JP2004521602A - Novel prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, and diagnostic and therapeutic methods - Google Patents
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Abstract
本発明は、癌などの、前立腺および精巣の疾患および症状の診断法、治療法、および予防法に用いるための、前立腺特異的または精巣特異的な新規の核酸分子、ポリペプチド、抗体、および調節化合物を提供する。The present invention provides novel prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, antibodies, and modulators for use in the diagnosis, treatment, and prevention of prostate and testicular diseases and conditions, such as cancer. Compounds are provided.
Description
【0001】
発明の分野
本発明は一般に、前立腺および精巣の機能不全および細胞増殖に関連する疾病の治療に関し、また特に、このような疾患の診断および治療のための新規の遺伝子群の同定および使用に関する。
【0002】
発明の背景
尿生殖器疾患は、効果的に診断および治療することが困難なことが多い。これは、尿生殖器疾患が非特異的に存在するためである。尿生殖器疾患の2つの原因とは、前立腺および精巣の疾患である。
【0003】
前立腺は、雄の骨盤内にある大きさが多様な腺であり、上皮細胞およびストローマ細胞を含む多種多様な細胞からなる。前立腺が関連する疾患には、前立腺癌、良性前立腺肥大、および前立腺炎などがある。雄のホルモンであるテストステロンや他のアンドロゲン関連ホルモンは、前立腺の成長および機能に大きな役割を果たす。精巣も、発生異常、炎症、および癌を含む多くの疾患が起こる器官である。
【0004】
男性において、前立腺癌は最も多く診断されている癌であり、皮膚癌に次ぐ癌による死亡要因の第2位である。初期段階では、前立腺癌は、その増殖をアンドロゲンに依存しており、この依存性は、アンドロゲン除去療法(androgen ablation therapy)の基礎となっている。しかし多くの場合、前立腺癌はアンドロゲンに依存しない表現型に進行し、そのような場合、現時点で有効な治療法はない。
【0005】
現在、前立腺癌の進行に関する分子レベルの詳細に関する情報は限られたものしかない。いくつかの独立した方法によって、この過程で固有の役割を果たすと考えられる、前立腺で多く発現されている数種の遺伝子群が同定されている。このような遺伝子の最初の例が前立腺特異的抗原(Prostate Specific Antigen;PSA)であり、この遺伝子の検出は現在、制限が大きいにもかかわらず、診断ツール、さらには前立腺癌の進行を示すマーカーとして用いられている。さらに最近になって、他のいくつかの前立腺で多く発現する遺伝子群が同定されている。これらには、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、前立腺癌腫瘍抗原1(PCTA−1)、NKX3.1、前立腺幹細胞抗原(PSCA)、DD3、およびPCGEM1などが含まれる。
【0006】
前立腺および精巣、ならびに他の組織が関連する疾患の診断および治療に有用な試薬を提供することは有益であると考えられる。
【0007】
発明の概要
本発明は一般に、癌などの前立腺および精巣の疾患および症状の診断法、治療法、および予防法に用いられる、前立腺特異的または精巣特異的な新規の核酸分子、ポリペプチド、抗体、および調節化合物を提供する。
【0008】
第1の局面において本発明は、配列番号:14、29、32、34、36、41、または53のいずれかの配列と実質的に同一な配列を含む実質的に純粋な前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを提供する。第1の局面の好ましい態様においては、実質的に純粋な、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドは、配列番号:14、29、32、34、36、41、または53のいずれかの配列を含む。別の好ましい態様において本発明は、第1の局面のポリペプチドをコードする単離された核酸分子、例えば、配列番号:23、28、31、33、35、40、または52のいずれかの配列を含む核酸分子を提供する。好ましくは、ポリペプチドは哺乳動物(例えばヒト)に由来する。
【0009】
第2の局面において本発明は、配列番号:1〜12、22、27、30、および51と実質的に同一な配列を含む前立腺特異的または精巣特異的な単離された核酸分子を提供する。
【0010】
第3の局面において本発明は、本質的に配列番号:15〜21、24〜26、42〜50、および54〜70からなる前立腺特異的および精巣特異的な単離された核酸分子を提供する。
【0011】
上記のいくつかの局面の好ましい態様において本発明は、ベクター、細胞、ベクターを含む細胞、および単離された核酸分子を含む非ヒトトランスジェニック動物を提供する。
【0012】
第4の局面において本発明は、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、または54〜70に記載されたいずれかの配列の相補物と高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする単離された核酸分子を提供する。
【0013】
第5の局面において本発明は、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、もしくは54〜70、またはそれらの断片に記載された前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子のいずれかのコード鎖に対するアンチセンス配列を含む、単離された核酸分子を提供する。
【0014】
第6の局面において本発明は、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子またはそれらの相同物もしくは断片を分析するための、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、もしくは54〜70、またはそれらの断片のいずれかをコードする配列に対して55%を上回るヌクレオチド配列同一性を有するプローブを提供する。この場合、断片は少なくとも6残基のアミノ酸からなり、プローブは前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子の少なくとも一部と高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする。この局面の好ましい態様においては、プローブは、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、もしくは54〜70、またはそれらの断片のいずれかをコードする核酸分子と100%の相補性を有する。この場合、断片は、少なくとも6残基のアミノ酸からなり、プローブは前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子の少なくとも一部と高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする。
【0015】
第7の局面において本発明は、配列番号:14、29、32、34、36、41、または53のいずれかのアミノ酸配列と実質的に同一なアミノ酸配列を含む、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドに特異的に結合する抗体を提供する。
【0016】
第8の局面において本発明は、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、もしくは54〜70またはそれらの断片(断片長は約18ヌクレオチドを上回る)のいずれかの核酸分子を、細胞由来のゲノムDNA調製物と高ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で接触させる段階、および配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、または54〜70のいずれかに対して約55%以上のヌクレオチド配列同一性を有するDNA配列を検出することで、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子またはその断片を同定する段階を含む、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子またはその断片を細胞中で検出する方法を提供する。配列番号:38、39、または71〜73のポリペプチドをコードするヌクレオチドを、この局面の態様に使用することもできる。この局面の好ましい態様においては、本方法は、例えば前立腺癌などの癌にかかりやすい患者、または癌のリスクが高い患者における新生細胞または癌細胞を検出する段階を含む。
【0017】
第9の局面において本発明は、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを被験化合物に接触させる段階、および被験化合物が前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの発現または活性に及ぼす作用を決定する段階を含む、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを発現または活性を調節する被験化合物を同定する方法を提供する。この局面の好ましい態様においては、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドは、配列番号:14、29、32、34、36、38、39、41、53、または71〜73、ならびにそれらの断片および類似体のアミノ酸配列と実質的に同一なアミノ酸配列を含む。
【0018】
第10の局面において本発明は、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの活性または発現を調節する、哺乳動物の疾患に有益な作用をもたらす治療的有効量の化合物を哺乳動物に投与する段階を含む、前立腺または精巣の疾患を有する哺乳動物を治療する方法を提供する。この局面の好ましい態様においては、疾患は前立腺癌であり、哺乳動物はヒトであり、または前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドは、配列番号:14、29、32、34、36、38、39、41、53、または71〜73、ならびにそれらの断片および類似体のアミノ酸配列と実質的に同一なアミノ酸配列を含む。
【0019】
第11の局面において本発明は、薬学的に許容される担体に含まれる前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチド、またはその断片の治療的有効量の少なくとも単回用量を含む薬学的組成物を提供する。この場合、組成物は前立腺または精巣疾患の治療用に製剤化されている。
【0020】
第12の局面において本発明は、前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子を分析するためのキットを提供し、キットは、被験者に存在する前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子分析用の核酸分子プローブを含む。
【0021】
第13の局面において本発明は、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを分析するためのキットを提供し、キットは、被験者に存在する前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド分析用の抗体を含む。
【0022】
本明細書で用いる「ポリペプチド」、「タンパク質」、または「ポリペプチド断片」とは、何らかの翻訳後修飾(例えばグリコシル化またはリン酸化)がされたかどうかに関わらず、天然または非天然のポリペプチドの全体または一部を構成する2個またはそれ以上のアミノ酸の鎖を意味する。「翻訳後修飾」とは、合成中または合成後にポリペプチドまたはポリペプチド断片に生じる任意の変化を意味する。翻訳後修飾は、(例えば細胞内における合成中に)天然の状態で生じる場合も、(例えば組換えまたは化学的な方法で)人工的に作り出されてもよい。タンパク質は1個または複数のポリペプチドから作られてもよい。
【0023】
「実質的に純粋なポリペプチド」、または「実質的に純粋かつ単離されたポリペプチド」とは、天然の状態で伴う成分から分離されたポリペプチド(またはその断片)を意味する。典型的には、このようなポリペプチドは、天然の状態で結合しているタンパク質および天然有機分子群を少なくとも60%(重量%)含まない状態であれば実質的に純粋である。好ましくは、このようなポリペプチドは、少なくとも75%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも99%(重量%)純粋な前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドである。実質的に純粋な前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドは、標準的な手法により、例えば天然供給源(例えば前立腺または精巣の組織または細胞系)からの抽出により、前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドをコードする組換え体の核酸の発現により、またはポリペプチドを化学的に合成することにより得られる。純度は任意の適切な方法、例えばカラムクロマトグラフィー、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、またはHPLC分析で測定することができる。
【0024】
タンパク質またはポリペプチドは、天然状態ではこれに付随している混入物と分離された場合、天然の状態で結合する成分を実質的に含まない。したがって、化学的に合成されたタンパク質、または天然の起源の細胞とは異なる細胞系で作られたタンパク質は、天然の状態で結合する成分を実質的に含まない。したがって実質的に純粋なポリペプチドは、真核生物に由来するポリペプチドを含むだけでなく、大腸菌または他の原核生物で合成されたポリペプチドも含む。
【0025】
本明細書で用いられる「同一性」という用語は、特定の核酸分子またはポリペプチドの配列が、同じ型の参照分子の配列と関連することを意味する。例えば、ポリペプチドまたは核酸分子が同じアミノ酸残基またはヌクレオチド残基を、整列させた参照分子と比較して任意の位置に有する場合、対象位置において「同一性」があると言われる。
【0026】
参照分子に対する核酸分子またはポリペプチドの配列同一性のレベルは、典型的には、配列解析用のソフトウェアを、最適アラインメントを達成するためのギャップの導入といった、ソフトウェアで指定されるデフォルトのパラメータを用いて測定される。したがって2種もしくはそれ以上の核酸配列またはポリペプチド配列の「同一性」という用語は、「計算的分子生物学(Computational Molecular Biology)」、レスク(Lesk)、A.M.編、オックスフォードユニバーシティプレス(Oxford University Press)、ニューヨーク、1988;「生物計算:インフォマティクスおよびゲノムプロジェクト(Biocomputing:Informatics and Genome Projects)」、スミス(Smith)、D.W.編、アカデミックプレス(Academic Press)、ニューヨーク、1993;「配列データのコンピューター分析(Computer Analysis of Sequence Data)」、第一巻、グリフィン(Griffin)、A.M.およびグリフィン(Griffin)、H.G.編、ヒューマナプレス(Humana Press)、ニュージャージー、1994;「分子生物学における配列分析(Sequence Analysis in Molecular Biology)」、von Heinje、アカデミックプレス(Academic Press)、1987;および「配列分析プライマー(Sequence Analysis Primer)」、GribskovおよびDevereux編、M.Stockton Press、ニューヨーク、1991;ならびにカリロー(Carillo)およびリップマン(Lipman)、SIAM J. Applied Math. 48:1073、1988に記載された方法を含むがこれらに限定されない既知の方法で容易に計算されうる。
【0027】
同一性を決定する方法は、公的に利用可能なコンピュータープログラムを利用することができる。2つの配列間の同一性を決定するコンピュータープログラム方法には、GCGプログラムパッケージ(Devereuxら、Nucleic Acids Research 12(1):387、1984)、BLASTP、BLASTN、およびFASTA(Altschulら、J. Mol. Biol. 215;403(1990))が含まれるがこれらに限定されない。公知のスミス−ウォーターマン(Smith Waterman)アルゴリズムを用いて同一性を決定することもできる。BLASTプログラムは、NCBIおよび他の提供先から公的に利用可能である(BLAST Manual、Altschulら、NCBI NLM NIH、Bethesda、MD、20894)。検索を、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/unfinishedgenome.html;またはhttp://www.tigr.org/cgi−bin/BlastSearch/blast.cgiなどのURLで実行することができる。これらのソフトウェアプログラムは、類似の配列を、さまざまな置換、欠失、また他の修飾に対する相同性の程度を割り当てることでマッチさせる。保存的な置換とは典型的には、以下の群内における置換を含む:グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン;セリン、スレオニン;リシン、アルギニン;およびフェニルアラニン、チロシン。
【0028】
核酸分子またはポリペプチドは、その全長にわたって、参照分子の配列に対して少なくとも50%、60%、または70%、好ましくは少なくとも80%、または90%、より好ましくは少なくとも95%、最も好ましくは少なくとも99%の同一性を示せば、参照分子に対して「実質的に同一である」と言われる。ポリペプチドに関しては、比較配列の長さは少なくとも16アミノ酸であり、好ましくは少なくとも20アミノ酸、または少なくとも25アミノ酸であり、より好ましくは少なくとも35アミノ酸であり、最も好ましくは完全長のポリペプチドである。核酸分子に関しては、比較配列の長さは少なくとも50ヌクレオチド、好ましくは少なくとも60ヌクレオチド、より好ましくは少なくとも75ヌクレオチド、または少なくとも110ヌクレオチド、最も好ましくは完全長の核酸分子である。代替的には、または追加的には、2種の核酸配列は、それらが高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする場合に「実質的に同一である」。
【0029】
「単離された核酸分子」、「実質的に純粋な核酸分子」、または「実質的に純粋かつ単離された核酸分子」とは、本発明の核酸分子が由来する生物体の天然のゲノム中で対象核酸に隣接する遺伝子を含まない核酸分子(例えばDNA)を意味する。この用語には例えば、ベクター;自律的に複製するプラスミドもしくはウイルス;または原核生物もしくは真核生物のゲノムDNAに組み込まれる組換えDNAが含まれ、または他の配列とは独立した別の分子(例えば、cDNAまたはPCRもしくは制限酵素による切断で生じるゲノムもしくはcDNAの断片)として存在する組換えDNAが含まれる。付加的なポリペプチド配列をコードするハイブリッド遺伝子の一部である組換えDNAも含まれる。
【0030】
核酸分子について本明細書で使用される「アンチセンス」とは、本明細書に記載される前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする核酸分子のコード鎖の少なくとも75ヌクレオチド、好ましくは少なくとも100ヌクレオチド、150ヌクレオチド、または200ヌクレオチドに相補的な核酸配列(長さは問わない)を有する分子を意味する。アンチセンス分子には、コード領域の上流または下流に、数十塩基対〜数万塩基対の距離をおいて位置しうる転写エンハンサー、ホルモン応答配列、リボソームおよび受容体ポリメラーゼとの結合部位などの調節配列が含まれうる。アンチセンスの核酸分子は例えば、前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子にコードされる前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの産生または発現を選択的に低下させる能力を有しうる。
【0031】
「前立腺特異的な」または「精巣特異的な」核酸分子とは、本明細書の例えば図4、図11、および図14に記載された核酸に対して少なくとも50%、60%、または75%、より好ましくは少なくとも80%、85%、または95%、最も好ましくは99%のアミノ酸同一性を有するゲノムDNA分子、cDNA分子、またはRNA(例えばmRNA)分子などの核酸分子を意味する。さらに、STMP1(配列番号:14)の1位〜200位のアミノ酸をコードするヌクレオチド配列、好ましくはSTMP1の40位〜150位のアミノ酸をコードするヌクレオチド配列に対して少なくとも50%、60%、または75%、より好ましくは少なくとも80%、85%、または95%、最も好ましくは99%のヌクレオチド同一性を有する核酸分子は、前立腺または精巣に特異的な核酸分子とみなすことができる。この定義から特に除外される核酸は、STEAP(AF186249)(Hubert、R.S.ら、Proc Natl Acad Sci USA 96、14523〜14528、1999)、ならびにEST AF132025、AF177862、BAB23615、BAA91839、BAB15559、およびNP_032190に記載された、またはこれをコードする核酸分子配列である。
【0032】
好ましい前立腺特異的核酸分子は、前立腺組織において少なくとも一つの非前立腺組織、好ましくは他のすべての非前立腺組織における同じ核酸分子のレベルより少なくとも5倍高く、好ましくは少なくとも10倍高く、より好ましくは少なくとも15倍高く、最も好ましくは少なくとも20倍高く、選択的に発現されうる。前立腺特異的核酸分子は、非前立腺組織においても高レベルで発現されうるが、一般に発現レベルは前立腺において最も高い。ときとして、本明細書に記載されるように、前立腺特異的核酸分子は、前立腺より非前立腺組織(例えば、胎盤、肺、または肝臓)において高レベルで発現される。
【0033】
好ましい精巣特異的核酸分子は、精巣組織において少なくとも一つの非精巣組織、好ましくは他のすべての非精巣組織における同じ核酸分子のレベルより少なくとも5倍高く、好ましくは少なくとも10倍高く、より好ましくは少なくとも15倍高く、最も好ましくは少なくとも20倍高く、選択的に発現されうる。精巣特異的核酸分子は、非精巣組織においても高レベルで発現されうるが、一般に発現レベルは精巣において最も高い。ときとして、本明細書に記載されるように、精巣特異的核酸分子は、精巣より非精巣組織(例えば、胎盤、肺、または肝臓)において高レベルで発現される。
【0034】
「前立腺特異的な」もしくは「精巣特異的な」ポリペプチド、または「前立腺特異的な」もしくは「精巣特異的な」タンパク質とは、前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子にコードされたポリペプチドを意味する。前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドはまた、本明細書(例えば図4、図11、および図14)に記載されたポリペプチドに対して少なくとも50%、60%、または75%、より好ましくは80%、85%、または95%、最も好ましくは少なくとも99%のアミノ酸同一性を有するポリペプチドと定義されうる。この定義から特に除外されるポリペプチドは、STEAP(AF186249)(Hubert、R.S.ら、Proc Natl Acad Sci USA 96、14523〜14528、1999)、ならびにEST AF132025、AF177862、BAB23615、BAA91839、BAB15559、およびNP_032190に記載されたまたはコードされたポリペプチド配列である。また、STMP1(配列番号:14)の1位〜200位のアミノ酸、好ましくはSTMP1の40位〜150位のアミノ酸に対して少なくとも50%、60%、または75%、より好ましくは少なくとも80%、85%、または95%、最も好ましくは少なくとも99%のアミノ酸同一性を有するポリペプチドは、前立腺または精巣に特異的なポリペプチドとみなすことができる。
【0035】
好ましい前立腺特異的ポリペプチドは、前立腺組織において少なくとも一つの非前立腺組織、好ましくは他のすべての非前立腺組織における同じポリペプチドのレベルより少なくとも5倍高く、好ましくは少なくとも10倍高く、より好ましくは少なくとも15倍高く、最も好ましくは少なくとも20倍高く、選択的に発現される。前立腺特異的ポリペプチドは、非前立腺組織においても高レベルで発現されうるが、一般に発現レベルは前立腺において最も高い。ときとして、本明細書に記載されるように、前立腺特異的ポリペプチドは、前立腺より非前立腺(例えば、胎盤、肺、肝臓)において高レベルで発現される。
【0036】
好ましい精巣特異的ポリペプチドは、精巣組織において少なくとも一つの非精巣組織、好ましくは他のすべての非精巣組織における同じポリペプチドのレベルより少なくとも5倍高く、好ましくは少なくとも10倍高く、より好ましくは少なくとも15倍高く、最も好ましくは少なくとも20倍高く、選択的に発現される。精巣特異的ポリペプチドは、非精巣組織においても高レベルで発現されうるが、一般に発現レベルは精巣において最も高い。ときとして、本明細書に記載されるように、精巣特異的ポリペプチドは、精巣より非精巣(例えば、胎盤、肺、肝臓)において高いレベルで発現される。
【0037】
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドという用語は、本明細書に記載された配列の相同体、類似体、断片、およびイソ型(例えば選択的スプライシングのイソ型)が含まれる。「生物学的に活性のある断片」とは、例えば、細胞外輸送、細胞内情報伝達、または完全長の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの性質と比較して少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも75%、最も好ましくは少なくとも100%の他の性質を示す前立腺または精巣特異的ポリペプチドのポリペプチド断片を意味する。「類似体」とは、由来するポリペプチドの細胞外輸送または細胞内情報伝達の性質と比較して少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%、より好ましくは少なくとも75%、最も好ましくは少なくとも100%の性質を示す、前立腺または精巣特異的ポリペプチドのアミノ酸配列の任意の置換、付加、または欠失を意味する。断片、相同体、および類似体は、標準的な手法、例えば固相ペプチド合成法、またはポリメラーゼ連鎖反応で作製することができる。例えば点変異は、cDNA上のアプリン、アピリミジン、または構造的に損なわれた部位に由来する配列の任意の位置に生じうる。または点変異は、ランダムまたは部位特異的な変異導入法(例えば、オリゴヌクレオチドを用いるPCR、または誤りの多いPCR)で導入することができる。同様に、欠失および/または挿入を配列に導入することも可能であり、好ましい挿入には、5’および/または3’における、レポーター部分または親和的部分をコードするポリヌクレオチドとの融合体が含まれる。他の好ましい挿入は、プロモーター、エンハンサー、ホルモン応答配列、複製起点、転写および翻訳の開始部位などの機能性要素をさらに含む核酸などがある。挿入が1個または複数の機能性要素を伴う場合は、得られる核酸は直線状または環状である(例えば、転写または発現のカセット、プラスミドなど)と理解されるであろう。
【0038】
本発明の方法の使用において、「前立腺に特異的な」または「精巣に特異的な」ポリペプチドという表現はさらに、EST AF132025、AF177862、BAB23615、BAA91839、BAB15559、およびNP_032190に記載された、またはコードされたポリペプチド配列を含むがSTEAPを含まず、また前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子は、EST AF132025、AF177862、BAB23615、BAA91839、BAB15559、およびNP_032190に記載されたまたはコードされたヌクレオチド配列を含むが、STEAPを含まない。
【0039】
「前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子または相同体もしくはそれらの断片」とは、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする遺伝子、または遺伝子の相同体を意味する。
【0040】
「特異的に結合する」とは、化合物、例えば抗体が、タンパク質またはポリペプチド(例えば前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド)を認識して結合すること、および検出用標識された場合に、検出用標識されていない過剰な化合物によって対象タンパク質またはポリペプチドに対して結合不能となることを意味する。非特異的に結合する化合物は、過剰な検出用標識化合物によって結合不能とならない。好ましい抗体は、図4、図11、および図14に記載されたポリペプチド配列、または図3、図4、図11、および図14に記載された任意のヌクレオチド配列にコードされたポリペプチド配列、またはその一部分と実質的に同一な前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド配列に結合する。
【0041】
「化合物」、「被験化合物」、または「候補化合物」とは、天然の分子、または人工的に作製された分子を意味し、例えばペプチド、タンパク質、合成有機分子、天然有機分子、核酸分子、およびこれらの成分を含む。
【0042】
「高ストリンジェントな条件」とは、0.5 M NaHPO4、pH 7.2、7% SDS、1 mM EDTA、および1% BSA(画分V)を含む緩衝液中で65℃の温度で、または48% ホルムアミド、4.8×SSC、0.2 M Tris−Cl、pH 7.6、1×デンハルト溶液、10% 硫酸デキストラン、および0.1% SDSを含む緩衝液中で42℃の温度で(これらは高ストリンジェントなノーザンハイブリダイゼーションまたはサザンハイブリダイゼーション用の典型的条件)、長さが少なくとも500ヌクレオチドのDNAプローブを用いたときに生じるハイブリダイゼーションと同等のハイブリダイゼーションを可能とする条件を意味する。高ストリンジェントなハイブリダイゼーションはまた、高ストリンジェントなPCR、DNA配列決定、1本鎖コンフォメーション多型(SSCP)分析、およびインサイチューハイブリダイゼーションなどの、分子生物学者によって日常的に行われる数多くの手法が成功するか否かにも依存する。ノーザンハイブリダイゼーションおよびサザンハイブリダイゼーションに対して、以上の手法は通常、比較的短いプローブ(PCRまたは配列決定の場合は通常16ヌクレオチドまたはそれ以上、インサイチューハイブリダイゼーションの場合は40ヌクレオチドまたはそれ以上)を用いて行われる。このような手法に用いられる高ストリンジェントな条件は分子生物学分野の当業者に周知であり、例えば、参照として本明細書に組み入れられる、アウスベル(Ausubel)ら、「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、John Wiley & Sons、ニューヨーク、1998に記載されている。
【0043】
「プローブ」または「プライマー」とは、相補的配列(「標的」)を含む第2のDNA分子またはRNA分子と塩基対を形成する一定の配列を有する1本鎖のDNA分子またはRNA分子を意味する。得られるハイブリッドの安定性は、生じる塩基対形成の程度に依存する。この安定性は、プローブと標的分子間の相補性の程度、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーの程度などのパラメータの影響を受ける。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーの程度は、温度、塩濃度、および有機分子(例えばホルムアミド)濃度などのパラメータの影響を受け、また当技術分野で周知の方法によって決定される。前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子に特異的なプローブまたはプライマーは、本明細書に記載されたアミノ酸配列をコードする核酸配列に対して、好ましくは45%を上回る配列同一性、より好ましくは55%〜75%の配列同一性、さらにより好ましくは少なくとも75%〜85%の配列同一性、さらにより好ましくは少なくとも85%〜99%の配列同一性、最も好ましくは100%の配列同一性を有する。プローブは、放射性物質または非放射性物質を用いて、当技術分野で周知の方法で検出用に標識することができる。プローブは、核酸の配列決定、ポリメラーゼ連鎖反応による核酸の増幅、1本鎖コンフォメーション多型(SSCP)分析、制限断片長多型(RFLP)分析、サザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーション、インサイチューハイブリダイゼーション、電気泳動移動度シフトアッセイ(EMSA)、および当技術分野で周知の他の方法などの核酸ハイブリダイゼーションが関わる方法に使用することができる。
【0044】
例えば、オリゴヌクレオチドのプローブもしくはプライマーの分子、遺伝子もしくはその断片、cDNA分子、ポリペプチド、または抗体は、試料中における存在を直接同定可能とする印が付けられる場合に、「検出用に標識」されると言われる。分子を検出用に標識する方法は当技術分野で周知であり、放射性標識(例えば32Pまたは35Sなどの同位体を用いる方法)、および非放射性標識(例えば、フルオレセインなどの蛍光標識を用いる方法や、緑色蛍光タンパク質(GFP)を含む構築物を作製する方法)を含むがこれらに限定されない。
【0045】
「トランスジェニック」とは、DNA配列、または人工的に細胞に挿入されることで細胞から発生する生物体のゲノムの一部となる導入遺伝子を含む任意の細胞を意味する。本明細書で使用されるトランスジェニック生物は一般に、トランスジェニック動物(例えばマウス、ラット、およびヤギ)であり、DNA(導入遺伝子)は人工的に核ゲノムに挿入される。「導入遺伝子」とは、人工的に細胞に挿入されることで細胞から発生する生物体のゲノムの一部となる任意のDNA片を意味する。このような導入遺伝子には、トランスジェニック生物に対して部分または全体が異種(すなわち外来)の遺伝子が含まれうるほか、対象生物の内因性遺伝子に相同な遺伝子の場合がある。「ノックアウト変異」とは、通常コードされるポリペプチドの生物学的活性を、非変異型遺伝子に対して少なくとも80%低下させる、核酸配列上に人工的に誘導された変化(組換えDNA技術、または変異源に故意に曝露させて作製された変化)を意味する。このような変異は、挿入、欠失、フレームシフト変異、またはミスセンス変異であるがこれらに限定されない。ノックアウト変異は、エクスビボ(例えば、組織培養細胞、または一次細胞)、またはインビボで存在することができる。「ノックアウト動物」とは哺乳動物、好ましくは、上記で定義されたノックアウト変異を含むマウスである。
【0046】
「試料」とは、組織生検、細胞、血液、血清、尿、便、または患者もしくは被験者から得られる他の標本を意味する。試料は分析されて、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする遺伝子中の変異、または前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドをコードする遺伝子の発現レベルを、当技術分野で周知の方法、または本明細書に記載された方法で例えば癌の進行を示すものとして検出される。例えば、患者試料に由来するPCR産物の配列決定、1本鎖コンフォメーション多型(SSCP)分析、または制限断片長多型(RFLP)分析などの方法を用いて前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする遺伝子上の変異を検出することが可能であり、ELISA法で前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドのレベルを測定することが可能であり、またPCRで前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする核酸のレベルを測定することが可能である。
【0047】
「薬学的に許容される担体」とは、投与対象化合物の治療的特性を保持しながら、治療対象の哺乳動物に対して生理学的に許容される担体を意味する。一つの例示的な薬学的に許容される担体は生理的食塩水である。他の薬学的に許容される担体およびその剤形は当技術分野で周知であり、例えばレミントン(Remington)の「調剤の科学と実践(The Science and Practice of Pharmacy)」(第19版)、A.ゲナーロ(Gennaro)編、1995、Mack Publishing Company、ペンシルベニア州イーストンに記載されている。
【0048】
薬物の投与量に関して、本明細書に記載される「治療的有効量」とは、特定の疾患に特徴的な症状を呈する個々の患者に合わせた、特定の量の薬学的に活性のある薬剤(例えば、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、核酸分子、または調節化合物)を投与することを指す。例えば、本発明の治療を受ける患者は前立腺癌に罹患している可能性がある。当業者であれば、投与薬剤の最適用量が個人によって変動することを認識すると思われる。個々の患者の投与量については、患者の身長、体重、吸収速度、および対象薬剤の代謝速度、治療対象疾患の病期、および併用投与されている他の薬剤を考慮すべきである。
【0049】
