # 513 is encoded by the DNA sequence from nucleotide # 1303 to nucleotide # 1698 in Table IV. In addition, these proteins may be characterized by an apparent molecular weight of 28,000 to 30,000 daltons as determined by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions on SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons. It is believed that these proteins can stimulate, promote or otherwise induce cartilage and / or bone formation.
さらに、この発明は、第II表に示されたアミノ酸#121〜アミノ酸#222を含むアミノ酸配列を特徴とするうしBMP−6蛋白質を提供する。#121から#222までのアミノ酸配列は、第II表のヌクレオチド#361〜ヌクレオチド#666までの第II表のDNA配列によりコードされる。さらにこれらの蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGRにおける還元条件下では、前記蛋白質は、約14000〜20000ダルトンの分子量により電気泳動する。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を誘導し得ると考えられる。 {Circle around (2)} The present invention further provides a bovine BMP-6 protein characterized by an amino acid sequence containing amino acids # 121 to # 222 shown in Table II. The amino acid sequence from # 121 to # 222 is encoded by the DNA sequence in Table II from nucleotide # 361 to nucleotide # 666 in Table II. In addition, these proteins may be characterized by an apparent molecular weight of 28,000 to 30,000 daltons as determined by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions in SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons. It is believed that these proteins can induce cartilage and / or bone formation.
この発明のひとBMP−6蛋白質は、第III表に示されたヌクレオチド#160〜ヌクレオチド#1698を含むDNA配列または実質的に似た配列により形質転換された細胞を培養することにより製造され得る。アミノ酸#382〜アミノ酸#513または実質的に似た配列を含むBMP−6蛋白質を培養培地から回収し、分離し、精製する。 The human BMP-6 protein of the present invention can be produced by culturing cells transformed with a DNA sequence containing nucleotides # 160 to # 1698 or a substantially similar sequence shown in Table III. The BMP-6 protein containing amino acid # 382 to amino acid # 513 or a substantially similar sequence is recovered from the culture medium, separated and purified.
うしBMP−6蛋白質は、第II表に示されたヌクレオチド#361ないしヌクレオチド#666を含む第I表に示された配列と同一または実質的に同じヌクレオチド配列を含むDNAまたは実質的に似た配列により形質転換された細胞を培養し、第II表に示されたアミノ酸#121〜アミノ酸#222を含む蛋白質を、培養培地から回収および精製することにより製造され得る。 Cattle BMP-6 protein is a DNA or substantially similar sequence comprising the same or substantially the same nucleotide sequence as shown in Table I, including nucleotides # 361 to # 666 shown in Table II. And the protein containing amino acids # 121 to # 222 shown in Table II is recovered and purified from the culture medium.
この発明は、一群のBMP−7蛋白質を提供する。精製ひとBMP−7蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質を実質的に含まない。ひとBMP−7蛋白質は、第V表に示されたアミノ酸#300〜アミノ酸#431を含むアミノ酸配列を特徴とする。このアミノ酸配列#300〜#431は、第V表のヌクレオチド#994〜ヌクレオチド#1389までのDNA配列によりコードされる。さらにBMP−7蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGEにおける還元条件下では、前記蛋白質は、約14000−20000ダルトンの分子量により電気泳動する。これらの蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を刺激、促進または他の形で誘導することができると考えられる。 This invention provides a group of BMP-7 proteins. Purified human BMP-7 proteins are substantially free of other proteins produced therewith. The human BMP-7 protein is characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 300 to # 431 shown in Table V. These amino acid sequences # 300 to # 431 are encoded by the DNA sequence from nucleotide # 994 to nucleotide # 1389 in Table V. In addition, the BMP-7 protein may be characterized by an apparent molecular weight of 28000-30000 daltons as determined by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions on SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons. It is believed that these proteins can stimulate, promote or otherwise induce cartilage and / or bone formation.
この発明のひとBMP−7蛋白質は、ヌクレオチド#97〜ヌクレオチド#1389を含む第V表に示されたヌクレオチド配列と同一または実質的に同じヌクレオチド配列を含むDNA配列により形質転換された細胞を培養することにより製造され得る。アミノ酸#300〜アミノ酸#431の第V表に示された配列と同一または実質的に同じアミノ酸配列を含むBMP−7蛋白質を、培養培地から回収し、分離し、精製する。 The human BMP-7 protein of the invention cultivates cells transformed with a DNA sequence comprising a nucleotide sequence identical or substantially identical to the nucleotide sequence shown in Table V comprising nucleotides # 97 to # 1389. It can be manufactured by the following. A BMP-7 protein containing the same or substantially the same amino acid sequence as shown in Table V from amino acid # 300 to amino acid # 431 is recovered from the culture medium, separated and purified.
さらにこの発明は、上記蛋白質を利用することにより、関連ひと蛋白質(複数も可)または他のほ乳類軟骨および/または硬骨形成蛋白質(複数も可)を得る方法を提供する。上記方法は、遺伝子工学技術分野における熟練者には周知である。上記蛋白質を得るための一方法では、ひとBMP−5、BMP−6およびBMP−7暗号化配列またはその一部分を利用して、ひとゲノムおよび/またはcDNAライブラリ−をスクリー二ングするためのプロ−ブを設計することにより、ひとゲノムおよび/またはcDNA配列を分離する。当技術分野の範囲内に含まれる別の方法では、この発明のうしおよびひとBMP蛋白質を用いることにより、他のほ乳類BMP軟骨および/または硬骨形成蛋白質を得ることができる。 The invention further provides a method for obtaining related human protein (s) or other mammalian cartilage and / or bone morphogenetic protein (s) by utilizing the above proteins. The above methods are well known to those skilled in the art of genetic engineering. In one method for obtaining the above proteins, a human BMP-5, BMP-6 and BMP-7 coding sequence or a portion thereof is utilized to screen a human genomic and / or cDNA library. The human genomic and / or cDNA sequences are separated by designing the sequence. In another method within the skill of the art, other mammalian BMP cartilage and / or bone morphogenetic proteins can be obtained by using the bovine and human BMP proteins of this invention.
ヌクレオチド配列を同定した後、上記ヌクレオチド配列により形質転換した細胞を培養することにより蛋白質を製造する。この配列またはその一部分は、厳密な条件下でBMP−5、BMP−6またはBMP−7蛋白質のヌクレオチド配列とハイブリダイゼーションし、軟骨および/または硬骨形成活性を呈する蛋白質をコードする。発現された蛋白質を培養培地から回収および精製する。精製BMP蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 After identifying the nucleotide sequence, the protein is produced by culturing cells transformed with the nucleotide sequence. This sequence, or a portion thereof, encodes a protein that hybridizes under stringent conditions to the nucleotide sequence of a BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein and exhibits cartilage and / or bone formation activity. The expressed protein is recovered and purified from the culture medium. Purified BMP proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成を促進、刺激または他の方法で誘導する能力を特徴とし得る。さらに、これらの蛋白質の軟骨および/または硬骨形成誘導能力は、後記ラット骨形成検定で軟骨および/または硬骨形成活性を立証し得ることにより示され得ると考えられる。さらに、この発明の蛋白質は、このラット骨形成検定において形成された骨1グラム当たり10μg〜500μgの濃度で活性を示すと考えられる。さらに具体的には、これらの蛋白質は、原型または修正得点方法を用いた後記ラット骨形成検定において蛋白質1μgで少なくとも+2のスコアが得られることを特徴とし得ると考えられる。 BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins may be characterized by their ability to promote, stimulate or otherwise induce cartilage and / or bone formation. It is further believed that the ability of these proteins to induce cartilage and / or bone formation can be demonstrated by the ability to demonstrate cartilage and / or bone formation activity in the rat bone formation assay described below. In addition, the proteins of this invention are expected to be active in this rat bone formation assay at a concentration of 10 μg to 500 μg per gram of bone formed. More specifically, it is believed that these proteins may be characterized by a score of at least +2 for 1 μg of protein in the rat bone formation assay described below using the prototype or modified scoring method.
この発明の別の態様は、医薬的に許容し得る賦形剤または担体中に治療有効量のBMP−5、BMP−6またはBMP−7蛋白質を含む医薬組成物を提供する。さらに別の組成物は、少なくとも1種のBMP−5、BMP−6またBMP−7蛋白質を含む。従って、BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質は互いに協調または恐らくは相乗的に作用し得るため、上記組成物はこの発明の複数のBMP蛋白質を含み得ると考えられる。この発明の組成物は、硬骨および/または軟骨形成の誘導に使用される。これらの組成物はまた、創傷治癒および組織修復に使用され得る。 Another aspect of the invention provides a pharmaceutical composition comprising a therapeutically effective amount of a BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein in a pharmaceutically acceptable excipient or carrier. Yet another composition comprises at least one BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein. Thus, it is believed that the composition may comprise more than one BMP protein of the invention, since the BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins may act in concert or possibly synergistically with each other. The composition of the present invention is used for inducing bone and / or cartilage formation. These compositions can also be used for wound healing and tissue repair.
この発明のさらに別の組成物は、この発明のBMP−5、BMP−6またはBMP−7蛋白質の加えて、少なくとも1種の他の治療上有用な薬剤、例えば共同所有の1988年1月14日公開の国際公開WO88/00205および1989年11月2日公開の国際公開WO89/10409に開示されたBMP−1、BMP−2(これらはまた、過去にBMP−2A、BMP−2 I類と命名されている)とBMP−3およびBMP−4(これらはまた、過去にBMP−2B、BMP−2 II類と命名されている)と呼ばれる蛋白質を含み得る。他の治療上有用な薬剤としては、成長因子、例えば表皮成長因子(EGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、腫よう増殖因子(TGF−αおよびTGF−β)および血小板由来増殖因子(PDGF)がある。 Yet another composition of the invention comprises a BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein of the invention, in addition to at least one other therapeutically useful agent, such as the co-owned January 14, 1988. BMP-1 and BMP-2 disclosed in International Publication WO88 / 00205 and International Publication WO89 / 10409 published November 2, 1989 (these also include BMP-2A, BMP-2 And BMP-3 and BMP-4 (which have also been previously named BMP-2B, BMP-2 IIs). Other therapeutically useful agents include growth factors such as epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), tumor growth factors (TGF-α and TGF-β) and platelet-derived growth factor (PDGF ).
この発明の組成物はまた、例えば組成物の送達および/または支持を目的とし、および/または硬骨および/または軟骨形成用表面を提供する適当なマトリックスを含み得る。上記マトリックスは、BMP蛋白質の緩慢な放出および/またはこの発明のBMP蛋白質を呈するのに適当な環境を提供し得る。 The compositions of the invention may also include suitable matrices, for example, for the purpose of delivering and / or supporting the composition and / or providing a bone and / or cartilage forming surface. The matrix may provide a slow release of the BMP protein and / or a suitable environment for displaying the BMP protein of the invention.
この発明の組成物は、若干の硬骨および/または軟骨欠損および歯周病の処置方法で使用され得る。それらはまた、様々なタイプの創傷の処置および組織修復方法において使用され得る。この発明によると、これらの方法は、上述の硬骨および/または軟骨形成、創傷治癒または組織修復を要する患者にこの発明の組成物を投与することを必要とする。従って、この方法は、この発明の蛋白質の治療有効量の投与を含む。また、これらの方法は、この発明の蛋白質を上記共同所有出願で開示された「BMP」蛋白質の少なくとも1種と連係的に投与することを含み得る。さらに、これらの方法はまた、EGF、FGF、TGF−α、TGF−βおよびPDGFを含む他の成長因子と共にこの発明の蛋白質を投与することを含み得る。 組成 The composition of the present invention can be used in a method for treating some bone and / or cartilage defects and periodontal disease. They can also be used in various types of wound treatment and tissue repair methods. According to the invention, these methods require the administration of a composition of the invention to a patient in need of bone and / or cartilage formation, wound healing or tissue repair as described above. Accordingly, the method includes administering a therapeutically effective amount of a protein of the invention. Also, these methods can include administering a protein of the invention in conjunction with at least one of the "BMP" proteins disclosed in the co-owned application. In addition, these methods can also include administering a protein of the invention with other growth factors, including EGF, FGF, TGF-α, TGF-β and PDGF.
また、この発明のさらに別の態様は、この発明の蛋白質の発現を暗号化するDNA配列である。上記配列は、第I−V表に示された5’−3’方向のヌクレオチド配列、または厳密な条件下で第I−V表のDNA配列とハイブリダイゼーションするDNA配列を含み、軟骨および/または硬骨形成誘導能力を示す蛋白質をコードする。上記軟骨および/または硬骨形成は、後記ラット骨形成検定で立証され得る。これらの蛋白質は、この検定において形成される骨1グラム当たり10μg〜500μgの濃度で活性を示し得ると考えられる。さらに詳しくは、これらの蛋白質は、ラフト骨形成検定において蛋白質1μgで少なくとも+2のスコアを得る能力を示すと考えられる。最後に、第I−V表の配列の対立遺伝子または他の変異型もまた、上記ヌクレオチド改変の結果ペプチド配列が変化しようと否とに拘わらず、この発明に包含される。 Another aspect of the present invention is a DNA sequence encoding the expression of the protein of the present invention. The sequences include nucleotide sequences in the 5'-3 'direction shown in Table IV, or DNA sequences that hybridize under stringent conditions to the DNA sequences in Table IV, and include cartilage and / or Encodes a protein that has the ability to induce bone formation. The cartilage and / or bone formation can be demonstrated in the rat bone formation assay described below. It is believed that these proteins may be active in this assay at a concentration of 10 μg to 500 μg per gram of bone formed. More specifically, these proteins are believed to exhibit the ability to score at least +2 with 1 μg of protein in a raft bone formation assay. Finally, alleles or other variants of the sequences in Tables IV are also included in the present invention, regardless of whether the peptide sequence changes as a result of the nucleotide modifications.
この発明の別の態様は、発現制御配列と機能し得るように結合された上記DNA配列を含むベクターを提供する。これらのベクターは、この発明の蛋白質の新規製造方法であって、発現制御配列と機能し得るように結合されたこの発明の蛋白質の発現を指図するDNA配列により形質転換されたセルラインを、適当な培養培地で培養し、そこからこの発明の蛋白質を回収および精製する方法において使用され得る。この主張されている方法は、ポリペプチド発現用宿主細胞として、若干の原核生物および真核生物の両既知細胞を使用し得る。回収されたBMP蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質からそれらを分離することにより精製される。 別 Another aspect of the present invention provides a vector comprising the above DNA sequence operably linked to an expression control sequence. These vectors are a novel method for producing the protein of the present invention, and comprise the steps of converting a cell line transformed with a DNA sequence that directs the expression of the protein of the present invention operably linked to an expression control sequence into a suitable one. The present invention can be used in a method for culturing in a suitable culture medium and recovering and purifying the protein of the present invention therefrom. The claimed method may use some prokaryotic and eukaryotic known cells as host cells for polypeptide expression. The recovered BMP proteins are purified by separating them from other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
下記の詳細な記載およびその好ましい実施態様を熟考すれば、この発明の別の態様および利点は明白である。 Other aspects and advantages of the invention will be apparent upon consideration of the following detailed description and preferred embodiments thereof.
発明の詳細な記載
精製ひとBMP−5蛋白質は、第III表のDNA配列により形質転換された宿主細胞を培養することにより製造され得る。発現されたBMP−5蛋白質は、培養培地から分離および精製される。精製ひとBMP−5蛋白質は、第III表に示されたアミノ酸#323〜#454を含むアミノ酸配列を特徴とすることが予想される。従って、この発明の精製BMP−5ひと軟骨および/または硬骨蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第III表に示されたヌクレオチド#699〜ヌクレオチド#2060を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第III表に示されたアミノ酸#323からアミノ酸#454までのアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収および精製することにより製造される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Purified human BMP-5 protein can be produced by culturing host cells transformed with the DNA sequences in Table III. The expressed BMP-5 protein is separated and purified from the culture medium. The purified human BMP-5 protein is expected to be characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 323 to # 454 shown in Table III. Accordingly, the purified BMP-5 human cartilage and / or bone protein of the present invention comprises a DNA sequence comprising nucleotides # 699 to # 2060 shown in Table III operably linked to a heterologous regulatory control sequence. Alternatively, culturing a host cell transformed with the substantially homologous sequence and culturing a protein containing the amino acid sequence from amino acid # 323 to amino acid # 454 or the substantially homologous sequence shown in Table III It is produced by collecting and purifying from a medium.
別の実施態様では、DNA配列は、アミノ酸#323〜#454をコードするヌクレオチドを含む。従って、BMP−5蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第III表に示されたヌクレオチド#1665〜ヌクレオチド#2060を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第III表に示されたアミノ酸#323からアミノ酸#454を含むアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収および精製することにより製造される。精製ひとBMP−5蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 In another embodiment, the DNA sequence comprises nucleotides encoding amino acids # 323- # 454. Accordingly, the BMP-5 protein is characterized by a DNA sequence comprising nucleotides # 1665-nucleotide # 2060 shown in Table III or a substantially homologous sequence operably linked to a heterologous regulatory control sequence. It is produced by culturing the transformed host cell, and recovering and purifying from the culture medium a protein containing an amino acid sequence containing amino acids # 323 to amino acid # 454 or a substantially homologous sequence shown in Table III. You. Purified human BMP-5 proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
この発明の精製BMP−5うし軟骨および/または硬骨蛋白質は、第I表に示されたヌクレオチド#8〜ヌクレオチド#578までのDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第I表に示されたアミノ酸#9からアミノ酸#140を含むアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収および精製することにより製造される。精製BMP−5うし蛋白質およびこの発明のBMP蛋白質は全て、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 The purified BMP-5 cartilage and / or bone protein of the present invention can be used to transform a host cell transformed with the DNA sequence from nucleotide # 8 to nucleotide # 578 or a substantially homologous sequence shown in Table I. It is produced by culturing, and recovering and purifying from the culture medium a protein containing an amino acid sequence containing amino acids # 9 to # 140 or a substantially homologous sequence shown in Table I. The purified BMP-5 bovine protein and the BMP proteins of the present invention are all substantially free of other proteinaceous and other contaminants produced therewith.
精製ひとBMP−6蛋白質は、第IV表のDNA配列により形質転換された宿主細胞を培養することにより製造され得る。発現された蛋白質は、培養培地から分離および精製される。この発明の精製ひとBMP−6蛋白質は、第IV表に示されたアミノ酸#382〜#513を含むアミノ酸配列を特徴とすることが予想される。従って、この発明のこれらの精製BMP−6ひと軟骨/硬骨蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第IV表に示されたヌクレオチド#160〜ヌクレオチド#1698を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第IV表に示されたアミノ酸#382からアミノ酸#513までのアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収、分離および精製することにより製造される。 Purified human BMP-6 protein can be produced by culturing host cells transformed with the DNA sequences in Table IV. The expressed protein is separated and purified from the culture medium. The purified human BMP-6 protein of the present invention is expected to be characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 382 to # 513 shown in Table IV. Thus, these purified BMP-6 human cartilage / bone bone proteins of the present invention comprise a DNA sequence comprising nucleotides # 160 to # 1698 shown in Table IV operably linked to a heterologous regulatory control sequence. Alternatively, culturing a host cell transformed with the substantially homologous sequence and culturing a protein containing the amino acid sequence from amino acid # 382 to amino acid # 513 or the substantially homologous sequence shown in Table IV It is produced by collecting, separating and purifying from a medium.
別の実施態様は、アミノ酸#382〜#513をコードするヌクレオチドを含むDNA配列を利用し得る。従って、精製ひとBMP−6蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第IV表に示されたヌクレオチド#1303〜ヌクレオチド#1698を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第IV表に示されたアミノ酸#382からアミノ酸#513を含むアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収および精製することにより製造され得る。精製ひとBMP−6蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 Another embodiment may utilize a DNA sequence comprising nucleotides encoding amino acids # 382 to # 513. Accordingly, purified human BMP-6 protein is a DNA sequence comprising nucleotides # 1303 to # 1698 or a substantially homologous sequence shown in Table IV operably linked to a heterologous regulatory control sequence. By culturing the host cell transformed with the above, and recovering and purifying from the culture medium a protein containing an amino acid sequence containing amino acid # 382 to amino acid # 513 or a substantially homologous sequence shown in Table IV. Can be manufactured. Purified human BMP-6 proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
この発明の精製BMP−6うし軟骨/硬骨蛋白質は、第II表に示されたヌクレオチド#361〜ヌクレオチド#666を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第II表に示されたアミノ酸#121からアミノ酸#222を含むアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収することにより製造される。別の実施態様では、うし蛋白質は、第II表のヌクレオチド#289〜#666を含む配列により形質転換された宿主細胞を培養し、アミノ酸#97〜アミノ酸#222を含む蛋白質を回収および精製することにより製造される。精製BMP−6うし蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 The purified BMP-6 cartilage / bone bone protein of the present invention can be obtained by culturing host cells transformed with a DNA sequence containing nucleotides # 361 to # 666 or substantially homologous sequences shown in Table II. And a protein containing an amino acid sequence comprising amino acids # 121 to # 222 or a substantially homologous sequence shown in Table II from the culture medium. In another embodiment, the bovine protein is obtained by culturing a host cell transformed with a sequence comprising nucleotides # 289 to # 666 of Table II, and recovering and purifying the protein comprising amino acids # 97 to # 222. It is manufactured by Purified BMP-6 bovine proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
精製ひとBMP−7蛋白質は、第V表のDNA配列により形質転換された宿主細胞を培養することにより製造され得る。発現された蛋白質は、培養培地から分離および精製される。精製ひとBMP−7蛋白質は、第V表に示されたアミノ酸#300〜#431を含むアミノ酸配列を特徴とすることが予想される。従って、この発明のこれらの精製BMP−7ひと軟骨/硬骨蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第V表に示されたヌクレオチド#97〜ヌクレオチド#1389を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第V表に示されたアミノ酸#300からアミノ酸#431までのアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収、分離および精製することにより製造される。 Purified human BMP-7 protein can be produced by culturing host cells transformed with the DNA sequences in Table V. The expressed protein is separated and purified from the culture medium. The purified human BMP-7 protein is expected to be characterized by an amino acid sequence comprising amino acids # 300 to # 431 shown in Table V. Accordingly, these purified BMP-7 human cartilage / bone bone proteins of the present invention comprise a DNA sequence comprising nucleotides # 97 to # 1389 shown in Table V operably linked to a heterologous regulatory control sequence. Alternatively, the host cell transformed with the substantially homologous sequence is cultured, and the protein containing the amino acid sequence from amino acid # 300 to amino acid # 431 or the substantially homologous sequence shown in Table V is cultured. It is produced by collecting, separating and purifying from a medium.
