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JP2009514550A - T−betによるIL−2の生産の調節 - Google Patents

T−betによるIL−2の生産の調節 Download PDF

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JP2009514550A
JP2009514550A JP2008540146A JP2008540146A JP2009514550A JP 2009514550 A JP2009514550 A JP 2009514550A JP 2008540146 A JP2008540146 A JP 2008540146A JP 2008540146 A JP2008540146 A JP 2008540146A JP 2009514550 A JP2009514550 A JP 2009514550A
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cell
protein
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JP2008540146A
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グリムチヤー,ローリー・エイチ
ワング,ユン・ソーク
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プレジデント・アンド・フエローズ・オブ・ハーバード・カレツジ
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Publication date
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Abstract

本発明は少なくとも一部はT−betがIL−2生産を調節するメカニズムの同定に基づく。本発明はキナーゼ媒介型のT−betとRelAとの相互作用を調節する作用物質の同定方法、ならびにその使用方法に関する。

Description

関連出願
本出願は、「T−betによるIL−2の生産の調節(Modulation of IL−2 Production by T−bet)」という表題の2005年11月7日に出願された特許文献1の利益を主張する。本出願は1999年6月2日に出願された特許文献2の優先権を主張する英語のPCT条項21に従い公開された2000年(失効)6月1日に出願された特許文献3の一部継続出願である2001年12月3日に出願された特許文献4(係属中)の一部継続出願である2002年12月3日に出願された特許文献5(係属中)に関する。また本出願は、2005年5月31日に出願された特許文献6(係属中)、および2005年1月20日に出願された特許文献7(係属中)にも関する。これら各々の全内容は引用により本明細書に編入する。
政府の補助金
本明細書に記載する本研究は、少なくともその一部分が米国立衛生研究所により供与された補助金CA48126およびAI56296により支援された。従って、米国政府は本発明における一定の権利を有することができる。
発明の背景
T細胞増殖因子IL−2は、Tヘルパー(Th)細胞の一次応答中に生産される主要サイトカインである。2種のThエフェクター細胞、Th1およびTh2の1つに分化する際、IL−2の生産は下降し、そしてTh1様(IFNγ)またはTh2−様(IL−4)サイトカインの生産に置き換えられる。IL−2はその受容体(IL−2R)を介して作用して、細胞の増殖に関与するシグナリング分子を活性化し;リガンドまたは受容体のいずれかの欠損で自己免疫を生じる(非特許文献1)。IL−2はすでにTh1様サイトカインとして特徴付けられたが、増大する証拠はIL−2およびその下流のシグナリング分子 Stat5が1次応答中に抗炎症Th2サイトカインの誘導にも極めて重要であることを示す(非特許文献2)。
IL−2発現は転写レベルで厳格に制御されているが、コード配列を介する翻訳後の制御も起こる(非特許文献3)。IL−2遺伝子の徹底的な解析により、転写開始部位に対して−300bpに広がる最小プロモーター領域が確立され、インビトロでのT細胞の活性化でIL−2の誘導に十分であることが知られるようになった(非特許文献4;非特許文献5)(そして非特許文献6;非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9で総説されている)。NFAT、OCT−1、AP−1、HMG I(Y)およびNF−κBファミリーのメンバーであるp65およびc−Relのような抗原誘導性因子に結合するこの領域内の多くのシス調節要素が同定された。これらの因子は一過性のレポーターアッセイでIL−2プロモーターをトランス活性化することが示され(非特許文献6;非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9で総説されている)、それらの中の幾つかはインビボでのIL−2発現に必要である(非特許文献10;非特許文献11;非特許文献12)。NF−κBファミリーのメンバーは、IL−2遺伝子の転写を調節する(非特許文献6;非特許文献7;非特許文献8;非特許文献9で総説されている)。p50/p50ホモダイマーは非刺激細胞中に大量に存在するが、それらは抑制的であり、そしてT細胞の活性化でp50/p65またはp50/c−relヘテロダイマーにより置き換えられる。c−Relはクロマチンを核に凝集させ、IL−2プロモーターをわたり改造する(remodeling)(非特許文献13;非特許文献14;非特許文献15;非特許文献16;非特許文献17;非特許文献18;非特許文献19;非特許文献20)。興味深いことには、Th2よりもTh1細胞の核で増大した量のNF−κBp65(RelA)因子が報告され、これはTh1細胞によるIL−2の優先的な分泌と合致する(非特許文献21;非特許文献22)。
トランスジェニックマウスの系統では、内因性IL−2発現を忠実に写すインビボでの発現を達成するためのさらなるIL−2上流配列の必要性が明らかとなった(非特許文献23)。最小プロモーターを超えた領域の貢献も、T細胞活性化でIL−2エンハンサーの600bp領域の選択的脱メチル化が迅速に生じることを示す実験から明らかである(非特許文献24)。IL−2プロモーターDNAに結合する個々の因子の機能、およびT細胞の活性化に応答したIL−2遺伝子のクロマチン改造の開始は、幾つかの報告の主題となってきた(非特許文献25;非特許文献26;非特許文献27;非特許文献28;非特許文献29)。NF−κBサブユニットのc−Relは、近位プロモーターをわたるクロマチン改造に必要であり、そしてc−RelはHMG I(Y)とCD28応答要素に結合する(非特許文献30;非特許文献31)。c−Relを欠くマウスは、減損したIL−2発現を現し、そしてc−Relインヒビターであるペントキシフィリンでの処置はIL−2mRNAレベルを下げる(非特許文献32;非特許文献33;非特許文献34)。
IL−2遺伝子転写のネガティブ調節も、その発現を制御する重要なメカニズムである。一次Th1細胞分化中、IL−2は急速に誘導され、そしてTCR刺激後、2、3日の間にピークとなり、次いで次第に減少する。NF−κBメンバーであるp50のホモダイマーは、静止しているTh細胞中のIL−2遺伝子転写を抑制すると考えられ(非特許文献35;非特許文献36)、そしてドミナントネガティブCREB導入遺伝子の発現は、インビボで減損したIL−2の生産を生じた(非特許文献37)。CREM転写リプレッサーはCaMKIVにより活性化されて、−180位でCREに結合し、SLE患者のIL−2の生産を抑制し(非特許文献38;非特許文献39)、そしてまたCREMはアネルギー状態の樹立にも関与する(非特許文献40)。ZEBという名のジンクフィンガータンパク質は、IL−2遺伝子の転写リプレッサーになると考えられるが、その初代Th細胞における機能は確立されていない(非特許文献41)。抗増殖因子Tobは、IL−2プロモーターの−105ネガティブ調節要素へのSmad結合の強化を介してIL−2を抑制する(非特許文献42)。
T−box転写因子であるT−betは、3つの分離可能な機能を有する:1)これはThpからTh1の発生に必要とされる、2)チロシンがリン酸化されたT−betとGATA−3との物理的相互作用を介して、GATA−3活性を阻害することによりTh2経路に沿ったThp分化を抑制する、および3)IL−2遺伝子活性化を抑制する(非特許文献43;非特許文献44;非特許文献45;非特許文献46)。結果として、T−bet−/−マウスは減損したTh1細胞の発生、増加したTh2サイトカイン生産、そして興味深いことには増加したIL−2の生産をCD4およびCD8細胞の双方で現す(非特許文献44;非特許文献47;非特許文献48)。実際にT−betは元々、基質として400bpのIL−2プロモーターを利用した酵母ワンハイブリットスクリーニングで単離され、そして続いてIL−2プロモーターの活性化を抑制することが示された(非特許文献43)。さらにT−bet−/−Th細胞中でのT−betの過剰発現は、IL−2の生産を抑制した(非特許文献43;非特許文献46)。T−betの最初の2つの機能は分子レベルで解明されているが、T−betがIL−2の生産を制御するメカニズムは明らかになっていない。T−betがIL−2の生産を制御するメカニズムの同定は大いに有益となろう。
参考文献
米国特許仮出願第60/734,324号明細書 米国特許仮出願第60/137,085号明細書 国際出願第PCT/US00/15345号パンフレット 米国特許出願第10/008,264号明細書 米国特許出願第10/309,747号明細書 米国特許仮出願第60/686,222号明細書 米国特許仮出願第60/645,698号明細書 Schimpl,A.,I.,et al.Cytokine Growth Factor Rev 13:369−378,2002 Zhu,J.,J.,et al.Immunity 19:739−748,2003 Ragheb,J.A.,et al.J Immunol 163;120−129,1999 Durand,D.,et al.Mol.Cell.Biol.8:1715−1724,1998 Siebenlist,U.,et al.Mol.Cell.Biol.6:3042−3049,1986 Jain,J.,C et al.Curr Opin Immunol 7:333−342,1995 Serfling,E.,et al.Biochim Biophys Acta 1263:181−200,1995 Powell,J.D.,et al.Immunol Rev 165:287−300,1998 Novak,T.J.,P et al.Nucleic Acids Res 18:4523−4533,1990 Peng,S.L.,et al.Immunuity 14:13−20,2001 Kontgen,F.,et al.Genes Dev.9:1965−1977,1995 Liou,H.C.,et al.Int.Immunol.11:361−371,1999 Grundstrom,S.,et al.J Biol Chem 279:8460−8468,2004 Lai,J.H.,et al.Mol Cell Biol 15:4260−4271,1995 Neumann,M.,et al.Embo J 14:1991−2004,1995 Ghosh,P.,et al.,Proc Natl Acad Sci USA 90:1696−1700,1993 Parra,E.,et al.J Immunol 160:5374−5381,1998 Herndon,T.M.,et al.Clin Immunol 103:145−153,2002 Rao,S.,et al.J Immunol 170:3724−3731,2003 Kahn−Perles,B.,et al.J Biol Chem 272:21774−21783,1997 Lederer,J.A.,et al.J,Immunol.152:77−86,1994 Dorado,B.,et al.Eur J Immunol 28:2234−2244,1998 Yui,M.A.,et al.J Immunol 166:1730−1739,2001 Bruniquel,D.,and R.H.Schwartz.Nat Immunol 4:235−240,2003 Ward,S.B.,et al.Nucleic Acids Res 26:2923−2934,1998 Rothenberg,E.V.,and S.B.Ward.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:9358−9365,1996 Attema,J.L.,et al.J Immunol 169:2466−2476,2002 Chen,X.,et al.Mol Cell Biol 25:3209−3219,2005 Rao,S.,et al.J Immunol 167:4494−4503,2001 Rao,S.,et al.J Immunol 170:3724−3731,2003 Himes,S.R.,et al.Immunity 5:479−489,1996 Kontgen,F.,et al.Genes Dev.9:1965−1977,1995 Liou,H.C.,et al.Int.Immunol.11:361−371,1999 Wang,W.,W et al.Immunity 6:165−174,1997 Grundstrom,S.,et al.J Biol Chem 279:8460−8468,2004 Sundstedt,A.,et al.Proc Natl Acad Sci USA 93:979−984,1996 Barton,K.,et al.Nature 379:81−85,1996 Juang,Y.T.,et al.J Clin Invest 115:996−1005,2005 Tenbrock,K.,et al.J Immunol 169:4147−4152,2002 Powell,J.D.,et al.J Immunol 163:6631−6639,1999 Yasui,D.H.,et al.J.Immunol.160:4433−4440,1998 Tzachanis,D.,et al.Nat Immunol 2:1174−1182,2001 Szabo,S.J.,et al.Cell 100:655−669,2000 Szabo,S.J.,et al.Science 295:338−342,2002 Szabo,S.J.,et al.Ann.Rev.Immunol.21:713−758,2003 Hwang,E.S.,S et al.Science 307:430−433,2005 Sullivan,B.M.,et al.,Proc Natl Acad Sci USA 100:15818−15823,2003 Juedes,A.,et al.J.Exp.Med.199:1153−1162,2004
発明の要約
本発明は、少なくともその一部分は、T−betがIL−2の生産を抑制するメカニズムの同定に基づく。T−betは、T−betS508を必要とし、そしてT−betS508リン酸化に関連するRelA NF−κB転写因子との相互作用により、発生しているTh1細胞におけるIL−2遺伝子転写のリプレッサーとして作用する。RelA/T−betヘテロダイマーはRelAのIL−2プロモーターDNAへの結合、したがってそのIL−2遺伝子発現のトランス活性化を調節する。
本発明の1つの観点は、インターロイキン2(IL−2)の生産を調節する化合物の同定方法を特徴とし、この方法は化合物の存在下、セリン−トレオニンキナーゼ分子とT−betとの相互作用を可能とする条件下でT−betおよびセリン−トレオニンキナーゼ分子を接触させる工程、およびT−betとキナーゼ分子との相互作用を検出する工程を含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少させる化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の増加により示される。
1つの態様では、T−betとキナーゼ分子との相互作用は、T−betとキナーゼとの間の複合体の形成を測定することにより決定される。別の態様では、T−betとキナーゼ分子の相互作用がT−betのリン酸化を測定することにより決定される。1つの態様では、T−betのリン酸化がT−betのアミノ酸508(S508)位のセリン残基のリン酸化を測定することにより決定される。1つの態様では、キナーゼ分子がカゼインキナーゼI(CKI)である。別の態様では、キナーゼ分子はグリコーゲンシンターゼキナーゼ−3(GSK−3)である。1つの態様では、IL−2の生産がIL−2mRNAレベルを決定することにより測定される。別の態様では、IL−2の生産はIL−2タンパク質レベルを決定することにより測定される。
本発明の別の観点は、IL−2の生産を調節するために有用な化合物の同定法を特徴とし、この方法は:a)T−bet、RelAおよびIL−2調節領域を含んでなる指示組成物を準備し;b)指示組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させ;c)試験化合物のライブラリーから、T−bet媒介型のRelAとIL−2調節領域との相互作用を減少させる目的化合物を選択し、これによりIL−2の生産を調節する化合物を同定することを含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の増加により示される。
1つの態様では、T−bet媒介型のRelAとIL−2との相互作用が、RelAとIL−2調節領域との間の複合体の形成を測定することにより決定される。1つの態様で指示組成物は、T−betポリペプチドを発現する細胞である。1つの態様では、IL−2調節領域はT−box結合部位を含んでなる。
本発明の別の観点は、T細胞中のRelAとIL−2調節領域の相互作用を調節する化合物の同定方法を特徴とし、この方法は化合物およびT−betの存在下で、RelAおよびIL−2を、T−bet媒介型のRelAのIL−2調節領域への結合により複合体の形成を可能とする条件下で接触させ;そしてRelAとIL−2調節領域との複合体の形成を検出することを含んでなり、ここでT−betおよび化合物の存在下でRelAとIL−2調節領域との間の相互作用を阻害する化合物の能力が、T−betおよび化合物の不存在下で形成される複合体の量と比べた時に複合体の形成の低下により示される。
1つの態様では化合物が複合体の形成または安定性を増加させる。別の態様では、化合物が複合体の形成または安定性を減少させる。
1つの態様では、作用物質はT−betのセリンのリン酸化を増加させる。
発明の詳細な説明
本発明は、少なくともその一部分は、T−betがIL−2の生産を調節するメカニズムの同定に基づく。本発明は、とりわけキナーゼが媒介するT−betとRelAとの相互作用を調節する作用物質の同定法、ならびにその使用法に関する(添付する実施例を参照にされたい)。以下に詳細に検討するように、T−betは種々の細胞外シグナルの重要な細胞内トランスデューサーまたはメディエーターである。より詳細には、T−betは異なる細胞型で細胞外シグナルを遺伝子発現の特異的パターンに伝達するために作動する転写因子である。特にT−betはTh1およびTh2サイトカインの両方の遺伝子発現において中枢的役割を果たすことが証明された。種々の細胞応答を調節するために役立つ種々の細胞型および種々の遺伝子が、T−betに応答する。またT−betは数種の遺伝子、これら遺伝子の発現および同様に影響を受ける他のものの発現も、T−betの発現および/または活性を制御することにより調節することができる(例えば強化または減少)。
Brachyuryまたはは、T−boxと呼ばれる200アミノ酸のDNA結合ドメインを共有する転写因子のファミリーの創始メンバーである(総説は、Smith,1997;Papaioannou,1997;Meisler,1997中)。Brachyury(「短尾」のギリシャ語)突然変異は、短くて少しねじれた尾を持った異型接合変異動物内で、1927年に最初に記載された(Herrmann et al.,1990)。Brachyury T−boxタンパク質のアミノ−末端の半分(アミノ酸1〜229)は、配列特異的なDNA結合活性を表すことが示されたT−boxとして知られる保存ドメインを含む(Kispert,A.& Herrmann,B.G.1993,EMBO J.12:3211;Papapetrou,C.,et al.1997,FEBS Lett.409:201;Kispert.A.,et al.,1995,EMBO J.14:4763)。C−末端の半分は、トランス活性化および抑制ドメインの2対を含む。オルソログ種内のT−box領域の間の配列の類似性は、99%と高く、そして非オルソログ遺伝子間では40〜70%である。T−boxドメインは最近DNAと同時結晶化され、そしてタンパク質がDNAと深いほうの溝および浅いほうの溝の内の両方で接触する新規の配列特異性DNA認識構造を示す(Mueller,C.W.& Herrmann,B.G.,1997,Nature 389,884)。
酵母ワンハイブリッド(yeast one hybrid)法を、Th−1特異的転写因子を同定するために使用した。酵母細胞は、IL−2プロモーター−レポーター遺伝子構築物を発現するように作製され、そして抗−CD3活性化Th1細胞クローンから作製されたcDNAライブラリーを用いて形質転換された。IL−2プロモーターの検査は、NFκB部位の5’の丁度−240−220に優れたT−box結合部位を明らかにした。添付の実施例に記載するように、T−betはIL−2プロモーターを結合する能力に基づいて酵母ワンハイブリッドスクリーニングアッセイで単離された。
本発明のT−betタンパク質は、T−boxタンパク質と相同性を有する。現在、Brachyuryを含まずにマウスにおいて8種より多くのT−box遺伝子が存在する。これらには、Tbx1〜6、T−brain−1(Tbr−1)、Eomes、T−pitおよびT−betを含み、それぞれ明確で通常は複雑な発現パターンを有する。例えば、T−brain−1発現は、大部分が大脳皮質内の明確なドメインに限定される(Bulfone,A.et al.,1995,Neuron 15,63)。T−betはTbr−1の配列に最も類似している。T−boxの外で、本発明のT−betタンパク質は他のT−boxタンパク質と一致性を有していない。
T−betは、Tbr−1に配列が最も類似している。他の種もBrachyury様の遺伝子を発現する。そのような脊椎動物種は、ゼノプス(Xenopus)、ミノカサゴ(Zebrafish)、ヒヨコおよびヒトであり(Rao,1994;Horb and Thomsen,1997;Conlon et al.,1996;Ryan et al.,1996;Schulte−Merker et al.,1994; Edwards et al.,1996;Morrison et al.,1996;Law et al.,1995;Cambell et al.,1998)ならびにさらに遠位の種、例えばナメクジウオ(amphioxus)、ホヤ(ascidians)、キョク皮動物(echinoderm)、C.エレガンス(Caenorhabditis elegans)、ショウジョウバエ(drosophila)などの昆虫である(Holland et al.,1995)。これらの遺伝子は配列でも発現パターンでも保存されている。
本発明をより容易に理解できるようにするために、特定の用語を最初に定義する。
本明細書でT−betに関連して使用する用語「調節する(modulated)」には、T−betの発現、活性または機能を、同じ条件下で自然に生じるT−betの発現、機能または活性とは異なる様式に変化させることを含む。例えば発現、機能または活性は、例えば結合特異性における変化により自然に生じるT−betの発現、機能または活性よりも大きく、または小さくすることができる。本明細書で使用するように、様々な形の用語「調節する」には、刺激(例えば特定の応答または活性の増加またはアップレギュレーション)、および阻害(例えば特定の応答または活性の減少またはダウンレギュレーション)を含む。
本明細書で使用する用語「T−bet分子」には、配列番号1および3に記載の核酸分子と構造的特徴を共有するT−bet核酸分子、および配列番号2および4に記載のT−betタンパク質の際立った構造および機能的特徴を共有するT−betタンパク質を含む。T−betタンパク質は、タンパク質のT−boxファミリーのメンバーであり、そしてBranchyury、Tbxl−6、T−brain−1(Tbr−1)といくらかのアミノ酸配列相同を共有する。T−boxタンパク質は、T−box結合部位でDNAに結合するT−boxドメインを含んでなる。さらにT−betタンパク質の構造および機能的特徴を以下に提供する。
本明細書で使用する用語「核酸分子」は、DNA分子(例えばcDNAまたはゲノムDNA)およびRNA分子(例えばmRNA)を含むと考える。核酸分子は、一本鎖状または二本鎖状でもよいが、しかし好ましくは二本鎖状DNAである。用語「等価物」とは、機能的に等価のT−betタンパク質、すなわち相互作用、例えばT−betの自然な結合パートナーへ結合する能力を有するタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含むことを意図している。
本明細書中に使用するように、「単離された核酸分子」は、核酸が誘導された生物体のゲノムDNA内の核酸に本来的に近接する遺伝子配列(すなわち、核酸が誘導された生物体のゲノムDNA内の単離された核分子に対する遺伝子に近接して位置する遺伝子配列)を含まない核酸分子を指す。例えば種々の態様において、単離されたT−bet核酸分子は、典型的には、核酸が誘導された細胞のゲノムDNA内の核酸分子に本来的に近接するヌクレオチド配列の約10kb以下を含み、そしてさらに好ましくは、本来的に近接するヌクレオチド配列の約5kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kbまたは0.1kb以下を含む。しかし、「単離された」T−bet核酸分子は、ゲノムDNA内のT−bet配列に正常では近接しない他のヌクレオチド配列に連結してもよい(例えば、T−betヌクレオチド配列はベクター配列に連結してもよい)。特定の好適な態様では、「単離された」核酸分子、例えばcDNA分子は、他の細胞物質を含まなくてもよい。しかし、T−bet核酸分子が「単離された」と考えられるために他の細胞物質を含まないという必要はない(例えば、他の哺乳類から分離され、そして細菌細胞内に挿入されたT−bet DNA分子は、まだ「単離された」と考えられる)。
本発明の核酸は、例えば標準的な組換えDNA技法により調製することができる。本発明の核酸は、標準的技法を使用して化学的に合成することもできる。ポリデオキシヌクレオチドを化学的に合成する様々な方法が知られており、そしてそれらには市販されているDNA合成器で自動化された固相合成がある(例えばItakura et al.,米国特許第4,598,049号明細書;Caruthers et al.,米国特許第4,458,066号明細書;およびItakura et al.,米国特許第4,401,796号および同第4,373,071号明細書を参照にされたい。これらは引用により編入する)。
本明細書で使用する用語「高いストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする」は、互いに実質的な相同性(例えば典型的には70%以上の相同性)を有するヌクレオチド配列が互いに安定してハイブリダイズされたままであるようなハイブリダイゼーションおよび洗浄の条件を説明することを意図する。高いストリンジェンシー条件の好ましい非限定的例は、6X塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウムを含むハイブリダイゼーション緩衝液(SSC)中、温度約45℃で数時間から一晩ハイブリダイゼーションし、次いで0.2XSSC、0.1%SDSを含む洗浄緩衝液中、温度約50〜65℃での1もしくは複数回の洗浄である。
用語「パーセント(%)同一性」は、ヌクレオチドおよびアミノ酸配列の内容で使用される場合(例えば、一つのアミノ酸配列が他のアミノ酸配列にX%同一である場合)に、最適に配列された時の2個の配列の間で共有する同一の残基の百分率を指す。2個のヌクレオチドまたはアミノ酸配列の同一性の百分率を決定するために、配列を最適比較の目的で整列する(例えば一つの配列をもう1つの配列と最適に整列するためにギャップを挿入してもよい)。次いで、相当する位置にある残基を比較し、そして一方の配列内の位置がもう1つの配列の相当する位置に対応して同じ残基で占められている場合に、分子はその位置で同一である。従って、2個の配列の間の同一性の百分率は、2個の配列が共有する同一の位置の数の関数である(すなわち、%同一性=(同一の位置の数#/位置の全数#)x100)。