「治療する」、または「治療」とは、疾患、病的症状、または疾患の治癒、低下、安定化、または予防を意図した患者の医学的管理を意味する。この用語は、積極療法、すなわち改善を特に意図した治療、または疾患、病的症状、もしくは疾患の治癒に関する治療法に加えて、原因療法、すなわち関連する疾患、病的症状、または疾患の原因の除去を意図した治療法も含む。また、この用語は姑息療法、すなわち疾患、病的症状、または疾患を治癒するというより症状の緩和を意図した治療法に加えて、予防療法、すなわち関連する疾患、病的症状、もしくは疾患の発生を最小化、または部分的もしくは完全に抑制することを意図とした治療法、さらには支援療法、すなわち関連する疾患、病的症状、または疾患の改善を意図した他の特定の治療法を補助するために用いられる治療法が含まれる。「治療」という用語にはまた、対症療法、すなわち、関連する疾患、病的症状、または疾患の全身症状を対象とした治療法も含まれる。
【0050】
「前立腺または精巣の疾患」とは、外的要因、遺伝的素因、物理的もしくは化学的な外傷、またはこれらの組み合わせに起因する、生物体における前立腺または精巣の機能および/または構造の疾患を意味する。このような疾患には、前立腺細胞または精巣細胞の増殖が含まれる。「細胞の増殖」とは、類似の細胞の成長または再生を意味し、本発明では増殖を抑制する試薬、および増殖を促進する試薬を提供する。「増殖を抑制する」とは、類似の細胞の数を少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、最も好ましくは少なくとも50%低下させることを意味する。「増殖を促進する」とは、類似の細胞の数を少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、最も好ましくは少なくとも50%上昇させることを意味する。
【0051】
本明細書に記載された試薬、例えばアンチセンスを発現するベクター、アンタゴニスト、または前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチド、または核酸分子の阻害物質を用いて、例えば前立腺細胞または精巣細胞の過剰な増殖を抑制することができる。前立腺細胞または精巣細胞において前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、または核酸分子の発現または活性をブロックすると癌細胞内の分子経路が変化することで、アポトーシス、すなわち死にゆく細胞が一連の十分解明された生化学的特徴(サイトレマル(cytolemmal)小胞形成、細胞体の収縮、クロマチンの凝縮、およびDNAのラダー形成など)を示す細胞死の過程が生じうる。
【0052】
前立腺または精巣の疾患には、前立腺癌、良性前立腺肥大、急性前立腺炎、精巣癌、前立腺または精巣の発生異常(停留精巣、および牽引精巣または消失精巣など)が含まれる。
【0053】
「増殖性疾患」とは、不適切に高いレベルの細胞分裂、不適切に低いレベルのアポトーシス、またはこれらの両方の結果生じる疾患を意味する。例えば、前立腺癌、精巣癌、リンパ腫、白血病、黒色腫、卵巣癌、乳癌、膵臓癌、肝臓癌、および肺癌などの癌はいずれも増殖性疾患の例である。
【0054】
「調節する」、または「調節性」とは、本明細書に記載された前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子またはポリペプチドの発現または生物学的活性を低下または上昇させることで変化させることを意味する。任意のアッセイ法で調節化合物によりもたらされる調節の程度は変化するものの、当業者であれば、前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子またはポリペプチドを調節する化合物を同定する生物学的活性のレベルの統計学的に有意な変化を判定することができると思われる。
【0055】
本発明は、いくつかの利点を提供する。例えば本発明は、前立腺および精巣に関連した疾患、ならびに、本明細書に記載される試薬(例えばポリペプチド、核酸、抗体)の生物学的活性に感受性のある他の疾患および症状の診断および治療に使用可能な方法および試薬を提供する。本発明の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドは、前立腺および精巣で強く発現されることがわかっているので、これらのポリペプチドはまた、前立腺および精巣に関連した疾患を治療する治療法のスクリーニングに使用することもできる。このようなポリペプチドは他の組織でも発現されており、細胞増殖性疾患の治療法および診断法として使用することができる。
【0056】
本発明の他の特徴および利点は、発明の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになると考えられる。
【0057】
発明の詳細な説明
正常な前立腺および精巣、ならびに前立腺癌および精巣癌の開始および進行の基礎的な生物学はまだほとんどわかっていない。したがって、これらの過程の基礎となる分子機構を明らかにすることが求められている。この目的を達成するために発明者らは、遺伝子産物が前立腺および精巣の正常な生理と病態生理の両方に重要な役割を果たす、前立腺および精巣で多く発現している遺伝子の同定、クローニング、特性解析を行った。このような遺伝子産物はまた、特定の遺伝子産物についてさまざまな程度の低い発現、またときには極めて高い発現がノーザン分析で検出可能な組織、例えば心臓、脳、肝臓、膵臓、腎臓、および結腸などにおける他の疾患にも重要な役割を果たしている。
【0058】
本発明は、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドおよび核酸分子(下記参照)、ならびにこれらのポリペプチドおよび核酸分子を用いる診断法および治療法を提供する。本発明はまた、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドおよび核酸分子の生物学的活性を調節する化合物を同定する方法、ならびにこれらの化合物を用いる治療法も提供する。本発明の診断法、治療法、およびスクリーニング法について最初に説明した後に、これらの方法を実施するために用いられる一般的なアプローチについて説明する。そして最後に、本発明の方法を支持する実験結果を説明する。
【0059】
バイオアッセイ法
前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドは、前立腺および精巣で発現されるほか、腎臓、膵臓、肝臓、肺、および結腸などの他の組織でも発現される。特定の細胞および組織における前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドの発現パターンを指標に、前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドが作用する細胞標的を同定すること、ならびに特定の前立腺および精巣に関連した疾患、例えば前立腺癌、精巣癌、良性前立腺肥大、急性前立腺炎、および精巣発生異常に関連する生物学的活性を同定することができる。
【0060】
前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドの治療および診断における有用性は、例えばインビトロでバイオアッセイ法を実施することで同定される。前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドの発現パターンを、アンドロゲン受容体などの特定の受容体の分布とともに反映する培養系を選択する。例えばLNCaP細胞はアンドロゲン受容体を発現し、また、さまざまなバイオアッセイ法で前立腺および精巣に特異的なポリペプチドの1種または複数のイソ型に反応する。前立腺および精巣に特異的なポリペプチド(例えば、STMP1、SSH9、PSL22)の活性は、増殖の抑制、アポトーシス、シグナル伝達(例えばキナーゼ活性の変化)、転写因子活性(例えばアンドロゲン受容体の転写因子活性)の変化、細胞内輸送、または細胞内情報伝達を含むがこれらに限定されないさまざまな用量反応アッセイ法で姉妹培養を用いて比較される。前立腺特異的および精巣特異的なポリペプチドの相対的な力価は、例えばタンパク質濃度を元に決定される。
【0061】
前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子、ポリペプチド、および抗体を用いる診断法
前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子、ポリペプチド、および抗体が、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の変異、または不適当な発現が関わる疾患および症状を含むさまざまな疾患および症状の診断法またはモニタリング法に用いられる。前立腺特異的または精巣特異的な発現は、上述のようにさまざまな組織で明らかにされている。したがって、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群、またはその発現の異常の検出が、診断法、治療法、またはこのような組織における疾患発生のモニタリング法に用いられる。
【0062】
本発明の診断法は、例えば、その病理を決定することで適切な治療経路の選択を促す目的で、前立腺または精巣に関連した疾患、例えば前立腺癌または精巣癌の患者に用いられる。この診断法はまた、前立腺または精巣に関連した疾患をまだ発症していないが、このような疾患を発症するリスクのある患者、またはこのような疾患の初期発症段階にある患者にも用いられる。前立腺または精巣に関連する多くの疾患は発生中に生じるので、本発明の診断法は、胎児または発生中の胚を対象に実施されることもある。また本発明の診断法は例えば、前立腺または精巣に関連する劣性変異の保有者である親を同定するための出生前遺伝子検査に用いられる。
【0063】
本発明の診断法で検出される前立腺特異的または精巣特異的な異常には、例えば(i)前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの異常、(ii)このようなポリペプチドの産生を生じる変異を含む、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群、および(iii)前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの異常な量の産生を生じる変異、によって特徴が明らかにされる異常が含まれる。
【0064】
患者試料の前立腺特異的または精巣特異的な発現のレベルは、当技術分野で周知の任意のいくつかの標準的な手法で決定される。例えば、患者に由来する生物試料(例えば、血液、前立腺もしくは精巣の組織試料、または羊水)中における前立腺特異的または精巣特異的な発現を、標準的なノーザンブロット分析、または定量PCRでモニタリングする(例えば、Ausubelら、「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、John Wiley & Sons、ニューヨーク州ニューヨーク、1998;「PCR技術:DNA増幅の原理と応用(PCR Technology:Principles and Applications for DNA Amplification)」、H.A.Ehrlich編、Stockton Press、ニューヨーク州;Yapら、Nucl. Acids. Res、 19:4294、1991を参照)。
【0065】
患者から採取した生物試料を、前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子における一つまたは複数の変異の有無に関してミスマッチ検出法で分析することができる。一般に、この方法では、患者試料に由来する核酸分子のPCR増幅を行った後に、ハイブリダイゼーションの変化、電気泳動ゲル上の移動度の異常、ミスマッチ結合タンパク質による結合もしくは切断を検出するか、または核酸分子配列を直接決定することで変異(すなわちミスマッチ)の同定を行う。このような手法をいずれも、変異型の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の検出を促すために使用することが可能であり、当技術分野で周知である。このような手法の例は例えば、オリタ(Orita)ら(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:2766〜2770、1989)により、およびシェフィールド(Sheffield)ら(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:232〜236、1989)により記載されている。
【0066】
ミスマッチ検出法は、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子が関与する疾患発症の素因を症状発現前に診断する機会も提供する。例えば、正常な前立腺特異的または精巣特異的な生物学的活性または発現を抑制する、前立腺特異的または精巣特異的な変異をヘテロ接合でもつ患者は、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子に関連する疾患の臨床症状がみられない場合があるが、前立腺または精巣の疾患を発症する確率が正常より高い場合がある。このような診断の場合、患者に、有害環境因子に対する曝露を最小化して、医学的症状の慎重なモニタリング(例えば頻繁な理学的検査の実施)を行う予防措置をとることができる。上述の通り、この種の診断法を、出生前スクリーニングにおける前立腺特異的または精巣特異的な変異の検出に用いることもできる。
【0067】
上述の前立腺特異的または精巣特異的な診断アッセイ法は、前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子が通常発現されている任意の生物試料(例えば、血液、前立腺もしくは精巣の組織試料、または羊水)を用いて実施することができる。変異型の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子を、このような供給源を被験試料として用いることで同定することもできる。あるいは、前立腺特異的または精巣特異的な変異を、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子が関わる疾患の素因を調べる診断の一部として、任意の細胞に由来するDNA試料を用いて、例えばミスマッチ検出法で検討することができる。PCR増幅を行ってから、DNA試料を分析することが好ましい。
【0068】
本発明のさらに別の診断法では、イムノアッセイ法を用いて、生物試料中の前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の発現の検出またはモニタリングを行う。前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドに対するポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体(後述)を任意の標準的なイムノアッセイ法フォーマット(例えば、ELISA、ウェスタンブロット、またはRIA;例えば前述のAusubelらの文献を参照)を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド量を測定することができる。これらのレベルは、野生型の前立腺特異的または精巣特異的なレベルと比較される。例えば、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの産生の増加は、後期前立腺癌などの前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの生物学的活性の過剰発現が関わる状態に対する症状または素因を示す場合がある。
【0069】
免疫組織化学的な手法を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを検出することもできる。例えば組織試料を患者から採取し、切片を作製し、前立腺特異的または精巣特異的な抗体(後述)、および任意の標準的な検出系(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼを結合させた二次抗体を含む系)を用いて前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの有無を判定するために染色を行う。このような手法に関する一般的な手引きは、例えばバンクロフト(Bancroft)ら、「組織学的技術の理論と実践(Theory and Practice of Histological Techniques)」、チャーチルリビングストン(Churchill Livingstone)、1982、およびアウスベル(Ausubel)らの文献(前述)に記載されている。
【0070】
好ましい例においては、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の産生の評価(例えば、免疫学的手法またはタンパク質切断試験(PTT)(Hogerrorstら、Nature Genetics 10:208〜212、1995)、およびより微細な前立腺特異的または精巣特異的な変異(例えば点変異)の同定を意図する核酸分子に基づく検出法の評価を含む複合型の診断法を用いることができる。上述の通り、いくつかのミスマッチ検出アッセイ法を当業者であれば利用することが可能であり、任意の好ましい手法を用いることができる。前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子上の変異は、前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドもしくは核酸分子の発現の喪失もしくは獲得、または正常な前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドもしくは核酸分子の生物学的活性の喪失もしくは獲得の結果を検出することができる。
【0071】
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸を用いて、前立腺癌の経過とPSA以外のマーカーとを相関させる、抗癌療法の経過のモニタリングを行う、または系内に含まれる腫瘍細胞を検出することができる。例えば、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードするRNAについて事前に決定された量は、例えば生検で得られた腫瘍細胞の存在と相関する。全RNAを生検標本から抽出し、前立腺特異的または精巣特異的な配列に特異的なプライマー対による個々の反応を用いたリアルタイムの定量rt−PCRを、癌細胞を含まないことがわかっている生検標本と並行して行う。検出された前立腺特異的または精巣特異的なmRNA量が対照標本のmRNA量より少なくとも5倍多い場合に、生検標本は癌細胞を含むと判定する。全RNAの例示的な抽出には、BioRobot 9600系を備えたキアゲン(Quiagen) BioRobotキットを用い、リアルタイムrtPCRは、パーキンエルマー(Perkin Elmer)ABI Prism 7700で行う。
【0072】
本発明の主題の別の局面においては、腫瘍細胞を検出する方法は、前立腺または精巣の組織に由来する生検組織に限定される必要はないが、リンパ腫の腫瘍細胞、およびさまざまな固形腫瘍細胞を含むさまざまな他の組織を、このような腫瘍細胞が前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドのmRNAを過剰に産生する限りにおいて用いうる。適切な他の腫瘍細胞は上述の方法で容易に同定することができる。同様に、この系は、哺乳動物に制限する必要はないが、インビトロで成長させた細胞および組織の培養物、ならびに哺乳動物以外の動物に由来する腫瘍細胞および試料も含む場合がある。例えば、インビトロで成長させた腫瘍細胞および組織は、このような細胞に対する薬剤作用の調査に有利に用いることが可能であり、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードする配列を、腫瘍マーカーとして好都合に利用することができる。あるいは、腫瘍細胞を含む場合もあれば含まない場合もある体液(例えば血清や唾液など)も、それらが前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドをコードするある程度のmRNAを含む限り、本明細書に記載された方法で用いられる適切な基質となる。
【0073】
対象となる方法のさらに別の局面においては、ポリペプチド量は、組織が癌細胞を含むことを判定するために、対象標本より少なくとも5倍多い量に必ずしも制限されない。例えばポリペプチド濃度がホルモンに依存する場合、3倍〜8倍およびそれ以上の量が適切でありうる。これとは対照的に、生検標本に含まれる癌細胞の濃度が比較的低い場合、5倍未満の量(1.5倍〜4.9倍およびそれ未満を含む)が対象となる。
【0074】
検出過程には、蛍光検出、発光検出、シンチグラフィー、オートラジオグラフィー、および色素形成を含めることができる。例えば生検標本の顕微鏡的分析では、ルシフェラーゼで標識したプローブを、発光基質(例えばルシフェリン)に結合させることが、特に有利である。次に発光の定量を、CCDカメラおよび画像解析系を用いて行うことができる。同様に液体中の、または固相支持体上の組織切片を対象としたオートラジオグラフィーまたはシンチグラフィー手法で放射能を検出することができる。プローブが、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの天然リガンドまたは合成リガンドの場合、このようなリガンドには、ポリペプチドとの親和性を上昇するように、および/またはポリペプチドに対する不可逆的な結合を誘導するように化学的に修飾された分子群を含めることができる。例えば、このようなポリペプチドによって触媒される特定の反応に対する遷移状態の類似体または細胞死阻害物質が特に対象となる。抗体、抗体断片、小分子の標識、および標識物の結合は当技術分野で周知の手法であり、既知のすべての方法は、本明細書で対象となる方法に関する使用に一般に適している。またプローブは、フルオレセインで標識された抗体に制限される必要がなく、また別のプローブは抗体断片(例えばFab、Fab’、scFabなど)を含む。
【0075】
さらに別の意図される変法には、配列上の1個または複数の原子または官能基と、放射性の原子または官能基との置換が含まれる。例えばcDNAがハイブリダイゼーションに特異的なプローブとして用いられる場合、フルオロフォアまたは酵素(例えば色素生成用のβ−ガラクトシダーゼ、または発光用のルシフェラーゼ)を配列に結合させることで、相補的配列の位置および/または量を同定することができる。あるいは、対象cDNAを親和的単離法に用いる場合、cDNAを、ビオチンまたはオリゴヒスチジンタグなどの高親和性(すなわちKd<10−4 mol−1)の相手を有することが既知の分子に結合させることができる。別の例では、一つまたは複数のリン酸基を、32Pまたは33Pの同位体を含む放射性リン酸基と交換することで、放射標識されたcDNAをハイブリダイゼーション用のプローブとして用いることで、検出および定量を支援することができる。
【0076】
前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子、ポリペプチド、および抗体を用いる治療法
本発明は、前立腺特異的または精巣特異的な疾患の治療法または予防法を含む。治療法は、前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子欠損、または不適当もしくは過剰な前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子発現を迂回する、または克服することで、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子またはタンパク質の欠損が関わる状態を調節、および可能であれば緩和するように設計される。さまざまな治療法を考慮する際に、このような治療法が好ましくは、罹患した器官または罹患する恐れのある器官(例えば前立腺または精巣)を標的とすることは明らかである。前立腺特異的または精巣特異的な生物学的活性を調節する際に用いられる試薬には、完全長の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド;前立腺特異的または精巣特異的なcDNA、mRNA、またはアンチセンスRNA;前立腺特異的または精巣特異的な抗体;および前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子の生物学的活性、発現、または安定性を調節する任意の化合物を含めることができるがこれらに限定されない。
【0077】
変異型の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子によって生じる疾患の治療または予防は例えば、変異型の前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子を正常な前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子と置換することで、正常な前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子を投与することで、変異型の前立腺特異的もしくは精巣特異的なタンパク質の機能を調節することで、正常な前立腺特異的もしくは精巣特異的なタンパク質を適切な細胞に輸送することで、または正常もしくは変異型の前立腺特異的もしくは精巣特異的なタンパク質の量を変化させることで達成される。また、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子欠損を修正して、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質が関与する生理学的経路(例えば細胞内輸送経路)を修飾することも可能である。
【0078】
変異タンパク質を正常タンパク質に置換するためには、または、十分なもしくは正常な前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子タンパク質を発現していない細胞にタンパク質を添加するためには、大量の純粋な前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質を、対象タンパク質が発現している培養細胞系から得ることが必要な場合がある(例えば後述参照)。タンパク質の罹患組織への輸送は、適切なパッケージング系または投与系を用いることでその後達成できる。あるいは、前立腺特異的または精巣特異的な分子のアゴニストまたはアンタゴニストとして作用する小分子類似体を投与することで、所望の生理学的効果を得ることができる(後述参照)。
【0079】
遺伝子治療は、前立腺または精巣に特異的な遺伝子欠損によって生じる疾患を予防する、または緩和する別の治療法である。野生型の前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質をコードする核酸分子は、十分正常な前立腺特異的または精巣特異的な生物学的活性を欠く細胞(例えば前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群に変異を有する細胞)に輸送可能である。核酸分子は、それらが細胞に取り込まれて、有効な前立腺特異的または精巣特異的な機能をもたらすために十分な量のタンパク質が産生されるような形式でこれらの細胞に送達されなければならない。あるいは、一部の前立腺特異的または精巣特異的な変異の場合、遺伝子上に第2の変異を有する別のコピーの相同遺伝子を導入して得られる疾患の進行を遅らせたり前立腺特異的もしくは精巣特異的な活性を調節すること、対象となる変異を変化させること、または、別の遺伝子を用いて任意の負の作用をブロックすることが可能な場合がある。
【0080】
レトロウイルス、アデノウイルス、およびアデノ関連ウイルスのベクターを導入することは、体細胞を対象とした遺伝子治療に用いることができる。これは特に、感染効率ならびに安定な組込みおよび発現の効率が高いためである(例えば、Cayouetteら、Human Gene Therapy 8:423〜430、1997;Kidoら、Current Eye Research 15:833〜844、1996;Bloomerら、Journal of Virology 71:6641〜6649、1997;Naldiniら、Science 272:263〜267、1996;およびMiyoshiら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:10319〜1032、1997を参照)。例えば、完全長の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子、またはその一部をレトロウイルスベクターにクローニングして、その内因性プロモーターから、レトロウイルスの末端反復配列(LTR)から、または対象標的細胞(大動脈細胞または他の血管細胞など)に特異的なプロモーターのいずれかから発現を開始させることができる。使用可能な他のウイルスベクターは例えば、ワクシニアウイルス、ウシパピローマウイルス、またはヘルペスウイルス(エプスタイン・バーウイルスなど)を含むことができる(例えば、Miller、Human Gene Therapy 15〜14、1990;Friedman、Science 244:1275〜1281、1989;Eglitisら、BioTechniques 6:608〜614、1988;Tolstoshevら、Current Opinion in Biotechnology 1:55〜61、1990;Sharp、The Lancet 337:1277〜1278、1991;Correttaら、Nucleic Acid Research and Molecular Biology 36:311〜322、1987;Anderson、Science 226:401〜409、1984;Moen、 Blood Cells 17:407〜416、1991;またはMillerら、Biotechnology 7:980〜990、1989に記載されたベクターも参照)。レトロウイルスベクターは特によく開発されており、臨床の場で用いられている(Rosenbergら、N Engl. J. Med 323:370、1990;Andersonら、米国特許第5,399,346号)。
【0081】
遺伝子導入を、カルシウムリン酸法、DEAEデキストラン法、エレクトロポレーション法、プロトプラスト融合法、およびリポソーム法を含むがこれらに限定されない、任意の標準的な手法によるインビトロにおけるトランスフェクションを含む非ウイルス的手法を用いて達成することもできる。患者の罹患組織への正常遺伝子の移植は、正常な前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子を、培養可能な細胞にエクスビボで移した後に、細胞(またはその子孫)を標的組織に注入することにより達成することもできる。遺伝子治療を用いて前立腺特異的または精巣特異的な機能を抑制する他の方法には、前立腺特異的もしくは精巣特異的な抗体、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な抗体の一部を細胞内で発現させる方法などがある。例えば、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドに特異的に結合し、かつその生物学的活性を阻害するモノクローナル抗体をコードする遺伝子(または遺伝子断片)を、組織特異的な遺伝子調節配列の転写制御下に配置する。別の治療法では、前立腺特異的または精巣特異的な組換えポリペプチドを、罹患する恐れのある組織部位または実際に罹患した組織部位に(例えば注入により)直接投与するか、または(例えば任意の従来の組換えタンパク質投与法により)全身に投与する。前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの投与量は、個々の患者の大きさおよび健康状態を含むいくつかの因子の影響を受けるが、一般には1日あたり約0.006 mg/kg〜約0.6 mg/kgが、任意の薬学的に許容される剤形で成体に投与される。
【0082】
非ウイルス的な方法を用いて、治療用DNAを、前立腺特異的または精巣特異的な疾患が関わる疾患が発症すると予測される細胞内に導入することもできる。例えば、前立腺特異的もしくは精巣特異的な核酸分子、またはアンチセンスの核酸分子を、リポフェクション法(Felgnerら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:7413、1987;Onoら、Neuroscience Letters 17:259、1990;Brighamら、Am. J. Med. Sci. 298:278、1989;Staubingerら、Methods in Enzymology 101:512、1983)、アシアロオロソムコイド−ポリリシン接合法(Wuら、Journal of Biological Chemistry 263:14621、1988;Wuら、Journal of Biological Chemistry 264:16985、1989)、または、それほど好ましくはないものの、外科的条件下におけるマイクロインジェクション法(Wolffら、Science 247:1465、1990)で細胞に導入することができる。
【0083】
遺伝子治療法に用いられる前立腺特異的または精巣特異的なcDNAの発現は、任意の適切なプロモーター(例えば、ヒトサイトメガロウイルス(CMV)、シミアンウイルス40(SV40)、またはメタロチオネインのプロモーター)から誘導することが可能であり、任意の適切な哺乳動物の調節配列によって調節することができる。例えば、望ましいならば、特定の細胞で遺伝子発現を選択的に誘導することが知られているエンハンサーを用いることで、前立腺特異的または精巣特異的な発現を誘導することができる。使用されるエンハンサーには、組織または細胞に特異的なエンハンサーとして特徴づけられるエンハンサーが含まれうるが、これらに限定されない。あるいは、前立腺特異的または精巣特異的なゲノムクローンを、治療用構築物(このようなクローンを前立腺特異的または精巣特異的なcDNAを用いたハイブリダイゼーションで同定できる、前述)として用いることができれば、調節は、同種の調節配列によって、または望ましいならば、上述の任意のプロモーターまたは調節配列を含む異種供給源に由来する調節配列によって仲介して行うことができる。
【0084】
アンチセンスに基づく戦略を、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子機能を調べるためおよび、治療薬を設計する基礎として用いることができる。これらの戦略は、配列特異的な(転写または翻訳を介する)遺伝子発現の抑制が、ゲノムDNAまたはmRNAと相補的アンチセンス種との細胞内ハイブリダイゼーションによって達成可能であるという原理に基づいている。ハイブリッドRNA二重鎖が形成すると、標的となる前立腺特異的もしくは精巣特異的なコードゲノムDNA分子の転写、または標的となる前立腺特異的もしくは精巣特異的なmRNA分子のプロセシング、輸送、翻訳、もしくは安定性が妨害される。
【0085】
アンチセンス戦略を、さまざまなアプローチによって実施することができる。例えば、アンチセンスのオリゴヌクレオチド、またはアンチセンスのRNAを、細胞へ取り込まれる状態で被験者に直接導入(例えば静脈内注射)することができる。あるいは、アンチセンスRNA(またはアンチセンスRNAの断片)をコードするウイルスベクターまたはプラスミドベクターを細胞内にインビボまたはエクスビボで導入することができる。アンチセンスによる効果は、対照(センス)配列によって誘導可能であるが、表現型の変化の程度は非常に変化しやすい。アンチセンスによる効果によって誘導される表現型にもたらされる効果は、タンパク質量、タンパク質の活性測定値、および標的mRNA量などの基準値の変化に基づく。
【0086】
例えば、前立腺または精巣に特異的な遺伝子治療は、前立腺特異的または精巣特異的なアンチセンスmRNAを、野生型または変異型の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの発現によって有害な影響を受けると予想される細胞に直接投与することでも達成できる。アンチセンスの前立腺特異的または精巣特異的なmRNAを、任意の標準的な手法で作製および単離することができるが、高効率プロモーター(例えばT7プロモーター)の制御下に配置したアンチセンスの前立腺特異的または精巣特異的なcDNAを用いたインビトロ転写法で最も容易に作製することができる。アンチセンスの前立腺特異的または精巣特異的なmRNAの細胞への投与は、上述のような直接的な核酸分子導入法の任意の方法で実施することができる。
【0087】
遺伝子治療を用いて前立腺または精巣に特異的な機能を抑制する別の戦略には、前立腺特異的もしくは精巣特異的な抗体、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な抗体の一部の細胞内発現などがある。例えば、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドに特異的に結合してその生物学的活性を抑制するモノクローナル抗体をコードする遺伝子(または遺伝子断片)を、組織特異的な遺伝子調節配列の転写制御下に配置することができる。
【0088】
本発明に含まれる別の治療法では、組換え型の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを、罹患する可能性がある組織部位、または実際に罹患した組織部位に直接(例えば注射により)投与するか、または全身的に(例えば任意の従来の組換えタンパク質投与法で)投与する。前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの投与量は、個々の患者の大きさおよび健康状態を含むいくつかの因子の影響を受けるが、一般には1日あたり0.1 mg〜100 mgが、任意の薬学的に許容される剤形で成体に投与される。
【0089】
前立腺特異的もしくは精巣特異的な変異遺伝子、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な疾患を有すると診断された患者、あるいは、前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子変異、前立腺特異的もしくは精巣特異的な異常なポリペプチドもしくは核酸分子の発現(たとえ変異または発現パターンが前立腺特異的または精巣特異的な発現または生物学的活性に異常を未だ生じないとしても)、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な疾患に感受性があると診断された患者では、上述の任意の治療を、疾患表現型が発現する前に実施する。また、前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドもしくは核酸分子の発現、または前立腺特異的もしくは精巣特異的なポリペプチドもしくは核酸分子の生物学的活性を調節することを示す化合物を、罹患する恐れのある患者または実際に罹患している患者に、任意の標準的な投与量および投与経路で投与する。あるいは、前立腺特異的または精巣特異的なアンチセンスmRNAの発現構築物を用いた遺伝子治療を行うことで、完全な疾患発症が始まる前に遺伝子欠損を逆転または予防することができる。