別の実施態様は、アミノ酸#300〜#431をコードするヌクレオチドを含むDNA配列を利用し得る。精製BMP−7蛋白質は、異種調節制御配列と機能し得るように結合された、第V表に示されたヌクレオチド#994〜#1389を含むDNA配列または実質的に相同性の配列により形質転換された宿主細胞を培養し、第V表に示されたアミノ酸#300からアミノ酸#431を含むアミノ酸配列または実質的に相同性の配列を含む蛋白質を培養培地から回収および精製することにより製造され得る。精製ひとBMP−7蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。 Another embodiment may utilize a DNA sequence that includes nucleotides encoding amino acids # 300- # 431. Purified BMP-7 protein is transformed with a DNA sequence comprising nucleotides # 994 to # 1389 or a substantially homologous sequence shown in Table V operably linked to a heterologous regulatory control sequence. Cultivated host cells and recovering and purifying from the culture medium a protein containing an amino acid sequence containing amino acids # 300 to amino acid # 431 or a substantially homologous sequence shown in Table V. Purified human BMP-7 proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them.
さらにBMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質は、軟骨および/または硬骨形成活性を示す能力を特徴とし得る。この活性は、例えば実施例3記載のラット骨形成検定において立証され得る。さらに、これらの蛋白質は、検定において形成される骨1グラム当たり10μg〜500μgの濃度で活性を示すと考えられる。さらにこれらの蛋白質は、さらに詳しく後述されている原型または修正得点方法を用いたこの検定において1μgで少なくとも+2のスコアを得る能力を特徴とし得る。 In addition, BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins may be characterized by the ability to exhibit cartilage and / or bone formation activity. This activity can be demonstrated, for example, in the rat bone formation assay described in Example 3. In addition, these proteins are expected to show activity at a concentration of 10 μg to 500 μg per gram of bone formed in the assay. In addition, these proteins may be characterized by the ability to score at least +2 at 1 μg in this assay using the prototype or modified scoring methods described in more detail below.
さらにBMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質は、ドデシル硫酸ナトリウム・ポリアクリルアミド・ゲル電気泳動(SDS−PAGE)により測定された28000〜30000ダルトンの見かけ上の分子量を特徴とし得る。SDS−PAGEにおける還元条件下では、上記蛋白質は約14000〜20000ダルトンの分子量により電気泳動する。 Additionally, BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins may be characterized by an apparent molecular weight of 28000-30000 daltons as measured by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Under reducing conditions on SDS-PAGE, the protein electrophoreses with a molecular weight of about 14,000-20,000 daltons.
また、この明細書で規定する蛋白質は、第I−V表の配列と似ているが、天然になされて(例、ポリペプチドにおいてアミノ酸変化を生じさせ得るヌクレオチド配列の対立遺伝子変異型)または故意に操作されて修飾が加えられた配列によりコードされる因子を含む。同様に、第I−V表のアミノ酸残基の連続配列を全体的または部分的に複製する合成ポリペプチドもこの発明に包含される。これらの配列は、この発明の他の軟骨/硬骨蛋白質と1次、2次または3次構造および立体配座特性を共有することにより、それらと共通した硬骨および/または軟骨成長因子生物特性を有し得る。すなわち、それらは、治療プロセスにおいて天然蛋白質に代わる生物活性代用物として使用され得る。 Also, the proteins defined in this specification are similar to the sequences in Table IV, but are naturally-occurring (eg, allelic variants of a nucleotide sequence that can cause amino acid changes in the polypeptide) or intentionally. And the factor encoded by the modified sequence. Similarly, synthetic polypeptides that entirely or partially replicate the contiguous sequence of amino acid residues in Tables IV are also included in the invention. These sequences share primary and secondary or tertiary structure and conformational properties with other cartilage / bone proteins of the present invention, thereby sharing common bone and / or cartilage growth factor biological properties with them. I can do it. That is, they can be used as bioactive substitutes for natural proteins in therapeutic processes.
この明細書に記載されているこの発明の蛋白質の配列の他の特異的突然変異としては、グリコシル化部位の修飾がある。これらの修飾は、O−結合またはN−結合グリコシル化部位を含み得る。例えば、グリコシル化の非存在または一部のみのグリコシル化は、第I−V表に示された通り、この発明の蛋白質の配列に存在するアスパラギン結合ゲリコシル化認識部位におけるアミノ酸置換または欠失によるものである。アスパラギン−結合グリコシル化認識部位は、適当な細胞性グリコシル化酵素により特異的に認識されるトリペプチド配列を含む。これらのトリペプチド配列は、アスパラギン−X−トレオニンまたはアスパラギン−X−セリン(ただし、Xは通常任意のアミノ酸である)である。ゲリコシル化認識部位の第1または第3アミノ酸位置の一方または両方における様々なアミノ酸置換または欠失(および/または第2位におけるアミノ酸欠失の結果、修飾されたトリペプチド配列が非グリコシル化される。その改変されたヌクレオチド配列の発現により、その部位かグリコシル化されていない変異体が生成される。 の 他 Other specific mutations of the protein sequences of the invention described herein include modifications of glycosylation sites. These modifications can include O-linked or N-linked glycosylation sites. For example, the absence or only partial glycosylation of glycosylation may be due to amino acid substitutions or deletions at the asparagine-binding gericosylation recognition site present in the sequence of the protein of the invention, as shown in Table IV. It is. The asparagine-linked glycosylation recognition site comprises a tripeptide sequence that is specifically recognized by a suitable cellular glycosylation enzyme. These tripeptide sequences are asparagine-X-threonine or asparagine-X-serine, where X is usually any amino acid. Various amino acid substitutions or deletions at one or both of the first or third amino acid positions of the gericosylation recognition site (and / or the amino acid deletion at the second position result in the modified tripeptide sequence being non-glycosylated. Expression of the altered nucleotide sequence produces a variant that is not glycosylated at that site.
この発明はまた、他の蛋白質性物質をコードするDNA配列の随伴がなく、この発明の蛋白質の発現をコードする新規DNA配列を包含する。これらのDNA配列は、第I−V表において5’−3’方向に描かれた配列を含む。さらに、厳密なハイブリダイゼーション条件下「T.マニアチス等、「モレキュラー・クローニング(ア・ラボラトリー・マニュアル)]、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー(1982)387−389頁参照]、第I−V表のDNA配列とハイブリダイゼーションし、ラット骨形成検定において軟骨および/または硬骨形成活性を立証する配列が含まれる。上記の厳密な一ハイブリダイゼーション条件の一例は、6〜4×SCC中65℃でのハイブリダイゼーションであり、次いで0.1×SCC中65℃で1時間洗浄を行う。別法として、典型的な厳密なハイブリダイゼーション条件は、50%ホルムアミド中、4×SCC、42℃である。 (4) The present invention also includes a novel DNA sequence encoding the expression of the protein of the present invention without accompanying a DNA sequence encoding another proteinaceous substance. These DNA sequences include those drawn in the 5'-3 'direction in Table IV. In addition, under stringent hybridization conditions, see T. Maniatis et al., Molecular Cloning (A Laboratory Manual), Cold Spring Harbor Laboratory (1982) p. Sequences that hybridize to DNA sequences and demonstrate cartilage and / or bone formation activity in rat osteogenesis assays are included.One example of one stringent hybridization condition described above is a high-temperature hybridization at 65 ° C. in 6-4 × SCC. Hybridization, followed by a 1 hour wash in 0.1 × SCC at 65 ° C. Alternatively, typical stringent hybridization conditions are 4 × SCC in 50% formamide at 42 ° C.
同様に、第I−V表の配列によりコードされる蛋白質に似た蛋白質をコードするが、遺伝子コードの同義性または対立遺伝子変異(アミノ酸変化を生じる場合も生じない場合もあり得る種集団における天然塩基改変)故にコドン配列が異なるDNA配列もまた、この明細書に記載されているこの発明の蛋白質をコードする。活性、半減期またはコードされるポリペプチドの生産性を高めるための点突然変異または誘導性修飾(挿入、欠失および置換を含む)に起因する第I−V表のDNA配列における変異型もまた、この発明に包含される。 Similarly, it encodes a protein that resembles the protein encoded by the sequence in Tables IV, but has a synonymous or allelic variation in the genetic code (naturally occurring in a population of species that may or may not result in an amino acid change). DNA sequences that differ in codon sequence due to base modification) also encode the proteins of the invention described herein. Variants in the DNA sequence of Table IV due to point mutations or inducible modifications (including insertions, deletions and substitutions) to enhance activity, half-life or productivity of the encoded polypeptide are also included. , Included in the present invention.
別の態様において、この発明は、関連ひと蛋白質または他のほ乳類BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質を得る方法を提供する。上記蛋白質を得る一方法では、例えば、この明細書で開示されているひとBMP−5、BMP−6およびBMP−7暗号化配列を利用することにより、ひと遺伝子またはそのフラグメントに関して標準技術を用いてひとゲノム・ライブラリーを厳密に調べる。また、こうして同定された配列をプローブとして使用することにより、類似軟骨/硬骨蛋白質を合成するひとセルラインまたは組織を同定することができる。cDNAライブラリーを合成し、ひとまたはうし暗号化配列から誘導されたプローブによりスクリーニングする。こうして同定されたひと配列を宿主細胞に形質転換し、宿主細胞を培養し、培養培地から蛋白質を回収、分離および精製する。精製蛋白質は、実施例3のラット骨形成検定において軟骨および/または硬骨形成活性を呈することが予想される。 In another aspect, the invention provides a method for obtaining a related human protein or other mammalian BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins. One method of obtaining the above proteins is to use standard techniques for human genes or fragments thereof, for example, by utilizing the human BMP-5, BMP-6 and BMP-7 coding sequences disclosed herein. Examine human genomic libraries. In addition, by using the sequence thus identified as a probe, a human cell line or tissue that synthesizes a similar cartilage / bone bone protein can be identified. A cDNA library is synthesized and screened with probes derived from human or bovine coding sequences. The human sequence thus identified is transformed into a host cell, the host cell is cultured, and the protein is recovered, separated and purified from the culture medium. The purified protein is expected to exhibit cartilage and / or bone formation activity in the rat bone formation assay of Example 3.
この発明の別の態様は、この発明のBMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質の新規製造方法を提供する。この発明の方法は、既知調節配列の制御下、この発明の蛋白質の発現をコードする上記DNA配列により形質転換された適当な細胞またはセルラインを培養することを含む。調節配列は、プロモーター・フラグメント、ターミネーター・フラグメントおよび適当な宿主細胞において蛋白質の発現を指示する他の適当な配列を含む。適当なセルラインを培養する方法は、当業界の技術範囲内に含まれる。形質転換細胞を培養し、それにより発現されたBMP蛋白質を、当業界の熟練者に周知の精製技術を用いて培養培地から回収し、分離し、精製する。精製BMP蛋白質は、それらと共に生成される他の蛋白質性物質および他の汚染物質を実質的に含まない。この発明の精製BMP蛋白質は、この発明の蛋白質と天然で共存する物質を実質的に含まない。 Another embodiment of the present invention provides a novel method for producing the BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins of the present invention. The method of the present invention comprises culturing, under the control of a known regulatory sequence, a suitable cell or cell line transformed with the above DNA sequence encoding the expression of the protein of the present invention. Regulatory sequences include promoter fragments, terminator fragments and other suitable sequences that direct the expression of the protein in a suitable host cell. Methods for culturing suitable cell lines are within the skill of the art. The transformed cells are cultured, and the BMP protein expressed thereby is recovered, separated, and purified from the culture medium using purification techniques well known to those skilled in the art. Purified BMP proteins are substantially free of other proteinaceous materials and other contaminants produced with them. The purified BMP protein of the present invention is substantially free of substances that naturally coexist with the protein of the present invention.
適当な細胞またはセルラインは、ほ乳類細胞、例えばチャイニーズ・ハムスター卵巣細胞(CHO)であり得る。適当なほ乳類宿主細胞の選択並びに形質転換、培養、増幅、スクリーニングおよび産物の製造および精製の方法は、当業界において公知である。例えば、ゲシングおよびサムブルック、「ネイチャー、293:620−625(1981)または別法として、カウフマン等、Mol.Cell.Biol.、5(7):1750−1759(1985)またはハウリー等、アメリカ合衆国特許4419446号参照。他の適当なほ乳類セルラインには、さるCOS−1セルラインおよびCV−1セルラインがあるが、これらに限定はされない。 Suitable cells or cell lines can be mammalian cells, such as Chinese hamster ovary cells (CHO). The selection of suitable mammalian host cells and methods for transformation, culture, amplification, screening, and production and purification of the product are known in the art. See, for example, Gessing and Sambrook, "Nature, 293: 620-625 (1981) or, alternatively, Kauffman et al., Mol. Cell. Biol., 5 (7): 1750-1759 (1985) or U.S. Pat. See 4419446. Other suitable mammalian cell lines include, but are not limited to, the COS-1 cell line and the CV-1 cell line.
細菌細胞もまた適当な宿主であり得る。例えば、エシェリヒア・コリの様々な株(例、HB101、MC1061)は、バイオテクノロジー分野における宿主細胞としてよく知られている。また、バチルス・スブチリス、シュードモナス、他の細菌などの様々な株もこの方法で使用され得る。 Bacterial cells may also be suitable hosts. For example, various strains of Escherichia coli (eg, HB101, MC1061) are well known as host cells in the field of biotechnology. Also, various strains such as Bacillus subtilis, Pseudomonas, and other bacteria can be used in this method.
当業界の熟練者に周知の酵母細胞の多くの株もまた、この発明のポリペプチド発現用宿主細胞として利用可能であり得る。さらに、所望ならば、昆虫細胞が、この発明の方法における宿主細胞として利用され得る。例えば、ミラー等、「ジェネティック・エンジニアリングム 8:277−298(プレナム・プレス1986)およびそこに引用されている参考文献参照。 Many strains of yeast cells well known to those skilled in the art may also be available as host cells for expressing the polypeptides of the present invention. In addition, if desired, insect cells can be utilized as host cells in the methods of the present invention. See, e.g., Miller et al., "Genetic Engineering # 8: 277-298 (Plenum Press 1986) and references cited therein.
この発明の別の態様は、この発明の蛋白質発現方法で使用されるベクターを提供する。前記ベクターは、この発明のBMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質をコードする新規DNA配列を含む。さらに、前記ベクターは、また、蛋白質配列の発現を可能にする適当な発現制御配列を含む。別法として、上述の末端切断または修飾配列が組み込まれたベクターはまた、この発明の実施態様であり、この発明の蛋白質の製造に有用である。前記ベクターは、セルラインを形質転換する方法で使用され得、選択された宿主細胞における複製および発現を指示し得るこの発明のDNA暗号化配列を機能し得るように随伴した選択された調節配列を含み得る。前記ベクターに有用な調節配列は、当業界の熟練者に周知であり、選ばれた宿主細胞により選択され得る。前記選択は常用の手順で行なわれ、この発明の一部を形成するものではない。BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白質の製造に使用される前記ベクターにより形質転換された宿主細胞およびその子孫もまた、この発明により提供される。 別 Another aspect of the present invention provides a vector used in the protein expression method of the present invention. The vector contains a novel DNA sequence encoding the BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins of the present invention. In addition, the vector may also include appropriate expression control sequences to allow expression of the protein sequence. Alternatively, vectors incorporating the truncated or modified sequences described above are also an embodiment of the present invention and are useful for producing the proteins of the present invention. Said vector may be used in a method of transforming a cell line, and may contain selected regulatory sequences associated therewith so as to function the DNA coding sequence of the invention, which may direct replication and expression in a selected host cell. May be included. The regulatory sequences useful in the vector are well known to those skilled in the art and can be selected by the chosen host cell. The selections are made in conventional manner and do not form a part of the present invention. A host cell transformed with the vector and its progeny used for the production of BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins and their progeny are also provided by the present invention.
当業界に精通しておれば、この発明のDNA配列および既知ベクター、例えばpCDr[岡山等、Mol.Cell.Biol.、2:161−170(1982)]およびpJL3、pJL4[ガフ等、EMBOジャーナル、4:645−653(1985)]の使用によるほ乳類発現ベクターの構築は可能である。同様に、当業界の熟練者であれば、暗号化配列に近接するほ乳類調節配列を削除または細菌配列と置き換えてこの発明の配列を操作することにより、細菌細胞による細胞内または細胞外発現用細菌ベクターを作成することができる。例えば、前記暗号化配列はさらに操作され得る(例、他の既知リンカーに結合または非暗号化配列をそこから欠失させるか、または他の既知技術によりそこに存在するヌクレオチドを改変することによる修飾)。次いで、修飾された暗号化配列は、例えばT.谷口等、「プロシーディングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシーズ・オブ・ザ・ユー・エス・エーム 77:5230−5233(1980)に記載された方法を用いて既知細菌ベクターに挿入され得る。次いで、この例証的細菌ベクターは、細菌宿主細胞に形質転換され、それによりこの発明の蛋白質が発現され得る。細菌細胞におけるこの発明の軟骨および/または硬骨蛋白質の細胞外発現を行うための戦略については、例えばヨーロッパ特許出願EPA177343参照。 れ ば If familiar with the art, the DNA sequences of this invention and known vectors, such as pCDr [Okayama et al., Mol. Cell. Biol. 2: 161-170 (1982)] and pJL3, pJL4 [Gaff et al., EMBO Journal, 4: 645-553 (1985)]. Similarly, those of skill in the art will be able to manipulate the sequences of this invention by deleting or replacing mammalian regulatory sequences in the proximity of the coding sequence and replacing the bacterial sequence with a bacterial cell for intracellular or extracellular expression by bacterial cells. Vectors can be created. For example, the coding sequence may be further manipulated (eg, by binding to other known linkers or deleting non-coding sequences therefrom, or by modifying the nucleotides present there by other known techniques). ). The modified coding sequence is then, for example, Taniguchi et al., "Insertion into Known Bacterial Vectors Using the Method Described in" Proceedings of the National Academy of Sciences of the US A.M. 77: 5230-5233 (1980) ". This illustrative bacterial vector can then be transformed into a bacterial host cell, whereby the protein of the invention is expressed, in order to effect extracellular expression of the cartilage and / or bone protein of the invention in the bacterial cell. For example, see European Patent Application EPA177343.
同様の操作は、昆虫細胞での発現を目的とする昆虫ベクター[例えば公開されたヨーロッパ特許出願155476号に記載された方法参照]の構築についても実施され得る。また、酵母ベクターは、酵母細胞によるこの発明の因子の細胞内または細胞外発現用酵母調節配列を用いて構築され得る。[例、公開されたPCT出願WO86/00639およびヨーロッパ特許出願EPA123289に記載された方法参照]。 Similar operations can be performed for the construction of insect vectors for expression in insect cells [see, for example, the method described in published European Patent Application 155476]. In addition, yeast vectors can be constructed using yeast regulatory sequences for intracellular or extracellular expression of the factor of the invention in yeast cells. [See for example the methods described in published PCT application WO 86/00639 and European patent application EPA 123289].
ほ乳類細胞からこの発明の蛋白質を高レベルで製造する方法は、この発明の蛋白質をコードする異種遺伝子の多数のコピーを含む細胞の構築を必要とする。異種遺伝子は、カウフマンおよびシャープ、「ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー」、159:601−629(1982)の方法に従い、増幅可能なマーカー、例えば、それによって多数の遺伝子コピーを含む細胞が増加濃度のメトトレキセイト(MTX)における伸長用に選択され得るジヒドロ葉酸還元酵素(DHFH)遺伝子に結合され得る。この方法は、若干の異なる細胞タイプにより使用され得る。 Methods for producing proteins of the invention at high levels from mammalian cells require the construction of cells containing multiple copies of the heterologous gene encoding the protein of the invention. Heterologous genes can be obtained by increasing the concentration of amplifiable markers, such as cells containing multiple gene copies, according to the method of Kauffman and Sharp, Journal of Molecular Biology, 159: 601-629 (1982). May be linked to a dihydrofolate reductase (DHFH) gene that can be selected for extension in methotrexate (MTX). This method can be used with several different cell types.
例えば、発現を可能にする他のプラスミド配列を機能し得るように随伴したこの発明の蛋白質のDNA配列を含むプラスミドおよびDHFR発現プラスミドpAdA26SV(A)3「カウフマンおよびシヤープ、Mol.Cell.Biol.、2:1304(1982)]は、燐酸カルシウム共沈澱およびトランスフェクション、電気操作またはプロトプラスト融合により、DHFR欠失CHO細胞、DUKX−BIIへ共に導入され得る。カウフマン等、Mol.Cell.Biol.、5:1750(1983)の記載に従い、DHFR発現形質転換体を、透析した胎児牛血清を含むアルファ培地における生長について選択し、続いて増加濃度のMTX(0.02、0.2、1.0および5μMMTXにおける一連の段階)中での生長による増幅について選択する。蛋白質発現は、MTX耐性のレベル増加に従い増すべきである。 For example, a plasmid containing the DNA sequence of the protein of the invention operably associated with another plasmid sequence allowing expression and the DHFR expression plasmid pAdA26SV (A) 3 "Kaufmann and Sharp, Mol. Cell. Biol. 2: 1304 (1982)] can be co-transfected into DHFR-deficient CHO cells, DUKX-BII, by calcium phosphate co-precipitation and transfection, electrical manipulation or protoplast fusion.Kaufman et al., Mol. Cell. Biol., 5 : 1750 (1983), DHFR expressing transformants were selected for growth in alpha medium containing dialyzed fetal calf serum, followed by increasing concentrations of MTX (0.02, 0.2, 1.0 and In a series of steps in 5 μM MTX) Selected for amplification by length. Protein expression should increase in accordance with increased levels of MTX resistance.
形質転換体をクローン化し、培養培地からこの発明の蛋白質を回収し、分離し、精製する。発現された蛋白質の特性検定は、標準技術を用いて実施され得る。例えば、特性検定には、「35S]メチオニンまたはシステインによるパルス標識、またはポリアクリルアミド・ゲル電気泳動が含まれ得る。実施例3における上記ローゼン−修飾サンパスーレディ・ラット骨形成検定により生物活性蛋白質発現をモニターする。似た方法に従うことにより、他の関連蛋白質も製造され得る。 The transformant is cloned and the protein of the invention is recovered, separated and purified from the culture medium. Characterization of the expressed protein can be performed using standard techniques. For example, a characterization assay may include pulse labeling with " 35 S] methionine or cysteine, or polyacrylamide gel electrophoresis, and a bioactive protein as determined by the Rosen-modified Sampath-Lady rat bone formation assay described in Example 3. Monitor expression: By following similar methods, other related proteins can be produced.
