FOXP3蛋白質を用いた霊長類における免疫機能の調節方法
【課題】本発明は、scurfy関連疾患の診断に有用な方法および組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】Fkhsf、およびその突然変異株型をコードする単離された核酸分子を提供することによって、上記課題が解決された。また、このような核酸分子を発現するのに適切な発現ベクター、このような発現ベクターを含む宿主細胞もまた、提供されている。免疫系を調節できる薬学的化合物、このような化合物を同定する方法もまた、提供されている。さらに、Scurfinにより調節される蛋白質およびFoxp3発現を誘導または阻害する蛋白質を同定するための方法を提供してる。
【解決手段】Fkhsf、およびその突然変異株型をコードする単離された核酸分子を提供することによって、上記課題が解決された。また、このような核酸分子を発現するのに適切な発現ベクター、このような発現ベクターを含む宿主細胞もまた、提供されている。免疫系を調節できる薬学的化合物、このような化合物を同定する方法もまた、提供されている。さらに、Scurfinにより調節される蛋白質およびFoxp3発現を誘導または阻害する蛋白質を同定するための方法を提供してる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的に医薬品および方法に関し、詳しくは、免疫系統を調節できる化合物を同定する方法、更に、Scurfinにより調節され、Foxp3発現を誘導または阻害する蛋白質を同定する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
多くの自己免疫疾患、例えば、炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、および喘息は免疫調節不全に係わる。これらの全ての疾患において、サブセットT細胞は、過活性化され、自己に対する免疫反応に寄与する。近年、CD95、CD95−リガンド、CTLA−4またはTGF−βで突然変異されたマウスは、T細胞調節および免疫系統ホメオスタシスに係わる多くの経路を分析するのに有用であることが証明された。上記遺伝子が深く免疫応答を変化させた場合いずれかの突然変異を有するマウスは、T細胞機能を制御できないことに起因にする。
【0003】
末梢でT細胞の活性化は、T細胞受容体とCD28との共刺激を経るシグナル伝達に係わる(非特許文献1〜3にレヴューされた)。末梢T細胞応答の下方調節は、若干の経路に係わる。これらの幾つかは、CD95およびそのリガンドを含むTNFRファミリーのメンバーを介する細胞自滅、サイトカイン中止による活性化が誘導した死亡、およびCTLA−4(CD152)を経たネガティブシグナル伝達を含む(Lenardo et al.,Ann.Rev.Immun.17:221−253(1999);Oosterwegel et al.,Curr.Opin.Immun.11:294−300(1999);Saito,T.,Curr.Opin.Immun.10:313−321(1998);Wallach et al.,Ann.Rev.Immun.17:331−367(1999))。これらの遺伝子のうちのいくつかのドミナントネガティブな形態の突然変異または発現は、末梢T細胞応答の調節における重要な役割が証明された。CD95、CD95L、TGF−βまたはCTLA−4における突然変異は、進行性自己免疫リンパ増殖性疾患に導く(Kulkarni et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 90:770−774(1993);Shull et al.,Nature 359:693−699(1992);Takahashi et al.,Cell 76:969−976(1994);Tivol et al.,Immunity 3:541−547(1995);Watanbe−Fukunaga et al.,Nature 356:314−347(1992);Waterhouse et al.,Science 270:985−988(1995))。更に最近のデータによると、CD4+CD25+調節性T細胞におけるT細胞活性の調節は、末梢T細胞寛容性の維持にも重要であることが示唆される。(Roncarolo et al.,Curr.Opin.Immun.12:676−683(2000);Sakaguchi,S.,Cell 101:455−458(2000);Shevach,E.M.,Ann.Rev.Immun.18:423−449(2000))。このような調節性T細胞の正常動物からの枯渇は、色々な自己免疫疾患の発展を導き、これらの調節性T細胞の養子免疫伝達も多くの系の生体内での疾患を防止することができる(Asano et al.,J.Exp.Med.184:387−396(1996);Sakaguchi et al.,J.Immun.155:1151−1164(1995);Suri−Payer et al.,J.Immun.160:1212−1218(1998))。
【0004】
調節性T細胞(T−reg細胞)がその抑制効果を媒介することによる特異メカニズムは最近まで不明である。TGFBおよびIL−10は、抑制効果を媒介し、これらのサイトカインを遮断し、若干の生体内モデルでの抑制を排除するが、その他の分子も係わることを示す良い事実がある。累積した事実は、CD4+CD25+ T細胞の活性化および/または機能におけるCD152の役割を示す(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302(2000);Takahashi et al.,J.Exp.Med.192:303−310(2000))。面白いことに、若干の研究は、CD152を経たシグナル伝達がTGFBの誘導をきたすことを示唆する(Chen et al.,J.Exp.Med.188:1849−1857(1998);Gomes et al.,J.Immunol.164:2001−2008(2000);Kitani et al.,J.Immunol.165:691−702(2000))、TGFB−媒介抑制とCD4+CD25+細胞の抑制性活性との間の潜在的な関連を提供する。
【0005】
X連鎖リンパ増殖性疾患は、以下において見られる病原性と多くの特徴を共有する自発性突然変異の動物である、scurfy(sf)マウスにおいて観察された:CTLA−4の標的削除(Tivol et al.,Immunity 3:541−547(1995);Waterhouse et al.,Science 270:985−988(1995))およびTGF−β(Kulkarni et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 90:770−774(1993);Shull et al.,Nature 359:693−699(1992))、三週齢での死亡(Godfrey et al.,Am.J.Pathol.145:281−286(1994);Godfrey et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 88:5528−5532(1991);Godfrey et al.,Am.J.Pathol.138:1379−1387(1991);Kanangat et al.,Eur.J.Immunol.26:161−165(1996);Lyon et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 87:2433−2437(1990))を含む。sf動物において、疾患はCD4+T細胞により媒介され、これらの細胞は、生体内および生体外で活性化された表現型を呈する(Blair et al.,J.Immunol.153:3764−774(1994))。該疾患を担う特異な突然変異は、最近クローンされ、その遺伝子は、フォークヘッドファミリー転写因子の新メンバーとされることが示された(Brunkow et al.,Nature Genetics 27:68−72(2001))。この遺伝子はFoxp3と呼ばれ、蛋白質生成物はscurfinと呼ばれる。ヒトオーソロガス遺伝子での突然変異は、治療しないで放っておくと一般に致命的である男性の子孫に罹る疾患の内の類似リンパ増殖性疾患を起こす(Bennett et al.,Nature Genetics 27:20−21(2001);Chatila et al.,JM2,J.Clin.Invest.106:R75−81(2000);Wildin et al.,Nature Genetics 27:18−20(2001))。
【0006】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【非特許文献1】Bluestone,J.A.,Immunity 2:555−559(1995)
【非特許文献2】Jenkins,M.K.,Immunity 1:443−448(1994)
【非特許文献3】Rudd,C.E.,Immunity 4:527−534(1996) 本発明は、scurfy関連疾患の診断に有用な方法および組成物を開示し、より詳しくは、免疫系統を調節できる化合物を同定する方法、更に、Scurfinにより調節された蛋白質を同定する方法およびFoxp3発現を誘導または阻害する方法を開示する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下を提供する:
(項目1) scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法であって、
(a)scurfinプロモーターに結合したリポーター遺伝子を含む組成物を提供する工程、
(b)該組成物を試験化合物と接触させる工程、
(c)リポーター遺伝子発現のレベルを測定する工程、および
(d)(c)におけるリポーター遺伝子発現のレベルと所定の発現レベルとを比較し、試験化合物がscurfinの発現のレベルを調節するか否かを決定する工程、
を含むことを特徴とする方法。
(項目2) scurfin 発現のレベルが減少される項目1記載の方法。
(項目3) scurfin 発現のレベルが増加される項目1記載の方法。
(項目4) 試験化合物がモノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、ペプチド、および小分子からなる群より選ばれる、項目1記載の方法。
(項目5) 試験化合物が有機分子、天然の産物、ペプチド、オリゴ糖、核酸、リピド、および抗体またはその結合断片からなる群より選ばれる項目1記載の方法。
(項目6) 試験化合物が化合物のライブラリー由来である項目1記載の方法。
(項目7) ライブラリーがランダムなペプチドライブラリー、組合せのライブラリー、オリゴ糖ライブラリーおよびファージディスプレイライブラリーからなる群より選ばれる項目6記載の方法。
(項目8) 項目1記載の方法で同定された化合物。
(項目9) 哺乳類のT細胞を、T細胞におけるscurfin発現を増加する化合物と接触させる工程であって、免疫応答が抑制される工程を含む、哺乳類における免疫応答を抑制する方法。
(項目10) 哺乳類のT細胞を、T細胞におけるscurfin発現を減少する化合物と接触させる工程であって、免疫応答を強化する工程を含む、哺乳類における免疫応答を強化する方法。
(項目11) 被験体にscurfin 発現を増加する化合物を投与して被験体による自己免疫の応答を阻害する工程を含む、被験体における自己免疫の応答を阻害する方法。
(項目12) 自己免疫の応答が炎症性腸疾患、多発性硬化症、リウマチ性関節炎、乾癬症、糖尿病、および喘息からなる群より選ばれる項目11記載の方法。
(項目13) 被験体にscurfin発現を減少する化合物を投与して被験体における疾患に対する自己免疫の応答を強化させる工程を包含する、被験体における疾患に対する自己免疫の応答を強化する方法。
(項目14) 疾患がAIDSおよび癌からなる群より選ばれる項目13記載の方法。
(項目15) 被験体にscurfin発現を増加させる化合物を投与して被験体における対宿主性移植片病を阻害する工程を含む、被験体における対宿主性移植片病を阻害する方法。
(項目16) 患者における自己免疫の応答を阻害する方法であって、
(a)患者からT細胞を分離する工程、
(b)T細胞をscurfin遺伝子で形質導入する工程、
(c)形質導入されたT細胞を拡張する工程、および
(d)患者に形質導入されたT細胞を再導入する工程であって、ここで、患者における自己免疫応答が阻害される工程、
を含む方法。
(項目17) T細胞がCD4+CD25+調節性T細胞である項目16記載の方法。
(項目18) 自己免疫病が炎症性腸疾患、多発性硬化症、リウマチ性関節炎、乾癬症、糖尿病、および喘息からなる群より選ばれる項目16記載の方法。
(項目19) 形質導入ベクターがレトロウイルスベクターである項目16記載の方法。
(項目20) 患者における疾患に対する自己免疫の応答を強化する方法であって、
(a)患者からT細胞を分離する工程、
(b)T細胞をscurfin発現を阻害する化合物でトランスフェクトする工程、
(c)トランスフェクトされたT細胞を拡張する工程、および
(d)患者にトランスフェクトされたT細胞を再導入する工程であって、患者における疾患に対する免疫応答が強化される工程、
を含む方法。
(項目21) 該化合物がアンチセンス分子である項目20記載の方法。
(項目22) 該疾患がAIDSおよび癌からなる群より選ばれる項目20記載の方法。
【0008】
本発明は、一般的に言えば、突然変異した場合、リンパ増殖性疾患に深く致る新規遺伝子の発見に関する。特に、「Scurfy」と呼ばれる突然変異マウスが、戻し交雑分析、物理的遺伝地図作製および大規模DNA配列決定を経て、この疾患を担う遺伝子を同定するのに用いられた。この遺伝子の配列の分析により、ウィングトヘリックスDNA結合ドメインの全てを含む相関する遺伝子ファミリーに属することが示されている。
【0009】
従って、本発明は、FKHsfまたはFkhsfをコードする単離した核酸分子(その突然変異形態も含む)を提供する。ある具体例には、任意タイプのFkhsfは、例えばマウスまたはヒトのような温血動物由来である。更に具体例に、単離した核酸分子が提供され、その核酸分子は、(a)SEQ ID NO:2または4を含むアミノ酸配列をコードする核酸分子、(b)ストリンジェント条件下でSEQ ID NO:1または3のヌクレオチド配列を有する核酸分子にハイブリダイズする核酸分子、またはその相補体、および(c)(a)または(b)でコードされたポリペプチドの機能断片をコードする核酸分子よりなる群から選ばれる。好ましくは、核酸分子JM2でない。なお、ベクター(発現ベクターを含む)、および組換え宿主細胞、ならびに上記核酸分子でコードされた蛋白質も提供される。更に、少なくとも一部分の上記核酸分子とその他の蛋白質のコード領域とを結合する融合蛋白質を提供する。上記配列に基づくオリゴヌクレオチド断片(プローブおよびプライマーを含む)も提供する。このような断片は、長さが少なくとも8、10、12、15、20、または25ヌクレオチドであり、100、200、500、1000、1500、または2000ヌクレオチドまで延長され得る。
【0010】
他の局面において、Fkhsf蛋白質(任意のタイプ)を生産するための上記発現ベクターを使用する方法が提供され、この方法は、下記工程を含む:(a)発現ベクターを含み、Fkhsf蛋白質を生産する組換え宿主細胞を培養する工程、(b)培養した組換え宿主細胞から蛋白質を単離する工程。
【0011】
また、特異的にFkhsf蛋白質に結合する抗体および抗体断片も提供する。このような抗体の代表例としては、ポリクロナールおよびモノクロナール抗体(マウスのハイブリドーマから得た、またはヒト型に誘導した)が挙げられる。抗体断片の代表例としては、F(ab’)2、F(ab)2、Fab’、Fab、Fv、sFv、および最小認識単位または相補性決定領域が挙げられる。
【0012】
なお他の局面において、被験体からの生物サンプルにおいて、Fkhsf核酸配列の存在下で下記工程を含む検出方法を提供する:(a)Fkhsf特異的核酸プローブをハイブリダイゼーション条件下(i)該生物サンプルから単離したテスト核酸分子、または(ii)プローブがSEQ ID NO:1または3のヌクレオチド配列の少なくとも一部分を認識するRNA分子から合成した核酸分子と接触させる工程、および(b)核酸プローブと(i)または(ii)とのハイブリッドの形成を検出する工程。
【0013】
他の関連する実施形態は、生物サンプルにおいてFkhsf、またはその突然変異型の存在下で下記工程を含む検出方法を提供する:(a)生物サンプルと抗Fkhsf抗体または抗体断片とを接触させ、その接触は、抗体または抗体断片の生物サンプルへの結合を許す条件下で行う工程、および(b)結合された抗体または結合された抗体断片のいずれを検出する工程。
【0014】
その他の局面において、本発明は、動物(例えば、ヒト、猿、犬、猫、ラット、またはマウス)に本明細書中に記載されるFkhsf核酸分子を投与する工程を含む、動物にFkhsf核酸分子を導入する方法を提供する。その一つの実施形態において、核酸分子は、ウイルスベクター(例えば、少なくとも部分がレトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、またはαウイルスから作製したベクター)に含まれ発現される。他の実施形態において、核酸分子は、プラスミドベクターにより発現または含まれる。このようなベクターは、生体内または生体外(例えば、造血細胞、例えばT細胞)に投与することができる。
【0015】
その他の実施形態において、動物の細胞がFkhsf蛋白質をコードする配列を含む導入遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物を提供する。
【0016】
1つの好ましい実施形態において、霊長類での免疫機能を調節する方法を提供する。この方法は、以下を包含する:Foxp3蛋白質をコードした複数の核酸配列を霊長類のリンパ球に挿入し;この核酸配列をサイトカインcの制御下に置き;サイトカインcで核酸配列の発現を活性化し、この霊長類においてFoxp3蛋白質の量を増加させる。
【0017】
従って、本発明の目的はFoxp3の発現を変化する因子を同定するに用いられる分析を提供する。詳しくは、いろいろな条件下Foxp3の誘導または阻害を測定する分析を提供する。この発現を変化する因子として小分子、ペプチド、ポリヌクレオチド、サイトカイン、抗体およびFab’断片が挙げられる。
【0018】
1つの好ましい実施形態には、scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法を提供する。この方法は、scurfinプロモーターに結合するレポーター遺伝子を含む組成物を提供する工程;この組成物をテスト化合物と接触させる工程;レポーター遺伝子発現のレベルを決定する工程;および(c)におけるレポーター遺伝子発現のレベルと前決定発現のレベルとを比較することによりテスト化合物がscurfinの発現を調節するかを決定する工程を含む。
【0019】
好ましい実施形態には、この化合物はscurfin発現のレベルを低下させる。
【0020】
他の実施形態には、この化合物はscurfinのレベルを増加する。
【0021】
一つの実施形態には、テスト化合物は下記からなる群より選ばれる:モノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、ペプチド、および小分子。
【0022】
他の実施形態には、テスト化合物は下記からなる群より選ばれる:有機分子、天然産物、ペプチド、オリゴ糖、核酸、脂質、抗体またはその結合断片、および細胞。
【0023】
又他の実施形態には、テスト化合物は化合物のライブラリ由来である。
【0024】
他の実施形態で、このライブラリは下記からなる群より選ばれる:ランダムペプチドライブラリ、天然産物ライブラリ、コンビナトリアルライブラリ、オリゴ糖ライブラリおよびファージディスプレーライブラリ。
【0025】
1つの好ましい実施形態には、哺乳類のT細胞と、T細胞におけるscurfin発現を増加する化合物とを接触させる免疫応答を抑制する方法が提供され、免疫応答が抑制される。
【0026】
1つの好ましい実施形態には、T細胞とT細胞におけるscurfin発現を低下させる化合物とを接触させ免疫応答を強化する方法を提供し、免疫応答が強化する。
【0027】
他の関連する実施形態には、被験体における自己免疫応答を阻害する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を増加する化合物を投与し、被験体による自己免疫応答を阻害する。
【0028】
関連する実施形態において、自己免疫応答は下記からなる群より選ばれる:炎症性腸疾患、乾癬、糖尿病、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、および喘息。
【0029】
1つの好ましい実施形態には、被験体での疾患に対する免疫応答を強化する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を低下する化合物を投与し、それによって被験体の疾患を治療する。
【0030】
関連する実施形態には、被験体でのHIVまたは癌に対する免疫応答を強化する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を低下する化合物を投与し、それによってHIVおよび癌を治療する。
【0031】
1つの好ましい実施形態には、被験体での対宿主性移植片疾患を阻害する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を増加する化合物を投与し、それによって被験体による組織移植拒絶を阻害する。
【0032】
1つの好ましい実施形態には、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離し、T細胞をscurfin遺伝子で形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程。ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0033】
関連する実施形態には、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からCD4+CD25+調節性T細胞を単離する工程、CD4+CD25+調節性T細胞にscurfin遺伝子を形質導入する工程、形質導入されたCD4+CD25+調節性T細胞を増加させる工程、および形質導入されたCD4+CD25+調節性T細胞を患者に再導入する工程を包含し、患者における自己免疫疾患が阻害される。
【0034】
1つの好ましい実施形態において、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供し、その自己免疫疾患は下記からなる群より選ばれる:炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、乾癬、糖尿病および喘息。その方法は、患者からT細胞を単離する工程;T細胞にscurfin遺伝子を形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0035】
1つの好ましい実施形態において、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程;T細胞にレトロウイルスベクターに含まれるscurfin遺伝子を形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0036】
他の好ましい実施形態において、患者での疾患に対する自己免疫応答を強化する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程、T細胞をscurfin発現を阻害するテスト化合物でトランスフェクトする工程、トランスフェクトされたT細胞を増加させる工程、およびトランスフェクトされたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における疾患に対する免疫疾患は強化される。
【0037】
他の好ましい実施形態において、患者でのHIVおよび癌に対する免疫応答を強化する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程、T細胞をscurfin発現を阻害するテスト化合物でトランスフェクトする工程、トランスフェクトされたT細胞を増加させる工程、およびトランスフェクトされたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者におけるHIVまたは癌に対する免疫応答は強化される。
【0038】
本発明のこれらおよびその他の局面は、下記の詳しい説明および添付の図面を参照すれば明白になる。また、より詳しい特定の手法または組成物(例えば、プラスミド等)を記載している種々の参考文献を挙げ、その全体が参考として援用される。
【0039】
発明の詳細な説明
本発明は、調節性T細胞のCD4+CD25+サブセットの生産および/または活性に係わるscurfin蛋白質の発見に関する。Foxp3発現は、この調節性表現型の細胞と直接相関し、その発現は、この特定サブセットの活性化の際にユニークに増加する。突然変異(sf)動物は、このサブセットに欠けて、Foxp3トランスジェニック動物は、CD4+CD25+細胞の増加した割合を有するようである。更に、トランスジェニック動物由来のCD4+CD25+サブセットは、細胞ごとに基づき抑制的でないようであるが、Foxp3の発現は、やはりそのCD25−対応物に対してこのサブセットにて上昇する。面白くも、CD4+CD25−T細胞におけるFoxp3の過剰発現は、これらの細胞に抑制活性を付与するが、CD4+CD25+T細胞より低い効果に止まる。結局、このデータは、最近述べられた転写因子、scurfinが免疫細胞機能の重要な調節剤であり、主としてCD4+CD25+調節性T細胞の生産および/または活性を経て働き得ることを示唆する。
【0040】
実施例からの結果、scurfin(Foxp3遺伝子)の発現は、調節性T(T−reg)細胞活性を部分的に経て免疫系を下方調節することができる。結果的に、内因性Foxp3遺伝子の発現がT細胞に誘導できれば、色々な自己免疫疾患、例えば、炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、乾癬、糖尿病、および喘息またはその他の状況、例えば、移植片対宿主疾患における免疫応答の下方調節に用いられ得る。更に、scurfin発現は、癌またはAIDSにおける免疫系を下方調節して、活性化することができる。
【0041】
定義
本発明を詳しくする前に、以下に特定の用語の定義を示し、そして本明細書以降で使用する略語をリストし定義することは、これらを理解するために有用であり得る。
【0042】
”Scurfy”は、重症リンパ増殖性疾病を呈する、マウスの遺伝性疾患を指す(例えば、Lyon et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2433,1990参照)。原因遺伝子(その突然変異型は該疾患の原因である)は配列I.D.Nos.1および3に示す。
【0043】
”Foxp3”は、フォークヘッドドメインを含む遺伝子を指し、これはscurfyマウス突然変異株にて突然変異された。”Foxp3”は、マウスFoxp3遺伝子によってエンコードされる蛋白質を指す。”FOXP3”は、マウスFoxp3のヒトオルソログを指す。”FOXP3”は、ヒトFOXP3遺伝子によりエンコードされた蛋白質。マウスFoxp3およびヒトFOXP3のcDNA配列は、米国特許出願09/372,668に開示され、それにはマウスscurfy遺伝子をFkhsfに、ヒトオルソログをFKHsfに指定する。ヒトFOXP3ゲノム配列は、Genbank Accession No.AF235087に開示している。Genbank Accession
No.AF235097および米国特許出願09/372,668は、全目的のためにその全体を参考文献とする。
【0044】
”分子”は、蛋白質またはペプチド(例えば、抗体、組換え結合パートナー、所要の結合親和性を有するペプチド)、核酸(例えば、DNA、RNA、キメラ核酸分子、および核酸類縁物(例えばPNA))、および有機または無機化合物を包括することが理解される。
【0045】
”核酸”または”核酸分子”は、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、オリゴヌクレオチド、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により生産された断片、および連結、分離、エンドヌクレアーゼ作用、およびエクソヌクレアーゼ作用のいずれかにより生産された断片のいずれかを指す。核酸は、天然に発生のヌクレオチド(例えばデオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチド)、または天然に発生のヌクレオチドの類縁物(例えば、天然に発生のヌクレオチドのα−鏡像異性体型)、または両者の併合よりなる単量体から構成され得る。修飾ヌクレオチドは、糖部分および/またはピリミジンまたはプリン塩基部分に修飾を有し得る。糖修飾は、例えば、一以上の水酸基がハロゲン、アルキル基、アミン、およびアジド基で置換された糖を含むか、または糖は、エーテル類またはエステル類として機能する。更に、全糖部分は、立体的および電子的に類似の構造、例えばアザ糖類および炭環状糖類縁物で置換される。塩基部分における修飾の例は、アルキル化されたプリンおよびピリミジン、アシル化されたプリンまたはピリミジン、またはその他の周知の複素環の置換基を包括する。核酸単量体は、ホスホジエステル結合またはこのような結合の類縁物で連結され得る。ホスホジエステル結合の類縁物は、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチオエート、ホスホロアニリデート、ホスホロアミデート等を包括する。名詞”核酸”とは天然に発生のまたは修飾の核酸塩基がポリアミドバックボーンに付着した所謂”ペプチド核酸”も包括する。核酸は、一本鎖または二本鎖でもよい。
【0046】
”単離核酸分子”とは生物のゲノムDNAに組み込まれてない核酸分子である。例えば、真核細胞のゲノムDNAから分離された遺伝子に応答するDNA分子は単離DNA分子であり、単離核酸分子の他の例は、生物のゲノムに組み込まれてない化学合成核酸分子である。
【0047】
”プロモーター”は、構造遺伝子の転写を指向するヌクレオチド配列である。典型的にプロモーターは、遺伝子の5’域に位置され、構造遺伝子の転写開始サイトに近い。もしプロモーターが誘導性プロモーターである場合、転写速度は誘導剤に応答して増加する。これと反して、もしプロモーターが構成的プロモーターである場合、転写速度は誘導剤により調節されない。
【0048】
”ベクター”は所要蛋白質の発現を指向できるアセンブリーを指す。ベクターは操作可能に対象の遺伝子に連結する転写プロモーターエレメントを包括する。ベクターは、デオキシリボ核酸(”DNA”)、リボ核酸(”RNA”)、または両者の組み合わせ(例えば、DNA−RNAキメラ)から構成され得る。ベクターは、任意にポリアデニル化配列、一以上の制限酵素切断サイト、並びに一以上の選択性マーカー、例えばネオマイシンリン酸転移酵素またはハイグロマイシンリン酸転移酵素を包括し得る。また、選ばれた宿主細胞および使用されたベクターに依存して、その他の遺伝子エレメント、例えば、複製起点、追加核酸制限認識サイト、エンハンサー、転写の誘導性を付与する配列、および選択性マーカーも上記ベクターに加える。
【0049】
”単離された”は、蛋白質またはポリペプチドに関する場合、分子が他の生物学的マクロ分子が殆どなく存在することを指し、クーマシーブルー染色のSDS−PAGEゲルで通常単一バンドとして現れる。”単離された”は有機分子に関する場合、当該分野で周知の方法(例えば、NMR、融点)を利用して、化合物の純度が90%より高いこと意味する。
【0050】
”クローニングベクター”は、例えば、宿主細胞において自律的に複製する能力を有するプラスミド、コスミド、またはバクテリオファージなどの核酸分子を指す。クローニングベクターは、通常に外来のヌクレオチド配列がベクターの必要な生物機能を失わない決定可能な方式で挿入できる一または少数の制限エンドヌクレアーゼ認識サイト、およびクローニングベクターで形質転換された細胞の同定および選択での使用に適切なマーカー遺伝子をエンコードするヌクレオチド配列を含む。マーカー遺伝子は、通常テトラサイクリン耐性またはアンピシリン耐性を提供する遺伝子を含む。
【0051】
”発現ベクター”は、宿主細胞にて発現される遺伝子をエンコードする核酸分子を指す。通常に、遺伝子発現は、プロモーターの制御下に置かれ、任意に、少なくとも一つの調節エレメントの制御下に置かれれる。このような遺伝子は、プロモーターに”操作可能に連結される”と言われる。同じく、調節エレメントおよびプロモーターは、調節エレメントがプロモーターの活性を調節する場合、作動可能に連結される。