【0090】
本発明の治療法は、いくつかの場合においては出生前治療を標的としている。例えば、前立腺特異的または精巣特異的な変異を有することがわかっている胎児に、前立腺特異的または精巣特異的な正常遺伝子を含む遺伝子治療用ベクターを投与する、または正常な前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質を投与する。このような治療は、わずかな時間しか必要としない場合もあれば、状況によっては患者の生涯を通して行う必要もある。しかし治療の継続を必要とするか否かは、例えば上述の診断法を用いて決定される。また上述の通り、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、または核酸分子の異常は、成人における疾患と関連しうるので、成人も本発明の治療法の対象となる。
【0091】
さらに、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを用いて、例えば前立腺癌細胞に対する免疫を生じやすくするために免疫系を高めることもできる。
【0092】
本発明の方法を用いて、本明細書に記載された任意の哺乳動物(例えばヒト、ペット、または家畜)に生じた疾患の診断または治療を行うことができる。非ヒト哺乳動物を治療または診断する場合は、使用する前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、核酸分子、または抗体は、好ましくは対象種に特異的なものである。
【0093】
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子の、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子によって調節される生物学的活性を調節する分子の同定
(本明細書に記載される)前立腺特異的または精巣特異的なcDNAの単離もまた、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子の生物学的活性を上昇または低下させる分子群の同定を促進する。同様に、活性が前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子の生物学的活性によって調節される分子群を同定することができる。一つの方法では、さまざまな濃度の候補分子を、前立腺特異的または精巣特異的なmRNAを発現する細胞の培養物に添加する。そして次に前立腺特異的または精巣特異的な生物学的活性を標準的な手法で測定する。生物学的活性の測定には、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質および核酸分子の発現レベルの測定、アンドロゲンに対する応答の測定、または細胞内における局在および輸送の測定が含まれるがこれらに限定されない。
【0094】
望ましいならば、候補調節因子が発現に及ぼす作用も、同じ一般的な方法および標準的な免疫学的検出法(前立腺特異的または精巣特異的な抗体(後述)を用いたウェスタンブロッティング、または免疫沈降法など)を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質産生のレベルで測定することができる。
【0095】
上述の方法でスクリーニング対象となる被験化合物は、化学物質でも、天然物質でも、または人工的に作製されたもののいずれでもよい。このような化合物には例えば、ポリペプチド、合成有機分子、天然有機分子、核酸分子、およびこれらの成分などが含まれるがこれらに限定されない。候補となる前立腺特異的または精巣特異的な調節因子には、ペプチド分子ならびに非ペプチド分子(例えば、細胞抽出物、哺乳動物の血清、または哺乳動物細胞を培養している増殖培地中に見出されるペプチド分子または非ペプチド分子)が含まれる。
【0096】
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、前立腺特異的または精巣特異的 な核酸分子、ならびに、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子の合成および機能の調節因子の投与
前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質、核酸分子、または調節因子を、薬学的に許容される希釈物、担体、または賦形剤に含まれる状態で、単位投与量を患者または実験動物に投与する。また従来の薬学的な処置を用いて、前立腺特異的もしくは精巣特異的な中和抗体、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な抑制性化合物(例えば、前立腺特異的もしくは精巣特異的なアンチセンス分子、または前立腺特異的もしくは精巣特異的な優性的に負の変異体)を、前立腺癌、精巣癌、良性前立腺肥大、または前立腺もしくは精巣の発生疾患などの前立腺特異的もしくは精巣特異的な疾患に罹患した患者に投与する適切な製剤または組成物を提供する。投与は、患者が症状を呈する前または後に始めることができる。
【0097】
任意の適切な投与経路を採用することが可能であり、例えば投与は、非経口的、静脈内、動脈内、皮下、筋肉内、頭蓋内、眼窩内、眼内、脳室内、関節内、髄腔内、大槽内、腹腔内、鼻腔内へ、肺深部への吸入、エアロゾル、坐薬使用、経口的、または局所的(例えば皮膚に浸透して血流に入る製剤を含む接着性パッチの貼付)であることができる。投与は、前立腺組織または精巣組織などの罹患組織に局所的であることが好ましい。治療用の剤形は、液状または懸濁液状とすることが可能であり、経口投与用には剤形は錠剤またはカプセル剤とすることが可能であり、また鼻腔内注入する剤形には粉末、点鼻薬、またはエアロゾルとすることが可能である。上記の任意の剤形は、徐放性の製剤であってよい。
【0098】
製剤を作製する当技術分野で周知の方法は、例えば「レミントン薬理学(Remington’s Pharmaceutical Sciences)」、第18版、A.Gennaro編、1990、Mack Publishing Company、ペンシルベニア州イーストンに記載されている。非経口投与用の剤形は例えば、滅菌水もしくは生理食塩水;ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール;植物油;または水素化ナフタレンなどの賦形剤を含む場合がある。徐放性で生体適合性があり、生分解性のラクチドポリマー、ラクチド/グリコライド共重合体、またはポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体を用いて化合物の放出を制御することができる。前立腺特異的または精巣特異的な調節化合物用の、有用であると考えられる他の非経口的輸送系には、エチレン−ビニル酢酸共重合体粒子、浸透圧ポンプ、移植可能な注入システム、およびリポソームなどが含まれる。吸入用の製剤には、例えば乳糖などの賦形剤が含まれうるほか、例えばポリオキシエチレン−9−ラウリルエーテル、グリココール酸、およびデオキシコール酸を含む水溶液とすることができるほか、点鼻薬またはゲル剤として投与する油性溶液とすることができる。
【0099】
前立腺特異的または精巣特異的な断片
前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質のさまざまな部分を含むポリペプチド断片は、タンパク質間相互作用および転写などの生物学的活性に重要な役割を果たすドメインの同定に有用である。本明細書に記載されたヌクレオチド配列を用いて、このような断片を作製する方法は当技術分野で周知である(例えばAusubelらの前述の論文を参照)。例えば前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の断片は、前立腺特異的または精巣特異的な所望の核酸分子断片を、前立腺特異的または精巣特異的な核酸配列を元に設計したオリゴヌクレオチドプライマーを用いてPCR増幅することで作製することができる。オリゴヌクレオチドプライマーは、増幅後の断片の、発現ベクター(例えば哺乳動物の発現ベクター、上記参照)のクローニング部位への挿入を可能とする固有の制限酵素切断部位を含むことが好ましい。次にこのベクターを、本明細書に記載された当技術分野で周知のさまざまな任意の方法で細胞(例えば哺乳動物細胞;上記参照)に人工的に導入し、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド断片を、この発現ベクターを含む細胞内に産生させる。
【0100】
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド断片(例えばキメラの融合タンパク質)を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドのさまざまな領域に特異的な抗体を産生させることもできる。好ましい前立腺特異的または精巣特異的な断片には、STMP1のN末端ドメイン(アミノ酸1位〜200位)、P5CRドメイン、およびそれらの断片を含む断片が含まれるがこれらに限定されない。
【0101】
前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質、ポリペプチド、およびポリペプチド断片の合成
分子生物学分野の当業者であれば、さまざまな発現系を用いて組換え型の前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質を作製することができることを理解すると思われる。用いられる宿主細胞の種類は本発明に重要ではない。前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質は、原核生物の宿主(例えば大腸菌)、または真核生物の宿主(例えば出芽酵母(S. cerevisiae)、Sf9細胞などの昆虫細胞、COS、NIH 3T3、CHO、またはHeLa細胞などの哺乳動物細胞)中で作製することができる。これらの細胞は例えば米国菌培養収集所(American Type Culture Collection)メリーランド州ロックビル(Rockville、MD)(Ausubelら、「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、John Wiley & Sons、ニューヨーク州ニューヨーク、1998も参照)から市販されている。形質転換の方法、および発現用輸送体(例えば発現ベクター)の選択は、選択される宿主系によって決まる。形質転換およびトランスフェクションの方法は、例えばアウスベル(Ausubel)ら、「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、John Wiley & Sons、ニューヨーク州ニューヨーク、1998に記載されており、発現用輸送体は例えば、パウエルズ(Pouwels)ら、「クローニングベクター:実験室マニュアル(Cloning Vectors:A Laboratory Manual)」、1985、補遺、1987に記載されたものから選択することができる。
【0102】
前立腺特異的または精巣特異的な核酸分子の特徴は、このような遺伝子群を、さまざまな細胞に導入することで、またはインビトロにおける細胞外の系を用いて分析される。次に、このような細胞または系で作られる前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の機能をさまざまな生理学的条件で調べる。また生化学的特性解析、大規模生産、抗体産生、および患者の治療に用いる前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の精製を可能とする、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子産物を過剰発現する細胞系を作製することができる。
【0103】
本発明のポリペプチドはインビボまたはインビトロで作製することが可能であり、また化学的に、および/または酵素を用いて修飾することができる。このようなポリペプチドは、ホルモン依存性の状態にある場合もない場合もある前立腺組織または前立腺癌細胞から単離することができる。あるいは、また特に大量(すなわち>10 mg)が望ましい場合、組換え体の(例えば、細菌、酵母、昆虫細胞、または哺乳動物細胞系における)産生を有利に用いて、かなりの量の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを作製することができる。
【0104】
さらに、組換え体の産生は、本発明のポリペプチドを作製する、より経済学的な方法を提供するだけでなく、特定の生化学的、触媒的、および物理的な性質に合わせたアミノ酸配列および組成の特異的な修飾も可能とする。例えば可溶性が高いことが望ましい場合、1個または複数の疎水性アミノ酸を親水性アミノ酸と置換するとよい。あるいは、触媒活性を上昇または低下させる必要がある場合は、1種または複数のアミノ酸を置換または除去するとよい。
【0105】
さらに別の例では、本発明のポリペプチドは、例えば、酵素学的に活性な相手(例えば色素形成用、または基質変換用)、およびGFP、EGFB、BFPなどの蛍光性の相手との融合体を含む融合タンパク質として合成することができる。
【0106】
対象となるポリペプチドの化学的および酵素学的な修飾に関しては、一機能性(monofunctional)および二機能性(bifunctional)のリンカーの付加、タンパク質性および非タンパク質性の巨大分子との結合、およびグリコシル化を含む多くの修飾が適切である。例えば一機能性および二機能性のリンカーは、ポリペプチドを固相支持体に固定する場合に、または対象ポリペプチドの免疫原性を高める分子に共有結合させる場合(例えばKLHまたはBSAとの結合)に特に有利である。あるいは、このようなポリペプチドを抗体または抗体断片に結合させることで、分子混合物からポリペプチドを速やかに回収することができる。他の結合には、血清中の半減期を延長させ、および/または免疫源性を低下させる分子(シクロデキストリンおよびポリエチレングリコールなど)とポリペプチドとの共有結合の形成および非共有結合の形成などがある。
【0107】
前立腺特異的または精巣特異的な抗体の利用
前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質に対する抗体を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質を検出する、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質の生物学的活性を抑制することができる。例えば、抗体または抗体の一部をコードする核酸分子を細胞内で発現させて、前立腺特異的または精巣特異的な機能を抑制することができる。また、このような抗体に、診断用または治療用に放射性核種やリポソームなどの化合物を結合させることができる。前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの活性を抑制する抗体は、野生型または変異型の前立腺特異的もしくは精巣特異的な遺伝子の不適当な発現に起因する疾患発生の予防または遅延にも有用でもある。例えば本発明の抗体を用いて、前立腺または精巣の組織切片における(例えば前立腺癌または精巣癌における)疾患特異的なマーカーの位置を決めたり、局所定量を行うことができる。
【0108】
前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子発現の検出
既に記載した通り、上述の抗体を用いて、前立腺特異的または精巣特異的なタンパク質発現のモニタリングを行うことができる。RNAのインサイチューハイブリダイゼーションを行うことで、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の発現を検出することができる。RNAインサイチューハイブリダイゼーション手法は、個々の細胞または組織に含まれる細胞RNAに対する特異的に標識した核酸プローブのハイブリダイゼーションを元にしている。したがってRNAインサイチューハイブリダイゼーションは、組織または時間に特異的な遺伝子発現を調べる強力な方法である。この方法では、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の固有の部分に対応するオリゴヌクレオチド、クローニングされたDNA断片、またはクローニングされたDNA断片のアンチセンスRNA転写物を用いて、例えばマウスなどの動物組織に含まれる特定のmRNA種を、さまざまな発生段階において検出する、または腫瘍の進行のモニタリングを行う。他の遺伝子発現検出法は当技術分野で周知であり、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子発現の検出に使用することができる。
【0109】
付加的な前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の同定
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)およびDNAハイブリダイゼーション、ならびにSSHおよび本明細書に記載された他の手法などの標準的な手法を用いて、他の種で前立腺特異的または精巣特異的な相同物を、およびヒトにおける他の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群をクローニングすることができる。前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子および相同物は、ヒトの前立腺特異的または精巣特異的なプローブまたはプライマーを用いたストリンジェンシーを落としたDNAハイブリダイゼーション、またはストリンジェンシーを落としたPCRを行って容易に同定することができる。ヒトの前立腺特異的または精巣特異的なアミノ酸をコードする縮重プライマーを用いるRT−PCRにより付加的な前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子および相同物をクローニングすることができる。
【0110】
他の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群には、病的な前立腺または精巣(例えば、前立腺癌、良性前立腺肥大、または精巣癌)に関わるさまざまな成長期および発生期で発現される遺伝子群、および薬剤療法の結果発現される遺伝子群が含まれる。
【0111】
トランスジェニック動物およびノックアウト動物の構築
前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子群の特性を解析することで、相同組換えによる前立腺特異的または精巣特異的なノックアウト動物モデルの開発を可能とする情報が得られる。好ましくは、前立腺特異的または精巣特異的なノックアウト動物は哺乳動物、最も好ましくはマウスである。同様に、前立腺特異的または精巣特異的な過剰発現の動物モデルは、一つまたは複数の前立腺特異的または精巣特異的な配列を標準的なトランスジェニック手法で動物ゲノムに組み込むことによって作製することができる。また、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子変異(例えば優性遺伝子変異)の作用は、変異型の前立腺特異的または精巣特異的な導入遺伝子を有するトランスジェニックマウスを用いて、またはそのような変異を標準的な相同組換え法で内因性の前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子に導入することで調べることができる。
【0112】
ノックアウトモデルの作製に使用可能な置換型標的ベクターは、例えば129/Sv(Stratagene Inc.、LaJolla、CA)などのマウス系列に由来するアイソジェニックなゲノムクローンを用いて構築することができる。標的ベクターを、適切に抽出した胚性幹(ES)細胞系にエレクトロポレーション法で導入することで、前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子の大きな切断型を有するES細胞系を作製することができる。キメラの初代マウスを作製するためには、標的細胞系をマウスの胞胚期胚に注射する。ヘテロ接合の子孫どうしを交配してホモ接合の個体を作製することができる。前立腺特異的または精巣特異的なノックアウトマウスは、胚発生および疾患において前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドおよび核酸分子の果たす役割を調べるためのツールとなる。また、このようなマウスは、インビボにおいて、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子に依存した経路、または前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドまたは核酸分子が影響を受けた経路が関わる疾患または状態を緩和させる治療化合物を検討するための手法となる。
【0113】
動物モデル
本発明の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドやアンチセンス化合物などを、前立腺または精巣の疾患の動物モデルで用いることで、本発明の治療法、診断法、およびスクリーニング法を検討することもできる。トランスジェニックマウスの例示的な前立腺癌モデルはTRAMPと呼ばれ、SV40のラージT抗原が前立腺に対する標的とされている(Greenbergら、PNAS 92、3439〜3443、1995)。別の試験系には、当技術分野で周知であり、また本明細書に記載されているCWR22(アンドロゲン依存性)およびCWR22R(アンドロゲン非依存性)の異種移植片がある。このような異種移植片の成長、PSA分泌、転移などは、本発明の前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチド、核酸分子、および他の化合物の有無をモニタリングすることができる。他の動物モデルには、例えば、他の種類の癌、または免疫不全動物(例えばヌードマウス)の動物モデルを使用することもできる。
【0114】
以下に挙げる実施例は、当業者が本発明ならびにその原理および利点をより適切に理解することを助けるために紹介する。これらの実施例は、本発明を説明するものであって、本発明の範囲を制限しない。
【0115】
実施例 1
前立腺特異的および精巣特異的な遺伝子群の抑制サブトラクション( subtraction )および Pzero へのサブクローニング
10種の異なる正常なヒト組織のポリA+ RNAに由来するcDNAを、正常なヒト前立腺のcDNAに対して、抑制サブトラクションハイブリダイゼーション(SSH)(Diatchenko、L.ら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93、6025〜6030、1996)により差し引き、得られたcDNA断片を適切なベクターにクローニングした。SSHは、正常なヒト組織(心臓、脳、胎盤、肺、肝臓、骨格筋、腎臓、脾臓、胸腺、および卵巣)から回収されたポリA+ RNAのプールに対する前立腺のポリA+ RNAを用いて文献記載の手順で行った(Clontech PCR−Select Cloning Kit)。二次PCR増幅(12サイクル)を行う際、反応物をフェノール/クロロホルムで抽出し、DNAをエタノールで沈殿させ、ペレットを70%エタノールで洗浄した。乾燥後にDNAペレットを0.2×TEまたはMQ dH2Oに溶解し、20 μlの反応液中で37℃で2時間かけてRsaIで切断してアダプターを切り出した。切断後、反応物を1.5%のアガロースゲルに、同じゲルの別のレーンにアプライした分子量マーカーとともに5 V/cmで40分かけて泳動した。この際、ゲルを短波長の紫外光に曝さないように注意した。アダプターのバンドを切り出し、ゲルを5 V/cmで15分間、逆電場中で泳動してcDNAのバンドを濃縮した。
【0116】
このゲルを可視化(長波長の紫外光)し、増幅された100 bp〜1 kbのcDNAを切り出した。このDNAをQAIEXゲルDNA精製キットで精製した。精製したDNAを、EcoRVで切断して脱リン酸化したpZERO(Invitrogen)にクローニングした。連結反応は、5% PEG、1×T4リガーゼ緩衝液の存在下で最終用量10 μl中で37℃で一晩行い、1 μlの連結混合物(PSL)の1/5の希釈液をDH10Bのエレクトロコンピテント細胞(効率は>1010)または同等物に導入した。コロニーを選択してcDNAの挿入片があることを確認した。このために、コロニーから直接、T7およびSP6をプライマーとしてPCRを行った。10%の反応物を1.5%のアガロースゲルに泳動し、増幅産物を可視化した。挿入片を有するコロニーを増殖させてグリセロールストック(15%)を作製して−80℃で保存した。
【0117】
実施例 2
リバースノーザンブロットおよび配列解析
PSL中のアンドロゲン応答遺伝子をクローニングするためにリバースノーザン手法を用いた(Hedrick、S.M.ら、Nature 308、149〜153、1984;Sakaguchi、N.ら、EMBO J 5:2139〜2147、1986)。この手法では、比較対象の2つの細胞集団から作製したRNAを用いてcDNAプローブを作製した後に、2種の同一なクローン群とハイブリダイズさせた。このためにPSLクローンをPCRで増幅し、96ウェルのフォーマットでナイロンフィルター上にスポットして、各セットが92クローンからなる2つの同一なブロットを作製した(残りの4スポットは正負の対照用に用いた)。プローブを作製するために、アンドロゲンに応答する前立腺癌細胞系LNCaPを使用し(Horoszewicz、J.S.ら、Cancer Res、43、1809〜1818、1983)、残りは未処理((−)プローブ)のままとするか、または合成アンドロゲンR1881で24時間かけて処理した((+)プローブ)。ポリA+ RNAをこの細胞から単離し、32P標識プローブの作製に用いた。(−)プローブおよび(+)プローブとのハイブリダイゼーションを行った後に、異なるハイブリダイゼーションを示したクローンを選択してさらに分析した(2次的なリバースノーザンブロット、およびノーザンブロットによる確認)。
【0118】
cDNAクローンに対するリバースノーザンスクリーニングは、基本的に文献に記載された手順を一部改変して行った(Hedrick、S.M.ら、前述;Sakaguchi、N.ら、前述)。段階6のPCR増幅物に由来するDNA(約400 ng)を、200 μlの0.4 M NaOH、10 mM EDTAで希釈し、ピペット操作によって十分混合した。95℃で5分間〜10分間インキュベートした後に試験管を氷中で冷却した。変性DNAを、2枚の別のZeta Probe GT+ メンブレン(Bio−Rad)上に、ドット−ブロット装置(Bio−Rad)を用いてブロットした。陽性対照(前立腺特異的抗原(PSA)のcDNA)および陰性対照(グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼ(G3PDH)のcDNA)のコロニーを各ブロット上(下の右側)に2個含めた。このメンブレンを2×SSCで洗浄して風乾した後に80℃で30分間加熱した。例示的なリバースノーザン分析を図1に示す。ここで、(−)ブロット(非刺激細胞から調製したプローブ)と比較して(+)ブロット(アンドロゲンで刺激した細胞から調製したプローブ)でPSAハイブリダイゼーションに実質的な上昇がみられたが、G3PDHのハイブリダイゼーションでは2つのブロット間に有意な変化が見られないことに注意されたい。矢頭は同実験で同定された陽性クローンを示す。
【0119】
単離された配列の組織特異的な性質を検証するために、陽性クローンを、複数の非前立腺組織試料のRNA調製物に対する標準的なノーザンブロットで調べた。図2は、NKX3Aをプローブとして用いた複数の組織を対象としたノーザンブロットを示し、陽性クローンで見られる例示的な組織発現パターンを示す。レーン1〜10およびレーン12〜16は非前立腺組織に由来するRNA調製物であり、レーン11は前立腺に由来するRNA調製物であり、レーン12は精巣に由来するRNA調製物である。
【0120】
既知の配列に対して有意な相同性をもたない(BLAST解析による)12個のクローンを前立腺組織およびLNCaP細胞から単離した。配列番号:1〜9は、前立腺において異なって発現されるアンドロゲン応答性遺伝子群として同定され、配列番号:10〜12は、LNCaP細胞において異なって発現されるアンドロゲン応答性遺伝子群として同定された。
【0121】
実施例 3
STMP1 の遺伝子および mRNA の単離および特性解析
正常な前立腺のcDNAライブラリーを対象に、5’RACE解析および3’RACE解析によりスクリーニングを行い、L74について完全長のcDNAを得た。L74の推定アミノ酸配列のコンピュータを用いた二次構造予測から、C末端側に6回膜貫通ドメインの存在が示唆されたので、L74を前立腺の6回膜貫通タンパク質1(STMP1)と命名した。
【0122】
完全長のSTMP1のcDNAを用いてBLAST解析を行ったところ、3’UTR領域にある313 bpの反復ユニットを除いてBACクローン(GenBankアクセッション番号AC002064)にマッチすることがわかったので、これをSTMP1遺伝子と認定し、第7染色体の長腕21番(Chr7q21)に位置付けた。反復領域は、BACクローンのクローニングまたは配列決定の過程で生じた人為産物(artifact)である可能性が高い。コンピュータによるエキソン/イントロンの境界分析、および完全長のcDNA配列とBACクローンとのアラインメントの結果、STMP1遺伝子が、6個のエキソンおよび5個のイントロンから構成されることが判明した(図4A)。転写開始部位、エキソンおよびイントロンの位置および大きさ、ならびに部分的なcDNAクローンL74の位置(黒い四角)を示す。開始コドン(atg)および終止コドン(tga)、ならびに推定ポリアデニル化シグナル(pA)も示す。先頭から2つのエキソンは短い非コード性のエキソン(83 bpと61 bp)であり、エキソン3〜6は、読み枠(ORF)をコードしており、それぞれ525 bp、528 bp、165 bp、および3281 bpである(図4C)。STMP1遺伝子全体は26 kbであり、これは部分的には、極めて大きなサイズのイントロン2(12713 bp)の存在による。STMP1の開始コドンの上流4 kb以内には3か所の異なるプロモーターが予測されるが、いずれにも明瞭なTATAボックスまたはCAATボックスのコンセンサス配列は認められないので、STMP1がTATAを含まないプロモーターから転写されることが示唆される。
【0123】
STMP1のcDNA(GenBankアクセッション番号AY008445)は、約1 kbの推定5’非翻訳領域(5’UTR)(RACE解析で推定)および、全cDNA配列の〜77%を占める約4 kbの異常に長い3’UTRを有する。ORFは第3エキソン内から開始し、490アミノ酸のタンパク質をコードすると推定される(図4B)。タンパク質モチーフを探索した結果、F209から開始する、STMP1のC末端側に6か所の推定膜貫通ドメインが見出された(図4Bおよび4E)。図にはORF周囲のcDNA配列のみを示す。エキソン−イントロンの境界を示し、また推定膜貫通ドメインの位置を強調表示する(TM1〜6)(図4B)。終止コドンには星印を付けて表示した。STMP1には図4F〜4K に示すように、2通りの選択的スプライシングの結果、2種のイソ型タンパク質を生じると推定される。
【0124】
実施例 4
STMP1 は、 6 回膜貫通ドメインを有するタンパク質の新規のサブファミリーのタンパク質である
STMP1の推定アミノ酸配列を対象としたGenBankのBLAST解析で、最近発見された、前立腺で多く発現する細胞膜タンパク質である2種の独立したESTおよびSTEAPが同定された。ClustalプログラムおよびGenDocプログラムで得られたこれらの配列のアラインメントを図5に示す。完全に保存された残基を黒い影をつけて示す。2つまたは3つの配列に保存されている残基は、それぞれ明灰色と暗灰色の影を付けて示す。このアラインメントから、EST BAA91839のcDNAは完全長に近いが、BAB15559のcDNAは部分的な配列であることが示唆された。
【0125】
STMP1に関連する2つのタンパク質の配列を決定した(図4Lと4MにそれぞれSTMP2とSTMP3を示す)。STMP2およびSTMP3の配列にはEST配列が含まれる。STMP2のGFP融合体はSTMP1と類似の局在を示している。STMP2もSTMP3も広く分布しており、前立腺以外の一部の組織ではより高いレベルで存在する。例えばSTMP2は胎盤および肺での発現が最も高く、心臓、肝臓、前立腺、および精巣でも強く発現しているのに対し、STMP3は肝臓での発現が最も高く、また心臓、胎盤、肺、腎臓、膵臓、前立腺、精巣、小腸、および結腸でも強く発現している。
【0126】
STMP1とSTMP2間の配列類似性は少なく、推定6回膜貫通のコードドメインが開始するSTMP1の210位の残基より手前では有意ではない。これはN末端領域が、STEAPとは異なる6回膜貫通タンパク質サブファミリーを形成するSTMPタンパク質間で構造的および機能的に関連することを示唆している。
【0127】
実施例 5
STMP1 の発現は前立腺に高度に集中している
次にSTMP1の発現プロファイルを、さまざまなヒト組織で、複数の組織を対象としたノーザンブロットとSTMP1プローブとをハイブリダイズさせるノーザン分析により決定した(「材料および方法」の項を参照)。図6Aに示すように、STMP1は、前立腺組織の6.5 kbの主要mRNA、および2.2 kb、4.0 kb、および4.5 kbの3種の非主要mRNAとハイブリダイズした。心臓および骨格筋の試料でG3PDHとの間で観察されるより強いハイブリダイゼーションは、これらの組織における強い発現に起因する。各レーンは以下の対象を示す:1=心臓、2=脳、3=胎盤、4=肺、5=肝臓、6=骨格筋、7=腎臓、8=膵臓、9=脾臓、10=胸腺、11=前立腺、12=精巣、13=卵巣、14=小腸、15=結腸、16=末梢血白血球。完全長の6.5 kbのmRNAの位置、ならびに低分子量のSTMP1の位置を図の左側の矢印で示した。6.5 kbのバンドは、前立腺と比較して心臓、脳、腎臓、膵臓、および卵巣で15倍〜20倍低いmRNAの発現を示し、他の組織では発現は検出されなかった。これとは対照的に、STMP1の選択的スプライシングによりコードされる3種の低分子量のmRNAは前立腺のみで検出された。グリセルアルデヒド3リン酸デヒドロゲナーゼ(G3PDH)のcDNAプローブとのハイブリダイゼーションでは、G3PDHが他の組織より多く含まれることがわかっている心臓および骨格筋を除いたレーンでほぼ同等のシグナルが得られた。以上のデータは、STMP1の発現が他の組織でも見られるものの前立腺で強いことと、STMP1が前立腺における発現が限定されるイソ型を有することを示している。
【0128】
実施例 6
STMP1 発現の特性解析
アンドロゲンは、正常な前立腺、および早期前立腺癌に対する主要なホルモン刺激なので、STMP1のアンドロゲン調節を、アンドロゲン応答性の前立腺癌細胞系LNCaP中でノーザン分析によって評価した。細胞は処理を行わなかったものと、図6に示すように時間の経過とともに増量した合成アンドロゲンR1881(10−8 M)で処理し、回収し、全RNAを単離してSTMP1のcDNAをプローブとしたノーザン分析を行ったものの2通りとした。同じメンブレンを対象に、アンドロゲン依存性遺伝子PSAをプローブとしてノーザン分析も行った。mRNA蓄積の相対的な誘導については、ホスフォイメージャー分析(Molecular Dynamics)で決定された値をレーンの下に示す。CWR22の異種移植片をヌードマウスで成長させ、腫瘍試料を性腺摘除前(t=0)、または性腺摘除の1週間後、2週間後、4週間後に回収した。全RNAを単離して同じプローブによるノーザン分析に用いた。臭化エチジウムで染色した18S RNAを、RNAの全体性およびローディングの対照として示す。6時間後の時点で、STMP1の発現は約25%上昇していたが、24時間までにこれは失われ、最終的には48時間の時点で基礎レベルと比較して20%低下していた。これとは対照的に、アンドロゲン制御遺伝子PSAのmRNAの蓄積は、アンドロゲンで刺激後に予想通り時間の経過とともに大きく上昇し、最終的には48時間後の時点で約22倍高いレベルとなった。STMP1のmRNAの蓄積の相対的な誘導をホスフォイメージャー分析で決定した値をレーンの下に示す。図6Bに示すように、STMP1は、未処理のLNCaP細胞およびR1881で処理したLNCaP細胞とで同様の発現レベルを示した。この結果は、STMP1の発現が、LNCaP細胞中においてアンドロゲンによって大きく調節されているわけではないことを示している。
【0129】
インビボにおけるSTMP1発現のアンドロゲンによる調節の可能性を判定するために、原発性ヒト前立腺腫瘍に由来するアンドロゲン依存性の異種移植モデルCWR22を用いた(Wainstein、M.A.ら、Cancer Res 54、6049〜6052、1994)。成長がアンドロゲンに依存することから、ヌードマウスにおけるCWR22の腫瘍は、性腺摘除後に顕著な退縮を示し、完全に退縮してもよい。CWR22の異種移植片をヌードマウスで、テストステロンペレットを持続的に放出させながら成長させた。腫瘍が成長後、マウスの性腺を摘除し、テストステロンペレットを除き、退縮しつつある腫瘍を性腺摘除の1週間後、2週間後、4週間後に採取した。この腫瘍試料から全RNAを調製してノーザン分析に用いた。図6Bに示すように、LNCaP細胞で見られた結果と同様に、CWR22腫瘍におけるSTMP1 mRNAの蓄積には、性腺摘除後に有意な変化は認められず、またアンドロゲンの存在の影響を受けなかった(CWR22の2週間後の時点における試料に対するRNAのローディング量が少ないことに注意されたい)。これとは対照的に、アンドロゲンで制御される遺伝子PSAのmRNAの蓄積は、性腺摘除後に大きく低下し、性腺摘除の2週間後までに摘除前の量の約16%に落ち込んだ。以上の結果はLNCaP細胞で得られた知見と一致するので、前立腺癌細胞におけるSTMP1の発現がアンドロゲンによって有意に調節されていないことがわかる。STMP1の発現は、LNCaP細胞と比較してCWR22腫瘍では実質的に低かった。
【0130】