この発明の蛋白質は、硬骨および/または軟骨が正常に形成されていない環境において軟骨および/または硬骨形成を誘導するため、ひとおよび他の動物における骨折および軟骨欠航の治療適用性を有する。この発明の蛋白質を用いた製剤は、閉鎮および複雑骨折の縮小並びに人工関節の固定改良における予防的用途を有し得る。骨形成剤により誘導される新たな骨形成は、先天的、外傷誘発性または腫よう切除による頭蓋および顔面欠損の修復に貢献し、また美容形成手術にも有用である。この発明の蛋白質は、歯周病の処置および他の歯科修復方法において使用され得る。上記薬剤は、骨形成細胞を誘引し、骨形成細胞の生長を刺激し、または骨形成細胞の原種の分化を誘導するための環境を提供し得る。これまでに様々な骨形成、軟骨誘導および硬骨誘導因子が記載されている。それらの検討については、例えば、ヨーロッパ特許出願148155および169016参照。 The protein of the present invention has therapeutic applicability for fracture and cartilage skipping in humans and other animals to induce cartilage and / or bone formation in an environment where bone and / or cartilage is not formed normally. Formulations using the protein of this invention may have prophylactic use in reducing closure and complex fractures and improving fixation of artificial joints. New bone formation induced by osteogenic agents contributes to the repair of cranial and facial defects by congenital, traumatic or tumor resection, and is also useful in cosmetic plastic surgery. The proteins of the present invention can be used in the treatment of periodontal disease and other dental restoration methods. The agent may provide an environment for attracting osteogenic cells, stimulating the growth of osteogenic cells, or inducing the differentiation of osteogenic cell progenitors. A variety of bone formation, cartilage induction and bone induction factors have been described. For a discussion thereof, see, for example, European Patent Applications 148155 and 169016.
この発明の蛋白質はまた、創傷治癒および関連組織修復において使用され得る。創傷のタイプには、火傷、切り傷および潰ようがあるが、これらに限定されない。創傷治癒および関連組織修復の検討については、例えば、PCT公開WO84/01106参照。 蛋白 The proteins of this invention can also be used in wound healing and related tissue repair. Wound types include, but are not limited to, burns, cuts and ulcers. For a discussion of wound healing and related tissue repair, see, for example, PCT Publication WO 84/01106.
この発明の別の態様は、骨折および硬骨および/または軟骨欠撮または歯周病に関連した他の状態を修復するための治療方法および組成物を含む。さらに、この発明は、創傷治癒および組織修復を目的とする治療方法および組成物を含む。上記組成物は、この発明のBMP蛋白質、BMP−5、BMP−6およびBMP−7の少なくとも1種の治療有効量を、医薬的に許容し得る賦形剤、担体またはマトリックスと混合した形で含む。 態 様 Another aspect of the invention includes methods and compositions for repairing fractures and bone and / or cartilage defects or other conditions associated with periodontal disease. In addition, the invention includes therapeutic methods and compositions for wound healing and tissue repair. The composition comprises a therapeutically effective amount of at least one of the BMP proteins, BMP-5, BMP-6 and BMP-7 of the present invention in admixture with a pharmaceutically acceptable excipient, carrier or matrix. Including.
この発明の蛋白質は、互いにまたは他の関連蛋白質および成長因子と協調して、または恐らくは相乗的に作用し得ると予想される。従って、この発明の治療方法および組成物は、この発明の蛋白質の1種またはそれ以上を含む。従って、この発明のさらに別の治療方法および組成物は、この発明の少なくとも1種の蛋白質の治療有効量を、上述した共同所有の公開国際出願WO88/00205およびWO89/10409に開示された他の「BMP」蛋白質BMP−1、BMP−2、BMP−3およびBMP−4の少なくとも1種の治療有効量と共に含む。この発明の上記方法および組成物は、上述の「BMP口蛋白質またはその一部分と組み合わせた形でこの発明の蛋白質またはその一部分を含み得る。 It is anticipated that the proteins of this invention may act in concert with each other or with other related proteins and growth factors, or perhaps synergistically. Accordingly, the therapeutic methods and compositions of the present invention include one or more of the proteins of the present invention. Accordingly, yet another therapeutic method and composition of the present invention provides a therapeutically effective amount of at least one protein of the present invention, wherein the therapeutically effective amount of at least one protein of the present invention is other than those disclosed in the above-mentioned co-owned published international applications WO88 / 00205 and WO89 / 10409. "BMP" comprises at least one therapeutically effective amount of the proteins BMP-1, BMP-2, BMP-3 and BMP-4. The methods and compositions of the present invention may include a protein of the present invention or a portion thereof in combination with the "BMP mouth protein or a portion thereof described above.
上記組み合わせ剤は、蛋白質の個々の独立した分子またはヘテロ分子、例えば各蛋白質の一部分により形成されたヘテロダイマーを含み得る。例えば、この発明の方法および組成物は、この発明のBMP蛋白質またはその一部分が別の「BMP」蛋白質の一部分と結合して形成されたヘテロ分子を含み得る。 The combination may include individual independent molecules or heteromolecules of the protein, eg, a heterodimer formed by a portion of each protein. For example, the methods and compositions of the invention can include a heteromolecule formed by combining a BMP protein of the invention, or a portion thereof, with a portion of another "BMP" protein.
この発明のさらに別の治療方法および組成物は、この発明の蛋白質またはその一部分を、問題の硬骨および/または軟骨欠損、創傷または組織の処置に有益な他の薬剤と組み合わせた形で含む。これらの薬剤には、様々な成長因子、例えば表皮成長因子(EGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、血小板出来増殖因子(PDGF)、腫よう増殖因子(TGF−αおよびTGF−β)、K−線維芽細胞成長因子(KFGF)、副甲状腺ホルモン(PTH)、白血病阻害因子(LIF/HILDA、DIA)およびインシュリン様成長因子(IGF−IおよびIGF−II)が含まれる。これらの薬剤の一部分もまた、この発明の組成物中で使用され得る。 治療 Yet another therapeutic method and composition of the invention comprises a protein of the invention or a portion thereof in combination with another agent that is beneficial in treating the bone and / or cartilage defect, wound or tissue in question. These agents include various growth factors, such as epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), platelet growth factor (PDGF), tumor growth factors (TGF-α and TGF-β), Includes K-fibroblast growth factor (KFGF), parathyroid hormone (PTH), leukemia inhibitory factors (LIF / HILDA, DIA) and insulin-like growth factors (IGF-I and IGF-II). Some of these agents may also be used in the compositions of the present invention.
pH、等張性、安定性などを充分考慮した上で生理学的に許容し得る蛋白質組成物の製品および製剤は、当業界の技術範囲内に含まれる。また、上記治療用組成物は、軟骨および硬骨成長因子蛋白質における種特異性が見たところ欠如しているため、目下駄医学的適用についても貴重である。ひとに加えて家畜および純血馬は、この発明の蛋白質による上記処置に望ましい患者である。 製品 Physiologically acceptable products and preparations of protein compositions with due consideration of pH, isotonicity, stability, etc. are within the skill of the art. The therapeutic compositions are also valuable for medicinal medical applications due to the apparent lack of species specificity in cartilage and bone growth factor proteins. Livestock and purebred horses, in addition to humans, are desirable patients for such treatment with the proteins of the invention.
上記治療方法は、組成物を局所的、全身的またはインプラントもしくは装置として局部的に投与することを含む。投与時、この発明で使用される治療組成物は、勿論、発熱物質を含まず、生理学的に許容し得る形態である。さらに、上記組成物は、望ましくは軟骨および/まだは硬骨または組織傷害部位への送達に適した粘ちゅう性形態で封入または注射され得る。局所投与は、創傷治癒および組織修復に好適であり得る。 The method of treatment comprises administering the composition locally, systemically or locally as an implant or device. Upon administration, the therapeutic compositions used in this invention will, of course, be pyrogen-free and in a physiologically acceptable form. Further, the composition may be encapsulated or injected, desirably in a viscous form suitable for delivery to cartilage and / or still bone or the site of tissue injury. Topical administration may be suitable for wound healing and tissue repair.
好ましくは、硬骨および/または軟骨形成を目的とする場合、上記組成物は、この発明のBMP蛋白質を硬骨および/または軟骨損傷部位に送達し、硬骨および軟骨発生用の構造を提供し得、また最適には体内へ吸収され得るマトリックスを含み得る。上記マトリックスは、BMP蛋白質または組成物を含む他の因子をゆっくりと放出させ得る。上記マトリックスは、他の内植による医学適用法において現在使用されている材料で形成され得る。 Preferably, when aiming at bone and / or cartilage formation, the composition can deliver the BMP protein of the present invention to the site of bone and / or cartilage injury and provide a structure for bone and cartilage development, Optimally, it may include a matrix that can be absorbed into the body. The matrix can slowly release BMP proteins or other factors, including the composition. The matrix may be formed of materials currently used in other in-plant medical applications.
マトリックス材料は、生物学的適合性、生物分解性、機械的特性、外見上の体裁および界面特性に基づいて選択される。この発明の組成物の特別な適用性により、適当な製剤が規定される。組成物に使用可能なマトリックスは、生物分解性で化学的に規定された硫酸カルシウム、燐酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、ポリ酪酸およびポリ無水物であり得る。他の可能な材料は、生物分解性で生物学的に充分定義された、例えば骨または皮膚コラーゲンである。さらに別のマトリックスは、純粋な蛋白質または細胞外マトリックス成分により構成される。他の可能なマトリックスは、非生物分解性で化学的に定義された、例えば焼結ヒドロキシアパタイト、生体ガラス、アルミン酸塩または他のセラミックである。マトリックスは、上記タイプの材料のいずれかの組み合わせ、例えばポリ酪酸およびヒドロキシアパタイトまたはコラーゲンおよび燐酸三カルシウムにより構成され得る。生体セラミックは、組成物、例えばカルシウム‐アルミナート−ホスフェートにおいて改変され得、そして加工処理によって孔のサイズ、粒子サイズ、粒子形状および生物分解性が改変され得る。 Matrix materials are selected based on biocompatibility, biodegradability, mechanical properties, cosmetic appearance and interfacial properties. The particular applicability of the compositions of this invention will define an appropriate formulation. Matrices that can be used in the composition can be biodegradable, chemically defined calcium sulfate, tricalcium phosphate, hydroxyapatite, polybutyric acid, and polyanhydrides. Other possible materials are biodegradable and biologically well defined, for example bone or skin collagen. Still other matrices are composed of pure proteins or extracellular matrix components. Other possible matrices are non-biodegradable and chemically defined, for example, sintered hydroxyapatite, bioglass, aluminates or other ceramics. The matrix may be composed of any combination of the above types of materials, such as polybutyric acid and hydroxyapatite or collagen and tricalcium phosphate. Bioceramics can be modified in compositions, such as calcium-aluminate-phosphate, and processing can alter pore size, particle size, particle shape and biodegradability.
投与体制は、この発明の蛋白質の作用を修飾する様々な因子を考慮した上で担当医により決定される。この発明の蛋白質の作用を修飾し得る因子には、形成が望まれる骨の重量、骨損傷の部位、損傷骨の状態、傷のサイズ、損傷組織のタイプ、患者の年齢、性別および食餌療法、感染がある場合にはその重さ、投与の時間および他の臨床的因子がある。用量は、再構成で使用されるマトリックスのタイプおよび組成物中に存在する硬骨および/または軟骨蛋白質のタイプにより変動し得る。また、最終組成物への他の既知成長因子、例えばEGF、PDGF、TGF−α、TGF−β並びにIGF−IおよびIGF−IIの添加も、用量に影響を与え得る。 The administration system is determined by the attending physician in consideration of various factors that modify the action of the protein of the present invention. Factors that can modify the action of the protein of this invention include the weight of the bone desired to be formed, the site of the bone damage, the condition of the damaged bone, the size of the wound, the type of damaged tissue, the age, gender and diet of the patient, The extent of infection, if any, the time of administration and other clinical factors. The dosage may vary depending on the type of matrix used in the reconstitution and the type of bone and / or cartilage protein present in the composition. Also, the addition of other known growth factors to the final composition, such as EGF, PDGF, TGF-α, TGF-β, and IGF-I and IGF-II can affect the dose.
軟骨および/または硬骨の成長および/または修復の定期的評価により、進行状況をモニターすることができる。例えば、X−線、組織形態計測測定法およびテトラサイクリン標識を用いて推移をモニターすることができる。 定期 Progress can be monitored by regular assessment of cartilage and / or bone growth and / or repair. For example, progress can be monitored using X-rays, histomorphometry and tetracycline labeling.
以下、実施例により、この発明のうし軟骨および/または硬骨蛋白質の回収および特性検定およびこれらの蛋白質の使用による対応するひと蛋白質(複数も可)の回収並びに組換え技術による前記蛋白質の発現におけるこの発明の実践方法を説明する。 The following examples illustrate the recovery and characterization of the cartilage and / or bone proteins of the invention and the recovery of the corresponding human protein (s) by use of these proteins and the expression of said proteins by recombinant techniques. The method of practicing the invention will be described.
実施例I
牛の軟骨/骨誘導蛋白の単離
M.R.ウリスト等、プロシーディングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・オブ・ユーエスエイ第70巻:3511頁(1973)の方法に従い、下記のように幾つかの抽出工程を割愛して、粉砕牛骨粉末(20〜120メッシュ、ヘリトレックス)を調製する。この粉砕した粉末10kgを、激しく撹拌しながら4℃で48時間0.6N HClの連続的変化に付して脱ミネラル化する。得られた懸濁液を4Cで50lの2M CaCl2およびエチレンジアミン四酢酸(EDTA)10mMで16時間抽出し、次いで0.5M EDTA 50 l中で4時間抽出する。残留物を蒸留水で3回洗浄した後、クリニカル・オーソペディックス・アンド・リレイテッド・リサーチ第171巻:213頁(1982)に記載のように、4M塩酸グアニジン(GuCl)20 l、20mMトリス(pH7.4)、1mM N−エチルマレイミド、1mMヨードアセトアミド、1mMフッ化フェニルメチルスルホニルに再懸濁する。16〜20時間後に上清を取り除き、さらに、10 lのGuCl緩衡液中に移す。残留物をさらに24時間抽出する。
Example I
Isolation of bovine cartilage / osteoinductive protein R. In accordance with the method of the Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, Vol. 70: 3511 (1973), omitting some extraction steps as described below, Prepare bone powder (20-120 mesh, Heritrex). 10 kg of this ground powder are demineralized by continuous change of 0.6N HCl at 4 ° C. for 48 hours with vigorous stirring. The resulting suspension is extracted with 4 l of 50 l of 2 M CaCl 2 and 10 mM of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) for 16 h, then in 50 l of 0.5 M EDTA for 4 h. After washing the residue three times with distilled water, 20 l of 4 M guanidine hydrochloride (GuCl), 20 mM Tris (20 mM), as described in Clinical Orthopedics and Related Research, Vol. 171: 213 (1982). pH 7.4) Resuspend in 1 mM N-ethylmaleimide, 1 mM iodoacetamide, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride. After 16-20 hours, remove the supernatant and transfer into an additional 10 l of GuCl buffer. The residue is extracted for a further 24 hours.
粗GuCl抽出物を合し、10000分子量遮断膜を付けたペリコン装置でおよそ20倍に濃縮し、次いで50mMトリス、0.1M NaCl、6M尿素(pH7.2)、最初のカラムの始発緩衡液で透析する。長時間の透析の後、蛋白を4l DEAEセルロースカラムにロードし、非結合分画を集める。
非結合分画を濃縮し、6M尿素中の50mM NaAC、50mM NaCl(pH4.6)に対して透析する。この非結合分画をカルボキシメチルセルローカラムに適用する。カラムに結合しなかった蛋白を始発緩衡液でよく洗浄することにより除去し、ローゼン改良サンパス−レディ検定(下の実施例IIIに記載)により測定される骨および/または軟骨形成活性を有する蛋白をふくむ物質を、50mM NaAc、0.25mM NaCl、6M尿素(pH4.6)によりカラムから脱着する。この段階的溶出から得られた蛋白を20〜40倍に濃縮し、次いで80mM KPO4、6M尿素(pH6.0)で5倍に希釈する。この溶液のpHを500mM K2PO4で6.0に調節する。この試料を80mM KPO4、6M尿素(pH6.0)で平衡に達したヒドロキシアパタイトカラム(LKB)に適用し、同緩衡液でカラムを洗浄することにより全ての非結合蛋白を除去する。骨および/または軟骨形成活性を有する蛋白を100mM KPO4(pH7.4)および6M尿素で溶出する。
The crude GuCl extracts were combined and concentrated approximately 20-fold on a Pellicon apparatus equipped with a 10,000 molecular weight blocking membrane, then 50 mM Tris, 0.1 M NaCl, 6 M urea (pH 7.2), first buffer in the first column Dialyze with. After prolonged dialysis, the protein is loaded onto a 4 l DEAE cellulose column and the unbound fraction is collected.
The unbound fraction is concentrated and dialyzed against 50 mM NaAC, 50 mM NaCl (pH 4.6) in 6 M urea. This unbound fraction is applied to a carboxymethyl cellulose column. Proteins that did not bind to the column were removed by thorough washing with the initial buffer and the proteins having bone and / or chondrogenic activity as measured by the Rosen modified Sampath-Ready assay (described in Example III below). The material containing is desorbed from the column with 50 mM NaAc, 0.25 mM NaCl, 6 M urea (pH 4.6). The protein resulting from this step elution is concentrated 20-40 fold, and then 80 mM KPO 4, diluted 5-fold with 6M Urea (pH 6.0). The pH of the solution is adjusted to 6.0 with 500mM K 2 PO 4. This sample is applied to a hydroxyapatite column (LKB) equilibrated with 80 mM KPO 4 , 6 M urea (pH 6.0), and all unbound proteins are removed by washing the column with the same buffer. Proteins with bone and / or chondrogenic activity are eluted with 100 mM KPO 4 (pH 7.4) and 6 M urea.
この蛋白をおよそ10倍に濃縮し、固体NaClを最終濃度0.15Mとなるまで加える。この物質を、50mM KPO4、50mM NaCl、6M尿素(pH7.4)で平衡に達したヘパリン−セファロースカラムに適用する。カラムを始発緩衡液で良く洗浄した後、骨および/または軟骨誘導活性を有する蛋白を50mM KPO4、700mM NaCl、6M尿素(pH7.4)によって溶出する。この分画を最小容量まで濃縮し、0.4mlの等分試料を、4M GuCl、20mMトリス(pH7.2)で平衡させたスーパーローズ6およびスーパーローズ12カラムを連続接続したものに適用し、カラムを流速0.25ml/分で展開する。骨および/または軟骨誘導活性を示す蛋白はおよそ30000ダルトンの蛋白に相当する。 The protein is concentrated approximately 10-fold and solid NaCl is added to a final concentration of 0.15M. This material, 50mM KPO 4, 50mM NaCl, heparin equilibrated with 6M urea (pH 7.4) - applied to Sepharose column. After thoroughly washing the column with the initial buffer solution, proteins having bone and / or cartilage inducing activity are eluted with 50 mM KPO 4 , 700 mM NaCl, 6 M urea (pH 7.4). This fraction was concentrated to a minimum volume and 0.4 ml aliquots were applied to a serial connection of Super Rose 6 and Super Rose 12 columns equilibrated with 4 M GuCl, 20 mM Tris, pH 7.2, The column is developed at a flow rate of 0.25 ml / min. A protein exhibiting bone and / or cartilage inducing activity corresponds to a protein of approximately 30,000 daltons.
スーパーローズカラムからの上記分画をプールし、50mM NaAc、6M尿素(pH4.6)に対して透析し、ファーマシア・モノS HRカラムに適用する。このカラムを1.0M NaCl、50mM NaAc、6M尿素(pH4.6)への勾配にて展開する。活性な骨および/または軟骨形成分画をプールする。この物質を0.1%TFA中で0.46×25cmのヴィダックC4カラムに適用し、90%アセトニトリル、0.1%TFAへの勾配によってカラムを展開する(1ml/分で60分間のうちに31.5%アセトニトリル、0.1% TFAから49.5%アセトニトリル、0.1%TFAに至る)。活性物質はおよそ40〜44%アセトニトリルの時点で溶出する。分画を軟骨および/または骨形成活性について検定する。活性物質をモノQカラムでさらに分画する。この蛋白を6M尿素、25mMジエタノールアミン(pH8.6)に対して透析し、次に0.5×5cmモノQカラム(ファーマシア)に適用し、6M尿素、25mMジエタノールアミン(pH8.6)および0.5M NaCl、6M尿素、25mMジエタノールアミン(pH8.6)の勾配にて展開する。画分を10%トリフルオロ酢酸(TFA)でpH3.0にする。適当な分画の等分試料を以下の方法のうちの1つによってヨウ素化する:P.J.マコーネイ等インターナショナル・アーカイブス・オブ・アレルギー第29巻:185〜189頁(1966);A.E.ボルトン等、Biochem J.第133巻:529頁(1973);およびD.F.ボーエン−ポープ、ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー第237巻:5161頁(1982)。これらの分画に存在するヨウ素化された蛋白をSDSゲル電気泳動により分析する。 上 記 Pool the above fractions from the Superrose column, dialyze against 50 mM NaAc, 6 M urea (pH 4.6) and apply to a Pharmacia Mono S HR column. The column is developed with a gradient to 1.0 M NaCl, 50 mM NaAc, 6 M urea (pH 4.6). Pool the active bone and / or chondrogenic fractions. This material was applied to a 0.46 × 25 cm Vdac C4 column in 0.1% TFA and the column was developed with a gradient to 90% acetonitrile, 0.1% TFA (1 ml / min in 60 minutes). 31.5% acetonitrile, 0.1% TFA to 49.5% acetonitrile, 0.1% TFA). Active substance elutes at approximately 40-44% acetonitrile. The fractions are assayed for cartilage and / or osteogenic activity. The active substance is further fractionated on a Mono Q column. The protein was dialyzed against 6 M urea, 25 mM diethanolamine (pH 8.6), and then applied to a 0.5 x 5 cm Mono Q column (Pharmacia) to give 6 M urea, 25 mM diethanolamine (pH 8.6) and 0.1 M Develop with a gradient of 5M NaCl, 6M urea, 25mM diethanolamine (pH 8.6). The fraction is brought to pH 3.0 with 10% trifluoroacetic acid (TFA). An aliquot of the appropriate fraction is iodinated by one of the following methods: J. McConney et al., International Archives of Allergy 29: 185-189 (1966); E. FIG. Bolton et al., Biochem @ J. 133: 529 (1973); F. Bowen-Pope, Journal of Biological Chemistry 237: 5161 (1982). The iodinated proteins present in these fractions are analyzed by SDS gel electrophoresis.