【0052】
”組換え宿主”は、クローニングベクターまたは発現ベクターのいずれかを含む原核または真核細胞のいずれかを指す。この用語は、宿主細胞の染色体またはゲノム中に遺伝子工学でクローンされた遺伝子を含むように操作された原核または真核細胞も包括する。
【0053】
真核細胞において、RNAポリメラーゼIIは、構造遺伝子を転写してmRNAを生産することを触媒する。核酸分子は、RNAポリメラーゼII鋳型を含むように設計することができる、その内RNA転写は特定mRNAに相補的な配列を有する。このRNA転写は”アンチセンスRNA”と称し、アンチセンスRNAをエンコードする核酸分子は”アンチセンス遺伝子”と称する。アンチセンスRNA分子は、mRNA分子に結合でき、mRNA翻訳を阻害する。
【0054】
”Fkhsfに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチド”または”Fkhsfアンチセンスオリゴヌクレオチド”は、(a)該遺伝子の一部と安定な三重螺旋を形成できる、または(b)mRNA転写物の一部と安定な二重螺旋を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドである。同じく、”Fkhsfに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチド”または”Fkhsfアンチセンスオリゴヌクレオチド”は、(a)該Fkhsf遺伝子の一部と安定な三重螺旋を形成できる、または(b)該Fkhsf遺伝子のmRNA転写物の一部と安定な二重螺旋を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドである。
【0055】
”リボザイム”は、触媒中心を含む核酸分子である。この用語はRNA酵素、自己スプライシングRNA、自己切断RNA、およびこれらの触媒機能を行う核酸分子を含む。リボザイムをエンコードする核酸分子を”リボザイム遺伝子”と称する。
【0056】
略語:YAC:酵母人工染色体;PCR:ポリメラーゼ連鎖反応;RT−PCR:逆転写酵素(RT)を用いて最初の工程でRNAを初めてDNAに転写するPCR法;cDNA:RNA配列をDNA形態にコピーして作られた任意のDNA。本明細書中で使用する場合、”Fkhsf”とはFkhsf遺伝子(遺伝子がヒト、哺乳類、またはその他いずれの温血動物由来かに拘わらない)の遺伝子産物を指す。大文字”FKHsf”の場合、遺伝子産物(および遺伝子)はヒト由来であると理解されるべきである。
【0057】
上記の通り、本発明は一般に医薬品および方法、特に、scurfy−相関疾病の診断に有用な方法および組成物、および免疫系を調節できる化合物を同定する方法に関する。
【0058】
以下、更に詳しくこの発見を討論することにより、免疫系のアゴニストまたは拮抗剤として作用し得る分子を選ぶに利用され得るアッセイの開発を導いている。更に、このようなアッセイは、免疫系調節と同じく活性な他の遺伝子および遺伝子産物を同定するために利用され得る。
【0059】
Scurfy
簡潔には、本発明は、Fkhsfをエンコードする遺伝子における突然変異が、脾腫、肝腫、大きく拡大したリンパ節、ラント症候群、剥脱性皮膚炎、および厚悪形耳を含む粗大な形態学的症状を生じるリンパ節、脾臓、肝臓および皮膚の進行性リンパ球浸潤によって特徴付けられる希少な状況(scurfy)を生じるという意外な発見に基づく(Godfrey et al.,Amer.J.Pathol.138:1379,1991;Godfrey et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:5528,1991)。羽付き螺旋(winged−helix)ファミリーのこの新メンバーは、免疫系の新規構成要素を代表する。
【0060】
下記実施例1にscurfyの原因遺伝子の発見に利用された方法を提供する。下記実施例2および3にマウスscurfyの原因遺伝子およびヒトオルソログのクローニング方法を提供する。トランスジェニックマウスを利用して決定するように遺伝子の正体および遺伝子機能との相関を確認する方法も実施例に提供する。
【0061】
本発明は、Fkhsf遺伝子および遺伝子産物の存在を決定する方法も提供する。1実施形態において、そのような方法は、(a)Fkhsf特異的核酸プローブを(i)生物サンプルから単離された試験核酸分子、または(ii)RNA分子から合成された核酸分子のいずれかとハイブリダイズする条件下で接触させる一般的工程(ここで、プローブは、Fkhsfヌクレオチド配列の少なくとも一部分を認識する)、および(b)該核酸プローブと(i)または(ii)とのハイブリッドの形成を検出する一般的工程、を包含する。色々な方法が、選択された配列を増幅するに用いられ得、これらの方法には、例えば、RNA増幅(Lizardi et al.,Bio/Technology 6:1197−1202,1988;Kramer et al.,Nature 339:401−02,1989;Lomeli et al.,Clinical Chem.35(9):1826−31,1989;米国特許4,786,600参照)、およびポリメラーゼ連鎖反応(”PCR”)を用いた核酸増幅(米国特許4,683,195、4,683,202、および4,800,159参照)、逆転写酵素−PCRおよびCPT(米国特許4,876,187、および5,011,769参照)が挙げられる。
【0062】
あるいは、抗体をFkhsf遺伝子産物の存在の検出に利用できる。特に、1実施形態において、生物サンプルにおけるFkhsfペプチド、またはその突然変異株形態の存在を検出する、下記工程を含む具体的方法が提供される:(a)生物サンプルを抗Fkhsf抗体または抗体断片と接触させる工程(該接触は該抗体または抗体断片の生物サンプルへの結合を許す条件で行う)、および(b)任意の結合された抗体または結合された抗体断片を検出する工程。
【0063】
このような方法は、広汎なバラエティのアッセイフォーマットで達成され得る、これには、例えば、向流免疫電気泳動(CIEP)、放射免疫検定法、放射免疫沈澱、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、Dot Blotアッセイ、阻害または競合アッセイ、およびサンドイッチアッセイ(米国特許4,376,110および4,486,530;Antibodies:A Laboratory Manual,前出も参照)が挙げられる。
【0064】
核酸分子、蛋白質、および蛋白質の生産方法
本明細書中で、色々なFKHsfまたはFkhsf蛋白質および核酸分子(またはその部分)が提供されたが、本発明に関して、一つ以上のこれらの蛋白質に対する言及は、実質的に類似な活性の蛋白質を含むと理解されるべきであることが理解される。本明細書中で使用する場合、蛋白質は、以下の場合、”実質的に類似”であると考えられる:(a)蛋白質をエンコードする遺伝子のコード領域から誘導されたヌクレオチド配列によりエンコードされる場合(例えば、配列の部分または配列の対立遺伝子バリエーションを含む);(b)中度、高度もしくは極高度のストリンジェンシーの下、本発明のヌクレオチド配列にハイブリダイズできるヌクレオチド配列(Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,N.Y.,1989)、または少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、90%、95%、もしくはそれ以上が本明細書中で開示した配列と相同である場合、あるいは、(c)DNA配列が、(a)または(b)に規定したDNA配列に対して、遺伝子コードの結果として縮重している場合。また、本明細書中に開示される核酸分子は、相補的配列および非相補的配列を含み、ただし、配列は、さもなければ本明細書に示される基準に符合する。本発明において、高度のストリンジェンシーとは標準ハイブリダイゼーション条件を意味する(例えば、65℃で5XSSPE、0.5% SDS、または相当するもの)。ハイブリダイゼーションの目的に、アミノ端ドメイン、ジンクフィンガードメイン、中間部ドメイン、またはフォークヘッドドメインをエンコードした核酸分子(実施例10参照)を利用できる。
【0065】
本明細書に記載される核酸分子でエンコードされた蛋白質の構造は、例えば、P/C GegeまたはIntelligenetics Suite(Intelligenetics,Mountain View,California)、またはKyteおよびDoolittle(J.Mol.Biol.157:105−32,1982)による方法に従う、疎水性プロット関数を用いて一次翻訳産物より予測できる。
【0066】
本発明の蛋白質は、酸性塩形態または塩基性塩形態、または中性形態でされ得る。また、個別のアミノ酸残基は、酸化または還元により修飾できる。更に、色々な置換、欠失、または付加をアミノ酸または核酸配列に行える。その正味の効果は、突然変異型または野生型蛋白質の生物活性を保持またはさらに強化もしくは減少させる。また、遺伝子コードの縮重により、例えば、同じアミノ酸配列をエンコードしたヌクレオチド配列におけるバリエーションが考えられ得る。
【0067】
本明細書中に開示される蛋白質の他の誘導体として、他の蛋白質またはポリペプチドとのこの蛋白質の結合体が挙げられる。これは、例えば、蛋白質の純化または同定をし易くする為に加えられ得るN−端またはC−端融合蛋白質の合成により達成され得る(米国特許4,851,341、およびHopp et al.,Bio/Technology
6:1204,1988参照)。別に、融合蛋白質(例えば、FKH−ルシフェラーゼまたはFkh−ルシフェラーゼあるいはFKH−GFPまたはFkh−GFP)は、蛋白質の同定、発現、および分析を補助する為構築され得る。
【0068】
本発明の蛋白質は、本明細書中に記載の広汎なバラエティの技術で構築され得る。また、突然変異は、天然配列の断片に連結できる制限エンドヌクレアーゼ認識サイトに隣接する突然変異配列を含むオリゴヌクレオチドを合成することにより特定の座位に導入され得る。連結後、得られた再構築配列は、希望のアミノ酸挿入、置換、または欠失を有する誘導物をエンコードする。
【0069】
別に、オリゴヌクレオチド指向性部位特異的サイト(またはセグメント特異的)突然変異の生成手法は、求められる置換、欠失、または挿入により変化する特定のコドンを有する変化遺伝子を提供するに用いられ得る。上記変化作成の例示的方法は、Walder et al.(Gene 42:133,1986);Bauer et al.(Gene 37:73,1985);Craik(BioTechniques,January 1985,12−19);Smith et al.(Genetic Engineering:Principles and Methods,Plenum Press,1981);およびSambrook et al.(前出)により開示されている。蛋白質の欠失または短縮誘導物(例えば、可溶性細胞外部分)も希望の欠失に隣接する手近な制限エンドヌクレアーゼサイトを利用して構築され得る。制限エンドヌクレアーゼ消化の次に、オーバーハングを填入し、DNAを再結合する。上記変化作成の方法の例は、Sambrook et al.(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)により開示されている。
【0070】
本発明の核酸分子に作成される突然変異は、好ましくはコード配列のリーディングフレームを保存する。更に、突然変異は、好ましくはハイブリダイズしてmRNAの翻訳に不良な影響を及ぼす二次mRNA構造、例えば、ループまたはヘアピンを生成する相補的領域を作らない。突然変異サイトは予定できるが、突然変異自体の性質は予定する必要がない。例えば、所定サイトでの突然変異の最適特徴を選択するため、ランダムな突然変異生成を目標コドンで行い得、そして発現突然変異株を指示的な生物活性についてスクリーニングし得る。別に、天然配列の断片に連結できる制限サイトに隣接する突然変異株配列を含むオリゴヌクレオチドを合成して突然変異を特定の座位に導入し、を側面連接する。連結後、得られた再構築配列は希望のアミノ酸挿入、置換、または欠失を有する誘導物をエンコードしている。突然変異は、蛋白質の活性を保存または増加させる、または蛋白質を減少または無能にする目的で導入され得る(例えば、突然変異株Fkh)。
【0071】
本発明の蛋白質をエンコードする核酸分子は、PCR突然変異生成の技術、化学突然変異生成(Drinkwater and Klinedinst,PNAS 83:3402−06,1986)、強制ヌクレオチド誤組み込み(例えば、Liao and Wise Gene 88:107−11,1990)、またはランダムな突然変異オリゴヌクレオチドの使用(Horwitz et al.,Genome 3:112−17,1989)を利用しても構築できる。
【0072】
本発明は、上記の遺伝子を発現できるベクターを含む宿主細胞の培養により上記遺伝子の操作および発現も提供する。このようなベクターまたはベクター構築物は、希望の蛋白質をエンコードした合成核酸分子またはcDNA誘導核酸分子のいずれかを含み、これは適切な転写または翻訳調節エレメントに作動可能に連結される。適切な調節エレメントは、細菌、真菌、ウイルス、哺乳類、昆虫、または植物の遺伝子を含む色々なソースから誘導され得る。適切な調節エレメントの選択は、選ばれた宿主細胞に依存し、当業者により容易に達成され得る。調節エレメントの実例には、転写プロモーターおよびエンヘンサーまたはRNAポリメラーゼ結合配列、転写ターミネーター、および翻訳開始シグナルを含むリボゾーム結合配列を挙げられる。
【0073】
上記蛋白質のいずれかをエンコードする核酸分子は、細菌、哺乳類、酵母またはその他の真菌、ウイルス、昆虫、または植物細胞を含む広汎なバラエティの原核および真核宿主細胞により容易に発現され得る。このような細胞に外来のDNAを発現させる形質転換またはトランスフェクションする方法は当該分野で周知である(例えば、Itakura et al.,米国特許4,704,362;Hinnen et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:1929−33,1978;Murray et al.,米国特許 4,801,542;Upshall et al.,米国
特許4,935,349;Hagen et al.,米国特許4,784,950;Axel et al.,米国特許4,399,216;Goeddel et al.,米国特許4,766,075;およびSambrook et al.,Molecular Cloning: A Laboratory Manual,2nd ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989;植物細胞についてはCzako and Marton,Plant Physiol.104:1067−71,1994;およびPaszkowski et al.,Biotech.24:387−92,1992参照)。
【0074】
本発明を行う適切な細菌の宿主細胞は、E.coli、B.subtilis、Salmonella typhimurium、およびPseudomonas属、Streptomyces属、およびStaphylococcus属に属する色々な種、ならびに当業者に周知の多くの他の細菌種が挙げられる。細菌宿主細胞の代表的実例としてDH5α(Stratagene,LaJolla,California)が挙げられる。
【0075】
細菌の発現ベクターは、好ましくは宿主細胞にて機能するプロモーター、一以上の選択可能な表現型マーカー、および細菌複製起点を含む。代表的なプロモーターとして、β−ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)および乳糖プロモーター系(Chang et al.,Nature 275:615,1978参照)、T7 RNA重合酵素プロモーター(Studier et al.,Meth.Enzymol.185:60−89,1990)、λプロモーター(Elvin et al.,Gene 87:123−26,1990)、trpプロモーター(Nichols and Yanofsky,Meth.in Enzymology 101:155,1983)およびtacプロモーター(Russell et al.,Gene 20:231,1982)が挙げられる。代表的な選択マーカーには、例えば、カナマイシン耐性遺伝子またはアンピシリン耐性遺伝子等の色々な抗生物質耐性マーカーが含まれる。宿主細胞の形質転換に適切な多くのプラスミドは当該分野で周知であり、とりわけ、pBR322(Bolivar et al.,Gene 2:95,1977)、pUCプラスミドpUC18、pUC19、pUC118、pUC119(Messing,Meth.in Enzymology 101:20−77,1983およびVieira and Messing,Gene 19:259−68,1982参照)、およびpNH8A、pNH16a、pNH18a、およびBluescript M13(Stratagene,La Jolla,California)が挙げられる。
【0076】
本発明を行う適切な酵母および真菌宿主細胞として、とりわけ、Saccharomyces pombe、Saccharomyces cerevisiae、Pichia属またはKluyveromyces属およびAspergillus属の色々な種(McKnight et al.,米国特許4,935,349)が挙げられる。酵母および真菌に適切な発現ベクターとして、とりわけ、酵母についてYCp50(ATCC No.37419)、およびamdSクローニンベクターpV3(Turnbull,Bio/Technology 7:169,1989)、YRp7(Struhl et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 76:1035−39,1978)、YEp13(Broach et al.,Gene 8:121−33,1979)、pJDB249およびpJDB219(Beggs,Nature 275:104−08,1978)およびその誘導物が挙げられる。
【0077】
酵母に適用の好ましいプロモーターとして、酵母糖分解遺伝子(Hitzeman et al.,J.Biol.Chem.255:12073−080,1980;Alber and Kawasaki,J.Mol.Appl.Genet.1:419−34,1982)またはアルコール脱水素酵素遺伝子(Young et al.,Hollaender et al.(eds.)、in Genetic Engineering of Microorganisms for Chemicals,Plenum,New York,1982,p.355;Ammerer,Meth.Enzymol.101:192−201,1983)由来のプロモーターが挙げられる。真菌ベクターに有用なプロモーターの実例として、Aspergillus nidulans 糖分解の遺伝子から誘導された、例えば、adh3プロモーター(McKnight et al.,EMBO J.4:2093−99,1985)が挙げられる。この発現ユニットは、転写ターミネーターも含み得る。適切なターミネーターの実例はadh3ターミネーターである(McKnight et al.,ibid.,1985)。
【0078】
細菌のベクターのように、酵母ベクターは、一般に選択マーカーを含み、表現型分析が、変換株が選択可能なように存在する優性表現型を呈するいずれかのうちの一つの遺伝子であり得る。好ましい選択マーカーは、宿主細胞の栄養要求性を補完するか、抗生物質耐性を提供するかまたは細胞が特定の炭素源を利用できるようにするマーカーであり、そして、leu2(Broach et al.,ibid.)、ura3(Botstein et al.,Gene 8:17,1979)、またはhis3(Struhl et al.,ibid.)が挙げられる。別の適切な選択マーカーは、酵母細胞にクロラムフェニコール耐性を付与するcat遺伝子である。
【0079】
真菌の形質転換技術は文献に周知であり、例えば、Beggs (ibid.)、Hinnen et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:1929−33,1978)、Yelton et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:1740−47,1984)、およびRussell(Nature 301:167−69,1983)に開示している。宿主細胞の遺伝子型は、発現ベクターに存在する選択可能なマーカーにより補足される遺伝子欠陥を含み得る。特定の宿主および選択可能なマーカーの選択は当該分野の通常の技術レベル内である。
【0080】
酵母の形質転換のプロトコルも当業者に周知である。例えば、DNAで酵母のスフェロプラストを製造するか(Hinnen et al.,PNAS USA 75:1929,1978を参照のこと)またはアルカリ塩、例えばLiClで処理する(Itoh et al.,J.Bacteriology 153:163,1983を参照のこと)ことにより形質転換が容易に達成され得る。真菌の形質転換も、Cullen et al.,(Bio/Technology 5:369,1987)に記載されるように、ポリエチレングリコールを用いて行われ得る。
【0081】
ウイルスベクターとして、上記のような希望の蛋白質をコードした単離核酸分子の発現を指向するプロモーターを含むものが挙げられる。広汎なバラエティのプロモーターが本発明の状況において利用され得、例えば、MoMLV LTR、RSV LTR、Friend MuLV LTR、アデノウイルスプロモーター (Ohno et al.,Science 265:781−84,1994)、ネオマイシンリン酸基転移酵素プロモーター/エンハンサー、後期パーボウイルスプロモーター (Koering et
al.,Hum.Gene Therap.5:457−63,1994)、疱疹TKプロモーター、SV40プロモーター、メタロチオネインIIa遺伝子エンハンサー/プロモーター、巨細胞ウイルス早期即時のプロモーター、および巨細胞ウイルス後期即時のプロモーター等のプロモーターが挙げられる。本発明の特に好ましい実施形態では、プロモーターは、組織特異的プロモーター(例えば、WO 91/02805; EP 0,415,731;およびWO 90/07936)である。適切な組織特異的プロモーターの代表例として、神経特異的エノラーゼプロモーター、血小板誘導の成長因子βプロモーター、ヒトα1−キマエリンプロモーター、シナプシンIプロモーターおよびシナプシンIIプロモーターが挙げられる。上記プロモーターに加えて、他のウイルス特異的プロモーター(例えば、レトロウイルスプロモーター(上記、および他の例えばHIV プロモーターを含む)、肝炎、疱疹(例えば、EBV)、および細菌、真菌または寄生虫(例えば、マラリア)特異的プロモーターは、ウイルス、細菌、真菌または寄生虫に感染した特定の細胞および組織を標的化するために利用され得る。
【0082】
本発明を行うに適切な哺乳類の細胞として、PC12 (ATCC No.CRL1721)、N1E−115 神経芽細胞腫、SK−N−BE(2)C 神経芽細胞腫、SHSY5 アドレナリン作用性神経芽細胞腫、NS20YおよびNG108−15マウスコリン作用性細胞株、またはラットF2後根神経節細胞株、COS(例えば、ATCC No.CRL 1650または1651)、BHK(例えば、ATCC No.CRL 6281; BHK 570 細胞株(受託番号CRL 10314としてAmerican Type Culture Collectionに寄託))、CHO (ATCC No. CCL 61)、HeLa (例えば、ATCC No.CCL 2)、293(ATCC No.1573; Graham et al.,J.Gen.Virol.36:59−72,1977)およびNS−1細胞が挙げられる。本発明に用いられ得る他の哺乳類の細胞株として、ラット Hep I (ATCC No.CRL 1600)、ラットHep II (ATCC No.CRL 1548)、TCMK (ATCC No.CCL 139)、ヒト肺 (ATCC No.CCL 75.1)、ヒト肝癌 (ATCC No.HTB−52)、Hep G2 (ATCC No.HB 8065)、マウス肝臓(ATCC No.CCL 29.1)、NCTC 1469 (ATCC No.CCL 9.1)、SP2/0−Ag14 (ATCC No.1581)、HIT−T15 (ATCC No.CRL 1777)、Jurkat (ATCC No.Tib 152)およびRINm 5AHT2B (Orskov and Nielson,FEBS 229(1):175−178,1988)が挙げられる。
【0083】
本発明を実施する際の使用のための哺乳類の発現ベクターとして、クローン遺伝子またはcDNAの転写を指向し得るプロモーターが挙げられる。好ましいプロモーターとして、ウイルスプロモーターおよび細胞のプロモーターがある。ウイルスプロモーターには、巨細胞ウイルス早期即時のプロモーター(Boshart et al.,Cell 41:521−30,1985)、巨細胞ウイルス後期即時のプロモーター、SV40 プロモーター (Subramani et al.,Mol.Cell.Biol.1:854−64,1981)、MMTV LTR、RSV LTR、メタロチオネイン−1、アデノウイルスE1aが挙げられる。細胞のプロモーターには、マウスメタロチオネイン−1 プロモーター (Palmiter et al.,米国特許 4,579,821)、マウスVκ プロモーター (Bergman et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:7041−45,1983; Grant et al.,Nucl.Acids Res.15:5496,1987)およびマウスVHプロモーター (Loh et al.,Cell 33:85−93,1983)が挙げられる。プロモーターの選択は、少なくとも一部は所望の発現のレベルまたはトランスフェクトされるレシピエント細胞株により決まる。
【0084】
このような発現ベクターは、プロモーターからの下流および目的のペプチドまたは蛋白質をコードするDNA配列からの上流に位置するRNAスプライス部位のセットも含み得る。好ましいRNAスプライス部位は、アデノウイルスおよび/または免疫グロブリン遺伝子から得られ得る。目的のコード配列の下流に位置するポリアデニル化シグナルもまた発現ベクターに含まれる。適切なポリアデニル化シグナルとして、SV40からの早期または後期ポリアデニル化シグナル(Kaufman and Sharp,ibid.)、アデノウイルス5 E1B領域およびヒト成長ホルモン遺伝子ターミネーターからのポリアデニル化シグナル(DeNoto et al.,Nuc.Acids Res.9:3719−30,1981)が挙げられる。発現ベクターとして、プロモーターとRNAスプライス部位との間に位置する非コードウイルスリーダー配列(例えば、アデノウイルス2三連リーダー)が挙げられ得る。好ましいベクターには、エンハンサー配列、例えば、SV40エンハンサー配列も含まれ得る。発現ベクターには、アデノウイルスVA RNAをコードする配列も含まれる。適切な発現ベクターは、市場から得られ得る(例えば、Stratagene,La Jolla,California)。
【0085】
クローン化されたDNA配列を含むクター構築物を、培養された哺乳類の細胞に、例えば、リン酸カルシウム−媒介トランスフェクション(Wigler et al.,Cell 14:725,1978; Corsaro and Pearson,Somatic Cell Genetics 7:603,1981; Graham and Van der Eb,Virology 52:456,1973)、エレクトロポレーション (Neumann et al.,EMBO J.1:841−45,1982)、またはDEAE−デキストラン媒介トランスフェクション(Ausubel et al.(eds.),Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley and Sons,Inc.,N.Y.,1987)により導入することができる。クローンDNAが安定に組み込まれた細胞を同定するため、一般に選択可能なマーカーを目的の遺伝子またはcDNAと共に細胞へ導入する。培養された哺乳類の細胞に用いる好ましい選択可能なマーカーとして、薬物(例えば、ネオマイシン、ハイグロマイシン、およびメトトレキサート)に対する耐性を付与する遺伝子が挙げられる。他の選択可能なマーカーとして、蛍光蛋白質、例えば、GFP (緑色蛍光蛋白質)またはBFP (青色蛍光蛋白質)が挙げられる。選択可能なマーカーは、増幅可能な選択可能なマーカーであり得る。好ましい増幅可能な選択可能なマーカーは、DHFR遺伝子およびネオマイシン耐性遺伝子である。選択可能なマーカーは、Thillyによりレビューされている(Mammalian Cell Technology,Butterworth Publishers,Stoneham,MA)。
【0086】
適切なベクターを含む哺乳類の細胞は、一定期間、通常1−2日間増殖させられ、目的のDNA配列の発現を開始する。次に薬物選択は、安定な方式で選択可能なマーカーを発現している細胞の増殖を選択するように適用される。増幅可能な選択可能なマーカーでトランスフェクトされた増殖細胞に対して、薬物濃度を段階的な様式で増加させ、増加したコピー数のクローン配列を選択することにより発現レベルを増加し得る。導入された配列を発現している細胞を希望の形態または希望のレベルでの目的の蛋白質の産生について選択しスクリーニングする。次にこれらの基準を満足した細胞をクローン化し得、そして生産規模にする。細胞は流動細胞算器を用いてGFP−ポジティブ細胞を選ぶことにより、そのGFPの発現に基づいて、トランスフェクションについて選択され得る。
【0087】
哺乳類細胞のトランスフェクションのプロトコルは当業者に周知である。代表的な方法として、リン酸カルシウム媒介トランスフェクション、エレクトロポレーション、リポフェクション、レトロウイルス、アデノウイルスおよび原形質体融合−媒介移入(Sambrook et al.,supra)が挙げられる。裸のベクター構築物は、哺乳類(または他の動物)の筋肉に注射した後、筋肉細胞または他の適切な細胞に取り入れられ得る。
【0088】
当該分野で公知の多数の昆虫宿主細胞も、本明細書を考慮して、本発明において有用であり得る、例えば、昆虫細胞において異種のDNA配列を発現するベクターとしてバキュロウイルスを使用することが、Atkinson et al.(Pestic.Sci.28:215−24,1990)にレヴューされている。
【0089】
当該分野で公知の多数の植物宿主細胞も、本明細書を考慮して、本発明において有用であり得る、例えば、植物細胞において遺伝子を発現するためのベクターとして、Agrobacterium rhizogenesを使用することがSinkar et al.(J.Biosci.(Bangalore) 11:47−58,1987)にレヴューされている。
【0090】
本発明の関連した局面において、本発明の蛋白質は、生殖細胞および体細胞遺伝子が、希望の蛋白質をコードし、そして、その遺伝子の発現に有効なプロモーターに作動可能に連結される遺伝子を含むトランスジェニック動物において発現され得る。あるいは、類似な方式で希望の遺伝子が欠けてるトランスジェニック動物(例えば、“ノックアウト”マウス)を調製し得る。このようなトランスジェニックは、マウス、ラット、兎、羊、犬、山羊および豚を含む色々な非ヒト動物で調製し得る(Hammer et al.,Nature 315:680−83,1985,Palmiter et al.,Science 222:809−14,1983,Brinster et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:4438−42,1985,Palmiter and Brinster,Cell 41:343−45,1985,and 米国特許5,175,383, 5,087,571, 4,736,866, 5,387,742, 5,347,075, 5,221,778,および5,175,384)。要するに、適切に位置付けた発現制御配列と一緒に発現される核酸分子を含む発現ベクターは、例えば、顕微鏡下注射により受精卵の前核に導入される。注射済みDNAの組込みは、組織サンプルからのDNAのブロット分析で検出される。好ましくは、動物の後代に伝えるように導入したDNAを動物の生殖細胞系に組み込む。組織特異的発現は、組織特異的プロモーター、または、例えば、メタロチオネイン遺伝子プロモーター等の誘導性プロモーターを用いて達成し得る(Palmiter et al.,1983,ibid)、これは導入遺伝子の調節された発現を許す。
【0091】