STMP1の発現プロファイルについても、アンドロゲンに依存しない前立腺癌細胞系PC3およびDU145、ならびに進行前立腺癌(図6C)の代表である4種の独立したCWR22腫瘍の再発性派生物(CWR22Rと命名)で分析した(Nagabhushan、M.ら、Cancer Res 56、3042〜3046、1996)。LNCaP細胞(R1881(10−8 M)の存在下(+)または非存在下(−))、PC−3細胞、またはDU−145細胞を成長させて全RNAを単離した。アンドロゲンに依存しないヒト前立腺癌異種移植片CWR22Rの4種の独立系列をヌードマウスで成長させ、腫瘍を採取して全RNAを単離し、STMP1またはアンドロゲン標的遺伝子NKX3.1のcDNAをプローブとしたノーザン分析に用いた。臭化エチジウムで染色した18S RNAを、RNAの全体性およびローディングの対照として示す。ホスフォイメージャー分析(Molecular Dynamics)で決定したSTMP1およびNKX3JのmRNA蓄積の相対的な誘導をレーンの下に示す。図6Cに示すように、STMP1の発現は、LNCaP細胞では強かったものの、アンドロゲン標的遺伝子NKX3.1の約9倍の誘導と比較して、R1881処理に応じた変化は有意ではなかった。アンドロゲンに依存しない前立腺癌細胞系PC−3またはDU−145では、NKX3.1の場合と同様にSTMP1の発現は認められなかった。これとは対照的に、検討した4種すべての独立したCWR22R異種移植片系列に由来する腫瘍ではSTMP1の発現は有意であり、その範囲はLNCaP細胞で認められた値の約30%〜60%であった。同様の過剰発現パターンはNKX3.1(図6C)でも認められ、これは過去の知見と一致していた(Korkmaz、K.S.ら、Gene 260、25〜36、2000)。
【0131】
STMP1の発現プロファイルの興味深い特徴は、たとえアンドロゲン依存性のCWR22の異種移植片で低く発現する場合であっても、アンドロゲン受容体(AR)が陽性であるもののアンドロゲンには応答しない再発性のCWR22Rで強く発現するという点である。これは前立腺腫瘍がアンドロゲンに依存する相からアンドロゲンに依存しない相へ進行するとSTMP1の発現が脱制御されることを意味する。またSTMP1はAR陰性の前立腺癌細胞系PC−3およびDU−145では発現されないが、AR陽性の細胞系LNCaP、ならびにCWR22およびCWR22Rの異種移植片では強く発現される。したがってSTMP1の発現は、細胞内における機能型ARの有無に相関する。
【0132】
アンドロゲンが、正常な前立腺の発生および維持、ならびに前立腺癌の開始および進行の両方に重要な役割を果たすことは50年以上も前から知られている。アンドロゲンを除去すると、正常な前立腺、ならびにアンドロゲンに依存する疾患の初期段階の前立腺腫瘍に退縮がみられる。したがって、アンドロゲンの除去は通常、腫瘍の成長を逆転させる治療法として用いられている。しかしながら前立腺腫瘍の場合は、アンドロゲンに依存しない状態においては、数か月または数年後にほぼすべての症例で腫瘍が再発する。現時点で有効な治療法はなく、また生存時の予後は極めて悪い。STMP1は、このような後期アンドロゲン非感受性状態で過剰に発現されるので、前立腺癌の診断および治療に応用する際の有用なツールとなる。
【0133】
これらのデータは、STMP1の発現が、前立腺癌がアンドロゲン依存性状態からアンドロゲン非依存性状態へ進行したときに調節解除されることを示している。
【0134】
実施例 7
STMP1 の細胞内における局在
STMP1の細胞内における局在パターンを解明するために、緑色蛍光タンパク質(GFP)−STMP1融合タンパク質を作製した。このようなGFPキメラタンパク質の使用は最近になって、細胞内におけるタンパク質の局在および動態を評価する標準的な方法となりつつある。COS−1細胞に一過的にGFP−STMP1をトランスフェクトして固定し、「材料および方法」で説明した共焦点顕微鏡による観察用に処理した。
【0135】
z軸に沿った一連の11枚の共焦点観察用の切片を1個の細胞から名目上100 nmの間隔をおいて得た。3枚の連続切片と、全11枚の切片を観察した投射像を図7Aに示す。矢印は、大きさ、形状、および位置の異なる管状−小胞状の構造(tublar−vesicular structures;VTS)を示す(バーの長さは5 μm)。全11枚のz面切片のうち、GFP−STMP1は、ゴルジ複合体に特徴的な明るい核周辺分布パターンを示した。またGFP−STMP1は、細胞質全体および細胞周辺部(z−7、投射像)において、さまざまな大きさのスポット内で分散していた。このような明るい蛍光スポットの一部は、形状が管状(z−6、矢印および図8)、または小胞状(z−5、矢印)である。
【0136】
GFP−STMP1がゴルジ複合体に局在するか否かをより直接的に判定するために、発明者らは、その細胞内分布を、2種の十分に特性が明らかなゴルジマーカーである、ゴルジ装置の内側にある酵素マンノシダーゼII(ManII)(Rabouille、C.ら、J Cell Sci 108、1617〜1627、1995)、およびコートタンパク質β−COP(Pepperkok、R.ら、Cell 74、71〜82、1993)と比較した。COS−1細胞にGFP−STMP1をトランスフェクトし、固定し、適切な一次抗体および二次抗体で標識し、共焦点レーザー走査型顕微鏡で画像を得た。緑色のGFP−STMP1の蛍光、ならびに赤色(テキサスレッドで標識した二次抗血清)のβ−COPおよびManIIの蛍光を共焦点レーザー顕微鏡で検出した。右側のパネルは、共局在の領域を示す黄色/橙色染色のオーバーレイ画像を示す。バーの長さは5 μmを示す。図7Bに示すように、GFP−STMP1の分布がゴルジ複合体全体に拡張していたことは、ManIIとβ−COPの両方と有意に共局在することから明らかであった。しかしながら、GFP−STMP1と両ゴルジマーカーとの間で重複していない一部の領域が認められ、これはSTMP1が、2つのマーカーと比べて少なくとも部分的にはゴルジ複合体内で異なって局在することを示唆している。
【0137】
GFP−STMP1はVTSと結びついているので(図7Aおよび図8)、GFP−STMP1の、形質膜、分泌小胞、またはリソソームへ向かうタンパク質のソーティングに重要な部位であるトランス−ゴルジ網(TGN)へのより特異的な局在の評価を行った(Farquhar、M.G.およびPalade、G.E. Trends Cell Biol 8、2〜10、1998;Mellman、I.およびWarren、G.、Cell 100、99〜112、2000;Lemmon、S.K.およびTraub、L.M.、Curr Opin Cell Biol 12、457〜466、2000)。TGNと形質膜の間を往復するTGNに存在するタンパク質であるTGN46に対する抗体(Prescott ARら、Eur J Cell Biol 72、238〜246、1997;Ponnambalam、S.ら、J Cell Sci. 109、675〜685、1996)を、免疫蛍光顕微鏡を用いた上述の実験に用いた。図7Bに示すように、GFP−STMP1は、TGN46とともに広範囲に共局在し、これはManIIおよびβ−COPで観察される結果より大きいことから、ゴルジ複合体ではSTMP1が主にTGNに局在していることがわかる。またTGN46に関する画像が低倍率の対物レンズで得られた点に注意されたい。
【0138】
実施例 8
STMP1 は、ゴルジと形質膜の間を往復し、初期エンドソームと共局在する
GFP−STMP1の動的特性および細胞内輸送を、生細胞を対象に共焦点低速度画像化法で調べた。COS−1細胞にGFP−STMP1を一過的にトランスフェクトさせ、その16時間後に、12枚の連続画像を生細胞を対象に20秒ごとに37℃で、共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いて得た(図8)。上のパネルは、VTSの拡張とゴルジ体への復帰を示す(白い矢印)。中央のパネルと下のパネルの最初の画像(160s)では、赤い矢印が、VTSがゴルジ体から細胞周辺部へ移動したことを示す。下のパネルでは、黄色の矢印が、細胞端からゴルジ体へのVTSの動きを示している。以上の結果は、複数の低速度分析の代表的な結果であって、画像の変化が焦点面からの運動によらないことに注意されたい。バーの長さは5 μmを示す。
【0139】
図8に示すように、VTSの一部は、ゴルジ複合体と解離または結合していた。このようなVTSは極めて動的であり、大きさはさまざまであった。VTSの一部は直線的または曲線的な経路をたどり、一部は、少し進んでは止まるように移動し、一部は跳躍的な動きを示した。上のパネルで示すVTS(白い矢印)は、ゴルジから離れた後に再び戻ってきた。中央のパネルと下のパネルの最初の画像におけるVTS(赤い矢印)はゴルジ複合体から離れ、一時停止した後に、細胞周辺部に向かって、細胞の端で消失するまで動いた。これはSTMP1が分泌性経路と関連していることを示唆している。下のパネルのVTS(黄色の矢印)は、細胞周辺部からゴルジ体へ動いており、STMP1が飲食作用経路に局在することを示唆している。
【0140】
実施例 9
GFP−STMP1 と初期エンドソームマーカー EEA1 との共局在
GFP−STMP1が飲食作用経路と結合するか否かを調べるために、GFP−STMP1の細胞内分布を、初期エンドソームタンパク質EEA1(Stenmark、H.ら、J Biol Chem 271、204048〜204054、1996)の細胞内分布と比較した。COS−1細胞にGFP−STMP1を一過的にトランスフェクトし、固定し、EEA1抗体で免疫染色を行い、共焦点レーザー走査型顕微鏡で観察した。緑色のGFP−STMP1の蛍光と、赤色(テキサスレッドで標識した二次抗血清)のEEA1の蛍光を共焦点レーザー顕微鏡で検出した。右側のパネルは、共局在領域を示す黄色/橙色の染色とのオーバーレイ画像を示す。矢印はEEA1とSTMP1の両方を含む細胞周辺部におけるVTSの例を示す。バーの長さは5 μmを示す。図9に示すように、EEA1は、トランスフェクト細胞と非トランスフェクト細胞の両方で類似の細胞内分布を示した。またGFP−STMP1は、細胞周辺部とさらには核周辺領域(図9、矢印)の両方でEEA1とともに顕著に共局在していたことから、STMP1が初期エンドソームおよび飲食作用経路と結びついていることが示唆される。
【0141】
実施例 10
SSH9 の遺伝子および mRNA の単離と特性解析
SSH9遺伝子を同定して遺伝子地図作製した(mapped)(図10)。推定プロモーター部位、転写開始部位、ならびにエキソンおよびイントロンの位置および大きさを示す。開始コドンおよび終止コドン、ならびに2種類の選択的スプライシング転写物を生じる2か所のポリアデニル化シグナルも合わせて示す。図11A〜Cは、SSH9のヌクレオチド配列および予測アミノ酸配列、ならびに推定プロモーター配列およびエキソン−イントロン境界を示す。
【0142】
さまざまなヒト組織を対象にノーザン分析(図12C)で決定したSSH9の発現プロファイルから、SSH9の0.7 kbのスプライス変種が、高度に精巣特異的であり、また1.4 kbの転写物が前立腺および精巣の両方で発現されていることがわかった。
【0143】
アンドロゲンによりSSH9の調節がなされるか否かはLNCaP細胞およびCWR22異種移植片(図12A)で調べ、SSH9がLNCaP細胞では調節されていないが、CWR22異種移植片では調節されていることがわかった。SSH9の発現プロファイルについても、アンドロゲンに依存しない前立腺癌細胞系PC3およびDU145、ならびにCWR22R細胞(図12A)で調べた。
【0144】
実施例 11
PSL22 の遺伝子および mRNA の単離と特性解析
PSL22遺伝子を同定して遺伝子地図作製した(図13)。エキソンおよびイントロンの位置および大きさ、部分的なcDNAクローンの位置(黒い四角)、ならびに完全長のcDNAクローンとGenBankアクセッション番号AC008551およびAC011449とのアラインメントを示す。図14A〜Cは、PSL22のORFのヌクレオチド配列、cDNAおよび推定アミノ酸配列、ならびに推定プロモーター、エキソン、およびUTR配列を示す。
【0145】
PSL22の推定アミノ酸配列とGenBankのBLAST解析から、PSL22がRho結合タンパク質であることがわかった。図15に、PSL22と関連タンパク質との複数の配列アラインメントを示す。完全に保存された残基を黒色で示し、3種の配列で認められる残基は影を付けて示す。
【0146】
さまざまなヒト組織を対象にノーザン分析(図16B)で決定されたPSL22の発現プロファイルから、最も強い発現が前立腺で認められ、強い発現が腎臓、膵臓、および結腸で認められることがわかった。
【0147】
アンドロゲンによるPSL22の調節を、LNCaP細胞、アンドロゲンに依存しない前立腺癌細胞系PC3およびDU145、ならびにCWR22R細胞で調べた(図16A)。この結果から、PSL22が、それを高度に発現するLNCaP細胞ではアンドロゲンで調節されるが、PC3細胞およびDU145細胞ではアンドロゲンで調節されないことがわかった。
【0148】
実施例 12
材料および方法
以下の材料および方法を用いて、本明細書に記載される例示的な実験を行った。これらの材料および方法が、本発明の性質を変えずに変更されることが当業者には理解される。
【0149】
プローブ
ポリA+ RNA 1 μg [(−)または(+)]
ランダムプライマー(N7) 200 ng
RNAse非含有滅菌水を加えて20 μlにする。
70℃で10分間加熱し、氷上で冷却する。
【0150】
RNA試料を加熱しながら以下の溶液を調製する:
5×第1鎖緩衝液 10 μl
0.1 mM DTT 5 μl
各10 mMのdTTP+dGTP 2 μl
32Pα dATP 5 μl
32Pα dCTP 5 μl
Superscript II(200 U/μl、BRL) 2 μl
【0151】
この溶液をピペッティングで混合し、軽く遠心し、25℃で5分間インキュベートした後に37℃で1時間さらにインキュベートした。2 μlの10 mM dCTP+dATPを添加し、混合物を37℃で30分間インキュベートした後に70℃で10分間加熱して不活性化した。取り込まれなかったヌクレオチドは、G25カラム(Bio−Rad)を用いて除いた。また比活性(5×108 cpm/μgを上回らなければならない)を算出した。
【0152】
ハイブリダイゼーション
調製直後の25 mlのハイブリダイゼーション混合物(7% SDS、0.5 M NaHPO4、1 mM EDTA)を65℃で事前に保温し、その12.5 mlを各メンブレンのプレハイブリダイゼーション(65℃で5分〜10分)に用いた。このプローブを3分間〜5分間95℃で加熱して変性させ、65℃のプレハイブリダイゼーション混合物に移した。ハイブリダイゼーションは65℃で一晩行った。
【0153】
洗浄
洗浄液I(2×SSCおよび1% SDS)および洗浄液II(0.1×SSCおよび0.5% SDS)を事前に保温しておき、メンブレンを溶液Iで1回洗浄し、その後溶液IIで30分間65℃で洗浄した。メンブレンをプラスチック製ラップで覆い、ホスフォイメージャースクリーン(phoshorimage screen)を感光した。
【0154】
選択
(−)ブロットと(+)ブロットで差を示したクローンを選択した(通常、各ブロット対につき1個〜8個)。第2ラウンドの、確認目的のリバースノーザン分析を行った(この場合、個々のクローンを各ブロットに2回スポットした)。ホスフォイメージャー分析を行った後に、0.1×SSCおよび0.5% SDS中で2×15分間かけて95℃でブロットから付着物をはがし、PSAプローブとハイブリダイズさせた(または使用されるホルモンに応じて、検討対象組織の任意の多量の標的遺伝子用プローブを用いた)。PSAとは異なることが確認されたクローンについては、二次的なリバースノーザン分析における発現の差については、確立されたプロトコールにしたがってノーザン分析を行った。R1881によるLNCaP細胞、ならびにアンドロゲン除去時はCWR22異種移植片モデル(Wainstein、M.A.ら、Cancer Res. 54、6049〜6052、1994)、およびアンドロゲンに依存しないCWR22R再発性異種移植片(Nagabhushan、M.ら、Cancer Res. 56、3042〜6、1996)の誘導の経時変化を用いた。
【0155】
配列解析
配列解析は、ABI自動シーケンサーを用いてジデオキシ鎖停止法で行った。相同性検索は基本的なBLASTアルゴリズムで行った。図3は単離されたクローンのBLAST解析で得られた結果、および既知遺伝子に対する相同性の表を示す(有意な相同性のカットオフ値は同一性50%とした)。
【0156】
LNCaP 細胞からの前立腺癌関連遺伝子群の単離
前立腺癌細胞系LNCaPを2つのバッチで、文献で報告された条件と同様の培養条件で培養した(Horoszewicz JSら、Cancer Res、43:1809〜1818、1983)。最初のバッチは未処理のままとし、第2のバッチは、合成アンドロゲンR1881で24時間処理した。両バッチに由来する細胞を回収して、各バッチから全RNAを単離した。全RNAから、ポリA+ RNAを標準的手法で回収し、抑制サブトラクションハイブリダイゼーション(SSH;Diatchenkoら、前述)手法に用いて、ホルモンで調節される遺伝子群を同定した。SSH手法のテスターは未処理細胞に由来するcDNAとし、ドライバーはR1881で処理された細胞に由来するcDNAとした。抑制サブトラクションのプロトコールは、元の記述の方法にしたがって行った(Diatchenkoら、前述)。
【0157】
細胞培養
LNCaP、PC−3、およびDU−145の各細胞を日常的な方法で維持し、文献に記載された方法で処理した(Korkmaz、K.S.ら、DNA Cell Biol 19、499〜506、2000;Korkmaz、K.S.ら、Gene 260、25〜36、2000)。
【0158】
異種移植片の調査
CWR22異種移植片、およびCWR22R異種移植片を有するマウスの腫瘍の移植、成長、および回収は文献に記載された方法で行った(Wainstein、M.A.、前述、Nagabhushan、M.、前述)。
【0159】
クローニングおよびプラスミドの構築
262 bpのcDNA断片を、前立腺特異的ライブラリーのスクリーニングから最初に得て(Ausubel、F.M.ら、(1997) 「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、John Wiley and Sons、ニューヨーク)、L74と命名した。cDNA末端5’迅速増幅法(5’RACE法)を、正常な前立腺組織(Clontech)、および/または製造業者の推奨にしたがって作製したSMART−RACE LNCaP cDNAライブラリー(Clontech)から調製したMarathon−Ready cDNAを用いて行った(オリゴヌクレオチド配列は要望に応じて開示)。RACE産物をpCRII−TOPO(Invitrogen)にクローニングし、陽性クローンをサザン分析法で確認し、配列を決定した。並行して、正常なヒト前立腺のプール(Clontech)から作製したλgt10 cDNAライブラリーのスクリーニングを確立した手法で行って追加のクローンを得た。重複するクローンを用いて完全長のSTMP1のcDNA配列を推定した。
【0160】
完全長のSTMP1のORFを、開始コドンおよび終止コドンの中央付近に相当するプライマー(配列は要望に応じて開示)を用いて増幅し、ベクターpcDNA3.1−NT−GFP−TOPO(Invitrogen)を用いて同じフレームで緑色蛍光タンパク質(GFP)のC末端に融合させてGFP−STMP1を作製した。
【0161】
ノーザン分析
全RNAを1段階グアニジンチオシアネート手法で調製し、ノーザン分析に用いた(18)。1レーンにつき15 μgの全RNAを用いた。プローブはランダムプライミング法で作製され、>3×108 dpm/μgの比活性を有していた。145 bp〜2202 bpのSTMP1のcDNA断片をプローブとして用いた。バンドを可視化して、ホスフォイメージャー分析(Molecular Dynamics)で定量した。
【0162】
共焦点顕微鏡による観察
COS−1細胞に、BTX方形波パルス発生装置を用いるエレクトロポレーション法で、150 Vで1 msの設定で一過的にトランスフェクトした。細胞は、間接免疫蛍光用には6ウェルの組織培養プレート上に置いたカバースリップ上、または生細胞の顕微鏡観察用にはLab−Tekチャンバードカバーグラス(Chambered Coverglass)(Nalge Nunc International)上で成長させた。一過的にトランスフェクトした細胞は、トランスフェクションの16時間後にライカ社製のTCS−SP共焦点顕微鏡で観察した。生細胞を対象としたすべての操作を37℃で行った。
【0163】
間接免疫蛍光法
間接免疫蛍光法は文献に記載された方法で実施した(Misteli、T.およびSpector、D.L. Mol Cell 3、697〜705、1999)。以下に挙げる抗体を用いた:抗β−コートタンパク質(β−COP)抗血清(J. Lippmcott−Schwartzから供与)、抗マンノシダーゼII(T. Misteliから供与)、抗TGN46(Serotec、J.S. Bonifacinoから供与)、および抗EEA1(Affinity Biotechnologies)。マウスおよびウサギに特異的なテキサスレッドを結合させた二次抗体は、ICN Biomedicals社(CostaMesa、CA)から購入した。
【0164】
その他の態様
本明細書で言及したすべての出版物および特許出願は、個々の独立した出版物または特許出願が、具体的および個別に参照として組み入れられる同じ程度で参照として本明細書に組み入れられる。本発明は、本発明の特定の態様について記載されているが、さらなる変更が可能であることが理解され、またこの出願は、一般に、本発明の原理に従う、本発明の任意の変形形態、使用、または応用を含むことを意図し、本発明が関する当技術分野の既知の実行法または慣行に含まれる本発明の開示からの逸脱が含まれ、また、上文に記載された本質的特徴に応用されうることが理解され、添付の特許請求の範囲に従う。
【図面の簡単な説明】
【図1】前立腺特異的なcDNAライブラリーの複数のクローンの例示的なリバースノーザン分析を示す。
【図2】複数の組織の例示的なノーザンブロットを示す。
【図3】前立腺組織およびLNCaP細胞から単離された12個のクローンのヌクレオチド配列(配列番号:1〜12)を示す表である。
【図4A】STMP1遺伝子の構造を示す略図である。
【図4B】STMP1のイントロン境界配列を含むヌクレオチド配列(配列番号:13)、および推定アミノ酸配列(配列番号:14)を示す。
【図4C】STMP1のエキソンおよび3’UTRのヌクレオチド配列を示す(配列番号:15〜21)。
【図4D】STMP1のORFのヌクレオチド配列を示す(配列番号:22)。
【図4E】STMP1のcDNA配列(配列番号:23)、および推定アミノ酸配列(配列番号:14)を示す。
【図4F】STMP1 ORF2のエキソンおよび3’UTRのヌクレオチド配列(配列番号:17〜20および24〜26)を示す。
【図4G】STMP1 ORF2のORFのヌクレオチド配列(配列番号:27)を示す。
【図4H】STMP1 ORF2のcDNA配列(配列番号:28)、および推定アミノ酸配列(配列番号:29)を示す。
【図4I】STMP1 ORF3のエキソンおよび3’UTRのヌクレオチド配列(配列番号:17〜19および24〜26)を示す。
【図4J】STMP1 ORF3のORFのヌクレオチド配列(配列番号:30)を示す。
【図4K】STMP1 ORF3のcDNA配列(配列番号:31)、および推定アミノ酸配列(配列番号:32)を示す。
【図4L】STMP2のcDNA配列(配列番号:33)、および推定アミノ酸配列(配列番号:34)を示す。
【図4M】STMP3のcDNA配列(配列番号:35)、および推定アミノ酸配列(配列番号:36)を示す。
【図5】STMP1(配列番号:14)の配列とSTEAP(配列番号:37、アクセッション番号AF186249)、および2つのEST(アクセッション番号BAA91839およびBAB15559;それぞれ配列番号:38および39)との配列アラインメントを示す。
【図6】図6Aは、STMP1またはG3PDHのcDNAをプローブとして、複数の組織のノーザンブロットを示す。図6Bは、アンドロゲン応答性の前立腺癌細胞系LNCaP、およびCWR22ヒト前立腺癌異種移植片モデルにおける、STMP1およびPSAをプローブとしたノーザンブロットである。図6Cは、LNCaP、PC−3、およびDU−145の細胞系、ならびにCWR22Rヒト前立腺癌異種移植片モデルにおける、STMP1およびNKX3Aをプローブとしたノーザンブロットである。
【図7A】GFP−STMP1で一過的にトランスフェクトしたCOS−1細胞の蛍光顕微鏡画像を示す。
【図7B】GFP−STMP1で一過的にトランスフェクトし、ゴルジマーカーに対する抗体で標識したCOS−1細胞の蛍光顕微鏡画像を示す。
【図8】GFP−STMP1で一過的にトランスフェクトし、生細胞を共焦点顕微鏡で観察したCOS−1細胞の蛍光顕微鏡画像を示す。
【図9】GFP−STMP1で一過的にトランスフェクトし、初期エンドソームマーカーに対する抗体で標識したCOS−1細胞の蛍光顕微鏡画像を示す。
【図10】SSH9遺伝子の構造およびSSH9遺伝子から転写された2種のmRNAを示す略図である。
【図11A】SSH9のcDNA(配列番号:40)および推定アミノ酸配列(配列番号:41)を示す。
【図11B】SSH9の推定プロモーター配列(配列番号:42)を示す。
【図11C】SSH9の推定イントロン−エキソン境界(配列番号:43〜50)を示す。
【図12】図12Aは、アンドロゲン応答性の前立腺癌細胞系LNCaP細胞において、およびCWR22ヒト前立腺癌異種移植片モデルにおいて、SSH9をプローブとしたノーザンブロットである。図12Bは、LNCaP、PC−3、およびDU−145の細胞系、ならびにCWR22Rヒト前立腺癌異種移植片モデルにおいて、SSH9をプローブとしたノーザンブロットである。図12Cは、SSH9またはGAPDHのcDNAをプローブとした、複数の組織のノーザンブロットである。
【図13】PSL22遺伝子構造を示す略図である。
【図14A】PSL22のORFのヌクレオチド配列(配列番号:51)を示す。
【図14B】PSL22のcDNA配列(配列番号:52)および推定アミノ酸配列(配列番号:53)を示す。
【図14C】PSL22のTATAプロモーターおよび転写開始部位、エキソン、ならびに5’および3’のUTRのヌクレオチド配列を示す(配列番号:54〜70)。
【図15】PSL22(RhoBP)(配列番号:53)の、EST NP032190(mRhoph)、AF132025(dRhoph)、およびBAB23615(配列番号:71〜73)との配列アラインメントを示す。
【図16】図16Aは、LNCaP、PC−3、およびDU−145細胞系、ならびにCWR22R ヒト前立腺癌異種移植片モデルにおける、PSL22をプローブとしたノーザンブロットである。図16Bは、PSL22のcDNAをプローブとした、複数の組織のノーザンブロットである。[0001]
Field of the invention
The present invention relates generally to the treatment of diseases associated with prostate and testicular dysfunction and cell proliferation, and more particularly, to the identification and use of novel genes for the diagnosis and treatment of such diseases.
[0002]
Background of the Invention
Genitourinary disorders are often difficult to diagnose and treat effectively. This is because genitourinary disorders exist non-specifically. Two causes of urogenital disease are prostate and testicular disease.
[0003]
The prostate is a gland of various sizes within the male pelvis, consisting of a wide variety of cells, including epithelial cells and stromal cells. Diseases involving the prostate include prostate cancer, benign prostatic hyperplasia, and prostatitis. The male hormone testosterone and other androgen-related hormones play a major role in prostate growth and function. The testis is also the organ where many diseases occur, including abnormalities, inflammation, and cancer.
[0004]
Prostate cancer is the most commonly diagnosed cancer in men and is the second leading cause of cancer death after skin cancer. In the early stages, prostate cancer relies on androgens for its growth, and this dependence is the basis for androgen ablation therapy. However, in many cases, prostate cancer progresses to an androgen-independent phenotype, in which case there is currently no effective treatment.
[0005]
Currently, there is limited information on the molecular details of prostate cancer progression. Several independent methods have identified several genes that are highly expressed in the prostate that may play a unique role in this process. The first example of such a gene is the Prostate Specific Antigen (PSA), the detection of which is currently a diagnostic tool, despite significant limitations, as well as a marker for the progression of prostate cancer. It is used as More recently, a group of genes that are highly expressed in several other prostates have been identified. These include prostate specific membrane antigen (PSMA), prostate cancer tumor antigen 1 (PCTA-1), NKX3.1, prostate stem cell antigen (PSCA), DD3, PCGEM1, and the like.
[0006]
It would be beneficial to provide reagents useful for diagnosing and treating diseases involving the prostate and testis, and other tissues.
[0007]
Summary of the Invention
The present invention generally relates to novel prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, antibodies, and regulatory compounds for use in the diagnosis, treatment, and prevention of prostate and testicular diseases and conditions, such as cancer. I will provide a.
[0008]
In a first aspect, the invention provides a substantially pure prostate-specific or testis comprising a sequence substantially identical to the sequence of any of SEQ ID NOs: 14, 29, 32, 34, 36, 41, or 53. Provide a specific polypeptide. In a preferred embodiment of the first aspect, the substantially pure, prostate-specific or testis-specific polypeptide has the sequence of any of SEQ ID NOs: 14, 29, 32, 34, 36, 41, or 53. including. In another preferred embodiment, the invention relates to an isolated nucleic acid molecule encoding a polypeptide of the first aspect, for example the sequence of any of SEQ ID NO: 23, 28, 31, 33, 35, 40 or 52. A nucleic acid molecule comprising: Preferably, the polypeptide is from a mammal (eg, a human).
[0009]
In a second aspect, the invention provides a prostate-specific or testis-specific isolated nucleic acid molecule comprising a sequence substantially identical to SEQ ID NOs: 1-12, 22, 27, 30, and 51. .
[0010]
In a third aspect, the invention provides a prostate-specific and testis-specific isolated nucleic acid molecule consisting essentially of SEQ ID NOs: 15-21, 24-26, 42-50, and 54-70. .
[0011]
In preferred embodiments of some of the above aspects, the invention provides vectors, cells, cells containing the vectors, and non-human transgenic animals comprising the isolated nucleic acid molecules.
[0012]
In a fourth aspect, the present invention provides any of the sequences set forth in SEQ ID NOs: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, 40, 42-50, 51, 52, or 54-70. Provided herein that encodes a prostate-specific or testis-specific polypeptide that hybridizes under high stringency conditions to the complement of the nucleic acid molecule.
[0013]
In a fifth aspect, the present invention is described in SEQ ID NOs: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, 40, 42-50, 51, 52, or 54-70, or fragments thereof. An isolated nucleic acid molecule comprising an antisense sequence to the coding strand of either a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule.
[0014]
In a sixth aspect, the present invention provides a method for analyzing prostate-specific or testis-specific genes or homologs or fragments thereof, comprising SEQ ID NOs: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, Probes having greater than 55% nucleotide sequence identity to the sequence encoding any of 40, 42-50, 51, 52, or 54-70, or fragments thereof. In this case, the fragment consists of at least 6 amino acids, and the probe hybridizes under high stringency conditions to at least a part of a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule. In a preferred embodiment of this aspect, the probe comprises SEQ ID NOS: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, 40, 42-50, 51, 52, or 54-70, or a fragment thereof. It has 100% complementarity with a nucleic acid molecule encoding either. In this case, the fragment consists of at least 6 amino acids, and the probe hybridizes under high stringency conditions to at least a part of a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule.