実施例II
牛の軟骨/骨誘導因子の特性決定
A.分子量
6M尿素、25mMジエタノールアミン(pH8.6)、およそ0.3MのNaCl中の実施例I由来の蛋白およそ5μgをSDSに関して0.1%とし、50mMトリス/HCl 0.1% SDS(pH7.5)に対して16時間透析する。次いで透析した物質を、少量の125I標識対応物とともに透析膜で電気泳動的に濃縮する〔フンカピラー等、メソッズ・イン・エンチモロジー第91巻:227〜236頁(1983)〕。この物質(容量はおよそ100μl)を12%ポリアクリルアミドゲルにロードしジチオトレイトールで試料を還元することなくSDS−PAGEに付す〔ラムリ、U.K.ネイチュア、第227巻:680〜685頁(1970)〕。予め染色した分子量標準(ベセスダ・リサーチ・ラブズ)に比較した分子量を決定する。固定していないゲルのオートラジオグラフィーの後、およそ28000〜30000ダルトンのバンドを削り取り、蛋白を電気泳動的にゲルから溶出する(フンカピラー等、上記)。骨および/または軟骨活性が28000〜30000の領域に見いだされるとする、上記同時出願の「BMP」出願に記載の類似の精製骨分画を根拠とすると、このバンドが骨および/または軟骨誘導分画を含むことが推論される。
Example II
Characterization of bovine cartilage / osteoinductive factors Approximately 5 μg of protein from Example I in 6 M urea, 25 mM diethanolamine (pH 8.6), approximately 0.3 M NaCl to 0.1% with respect to SDS, 50 mM Tris / HCl 0.1% SDS (pH 7.5) ) For 16 hours. The dialyzed material is then electrophoretically concentrated on a dialysis membrane with a small amount of the 125 I-labeled counterpart (Funkapillar et al., Methods in Enchimology 91: 227-236 (1983)). This material (approximately 100 μl in volume) is loaded on a 12% polyacrylamide gel and subjected to SDS-PAGE without reducing the sample with dithiothreitol [Lamry, U.S.A. K. Nature, Vol. 227: 680-685 (1970)]. The molecular weight is determined relative to a pre-stained molecular weight standard (Bethesda Research Labs). After autoradiography of the unfixed gel, the band at approximately 28,000-30000 daltons is cut off and the protein is electrophoretically eluted from the gel (Funkapillar et al., Supra). Based on a similar purified bone fraction described in the co-pending "BMP" application, in which bone and / or cartilage activity is found in the region of 28000-30000, this band shows that the bone and / or cartilage-derived fraction It is inferred that it contains a picture.
B.サブユニットの特性決定
単離された牛骨蛋白のサブユニットの組成もまた決定される。上記の溶出した蛋白を完全に還元し、ヨウドアセタートおよび標準的方法を用いて2% SDS中でアルキル化し、電気泳動パッキング(packing)により再濃縮する。次に、完全に還元されアルキル化された試料をさらに12%ゲル上のSDS−PAGEに付し、二重線の様相を有する得られたおよそ14000〜20000ダルトンの領域を、非固定ゲルのオートラジオグラフィーにより位置決定する。したがって、この28000〜30000領域に残る。微弱なバンドが28000〜30000領域に入る。したがって、この28000〜30000ダルトンの蛋白が14000〜20000の広い領域を生成するか、さもなければこれはおよそ14000〜16000および16000〜20000ダルトンの2個の広いバンドを含むというふうに解釈および表現をすることもできる。
B. Subunit Characterization The composition of the isolated bovine bone protein subunits is also determined. The eluted protein is reduced completely, alkylated in 2% SDS using iodoacetate and standard methods, and reconcentrated by electrophoretic packing. Next, the fully reduced and alkylated sample was subjected to a further SDS-PAGE on a 12% gel, and the resulting region of approximately 14000-20,000 daltons with a doublet appearance was analyzed on the auto-fixed gel. Position is determined by radiography. Therefore, it remains in this 28000-30000 region. A weak band enters the 28000-30000 region. Therefore, the interpretation and expression can be interpreted that this 28000-30000 dalton protein produces a large area of 14,000-20,000 daltons, or that it contains two broad bands of approximately 14,000-16,000 and 16,000-20000 daltons. You can also.
実施例III
ローゼン改良サンパス−レディ検定
サンパスおよびレディ、プロシーディングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ・オブ・ユーエスエイ第80巻:6591〜6595頁(1983)に記載のラット骨形成検定の改良法を、本発明に係る蛋白の骨および/または軟骨活性の評価に使用する。この改良検定を本明細書中ローゼン改良サンパス−レディ検定と称する。サンパス−レディ法のエタノール沈殿工程を、検定されるべき分画の水に対する透析(組成物が溶液の場合)または透析濾過(組成物が懸濁液の場合)に置き換える。溶液または懸濁液を次いで0.1% TFAに再溶解し、得られる溶液をラットのマトリックス20mgに添加する。この蛋白で処理していない偽のラットマトリックス試料を対照として用いる。この物質を凍結し凍結乾燥して得られる粉末を#5のゼラチンカプセルに封入する。カプセルを、21〜49日令の雄ロングエヴァンズラットの腹胸部位の皮下に植え付ける。移植物は7〜14日後に除去する。各移植物の半分をアルカリホスファターゼ分析[A.H.レディ等、プロシーディングス・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ第69巻:1601頁(1972)参照]に使用する。
Example III
Rosen Improved Sampath-Lady Assay Sampath and Lady, Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, 80: 6591-6595 (1983). The protein of the present invention is used for evaluating bone and / or cartilage activity. This improved assay is referred to herein as the Rosen Improved Sampath-Ready Test. The ethanol precipitation step of the Sampath-Ready method is replaced by dialysis (if the composition is a solution) or diafiltration (if the composition is a suspension) of the fraction to be assayed against water. The solution or suspension is then redissolved in 0.1% TFA and the resulting solution is added to 20 mg of rat matrix. A sham rat matrix sample not treated with this protein is used as a control. The powder obtained by freezing and freeze-drying this material is enclosed in a # 5 gelatin capsule. Capsules are implanted subcutaneously at the abdominal thoracic site of 21-49 day old male Long Evans rats. Implants are removed after 7-14 days. Half of each implant was analyzed for alkaline phosphatase [A. H. Lady et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 69: 1601 (1972)].
各移植物の他の半分は固定し、組織学的分析用に加工する。グリコールメタアクリレート切片(1μm)をフォン・コッサおよび酸フスチンまたはトルイジン・ブルーで染色し、各移植物中に存在する誘導された骨および軟骨の形成量を評点付ける。+1から+5までの語は、移植物の各組織学的切片の領域が新しい骨および/または軟骨細胞ならびに新しく形成された骨およびマトリックスで占められていたことを表わす。2種類の評点法をここに記載する。第1の評点法の場合、評点+5は移植物の50%以上がこの移植物内の蛋白の直接結果として生成された新しい骨および/または軟骨であることを示す。評点+4、+3、+2および+1は各々移植物の40%、30%、20%および10%以上が新しい軟骨および/または骨を含んでいることを示す。第2の評点法(これ以降、改良評点法と称する)は以下の通りである:各移植物からの隣接していない3個の切片を評価し平均する。「+/−」は軟骨または骨の不確かな固定を示し、「+1」は各切片の>10%が新しい軟骨または骨であることを示し、「+2」は>25%、「+3」は>50%、「+4」は〜75%、「+5」は>80%を示す。個々の移植物の評点を、検定の変化性を表わすために表にする。 固定 Fix the other half of each implant and process for histological analysis. Glycol methacrylate sections (1 μm) are stained with von Kossa and acid fustin or toluidine blue to score the amount of induced bone and cartilage formation present in each implant. The terms +1 to +5 indicate that the area of each histological section of the implant was occupied by new bone and / or chondrocytes and newly formed bone and matrix. Two types of scoring are described here. In the case of the first scoring, a score of +5 indicates that more than 50% of the implants are new bone and / or cartilage produced directly as a result of the proteins in this implant. The scores +4, +3, +2 and +1 indicate that more than 40%, 30%, 20% and 10% of the implants contain new cartilage and / or bone, respectively. The second scoring method (hereinafter referred to as the improved scoring method) is as follows: Three non-adjacent sections from each implant are evaluated and averaged. "+/-" indicates uncertain fixation of cartilage or bone, "+1" indicates that> 10% of each section is new cartilage or bone, "+2" is> 25%, "+3" is> 50%, "+4" indicates ~ 75%, and "+5" indicates> 80%. Individual implant scores are tabulated to show the variability of the assay.
マトリックス試料中の試料を含む軟骨および/または骨誘導性蛋白の用量反応特性は、形成される骨および/または軟骨の量は、試料中の軟骨/骨誘導性蛋白の量と共に増加することを示すという事が考えられる。対照試料は骨および/または軟骨形成を全くもたらさないということが考えられる。
上記「BMP」蛋白のような他の軟骨および/または骨誘導性蛋白と同様に、形成された骨および/または軟骨は、マトリックスの占める空間に物理的に閉じ込められると予想される。試料はさらにSDSゲル電気泳動および等電点電気泳動、引き続きオートラジオグラフィーによる分析も行なう。活性は蛋白のバンド行うpIと相関がある。特定の分画における蛋白の純度を評価するため、吸光係数1OD/mg−cmを蛋白の評価基準として使用し、この蛋白をSDS−PAGE、引き続き銀染色または放射ヨウ素化行うオートラジオグラフィーにかける。
The dose response characteristics of the cartilage and / or osteoinductive protein comprising the sample in the matrix sample indicate that the amount of bone and / or cartilage formed increases with the amount of cartilage / osteoinductive protein in the sample. It is possible that. It is possible that the control sample does not result in any bone and / or cartilage formation.
Like other cartilage and / or osteoinductive proteins such as the "BMP" protein described above, the formed bone and / or cartilage is expected to be physically confined to the space occupied by the matrix. The sample is further analyzed by SDS gel electrophoresis and isoelectric focusing followed by autoradiography. The activity is correlated with the pI of the protein band. To evaluate the purity of the protein in a particular fraction, an extinction coefficient of 1 OD / mg-cm is used as a protein evaluation criterion, and the protein is subjected to SDS-PAGE followed by autoradiography with silver staining or radioiodination.
実施例IV
A.牛の蛋白組成
実施例IIBに記載したおよそ14000〜20000ダルトン領域のゲル薄片を標準的方法を用いてメタノール−酢酸−水で固定し、水で短時間すすぎ、次いで0.1M重炭酸アンモニウムで中和する。このゲル薄片をかみそりの刃でさいの目に切った後、TPCK処理トリプシン(ワーシングトン)0.2μgを加えゲルを摂氏37度で16時間インキュベートすることにより、蛋白をゲルマトリックスから消化する。次いで、得られた消化物をC4ヴィダックRPHPLCカラムおよび0.1% TFA−水、0.1% TFA、水−アセトニトリルの勾配を用いるRPHPLCに付す。得られたペプチドのピークを214および280nmのUV吸収により監視し、アプライド・バイオシステムズの気相シークエネーター(モデル470A)を用いる直接アミノ末端アミノ酸配列解析に付す。標準的な3文字記号によってアミノ酸を表現するとき以下のようなアミノ酸配列を有する1個のトリプシン分解によるフラグメントを標準的方法によって単離する。この配列中、「Xaa」は未知のアミノ酸であり、かっこ内のアミノ酸はその配列における不確実性を示す:
Xaa−His−Glu−Leu−Tyr−Val−Ser−Phe−(Ser)
以下の4個のオリゴヌクレオチドプローブを上で固定されたトリプシン分解によるフラグメントのアミノ酸配列に基づいて設計し、自動DNA合成機で合成する。
プローブ♯1:GTRCTYGANATRCANTC
プローブ♯2:GTRCTYGANATRCANAG
プローブ♯3:GTRCTYAAYATRCANTC
プローブ♯4:GTRCTYAAYATRCANAG
上に規定されたプローブにおいて標準的ヌクレオチド記号は以下の通りである:A、アデノシン;C、シトシン;G、グアニン;T、チミン;N、アデノシンまたはシトシンまたはグアニンまたはチミン;R、アデノシンまたはグアニン;そしてY、シトシンまたはチミン。
このプローブの各々がオリゴヌクレオチドの集まりから成っている。遺伝暗号は同義性を有する(1以上のコドンが同一のアミノ酸をコードし得る)ので、トリプシン分解されたアミノ酸配列をコードする全ての可能なヌクレオチド配列を含むオリゴヌクレオチドの混合物を合成する。これらのプローブを放射活性標識し、下記の牛cDNAライブラリーのスクリーニングに使用する。
Example IV
A. Bovine Protein Composition Gel slices in the approximate 14,000 to 20,000 dalton range described in Example IIB were fixed with methanol-acetic acid-water using standard methods, rinsed briefly with water, and then washed with 0.1 M ammonium bicarbonate. Sum up. After the gel slices are diced with a razor blade, proteins are digested from the gel matrix by adding 0.2 μg of TPCK-treated trypsin (Worthington) and incubating the gel at 37 ° C. for 16 hours. The resulting digest is then subjected to RPHPLC using a C4 Vydak RPHPLC column and a gradient of 0.1% TFA-water, 0.1% TFA, water-acetonitrile. The resulting peptide peak is monitored by UV absorption at 214 and 280 nm and subjected to direct amino-terminal amino acid sequence analysis using an Applied Biosystems gas phase sequenator (model 470A). When the amino acids are represented by the standard three letter symbols, one tryptic fragment having the following amino acid sequence is isolated by standard methods. In this sequence, "Xaa" is an unknown amino acid, and the amino acids in parentheses indicate uncertainty in the sequence:
Xaa-His-Glu-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe- (Ser)
The following four oligonucleotide probes are designed based on the amino acid sequences of the fragments immobilized by trypsin immobilized above and synthesized by an automatic DNA synthesizer.
Probe # 1: GTRCTYGANATRCANTC
Probe # 2: GTRCTYGANATRCANAG
Probe # 3: GTRCTYAAYATRCANTC
Probe # 4: GTRCTYAAYATRCANAG
The standard nucleotide symbols in the probes defined above are: A, adenosine; C, cytosine; G, guanine; T, thymine; N, adenosine or cytosine or guanine or thymine; R, adenosine or guanine; And Y, cytosine or thymine.
Each of the probes consists of a collection of oligonucleotides. Since the genetic code is synonymous (one or more codons can encode the same amino acid), a mixture of oligonucleotides containing all possible nucleotide sequences encoding the trypsinized amino acid sequence is synthesized. These probes are radioactively labeled and used for screening a bovine cDNA library described below.
B.牛のBMP−5
ゲーロン−ロベイ等の方法[カレント・アドバンシズ・イン・スケルトジェネシス、エルセヴィア・サイエンス・パブリシャーズ(1985)]によって牛胎児骨細胞から単離された全DNAから、オリゴ(dT)セルロースクロマトグラフィーにより、ポリ(A)含有RNAを単離する。この全RNAはマリオン・ヤング博士(ナショナル・インスティテュート・オブ・デンタル・リサーチ、ナショナル・インスティテューツ・オブ・ヘルス)から入手した。ラムダgt10(トゥール等、上記)においてcDNAライブラリーを作成し、1平板に付き8000組替え体の割合で50枚の平板に蒔く。これらの組替え体(400000個)を、テトラメチルアンモニウムクロリド(TMAC)ハイブリダイゼーション法[ウズニイ等、サイエンス、第242巻:1528〜1534頁(1988)を参照]を用いて、プローブ1、2、3および4の組み合わせを使用した二重のニトロセルロースフィルター上でスクリーニングする。陽性物質が28個得られ、これらを第2回目のために再び蒔く。再び二重ニトロセルロースレプリカ(写し)を作成する。1組のフィルターはプローブ♯1および♯2について、他方はプローブ♯3および♯4についてスクリーニングする。前者に関して6個、後者では21個の陽性物質が得られる。6個のうちHEL5と呼ばれる1個から病原菌を除いてファージ平板ストックを作成し、バクテリオファージDNAを単離する。このDNAをEcoRIで消化し、M13およびpSP65中にサブクローニングする(プロメガ・バイオテク、マジソン、ウィスコンシン)[メルトン等、ヌクレイック・アシッズ・リサーチ第12巻:7035〜7056頁(1984)]。このフラグメントのDNA配列および導き出されたアミノ酸配列を表Iに示す。
B. Beef BMP-5
From total DNA isolated from fetal calf bone cells by the method of Geron-Rovey et al. (A) Isolate the contained RNA. This total RNA was obtained from Dr. Marion Young (National Institute of Dental Research, National Institutes of Health). A cDNA library is prepared in Lambda gt10 (Tour et al., Supra) and plated on 50 plates at a rate of 8000 recombinants per plate. These recombinants (400,000) were probed with probes 1, 2, 3 using tetramethylammonium chloride (TMAC) hybridization method (see Uznyi et al., Science, Vol. 242: pp. 1528 to 1534 (1988)). Screen on double nitrocellulose filters using combinations of and 4. 28 positives are obtained, which are replated for the second round. Make a double nitrocellulose replica (copy) again. One set of filters screens for probes # 1 and # 2 and the other for probes # 3 and # 4. Six are obtained for the former and 21 for the latter. A phage plate stock is prepared by removing pathogens from one of the six, called HEL5, and bacteriophage DNA is isolated. This DNA is digested with EcoRI and subcloned into M13 and pSP65 (Promega Biotech, Madison, Wis.) [Melton et al., Nucleic Acids Research 12: 7035-7056 (1984)]. The DNA sequence of this fragment and the derived amino acid sequence are shown in Table I.
M13におけるこのフラグメントのDNA配列解析は、これが上に開示した所望のトリプシン分解ペプチド配列をコードしており、かつこの導き出されるアミノ酸配列は、トリプシンの特異性により予想される通り塩基性残基(Lys)が先行するということを示すものである。表Iの配列中、下線を付したアミノ酸#42〜#48の部分は上で同定されたトリプシン分解フラグメントに相当し、これからオリゴヌクレオチドプローブを設計する。表Iに開示されているアミノ酸#15〜#23の誘導されるアミノ酸配列Ser−Gly−Ser−His−Gln−Asp−Ser−Ser−Argは、上に述べた「BMP」公開第WO88/00205およびWO89/10409号に記載された28000〜30000ダルトンの精製骨調製物中に見出されるトリプシン分解フラグメント配列Ser−Thr−Pro−Ala−Gln−Asp−Val−Ser−Argに類似していることが注目される。表Iに開示されるこのフラグメントは牛のBMP−5蛋白をコードしているDNA配列の一部である。表Iに示したDNA配列は、140アミノ酸残基からなる部分的ペプチドをコードしている(最初の7個のヌクレオチドはクローニング過程で使用されるアダプターのものである)420塩基対のクローンの5′未満からの開放読み取り枠を示す。枠内の停止コドン(TAA)は、このクローンが牛BMP−5のカルボキシ末端部分をコードしていることを示している。 DNA sequence analysis of this fragment at M13 indicates that it encodes the desired tryptic peptide sequence disclosed above and that the derived amino acid sequence is a basic residue (Lys Lys) as expected by the specificity of trypsin. ) Precedes. In the sequence of Table I, the underlined amino acids # 42 to # 48 correspond to the tryptic fragments identified above, from which oligonucleotide probes are designed. The derived amino acid sequence Ser-Gly-Ser-His-Gln-Asp-Ser-Ser-Arg of amino acids # 15 to # 23 disclosed in Table I is disclosed in the aforementioned "BMP" publication WO 88/00205. And similarity to the trypsin-degraded fragment sequence Ser-Thr-Pro-Ala-Gln-Asp-Val-Ser-Arg found in the purified bone preparation of 28000-30000 daltons described in WO 89/10409. Attention. This fragment disclosed in Table I is part of the DNA sequence encoding the bovine BMP-5 protein. The DNA sequence shown in Table I encodes a partial peptide consisting of 140 amino acid residues (the first 7 nucleotides are from the adapter used in the cloning process) and is a 5 bp clone of the 420 base pair. 'Indicates open reading frames from below. The in-frame stop codon (TAA) indicates that this clone encodes the carboxy terminal portion of bovine BMP-5.
C.牛のBMP−6
上記プローブ#1、#2、#3および#4によって単離された残りの陽性クローン(21個の陽性物質を含む第2の群)をHEL5によりスクリーニングし、還元ハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズするさらにもう1個のクローンを同定する[5×SSC、0.1%SDS、5×デンハート、65℃で100μg/mlのサケ精子DNA標準ハイブリダイゼーション緩衝液(SHB)、2×SSC 0.1%SDS中65℃で洗浄]。このクローンの病原菌を除き、ファージ平板ストックを作成し、バクテリオファージDNAを単離する。DNA配列およびこのクローンの一部から導かれたアミノ酸配列を表IIに示す。この配列は、本発明に係る牛のBMP−6軟骨/骨蛋白をコードしているDNA配列の一部を表わしている。
表IIの配列中、最初に下線を付したアミノ酸#97〜アミノ酸#105の部分は、上に述べた「BMP」公開第WO88/00205およびWO89/10409号に記載された28000〜30000ダルトンの精製牛骨調製物(およびおよそ18000〜20000ダルトン還元型におけるその還元型)中に見出されるトリプシン分解フラグメントに相当する。表IIにおいて第2に下線を付したアミノ酸#124〜アミノ酸#130の配列は、上で同定されたトリプシン分解フラグメントに相当し、ここからオリゴヌクレオチドプローブを設計する。
表IIのDNA配列は、222アミノ酸残基からなる部分的ペプチドをコードしている表IIの配列の5′末端から始まる666塩基対の開放読み取り枠を示す。枠内の停止コドン(TGA)は、このクローンが牛のBMP−6蛋白のカルボキシ末端部分をコードしていることを示している。他のBMP蛋白および他のTGF−β科の蛋白についての知識に基づくと、前駆体ポリペプチドは3個の塩基性残基の箇所(ArgArgArg)で開裂して表IIの配列の残基90または91で始まる成熟ペプチドを生成することが予想される。
C. Beef BMP-6
The remaining positive clones isolated by the probes # 1, # 2, # 3 and # 4 (the second group containing 21 positive substances) are screened by HEL5 and hybridized under reducing hybridization conditions. Identify yet another clone [5 × SSC, 0.1% SDS, 5 × Denhardt, 100 μg / ml salmon sperm DNA standard hybridization buffer (SHB) at 65 ° C., 2 × SSC 0.1% Wash at 65 ° C. in SDS]. A phage plate stock is prepared by removing the pathogenic bacteria of this clone, and bacteriophage DNA is isolated. The DNA sequence and the amino acid sequence derived from part of this clone are shown in Table II. This sequence represents a portion of the DNA sequence encoding the bovine BMP-6 cartilage / bone protein of the present invention.