天然発生scurfy突然変異体(“sf”)以外のFkhsfの突然変異型または天然発生突然変異体と遺伝背景が異なる突然変異型を産生する動物は、本明細書の開示を考慮すれば、容易に産生され得る。
【0092】
蛋白質は、とりわけ、適切な宿主およびベクター系を培養し、本発明の組換え翻訳物を生産する方法で単離される。次にこのような細胞株からの上澄、または蛋白質が上澄に排泄されない蛋白質含有物または全細胞を、希望の蛋白質を単離するための色々な精製手法で処理し得る。例えば、上澄を先ず、例えば、AmiconまたはMillipore Pellicon限外ろ過ユニットのような市販の蛋白質濃縮フィルターを用いて濃縮し得る。濃縮後、濃縮液を適切な精製マトリックス(例えば、適切なサポートに結合した抗蛋白質抗体)に施し得る。あるいは、アニオンまたはカチオン交換樹脂を蛋白質の精製に用いる。または、一つ以上の逆相高速液体クロマトグラフィ(RP−HPLC)工程を用いて更に蛋白質を精製し得る。本発明の蛋白質を単離する他の方法は当該分野で周知技術である。
【0093】
本発明において、SDS−PAGE分析の次にクーマシーブルー染色を行い他の蛋白質(望まれていない)が検出されない場合、蛋白質は“単離された”と認定する。他の実施形態において、SDS−PAGE分析の次に銀染色を行い他の蛋白質(望まれていない)が検出されないように所望の蛋白質を単離し得る。
【0094】
免疫系を調節する分子の選択分析
上記の通り、本発明は免疫系を調節できる分子の選択および/または単離する方法を提供する。適切な分析の代表例は、酵母と哺乳類の2−ハイブリッド系(例えば、Dang et al.,Mol.Cell.Biol.11:954,1991; Fearon et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7958,1992)、DNA結合分析、アンチセンス分析、伝統的蛋白質結合分析(例えば、125Iまたは経時解析蛍光)、ゲル電気泳動および直接蛋白質シークエンシングを組み合わせた免疫沈澱、Fkhsf調節された遺伝子の転写分析、サイトカイン生産および増殖分析を含む。
【0095】
例えば、一実施形態において、Fkhsfと直接作用する蛋白質は、例えば、酵母2−ハイブリッド結合系のような分析で検出され得る(例えば、米国特許5,283,173、5,468,614、5,610,015、および5,667,973)。要するに、2−ハイブリッド系には、DNA−結合領域−Fkhsf 蛋白質の融合(例えば、GAL4−Fkhsf融合)は、選択可能なマーカー遺伝子に連結されるGAL4結合部位を含む細胞に構築され、トランスフェクトされる。全Fkhsf蛋白質またはFkhsfの次領域を使うことができる。GAL4活性化域に融合されたcDNAのライブラリーも構築され、同時トランスフェクトされる。cDNA−GAL4活性化領域融合中のcDNAは、Fkhsfと相互作用する蛋白質をコードすれば、選択可能なマーカーは発現される。次にcDNAを含む細胞は増殖し、構築物は、単離され特徴化される。他の分析も相互作用している蛋白質を同定するために用いられ得る。このような分析として、ELISA、ウェスタンブロッティング、共免疫沈澱、インビトロ転写/翻訳分析等があげられる。
【0096】
本発明の別の局面において、選択された分子が免疫系を調節できるか否かを決定するために下記の工程を含む方法が提供される:(a)選択された候補分子を、Fkhsf、または、突然変異株Fkhsfを発現する細胞に曝す工程、および(b)該分子がFkhsfの活性を調節できるか否かを決定し、それにより該分子が免疫系を調節できるか否かを決定する工程。このテスト用の細胞は、(a)正常のリンパ球、(b)FKHsf(またはFkhsf)蛋白質(またはその突然変異形態)を過剰発現するよう設計した細胞株、または(c)該蛋白質を発現するよう設計したトランスジェニック動物から誘導され得る。このようなトランスジェニックマウスからの細胞は、一部は、細胞数の減少および色々な刺激に対する応答性の減少を含む低応答性状態にあることで特徴付けられる(例えば、実施例 8)。
【0097】
本明細書中で記載される方法は、個別の試験分子の分析をいい得、本発明をそう制限すべきではないことに留意すべきである。特に、選択された分子は、化合物の混合物に含まれ得る。従って、記載された方法は、更に希望の分子を単離する工程を含み得る。また、候補分子は、例えば、T−細胞増殖、サイトカイン生産等を含む多数のパラメーターにより免疫系を調節できる能力について評価され得る。
【0098】
候補分子
広汎なバラエティの分子は、その免疫系を調節する能力について分析され得る。以下でさらに詳細に議論される代表例、有機分子、蛋白質またはペプチド、および核酸分子が挙げられる。
【0099】
1.有機分子
多数の有機分子は、その免疫系を調節する能力について分析され得る。例えば、本発明の一実施形態において、適切な有機分子は、化学品を個別に分析する化学ライブラリー、または複数の化合物を一度に分析し、次いで、最も活性な化合物を決定し、単離するようにデコンボレーションされるコンビナトリアル化学ライブラリーのいずれかから選択され得る。
【0100】
このようなコンビナトリアル化学ライブラリーの代表例として下記に記載のものが挙げられる:Agrafiotis et al.,“System and method of automatically generating chemical compounds with desired properties,”米国特許5,463,564; Armstrong,R.W.,“Synthesis of combinatorial arrays of organic compounds through the use of multiple component combinatorial array syntheses,”WO95/02566;Baldwin,J.J.et al.,“Sulfonamide derivatives and their use,” WO95/24186;Baldwin,J.J.et al.,“Combinatorial dihydrobenzopyran library,” WO95/30642; Brenner,S.,“New kit for preparing combinatorial libraries,” WO95/16918; Chenera,B.et al.,“Preparation of library of resin−bound aromatic carbocyclic compounds,” WO95/16712; Ellman,J.A.,“Solid phase and combinatorial synthesis of benzodiazepine compounds on a solid support,” 米国特許5,288,514; Felder,E.et al.,“Novel combinatorial compound libraries,” WO95/16209; Lerner,R.et al.,“Encoded combinatorial chemical libraries,” WO93/20242; Pavia,M.R.et al.,“A method for preparing and selecting pharmaceutically useful non−peptide compounds from a structurally diverse universal library,” WO95/04277; Summerton,J.E.and D.D.Weller,“Morpholino−subunit combinatorial library and method,” 米国特許5,506,337; Holmes,C.,“Methods for the Solid Phase Synthesis of Thiazolidinones,Metathiazanones,and Derivatives thereof,” WO96/00148; Phillips,G.B.and G.P.Wei,“Solid−phase Synthesis of Benzimidazoles,” Tet.Letters 37:4887−90,1996; Ruhland,B.et al.,“Solid−supported Combinatorial Synthesis of Structurally Diverse β−Lactams,” J.Amer.Chem.Soc.111:253−54,1996; Look,G.C.et al.,“The Indentification of Cyclooxygenase−1 Inhibitors from 4−Thiazolidinone Combinatorial Libraries,” Bioorg and Med.Chem.Letters 6:707−12,1996。
【0101】
2.蛋白質およびペプチド
広汎な蛋白質およびペプチドは、免疫系を調節するために候補分子と同様にに用いられる。
【0102】
a.組み合わせペプチドライブラリー
免疫系を調節するペプチド分子は、コンビナトリアルペプチドライブラリーのスクリーニングを経て得られ得る。このようなライブラリーは当業者により調製され得るか(例えば、米国特許4,528,266および4,359,535,およびPatent Cooperation Treaty Publication Nos.WO 92/15679,WO 92/15677,WO 90/07862,WO 90/02809を参照のこと)、または販売元から購入され得る(例えば、New England BiolabsTM Phage Display Peptide Library Kit)。
【0103】
b.抗体
免疫系を調節する抗体は、本明細書中の開示を考慮して容易に製造され得る。本発明において、抗体は、モノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、アンチイデオタイプ抗体、抗体断片(例えば、Fab、およびF(ab’)2、Fv可変領域、または相補性決定領域)を含むことが理解される。上記の通り、抗体は107M以上、好ましくは108M以上のKaで結合した場合、Fkhsfに対して特異的であると理解される。モノクロナール抗体または結合パートナーの親和性、および結合の阻害は、当業者により容易に決定できる(Scatchard,Ann.N.Y.Acad.Sci.51:660−72,1949)。
【0104】
要するに、ポリクロナール抗体は、当業者により色々な温血動物、例えば馬、牛、色々な鳥、兎、マウス、またはラットから容易に産生され得る。通常、Fkhsf、またはそのユニークな13−20アミノ酸のペプチド(好ましくはグルタルアルデヒドとの架橋によりキーホールリンペットヘモシアニンに接合する)を用いて、例えば、フロインド完全または不完全アジュバント等と共に腹腔内、筋肉内、眼内、または皮下注射で動物を免疫させる。若干の追加免疫後、血漿のサンプルを集めて蛋白質またはペプチドに対する反応性をテストする。特に好ましいポリクロナール抗血清は、これらの分析の一つにおいてバックグラウンドよりも少なくとも三倍大きいシグナルを与えた。一旦、動物の力価において、蛋白質に対する反応性についてプラトーに達したら、毎週の採血または全採血のいずれかにより大量の抗血清が容易に得られ得る。
【0105】
モノクロナール抗体は伝統的な技術を用いても容易に産生され得る(米国特許RE 3
2,011, 4,902,614, 4,543,439,および4,411,993これは本明細書中で参考として援用される; Monoclonal Antibodies、Hybridomas: A New Dimension in Biological Analyses,Plenum Press,Kennett,McKearn,and Bechtol (eds.),1980,およびAntibodies: A Laboratory Manual,Harlow and Lane (eds.),Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988)。
【0106】
他の技術もモノクロナール抗体を構築するために用いられる(William D.Huse et al.,“Generation of a Large Combinational Library of the Immunoglobulin Repertoire in Phage Lambda,” Science 246:1275−81,December 1989を参照のこと; L.Sastry et al.,“Cloning of the Immunological Repertoire in Escherichia coli for Generation of Monoclonal Catalytic Antibodies: Construction of a Heavy Chain Variable Region−Specific cDNA Library,” Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:5728−32,1989年8月; Michelle Alting−Mees et al.,“Monoclonal Antibody Expression Libraries: A Rapid Alternative to Hybridomas,” Strategies in Molecular Biology 3:1−9,1990年1月)。
【0107】
広汎なバラエティの分析が、Fkhsf(または本明細書中で上記のFkhsfの突然変異形態)に対して反応性である抗体の存在を決定するのに利用され得る、例えば、逆電流免疫電気泳動、放射免疫検定法、放射免疫沈澱、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)、ドットブロット分析、ウエスタンブロット、免疫沈澱、阻害分析または競合分析、およびサンドイッチ分析(米国特許4,376,110および4,486,530; Harlow and Lane (eds.),Antibodies: A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988を参照のこと)。
【0108】
適切な抗体が一旦得られると、この抗体は、当業者に周知の多くの技術により単離または精製され得る(Harlow and Lane (eds.),Antibodies: A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988を参照のこと)。適切な技術として、ペプチドまたは蛋白質親和性カラム、HPLCまたはRP−HPLC、プロテインAまたはプロテインGカラムでの精製、またはこれらの技術のいずれの併用が挙げられる。
【0109】
本発明の抗体は、免疫系の調節のみならず、診断テスト(例えば、FKHsfまたはFkhsf蛋白質またはペプチドの存在の決定)、治療目的、または蛋白質の精製にも用いられ得る。
【0110】
c.突然変異体Fkhsf
本明細書中および下記の実施例で述べる通り、Fkhsfの改変されたバージョンは、Fkhsfの正常な活性を抑制するのに利用され得、それにより、免疫系を調節する(一般に、上記核酸分子および蛋白質を参照)。
【0111】
さらに、FKHsfまたはFkhsfの突然変異体または改変された形態は、広汎なバラエティのインビトロでの分析(例えば、色々なモデルにおけるこのような蛋白質の効果を検査するため)、または抗体の開発のために利用される。
【0112】
3.核酸分子
本発明の他の局面では、免疫系を調節できる核酸分子を提供する。例えば、一つの実施形態において、特にFKHsfまたはFkhsf核酸配列、または突然変異体FKHsfまたはFkhsfの発現を抑制するアンチセンス オリゴヌクレオチド分子を提供する(一般に、Hirashima et al.in Molecular Biology of RNA: New Perspectives (M.Inouye and B.S.Dudock,eds.1987 Academic Press,San Diego,p.401);Oligonucleotides: Antisense Inhibitors of Gene Expression (J.S.Cohen,ed.,1989 MacMillan Press,London); Stein and Cheng,Science 261:1004−12,1993; WO 95/10607; 米国特許5,359,051; WO 92/06693;およびEP−A2−612844を参照のこと)。要するに、このような分子は、転写されたFkhsf mRNA配列の領域を有するWatson−Crick塩基対に相補的で、且つWatson−Crick塩基対を形成できるように構築される。得られた二本鎖核酸はmRNAの次のプロセシングと干渉し、蛋白質の合成を阻止する。
【0113】
本発明の他の局面において、FKHsfまたはFkhsf、または突然変異型FKHsfまたはFkhsfを抑制できるリボザイムを提供する。本明細書中で用いる場合、「リボザイム」とは特異認識のアンチセンス配列、およびRNA−切断酵素活性を含むRNA分子を含むことを意図する。この触媒鎖は、より高い化学量論の濃度で目標RNA中の特定の部位を切断する。本発明において、広汎なバラエティのリボザイムが利用され得る、例えば、ハンマーヘッドリボザイム(例えば、Forster and Symons,Cell 48:211−20,1987;Haseloff and Gerlach,Nature 328:596−600,1988;Walbot and Bruening,Nature 334:196,1988;Haseloff and Gerlach,Nature 334:585,1988により記載される);ヘアピンリボザイム(例えば、Haselhoff et al.米国特許5,254,678,1993年10月19日発行およびHempel et al.欧州特許公報0 360 257,1990年3月26日発行);およびTetrahymenaリボソームRNAベースのリボザイム(Cech et al.米国特許4,987,071)。本発明のリボザイムは、通常RNAからなる、ただしDNA、核酸アナログ(例えば、ホスホロチオエート)、またはそのキメラ(例えば、DNA/RNA/RNA)からも構成され得る。
【0114】
4.ラベル
FKHsfまたはFkhsf、(およびその突然変異型)、または、上記および下記いずれの候補分子は、例えば、蛍光分子、トキシン、および放射性核種等の色々な化合物でラベル付けができる。蛍光分子の代表的な例として、フルオレセイン、Phycobili蛋白質、例えば、フィコエリトリン、ローダミン、テキサスレッドおよびルシフェラーゼが挙げられる。トキシンの代表的な例として、リシン、アブリン、ジフテリアトキシン、コレラトキシン、ゲロニン、アメリカヤマゴボウ抗ウイルス蛋白質、トリチン、Shigellaトキシン、およびPseudomonasエキソトキシンAが挙げられる。放射性核種の代表的な例として、Cu−64、Ga−67、Ga−68、Zr−89、Ru−97、Tc−99m、Rh−105、Pd−109、In−111、I−123、I−125、I−131、Re−186、Re−188、Au−198、Au−199、Pb−203、At−211、Pb−212およびBi−212が挙げられる。なお、上記の抗体は、リガンド結合対の1パートナーもラベル付けまたは結合体化できる。代表的な例として、アビジン−ビオチン、およびリボフラビン−リボフラビン結合蛋白質が挙げられる。
【0115】
本明細書中に記載される分子を、上記の代表的なラベルと結合体化または上記の代表的なラベルでラベル付けする方法は、当該業者により容易に達成され得る(Trichothecene Antibody Conjugate、米国特許4,744,981;Antibody Conjugate、米国特許5,106,951;Fluorogenic Materials and Labeling Techniques、米国特許4,018,884;Metal Radionuclide Labeled Proteins for Diagnosis and Therapy、米国特許4,897,255;およびMetal Radionuclide Chelating Compounds for Improved Chelation Kinetics、米国特許4,988,496を参照のこと;Inman,Jakoby and Wilchek(eds.),Methods In Enzymology,Vol.34,Affinity Techniques,Enzyme Purification:Part B、Academic Press,New York,1974,p.30もまた参照のこと;Wilchek and Bayer,「The Avidin−Biotin Complex in Bioanalytical Applications,」Anal.Biochem.171:1−32,1988もまた参照のこと)。
【0116】
医薬組成物
上記の通り、本発明は、色々な医薬組成物も提供する、それには、免疫系を調節する一つの上記の分子および薬学上または生理学上許容される担体、賦形剤または希釈剤が含まれる。一般に、このような担体は、使用する投与量と濃度でレシピエントに無毒であるべきである。通常、このような組成物の調製は、治療剤に緩衝剤、抗酸化剤(例えばアスコルビン酸)、低分子量(約10残基以下)ポリペプチド、蛋白質、アミノ酸、炭水化物(ブドウ糖、ショ糖またはデキストリン)、キレート剤(例えばEDTA)、グルタチオンおよび他の安定剤および賦形剤を配合する。中性緩衝化生理食塩水または非特異的血漿アルブミンと混合した生理食塩水は適切な希釈剤である。好ましくは、医薬組成物(または「医薬品」)を消毒して、無発熱性物質の型で提供する。
【0117】
なお、本発明の医薬組成物は、色々な異なるルートによる投与のために調製され得る。また、本発明の医薬組成物は、そのような医薬組成物の使用に関する指示書を提供する包装材料と共に容器に入れ得る。一般に、このような指示書には、薬剤濃度を記載した具体的な表記、特定の実施形態では、医薬組成物の再構築に必要とされ得る相対量の賦形剤成分または希釈剤(例えば、水、生理食塩水またはPBS)が含まれている。
【0118】
治療の方法
本発明はまた、免疫系を調節する方法を提供する。この免疫系を調節する本明細書中に記載される分子を使用することにより、温血動物における広汎なバラエティの状態を容易に治療または予防できる。治療され得る温血動物の実例は、脊椎動物と哺乳類の両方を含み、例えば、ヒト、馬、牛、豚、羊、犬、猫、ラットおよびマウスが挙げられる。このような方法は、変化した免疫系を有する患者において治療価値を有し得る。これには色々な免疫不全症候群を有する化学治療を受けてる患者、およびT細胞が媒介した自己免疫疾患を有する患者が含まれる。治療価値はまた、ワクチンアジュバントとしての有用性から認識され得る。
【0119】
分子の型に依存する治療分子は、色々な処方で色々なルートを介して投与され得る。例えば、一つの実施形態として有機分子を経口ルートまたは経鼻ルート、または注射(例えば、筋肉内、静脈内等)で投与される。
【0120】
1つの局面において、免疫系を調節する方法を提供する、それには、リンパ系細胞に免疫系を調節する分子の発現を指向するベクターを導入し、そのベクターを含む細胞を温血動物に投与する工程を包含する。他の関連する実施形態には、そのベクターは希望の目標部位(例えば、骨髄)に直接投与される。
【0121】
このような治療目的にウイルスベクターおよび非ウイルス ベクターの両方を含む広汎なバラエティのベクターを利用できる。適切なウイルス ベクターの代表的な例として、疱疹ウイルス ベクター(例えば、米国特許5,288,641)、アデノウイルスベクター(例えば、WO 94/26914、WO 93/9191 WO 99/20778;WO 99/20773;WO 99/20779;Kolls et al.PNAS 91(1):215−19,1994;Kass−Eisler et al.PNAS 90(24):11498−502,1993;Guzman et al.Circulation 88(6):2838−48,1993;Guzman et al.Cir.Res.73(6):1202−07,1993;Zabner et al.Cell 75(2):207−16,1993;Li et al.Hum Gene Ther.4(4):403−09,1993;Caillaud et al.Eur.J.Neurosci.5(10):1287−91,1993;Vincent et al.Nat.Genet.5(2):130−34,1993;Jaffe et al.Nat.Genet.1(5):372−78,1992;およびLevrero et al.Gene 101(2):195−202,1991)、アデノ随伴ウイルスベクター(WO 95/13365;Flotte et al.PNAS 90(22):10613−617、1993)、バキュロウイルスベクター、パルボウイルスベクター(Koering et al.Hum.Gene Therap.5:457−63,1994)、ポックスウイルスベクター(Panicali and Paoletti,PNAS 79:4927−31,1982;およびOzaki et al.Biochem.Biophys.Res.Comm.193(2):653−60,1993)、およびレトロウイルス(例えば、EP 0,415,731;WO 90/07936;WO 91/0285、WO 94/03622;WO 93/25698;WO 93/25234;米国特許5,219,740;WO 93/11230;WO 93/10218)が挙げられる。異なるウイルスまたは非ウイルス供与源由来の異なる構成成分(例えば、プロモーター、エンベロープ配列等)の混合物を含むウイルスベクターも同じく構築される。色々な実施形態において、ウイルスベクター自体、またはウイルスベクターを含むウイルス粒子を下記の方法および組成物に利用できる。
【0122】
本発明の他の実施形態において、免疫系を調節する分子をコードする核酸分子(例えば、突然変異体 Fkhsf、またはFkhsfを切断するアンチセンスまたはリボザイム分子)は色々な代替技術で投与できる、例えば、ポリ−L−リシンDNA複合体と結合体化したアジアルーソムコイド(ASOR)(Cristano et al.PNAS 92122−126,1993)、死菌アデノウイルスに連結されたDNA(Curiel et al.Hum.Gene Ther.3(2):147−54,1992)、サイトフェクチン−媒介導入(DMRIE−DOPE,Vical,California)、直接DNA注射(Acsadi et al.Nature 352:815−18,1991);DNAリガンド(Wu et al.J.of Biol.Chem.264:16985−987,1989);リポフェクチン(Felgner et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7413−17,1989);リポソーム(Pickering et al.Circ.89(1):13−21,1994;およびWang et al.PNAS 84:7851−55,1987);微粒子銃(Williams et al.PNAS 88:2726−30,1991);および蛋白質自体をいずれか単独でコードする核酸の直接送達(VileおよびHart,Cancer Res.53:3860−64,1993)、またはPEG−核酸複合体を利用する送達が挙げられる。
【0123】
本発明のベクターにより発現され得る分子の代表的な例は、リボザイムおよびアンチセンス分子が挙げられる、いずれも上記に詳しく討論されている。
【0124】
当該業者に明白となるように、投与の量と頻度は当然、患者の処置されるべき症状の性質および重篤度、希望する反応、状態等のような因子に依存する。通常、組成物は上記の通り色々な技術で投与され得る。
【0125】
以下の実施例は説明の為であり、限定するものではない。
【実施例】
【0126】
実施例1
Scurfy 突然変異に応答する遺伝子の同定
A.Scurfy遺伝子のクローニング
オリジナルのscurfy突然変異は、1949年にOak Ridge National Laboratory(ORNL)に寄託した部分的近交系のMRにて自然発生させた。戻し交雑分析をマウスScurfy突然変異を含むX染色体の原動体周囲領域をファインマップするために用いた。同じ領域をカバーする実質的地図は、重なる酵母と細菌の人工染色体(YACsおよびBACs)の単離を経て同時に産生させた。候補領域は一旦、約500キロ塩基対(kb)以下に狭まると、大規模のDNAシークエンシングを、4つの重複BACクローンで行う。この500kb領域における全ての転写ユニットは、配列データベース検索とコンピュータエクソン予測プログラムの適用の組み合わせを経て同定された。次に候補遺伝子は、正常およびScurfy−誘導RNAサンプルより、逆転写−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)手法で得られcDNAsの配列を比較しScurfy−特異突然変異をスクリーンした。一つの遺伝子(本明細書中でFkhsfと呼ばれる)において、正常cDNAに対し二つの塩基対(bp)挿入がScurfy cDNAのコード領域に見られた。Scurfy突然変異を含むいくつかのマウス系のゲノムDNAから誘導されたPCR生成物のDNA配列を比較することにより、挿入が確認された。また、2bpの挿入はScurfyサンプルのみにしか見られなかった、これをScurfy欠損の可能な原因と確証した。
【0127】
マウスFkhsf遺伝子は、BACクローン8C22に含まれ、完全に配列決定されている。それは約14kbに及び、11のコードエクソンを含む。エクソン ブレークの位置は、最初にGenScanエクソン予測プログラムを用いて、ゲノムDNA配列のコンピュータ分析により同定され、次にエクソン位置は、正常マウス組織から誘導されたcDNA配列とゲノム配列とを直接比較することにより確認した。
【0128】
得られたcDNAの長さは2160 bpであり、コード領域は1287bpに及び、これは429のアミノ酸の蛋白質をコードする。図1はマウスFkhsf cDNAのヌクレオチド配列を示す、翻訳は、259位で始まり、1546位で終わると予測する。図2は、マウスFkhsfのアミノ酸配列を示す。
【0129】
B.Fkhsfトランスジェニックマウスの産生 Scurfy表現型の本当の原因としてのFkhsf遺伝子の正体を、トランスジェニックマウスにて確認した。要するに、Fkhsf遺伝子の約7kbコード領域、および上流の隣接配列の約20kbおよび下流配列の約4kbを含む正常ゲノムDNAの30kb断片(図5)を正常マウスの単一細胞胚に微量注射した。それぞれ区別可能な組込みを有する五匹の個別の創始動物を産生し、各トランスジェニック系統からの雄の動物を雌のsfキャリアと交配した。導入遺伝子(正常 Fkhsf)およびsf突然変異(突然変異体 Fkhsf)の両方を有する雄の後代を分析した。
【0130】
分析は、ラント症候群、鱗状皮膚、毛不正常性及び他のscurfy表現型のホールマークに対する動物検査からなる。また、リンパ系組織(胸腺、脾臓およびリンパ節)を採集し、その大きさおよび細胞数を検査し、正常動物およびscurfyマウスと比較した。全五匹のトランスジェニック系統について、導入遺伝子を有する雄のsf 後代は、大きさと体重が正常であらゆる点において健康である。これらのトランスジェニックマウスにおけるリンパ節サイズは正常動物と類似し(またはより小さい)(図6)、活性化されたT細胞の徴候がない。これらのパラメーターはsfマウスと極端異なり、正常Fkhsf遺伝子の付加は、scurfyマウスにおいて見出される欠損を克服することを示し、従って、Fkhsf 遺伝子における突然変異がScurfy病の原因であることを確認した。
【0131】
実施例2
FKHsf cDNAの生成
完全マウスFkhsf蛋白質をコードする相補的なDNA(cDNA)は、逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)手法より得られる。より具体的には、第一鎖cDNAを適切な供与源(例えば、マウス脾臓)からの全RNA(5μg)のオリゴ dTプライミング、および標準条件(例えば、Gibco/BRL SuperScript kit)下、逆転写酵素用いる伸長によって生成させる。次に第一鎖cDNAのアリコートを前方向および逆方向のプライマー(前方向プライマー:GCAGATCTCC TGACTCTGCC TTC;逆方向プライマー:GCAGATCTGA CAAGCTGTGT CTG)(0.2 mMの最終濃度)、60 mM Tris−HCl、15 mM 硫酸アンモニウム、1.5 mM 塩化マグネシウム、0.2 mM各dNTPおよび1単位のTaqポリメラーゼの存在下、35サイクルのPCR(94℃ 30秒、63℃ 30秒、72℃ 2分)を行う。
【0132】
実施例3
マウスFKHsfに対するヒトオルソログの生成