[0015]
In a seventh aspect, the invention provides a prostate-specific or testis-specific comprising an amino acid sequence substantially identical to the amino acid sequence of any of SEQ ID NOs: 14, 29, 32, 34, 36, 41, or 53. Antibodies that specifically bind to specific polypeptides.
[0016]
In an eighth aspect, the present invention provides SEQ ID NOS: 1 to 12, 15 to 28, 30, 31, 33, 35, 40, 42 to 50, 51, 52, or 54 to 70 or fragments thereof (fragment length is Contacting any nucleic acid molecule (greater than about 18 nucleotides) with a genomic DNA preparation from the cell under highly stringent hybridization conditions; and SEQ ID NOs: 1-12, 15-28, 30, 31. , 33, 35, 40, 42-50, 51, 52, or 54-70, by detecting a DNA sequence that has about 55% or more nucleotide sequence identity to either prostate or testis specific A method for detecting a prostate-specific or testis-specific gene or a fragment thereof in a cell, comprising the step of identifying a specific gene or a fragment thereof. Nucleotides encoding the polypeptides of SEQ ID NOs: 38, 39, or 71-73 can also be used in embodiments of this aspect. In a preferred embodiment of this aspect, the method comprises detecting neoplastic or cancer cells in a patient susceptible to cancer, such as, for example, prostate cancer, or a patient at high risk for cancer.
[0017]
In a ninth aspect, the invention relates to the steps of contacting a prostate-specific or testis-specific polypeptide with a test compound and determining the effect of the test compound on the expression or activity of the prostate-specific or testis-specific polypeptide. And a method for identifying a test compound that modulates the expression or activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide. In a preferred embodiment of this aspect, the prostate-specific or testis-specific polypeptide is SEQ ID NO: 14, 29, 32, 34, 36, 38, 39, 41, 53, or 71-73, and fragments thereof. And amino acid sequences that are substantially identical to the amino acid sequences of the analogs.
[0018]
In a tenth aspect, the present invention provides a method for administering to a mammal a therapeutically effective amount of a compound that modulates the activity or expression of a prostate-specific or testis-specific polypeptide and that has a beneficial effect on a disease in the mammal. There is provided a method of treating a mammal having a prostate or testicular disease, comprising: In a preferred embodiment of this aspect, the disease is prostate cancer, the mammal is human, or the prostate-specific or testis-specific polypeptide is SEQ ID NO: 14, 29, 32, 34, 36, 38, 39, 41, 53, or 71-73, and fragments and analogs thereof.
[0019]
In an eleventh aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising at least a single dose of a therapeutically effective amount of a prostate-specific or testis-specific polypeptide, or fragment thereof, contained in a pharmaceutically acceptable carrier. provide. In this case, the composition is formulated for the treatment of prostate or testicular disease.
[0020]
In a twelfth aspect, the present invention provides a kit for analyzing a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule, the kit comprising a nucleic acid for analyzing a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule present in a subject. Includes molecular probes.
[0021]
In a thirteenth aspect, the present invention provides a kit for analyzing a prostate-specific or testis-specific polypeptide, the kit comprising an antibody for analyzing a prostate-specific or testis-specific polypeptide present in a subject. including.
[0022]
As used herein, "polypeptide", "protein", or "polypeptide fragment" refers to a native or unnatural polypeptide, whether or not any post-translational modifications (eg, glycosylation or phosphorylation) have been made. Means a chain of two or more amino acids that constitutes all or part of By "post-translational modification" is meant any change that occurs to a polypeptide or polypeptide fragment during or after synthesis. Post-translational modifications can occur naturally (eg, during synthesis in a cell) or can be artificially created (eg, by recombinant or chemical methods). A protein may be made from one or more polypeptides.
[0023]
By "substantially pure polypeptide" or "substantially pure and isolated polypeptide" is meant a polypeptide (or fragment thereof) that has been separated from components that accompany it in its natural state. Typically, such polypeptides are substantially pure if they are at least 60% (wt%) free of proteins and naturally occurring organic molecules that are naturally associated. Preferably, such a polypeptide is at least 75%, more preferably at least 90%, most preferably at least 99% (wt%) pure prostate-specific or testis-specific polypeptide. Substantially pure prostate-specific or testis-specific polypeptides can be prepared using standard techniques, for example, by extraction from natural sources (eg, prostate or testis tissue or cell lines). Obtained by expressing a recombinant nucleic acid encoding a novel polypeptide, or by chemically synthesizing the polypeptide. Purity can be measured by any appropriate method, for example, column chromatography, polyacrylamide gel electrophoresis, or HPLC analysis.
[0024]
A protein or polypeptide, when separated from contaminants that naturally accompany it, is substantially free of components that naturally associate. Thus, a chemically synthesized protein, or a protein made in a cell line different from cells of natural origin, is substantially free of components that bind in its natural state. Thus, a substantially pure polypeptide includes not only polypeptides derived from eukaryotes, but also polypeptides synthesized in E. coli or other prokaryotes.
[0025]
The term "identity" as used herein, means that the sequence of a particular nucleic acid molecule or polypeptide is related to the sequence of a reference molecule of the same type. For example, if a polypeptide or nucleic acid molecule has the same amino acid residue or nucleotide residue at any position relative to an aligned reference molecule, then there is said to be "identity" at the position of interest.
[0026]
The level of sequence identity of a nucleic acid molecule or polypeptide to a reference molecule is typically determined using software for sequence analysis and default parameters specified in the software, such as the introduction of gaps to achieve optimal alignment. Measured. Thus, the term "identity" of two or more nucleic acid or polypeptide sequences is referred to as "Computational Molecular Biology", Lesk, A .; M. Ed., Oxford University Press, New York, 1988; "Biocomputing: Informatics and Genome Projects", Smith, D.M. W. Ed., Academic Press, New York, 1993; "Computer Analysis of Sequence Data", Vol. 1, Griffin, A. et al. M. And Griffin, H .; G. FIG. Ed., Humana Press, New Jersey, 1994; "Sequence Analysis in Molecular Biology", von Heinje, Academic Press, 1987; and "Sequence analysis primers (Analysis Press). Primer) ", edited by Gribskov and Devereux, M.P. Stockton Press, New York, 1991; and Carillo and Lipman, SIAM J. Clin. Applied Math. 48: 1073, 1988, and can be readily calculated by known methods, including, but not limited to, those described in US Pat.
[0027]
Methods for determining identity can utilize publicly available computer programs. Computer program methods for determining the identity between two sequences include the GCG program package (Deverex et al., Nucleic Acids Research 12 (1): 387, 1984), BLASTP, BLASTN, and FASTA (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215; 403 (1990)). Identity can also be determined using the well-known Smith-Waterman algorithm. The BLAST program is publicly available from NCBI and other sources (BLAST Manual, Altschul et al., NCBI NLM NIH, Bethesda, MD, 20894). Search for http: // www. ncbi. nlm. nih. gov / BLAST / unfinishedgenome. html; or http: // www. tigr. org / cgi-bin / BlastSearch / blast. It can be executed with a URL such as cgi. These software programs match similar sequences by assigning degrees of homology to various substitutions, deletions, and other modifications. Conservative substitutions typically include substitutions within the following groups: glycine, alanine; valine, isoleucine, leucine; aspartic acid, glutamic acid, asparagine, glutamine; serine, threonine; lysine, arginine; and phenylalanine; Tyrosine.
[0028]
A nucleic acid molecule or polypeptide, over its entire length, is at least 50%, 60%, or 70%, preferably at least 80%, or 90%, more preferably at least 95%, most preferably at least 95%, relative to the sequence of the reference molecule. If it shows 99% identity, it is said to be "substantially identical" to the reference molecule. For polypeptides, the length of the comparison sequence is at least 16 amino acids, preferably at least 20 amino acids, or at least 25 amino acids, more preferably at least 35 amino acids, and most preferably a full-length polypeptide. For nucleic acid molecules, the comparison sequence is at least 50 nucleotides, preferably at least 60 nucleotides, more preferably at least 75 nucleotides, or at least 110 nucleotides, most preferably a full length nucleic acid molecule. Alternatively or additionally, two nucleic acid sequences are "substantially identical" when they hybridize under highly stringent conditions.
[0029]
"Isolated nucleic acid molecule", "substantially pure nucleic acid molecule", or "substantially pure and isolated nucleic acid molecule" refers to the natural genome of the organism from which the nucleic acid molecule of the invention is derived. Means a nucleic acid molecule (eg, DNA) that does not contain a gene adjacent to the target nucleic acid. The term includes, for example, vectors; autonomously replicating plasmids or viruses; or recombinant DNA that is integrated into prokaryotic or eukaryotic genomic DNA, or another molecule that is independent of other sequences (eg, , CDNA or genomic or cDNA fragments produced by PCR or restriction enzyme digestion). Also included are recombinant DNAs that are part of a hybrid gene encoding additional polypeptide sequence.
[0030]
“Antisense” as used herein with respect to a nucleic acid molecule refers to at least 75 nucleotides, preferably at least 75, of the coding strand of a nucleic acid molecule encoding a prostate-specific or testis-specific polypeptide described herein. A molecule having a nucleic acid sequence (any length) complementary to 100, 150, or 200 nucleotides is meant. Antisense molecules include regulation of transcription enhancers, hormone response elements, ribosomes and binding sites for receptor polymerases, which can be located tens to tens of thousands of base pairs upstream or downstream of the coding region. An array can be included. An antisense nucleic acid molecule can have, for example, the ability to selectively reduce the production or expression of a prostate-specific or testis-specific polypeptide encoded by a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule.
[0031]
A “prostate-specific” or “testis-specific” nucleic acid molecule is at least 50%, 60%, or 75% relative to the nucleic acids described herein, eg, in FIGS. 4, 11, and 14. , More preferably at least 80%, 85%, or 95%, most preferably 99%, nucleic acid molecules such as genomic DNA, cDNA, or RNA (eg, mRNA) molecules having an amino acid identity. Furthermore, at least 50%, 60%, or at least a nucleotide sequence encoding
[0032]
Preferred prostate-specific nucleic acid molecules are at least 5-fold, preferably at least 10-fold, more preferably at least 5 times higher than the level of the same nucleic acid molecule in at least one non-prostate tissue, preferably all other non-prostate tissues. It can be selectively expressed 15 times higher, most preferably at least 20 times higher. Prostate-specific nucleic acid molecules can also be expressed at high levels in non-prostate tissue, but generally the expression levels are highest in the prostate. Occasionally, as described herein, prostate-specific nucleic acid molecules are expressed at higher levels in non-prostate tissue (eg, placenta, lung, or liver) than in the prostate.
[0033]
Preferred testis-specific nucleic acid molecules are at least 5 times, preferably at least 10 times, more preferably at least 5 times higher than the level of the same nucleic acid molecule in testis tissue, preferably in at least one non-testis tissue, preferably in all other non-testis tissues. It can be selectively expressed 15 times higher, most preferably at least 20 times higher. Testis-specific nucleic acid molecules can also be expressed at high levels in non-testis tissue, but generally the expression level is highest in testis. Occasionally, as described herein, testis-specific nucleic acid molecules are expressed at higher levels in non-testis tissue (eg, placenta, lung, or liver) than testis.
[0034]
A “prostate-specific” or “testis-specific” polypeptide, or “prostate-specific” or “testis-specific” protein is a polypeptide encoded by a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule Means A prostate-specific or testis-specific polypeptide also has at least 50%, 60%, or 75%, more preferably, a polypeptide described herein (eg, FIGS. 4, 11, and 14). May be defined as polypeptides having 80%, 85%, or 95%, most preferably at least 99%, amino acid identity. Polypeptides specifically excluded from this definition include STEAP (AF186249) (Hubert, RS, et al., Proc Natl Acad Sci USA 96, 14523-14528, 1999), as well as ESTs AF132020, AF177622, BAB23615, BAA91839, BAB15559, And the polypeptide sequence described or encoded in NP_032190. Also, at least 50%, 60%, or 75%, more preferably at least 80%, of
[0035]
Preferred prostate-specific polypeptides are at least 5-fold higher, preferably at least 10-fold higher, more preferably at least 10 times higher than the level of the same polypeptide in at least one non-prostate tissue, preferably all other non-prostate tissues. It is selectively expressed 15 times higher, most preferably at least 20 times higher. Prostate-specific polypeptides can also be expressed at high levels in non-prostate tissue, but generally the expression levels are highest in the prostate. Sometimes, as described herein, prostate-specific polypeptides are expressed at higher levels in the non-prostate (eg, placenta, lung, liver) than the prostate.
[0036]
Preferred testis-specific polypeptides are at least 5 times, preferably at least 10 times, more preferably at least 10 times higher than the level of the same polypeptide in testis tissue, preferably in at least one non-testis tissue, preferably in all other non-testis tissues. It is selectively expressed 15 times higher, most preferably at least 20 times higher. Testis-specific polypeptides can also be expressed at high levels in non-testis tissues, but generally the expression level is highest in testis. Sometimes, as described herein, testis-specific polypeptides are expressed at higher levels in non-testis (eg, placenta, lung, liver) than testis.
[0037]
The term prostate-specific or testis-specific polypeptide includes homologs, analogs, fragments, and isoforms (eg, alternative splicing isoforms) of the sequences described herein. A “biologically active fragment” is, for example, at least 30%, preferably at least 30%, compared to the properties of a full-length prostate-specific or testis-specific polypeptide, eg, extracellular transport, intracellular signaling, A polypeptide fragment of a prostate or testis specific polypeptide is meant that exhibits at least 50%, more preferably at least 75%, most preferably at least 100% of other properties. "Analog" refers to at least 30%, preferably at least 50%, more preferably at least 75%, most preferably at least 100% of the extracellular transport or intracellular signaling properties of the polypeptide of origin. It refers to any substitution, addition, or deletion of the amino acid sequence of a prostate or testis-specific polypeptide that exhibits properties. Fragments, homologs, and analogs can be made by standard techniques, for example, solid phase peptide synthesis, or the polymerase chain reaction. For example, point mutations can occur at any position in the sequence from aplins, apyrimidines, or structurally impaired sites on the cDNA. Alternatively, point mutations can be introduced by random or site-specific mutagenesis (eg, PCR using oligonucleotides, or error-prone PCR). Similarly, deletions and / or insertions can be introduced into the sequence, with preferred insertions including fusions at 5 ′ and / or 3 ′ with a polynucleotide encoding a reporter moiety or affinity moiety. included. Other preferred insertions include nucleic acids that further comprise functional elements such as promoters, enhancers, hormone responsive elements, origins of replication, transcriptional and translational start sites. Where the insertion involves one or more functional elements, the resulting nucleic acid will be understood to be linear or circular (eg, a transcription or expression cassette, plasmid, etc.).