当該技術分野で公知のコンピューターアルゴリズムは、2個のヌクレオチドまたはアミノ酸配列を最適に整列しそして比較して、2個の配列間の同一性の百分率を決定するために使用できる。2個の配列の比較のために使用される数学アルゴリズムの好ましいが非限定的な例は、Karlin and Altschul(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2264−68、変更はKarlin and Altschul(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA90:5873−77のアルゴリズムである。このようなアルゴリズムは、Altschul et al.のNBLASTおよびXBLASTプログラム中に組み込まれている(1990)J.Mol.Biol.215:403−10)。比較のためにギャップ入りのアライメントを得るためには、ギャップ入りBLASTをAltschul et al.に記載されているように使用できる((1997)Nucleic Acids Research 25(17):3389−3402)。BLASTおよびギャップ入りBLASTプログラムを使用する場合に、それぞれのプログラム(例えばXBLASTおよびNBLAST)のデフォルトパラメーターを使用できる。http://www.ncbi.nlm.nih.gov参照。例えば、本発明のヌクレオチド配列は、ギャップペナルティーをexistance 5およびextension 2に設定したデフォルトBlastnマトリックス1−3を使用してblast処理した。本発明のアミノ酸配列は、下記のデフォルト設定を用いてblast処理した:ギャップペナルティーをexistance 11およびextension 1に設定したBlosum62マトリックス。
配列の比較のために使用した数学アルゴリズムの別の好ましい非限定的例は、Myers and Miller,CABIOS(1989)のアルゴリズムである。このアルゴリズムは、GCG配列アライメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)内に組み込まれている。アミノ酸配列比較のためにALIGNプログラムを用いる場合には、PAM12加重残基表(weight residue table)、12のgギャップ長ペナルティ(gap length penalty)および4のギャップペナルティを使用できる。配列比較のために複数のプログラムを使用する場合には、最適の整列(例えば2個の配列間の最高の一致パーセント)を与えるプログラムが比較の目的で使用される。
本明細書で使用するように、「天然に存在する」核酸分子は、天然に存在するヌクレオチド配列を有するRNAまたはDNA分子を指す(例えば天然のタンパク質をコードする)。
本明細書で使用する用語「プロモーター」、「調節領域」または「プロモーター要素」は、プロモーター/調節配列に作動可能に連結された遺伝子産物の発現に必要な核酸配列を意味する。幾つかの場合では、この配列は中心のプロモーター配列であることができ、そして他の場合、この配列はエンハンサー配列および遺伝子産物の発現に必要な例えばT−box結合部位のような他の調節配列を含んでもよい。プロモーター/調節配列は、例えば遺伝子産物を場所的に、または一時的に限定された様式で発現できるものでよい。
本明細書で使用するように、「アンチセンス」核酸は、タンパク質をコードする「センス」核酸に相補的、例えば二本鎖cDNA分子のコーディング鎖に相補的、mRNA配列に相補的または遺伝子のコーディング鎖に相補的なヌクレオチド配列を含んでなる。従って、アンチセンス核酸は、センス核酸に水素結合できる。
1つの態様では、本発明の核酸分子はsiRNA分子である。1つの態様では、本発明の核酸分子はRNAiを媒介する。RNA干渉(RNAi)は、dsRNAと同じ配列を含有するメッセンジャーRNA(mRNA)に分解するために、二本鎖RNA(dsRNA)を使用する翻訳後の標的化遺伝子サイレンシング法である(Sharp,P.A.and Zamore,P.D.287,2431−2432(2000);Zamore,P.D.,et al.,Cell 101,25−33(2000).Tuschl,T.et al.,Genes Dev,13,3191−3197(1999);Cottrell TR,and Doering TL.2003.Trends Microbiol.11:37−43;Bushman F.2003.Mol Therapy.7:9−10;McManus MT and Sharp PA.2002.Nat Rev Genet.3:737−47)。このプロセスは、内因性のリボヌクレアーゼが長いdsRNAを短い、例えば21−もしくは22−ヌクレオチド長のRNA(小干渉RNAまたはsiRNAを呼ばれる)に分解する場合に起こる。次いで、より短いRNAセグメントは、標的をmRNAの分解を媒介する。RNAi合成のためのキットは、例えばニューイングランドバイオラボ(New England Biolab)またはアンビオン(Ambion)から市販されている。1つの態様では、アンチセンスRNAに使用するための上記の1もしくは複数の化学を、RNAiを媒介する分子に使用することができる。
本明細書で使用する用語「コード領域」は、アミノ酸残基に翻訳されるコドンを含んでなるヌクレオチド配列の領域を指し、一方用語「非コード領域」は、アミノ酸に翻訳されないヌクレオチド配列の領域を指す(例えば5’および3’非翻訳領域)。これら非コード領域は、種々の調節要素を含むことができる。
本明細書で使用する用語「プロモーター」、「調節領域」、「プロモーター要素」または「調節要素」は、プロモーター/調節配列に作動可能に連結された遺伝子産物の発現に必要な核酸配列を意味する。幾つかの場合では、この配列は中心のプロモーター配列であることができ、そして他の場合、この配列はエンハンサー配列および遺伝子産物の発現に必要な例えばT−box結合部位のような他の調節配列を含んでもよい。プロモーター/調節配列は、例えば遺伝子産物を場所的に、または一時的に限定された様式で発現できるものでよい。
本明細書で使用する用語「ベクター」は、それが連結している他の核酸を輸送できる核酸分子を指す。ベクターの一つの種類は「プラスミド」であり、これはその中にさらなるDNAセグメントを連結することができる環状二本鎖DNAループを称する。別の種類のベクターはウイルスベクターであり、ここでさらなるDNAセグメントをウイルスゲノム内に連結することができる。ある種のベクターは、それらが導入された宿主細胞内で自律複製することができる(例えば細菌の複製起点を有する細菌ベクターおよびエピソーマル哺乳類ベクター)。他のベクター(例えば非−エピソーマル哺乳類ベクター)は、宿主細胞内への導入の際に宿主細胞のゲノム内に組み込まれ、そしてこれにより宿主ゲノムと一緒に複製される。さらに特定のベクターは、それらが作動可能に連結している遺伝子の発現を指令できる。そのようなベクターは、本明細書中では「組換え発現ベクター」または単に「発現ベクター」と呼ぶ。一般に、組換えDNA技術で有用な発現ベクターは、しばしばプラスミドの形である。本明細書中で、「プラスミド」および「ベクター」は互換的に使用されるが、それはプラスミドがベクターの最も普通に使用される形であるからである。しかし本発明は、同等の機能に役立つ発現ベクター、例えばウイルスベクター(例えば複製欠失レトロウイルス、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルス)のような他の形も含むと考える。
本明細書で使用する用語「宿主細胞」は、本発明の核酸、例えば本発明の組換え発現ベクターが導入された細胞を指すものとする。用語「宿主細胞」および「組換え宿主細胞」は、本明細書中では互換的に使用される。このような用語は、特定の主題の細胞を指すだけでなく、そのような細胞の後代または可能な後代も指すものと理解すべきである。ある種の変化が、突然変異または環境の影響により後続世代に起こるかもしれないので、このような後代は実際には親細胞と同等ではないが、しかし本明細書中に使用される用語の範囲内に含まれる。
本明細書で使用するように、「トランスジェニック動物」は動物の1個もしくは複数の細胞が「導入遺伝子」を含む非−ヒト動物、好ましくは哺乳類、さらに好ましくはマウスを指す。用語「導入遺伝子」は、これからトランスジェニック動物が発生し、そして成熟動物のゲノム内に残る細胞のゲノム内に組み込まれる外因性DNAを指し、例えばトランスジェニック動物の1もしくは複数の細胞タイプまたは組織内にコードされた遺伝子産物の発現を指令する。
本明細書で使用するように、「相同的組換え動物」は、動物の発生に先立って、内因性遺伝子が、内因性遺伝子とその動物の細胞、例えば動物の胚細胞内に導入された外因性DNA分子との間の相同性組換えにより改変されている種類のトランスジェニック非ヒト動物、好ましくは哺乳類、さらに好ましくはマウスを指す。
本明細書中に使用される場合に、「単離されたタンパク質」または「単離されたポリペプチド」は、細胞から単離されるかまたは組換えDNA技術により生産された場合に他のタンパク質、ポリペプチド、細胞物質および培地を、あるいは化学的に合成された場合に化学的前駆体または他の化学物質を実質的に含まないタンパク質またはポリペプチドを指す。「単離された」または「精製された」タンパク質またはその生物学的に活性な部分は、タンパク質が誘導された細胞または組織源から細胞物質または他の混入タンパク質を実質的に含まないか、あるいは化学的に合成された場合に化学的前駆体または他の化学物質を実質的に含まない。用語「細胞物質を実質的に含まない」とは、タンパク質が単離または組換え的に生産された細胞の細胞成分から分離されているT−betタンパク質の調製物を含む。
本明細書で使用する用語「抗体」は、免疫グロブリン分子および免疫学的に活性な免疫グロブリン分子の部分、すなわちFabおよびF(ab’)フラグメントのような抗原に特異的に結合(免疫反応)する抗原結合部位を含む分子である。本明細書で使用する用語「モノクローナル抗体」および「モノクローナル抗体組成物」は、抗原の特定のエピトープと免疫反応できる抗原結合部位の一種のみを含む抗体分子の集団を指し、一方「ポリクローナル抗体」および「ポリクローナル抗体組成物」という用語は、特定の抗原と相互作用可能な抗原結合部位の複数の種類を含む抗体分子の集団を指す。従って、モノクローナル抗体組成物は典型的には、これが免疫反応する特定の抗原に対する単一結合親和性を示す。
本明細書で使用する用語「イントラボディ(intrabody)」は、細胞内側の標的、例えばT−betのような細胞内タンパク質に対し向けられた細胞内で発現される抗体構築物、通常は一本鎖Fv(scFv)抗体を指す。
本明細書で使用する用語「ドミナントネガティブT−betタンパク質」は、天然の(すなわち自然に生じる野生型)T−bet分子と競合するがT−bet活性を持たないT−bet分子(例えばその部分もしくはバリアント)を含む。そのような分子は細胞中のT−bet活性を効果的に減少させる。本明細書で使用する「ドミナントネガティブT−betタンパク質」は、T−bet活性の強力なインヒビターである修飾された形態のT−betを指す。
本明細書で使用する用語「細胞」は、原核生物および真核生物の細胞を含む。1つの態様では本発明の細胞は細菌細胞である。別の態様では本発明の細胞は酵母細胞のような真菌細胞である。別の態様では本発明の細胞は脊椎動物細胞、例えば鳥類もしくは哺乳動物細胞である。好適な態様では、本発明の細胞はマウスもしくはヒト細胞である。
本明細書で使用する用語「免疫細胞」は造血起源の細胞であり、そして免疫応答に役割を果たす細胞を含む。免疫細胞には、B細胞およびT細胞のようなリンパ球;ナチュラルキラー細胞;および単球、マクロファージ、好酸球、マスト細胞、好塩基球および顆粒球のような骨髄性細胞を含む。
用語「抗原提示細胞」および「APC」は、本明細書では互換的に使用し、専門的な抗原提示細胞(例えばBリンパ球、単球、樹状細胞およびランゲルハンス細胞)、ならびに他の抗原提示細胞(例えば、ケラチノサイト、内皮細胞、星状細胞、繊維芽細胞および希突起膠細胞)を含む。
本明細書で使用する用語「T細胞」(すなわちTリンパ球)という用語は、哺乳動物(例えばヒト)からの胸腺細胞、未熟T細胞、成熟T細胞などを包含するT細胞系列内のすべての細胞を含むものとする。T細胞は、CD4またはCD8のいずれか(しかし両方ではない)、およびT細胞受容体を発現する成熟T細胞を含む。本明細書に記載する種々のT細胞群は、それらのサイトカインプロファイルおよびそれらの機能に基づき定義することができる。
本明細書で使用する「前駆T細胞」(“Thp”)は、CD4を発現するナイーブな多能性細胞である。
本明細書で使用する用語「ナイーブなT細胞」には、コグネイト抗原に暴露されたことがなく、したがって活性化されないT細胞または記憶細胞を含む。ナイーブなT細胞は循環せず、そしてヒトのナイーブなT細胞はCD45RA+である。ナイーブなT細胞が限定するわけではないが抗原の量、投与の経路および投与時期に依存して抗原を認識し、そしてさらなるシグナルを受けるならば、それらは増殖し、そしてT細胞の種々のサブセット、例えばエフェクターT細胞に分化する可能性がある。
本明細書で使用する用語「末梢T細胞」は、胸腺を離れかつ末梢循環に入る成熟シングルポジティブT細胞を指す。
本明細書で使用する用語「分化した」とは、刺激剤と接触したT細胞を指し、そしてエフェクターT細胞(例えばTh1、Th2)および記憶T細胞を含む。分化したT細胞はナイーブなT細胞と比べて数種の表面タンパク質の発現が異なり、そして他の細胞を活性化するサイトカインを分泌する。
本明細書で使用する用語「記憶T細胞」は、抗原への暴露後に機能的に静止となり、そして抗原の不存在下で長期間、生存することができるリンパ球を含む。ヒトの記憶T細胞はCD45RA−である。
本明細書で使用する用語「エフェクターT細胞」には、抗原を排除するために機能するT細胞を含む(例えば他の細胞の活性化を調節するサイトカインを生産することにより、または細胞傷害活性により)。用語「エフェクターT細胞」には、Tヘルパー細胞(例えばTh1およびTh2細胞)および細胞傷害性T細胞を含む。Th1細胞は遅延型の過敏応答およびマクロファージの活性化を媒介し、一方Th2細胞はB細胞に対する援助を提供し、そしてアレルギー性応答に重要である(Mosmann and Coffman,1989,Annu.Rev.Immunol.7,145−173;Paul and Seder,1994,Cell 76,241−251;Arthur and Mason,1986,J.Exp.Med.163,774−786;Paliard et al.,1988,J.Immunol.141,849−855;Finkelman et al.,1988,J.Immunol.141,2335−2341)。本明細書で使用する用語「Tヘルパー1型応答」(Th1応答)は、IFN−γ、IL−2、TNF、ならびにリンホトキシン(LT)、およびTh2細胞よりむしろTh1細胞により優先的にもしくは排他的に生産される他のサイトカインから選択される1もしくは複数のサイトカインの生産を特徴とする応答を指す。
本明細書で使用する用語「調節T細胞」には、低レベルのIL−2、IL−4、IL−5およびIL−12を生産するT細胞を含む。調節T細胞はエフェクターT細胞よりも低レベルにもかかわらずTNFα、TGFβ、IFN−γおよびIL−10を生産する。TGFβは調節T細胞により生産される優勢なサイトカインであるが、このサイトカインはTh1またはTh2細胞よりも低いレベルで生産され、例えばその規模はTh1またはTh2細胞よりも1次元低い。調節T細胞は細胞のCD4+CD25+群に見い出すことができる(例えばWaldmann and Cobbold.2001.Immunity.14:399を参照にされたい)。調節T細胞は培養中に活性化シグナル(例えば抗原および抗原提示細胞、またはMHCの内容において抗原を模するシグナルを用いて、例えば−CD3抗体に−抗−CD28抗体を加えて)で刺激されたTh1またはTh2またはナイーブなT細胞の増殖およびサイトカイン生産を活発に抑制する。
本明細書で使用する用語「細胞分化」には、細胞の発生能が制限され、そして細胞が特異的な発生の運命を獲得するプロセスを含む。分化した細胞は他の細胞型から異なって認識できるように分化する。
本明細書で使用する用語「受容体」は、抗原、複合化抗原(例えばMHC分子の内容において)、または抗体に結合する免疫細胞受容体を含む。活性化受容体には、T細胞受容体(TCR)、B細胞受容体(BCR)、サイトカイン受容体、LPS受容体、補体受容体およびFc受容体を含む。例えばT細胞受容体はT細胞上に提示され、そしてCD3分子と会合する。T細胞受容体は、MHC分子の内容では抗原により刺激される(ならびにポリクローナルT細胞活性化試薬により)。TCRを介するT細胞の活性化は多くの変化、例えばタンパク質リン酸化、膜脂質の変化、イオンの流動、環式ヌクレオチドの改変、RNA転写の変化、タンパク質合成の変化、および細胞容量の変化をもたらす。
本明細書で使用する用語「免疫応答」は、免疫細胞活性化の調節により影響を受ける免疫細胞媒介型の(例えばT細胞媒介型および/もしくはB細胞媒介型)免疫応答を含む。例示的免疫応答はB細胞応答(例えば抗体生産、例えばIgA生産)、T細胞応答(例えば増殖、サイトカイン生産および細胞傷害性)、およびサイトカイン応答性細胞、例えばマクロファージの活性化を含む。本発明の1つの態様では、免疫応答はT細胞媒介型である。本発明の別の態様では、免疫応答はB細胞媒介型である。免疫応答と関連して本明細書で使用する用語「ダウンレギュレーション」は、任意の1もしくは複数の免疫応答、好ましくはT細胞応答における減損を含むが、免疫応答と関連して用語「アップレギュレーション」は、任意の1もしくは複数の免疫応答、好ましくはT細胞応答における上昇を含む。1つのタイプの免疫応答のアップレギュレーションは、別のタイプの免疫応答において対応するダウンレギュレーションを導く可能性がある。例えば特定のサイトカイン(例えばIL−10)の生産のアップレギュレーションは、細胞性免疫応答のダウンレギュレーションを導く可能性がある。
本明細書で使用する用語「Tヘルパー1型応答」は、IFN−γ、IL−2、TNFおよびリンホトキシン(LT)、およびTh2細胞よりむしろTh1細胞により優先的に、または排他的に生産される他のサイトカインから選択される1もしくは複数のサイトカインの生産により特徴つけられる応答を称する。
本明細書で使用する用語「Tヘルパー2型応答」(Th2応答)は、IL−4、IL−5、IL−6およびIL−10から選択される1もしくは複数のサイトカインの生産を特徴とし、かつTh2細胞により提供される効率的なB細胞の「援助(help)」(例えば高められたIgG1および/もしくはIgE生産)を特徴とするCD4 T細胞による応答を称する。
本明細書で使用する用語「接触させること」(すなわち細胞、たとえば1個の細胞を化合物と接触させること)という用語は、化合物および細胞をインビトロで一緒にインキュベーションすること(例えば化合物を培養物中の細胞に添加すること)、ならびに化合物および個体の細胞がインビボで接触するように個体に化合物を投与することを含む。「接触させること」という用語は個体中に自然に存在しうるT−bet調節物質への細胞の曝露(すなわち自然な生理学的過程の結果として起こりうる曝露)を含まない。
添付する実施例に記載するように、T−betはIL−2の生産を調節する。1つの態様では、T−bet活性はT−bet−標的分子またはT−betと結合パートナー例えばRelAまたはキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼ、例えばCKIまたはGSK−3キナーゼとの複合体との会合のような直接的活性である。本明細書で使用する用語「標的分子」または「結合パートナー」は、T−betが自然に結合または相互作用し、そしてその相互作用が生物学的応答を生じる分子である。標的分子はタンパク質または核酸分子であることができる。本発明の例示的標的分子には、T−betタンパク質と同じシグナリング経路中のタンパク質、例えば上流(活性の刺激物質および阻害物質の両方を含む)、または例えばIL−2の生産の調節に関与する経路におけるT−betタンパク質の下流で機能することができるタンパク質を含む。T−bet標的分子の例には、キナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼ、例えばCKIまたはGSK−3キナーゼ、またはT−betが相互作用して遺伝子の転写を調節するDNA配列を含む。
本明細書で使用する用語「その転写がT−betにより調節される遺伝子」には、T−betにより調節される制御領域を有する遺伝子を含む。そのような遺伝子はT−betにより正もしくは負に調節される可能性がある。この用語は、T−betにより間接的に調節される、すなわちT−betが関与するシグナリング経路の活性化の結果として調節される遺伝子も包含する。T−betにより調節される例示的遺伝子は、例えばGATA3、およびサイトカイン遺伝子、例えばIL−2、IFN−γ、IL−4、IL−5、TNFα、TGF−β、LT(リンホトキシン)およびIL−10を含む。
本明細書で使用する用語「Th1−関連サイトカイン」とは、Th2細胞というよりはむしろTh1細胞により優先的または排他的に生産されるサイトカインを指すものとする。Th1−関連サイトカインの例には、IFN−γ、IL−2、TNFおよびリンホトキシン(LT)を含む。
本明細書で使用する用語「Th2−関連サイトカイン」とは、Th1細胞というよりはむしろTh2細胞により優先的または排他的に生産されるサイトカインを指すものとする。Th1−関連サイトカインの例には、IL−4、IL−5およびIL−10を含む。
本明細書で使用する用語「相互作用する」とは、例えば酵母2ハイブリッドアッセイもしくは同時免疫沈降を使用して検出できるような分子間の検出可能な相互作用を含むことを意味する。また相互作用するという用語は、分子間の「結合」相互作用も含む。相互作用は自然なタンパク質−タンパク質またはタンパク質−核酸でよい。
「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語は、本発明の方法もしくはアッセイで使用されるか、または組成物中に存在する試薬もしくは試験作用物質を含む。「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語は、T−bet発現もしくは活性の調節物質として以前に同定もしくは認識されていない化合物を含む。1つの態様では、1種以上の化合物、例えば複数の化合物を、T−betまたはシグナル伝達経路中のT−betの上流もしくは下流で作用する分子の発現および/もしくは活性を調節するそれらの能力についてのスクリーニングアッセイで同時に試験し得る。「試験化合物のライブラリー」という用語は多数の試験化合物を含んでなるパネルを指す。
1つの態様において、「作用物質」もしくは「化合物」もしくは「試験化合物」という用語はサイトカインのような自然に存在する化合物を除外する。別の態様において、作用物質という用語は、自然に存在するサイトカインに結合する抗体を除外する。別の態様において、「作用物質」という用語はサイトカイン受容体に結合する抗体を除外する。さらに別の態様において、「作用物質」という用語はT細胞受容体を介してシグナルを伝達する作用物質、例えばT細胞受容体複合体の成分に対するMHC分子もしくは抗体の内容における抗原を除外する。1つの態様では、作用物質もしくは試験化合物は、T−betと直接相互作用するか、もしくはT−betが相互作用する分子と直接相互作用する化合物(例えばT−betとT−bet標的分子との間の相互作用を阻害もしくは刺激する化合物、例えばDNAもしくは他のタンパク質)である。別の態様において、化合物は例えばT−betが関与するシグナル伝達経路中でT−betの上流もしくは下流にある分子の活性を調節することによりT−bet発現および/もしくは活性を間接的に調節するものである。そのような化合物は下に詳細に記述するように、そのような化合物を選択するスクリーニングアッセイを使用して同定することができる。
「低分子」という用語は当該技術分野の一用語であり、そして約1000分子量未満もしくは約500分子量未満である分子を含む。1つの態様において、低分子はペプチド結合を排他的に含むわけではない。別の態様において、低分子はオリゴマーでない。活性についてスクリーニング可能な例示的低分子化合物には、限定するわけではないがペプチド、ペプチド模倣物、核酸、炭水化物、低有機分子(例えばポリケチド)(Cane et al.1998.Science 282:63)および天然産物抽出物ライブラリーを挙げることができる。別の態様では、化合物は低分子有機非ペプチド化合物である。さらなる態様において、低分子は生合成的でない。
本明細書で使用する用語「試験化合物」は、T−bet活性および/または発現の調節物質、および/または細胞増殖、生存、分化および/または運動の調節物質とこれまでに同定されたことがないか、または認識されるべき化合物を含む。
用語「試験化合物のライブラリー」は、複数の試験化合物を含んでなるパネルを指すものとする。
本明細書で使用する用語「工作された」(工作された細胞でのような)は、T−betタンパク質をコードする核酸分子が導入された細胞を指す。
本明細書で使用する用語「レポーター遺伝子」という用語は検出可能な遺伝子産物、例えばRNAもしくはタンパク質を発現する任意の遺伝子を指す。好適なレポーター遺伝子は容易に検出可能であるものである。またレポーター遺伝子は、所望の転写制御配列を含むか、または他の所望の特性を表す遺伝子との融合遺伝子の形態の構築物中に包含されてもよい。レポーター遺伝子の例は、限定するわけではないがCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)(Alton and Vapnek(1979)、Nature 282:864−869)ルシフェラーゼ、ならびにベータ−ガラクトシダーゼ;ホタルルシフェラーゼ(deWet et al.,(1987)、Mol.Cell.Biol.7:725−737);細菌のルシフェラーゼ(Engebrecht and Silverman(1984)、PNAS 1:4154−4158;Baldwin et al.(1984)、Biochemistry 23:3663−3667);アルカリホスファターゼ(Toh et al.(1989)Eur.J.Biochem.182:231−238、Hall et al.(1983)J.Mol.Appl.Gen.2:101)、ヒト胎盤分泌型アルカリホスファターゼ(Cullen and Malim(1992)Methods in Enzymol.216:362−368)、および緑色蛍光タンパク質(米国特許第5,491,084号明細書;国際公開第96/23898号パンフレット)のような他の酵素検出系を挙げることができる。
本明細書で使用する用語「T−bet−応答要素」とは、T−betの活性により直接的または間接的に調節されるDNA配列を指す(これにより例えばレポーター遺伝子の転写を介してT−betの活性を監視することができる)。
本明細書で使用する用語「T−betが欠損の細胞」という用語は、T−betが自然に欠損している個体の細胞、ならびに非ヒトT−bet欠損動物、例えばそれらがT−betが欠損するように変えられたマウスの細胞を含むことを意図している。また「T−betが欠損の細胞」という用語はin vitroで培養される非ヒトのT−bet欠損動物もしくは個体から単離された細胞も包含することを意図している。
本明細書で使用する用語「無細胞組成物」は、完全な(intact)細胞を含有しない単離された組成物を指す。無細胞組成物の例には、細胞抽出物および単離されたタンパク質を含有する組成物を含む。
本明細書で使用する用語「指示組成物」という用語は目的のタンパク質(例えばT−bet)を含む組成物、例えばタンパク質を自然に発現する細胞、タンパク質をコードする発現ベクターを細胞中に導入することによりタンパク質を発現するよう工作された細胞、または該タンパク質を含有する無細胞組成物(例えば精製された自然に存在するタンパク質もしくは組換え的に工作されたタンパク質)を指す。
本明細書で使用する用語「T−betの調節物質」という用語は、T−betの発現、プロセシング、翻訳後修飾もしくは活性の調節物質を包含する。この用語は、T−bet遺伝子の転写、T−bet mRNAのプロセシング、T−bet mRNAの翻訳、T−betタンパク質の翻訳後修飾(例えばグリコシル化、ユビキチン化もしくはリン酸化)またはT−betタンパク質の活性を調節する作用物質、例えば化合物(1もしくは複数)を含む。「T−bet活性の調節物質」はT−bet活性を直接もしくは間接的に調節する化合物を包含する。例えば、T−bet活性の間接的調節物質はT−betを含むシグナル伝達経路を調節することができる。T−bet活性を直接調節する調節物質の例は、T−bet mRNAもしくはゲノムDNAに結合するアンチセンス核酸分子、T−betに細胞内で結合しかつT−bet活性を調節(すなわち阻害)する細胞内抗体、標的分子とT−betの相互作用を阻害するT−betペプチド、および細胞中でのT−bet活性の増大された発現を可能とするT−betをコードする発現ベクター、ドミナントネガティブの形態のT−bet、T−betの活性を特異的に調節するよう作用する化合物を包含する。
本明細書で使用するT−betタンパク質の「アゴニスト」は、自然に存在する形態のT−betタンパク質の生物学的活性と実質的に同じ生物学的活性もしくはその1サブセットを保持し得る。T−betタンパク質の「アンタゴニスト」は、例えばT−betタンパク質の細胞活性を競合的に調節することにより自然に存在する形態の1もしくは複数のT−betタンパク質活性を阻害することができる。
本明細書で互換的に使用されるように、「T−bet活性」、「T−betの生物学的活性」または「T−betの機能的活性」には、標準的な技術に従いインビボもしくはインビトロで測定されるようなT−betタンパク質がT−bet応答細胞もしくは組織(例えばT細胞)、またはT−bet標的分子(例えば核酸分子もしくはタンパク質標的分子)に発揮する活性を含む。1つの態様では、T−bet活性はT−bet−標的分子との会合のような直接的活性である。あるいはT−bet活性は、T−betタンパク質とT−bet標的分子との相互作用に媒介される下流の生物学的な出来事のような間接的活性である。T−betの生物学的活性は本明細書に記載され、かつ/または当該技術分野で公知である。これらの知見は薬剤標的として、および種々の疾患、障害もしくは状態における治療的介入の標的としてのT−bet(およびT−betが関与する経路の他の分子)の使用を提供する。さらに本発明は、ワクチンのようなT−bet活性を調節する作用物質を含んでなる免疫調節組成物を提供する。