完全 FKHsf蛋白質をコードしたヒトFKHsf cDNAは、実施例2に記載されるのと本質的に同じ手法で得られる。特に、全脾臓RNAから始め、下記オリゴヌクレオチドプライマー(前方向プライマー:AGCCTGCCCT TGGACAAGGA C;逆方向プライマー:GCAAGACAGT GGAAACCTCA C)、および60℃アニーリング温度の他は上記と同じPCR条件を利用する。
【0133】
図3は、今まで得た1869bp cDNA(1293bpコード領域を含む)のヌクレオチド配列を示す、翻訳は189位で始まり、1482位で終わると予測される。図4は、431アミノ酸を有するヒトFKHsf 蛋白質の配列を示す。ヒト遺伝子の予測コード領域とマウスcDNA配列との比較は、殆ど同じのエクソン構造および全蛋白質にわたって86.1% アミノ酸配列同一性を示す。
【0134】
実施例4
Scurfy突然変異を検出する方法
上記の通り、Scurfy突然変異は、元来sfおよび正常マウスRNAサンプルのRT−PCRより誘導されたcDNAを直接シークエンシングすることによって発見され、ゲノムDNAと同じ領域をシークエンシングすることによって確認された。突然変異の性質(即ち2bpの挿入)は、それ自体が多数の異なる突然変異検出分析をさせる。先ずはオリゴヌクレオチドプローブのディファレンシャルハイブリダイゼーションに基づく。このようなハイブリダイゼーション−ベースの分析は、アレイ特異的発現の定量分析を可能にする。
【0135】
例として、360 bp DNA断片は、下記のオリゴを用いて、第1鎖cDNAから増幅される:
DMO5985(前方向):CTACCCACTGCTGGCAAATG(図1のヌクレオチド825−844)
DMO6724(逆方向):GAAGGAACTATTGCCATGGCTTC(ヌクレオチド1221−1199)。
【0136】
PCR生成物を1.8%アガロースゲルで泳動し、ナイロン膜に転写して、Scurfy−特異的2bp挿入部位に対応する領域に相補的である末端ラベル付けオリゴヌクレオチドでプローブする。下記オリゴヌクレオチド(2bp挿入部位は太線で示した)を用いて2つの別々のハイブリダイゼーション反応を行い、正常なPCR生成物およびScurfy PCR生成物を検出する:
【0137】
【化1】
【0138】
Scurfy突然変異は、コールドシングルストランドコンホメーション多型(cold Single−Strand Confomation Polymorphism)(cSSCP)分析によっても検出され得る。この分析において、上記と同じPCR生成物を、鎖変性後に、20%アクリルアミド(TBE)ゲルで泳動する。Scurfy挿入物は、正常配列に対して鎖移動度におけるシフトを起こし、そしてエチジウムブロマイドで染色した後に、別々の鎖が検出される。
【0139】
実施例5
FKHsf遺伝子発現
半定量RT−PCRを広汎なバラエティの組織と細胞株におけるマウスおよびヒトFkhsf遺伝子発現のパターンの分析に用いた。発現のレベルは、遍在して発現したDAD−1遺伝子に正規化される。要するに、Fkhsf遺伝子は、胸腺、脾臓、分類されたCD4+とCD4−CD8− T−リンパ球、および腎臓、脳、および色々なマウスとヒトのT−細胞株およびヒト腫瘍を含む、これまでに検査された殆ど全ての組織において、極低いレベルで発現される。しかし、発現の欠如は、新しく分類されたマウスB−細胞に見られた。
【0140】
予想通り、RT−PCR分析において、正常組織 対 Scurfy組織における発現レベルの差は見られなかった。
【0141】
実施例6
FKHsfの生体外表現
マウスおよびヒトの全長のFkhsf cDNA、およびこのcDNAの色々な小領域を、哺乳類の細胞(例えば、ヒトJurkat T−細胞株)、E.coliまたは酵母において発現されるベクターにクローン化する。E.coli系または酵母系を、Fkhsf−特異抗体(下記参照)を惹起するための蛋白質の生産に用い得る。
【0142】
実施例7
抗−FKHsf 抗体の作製
実施例6記載のベクターから発現される蛋白質を、FKHsf特異抗体の作製のために適当な動物に免疫するために用いる。全長蛋白質または切断された蛋白質のいずれかをこの目的に使う。例えば、E.coli等の細菌、昆虫細胞または哺乳類の細胞から蛋白質が得られる。動物の種類として、マウス、兎、モルモット、ニワトリなどが挙げられる。生化学的特徴付け(免疫沈澱およびウェスタンブロッティング)により測定した場合、FKHsfに特異的な兎抗血清が産生された。
【0143】
実施例8
FKHsf遺伝子の機能の分析
FKHsf蛋白質の機能の損失がscurfy動物において観察される表現型(衰弱、過剰免疫応答および死亡)を生じるので、FKHsf蛋白質の過剰表現を評価する分析について述べる。トランスジェニック動物(実施例1に記載)に若干の異なるパラメーターを用いて免疫能の状態を検査する。動物は、リンパ節および胸腺に存在するリンパ系細胞の数(図7)およびT細胞のインビトロでの刺激に対する応答性(図8)について検査する。
【0144】
Scurfy突然変異動物は、リンパ節において、正常動物よりも約二倍多い細胞を有するが、過剰なレベルの正常FKHsf蛋白質を発現したマウスでは約1/3の細胞を含む(図7)。また、胸腺細胞の数は、標準抗血清を用いたフローサイトメトリーにより評価した場合、その細胞表面表現型と同様に(図示してない)、正常であり(図7)、このことは、過剰なFKHsf蛋白質に関係する発生異常がないことを示す。
【0145】
さらに、正常な動物、scurfy動物およびトランスジェニック動物を、T細胞刺激に対する増殖応答について検査する。CD4+ T細胞を、CD3およびCD28に対する抗体と反応させ、その増殖応答を放射性チミジン取り込みで測定する。scurfy細胞のみが刺激なくても分裂するが、正常細胞は刺激後よく応答する。FKHsfトランスジェニック細胞も刺激に応答するが、この応答は正常細胞の応答ほど顕著ではない(図8)。これは、過剰のFKHsfを発現するCD4+ T細胞が、刺激に応答する能力が低下していることを示す。
【0146】
実施例9
ヒトFKHsf cDNA配列はJM2に相関する
ヒトFKHsf cDNA配列の改変バージョンは、GenBank 公共配列データベースに存在する。この配列はJM2(GenBank acc.# AJ005891)と称し、エクソン予測プログラムをFKHsf遺伝子を含むゲノム配列に適用した結果である(Strom,T.M.et al.,未公開 GenBank acc.# AJ005891参照)。これに反し、FKHsf cDNAの構造は、実験的に決定されている。Genetics Computer Group(GCG;Madison,USA) Wisconsin配列分析パッケージのGAPプログラムを、2つの配列の比較に用い、その差異を図9に示す。2つの配列の5’端は、ゲノムDNA配列内でその位置が異なり、FKHsfの第二コードエクソンはJM2から省略され、FKHsf遺伝子の最終イントロンは、JM2 配列にスプライスされていない。これらの差異は、FKHsfに対してより短いアミノ末端領域を有するJM2蛋白質、およびカルボキシ末端におけるフォークヘッド領域内に大きな挿入物(下記参照)を生じる。
【0147】
実施例10
FKHsf蛋白質は、種間で保存されている
FKHsf蛋白質は、機能的ドメインを示し得る配列モチーフに基づき部分領域に分け得る。FKHsfにおける二つの主なモチーフは、蛋白質の中間部分におけるC2H2クラスの単一ジンクフィンガー(ZNF)、および蛋白質のカルボキシ末端におけるフォークヘッド(または羽付き螺旋)ドメインである。FKHsfと他の蛋白質と間の相同性の程度を特徴付けるため、蛋白質を4領域まで分けた:
アミノ末端ドメイン:図2の残基1−197 図4の残基1−198
ジンクフィンガードメイン:図2の残基198−221 図4の残基199−222
中間ドメイン:図2の残基222−336 図4の残基223−336
フォークヘッドドメイン: 図2の残基337−429 図4の残基337−43
1。
【0148】
DNAStar配列分析パッケージよりMultiple Sequence Alignmentプログラムを用いて、Lipman−Pearsonアルゴリズムを使用して、これらの4ドメインを経たヒトFKHsf蛋白質とマウスFkhsf蛋白質との間の類似性の程度を決定した。結果は図10に示す。この類似性の指数は82.8%〜96.4%の範囲であり、この蛋白質が非常に高く種間で保存されていることを示す。
【0149】
実施例11
新規なFKHsf相関遺伝子の同定
FKHsf遺伝子配列のユニークな特徴は、フォークヘッド含有分子の同じサブクラスに入る他の新規な遺伝子(および蛋白質)を同定するために用いられ得る。FKHsf蛋白質は、フォークヘッドドメインのアミノ末端側に単一のジンクフィンガードメインを有すること、および、フォークヘッドドメインのカルボキシ末端にユニークなところがある。縮重PCRアプローチを、フォークヘッドドメインの上流にジンクフィンガー配列を含む新規な遺伝子を単離するために取り得る。例として、下記縮重プライマーを合成した(縮重の位置を括弧で示し、“I”はヌクレオシドイノシンを示す):
順方向プライマー:CA(TC)GGIGA(GA)TG(CT)AA(GA)TGG
逆方向プライマー:(GA)AACCA(GA)TT(AG)TA(AGT)AT(CT)TC(GA)TT。
【0150】
順方向プライマーはジンクフィンガー配列内の領域に対応し、逆方向プライマーはフォークヘッドドメインの中間の領域に対応する。これらのプライマーを、色々なヒト組織(肝臓、脾臓、脳、肺、腎臓等を含む)から実施例2のように生成された第一鎖cDNAを増幅するために用いた。下記PCR条件が用いられた:最終濃度0.2mMの順方向プライマーおよび逆方向プライマー、60mM Tris−HCl、15mM 硫酸アンモニウム、1.5mM 塩化マグネシウム、0.2mM 各dNTPおよび1単位のTaq重合酵素を、35サイクル(94℃ 30秒、50℃ 30秒、72℃ 2分)に供した。PCR生成物を、1.8%アガロースゲル(1×TAE中で泳動)上で可視化し、TAクローニンベクター(Invitrogen,Carlsbad,CA)にサブクローン化した、個別のクローンを配列決定し、全長cDNAを更に特徴付けするために用いた。
【0151】
あるいは、FKHsf遺伝子のユニーク領域(即ち、“アミノ末端”ドメインおよび“中間”ドメイン)は、ハイブリダイゼーションによりcDNAライブラリをスクリーニングするために用い得る。色々なヒト組織および/またはマウス組織から誘導され、λファージベクター(例えば、λgt11)中で増殖されたcDNAライブラリを、アガロースにプレートして、溶菌斑をナイロン膜に移し、FKHsf遺伝子のユニーク領域から誘導された断片でプローブした。高ストリンジェンシー条件(例えば、5×SSPE、5×Denhardt’s溶液、0.5%SDS中65℃でのハイブリダイゼーション、0.1×SSPE、0.1% SDS中65℃での洗浄)下、極近く相関する配列だけハイブリッド形成が期待される(即ち、90−100%相同性)。低ストリンジェンシー下、例えば45℃〜55℃にて上記と同じ緩衝剤中でのハイブリダイゼーションおよび洗浄では、FKHsfに関する遺伝子(65−90%相同性)を同定し得る。FKHsfのユニーク配列で公共データベースを検索して得られた結果に基づき、低〜中度のストリンジェンシーハイブリダイゼーション実験を経て同定されたいずれの遺伝子も、“FKHsfファミリー”の新規なメンバーを代表することが期待される。
【0152】
実施例12
野生型Foxp3遺伝子の過剰発現は末梢T細胞数を減少する結果になる
scurfyマウスのオリジンナル育種系統を、Oak Ridge National Laboratory(ORNL)から得、その後、帝王切開によりSPF条件へと誘導した。トランスジェニックマウスを、DNX Transgenic Services(Cranbury,NJ)による卵母細胞マイクロインジェクションにより産生した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。2826マウス系について、30.8kbコスミド構築物を、注入のためにマウスBAC K60から産生した。このコスミドは、5’配列の約18kbpおよび3’配列の4kbpと共に全Foxp3遺伝子が含まれている。遺伝子の発現は組織分布に関して内在性遺伝子の発現と平行である(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。lck−Foxp3トランスジェニック動物を、発現を駆動するlckプロモーターを用いて産生した(Garvin et al.,Int.Immunol 2(2):173,1990)。全ての研究に、トランスジェニックマウスおよびscurfyマウスの両方をC57B1/6バックグランド(JAX)に4−6世代戻し交雑した。戻し交雑の際、応答性または表現型の差異は見られなかった。ノーザンブロット分析を、以前に記載されたように行った(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。
【0153】
Foxp3トランスジェニックマウスに関わる最初の実験は、分別可能な初代動物から生成した5/5系において、野生型Foxp3導入遺伝子の発現がsf/Y変異株マウスにて疾患を予防することを示した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。更なる分析は、導入遺伝子のコピー数が、mRNAレベルにおける遺伝子の発現と直接相関することを示す(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。これは導入遺伝子構築物が5’配列の実質部分および多くの調節性領域を含む大ゲノム断片よりなった事実が原因であろう。色々なトランスジェニック系を分析すると、Foxp3遺伝子の発現とリンパ節細胞数との間に直接関係があったことも明らかになる(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。導入遺伝子のコピー数と細胞数との間の関係が、初代のうちの3つについて示され、scurfy変異株動物(sf/Y)と正常同腹子対照(NLC)を比較した(下記表1参照)。トランスジェニック(2826系,1292系および2828系)、正常同腹子対照およびscurfy変異株(sf/Y)マウスからのリンパ性細胞数を、齢が一致した(4週齢)代表的なマウスからの色々な組織で決定した。およその導入遺伝子コピー数を、サザンブロット分析により決定し、これは、Foxp3遺伝子発現とよく相関した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。トランスジェニックマウスの脾臓細胞数には劇的でないが一致した差異が存在するが、胸腺細胞数は、顕著には影響されていない。特に注してない限り、簡略のため、残りの実験に2826トランスジェニック系を用いた。この系からの動物は一般に健康でSPF条件下で一年より長く生存する。その系は約16コピーの導入遺伝子があり、ノーザンブロット分析は、リンパ系組織の内在性遺伝子のレベルの10−20倍で表された(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。導入遺伝子は、内在性遺伝子のように、非リンパ系組織にて僅かしか発現せず、これはおそらく、その内在性プロモーターの制御下での発現の結果である。この系からのマウスにおけるリンパ節細胞数は正常の15−50%で、年齢につれて細胞数が蓄積する。脾臓細胞数はあまり激変しないが、一般に減少して、正常の25−90%である。
【0154】
【表1】
【0155】
実施例13
Scurfinトランスジェニックマウスの胸腺表現型
胸腺選択におけるFoxp3遺伝子の役目は未だ不明である。スーパー抗原特異的Vβ保有胸腺細胞の欠失は、sf/Yトランスジェニックマウスおよび2826トランスジェニックマウス共に正常のようである。これと一致して、それ自体の内在性プロモーターを用いたFoxp3遺伝子の過剰発現(2826系)も胸腺の発育または選択における如何なる明白な変化も見られない。主な表現型サブセット中の胸腺細胞の数(表I)およびその分布は、同腹子対照動物と区別できない。胸腺組織、リンパ節組織および脾臓組織を上記のように集め(Clark et al.,Immunol 162:2546,1999)、染色緩衝剤(1% BSA、0.1% アジ化ナトリウム/PBS)で細胞密度20×106/mLに再懸濁した。細胞アリコートを2%正常マウス血清(Sigma)で処理して非特異結合を遮断してから、下記フルオロクロム結合体化抗マウスモノクロナール抗体(mAb):CD3、CD8β、CD4、CD25、IgG2a対照(Caltag Laboratories,Burlingame,CA);CD28、CD45RB、CD44、CD62L、CD69、CD95(PharMingen,San Diego,CA)の併合剤で氷の上で30分間インキュベートすることによって染色した。約105細胞の蛍光強度をMoFloTMフローサイトメトリー(Cytomation,Fort Collins,CO)によりヨウ化プロピジウム(10μg/mL)を加えて死亡細胞を排除して検査した。
【0156】
CD4−8−サブセットの更に詳しい検査は、γ−δ細胞およびCD25+細胞の正常分布も示す。重要なことは、成熟マーカーCD69およびHSAを発現するCD4+8−胸腺細胞の画分は2826および対照動物にて同じであり、成熟プロセスが正常であることを示唆する。
【0157】
胸腺単独におけるFoxp3遺伝子の過剰発現は、上記2826マウスからの顕著に異なる表現型を有する。lck近位プロモーターの制御下で胸腺においてFoxp3選択的発現するトランスジェニックマウス(16.5および8.3)を、sf/+キャリア雌と交配させた。胸腺特異導入遺伝子を持つ雄scurfyマウス(sf/Y)(16.5および8.3)は、非トランスジェニック同腹子と同じ時間および同じ方式で疾患に負ける。その内在性調節性配列の制御下でFoxp3を発現するSf/Yトランスジェニック動物(2826)は疾患に負けた。細胞数は、野生型Foxp3遺伝子に加えて導入遺伝子を持ったマウスから誘導される。
【0158】
胸腺のみに(lck近位プロモーターの制御下で)Foxp3遺伝子を発現するトランスジェニック動物は、sf/Yマウスを疾患から助けられない(下記表2参照)。2匹別々の初代動物を、疾患を防止するためにscurfyキャリア雌と交配させた。いずれの場合においても、lck近位プロモーター−Foxp3導入遺伝子を持つsf/Yマウスは急性リンパ増殖性疾患を発症し、重篤度および時間経過において非トランスジェニックsf/Y兄弟と同じであった。いずれの場合においても、導入遺伝子の発現は、胸腺に限られ、脾臓を含む末梢器官にて検出できる発現がなかった。ノーザンブロット分析を実施例1と同じく行った。さらに、lckに駆動される導入遺伝子の胸腺発現は、実質的に2826トランスジェニック動物でのその遺伝子または正常同腹子対照マウスにおける内在性遺伝子より大きかった。従って、sf/Yマウスに見られる致命性リンパ増殖性疾患は、胸腺におけるscurfin媒介の発育欠損の結果として生じない。
【0159】
【表2】
【0160】
lckに駆動される導入遺伝子を保有するトランスジェニック(非sf)動物は、一般に正常に見えるが、胸腺における導入遺伝子の高度発現は、正常(非sf)動物にて表現型の結果を有さない。導入遺伝子の発現が顕著に増加した以外は正常なマウスは、二重ポジティブ胸腺細胞%が相対的に減少して、二重ネガティブ(DN)細胞%が対応して増加し、全胸腺細胞数の減少を来たす(表2参照)。T細胞発生は、これらの動物にも発生する、それはCD4単ポジティブ細胞およびCD8単ポジティブ細胞の生成、およびリンパ節と脾臓との両方に比較的正常数の末梢T細胞が存在することにより評価される(表2参照)。胸腺由来のCD4+8−細胞におけるCD69発現は、トランスジェニック同腹子および野生型同腹子に類似し、ポジティブ選択がおそらく正常に進行することを示唆するが、DN区画内では、CD25を発現する細胞の画分は野生型動物と比較して減少される。これらのトランスジェニック動物は、胸腺区画内でのFoxp3遺伝子の過剰発現が特に胸腺発生を変化し得るが、末梢T細胞活性の調節に影響はないようであることを示す。
【0161】
実施例14
Scurfinトランスジェニックマウス由来の末梢T細胞の変化した表現型
2826マウスにおける末梢T細胞数の減少に加えて、NLCに対するリンパ節および脾臓の両方におけるCD4+8−細胞%のわずかな減少がある。CD3レベルは、末梢T細胞にて正常であるようであるが、変化された発現レベルを有する複数の他の表面マーカーがある。トランスジェニックマウスにおけるCD4+8−細胞について、最も一致する変化は、CD62LとCD45RBの発現の小さな減少およびCD95の発現の増加である。比較すると、sf変異株動物由来の細胞に甚だ異なる表現型がある。これらのマウス由来のCD4+8−細胞は、大きく、そして明確に活性化されている。それらは主にCD44H1、CD45RBLO、CD62LLOであり、部分的にCD69+である(Clark et al.,Immunol 162:2546)。
【0162】
CD4−8+細胞数は、scurfinトランスジェニックマウスの脾臓およびリンパ節の両方でも減少した。この減少は、代表的には、CD4+8−区画における減少(25−50%)より激烈である(50−75%)。CD4−8+T細胞は、NLCと比較して細胞表面におけるCD62L、CD45RBおよびCD95のレベルにおいて、比較的少数の様様な変化を呈する。CD4+8−T細胞とは対照的に、CD44HIでもあったCD4−8+T細胞の%はより顕著に増加する。全体から言えば、CD4−S+細胞は、かれらを特にナイーブ、活性化または記憶であると特徴付けるレベルで表面マーカーを発現しない。
【0163】
実施例15
Scurfinトランスジェニックマウスの組織学分析
2826マウスにおける末梢T細胞は明らかに減少するが、リンパ系器官の構造も混乱したかの決定を行った。主なリンパ系器官(胸腺、リンパ節および脾臓)の組織学検査は、最も顕著な変化は、腸間膜リンパ節および末梢リンパ節に見られることを示した。組織学分析用の組織を生後約8週齢のマウスから摘出し、緩衝された10%ホルマリンに直ちに固定した。パラフィン包埋片をヘマトキシリンおよびエオシンで染色処理して、代表的マウスにて組織病理学比較を行った。期待通り、胸腺は比較的正常のようであり、胸腺髄質の大きさがやや減少するが、十分確定された皮質−髄質接合部がある。トランスジェニック動物は、より小さい末梢リンパ節を有し、強く正常に分布したリンパ小節が欠け、小節と小節間区域との間に鮮明な縁が欠け、正常同腹子対照マウスのリンパ節に見られるものより明らかな空洞がある。脾臓およびパイエル板の大きさおよび微小構造がほぼ正常であるようであると言えども、全細胞数は緩やかに減少し、これらの組織の胚中心の証明がないかまたは少ない。ここで、注目された変化は、リンパ節に発育がない複数の他の目標変異と区別できる細胞下(hypocellular)状態を反映する。従って、T細胞は明らかに正常な方式で発育できるが、その末梢リンパ性組織内の代表、特にリンパ節は、実質的に減少している。
【0164】
実施例16
Scurfinトランスジェニックマウス由来のCD4+8−細胞の減少された機能応答
表現型データおよび細胞数データは、2826トランスジェニック動物由来のCD4T細胞に生物学的に特異的欠損があることを示唆する。これらの動物由来のT細胞の、抗CD3および抗CD28を含むいくつかの刺激に対する機能応答を評価した。NLC、2826トランスジェニックマウスまたはscurfy(変異株)マウスの色々な組織からリンパ球を単離して、CD4細胞を細胞選別により精製した。胸腺、リンパ節および脾臓組織を適切な動物から摘出して、無菌顕微鏡スライド間で柔らかくし、無菌70μmナイロンメッシュを通して濾過し、遠心分離で集めた。これらの組織から、MoFloを用いたポジティブ選択でCD4+Tリンパ球を選別精製した。選別後分析で決定した選別純度は、通常95%より高い。細胞の培養は、37℃の完全RPMI(cRPMI)(10% ウシ胎仔血清、0.05mM 2−メルカプトエタノール、15mM HEPES、100U/mLペニシリン、それぞれ100μg/mLのストレプトマイシンおよびグルタミン)を用いて96ウェル丸底組織培養プレートにて行った。培養ウェルは、CD3(クローン2C11)に対する指定濃度の精製抗体とともに無菌PBS中で4時間37℃でプレインキュベーションすることにより、T細胞活性化のため調製した。精製α−マウスCD28(クローン37.51)またはα−マウスKLH(対照抗体)を、1μg/ml最終濃度で共固定した。
【0165】
T細胞を、細胞密度1×104〜5×104細胞/ウェルで200μL cRPMI中にて72時間培養した。上澄み(100μl)を、48時間目にサイトカイン生産の分析のため摘出した。ウェルを、培養の最後の8−12時間に1μCi/ウェルの3[H]−チミジン(Amersham Life Science,Arlington Heights,IL)でパルスしてから回収した(Tomtec)。報告した増殖データは、三連ウェルの平均値に基づき、少なくとも3実験の値を代表する。サイトカインのレベルは、製造業者の指示(Biosource International,Camarillo,CA)に従いELISA分析で測定した。
【0166】
増殖およびIL−2生産の試験のために、Balb/c脾臓細胞の単一細胞懸濁液を産生し、刺激因子細胞として使用した。これらの細胞を照射(3300rad)し、そしてscurfinトランスジェニック脾臓細胞またはNLC脾臓細胞と10:1(刺激因子:エフェクター)でインキュベートした。若干の培養には、IL−2を100U/ml加えた。増殖分析には、5日後に細胞を上記のようにパルスしそして回収した。トランスジェニック動物由来の細胞において、その同腹子に比べ、増殖およびIL−2生産の両方が顕著に減少した。トランスジェニック動物は、刺激増加につれて応答性が増加するが、NLCにより達成されるレベルには滅多に達さなかった。これは、2826マウス由来の細胞が低量〜検出できない量のこのサイトカインを生成するIL−2生産では、特にあてはまる。類似の結果が、細胞が脾臓またはリンパ節から誘導された場合に見られた。
【0167】
期待通り、scurfy動物の細胞は、刺激に過剰応答性であった。そしてこの細胞は、増加した量のIL−2を生成する。導入遺伝子効果は、系と独立しており、少なくとも世代N6を経てC57Bl/6に至る動物の戻し交雑の間にて維持された。この分析ではトランスジェニックマウスのT細胞は抗CD28に対して応答性のままであったが、抗CD3および対照Igでの刺激は、一般に応答が貧弱で、NLC応答より低かったが類似した。IL−2の高使用量の添加は、2826マウスのCD4+8−T細胞の増殖欠損を部分的に克服できるが、一般に野生型動物に対する応答を回復できない。
【0168】
末梢T細胞とは対照的であるが上記表現型データと一致して、胸腺CD4+8−細胞の増殖応答は、トランスジェニックマウスとNLCマウスとの間でほぼ比敵する。しかし、胸腺CD4+8−細胞によるIL−2生産は、トランスジェニック動物から実質的に減少する。胸腺細胞によるIL−2生産の減少は、リンパ節または脾臓にて見られるものよりいくらか変化があり、生産されたIL−2は培養中に消費もされることを示唆し得る。あるいは、胸腺細胞は、Foxp3遺伝子の発現によってあまり影響されない他の成長因子を生産し得る。それにもかかわらず、このデータは、一般に、トランスジェニック動物の主な欠損は胸腺および末梢T細胞にIL−2を生産させる能力にあるという結論を支持する。
【0169】
実施例17
ScurfinトランスジェニックCD4−8+T細胞の変化した機能応答
細胞傷害性T細胞(CTL)として産生および機能するトランスジェニックT細胞の能力を生体外の分析で測定した。Balb/c脾臓細胞の単一細胞懸濁液を産生し、刺激因子細胞として使用した。これらの細胞を照射(3300rad)して、scurfinトランスジェニック脾臓細胞またはNLC脾臓細胞と10:1(刺激因子:エフェクター)の比でインキュベートした。若干の培養物には、IL−2を100U/ml加えた。CTLの生成には、脾臓T細胞を100U/mlのIL−2の存在下にて類似の方式で刺激した。5日後、細胞をJAM分析(Matzinger,P.J Immunol 145(1−2):185(1991))で分析するか、または新刺激細胞層に再刺激した。細胞は約95%CD4−8+であった。
【0170】
トランスジェニックT細胞は、IL−2の存在下または非存在下で、漸増数の照射された同種異系刺激因子細胞を含む混合リンパ球培養物中で刺激した。次に、トランスジェニック細胞またはNLCエフェクター細胞の増殖応答を測定した。トランスジェニック動物のT細胞は外因性IL−2の非存在下で応答が貧弱で、精製CD4+8−細胞のデータ(上記)と一致していた。外因性IL−2の存在下で、トランスジェニックT細胞は、増加した増殖応答を示したが、対照細胞と類似なレベルの増殖に達するには更に多数の刺激因子細胞を必要とした。この分析にて混合T細胞集団が刺激に応答する能力は、これらの培養物におけるCD4+8−T細胞およびCD4−8+T細胞の存在を反映し得る。
【0171】
CD4−8+活性の直接的な指標として、T細胞の細胞毒性能力を標準的な標的細胞溶解分析で分析した。CD4−8+T細胞は、IL−2の存在下、同種異系フィーダ細胞で産生させ、分析しこれらの細胞が標的細胞を溶解する能力を決定した。Balb/c脾臓細胞をイオノマイシン(250ng/ml)の存在下PMA(10ng/ml)で24時間刺激して細胞への3[H]−チミジンの効率的負荷を可能にした。24時間後、3[H]−チミジン(5μCi/ml)をPMA+イオノマイシン−刺激Balb/c脾臓細胞に加えた。細胞を37℃で18時間培養した後、洗浄した。CD4−8+効果細胞を最終容量100μlの96−ウェル平底プレート(実験)で標的Balb/c細胞の増加率が1.5:1〜50:1(効果細胞:標的細胞)でプレートした。細胞を遠心分離により沈殿させて、37℃にて4時間培養した。ラベルしたBalb/c細胞のみ含むプレートを直ちに回収し全数(TC)を測定した。ラベルしたBalb/c細胞のみ含む第二プレートも37℃にて4時間培養し、自発性放出(SR)を測定した。培養の4時間後、細胞をガラス繊維の上に回収し、シンチレーションカウンターで計数した。
【0172】
溶解%は次のように測定した:{[(全−SR)−(実験−SR)]/(全数−SR)}*100=%溶解。高い効果細胞−対−標的細胞率(50:1および25:1)において、標的細胞を溶解する際にscurfin−トランスジェニックCD4−8+細胞は、NLCから産生した細胞のように有効であるが、中間率(12.5〜3:1)においては、NLCに比べ、トランスジェニック細胞は細胞溶解機能が有意に減少した。しかし、トランスジェニック細胞は、これらの中間率においてまだ50−60%の溶解に有効である。全体から言えば、これらのデーターは、scurfin−トランスジェニックT細胞に細胞溶解活性があるが、NLCほど有効でないことを示唆する。また、外因性IL−2が、機能性CD4−8+T細胞の産生が要求されるが、これはこのサイトカインの貧弱な内在性生産のためであろう。
【0173】
T細胞応答性の更なる指標として、生体内抗原に対する2826トランスジェニック動物の機能応答性に取り組んだ。オキサザロンをチャレンジ剤とする接触感受性応答を2826マウスおよびその同腹仔対照において行った。週齢が近似の動物に2%オキサザロン(オリーブ油/アセトンに希釈)最終容量25μlで左耳に処理した。7日後、耳の厚さをバネ付きカリパスで測定し、マウスの右耳に2%オキサザロン(8μl/耳)でチャレンジした。耳の厚さを24時間目に測定し、チャレンジ前と比較した耳厚さの変化を報告した。対照マウスはチャレンジのみである。最初の初回刺激(チャレンジ前)した後の耳の厚さは未処理耳と変わりがない。マウスは続いて初回刺激した耳にPMA(10ng/ml;8μl/耳)で処理した。耳の厚さを18時間目に測定し、治療前の厚さと比較した耳厚さの変化を報告した。
【0174】
これらの研究において、検査した全時間においてトランスジェニック動物は、一致してオキサザロンに応答が貧弱であるが、対照動物の応答は正常である。しかしトランスジェニック動物は、PMAでのチャレンジに正常応答した。このことは、これらのトランスジェニック動物が、強力な非抗原特異的チャレンジに対して炎症性反応を産生できることを示す。また、TCRおよびFoxp3の両方についてトランスジェニックである動物を用いた研究は、生体内応答における応答を更に詳しく検定する。
【0175】
実施例 18
SCURFY T細胞は生体内野生型T細胞により抑制され得る
sfのるいそうおよび皮膚損傷特徴により測定されたように、sfマウスからのCD4+8−T細胞の養子移入はヌードマウスに疾患を移入することが以前に報告されている。しかし、sf胸腺の正常マウスへの移植は疾患を伝達しないことは、免疫コンピテントマウスにsf細胞を抑制する能力があることを示唆する(Godfrey et al.,Am.J.Pathol.145:281−286,1994)。阻害のメカニズムをよく理解するため、3×106sf CD4+T細胞または野生型CD4+T細胞、またはsfと野生型CD4+T細胞混合細胞を同系C3H−SCIDマウスに養子移入した。
【0176】