In the sequence of Table II, the first underlined portion of amino acid # 97 to amino acid # 105 corresponds to the purification of 28000 to 30000 daltons described in the above-mentioned "BMP" publications WO88 / 00205 and WO89 / 10409. Corresponds to the tryptic degradation fragment found in bovine bone preparations (and its reduced form in approximately the 18,000-20,000 dalton reduced form). The sequence of amino acids # 124- # 130, second underlined in Table II, corresponds to the tryptic fragments identified above, from which oligonucleotide probes are designed.
The DNA sequence of Table II shows an open reading frame of 666 base pairs starting from the 5 'end of the sequence of Table II encoding a partial peptide consisting of 222 amino acid residues. The stop codon in frame (TGA) indicates that this clone encodes the carboxy terminal portion of bovine BMP-6 protein. Based on knowledge of other BMP proteins and other proteins of the TGF-β family, the precursor polypeptide is cleaved at three basic residues (ArgArgArg) to residue 90 or It is expected to produce a mature peptide starting at 91.
実施例V
A.ヒトの蛋白組成
BMP−5および/またはBMP−6のmRNAを合成するヒトのセルラインを以下の方法で同定する。RNAを種々のヒトセルラインから単離し、オリゴdTセルロース上のクロマトグラフィーによりポリA含有RNAを選択し、ホルムアルデヒド−アガロースゲル上で電気泳動し、ニトロセルロースに移す。このゲルのニトロセルロースレプリカを、表Iの配列のヌクレオチド1〜465を含む上記BMP−5EcoRI−BglIIフラグメントに対応する一本鎖M1332P標識プローブにハイブリダイズする。強くハイブリダイズしているバンドがヒトの骨肉腫セルラインU−20SRNAに相当するレーンに検出される。もう1個のニトロセルロースレプリカを、牛BMP−6のPstI−SmaIフラグメントを含む一本鎖M1332P標識プローブ(表IIのヌクレオチド106〜261に対応)にハイブリダイズする。U−20S RNAに対応するレーン中の幾つかのRNA種がこのプローブとハイブリダイズすることがわかる。
確立されている技術(トゥール等)を用いてU−20SポリA含有RNAからベクターラムダZAP(ストラタジーン)にcDNAライブラリーを作成する。このライブラリーの組替え体750000個を平板に蒔き、二重のニトロセルロースレプリカを作成する。表IIのヌクレオチド259〜751に相当する牛BMP−6のSmaIフラグメントをニック翻訳によって標識し、SHB中65℃で両方の組のフィルターにハイブリダイズする。一方の組のフィルターは緊縮(ストリンジェント)条件下(0.2×SSC、0.1%SDS、65℃)で、他方は緊縮性の低い条件下(1×SSC、0.1% SDS、65℃)で洗浄する。多くの写しが組替え体とハイブリダイズしている(およそ162個)のに注目できる。24個を選んで第2回目のために再播種する。各平板につき3個のニトロセルロースレプリカを作成する。1個はBMP−6SmaIプローブにハイブリダイズし、1個はニック翻訳されたBMP−6PstI−SacIフラグメント(表IIのヌクレオチド106〜378)に、そして第3番目はニック翻訳されたBMP−5 XbaIフラグメント(表Iのヌクレオチド1〜76)にハイブリダイズする。ハイブリダイゼーションおよび洗浄は緊縮条件下で行なう。
Example V
A. Human protein composition A human cell line that synthesizes BMP-5 and / or BMP-6 mRNA is identified by the following method. RNA is isolated from various human cell lines, poly A-containing RNA is selected by chromatography on oligo dT cellulose, electrophoresed on formaldehyde-agarose gel, and transferred to nitrocellulose. A nitrocellulose replica of this gel is hybridized to a single-stranded M13 32 P-labeled probe corresponding to the BMP-5 EcoRI-BglII fragment containing nucleotides 1 to 465 of the sequence in Table I. A strongly hybridizing band is detected in the lane corresponding to the human osteosarcoma cell line U-20SRNA. The other one nitrocellulose replica is hybridized to the single stranded M13 32 P-labeled probe (corresponding to Table II nucleotides 106-261) containing PstI-SmaI fragment of bovine BMP-6. It can be seen that some RNA species in the lane corresponding to U-20S RNA hybridized with this probe.
A cDNA library is created from U-20S polyA-containing RNA into vector lambda ZAP (Stratagene) using established techniques (such as Tours). 750000 recombinants of this library are sown on a plate to create double nitrocellulose replicas. The Smal fragment of bovine BMP-6 corresponding to nucleotides 259 to 751 in Table II is labeled by nick translation and hybridized to both sets of filters in SHB at 65 ° C. One set of filters was under stringent conditions (0.2 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.) and the other was under less stringent conditions (1 × SSC, 0.1% SDS, (65 ° C.). Note that many transcripts hybridize with the recombinants (approximately 162). Pick 24 and reseed for the second round. Make three nitrocellulose replicas for each plate. One hybridized to the BMP-6Smal probe, one to the nick translated BMP-6PstI-SacI fragment (nucleotides 106-378 in Table II) and the third to the nick translated BMP-5 Xbal fragment. (Nucleotides 1 to 76 in Table I). Hybridization and washing are performed under stringent conditions.
B.ヒトのBMP−5蛋白
第2のプロ−ブより強く第3のプロ−ブにハイブリダイズしている17個のクローンの斑を除く。これらのうちの1個、U2−16のDNA配列解析は、これがヒトBMP−5をコードしていることを示す。U2−16はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)(ロックビル、メリーランド)に1989年6月22日、入手番号ATCC68109のもとで寄託された。この寄託および本明細書中に記載されている他の寄託は、特許手続の目的のための微生物の寄託の国際承認に関するブダペスト条約およびその規則(ブダペスト条約)の規定に基づいて行なわれる。U2−16はおよそ2.1Kbの挿入部を含む。U2−16のDNA配列および誘導されるアミノ酸配列を以下の表IIIに示す。このクローンは、ヒトのBMP−5蛋白をコードするのに必要な全ヌクレオチド配列を含んでいると予想される。表IIIのcDNA配列は、アミノ酸454個の蛋白をコードし、全ての枠において停止コドンを伴う700bpの5′非翻訳領域が先行する、1362bpの転写解読枠、および枠内停止コドン(TAA)に続く90bpの3′非翻訳領域を含んでいる。
B. Human BMP-5 protein Excludes the plaques of 17 clones that hybridize more strongly to the third probe than to the second probe. DNA sequence analysis of one of these, U2-16, indicates that it encodes human BMP-5. U2-16 was deposited with the American Type Culture Collection (ATCC) (Rockville, MD) on June 22, 1989 under accession number ATCC 68109. This deposit and the other deposits described herein are made in accordance with the provisions of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the purposes of patent proceedings and its regulations (the Budapest Treaty). U2-16 includes an insert of approximately 2.1 Kb. The DNA sequence and derived amino acid sequence of U2-16 are shown in Table III below. This clone is expected to contain the complete nucleotide sequence required to encode the human BMP-5 protein. The cDNA sequence in Table III encodes a 1362 bp open reading frame and an in-frame stop codon (TAA) encoding a 454 amino acid protein, preceded by a 700 bp 5 'untranslated region with a stop codon in every frame. It contains the following 90 bp 3 'untranslated region.
アミノ酸454個のこの蛋白はそのアミノ酸配列によって予言できるようにおよそ52000ダルトンの分子量を有し、主要な翻訳生成物であると考えられる。他のBMP蛋白およびTGF−β科内の他の蛋白についての知識に基づくと、この前駆体ポリペプチドは3塩基性ペプチドLys Arg Lysにおいて開裂し、アミノ酸#323「Asn」で始まる132アミノ酸成熟ペプチドを生成するであろうと予測される。BMP−5の成熟型へのプロセシングは、関連蛋白TGF−βのプロセシングと類似の方法による二量重合およびN末端領域の脱離を含んでいると予想される[L.E.ジェントリー等、モレキュラー・アンド・セルラー・バイオロジー8:4162(1988);R.ダーニック等、ネイチャー316:701(1985)]。 This 454 amino acid protein has a molecular weight of approximately 52,000 daltons as predicted by its amino acid sequence and is considered to be the major translation product. Based on knowledge of other BMP proteins and other proteins within the TGF-β family, this precursor polypeptide is cleaved at the tribasic peptide Lys Arg Lys and is a 132 amino acid mature peptide beginning at amino acid # 323 “Asn” Is expected to be generated. Processing of the mature form of BMP-5 is expected to involve dimerization and elimination of the N-terminal region in a manner similar to that of the related protein TGF-β [L. E. FIG. Gentry et al., Molecular and Cellular Biology 8: 4162 (1988); Dernick et al., Nature 316: 701 (1985)].
したがって、BMP−5の成熟活性種は2個のポリペプチドサブユニットのホモ二量体を含み、各サブユニットが予想分子量およそ15000ダルトンのアミノ酸#323〜#454からなるという事が考えられる。さらに活性BMP−5種は例えば成熟サブユニットに結合したプロ蛋白サブユニットまたはプロ蛋白二量体が考えられる。また別の活性種は、アミノ酸#329〜#454を含むことができ、かかる種は牛の精製した材料中に見出される相同性のトリプシン分解配列を含んでいる。さらにまた考えられるのは、アミノ酸#353〜#454からなり、故に最初の保存されたシステイン残基を含む、BMP−5蛋白である。 Therefore, it is possible that the mature active species of BMP-5 contains a homodimer of two polypeptide subunits, each subunit consisting of amino acids # 323- # 454 with an expected molecular weight of approximately 15,000 daltons. Further, the active BMP-5 species may be, for example, a proprotein subunit or a proprotein dimer linked to the mature subunit. Yet another active species can include amino acids # 329- # 454, which include a homologous tryptic sequence found in purified bovine material. Also contemplated is a BMP-5 protein consisting of amino acids # 353- # 454, and thus containing the first conserved cysteine residue.
表IIIの下線を付したアミノ酸#329〜#337の配列Ser−Ser−Ser−His−Gln−Asp−Ser−Ser−Argは、上記実施例IVで述べた表Iのアミノ酸#15〜#23の牛の配列と相同性を分かち合っている。これら各々の配列は、上記の「BMP」公開出願第WO88/00205およびWO89/10409号に記載のように、28000〜30000ダルトンの精製された骨の調製物中に見出されるトリプシン分解フラグメント配列Ser−Thr−Pro−Ala−Gln−Asp−Val−Ser−Arg(およびおよそ18000〜20000ダルトンにおけるその還元型)と相同性を分かち合っている。 The sequence Ser-Ser-Ser-His-Gln-Asp-Ser-Ser-Arg of amino acids # 329- # 337 underlined in Table III corresponds to amino acids # 15- # 23 of Table I described in Example IV above. Shares the homology with the bovine sequence. Each of these sequences is a trypsin-degrading fragment sequence, Ser-, found in a 28,000 to 30,000 dalton purified bone preparation, as described in the aforementioned "BMP" published applications WO 88/00205 and WO 89/10409. It shares homology with Thr-Pro-Ala-Gln-Asp-Val-Ser-Arg (and its reduced form at approximately 18000-20,000 daltons).
表IIIの下線を付したアミノ酸#356〜#362の配列His−Glu−Leu−Tyr−Val−Ser−Pheは上で述べた牛骨調製物中に同定されるトリプシン分解フラグメントに相当し、これよりオリゴヌクレオチドプローブを設計する。 The sequence His-Glu-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe of amino acids # 356- # 362 underlined in Table III corresponds to the tryptic degradation fragment identified in the bovine bone preparation described above, Design more oligonucleotide probes.
上記トリプシン分解配列His−Gul−Leu−Tyr−Val−Ser−Phe−(Ser)は、例えば公開第WO88/00205号に記載されるように牛およびヒトの軟骨/骨蛋白BMP−2A配列中に見出される配列His−Pro−Leu−Tyr−Val−Asp−Phe−Serと類似することが注目される。ヒトのBMP−5は、他のBMP分子およびTGF−β分子の超科の他の構成員と相同性を分かち合っている。ヒトBMP−5システインに富むカルボキシ末端102アミノ酸残基は、本明細書ならびに上記公開第WO88/00205号およびWO89/10409号中に開示されるBMP蛋白と、以下の相同性を分かち合っている:BMP−2と61%の一致;BMP−3と43%の一致;BMP−4と59%の一致;BMP−6と91%の一致;そしてBMP−7と88%の一致。ヒトBMP−5はさらに以下の相同性を分かち合っている:TGF−β3と38%の一致;TGF−β2と37%の一致;TGF−β1と36%の一致;ミュラー阻害物質(MIS)、即ち雄の胚の発達中ミュラー管の退行をもたらす精巣の糖蛋白と25%の一致;インヒビンαと25%の一致;インヒビンβB38%の一致;インヒビンβAと45%の一致;Vgl、即ち胚発生初期における中胚葉の誘導に関与し得るツメガエルの因子[ウィークスおよびメルトン、セル第51巻861〜867頁(1987)]と56%の一致;胚発生初期における背腹の特定に必要であり、発達後期において他の様々な発達過程に関与している、ショウジョウバエのドロソフイラ・デカペンタプレジック・ローカスの産物であるDppと57%の一致[パジェット等、ネイチャー第325巻81から84頁(1987)]。 The trypsin-degrading sequence His-Gul-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe- (Ser) is contained in the bovine and human cartilage / bone protein BMP-2A sequence, for example, as described in WO 88/00205. It is noted that the sequence found is similar to His-Pro-Leu-Tyr-Val-Asp-Phe-Ser. Human BMP-5 shares homology with other BMP molecules and other members of the superfamily of TGF-β molecules. The carboxy-terminal 102 amino acid residues rich in human BMP-5 cysteine share the following homology with the BMP proteins disclosed herein and in WO 88/00205 and WO 89/10409 above: 61% match with BMP-2; 43% match with BMP-3; 59% match with BMP-4; 91% match with BMP-6; and 88% match with BMP-7. Human BMP-5 further shares the following homology: 38% match with TGF-β3; 37% match with TGF-β2; 36% match with TGF-β1; Muller inhibitor (MIS); A 25% match with testis glycoprotein that results in regression of Muller's canal during development of the male embryo; 25% match with inhibin α; 38% match with inhibin β B ; 45% match with inhibin β A ; 56% agreement with Xenopus factors [Weeks and Melton, Cell 51, 861-867 (1987)] that may be involved in the induction of mesoderm in early embryonic development; And a 57% agreement with Dpp, a product of Drosophila drosophila decapentapresic locus, which is involved in various other developmental processes in late development [ Jet, etc., 84 pp Nature # 325, Volume 81 (1987)].
C.ヒトのBMP−6蛋白
実施例VAに記載の第2のプローブに対し第3のプローブに対するより強くハイブリダイズする6個のクローンを取り、プラスミド中に導入する。これらのプラスミドの制限地図作成、サザンブロット分析およびDNA配列分析は、2種類のクローンがあることを示す。クローンU2−7およびU2−10は、他の4個のクローンよりも第2のプローブにより強くハイブリダイズし、かつ表IIの牛RMP−6に対しより近接したDNA相同性を持つという事に基づくと、ヒトのBMP−6をコードする配列を含んでいる。これらのクローンから導かれるDNA配列のデータは、それらがヒトのBMP−6蛋白のカルボキシ末端を含む132のアミノ酸から成る部分的ポリペプチドをコードしていることを示す。U2−7は、ブタペスト条約の規定のもとで、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)(ロックビル、メリーラント]に1989年6月23日、入手番号68021のもとで寄託された。
C. Human BMP-6 Protein Six clones that hybridize more strongly to the second probe than to the second probe described in Example VA are taken and introduced into a plasmid. Restriction mapping, Southern blot analysis and DNA sequence analysis of these plasmids indicate that there are two clones. Clones U2-7 and U2-10 hybridize more strongly to the second probe than the other four clones and are based on having closer DNA homology to bovine RMP-6 in Table II. And a sequence encoding human BMP-6. The DNA sequence data derived from these clones indicates that they encode a partial polypeptide consisting of 132 amino acids including the carboxy terminus of the human BMP-6 protein. U2-7 was deposited with the American Type Culture Collection (ATCC) (Rockville, MD) under the provisions of the Budapest Treaty on June 23, 1989, under the accession number 68021.
プライマー延長cDNAライブラリーを、その配列がクローンU2−10由来のヒトBMP−6の3’非翻訳配列に基づいているオリゴヌクレオチドGGAATCCAAGGCAGAATGTGを用いてU−20Sから作成する。このライブラリーを、U2−7およびU2−10のBMP−6をコードしている配列から誘導される配列CAGAGTCGTAATCGCのオリゴヌクレオチドによりスクリーニングする。ハイプリダイゼーションは標準ハイブリダイゼーション緩衝液(SHB)中、摂氏42度で、洗浄条件として摂氏42度、5×SSC、0.1%SDSのもとで行う。明確にハイブリダイズしているク口ーンを単離する。これらのクローンのうち1個のDNA挿入部PEH6−2は、これがU2−7やU2−10よりもさらに5’方向へ伸長することを示す。上記のU−20SmRNAから組み立てられたプライマー伸長cDNAライブラリーを、PEH6−2の5’末端付近の配列から誘導された配列GCCTCTCCCCCTCCGACGCCCCGTCCTCGTのオリゴヌクレオチドによりスクリーニングする。ハイブリダイゼーションはSHB中摂氏65度で、洗浄は2×SSC、0.1%SDS中摂氏65度で行なう。明確にハイブリダイズしている組替え体を単離し、制限地図の作成およびDNA配列解析によって分析する。 A primer extended cDNA library is created from U-20S using the oligonucleotide GGAATCCAAGGCAGAATTGTG, whose sequence is based on the 3 'untranslated sequence of human BMP-6 from clone U2-10. The library is screened with oligonucleotides of the sequence CAGAGTCGTAATCGC derived from the sequences encoding BMP-6 of U2-7 and U2-10. Hybridization is performed in a standard hybridization buffer (SHB) at 42 degrees Celsius under washing conditions of 42 degrees Celsius, 5 × SSC, and 0.1% SDS. The clearly hybridizing clone is isolated. One of these clones, DNA insert PEH6-2, indicates that it extends further in the 5 'direction than U2-7 or U2-10. The primer-extended cDNA library assembled from the above U-20S mRNA is screened with oligonucleotides of the sequence GCCTCTCCCCCTCCGACGCCCCGTCCTCGT derived from the sequence near the 5 'end of PEH6-2. Hybridization is performed at 65 ° C. in SHB, and washing is performed at 65 ° C. in 2 × SSC, 0.1% SDS. Distinctly hybridizing recombinants are isolated and analyzed by restriction mapping and DNA sequence analysis.
この明確にハイプリダイズしている組替え体のうちの1個PE5834#7の挿入物の5’配列を、配列CTGCTGCTCCTCCTGCTGCCGGAGCGCのオリゴヌクレオチドの設計に使用する。任意のプライマーを使用したCDNAライブラリー[(dN)6をプライマーとして用いる外はオリゴ(dT)をプライマーとするライブラリーとして合成]を、このオリゴヌクレオチドを用いて、SHB中摂氏65度でハイプリダイゼーションし、1XSSC、0.1%SDS中摂氏65度で洗浄することによりスクリーニングする。明確にハイプリダイズしているクローンRP10を同定し、単離し、その挿入部の5’末端からのDNA配列を決定する。この配列は、配列TCGGGCTTCCTGTACCGGCGGCTCAAGACGCAGGAGAAGCGGGAGATGCAを有するオリゴヌクレオチドの設計に使用する。ヒト胎盤のcDNAライブラリー(ストラタジーンのカタログ#936203)を、このオリゴヌクレオチドを用いて、SHB中摂氏65度でハイプリダイゼーションし、0.2×SSC、0.1%SDSにて摂氏65度で洗浄することによりスクリーニングする。BMP6C35と命名された明確にハイブリダイズする組替え体を単離する。この組替え体の挿入部のDNA配列分析は、これが完全なヒトBMP−6蛋白をコードしていることを示す。 The 5 'sequence of the insert of one of these distinctly hybridizing recombinants, PE5834 # 7, is used in the design of oligonucleotides of the sequence CTGCTGCTCCTCTCGCTGCCCGGAGCGC. A cDNA library using an arbitrary primer [synthesizing as a library using (dT) 6 as a primer except using (dN) 6 as a primer] was used to hybridize at 65 ° C. in SHB using this oligonucleotide. And screened by washing at 65 ° C. in 1 × SSC, 0.1% SDS. The clearly hybridizing clone RP10 is identified and isolated, and the DNA sequence from the 5 'end of the insert is determined. This sequence is used to design an oligonucleotide having the sequence TCGGGCTCCCTGTACCCGGCGCTCAAGACGCAGGAGAAGCGGGGAGATGCA. A human placenta cDNA library (Stratagene catalog # 936203) was hybridized with this oligonucleotide at 65 ° C. in SHB and 65 ° C. in 0.2 × SSC, 0.1% SDS. Screen by washing with. A distinctly hybridizing recombinant, designated BMP6C35, is isolated. DNA sequence analysis of the insert of this recombinant shows that it encodes the complete human BMP-6 protein.
BMP6C35は、ブタペスト条約の規定のもとにアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(1230:パークローン・ドライブ、ロックビル、メリーランド、USA)に1990年3月1日、入手番号68245のもとで寄託された。BMP6C35の挿入部の大部分のDNA配列およびここから誘導されるアミノ酸配列を表IVに示す。このDNA配列は、513個のアミノ酸を持つヒトBMP−6蛋白前駆体をコードしている、1539塩基対の開放読み取り枠を含む。考え得るイニシエーターであるメチオニンコドンには、3個全ての読み取り枠において停止コドンを伴う159塩基対の5’非翻訳配列が先行する。ヌクレオチド1699〜1701における停止コドンには少なくとも1222塩基対の3’非翻訳配列が続く。U2−7は、SMP6C35の1221位において、T基に相当する位置にC基があり、U2−7もまた、BMP6C35K1253位において、G基を有するということに留意されたい。これらはコードされている蛋白にアミノ酸の相違を招く訳ではなく、恐らくは対立遺伝子による変異を意味するものである。 BMP6C35 has been deposited with the American Type Culture Collection (1230: Park Lane Drive, Rockville, MD, USA) under the provisions of the Budapest Treaty on March 1, 1990, under accession number 68245. Was done. The DNA sequence of most of the BMP6C35 insert and the amino acid sequence derived therefrom are shown in Table IV. This DNA sequence contains an open reading frame of 1539 base pairs encoding a human BMP-6 protein precursor with 513 amino acids. The methionine codon, a possible initiator, is preceded by a 159 base pair 5 'untranslated sequence with a stop codon in all three open reading frames. The stop codon at nucleotides 1699-1701 is followed by a 3 'untranslated sequence of at least 1222 base pairs. Note that U2-7 has a C group at position 1221 of SMP6C35 corresponding to the T group, and U2-7 also has a G group at position BMP6C35K1253. These do not cause amino acid differences in the encoded protein, but probably indicate allelic variations.