本明細書で使用する用語「シグナル伝達経路」は、細胞が細胞外の影響すなわちシグナル(例えばサイトカイン受容体もしくは抗原受容体のような細胞の表面上の受容体により伝達されるシグナル)を細胞応答(例えば遺伝子転写の調節)に転換する手段を含む。例示的シグナル伝達経路は、JAK1/STAT−1経路(Leonard,W.2001.Int.J.Hematol.73:271)およびTGF−β経路(Attisano and Wrana.2002.Science.296:1646)を含む。「T−betが関与するシグナル伝達経路」は、T−betがシグナルを伝達する一シグナル伝達分子であるものである。
本明細書で使用する「キナーゼ」は、高エネルギーリン酸基の供与体化合物(例えばATPまたはGTP)から受容化合物(アルコール、カルボキシル、窒素含有基または他のリン酸基)への転移を触媒するトランスフェラーゼクラス[EC2.7.1−6]のホスホトランスフェラーゼまたはジホスホトランスフェラーゼである。
本明細書で使用する「セリン−トレオニンキナーゼ」は、ポリペプチド中のセリンまたはトレオニン残基のリン酸化をリン酸の供与体としてATP分子または他のヌクレオチドを使用して触媒するキナーゼである。セリン−トレオニンキナーゼの例には限定するわけではないが、カゼインキナーゼI(CKI)およびグリコーゲンシンターゼキナーゼ−3(GSK−3)を含む。
本明細書で使用する「カゼインキナーゼI」または「CKI」は、哺乳動物で同定された7つのアイソフォームをもつセリン−トレオニンタンパク質キナーゼである(α、β、δ、ε、γ1、γ2およびγ3;Gross、S.D.& Anderson,R.A.(1998)Cell.Signal.10,699−671およびKnippschild U,et al.(2005)Cell Signal.17(6):675−89に総説されており、各内容は引用により本明細書に編入する)。キナーゼドメインはCK1ファミリーのメンバー間で高度に保存されているが、独自のN−およびC−末端テイルが各アイソフォームを特徴付ける。酵母では、CKIの機能がそれら哺乳動物のCKIの機能に比べてさらに一層詳しく研究されてきた。細胞外刺激、CKIアイソフォームの細胞下の位置、それらの種々の細胞構造およびタンパク質との相互作用、ならびに自己リン酸化およびそれらのC−末端調節ドメインのタンパク質分解的開裂は、CK1のキナーゼ活性に影響する。哺乳動物のCK1アイソフォームは、細胞の分化、増殖、染色体の分離および概日リズムに関与する重要な調節タンパク質の中で多くのことなる基質をリン酸化する。脱調節および/またはCK1アイソフォームのコード配列中の突然変異の発生が、神経変性疾患およびガンと関連付けられた。ヒトGSK−3のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:68303571;gi:20544143;gi:20544144;gi:40549399;gi:40549400;gi:71773653;gi:71773691;gi:21314777;gi:73532777に見いだすことができ;これらすべての内容は引用により本明細書に編入する。マウスGSK−3のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:22165381;gi:76496489;gi:31542424;gi:71773562;gi:19527223;gi:22779896に見いだすことができ;これらすべての内容は引用により本明細書に編入する。
本明細書で使用する「グリコーゲンシンターゼキナーゼ−3」または「GSK」は、哺乳動物で同定された2つのアイソフォーム(アルファおよびベータ)を持つセリン−トレオニンタンパク質キナーゼである(Bradly W.Doble and James R.Woodgett(2003)Journal of Cell Science 116,1175−1186に総説され、その内容は引用により本明細書に編入する)。GSK−3はすべての真核生物に見いだされる多機能性セリン/トレオニンキナーゼである。この酵素は、Wnt、受容体であるチロシンキナーゼおよびG−タンパク質共役受容体に対する細胞性の応答を含め多くのシグナル伝達経路の重要なレギュレーターであり、グリコーゲン代謝から細胞サイクルの調節および増殖に至る広い範囲の細胞プロセスに関与している。GSK−3は通常、細胞内で活性であり、そして主にその活性の阻害を介して調節される点で普通ではない。さらに他のタンパク質キナーゼと比較して、これはプライムされた基質(primed substrate)、すなわち別のキナーゼにより事前にリン酸化されている基質を優先する。ヒトGSK−3のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:49574531;gi:21361339に見いだすことができ;このすべての内容は引用により本明細書に編入する。マウスGSK−3のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:58000432に見いだすことができ;このすべての内容は引用により本明細書に編入する。
本明細書で使用する「RelA」は、NF−κB/Rel転写因子ファミリーのメンバーであり、そのメンバーはインヒビターIκBタンパク質のファミリーにより細胞の細胞質中で潜在的に維持されるダイマーとして機能する(Sha WC.(1998)Exp Med.19:187(2):143−6に総説され、その内容は引用により本明細書に編入する)。5つの既知の哺乳動物NF−κB/Relタンパク質が知られている:Rel(c−Rel)、p65(RelA)、RelB、p50(NFKB1)、およびp52(NFKB2)。p50のp105前駆体およびp52のp100前駆体の両方が、IκBとして機能するドメインを保有し、そして少なくとも5つの異なるIκBタンパク質:IκBα、IκBβ、IκBε、IκBγおよびbcl−3が存在する。
NF−κB/Rel転写因子は、免疫機能および発生が関与する驚くべき多種多様なシグナリング経路により活性化される。これらの因子を活性化する先天的免疫応答に関与するシグナリング経路には、新たに同定されたショウジョウバエ(Drosphila)Tollのヒト相同体、サイトカインTNF−αおよびIL−1α、走化性ペプチドfMet−Leu−Phe、ならびに種々の細菌およびウイルス産物を含む。これらの因子を活性化する適応免疫応答に関与するシグナリング経路には、BおよびT細胞上の抗原受容体、T細胞上のCD28、およびB細胞上のCD40のような鍵となるリンパ球受容体シグナリング経路を含む。これらのシグナリング経路はIκBのリン酸化および分解に収束し、これはNF−κB/Relダイマーの核へのトランスロケーションを導く核局在化シグナルを暴露する。ヒトRelAのヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:46430498に見いだすことができ、その内容は引用により本明細書に編入する。マウスRelAのヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:62899057に見いだすことができ、その内容は引用により本明細書に編入する。
本明細書で使用する「インターロイキン−2」または「IL−2」は、Th1関連サイトカインである。IL−2は、最初の20個のアミノ末端のアミノ酸が疎水性の分泌シグナル配列として機能する153個のアミノ酸の前駆体タンパク質として合成されるわずかに塩基性のpIの133アミノ酸のタンパク質(15.4kDa)である。このタンパク質は、生物活性に必須な1つのジスルフィド結合(Cys58/105位)を含む。IL−2は他の因子と配列相同性を示さないが、マウスおよびヒトのIL−2は約65パーセントの相同性を表す。IL−2は3位のトレオニンでO−グリコシル化されている。異なる分子量および電荷を持つバリアントは、種々のグリコシル化によるものである。非グリコシル化IL2も生物学的に活性である。IL−2は、例えばTh1細胞増殖のような多くの生物学的機能を有する。ヒトIL−2のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:28178860に見いだすことができ;その内容は引用により本明細書に編入する。マウスIL−2のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は知られており、そしてgi:31982837に見いだすことができ;その内容は引用により本明細書に編入する。
様々な態様において、IL−2遺伝子の調節領域を本発明の方法に使用することができる。例えばIL−2は、例えばNFATファミリーメンバーの結合部位、p65およびRelフィミリーメンバーのようなNF−κBファミリーメンバーの結合部位、T−box結合部位、OCT−1結合部位、AP−1結合部位およびHMGI(Y)結合部位のような多くの調節要素および結合部位をプロモーター領域の近位に含む。したがって本発明はさらにT−box結合ドメインを含むIL−2の調節領域を包含する。様々な態様において、この調節領域はヒトT−betのインターロイキン−2遺伝子の転写開始部位+1に対して少なくとも−254から−188のヌクレオチドを包含する。
本発明の様々な観点を以下の小区分でさらに詳細に記載する。
I.単離された核酸分子
本発明の1つの観点はT−betをコードする単離された核酸分子に関する。好適な態様において、本発明の核酸分子は配列番号1もしくは配列番号3に示されるヌクレオチド配列を含んでなる。別の態様において、本発明の核酸分子は配列番号1の少なくとも約700の連続するヌクレオチドもしくは配列番号3の少なくとも約500の連続するヌクレオチドを含んでなる。好適な態様において、本発明の核酸分子は配列番号1の少なくとも約800、少なくとも約1000、少なくとも約1200、少なくとも約1400もしくは少なくとも約1600の連続するヌクレオチドを含んでなる。別の好適な態様において、本発明の核酸分子は配列番号3の少なくとも約600、少なくとも約800、少なくとも約1000、少なくとも約1200もしくは少なくとも約1400の連続するヌクレオチドを含んでなる。
他の態様において、核酸分子は:配列番号1の少なくとも約700、少なくとも約800、少なくとも約1000、少なくとも約1200、少なくとも約1400もしくは少なくとも約1600の連続するヌクレオチドを含んでなる核酸分子と少なくとも70%の同一性、より好ましくは80%の同一性、そしてさらにより好ましくは90%の同一性を有する。他の態様において、核酸分子は:配列番号3の少なくとも約600、少なくとも約800、少なくとも約1000、少なくとも約1200もしくは少なくとも約1400の連続するヌクレオチドを含んでなる核酸分子と少なくとも70%の同一性、より好ましくは80%の同一性、そしてさらにより好ましくは90%のヌクレオチド同一性を有する。
遺伝暗号の縮重により配列番号1もしくは3と異なり、かつ従って配列番号1および3によりコードされるものと同一のT−betタンパク質をコードする核酸分子は本発明に含まれる。従って、別の態様では、本発明の単離された核酸分子は配列番号2もしくは配列番号4に示されるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する。
加えて、T−betタンパク質をコードする核酸分子は標準的な分子生物学技術および本明細書に提供される配列情報を使用して他の供給源から単離され得る。例えば、T−bet DNAは、ハイブリダイゼーションプローブとして配列番号1もしくは3の全部もしくは部分、および標準的ハイブリダイゼーション技術(例えばSambrook,J.e al.モレキュラークローニング:ア ラボラトリーマニュアル(Molecular Cloning:A Laboratory Manual)第2版、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー(Cold Spring Harbor Laboratory)、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、1989に記述される)を使用してヒトゲノムDNAライブラリーから単離することができる。さらにT−bet遺伝子の全部もしくは一部分を包含する核酸分子は配列番号1もしくは3の配列に基づき設計したオリゴヌクレオチドプライマーを使用するポリメラーゼ連鎖反応により単離し得る。例えば、mRNAを(例えばChirgwin et al.(1979)Biochemistry 18:5294−5299のチオシアン酸グアニジウム抽出手順により)細胞から単離し得、そして逆転写酵素(例えばギブコ/BRL(Gibco/BRL)、メリーランド州ベセスダから入手可能なモロニーMLV逆転写酵素;もしくはセイカガク アメリカ インク(Seikagaku America,Inc.)、フロリダ州セントピーターズバーグから入手可能なAMV逆転写酵素)を使用してcDNAを調製し得る。PCR増幅のための合成オリゴヌクレオチドプライマーは、配列番号1もしくは3に示されるヌクレオチド配列に基づき設計が可能である。本発明の核酸は標準的PCR増幅技術に従い、鋳型としてのcDNAあるいはゲノムDNAおよび適切なオリゴヌクレオチドプライマーを使用して増幅し得る。そのように増幅した核酸を適切なベクターにクローン化し、そしてDNA配列分析により特徴づけが可能である。さらに、T−betヌクレオチド配列に対応するオリゴヌクレオチドは例えば自動DNA合成装置を使用する標準的合成技術により製造し得る。
配列番号1および3に示されるT−betヌクレオチド配列に加え、T−betのヌクレオチドもしくはアミノ酸配列の小さな変化につながるDNA配列の多形が集団内に存在しうることが当業者により認識されるであろう。T−bet遺伝子中のこうした遺伝子多形は自然な対立遺伝子変異により集団内の個体間で存在しうる。こうした自然の対立遺伝子変異は典型的には1遺伝子のヌクレオチド配列中に1〜2%の変化をもたらし得る。自然の対立遺伝子変異の結果であり、かつT−betの機能的活性を変えないT−bet中のありとあらゆるこうしたヌクレオチド変異および生じるアミノ酸の多形も、本発明の範囲内にあることを意図している。
本発明のT−bet DNAの自然な対立遺伝子バリアントに対応する核酸分子は、高ストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件下で標準的ハイブリダイゼーション技術に従って、ハイブリダイゼーションプローブとしてヒトDNAもしくはその一部分を使用して本明細書に開示されるT−bet核酸分子に対するそれらの相同性に基づき単離が可能である。例示的な高ストリンジェンシー条件は、約45℃の温度で数時間ないし一夜の6×塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)を含有するハイブリダイゼーションバッファー中でのハイブリダイゼーション、次いで約50〜65℃の温度での0.2×SSC、0.1%SDSを含有する洗浄バッファー中での1もしくは複数回の洗浄を含む。従って、別の態様において、本発明の単離された核酸分子は配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列を含んでなる第二の核酸分子に高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする。好ましくは、配列番号1もしくは3の配列番号の配列に高ストリンジェンシー条件下でハイブリダイズする本発明の単離された核酸分子。1つの態様では、こうした核酸分子は長さが少なくとも約700、800、900、1000、1200、1300、1400、1500もしくは1600ヌクレオチドである。別の態様では、こうした核酸分子は配列番号1の少なくとも約700、800、900、1000、1200、1300、1400、1500もしくは1600の連続するヌクレオチド、または配列番号3の少なくとも約500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400もしくは1500の連続するヌクレオチドを含んでなる。好ましくは、単離された核酸分子はT−bet核酸分子の自然に生じる対立遺伝子バリアントに対応する。
集団中に存在し得るT−bet配列の自然に生じる対立遺伝子バリアントに加え、当業者は、配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列中に突然変異により小さな変化を導入し、それによりT−betタンパク質の機能的活性を変えることなくコードされるタンパク質のアミノ酸配列に変化を導くことができるとさらに認識するであろう。例えば、「非必須の」アミノ酸残基でアミノ酸置換を導くヌクレオチド置換を配列番号1もしくは3の配列中に作成することができる。「非必須の」アミノ酸残基はDNAと相互作用するその能力、またはIFN−γプロモーターからの転写を高めるその能力のようなT−betの機能的活性を変えることなくT−betの野性型配列(例えば配列番号1もしくは3の配列)から改変することができる残基であり、一方、「必須の」アミノ酸残基は機能的活性に必要とされる。
従って本発明の別の観点は、T−bet活性に必須でないアミノ酸残基の変化を含有するT−betタンパク質をコードする核酸分子に関する。そのようなT−betタンパク質は配列番号2もしくは4とアミノ酸配列が異なるが、それでもなおT−bet活性を保持する。T−betタンパク質の非天然のバリアントをコードする単離された核酸分子は、コードされるタンパク質に1もしくは複数のアミノ酸の置換、付加もしくは欠失が導入されるように配列番号1もしくは3のヌクレオチド配列中に1もしくは複数のヌクレオチドの置換、付加もしくは欠失を導入することにより作成することができる。突然変異は位置指定突然変異誘発およびPCR媒介性突然変異誘発のような標準的技術により配列番号1もしくは3に導入可能である。好ましくは、保存的アミノ酸置換を1もしくは複数の非必須アミノ酸残基で行う。「保存的アミノ酸置換」はアミノ酸残基を類似の側鎖を有するアミノ酸残基で置き換えるものである。塩基性側鎖(例えばリシン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えばアスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖(例えばグリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えばアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、β−分枝状側鎖(例えばトレオニン、バリン、イソロイシン)および芳香族側鎖(例えばチロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)を含む類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーが当該技術分野で定義されている。従って、T−bet中の非必須なアミノ酸残基は、好ましくは同じ側鎖ファミリーからの別のアミノ酸残基で置き換える。
あるいは別の態様では、突然変異は飽和突然変異誘発によるようにT−betのコーディング配列の全部もしくは一部に沿って無作為に導入可能であり、そして結果として生じる変異体は、DNAに結合するおよび/もしくは転写を活性化するそれらの能力についてスクリーニングして機能的活性を保持する突然変異体を同定することができる。突然変異誘発後に、コードされるT−bet変異体タンパク質を宿主細胞中で組換え的に発現させることができ、そしてT−bet活性を評価するための当該技術分野で利用可能なアッセイを使用して(例えばDNA中に存在するT−box結合配列に結合する該タンパク質の能力を測定することにより、またはIL−2の生産を調節する該タンパク質の能力を測定することにより)突然変異体タンパク質の機能的活性を測定することができる。
本発明の別の観点はT−bet mRNAもしくは遺伝子のコーディング鎖に対しアンチセンスである単離された核酸分子に関する。本発明のアンチセンス核酸はT−betコーディング鎖全体もしくはその一部分のみに相補的であることができる。1つの態様では、アンチセンス核酸分子はタンパク質のT−betファミリーに独特であるか、または特定の種からのT−bet配列に独特であるT−betをコードするヌクレオチド配列のコーディング鎖のコーディング領域に対しアンチセンスである。別の態様において、アンチセンス核酸分子はタンパク質のT−betファミリーに独特であるか、または特定の種からのT−bet配列に独特であるT−betをコードするヌクレオチド配列のコーディング鎖の非コーディング領域に対しアンチセンスである。好適な態様では、本発明のアンチセンス分子は配列番号1の非コーディング鎖の少なくとも約700の連続するヌクレオチド、より好ましくは配列番号1の非コーディング鎖の少なくとも800、1000、1200、1400もしくは1600の連続するヌクレオチド、または配列番号3の非コーディング鎖の少なくとも約500の連続するヌクレオチド、より好ましくは配列番号3の非コーディング鎖の少なくとも600、800、1000、1200もしくは1400の連続するヌクレオチドを含んでなる。
本明細書に開示されるT−betをコードするコーディング鎖配列(例えば配列番号1および3)が与えられれば、本発明のアンチセンス核酸はワトソンとクリックの塩基対形成の規則に従って設計が可能である。アンチセンス核酸分子はT−bet mRNAのコーディング領域全体に相補的であってよく、あるいはT−bet mRNAのコーディングもしくは非コーディング領域の一部分のみに対しアンチセンスであるオリゴヌクレオチドであることができる。例えばアンチセンスオリゴヌクレオチドは、T−bet mRNAの翻訳開始部位の周囲の領域に相補的である可能性がある。アンチセンスオリゴヌクレオチドは例えば長さが約15、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45もしくは50ヌクレオチドであり得る。本発明のアンチセンス核酸は当該技術分野で既知の手順を使用した化学合成および酵素的連結反応を使用して構築し得る。例えば、アンチセンス核酸(例えばアンチセンスオリゴヌクレオチド)は、自然に存在するヌクレオチド、または分子の生物学的安定性を増大させるかもしくはアンチセンスとセンス核酸との間で形成される二重鎖の物理的安定性を増大させるよう設計された様々に修飾されたヌクレオチドを使用して化学的合成が可能であり、例えばホスホロチオエート誘導体およびアクリジン置換ヌクレオチドが使用可能である。あるいは、アンチセンス核酸は、核酸がアンチセンスの方向でサブクローニングされた発現ベクターを使用して生物学的に製造し得る(すなわち、挿入された核酸から転写されるRNAは、以下の小区分にさらに記述される目的の標的核酸に対しアンチセンス方向のものであることができる)。
別の態様では、本発明のアンチセンス核酸はリボザイムである。リボザイムは、それらが相補的領域を有するmRNAのような一本鎖核酸を切断することが可能であるリボヌクレアーゼ活性をもつ触媒的RNA分子である。T−betをコードする核酸に対する特異性を有するリボザイムは、本明細書に開するT−bet遺伝子のヌクレオチド配列に基づき設計し得る。例えば、活性部位の塩基配列がT−betをコードするmRNA中で切断される塩基配列に相補的であるテトラヒメナ(Tetrahymena)のL−19 IVS RNAの誘導体を構築し得る。例えばCech et al.米国特許第4,987,071号明細書;およびCech et al.米国特許第5,116,742号明細書を参照されたい。あるいは、T−bet mRNAを使用してRNA分子のプールから特異的リボヌクレアーゼ活性を有する触媒的RNAを選択し得る。例えばBartel,D.and Szostak,J.W.(1993)Science 261:1411−1418を参照されたい。
別の態様では、RNAiを使用してT−bet発現を阻害することができる。RNA干渉(RNAi)は二本鎖RNA(dsRNA)を使用してdsRNAと同じ配列を含有するメッセンジャーRNA(mRNA)を分解する転写後の標的を定められた遺伝子サイレンシング技術である(Sharp,P.A.and Zamore,P.D.287、2431−2432(2000);Zamore,P.D.et al.,Cell 101、25−33(2000)。Tuschl,T.et al.,Genes Dev.13、3191−3197(1999))。このプロセスは、内因性リボヌクレアーゼが、より長いdsRNAを低分子干渉RNAすなわちsiRNAと命名される、より短い21もしくは22ヌクレオチド長のRNAに切断する場合に起こる。このより小さいRNAセグメントがその後標的mRNAの分解を媒介する。
RNAiのアンチセンスRNA鎖は、T−betのコーディング領域の少なくとも一部分またはT−bet遺伝子の5’もしくは3’非翻訳領域の少なくとも一部分に対しアンチセンスであり得る。1つの態様において、siRNA二重鎖は2ntの3’オーバーハングを有するための様式で対にされた21ntのセンスおよび21ntのアンチセンス鎖から構成される。1つの態様ではオーバーハング中にTTを伴うsiRNA配列。標的領域は例えば開始コドンの50ないし100nt下流であり得、3’−UTRもまた標的とされうる。1つの態様において、23ntの配列モチーフAA(N19)TT(N、任意のヌクレオチド)を探索し、そして約30〜70%の間のG/C含量を伴うヒットを選択し得る。適する配列が見出されない場合は、モチーフNA(N21)を使用して検索を拡大する。siRNAは好ましくは適切に保護されたリボヌクレオシドホスホルアミダイトおよび通例のDNA/RNA合成装置を使用して化学的に合成する。siRNAは例えばダーマコン(Dharmacon)、ゼラゴン社(Xeragon Inc)、プロリゴ(Proligo)およびアムビオン(Ambion)からも商業的に入手可能である。1つの態様において、アンチセンスRNAでの使用について上述された化学の1もしくは複数を使用することができる。
本発明のさらに別の観点は、T−bet融合タンパク質をコードする単離された核酸分子に関する。非T−betタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチドをコードする第二のヌクレオチド配列に作動可能に連結されたT−betタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチドをコードする少なくとも1種の第一のヌクレオチド配列を含んでなるこうした核酸分子が、標準的組換えDNA技術により調製可能である。T−bet融合タンパク質は下の小区分IIIにさらに詳細に記述する。
II.組換え発現ベクターおよび宿主細胞
本発明の別の観点は、T−bet(もしくはその一部分)をコードする核酸を含有するベクター、好ましくは組換え発現ベクターに関する。本発明の発現ベクターは宿主細胞中での核酸の発現に適する形態の本発明の核酸を含んでなり、これは組換え発現ベクターが、発現されるべき核酸配列に作動可能に連結されている、発現に使用されるべき宿主細胞に基づいて選択された1もしくは複数の制御配列を含むことを意味する。組換え発現ベクター内で、「作動可能に連結される」は、目的のヌクレオチド配列が(例えばインビトロ転写/翻訳系で、またはベクターが宿主細胞中に導入される場合は宿主細胞中で)、ヌクレオチド配列の発現を可能とする様式で制御配列(1もしくは複数)に連結されることを意味することを意図している。「調節配列」という用語はプロモーター、エンハンサーおよび他の発現調節要素(例えばポリアデニル化シグナル)を包含する。そのような調節配列は例えばGoeddel;遺伝子発現技術(Gene Expression Technology):Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス(Academic Press)、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)に記載されている。調節配列は、多くの型の宿主細胞中でのヌクレオチド配列の構成的発現を指図するもの、および特定の宿主細胞中でのみ該ヌクレオチド配列の発現を指図するもの(例えば組織特異的調節配列)を含む。発現ベクターの設計は形質転換されるべき宿主細胞の選択、所望のタンパク質の発現のレベル等のような因子に依存しうることが当業者により認識されるであろう。本発明の発現ベクターを宿主細胞中に導入し、それにより本明細書に記述される核酸によりコードされる融合タンパク質もしくはペプチド(例えばT−betタンパク質、突然変異体の形態のT−betタンパク質、T−bet融合タンパク質など)を含むタンパク質またはペプチドを生産することができる。
本発明の組換え発現ベクターは原核生物もしくは真核生物細胞中でのT−betタンパク質発現のために設計することができる。例えば、T−betは大腸菌(E.coli)のような細菌細胞、昆虫細胞(バキュロウイルス発現ベクターを使用する)、酵母細胞もしくは哺乳動物細胞中で発現させることができる。適切な宿主細胞はGoeddel、遺伝子発現技術:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)でさらに論考されている。あるいは組換え発現ベクターは、例えばT7プロモーター調節配列およびT7ポリメラーゼを使用してインビトロで転写し、そして翻訳してもよい。