C3H SCIDマウスは、Jackson Laboratory(Bar Harbor,Maine)から購入した。全ての動物は特定の無病原環境で飼育し、PHSガイドラインに従い研究した。もともとの二重変異体、sf(sf)および密接に連鎖した薄毛系(Otcspf)をOak Ridge National Laboratoryから得た。二重変異体は、Mus musculus castaneousに戻し交雑し、(Otcspf)変異またはsf変異(Brunkow et al.,Nat Gen 27:68−72,2001)を持つ組換え体を得た。sf遺伝子をクローニングする前に、sf変異についての雌のキャリアを、プライマー5’−ATTTTGATTACAGCATGTCCCC−3’(SEQ ID NO:15)および5’−ACGGAAACACTCTTATGTGCG−3’(SEQ ID NO:16)(戻し交雑の間、sf表現型から分離しないことが見出されたマイクロサテライトマーカーDXMit136のプライマー)でゲノミックDNAの増幅により同定した。
【0177】
単一変異体sf系統は、雌のキャリアを(C3Hf/rl×101/Rl)または(101/Rl×C3H/Rl)のF1雄に交配することで維持された。雄のSfは15〜21日齢で、野生型対照動物は6〜12週齢のものを使用した。Scurfyまたは野生型CD4+Tは、細胞選別により純化した。細胞は、0.9%生理食塩水pH7.2に再懸濁し、最終容量200μlを異なる率で混合し、SCIDマウスの尾静脈へ注射した。マウスの体重損失を毎週追跡した。約50μlの血液を目から集めた。赤血球を溶解し、白血球5×104細胞/ウェルを固定された抗CD3(5μg/ml)および抗CD28(1μg/ml)で48時間刺激した。
【0178】
sf T細胞を受けたマウスは、移入後3〜4週、るいそう(体重損失が見られる)の症状が見られ、段段と悪くなったが、sfおよび野生型T細胞の混合系を受けたマウスでは、その年齢に対応する正常の体重増加が見られた(図11A)。野生型T細胞のみしか受けてないマウスは年齢に応じた類似の体重増加が見られた。また、sf T細胞のみしか受けてないマウスには炎症性反応が目の周りに発症したが、目の中にはなく、これは実験中続いた。疾患を進行させ続けた場合、sf T細胞のみのレシピエントは、移入後8〜16週で死亡した。sfおよび野生型T細胞の混合系を受けたレシピエントは実験中(実験は16週続けた)健康であった。
【0179】
sf T細胞を受けたマウスの大腸の組織学検査には、腺窩膿瘍、厚上皮、増加した上皮細胞性および結腸壁における細胞の浸潤、増殖性大腸炎との一致性を示す(図11B)。比較上、sfおよび野生型T細胞の混合系(または野生型細胞単独)を受けたマウスの腸は正常に見え、これらのマウスにるいそうが見られないことと相関する。
【0180】
組織学検査について、組織は、sf T細胞、野生型T細胞またはsfおよび野生型T細胞の混合系を受けたC3H/SCIDマウスから摘出した。腸を冷却PBSで洗い、直ちに10%ホルマリンに固定した。パラフィン包埋片をヘマトキシリンおよびエオシン染色して、組織病理学比較を行った(Applied Veterinary Pathobiology,Bainbridge Is.,WA)。
【0181】
細胞浸潤および炎症は、sf T細胞のみを受けたマウスの多数の他の器官(腎臓、肝臓および皮膚を含む)に見られ、このような細胞は野生型細胞を受けた動物には見られない。また、sf−レシピエント動物のリンパ節および脾臓は、その対照と比べて顕著なリンパ増殖を含み実質的拡大している。リンパ節を6〜12週齢マウスから集めて、無菌顕微鏡スライドの磨りガラス端の間にてDMEM+10%FBSで浸軟した。細胞は70μMナイロンメッシュで濾過し、遠心分離で集めて、約50×106細胞/mlで完全培地に再懸濁した。
【0182】
sfマウスからのCD4+T細胞は、過増殖して大量のサイトカイン、例えば、IL−2、IL−4およびIFN−γを分泌することが示されている(Blair et al.,J.Immunol.153:3764−774(1994);Kanangat et al.,Eur.J.Immunol.26:161−165(1996))。SCID動物へ移入したCD4+T細胞の活性化状態を追跡するため、レシピエントマウスのPBMCによるIL−4分泌を測定した。色々なレシピエントからのPBMCを生体外にて抗CD3および抗CD28で48時間刺激して、ELISA kit(BioSource International,Camarillo,CA)により製造業者の指示書に従ってIL−4分泌を検出した。移入後の早い時点(8〜10日目)において、IL−4は全てのレシピエントからのPBMCにより生産された(図11c)。後の時点(2週間目またはそれ以上)において、sf T細胞のレシピエントからのPBMCは顕著な量のIL−4を分泌するが、ただ野生型T細胞のみまたはsfおよび野生型T細胞の混合体を受けたマウスのPBMCはほとんどIL−4を分泌しない。sfおよび野生型T細胞の混合体を受けたマウスには体重損失、組織浸潤およびIL−4分泌の抑制が欠けていることは、野生型T細胞が活性化およびsf CD4+T細胞の移入と通常関連する疾患の進行を抑制することを示す。
【0183】
実施例 19
Sf細胞はCD4+ CD25+ T−調節性細胞により調節される
多数の報告によると、末梢 CD4+ T細胞(T−reg細胞) のCD4+CD25+ サブセットは、生体内および生体外の他のT細胞の調節に係わる(Roncarolo et al.,Curr.Opin.Immun.12:676−683 (2000); Sakaguchi,S.,Cell 101:455−458 (2000); Shevach,E.M..Ann.Rev.Immun.18:423−449 (2000))。従って、このようなT−reg細胞が生体内でのsfおよび野生型 CD4+ T細胞共移入後に見られる疾患を抑制できるかを決定すべきである。200万のsf CD4+ T細胞を野生型 CD4+CD25− T細胞とまたは野生型 CD4+CD25+ T−reg細胞と異なる比率で混合し、C3H/SCIDマウスに注射した。レシピエントは実施例 1記載のように、体重損失およびPBMCによるIL−4分泌を追跡した。T−reg細胞を分離するに、これらを抗CD4−FITC (Caltag Laboratories,Burlingame,CA)および抗CD25−ビオチン(Caltag)で氷上にて30分間染色した。細胞をPBSで二回洗いストレプアビジン−APC (Molecular Probes,Eugene,OR)で氷上にて20分間染色した。細胞を二回洗い、CD4+CD25+ T細胞をポジティブ選別した。
【0184】
上記の通り、sf T細胞単独をうけたマウスは、衰弱の徴候(図12)およびIL−4生産を示した。しかし、sf T細胞および大量(110、000またはそれ以上)の野生型CD4+CD25+ T−reg細胞の混合を受けたマウスは、疾患の症候、例えば、体重損失が顕著に減少した。比較すると、sfおよびCD4+CD25− T細胞の混合を受けたマウスは、CD4+CD25− T細胞の数が1.1百万以上のを除く全ての量で症候を示す。少量のサプレスが多数のCD4+CD25− T細胞に見られることは、サプレスの更なるメカニズムまたはCD4+CD25− T細胞がCD4+CD25+ T−reg細胞移入後に起きることを示す。CD4+CD25− T−regによる抑制のメカニズムは、リンパ空間の生体内競合に係わらないようである、何故ならば、僅か1.1x105 T−regで2x106 sf T細胞の活性を抑制できるからである。
【0185】
CD4+CD25+ T−reg細胞によるsf CD4+ T細胞の抑制のメカニズムをよく理解するため、生体外の混合実験を行った。Sf CD4+ T細胞または野生型CD4+CD25− T細胞を色々な応答細胞:サプレス細胞率でのCD4+CD25+ T−reg細胞の存在または不存在下、抗CD3で活性化した。図13は、APCおよび抗CD3で刺激された野生型 CD4+ T細胞の増殖応答がCD4+CD25+ T−reg細胞を加えることにより顕著にサプレスされたことを示す。これらのCD4+CD25+ T−reg細胞はsf CD4+ T細胞の増殖応答も抑制する。しかし、CD4+CD25+ T−reg細胞は、野生型CD4+ T細胞よりもsf CD4+
T細胞を抑制するに有効でない。 この結果により、生体内での共移入に見られるように、sf T細胞の高応答性状態がT−reg細胞により調節されることが示される。
【0186】
APCのため、リンパ節と類似な方式で脾臓を集めて、抗Thy−1−FITCまたは抗Thy1−PE (Caltag)で染色した。細胞を洗い、Thy−1をネガティブ選別した。細胞は、MoFloフローサイトメーター (Cytomation,Fort Collins,CO)およびCyclops (Cytomation)ソフトウェアーを用いて速度10−20、000/minで選別した。双および単球細胞を前および側散乱ゲートの基底に消失させ、死細胞を沃化プロピジウム(10 mg/ml)染色
により排除した。選別された細胞個体群の純度は通常に90−99%であった。Thy−1− APCをマイトマイシン C (Sigma,50 μg/ml)で37°Cにて20分間処理して、増殖分析に使う前にDMEM+10% FBS で三回洗った。調節性T細胞分析のため、CD 4+ T細胞5 x 104細胞/ウェルを200ul DMEM+10% FBSにて可溶性抗CD3 (2C11; Pharmingen) 1μg/mlおよび脾臓からの同数マイトマイシン C処理したThy−1− APCで刺激した。T−reg分析のため、MoFlo 選別したCD4+CD25+ T細胞を色々な比率で加えた。
【0187】
培地を37°Cに72時間培養して、培養の最後の8−12時間に1 μCi/ウェルと[3H] チミジン (Amersham Life Sciences,Arlington,IL)を加えた。生体外での前活性化のため、CD4+CD25+またはCD4+CD25− T細胞は、5 x 104細胞/ウェルで200μl DMEM+10% FBSと可溶性抗CD3 (野生型細胞には1μg/ml、またはFoxp3トランスジェニック細胞には10 μg/ml)、4 ng/ml rIL−2 (Chiron)および脾臓からの同数マイトマイシン C処理したThy−1− APCで刺激した。細胞は72時間で回収し、CD4−FITCまたはCD4−PEで染色して、上記のようなMoFloフローサイトメーターを用いてCD4ポジティブ選別した。次にこれらの細胞を上記のような調節性T細胞分析に新しく単離されたCD4+CD25+ T細胞と同じ比率で加えた。
【0188】
実施例 20
TGF−β はSF CD4+ T細胞を抑制しない
最近の研究ではCTLA−4およびCD4+CD25+ T−reg細胞生体内の調節性機能におけるTGF−βの分泌の重要な役割が説明された(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302,2000); Takahashi et al.,J.Exp.Med.192:303−310,2000)。sf細胞がTGF−βでの抑制に感受性であるかを試験するため、CD4+ T細胞を外因性TGF−βの添加が有りまたは無しで刺激した。TGF−β分析のために、抗CD3 (異なる濃度、Pharmingen)および抗CD28 (1μg/ml,Pharmingen)をプラスチックに固定した。TGF−β(R&D)を最終濃度2.5 ng/mlに加えた。培養は37°C で指定期間培養した。各ウェルに、1 μCi/ウェルの[3H] チミジン (Amersham Life Sciences,Arlington,IL)を、培養の最終8−12時間加えた。増殖データは、三重複ウェルの平均値であり、少なくとも3実験の値を代表する。
【0189】
期待通り、抗CD3単独(図14A)または抗CD3および抗CD28の組み合わせで刺激された野生型CD4+ T細胞は、TGF−βにより顕著に抑制された(図14B)。しかし、抗CD3または抗CD3/CD28で刺激されたsf細胞は、抗CD3またはTGF−βの量に拘わらずTGF−βでの抑制に感受性でなかった。TGF−β抑制の欠如はT細胞に特異的であった。何故ならば、sfマウスからの共にLPSで刺激されたB細胞および単球細胞による増殖およびサイトカイン生産はTGF−βでの抑制に感受性であるからである。しかし、高レベルの外因性IL−2は、潜在的にTGF−β受容体表現の下方調節により、T細胞におけるTGF−βの抑制効果を大きく克服できることに注意すべきである(Cottrez et al.,J.Immunol.167:773−778,2001)。sf動物からのT細胞は刺激により極めて高度レベルのIL−2を生産し、これはsfマウスのT細胞機能におけるTGF−βによる抑制欠如からである。また、生体外の分析におけるT−reg細胞によるTGF−β生産の役割は不明である。殆どの実験系ではこの系におけるTGF−βの役割を指さないが、生体内データはCD4+CD25+ T−reg細胞の抑制活性におけるTGF−βの重要な役割を示す(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302,2000)。
【0190】
実施例 21
Foxp3発現はCD4+CD25+ T−Reg細胞にて上方調節されている
リンパ性組織 例えば、胸腺、リンパ節および脾臓にてFoxp3遺伝子は、最も高いレベルで発現される(Brunkow et al.,Nature Genetics
27:68−72,2001)。Foxp3のリンパ系における発現は、主にCD4+ T細胞に現れるようである。なぜなら、CD8+ T細胞およびB細胞における表現のレベルは顕著に低いかまたは検出できないからである(Brunkow et al.,Nature Genetics 27:68−72,2001)。
【0191】
Foxp3がCD4+CD25+ T−reg細胞における役割を果たすかを評価するため、正常およびFoxp3 トランスジェニックマウス(約16コピーのFoxp3 導入遺伝子)からのCD4+CD25+およびCD4+CD25− T細胞におけるFoxp3転写の発現を比較した。CD4+CD25+またはCD4+CD25− T細胞個体群を上記のように集めた。SuperScript Preamplification System (Gibco−BRL,Rockville,MD)を用いてこれらの細胞からOligo dT プライムされた第一鎖cDNAを合成し、ABI Prism 7700 機器を用いたリアルタイムRT−PCRの鋳型とした。Foxp3 発現の測定にプライマー 5’−GGCCCTTCTCCAGGACAGA−3’(SEQ
ID NO:17)および5’−GCTGATCATGGCTGGGTTGT−3’(SEQ ID NO:18) 最終濃度300nMおよび内部TaqManプローブ 5’−FAM−AGCTTCATCCTAGCGGTTTGCCTGAG−AATAC−TAMRA−3’(SEQ ID NO:19) 最終濃度100 nMを用いた。Dad1 を内在性基準(Hong et al.,1997)にした。Dad1プライマーを5’−CCTCTCTG−GCTTCATCTCTTGTGT−3’(SEQ ID NO:20)および5’−CCGGAGAGATGCCTTGGAA−3’(SEQ ID NO:21)最終濃度50 nMで使い、TaqMan プローブを 5’−6FAM−AGCTTCATCCTAGCGGTTTGCCTGAGAATAC−TAMARA−3’(SEQ ID NO:22)最終濃度100 nMで使用した。PCR混合の他の成分は、TaqMan Universal Master Mix(PE Applied Biosystems)から得た。PCR循環条件は、50°C 2分間;95°C 10分間;および40循環の95°C 15秒、60°C 1分間であった。
【0192】
ABI Prism 7700 Sequence Detection System Software,Version 1.6.4でデーターを集めた。未知サンプルと同時に行った標準cDNAサンプルの希釈系列(1x,1:10, 1:100, 1:1000, 1:10,000)から標準曲線を得た。ソフトウェアは、許容限界循環(CT) 対 出発量の曲線をプロットし、CTを用いて未知サンプルの相対的レベルを計算することに基づいて、各未知物の相対的量を決定する。各サンプルを2連で実行し、平均値を計算に用いた。データを正規化したFoxp3発現として表し、それは各サンプルについてのFoxp3の相対的量を同サンプルについてのDad1の相対的量で割って得られた。
【0193】
興味深いことに、CD4+CD25−T細胞におけるFoxp3発現のレベルは殆ど検出できないが、CD4+CD25+ T−reg細胞は、これまでのところ記載されていない、Foxp3の最高量を発現する(図15A)。Foxp3トランスジェニックマウスのT細胞サブセットにおけるFoxp3発現のレベルも決定した。これらの動物は、野生型動物に見られるFoxp3メッセージの約16倍の量がある。Foxp3トランスジェニックマウスにおいて、Foxp3発現は、CD4+CD25− T細胞およびCD4+CD25+ T細胞は共に検出されるが、野生型細胞のように、CD4+CD25+ T細胞は顕著により大きいレベルのFoxp3を発現した。sf 突然変異動物のCD4+細胞のサブセットもCD25を発現するが、この集団はサイズが大きく、CD69を発現し、このことは、恐らく、前にインビボで活性化された細胞であることを示す。しかし、sf 突然変異動物からのこれらのCD4+CD25+細胞は、増大した量のFoxp3メッセージを示さず、このことは、これらの細胞は性質が恐らくT−regではないことを示すと決められた。
【0194】
CD4+CD25+ T−reg細胞は、活性化T細胞の特徴である、特定のマーカー、例えば、CTLA−4、OX−40、GITRを発現する(McHugh,R.S.et al.Immunity 16: 311−23,2002); Shimizu,J.et al.Nature Immunology 3: 135−42,2002)。CD4+CD25+ T−reg細胞におけるFoxp3発現がT細胞の活性化によるものであるか否かを評価するため、インビトロでの活性化の前後にCD4 T細胞のCD25+サブセットおよびCD25−サブセットにおけるFoxp3発現を測定した(図15B)。インビトロで抗CD3およびIL−2を用いた後でさえ、CD4+CD25− T細胞は、いかなるFoxp3も発現しない。面白いことに、CD4+CD25+ T−reg細胞におけるFoxp3の発現は活性化後にやや減少する。これは、CD4+CD25+ T−reg細胞についてこれまで報告されたいかなる他のマーカーとも異なるFoxp3が、このサブセットに特異的であり、そしてこれらの細胞の活性化/記憶表現型と関係がなかったことを示した。
【0195】
実施例 22
Foxp3の過剰発現はCD4+CD25+細胞数の増加を導くが調節性活性の増加を導かない
T−regサブセット内のFoxp3の比較的排他的な発現は、この転写因子が、このサブセットの生成を要求するかまたは直接その機能に係わることを示す。Foxp3がCD4+CD25+ T−reg細胞機能において役割を果たすか否かを決定するために、Foxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+およびCD4+CD25− T細胞サブセットの機能活性を検査した。これらの動物は、野生型動物に見られるFoxp3メッセージよりも16倍多いFoxp3メッセージを有し、これはCD4+CD25+ サブセットにおいて量が非常に多い。さらに、これらのトランスジェニック動物において全CD4+細胞は少なく、これらの細胞はその同腹子対照に対して低応答性である。一方、トランスジェニックマウスにおいてわずかに増加した%のCD4+CD25+ T細胞が存在し、CD25の発現はより広汎であり、野生型動物と異なり、これらの細胞は明確な細胞のサブセットを含まない(図16)。野生型からのCD4+CD25+ T−reg細胞とFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞との機能活性の比較は、トランスジェニックマウスからの細胞が調節性活性を示すが、細胞ごと基準におけるその野生型対応物に対する抑制能力の顕著の増加はなかった(図17)。
【0196】
T−reg分析条件下、CD4+CD25+T−reg細胞は、応答細胞と同時に活性化した。Foxp3導入遺伝子からのCD4+T細胞はTCR刺激に低応答性であるから、分析においてこれらのFoxp3−Tg CD4+CD25+T−reg細胞は野生型CD4+CD25+T−reg細胞と同じ程度に活性化しなかったようであった。これは、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25+T−reg細胞が野生型細胞と同じ程度に活性化した場合、より高い調節性活性を呈する可能性を起こす。
【0197】
この問題に取り組むために、前に出版したプロトコル(Thornton et al.,J.Immun.164:183−190,2000)により、CD4+CD25+T細胞は、APCおよびIL−2の存在下、抗CD3と生体外で72時間の前活性化させた。本発明者らの前の観察に基づき、Foxp3トランスジェニックマウスからのT細胞は、生体外で大量の抗CD3を用いて活性化して野生型細胞に匹敵する増殖が得られた。これらの前活性化T細胞は、次にT−reg分析で試験した。他の報告のように、生体外でのCD4+CD25+T細胞の前活性化は、それらの細胞をより強力なサプレッサーにさせた。しかし、Foxp3トランスジェニックT−reg細胞の前活性化は、それらの細胞を野生型T−reg細胞に匹敵するサプレッサー活性にさせた(図17)。これは、Foxp3トランスジェニックからのT−reg細胞に内因性の欠損がなかったことを示唆した。しかし、閾値レベルを超えたFoxp3の過剰発現はT−reg活性を更に強化しなかった。
【0198】
実施例 23
Foxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25−T細胞は調節性活性を示す
Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞は野生型CD4+CD25+T細胞より高いレベルでFoxp3を発現するので、次にT調節性細胞に伴う表面マーカーの発現およびこれらの細胞の抑制活性を評価した。面白くも、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞は、GITR(TNFRSF18)も発現し、これは最近T−reg活性を調節することが示されている(図18)。これらの細胞は、他の活性化を伴うT細胞マーカー、例えば、OX40、CTLA4またはLy−6A/E(データーは示されていない)を発現しなかった。更に重要なことは、Foxp3トランスジェニックからの新しく単離されたCD4+CD25−T細胞をT−reg分析における機能を試験した場合、顕著な抑制活性を有した(図19)。この活性は通常同じマウスからのCD4+CD25+T細胞の活性に匹敵から低いに至る。期待する通り、このような抑制活性は、野生型CD4+CD25−T細胞には検出されたことがなかった。CD4+CD25+T細胞と対照的に、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞の抑制活性は、抗CD3およびIL−2での生体外の前活性化で強化され得なかった(データーは示していない)。これはまたFoxp3の発現が調節活性との直接相関がなく、T−細胞をT−reg系列にゆだねるという考えを支持する。
【0199】
sfマウス(Foxp3)において突然変異した遺伝子は、末梢T細胞応答の調節における重要な役割がある。この遺伝子における突然変異の機能消失は、マウスおよびヒトにおける可能な致命性T細胞が媒介する自己免疫病に導く(Bennett et al.,Nature Genetics 27:20−21(2001);Lyon et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 87:2433−2437(1990);Wildin et al.,Nature Genetics 27:18−20(2001))。また、トランスジェニックマウスにおけるscurfinの過剰発現は、末梢T細胞数減少ならびに増殖およびIL−2産生を含む色々なT細胞応答の阻害を導く。scurfinによるIL−2産生の阻害は、低応答性の唯一解釈ではない。なぜなら、外因性IL−2の添加は、scurfinを過剰発現するマウスにおける正常T細胞応答を完全には回復しないからである。Foxp3遺伝子により制御され得る免疫調節メカニズムをよく理解するため、この遺伝子の発現およびscurfin発現細胞の生物学役割を研究した。
【0200】
この実施例に示すように、野生型T細胞は、sf CD4+ T細胞をSCIDマウスに養子移入することにより起きる疾患を阻害し得る。これらの観察は、調節性T細胞の活性を特徴付けした複数の他のグループによるものと非常に類似する。類似な観察がPowrie et al.により行われた、sf細胞により起こる疾患は、少数のCD4+CD25+ T細胞でも阻害された。CD4+CD25− T細胞は、このモデルにおけるsf T細胞活性の阻害に余り有効でない、このことは、これらの細胞のサブセットがT−reg 細胞サブセットに発生し、適切な阻害因子を作ることに起因し得るか、または阻害の追加メカニズムに起因し得る。また、sf T細胞の生体外の過剰応答性状態は、野生型 CD4+CD25+細胞の存在により阻害され得るが、TGF−βの添加により阻害されない。一般に、生体外のT−reg 実験からのデータは、直接の細胞−細胞間相互作用にサイトカイン、例えばTGF−βの関与を要求しないことを示唆する (Thornton et al.,J.Exp.Med.188:287−296 (1998); Thornton et al.,J.Immun.164:183−190 (2000))。また、TGF−βには、活性化T細胞に対する阻害効果がない(Cottrez et al.,J.Immunol.167:773−778(2001))。このことは、生体内sf細胞のCD4+CD25+ T−reg細胞阻害がTGF−βにより媒介されることを不可能にする。
【0201】
Foxp3 遺伝子生成物がCD4+CD25+ T−reg細胞機能における役割を担うか否かを評価するため、CD4+CD25+ T−regおよびCD4+CD25−
T細胞におけるFoxp3の発現を測定し、Foxp3 遺伝子を過剰発現したマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞の調節性活性を測定した。野生型およびFoxp3トランスジェニック体の両方において、CD4+CD25+ T−reg細胞は、今日まで、全ての試験した異なる細胞個体群にFoxp3 mRNAの最高レベルを発現した。野生型およびFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞の機能活性を比較すると、これらの細胞に最適刺激をしてもトランスジェニックマウスの細胞において調節性活性が増加しない。しかし、重要なことに、Foxp3
トランスジェニック動物からのCD4+CD25− T細胞に抑制活性があった。sf突然変異株マウスにおけるT−reg細胞のサブセットは、表現型に同定できないが(高レベルの内在性活性化により)、突然変異株動物から単離されたCD4+CD25+細胞はFoxp3 遺伝子も発現しなかったし、生体内でなんの抑制活性も表さなかった。
【0202】
これらの結果として、Foxp3の発現はT 細胞をT−reg細胞株に拘束し得るが、Foxp3の閾値レベルを超えた過剰発現は、調節性活性のさらなる強化をもたらさない。更に、Foxp3 自体の発現は、T−reg細胞を産生するに不十分なようである、それはFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25−は野生型T−reg細胞に匹敵するFoxp3発現を有するが、抑制活性が少ないからである。この調節性活性に対する効果は、CTLA−4 発現の効果によるものではないようである、それはFoxp3トランスジェニックマウスにCTLA−4発現の増加がなく、sf 突然変異株動物はCTLA−4の正常レベルを発現するからである。
【0203】
実施例 24;SCURFIN発現の調節
scurfin発現を調節する抗体またはNCEは下記の方法で同定する:
scurfinプロモーターを市販ルシフェラーゼリポーターベクター(Promega,Madison,WI)にクローンする。次にこの構築を細胞、例えば、マウスまたはヒトT細胞株にトランスフェクトをする。例えば、T細胞に対して惹起された抗体、サイトカイン、リセプター、または他の蛋白質、並びに小分子、ペプチド、およびサイトカイン等の薬剤をトランスフェクトされた細胞の処理に用いる。次にルシフェラーゼ活性のレベルを市販ルシフェラーゼ分析系(Promega)で製造業者の指示書に従って、scurfinの発現を増加または減少する薬剤を同定する。
【0204】
別のアプローチでは、例えば、上記の薬剤を、初代T細胞と、scurfin発現を調節させる条件下にて培養する。scurfin発現の測定に上記実施例 21 のRT−PCR方法が用いられる。上記いずれの方法で同定された薬剤は直接に自己免疫病の治療に用いる。別に、T細胞は自己免疫病の患者から単離され、上記の同定された特定の薬剤で処理され、scurfin発現を誘導して、患者に移入され、他のT細胞の活性化を抑制する。
【0205】
実施例の結果を纏めると、Foxp3発現は主にCD4+CD25+T−regサブセットに見られ、調節性活性の基礎レベルと相関することが、実施例の結果により示される。この遺伝子の過剰発現は、CD25が欠けてるCD4+細胞に対して調節性機能を与え得る。このことは、この因子がこの機能的系列への拘束に直接係わり得ることを示唆する。
【0206】
この明細書中で言及されたか、および/または出願データシートにリストされ参考される、全ての上記米国特許、米国特許出願公報、米国特許公報、外国特許、外国特許出願公報および非特許文献は、その全体が、本明細書において参考として援用される。
【0207】
以上、本発明の特定の実施形態を説明の目的で挙げたが、本発明の精神と範囲を離れないで色々な変化することができる。よって、本発明は添付の請求の範囲以外には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0208】
【図1A】図1Aおよび1Bは、マウスFkhsf cDNA(SEQ ID NO:1)のヌクレオチド配列を示す;翻訳は259位に始まり、1546位に終わると予測される。
【図1B】図1Aおよび1Bは、マウスFkhsf cDNA(SEQ ID NO:1)のヌクレオチド配列を示す;翻訳は259位に始まり、1546位に終わると予測される。
【図2】図2はマウスFkhsf(SEQ ID NO:2)のアミノ酸配列を示す。
【図3A】図3Aおよび3Bは、ヒトFKHsf cDNA(SEQ ID NO:3;1293bpコード領域を含む)に対応する1735bpのヌクレオチド配列を示す;翻訳は55位に始まり、1348位に終わると予測される。
【図3B】図3Aおよび3Bは、ヒトFKHsf cDNA(SEQ ID NO:3;1293bpコード領域を含む)に対応する1735bpのヌクレオチド配列を示す; 翻訳は55位に始まり、1348位に終わると予測される。
【図4】図4は、431アミノ酸のヒトFKHsf蛋白質(SEQ ID NO:4)の配列を示す。
【図5】図5は、FKHsfトランスジェニックマウスの作製のためのベクターを示す。
【図6】図6は、FKHsf導入遺伝子がscurfy動物における欠損を正したことを説明する写真である。
【図7】図7は、FKHsf tgマウスが、正常マウスに比べリンパ節細胞を減少していることを示す。
【図8】図8は、FKHsfトランスジェニックマウスが、生体外刺激に貧弱に応答することを示す。
【図9】図9は、FKHsfとJM2 cDNAとの比較である。
【図10】図10は、ヒトFKHsfおよびマウスFkhsfの色々な領域における相同性を比較する。
【図11A】図11Aは、scurfyマウスおよび野生型マウスの体重を追跡したグラフである。マウスの体重減少を規則的時間を隔て10週間追跡した。各値点は、3匹マウスの平均であり、sf CD4移入群における3匹マウスのうちの1匹が死んだ第5週後を除く(グラフにて矢印で示す)。データは3より多くの独立実験を表す。
【図11B】図11Bは、組織断面の写真である。sfT細胞(左面)またはWTおよびsfT細胞の混合物(右面)のいずれかを受けたC3H/SCIDマウスの大腸をホルマリンに固定し、切片化してヘマトキシリンおよびエオシン染色を行った。
【図11C】図11Cは、sfCD4+T細胞、またはWTとsf CD4+T細胞の混合物またはWT CD4+T細胞のいずれかを受けたC3H/SCIDマウスから5×104 PBMCより生産したIL−4を5μg/mlの抗CD3および1μg/mlの抗CD28で刺激して、丸底板に固定したグラフを示す。上澄を48時間に収集し、IL−4濃度をELISAで測定した。