オリゴヌクレオチドTCGGGCTTCCTGTACCGGCGGCTCAAGACGCAGGAGAAGCGGGAGATGCAを使用して、1×106の組替え体のニトロセルロースレプリカをSHB中摂氏65度でこのオリゴヌクレオチドにハイブリダイズし0.2×SSC、0.1%SDSで摂氏65度で洗浄することにより、ヒトのゲノムライブラリー(トゥール等、上記)をスクリーニングする。明確にハイブリダイズするクローンを精製する。オリゴヌクレオチドのハイブリダイズする領域はおよそ1.5kbPstフラグメントに位置する。このフラグメントのDNA配列解析により、表IVに示される5’配列が確認される。 Using the oligonucleotide TCGGGCTCTCTGTACGGGCGGCTCAAGACGCAGGAGAAGCGGAGATGCA, a 1 × 10 6 recombinant nitrocellulose replica is hybridized to this oligonucleotide at 65 ° C. in SHB and washed with 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 65 ° C. By doing so, a human genomic library (Tour et al., Supra) is screened. Purify the clearly hybridizing clones. The region to which the oligonucleotide hybridizes is located in the approximately 1.5 kb Pst fragment. DNA sequence analysis of this fragment confirms the 5 'sequence shown in Table IV.
表IVにおいて最初に下線を付した部分であるアミノ酸#388から#396の配列Ser−Thr−Gln−Ser−Gln−Asp−Val−Ala−Argは、上に記載した表IIに開示された牛の配列中の類似配列Ser−Thr−Pro−Alg−Gln−Asp−Val−Ser−Argに対応する。表IVにおいて第2に下線を付したアミノ酸#415から#421の配列His−Glu−Leu−Tyr−Val−Ser−Pheは、上で同定されたトリプシン分解フラグメントに対応し、ここからオリゴヌクレオチドプローブを設計する。トリプシン分解配列His−Glu−Leu−Tyr−Val−Ser−Phe−(Ser)は、他のBMP蛋白中に見出される配列、例えば牛に見出される配列His−Pro−Leu−Tyr−Val−Asp−Phe−Serおよび公開第WO88/00205号に記載されているヒトの軟骨/骨蛋白BMP−2に類似していることが注目される。故にBMP−6はTCF−β様分子のBMP亜科の新しい構成員をなし、これは公開第WO88/00205およびWO89/10409号に記載されている分子BMP−2、BMP−3、BMP−4、ならびに本明細書中に記載されるBMP−5およびDMP−7を含む。 The sequence Ser-Thr-Gln-Ser-Gln-Asp-Val-Ala-Arg of amino acids # 388 to # 396, which is initially underlined in Table IV, is the cattle disclosed in Table II above. Correspond to the analogous sequence Ser-Thr-Pro-Alg-Gln-Asp-Val-Ser-Arg in the sequence The sequence His-Glu-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe of amino acids # 415 to # 421, which is second underlined in Table IV, corresponds to the tryptic fragment identified above, from which the oligonucleotide probe To design. The trypsin degradation sequence His-Glu-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe- (Ser) is a sequence found in other BMP proteins, for example, the sequence His-Pro-Leu-Tyr-Val-Asp- found in cattle. It is noted that it resembles the human cartilage / bone protein BMP-2 described in Phe-Ser and Publication No. WO 88/00205. Thus, BMP-6 is a new member of the BMP subfamily of TCF-β-like molecules, which is the molecule BMP-2, BMP-3, BMP-4 described in Publications WO 88/00205 and WO 89/10409. , And BMP-5 and DMP-7 described herein.
他のBMP他のおよびTCF−β科の他の蛋白についての知識に基づくと、RMP−6は前駆体分子として合成され、この前駆体ポリペプチト]まアミノ酸#381およびアミノ酸#382の間で開裂して理論的分子量およそ15kdを有する132個のアミノ酸からなる成熟ポリペプチドを生成すると予想される。DMP−6の成熱型はBMP−5と同様、ポリペプチド鎖1個当たり考え得るN結合糖蛋白化部位3個を含む。 Based on knowledge of other BMPs and other proteins and other proteins of the TCF-β family, RMP-6 is synthesized as a precursor molecule and cleaves between this precursor polypeptide and amino acids # 381 and # 382. To produce a mature polypeptide of 132 amino acids with a theoretical molecular weight of approximately 15 kd. The thermogenic form of DMP-6, like BMP-5, contains three possible N-linked glycoproteination sites per polypeptide chain.
成熱型へのBMP−6のプロセシングは、関連蛋白TGF−βのプロセシングと類似の方法の二量体形成およびN末端領域の脱離を含んでいると予想される[L.E.ジェントリー等、(1988);R.ダーニック等、(1985)、上記]。活性BMP−6蛋白分子は二量体であると考えられる。さらに、BMP−5の成熟活性種は、蛋白分子が2個のポリペプチドサブユニットからなるホモ二量体であって各サブユニットが表IVに開示されるアミノ酸#382〜#513を含んでいるということが考えられる。この他のBMP−5の活性種は、例えばフォ蛋白(phoprotein)二量体またはプロ蛋白(proprotein)サブユニットおよび成熟サブユニットであると考えられる。もう一つの活性BMP−5蛋白はアミノ酸#388〜#513から成り、よって精製した牛の材料に見出さオ1るトリプシン分解フラグメントを含み得る。本発明に係る別のBMP−5蛋白はアミノ酸#412〜#513からなり、よって最初の保存されたシステイン残基を含む。 Processing of BMP-6 to the thermophilic form is expected to involve dimerization and removal of the N-terminal region in a manner similar to that of the related protein TGF-β [L. E. FIG. Gentry et al. (1988); (1985), supra]. Active BMP-6 protein molecules are considered to be dimers. Furthermore, the mature active species of BMP-5 is a homodimer in which the protein molecule is composed of two polypeptide subunits, each subunit containing amino acids # 382 to # 513 disclosed in Table IV. It is possible that. Other active species of BMP-5 are considered to be, for example, phoprotein dimers or proprotein and mature subunits. Another active BMP-5 protein consists of amino acids # 388- # 513, and may thus include a tryptic fragment found in purified bovine material. Another BMP-5 protein according to the invention consists of amino acids # 412 to # 513 and thus contains the first conserved cysteine residue.
ネズミのVgr−1の配列[リヨンズ等、PNAS第86巻4554頁(1989)]をヒトのBMP−6と比較することにより、アミノ酸配列の一致の程度は92%以上であることが示される。ネズミのVgr−1はBMP−6のネズミにおける相同体のようである。ヒトのBMP−6は、他のBMP分子およびTGF−β超科分子の他の構成員と相同性を分かち合っている。ヒトRMP−6のシステインに富むカルボキシ末端の102個のアミノ酸残基は、本明細書中ならびに公開第WO88/00205およびWO89/10409号中に開示されるBMP蛋白と、以下の相同性を分かち合っている:BMP−2と61%の一致;BMP−3と44%の一致;BMP−4と60%の一致;BMP−5と91%の一致;そしてBMP−7と87%の一致。ヒトのRMP−6はさらに以下の相同性を分かち合っている:TGF−β3と41%の一致;TGF−β2と39%の一致;TGF−β1と37%の一致;ミュラー阻害物質(MIS)、即ち雄の胚の発達中ミュラー管の退行をもたらす精巣の糖蛋白と26%の一致;インヒビンαと25%の一致;インヒビンβBと43%の一致;インヒビンβAと49%の一致;Vgl、即ち胚発生初期における中胚葉の誘導に関与し得るツメガエルの因子[ウィークスおよびメルトン(1987)、上記]と58%の一致;そして胚発生初期における背腹の特定に必要であり、発達後期において他の様々な発達過程に関する、ショウジョウバエのドロソフイラ・デカペンタプレジック・ローカスの産物であるDppと57%の一致[パジェット等、(1987)、上記]。 Comparison of the murine Vgr-1 sequence [Lyons et al., PNAS 86: 4554 (1989)] with human BMP-6 shows that the degree of amino acid sequence identity is greater than 92%. Murine Vgr-1 appears to be a rat homologue of BMP-6. Human BMP-6 shares homology with other BMP molecules and other members of the TGF-β superfamily molecule. The cysteine-rich carboxy-terminal 102 amino acid residues of human RMP-6 share the following homology with the BMP proteins disclosed herein and in WO 88/00205 and WO 89/10409. 61% match with BMP-2; 44% match with BMP-3; 60% match with BMP-4; 91% match with BMP-5; and 87% match with BMP-7. Human RMP-6 further shares the following homology: 41% match with TGF-β3; 39% match with TGF-β2; 37% match with TGF-β1; Muller inhibitor (MIS) , i.e. coincidence of glycoprotein and 26% of testicular causing regression of development in Müllerian male embryo; inhibin α and 25% match; inhibin beta B and 43% of the match; inhibin beta a and 49% of the match; 58% agreement with Vgl, a Xenopus factor that may be involved in the induction of mesoderm early in embryonic development [Weeks and Melton (1987) supra]; and is required for dorsoventral identification early in embryonic development and late in development 57% agreement with Dpp, a product of Drosophila drosophila decapentapresic locus, for a variety of other developmental processes [Paget et al., (1987) ),the above].
D.ひとBMP−7蛋白
クローンの第2群を代表する上記実施例VCの残る4種のクローンはBMP−7として示す新規ポリペプチドをコード化している。これらのクローンの1つであるU2−5は、ブダペスト条約規定に基づいて受託番号ATCC68020号として1989年6月22日にATCCに受託された。本クローンはBMP−7の全コード化配列を含むものではないことが決定された。配列GCGAGCAATGGAGGATCCAG(U2−5の3’非コード化配列に基づいて示した)のオリゴをU−2 OS mRNAからプライマー延長cDNAライブラリーを作るのに使用した(トール等)。本ライブラリーの500,000組換え体を42℃ SHBでハイブリッド化し、42℃ 5X SSC、0.1% SDS中で洗浄することによりオリゴヌクレオチドGATCTCGCGCTGCAT(BMP−7コード化配列に基づいて示した)で選別した。数種のハイブリッド化クローンを得た。これらのクローンであるPEH7−9の1つのDNA配列分析および誘導アミノ酸配列を第V表に示す。PEH7−9をブダペスト条約規定に基づいて受託番号ATCC68182として1989年11月17日にメリーランド、ロックビル、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)で寄託した。PEH7−9には1448塩基対の挿入を含む。本クローンであるPEH7−9はBMP−7蛋白をコード化するのに必要なヌクレオチド配列全てを含むことが予期された。第V表のcDNA配列は、431アミノ酸の蛋白をコード化している1292塩基対の転写解読枠を含み、その前に全枠の停止コドンと共に96塩基対の5’未翻訳領域があり、枠内停止コドンTAGの後に60塩基対の3’未翻訳領域を含む。
D. The remaining four clones of Example VC above, representing a second group of human BMP-7 protein clones, encode a novel polypeptide designated as BMP-7. One of these clones, U2-5, was deposited with the ATCC on June 22, 1989 under accession number ATCC 68020 under the provisions of the Budapest Treaty. It was determined that this clone did not contain the entire coding sequence of BMP-7. Oligos of the sequence GCGAGCAATGGAGGATCCAG (shown based on the 3 'non-coding sequence of U2-5) were used to generate a primer-extended cDNA library from U-2OS mRNA (Toll et al.). Oligonucleotide GATCTCGCGCTGCAT (shown based on BMP-7 coding sequence) by hybridizing 500,000 recombinants of this library with 42 ° C SHB and washing in 42 ° C 5X SSC, 0.1% SDS. Sorted by. Several hybridized clones were obtained. The DNA sequence analysis and derived amino acid sequence of one of these clones, PEH7-9, is shown in Table V. PEH7-9 was deposited with the American Type Culture Collection (ATCC) on November 17, 1989, Rockville, Maryland under the Budapest Treaty under the accession number ATCC 68182. PEH7-9 contains a 1448 base pair insertion. This clone, PEH7-9, was expected to contain all of the nucleotide sequences required to encode the BMP-7 protein. The cDNA sequence in Table V contains a 1292 base pair open reading frame encoding a 431 amino acid protein, preceded by a 96 base pair 5 'untranslated region with a stop codon for all frames, and Includes a 60 base pair 3 'untranslated region after the stop codon TAG.
431アミノ酸のこの蛋白は、そのアミノ酸配列により予測されるように分子量49,000ダルトンであり、最初の翻訳生成物を表すことが予測される。他のBMP蛋白およびTGF−βファミリー内の他の蛋白の知識に基づくと、プレカーサーポリペプチドがアミノ酸#299と#300の間で開裂して132アミノ酸成熟ペプチドを生じると予想される。 This protein of $ 431 amino acids has a molecular weight of 49,000 daltons as predicted by its amino acid sequence and is predicted to represent the first translation product. Based on knowledge of other BMP proteins and other proteins in the TGF-β family, it is expected that the precursor polypeptide will cleave between amino acids # 299 and # 300 to yield a 132 amino acid mature peptide.
BMP−7の成熟形にするプロセシングは、関連性のある蛋白TGF−Bのプロセシングに類似した方法でのプロプロテインの二量体化およびN末端領域の除去を含むことが予想される(L.E.ジェントリー等、(1988年)前掲およびR.デルニック等、(1985年)前掲)。それ故、BMP−7の成熟活性種は各サブユニットが計算重量15,000ダルトンである第V表に示すようなアミノ酸#300〜431からなる2ポリペプチドサブユニットのホモ二量体からなることが予想される。他の活性BMP−7種は例えば蛋白二量体または成熟サブユニットに結合したプロプロテインサブユニットと予測される。付加的な活性種は第V表の上記種のアミノ酸#309〜#431を含み精製うし材料中に見られるトリプチック配列を含む可能性がある。またBMP−7蛋白がアミノ酸#330−#431を含みそれにより第1保護システイン残基を含むことが予想される。 Processing to the mature form of BMP-7 is expected to include dimerization of the proprotein and removal of the N-terminal region in a manner similar to that of the related protein TGF-B (L. E. Gentry et al. (1988) supra and R. Delnick et al. (1985) supra). Therefore, the mature active species of BMP-7 consists of a homodimer of two polypeptide subunits consisting of amino acids # 300-431 as shown in Table V, each subunit having a calculated weight of 15,000 daltons. Is expected. Other active BMP-7 species are predicted to be, for example, protein dimers or protein subunits bound to the mature subunit. Additional active species may include amino acids # 309- # 431 of the above species in Table V and may include the tryptic sequences found in the purified ash material. It is also anticipated that the BMP-7 protein will contain amino acids # 330- # 431, thereby containing the first protected cysteine residue.
アミノ酸#309〜#314のAsn−Gln−Glu−Ala−Leu−Argの第V表の下線した配列は、上記の「BMP」公開WO88/00205号およびWO89/10409に記載したような28,000〜30,000ダルトンの精製骨製品中に見られるトリプチックフラグメント#5のアミノ酸と同じ配列である。アミノ酸#333〜#339 His−Glu−Leu−Tyr−Val−Ser−Pheの第V表の下線した配列は、そこからオリゴヌクレオチドプローブを指定した上記記載のようなうし骨髄製品で同定したトリプチックフラグメントに相当する。 The underlined sequences of Asn-Gln-Glu-Ala-Leu-Arg of amino acids # 309- # 314 in Table V are 28,000 as described in "BMP" published WO 88/00205 and WO 89/10409 above. This is the same sequence as the amino acid of tryptic fragment # 5 found in purified bone products of 3030,000 daltons. The underlined sequence in Table V of amino acids # 333- # 339 His-Glu-Leu-Tyr-Val-Ser-Phe is the tryptic identified in a bovine bone marrow product as described above, from which an oligonucleotide probe was assigned. Corresponds to a fragment.
BMP−5およびBMP−6と同様に、ひとBMP−7は他のBMP分子および分子のTGF−βスーパーファミリーの他のメンバーを相同性を有する。ひとBMP−7のシステイン豊富カルボキシ末端102アミノ酸残基は、本書に記載され上記記載のWO88/00205およびWO89/10409のBMP蛋白と次のような相同性を有する、BMP−2に60%相同、BMP−3に43%相同、BMP−4に58%相同、BMP−6に87%相同およびBMP−5に88%相同である。ひとBMP−7はさらに次の相同性を有する。TGF−β3に40%相同、TGF−β2に40%相同、TGF−β1に36%相同、雄性胚が発達する間にミューラー管の退化をひきおこす精巣性糖蛋白であるミューラー阻害物質(MIS)に29%相同、インヒビン−αに25%相同、インヒビン−βBに44%相同、インヒビン−βAに45%相同、早期胚形成の中胚葉誘導に関することができるアフリカツメガエル因子であるVglに57%相同(ウイークス・アンド・メルトン、(1987年)前掲)および早期胚形成の背−腹部明確化に必要とし、発生の後の段階での様々な他の発生段階に関与するドロソフイラ・デカペンタプレジック座の生産物であるDppに58%相同(パジェット等(1987年)、前掲)である。 Like BMP-5 and BMP-6, human BMP-7 has homology to other BMP molecules and other members of the TGF-β superfamily of molecules. The cysteine-rich carboxy-terminal 102 amino acid residues of human BMP-7 have 60% homology to BMP-2, having the following homology to the BMP proteins of WO88 / 00205 and WO89 / 10409 as described herein and above. It is 43% homologous to BMP-3, 58% homologous to BMP-4, 87% homologous to BMP-6 and 88% homologous to BMP-5. Human BMP-7 also has the following homology. 40% homologous to TGF-β3, 40% homologous to TGF-β2, 36% homologous to TGF-β1, to Mueller inhibitor (MIS), a testicular glycoprotein that causes degeneration of the Muellerian duct during the development of male embryos 29% homology, 25% homology to inhibin-α, 44% homology to inhibin-βB, 45% homology to inhibin-βA, 57% homology to Vgl, a Xenopus factor that can be involved in mesoderm induction in early embryogenesis ( Weaks and Melton, (1987) supra) and the Drosophila decapentaplasic locus required for dorsal-abdominal clarification of early embryogenesis and involved in various other developmental stages later in development. It is 58% homologous to the product Dpp (Paget et al. (1987), supra).
本発明はBMP−5、BMP−6およびBMP−7のゲノム配列を包含する。これらの配列を得るためには、ここに記載したcDNA配列を当業者によく知られた技術を利用してゲノムライブラリーを選別するプローブとして利用する。 The present invention includes the genomic sequences of BMP-5, BMP-6 and BMP-7. To obtain these sequences, the cDNA sequences described herein are used as probes to select genomic libraries using techniques well known to those skilled in the art.
上記製法および当業者によく知られた付加的な方法を、プローブ源としてうしまたはひと蛋白を利用することにより興味がある他の関連蛋白を単離するのに使用することができる。上記他の蛋白はとりわけ破損修復、傷治療および組織修復において同様に利用することができる。 The above procedures and additional methods well known to those skilled in the art can be used to isolate other related proteins of interest by utilizing bovine or human proteins as a probe source. The other proteins mentioned above can likewise be used in wound repair, wound healing and tissue repair, among others.
実施例VI
BMPタンパクの発現
本発明のウシ、ヒトまたはその他の哺乳動物のBMP−5、BMP−6もしくはBMP−7タンパクを産生するために、通常の遺伝子操作技術により、それをコード化したDNAを適当な発現ベクターにトランスフェクトし、哺乳動物細胞またはその他の好ましい真核生物もしくは原核生物の宿主に導入する。本発明の生物学的に有効なヒト組み換えタンパクのための好ましい発現系は、安定した状態で形質転換された哺乳動物細胞であろうと考えられる。一時的な発現のために、SV40形質転換アフリカン・グリーン・モンキー腎COS−1またはCOS−7を選択し、通常プラスミド内でコード化タンパクを1−4日間、適度な量産生させる。BMP−5、BMP−6またはBMP−7を安定して高量発現させるために、チャイニーズ・ハムスター・オバリー(CHO)のセルラインが好ましい。従って、好ましい哺乳動物細胞は、CHO細胞であると考えられる。
Example VI
Expression of BMP protein In order to produce the bovine, human or other mammalian BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein of the present invention, DNA encoding the The expression vector is transfected and introduced into a mammalian cell or other preferred eukaryotic or prokaryotic host. It is contemplated that the preferred expression system for the biologically effective human recombinant proteins of the present invention will be mammalian cells that have been stably transformed. For transient expression, SV40-transformed African Green Monkey kidney COS-1 or COS-7 is selected and produced in modest amounts of the encoded protein, usually in a plasmid, for 1-4 days. In order to stably express BMP-5, BMP-6 or BMP-7 at a high level, a cell line of Chinese Hamster Ovary (CHO) is preferable. Thus, preferred mammalian cells are considered to be CHO cells.
形質転換した宿主細胞を培養し、それにより発現した本発明のBMPタンパクは、回収し、単離し、精製する。発現タンパクは、標準的な手法を用いて確認する。例えば、確認には、[35S]メチオニンまたはシステインでのパルスラベル化、およびポリアクリルアミド電気泳動による分析が含まれる。組み換えて発現したBMPタンパクには、共産し天然では通常共存しているタンパク様物質がなく、培養液中に見出される物質のようなその他の狹雑物も含まれない。 The transformed host cells are cultured, and the BMP protein of the present invention expressed thereby is recovered, isolated and purified. The expressed protein is confirmed using standard techniques. For example, confirmation includes pulse labeling with [ 35 S] methionine or cysteine and analysis by polyacrylamide electrophoresis. Recombinantly expressed BMP proteins are free of co-producing and naturally occurring co-localized proteinaceous substances and do not include other contaminants such as those found in culture.