[0038]
In the use of the method of the present invention, the expression "prostate-specific" or "testis-specific" polypeptide is further described or described in EST AF1322025, AF177622, BAB23615, BAA91839, BAB15559, and NP_032190. A prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule comprising a polypeptide sequence but not a STEAP and a nucleotide sequence described or encoded in EST AF1322025, AF177622, BAB23615, BAA91839, BAB15559, and NP-032190. Includes but does not include STEAP.
[0039]
By "prostate-specific or testis-specific gene or homologue or fragment thereof" is meant a gene encoding a prostate-specific or testis-specific polypeptide, or a homologue of the gene.
[0040]
"Specifically binds" means that a compound, eg, an antibody, recognizes and binds to a protein or polypeptide (eg, a prostate-specific or testis-specific polypeptide), and is labeled for detection. It means that the compound cannot bind to the target protein or polypeptide due to an excess of an unlabeled compound for detection. Compounds that bind non-specifically do not become unbinding due to excess detectable labeling compound. Preferred antibodies are polypeptide sequences set forth in FIGS. 4, 11, and 14, or polypeptide sequences encoded by any of the nucleotide sequences set forth in FIGS. 3, 4, 11, and 14, Or a prostate-specific or testis-specific polypeptide sequence substantially identical to a portion thereof.
[0041]
"Compound," "test compound," or "candidate compound" means a naturally occurring molecule or an artificially created molecule, such as a peptide, protein, synthetic organic molecule, natural organic molecule, nucleic acid molecule, and Contains these components.
[0042]
"High stringency conditions" refers to 0.5 M NaHPO4PH 7.2 in a buffer containing 7% SDS, 1 mM EDTA, and 1% BSA (fraction V) at a temperature of 65 ° C. or 48% formamide, 4.8 × SSC, 0.2 M In a buffer containing Tris-Cl, pH 7.6, 1 × Denhardt's solution, 10% dextran sulfate, and 0.1% SDS at a temperature of 42 ° C. (these are highly stringent Northern or Southern hybridizations). Typical conditions for hybridization), which means hybridization that is equivalent to hybridization that occurs when a DNA probe having a length of at least 500 nucleotides is used. High stringency hybridization also involves a number of techniques routinely performed by molecular biologists, such as high stringency PCR, DNA sequencing, single-strand conformation polymorphism (SSCP) analysis, and in situ hybridization. Depends on whether or not succeeds. For Northern and Southern hybridizations, the above techniques typically employ relatively short probes (typically 16 or more nucleotides for PCR or sequencing and 40 or more nucleotides for in situ hybridization). Done. The high stringency conditions used in such procedures are well known to those skilled in the field of molecular biology, and are described, for example, in Ausubel et al., "The Latest Protocols in Molecular Biology," which is incorporated herein by reference. Current Protocols in Molecular Biology), John Wiley & Sons, New York, 1998.
[0043]
“Probe” or “primer” means a single-stranded DNA or RNA molecule having a constant sequence that base pairs with a second DNA or RNA molecule that contains a complementary sequence (“target”). I do. The stability of the resulting hybrid depends on the degree of base pairing that occurs. This stability is affected by parameters such as the degree of complementarity between the probe and the target molecule and the degree of stringency of the hybridization conditions. The degree of stringency of hybridization is affected by parameters such as temperature, salt concentration, and organic molecule (eg, formamide) concentration, and is determined by methods well known in the art. Probes or primers specific for a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule preferably have greater than 45% sequence identity to the nucleic acid sequence encoding the amino acid sequences described herein, more preferably 55% to 75% sequence identity, even more preferably at least 75% to 85% sequence identity, even more preferably at least 85% to 99% sequence identity, most preferably 100% sequence identity. Have. Probes can be labeled for detection with radioactive or non-radioactive materials using methods well known in the art. Probes include nucleic acid sequencing, nucleic acid amplification by polymerase chain reaction, single-stranded conformational polymorphism (SSCP) analysis, restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis, Southern hybridization, Northern hybridization, in situ hybridization, It can be used in methods involving nucleic acid hybridization, such as electrophoretic mobility shift assay (EMSA), and others well known in the art.
[0044]
For example, an oligonucleotide probe or primer molecule, gene or fragment thereof, cDNA molecule, polypeptide, or antibody is "labeled for detection" if it is marked so that its presence in a sample can be directly identified. It is said that. Methods for labeling molecules for detection are well known in the art and include radioactive labels (eg,32P or35But not limited to, a method using an isotope such as S) and a non-radioactive label (for example, a method using a fluorescent label such as fluorescein, or a method for producing a construct containing green fluorescent protein (GFP)).
[0045]
By "transgenic" is meant any cell that contains a DNA sequence or a transgene that is artificially inserted into a cell and becomes part of the genome of the organism that develops from the cell. As used herein, a transgenic organism is generally a transgenic animal (eg, mouse, rat, and goat), and the DNA (transgene) is artificially inserted into the nuclear genome. By "transgene" is meant any piece of DNA that becomes part of the genome of an organism that develops from a cell when inserted artificially into the cell. Such transgenes may include genes that are partially or wholly heterologous (ie, foreign) to the transgenic organism, and may be homologous to endogenous genes of the subject organism. A “knockout mutation” is an artificially induced change on a nucleic acid sequence (recombinant DNA technology, which usually reduces the biological activity of an encoded polypeptide by at least 80% relative to a non-mutant gene). Or a change made upon deliberate exposure to a mutagen). Such mutations include, but are not limited to, insertions, deletions, frameshift mutations, or missense mutations. Knockout mutations can be present ex vivo (eg, in tissue culture cells, or primary cells), or in vivo. A “knockout animal” is a mammal, preferably a mouse containing a knockout mutation as defined above.
[0046]
By "sample" is meant a tissue biopsy, cells, blood, serum, urine, stool, or other specimen obtained from a patient or subject. The sample is analyzed to determine mutations in the gene encoding the prostate-specific or testis-specific polypeptide, or the level of expression of the gene encoding the prostate-specific or testis-specific polypeptide, as is well known in the art. The method, or a method described herein, is detected, for example, as indicative of cancer progression. For example, prostate-specific or testis-specific polymorphisms are determined using methods such as sequencing of PCR products from patient samples, single-stranded conformational polymorphism (SSCP) analysis, or restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis. It is possible to detect mutations in the gene encoding the peptide, to measure the level of prostate-specific or testis-specific polypeptide by ELISA, and to detect prostate-specific or testis-specific by PCR. It is possible to measure the level of a nucleic acid encoding a specific polypeptide.
[0047]
"Pharmaceutically acceptable carrier" means a carrier that is physiologically acceptable to the mammal to be treated while retaining the therapeutic properties of the compound to be administered. One exemplary pharmaceutically acceptable carrier is physiological saline. Other pharmaceutically acceptable carriers and their dosage forms are well known in the art and are described, for example, in Remington's "The Science and Practice of Pharmacy" (19th Edition), A. . Gennaro, ed., 1995, Mack Publishing Company, Easton, PA.
[0048]
A "therapeutically effective amount", as described herein, with respect to a dose of a drug, refers to a specific amount of a pharmaceutically active agent tailored to an individual patient exhibiting symptoms characteristic of a particular disease. (Eg, a prostate-specific or testis-specific polypeptide, nucleic acid molecule, or regulatory compound). For example, a patient receiving the treatment of the present invention may have prostate cancer. One skilled in the art will recognize that the optimal dose of the administered drug will vary from individual to individual. The dosage for an individual patient should take into account the patient's height, weight, rate of absorption, and rate of metabolism of the drug of interest, the stage of the disease being treated, and other co-administered drugs.
[0049]
“Treating” or “treatment” means the medical management of a patient intended to cure, reduce, stabilize, or prevent the disease, pathological condition, or disease. The term refers to aggressive therapy, i.e., treatment specifically intended to improve or cure the disease, pathological condition, or cure of the disease, as well as causative therapy, i.e. Includes treatments intended for removal. The term also refers to palliative therapy, i.e., a treatment intended to alleviate the disease, pathological condition, or disease rather than cure it, as well as prophylactic therapy, i.e., the occurrence of a related disease, pathological condition, or disease. To help minimize, or partially or completely suppress, or even supportive therapy, i.e., support the associated disease, pathological condition, or other specific treatment intended to ameliorate the disease Treatments used for the treatment. The term "treatment" also includes symptomatic treatment, i.e., treatment of the associated disease, pathological condition, or systemic symptom of the disease.
[0050]
"Prostate or testicular disease" means a disease of prostate or testis function and / or structure in an organism that results from an external factor, genetic predisposition, physical or chemical trauma, or a combination thereof. I do. Such diseases include prostate or testis cell proliferation. The term "proliferation of cells" means the growth or regeneration of similar cells, and the present invention provides a reagent for suppressing proliferation and a reagent for promoting proliferation. By "inhibiting proliferation" is meant reducing the number of similar cells by at least 10%, more preferably at least 20%, and most preferably at least 50%. By "promoting proliferation" is meant increasing the number of similar cells by at least 10%, more preferably at least 20%, and most preferably at least 50%.
[0051]
Using the reagents described herein, e.g., antisense-expressing vectors, antagonists, or prostate-specific or testis-specific polypeptides, or inhibitors of nucleic acid molecules, e.g., in excess of prostate or testis cells Proliferation can be suppressed. Blocking the expression or activity of prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acid molecules in prostate or testis cells alters the molecular pathways in cancer cells to better understand apoptotic, or dying, cells A process of cell death can occur that exhibits the biochemical characteristics (such as cytolemmal vesicle formation, cell body shrinkage, chromatin condensation, and DNA ladder formation).
[0052]
Diseases of the prostate or testis include prostate cancer, benign prostatic hyperplasia, acute prostatitis, testicular cancer, abnormal prostate or testis development (such as stagnated testes, and traction or disappearance testes).
[0053]
By "proliferative disease" is meant a disease that results from inappropriately high levels of cell division, inappropriately low levels of apoptosis, or both. For example, cancers such as prostate cancer, testicular cancer, lymphoma, leukemia, melanoma, ovarian cancer, breast cancer, pancreatic cancer, liver cancer, and lung cancer are all examples of proliferative diseases.
[0054]
"Modulate" or "regulatory" refers to altering by reducing or increasing the expression or biological activity of a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule or polypeptide described herein. Means Although the degree of modulation provided by a modulatory compound in any assay will vary, one of skill in the art will identify the level of biological activity that identifies the compound that modulates a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule or polypeptide. It would be possible to determine a statistically significant change in.
[0055]
The present invention offers several advantages. For example, the invention relates to the diagnosis and treatment of prostate and testis related diseases, and other diseases and conditions that are sensitive to the biological activity of the reagents (eg, polypeptides, nucleic acids, antibodies) described herein. The present invention provides methods and reagents that can be used for: Since the prostate-specific or testis-specific polypeptides of the present invention have been found to be strongly expressed in the prostate and testis, these polypeptides may also be used in therapeutic methods to treat prostate and testis related disorders. It can also be used for screening. Such polypeptides are also expressed in other tissues and can be used as therapeutics and diagnostics for cell proliferative disorders.
[0056]
Other features and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The basic biology of normal prostate and testis, and the initiation and progression of prostate and testicular cancer is poorly understood. Thus, there is a need to clarify the molecular mechanisms underlying these processes. To this end, we have identified, cloned and characterized genes that are highly expressed in prostate and testis, where the gene product plays a key role in both the normal and pathophysiology of the prostate and testis. Analysis was performed. Such gene products may also have varying degrees of low and sometimes very high expression of a particular gene product in tissues where Northern analysis is detectable, such as in the heart, brain, liver, pancreas, kidney, and colon. It also plays an important role in diseases.
[0058]
The present invention provides prostate-specific or testis-specific polypeptides and nucleic acid molecules (see below), and diagnostic and therapeutic methods using these polypeptides and nucleic acid molecules. The present invention also provides methods for identifying compounds that modulate the biological activity of prostate-specific or testis-specific polypeptides and nucleic acid molecules, as well as methods of treatment using these compounds. After an initial description of the diagnostic, therapeutic, and screening methods of the present invention, a general approach used to implement these methods will be described. Finally, experimental results supporting the method of the present invention will be described.
[0059]
Bioassay method
Prostate-specific and testis-specific polypeptides are expressed in the prostate and testis, as well as in other tissues such as kidney, pancreas, liver, lung, and colon. To identify cell targets on which prostate-specific and testis-specific polypeptides act, based on the expression pattern of prostate-specific and testis-specific polypeptides in specific cells and tissues, and Biological activities associated with related diseases such as prostate cancer, testicular cancer, benign prostatic hyperplasia, acute prostatitis, and testicular abnormalities can be identified.
[0060]
The utility of the prostate-specific and testis-specific polypeptides in therapy and diagnosis is identified, for example, by performing bioassays in vitro. Culture systems are selected that reflect the expression pattern of the prostate-specific and testis-specific polypeptides along with the distribution of specific receptors, such as the androgen receptor. For example, LNCaP cells express androgen receptor and respond to one or more isoforms of a prostate and testis specific polypeptide in various bioassays. The activity of prostate and testis-specific polypeptides (eg, STMP1, SSH9, PSL22) includes inhibition of proliferation, apoptosis, signal transduction (eg, altered kinase activity), transcription factor activity (eg, androgen receptor transcription factor activity) ) Are compared using sister cultures in a variety of dose-response assays, including, but not limited to, alterations, intracellular trafficking, or intracellular signaling. The relative titers of prostate-specific and testis-specific polypeptides are determined, for example, based on protein concentration.
[0061]
Diagnostic methods using prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, and antibodies
Diagnosis of a variety of diseases and conditions, including those in which prostate- or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, and antibodies are associated with mutations or inappropriate expression of prostate- or testis-specific genes Method or monitoring method. Prostate-specific or testis-specific expression has been demonstrated in various tissues as described above. Thus, detection of prostate-specific or testis-specific genes, or abnormal expression thereof, is used in diagnostics, therapeutics, or methods of monitoring disease development in such tissues.
[0062]
The diagnostic methods of the present invention are used, for example, in patients with prostate or testis-related disorders, such as prostate or testicular cancer, for the purpose of determining the pathology and thereby facilitating the selection of an appropriate treatment route. The diagnostic method is also used for patients who have not yet developed a disease associated with the prostate or testis, but who are at risk of developing such a disease, or who are in the early stages of developing such a disease. Because many diseases associated with the prostate or testis occur during development, the diagnostic methods of the invention may be performed on a fetus or developing embryo. The diagnostic method of the present invention is used, for example, in a prenatal genetic test for identifying a parent who is a carrier of a recessive mutation associated with the prostate or testis.
[0063]
Prostate-specific or testis-specific abnormalities detected by the diagnostic methods of the invention include, for example, (i) abnormalities in prostate-specific or testis-specific polypeptides, (ii) production of such polypeptides. Prostate-specific or testis-specific genes, including mutations, and (iii) abnormalities characterized by mutations that result in the production of abnormal amounts of prostate-specific or testis-specific polypeptides. .
[0064]
The level of prostate-specific or testis-specific expression in a patient sample is determined by any of several standard techniques well known in the art. For example, prostate-specific or testis-specific expression in a biological sample from a patient (eg, blood, prostate or testis tissue sample, or amniotic fluid) is monitored by standard Northern blot analysis or quantitative PCR ( See, eg, Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley & Sons, New York, NY, 1998; DNA Amplification), edited by HA Ehrlich, Stockton Press, NY; Yap et al., Nucl. Ac. See 4294,1991):. Ds Res, 19.
[0065]
Biological samples taken from the patient can be analyzed by mismatch detection for the presence or absence of one or more mutations in the prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule. In general, this method involves detecting a change in hybridization, an abnormality in mobility on an electrophoretic gel, binding or cleavage by a mismatch binding protein, or performing nucleic acid amplification after PCR amplification of a nucleic acid molecule from a patient sample. Mutations (ie, mismatches) are identified by directly determining the molecular sequence. Any of these techniques can be used to facilitate the detection of mutant prostate-specific or testis-specific genes and are well known in the art. Examples of such techniques are described, for example, by Orita et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 2766-2770, 1989), and by Sheffield et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA). 86: 232-236, 1989).
[0066]
The mismatch detection method also provides an opportunity to diagnose a predisposition to develop a disease involving a prostate-specific or testis-specific gene before the onset of symptoms. For example, patients heterozygous for a prostate-specific or testis-specific mutation that suppresses normal prostate-specific or testis-specific biological activity or expression are associated with a prostate-specific or testis-specific gene There may be no clinical symptoms of the disease, but the probability of developing prostate or testicular disease may be higher than normal. In the case of such a diagnosis, precautions may be taken to minimize the exposure of the patient to adverse environmental factors and to carefully monitor medical symptoms (eg, perform frequent physical examinations). As described above, this type of diagnostic method can also be used to detect prostate-specific or testis-specific mutations in prenatal screening.
[0067]
The prostate-specific or testis-specific diagnostic assays described above may be performed on any biological sample in which a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule is normally expressed, such as a blood, prostate or testis tissue sample, Or amniotic fluid). Mutant prostate-specific or testis-specific genes can also be identified using such sources as test samples. Alternatively, prostate-specific or testis-specific mutations may be detected as part of a diagnosis of a predisposition to a disease involving a prostate-specific or testis-specific gene using DNA samples derived from any cell, for example, mismatch detection. Can be considered by law. Preferably, the DNA sample is analyzed after performing PCR amplification.
[0068]
In yet another diagnostic method of the invention, an immunoassay is used to detect or monitor the expression of a prostate-specific or testis-specific protein in a biological sample. Polyclonal or monoclonal antibodies against prostate-specific or testis-specific polypeptides (described below) can be linked to any standard immunoassay format (eg, ELISA, Western blot, or RIA; see, eg, Ausubel et al., Supra). It can be used to measure prostate-specific or testis-specific polypeptide levels. These levels are compared to wild-type prostate-specific or testis-specific levels. For example, increased production of a prostate-specific or testis-specific polypeptide is indicative of a condition or predisposition to a condition involving overexpression of the biological activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide, such as late stage prostate cancer. There are cases.
[0069]
Prostate-specific or testis-specific polypeptides can also be detected using immunohistochemical techniques. For example, a tissue sample is taken from a patient, sectioned, and contains a prostate-specific or testis-specific antibody (described below), and any standard detection system (eg, a horseradish peroxidase-conjugated secondary antibody, including Staining is performed to determine the presence or absence of prostate-specific or testis-specific polypeptides. General guidance on such techniques can be found, for example, in Bancroft et al., "Theory and Practice of Histologic Technologies", Churchill Livingstone, 1982, and Ausubell. Ausubel et al. (Supra).
[0070]
In a preferred example, evaluation of prostate-specific or testis-specific protein production (eg, immunological techniques or protein cleavage tests (PTT) (Hogerlorst et al., Nature Genetics 10: 208-212, 1995), and finer Hybrid diagnostic methods can be used that include the evaluation of nucleic acid molecule-based detection methods intended to identify prostate-specific or testis-specific mutations (eg, point mutations). Assays are available to those of skill in the art, and any preferred technique can be used.Prostate-specific or testis-specific mutations in the gene can be expressed in prostate-specific or testis-specific polypeptides. Or loss or gain of expression of a nucleic acid molecule, or normal prostate-specific or It is possible to detect the result of loss or acquisition of the biological activities of nests specific polypeptide or nucleic acid molecule.
[0071]
Use prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acids to correlate prostate cancer progress with markers other than PSA, monitor the progress of anti-cancer therapy, or detect tumor cells contained in the system can do. For example, a predetermined amount for RNA encoding a prostate-specific or testis-specific polypeptide correlates with the presence of tumor cells obtained, for example, by biopsy. Total RNA was extracted from biopsy specimens and real-time quantitative rt-PCR using individual reactions with primer pairs specific for prostate-specific or testis-specific sequences was found to be cancer-free. Performed in parallel with biopsy specimen. A biopsy specimen is determined to contain cancer cells if the amount of detected prostate-specific or testis-specific mRNA is at least 5 times greater than that of a control specimen. Exemplary extraction of total RNA uses a Qiagen BioRobot kit equipped with a BioRobot 9600 system, and real-time rtPCR is performed on a Perkin Elmer ABI Prism 7700.
[0072]
In another aspect of the present subject matter, the method of detecting tumor cells need not be limited to biopsy tissue from prostate or testis tissue, but includes lymphoma tumor cells, and various solid tumor cells. A variety of other tissues can be used, as long as such tumor cells overproduce prostate-specific or testis-specific polypeptide mRNA. Other suitable tumor cells can be easily identified by the methods described above. Similarly, the system need not be limited to mammals, but may also include cultures of cells and tissues grown in vitro, as well as tumor cells and samples from non-mammalian animals. For example, tumor cells and tissues grown in vitro can be advantageously used to study drug action on such cells, and sequences encoding prostate-specific or testis-specific polypeptides can be used as tumor markers. Can be used conveniently. Alternatively, body fluids (eg, serum and saliva) that may or may not contain tumor cells, as long as they contain some mRNA that encodes a prostate-specific or testis-specific polypeptide. A suitable substrate used in the method described in (1).
[0073]
In yet another aspect of the subject method, the amount of the polypeptide is not necessarily limited to at least 5 times greater than the subject specimen to determine that the tissue contains cancer cells. For example, if the polypeptide concentration is hormone dependent, then 3- to 8-fold and higher amounts may be appropriate. In contrast, if the concentration of cancer cells in the biopsy specimen is relatively low, less than 5-fold (including 1.5-4.9 and less) is of interest.
[0074]
The detection process can include fluorescence detection, luminescence detection, scintigraphy, autoradiography, and dye formation. For example, in microscopic analysis of biopsy specimens, it is particularly advantageous to couple a luciferase-labeled probe to a luminescent substrate (eg luciferin). The quantification of luminescence can then be performed using a CCD camera and an image analysis system. Similarly, radioactivity can be detected by autoradiographic or scintigraphic techniques on tissue sections in liquid or on solid supports. Where the probe is a natural or synthetic ligand of a prostate-specific or testis-specific polypeptide, such ligands may be provided with increased affinity for the polypeptide and / or irreversible to the polypeptide. Molecules that have been chemically modified to induce binding can be included. For example, transition state analogs or cell death inhibitors for particular reactions catalyzed by such polypeptides are of particular interest. The labeling of antibodies, antibody fragments, small molecules, and conjugation of labels is a technique well known in the art, and all known methods are generally suitable for use with the methods of interest herein. Also, the probes need not be limited to antibodies labeled with fluorescein, and other probes include antibody fragments (e.g., Fab, Fab ', scFab, etc.).
[0075]
Yet another contemplated variation involves the replacement of one or more atoms or functional groups on the sequence with a radioactive atom or functional group. For example, when cDNA is used as a probe specific for hybridization, the position of the complementary sequence and / or Or the amount can be identified. Alternatively, if the cDNA of interest is used in an affinity isolation procedure, the cDNA may be converted to a high affinity (ie, Kd<10-4 mol-1) Can be attached to a molecule known to have a partner. In another example, one or more phosphate groups are32P or33By exchanging with a radioactive phosphate group containing a P isotope, detection and quantification can be assisted by using radiolabeled cDNA as a probe for hybridization.
[0076]
Prostate- or testis-specific nucleic acid molecules, polypeptides, and therapeutic methods using antibodies
The present invention includes a method for treating or preventing a prostate-specific or testis-specific disease. Therapy involves bypassing or overcoming prostate-specific or testis-specific gene deficiency, or inappropriate or excessive prostate-specific or testis-specific gene expression, to produce a prostate-specific or testis-specific gene. Alternatively, it is designed to regulate, and if possible alleviate, conditions involving protein deficiency. In considering various therapies, it is clear that such therapies preferably target the affected or likely affected organs (eg, prostate or testis). Reagents used in modulating prostate-specific or testis-specific biological activity include full-length prostate-specific or testis-specific polypeptide; prostate-specific or testis-specific cDNA, mRNA, or Antisense RNA; Prostate-specific or testis-specific antibodies; and any compound that modulates the biological activity, expression, or stability of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule can be included. Is not limited to these.
[0077]
Treatment or prevention of a disease caused by a mutant prostate-specific or testis-specific gene, for example, replacing a mutant prostate-specific or testis-specific gene with a normal prostate-specific or testis-specific gene By controlling the function of the mutant prostate-specific or testis-specific protein by administering a normal prostate-specific or testis-specific gene, the normal prostate-specific or testis-specific protein By altering the amount of normal or mutant prostate-specific or testis-specific protein. It is also possible to correct prostate-specific or testis-specific gene deficiencies to modify physiological pathways involving prostate-specific or testis-specific proteins (eg, intracellular transport pathways).
[0078]
Large amounts of pure prostate-specific to replace the mutant protein with normal protein, or to add protein to cells that do not express sufficient or normal prostate-specific or testis-specific genetic protein It may be necessary to obtain target or testis specific protein from a cultured cell line in which the protein of interest is expressed (see, eg, below). Delivery of the protein to the diseased tissue can then be achieved using a suitable packaging or administration system. Alternatively, the desired physiological effect can be obtained by administering a small molecule analog that acts as an agonist or antagonist of a prostate-specific or testis-specific molecule (see below).
[0079]
Gene therapy is another treatment that prevents or alleviates diseases caused by prostate or testis-specific genetic defects. Nucleic acid molecules encoding wild-type prostate-specific or testis-specific proteins can be used in cells that lack sufficiently normal prostate-specific or testis-specific biological activity (eg, prostate-specific or testis-specific genes). (Mutated cells). Nucleic acid molecules must be delivered to these cells in such a way that they are taken up by the cells and sufficient protein is produced to provide effective prostate-specific or testis-specific function. Alternatively, in the case of some prostate-specific or testis-specific mutations, the introduction of another copy of the homologous gene with a second mutation on the gene slows the progression of the disease or prostate-specific or testis-specific It may be possible to modulate specific activity, change the mutation of interest, or block another negative effect with another gene.
[0080]
Introduction of vectors of retrovirus, adenovirus, and adeno-associated virus can be used for gene therapy targeting somatic cells. This is particularly due to the high efficiency of infection and the efficiency of stable integration and expression (eg, Cayouette et al., Human Gene Therapy 8: 423-430, 1997; Kido et al., Current Eye Research 15: 833-844, 1996; See Bloomer et al., Journal of Virology 71: 6641-6649, 1997; Naldini et al., Science 272: 263-267, 1996; and Miyoshi et al., Proc. Natl. Acad. Sci. For example, a full-length prostate-specific or testis-specific gene, or a portion thereof, is cloned into a retroviral vector and its endogenous promoter, from the retroviral long terminal repeat (LTR), or from the target cell of interest ( Expression can be initiated from any of the promoters specific to aortic cells or other vascular cells). Other viral vectors that can be used include, for example, vaccinia virus, bovine papilloma virus, or herpes virus (such as Epstein-Barr virus) (eg, Miller, Human Gene Therapy 15-14, 1990; Friedman, Science 244). Eglitis et al., BioTechniques 6: 608-614, 1988; Tolstoshev et al., Current Opinion in Biotechnology 1: 55-61, 1990; Acid Research and Molecular Biology 3 : 31-322, 1987; Anderson, Science 226: 401-409, 1984; Moen, Blood Cells 17: 407-416, 1991; or also see the vector described in Miller et al., Biotechnology 7: 980-990, 1989). . Retroviral vectors are particularly well developed and have been used in clinical settings (Rosenberg et al., N Engl. J. Med 323: 370, 1990; Anderson et al., US Pat. No. 5,399,346).