【図12】図12Aおよび12Bは、CD4+CD25+またはCD4+CD25−T−調節性細胞で処理したマウスの体重減少を示すグラフである。CD4+CD25+T−調節性サブセットは生体内でsfT細胞により起される疾患の抑制を媒介する。4×106 sfT細胞と異なる数の野生型CD4+CD25+(a)またはCD4+CD25−(b)T 細胞との混合物を尾静脈注射でC3/SCIDマウスに移植した。これらのマウスは、体重減少を一期間追跡した。各値点は、各群に2匹のマウスを有するsf CD4移植群およびsf CD4+1.1×106 CD4+CD25−T細胞を除く3匹のマウスの平均である。また、グラフ上の矢印は、死亡したマウスまたは疾患の進行により殺したものを指す。
【図13】図13は、CD4+CD25+T調節性細胞の抑制または活性を決定する増殖分析を示すグラフである。sf CD4+T細胞は、生体外でCD4+CD25+T−調節性細胞により阻害することができる。5×104WTまたはsf CD4+T細胞は、抗CD3(1μg/ml)および5×104ミトマイシンCで処理したThy−1− APCで刺激された。CD4+CD25+T−調節性細胞を、色々な比で分析に加えた。細胞を72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図14A】図14Aは、5×104 WTまたはsf CD4+T細胞を固定した抗CD3で刺激した増殖分析を示すグラフである。TGF−βを、分析の始に最後の濃度2.5 ng/mlで加えた。細胞を72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図14B】図14Bは、5×104WTまたはsf CD4+T細胞を固定した抗CD3(色々な濃度)および抗CD28(1μg/ml)で刺激した増殖分析を示すグラフである。TGF−βを、分析の始に最後の濃度2.5ng/mlで加えた。細胞は72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図15】図15Aおよび15Bは、Dad1を内因性参照遺伝子とするリアルタイムRT−PCR方法を用いた色々な細胞サブセットからのcDNAサンプルにてFoxp3発現を検査したグラフである。正常化されたFoxp3値は、Foxp3発現対Dad1発現の比から誘導された。
【図16】図16は、WT動物、Foxp3トランスジェニック動物、およびscurfy動物からのCD4+T細胞におけるCD25表面発現のレベルを示す。sf、Foxp3トランスジェニックまたは同腹子コントロールからのリンパ節細胞は、CD4+T細胞におけるCD25発現の発現を検査した。データは、6匹の個々の検査されたマウスを表す。
【図17】図17は、5×104 WT CD4+T細胞増殖のレベルが抗CD3(1μg/ml)および5×104ミトマイシン C処理したThy−1−APCで刺激されたことを示すグラフである。WTまたはFoxp3トランスジェニックからのCD4+CD25+T−調節性細胞を色々な比で分析に加えた。細胞は72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図18】図18は、T調節性細胞に付随する表面マーカーの発現およびこれらの細胞の抑制活性を評価するFACSプロットである。
【図19】図19は、T−reg分析でテストされたFoxp3トランスジェニックから新たに単離したCD4+CD25−T細胞におけるT細胞阻害のレベルを示すグラフである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的に医薬品および方法に関し、詳しくは、免疫系統を調節できる化合物を同定する方法、更に、Scurfinにより調節され、Foxp3発現を誘導または阻害する蛋白質を同定する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
多くの自己免疫疾患、例えば、炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、および喘息は免疫調節不全に係わる。これらの全ての疾患において、サブセットT細胞は、過活性化され、自己に対する免疫反応に寄与する。近年、CD95、CD95−リガンド、CTLA−4またはTGF−βで突然変異されたマウスは、T細胞調節および免疫系統ホメオスタシスに係わる多くの経路を分析するのに有用であることが証明された。上記遺伝子が深く免疫応答を変化させた場合いずれかの突然変異を有するマウスは、T細胞機能を制御できないことに起因にする。
【0003】
末梢でT細胞の活性化は、T細胞受容体とCD28との共刺激を経るシグナル伝達に係わる(非特許文献1〜3にレヴューされた)。末梢T細胞応答の下方調節は、若干の経路に係わる。これらの幾つかは、CD95およびそのリガンドを含むTNFRファミリーのメンバーを介する細胞自滅、サイトカイン中止による活性化が誘導した死亡、およびCTLA−4(CD152)を経たネガティブシグナル伝達を含む(Lenardo et al.,Ann.Rev.Immun.17:221−253(1999);Oosterwegel et al.,Curr.Opin.Immun.11:294−300(1999);Saito,T.,Curr.Opin.Immun.10:313−321(1998);Wallach et al.,Ann.Rev.Immun.17:331−367(1999))。これらの遺伝子のうちのいくつかのドミナントネガティブな形態の突然変異または発現は、末梢T細胞応答の調節における重要な役割が証明された。CD95、CD95L、TGF−βまたはCTLA−4における突然変異は、進行性自己免疫リンパ増殖性疾患に導く(Kulkarni et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 90:770−774(1993);Shull et al.,Nature 359:693−699(1992);Takahashi et al.,Cell 76:969−976(1994);Tivol et al.,Immunity 3:541−547(1995);Watanbe−Fukunaga et al.,Nature 356:314−347(1992);Waterhouse et al.,Science 270:985−988(1995))。更に最近のデータによると、CD4+CD25+調節性T細胞におけるT細胞活性の調節は、末梢T細胞寛容性の維持にも重要であることが示唆される。(Roncarolo et al.,Curr.Opin.Immun.12:676−683(2000);Sakaguchi,S.,Cell 101:455−458(2000);Shevach,E.M.,Ann.Rev.Immun.18:423−449(2000))。このような調節性T細胞の正常動物からの枯渇は、色々な自己免疫疾患の発展を導き、これらの調節性T細胞の養子免疫伝達も多くの系の生体内での疾患を防止することができる(Asano et al.,J.Exp.Med.184:387−396(1996);Sakaguchi et al.,J.Immun.155:1151−1164(1995);Suri−Payer et al.,J.Immun.160:1212−1218(1998))。
【0004】
調節性T細胞(T−reg細胞)がその抑制効果を媒介することによる特異メカニズムは最近まで不明である。TGFBおよびIL−10は、抑制効果を媒介し、これらのサイトカインを遮断し、若干の生体内モデルでの抑制を排除するが、その他の分子も係わることを示す良い事実がある。累積した事実は、CD4+CD25+ T細胞の活性化および/または機能におけるCD152の役割を示す(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302(2000);Takahashi et al.,J.Exp.Med.192:303−310(2000))。面白いことに、若干の研究は、CD152を経たシグナル伝達がTGFBの誘導をきたすことを示唆する(Chen et al.,J.Exp.Med.188:1849−1857(1998);Gomes et al.,J.Immunol.164:2001−2008(2000);Kitani et al.,J.Immunol.165:691−702(2000))、TGFB−媒介抑制とCD4+CD25+細胞の抑制性活性との間の潜在的な関連を提供する。
【0005】
X連鎖リンパ増殖性疾患は、以下において見られる病原性と多くの特徴を共有する自発性突然変異の動物である、scurfy(sf)マウスにおいて観察された:CTLA−4の標的削除(Tivol et al.,Immunity 3:541−547(1995);Waterhouse et al.,Science 270:985−988(1995))およびTGF−β(Kulkarni et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 90:770−774(1993);Shull et al.,Nature 359:693−699(1992))、三週齢での死亡(Godfrey et al.,Am.J.Pathol.145:281−286(1994);Godfrey et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 88:5528−5532(1991);Godfrey et al.,Am.J.Pathol.138:1379−1387(1991);Kanangat et al.,Eur.J.Immunol.26:161−165(1996);Lyon et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 87:2433−2437(1990))を含む。sf動物において、疾患はCD4+T細胞により媒介され、これらの細胞は、生体内および生体外で活性化された表現型を呈する(Blair et al.,J.Immunol.153:3764−774(1994))。該疾患を担う特異な突然変異は、最近クローンされ、その遺伝子は、フォークヘッドファミリー転写因子の新メンバーとされることが示された(Brunkow et al.,Nature Genetics 27:68−72(2001))。この遺伝子はFoxp3と呼ばれ、蛋白質生成物はscurfinと呼ばれる。ヒトオーソロガス遺伝子での突然変異は、治療しないで放っておくと一般に致命的である男性の子孫に罹る疾患の内の類似リンパ増殖性疾患を起こす(Bennett et al.,Nature Genetics 27:20−21(2001);Chatila et al.,JM2,J.Clin.Invest.106:R75−81(2000);Wildin et al.,Nature Genetics 27:18−20(2001))。
【0006】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【非特許文献1】Bluestone,J.A.,Immunity 2:555−559(1995)
【非特許文献2】Jenkins,M.K.,Immunity 1:443−448(1994)
【非特許文献3】Rudd,C.E.,Immunity 4:527−534(1996) 本発明は、scurfy関連疾患の診断に有用な方法および組成物を開示し、より詳しくは、免疫系統を調節できる化合物を同定する方法、更に、Scurfinにより調節された蛋白質を同定する方法およびFoxp3発現を誘導または阻害する方法を開示する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下を提供する:
(項目1) scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法であって、
(a)scurfinプロモーターに結合したリポーター遺伝子を含む組成物を提供する工程、
(b)該組成物を試験化合物と接触させる工程、
(c)リポーター遺伝子発現のレベルを測定する工程、および
(d)(c)におけるリポーター遺伝子発現のレベルと所定の発現レベルとを比較し、試験化合物がscurfinの発現のレベルを調節するか否かを決定する工程、
を含むことを特徴とする方法。
(項目2) scurfin 発現のレベルが減少される項目1記載の方法。
(項目3) scurfin 発現のレベルが増加される項目1記載の方法。
(項目4) 試験化合物がモノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、ペプチド、および小分子からなる群より選ばれる、項目1記載の方法。
(項目5) 試験化合物が有機分子、天然の産物、ペプチド、オリゴ糖、核酸、リピド、および抗体またはその結合断片からなる群より選ばれる項目1記載の方法。
(項目6) 試験化合物が化合物のライブラリー由来である項目1記載の方法。
(項目7) ライブラリーがランダムなペプチドライブラリー、組合せのライブラリー、オリゴ糖ライブラリーおよびファージディスプレイライブラリーからなる群より選ばれる項目6記載の方法。
(項目8) 項目1記載の方法で同定された化合物。
(項目9) 哺乳類のT細胞を、T細胞におけるscurfin発現を増加する化合物と接触させる工程であって、免疫応答が抑制される工程を含む、哺乳類における免疫応答を抑制する方法。
(項目10) 哺乳類のT細胞を、T細胞におけるscurfin発現を減少する化合物と接触させる工程であって、免疫応答を強化する工程を含む、哺乳類における免疫応答を強化する方法。
(項目11) 被験体にscurfin 発現を増加する化合物を投与して被験体による自己免疫の応答を阻害する工程を含む、被験体における自己免疫の応答を阻害する方法。
(項目12) 自己免疫の応答が炎症性腸疾患、多発性硬化症、リウマチ性関節炎、乾癬症、糖尿病、および喘息からなる群より選ばれる項目11記載の方法。
(項目13) 被験体にscurfin発現を減少する化合物を投与して被験体における疾患に対する自己免疫の応答を強化させる工程を包含する、被験体における疾患に対する自己免疫の応答を強化する方法。
(項目14) 疾患がAIDSおよび癌からなる群より選ばれる項目13記載の方法。
(項目15) 被験体にscurfin発現を増加させる化合物を投与して被験体における対宿主性移植片病を阻害する工程を含む、被験体における対宿主性移植片病を阻害する方法。
(項目16) 患者における自己免疫の応答を阻害する方法であって、
(a)患者からT細胞を分離する工程、
(b)T細胞をscurfin遺伝子で形質導入する工程、
(c)形質導入されたT細胞を拡張する工程、および
(d)患者に形質導入されたT細胞を再導入する工程であって、ここで、患者における自己免疫応答が阻害される工程、
を含む方法。
(項目17) T細胞がCD4+CD25+調節性T細胞である項目16記載の方法。
(項目18) 自己免疫病が炎症性腸疾患、多発性硬化症、リウマチ性関節炎、乾癬症、糖尿病、および喘息からなる群より選ばれる項目16記載の方法。
(項目19) 形質導入ベクターがレトロウイルスベクターである項目16記載の方法。
(項目20) 患者における疾患に対する自己免疫の応答を強化する方法であって、
(a)患者からT細胞を分離する工程、
(b)T細胞をscurfin発現を阻害する化合物でトランスフェクトする工程、
(c)トランスフェクトされたT細胞を拡張する工程、および
(d)患者にトランスフェクトされたT細胞を再導入する工程であって、患者における疾患に対する免疫応答が強化される工程、
を含む方法。
(項目21) 該化合物がアンチセンス分子である項目20記載の方法。
(項目22) 該疾患がAIDSおよび癌からなる群より選ばれる項目20記載の方法。
【0008】
本発明は、一般的に言えば、突然変異した場合、リンパ増殖性疾患に深く致る新規遺伝子の発見に関する。特に、「Scurfy」と呼ばれる突然変異マウスが、戻し交雑分析、物理的遺伝地図作製および大規模DNA配列決定を経て、この疾患を担う遺伝子を同定するのに用いられた。この遺伝子の配列の分析により、ウィングトヘリックスDNA結合ドメインの全てを含む相関する遺伝子ファミリーに属することが示されている。
【0009】
従って、本発明は、FKHsfまたはFkhsfをコードする単離した核酸分子(その突然変異形態も含む)を提供する。ある具体例には、任意タイプのFkhsfは、例えばマウスまたはヒトのような温血動物由来である。更に具体例に、単離した核酸分子が提供され、その核酸分子は、(a)SEQ ID NO:2または4を含むアミノ酸配列をコードする核酸分子、(b)ストリンジェント条件下でSEQ ID NO:1または3のヌクレオチド配列を有する核酸分子にハイブリダイズする核酸分子、またはその相補体、および(c)(a)または(b)でコードされたポリペプチドの機能断片をコードする核酸分子よりなる群から選ばれる。好ましくは、核酸分子JM2でない。なお、ベクター(発現ベクターを含む)、および組換え宿主細胞、ならびに上記核酸分子でコードされた蛋白質も提供される。更に、少なくとも一部分の上記核酸分子とその他の蛋白質のコード領域とを結合する融合蛋白質を提供する。上記配列に基づくオリゴヌクレオチド断片(プローブおよびプライマーを含む)も提供する。このような断片は、長さが少なくとも8、10、12、15、20、または25ヌクレオチドであり、100、200、500、1000、1500、または2000ヌクレオチドまで延長され得る。
【0010】
他の局面において、Fkhsf蛋白質(任意のタイプ)を生産するための上記発現ベクターを使用する方法が提供され、この方法は、下記工程を含む:(a)発現ベクターを含み、Fkhsf蛋白質を生産する組換え宿主細胞を培養する工程、(b)培養した組換え宿主細胞から蛋白質を単離する工程。
【0011】
また、特異的にFkhsf蛋白質に結合する抗体および抗体断片も提供する。このような抗体の代表例としては、ポリクロナールおよびモノクロナール抗体(マウスのハイブリドーマから得た、またはヒト型に誘導した)が挙げられる。抗体断片の代表例としては、F(ab’)2、F(ab)2、Fab’、Fab、Fv、sFv、および最小認識単位または相補性決定領域が挙げられる。
【0012】
なお他の局面において、被験体からの生物サンプルにおいて、Fkhsf核酸配列の存在下で下記工程を含む検出方法を提供する:(a)Fkhsf特異的核酸プローブをハイブリダイゼーション条件下(i)該生物サンプルから単離したテスト核酸分子、または(ii)プローブがSEQ ID NO:1または3のヌクレオチド配列の少なくとも一部分を認識するRNA分子から合成した核酸分子と接触させる工程、および(b)核酸プローブと(i)または(ii)とのハイブリッドの形成を検出する工程。
【0013】
他の関連する実施形態は、生物サンプルにおいてFkhsf、またはその突然変異型の存在下で下記工程を含む検出方法を提供する:(a)生物サンプルと抗Fkhsf抗体または抗体断片とを接触させ、その接触は、抗体または抗体断片の生物サンプルへの結合を許す条件下で行う工程、および(b)結合された抗体または結合された抗体断片のいずれを検出する工程。
【0014】
その他の局面において、本発明は、動物(例えば、ヒト、猿、犬、猫、ラット、またはマウス)に本明細書中に記載されるFkhsf核酸分子を投与する工程を含む、動物にFkhsf核酸分子を導入する方法を提供する。その一つの実施形態において、核酸分子は、ウイルスベクター(例えば、少なくとも部分がレトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、またはαウイルスから作製したベクター)に含まれ発現される。他の実施形態において、核酸分子は、プラスミドベクターにより発現または含まれる。このようなベクターは、生体内または生体外(例えば、造血細胞、例えばT細胞)に投与することができる。
【0015】
その他の実施形態において、動物の細胞がFkhsf蛋白質をコードする配列を含む導入遺伝子を発現するトランスジェニック非ヒト動物を提供する。
【0016】
1つの好ましい実施形態において、霊長類での免疫機能を調節する方法を提供する。この方法は、以下を包含する:Foxp3蛋白質をコードした複数の核酸配列を霊長類のリンパ球に挿入し;この核酸配列をサイトカインcの制御下に置き;サイトカインcで核酸配列の発現を活性化し、この霊長類においてFoxp3蛋白質の量を増加させる。
【0017】
従って、本発明の目的はFoxp3の発現を変化する因子を同定するに用いられる分析を提供する。詳しくは、いろいろな条件下Foxp3の誘導または阻害を測定する分析を提供する。この発現を変化する因子として小分子、ペプチド、ポリヌクレオチド、サイトカイン、抗体およびFab’断片が挙げられる。
【0018】
1つの好ましい実施形態には、scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法を提供する。この方法は、scurfinプロモーターに結合するレポーター遺伝子を含む組成物を提供する工程;この組成物をテスト化合物と接触させる工程;レポーター遺伝子発現のレベルを決定する工程;および(c)におけるレポーター遺伝子発現のレベルと前決定発現のレベルとを比較することによりテスト化合物がscurfinの発現を調節するかを決定する工程を含む。
【0019】
好ましい実施形態には、この化合物はscurfin発現のレベルを低下させる。
【0020】
他の実施形態には、この化合物はscurfinのレベルを増加する。
【0021】
一つの実施形態には、テスト化合物は下記からなる群より選ばれる:モノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、ペプチド、および小分子。
【0022】
他の実施形態には、テスト化合物は下記からなる群より選ばれる:有機分子、天然産物、ペプチド、オリゴ糖、核酸、脂質、抗体またはその結合断片、および細胞。
【0023】
又他の実施形態には、テスト化合物は化合物のライブラリ由来である。
【0024】
他の実施形態で、このライブラリは下記からなる群より選ばれる:ランダムペプチドライブラリ、天然産物ライブラリ、コンビナトリアルライブラリ、オリゴ糖ライブラリおよびファージディスプレーライブラリ。
【0025】
1つの好ましい実施形態には、哺乳類のT細胞と、T細胞におけるscurfin発現を増加する化合物とを接触させる免疫応答を抑制する方法が提供され、免疫応答が抑制される。
【0026】
1つの好ましい実施形態には、T細胞とT細胞におけるscurfin発現を低下させる化合物とを接触させ免疫応答を強化する方法を提供し、免疫応答が強化する。
【0027】
他の関連する実施形態には、被験体における自己免疫応答を阻害する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を増加する化合物を投与し、被験体による自己免疫応答を阻害する。
【0028】
関連する実施形態において、自己免疫応答は下記からなる群より選ばれる:炎症性腸疾患、乾癬、糖尿病、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、および喘息。
【0029】
1つの好ましい実施形態には、被験体での疾患に対する免疫応答を強化する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を低下する化合物を投与し、それによって被験体の疾患を治療する。
【0030】
関連する実施形態には、被験体でのHIVまたは癌に対する免疫応答を強化する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を低下する化合物を投与し、それによってHIVおよび癌を治療する。
【0031】
1つの好ましい実施形態には、被験体での対宿主性移植片疾患を阻害する方法を提供し、その方法は、被験体にscurfin発現を増加する化合物を投与し、それによって被験体による組織移植拒絶を阻害する。
【0032】
1つの好ましい実施形態には、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離し、T細胞をscurfin遺伝子で形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程。ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0033】
関連する実施形態には、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からCD4+CD25+調節性T細胞を単離する工程、CD4+CD25+調節性T細胞にscurfin遺伝子を形質導入する工程、形質導入されたCD4+CD25+調節性T細胞を増加させる工程、および形質導入されたCD4+CD25+調節性T細胞を患者に再導入する工程を包含し、患者における自己免疫疾患が阻害される。
【0034】
1つの好ましい実施形態において、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供し、その自己免疫疾患は下記からなる群より選ばれる:炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、乾癬、糖尿病および喘息。その方法は、患者からT細胞を単離する工程;T細胞にscurfin遺伝子を形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0035】
1つの好ましい実施形態において、患者での自己免疫応答を阻害する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程;T細胞にレトロウイルスベクターに含まれるscurfin遺伝子を形質導入する工程;形質導入されたT細胞を増加させる工程;および形質導入されたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における自己免疫疾患は阻害される。
【0036】
他の好ましい実施形態において、患者での疾患に対する自己免疫応答を強化する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程、T細胞をscurfin発現を阻害するテスト化合物でトランスフェクトする工程、トランスフェクトされたT細胞を増加させる工程、およびトランスフェクトされたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者における疾患に対する免疫疾患は強化される。
【0037】
他の好ましい実施形態において、患者でのHIVおよび癌に対する免疫応答を強化する方法を提供する。その方法は、患者からT細胞を単離する工程、T細胞をscurfin発現を阻害するテスト化合物でトランスフェクトする工程、トランスフェクトされたT細胞を増加させる工程、およびトランスフェクトされたT細胞を該患者に再導入する工程を包含し、ここで患者におけるHIVまたは癌に対する免疫応答は強化される。
【0038】
本発明のこれらおよびその他の局面は、下記の詳しい説明および添付の図面を参照すれば明白になる。また、より詳しい特定の手法または組成物(例えば、プラスミド等)を記載している種々の参考文献を挙げ、その全体が参考として援用される。
【0039】
発明の詳細な説明
本発明は、調節性T細胞のCD4+CD25+サブセットの生産および/または活性に係わるscurfin蛋白質の発見に関する。Foxp3発現は、この調節性表現型の細胞と直接相関し、その発現は、この特定サブセットの活性化の際にユニークに増加する。突然変異(sf)動物は、このサブセットに欠けて、Foxp3トランスジェニック動物は、CD4+CD25+細胞の増加した割合を有するようである。更に、トランスジェニック動物由来のCD4+CD25+サブセットは、細胞ごとに基づき抑制的でないようであるが、Foxp3の発現は、やはりそのCD25−対応物に対してこのサブセットにて上昇する。面白くも、CD4+CD25−T細胞におけるFoxp3の過剰発現は、これらの細胞に抑制活性を付与するが、CD4+CD25+T細胞より低い効果に止まる。結局、このデータは、最近述べられた転写因子、scurfinが免疫細胞機能の重要な調節剤であり、主としてCD4+CD25+調節性T細胞の生産および/または活性を経て働き得ることを示唆する。
【0040】
実施例からの結果、scurfin(Foxp3遺伝子)の発現は、調節性T(T−reg)細胞活性を部分的に経て免疫系を下方調節することができる。結果的に、内因性Foxp3遺伝子の発現がT細胞に誘導できれば、色々な自己免疫疾患、例えば、炎症性腸疾患、多発硬化症、リュウマチ様関節炎、乾癬、糖尿病、および喘息またはその他の状況、例えば、移植片対宿主疾患における免疫応答の下方調節に用いられ得る。更に、scurfin発現は、癌またはAIDSにおける免疫系を下方調節して、活性化することができる。
【0041】
定義
本発明を詳しくする前に、以下に特定の用語の定義を示し、そして本明細書以降で使用する略語をリストし定義することは、これらを理解するために有用であり得る。
【0042】
”Scurfy”は、重症リンパ増殖性疾病を呈する、マウスの遺伝性疾患を指す(例えば、Lyon et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:2433,1990参照)。原因遺伝子(その突然変異型は該疾患の原因である)は配列I.D.Nos.1および3に示す。
【0043】
”Foxp3”は、フォークヘッドドメインを含む遺伝子を指し、これはscurfyマウス突然変異株にて突然変異された。”Foxp3”は、マウスFoxp3遺伝子によってエンコードされる蛋白質を指す。”FOXP3”は、マウスFoxp3のヒトオルソログを指す。”FOXP3”は、ヒトFOXP3遺伝子によりエンコードされた蛋白質。マウスFoxp3およびヒトFOXP3のcDNA配列は、米国特許出願09/372,668に開示され、それにはマウスscurfy遺伝子をFkhsfに、ヒトオルソログをFKHsfに指定する。ヒトFOXP3ゲノム配列は、Genbank Accession No.AF235087に開示している。Genbank Accession
No.AF235097および米国特許出願09/372,668は、全目的のためにその全体を参考文献とする。
【0044】
”分子”は、蛋白質またはペプチド(例えば、抗体、組換え結合パートナー、所要の結合親和性を有するペプチド)、核酸(例えば、DNA、RNA、キメラ核酸分子、および核酸類縁物(例えばPNA))、および有機または無機化合物を包括することが理解される。
【0045】
”核酸”または”核酸分子”は、デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、オリゴヌクレオチド、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により生産された断片、および連結、分離、エンドヌクレアーゼ作用、およびエクソヌクレアーゼ作用のいずれかにより生産された断片のいずれかを指す。核酸は、天然に発生のヌクレオチド(例えばデオキシリボヌクレオチドおよびリボヌクレオチド)、または天然に発生のヌクレオチドの類縁物(例えば、天然に発生のヌクレオチドのα−鏡像異性体型)、または両者の併合よりなる単量体から構成され得る。修飾ヌクレオチドは、糖部分および/またはピリミジンまたはプリン塩基部分に修飾を有し得る。糖修飾は、例えば、一以上の水酸基がハロゲン、アルキル基、アミン、およびアジド基で置換された糖を含むか、または糖は、エーテル類またはエステル類として機能する。更に、全糖部分は、立体的および電子的に類似の構造、例えばアザ糖類および炭環状糖類縁物で置換される。塩基部分における修飾の例は、アルキル化されたプリンおよびピリミジン、アシル化されたプリンまたはピリミジン、またはその他の周知の複素環の置換基を包括する。核酸単量体は、ホスホジエステル結合またはこのような結合の類縁物で連結され得る。ホスホジエステル結合の類縁物は、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチオエート、ホスホロアニリデート、ホスホロアミデート等を包括する。名詞”核酸”とは天然に発生のまたは修飾の核酸塩基がポリアミドバックボーンに付着した所謂”ペプチド核酸”も包括する。核酸は、一本鎖または二本鎖でもよい。
【0046】
”単離核酸分子”とは生物のゲノムDNAに組み込まれてない核酸分子である。例えば、真核細胞のゲノムDNAから分離された遺伝子に応答するDNA分子は単離DNA分子であり、単離核酸分子の他の例は、生物のゲノムに組み込まれてない化学合成核酸分子である。
【0047】
”プロモーター”は、構造遺伝子の転写を指向するヌクレオチド配列である。典型的にプロモーターは、遺伝子の5’域に位置され、構造遺伝子の転写開始サイトに近い。もしプロモーターが誘導性プロモーターである場合、転写速度は誘導剤に応答して増加する。これと反して、もしプロモーターが構成的プロモーターである場合、転写速度は誘導剤により調節されない。
【0048】