原核生物中でのタンパク質の発現は、融合もしくは非融合のいずれかのタンパク質の発現を指図する構成的もしくは誘導性プロモーターを含有するベクターを用いて大腸菌(E.coli)中で最も多く行われる。融合ベクターは、その中にコードされるタンパク質に、通常は該組換えタンパク質のアミノ末端に多数のアミノ酸を付加する。そのような融合ベクターは1もしくは複数の目的、すなわち:1)組換えタンパク質の発現を増大させる;2)組換えタンパク質の溶解性を増大させる;3)アフィニティ精製においてリガンドとして作用することにより組換えタンパク質の精製を補助する;4)タンパク質の検出および/もしくは精製を補助するためのエピトープ標識を提供する;かつ/または5)タンパク質の検出を補助するためのマーカー(例えばβ−ガラクトシダーゼ融合物を使用する色マーカー)を提供する、にかなうことができる。しばしば融合発現ベクターにおいて、タンパク質分解性切断部位が融合部分および組換えタンパク質の接合部に導入され、融合タンパク質の精製後に融合部分からの組換えタンパク質の分離を可能にする。そのような酵素およびそれらのコグネイト認識配列は、第Xa因子、トロンビンおよびエンテロキナーゼを含む。典型的な融合発現ベクターは、標的組換えタンパク質にそれぞれグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)、マルトースE結合タンパク質もしくはプロテインAをそれぞれ融合するpGEX(ファルマシア バイオテック社(Pharmacia Biotech Inc.);Smith,D.B.and Johnson,K.S.(1988)Gene 67:31−40)、pMAL(ニュー イングランド バイオラボス(New England Biolabs)、マサチューセッツ州ビバリー)およびpRIT5(ファルマシア(Pharmacia)、ニュージャージー州ピスカタウェイ)を含む。また組換えタンパク質は、上で検討されたもの同じ目的で融合タンパク質として真核生物細胞中でも発現させることができる。
適切な誘導性の非融合大腸菌(E.coli)発現ベクターの例には、pTrc(Amann et al.,(1988)Gene 69:301−315)およびpET 11d(Studier et al.,遺伝子発現技術:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)60−89)を含む。pTrcベクターからの標的遺伝子発現は、ハイブリッドtrp−lac融合プロモーターからの宿主RNAポリメラーゼの転写に依存する。pET 11dベクターからの標的遺伝子発現は、共発現されるウイルスRNAポリメラーゼ(T7 gnl)により媒介されるT7 gn10−lac融合プロモーターからの転写に依存する。このウイルスのポリメラーゼはlacUV 5プロモーターの転写制御下にT7 gnl遺伝子をもつ常在性λプロファージから宿主株BL21(DE3)もしくはHMS174(DE3)により供給される。
大腸菌(E.coli)中での組換えタンパク質発現を最大にする1つの方法は、組換えタンパク質をタンパク質分解的に切断する損なわれた能力をもつ宿主細菌中で該タンパク質を発現することである(Gottesman,S.、遺伝子発現技術:Methods inEnzymology 185、アカデミック プレス、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)119−128)。別の方法は、各アミノ酸の個々のコドンが大腸菌(E.coli)で優先的に利用されるものとなるように、発現ベクター中に挿入されるべき核酸の核酸配列を改変することである(Wada et al.,(1992)Nuc.Acids Res.20:2111−2118)。本発明の核酸配列のそのような改変は標準的DNA合成技術により実施可能である。
別の態様において、T−bet発現ベクターは酵母発現ベクターである。酵母、ビール酵母菌(S.cerevisae)中での発現のためのベクターの例には、pYepSec1(Baldari et al.,(1987)EMBO J.6:229−234)、pMFa(Kurjan and Herskowitz、(1982)Cell 30:933−943)、pJRY88(Schultz et al.,(1987)Gene 54:113−123)およびpYES2(インビトロジェン コーポレーション(Invitrogen Corporation)、カリフォルニア州サンディエゴ)を含む。
あるいは、T−betはバキュロウイルス発現ベクターを使用して昆虫細胞中で発現させることができる。培養された昆虫細胞(例えばSf9細胞)中でのタンパク質の発現に利用可能なバキュロウイルスベクターは、pAc系列(Smith et al.,(1983)Mol.Cell Biol.3:2156−2165)およびpVL系列(Lucklow,V.A.and Summers,M.D.,(1989)Virology 170:31−39)を含む。
さらに別の態様では、本発明の核酸は哺乳動物発現ベクターを使用して哺乳動物細胞中で発現される。哺乳動物発現ベクターの例には、pMex−NeoI、pCDM8(Seed,B.,(1987)Nature 329:840)およびpMT2PC(Kaufman et al.,(1987)、EMBO J.6:187−195)を含む。哺乳動物細胞中で使用される場合、発現ベクターの制御機能はしばしばウイルスの調節要素により提供される。例えば、通常に使用されるプロモーターはポリオーマ、アデノウイルス2、サイトメガロウイルスおよびSV40由来である。
別の態様において、組換え哺乳動物発現ベクターは特定の細胞型中で優先的に核酸の発現を指図することが可能である(例えば核酸を発現させために組織特異的調節要素を使用する)。組織特異的調節要素は当該技術分野で既知である。適する組織特異的プロモーターの非限定的例には、リンパ組織特異的プロモーター(Calame and Eaton(1988)Adv.Immunol.43:235−275)、とりわけT細胞受容体(Winoto and Baltimore(1989)EMBO J.8:729−733)および免疫グロブリン(Banerji et al.,(1983)Cell 33:729−740;Queen and Baltimore(1983)Cell 33:741−748)のプロモーター、アルブミンプロモーター(肝特異的;Pinkert et al.,(1987)Genes Dev.1:268−277)、ニューロン特異的プロモーター(例えばニューロフィラメントプロモーター;Byrne and Ruddle(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:5473−5477)、膵特異的プロモーター(Edlund et al.(1985)Science 230:912−916)ならびに乳腺特異的プロモーター(例えばミルクホエイプロモーター;米国特許第4,873,316号明細書および欧州特許出願公開第264,166号明細書)を含む。発生的に調節されるプロモーター、例えばマウスhoxプロモーター(Kessel and Gruss(1990)Science 249:374−379)およびα−フェトプロテインプロモーター(CampesとTilghman(1989)Genes Dev.3:537−546)もまた包含される。
さらに、哺乳動物細胞中で使用するための誘導性の調節系、例えば遺伝子発現が重金属イオン(例えばMayo et al.,(1982)Cell 29:99−108;Brinster et al.,(1982)Nature 296:39−42;Searle et al.,(1985)Mol.Cell Biol.5:1480−1489を参照されたい)、熱ショック(例えばNouer et al.,(1991)Heat Shock Response、Nouer,L.編、CRC、フロリダ州ボカレイトン中、pp167−220を参照されたい)、ホルモン(例えばLee et al.,(1981)Nature 294:228−232;Hynes et al.,(1981)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:2038−2042;Klock et al.,(1987)Nature 329:734−736;Israel and Kaufman(1989)Nucl.Acids.Res.17:2589−2604;およびPCT国際公開第O 93/23431号パンフレットを参照されたい)、FK−506関連分子(例えばPCT国際公開第O 94/18317号パンフレットを参照されたい)、もしくはテトラサイクリン(Gossen,M.and Bujard,H.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:5547−5551;Gossen,M.et al.,(1995)Science 268:1766−1769;PCT国際公開第94/29442号パンフレット;およびPCT国際公開第96/01313号パンフレットを参照されたい)により調節される系が当該技術分野で既知である。従って別の態様では、本発明はT−bet DNAが誘導性の真核生物プロモーターに作動可能に連結されてそれにより真核生物細胞中でのT−betタンパク質の誘導性発現を可能にする組換え発現ベクターを提供する。
本発明はさらに、発現ベクターにアンチセンスの向きでクローン化された本発明のDNA分子を含んでなる組換え発現ベクターを提供する。すなわち、DNA分子はT−bet mRNAに対しアンチセンスであるRNA分子の(DNA分子の転写による)発現を可能とする様式で制御配列に作動可能に連結される。多様な細胞型でのアンチセンスRNA分子の継続的発現を指図する、アンチセンス方向でクローン化された核酸に作動可能に連結された調節配列を選ぶことができ、例えばアンチセンスRNAの構成的、組織特異的もしくは細胞型特異的発現を指図するウイルスプロモーターおよび/もしくはエンハンサーまたは調節配列を選ぶことができる。アンチセンス発現ベクターは、高効率の調節領域の制御下にアンチセンス核酸が生産される組換えプラスミド、ファジェミドもしくは弱毒化ウイルスの形態にあることができ、その活性はベクターが導入される細胞型により決定され得る。アンチセンス遺伝子を使用する遺伝子発現の調節の論考についてはWeintraub,H.et al.,遺伝子分析用の分子ツールとしてのアンチセンスRNA(Antisense RNA as a molecular tool for genetic analysis)、Reviews−Trends in Genetics、Vol.1(1)1986を参照されたい。
本発明の別の観点は、本発明のベクター、好ましくは組換え発現ベクターが導入されている組換え宿主細胞に関する。宿主細胞は任意の原核生物もしくは真核生物細胞でよい。例えば、T−betタンパク質は大腸菌(E.coli)のような細菌細胞、昆虫細胞、酵母もしくは哺乳動物細胞(チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)もしくはCOS細胞のような)中で発現させることができる。他の適する宿主細胞が当業者に既知である。ベクターDNAは通常の形質転換もしくはトランスフェクション技術を介して原核生物もしくは真核生物細胞中に導入し得る。本明細書で使用される用語「形質転換」および「トランスフェクション」は、リン酸カルシウムもしくは塩化カルシウム共沈、DEAE−デキストラン媒介型トランスフェクション、リポフェクションまたは電気穿孔法を含め、宿主細胞中に外来核酸(例えばDNA)を導入するための多様な技術的に認識される技術を指すことを意図している。宿主細胞の適切な形質転換もしくはトランスフェクション法は、Sambrook et al.(モレキュラークローニング:ア ラボラトリーマニュアル(Molecular Cloning:A Laboratory Manual)、第2版、コールド スプリング ハーバー ラボラトリー プレス(Cold Spring Harbor Laboratory press)(1989))および他の実験室手引き書に見出すことができる。
哺乳動物細胞の安定なトランスフェクションのために、使用する発現ベクターおよびトランスフェクション技術に依存して、細胞の小部分のみがそれらのゲノム中に外来DNAを組込み得ることが知られている。これらの組込み体を同定かつ選択するために、選択可能なマーカー(例えば抗生物質に対する耐性)をコードする遺伝子を一般に目的の遺伝子と一緒に宿主細胞に導入する。好ましい選択可能なマーカーはG418、ヒグロマイシンおよびメトトレキサートのような化合物に対する耐性を賦与するものを含む。選択可能なマーカーをコードする核酸は、T−betをコードするものと同じベクター上で宿主細胞に導入してよく、または別個のベクター上で導入してよい。導入された核酸で安定にトランスフェクトされた細胞は化合物選択により同定可能である(例えば、選択可能なマーカー遺伝子を組込んだ細胞は生き残ることができる一方、他の細胞は死ぬ)。
培養物中の原核生物もしくは真核生物宿主細胞のような本発明の宿主細胞を使用して、T−betタンパク質を生産(すなわち発現)させることができる。従って本発明はさらに、本発明の宿主細胞を使用したT−betタンパク質の製造方法を提供する。1つの態様では、この方法は本発明の宿主細胞(T−betをコードする組換え発現ベクターが導入されている)をT−betが生産されるまで適する培地中で培養することを含んでなる。別の態様では、この方法は培地もしくは宿主細胞からT−betを単離することをさらに含んでなる。自然な形態で、T−betタンパク質は細胞内タンパク質であり、従って組換えT−betタンパク質は組換え宿主細胞中で細胞内で発現され得、そして次いで例えば宿主細胞を溶解すること、そしてライセートから組換えT−betタンパク質を回収することにより宿主細胞から単離することができる。あるいは、組換えT−betタンパク質はタンパク質が宿主細胞から分泌されるように、タンパク質のアミノ末端に異種シグナル配列を作動可能に連結することにより細胞外タンパク質として調製することができる。この場合、組換えT−betタンパク質は細胞を培養する培地基から回収可能である。
本発明のある宿主細胞は非ヒトトランスジェニック動物を作出するためにもまた使用可能である。例えば1つの態様において、本発明の宿主細胞は、T−betコーディング配列が導入されている受精卵母細胞もしくは胚幹細胞である。次いでそのような宿主細胞を使用して、外因性のT−bet配列がそれらのゲノム中に導入されている非ヒトトランスジェニック動物、または内因性のT−bet配列が改変されている相同的組換え動物を作出することができる。こうした動物はT−betの機能および/または活性を研究するため、ならびにT−bet活性の調節物質を同定かつ/または評価するために有用である。従って本発明の別の観点は、T−betタンパク質もしくはT−betタンパク質の一部分をコードする導入遺伝子を運ぶ細胞を含有する非ヒトトランスジェニック動物に関する。本発明のトランスジェニック動物の一下位態様(subembodiment)において、導入遺伝子は内因性のT−betタンパク質をコードする内因性遺伝子を改変する(例えば、内因性のT−bet遺伝子が機能的に破壊もしくは「ノックアウト」されているか、または内因性のT−bet遺伝子のヌクレオチド配列が突然変異されているか、または内因性のT−bet遺伝子の転写調節領域が改変されている相同的組換え動物)。
本発明のトランスジェニック動物は、T−betをコードする核酸を例えば微小注入法により受精卵母細胞の雄性前核中に導入すること、そしてこの卵母細胞を偽妊娠の雌性育成動物中で発生させることにより作出することができる。配列番号1もしくは3のT−betヌクレオチド配列を導入遺伝子として非ヒト動物のゲノム中に導入することができる。イントロン配列およびポリアデニル化シグナルもまた、導入遺伝子の発現の効率を増大させるために導入遺伝子中に包含し得る。組織特異的調節配列(1もしくは複数)をT−bet導入遺伝子に作動可能に連結してT−betタンパク質の発現を特定の細胞に向かわせることが可能である。胚操作および微小注入を介するトランスジェニック動物、とりわけマウスのような動物の作出方法は当該技術分野で常法となっており、そして例えば、双方ともLeder et al.,による米国特許第4,736,866号および同第4,870,009号明細書、Wagner et al.,による米国特許第4,873,191号明細書、ならびにHogan,B.、マウス胚の操作(Manipulating the Mouse Embryo)、(コールド スプリング ハーバー ラボラトリー プレス(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、1986)に記載されている。類似の方法を他のトランスジェニック動物の作出で使用する。トランスジェニック創始体動物はそのゲノム中のT−bet導入遺伝子の存在および/または動物の組織もしくは細胞中でのT−bet mRNAの発現に基づき同定することができる。次いでトランスジェニック創始体動物を使用して導入遺伝子を持つさらなる動物を繁殖させることができる。さらに、T−betをコードする導入遺伝子を持つトランスジェニック動物を、他の導入遺伝子を持つ他のトランスジェニック動物とさらに交配させることができる。
相同的組換え動物を作出するために、欠失、付加もしくは置換が導入され、それにより内因性のT−bet遺伝子を改変する、例えば機能的に破壊する、T−bet遺伝子の少なくとも一部分を含有するベクターを調製する。1つの態様では、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が機能的に破壊される(すなわちもはや機能的タンパク質をコードしない;「ノックアウト」ベクターともまた称される)ように、相同的組換えベクターを設計する。あるいは相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が該T−bet遺伝子で置き換えるためにベクターを設計することができる。相同的組換えベクターにおいて、T−bet遺伝子の改変された部分は、その5’および3’端でT−bet遺伝子のさらなる核酸により隣接され、該ベクターにより運搬される外因性のT−bet遺伝子と胚幹細胞中の内因性のT−bet遺伝子との間で相同的組換えを起こさせる。さらなる隣接するT−bet核酸は内因性遺伝子との成功裏の相同的組換えに十分な長さのものである。典型的には、数キロ塩基の隣接DNA(5’および3’双方の端で)がベクター中に包含される(例えば、相同的組換えベクターの記載についてThomas,K.R.and Capecchi,M.R.(1987)Cell 51:503を参照されたい)。ベクターを(例えば電気穿孔法により)胚幹細胞系に導入し、そして導入されたT−bet遺伝子が内因性のT−bet遺伝子と相同的に組換わった細胞を選択する(例えばLi,E.et al.(1992)Cell 69:915を参照されたい)。次いで選択された細胞を動物(例えばマウス)の胚盤胞に注入して凝集キメラを形成させる(例えば、Bradley,A.、奇形ガンおよび胚性幹細胞:実践的取り組み(Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach)、E.J.Robertson編(IRL、オックスフォード、1987)中、pp.113−152を参照されたい)。次いでキメラ胚を適する偽妊娠雌性育成動物に埋植し、そして胚を分娩までもたらし得る。それらの生殖細胞中に相同的に組換えられたDNAを持つ子孫を使用して、動物の全細胞が導入遺伝子の生殖系列伝達により相同的に組換えられたDNAを含有する動物を繁殖することができる。相同的組換えベクターおよび相同的組換え動物の構築方法は、Bradley,A.(1991)Current Opinion in Biotechnology 2:823−829ならびにLe Mouellec et al.による国際公開第90/11354号パンフレット;Smithies et al.による同第91/01140号パンフレット;Zijlstra et al.による同第92/0968号パンフレット;およびBerns et al.による同第93/04169号パンフレットにさらに記載されている。
前述に加え、当業者は相同的組換えのための当該技術分野で既知の他の取り組みが本発明に適用し得ることを認識するであろう。酵素支援型の部位特異的組込み系が当該技術分野で既知であり、そして第二の標的DNA分子中の予め決められた位置にDNA分子を組込むために応用可能である。こうした酵素支援型の組込み系の例は、Creリコンビナーゼ−lox標的系(例えばBaubonis,W.and Sauer,B.(1993)Nucl.Acids Res.21:2025−2029;およびFukushige,S.and Sauer,B.(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7905−7909に記載されているような)、ならびにFLPリコンビナーゼ−FRT標的系(例えばDang,D.T.and Perrimon,N.(1992)Dev.Genet.13:367−375:およびFiering,S.ら(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:8469−8473に記載されているような)を含む。PCT公開第WO94/29442号パンフレットおよびPCT公開第WO96/01313号パンフレットに記載されるようなテトラサイクリン調節型の誘導性の相同的組換え系もまた使用することができる。
別の態様では、T−betが例えばCD4エンハンサーを使用して全T細胞中で発現されるトランスジェニック動物を作出し得る(Zheng,W−P.& Flavell,R.A.1997.Cell 89、587)。最近の研究は,CD2エンハンサーもまた使用し得ることを示唆している。事実、それはT細胞中での高レベル発現を達成するためにさらに有力であり、発現は変動せず、しかも導入遺伝子発現はコピー数依存性である(Zhumabekov,T.et al.,1995.J.Immunol.Meth.185、133;Sharp,L.L.et al.,1997.Immunity 7、609)。T−bet RNAの高レベル発現を伴うマウス(導入遺伝子に駆動されるT−bet RNAを内因性のT−betと識別するためのプローブとしてヒト成長ホルモンイントロンを使用する)は、十分な数の創始体をスクリーニングすることにより同定可能である。
別の取り組みにおいて、ドミナントリプレッサー(dominant repressor)トランスジェニックを作出することができる。例えば、ドミナントリプレッサーのT−betは近位lckエンハンサーを使用することにより作成することができ(Alberola−Ila,J.ら 1996 J.Exp.Med.184、9)、T−betおよびengrailedの融合の駆動を作成することができる(Taylor,D.、1996.Genes Dev.10、2732;Li,J.、Thurm,H.et al.1997.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:10885)。この構築物は多量体化したT−betレポーターのT−betトランス活性化を特異的に抑制し、しかもNFAT依存性のレポーターのトランス活性化に影響を及ぼさない。
あるいは、無発現変異をES細胞中での標的を定めた突然変異誘発により生成し得る(Ranger,A.M.et al.1998.Nature 392、186;Hodge,M.R.et al.1996.Immunity 4:1.、144;Grusby,M.J.et al.1991.Science 253、1417;Reimold,A.M.et al.,1996.Nature 379:262;Kaplan,M.H.、1996.Immunity:313;Kaplan,M.H.et al.1996.Nature 382、174;Smiley,S.T.et al.1997.Science 275、977)。例えば当該技術分野で既知である技術を使用して、ゲノムT−betクローンをゲノムライブラリーから単離し、イントロン−エキソンの構成を描き、そして第一のエキソンおよび上流のプロモーター配列の450bpが欠失されているはずであるcre−loxベクター(下の検討を参照されたい)中のターゲッティング構築物を作成することができる。この構築物をES細胞系中に電気穿孔し、そしてサザンブロット分析により二重化合物耐性(例えばネオマイシン、ガンシクロビル)クローンを同定することができる。次いでT−bet遺伝子座に相同的組換え事象をもつクローンを同定し、そして第3.5日のBALB/c妊娠マウスから得られた胚盤胞に注入することができる。次いでキメラマウスを作出することができ、そして野性型BALB/cマウスと交配して破壊されたT−bet遺伝子の生殖系列伝達を生成できる。
別の態様では、RAG−2欠損胚盤胞中への埋植(Chen,J.et al.1993.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90、4528)もしくはcre−lox誘導性の欠失取り組みを使用して、免疫系中でのみT−betを欠いているマウスを発生させることができる。例えば、ターゲッティング構築物をcre−loxベクター中で作成し得る。胚盤胞補完系を使用してNFATc(胚の致死的表現型)が研究されている(Ranger,A.M.ら 1998.Immunity 8:125)。この取り組みはES細胞中の双方の染色体上のT−bet遺伝子を破壊させることを必要とし、それは例えば記載されている(Chen,J.1993.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90;4528)とおり、変異体ネオマイシン遺伝子を使用すること、およびES培養物中のG418濃度を上昇させることにより、あるいはneo遺伝子にcre−lox部位を隣接させることにより達成することができる。第二の対立遺伝子を破壊するために、ESクローンをcreリコンビナーゼでトランスフェクトすることによりネオマイシン遺伝子を欠失させることができ、次いでESクローンを同じターゲッティング構築物で再トランスフェクトして双方の対立遺伝子上にT−bet欠失を伴うクローンを選択し得る。creリコンビナーゼでの第三のトランスフェクションが所望の二重欠損ES細胞を生じる。次いでそのような二重にターゲッティングしたES細胞をRAG2胚盤胞に埋植し、そしてこのように生成させたキメラマウスのリンパ系器官は移入されたES細胞により完全にコロニー形成される。これはT−betの不存在が致死性を引き起こすかもしれない他の器官系に影響を及ぼすことなくリンパ系の細胞に対するT−betの不存在の影響の評価を可能にする。
cre−lox系を使用する条件消失(conditional ablation)の取り組みもまた使用可能である。簡単に説明すると、欠失されるべきエキソンに隣接するイントロン領域中に、lox組換え配列が置かれているターゲッティング構築物を生成する。次いでこの構築物をES細胞にトランスフェクトし、そして変異体マウスを上記のとおり作出する。生じる変異体マウスは次いで、誘導性プロモーターにより駆動されるcreリコンビナーゼに関してトランスジェニックのマウスと交配させる。creが発現される場合にそれはT−bet遺伝子中に導入されたlox部位間の組換えを誘導し、従って遺伝子機能を効果的に破壊する。このアプローチの重要な特徴は、creリコンビナーゼを活性化することにより、成体動物中で随意に遺伝子破壊を誘導し得ることである。
組織特異的プロモーターは免疫系の外の器官の異常を回避するために使用することができる。creを発現する導入遺伝子は誘導可能なプロモーターにより駆動され得る。いくつかの誘導性の系が現在cre−lox組換え法で使用されており、最も一般的なものはテトラサイクリンおよびエクジソン系である。T−betヌルマウスで胚の致死性が存在する場合には、組織特異的な誘導性プロモーターの使用が可能である。
代替的取り組みは、調節されたT−bet遺伝子をもつトランスジェニックマウスを作出し(例えばテトラサイクリンオフプロモーターを使用して;例えばSt−Onge et al.1996.Nuc.Acid Res.24、3875−3877)、次いでこのトランスジェニックをT−bet欠損マウスと交配させることである。この取り組みは正常なT−bet機能をもつマウスの作出を可能にし;テトラサイクリンを成体動物に投与して末梢T細胞でのT−bet機能の破壊を誘導することができ、次いでT−bet欠損の影響を長期間にわたり検査することができる。化合物(テトラサイクリン)の供給およびその後の除去の反復周期が、T−bet遺伝子のスイッチを随意に入れるおよび切ることを可能にする。
III.単離されたT−betタンパク質および抗T−bet抗体
本発明の別の観点は単離されたT−betタンパク質に関する。好ましくは、T−betタンパク質は配列番号1もしくは3によりコードされるアミノ酸配列を含んでなる。別の好ましい態様において、該タンパク質は配列番号2もしくは4のアミノ酸配列を含んでなる。他の態様において、該タンパク質は配列に番号2もしくは4に示されるアミノ酸配列と最低60%のアミノ酸同一性、より好ましくは70%のアミノ酸同一性、より好ましくは80%、およびなおより好ましくは90%もしくは95%のアミノ酸同一性を有する。