[0081]
Gene transfer can be achieved by non-viral techniques including in vitro transfection by any standard technique, including, but not limited to, the calcium phosphate method, the DEAE dextran method, the electroporation method, the protoplast fusion method, and the liposome method. Can also be achieved. Transplantation of a normal gene into a patient's diseased tissue involves transferring a normal prostate-specific or testis-specific gene ex vivo into culturable cells and then injecting the cells (or their progeny) into the target tissue. It can also be achieved. Other methods of using gene therapy to suppress prostate-specific or testis-specific function include prostate-specific or testis-specific antibodies, or partial prostate-specific or testis-specific antibodies in cells. And the like. For example, a gene (or gene fragment) encoding a monoclonal antibody that specifically binds to a prostate-specific or testis-specific polypeptide and inhibits its biological activity can be transcribed from a tissue-specific gene regulatory sequence. Place under control. In other treatments, the prostate-specific or testis-specific recombinant polypeptide is administered directly (eg, by injection) to a potentially affected or actually affected tissue site, or Administered systemically (by conventional recombinant protein administration methods). The dosage of the prostate-specific or testis-specific polypeptide will be affected by a number of factors, including the size and health of the individual patient, but will generally range from about 0.006 mg / kg to about 0.006 mg / kg per day. 0.6 mg / kg is administered to an adult in any pharmaceutically acceptable dosage form.
[0082]
Therapeutic DNA can also be introduced into cells predicted to develop a disease involving a prostate-specific or testis-specific disease using non-viral methods. For example, a prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecule, or an antisense nucleic acid molecule can be prepared by lipofection (Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 7413, 1987; Ono et al., Neuroscience Letters 17: 259). Sci. 298: 278, 1989; Staubinger et al., Methods in Enzymology 101: 512, 1983), Asialo orosomucoid-polylysine junction method (Wu et al. 14621, 1988; Wu et al., Journal of Biological Chemistry 264: 16985, 1989). Alternatively, but less preferably, the cells can be introduced by microinjection under surgical conditions (Wolff et al., Science 247: 1465, 1990).
[0083]
Expression of prostate-specific or testis-specific cDNA used in gene therapy is derived from any suitable promoter, such as the promoter of human cytomegalovirus (CMV), simian virus 40 (SV40), or metallothionein. And can be regulated by any suitable mammalian regulatory sequence. For example, if desired, prostate-specific or testis-specific expression can be induced using enhancers known to selectively induce gene expression in particular cells. Enhancers used may include, but are not limited to, enhancers characterized as tissue or cell specific enhancers. Alternatively, if a prostate-specific or testis-specific genomic clone could be used as a therapeutic construct (such clones could be identified by hybridization with a prostate-specific or testis-specific cDNA, as described above), Can be mediated by homologous regulatory sequences or, if desired, by regulatory sequences from heterologous sources, including any of the promoters or regulatory sequences described above.
[0084]
Antisense-based strategies can be used to examine prostate-specific or testis-specific gene function and as a basis for designing therapeutics. These strategies are based on the principle that sequence-specific suppression of gene expression (via transcription or translation) can be achieved by intracellular hybridization of genomic DNA or mRNA with complementary antisense species. Upon formation of the hybrid RNA duplex, transcription of a targeted prostate-specific or testis-specific genomic DNA molecule or processing, transport, translation, or stabilization of a targeted prostate-specific or testis-specific mRNA molecule Sex is disturbed.
[0085]
Antisense strategies can be implemented by various approaches. For example, an antisense oligonucleotide or an antisense RNA can be directly introduced into a subject (for example, intravenous injection) while being taken up by cells. Alternatively, a viral or plasmid vector encoding the antisense RNA (or a fragment of the antisense RNA) can be introduced into cells in vivo or ex vivo. Antisense effects can be induced by control (sense) sequences, but the degree of phenotypic change is highly variable. The effect on the phenotype induced by the effect of antisense is based on changes in reference values such as the amount of protein, the measured activity of the protein, and the amount of target mRNA.
[0086]
For example, prostate or testis-specific gene therapy can adversely affect prostate-specific or testis-specific antisense mRNA by expression of wild-type or mutant prostate-specific or testis-specific polypeptides It can also be achieved by direct administration to the expected cells. Antisense prostate-specific or testis-specific mRNA can be made and isolated by any standard technique, but with the antisense prostate-specific mRNA placed under the control of a high efficiency promoter (eg, the T7 promoter). It can be most easily prepared by an in vitro transcription method using target- or testis-specific cDNA. Administration of antisense prostate-specific or testis-specific mRNA to cells can be performed by any of the direct nucleic acid molecule transfer methods described above.
[0087]
Other strategies to suppress prostate or testis-specific function using gene therapy include prostate-specific or testis-specific antibodies, or intracellular expression of some prostate-specific or testis-specific antibodies There is. For example, a gene (or gene fragment) encoding a monoclonal antibody that specifically binds to a prostate-specific or testis-specific polypeptide and suppresses its biological activity can be transcribed by a tissue-specific gene regulatory sequence. Can be placed below.
[0088]
In another therapy encompassed by the present invention, a recombinant prostate-specific or testis-specific polypeptide is directly (eg, by injection) to a potentially affected or actually affected tissue site. Administered or administered systemically (eg, by any conventional recombinant protein administration method). The dosage of a prostate-specific or testis-specific polypeptide will be affected by a number of factors, including the size and health of the individual patient, but will generally be from 0.1 mg to 100 mg per day, It is administered to the adult in any pharmaceutically acceptable dosage form.
[0089]
Patients diagnosed with a prostate-specific or testis-specific mutant gene, or a prostate-specific or testis-specific disease, or a prostate-specific or testis-specific gene mutation, prostate-specific or testis-specific Aberrant expression of a polypeptide or nucleic acid molecule (even if the mutation or expression pattern does not yet result in an abnormality in prostate-specific or testis-specific expression or biological activity), or a prostate-specific or testis-specific disease In patients diagnosed as susceptible to, any of the treatments described above are administered before the onset of the disease phenotype. Compounds that may modulate the expression of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule, or the biological activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule, may also be affected. A patient or a patient who is actually affected is administered at any standard dosage and route of administration. Alternatively, gene therapy using a prostate-specific or testis-specific antisense mRNA expression construct can reverse or prevent gene deficiency before the onset of complete disease onset.
[0090]
The treatments of the invention are targeted in some cases to prenatal treatment. For example, administering a gene therapy vector containing a prostate-specific or testis-specific normal gene to a fetus known to have a prostate-specific or testis-specific mutation, or a normal prostate-specific or testis-specific A good protein. Such treatment may require only a small amount of time or, in some circumstances, throughout the life of the patient. However, whether continuation of treatment is required is determined, for example, using the diagnostic methods described above. Also, as noted above, abnormalities in prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acid molecules can be associated with disease in adults, and adults are also targeted by the treatment methods of the invention.
[0091]
In addition, prostate-specific or testis-specific polypeptides can be used to enhance the immune system, for example, to increase immunity to prostate cancer cells.
[0092]
The methods of the present invention can be used to diagnose or treat a disease that occurs in any of the mammals described herein (eg, humans, pets, or livestock). When treating or diagnosing a non-human mammal, the prostate-specific or testis-specific polypeptide, nucleic acid molecule or antibody used is preferably specific to the species of interest.
[0093]
Identification of molecules that modulate the biological activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule that is modulated by the prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule
Isolation of prostate-specific or testis-specific cDNA (as described herein) is also directed to a group of molecules that increase or decrease the biological activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule. Promote identification. Similarly, a group of molecules whose activity is modulated by the biological activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide or nucleic acid molecule can be identified. In one method, varying concentrations of a candidate molecule are added to a culture of cells expressing prostate-specific or testis-specific mRNA. The prostate-specific or testis-specific biological activity is then measured by standard techniques. Measuring biological activity includes, but is not limited to, measuring expression levels of prostate- or testis-specific protein and nucleic acid molecules, measuring response to androgens, or measuring localization and transport in cells Not done.
[0094]
If desired, the effect of candidate modulators on expression can also be determined by the same general methods and standard immunological detection methods (Western blotting using prostate-specific or testis-specific antibodies (see below), or immunoprecipitation). Method, etc.) at the level of prostate-specific or testis-specific protein production.
[0095]
The test compound to be screened by the above-described method may be a chemical substance, a natural substance, or an artificially produced one. Such compounds include, but are not limited to, for example, polypeptides, synthetic organic molecules, natural organic molecules, nucleic acid molecules, and components thereof. Candidate prostate-specific or testis-specific modulators include peptide molecules as well as non-peptide molecules (eg, cell extracts, mammalian serum, or peptides found in the growth medium in which mammalian cells are cultured). Molecules or non-peptide molecules).
[0096]
Prostate-specific or testis-specific polypeptide, prostate-specific or testis-specific Of novel nucleic acid molecules and modulators of the synthesis and function of prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acid molecules
Administer a unit dose of a prostate-specific or testis-specific protein, nucleic acid molecule, or modulator to a patient or experimental animal in a pharmaceutically acceptable diluent, carrier, or excipient . Also, using conventional pharmaceutical treatments, prostate-specific or testis-specific neutralizing antibodies, or prostate-specific or testis-specific inhibitory compounds (eg, prostate-specific or testis-specific antisense molecules, Or a prostate-specific or testis-specific dominantly negative variant) with a prostate-specific or testis-specific disease, such as prostate cancer, testicular cancer, benign prostatic hyperplasia, or a prostate or testis developmental disease Provide a suitable formulation or composition for administration to the patient. Administration can begin before or after the patient exhibits symptoms.
[0097]
Any suitable route of administration may be employed, for example, parenteral, intravenous, intraarterial, subcutaneous, intramuscular, intracranial, intraorbital, intraocular, intraventricular, intraarticular, intramedullary Intracavitary, intracisternal, intraperitoneal, intranasal, deep lung inhalation, aerosol, suppository use, oral or topical (eg, application of an adhesive patch containing a formulation that penetrates the skin and enters the bloodstream) ). Preferably, administration is local to the diseased tissue, such as prostate or testis tissue. Therapeutic dosage forms can be in liquid or suspension form; for oral administration, the dosage form can be tablets or capsules; and for intranasal dosage forms, powders , Nasal drops, or aerosols. Any of the above dosage forms may be a sustained release formulation.
[0098]
Methods well known in the art for making formulations are described, for example, in "Remington's Pharmaceutical Sciences", 18th Edition, A.M. Gennaro, 1990, Mack Publishing Company, Easton, PA. Dosage forms for parenteral administration may include, for example, sterile water or saline; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol; vegetable oils; or excipients such as hydrogenated naphthalene. Controlled release can be controlled using sustained release, biocompatible, biodegradable lactide polymers, lactide / glycolide copolymers, or polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymers. Other potentially useful parenteral delivery systems for prostate-specific or testis-specific modulatory compounds include ethylene-vinyl acetate copolymer particles, osmotic pumps, implantable infusion systems, and liposomes. And so on. Formulations for inhalation can include excipients such as lactose, and can be aqueous solutions containing, for example, polyoxyethylene-9-lauryl ether, glycocholate, and deoxycholic acid. Alternatively, it can be an oily solution to be administered as a gel.
[0099]
Prostate-specific or testis-specific fragments
Polypeptide fragments containing various portions of a prostate-specific or testis-specific protein are useful for identifying domains that play important roles in biological activities such as protein-protein interactions and transcription. Methods for making such fragments using the nucleotide sequences described herein are well known in the art (see, eg, Ausubel et al., Supra). For example, a fragment of a prostate-specific or testis-specific protein can be obtained by using an oligonucleotide primer designed based on a prostate-specific or testis-specific nucleic acid sequence to produce a desired nucleic acid molecule fragment specific to the prostate or testis. It can be prepared by PCR amplification. The oligonucleotide primer preferably contains a unique restriction enzyme cleavage site that allows the fragment after amplification to be inserted into the cloning site of an expression vector (eg, a mammalian expression vector, see above). This vector is then artificially introduced into a cell (eg, a mammalian cell; see above) by any of a variety of methods known in the art described herein, and may be prostate-specific or testis-specific. A polypeptide fragment is produced in a cell containing the expression vector.
[0100]
Prostate-specific or testis-specific polypeptide fragments (eg, chimeric fusion proteins) can also be used to produce antibodies specific to various regions of the prostate-specific or testis-specific polypeptide. Preferred prostate-specific or testis-specific fragments include, but are not limited to, the N-terminal domain of STMP1 (amino acids 1-200), the P5CR domain, and fragments comprising those fragments.
[0101]
Synthesis of prostate-specific or testis-specific proteins, polypeptides, and polypeptide fragments
Those skilled in the field of molecular biology will understand that a variety of expression systems can be used to produce recombinant prostate-specific or testis-specific protein. The type of host cell used is not critical to the invention. Prostate-specific or testis-specific proteins may be prokaryotic hosts (eg, E. coli) or eukaryotic hosts (eg, S. cerevisiae, insect cells such as Sf9 cells, COS, NIH 3T3, CHO, Or mammalian cells such as HeLa cells). These cells are described, for example, in the American Type Culture Collection, Rockville, Md., MD (Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology & Wyogy." See also New York, NY, 1998). The method of transformation and the choice of transporter for expression (eg, expression vector) will depend on the host system chosen. Methods for transformation and transfection are described, for example, in Ausubel et al., "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley & Sons, New York, 1998, 1998. Transporters can be selected, for example, from those described in Powells et al., "Cloning Vectors: A Laboratory Manual", 1985, Supplement, 1987.
[0102]
The characteristics of prostate-specific or testis-specific nucleic acid molecules are analyzed by introducing such genes into various cells or using an in vitro extracellular system. The function of prostate-specific or testis-specific proteins made in such cells or systems is then examined under various physiological conditions. It also overexpresses prostate-specific or testis-specific gene products that enable the purification of prostate-specific or testis-specific proteins for biochemical characterization, large-scale production, antibody production, and treatment of patients Cell lines can be created.
[0103]
The polypeptides of the present invention can be made in vivo or in vitro, and can be modified chemically and / or using enzymes. Such polypeptides can be isolated from prostate tissue or prostate cancer cells, which may or may not be in a hormone-dependent state. Alternatively, and especially where large amounts (ie,> 10 mg) are desired, the production of recombinants (eg, in bacterial, yeast, insect cells, or mammalian cell lines) is advantageously used to produce significant amounts of prostate-specific Alternatively, testis-specific polypeptides can be produced.
[0104]
In addition, the production of recombinants not only provides a more economical way of making polypeptides of the invention, but also amino acid sequences tailored to specific biochemical, catalytic, and physical properties. It also allows for specific modifications of the composition. For example, if high solubility is desired, one or more hydrophobic amino acids may be replaced with hydrophilic amino acids. Alternatively, if it is necessary to increase or decrease the catalytic activity, one or more amino acids may be substituted or removed.
[0105]
In yet another example, the polypeptides of the invention can be fused to, for example, enzymatically active partners (eg, for pigmentation or substrate conversion) and fluorescent partners such as GFP, EGFB, BFP. Can be synthesized as a fusion protein.
[0106]
For chemical and enzymatic modifications of the polypeptides of interest, the addition of monofunctional and bifunctional linkers, binding to proteinaceous and non-proteinaceous macromolecules, and glycosyl Many modifications are appropriate, including the modification. For example, monofunctional and bifunctional linkers are used when the polypeptide is immobilized on a solid support or when covalently linked to a molecule that increases the immunogenicity of the polypeptide of interest (eg, binding to KLH or BSA). Is particularly advantageous. Alternatively, by binding such a polypeptide to an antibody or antibody fragment, the polypeptide can be rapidly recovered from the molecular mixture. Other linkages include the formation of covalent and non-covalent bonds between the polypeptide and a molecule that increases serum half-life and / or reduces immunogenicity (such as cyclodextrin and polyethylene glycol). is there.
[0107]
Use of prostate-specific or testis-specific antibodies
Antibodies to prostate-specific or testis-specific proteins can be used to suppress the biological activity of prostate-specific or testis-specific proteins, which detect prostate-specific or testis-specific proteins. For example, a nucleic acid molecule encoding an antibody or a portion of an antibody can be expressed in cells to inhibit prostate-specific or testis-specific function. A compound such as a radionuclide or a liposome can be bound to such an antibody for diagnosis or therapy. Antibodies that suppress the activity of prostate-specific or testis-specific polypeptides are also useful for preventing or delaying the onset of disease due to inappropriate expression of wild-type or mutant prostate-specific or testis-specific genes But also. For example, the antibodies of the invention can be used to localize and localize disease-specific markers (eg, in prostate or testicular cancer) in prostate or testis tissue sections.
[0108]
Detection of prostate-specific or testis-specific gene expression
As described above, prostate-specific or testis-specific protein expression can be monitored using the antibodies described above. By performing in situ hybridization of RNA, expression of a prostate-specific or testis-specific gene group can be detected. RNA in situ hybridization techniques are based on the hybridization of specifically labeled nucleic acid probes to cellular RNA contained in individual cells or tissues. Thus, RNA in situ hybridization is a powerful method for examining tissue or time-specific gene expression. This method uses oligonucleotides, cloned DNA fragments, or antisense RNA transcripts of cloned DNA fragments that correspond to unique parts of a group of prostate-specific or testis-specific genes, for example, in mice or the like. Specific mRNA species contained in animal tissues are detected at various stages of development or monitoring of tumor progression. Other gene expression detection methods are well known in the art and can be used to detect prostate-specific or testis-specific gene expression.
[0109]
Identification of additional prostate-specific or testis-specific genes
Prostate-specific or testis-specific homologs in other species are identified using standard techniques such as the polymerase chain reaction (PCR) and DNA hybridization, and SSH and other techniques described herein. And other prostate-specific or testis-specific genes in humans can be cloned. Prostate-specific or testis-specific genes and homologues can be easily obtained by performing stringency-reduced DNA hybridization using a human prostate-specific or testis-specific probe or primer, or by performing stringency-reduced PCR. Can be identified. Additional prostate-specific or testis-specific genes and homologs can be cloned by RT-PCR using degenerate primers encoding human prostate-specific or testis-specific amino acids.
[0110]
Other groups of prostate-specific or testis-specific genes include those expressed at various stages of growth and development involving pathological prostate or testis (eg, prostate cancer, benign prostatic hyperplasia, or testicular cancer). , And genes expressed as a result of drug therapy.
[0111]
Construction of transgenic and knockout animals
Analysis of the properties of prostate-specific or testis-specific genes provides information that enables the development of prostate-specific or testis-specific knockout animal models by homologous recombination. Preferably, the prostate-specific or testis-specific knockout animal is a mammal, most preferably a mouse. Similarly, animal models of prostate-specific or testis-specific overexpression can be created by incorporating one or more prostate-specific or testis-specific sequences into the animal genome using standard transgenic techniques. it can. In addition, the effect of a prostate-specific or testis-specific gene mutation (eg, a dominant gene mutation) can be determined by using a transgenic mouse having a mutant prostate-specific or testis-specific transgene, or by using such a mutation. It can be determined by introducing the gene into an endogenous prostate-specific or testis-specific gene using standard homologous recombination methods.
[0112]
A substitution type target vector that can be used for the production of a knockout model can be constructed using an isogenic genomic clone derived from a mouse strain such as 129 / Sv (Stratagene Inc., LaJolla, CA). By introducing the target vector into an appropriately extracted embryonic stem (ES) cell line by electroporation, an ES cell line having a large truncated form of the prostate-specific or testis-specific gene can be generated. it can. To generate chimeric primary mice, target cell lines are injected into blastula embryos of mice. Heterozygous offspring can be crossed to produce homozygous individuals. Prostate-specific or testis-specific knockout mice provide a tool for examining the role of prostate-specific or testis-specific polypeptides and nucleic acid molecules in embryonic development and disease. In addition, such mice may have in vivo pathways that rely on prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acid molecules, or pathways that are affected by prostate-specific or testis-specific polypeptides or nucleic acid molecules. It is an approach to study therapeutic compounds that alleviate the disease or condition involved.
[0113]
Animal model
By using the prostate-specific or testis-specific polypeptide or antisense compound of the present invention in an animal model of prostate or testicular disease, the therapeutic method, diagnostic method, and screening method of the present invention can be examined. it can. An exemplary prostate cancer model for transgenic mice is called TRAMP, in which the large T antigen of SV40 is targeted to the prostate (Greenberg, et al., PNAS 92, 3439-3443, 1995). Another test system includes CWR22 (androgen-independent) and CWR22R (androgen-independent) xenografts, which are well known in the art and described herein. Such xenograft growth, PSA secretion, metastasis, and the like can be monitored for the presence or absence of the prostate-specific or testis-specific polypeptides, nucleic acid molecules, and other compounds of the present invention. Other animal models can be used, for example, animal models of other types of cancer or immunodeficient animals (eg, nude mice).
[0114]
The following examples are provided to help those skilled in the art to better understand the present invention and its principles and advantages. These examples illustrate the invention and do not limit the scope of the invention.
[0115]
Example 1
Suppression subtraction of prostate-specific and testis-specific genes ( Subtraction )and Pzero Subcloning into
Poly A from 10 different normal human tissues+ CDNA derived from RNA was subtracted from normal human prostate cDNA by inhibitory subtraction hybridization (SSH) (Diatchenko, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 6025-6030, 1996). The obtained cDNA fragment was cloned into an appropriate vector. SSH is obtained from normal human tissues (heart, brain, placenta, lung, liver, skeletal muscle, kidney, spleen, thymus, and ovary).+ Prostate poly A against a pool of RNA+ RNA was used in the procedure described in the literature (Clontech PCR-Select Cloning Kit). When performing secondary PCR amplification (12 cycles), the reaction was extracted with phenol / chloroform, the DNA was precipitated with ethanol, and the pellet was washed with 70% ethanol. After drying, the DNA pellet is 0.2 × TE or MQ dH2It was dissolved in O, and cut with RsaI in a 20 μl reaction solution at 37 ° C. for 2 hours to cut out the adapter. After cleavage, the reaction was run on a 1.5% agarose gel with a molecular weight marker applied to another lane of the same gel at 5 V / cm for 40 minutes. At this time, care was taken not to expose the gel to short wavelength ultraviolet light. The band of the adapter was cut out, and the gel was electrophoresed at 5 V / cm for 15 minutes in a reverse electric field to concentrate the cDNA band.
[0116]
This gel was visualized (ultraviolet light with a long wavelength), and the amplified cDNA of 100 bp to 1 kb was cut out. This DNA was purified using a QAIEX gel DNA purification kit. The purified DNA was cloned into pZERO (Invitrogen) which had been cut with EcoRV and dephosphorylated. The ligation reaction was performed at 37 ° C. overnight in a final volume of 10 μl in the presence of 5% PEG, 1 × T4 ligase buffer, and a 1/5 dilution of 1 μl ligation mixture (PSL) was electrophoresed in DH10B. Competent cells (> 10 efficiency)10) Or equivalent. A colony was selected to confirm that there was a cDNA insert. For this, PCR was performed directly from the colonies using T7 and SP6 as primers. The 10% reaction was run on a 1.5% agarose gel to visualize the amplification products. Glycerol stocks (15%) were made by growing colonies with inserts and stored at -80 ° C.
[0117]
Example 2
Reverse snow blot and sequence analysis
The River Snowzan technique was used to clone the androgen responsive gene in PSL (Hedrick, SM et al., Nature 308, 149-153, 1984; Sakaguchi, N. et al., EMBO J 5: 2139-2147, 1986). ). In this method, a cDNA probe was prepared using RNA prepared from two cell populations to be compared, and then hybridized with two identical clone groups. For this, the PSL clone was amplified by PCR and spotted on a nylon filter in a 96-well format to generate two identical blots, each set consisting of 92 clones (the remaining four spots were used for positive and negative controls). Using). To make the probe, the prostate cancer cell line LNCaP, which responds to androgen, was used (Horoszewicz, JS, et al., Cancer Res, 43, 1809-1818, 1983), the rest untreated ((-) probe). Either left or treated with synthetic androgen R1881 for 24 hours ((+) probe). Poly A+ RNA is isolated from this cell,32It was used for preparing a P-labeled probe. After hybridization with the (-) and (+) probes, clones that showed different hybridizations were selected for further analysis (confirmed by secondary reverse snow and northern blots).
[0118]
Reverse snowzan screening of cDNA clones was performed basically by partially modifying the procedure described in the literature (Hedrick, SM et al., supra; Sakaguchi, N. et al., supra). DNA (about 400 ng) from the PCR amplification of
[0119]
To verify the tissue-specific nature of the isolated sequences, positive clones were examined on a standard Northern blot against RNA preparations of multiple non-prostate tissue samples. FIG. 2 shows a Northern blot of multiple tissues using NKX3A as a probe, showing an exemplary tissue expression pattern found in positive clones. Lanes 1-10 and 12-16 are RNA preparations from non-prostate tissue,
[0120]
Twelve clones without significant homology to the known sequence (by BLAST analysis) were isolated from prostate tissue and LNCaP cells. SEQ ID NOs: 1-9 were identified as a group of androgen-responsive genes that are differentially expressed in prostate, and SEQ ID NOs: 10-12 were identified as a group of androgen-responsive genes that are differentially expressed in LNCaP cells.
[0121]
Example 3
STMP1 Genes and mRNA Isolation and characterization
The normal prostate cDNA library was subjected to screening by 5'RACE analysis and 3'RACE analysis to obtain a full-length cDNA for L74. Computer-assisted secondary structure prediction of the deduced amino acid sequence of L74 suggested the presence of a six transmembrane domain on the C-terminal side, so L74 was named prostate six transmembrane protein 1 (STMP1).
[0122]
BLAST analysis was performed using the full-length STMP1 cDNA, which was found to match the BAC clone (GenBank Accession No. AC002064) except for the 313 bp repeat unit in the 3′UTR region. It was identified as the STMP1 gene, and was located on the
[0123]
The STMP1 cDNA (GenBank Accession No. AY008445) has a predicted putative 5 ′ untranslated region (5′UTR) of approximately 1 kb (estimated by RACE analysis) and an approximately 4 kb abnormality that accounts for 7777% of the total cDNA sequence. It has a long 3'UTR. The ORF starts from within the third exon and is predicted to encode a 490 amino acid protein (FIG. 4B). As a result of searching for a protein motif, six putative transmembrane domains were found on the C-terminal side of STMP1, starting from F209 (FIGS. 4B and 4E). The figure shows only the cDNA sequence around the ORF. The exon-intron boundaries are indicated and the location of the putative transmembrane domain is highlighted (TM1-6) (FIG. 4B). The stop codon is indicated by an asterisk. As shown in FIGS. 4F to 4K, STMP1 is presumed to result in two types of isoforms as a result of two alternative splicings.
[0124]
Example 4
STMP1 Is 6 A new subfamily of proteins with a transmembrane domain
GenBank BLAST analysis of the deduced amino acid sequence of STMP1 identified two independent ESTs and STEAPs, recently discovered cell membrane proteins that are highly expressed in the prostate. An alignment of these sequences obtained with the Clustal and GenDoc programs is shown in FIG. Fully conserved residues are shown with black shadows. Residues conserved in two or three sequences are shown shaded in light gray and dark gray, respectively. This alignment suggested that the EST BAA91839 cDNA was near full length, while the BAB15559 cDNA was a partial sequence.
[0125]
The sequences of two proteins related to STMP1 were determined (FIGS. 4L and 4M show STMP2 and STMP3, respectively). The sequences of STMP2 and STMP3 include EST sequences. The GFP fusion of STMP2 shows a similar localization as STMP1. Both STMP2 and STMP3 are widely distributed and are present at higher levels in some tissues other than the prostate. For example, STMP2 has the highest expression in placenta and lung and strong expression in heart, liver, prostate, and testis, whereas STMP3 has highest expression in liver and also has high expression in heart, placenta, lung, kidney, It is also strongly expressed in the pancreas, prostate, testis, small intestine, and colon.