A.ベクターの構築
上述のとおり、当業界で既知の、多数の発現ベクターが、本発明のBMPタンパクの発現に利用することができる。以下の実施例に用いるベクターは、pMT2の誘導体であるpMT21であるが、その他のベクターも、本発明の実施に適している。
A. Vector Construction As noted above, a number of expression vectors known in the art can be used to express the BMP proteins of the invention. The vector used in the following examples is pMT21, which is a derivative of pMT2, but other vectors are also suitable for practicing the present invention.
pMT2は、ブダペスト条約の規定に従って、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)、ロックビル、MD(米国)に、受け入れ番号ATCC67122で寄託していたpMT2−VWFから誘導する。EcoRI消化して、pMT−VWFに存在する相補的DNA挿入部位を切除し、直線状のpMT2を産生するが、これは連結でき、エシェリキア・コリHB101またはDH−5に通常アンピシリン抵抗性を形質転換できる。プラスミドpMT2DNAは、常法により調製することができる。 @ PMT2 is derived from pMT2-VWF, which has been deposited with the American Type Culture Collection (ATCC), Rockville, MD (USA) under the accession number ATCC 67122, according to the provisions of the Budapest Treaty. EcoRI digestion excise the complementary DNA insertion site present in pMT-VWF to produce linear pMT2, which can be ligated and transformed into Escherichia coli HB101 or DH-5 normally ampicillin resistant. it can. Plasmid pMT2 DNA can be prepared by a conventional method.
pMT21は、ループアウト/イン突然変異誘発を用いて構築する[モリナガら、バイオテクノロジー84巻636頁(1984年)]。これにより、塩基1075〜1170(全部)が除去される。さらに、以下の配列を挿入する:5′TCGA3′。この配列は、新しい制限部位、XhoIを完備する。このプラスミドは、3個の特異なクローニング部位、PstI、EcoRIおよびXhoIを含有することになる。 PMT21 is constructed using loop-out / in mutagenesis [Morinaga et al., Biotechnology 84: 636 (1984)]. Thereby, bases 1075 to 1170 (all) are removed. In addition, insert the following sequence: 5'TCGA3 '. This sequence completes a new restriction site, XhoI. This plasmid will contain three unique cloning sites, PstI, EcoRI and XhoI.
さらに、pMT21は、EcoRVおよびXhoIで消化し、消化したDNAをDNAポリメラーゼIのクレノウ断片で処理し、ClaIリンカー(NEバイオ・ラブズ、CATCGATG)を連結する。このようにして、SV40複製起点近くのHindIII部位およびpMT2のエンハンサー配列から出発して、塩基2171〜2420を除去し、唯一のClaI部位を導入するが、アデノウィルスVAI遺伝子は無傷のままにしておく。 Further, pMT21 is digested with EcoRV and XhoI, the digested DNA is treated with the Klenow fragment of DNA polymerase I, and a ClaI linker (NE Bio Labs, CATCGATTG) is ligated. In this way, starting from the HindIII site near the SV40 origin of replication and the enhancer sequence of pMT2, bases 2171 to 2420 are removed and a unique ClaI site is introduced, but the adenovirus VAI gene remains intact.
B.BMP−5ベクターの構築
第III表に示したBMP−5相補的DNA配列の誘導体は、ヌクレオチドNo.699〜No.2070のヌクレオチド配列から成り、特異的に増幅される。オリゴヌクレオチドCGACCTGCAGCCACCATGCATCTGACTGTAおよびTGCCTGCAGTTTAATATTAGTGGCAGCは、プライマーとして使用され、第III表のヌクレオチド配列No.699〜No.2070を、実施例Vで記載されたクローンU2−16の挿入部位から増幅させる。この方法により、ヌクレオチド配列CGACCTGCAGCCACCをヌクレオチドNo.699のすぐ前に、そしてヌクレオチド配列CTGCAGGCAをヌクレオチドNo.2070のすぐ後に導入する。これらの配列を付加することにより、増幅されたDNA断片の両末端で、PstI制限エンドヌクレアーゼ認識部位を作り出すことになる。この方法により増幅されたDNA産生物は、制限エンドヌクレアーゼPstIで消化し、上述のpMT2誘導pMT21のPstI部位にサブクローン化する。得られたクローンは、H5/5/pMTと称する。
B. Construction of BMP-5 vector The derivative of the BMP-5 complementary DNA sequence shown in Table III was obtained from nucleotide no. 699-No. It consists of 2070 nucleotide sequences and is specifically amplified. Oligonucleotides CGACCTGCAGCCACCATGCATCTCTACTGTA and TGCCTGCAGTTTAATATTAGTGGCAGC were used as primers and the nucleotide sequence no. 699-No. 2070 is amplified from the insertion site of clone U2-16 described in Example V. By this method, the nucleotide sequence CGACCTGGCAGCCACC is replaced by nucleotide No. 699, and the nucleotide sequence CTGCAGGCA is replaced by nucleotide no. Introduced immediately after 2070. By adding these sequences, a PstI restriction endonuclease recognition site is created at both ends of the amplified DNA fragment. The DNA product amplified by this method is digested with the restriction endonuclease PstI and subcloned into the PstI site of pMT2 derived pMT21 described above. The resulting clone is called H5 / 5 / pMT.
H5/5/pMTの挿入部位は、PstI消化により切除し、PstI部位でプラスミドベクターpSP65にサブクローン化し、その結果、BMP5/SP6が得られる。BMP5/SP6およびU2−16は、制限エンドヌクレアーゼNsiIとNdeIで消化し、第III表のヌクレオチドNo.704〜No.1876に対応する挿入部位を切除する。その結果得られるクローンU2−16の1173ヌクレオチドNsiI−NdeI断片は、対応する1173ヌクレオチドNsiI−NdeI断片が除去された、BMP5/SP6のNsiI−NdeI部位に連結する。得られたクローンは、BMP5mix/SP64と称する。 The insertion site of H5 / 5 / pMT is excised by digestion with PstI and subcloned at the PstI site into the plasmid vector pSP65, resulting in BMP5 / SP6. BMP5 / SP6 and U2-16 were digested with the restriction endonucleases NsiI and NdeI and the nucleotides no. 704-No. The insertion site corresponding to 1876 is excised. The resulting 1173 nucleotide NsiI-NdeI fragment of clone U2-16 ligates to the NsiI-NdeI site of BMP5 / SP6 from which the corresponding 1173 nucleotide NsiI-NdeI fragment has been removed. The resulting clone is called BMP5mix / SP64.
BMP5mix/SP64の直接的なDNA配列分析を行い、増幅により産生したヌクレオチド配列が、第III表に示されたものと同一であることを確認する。クローンBMP5mix/SP64は、制限エンドヌクレアーゼPstIで消化し、第III表のヌクレオチドNo.699〜No.2070および上述のPstI認識部位を含有する付加配列から成る挿入部位を切除する。その結果、1382ヌクレオチドPstI断片は、pMT2誘導pMT21のPstI部位にサブクローン化される。このクローンは、BMP5mix/pMT21No.2と称する。 直接 Perform direct DNA sequence analysis of BMP5mix / SP64 to confirm that the nucleotide sequence produced by amplification is identical to that shown in Table III. Clone BMP5mix / SP64 was digested with the restriction endonuclease PstI and the nucleotides no. 699-No. The insertion site consisting of 2070 and the additional sequence containing the PstI recognition site described above is excised. As a result, a 1382 nucleotide PstI fragment is subcloned into the PstI site of pMT2 derived pMT21. This clone has the BMP5mix / pMT21No. No. 2.
C.BMP−6ベクターの構築
ヌクレオチドNo.160〜No.1706のヌクレオチド配列から成る、第IV表に示したBMP−6相補的DNA配列の誘導体は、当業者に既知である一連の技術により産生される。実施例Vに記載されたクローンBMP6C35は、制限エンドヌクレアーゼApaIおよびTaqIで消化し、第IV表に示した配列の、ヌクレオチドNo.231〜No.1703から成る挿入部位の1476ヌクレオチド部分を切除する。SalI制限エンドヌクレアーゼ部位コンバーターを有する合成オリゴヌクレオチドは、BMP−6相補的DNA配列の1476ApaI−TaqI断片に含まれないNo.160−No.230およびNo.1704〜No.1706に対応するヌクレオチドと置換するように計画する。喪失した5’
(TCGACCCACCATGCCGGGGCTGGGGCGGAGGGCGCAGTGGCTGTG CTGGTGGT GGGGGCTGTGCTGCAGCTGCCTGCGGGCCおよび
CGCAGCAGCTGCACAGCAGCCCCCACCACCAGCACAGCCACTGCGCC CTCCGCCCCAG CCCCGGCATGGTGGG)
および3’(TCGACTGGTTTおよびCGAAACCAG)配列を置換するためのオリゴヌクレオチド/SalIコンバーターは、互いに独立してアニーリングする。次いでアニーリングした5’および3’コンバーターは、上述の1476ヌクレオチドApaI−TaqIに連結し、第IV表のNo.160〜1706のヌクレオチド配列および両末端にSalI制限エンドヌクレアーゼ部位を作るように企てた付加配列から成る1563ヌクレオチド断片を作り出す。得られた1563ヌクレオチド断片は、pSP64のSalI部位にサブクローン化する。このクローンは、BMP6/SP64No.15と称する。
C. Construction of BMP-6 vector 160-No. Derivatives of the BMP-6 complementary DNA sequence shown in Table IV, consisting of 1706 nucleotide sequences, are produced by a series of techniques known to those skilled in the art. Clone BMP6C35, described in Example V, was digested with the restriction endonucleases ApaI and TaqI and the nucleotides No. 231-No. The 1476 nucleotide portion of the insertion site consisting of 1703 is excised. Synthetic oligonucleotides with a SalI restriction endonuclease site converter are available from the No. 1476 ApaI-TaqI fragment of the BMP-6 complementary DNA sequence. 160-No. 230 and no. 1704-No. It is designed to replace the nucleotide corresponding to 1706. 5 'lost
(TCGACCCACCATGCCGGGGCTGGGGCGGAGGGCGCAGTGGCTGTG CTGGTGGT GGGGGCTGTGCTGCAGCTGCCTGCGGGCC and CGCAGCAGCTGCACAGCAGCCCCCACCACCAGCACAGCCACTGCGCC CTCCGCCCCAG CCCCGGCATGGTGGG)
And the oligonucleotide / SalI converter for replacing the 3 ′ (TCCGACTGGTTT and CGAAACCAG) sequences anneal independently of each other. The annealed 5 'and 3' converters were then ligated to the 1476 nucleotides ApaI-TaqI described above, and the Nos. A 1563 nucleotide fragment is created consisting of the nucleotide sequence 160-1706 and additional sequences designed to create SalI restriction endonuclease sites at both ends. The resulting 1563 nucleotide fragment is subcloned into the SalI site of pSP64. This clone has the BMP6 / SP64 No. No. 15.
BMP6/SP64No.15のDNA配列分析を行い、コンバーターにより置換された5’および3’配列が第IV表に示した配列と同一であることを確認する。BMP6/SP64No.15の挿入部位は、制限エンドヌクレアーゼSalIで消化して切除する。得られた1563ヌクレオチドSalI断片は、pMT2誘導pMT21のXhoI制限エンドヌクレアーゼ部位にサブクローン化し、本明細書ではBMP6/pMT21と称する。 BMP6 / SP64 No. Analysis of 15 DNA sequences confirms that the 5 'and 3' sequences replaced by the converter are identical to the sequences shown in Table IV. BMP6 / SP64 No. The 15 insertion sites are excised by digestion with the restriction endonuclease SalI. The resulting 1563 nucleotide SalI fragment was subcloned into the XhoI restriction endonuclease site of pMT2 derived pMT21 and is referred to herein as BMP6 / pMT21.
D.BMP−7ベクターの構築
ヌクレオチドNo.97〜No.1402のヌクレオチド配列からなる、第V表に示したBMP−7配列の誘導体は、特異的に増幅される。オリゴヌクレオチドCAGGTCGACCCACCATGCACGTGCGCTCAおよびTCTGTCGACCTCGGAGGAGCTAGTGGCは、プライマーとして、上述のクローンPEH7−9の挿入部位から、第V表のヌクレオチド配列No.97〜No.1402を増幅させるのに使用する。この方法により、ヌクレオチド配列CAGGTCGACCCACCを、ヌクレオチドNo.97のすぐ前に、そしてヌクレオチド配列GTCGACAGAをヌクレオチドNo.1402のすぐ後に挿入することになる。これらの配列を付加することにより、増幅したDNA断片の各末端に、SalI制限エンドヌクレアーゼ認識部位を作り出す。この方法により得られる増幅したDNA産生物は、制限エンドヌクレアーゼSalIで消化し、プラスミドベクターpSP64のSalI部位にサブクローン化し、その結果、BMP−7/SP6No.2が得られる。
D. Construction of BMP-7 vector 97-No. Derivatives of the BMP-7 sequence shown in Table V, consisting of 1402 nucleotide sequences, are specifically amplified. The oligonucleotides CAGGTCCGACCCACCATGCACGTGCGCTCA and TCTGTCGACCCTCGGAGGGACTAGTGGC were used as primers from the insertion site of the clone PEH7-9 described above as the primers. 97-No. Used to amplify 1402. According to this method, the nucleotide sequence CAGGTCCGACCCACC is changed to nucleotide No. 97, and the nucleotide sequence GTCGACAGA at nucleotide no. It will be inserted immediately after 1402. By adding these sequences, SalI restriction endonuclease recognition sites are created at each end of the amplified DNA fragment. The amplified DNA product obtained by this method is digested with the restriction endonuclease SalI and subcloned into the SalI site of the plasmid vector pSP64, resulting in BMP-7 / SP6No. 2 is obtained.
クローンBMP−7/SP6No.2およびPEH7−9は、制限エンドヌクレアーゼNcoIおよびStuIで消化し、第V表のヌクレオチドNo.363〜No.1081に対応する挿入部位を切除する。得られるクローンPEH7−9の719ヌクレオチドNcoI−StuI断片は、対応する719ヌクレオチド断片が除去されるBMP7/SP6No.2のNcoI−StuI部位に連結する。得られるクローンは、BMP7mix/SP6と称する。 {Clone BMP-7 / SP6 No. 2 and PEH7-9 were digested with the restriction endonucleases NcoI and StuI and the nucleotides no. 363-No. The insertion site corresponding to 1081 is excised. The resulting 719 nucleotide NcoI-StuI fragment of clone PEH7-9 is a BMP7 / SP6No. Ligation to two NcoI-StuI sites. The resulting clone is called BMP7mix / SP6.
BMP7mix/SP6の直接的なDNA配列分析を行い、3’部分が第V表のNo.1082〜No.1402のヌクレオチド配列と同一であることを確認するが、5’部分には、誤って挿入された1個のヌクレオチドを含有する。 Direct DNA sequence analysis of BMP7mix / SP6 was performed, and the 3 ' 1082-No. Confirmed to be identical to the nucleotide sequence of 1402, but the 5 'portion contains one incorrectly inserted nucleotide.
PEH7−9を鋳型として用いるヌクレオチド配列(第V表のNo.97〜No.1402)の増幅は、上述のように繰り返し行う。この方法により得られた増幅したDNA産生物は、制限エンドヌクレアーゼSalIおよびPstIで消化する。この消化により、第V表のヌクレオチドNo.97〜No.833から成る747ヌクレオチド断片、および前述のSalI制限エンドヌクレアーゼ認識部位を作り出した5’プライミングオリゴヌクレオチドの付加配列を切除する。この747SalI−PstI断片は、SalI−PstI消化pSP65ベクターにサブクローン化し、その結果、5’BMP7/SP65が得られる。DNA配列分析により、5’BMP7/SP65No.1の挿入部位は、第V表のヌクレオチドNo.97〜No.362と同一の配列から成ることが示される。 Amplification of nucleotide sequences (No. 97 to No. 1402 in Table V) using PEH7-9 as a template is repeated as described above. The amplified DNA product obtained by this method is digested with the restriction endonucleases SalI and PstI. By this digestion, the nucleotide Nos. 97-No. The 747 nucleotide fragment consisting of 833 and the additional sequence of the 5 'priming oligonucleotide that created the SalI restriction endonuclease recognition site described above are excised. This 747 SalI-PstI fragment is subcloned into a SalI-PstI digested pSP65 vector, resulting in 5'BMP7 / SP65. By DNA sequence analysis, 5'BMP7 / SP65No. 1 was inserted in nucleotide V. of Table V. 97-No. 362 is shown to consist of the same sequence.
クローンBMP7mix/SP6および5’BMP7/SP65は、制限エンドヌクレアーゼSalIおよびNcoIで消化する。得られた第V表のヌクレオチドNo.363〜No.1042から成るBMP7mix/SP65の3’NcoI−SalI断片、および第V表のヌクレオチドNo.97〜No.362から成る5’BMP7/SP65の5’SalI−NcoI断片は、NcoI制限部位で一緒に連結し、第V表のヌクレオチドNo.97〜No.1402から成る1317ヌクレオチド断片およびこの断片の両末端でSalI制限部位を作り出す5’および3’オリゴヌクレオチドプライマーから誘導した付加配列を産生する。この1317ヌクレオチドSalI断片は、pMT2誘導pMT2Cla−2のSalI部位に連結する。このクローンは、BMP7/pMT2と称する。 Clones BMP7mix / SP6 and 5'BMP7 / SP65 are digested with the restriction endonucleases SalI and NcoI. Nucleotide No. of Table V obtained. 363-No. BMP7mix / SP65 3 'NcoI-SalI fragment consisting of SEQ ID NO: 1042 and nucleotide no. 97-No. The 5 'SalI-NcoI fragment of 5' BMP7 / SP65 consisting of N. 362 was ligated together at the NcoI restriction site and nucleotides no. 97-No. A 1317 nucleotide fragment consisting of 1402 and additional sequences derived from 5 'and 3' oligonucleotide primers creating SalI restriction sites at both ends of the fragment are produced. This 1317 nucleotide SalI fragment ligates to the SalI site of pMT2 derived pMT2Cla-2. This clone is called BMP7 / pMT2.
BMP7/pMT2の挿入部位は、制限エンドヌクレアーゼSalIで消化して切除する。得られた1317ヌクレオチドSalI断片は、ベクターpSP64のSalI制限部位にサブクローン化する。このクローンはBMP7/SP64No.2dと称する。BMP7/SP64No.2dの挿入部位は、SalIで消化して切除し、得られる第V表のヌクレオチドNo.97〜No.1402から成るSalI断片は、上述のpMT2誘導pMT21のXhoI制限エンドヌクレアーゼ部位にサブクローン化する。 挿入 The insertion site of BMP7 / pMT2 is excised by digestion with the restriction endonuclease SalI. The resulting 1317 nucleotide SalI fragment is subcloned into the SalI restriction site of vector pSP64. This clone has the BMP7 / SP64 No. 2d. BMP7 / SP64 No. The insertion site of 2d was excised by digestion with SalI, and the nucleotide No. 97-No. The SalI fragment consisting of 1402 is subcloned into the XhoI restriction endonuclease site of pMT2 derived pMT21 described above.
実施例VII
一過性COS細胞発現
BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白の一過性発現を得るために、BMP−5、BMP−6またはBMP−7のcDNAを含むベクターの一種である各BMP5mix/pMT21#2、BMP6/pMT21#2、またはBMP7/pMTをエレクトロポレーション法を用いてCOS−1細胞中に形質導入する。その他の適当な形質導入法にはDEAE−デキストランおよびリポフェクションがある。約48時間後、細胞について、BMP−5、BMP−6またはBMP−7蛋白の細胞内および分泌発現の両方を、[35S]メチオニンによる代謝標識およびポリアクリルアミドゲル電気泳動により検討した。細胞内BMPは、N−結合糖付加阻害剤であるチュニカマイシンで処理した細胞につき検討した。チュニカマイシン処理細胞内で、非糖付加第一次翻訳生成物は予測のつく大きさの均一なバンドとして移動し、ポリアクリルアミドゲルで、蛋白質の糖付加体よりしばしば容易に判別し得る。各場合において、チュニカマイシン処理細胞内の蛋白は、形質導入されてはいるが、未処理COS細胞の二重プレート(duplicate plate)と比較する。
Example VII
Transient COS cell expression In order to obtain transient expression of BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins, each BMP5mix which is a kind of vector containing BMP-5, BMP-6 or BMP-7 cDNA is used. / PMT21 # 2, BMP6 / pMT21 # 2, or BMP7 / pMT are transduced into COS-1 cells using electroporation. Other suitable transduction methods include DEAE-dextran and lipofection. After about 48 hours, the cells were examined for both intracellular and secretory expression of BMP-5, BMP-6 or BMP-7 protein by metabolic labeling with [ 35 S] methionine and polyacrylamide gel electrophoresis. Intracellular BMP was examined for cells treated with the N-linked sugar addition inhibitor, tunicamycin. In tunicamycin treated cells, the unglycosylated primary translation product migrates as a uniform band of predictable size and can often be more easily discriminated on a polyacrylamide gel than the glycosylated form of the protein. In each case, the protein in the tunicamycin treated cells is compared to a duplicate plate of transduced but untreated COS cells.
A.BMP−5 COS発現
結果は約52Kdおよび57KdのBMP−5の細胞内形がCOS細胞により生成していることを示している。52Kd蛋白質はBMP−5 cDNAクローンの第一次配列から予想し得る大きさである。チュニカマイシンでの細胞処理後、BMP−5の52Kd体のみが生成し、このことは57Kd蛋白は52Kd第一次翻訳生成物の糖付加誘導体であることを示している。57Kd蛋白は調節培地中に分泌され、明らかCOS細胞により効果的にプロペプチドおよび成熟ペプチドにプロセッシングされていない。
A. BMP-5 COS expression The results indicate that the intracellular forms of BMP-5 at about 52 Kd and 57 Kd are produced by COS cells. The 52Kd protein is as large as can be expected from the primary sequence of the BMP-5 cDNA clone. After cell treatment with tunicamycin, only the 52Kd form of BMP-5 was generated, indicating that the 57Kd protein is a glycosylated derivative of the 52Kd primary translation product. The 57Kd protein is secreted into the conditioned medium and apparently has not been efficiently processed by the COS cells into pro and mature peptides.
B.BMP−6 COS発現
細胞内BMP−6は未処理COS−1細胞内に約61Kdおよび65Kdのダブレットとして存在する。チュニカマイシンの存在下で、61Kd蛋白のみが観察され、これは65Kd蛋白が61Kd第一次翻訳生成物の糖付加誘導体であることを示している。これはBMP−6のcDNAクローンにから予想される分子量に近似している。チュニカマイシンの不存在下では、COS−1細胞から分泌される主要成分蛋白はBMP−6の65Kdの糖付加、未プロセッシング切断体である。さらに65Kdより少量で46Kdおよび20Kdペプチドも存在し、これは各々プロセッシングされたプロペプチドおよび成熟ペプチドを示している可能性がある。
B. BMP-6 COS expression Intracellular BMP-6 is present in untreated COS-1 cells as approximately 61 Kd and 65 Kd doublets. In the presence of tunicamycin, only the 61Kd protein was observed, indicating that the 65Kd protein is a glycosylated derivative of the 61Kd primary translation product. This is close to the molecular weight expected from a BMP-6 cDNA clone. In the absence of tunicamycin, the major component protein secreted from COS-1 cells is a 65Kd glycosylated, unprocessed truncated form of BMP-6. In addition, there are also 46Kd and 20Kd peptides at less than 65Kd, which may indicate processed and mature peptides, respectively.