”ベクター”は所要蛋白質の発現を指向できるアセンブリーを指す。ベクターは操作可能に対象の遺伝子に連結する転写プロモーターエレメントを包括する。ベクターは、デオキシリボ核酸(”DNA”)、リボ核酸(”RNA”)、または両者の組み合わせ(例えば、DNA−RNAキメラ)から構成され得る。ベクターは、任意にポリアデニル化配列、一以上の制限酵素切断サイト、並びに一以上の選択性マーカー、例えばネオマイシンリン酸転移酵素またはハイグロマイシンリン酸転移酵素を包括し得る。また、選ばれた宿主細胞および使用されたベクターに依存して、その他の遺伝子エレメント、例えば、複製起点、追加核酸制限認識サイト、エンハンサー、転写の誘導性を付与する配列、および選択性マーカーも上記ベクターに加える。
【0049】
”単離された”は、蛋白質またはポリペプチドに関する場合、分子が他の生物学的マクロ分子が殆どなく存在することを指し、クーマシーブルー染色のSDS−PAGEゲルで通常単一バンドとして現れる。”単離された”は有機分子に関する場合、当該分野で周知の方法(例えば、NMR、融点)を利用して、化合物の純度が90%より高いこと意味する。
【0050】
”クローニングベクター”は、例えば、宿主細胞において自律的に複製する能力を有するプラスミド、コスミド、またはバクテリオファージなどの核酸分子を指す。クローニングベクターは、通常に外来のヌクレオチド配列がベクターの必要な生物機能を失わない決定可能な方式で挿入できる一または少数の制限エンドヌクレアーゼ認識サイト、およびクローニングベクターで形質転換された細胞の同定および選択での使用に適切なマーカー遺伝子をエンコードするヌクレオチド配列を含む。マーカー遺伝子は、通常テトラサイクリン耐性またはアンピシリン耐性を提供する遺伝子を含む。
【0051】
”発現ベクター”は、宿主細胞にて発現される遺伝子をエンコードする核酸分子を指す。通常に、遺伝子発現は、プロモーターの制御下に置かれ、任意に、少なくとも一つの調節エレメントの制御下に置かれれる。このような遺伝子は、プロモーターに”操作可能に連結される”と言われる。同じく、調節エレメントおよびプロモーターは、調節エレメントがプロモーターの活性を調節する場合、作動可能に連結される。
【0052】
”組換え宿主”は、クローニングベクターまたは発現ベクターのいずれかを含む原核または真核細胞のいずれかを指す。この用語は、宿主細胞の染色体またはゲノム中に遺伝子工学でクローンされた遺伝子を含むように操作された原核または真核細胞も包括する。
【0053】
真核細胞において、RNAポリメラーゼIIは、構造遺伝子を転写してmRNAを生産することを触媒する。核酸分子は、RNAポリメラーゼII鋳型を含むように設計することができる、その内RNA転写は特定mRNAに相補的な配列を有する。このRNA転写は”アンチセンスRNA”と称し、アンチセンスRNAをエンコードする核酸分子は”アンチセンス遺伝子”と称する。アンチセンスRNA分子は、mRNA分子に結合でき、mRNA翻訳を阻害する。
【0054】
”Fkhsfに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチド”または”Fkhsfアンチセンスオリゴヌクレオチド”は、(a)該遺伝子の一部と安定な三重螺旋を形成できる、または(b)mRNA転写物の一部と安定な二重螺旋を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドである。同じく、”Fkhsfに特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチド”または”Fkhsfアンチセンスオリゴヌクレオチド”は、(a)該Fkhsf遺伝子の一部と安定な三重螺旋を形成できる、または(b)該Fkhsf遺伝子のmRNA転写物の一部と安定な二重螺旋を形成できる配列を有するオリゴヌクレオチドである。
【0055】
”リボザイム”は、触媒中心を含む核酸分子である。この用語はRNA酵素、自己スプライシングRNA、自己切断RNA、およびこれらの触媒機能を行う核酸分子を含む。リボザイムをエンコードする核酸分子を”リボザイム遺伝子”と称する。
【0056】
略語:YAC:酵母人工染色体;PCR:ポリメラーゼ連鎖反応;RT−PCR:逆転写酵素(RT)を用いて最初の工程でRNAを初めてDNAに転写するPCR法;cDNA:RNA配列をDNA形態にコピーして作られた任意のDNA。本明細書中で使用する場合、”Fkhsf”とはFkhsf遺伝子(遺伝子がヒト、哺乳類、またはその他いずれの温血動物由来かに拘わらない)の遺伝子産物を指す。大文字”FKHsf”の場合、遺伝子産物(および遺伝子)はヒト由来であると理解されるべきである。
【0057】
上記の通り、本発明は一般に医薬品および方法、特に、scurfy−相関疾病の診断に有用な方法および組成物、および免疫系を調節できる化合物を同定する方法に関する。
【0058】
以下、更に詳しくこの発見を討論することにより、免疫系のアゴニストまたは拮抗剤として作用し得る分子を選ぶに利用され得るアッセイの開発を導いている。更に、このようなアッセイは、免疫系調節と同じく活性な他の遺伝子および遺伝子産物を同定するために利用され得る。
【0059】
Scurfy
簡潔には、本発明は、Fkhsfをエンコードする遺伝子における突然変異が、脾腫、肝腫、大きく拡大したリンパ節、ラント症候群、剥脱性皮膚炎、および厚悪形耳を含む粗大な形態学的症状を生じるリンパ節、脾臓、肝臓および皮膚の進行性リンパ球浸潤によって特徴付けられる希少な状況(scurfy)を生じるという意外な発見に基づく(Godfrey et al.,Amer.J.Pathol.138:1379,1991;Godfrey et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:5528,1991)。羽付き螺旋(winged−helix)ファミリーのこの新メンバーは、免疫系の新規構成要素を代表する。
【0060】
下記実施例1にscurfyの原因遺伝子の発見に利用された方法を提供する。下記実施例2および3にマウスscurfyの原因遺伝子およびヒトオルソログのクローニング方法を提供する。トランスジェニックマウスを利用して決定するように遺伝子の正体および遺伝子機能との相関を確認する方法も実施例に提供する。
【0061】
本発明は、Fkhsf遺伝子および遺伝子産物の存在を決定する方法も提供する。1実施形態において、そのような方法は、(a)Fkhsf特異的核酸プローブを(i)生物サンプルから単離された試験核酸分子、または(ii)RNA分子から合成された核酸分子のいずれかとハイブリダイズする条件下で接触させる一般的工程(ここで、プローブは、Fkhsfヌクレオチド配列の少なくとも一部分を認識する)、および(b)該核酸プローブと(i)または(ii)とのハイブリッドの形成を検出する一般的工程、を包含する。色々な方法が、選択された配列を増幅するに用いられ得、これらの方法には、例えば、RNA増幅(Lizardi et al.,Bio/Technology 6:1197−1202,1988;Kramer et al.,Nature 339:401−02,1989;Lomeli et al.,Clinical Chem.35(9):1826−31,1989;米国特許4,786,600参照)、およびポリメラーゼ連鎖反応(”PCR”)を用いた核酸増幅(米国特許4,683,195、4,683,202、および4,800,159参照)、逆転写酵素−PCRおよびCPT(米国特許4,876,187、および5,011,769参照)が挙げられる。
【0062】
あるいは、抗体をFkhsf遺伝子産物の存在の検出に利用できる。特に、1実施形態において、生物サンプルにおけるFkhsfペプチド、またはその突然変異株形態の存在を検出する、下記工程を含む具体的方法が提供される:(a)生物サンプルを抗Fkhsf抗体または抗体断片と接触させる工程(該接触は該抗体または抗体断片の生物サンプルへの結合を許す条件で行う)、および(b)任意の結合された抗体または結合された抗体断片を検出する工程。
【0063】
このような方法は、広汎なバラエティのアッセイフォーマットで達成され得る、これには、例えば、向流免疫電気泳動(CIEP)、放射免疫検定法、放射免疫沈澱、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、Dot Blotアッセイ、阻害または競合アッセイ、およびサンドイッチアッセイ(米国特許4,376,110および4,486,530;Antibodies:A Laboratory Manual,前出も参照)が挙げられる。
【0064】
核酸分子、蛋白質、および蛋白質の生産方法
本明細書中で、色々なFKHsfまたはFkhsf蛋白質および核酸分子(またはその部分)が提供されたが、本発明に関して、一つ以上のこれらの蛋白質に対する言及は、実質的に類似な活性の蛋白質を含むと理解されるべきであることが理解される。本明細書中で使用する場合、蛋白質は、以下の場合、”実質的に類似”であると考えられる:(a)蛋白質をエンコードする遺伝子のコード領域から誘導されたヌクレオチド配列によりエンコードされる場合(例えば、配列の部分または配列の対立遺伝子バリエーションを含む);(b)中度、高度もしくは極高度のストリンジェンシーの下、本発明のヌクレオチド配列にハイブリダイズできるヌクレオチド配列(Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,N.Y.,1989)、または少なくとも50%、60%、70%、75%、80%、90%、95%、もしくはそれ以上が本明細書中で開示した配列と相同である場合、あるいは、(c)DNA配列が、(a)または(b)に規定したDNA配列に対して、遺伝子コードの結果として縮重している場合。また、本明細書中に開示される核酸分子は、相補的配列および非相補的配列を含み、ただし、配列は、さもなければ本明細書に示される基準に符合する。本発明において、高度のストリンジェンシーとは標準ハイブリダイゼーション条件を意味する(例えば、65℃で5XSSPE、0.5% SDS、または相当するもの)。ハイブリダイゼーションの目的に、アミノ端ドメイン、ジンクフィンガードメイン、中間部ドメイン、またはフォークヘッドドメインをエンコードした核酸分子(実施例10参照)を利用できる。
【0065】
本明細書に記載される核酸分子でエンコードされた蛋白質の構造は、例えば、P/C GegeまたはIntelligenetics Suite(Intelligenetics,Mountain View,California)、またはKyteおよびDoolittle(J.Mol.Biol.157:105−32,1982)による方法に従う、疎水性プロット関数を用いて一次翻訳産物より予測できる。
【0066】
本発明の蛋白質は、酸性塩形態または塩基性塩形態、または中性形態でされ得る。また、個別のアミノ酸残基は、酸化または還元により修飾できる。更に、色々な置換、欠失、または付加をアミノ酸または核酸配列に行える。その正味の効果は、突然変異型または野生型蛋白質の生物活性を保持またはさらに強化もしくは減少させる。また、遺伝子コードの縮重により、例えば、同じアミノ酸配列をエンコードしたヌクレオチド配列におけるバリエーションが考えられ得る。
【0067】
本明細書中に開示される蛋白質の他の誘導体として、他の蛋白質またはポリペプチドとのこの蛋白質の結合体が挙げられる。これは、例えば、蛋白質の純化または同定をし易くする為に加えられ得るN−端またはC−端融合蛋白質の合成により達成され得る(米国特許4,851,341、およびHopp et al.,Bio/Technology
6:1204,1988参照)。別に、融合蛋白質(例えば、FKH−ルシフェラーゼまたはFkh−ルシフェラーゼあるいはFKH−GFPまたはFkh−GFP)は、蛋白質の同定、発現、および分析を補助する為構築され得る。
【0068】
本発明の蛋白質は、本明細書中に記載の広汎なバラエティの技術で構築され得る。また、突然変異は、天然配列の断片に連結できる制限エンドヌクレアーゼ認識サイトに隣接する突然変異配列を含むオリゴヌクレオチドを合成することにより特定の座位に導入され得る。連結後、得られた再構築配列は、希望のアミノ酸挿入、置換、または欠失を有する誘導物をエンコードする。
【0069】
別に、オリゴヌクレオチド指向性部位特異的サイト(またはセグメント特異的)突然変異の生成手法は、求められる置換、欠失、または挿入により変化する特定のコドンを有する変化遺伝子を提供するに用いられ得る。上記変化作成の例示的方法は、Walder et al.(Gene 42:133,1986);Bauer et al.(Gene 37:73,1985);Craik(BioTechniques,January 1985,12−19);Smith et al.(Genetic Engineering:Principles and Methods,Plenum Press,1981);およびSambrook et al.(前出)により開示されている。蛋白質の欠失または短縮誘導物(例えば、可溶性細胞外部分)も希望の欠失に隣接する手近な制限エンドヌクレアーゼサイトを利用して構築され得る。制限エンドヌクレアーゼ消化の次に、オーバーハングを填入し、DNAを再結合する。上記変化作成の方法の例は、Sambrook et al.(Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)により開示されている。
【0070】
本発明の核酸分子に作成される突然変異は、好ましくはコード配列のリーディングフレームを保存する。更に、突然変異は、好ましくはハイブリダイズしてmRNAの翻訳に不良な影響を及ぼす二次mRNA構造、例えば、ループまたはヘアピンを生成する相補的領域を作らない。突然変異サイトは予定できるが、突然変異自体の性質は予定する必要がない。例えば、所定サイトでの突然変異の最適特徴を選択するため、ランダムな突然変異生成を目標コドンで行い得、そして発現突然変異株を指示的な生物活性についてスクリーニングし得る。別に、天然配列の断片に連結できる制限サイトに隣接する突然変異株配列を含むオリゴヌクレオチドを合成して突然変異を特定の座位に導入し、を側面連接する。連結後、得られた再構築配列は希望のアミノ酸挿入、置換、または欠失を有する誘導物をエンコードしている。突然変異は、蛋白質の活性を保存または増加させる、または蛋白質を減少または無能にする目的で導入され得る(例えば、突然変異株Fkh)。
【0071】
本発明の蛋白質をエンコードする核酸分子は、PCR突然変異生成の技術、化学突然変異生成(Drinkwater and Klinedinst,PNAS 83:3402−06,1986)、強制ヌクレオチド誤組み込み(例えば、Liao and Wise Gene 88:107−11,1990)、またはランダムな突然変異オリゴヌクレオチドの使用(Horwitz et al.,Genome 3:112−17,1989)を利用しても構築できる。
【0072】
本発明は、上記の遺伝子を発現できるベクターを含む宿主細胞の培養により上記遺伝子の操作および発現も提供する。このようなベクターまたはベクター構築物は、希望の蛋白質をエンコードした合成核酸分子またはcDNA誘導核酸分子のいずれかを含み、これは適切な転写または翻訳調節エレメントに作動可能に連結される。適切な調節エレメントは、細菌、真菌、ウイルス、哺乳類、昆虫、または植物の遺伝子を含む色々なソースから誘導され得る。適切な調節エレメントの選択は、選ばれた宿主細胞に依存し、当業者により容易に達成され得る。調節エレメントの実例には、転写プロモーターおよびエンヘンサーまたはRNAポリメラーゼ結合配列、転写ターミネーター、および翻訳開始シグナルを含むリボゾーム結合配列を挙げられる。
【0073】
上記蛋白質のいずれかをエンコードする核酸分子は、細菌、哺乳類、酵母またはその他の真菌、ウイルス、昆虫、または植物細胞を含む広汎なバラエティの原核および真核宿主細胞により容易に発現され得る。このような細胞に外来のDNAを発現させる形質転換またはトランスフェクションする方法は当該分野で周知である(例えば、Itakura et al.,米国特許4,704,362;Hinnen et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:1929−33,1978;Murray et al.,米国特許 4,801,542;Upshall et al.,米国
特許4,935,349;Hagen et al.,米国特許4,784,950;Axel et al.,米国特許4,399,216;Goeddel et al.,米国特許4,766,075;およびSambrook et al.,Molecular Cloning: A Laboratory Manual,2nd ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989;植物細胞についてはCzako and Marton,Plant Physiol.104:1067−71,1994;およびPaszkowski et al.,Biotech.24:387−92,1992参照)。
【0074】
本発明を行う適切な細菌の宿主細胞は、E.coli、B.subtilis、Salmonella typhimurium、およびPseudomonas属、Streptomyces属、およびStaphylococcus属に属する色々な種、ならびに当業者に周知の多くの他の細菌種が挙げられる。細菌宿主細胞の代表的実例としてDH5α(Stratagene,LaJolla,California)が挙げられる。
【0075】
細菌の発現ベクターは、好ましくは宿主細胞にて機能するプロモーター、一以上の選択可能な表現型マーカー、および細菌複製起点を含む。代表的なプロモーターとして、β−ラクタマーゼ(ペニシリナーゼ)および乳糖プロモーター系(Chang et al.,Nature 275:615,1978参照)、T7 RNA重合酵素プロモーター(Studier et al.,Meth.Enzymol.185:60−89,1990)、λプロモーター(Elvin et al.,Gene 87:123−26,1990)、trpプロモーター(Nichols and Yanofsky,Meth.in Enzymology 101:155,1983)およびtacプロモーター(Russell et al.,Gene 20:231,1982)が挙げられる。代表的な選択マーカーには、例えば、カナマイシン耐性遺伝子またはアンピシリン耐性遺伝子等の色々な抗生物質耐性マーカーが含まれる。宿主細胞の形質転換に適切な多くのプラスミドは当該分野で周知であり、とりわけ、pBR322(Bolivar et al.,Gene 2:95,1977)、pUCプラスミドpUC18、pUC19、pUC118、pUC119(Messing,Meth.in Enzymology 101:20−77,1983およびVieira and Messing,Gene 19:259−68,1982参照)、およびpNH8A、pNH16a、pNH18a、およびBluescript M13(Stratagene,La Jolla,California)が挙げられる。
【0076】
本発明を行う適切な酵母および真菌宿主細胞として、とりわけ、Saccharomyces pombe、Saccharomyces cerevisiae、Pichia属またはKluyveromyces属およびAspergillus属の色々な種(McKnight et al.,米国特許4,935,349)が挙げられる。酵母および真菌に適切な発現ベクターとして、とりわけ、酵母についてYCp50(ATCC No.37419)、およびamdSクローニンベクターpV3(Turnbull,Bio/Technology 7:169,1989)、YRp7(Struhl et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 76:1035−39,1978)、YEp13(Broach et al.,Gene 8:121−33,1979)、pJDB249およびpJDB219(Beggs,Nature 275:104−08,1978)およびその誘導物が挙げられる。
【0077】
酵母に適用の好ましいプロモーターとして、酵母糖分解遺伝子(Hitzeman et al.,J.Biol.Chem.255:12073−080,1980;Alber and Kawasaki,J.Mol.Appl.Genet.1:419−34,1982)またはアルコール脱水素酵素遺伝子(Young et al.,Hollaender et al.(eds.)、in Genetic Engineering of Microorganisms for Chemicals,Plenum,New York,1982,p.355;Ammerer,Meth.Enzymol.101:192−201,1983)由来のプロモーターが挙げられる。真菌ベクターに有用なプロモーターの実例として、Aspergillus nidulans 糖分解の遺伝子から誘導された、例えば、adh3プロモーター(McKnight et al.,EMBO J.4:2093−99,1985)が挙げられる。この発現ユニットは、転写ターミネーターも含み得る。適切なターミネーターの実例はadh3ターミネーターである(McKnight et al.,ibid.,1985)。
【0078】
細菌のベクターのように、酵母ベクターは、一般に選択マーカーを含み、表現型分析が、変換株が選択可能なように存在する優性表現型を呈するいずれかのうちの一つの遺伝子であり得る。好ましい選択マーカーは、宿主細胞の栄養要求性を補完するか、抗生物質耐性を提供するかまたは細胞が特定の炭素源を利用できるようにするマーカーであり、そして、leu2(Broach et al.,ibid.)、ura3(Botstein et al.,Gene 8:17,1979)、またはhis3(Struhl et al.,ibid.)が挙げられる。別の適切な選択マーカーは、酵母細胞にクロラムフェニコール耐性を付与するcat遺伝子である。
【0079】
真菌の形質転換技術は文献に周知であり、例えば、Beggs (ibid.)、Hinnen et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:1929−33,1978)、Yelton et al.(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:1740−47,1984)、およびRussell(Nature 301:167−69,1983)に開示している。宿主細胞の遺伝子型は、発現ベクターに存在する選択可能なマーカーにより補足される遺伝子欠陥を含み得る。特定の宿主および選択可能なマーカーの選択は当該分野の通常の技術レベル内である。
【0080】
酵母の形質転換のプロトコルも当業者に周知である。例えば、DNAで酵母のスフェロプラストを製造するか(Hinnen et al.,PNAS USA 75:1929,1978を参照のこと)またはアルカリ塩、例えばLiClで処理する(Itoh et al.,J.Bacteriology 153:163,1983を参照のこと)ことにより形質転換が容易に達成され得る。真菌の形質転換も、Cullen et al.,(Bio/Technology 5:369,1987)に記載されるように、ポリエチレングリコールを用いて行われ得る。
【0081】
ウイルスベクターとして、上記のような希望の蛋白質をコードした単離核酸分子の発現を指向するプロモーターを含むものが挙げられる。広汎なバラエティのプロモーターが本発明の状況において利用され得、例えば、MoMLV LTR、RSV LTR、Friend MuLV LTR、アデノウイルスプロモーター (Ohno et al.,Science 265:781−84,1994)、ネオマイシンリン酸基転移酵素プロモーター/エンハンサー、後期パーボウイルスプロモーター (Koering et
al.,Hum.Gene Therap.5:457−63,1994)、疱疹TKプロモーター、SV40プロモーター、メタロチオネインIIa遺伝子エンハンサー/プロモーター、巨細胞ウイルス早期即時のプロモーター、および巨細胞ウイルス後期即時のプロモーター等のプロモーターが挙げられる。本発明の特に好ましい実施形態では、プロモーターは、組織特異的プロモーター(例えば、WO 91/02805; EP 0,415,731;およびWO 90/07936)である。適切な組織特異的プロモーターの代表例として、神経特異的エノラーゼプロモーター、血小板誘導の成長因子βプロモーター、ヒトα1−キマエリンプロモーター、シナプシンIプロモーターおよびシナプシンIIプロモーターが挙げられる。上記プロモーターに加えて、他のウイルス特異的プロモーター(例えば、レトロウイルスプロモーター(上記、および他の例えばHIV プロモーターを含む)、肝炎、疱疹(例えば、EBV)、および細菌、真菌または寄生虫(例えば、マラリア)特異的プロモーターは、ウイルス、細菌、真菌または寄生虫に感染した特定の細胞および組織を標的化するために利用され得る。
【0082】
本発明を行うに適切な哺乳類の細胞として、PC12 (ATCC No.CRL1721)、N1E−115 神経芽細胞腫、SK−N−BE(2)C 神経芽細胞腫、SHSY5 アドレナリン作用性神経芽細胞腫、NS20YおよびNG108−15マウスコリン作用性細胞株、またはラットF2後根神経節細胞株、COS(例えば、ATCC No.CRL 1650または1651)、BHK(例えば、ATCC No.CRL 6281; BHK 570 細胞株(受託番号CRL 10314としてAmerican Type Culture Collectionに寄託))、CHO (ATCC No. CCL 61)、HeLa (例えば、ATCC No.CCL 2)、293(ATCC No.1573; Graham et al.,J.Gen.Virol.36:59−72,1977)およびNS−1細胞が挙げられる。本発明に用いられ得る他の哺乳類の細胞株として、ラット Hep I (ATCC No.CRL 1600)、ラットHep II (ATCC No.CRL 1548)、TCMK (ATCC No.CCL 139)、ヒト肺 (ATCC No.CCL 75.1)、ヒト肝癌 (ATCC No.HTB−52)、Hep G2 (ATCC No.HB 8065)、マウス肝臓(ATCC No.CCL 29.1)、NCTC 1469 (ATCC No.CCL 9.1)、SP2/0−Ag14 (ATCC No.1581)、HIT−T15 (ATCC No.CRL 1777)、Jurkat (ATCC No.Tib 152)およびRINm 5AHT2B (Orskov and Nielson,FEBS 229(1):175−178,1988)が挙げられる。
【0083】
本発明を実施する際の使用のための哺乳類の発現ベクターとして、クローン遺伝子またはcDNAの転写を指向し得るプロモーターが挙げられる。好ましいプロモーターとして、ウイルスプロモーターおよび細胞のプロモーターがある。ウイルスプロモーターには、巨細胞ウイルス早期即時のプロモーター(Boshart et al.,Cell 41:521−30,1985)、巨細胞ウイルス後期即時のプロモーター、SV40 プロモーター (Subramani et al.,Mol.Cell.Biol.1:854−64,1981)、MMTV LTR、RSV LTR、メタロチオネイン−1、アデノウイルスE1aが挙げられる。細胞のプロモーターには、マウスメタロチオネイン−1 プロモーター (Palmiter et al.,米国特許 4,579,821)、マウスVκ プロモーター (Bergman et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:7041−45,1983; Grant et al.,Nucl.Acids Res.15:5496,1987)およびマウスVHプロモーター (Loh et al.,Cell 33:85−93,1983)が挙げられる。プロモーターの選択は、少なくとも一部は所望の発現のレベルまたはトランスフェクトされるレシピエント細胞株により決まる。
【0084】
このような発現ベクターは、プロモーターからの下流および目的のペプチドまたは蛋白質をコードするDNA配列からの上流に位置するRNAスプライス部位のセットも含み得る。好ましいRNAスプライス部位は、アデノウイルスおよび/または免疫グロブリン遺伝子から得られ得る。目的のコード配列の下流に位置するポリアデニル化シグナルもまた発現ベクターに含まれる。適切なポリアデニル化シグナルとして、SV40からの早期または後期ポリアデニル化シグナル(Kaufman and Sharp,ibid.)、アデノウイルス5 E1B領域およびヒト成長ホルモン遺伝子ターミネーターからのポリアデニル化シグナル(DeNoto et al.,Nuc.Acids Res.9:3719−30,1981)が挙げられる。発現ベクターとして、プロモーターとRNAスプライス部位との間に位置する非コードウイルスリーダー配列(例えば、アデノウイルス2三連リーダー)が挙げられ得る。好ましいベクターには、エンハンサー配列、例えば、SV40エンハンサー配列も含まれ得る。発現ベクターには、アデノウイルスVA RNAをコードする配列も含まれる。適切な発現ベクターは、市場から得られ得る(例えば、Stratagene,La Jolla,California)。
【0085】
クローン化されたDNA配列を含むクター構築物を、培養された哺乳類の細胞に、例えば、リン酸カルシウム−媒介トランスフェクション(Wigler et al.,Cell 14:725,1978; Corsaro and Pearson,Somatic Cell Genetics 7:603,1981; Graham and Van der Eb,Virology 52:456,1973)、エレクトロポレーション (Neumann et al.,EMBO J.1:841−45,1982)、またはDEAE−デキストラン媒介トランスフェクション(Ausubel et al.(eds.),Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley and Sons,Inc.,N.Y.,1987)により導入することができる。クローンDNAが安定に組み込まれた細胞を同定するため、一般に選択可能なマーカーを目的の遺伝子またはcDNAと共に細胞へ導入する。培養された哺乳類の細胞に用いる好ましい選択可能なマーカーとして、薬物(例えば、ネオマイシン、ハイグロマイシン、およびメトトレキサート)に対する耐性を付与する遺伝子が挙げられる。他の選択可能なマーカーとして、蛍光蛋白質、例えば、GFP (緑色蛍光蛋白質)またはBFP (青色蛍光蛋白質)が挙げられる。選択可能なマーカーは、増幅可能な選択可能なマーカーであり得る。好ましい増幅可能な選択可能なマーカーは、DHFR遺伝子およびネオマイシン耐性遺伝子である。選択可能なマーカーは、Thillyによりレビューされている(Mammalian Cell Technology,Butterworth Publishers,Stoneham,MA)。
【0086】
適切なベクターを含む哺乳類の細胞は、一定期間、通常1−2日間増殖させられ、目的のDNA配列の発現を開始する。次に薬物選択は、安定な方式で選択可能なマーカーを発現している細胞の増殖を選択するように適用される。増幅可能な選択可能なマーカーでトランスフェクトされた増殖細胞に対して、薬物濃度を段階的な様式で増加させ、増加したコピー数のクローン配列を選択することにより発現レベルを増加し得る。導入された配列を発現している細胞を希望の形態または希望のレベルでの目的の蛋白質の産生について選択しスクリーニングする。次にこれらの基準を満足した細胞をクローン化し得、そして生産規模にする。細胞は流動細胞算器を用いてGFP−ポジティブ細胞を選ぶことにより、そのGFPの発現に基づいて、トランスフェクションについて選択され得る。
【0087】
哺乳類細胞のトランスフェクションのプロトコルは当業者に周知である。代表的な方法として、リン酸カルシウム媒介トランスフェクション、エレクトロポレーション、リポフェクション、レトロウイルス、アデノウイルスおよび原形質体融合−媒介移入(Sambrook et al.,supra)が挙げられる。裸のベクター構築物は、哺乳類(または他の動物)の筋肉に注射した後、筋肉細胞または他の適切な細胞に取り入れられ得る。
【0088】
当該分野で公知の多数の昆虫宿主細胞も、本明細書を考慮して、本発明において有用であり得る、例えば、昆虫細胞において異種のDNA配列を発現するベクターとしてバキュロウイルスを使用することが、Atkinson et al.(Pestic.Sci.28:215−24,1990)にレヴューされている。
【0089】
当該分野で公知の多数の植物宿主細胞も、本明細書を考慮して、本発明において有用であり得る、例えば、植物細胞において遺伝子を発現するためのベクターとして、Agrobacterium rhizogenesを使用することがSinkar et al.(J.Biosci.(Bangalore) 11:47−58,1987)にレヴューされている。
【0090】