他の態様において、本発明はT−betタンパク質の単離された部分を提供する。例えば、本発明はT−boxドメインを含むT−betのアミノ末端部分をさらに包含する。多様な態様において、このアミノ末端部分はヒトT−betの少なくともアミノ酸138〜327、またはマウスT−betの少なくともアミノ酸137〜326を包含する。本発明により提供されるT−betの別の単離された部分は、チロシンリン酸化部位を包含する一部分である。この部分はT−betの少なくとも約20、少なくとも約50、少なくとも約100、または少なくとも約200アミノ酸を含んでなり、またヒトT−betの少なくともアミノ酸Tyr76、Tyr119および/もしくはTyr531、またはマウスT−betのアミノ酸Tyr525を含む。本明細書で提供されるT−betのさらに別の単離された部分は、ヒトT−betのアミノ酸498〜501、またはマウスT−betの493〜496に示される核局在化配列を包含する一部分である。本明細書で提供する別の単離されたT−betの部分は、セリンリン酸化部位を包含する部分である。この部分は少なくとも約20、少なくとも約50、少なくとも約100、または少なくとも約200個のT−betのアミノ酸を含んでなり、そして少なくともヒトT−betのアミノ酸Ser508、またはマウスT−betのアミノ酸Ser507を含む。
本発明のT−betタンパク質は好ましくは組換えDNA技術により製造される。例えば、タンパク質をコードする核酸分子を発現ベクター(上記のような)にクローン化し、発現ベクターを宿主細胞(上記のような)に導入し、そしてT−betタンパク質を宿主細胞中で発現させる。次いで標準的タンパク質精製技術を使用する適切な精製スキームによりT−betタンパク質を細胞から単離することができる。組換え発現に代わり、標準的ペプチド合成技術を使用してT−betポリペプチドを化学的に合成することができる。さらに、天然のT−betタンパク質は例えば抗T−bet抗体を使用する免疫沈降により細胞(例えばT細胞)から単離することができる。
本発明はT−betアゴニスト(模倣物)もしくはT−betアンタゴニストのいずれかとして機能するT−betタンパク質のバリアントにもまた関する。T−betタンパク質のバリアントはT−betタンパク質の突然変異誘発、例えば別個の点突然変異もしくは短縮により生成することができる。すなわち制限された機能のバリアントでの処置により特異的な生物学的影響を誘導することができる。1つの態様において、自然に存在する形態のタンパク質の生物学的活性の1サブセットを有するバリアントでの個体の処置は、自然に存在する形態のT−betタンパク質での処置に比べて個体中でより少ない副作用を有する。1つの態様において、本発明は酸化、還元もしくは当該技術分野で既知の他の誘導体化方法によりT−betの少なくとも1個のアミノ酸残基を修飾することにより形成し得るT−betの誘導体に関する。
1つの態様において、T−betアゴニスト(模倣物)もしくはT−betアンタゴニストのいずれかとして機能するT−betタンパク質のバリアントは、T−betタンパク質の突然変異体、例えば短縮突然変異体のコンビナトリアルライブラリーを、T−betタンパク質アゴニストもしくはアンタゴニスト活性についてスクリーニングすることにより同定することができる。1つの態様において、T−betバリアントの多様なライブラリーは核酸レベルでのコンビナトリアル突然変異誘発により生成され、そして多様な遺伝子ライブラリーによりコードされる。T−betバリアントの多様なライブラリーは例えば潜在的なT−bet配列の縮重組を個々のポリペプチドとしてあるいはその中にT−bet配列の組を含有する一組のより大きい融合タンパク質(例えばファージディスプレイのために)として発現可能となるように、遺伝子配列中に合成オリゴヌクレオチドの混合物を酵素的に連結することにより製造し得る。縮重オリゴヌクレオチド配列から潜在的T−betバリアントのライブラリーを製造するために使用できる多様な方法が存在する。縮重遺伝子配列の化学合成は自動DNA合成装置で行い、そして合成遺伝子をその後に適切な発現ベクターに連結することができる。遺伝子の縮重組の使用は所望の組の潜在的T−bet配列をコードする配列の全部の一混合物での供給を可能とする。縮重オリゴヌクレオチドの合成方法は当該技術分野で既知である(例えばNarang,S.A.、1983、Tetrahedron 39:3;Itakura et al.、1984、Annu.Rev.Biochem.53:323;Itakura et al.、1984 Science 198:1056;Ike et al.、1983、Nucleid Acid Res.11:477を参照されたい)。
加えて、T−betタンパク質コーディング配列のフラグメントのライブラリーを使用して、T−betタンパク質のバリアントのスクリーニングおよびその後の選択のためにT−betフラグメントの多様な集団を生成させることができる。1つの態様において、ニッキングが1分子あたり約1回のみ起こる条件下で、T−betコーディング配列の二本鎖PCRフラグメントをヌクレアーゼで処理すること、二本鎖DNAを変性させること、DNAを再生させて多様なニックの生成物からセンス/アンチセンス対を包含し得る二本鎖DNAを形成させること、再形成された二重鎖からS1ヌクレアーゼでの処理により一本鎖部分を除去すること、および生じるフラグメントライブラリーを発現ベクターに連結することにより、コーディング配列のフラグメントのライブラリーを生成させることができる。この方法により、多様な大きさのT−betタンパク質のN末端、C末端および内的フラグメントをコードする発現ライブラリーを生成することができる。
点突然変異もしくは短縮により作成したコンビナトリアルライブラリーの遺伝子産物をスクリーニングするため、および選択された特性を有する遺伝子産物についてcDNAライブラリーをスクリーニングするためのいくつかの技術が当該技術分野で既知である。そのような技術はT−betタンパク質のコンビナトリアル突然変異誘発により生成させた遺伝子ライブラリーの迅速スクリーニングに適応可能である。大型遺伝子ライブラリーをスクリーニングするための高処理量分析に応じやすい最も広範に使用される技術には、典型的には遺伝子ライブラリーを複製可能な発現ベクターにクローン化すること、生じたベクターのライブラリーで適切な細胞を形質転換すること、および所望の活性の検出がその産物が検出された遺伝子をコードするベクターの単離を促進する条件下でコンビナトリアル遺伝子を発現させることを包含する。ライブラリー中の機能的突然変異体の頻度を高める新たな技術である再帰アンサンブル突然変異誘発(recursive ensemble mutagenesis)(REM)を、T−betバリアントを同定するためのスクリーニングアッセイと組み合わせて使用することができる(Arkin and Yourvan、1992、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7811−7815;Delgrave et al.、1993、Protein Engineering 6(3):327−331)。
本発明はまたT−bet融合タンパク質も提供する。本明細書で使用するように、T−bet「融合タンパク質」はT−bet以外のポリペプチドに作動可能に連結されたT−betポリペプチドを含んでなる。「T−betポリペプチド」はT−betタンパク質に対応するアミノ酸配列を有するポリペプチド、またはT−betタンパク質に独特であるそのペプチドフラグメントを指し、一方、「T−bet以外のポリペプチド」は別のタンパク質に対応するアミノ酸配列を有するポリペプチドを指す。融合タンパク質内で、「作動可能に連結される」という用語はT−betポリペプチドおよび他のポリペプチドが相互に同じ読み枠で融合されることを示すことを意図している。他のポリペプチドはT−betポリペプチドのN末端もしくはC末端に融合されてよい。例えば、1つの態様において、融合タンパク質はT−bet配列がGST配列のC末端に融合されているGST−T−bet融合タンパク質である。別の態様において融合タンパク質は、T−bet配列がインフルエンザヘマグルチニンエピトープ標識に同じ読み枠で融合されているようなpCEP4−HAベクター(Herrscher,R.F.et al.,(1995)Genes Dev.9:3067−3082)のようなベクター中に、T−betヌクレオチド配列が挿入されるT−bet−HA融合タンパク質である。そのような融合タンパク質は組換えT−betの精製を促進することができる。
好ましくは、本発明のT−bet融合タンパク質は標準的組換えDNA技術により製造される。例えば、異なるポリペプチド配列をコードするDNAフラグメントを、通常の技術(例えば連結のための平滑端もしくはねじれ型の(stagger)端にされた末端、適切な末端を提供するための制限酵素消化、適切なように付着端を埋めること、望ましくない結合を回避するためのアルカリホスファターゼ処理および酵素的連結を使用すること)に従って一緒に同じ読み枠で連結する。別の態様では、融合遺伝子は自動DNA合成装置を含む通常技術により合成し得る。あるいは、2種の連続した遺伝子フラグメント間で相補的オーバーハングを生じさせるアンカープライマーを使用して遺伝子フラグメントのPCR増幅を実施することができ、これはその後アニーリングし、そして再増幅してキメラ遺伝子配列を生成することができる(例えば分子生物学の現在のプロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)、Ausubel et al.,編、ジョン ワイリー アンド サンズ(John Wiley & Sons):1992を参照されたい)。さらに、融合部分(例えばGSTポリペプチドもしくはHAエピトープ標識)を既にコードしている多くの発現ベクターが商業的に入手可能である。T−betをコードする核酸は、融合部分がT−betタンパク質に同じ読み枠で連結されているようなこうした発現ベクターにクローン化し得る。
単離されたT−betタンパク質もしくはそのフラグメントは、ポリクローナルおよびモノクローナル抗体調製のための標準的技術を使用して、T−betに特異的に結合する抗体を生成させるための免疫原として使用可能である。T−betタンパク質を使用して抗体を生成することができる。例えばポリクローナル抗血清は、完全長の組換え的に細菌で生産されたT−betを免疫原として使用してウサギで生産することができる。この同じ免疫原を使用してマウスを免疫感作し、そして免疫感作したマウスから脾細胞を取り出すことによりmAbを製造することができる。T−betに対する免疫応答が高まったマウスからの脾細胞を、骨髄腫細胞例えばSP2/O−Ag14骨髄腫に融合することができる。添付する実施例に記述されるとおり、本方法を使用してT−betに結合するポリクローナルおよびモノクローナル抗体が作成された。1つの態様では、該抗体はT−betノックアウト動物のようなT−betを発現しない動物中で生産され得る。別の態様では、抗体は例えば戻し交雑することにより達成されるとおり、特定の遺伝的バックグラウンドを有する非ヒト動物中で生成することができる。
あるいは、T−betの抗原性ペプチドフラグメントを免疫原として使用することができる。T−betの抗原性ペプチドフラグメントは、配列番号2もしくは4に示されるアミノ酸配列の少なくとも8アミノ酸残基を典型的に含んでなり、そしてペプチドに対し生じた抗体がT−betと特異的免疫複合体を形成するようなT−betのエピトープを包含する。好ましくは抗原性ペプチドは少なくとも10アミノ酸残基、より好ましくは少なくとも15アミノ酸残基、さらにより好ましくは少なくとも20アミノ酸残基、そして最も好ましくは少なくとも30アミノ酸残基を含んでなる。抗原性ペプチドにより包含される好適なエピトープはタンパク質の表面(例えば親水性領域)上に位置し、そしてT−betに独特であるT−betの領域である。1つの態様では、そのようなエピトープはマウスもしくはヒトのような1種からのT−betタンパク質に特異的であり得る(すなわち、種を横断して保存されないT−betの一領域にわたる抗原性ペプチドを免疫原として使用する;こうした保存されない残基は本明細書に提供されるもののようなアライメントを使用して決定可能である)。T−betタンパク質の標準的疎水性分析を実施して親水性領域を同定することができる。
T−bet免疫原は、典型的には適切な個体(例えばウサギ、ヤギ、マウスもしくは他の哺乳動物)を該免疫原で免疫感作することにより抗体を調製するのに使用する。適切な免疫原性調製物は、例えば組換え的に発現されたT−betタンパク質もしくは化学的に合成されたT−betペプチドを含有し得る。該調製物はフロイントの完全もしくは不完全アジュバントのようなアジュバント、または類似の免疫賦活剤をさらに含むことができる。免疫原性T−bet調製物での適する個体の免疫感作は、ポリクローナル抗T−bet抗体応答を誘導する。
従って、本発明の別の観点は抗T−bet抗体に関する。ポリクローナル抗T−bet抗体は上記のように適する個体をT−bet免疫原で免疫することにより調製可能である。免疫感作された個体中での抗T−bet抗体力価は、固定化したT−betを使用する酵素結合免疫吸着法(ELISA)を用いるような標準的技術により長期間にわたって監視することができる。所望の場合は、T−betに対し向けられた抗体分子を哺乳動物から(例えば血液から)単離し、そしてIgG画分を得るためプロテインAクロマトグラフィーのような公知の技術によりさらに精製することができる。免疫感作後の適切な時点で、例えば抗T−bet抗体力価が最高である時に、抗体生産細胞を個体から得、そしてKohler and Milstein(1975、Nature 256:495−497)により元々は記述されたハイブリドーマ技術(Brown et al.(1981)J.Immunol 127:539−46;Brown et al.(1980)J Biol Chem 255:4980−83;Yeh et al.(1976)PNAS 76:2927−31;およびYehら(1982)Int.J.Cancer 29:269−75もまた参照されたい)、より最近ではヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozbor et al.(1983)Immunol Today 4:72)、EBV−ハイブリドーマ技術(Cole et al.(1985)、モノクローナル抗体および癌療法(Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy)、アラン R.リス 社(Alan R.Liss,Inc.)、pp.77−96)もしくはトリオーマ技術のような標準的技術によりモノクローナル抗体を調製するために使用することができる。モノクローナル抗体ハイブリドーマの製造技術は周知である(全般的に、モノクローナル抗体:生物学的分析における新規ひろがり(Monoclonal Antibodies:A New Dimension In Biological Analyses)、プレナム出版社(Plenum Publishing Corp.)、ニューヨーク州ニューヨーク(1980)中、R.H.Kenneth;E.A.Lerner(1981)Yale J.Biol.Med.,54:387−402;M.L.Gefter et al.,(1977)Somatic Cell Genet.、3:231−36を参照されたい)。簡単に説明すると、不死化細胞株(典型的には骨髄腫)を上記のT−bet免疫原で免疫感作した哺乳動物からのリンパ球(典型的には脾細胞)と融合し、そして生じるハイブリドーマ細胞の培養上清をスクリーニングして、T−betに特異的に結合するモノクローナル抗体を生産するハイブリドーマを同定する。
リンパ球および不死化細胞株を融合するのに使用される多くの公知のプロトコールのいずれも、抗T−betモノクローナル抗体を生成させる目的上応用することができる(例えば、G.Galfre et al.(1977)Nature 266:55052;Gefter et al.Somatic Cell Genet.、同上;Lerner、Yale J.Biol.Med.、同上;Kenneth、モノクローナル抗体(Monoclonal Antibodies)、同上を参照されたい)。さらに当業者はこうした方法の多くの変法が存在し、それらもまた有用であると考えるだろう。典型的には、不死細胞株(例えば骨髄腫細胞株)はリンパ球と同じ哺乳動物種由来である。例えばマウスハイブリドーマは、本発明の免疫原性調製物で免疫感作したマウスからのリンパ球を、不死化マウス細胞株と融合することにより作成し得る。好適な不死化細胞株は、ヒポキサンチン、アミノプテリンおよびチミジンを含有する培地(「HAT培地」)に対し感受性であるマウス骨髄腫細胞株である。多数の任意の骨髄腫細胞株、例えばP3−NS1/1−Ag4−1、P3−x63−Ag8.653もしくはSp2/O−Ag14骨髄腫株を標準的技術に従って融合パートナーとして使用することができる。これらの骨髄腫株はアメリカン タイプ カルチャー コレクション(American Type Culture Collection)(ATCC)、メリーランド州ロックビルから入手可能である。典型的にはHAT感受性のマウス骨髄腫細胞が、ポリエチレングリコール(「PEG」)を使用してマウス脾細胞と融合される。融合から生じるハイブリドーマ細胞をその後、融合されていない、および非生産的に融合された骨髄腫細胞を殺すHAT培地を使用して選択する(融合されない脾細胞は形質転換されていないためそれらは数日後に死亡する)。本発明のモノクローナル抗体を生産するハイブリドーマ細胞は、例えば標準的ELISAアッセイを使用してT−betに結合する抗体について、ハイブリドーマ培養上清をスクリーニングすることにより検出される。
こうした方法を使用してT−betに対する数種の抗体が生成されてきた。完全長の組換えの細菌に生産されたT−betタンパク質に対するモノクローナルおよびポリクローナル双方の抗体が生成された。3D10抗体はIgGサブタイプのものであり、また4B10抗体はSP2/0−Ag14骨髄腫へのマウス脾細胞の融合により生産され、そしてIgGサブタイプのものである。39D抗体はヒトおよびマウス双方のT−betを認識する。
モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマを調製することに代わり、モノクローナル抗T−bet抗体は、組換えコンビナトリアル免疫グロブリンライブラリー(例えば抗体ファージディスプレイライブラリー)をT−betでスクリーニングしてそれによりT−betを結合する免疫グロブリンライブラリーのメンバーを単離することにより同定かつ単離可能である。ファージディスプレイライブラリーを生成し、そしてスクリーニングするためのキットが市販されている(例えばファルマシア(Pharmacia)の組換えファージ抗体系(Recombinant Phage Antibody System)、カタログ番号27−9400−01;およびストラタジーン(Stratagene)のSurfZAP(商標)ファージディスプレイキット(Pharge Display Kit)、カタログ番号240612)。加えて、抗体ディスプレイライブラリーの生成およびスクリーニングにおける使用にとりわけ応じやすい方法および試薬の例は、例えばLadner et al.米国特許第5,223,409号明細書;Kang et al.国際公開第 92/18619号明細書;Dower et al.国際公開第 91/17271号明細書;Winter et al.国際公開第92/20791号明細書;Markland et al.国際公開第92/15679号明細書;Breitling et al.国際公開第93/01288号明細書;McCafferty et al.国際公開第92/01047号明細書;Garrard et al.国際公開第92/09690号明細書;Ladner et al.国際公開第90/02809号明細書;Fuchs et al.(1991)Bio/Technology 9:1370−1372;Hay et al.(1992)Hum Antibod Hybridomas 3:81−85;Huse et al.(1989)Science 246:1275−1281;Griffiths et al.(1993)EMBO J 12:725−734;Hawkins et al.(1992)J Mol Biol 226:889−896;Clarkson et al.(1991)Nature 352:624−628;Gram et al.(1992)PNAS 89:3576−3580;Garrad et al.(1991)Bio/Technology 9:1373−1377;Hoogenboom et al.(1991)Nuc Acid Res 19:4133−4137;Barbas et al.(1991)PNAS 88:7978−7982;およびMcCafferty et al.Nature(1990)348:552−554に見出しすことができる。
加えて、標準的組換えDNA技術を使用して作成し得るヒトおよび非ヒト双方の部分を含んでなるキメラおよびヒト化モノクローナル抗体のような組換え抗T−bet抗体が本発明の範囲内にある。こうしたキメラおよびヒト化モノクローナル抗体は、当該技術分野で既知の組換えDNA技術により、例えばRobinson et al.国際特許公開第PCT/US86/02269号明細書;Akira et al.欧州特許出願第184,187号明細書;Taniguchi,M.欧州特許出願第171,496号明細書;Morrison et al.欧州特許出願第173,494号明細書;Neuberger et al.PCT出願第WO 86/01533号明細書;Cabilly et al.米国特許第4,816,567号明細書;Cabilly et al.欧州特許出願第125,023号明細書;Better et al.(1988)Science 240:1041−1043;Liu et al.(1987)PNAS 84:3439−3443;Liu et al.(1987)J.Immunol.139:3521−3526;Sun et al.(1987)PNAS 84:214−218;Nishimura et al.(1987)Canc.Res.47:999−1005;Wood et al.(1985)Nature 314:446−449;およびShaw et al.(1988)J.Natl Cancer Inst.80:1553−1559);Morrison,S.L.(1985)Science 229:1202−1207;Oi et al.(1986)BioTechniques 4:214;Winter 米国特許第5,225,539号明細書;Jonesら(1986)Nature 321:552−525;Verhoeyanら(1988)Science 239:1534;ならびにBeidler et al.(1988)J.Immunol.141:4053−4060に記述される方法を使用して製造可能である。
別の態様において、完全にヒトの抗体を当該技術分野で既知である技術を使用して作成することができる。例えば、特定の1抗原に対する完全にヒトの抗体は、抗原対抗に応答してこうした抗体を生産するよう修飾されているが、その内因性の遺伝子座が不能にされているトランスジェニック動物に抗原を投与することにより調製することができる。抗体を作成するために使用できる例示的技術は米国特許第6,150,584号;同第6,458,592号;同第6,420,140号明細書に記載されている。他の技術は当該技術分野で既知である。
抗T−bet抗体(例えばモノクローナル抗体)を使用して、アフィニティークロマトグラフィーもしくは免疫沈降法のような標準的技術によりT−betを単離することができる。抗T−bet抗体は細胞由来の天然のT−betおよび宿主細胞中で発現された組換え的に生産されたT−betの精製を促進する可能性がある。さらに、抗T−bet抗体を使用して(例えば細胞ライセートもしくは細胞上清中の)T−betタンパク質を検出できる。検出は検出可能な基質に抗体をカップリング(すなわち物理的に連結)することにより促進され得る。従って、1つの態様において、本発明の抗T−bet抗体を検出可能な基質で標識する。検出可能な物質の例には、多様な酵素、補欠分子団、蛍光物質、発光物質および放射活性物質を含む。適する酵素の例は西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼもしくはアセチルコリンエステラーゼを含み;適する補欠分子団複合体の例にはストレプトアビジン/ビオチンおよびアビジン/ビオチンを含み;適する蛍光物質の例はウンベリフェロン、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリドもしくはフィコエリトリンを含み;発光物質の一例はルミノールを含み;そして適する放射活性物質の例は125I、131I、35SもしくはHを含む。
さらに別の本発明の観点は:
(a)動物を免疫原性のT−betタンパク質もしくはT−betタンパク質に独特のその免疫原性の部分で免疫感作し;そして
(b)動物からT−betタンパク質に特異的に結合する抗体を単離する
ことを含んでなる方法により得られる抗T−bet抗体に関する。
免疫感作および特異的抗T−bet抗体の回収方法は上にさらに記載されている。
さらに別の観点では、本発明はT−betイントラボディ(intrabody)に関する。イントラボディは細胞の内側の標的、例えばT−betのような細胞内タンパク質に対し向けられた細胞内で発現される抗体構築物、通常は一本鎖Fv(scFv)抗体である(Graus−Porta,D.et al.(1995)Mol.Cell Biol.15(1):182−91)。例えば、イントラボディ(例えばおよびscFv)は柔軟性リンカーにより連結され、そして単一遺伝子から発現された重鎖および軽鎖の可変領域を含むことができる。重鎖および軽鎖の可変ドメインは、scFvの特異性を決定する親抗体の相補性決定領域(CDR)すなわち主抗原結合ドメインを含む。scFv遺伝子を細胞中に移入することができ、ここでscFvタンパク質発現はその標的例えばT−betの特性を調節することができる。従って1つの態様では、本発明は例えば細胞
をこうしたイントラボディを発現するよう改変するインビボもしくはエクスビボの取り組みにおいて、細胞中でT−bet活性を防止するためのこうしたT−betイントラボディの使用方法を提供する。1つの特定の態様において、本発明のT−betイントラボディを使用してT−bet活性を直接阻害することができる。別の態様において、T−betイントラボディを使用してT−betおよびT−betが相互作用するタンパク質の相互作用を阻害することができる。このように本発明のT−betイントラボディは、T−betが関与するシグナリング経路の調節において有用である。
T−betイントラボディは当該技術分野で既知の技術を使用して調製することができる。例えば、ファージディスプレイ技術を使用してscFvをライブラリーから単離できる(Lowman,HB et al.(1991)Biochemistry 30(10):832−8)。特定の抗原に結合するscFvを選択するために、scFvを外被タンパク質、典型的には繊維状M13ファージのpIII(g3p)に融合する。固定化された抗原に結合するファージ上のscFvが、結合、溶出および増幅の連続周期の間に濃縮される。別の例において、リボソームディスプレイを使用してT−betイントラボディを調製できる(Hanes,J.et al.(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.94(1):937−44)。リボソームディスプレイはペプチドを遺伝情報(mRNA)に直接連結するインビトロの方法である。転写翻訳系を使用してscFv CDNAライブラリーをインビトロで発現させる。翻訳されたScFvを、コーディングmRNAに連結されたリボソームに閉入する。次いで固定された抗原にscFvを結合させ、そして非特異的リボソーム複合体を徹底的な洗浄により除去する。残存する複合体を溶出し、そしてRNAを単離し、cDNAに逆転写し、そしてその後PCRにより再増幅する。さらに別の例では、タンパク質フラグメント補足アッセイ(Protein Fragment Complementation Assay)(PCA)を使用して本発明のT−betイントラボディを調製できる(Pelletier,JN et al.(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.95(12):141−6.)これはマウスタンパク質(mDHFR)による大腸菌(E.coli)中の変異体ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の補完に基づく細胞選択手順である。マウスDHFRを2部分に切断し、これらを潜在的に相互作用性のペプチドとの融合タンパク質として発現させる。融合タンパク質の相互作用がmDHFRの酵素活性、および従って細菌増殖を復帰させる。抗体および抗原の特定の1相互作用のみがscFvの選択に応じやすい系を作成するDHFRの機能補完を可能にする(Mossner,E.et al.(2001)J Mol.Biol.308:115−22)。
V.本発明の方法
A.T−bet組成物の検出
本発明の別の観点は、本発明の多様なT−bet組成物の使用方法に関する。例えば、本発明は生物学的サンプル中のT−bet活性の存在の検出方法を提供する。この方法はT−bet活性の存在が生物学的サンプル中で検出されるように、T−betタンパク質もしくはT−bet mRNAのようなT−bet活性を検出することが可能な作用物質と生物学的サンプルを接触させることが関与する。
T−bet mRNAの検出のための好ましい作用物質は、T−bet mRNAに特異的にハイブリダイズすることが可能な標識核酸プローブである。核酸プローブは例えば長さが少なくとも約500、600、800、900、1000、1200、1400もしくは1600ヌクレオチドで、しかもストリンジェントな条件下でT−bet mRNAに特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドのような、配列番号1もしくは3のT−bet DNAであることができる。