C.BMP−7 COS発現
チュニカマイシン処理COS−1細胞内のBMP−7蛋白は44Kdおよび46Kdのとダブレットして現われる。チュニカマイシンの不存在下では、46Kdおよびおそらく48Kdの蛋白が生産される。これらはおそらくBMP−7第一次翻訳生成物の糖付加誘導体の可能性を示している。48Kd蛋白はCOS−1細胞から分泌される主要BMP成分であり、このことはプロペプチド二塩基性切断部位における非能率的なBMP−7の切断を示している。
C. BMP-7 COS expression BMP-7 protein in tunicamycin-treated COS-1 cells appears as a doublet at 44Kd and 46Kd. In the absence of tunicamycin, 46 Kd and possibly 48 Kd of protein are produced. These probably indicate the potential of glycosylated derivatives of the BMP-7 primary translation product. The 48Kd protein is the major BMP component secreted from COS-1 cells, indicating inefficient BMP-7 cleavage at the propeptide dibasic cleavage site.
実施例VIII
CHO細胞発現
DHFR欠乏CHO細胞(DUKX Bll)に、上記のBMP−5、BMP−6またはBMP−7発現ベクターの一種をエレクトロポレーションにより形質導入し、ヌクレオチド無含有培地中での発育によりDHER発現を選択する。形質導入の他の方法として、CaPO4沈澱法、プロトプラスト融合法、マイクロインジェクション法およびリポフェクションなどを用いることができるがこれらに限定されない。より便宜的に高い発現を得るために、細胞は5nM、20nMまたは100nM MTXを補足したヌクレオチド無含有培地中で選択することができる。DHFR選択可能マーカーはビシストロンコードづけ領域の第二遺伝子としてBMP cDNAに物理的に結合しているから、DHFRを発現する細胞は上流シストロン内にコード化されたBMPも発現するはずである。単一のクローン、または合併クローンの集合のいずれもBMP蛋白の発現につき増殖および分析する。細胞はMTX濃度の増大(5nM、20nM、100nM、500nM、2nM、10nMおよび100nM)とともに段階的に選択され、遺伝子増幅による発現ベクターDNAの多数複写を含み、従って多量のBMP蛋白を分泌する細胞株を得る。
Example VIII
CHO cell expression DHFR-deficient CHO cells (DUKX Bll) were transduced by electroporation with one of the above BMP-5, BMP-6 or BMP-7 expression vectors, and expressed in a nucleotide-free medium to express DHER. Select Other methods for transduction include, but are not limited to, CaPO 4 precipitation, protoplast fusion, microinjection, lipofection, and the like. To more conveniently obtain high expression, cells can be selected in a nucleotide-free medium supplemented with 5 nM, 20 nM or 100 nM MTX. Since the DHFR selectable marker is physically linked to the BMP cDNA as the second gene in the bicistron coding region, cells expressing DHFR should also express BMP encoded in the upstream cistron. Either a single clone or a collection of merged clones is expanded and analyzed for BMP protein expression. Cells are selected stepwise with increasing MTX concentrations (5 nM, 20 nM, 100 nM, 500 nM, 2 nM, 10 nM and 100 nM) and contain multiple copies of the expression vector DNA by gene amplification, and thus secrete large amounts of BMP protein. Get.
標準的技術を用いて、BMPのRNAおよび蛋白の発現または活性につき選別し、高発現細胞株を、適当な選択水準でクローニングまたは再クローニングして細胞のより均一な集団のものを得る。ついで得られた細胞株のBMP DNA配列、BMPのRNAおよび蛋白の発現につき検討する。ついで、適当な細胞株を組換えBMP蛋白の生産に用いることができる。 し Using standard techniques, screen for BMP RNA and protein expression or activity, and clone or reclon highly expressing cell lines at appropriate selection levels to obtain a more homogeneous population of cells. The BMP DNA sequence, BMP RNA and protein expression of the cell lines obtained are then examined. The appropriate cell line can then be used for producing a recombinant BMP protein.
A.BMP−5のCHO発現
上記のBMP−5ベクターBMP5mix/PMT21#2をエレクトロポレーションによりCHO細胞中に形態導入し、DHFR発現のための細胞を選択する。クローナル細胞株はMTX耐性につき段階的に選択された個々のコロニーから得、BMP−5蛋白分泌につき検討する。ある種の場合には、細胞株を集団として保持し、MTX選択のより遅い段階でクローニングすることができる。
A. CHO expression of BMP-5 The above-mentioned BMP-5 vector BMP5mix / PMT21 # 2 is morphologically introduced into CHO cells by electroporation, and cells for DHFR expression are selected. Clonal cell lines are obtained from individual colonies stepwise selected for MTX resistance and examined for BMP-5 protein secretion. In certain cases, cell lines can be kept as a population and cloned at a later stage of MTX selection.
実施例V.B.に記載のように、BMP−5のc DNAは約52Kdの蛋白をコード化している。プロペプチド切断、糖付加、および二量体または多量体生成を含むがこれに限定されない細胞内プロセッシングの後、多数のBMP−5ペプチドが生成する。還元条件下で、SDS PAGEにより判別可能なBMP−5蛋白のプロセッシング形として少なくとも4種のペプチド候補が存在する:65Kdペプチド、35Kdペプチドおよび約22Kd分子量のダブレットである。他により少量のBMP−5ペプチド類が存在し得る。他の同類のBMP分子および同類の蛋白TGF−ベータのプロセッシグと比較すると、65Kd蛋白は未プロセッシングBMP−5に相当し、35Kd体はプロペプチドに相当し、22Kdダブレットは成熟ペプチドに相当する可能性がある。
BMP−5細胞株からの物質は2次元ゲル系により分析する。第一次元で、蛋白を非還元条件下で電気泳動する。ついで還元し、第二のポリアクリルアミドゲル中で電気泳動する。ジスルフィド結合した二量体または多量体は第二の還元ゲルを横切る対角線の下を通過する。BMP−5蛋白の分析結果は、大量の成熟BMP−5ペプチドが、一次元還元ゲルで観察される22Kdダブレットに変形する約30〜35Kdのホモ二量体を生成し得ることを示している。成熟ペプチドの画分は明らかにプロペプチドとのジスルフィド結合複合体中にある。この複合体の量は成熟ホモ二量体と比較するとより少量である。さらに、未プロセッシング蛋白のうちあるものは明らかにホモ二量体またはホモ多量体を生成し得る。
Example V. B. As described above, BMP-5 cDNA encodes a protein of about 52 Kd. Following intracellular processing, including but not limited to propeptide cleavage, glycosylation, and dimer or multimer formation, a number of BMP-5 peptides are produced. Under reducing conditions, there are at least four peptide candidates as processing forms of the BMP-5 protein that can be discriminated by SDS PAGE: 65 Kd peptide, 35 Kd peptide and a doublet of about 22 Kd molecular weight. Other smaller amounts of BMP-5 peptides may be present. When compared to other related BMP molecules and the processing of the related protein TGF-beta, the 65Kd protein may correspond to unprocessed BMP-5, the 35Kd form may correspond to the propeptide, and the 22Kd doublet may correspond to the mature peptide. There is.
Material from the BMP-5 cell line is analyzed by a two-dimensional gel system. In the first dimension, the protein is electrophoresed under non-reducing conditions. It is then reduced and electrophoresed in a second polyacrylamide gel. The disulfide-linked dimer or multimer passes below the diagonal across the second reducing gel. Analysis of the BMP-5 protein indicates that large amounts of the mature BMP-5 peptide can produce a homodimer of about 30-35 Kd that transforms into a 22 Kd doublet observed in one-dimensional reducing gels. The fraction of the mature peptide is clearly in a disulfide bond complex with the propeptide. The amount of this complex is smaller when compared to the mature homodimer. In addition, some of the unprocessed proteins can obviously produce homodimers or homomultimers.
B.BMP−6のCHO発現
上記のBMP−6発現ベクターBMP6/pMT21をCHO細胞中に形質導入し、上記BMP−5に関するA部に記載したと同様の方法でのDHFR発現を経て安定な形質転換体を選択する。BMP−6の成熟活性体は、第IV表のアミノ酸#382〜#513を含むものと予測される。分泌BMP−6蛋白は、BMP−5、他の同類のBMP分子および同類の蛋白TGF−βに関して上記に記載したと同様の方法でプロセッシグされると予測される[ジェントリーら;デルニックら、上掲]。
C.BMP−7のCHO発現
上記のBMP−7発現ベクターBMP7/pMT21をCHO細胞中に形質導入し、BMP−5に関し、上記と同様の方法でのDHFR発現を経て安定な形質転換体を選択する。BMP−7の成熟活性体は、第V表のアミノ酸#300〜#431を含むものと予測される。分泌BMP−7蛋白は、BMP−5、他の同類のBMP分子および同類の蛋白TGF−βに関して上記に記載したと同様の方法でプロセッシグされると予測される[ジェントリーら;デルニックら、上掲]。
B. CHO expression of BMP-6 The above-mentioned BMP-6 expression vector BMP6 / pMT21 is transduced into CHO cells, and stable transformants are obtained through DHFR expression in the same manner as described in Part A for BMP-5. Select The mature active form of BMP-6 is predicted to include amino acids # 382-513 of Table IV. Secreted BMP-6 protein is predicted to be processed in a similar manner as described above for BMP-5, other related BMP molecules and the related protein TGF-β [Gentry et al .; Delnick et al., Supra. ].
C. CHO expression of BMP-7 The above-mentioned BMP-7 expression vector BMP7 / pMT21 is transduced into CHO cells, and a stable transformant is selected for BMP-5 through DHFR expression in the same manner as described above. The mature active form of BMP-7 is predicted to include amino acids # 300- # 431 of Table V. Secreted BMP-7 protein is predicted to be processed in a similar manner as described above for BMP-5, other related BMP molecules and the related protein TGF-β [Gentry et al .; Delnick et al., Supra. ].
実施例IX
発現BMP蛋白の生物学的活性
上記の実施例VIIおよびVIIIで得た発現BMP−5、BMP−6およびBMP−7蛋白の生物学的活性測定のために、BMP蛋白を培養培地から回収し、共産生した蛋白質性物質および他の汚染物質からBMP蛋白を分離精製する。蛋白はヘパリンセファローズカラム上で一部精製し、当業者に公知の標準的精製技術を用いてさらに精製する。
Example IX
Biological activity of expressed BMP protein To measure the biological activity of the expressed BMP-5, BMP-6 and BMP-7 proteins obtained in Examples VII and VIII above, the BMP protein was recovered from the culture medium, BMP protein is separated and purified from co-produced proteinaceous substances and other contaminants. The protein is partially purified on a heparin Sepharose column and further purified using standard purification techniques known to those skilled in the art.
例えば、培養物から集めた形質導入後調整培地上清を、YM10膜上限外濾過により約10倍に濃縮しついで、20mMトリス、0.15M NaCl、pH7.5(出発緩衝液)に対して透析する。ついでこの物質を出発緩衝液中ヘパリンセファローズカラムにかける。非吸着蛋白を出発緩衝液で洗浄して除去し、吸着蛋白は、本発明の蛋白を含んでおり、20mMトリス、2.0M NaCl、pH7.4で洗浄して脱着する。ヘパリンカラムにより吸着された蛋白は、例えば、セントリコン10で約10倍に濃縮し、および例えば0.1%トリフルオロ酢酸による透析濾過により塩を減少させる。得られた溶液の適当量をラットマトリックス20mgと混合し、ついでインビボの骨および/または軟骨形成活性につき、ローゼン修正サムパス−レッジ測定法により測定する。模擬形質導入上清画分を対照として使用する。 For example, the conditioned medium supernatant after transduction collected from the culture is concentrated approximately 10-fold by ultrafiltration over a YM10 membrane and then dialyzed against 20 mM Tris, 0.15 M NaCl, pH 7.5 (starting buffer). I do. This material is then applied to a heparin Sepharose column in starting buffer. The non-adsorbed protein is removed by washing with a starting buffer, and the adsorbed protein contains the protein of the present invention and is desorbed by washing with 20 mM Tris, 2.0 M NaCl, pH 7.4. The protein adsorbed by the heparin column is, for example, concentrated about 10-fold with Centricon 10 and reduced in salt, for example by diafiltration with 0.1% trifluoroacetic acid. An appropriate amount of the resulting solution is mixed with 20 mg of rat matrix and the in vivo bone and / or chondrogenic activity is determined by the Rosen modified Sampath-Ledge assay. The mock transduction supernatant fraction is used as a control.
調製用NaDodSO4/PAGEによりさらに精製を行うことができる[エムリ、ネイチュア(Nature)第227巻第680−685頁(1970年)]。例えば蛋白約300μgを厚さ1.5mm、15%ゲルに適用し、上記と同様にヘパリン−セファローズ上で精製したL−[35S]メチオニン−標識BMP蛋白を添加することにより回収が可能である。蛋白は隣接するレーンの銅染色により可視化できる[リーら、アナリティカル・バイオケミストリー(Anal.Biochem.)第166巻第308−312頁(1987年)]。適当なバンドを削り取り、0.1%NaDodSO4/20mM トリス、pH8.0にて抽出する。上清を10%CF3COOHを用いてpH3に酸性化することができ、蛋白は5.0x0.46cm Vydac C4 カラム上で脱塩し(ザ・セパレーション・グループ、ヘスペリア、カリホルニア)、0.1%CF3COOHから90%アセトニトリル/0.1%CF3COOHの傾斜溶媒にて展開する。 Further purification can be performed by preparative NaDodSO 4 / PAGE [Emuri, Nature, Vol. 227, pp. 680-685 (1970)]. For example, about 300 μg of protein can be applied to a 1.5 mm-thick 15% gel and recovered by adding L- [35S] methionine-labeled BMP protein purified on heparin-sepharose in the same manner as described above. . Proteins can be visualized by copper staining of adjacent lanes [Lie et al., Analytical Biochemistry. 166: 308-312 (1987)]. Scraped appropriate band, extracted with 0.1% NaDodSO 4 / 20mM Tris, pH 8.0. The supernatant can be acidified to pH 3 using 10% CF 3 COOH, and the protein desalted on a 5.0 × 0.46 cm Vydac C4 column (The Separation Group, Hesperia, Calif.), 0.1% % expand from CF 3 COOH at 90% acetonitrile /0.1%CF 3 COOH gradient solvent.
本発明のひとBMP−5、BMP−6またはBMP−7の特定量を付加したラットマトリックスを含む移植組織をおよそ7日後除去し、発生学的評価を行う。各移植組織からの代表的切片について、ホン・コサおよび酸性フクシンを用いて新しい骨ミネラル部分を染色し、トルイジンブルーを用いて軟骨に該当するマトリックス形成の部分を染色する。切片内に存在する細胞の型およびこれらの細胞が表現型を示す程度につき評価し、実施例III中に記載と同様に数字で示した。 {Circle around (7)} After approximately 7 days, the transplanted tissue containing the rat matrix to which the specific amount of human BMP-5, BMP-6 or BMP-7 of the present invention has been added is removed, and developmental evaluation is performed. Representative sections from each transplant are stained for new bone mineral using Hong Kosa and acid fuchsin, and for matrix formation corresponding to cartilage using toluidine blue. The types of cells present in the sections and the extent to which these cells exhibited a phenotype were evaluated and indicated numerically as described in Example III.
活性度は宿主細胞抽出物により試験することもできる。精製はすべての緩衝液に尿素6Mを含ませる以外は上記と同様の方法で行う。 Activity can also be tested with host cell extracts. Purification is performed in the same manner as described above, except that urea 6M is contained in all buffers.
前記の説明は本発明の好ましい具体例を詳細に述べたものである。実際には、これらの記載を検討することにより当業者に多くの修正および変更が想起されることが予測される。これらの修正および変更はここに付した請求の範囲内に含まれる。 The foregoing description details the preferred embodiments of the present invention. In fact, it is expected that many modifications and changes will occur to those skilled in the art upon reviewing these descriptions. These modifications and changes fall within the scope of the claims appended hereto.
本発明の蛋白質およびそれを含む医薬組成物は、優れた軟骨および/または硬骨形成誘導能力を有するので、硬骨および/または軟骨形成の誘導、創傷治癒および組織修復等に使用され得る。本発明の蛋白質およびそれを含む医薬組成物は特に再生医療の分野に有用である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The protein of the present invention and a pharmaceutical composition containing the same have excellent cartilage and / or chondrogenesis-inducing ability and can be used for induction of bone and / or cartilage formation, wound healing, tissue repair, and the like. The protein of the present invention and a pharmaceutical composition containing the same are particularly useful in the field of regenerative medicine.
Claims (11)
(a)BMP-5をコードするDNA配列であって、
(i) 第III表のヌクレオチド位置#699〜#2060を含むか、
(ii) 第III表のヌクレオチド位置#1665〜#2060を含むか、
(iii) 厳密なハイブリダイゼーション条件下、(i)の配列にハイブリダイズし、かつBMP-5の生物学的特性を持つ蛋白質をコードする配列を含むか、
(iv) (i)〜(iii)のいずれか1つの配列に関して、同義性(degenerate)であるかまたは対立性(allelic)である配列を含むか、または
(v) 第III表のアミノ酸#323〜#454のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を持つもの;
(b)BMP-6をコードするDNA配列であって、
(i) 第IV表のヌクレオチド位置#160〜#1698を含むか、
(ii) 第IV表のヌクレオチド位置#1303〜#1698を含むか、
(iii) 厳密なハイブリダイゼーション条件下、(i)の配列にハイブリダイズし、かつBMP-6の生物学的特性を持つ蛋白質をコードする配列を含むか、
(iv) (i)〜(iii)のいずれか1つの配列に関して、同義性であるかまたは対立性である配列を含むか、または
(v) 第IV表のアミノ酸#382〜#513のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を持つもの;
および
(c)BMP-7をコードするDNA配列であって、
(i) 第V表のヌクレオチド位置#994〜#1389を含むか、
(ii) 厳密なハイブリダイゼーション条件下、(i)の配列にハイブリダイズし、ヌクレオチド位置#994で始まるコドンによりコードされるアミノ酸位置に対応するN-末端位置のアミノ酸配列をコードし、かつBMP-7の生物学的特性を持つ蛋白質をコードする配列を含むか、
(iii) (i)〜(ii)のいずれか1つの配列に関して、同義性であるかまたは対立性である配列を含むか、または
(iv) 第V表のアミノ酸#300〜#431のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を持つもの。 A protein encoded by the DNA sequence described in (a) to (c) below and having BMP-5, BMP-6 or BMP-7 properties:
(a) a DNA sequence encoding BMP-5,
(i) contains nucleotide positions # 699 to # 2060 of Table III;
(ii) contains nucleotide positions # 1665- # 2060 of Table III,
(iii) contains a sequence that hybridizes to the sequence of (i) under stringent hybridization conditions and encodes a protein having the biological properties of BMP-5;
(iv) including, for any one of the sequences (i) to (iii), a sequence that is degenerate or allelic, or
(v) having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of amino acids # 323 to # 454 in Table III;
(b) a DNA sequence encoding BMP-6,
(i) contains nucleotide positions # 160 to # 1698 of Table IV,
(ii) contains nucleotide positions # 1303- # 1698 of Table IV,
(iii) contains, under stringent hybridization conditions, a sequence that hybridizes to the sequence of (i) and encodes a protein having the biological properties of BMP-6;
(iv) including a sequence that is synonymous or allelic with respect to any one of the sequences (i) to (iii), or
(v) having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of amino acids # 382 to # 513 in Table IV;
and
(c) a DNA sequence encoding BMP-7,
(i) contains nucleotide positions # 994 to # 1389 of Table V,
(ii) Under stringent hybridization conditions, hybridize to the sequence of (i), encode the amino acid sequence at the N-terminal position corresponding to the amino acid position encoded by the codon beginning at nucleotide position # 994, and BMP- A sequence encoding a protein having 7 biological properties,
(iii) With respect to any one of the sequences (i) to (ii), comprising a sequence that is synonymous or allelic, or
(iv) Those having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of amino acids # 300 to # 431 in Table V.
(a) 適切な培養培地で請求項1の(a)〜(c)に記載のDNAを含むベクターにより形質転換された宿主細胞を培養し、ついで
(b)当該培養培地から、前記蛋白質を回収し、単離し、精製する。 A protein exhibiting BMP-5, BMP-6 or BMP-7 properties, obtained by a method comprising the following steps:
(a) culturing a host cell transformed with the vector containing the DNA according to claim 1 in an appropriate culture medium, and (b) recovering the protein from the culture medium And isolate and purify.
(a) 適切な培養培地で請求項1の(a)〜(c)に記載のDNAを含むベクターにより形質転換された宿主細胞を培養し、ついで
(b)当該培養培地から、前記蛋白質を回収し、単離し、精製する。 A method for producing a BMP protein, comprising the following steps:
(a) culturing a host cell transformed with the vector containing the DNA according to claim 1 in an appropriate culture medium, and (b) recovering the protein from the culture medium And isolate and purify.
(a)適切な培養培地で第V表のアミノ酸#1〜#431をコードするDNA配列または第V表のヌクレオチド#97〜#1389を含むDNA配列により形質転換されたCHO細胞を培養し、
(b)当該培養培地から、前記BMP-7蛋白質を回収し、単離し、精製する。 A protein exhibiting the properties of BMP-7, obtained by a method comprising the following steps:
(a) culturing CHO cells transformed with a DNA sequence encoding amino acids # 1 to # 431 of Table V or a DNA sequence containing nucleotides # 97 to # 1389 of Table V in an appropriate culture medium;
(b) recovering, isolating and purifying the BMP-7 protein from the culture medium;
(a)適切な培養培地で第V表のアミノ酸#1〜#431をコードするDNA配列または第V表のヌクレオチド#97〜#1389を含むDNA配列により形質転換されたCHO細胞を培養し、
(b)当該培養物から、前記BMP-7蛋白質を回収し、単離し、精製する。 A method for producing a BMP-7 protein, comprising the following steps:
(a) culturing CHO cells transformed with a DNA sequence encoding amino acids # 1 to # 431 of Table V or a DNA sequence containing nucleotides # 97 to # 1389 of Table V in an appropriate culture medium;
(b) recovering, isolating and purifying the BMP-7 protein from the culture;
DNA comprising the BMP-7 DNA sequence of ATCC Accession No. 68020.
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