[0126]
The sequence similarity between STMP1 and STMP2 is low and not significant before the residue at position 210 of STMP1 where the putative six transmembrane coding domain begins. This suggests that the N-terminal region is structurally and functionally related between STMP proteins that form a six-transmembrane protein subfamily distinct from STEAP.
[0127]
Example 5
STMP1 Expression is highly concentrated in the prostate
The expression profile of STMP1 was then determined in a variety of human tissues by Northern analysis of multiple tissues with a Northern blot hybridizing the STMP1 probe (see "Materials and Methods" section). As shown in FIG. 6A, STMP1 hybridized with 6.5 kb major mRNA and three non-major mRNAs of 2.2 kb, 4.0 kb, and 4.5 kb in prostate tissue. The stronger hybridization observed between G3PDH in heart and skeletal muscle samples is due to strong expression in these tissues. Each lane represents the following subjects: 1 = heart, 2 = brain, 3 = placenta, 4 = lung, 5 = liver, 6 = skeletal muscle, 7 = kidney, 8 = pancreas, 9 = spleen, 10 = thymus, 11 = prostate, 12 = testis, 13 = ovary, 14 = small intestine, 15 = colon, 16 = peripheral blood leukocytes. The position of the full-length 6.5 kb mRNA, as well as the position of low molecular weight STMP1, are indicated by arrows on the left side of the figure. The 6.5 kb band showed 15-20 fold lower mRNA expression in heart, brain, kidney, pancreas, and ovaries compared to prostate, and no expression was detected in other tissues. In contrast, three low molecular weight mRNAs encoded by alternative splicing of STMP1 were detected only in the prostate. Hybridization of glyceraldehyde triphosphate dehydrogenase (G3PDH) with a cDNA probe yielded approximately equivalent signals in lanes except for heart and skeletal muscle, which were known to contain more G3PDH than other tissues. . These data indicate that STMP1 expression is also found in other tissues but is strong in the prostate, and that STMP1 has an isoform with limited expression in the prostate.
[0128]
Example 6
STMP1 Characterization of expression
Since androgen is a major hormonal stimulator for normal prostate and early prostate cancer, androgen regulation of STMP1 was assessed by Northern analysis in the androgen-responsive prostate cancer cell line LNCaP. The cells were untreated and the synthetic androgen R1881 (1010) increased over time as shown in FIG.-8 M), recovered, and total RNA was isolated and subjected to Northern analysis using STMP1 cDNA as a probe. Northern analysis was also performed on the same membrane using the androgen-dependent gene PSA as a probe. For relative induction of mRNA accumulation, the values determined by phosphoimager analysis (Molecular Dynamics) are shown below the lanes. CWR22 xenografts were grown in nude mice and tumor samples were collected before castration (t = 0), or at 1, 2, and 4 weeks after gonadectomy. Total RNA was isolated and used for Northern analysis with the same probe. 18S RNA stained with ethidium bromide is shown as a control for RNA integrity and loading. At 6 hours, STMP1 expression had increased by about 25%, but by 24 hours it had been lost, and finally had decreased by 20% at 48 hours compared to basal levels. . In contrast, mRNA accumulation of the androgen-regulated gene PSA increased significantly over time after stimulation with androgen, and eventually reached an approximately 22-fold higher level at 48 hours. The relative induction of STMP1 mRNA accumulation determined by phosphoimager analysis is shown below the lanes. As shown in FIG. 6B, STMP1 showed similar expression levels in untreated LNCaP cells and R1881 treated LNCaP cells. This result indicates that STMP1 expression is not greatly regulated by androgens in LNCaP cells.
[0129]
To determine the potential for androgen regulation of STMP1 expression in vivo, an androgen-dependent xenograft model CWR22 derived from a primary human prostate tumor was used (Wainstein, MA et al., Cancer Res 54, 6049). 606052, 1994). Because growth is dependent on androgens, CWR22 tumors in nude mice show significant regression after gonadectomy and may completely regress. CWR22 xenografts were grown in nude mice with sustained release of testosterone pellets. After the tumors grew, the gonads of the mice were excised, the testosterone pellet was removed, and the regressing tumors were collected at 1, 2, and 4 weeks after gonadectomy. Total RNA was prepared from this tumor sample and used for Northern analysis. As shown in FIG. 6B, similar to the results seen with LNCaP cells, STMP1 mRNA accumulation in CWR22 tumors was not significantly altered after castration and was not affected by the presence of androgens ( Note the low loading of RNA to the sample at 2 weeks after CWR22). In contrast, mRNA accumulation of the androgen-regulated gene PSA was significantly reduced after castration and fell to about 16% of the pre-excision level by 2 weeks after castration. The above results are consistent with the findings obtained with LNCaP cells, indicating that the expression of STMP1 in prostate cancer cells is not significantly regulated by androgens. STMP1 expression was substantially lower in CWR22 tumors compared to LNCaP cells.
[0130]
The expression profile of STMP1 was also analyzed in the androgen-independent prostate cancer cell lines PC3 and DU145, and a recurrent derivative of four independent CWR22 tumors (named CWR22R) representative of advanced prostate cancer (FIG. 6C). (Nagabushhan, M. et al.,
[0131]
An interesting feature of the expression profile of STMP1 is the recurrent CWR22R, which is positive for the androgen receptor (AR) but does not respond to androgens, even though it is lowly expressed in androgen-dependent xenografts of CWR22. The point is that it is strongly expressed. This means that STMP1 expression is deregulated as prostate tumors progress from an androgen-dependent phase to an androgen-independent phase. STMP1 is also not expressed on the AR-negative prostate cancer cell lines PC-3 and DU-145, but is strongly expressed on the AR-positive cell line LNCaP and xenografts of CWR22 and CWR22R. Thus, STMP1 expression correlates with the presence or absence of functional AR in cells.
[0132]
It has been known for over 50 years that androgens play an important role in both the development and maintenance of normal prostate and the initiation and progression of prostate cancer. Withdrawal of androgens results in regression of normal prostate as well as prostate tumors in the early stages of androgen-dependent disease. Therefore, androgen elimination is commonly used as a therapy to reverse tumor growth. However, in the case of prostate tumors, in months and years later, in almost all cases, the tumors recur in an androgen-independent state. No effective treatment is available at this time, and the prognosis for survival is extremely poor. STMP1 is overexpressed in these late androgen-insensitive states, making it a useful tool for prostate cancer diagnostic and therapeutic applications.
[0133]
These data indicate that STMP1 expression is deregulated when prostate cancer progresses from an androgen-dependent state to an androgen-independent state.
[0134]
Example 7
STMP1 Localization in cells
To elucidate the intracellular localization pattern of STMP1, a green fluorescent protein (GFP) -STMP1 fusion protein was prepared. The use of such GFP chimeric proteins has recently become a standard method for assessing the localization and dynamics of proteins within cells. COS-1 cells were transiently transfected with GFP-STMP1 and fixed and processed for observation by confocal microscopy as described in Materials and Methods.
[0135]
A series of 11 confocal sections along the z-axis were obtained from one cell, nominally 100 nm apart. FIG. 7A shows projected images obtained by observing three continuous sections and a total of 11 sections. Arrows indicate tubular-vesicular structures (VTS) of different size, shape, and location (
[0136]
To more directly determine whether GFP-STMP1 is localized to the Golgi complex, we determined its subcellular distribution by the two well-characterized Golgi markers, the Golgi marker. The enzyme mannosidase II (ManII) inside the device (Rabouille, C. et al., J Cell Sci 108, 1617-1627, 1995), and the coat protein β-COP (Pepperkok, R. et al., Cell 74, 71-82, 1993). COS-1 cells were transfected with GFP-STMP1, fixed, labeled with appropriate primary and secondary antibodies, and imaged with a confocal laser scanning microscope. The fluorescence of green GFP-STMP1 and the fluorescence of red (secondary antiserum labeled with Texas Red) β-COP and ManII were detected with a confocal laser microscope. The right panel shows a yellow / orange stained overlay image showing the area of co-localization. The bar length indicates 5 μm. As shown in FIG. 7B, the distribution of GFP-STMP1 was spread throughout the Golgi complex, as was evident from significant co-localization with both ManII and β-COP. However, there is some non-overlapping region between GFP-STMP1 and both Golgi markers, which indicates that STMP1 is differentially localized within the Golgi complex, at least in part, compared to the two markers. Suggest that.
[0137]
Because GFP-STMP1 is associated with the VTS (FIGS. 7A and 8), the trans-Golgi network (TGN), which is an important site for sorting proteins into GFP-STMP1 towards the plasma membrane, secretory vesicles, or lysosomes. Were evaluated (Farquhar, MG and Palade, GE
[0138]
Example 8
STMP1 Shuttles between the Golgi and the plasma membrane and co-localizes with early endosomes
The dynamic properties and intracellular transport of GFP-STMP1 were examined by confocal time-lapse imaging of living cells. COS-1 cells were transiently transfected with GFP-STMP1 and 16 hours later, 12 consecutive images were taken of living cells at 37 ° C. every 20 seconds using a confocal laser scanning microscope. (FIG. 8). The upper panel shows the expansion of the VTS and return to the Golgi (white arrows). In the first image (160s) of the middle and lower panels, a red arrow indicates that the VTS has moved from the Golgi to the cell periphery. In the lower panel, yellow arrows indicate VTS movement from the cell edge to the Golgi. It should be noted that the above results are representative of multiple low speed analyses, and that changes in the image are not due to movement from the focal plane. The bar length indicates 5 μm.
[0139]
As shown in FIG. 8, a part of the VTS was dissociated or bound to the Golgi complex. Such VTSs were extremely dynamic and varied in size. Some of the VTS followed a linear or curvilinear path, some moved a little further and stopped, and some showed jumping movements. The VTS (white arrow) shown in the upper panel has returned again after leaving the Golgi. The VTS (red arrow) in the first image of the middle and lower panels left the Golgi complex and, after pausing, moved toward the perimeter of the cell until it disappeared at the edge of the cell. This suggests that STMP1 is involved in the secretory pathway. The VTS (yellow arrow) in the lower panel is moving from the cell periphery to the Golgi, suggesting that STMP1 is located in the phagocytic pathway.
[0140]
Example 9
GFP-STMP1 And early endosomal markers EEA1 Co-localization with
To determine whether GFP-STMP1 binds to the phagocytic pathway, the subcellular distribution of GFP-STMP1 was determined by examining the early endosomal protein EEA1 (Stenmark, H. et al., J Biol Chem 271, 204048-204054, 1996). It was compared with the intracellular distribution. COS-1 cells were transiently transfected with GFP-STMP1, fixed, immunostained with EEA1 antibody, and observed with a confocal laser scanning microscope. The fluorescence of green GFP-STMP1 and the fluorescence of red (secondary antiserum labeled with Texas Red) EEA1 were detected with a confocal laser microscope. The right panel shows an overlay image with yellow / orange staining showing the co-localized area. Arrows show examples of VTS in the cell periphery containing both EEA1 and STMP1. The bar length indicates 5 μm. As shown in FIG. 9, EEA1 showed a similar intracellular distribution in both transfected and untransfected cells. In addition, GFP-STMP1 was significantly co-localized with EEA1 in both the pericellular region and further in the perinuclear region (arrows in FIG. 9), indicating that STMP1 is linked to the early endosome and the phagocytic pathway. Is suggested.
[0141]
Example 10
SSH9 Genes and mRNA Isolation and characterization
The SSH9 gene was identified and mapped (FIG. 10). The location and size of the putative promoter site, transcription start site, and exons and introns are indicated. The start and stop codons and the two polyadenylation signals resulting in the two alternative splicing transcripts are also shown. FIGS. 11A-C show the nucleotide and predicted amino acid sequences of SSH9, as well as the putative promoter sequence and exon-intron boundaries.
[0142]
From the expression profile of SSH9 determined by Northern analysis (FIG. 12C) in various human tissues, a 0.7 kb splice variant of SSH9 was highly testis-specific and a 1.4 kb transcript was found. It was found to be expressed in both prostate and testis.
[0143]
Whether androgen regulates SSH9 was examined in LNCaP cells and CWR22 xenografts (FIG. 12A) and found that SSH9 is not regulated in LNCaP cells but is regulated in CWR22 xenografts. . The expression profile of SSH9 was also examined in the androgen-independent prostate cancer cell lines PC3 and DU145, and CWR22R cells (FIG. 12A).
[0144]
Example 11
PSL22 Genes and mRNA Isolation and characterization
The PSL22 gene was identified and a genetic map was prepared (FIG. 13). The location and size of exons and introns, the location of partial cDNA clones (closed squares), and alignment of full-length cDNA clones with GenBank accession numbers AC008551 and AC011449 are shown. 14A-C show the nucleotide sequence, cDNA and deduced amino acid sequence of the PSL22 ORF, as well as the deduced promoter, exon, and UTR sequences.
[0145]
The deduced amino acid sequence of PSL22 and BLAST analysis of GenBank indicated that PSL22 was a Rho binding protein. FIG. 15 shows multiple sequence alignments between PSL22 and related proteins. Fully conserved residues are shown in black, and residues found in the three sequences are shaded.
[0146]
The expression profile of PSL22 determined by Northern analysis (FIG. 16B) in various human tissues showed that the strongest expression was found in the prostate and the strong expression was found in the kidney, pancreas and colon.
[0147]
Regulation of PSL22 by androgens was examined in LNCaP cells, the androgen-independent prostate cancer cell lines PC3 and DU145, and CWR22R cells (FIG. 16A). The results showed that PSL22 was regulated by androgen in LNCaP cells that highly express it, but was not regulated by androgen in PC3 and DU145 cells.
[0148]
Example 12
Materials and methods
The following experiments and examples were performed using the following materials and methods. It will be appreciated by those skilled in the art that these materials and methods may be varied without changing the nature of the invention.
[0149]
probe
Poly A+
200 ng of random primer (N7)
Make up to 20 μl with RNAse-free sterile water.
Heat at 70 ° C. for 10 minutes and cool on ice.
[0150]
Prepare the following solutions while heating the RNA sample:
5x
5 mM 0.1 mM DTT
2 μl each of 10 mM dTTP + dGTP
32
32
2 μl of Superscript II (200 U / μl, BRL)
[0151]
The solution was mixed by pipetting, lightly centrifuged, incubated at 25 ° C for 5 minutes, and then further incubated at 37 ° C for 1 hour. 2 μl of 10 mM dCTP + dATP was added and the mixture was incubated at 37 ° C. for 30 minutes and then inactivated by heating at 70 ° C. for 10 minutes. Unincorporated nucleotides were removed using a G25 column (Bio-Rad). The specific activity (5 × 108 cpm / μg).
[0152]
Hybridization
Immediately after preparation, 25 ml of the hybridization mixture (7% SDS, 0.5 M NaHPO4, 1 mM EDTA) was pre-incubated at 65 ° C, and 12.5 ml of it was used for prehybridization of each membrane (5-10 minutes at 65 ° C). The probe was denatured by heating at 95 ° C for 3-5 minutes and transferred to the 65 ° C prehybridization mixture. Hybridization was performed at 65 ° C. overnight.
[0153]
Washing
Wash solution I (2 × SSC and 1% SDS) and wash solution II (0.1 × SSC and 0.5% SDS) are pre-incubated, and the membrane is washed once with solution I, and then washed with solution II for 30 minutes. Washed at 65 ° C for minutes. The membrane was covered with plastic wrap and a phosphorimager screen was exposed.
[0154]
Choice
Clones that showed a difference between the (-) and (+) blots were selected (usually one to eight for each pair of blots). A second round of reverse riverzan analysis for confirmation was performed (in this case, individual clones were spotted twice on each blot). After performing the phosphoimager analysis, the blot was detached from the blot at 95 ° C. in 0.1 × SSC and 0.5% SDS for 2 × 15 minutes and hybridized with the PSA probe (or used). Depending on the hormone, any amount of probe for the target gene in the tissue under study was used). For clones confirmed to be different from PSA, Northern analysis was performed according to established protocols for expression differences in secondary river snowzan analysis. LNCaP cells by R1881, and CWR22 xenograft model upon androgen deprivation (Wainstein, MA et al., Cancer Res. 54, 6049-6052, 1994), and androgen independent CWR22R recurrent xenografts (Nagabushhan, M. et al., Cancer Res. 56, 3042-6, 1996).
[0155]
Sequence analysis
Sequence analysis was performed by the dideoxy chain termination method using an ABI automatic sequencer. Homology searches were performed with the basic BLAST algorithm. FIG. 3 shows the results obtained by BLAST analysis of the isolated clones, and a table of homology to known genes (significant homology cutoff value was 50% identity).
[0156]
LNCaP Isolation of prostate cancer-related genes from cells
The prostate cancer cell line LNCaP was cultured in two batches under culture conditions similar to those reported in the literature (Horoszewicz JS et al., Cancer Res, 43: 1809-1818, 1983). The first batch was left untreated and the second batch was treated with the synthetic androgen R1881 for 24 hours. Cells from both batches were harvested and total RNA was isolated from each batch. From total RNA, poly A+ RNA was recovered by standard techniques and used in suppressive subtraction hybridization (SSH; Diatchenko et al., Supra) to identify a group of hormone-regulated genes. The tester for the SSH method was cDNA derived from untreated cells, and the driver was cDNA derived from cells treated with R1881. The protocol of suppression subtraction was performed according to the method described in the original (Diatchenko et al., Supra).
[0157]
Cell culture
LNCaP, PC-3, and DU-145 cells were maintained in a routine manner and treated as described in the literature (Korkmaz, KS, et al.,
[0158]
Investigation of xenografts
Implantation, growth, and recovery of tumors in CWR22 xenografts and mice bearing CWR22R xenografts were performed as described in the literature (Wainstein, MA, supra, Nagabushhan, M., supra).
[0159]
Cloning and plasmid construction
A 262 bp cDNA fragment was first obtained from a prostate-specific library screen (Ausubel, FM et al., (1997) "Current Protocols in Molecular Biology", John Wiley and. Sons, New York), L74. cDNA end 5 'rapid amplification (5'RACE) was performed using normal prostate tissue (Clontech) and / or Marathon-Ready prepared from the SMART-RACE LNCaP cDNA library (Clontech) generated according to the manufacturer's recommendations. Performed using cDNA (oligonucleotide sequences disclosed on request). The RACE product was cloned into pCRII-TOPO (Invitrogen), positive clones were confirmed by Southern analysis and sequenced. In parallel, screening of a λgt10 cDNA library generated from a pool of normal human prostates (Clontech) was performed in an established manner to obtain additional clones. The overlapping clones were used to deduce the full-length STMP1 cDNA sequence.
[0160]
The full-length STMP1 ORF was amplified using primers near the center of the start and stop codons (sequences disclosed on request) and the vector pcDNA3.1-NT-GFP-TOPO (Invitrogen) was used. In the same frame, GFP-STMP1 was prepared by fusing to the C-terminal of green fluorescent protein (GFP).
[0161]
Northern analysis
Total RNA was prepared in a one-step guanidine thiocyanate procedure and used for Northern analysis (18). 15 μg of total RNA was used per lane. Probes were made by random priming and> 3 × 108 It had a specific activity of dpm / μg. A 145 bp to 2202 bp STMP1 cDNA fragment was used as a probe. Bands were visualized and quantified by phosphor imager analysis (Molecular Dynamics).
[0162]
Observation with a confocal microscope
COS-1 cells were transiently transfected by electroporation using a BTX square wave pulse generator at 150 V at a setting of 1 ms. Cells were plated on coverslips placed on 6-well tissue culture plates for indirect immunofluorescence, or on Lab-Tek Chambered Coverglass (Nalge Nunc International) for live cell microscopy. Grew. Transiently transfected cells were observed 16 hours after transfection with a Leica TCS-SP confocal microscope. All operations on living cells were performed at 37 ° C.
[0163]
Indirect immunofluorescence
Indirect immunofluorescence was performed as described in the literature (Mistelli, T. and Spector,
[0164]
Other aspects
All publications and patent applications mentioned in this specification are herein incorporated by reference to the same extent as if each individual independent publication or patent application was specifically and individually incorporated by reference. Although the invention has been described with respect to particular embodiments of the invention, it will be understood that further modifications are possible and this application is generally intended to cover any variations, uses, or modifications of the invention which are in accordance with the principles of the invention. , Or intended to include applications, and departures from the disclosure of the invention, which are included in known practice or practice in the art to which the invention pertains, and to essential features described above. It is understood that it can be applied and is subject to the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an exemplary reverse snowzan analysis of multiple clones of a prostate-specific cDNA library.
FIG. 2 shows an exemplary Northern blot of multiple tissues.
FIG. 3 is a table showing nucleotide sequences (SEQ ID NOs: 1 to 12) of 12 clones isolated from prostate tissue and LNCaP cells.
FIG. 4A is a schematic diagram showing the structure of the STMP1 gene.
FIG. 4B shows the nucleotide sequence containing the intron boundary sequence of STMP1 (SEQ ID NO: 13) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 14).
FIG. 4C shows the nucleotide sequence of exons and 3 ′ UTRs of STMP1 (SEQ ID NOs: 15-21).
FIG. 4D shows the nucleotide sequence of the ORF of STMP1 (SEQ ID NO: 22).
FIG. 4E shows the cDNA sequence of STMP1 (SEQ ID NO: 23) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 14).
FIG. 4F shows the nucleotide sequence of the exons and 3′UTR of STMP1 ORF2 (SEQ ID NOs: 17-20 and 24-26).
FIG. 4G shows the nucleotide sequence of the ORF of STMP1 ORF2 (SEQ ID NO: 27).
FIG. 4H shows the cDNA sequence of STMP1 ORF2 (SEQ ID NO: 28) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 29).
FIG. 41 shows the nucleotide sequences of the exons and 3 ′ UTRs of STMP1 ORF3 (SEQ ID NOs: 17-19 and 24-26).
FIG. 4J shows the nucleotide sequence of the ORF of STMP1 ORF3 (SEQ ID NO: 30).
FIG. 4K shows the cDNA sequence of STMP1 ORF3 (SEQ ID NO: 31) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 32).
FIG. 4L shows the cDNA sequence of STMP2 (SEQ ID NO: 33) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 34).
FIG. 4M shows the cDNA sequence of STMP3 (SEQ ID NO: 35) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 36).
FIG. 5: Sequence of STMP1 (SEQ ID NO: 14) with STEAP (SEQ ID NO: 37, Accession No. AF186249), and two ESTs (Accession Nos. BAA91839 and BAB15559; SEQ ID NOs: 38 and 39, respectively). Shows alignment.
FIG. 6A shows a Northern blot of multiple tissues using STMP1 or G3PDH cDNA as a probe. FIG. 6B is a Northern blot probed with STMP1 and PSA in the androgen-responsive prostate cancer cell line LNCaP and the CWR22 human prostate cancer xenograft model. FIG. 6C is a Northern blot probed with STMP1 and NKX3A in LNCaP, PC-3, and DU-145 cell lines, and a CWR22R human prostate cancer xenograft model.
FIG. 7A shows a fluorescence microscopy image of COS-1 cells transiently transfected with GFP-STMP1.
FIG. 7B shows fluorescence microscopy images of COS-1 cells transiently transfected with GFP-STMP1 and labeled with an antibody to the Golgi marker.
FIG. 8 shows a fluorescence microscope image of COS-1 cells transiently transfected with GFP-STMP1 and live cells observed with a confocal microscope.
FIG. 9 shows fluorescence microscopy images of COS-1 cells transiently transfected with GFP-STMP1 and labeled with an antibody to an early endosomal marker.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of the SSH9 gene and two mRNAs transcribed from the SSH9 gene.
FIG. 11A shows the cDNA of SSH9 (SEQ ID NO: 40) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 41).
FIG. 11B shows the putative promoter sequence of SSH9 (SEQ ID NO: 42).
FIG. 11C shows the putative intron-exon boundaries of SSH9 (SEQ ID NOs: 43-50).
FIG. 12A is a Northern blot probed with SSH9 in the androgen-responsive prostate cancer cell line LNCaP cells and in the CWR22 human prostate cancer xenograft model. FIG. 12B is a Northern blot probed with SSH9 in the LNCaP, PC-3, and DU-145 cell lines, and the CWR22R human prostate cancer xenograft model. FIG. 12C is a northern blot of a plurality of tissues using the cDNA of SSH9 or GAPDH as a probe.
FIG. 13 is a schematic diagram showing the PSL22 gene structure.
FIG. 14A shows the nucleotide sequence of the ORF of PSL22 (SEQ ID NO: 51).
FIG. 14B shows the cDNA sequence of PSL22 (SEQ ID NO: 52) and the deduced amino acid sequence (SEQ ID NO: 53).
FIG. 14C shows the nucleotide sequence of the TATA promoter and transcription start site of PSL22, exons, and 5 'and 3' UTRs (SEQ ID NOs: 54-70).
FIG. 15 shows a sequence alignment of PSL22 (RhoBP) (SEQ ID NO: 53) with EST NP032190 (mRhoph), AF1322025 (dRhoph), and BAB23615 (SEQ ID NOs: 71-73).
FIG. 16A is a PSL22 probed Northern blot in the LNCaP, PC-3, and DU-145 cell lines, and the CWR22R human prostate cancer xenograft model. FIG. 16B is a Northern blot of multiple tissues using PSL22 cDNA as a probe.
Claims (26)
断片長が約18ヌクレオチドを上回る、配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、もしくは54〜70、またはそれらの断片のいずれかの核酸分子を、高ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で該細胞由来のゲノムDNAの調製物と接触させる段階;および
配列番号:1〜12、15〜28、30、31、33、35、40、42〜50、51、52、または54〜70のいずれかに対して約55%以上のヌクレオチド配列同一性を有するDNA配列を検出し、それにより前立腺特異的または精巣特異的な遺伝子またはその断片を同定する段階。A method for detecting a prostate-specific or testis-specific gene, or a fragment thereof, in a cell, comprising the following steps:
SEQ ID NOS: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, 40, 42-50, 51, 52, or 54-70, or any of their fragments, wherein the fragment length is greater than about 18 nucleotides Contacting with a preparation of genomic DNA from said cells under highly stringent hybridization conditions; and SEQ ID NOs: 1-12, 15-28, 30, 31, 33, 35, 40, A DNA sequence having about 55% or more nucleotide sequence identity to any of 42-50, 51, 52, or 54-70 is detected, thereby prostate-specific or testis-specific gene or fragment thereof. Identifying.
前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドを被験化合物に接触させる段階;
および
被験化合物が前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの発現または活性に及ぼす作用を決定する段階。A method for identifying a test compound that modulates the expression or activity of a prostate-specific or testis-specific polypeptide, comprising the steps of:
Contacting a test compound with a prostate-specific or testis-specific polypeptide;
And determining the effect of the test compound on the expression or activity of the prostate-specific or testis-specific polypeptide.
化合物が哺乳動物の該疾患に有効な作用を有する、前立腺特異的または精巣特異的なポリペプチドの活性または発現を調節する治療的有効量の化合物を哺乳動物に投与する段階。A method of treating a mammal having a disease of the prostate or testis, comprising the following steps:
Administering to the mammal a therapeutically effective amount of a compound that modulates the activity or expression of a prostate-specific or testis-specific polypeptide, wherein the compound has an effective effect on the disease in the mammal.
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