T−betタンパク質の検出のための好ましい作用物質は、T−betタンパク質に結合することが可能な標識抗体である。抗体はポリクローナルもしくはより好ましくはモノクローナルであり得る。完全な抗体またはそのフラグメント(例えばFabもしくはF(ab’))を使用することができる。プローブもしくは抗体に関して「標識」という用語は、検出可能な物質をプローブもしくは抗体にカップリング(すなわち物理的に連結)することによるプローブもしくは抗体の直接標識、ならびに直接標識される別の試薬との反応性によるプローブもしくは抗体の間接標識を包含することを意図している。間接標識の例は蛍光標識二次抗体を使用する一次抗体の検出、および蛍光標識されたストレプトアビジンで検出され得るようなビオチンでのDNAプローブの末端標識を包含する。「生物学的サンプル」という用語は組織、細胞および生物学的流体を包含することを意図している。例えばT−bet mRNAの検出のための技術には、ノーザンハイブリダイゼーションおよびin situハイブリダイゼーションを包含する。T−betタンパク質の検出のための技術には、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、ウエスタンブロット、免疫沈降および免疫蛍光を包含する。
B.スクリーニング法
本発明はさらに、例えばIL−2の生産を調節、例えば増加または減少させる化合物、すなわち候補または試験化合物または作用物質(例えばペプチド模造物、低分子または他の薬剤)を同定する方法を提供する。IL−2の調節物質は知ることができるか(例えばT−bet活性のドミナントネガティブインヒビター、アンチセンスT−bet、T−bet活性を妨害する細胞内抗体、またはT−betまたはTbet核酸もしくはタンパク質分子から誘導化されるペプチドインヒビター)、あるいは本明細書に記載する方法を使用して同定することができる。
例えば1つの態様では、相互作用、例えばT−betのキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼへの結合を調節する分子を同定することができる。例えばキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼはT−betとRelA分子との相互作用を媒介し、したがって任意のこれらの分子を本スクリーニングアッセイにおいて使用することができる。以下のこの章および他の章で記載する特定の態様は、例としてこれら分子の1つを挙げるが、T−betが関与するシグナル伝達経路と相互作用し、かつ/または関与する他の分子も本スクリーニングアッセイに使用することができる。
1つの態様では、化合物がT−betとキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼ、例えばCKIまたはGSK−3キナーゼとの間の複合体の形成を直接調節する、例えば増加または安定化する、または減少または不安定化(destabilize)する能力を測定する。別の態様では、T−betの翻訳後修飾(例えばリン酸化)またはT−betをリン酸化するキナーゼもしくはT−betの発現および/または活性が、本発明のスクリーニングアッセイを使用して指示組成物中で測定される。さらに別の態様では、RelAとT−betとの間の複合体の形成が測定される。さらなる態様では、IL−2サイトカイン生産が測定される。
指示組成物は、T−betタンパク質またはT−betと相互作用する分子またはT−betが関与するシグナル伝達経路の分子を発現する細胞、例えば自然に発現する細胞、さらに好ましくはタンパク質をコードする発現ベクターを細胞に導入することによりタンパク質を発現するように工作された細胞であり得る。好ましくは細胞は哺乳動物細胞、例えばヒトの細胞である。1つの態様では、細胞はT細胞である。1つの好適な態様では、細胞はT細胞系列への分化能を有する(committed)。別の好適な態様では、細胞は未だT細胞系列への分化能をもたない。別の態様では細胞はB細胞である。さらに別の態様では、細胞はNK細胞である。あるいは指示組成物は、タンパク質(例えば細胞抽出物または例えば精製された天然もしくは組換えタンパク質のいずれかを含む組成物)を含む無細胞組成物である。
IL−2の生産を調節する化合物の能力は、例えばIL−2 mRNA生産を、例えば定量的RT−PCRにより測定することにより、および/またはIL−2タンパク質生産を、例えばウエスタンブロット分析を使用して測定することにより決定することができる。
1つの態様において、本発明は調節物質、すなわちT−betポリペプチドに結合する;T−bet発現に刺激または阻害効果を有する;T−betプロセシング;T−bet翻訳後修飾(例えばグリコシル化、ユビキチン化もしくはリン酸化);またはT−bet活性;あるいはT−bet結合パートナーまたは標的分子の発現、プロセシングもしくは活性に刺激もしくは阻害効果を有する候補もしくは試験化合物もしくは作用物質(例えば酵素、ペプチド、ペプチド模倣物、小分子、リボザイムもしくはT−betアンチセンス分子)の同定方法を提供する。
1つの好適な態様では、本発明はIL−2の生産を調節する化合物の同定法を特徴とし、この方法は化合物の存在下で、T−betおよびセリン−トレオニンキナーゼ分子をキナーゼ分子とT−betとの相互作用を可能とする条件下で接触させ;そしてT−betおよびキナーゼ分子の相互作用を検出することを含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の上昇により示される。
別の好適な態様では、本発明はIL−2の生産の調節に有用な化合物の同定方法を特徴とし;
a)T−bet、RelAおよびIL−2調節領域を含んでなる指示組成物を準備し;
b)指示組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させ;
c)試験化合物のライブラリーから、T−betが媒介するRelAとIL−2調節領域の相互作用を下げる目的化合物(1もしくは複数)を選択し、これによりIL−2の生産を調節する化合物を同定することを含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少する化合物の能力が、化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の上昇により示される。
さらに別の好適な態様では、本発明はT細胞中のRelAとIL−2調節領域との相互作用を調節する化合物の同定方法を特徴とし、この方法は化合物およびT−betの存在下、RelAおよびIL−2調節領域をT−bet媒介型のRelAのIL−2調節領域への結合により複合体を形成することを可能とする条件下で接触させ;そしてRelAとIL−2調節領域の複合体の形成を検出することを含んでなり、ここでT−betおよび化合物の存在下でRelAとIL−2調節領域との間の相互作用を阻害する化合物の能力は、T−betおよび化合物の不存在下で形成された複合体の量と比べた複合体形成の減少により示される。
さらに別の好適な態様では、本発明はT細胞によるIL−2サイトカイン生産の増加法を特徴とし、この方法はT細胞によるIL−2の生産が増加するように、細胞をキナーゼ媒介型のT細胞中のT−betおよびRelAの結合をダウンモジュレートする化合物と接触させることを含んでなる。
本明細書に記載するアッセイを使用して同定される化合物は、異常なT−bet発現、プロセシング、翻訳後修飾、またはT細胞系列への分化能の活性、調節、サイトカイン生産の調節、TGF−β媒介型シグナリングの調節、Jak1/STAT−1経路の調節、IgGクラススイッチングの調節、Bリンパ球機能の調節に関連する障害を処置するために有用となり得る。
T−betとRelAおよび/またはキナーゼ,例えばセリン−トレオニンキナーゼとの間の複合体の形成および/または安定性を減少させることによりIL−2の生産のアップモジュレーションから利益を得る可能性がある状態には、特定の免疫不全障害の障害またはTh1サイトカインの生産が高すぎる可能性がある障害を含む。
T−betとRelAおよび/またはキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼとの間の複合体の形成および/または安定性を増加させることによりIL−2の生産のダウンレギュレーションから利益を得る可能性がある状態には:糖尿病、慢性関節リウマチ、若年性慢性関節リウマチ、変形性関節症、乾癬性関節炎、多発性硬化症、重症筋無力症、全身性エリテマトーデス、自己免疫性甲状腺炎、アトピー性皮膚炎および湿疹性皮膚炎、乾癬、シェーグレン症候群、円形脱毛症、節足動物の咬傷反応によるアレルギー応答、クローン病、アフタ性潰瘍、虹彩炎、結膜炎、角結膜炎、潰瘍性大腸炎、アレルギー性喘息、皮膚エリテマトーデス、強皮症、膣炎、直腸炎、化合物発疹、らい境界反応、らい性結節性紅斑、自己免疫性ブドウ膜炎、アレルギー性脳脊髄炎、急性壊死性出血性脳症、特発性両側性進行性知覚神経性聴覚障害、再生不良性貧血、赤芽球ろう、特発性血小板減少症、多発性軟骨炎、ヴェグナー肉芽腫症、慢性活動性肝炎、スティーヴンズ−ジョンソン症候群、特発性スプルー、扁平苔癬、クローン病、グレーヴス眼症、サルコイドーシス、原発性胆汁性肝硬変、後部ブドウ膜炎、実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)、間隙性肺線維症、ホジキン病、移植片に対する宿主の反応、多発性硬化症、重篤な火傷外傷および同種異系骨髄移植を含む自己免疫障害を包含する。
T−betとRelAおよび/またはキナーゼ、例えばセリン−トレオニンキナーゼとの間の複合体の形成および/または安定性を減少させることによりIL−2の生産のアップレギュレーションから利益を得る可能性がある状態には、例えば従来の処置に不応であるガンのような種々のタイプのガンを含む。例えば全身的に投与されるIL−2との併用療法は、転移性の腎臓細胞癌腫の患者の30%に長期の寛解をもたらし、これについては標準的な処置はない。他覚的および長期生存の臨床的応答が、メラノーマまたは急性白血病の患者群でも記録された。
個体のスクリーニングアッセイを他の作用物質の存在もしくは非存在下で実施することができる。例えば、スクリーニングされている細胞の活性化状態を調節する様々な作用物質の存在下で個体のアッセイを実施することができる。例えば1つの態様において、T細胞受容体を介してシグナルを伝達する作用物質が含まれる。別の態様において、サイトカインもしくはサイトカイン受容体に対する抗体が含まれる。別の態様では、リン酸化を阻害する作用物質も含まれる。
別の観点では、本発明は本明細書に記載する2以上のアッセイの組合せに関する。例えば、細胞に基づくもしくは無細胞アッセイを使用して調節剤を同定することができ、そしてIL−2の生産を調節する作用物質の能力を、in vivoで、例えば動物で確認することができる。
さらに本明細書に記載するように同定されたIl−2生産の調節物質(例えばドミナントネガティブT−bet分子、T−bet核酸もしくはポリペプチド分子、アンチセンスT−bet核酸分子、T−bet特異的抗体または低分子)を動物モデルで使用して、こうした調節物質での処置の効力、毒性もしくは副作用を決定し得る。あるいは本明細書に記載するように同定された調節物質を動物モデルで使用して、そのような調節物質の作用機序を決定することができる。
別の態様において、類似のスクリーニングアッセイを使用して、例えば上記のようなスクリーニングアッセイを行うが、しかしT−betが相互作用する分子、すなわちキナーゼのようなシグナル伝達経路中でT−betの上流もしくは下流いずれかで作用する分子を使用することにより、T−bet発現および/または活性を間接的に調節する化合物を同定することができる。
従って以下に記載するように、本発明はT−betおよびT−box結合領域(例えばIL−2のようなサイトカイン遺伝子調節領域)の相互作用、あるいはRelA(またはT−betとRelAおよびキナーゼとの間の複合体)がDNAに結合する能力を調節する化合物を同定するためのスクリーニングアッセイを提供する。標的DNA配列とのDNA結合タンパク質の相互作用を検出するアッセイは当該技術分野で既知である(例えば電気泳動移動度シフトアッセイ、DNアーゼIフットプリンティングアッセイ,クロマチン免疫沈降(ChIPアッセイ)等)。試験化合物の存在および不存在下でそのようなアッセイを行うことにより、これらのアッセイを使用してその標的DNA配列とのDNA結合タンパク質の相互作用を調節する(例えば阻害するもしくは高める)化合物を同定し得る。
本発明の細胞に基づくおよび無細胞アッセイを以下により詳細に記載する。
i.細胞に基づくアッセイ
本発明の指示組成物は、T−betポリペプチド(および/またはキナーゼのような1もしくは複数の非−T−betポリペプチド)を発現する細胞、例えば内因性のT−betを自然に発現する細胞、またはより好ましくは該ポリペプチドをコードする発現ベクターを細胞中に導入することにより外因性のT−betポリペプチドを発現するよう工作されている細胞であり得る。あるいは指示組成物は、T−betおよび/またはキナーゼ、1もしくは複数の非T−betポリペプチドを含む無細胞組成物(例えばT−bet発現細胞からの細胞抽出物または精製されたT−bet(天然もしくは組換えいずれかのポリペプチド)を包含する組成物)であり得る。
IL−2の生産を調節する化合物は、様々な「読み出し」を使用して同定することができる。
例えば、指標細胞をT−bet発現ベクターでトランスフェクトし、試験化合物の存在および不存在下でインキュベートし、そして分子の発現またはT−betにより調節される生物学的応答に対する化合物の影響を測定することができる。T−betの生物学的活性は、標準的技術に従ってインビボもしくはインビトロで測定される活性を含む。T−bet活性はT−bet標的分子(例えばサイトカイン遺伝子またはポリペプチド、例えばキナーゼまたはRelAの転写調節領域のようなT−betが結合する核酸分子)と、T−betとの会合のように直接の活性であり得る。あるいはT−bet活性は、T−betポリペプチドとT−bet標的分子との相互作用の下流で起こる細胞のシグナリング活性、またはその相互作用により誘発されたシグナリングカスケードの結果として起こる生物学的影響のような下流の活性である。例えば本明細書に記載されるT−betの生物学的活性は:T細胞系列への分化能の調節、直接的に調節する、サイトカインの生産を調節すること、TGF−β媒介シグナリングを調節すること、Jak1/STAT−1経路を調節すること、IgGクラススイッチングを調節すること、およびBリンパ球の機能を調節することを含む。T−betの多様な生物学的活性は当該技術分野で既知である技術を使用して測定可能である。例示的技術は実施例により詳細に記載する。
試験化合物がT−bet発現を調節するかどうかを決定するために、インビトロ転写アッセイを行うことができる。そのようなアッセイを実施するために、T−betの完全長のプロモーターおよびエンハンサーをクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)もしくはルシフェラーゼのようなレポーター遺伝子に作動可能に連結し、そして宿主細胞中に導入することができる。
本明細書で互換的に使用する用語「作動可能に連結される」および「効果的に連結される」とは、ヌクレオチド配列が宿主細胞中での(もしくは細胞抽出物による)このヌクレオチド配列の発現を可能にする様式で調節配列に連結されていることを意味することを意図している。調節配列は技術的に認識され、かつ適切な宿主細胞中での所望のポリペプチドの発現を指図するように選択し得る。調節配列という用語はプロモーター、エンハンサー、ポリアデニル化シグナルおよび他の発現制御要素を包含することを意図している。そのような調節配列は当業者に既知であり、そしてGoeddel、遺伝子発現技術:Methods in Enzymology 185、アカデミック プレス、カリフォルニア州サンディエゴ(1990)に記載されている。発現ベクターの設計はトランスフェクトされるべき宿主細胞の選択および/または発現されるべき所望のポリペプチドの型および/または量のような因子に依存し得ると理解されるべきである。
多様なレポーター遺伝子が当該技術分野で既知であり、そして本発明のスクリーニングアッセイでの使用に適する。適するレポーター遺伝子の例には、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、アルカリホスファターゼもしくはルシフェラーゼをコードするものを含む。これらの遺伝子産物の活性の標準的測定方法は当該技術分野で既知である。
様々な細胞型が該スクリーニングアッセイにおける指標細胞としての使用に適する。好ましくは、Th2細胞クローンもしくはノックアウト動物由来の細胞のような通常はT−betを発現しない細胞株を使用する。HepG2肝癌細胞株のような非リンパ系細胞株もまた指標細胞として使用可能である。酵母細胞もまた指標細胞として使用可能である。
本アッセイで使用する細胞は、真核生物または原核生物起源であり得る。例えば、1つの態様では細胞は細菌細胞である。別の態様では細胞は酵母細胞のような真菌細胞である。別の態様において細胞は脊椎動物細胞、例えば鳥類細胞または哺乳動物細胞である。好適な態様では、細胞はヒトの細胞である。
1つの態様において、試験化合物の存在下で指標細胞中のレポーター遺伝子の発現レベルは、試験化合物の不存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルより高く、そして該試験化合物はT−betの発現を刺激する化合物と同定される。別の態様では、試験化合物の存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルは、試験化合物の不存在下での指標細胞中のレポーター遺伝子の発現のレベルより低く、そして該試験化合物はT−betの発現を阻害する化合物と同定される。
1つの態様において、本発明はT−betが関与する細胞応答を調節する化合物の同定方法を提供する。
標的分子へのT−bet結合を調節する、またはT−betに結合する試験化合物の能力もまた測定し得る。標的分子(例えば結合パートナー)へのT−bet結合を調節する試験化合物の能力を測定することは、例えば複合体中の標識T−bet標的分子を検出することによりT−betへのT−bet標的分子の結合が測定可能であるように、放射性同位体、酵素もしくは蛍光標識とT−bet標的分子をカップリングすることにより達成し得る。あるいは、T−betを放射性同位体、酵素もしくは蛍光標識とカップリングして、複合体中のT−bet標的分子へのT−bet結合を調節する試験化合物の能力を監視することができる。T−betを結合する試験化合物の能力を測定することは、例えば複合体中の標識T−bet化合物を検出することによりT−betへの化合物の結合が測定可能となるように、放射性同位体、酵素もしくは蛍光標識と化合物をカップリングすることにより達成することができる。例えば、T−bet標的は直接もしくは間接のいずれかで125I、35S、14CもしくはHで標識可能であり、そして放射能発射の直接計数もしくはシンチレーション計数により放射性同位元素を検出できる。あるいは化合物を例えば西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼもしくはルシフェラーゼで酵素的に標識可能でき、そして適切な基質の産物への転換の測定により酵素標識を検出し得る。
相互作用体のいずれの標識も伴わずに、T−betと相互作用する化合物の能力を測定することもまた本発明の範囲内にある。例えば、微小生理機能測定器を使用して化合物もしくはT−betいずれの標識も伴わずにT−betとの化合物の相互作用を検出することができる(McConnell,H.M.et al.(1992)Science 257:1906−1912)。本明細書で使用されように「微小生理機能測定器」(例えばサイトセンサー(Cytosensor))は、光接近可能な電位測定センサー(LAPS)を使用して細胞がその環境を酸性化する速度を測定する分析機器である。この酸性化速度の変化は、化合物とT−betとの間の相互作用の指標として使用できる。
別の態様において、T−betの上流もしくは下流で作用する、T−betが関与する経路中で作用する異なる(すなわち非T−bet)分子を、スクリーニングアッセイでの使用に指示組成物中に含むことができる。こうした分子を使用するスクリーニングアッセイで同定される化合物もまた、間接的にではあろうともT−bet活性の調節において有用となり得る。T−betが相互作用する例示的一分子にはキナーゼを包含する。
本発明の細胞は内因性のT−bet(もしくはT−betが関与するシグナリング経路中の別のポリペプチド)を発現し得るか、またはそうするように工作してもよい。T−betポリペプチドまたはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドを発現するよう工作されている細胞は、T−betポリペプチドもしくはT−betの上流もしくは下流で作用する非T−betポリペプチドをコードする発現ベクターを細胞中に導入することにより生成することができる。
指標細胞中でT−betポリペプチドまたはT−betの上流もしくは下流で作用するT−betポリペプチドまたは非T−betポリペプチドの発現に使用し得る組換え発現ベクターは、当該技術分野で既知である。1つの態様では、指標細胞中でのT−betの誘導性または構成的発現を可能にする調節配列(例えばサイトメガロウイルスプロモーター/エンハンサーのようなウイルス調節配列を使用できる)に、発現ベクター内でT−betコーディング配列を効果的に連結する。指標細胞中でのT−betの誘導性または構成的発現を可能にする組換え発現ベクターの使用が、T−betの活性を高めるもしくは阻害する化合物の同定に好ましい。代替的態様において、発現ベクター内でT−betコーディング配列を内因性のT−bet遺伝子の調節配列(すなわち内因性のT−bet遺伝子由来のプロモーター調節領域)に作動可能に連結する。T−bet発現が内因性制調節列により制御される組換え発現ベクターの使用は、T−betの転写発現を高めるもしくは阻害する化合物の同定に好ましい。
T−betはIL−2プロモーターに結合するその能力に基づく酵母1ハイブリッドスクリーニングアッセイで単離した。従って1つの態様では、本発明の方法は近位IL−2プロモーターのこの領域、最も好ましくはIL−2プロモーターのヌクレオチド−240ないし−220を含有するレポーター遺伝子構築物を利用する。使用し得る他の配列には:ヒトIL−2プロモーター、マウスIL−2プロモーターを包含する。
1つの態様では、誘導性の系を構築し、そして高処理量の細胞に基づくスクリーニングに使用して、T−betの発現および/もしくは活性に影響を及ぼす標的化合物を同定し、そして特徴づけることができる。誘導性の系は、例えば、エクジソンに駆動されるT−bet発現プラスミドとコトランスフェクトしたエクジソン受容体、およびIFN−γプロモータールシフェラーゼレポーターを発現する接着性293Tヒト胚腎細胞株のサブクローンを使用することにより、通常はIFN−γを生産しない細胞株を使用して構築可能である。(Wakita et al.2001.Biotechniques 31:414;No et al.Proceedings of the National Academy of Sciences USA 93:3346;Graham.2002 Expert Opin.Biol.Ther.2:525)。昆虫ホルモンエクジソンでの処理に際してT−betが発現され、IFN−γレポーターが活性化され、そしてルシフェラーゼ活性が生成される。この系において、T−betは細胞株に内因性のIFN−γを産生する能力を与える。
ii.無細胞アッセイ
別の態様において、指示組成物は無細胞組成物である。宿主細胞もしくは培地基中で組換え法により発現されたT−betが関与する経路において、T−betの上流もしくは下流で作用するT−betもしくは非T−betポリペプチドを、ポリペプチドの標準的精製方法、例えばイオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、限外濾過、電気泳動、およびT−betに特異的な抗体との免疫親和性精製を使用して宿主細胞もしくは細胞培地から単離して、無細胞組成物中で使用できるタンパク質を生成することが可能である。あるいは、無細胞組成物として使用するために、T−betもしくは非T−bet発現細胞の抽出物を調製するとができる。
1つの態様では、T−bet活性を特異的に調節する化合物は、T−betが結合する標的分子とT−betとの相互作用を調節するそれらの能力に基づき同定される。標的分子はDNA分子、例えばサイトカイン遺伝子の調節領域のようなT−bet応答性要素)、またはポリペプチド分子、例えばキナーゼであり得る。タンパク質−タンパク質相互作用(例えば免疫沈降、例えばクロマチン免疫沈降、蛍光偏光もしくはエネルギー伝達、2ハイブリッドアッセイ等)の検出を可能とする、または標的DNA配列とDNA結合タンパク質との間の相互作用の検出を可能とする(例えば電気泳動移動度シフトアッセイ、DNアーゼIフットプリンティングアッセイ等)適切なアッセイが当該技術分野で既知である。試験化合物の存在および不存在下でそのようなアッセイを行うことにより、これらのアッセイを使用して標的分子とT−betとの相互作用を調節する(例えば阻害するもしくは高める)化合物を同定することができる。
1つの態様において、試験化合物の存在下での標的分子へのT−betの結合の量は、試験化合物の不存在下での標的分子へのT−betの結合の量より大きく、この場合は試験化合物がT−betの結合を高める、または安定化する化合物と同定される。別の態様では、試験化合物の存在下での標的分子へのT−betの結合の量は、試験化合物の不存在下での標的分子へのT−betの結合の量より少なく、この場合は試験化合物がT−betの結合を阻害する、または不安定化する化合物と同定される。
T−betポリペプチドへの試験化合物の結合は、上記のように直接もしくは間接的いずれかで測定できる。試験化合物に結合するT−betポリペプチドの能力を測定することはまた、リアルタイム生体分子相互作用分析(Biomolecular Interaction Analysis)(BIA)のような技術を使用しても達成し得る(Sjolander,S.and Urbaniczky,C.(1991)Anal.Chem.63:2338−2345;Szabo et al.(1995)Curr.Opin.Struct.Biol.5:699−705)。本明細書で使用されるところの「BIA」は相互作用体のいずれも標識することなくリアルタイムで生物特異的相互作用を研究するための技術である(例えばバイアコア(BIAcore))。表面プラスモン共鳴(SPR)の光学的現象の変化を、生物学的分子間のリアルタイム反応の表示として使用することができる。
T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を調節する試験化合物を同定する本発明の方法において、完全長のT−betポリペプチドを方法で使用することができ、あるいはT−betの部分のみを使用することができる。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度は、例えばポリペプチドの一方を検出可能な物質(例えば放射標識)で標識し、非標識ポリペプチドを単離し、そして非標識ポリペプチドと会合するようになった検出可能な物質の量を定量することにより測定可能である。このアッセイを使用してT−betタンパク質と標的分子との間の相互作用を刺激もしくは阻害するいずれかの試験化合物を同定することができる。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を刺激する試験化合物は、試験化合物の不存在下での相互作用の程度と比較して、T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度を増大させるその能力に基づいて同定される。T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用を阻害する試験化合物は、化合物の不存在下での相互作用の程度と比較して、T−betポリペプチドと標的分子との間の相互作用の程度を減少させるその能力に基づいて同定される。
本発明の上記アッセイ方法の1より多くの態様において、例えば複合体形成されない形態のポリペプチドの一方もしくは双方からの複合体形成された形態の分離を促進するため、またはアッセイの自動化に適応させるために、T−betもしくはT−bet標的分子、キナーゼのいずれかを固定することが望ましいかもしれない。試験化合物の存在および不存在下での試験化合物のT−betポリペプチドへの結合、またはT−betポリペプチドのT−bet標的分子との相互作用は、反応物質を含有するのに適する任意の容器中で行うことができる。こうした容器の例にはマイクロタイタープレート、試験管および微小遠心管を含む。1つの態様において、ポリペプチドの一方もしくは双方をマトリックスに結合させるドメインを付加する融合タンパク質を提供し得る。例えば、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ/T−bet融合タンパク質もしくはグルタチオン−S−トランスフェラーゼ/標的融合タンパク質を、グルタチオンセファロースビーズ(シグマ ケミカル(Sigma Chemical)、ミズーリ州セントルイス)もしくはグルタチオン誘導体化マイクロタイタープレートに吸着させることができ、これらは次いで試験化合物または試験化合物および吸着されない標的ポリペプチドもしくはT−betポリペプチドのいずれかと組合せ、そして混合物を複合体形成に伝導性の条件下で(例えば塩およびpHについて生理学的条件で)インキュベーションする。インキュベーション後にビーズもしくはマイクロタイタープレートのウェルを洗浄していかなる未結合の化合物も除去し、ビーズの場合はマトリックスを固定し、そして例えば上記のような直接もしくは間接的のいずれかで複合体形成を測定する。あるいは複合体をマトリックスから解離させ、そして標準的技術を使用してT−bet結合もしくは活性のレベルを測定できる。
マトリックス上にポリペプチドを固定するための他の技術もまた本発明のスクリーニングアッセイで使用可能である。例えば、T−betポリペプチドもしくはT−bet標的分子のいずれかをビオチンおよびストレプトアビジンの結合を利用して固定化することができる。ビオチニル化T−betポリペプチドもしくは標的分子を、当該技術分野で既知の技術(例えばビオチニル化キット、ピアス ケミカルズ(Pierce Chemicals)、イリノイ州ロックフォード)を使用してビオチン−NHS(N−ヒドロキシスクシンイミド)から調製することができ、そしてストレプトアビジン被覆96ウェルプレート(ピアス ケミカル)のウェル中に固定化することができる。あるいは、T−betポリペプチドもしくは標的分子と反応性であるが、しかしT−betポリペプチドのその標的分子への結合を妨害しない抗体をプレートのウェルに誘導体化することができ、そして未結合の標的もしくはT−betポリペプチドを抗体結合によりウェル中で捕捉する。そのような複合体の検出方法は、GST固定化複合体について上記のものに加え、T−betポリペプチドもしくは標的分子と反応性の抗体を使用する複合体の免疫検出、ならびにT−betポリペプチドもしくは標的分子と関連する酵素活性を検出することに依存する酵素結合アッセイを含む。
本発明のさらに別の観点では、T−betに結合するかもしくはそれと相互作用し(「T−bet結合タンパク質」もしくは「T−bet」)、そしてT−bet活性に関与する他のポリペプチドを同定するための2ハイブリッドアッセイもしくは3ハイブリッドアッセイ(例えば米国特許第5,283,317号明細書;Zervos et al.(1993)Cell 72:223−232;Madura et al.(1993)J.Biol.Chem.268:12046−12054;Bartel et al.(1993)Biotechniques 14:920−924;Iwabuchi et al.(1993)Oncogene 8:1693−1696;およびBrent 第WO94/10300号明細書を参照されたい)において、T−betポリペプチドもしくはそのフラグメントを「餌(bait)タンパク質」として使用することができる。そのようなT−bet結合タンパク質もまた、例えばT−bet媒介型のシグナリング経路の下流の要素としてT−betポリペプチドもしくはT−bet標的によるシグナルの伝播に関与していると思われる。あるいはそのようなT−bet結合ポリペプチドはT−betインヒビターであるらしい。
2ハイブリッド系は、分離可能なDNA結合および活性化ドメインよりなる大部分の転写因子のモジュールの性質に基づく。簡単に説明すると、このアッセイは2種の異なるDNA構築物を利用する。1つの構築物において、T−betポリペプチドをコードする遺伝子を既知の転写因子(例えばGAL−4)のDNA結合ドメインをコードする遺伝子に融合する。もう1つの構築物において、未同定のタンパク質(「餌食(prey)」もしくは「サンプル」)をコードするDNA配列のライブラリーからのDNA配列を既知の転写因子の活性化ドメインをコードする遺伝子に融合する。「餌」および「餌食」タンパク質はインビボで相互作用することが可能であり、T−bet依存性の複合体を形成し、転写因子のDNA結合および活性化ドメインが近い近接にもたらされる。この近接が、転写因子に応答性の転写調節部位に作動可能に連結されているレポーター遺伝子(例えばLacZ)の転写を可能にする。レポーター遺伝子の発現を検出することができ、そして機能的転写因子を含有する細胞コロニーを単離することができ、そしてT−betポリペプチドと相互作用するポリペプチドをコードするクローン化された遺伝子を得るのに使用することができる。
別の態様において、T−bet標的遺伝子を単離するためのリプレゼンテーショナル ディファレンス アナリシス(representational difference analysis)(RDA)およびマイクロチップDNAアレイ分析。例えば、減算(subtracted)もしくは未減算プローブを使用するPCRと結合したディファレンシャルディスプレイもしくはサブトラクション法(RDA;例えばHubank,M.and Schatz,D.G.1994.Nuc.Acid Res.22、5640−5648;Chang,Y.et al.1994.Science 266、1865;von Stein,O.D.et al.1997.Nuc.Acid Res.25、2598;Lisitsyn,N.and Wigler,M.1993.Science 259、946を参照されたい)、またはより最近ではDNAマイクロチップアレイハイブリダイゼーション(Welford et al.1998.Nucl.Acids.Res.15:3059)を使用することができる。こうしたアッセイの実施において多様な細胞を使用でき、例えば正常細胞、T−betを発現するよう工作された細胞、またはT−betを欠くか、もしくはT−betを過剰発現するマウス由来(例えばトランスジェニック非ヒト動物から)の細胞を使用することができる。
さらに別の態様において、T−bet標的タンパク質を記載するためのプロテオミクスのアプローチを実施することができる。例えば、減算分析、発現パターンの分析、タンパク質レベルでの遺伝子型変異の同定およびタンパク質同定ならびに翻訳後修飾の検出を、例えばWang et al.(2002)J.Chromatogr.B.Technol.Biomed Life Sci.782(1−2):291−306;Lubman et al.(2002)J.Chromatogr.B.Technol.Biomed Life Sci.782(1−2):183−96;およびRai et al.(2002)Arch.Pathol.Lab.Med.126(12):1518−26に記載されているとおりに行うことができる。
C.T−bet欠損細胞を使用するアッセイ
別の態様において、本発明はT−betが欠損の細胞を使用したT−betの生物学的影響を調節する化合物の同定方法を提供する。前に記載したとおり、B細胞における(例えばT−bet遺伝子の破壊による)T−bet活性の阻害は、IgG2a産生の欠損をもたらす。従ってT−betが欠損の細胞を使用して、T−betそれ自身を調節すること以外の手段によりT−betにより調節される生物学的応答を調節する作用物質を同定し得る(すなわちT−bet欠損表現型を「救助する」化合物)。あるいは、T−bet遺伝子が条件付様式で非機能的にされている「条件付ノックアウト」系を使用して、スクリーニングアッセイでの使用のためのT−bet欠損細胞を作成し得る。例えば国際公開第94/29442号明細書および米国特許第5,650,298号明細書に記載されている遺伝子の条件付破壊のためのテトラサイクリンに調節される系を使用して細胞もしくはそれから細胞を単離可能であるT−bet欠損動物を作出することができ、それらは細胞と接触するテトラサイクリン濃度の調節を介して制御された様式でT−bet欠損にされることができる。T−betの他の生物学的効果に関するアッセイに、類似の条件付破壊の取り組みを使用することができ、あるいはRAG−2欠損胚盤胞補完系を使用して、T−bet遺伝子のホモ接合性突然変異を伴う胚幹細胞から生じるリンパ系器官をもつマウスを作出することができる。こうした動物からのT−bet欠損リンパ系細胞(例えば胸腺、脾および/もしくはリンパ節細胞)または精製されたT−bet欠損B細胞をスクリーニングアッセイで使用し得る。
スクリーニング法では、T−betが欠損の細胞を試験化合物と接触させ、そしてT−betにより調節される生物学的応答を監視する。T−bet欠損細胞における応答の調節(例えば未処理細胞もしくは対照作用物質で処理した細胞のような適切な対照と比較した)が、試験化合物をT−betに調節される応答の調節物質と同定する。
1つの態様において、試験化合物を非ヒトT−bet欠損動物、好ましくはマウス(例えばT−bet遺伝子が上記の手段により条件付で破壊されているマウス、もしくはリンパ系器官が上記のようT−betが欠損であるキメラマウス)に直接投与して、T−betが欠損の細胞のin vivo応答を調節する試験化合物を同定する。別の態様では、T−betが欠損の細胞を非ヒトT−bet欠損動物から単離し、そしてex vivoで試験化合物と接触させてT−betが欠損の細胞中でT−betにより調節される応答を調節する試験化合物を同定する。
T−betが欠損の細胞はT−betが欠損であるように作出された非ヒト動物から得ることができる。好適な非ヒト動物にはサル、イヌ、ネコ、マウス、ラット、ウシ、ウマ、ヤギおよびヒツジを含む。好適な態様では、T−bet欠損動物はマウスである。T−betが欠損のマウスは実施例に記述されるとおり作出し得る。特定の1遺伝子産物が欠損の非ヒト動物は、典型的には相同的組換えにより作出する。簡単に説明すると、欠失、付加もしくは置換が導入され、それにより内因性のT−bet遺伝子を変える、例えば機能的に破壊するT−bet遺伝子の少なくとも一部分を含有するベクターを調製する。T−bet遺伝子は好ましくはマウスT−bet遺伝子である。例えば、マウスT−bet遺伝子はマウスT−bet cDNAをプローブとして使用してマウスゲノムDNAライブラリーから単離し得る。次いでマウスT−bet遺伝子を使用してマウスゲノム中の内因性のT−bet遺伝子を改変するのに適する相同的組換えベクターを構築し得る。好適な態様では、相同的組換えに際して内因性のT−bet遺伝子が機能的に破壊されるようなベクターを設計する(すなわち、機能的ポリペプチドをもはやコードしない;「ノックアウト」ベクターともまた称される)。あるいは相同的組換えに際して、内因性のT−bet遺伝子が突然変異されるか、またはそうではなく改変されるがしかし機能的ポリペプチドをなおコードするようなベクターを設計し得る(例えば上流の制御領域を変えてそれにより内因性のT−betポリペプチドの発現を変えることができる)。相同的組換えベクターにおいて、T−bet遺伝子の改変部分はその5’および3’端でT−bet遺伝子の付加的な核酸により隣接されて、該ベクターにより運ばれ外因性のT−bet遺伝子と胚幹細胞中の内因性のT−bet遺伝子との間で相同的組換えを可能とする。付加的な隣接するT−bet核酸は内因性遺伝子との成功裏の相同的組換えに十分な長さのものである。典型的には、数キロ塩基の隣接DNA(5’および3’双方の端で)がベクターに包含される(例えば、相同的組換えベクターの記述についてThomas,K.R.and Capecchi,M.R.(1987)Cell 51:503を参照されたい)。ベクターを胚幹細胞株に(例えば電気穿孔法により)導入し、そして導入されたT−bet遺伝子が内因性のT−bet遺伝子と相同的に組換わった細胞を選択する(例えばLi,E.et al.(1992)Cell 69:915を参照されたい)。次いで選択された細胞を動物(例えばマウス)の胚盤胞に注入して凝集キメラを形成させる(例えば、奇形ガンおよび胚性幹細胞:実践的取り組み(Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells:A Practical Approach)、E.J.Robertson編(IRL、オックスフォード、1987)中、Bradley,A.、pp.113−152を参照されたい)。次いでキメラ胚を適する偽妊娠雌性育成動物中に埋植し、そして胚を分娩までもたらすことができる。それらの生殖細胞中に相同的に組換えられたDNAをもつ子孫を使用して、動物の全細胞が導入遺伝子の生殖系列伝達により相同的に組換えられたDNAを含有する動物を繁殖し得る。相同的組換えベクターおよび相同的組換え動物の構築方法は、Bradley,A.(1991)Current Opinion in Biotechnology 2:823−829ならびにLe Mouellec et al.によるPCT国際公開第90/11354号明細書;Smithies et al.による同第91/01140号明細書;Zijlstra et al.による同第92/0968号明細書;およびBerns et al.による同第93/04169号明細書にさらに記載されている。
別の態様において、野性型およびT−betヌル双方のマウスからのドナー骨髄細胞のレトロウイルス形質導入を、照射されたRAGレシピエントを再構成するためにDNすなわちドミナントネガティブ構築物を用いて行うことができる。これは、そのリンパ系細胞がドミナントネガティブバージョンのT−betのみを発現するマウスの生産をもたらすことができる。次いでこれらのマウスからのB細胞を、T−betにより調節される生物学的応答を調節する化合物について試験することができる。
スクリーニングアッセイの1つの態様において、T−betにより調節される生物学的応答を調節するそれらの能力について試験された化合物を、非ヒトT−bet欠損動物に試験化合物をin vivoで投与することによりT−bet欠損細胞と接触させ、そして該動物における応答に対する該試験化合物の影響を評価する。試験化合物は製薬学的組成物として非ヒトT−bet欠損動物に投与できる。こうした組成物は、典型的には試験化合物および製薬学的に許容し得る担体を含んでなる。本明細書で使用する用語「製薬学的に許容できる担体」は、製薬学的投与と適合性のありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング、抗菌および抗真菌性化合物、等張および吸収を遅らせる化合物等を含むことを意図している。製薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および化合物の使用は当該技術分野で周知である。任意の通常の媒体もしくは化合物が有効成分と不適合性である場合を除き、組成物中でのそれらの使用が企図されている。補助的に活性な化合物もまた組成物中に包含することが可能である。
D.試験化合物
本明細書に記載するスクリーニングアッセイを使用して、種々の試験化合物を評価することができる。ある態様では、試験されるべき化合物はライブラリーに由来することができる(すなわち化合物の1ライブラリーのメンバーである)。ペプチドのライブラリーの使用が当該技術分野で十分に確立されている一方、ベンゾジアゼピン(Bunin et al.(1992).J.Am.Chem.Soc.114:10987;DeWitt et al.(1993).Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6909)ペプトイド(Zuckermann.(1994).J.Med.Chem.37:2678)オリゴカルバメート(Cho et al.(1993).Science.261:1303−)、およびヒダントイン(DeWitt et al.上記)のような他の化合物の混合物の製造を可能にした新たな技術が開発された。104〜105の多様性をもつ低有機分子の分子ライブラリーの合成のための1つの取り組みが記載されている(Carell et al.(1994).Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059−;Carell et al.(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061−)。
本発明の化合物は:生物学的ライブラリー;空間的に接近可能な平行固相もしくは液相ライブラリー、デコンヴォリューションを必要とする合成ライブラリー法、「1ビーズ1化合物(one−bead one−compound)」ライブラリー法およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法を含む当該技術分野で既知のコンビナトリアルライブラリー法における多数の取り組みのいずれを使用しても得ることができる。生物学的ライブラリーの取り組みは、ペプチドのライブラリーに制限される一方、他の4つの取り組みは化合物のペプチド、非ペプチドオリゴマーもしくは低分子ライブラリーに応用可能である(Lam,K.S.(1997)Anticancer Compond Des.12:145)。分子ライブラリーの他の例示的合成方法は当該技術分野において、例えば:Erb et al.(1994).Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422−;Horwell et al/(1996)Immunopharmacology 33:68−;およびGallop et al.(1994);J.Med.Chem.37:1233−に見出すことができる。
化合物のライブラリーは、溶液中(例えばHoughten(1992)Biotechniques 13:412−421)、またはビーズ(Lam(1991)Nature 354:82−84)、チップ(Fodor(1993)Nature 364:555−556)、細菌(Ladner 米国特許第5,223,409号明細書)、スポア(Ladner 米国特許第’409号)、プラスミド上(Cull et al.(1992)Proc Natl Acad Sci USA 89:1865−1869)もしくはファージ上(Scott and Smith(1990)Science 249:386−390);(Devlin(1990)Science 249:404−406);(Cwirla et al.(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.87:6378−6382);(Felici(1991)J.Mol.Biol.222:301−310)に提示されているかもしれない;さらに別の態様において、コンビナトリアルポリペプチドはcDNAライブラリーから作成される。
活性についてスクリーニングできる例示的化合物は、限定するわけではないがペプチド、核酸、炭水化物、低有機分子および天然産物抽出物ライブラリーを含む。
候補/試験化合物は、例えば、1)Ig尾部をつけられた(tailed)融合ペプチドならびにD−および/もしくはL−配置アミノ酸より作成されるランダムペプチドライブラリー(例えばLam,K.S.et al.(1991)Nature 354:82−84;Houghten,R.ら(1991)Nature 354:84−86を参照されたい)およびコンビナトリアルケミストリー由来の分子ライブラリーのメンバーを包含する可溶性ペプチドのようなペプチド;2)ホスホペプチド(例えば無作為かつ部分的に縮重の定方向ホスホペプチドライブラリーのメンバー、例えばSongyang,Z.et al.(1993)Cell 72:767−778を参照されたい);3)抗体(例えばポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラおよび一本鎖抗体ならびにFab、F(ab’)、Fab発現ライブラリーフラグメントおよび抗体のエピトープ結合フラグメント);4)低有機および無機分子(例えばコンビナトリアルおよび天然産物のライブラリーから得られる分子);5)酵素(例えばエンドリボヌクレアーゼ、加水分解酵素、ヌクレアーゼ、プロテアーゼ、合成酵素、異性化酵素、ポリメラーゼ、キナーゼ、ホスファターゼ、酸化還元酵素およびATPアーゼ)、ならびに6)変異体の形態もしくはT−bet分子、例えばドミナントネガティブ突然変異体の形態の分子を含む。
本発明の試験化合物は:生物学的ライブラリー;空間的に接近可能な平行固相もしくは液相ライブラリー;デコンヴォリューションを必要とする合成ライブラリー法;「1ビーズ1化合物(one−bead one−compound)」ライブラリー法:およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法を含む当該技術分野で既知のコンビナトリアルライブラリー法における多数の取り組みのいずれを使用しても得ることができる。生物学的ライブラリーの取り組みはペプチドのライブラリーに制限される一方、他の4つの取り組みは化合物のペプチド、非ペプチドオリゴマーもしくは低分子ライブラリーに応用可能である(Lam,K.S.(1997)Anticancer Compond Des.12:145)。
分子ライブラリーの合成方法の例は、当該技術分野で例えば:DeWitt et al.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:6909;Erb et al.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422;Zuckermannら(1994)J.Med.Chem.37:2678;Cho et al.(1993)Science 261:1303;Carell et al.(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059;Carell et al.(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061;およびGallop et al.(1994)J.Med.Chem.37:1233に見出し得る。
化合物のライブラリーは、溶液中(例えばHoughten(1992)Biotechniques 13:412−421)またはビーズ(Lam(1991)Nature 354:82−84)、チップ(Fodor(1993)Nature 364:555−556)、細菌(Ladner 米国特許第5,223,409号明細書)、スポア(Ladner 米国特許第’409号)、プラスミド(Cull et al.(1992)Proc Natl Acad Sci USA 89:1865−1869)もしくはファージ上(Scott and Smith(1990)Science 249:386−390;Devlin(1990)Science 249:404−406;Cwirla et al.(1990)Proc.Natl.Acad.Sci.87:6378−6382;Felici(1991)J.Mol.Biol.222:301−310;Ladner 上記)に提示されているかもしれない。
主題のスクリーニングアッセイで同定される化合物は、T−betにより調節される生物学的応答の1もしくは複数の調節方法で使用することができる。こうした化合物(1もしくは複数)を細胞と接触させる前にそれらを製薬学的組成物(上記のような)として配合することが望ましいかもしれないことが理解されるであろう。
T−bet発現および/もしくは活性を直接もしくは間接的に調節する試験化合物が、上記の多様な方法の1つによりいったん同定されれば、選択された試験化合物(もしくは「目的の化合物」)を次いで例えばインビボ(例えば目的の化合物を個体に投与することにより)もしくはエクスビボ(例えば個体から細胞を単離し、そして単離された細胞を目的の化合物と接触させることにより、あるいは目的の化合物を細胞株と接触させることにより)のいずれかで細胞と目的の化合物を接触させること、および適切な対照(未処理の細胞または生物学的応答を調節しない対照化合物もしくは担体で処理した細胞のような)と比較して細胞に対する目的の化合物の影響を決定することにより、細胞に対するその影響についてさらに評価することができる。目的の化合物はまた当該技術分野で既知の技術を使用した構造に基づく薬物設計を使用しても同定可能である。
また本発明は上のアッセイで同定される化合物に関する。
VII.本発明のキット
本発明の別の観点は、本発明のスクリーニングアッセイを行うためのキットに関する。例えば、本発明のスクリーニングアッセイを実施するためのキットには、T−betを含有する指示組成物、読み取り(例えばポリペプチド分泌)を測定するための手段、およびT−betの生物学的影響の調節物質を同定するためのキットの使用説明書を含むことができる。別の態様において、本発明のスクリーニングアッセイを実施するためのキットは、T−bet欠損細胞、読み出しを測定するための手段およびT−betの生物学的影響の調節物質を同定するためのキットの使用説明書を含んでなる。
本発明は以下の実施例によりさらに具体的に説明され、これらは制限すると解釈されるべきでない。本出願を通じて引用される全部の参考文献、特許および公開特許出願の内容、ならびに図および配列表は引用することにより本明細書に編入する。さらに本明細書で参照する公的データベースに寄託されたすべての核酸およびアミノ酸配列は、引用により本明細書に編入する。
pJG4−5ベクターのEcoRI部位にクローン化されたマウスT−bet cDNAを含んでなる核酸分子を、アメリカンタイプカルチャーコレクション(バージニア州、マナッサス)に、1999年11月9日に寄託し、そして寄託番号PTA−930を得たPCR2.1−TOPOベクターにクローン化されたヒトT−bet cDNA(ヒトTh1クローンROT−10に由来するRNAから調製した)を含んでなる核酸分子を、アメリカンタイプカルチャーコレクション(バージニア州、マナッサス)に、2000年1月28日に寄託し、そして寄託番号PTA−1339を得た。両寄託ともブダペスト条約の下になされた。
実施例では以下の材料および方法を使用した:
マウス、細胞株および試薬
C57BL/6の遺伝的背景に7世代以上、戻し交配したT−bet−/−マウスを、野生型対照C57BL/6マウスと使用した。このマウスTh1細胞クローン、AE7およびマウス胸腺腫細胞、EL4細胞をRPMI1640完全培地中で培養した。組換えマウスのサイトカインはファミンゲン(Pharmingen)(サンディエゴ、カリフォルニア州)から購入した。マウス抗−IL−2抗体により認識されないヒト組換えIL−2は、カイロン(Chiron)(エメリーヴィレ、カリフォルニア州)から得た。ELISA用のすべの捕捉およびビオチン標識化抗−サイトカイン抗体は、ファミンゲンから得た。すべてのマウスはハーバード大学公衆衛生スクール(Harvard School of Public Health)で発熱物質を含まないバリオセイフティレベル3の施設で維持され、そして水およびマウスの餌を与えられた。マウスはマウスの病原体に関する歩哨動物の試験により示されるように、すべての病原体について陰性であった。マウスの取り扱いおよび実験手順は、動物の管理および使用に関する研究所および国立衛生研究所のガイドラインに従った。
CD4+Th細胞の単離およびインビトロ分化
CD4+T細胞は磁気ビーズ精製(MACS、ミルッテニー バイオテック社(Milrenyi Biotec,Inc.)、オーバーン、カリフォルニア州)により、6〜8週齢のT−bet−/−および野生型C57BL/6マウスのリンパ節から単離し、そして組換えヒトIL−2(100単位/ml)を含むプレートに結合した抗−CD3(2μg/ml)および抗CD28(2μg/ml)で刺激した。Th1細胞の分化については、抗−IL−4(5μg/ml)およびIL−12(2ng/ml)を0日に与えた。
リン酸化マッピング
72時間刺激したTh1細胞を回収し、そして核抽出物をT−betタンパク質の免疫沈降に使用した。解像したT−betタンパク質はGelCode(商標)ブルー染色液(ピアス(Pierce)、ロックフォード、イリノイ州)により染色し、そして質量分析用に切り出した。ゲル片はゲル中でトリプシンにより消化し、そして逆相LC−MS/MSによりタプリンバイオロジカルマススペクトロメトリー施設(Tlapin Biological Mass Spectrometry Facility)(ボストン、マサチューセッツ州)により分析した。
レトロウイルスの形質導入およびELISA
wtおよびセリン変異体T−betを生産するレトロウイルスを、T−bet−/−Thp細胞に導入し、そして3日にGFPで分類した細胞をさらに3日間、拡大した。細胞を一晩、プレートに結合した抗−CD3(2μg/ml)で再刺激した。全細胞抽出物は再刺激した細胞から調製した。上清をサイトカインを捕捉する抗体とインキュベーションし、次いでビオチン化2次抗体、アビジン−西洋ワサビペルオキシダーゼ、そして検出用ホスファターゼ基質(シグマ:Sigma)と順次インキュベーションした。
インビトロでのキナーゼアッセイ
Flag−標識化T−betタンパク質は293T細胞中で過剰に発現され、次いでFLAG−M2アガロースを使用して免疫沈降させた。組換えタンパク質キナーゼをT−betタンパク質と1〜4時間、γ−[32P]ATPの存在または不存在下でインキュベーションした。反応はSDS−PAGEにより解析し、そしてリン酸化されたT−betは、ラジオグラフィーにより検出した。
DNAプルダウンアッセイ
全細胞抽出物は、HKMGバッファー(10mM Hepes、pH7.9、100mM KCl、5mM MgCl、10%グリセロール、0.1%NP−40および1mM DTT)で調製し、そしてビオチン化二本鎖DNAおよび沈殿用のストレプトアビジン−アガロースとインキュベーションした。沈殿物をHKMGバッファーで3回洗浄し、そしてイムノブロットアッセイのためにSDS−PAGEに乗せた。
クロマチン免疫沈降(ChIP)
ChIPアッセイは、製造元の使用説明(アップステートバイオテクノロジー:Upstate Biotechnology)に従い行った。細胞(6x10)は1.1%ホルムアルデヒドで架橋結合し、氷冷したPBSですすぎ、そして溶解バッファー(10mM Tris HCl、pH8.0、10mM EDTA、0.5mM EGTA、0.25%TritonX−100およびプロテアーゼインヒビター)に再懸濁した。核をペレットとし、そして超音波処理して500bpのクロマチン断片を得た。超音波処理した抽出物を抗−RelAおよび抗−T−betポリクローナルAbsとインキュベーションした。免疫複合体はリチウムクロライドを含む洗浄バッファーで洗浄した。最後の洗浄後、抗体/タンパク質/DNA複合体を溶出し、そして67℃で一晩インキュベーションして、ホルムアルデヒドの架橋を戻した。DNAはQIAGEN PCR精製キット(キアゲン(QIAGEN)、バレンシア、カリフォルニア州)を使用して精製し、溶出し、そしてPCRに使用した。以下のプライマーの組を使用してIL−2プロモーターを増幅した;IL2p−FWD:5’−gtttcatacagcaggcgttcattg−3’。IL2p−REV:5’−tttcctcttctgatgactctctgg−3’。
実施例1.新規転写因子T−betのクローニング
IL−2プロモーターのTh1特異的領域は十分に限局されているため(Brombacher,F.et al.1994.Int.Immunol.6:189−197;Rooney,J.et al.1995.Mol.Cell.Biol.15、6299−6310;Lederer,J.A.et al.1994.J.Immunol.152、77−86;Durand,D.et al.1988.Mol.Cell.Biol.8、1715−1724;Hoyos,B.et al.1989.Science 244、457−450)、Th1特異的転写因子を同定するためにIL−2プロモーター−レポーター、およびOF6 Th1クローンから作成したcDNAライブラリーを使用する酵母1ハイブリッドアプローチを選んだ。この取り組みを検証するために、IL−4プロモーターのTh2特異的領域を酵母中で発現させ、そしてc−Mafの導入によりトランス活性化されることが示されたが、しかし数種の他の転写因子(例えばNFAT)によってはされなかった。c−Maf応答因子(MARE)を突然変異させた場合にc−Mafのトランス活性化は起こらなかった。すなわち酵母1ハイブリッドアプローチを利用した。
EGY48酵母株をIL−2プロモーター/ヒスチジン構築物で安定に組込み、そして抗CD3で活性化したTh1細胞クローンOF6から作成したcDNAライブラリーで形質転換した。スクリーニングした5.6×10クローンのうち488個が一次スクリーニングで陽性であった。二次スクリーニング中に試験した210クローンのうち72個がIL−2プロモーターに特異的であることが判明した。陽性クローンの数を減少させるため、Th1およびTh2細胞株で差別的に発現されたcDNAと酵母クローンcDNAをハイブリダイズさせた。これらのTh1−Th2およびTh2−Th1 cDNAは、放射標識し、かつ16個の最も強く陽性の酵母クローンをスクリーニングするためのパイロット実験で最初に使用したクロンテック(Clontech)PCR選択キットを使用して作成した。それら16クローンのうち8個がTh1(PL17)特異的cDNA産物プローブで陽性であり、そしてTh2(D10)特異的cDNA産物プローブで陽性でなかった。IL−2、IFN−γおよびIL−4へのプローブの対照ハイブリダイゼーションを用いた16個の陽性クローンでのTh1−Th2プローブを用いる発現差解析法(RDA;例えばLisitsyn.1993.Science.259:946;O’Neil and Sinclair.1997.Nucleic Acids Res.25:2681;Hubank and Schatz.1994.Nucleic Acids Research.22:5640;Welford et al.1998.Nucleic Acids Research.26:3059)を実施した。Th1およびTh2を減算したcDNAプローブの特異性はIL−4に対するそれぞれIL−2およびIFN−γのそれらの検出により示される。
制限酵素分析およびシークエンシングデータは、全部で8個のクローンが関係づけられたことを示した。それらは5’および3’非翻訳領域中の差異に基づき3つのグループ分けに入り、これらの範疇の各々は独立したcDNA分子を表した。これらのクローンの配列をNCBI GenBank配列データベースと比較することにより、転写因子のT−boxファミリーとの相同性を生じた。
実施例2.T−betはT−boxファミリーのメンバーT−brainおよびエオメソデルミン(eomesodermin)と相同な1領域を共有する
BrachyuryもしくははT−boxと呼ばれる200アミノ酸のDNA結合ドメインを共有する転写因子の1ファミリーの創設メンバーである(Smith,J.1997.Current Oppinion in Genetics & Development 7、474−480;Papaioannou and Silver.1998.Bioessay.20:9;Meisler,M.H.1997.Mammalian Genome 8、799−800に総説される。)。Brachyury(「短い尾」のギリシア語)突然変異は、短いわずかにもつれた尾部を有したヘテロ接合性の変異体動物で1927年に最初に記載された(Herrmann,B.G.、1990.Nature 343、617−622)。マウスでBrachyuryを包含せずに今や8種のT−box遺伝子が存在する。これらはTbx1−6、T−brain−1(Tbr−1)および今やT−betを包含し、それぞれまるで異なり、しかも通常は複雑な発現パターンをもつ。転写因子のT−boxファミリーはDNA結合ドメイン中のファミリーメンバーの相同性により定義される。T−bet DNA結合ドメイン(マウスT−betの残基138〜327)は、マウスT−brainおよびアフリカツメガエル(Xenopus)エオメソデルミンのT−boxドメインに最も類似し、従ってT−betをT−box遺伝子ファミリーのTbr1サブファミリーに置く。マウスT−betタンパク質のヒト相同物はマウスT−betとおよそ88%同一である。T−betはT−boxファミリーメンバーのT−brainおよびエオメソデルミンと相同な1領域を共有する。マウスT−bet DNA結合ドメインは、マウスT−brainおよびアフリカツメガエル(Xenopus)エオメソデルミンのT−boxドメインに最も類似である。3種のT−box領域間におよそ69%のアミノ酸の同一性が存在する。T−betはT−boxドメイン以外では他のT−boxファミリーメンバーに対する配列の相同性をもたない。
実施例3.T−betはインビボでセリン残基508でリン酸化される
T−betはAE7、Th1細胞クローン中で高レベルに発現される。興味深いことには、AE7抽出物にはT−betの3つの免疫反応性種があり、T−betが翻訳後に修飾されるかもしれないことを示唆している。T−betは残基525でチロシンリン酸化されており(Hwang,E.S.et al.2005,Science 307:430−433)、この単一のリン酸化チロシンは検出される多くの種の原因ではないらいしい。リン酸化が観察される3重複合体の原因かどうかを試験するために、AE7細胞をホスファターゼインヒビターの存在または不存在下でウシ腸ホスファターゼ(CIP)で処理した。ホスファターゼインヒビターの不存在下ではCIP処理で上の2つのバンドが消えたが、存在下では消えず、特異的リン酸化部位の同定を促進した。初代Th1細胞中の内因性T−betは、抗−T−betAbを使用して免疫沈降させ、うSDS−PAGEで解像され、そして引き続きゲルは染色された。T−bet−/−Th1細胞は陰性対照として使用した。特異的T−betタンパク質バンドはウエスタンブロットにより検出され、そしてリン酸化ペプチドを分析するために質量分析(MS)用に切り出された。質量分析は特異的にリン酸化されたペプチドを同定し、これはT−betのセリン(S)508でリン酸化された。S508リン酸化は、293T細胞中で過剰に発現されるT−betのMS分析によっても観察された。これらの結果はT−betが初代Th1細胞中でキナーゼによりセリンでリン酸化され、非−T細胞でも発現されることを示している。
実施例4.T−betのセリンリン酸化は、CK1およびGSK−3キナーゼにより媒介される
T−betのS508をリン酸化する特異的な上流のセリン/トレオニンキナーゼを同定するために、T−betのC−末端配列は、キナーゼ/リン酸化部位を予想するスキャンサイト(scansite)プログラム(scansite.mit.edu)で分析した。ヒトとマウスとの間でよく保存されているT−betのC−末端ペプチドは、数個のセリン残基を含む:スキャンサイトプログラムはカゼインキナーゼI(CKI)のリン酸化部位としてS508を予想した。したがってT−betのインビトロリン酸化を、組換えプロテインキナーゼのパネルを使用して分析した。T−betタンパク質はT−bet発現ベクターでトランスフェクトした293T細胞から免疫沈降により精製した。組換えプロテインキナーゼ(10U)を沈殿したT−betおよび10μCiのγ−[32P]ATP(6000Ci/mM)と37℃で1時間インキュベーションした。反応混合物はSDS−PAGEにより解析し、そして得られたゲルを乾燥させ、そしてオートラジオグラフィーにかけた。活性なERKではなくCKIが、T−betタンパク質をインビトロでリン酸化した。またT−betはPKAによってもリン酸化されたが、CKIよりも1000倍低い効率であった。すべての組換えキナーゼは対照基質を効率的にリン酸化した。CKIがS508を特異的にリン酸化するのかどうかを試験するために、セリンからアラニンへの変異体T−bet(S508A)ならびに対照としてS498A変異体を構築し、次いでこれらタンパク質のインビトロリン酸化を比較した。T−betタンパク質は293T細胞中で過剰に発現され、免疫沈降し、ウエスタンブロットにより確認される比較可能な発現レベルおよび溶解物、そしてさらなる実験に基質として使用した。PKA−誘導型のリン酸化はwt、S508AおよびS498A T−betタンパク質、S508A変異体のCKI−媒介型リン酸化の間では変わらなかったが、S498A対照変異体では変わり、この変化はwtと比較して劇的に減少した。これらのデータはT−betS508がCKIの特異的リン酸化部位であるが、大変低いレベルでCKIによるT−betS508の残存するリン酸化も存在したので、さらにCKIリン酸化部位もT−betに存在するらしいことを示唆している。
CKI媒介型のリン酸化は、GSK−3のようなキナーゼによるさらなるリン酸化を誘導する。GSK−3はプレリン酸化基質を認識し、そしてser/thrの5個の反復(SXXXS)を含む基質をプロセッシブに超リン酸化(processively hyperphosphorylate)するプロリン指向的(directed)セリン/トレオニンキナーゼである(Dajani,R.,et al.2001.Cell 105:721−732;Cohen,P.,and S.Frame.2001.Nat Rev Mol Cell Biol 2:769−776)。興味深いことには、S508の近くに位置するT−bet中に保存されたGSK−3リン酸化部位がある。T−betがGSK−3により超リン酸化され得るのかどうかを決定するために、同量のT−betタンパク質をCKIとプレリン酸化用のATPの存在下でプレインキュベーションし、PBSで洗浄して余分のATPおよびCKIを除去し、次いでGSK−3およびγ−[32P]ATPと反応させた。GSK−3によるT−betの超リン酸化は明白であった。GSK−3はS498A変異体にwtレベルのリン酸化を誘導したが、GSK−3が媒介するリン酸化はS508A変異体では顕著に減少した。さらにT−betは、CKIによるインビトロでのプレリン酸化無しでGSK−3によりリン酸化され、T−betが293T細胞中で内因性のCKIによりリン酸化されることを示唆した。これは我々のMSによる293T細胞中でのT−betS508リン酸化の検出と一致する。したがってT−betS508の内因性または外因性CKI−媒介型リン酸化は、インビトロでのGSK−3によるその後のリン酸化を進行させる。
実施例5.T−bet S508 はIL−2遺伝子転写のリプレッサーとしての機能に必要である
セリンでリン酸化されたT−betのインビボでの機能を確立するために、wt、S498A対照変異体およびS508A変異体T−betGFPレトロウイルスを、T−bet−/−初代CD4+Th細胞に導入し、そして刺激した。ウエスタンブロット分析では、3種の形質導入されたT−betタンパク質の発現レベルが類似することが確認された。T−betはTh細胞中で多くのサイトカインの発現を制御する。これはIFNγ遺伝子の転写を直接的に活性化し、Th2サイトカイン、IL−4、IL−5およびIL−13の転写を間接的に抑制し、そして未知のメカニズムを介してIL−2の発現を抑制する。TCRの活性化で、すべての3つのT−betレトロウイルスは、IFNγ生産を比較的上昇させ、そしてTh2サイトカイン生産を効率的に抑制した。しかしセリン508のアラニンへの突然変異は、IL−2をコードするmRNA転写物およびIL−2タンパク質の両方の発現を抑制するT−betの能力を完全に破壊した。これらのデータは、T−betS508AがIL−2の生産を抑制するその機能に選択的に必要であることを示す。
実施例6.T−betはIL−2遺伝子の近位プロモーター内のT−box部位に特異的に結合し、そして結合はS508を必要としない
そのような抑制のメカニズムを調査するために、T−betがT−bet結合部位を含むIFNγおよびIL−2プロモーターレポーターに直接結合し、そしてトランス活性化するか、または抑制するかを決定した。内因性IFNγ生産を指令するその能力と一致して、T−bet S508A変異体はwtおよびS498A対照T−betに匹敵してIFNγプロモーターレポーターをトランス活性化した。対照的に、T−betおよびS498A対照変異体はIL−2プロモーター活性を抑制するが、S508A変異体T−betはそうすることができなかった。この失敗はT−betの細胞下の位置における変化によるものではなく;T−betおよびその変異体が核で排他的に発現されるからであった。IL−2遺伝子プロモーター内のT−bet結合部位の調査では、近位IL−2遺伝子プロモーター内のNFATとNF−κB結合部位との間に推定上のT−box結合配列が生じた。したがってDNAプルダウンアッセイを行ってT−betのDNA結合活性を調査した。T−betを発現するタンパク質抽出物を、ビオチン化wtまたは変異体T−bet結合部位のDNA(T−box)とインキュベーションした。以下のようなIL−2プロモーター内のwtまたは変異体(mt)T−box部位は、ビオチンで5’末端を標識化し、そしてT−betタンパク質とインキュベーションした。複合体はストレプトアビジン−アガロースビーズでインキュベーションすることにより沈殿させ、そしてT−betのイムノブロッティングにかけた。wtのT−box部位:5’bio−attaaaactgccacctaagtgtgggctaacccg−3’;mt T−box部位:5’bio−attaaaactgctctctaactaagggctaacccg−3’。wtのT−box含有DNAはT−betをプルダウンしたが、T−box変異DNAはせず、T−betのIL−2プロモーターへの配列特異的結合が示された。クロマチン免疫沈降(ChIP)アッセイでは、T−betがIL−2プロモーターDNAへ結合することが確認された。中でもS508AおよびS498Aの両方のT−bet変異体が、wtT−betに等しいDNA結合活性を有することに注目されたい。この結果は、T−betS508がT−betのDNAへの結合能力に必要ではなく、S508A変異体によるIFNγ遺伝子転写の同等な誘導と一致する結果であることを示した。
実施例7.T−betはRelAとヘテロダイマー化し、そしてこの相互作用はS508のリン酸化と相関する
DNA結合活性の改変では、S508A変異体T−betのIL−2遺伝子発現の抑制の失敗を説明することができなかったので、T−betがIL−2遺伝子発現を調節する他の因子の活性を制御する可能性があった。T−betとNFATおよびNF−κBのようなIL−2活性化転写因子との間の物理的相互作用が起こるかどうかが最初に決定された。NFATはIL−2遺伝子転写の重要なアクチベーターであり、そして5個の別個の必須NFAT結合部位がIL−2近位プロモーターにマップされた(Rooney,J.W.,et al.1995.Mol Cell Biol 15:6299−6310)。最近の実験では、T−betがNFATc2と物理的に会合することが示された(Mehta,D.S.,et al.2005.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102:2016−2021);しかしその相互作用はT−betS508に依存していない。NF−κBファミリーのメンバーもIL−2遺伝子の活性化に参加する。過剰発現したT−betとRelAタンパク質との共免疫沈降アッセイでは、T−betがRelAと物理的に相互作用することが明らかとなった。注目すべきは、S508A変異体T−betがRelAと共免疫沈降できないことが明らかとなったので、この相互作用にはT−betS508が必要な点である。IL−2の遺伝子発現を調節することが知られている別のNF−κBファミリーであるC−RelもT−betと相互作用した;しかしこの相互作用はT−betS508を必要としなかった。T−betとRelAとの内的相互作用も、以下に記載するようにTh1細胞内で検出された。
実施例8.T−betは、RelA媒介型のIL−2遺伝子転写を抑制するためにT−bet結合(T−box)部位が必要である
T−betとRelAとの物理的会合が、RelAによるIL−2遺伝子のトランス活性化を調節するかどうかを決定した。T−betと450bpのIL−2プロモーターレポーターを含むRelAとの同時発現は、T−betがRelAによるIL−2プロモーターのトランス活性化で妨害されることが明らかとなった。T−betのRelA依存的IL−2プロモーター活性化の抑制は、T−betのT−box部位への結合およびRelAのその標的部位への結合を必要とするかどうかが決定された。T−betは、NF−κB結合部位に連結したレポーター構築物の3つのコピーを使用した時、NF−κB媒介型の遺伝子活性化を抑制することができなかった。この結果は、NF−κB−依存的な遺伝子活性化を妨害するためにT−betがT−box部位のようなさらなる配列を必要とすることを示唆している。我々はIL−2プロモーターの5’欠損構築物を利用することによりこれを試験した。T−betの過剰発現は、T−boxおよびNF−κB部位の両方を含む2kbおよび250bpのIL−2プロモーター構築物の外因性および内因性のRelA媒介型トランス活性化を阻害した。しかしT−box部位が削除された210bpのIL−2プロモーター構築物の活性化は、T−bet発現により抑制されなかった。またRelAがT−bet活性を同様に阻害する可能性があるかどうかも決定された。T−betおよびT−box部位に連結されたレポーター構築物または450bpのIFNγプロモーター−レポーターを含むRelAのEL4細胞中での同時発現は、RelAがT−bet誘導型IFNγプロモーター活性に対して効果が無いことを示した。T−betはNF−κB媒介型の遺伝子転写を抑制するためにT−box結合部位が必要であると結論付けられた。さらにT−bet/RelAヘテロダイマーはRelAを調節するために機能するだけで、少なくともここで問題となっている遺伝子に関してはT−bet媒介型の遺伝子活性化を調節するためには機能しない。
実施例9.T−betは、NF−κB DNAのIL−2遺伝子への結合活性を調節する:RelA DNA結合活性はT−bet −/− Th1細胞中で上昇する
T−betとRelAとの物理的相互作用、およびそのRelA媒介型のIL−2遺伝子活性化の抑制が、RelAのDNAへの結合に影響を及ぼすのかどうかを決定した。実際には、T−betのIL−21遺伝子転写のリプレッサー機能は、T−betとそのDNAへの結合を妨害するNFATc2との相互作用に従属的であった(Mehta,D.S.,et al.2005.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 102:2016−2021)。NFATのIL−2プロモーターへの結合活性は同時のT−bet発現により影響を受けなかったが、RelAのIL−2プロモーターへのDNA結合活性はT−betの存在で顕著に減少することが見いだされた。中でもwt T−betとは対照的に、S508A変異体T−betがIL−2プロモーターへのRelA DNAの結合を阻害しなかったことに注目されたい。T−betタンパク質の相当する発現レベルおよびDNA結合活性は、ウエスタンブロット分析により確認された。すなわちT−betのセリン508は、DNAとそれ自体の相互作用に必要ではない。代わりに、セリン508はT−betがRelAのIL−2プロモーターへの結合を妨害するために必要である。
この現象の生理学的関連性を確立するために、RelA DNA結合活性をwt Th1細胞と比べて経時的にT−bet−/−中で測定した。wtとT−bet−/−Th1細胞との間にRelAのタンパク質発現レベルに明白な差異は無く、そしてRelAはTh1細胞の分化のすべての段階で連続的に発現された。しかしRelAのDNA結合活性は、TCR刺激から2日後までT−bet−/−Th1細胞で実質的に増加した。対照的に、c−Relは初期の発生しているTh1細胞で発現され、そしてTh1細胞分化の3日後に減少した。同様にc−Rel DNAの結合活性は3日まで増加し続けたが、発生しているTh1細胞で3日後にはもはや検出されず、しかし異なるDNA結合活性を有する2種のc−Relが存在した。NF−κB p50サブユニットは、RelAと同様に発生しているTh1細胞中で経時的に持続して発現された。RelAの増大したDNA結合は、wtおよびT−bet−/−Th1細胞から調製した核抽出物のウエスタンブロット分析がRelAの等しい発現を示したので、核のRelAタンパク質の増大した量に帰することはできなかった。RelAとT−betとの間の生理学的関連を調査するために、発生しているTh1細胞中のT−betおよびRelAの内的相互作用を検出する実験を行った。d6で行ったTh1分化の予備実験では、内因性T−betとRelAとの会合が明らかとなった。この会合のタイムコース分析で、これが3日まで起こらず、次いで6日まで持続し、後期発生中のTh1細胞で観察される減少したIL−2発現とよく相関することが明らかとなった。まとめると、これらの結果はRelAとT−betとの相互作用が後期にIL−2の生産をダウンレギュレートするが、初期のTh1細胞分化ではしないという考えと一致する。
実施例10.RelA DNAの結合活性は内因性IL−2mRNA転写物およびタンパク質と相互作用する
Th1分化中、T−betが制御するRelA DNA結合活性とIL−2遺伝子転写との間の関係を次に調査した。wtおよびT−bet−/−Th細胞のTh1細胞分化中のIL−2タンパク質および転写物のレベルを比較した。2日目にwtおよびT−bet−/−Th細胞により生産されるIL−2のレベルに差異は無いことに注目されたい。これはマウスのRelA−/−胚由来の胎児肝臓での再構成が、18時間でIL−2生産に欠損が無いことを示した報告と一致し、そして初期の時点でRelAではなくc−Relの主要な役割を強く示唆している(Doi,T.S.,et al.,1997 J Exp Med 185:953−961)。しかし3日までに、wt Th1細胞に比べてIL−2はT−bet−/−により、有意により多く分泌された。IL−2タンパク質は、恐らく活性化Th細胞により増大したその蓄積のために後期の時点ではELISAにより検出できなかったので、Th1細胞分化中のIL−2mRNA発現の動力学を測定した。IL−2転写物はTCR刺激により誘導されたが、発生しているwtTh1細胞では次第に減少し、IL−2遺伝子発現の抑制と一致する。対照的に、IL−2転写物はT−bet−/−Th1細胞で存続し、分化のその段階でのT−betのリプレッサーの役割と合致する。Th1の分極は、wt Th1細胞で増加するIFNγタンパク質を測定することにより確認され、3日にピークに達し、そして次第に低下したが、IFNγ転写物は経時的に増加し続けた。予想どおり、IFNγのタンパク質およびmRNAレベルは、T−bet−/−Th1細胞中ではほぼ完全に存在しなかった(Szabo,S.J.,et al.2002.Science 295:338−342)(使用した特異的プライマーは:IFNγ−FWD5’−agcaacagcaaggcgaaaa−3’、IFNγ−REV、5’−ctggacctgtgggttgttga−3’)。さらにwt Th1細胞と比べて、再刺激したT−bet−/−Th1細胞中で実質的に増加したレべルのIL−2をコードする転写物ならびに増加したIL−2タンパク質が観察された。これはT−bet過剰発現で観察されたIL−2mRNAおよびタンパク質の抑制と一致する。
T−bet発現がRelAのIL−2プロモーターDNAへの結合を制御するかどうかを直接試験するために、クロマチン免疫沈降(ChIP)アッセイを使用した。後期発生中のwtおよびT−bet−/−Th1細胞中のDNA/タンパク質複合体は、抗−RelAポリクローナル抗体と免疫沈降させ、そしてPCRおよびリアルタイムPCRにより検出された。T−bet−/−Th1細胞中でRelAの増加したIL−2プロモーター結合は、PCR反応で観察された。リアルタイムPCRは、投入したDNAに比べてRelAのIL−2プロモーター結合を定量的に測定し、そしてT−bet−/−Th1細胞中で4.5倍の増加を示した。したがってRelA DNA結合活性はT−betを欠くTh1細胞で上昇し、そして内因性IL−2mRNA転写物およびタンパク質の増加と相関する。まとめると、これらの実験はT−betとRelAとの相互作用がRelAのIL−2プロモーターDNAへの結合を妨害し、したがってRelAによるIL−2遺伝子発現の同時活性化を妨害することの確固とした証明を提供する。さらにこのプロセスはT−betのセリン508に依存し、そしてその残基のリン酸化に緊密に関連する。
等価物
当業者は日常的な実験を行うだけで、本明細書に記載する具体的態様の多くの等価物を認識し、または確かめることができる。そのような等価物は添付する特許請求の範囲に包含されることを意図している。

Claims (15)

  1. インターロイキン2(IL−2)の生産を調節する化合物の同定方法であって、化合物の存在下、セリン−トレオニンキナーゼ分子とT−betとの相互作用を可能とする条件下でT−betおよびセリン−トレオニンキナーゼ分子を接触させる工程;およびT−betと該キナーゼ分子との相互作用を検出する工程を含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少する化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の増加により示される、上記同定方法。
  2. T−betとキナーゼ分子との相互作用がT−betとキナーゼとの間の複合体の形成を測定することにより決定される請求項1に記載の方法。
  3. T−betとキナーゼ分子の相互作用がT−betのリン酸化を測定することにより決定される請求項1に記載の方法。
  4. T−betのリン酸化がT−betのアミノ酸508(S508)位のセリン残基のリン酸化を測定することにより決定される請求項3に記載の方法。
  5. キナーゼ分子がカゼインキナーゼI(CKI)である請求項1に記載の方法。
  6. キナーゼ分子がグリコーゲンシンターゼキナーゼ3(GSK−3)である請求項1に記載の方法。
  7. IL−2の生産がIL−2mRNAレベルを決定することにより測定される請求項1に記載の方法。
  8. IL−2の生産がIL−2タンパク質レベルを決定することにより測定される請求項1に記載の方法。
  9. IL−2の生産の調節に有用な化合物の同定方法であって、
    a)T−bet、RelAおよびIL−2調節領域を含んでなる指示組成物を準備する工程;
    b)指示組成物を試験化合物のライブラリーの各メンバーと接触させる工程;
    c)試験化合物のライブラリーから、T−bet媒介型のRelAとIL−2調節領域との相互作用を減少させる目的化合物を選択し、これによりIL−2の生産を調節する化合物を同定する工程を含んでなり、ここでIL−2の生産を増加する化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の減少により示され、そしてIL−2の生産を減少する化合物の能力が、該化合物の不存在下での相互作用の量と比べた時の相互作用の増加により示される、上記同定方法。
  10. T−bet−媒介型のRelAとIL−2との相互作用が、RelAとIL−2調節領域との間の複合体の形成を測定することにより決定される請求項9に記載の方法。
  11. 指示組成物が、T−betポリペプチドを発現する細胞である請求項9に記載の方法。
  12. IL−2調節領域がT−box結合部位を含んでなる請求項9に記載方法。
  13. T細胞中のRelAとIL−2調節領域との相互作用を調節する化合物の同定方法であって、化合物およびT−betの存在下、T−bet媒介型のRelAのIL−2調節領域への結合により複合体を形成することを可能とする条件下でRelAおよびIL−2調節領域を接触させる工程;およびRelAとIL−2調節領域との複合体の形成を検出する工程を含んでなり、ここでT−betおよび化合物の存在下でRelAとIL−2調節領域との間の相互作用を阻害する化合物の能力が、T−betおよび該化合物の不存在下で形成される複合体の量と比べた時の複合体の形成の低下により示される、上記同定方法。
  14. 化合物が複合体の形成または安定性を上昇させる請求項13に記載の方法。
  15. 化合物が複合体の形成または安定性を減少させる請求項13に記載の方法。
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