本発明の関連した局面において、本発明の蛋白質は、生殖細胞および体細胞遺伝子が、希望の蛋白質をコードし、そして、その遺伝子の発現に有効なプロモーターに作動可能に連結される遺伝子を含むトランスジェニック動物において発現され得る。あるいは、類似な方式で希望の遺伝子が欠けてるトランスジェニック動物(例えば、“ノックアウト”マウス)を調製し得る。このようなトランスジェニックは、マウス、ラット、兎、羊、犬、山羊および豚を含む色々な非ヒト動物で調製し得る(Hammer et al.,Nature 315:680−83,1985,Palmiter et al.,Science 222:809−14,1983,Brinster et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:4438−42,1985,Palmiter and Brinster,Cell 41:343−45,1985,and 米国特許5,175,383, 5,087,571, 4,736,866, 5,387,742, 5,347,075, 5,221,778,および5,175,384)。要するに、適切に位置付けた発現制御配列と一緒に発現される核酸分子を含む発現ベクターは、例えば、顕微鏡下注射により受精卵の前核に導入される。注射済みDNAの組込みは、組織サンプルからのDNAのブロット分析で検出される。好ましくは、動物の後代に伝えるように導入したDNAを動物の生殖細胞系に組み込む。組織特異的発現は、組織特異的プロモーター、または、例えば、メタロチオネイン遺伝子プロモーター等の誘導性プロモーターを用いて達成し得る(Palmiter et al.,1983,ibid)、これは導入遺伝子の調節された発現を許す。
【0091】
天然発生scurfy突然変異体(“sf”)以外のFkhsfの突然変異型または天然発生突然変異体と遺伝背景が異なる突然変異型を産生する動物は、本明細書の開示を考慮すれば、容易に産生され得る。
【0092】
蛋白質は、とりわけ、適切な宿主およびベクター系を培養し、本発明の組換え翻訳物を生産する方法で単離される。次にこのような細胞株からの上澄、または蛋白質が上澄に排泄されない蛋白質含有物または全細胞を、希望の蛋白質を単離するための色々な精製手法で処理し得る。例えば、上澄を先ず、例えば、AmiconまたはMillipore Pellicon限外ろ過ユニットのような市販の蛋白質濃縮フィルターを用いて濃縮し得る。濃縮後、濃縮液を適切な精製マトリックス(例えば、適切なサポートに結合した抗蛋白質抗体)に施し得る。あるいは、アニオンまたはカチオン交換樹脂を蛋白質の精製に用いる。または、一つ以上の逆相高速液体クロマトグラフィ(RP−HPLC)工程を用いて更に蛋白質を精製し得る。本発明の蛋白質を単離する他の方法は当該分野で周知技術である。
【0093】
本発明において、SDS−PAGE分析の次にクーマシーブルー染色を行い他の蛋白質(望まれていない)が検出されない場合、蛋白質は“単離された”と認定する。他の実施形態において、SDS−PAGE分析の次に銀染色を行い他の蛋白質(望まれていない)が検出されないように所望の蛋白質を単離し得る。
【0094】
免疫系を調節する分子の選択分析
上記の通り、本発明は免疫系を調節できる分子の選択および/または単離する方法を提供する。適切な分析の代表例は、酵母と哺乳類の2−ハイブリッド系(例えば、Dang et al.,Mol.Cell.Biol.11:954,1991; Fearon et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:7958,1992)、DNA結合分析、アンチセンス分析、伝統的蛋白質結合分析(例えば、125Iまたは経時解析蛍光)、ゲル電気泳動および直接蛋白質シークエンシングを組み合わせた免疫沈澱、Fkhsf調節された遺伝子の転写分析、サイトカイン生産および増殖分析を含む。
【0095】
例えば、一実施形態において、Fkhsfと直接作用する蛋白質は、例えば、酵母2−ハイブリッド結合系のような分析で検出され得る(例えば、米国特許5,283,173、5,468,614、5,610,015、および5,667,973)。要するに、2−ハイブリッド系には、DNA−結合領域−Fkhsf 蛋白質の融合(例えば、GAL4−Fkhsf融合)は、選択可能なマーカー遺伝子に連結されるGAL4結合部位を含む細胞に構築され、トランスフェクトされる。全Fkhsf蛋白質またはFkhsfの次領域を使うことができる。GAL4活性化域に融合されたcDNAのライブラリーも構築され、同時トランスフェクトされる。cDNA−GAL4活性化領域融合中のcDNAは、Fkhsfと相互作用する蛋白質をコードすれば、選択可能なマーカーは発現される。次にcDNAを含む細胞は増殖し、構築物は、単離され特徴化される。他の分析も相互作用している蛋白質を同定するために用いられ得る。このような分析として、ELISA、ウェスタンブロッティング、共免疫沈澱、インビトロ転写/翻訳分析等があげられる。
【0096】
本発明の別の局面において、選択された分子が免疫系を調節できるか否かを決定するために下記の工程を含む方法が提供される:(a)選択された候補分子を、Fkhsf、または、突然変異株Fkhsfを発現する細胞に曝す工程、および(b)該分子がFkhsfの活性を調節できるか否かを決定し、それにより該分子が免疫系を調節できるか否かを決定する工程。このテスト用の細胞は、(a)正常のリンパ球、(b)FKHsf(またはFkhsf)蛋白質(またはその突然変異形態)を過剰発現するよう設計した細胞株、または(c)該蛋白質を発現するよう設計したトランスジェニック動物から誘導され得る。このようなトランスジェニックマウスからの細胞は、一部は、細胞数の減少および色々な刺激に対する応答性の減少を含む低応答性状態にあることで特徴付けられる(例えば、実施例 8)。
【0097】
本明細書中で記載される方法は、個別の試験分子の分析をいい得、本発明をそう制限すべきではないことに留意すべきである。特に、選択された分子は、化合物の混合物に含まれ得る。従って、記載された方法は、更に希望の分子を単離する工程を含み得る。また、候補分子は、例えば、T−細胞増殖、サイトカイン生産等を含む多数のパラメーターにより免疫系を調節できる能力について評価され得る。
【0098】
候補分子
広汎なバラエティの分子は、その免疫系を調節する能力について分析され得る。以下でさらに詳細に議論される代表例、有機分子、蛋白質またはペプチド、および核酸分子が挙げられる。
【0099】
1.有機分子
多数の有機分子は、その免疫系を調節する能力について分析され得る。例えば、本発明の一実施形態において、適切な有機分子は、化学品を個別に分析する化学ライブラリー、または複数の化合物を一度に分析し、次いで、最も活性な化合物を決定し、単離するようにデコンボレーションされるコンビナトリアル化学ライブラリーのいずれかから選択され得る。
【0100】
このようなコンビナトリアル化学ライブラリーの代表例として下記に記載のものが挙げられる:Agrafiotis et al.,“System and method of automatically generating chemical compounds with desired properties,”米国特許5,463,564; Armstrong,R.W.,“Synthesis of combinatorial arrays of organic compounds through the use of multiple component combinatorial array syntheses,”WO95/02566;Baldwin,J.J.et al.,“Sulfonamide derivatives and their use,” WO95/24186;Baldwin,J.J.et al.,“Combinatorial dihydrobenzopyran library,” WO95/30642; Brenner,S.,“New kit for preparing combinatorial libraries,” WO95/16918; Chenera,B.et al.,“Preparation of library of resin−bound aromatic carbocyclic compounds,” WO95/16712; Ellman,J.A.,“Solid phase and combinatorial synthesis of benzodiazepine compounds on a solid support,” 米国特許5,288,514; Felder,E.et al.,“Novel combinatorial compound libraries,” WO95/16209; Lerner,R.et al.,“Encoded combinatorial chemical libraries,” WO93/20242; Pavia,M.R.et al.,“A method for preparing and selecting pharmaceutically useful non−peptide compounds from a structurally diverse universal library,” WO95/04277; Summerton,J.E.and D.D.Weller,“Morpholino−subunit combinatorial library and method,” 米国特許5,506,337; Holmes,C.,“Methods for the Solid Phase Synthesis of Thiazolidinones,Metathiazanones,and Derivatives thereof,” WO96/00148; Phillips,G.B.and G.P.Wei,“Solid−phase Synthesis of Benzimidazoles,” Tet.Letters 37:4887−90,1996; Ruhland,B.et al.,“Solid−supported Combinatorial Synthesis of Structurally Diverse β−Lactams,” J.Amer.Chem.Soc.111:253−54,1996; Look,G.C.et al.,“The Indentification of Cyclooxygenase−1 Inhibitors from 4−Thiazolidinone Combinatorial Libraries,” Bioorg and Med.Chem.Letters 6:707−12,1996。
【0101】
2.蛋白質およびペプチド
広汎な蛋白質およびペプチドは、免疫系を調節するために候補分子と同様にに用いられる。
【0102】
a.組み合わせペプチドライブラリー
免疫系を調節するペプチド分子は、コンビナトリアルペプチドライブラリーのスクリーニングを経て得られ得る。このようなライブラリーは当業者により調製され得るか(例えば、米国特許4,528,266および4,359,535,およびPatent Cooperation Treaty Publication Nos.WO 92/15679,WO 92/15677,WO 90/07862,WO 90/02809を参照のこと)、または販売元から購入され得る(例えば、New England BiolabsTM Phage Display Peptide Library Kit)。
【0103】
b.抗体
免疫系を調節する抗体は、本明細書中の開示を考慮して容易に製造され得る。本発明において、抗体は、モノクロナール抗体、ポリクロナール抗体、アンチイデオタイプ抗体、抗体断片(例えば、Fab、およびF(ab’)2、Fv可変領域、または相補性決定領域)を含むことが理解される。上記の通り、抗体は107M以上、好ましくは108M以上のKaで結合した場合、Fkhsfに対して特異的であると理解される。モノクロナール抗体または結合パートナーの親和性、および結合の阻害は、当業者により容易に決定できる(Scatchard,Ann.N.Y.Acad.Sci.51:660−72,1949)。
【0104】
要するに、ポリクロナール抗体は、当業者により色々な温血動物、例えば馬、牛、色々な鳥、兎、マウス、またはラットから容易に産生され得る。通常、Fkhsf、またはそのユニークな13−20アミノ酸のペプチド(好ましくはグルタルアルデヒドとの架橋によりキーホールリンペットヘモシアニンに接合する)を用いて、例えば、フロインド完全または不完全アジュバント等と共に腹腔内、筋肉内、眼内、または皮下注射で動物を免疫させる。若干の追加免疫後、血漿のサンプルを集めて蛋白質またはペプチドに対する反応性をテストする。特に好ましいポリクロナール抗血清は、これらの分析の一つにおいてバックグラウンドよりも少なくとも三倍大きいシグナルを与えた。一旦、動物の力価において、蛋白質に対する反応性についてプラトーに達したら、毎週の採血または全採血のいずれかにより大量の抗血清が容易に得られ得る。
【0105】
モノクロナール抗体は伝統的な技術を用いても容易に産生され得る(米国特許RE 3
2,011, 4,902,614, 4,543,439,および4,411,993これは本明細書中で参考として援用される; Monoclonal Antibodies、Hybridomas: A New Dimension in Biological Analyses,Plenum Press,Kennett,McKearn,and Bechtol (eds.),1980,およびAntibodies: A Laboratory Manual,Harlow and Lane (eds.),Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988)。
【0106】
他の技術もモノクロナール抗体を構築するために用いられる(William D.Huse et al.,“Generation of a Large Combinational Library of the Immunoglobulin Repertoire in Phage Lambda,” Science 246:1275−81,December 1989を参照のこと; L.Sastry et al.,“Cloning of the Immunological Repertoire in Escherichia coli for Generation of Monoclonal Catalytic Antibodies: Construction of a Heavy Chain Variable Region−Specific cDNA Library,” Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:5728−32,1989年8月; Michelle Alting−Mees et al.,“Monoclonal Antibody Expression Libraries: A Rapid Alternative to Hybridomas,” Strategies in Molecular Biology 3:1−9,1990年1月)。
【0107】
広汎なバラエティの分析が、Fkhsf(または本明細書中で上記のFkhsfの突然変異形態)に対して反応性である抗体の存在を決定するのに利用され得る、例えば、逆電流免疫電気泳動、放射免疫検定法、放射免疫沈澱、酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)、ドットブロット分析、ウエスタンブロット、免疫沈澱、阻害分析または競合分析、およびサンドイッチ分析(米国特許4,376,110および4,486,530; Harlow and Lane (eds.),Antibodies: A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988を参照のこと)。
【0108】
適切な抗体が一旦得られると、この抗体は、当業者に周知の多くの技術により単離または精製され得る(Harlow and Lane (eds.),Antibodies: A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1988を参照のこと)。適切な技術として、ペプチドまたは蛋白質親和性カラム、HPLCまたはRP−HPLC、プロテインAまたはプロテインGカラムでの精製、またはこれらの技術のいずれの併用が挙げられる。
【0109】
本発明の抗体は、免疫系の調節のみならず、診断テスト(例えば、FKHsfまたはFkhsf蛋白質またはペプチドの存在の決定)、治療目的、または蛋白質の精製にも用いられ得る。
【0110】
c.突然変異体Fkhsf
本明細書中および下記の実施例で述べる通り、Fkhsfの改変されたバージョンは、Fkhsfの正常な活性を抑制するのに利用され得、それにより、免疫系を調節する(一般に、上記核酸分子および蛋白質を参照)。
【0111】
さらに、FKHsfまたはFkhsfの突然変異体または改変された形態は、広汎なバラエティのインビトロでの分析(例えば、色々なモデルにおけるこのような蛋白質の効果を検査するため)、または抗体の開発のために利用される。
【0112】
3.核酸分子
本発明の他の局面では、免疫系を調節できる核酸分子を提供する。例えば、一つの実施形態において、特にFKHsfまたはFkhsf核酸配列、または突然変異体FKHsfまたはFkhsfの発現を抑制するアンチセンス オリゴヌクレオチド分子を提供する(一般に、Hirashima et al.in Molecular Biology of RNA: New Perspectives (M.Inouye and B.S.Dudock,eds.1987 Academic Press,San Diego,p.401);Oligonucleotides: Antisense Inhibitors of Gene Expression (J.S.Cohen,ed.,1989 MacMillan Press,London); Stein and Cheng,Science 261:1004−12,1993; WO 95/10607; 米国特許5,359,051; WO 92/06693;およびEP−A2−612844を参照のこと)。要するに、このような分子は、転写されたFkhsf mRNA配列の領域を有するWatson−Crick塩基対に相補的で、且つWatson−Crick塩基対を形成できるように構築される。得られた二本鎖核酸はmRNAの次のプロセシングと干渉し、蛋白質の合成を阻止する。
【0113】
本発明の他の局面において、FKHsfまたはFkhsf、または突然変異型FKHsfまたはFkhsfを抑制できるリボザイムを提供する。本明細書中で用いる場合、「リボザイム」とは特異認識のアンチセンス配列、およびRNA−切断酵素活性を含むRNA分子を含むことを意図する。この触媒鎖は、より高い化学量論の濃度で目標RNA中の特定の部位を切断する。本発明において、広汎なバラエティのリボザイムが利用され得る、例えば、ハンマーヘッドリボザイム(例えば、Forster and Symons,Cell 48:211−20,1987;Haseloff and Gerlach,Nature 328:596−600,1988;Walbot and Bruening,Nature 334:196,1988;Haseloff and Gerlach,Nature 334:585,1988により記載される);ヘアピンリボザイム(例えば、Haselhoff et al.米国特許5,254,678,1993年10月19日発行およびHempel et al.欧州特許公報0 360 257,1990年3月26日発行);およびTetrahymenaリボソームRNAベースのリボザイム(Cech et al.米国特許4,987,071)。本発明のリボザイムは、通常RNAからなる、ただしDNA、核酸アナログ(例えば、ホスホロチオエート)、またはそのキメラ(例えば、DNA/RNA/RNA)からも構成され得る。
【0114】
4.ラベル
FKHsfまたはFkhsf、(およびその突然変異型)、または、上記および下記いずれの候補分子は、例えば、蛍光分子、トキシン、および放射性核種等の色々な化合物でラベル付けができる。蛍光分子の代表的な例として、フルオレセイン、Phycobili蛋白質、例えば、フィコエリトリン、ローダミン、テキサスレッドおよびルシフェラーゼが挙げられる。トキシンの代表的な例として、リシン、アブリン、ジフテリアトキシン、コレラトキシン、ゲロニン、アメリカヤマゴボウ抗ウイルス蛋白質、トリチン、Shigellaトキシン、およびPseudomonasエキソトキシンAが挙げられる。放射性核種の代表的な例として、Cu−64、Ga−67、Ga−68、Zr−89、Ru−97、Tc−99m、Rh−105、Pd−109、In−111、I−123、I−125、I−131、Re−186、Re−188、Au−198、Au−199、Pb−203、At−211、Pb−212およびBi−212が挙げられる。なお、上記の抗体は、リガンド結合対の1パートナーもラベル付けまたは結合体化できる。代表的な例として、アビジン−ビオチン、およびリボフラビン−リボフラビン結合蛋白質が挙げられる。
【0115】
本明細書中に記載される分子を、上記の代表的なラベルと結合体化または上記の代表的なラベルでラベル付けする方法は、当該業者により容易に達成され得る(Trichothecene Antibody Conjugate、米国特許4,744,981;Antibody Conjugate、米国特許5,106,951;Fluorogenic Materials and Labeling Techniques、米国特許4,018,884;Metal Radionuclide Labeled Proteins for Diagnosis and Therapy、米国特許4,897,255;およびMetal Radionuclide Chelating Compounds for Improved Chelation Kinetics、米国特許4,988,496を参照のこと;Inman,Jakoby and Wilchek(eds.),Methods In Enzymology,Vol.34,Affinity Techniques,Enzyme Purification:Part B、Academic Press,New York,1974,p.30もまた参照のこと;Wilchek and Bayer,「The Avidin−Biotin Complex in Bioanalytical Applications,」Anal.Biochem.171:1−32,1988もまた参照のこと)。
【0116】
医薬組成物
上記の通り、本発明は、色々な医薬組成物も提供する、それには、免疫系を調節する一つの上記の分子および薬学上または生理学上許容される担体、賦形剤または希釈剤が含まれる。一般に、このような担体は、使用する投与量と濃度でレシピエントに無毒であるべきである。通常、このような組成物の調製は、治療剤に緩衝剤、抗酸化剤(例えばアスコルビン酸)、低分子量(約10残基以下)ポリペプチド、蛋白質、アミノ酸、炭水化物(ブドウ糖、ショ糖またはデキストリン)、キレート剤(例えばEDTA)、グルタチオンおよび他の安定剤および賦形剤を配合する。中性緩衝化生理食塩水または非特異的血漿アルブミンと混合した生理食塩水は適切な希釈剤である。好ましくは、医薬組成物(または「医薬品」)を消毒して、無発熱性物質の型で提供する。
【0117】
なお、本発明の医薬組成物は、色々な異なるルートによる投与のために調製され得る。また、本発明の医薬組成物は、そのような医薬組成物の使用に関する指示書を提供する包装材料と共に容器に入れ得る。一般に、このような指示書には、薬剤濃度を記載した具体的な表記、特定の実施形態では、医薬組成物の再構築に必要とされ得る相対量の賦形剤成分または希釈剤(例えば、水、生理食塩水またはPBS)が含まれている。
【0118】
治療の方法
本発明はまた、免疫系を調節する方法を提供する。この免疫系を調節する本明細書中に記載される分子を使用することにより、温血動物における広汎なバラエティの状態を容易に治療または予防できる。治療され得る温血動物の実例は、脊椎動物と哺乳類の両方を含み、例えば、ヒト、馬、牛、豚、羊、犬、猫、ラットおよびマウスが挙げられる。このような方法は、変化した免疫系を有する患者において治療価値を有し得る。これには色々な免疫不全症候群を有する化学治療を受けてる患者、およびT細胞が媒介した自己免疫疾患を有する患者が含まれる。治療価値はまた、ワクチンアジュバントとしての有用性から認識され得る。
【0119】
分子の型に依存する治療分子は、色々な処方で色々なルートを介して投与され得る。例えば、一つの実施形態として有機分子を経口ルートまたは経鼻ルート、または注射(例えば、筋肉内、静脈内等)で投与される。
【0120】
1つの局面において、免疫系を調節する方法を提供する、それには、リンパ系細胞に免疫系を調節する分子の発現を指向するベクターを導入し、そのベクターを含む細胞を温血動物に投与する工程を包含する。他の関連する実施形態には、そのベクターは希望の目標部位(例えば、骨髄)に直接投与される。
【0121】
このような治療目的にウイルスベクターおよび非ウイルス ベクターの両方を含む広汎なバラエティのベクターを利用できる。適切なウイルス ベクターの代表的な例として、疱疹ウイルス ベクター(例えば、米国特許5,288,641)、アデノウイルスベクター(例えば、WO 94/26914、WO 93/9191 WO 99/20778;WO 99/20773;WO 99/20779;Kolls et al.PNAS 91(1):215−19,1994;Kass−Eisler et al.PNAS 90(24):11498−502,1993;Guzman et al.Circulation 88(6):2838−48,1993;Guzman et al.Cir.Res.73(6):1202−07,1993;Zabner et al.Cell 75(2):207−16,1993;Li et al.Hum Gene Ther.4(4):403−09,1993;Caillaud et al.Eur.J.Neurosci.5(10):1287−91,1993;Vincent et al.Nat.Genet.5(2):130−34,1993;Jaffe et al.Nat.Genet.1(5):372−78,1992;およびLevrero et al.Gene 101(2):195−202,1991)、アデノ随伴ウイルスベクター(WO 95/13365;Flotte et al.PNAS 90(22):10613−617、1993)、バキュロウイルスベクター、パルボウイルスベクター(Koering et al.Hum.Gene Therap.5:457−63,1994)、ポックスウイルスベクター(Panicali and Paoletti,PNAS 79:4927−31,1982;およびOzaki et al.Biochem.Biophys.Res.Comm.193(2):653−60,1993)、およびレトロウイルス(例えば、EP 0,415,731;WO 90/07936;WO 91/0285、WO 94/03622;WO 93/25698;WO 93/25234;米国特許5,219,740;WO 93/11230;WO 93/10218)が挙げられる。異なるウイルスまたは非ウイルス供与源由来の異なる構成成分(例えば、プロモーター、エンベロープ配列等)の混合物を含むウイルスベクターも同じく構築される。色々な実施形態において、ウイルスベクター自体、またはウイルスベクターを含むウイルス粒子を下記の方法および組成物に利用できる。
【0122】
本発明の他の実施形態において、免疫系を調節する分子をコードする核酸分子(例えば、突然変異体 Fkhsf、またはFkhsfを切断するアンチセンスまたはリボザイム分子)は色々な代替技術で投与できる、例えば、ポリ−L−リシンDNA複合体と結合体化したアジアルーソムコイド(ASOR)(Cristano et al.PNAS 92122−126,1993)、死菌アデノウイルスに連結されたDNA(Curiel et al.Hum.Gene Ther.3(2):147−54,1992)、サイトフェクチン−媒介導入(DMRIE−DOPE,Vical,California)、直接DNA注射(Acsadi et al.Nature 352:815−18,1991);DNAリガンド(Wu et al.J.of Biol.Chem.264:16985−987,1989);リポフェクチン(Felgner et al.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7413−17,1989);リポソーム(Pickering et al.Circ.89(1):13−21,1994;およびWang et al.PNAS 84:7851−55,1987);微粒子銃(Williams et al.PNAS 88:2726−30,1991);および蛋白質自体をいずれか単独でコードする核酸の直接送達(VileおよびHart,Cancer Res.53:3860−64,1993)、またはPEG−核酸複合体を利用する送達が挙げられる。
【0123】
本発明のベクターにより発現され得る分子の代表的な例は、リボザイムおよびアンチセンス分子が挙げられる、いずれも上記に詳しく討論されている。
【0124】
当該業者に明白となるように、投与の量と頻度は当然、患者の処置されるべき症状の性質および重篤度、希望する反応、状態等のような因子に依存する。通常、組成物は上記の通り色々な技術で投与され得る。
【0125】
以下の実施例は説明の為であり、限定するものではない。
【実施例】
【0126】
実施例1
Scurfy 突然変異に応答する遺伝子の同定
A.Scurfy遺伝子のクローニング
オリジナルのscurfy突然変異は、1949年にOak Ridge National Laboratory(ORNL)に寄託した部分的近交系のMRにて自然発生させた。戻し交雑分析をマウスScurfy突然変異を含むX染色体の原動体周囲領域をファインマップするために用いた。同じ領域をカバーする実質的地図は、重なる酵母と細菌の人工染色体(YACsおよびBACs)の単離を経て同時に産生させた。候補領域は一旦、約500キロ塩基対(kb)以下に狭まると、大規模のDNAシークエンシングを、4つの重複BACクローンで行う。この500kb領域における全ての転写ユニットは、配列データベース検索とコンピュータエクソン予測プログラムの適用の組み合わせを経て同定された。次に候補遺伝子は、正常およびScurfy−誘導RNAサンプルより、逆転写−ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)手法で得られcDNAsの配列を比較しScurfy−特異突然変異をスクリーンした。一つの遺伝子(本明細書中でFkhsfと呼ばれる)において、正常cDNAに対し二つの塩基対(bp)挿入がScurfy cDNAのコード領域に見られた。Scurfy突然変異を含むいくつかのマウス系のゲノムDNAから誘導されたPCR生成物のDNA配列を比較することにより、挿入が確認された。また、2bpの挿入はScurfyサンプルのみにしか見られなかった、これをScurfy欠損の可能な原因と確証した。
【0127】
マウスFkhsf遺伝子は、BACクローン8C22に含まれ、完全に配列決定されている。それは約14kbに及び、11のコードエクソンを含む。エクソン ブレークの位置は、最初にGenScanエクソン予測プログラムを用いて、ゲノムDNA配列のコンピュータ分析により同定され、次にエクソン位置は、正常マウス組織から誘導されたcDNA配列とゲノム配列とを直接比較することにより確認した。
【0128】
得られたcDNAの長さは2160 bpであり、コード領域は1287bpに及び、これは429のアミノ酸の蛋白質をコードする。図1はマウスFkhsf cDNAのヌクレオチド配列を示す、翻訳は、259位で始まり、1546位で終わると予測する。図2は、マウスFkhsfのアミノ酸配列を示す。
【0129】
B.Fkhsfトランスジェニックマウスの産生 Scurfy表現型の本当の原因としてのFkhsf遺伝子の正体を、トランスジェニックマウスにて確認した。要するに、Fkhsf遺伝子の約7kbコード領域、および上流の隣接配列の約20kbおよび下流配列の約4kbを含む正常ゲノムDNAの30kb断片(図5)を正常マウスの単一細胞胚に微量注射した。それぞれ区別可能な組込みを有する五匹の個別の創始動物を産生し、各トランスジェニック系統からの雄の動物を雌のsfキャリアと交配した。導入遺伝子(正常 Fkhsf)およびsf突然変異(突然変異体 Fkhsf)の両方を有する雄の後代を分析した。
【0130】
分析は、ラント症候群、鱗状皮膚、毛不正常性及び他のscurfy表現型のホールマークに対する動物検査からなる。また、リンパ系組織(胸腺、脾臓およびリンパ節)を採集し、その大きさおよび細胞数を検査し、正常動物およびscurfyマウスと比較した。全五匹のトランスジェニック系統について、導入遺伝子を有する雄のsf 後代は、大きさと体重が正常であらゆる点において健康である。これらのトランスジェニックマウスにおけるリンパ節サイズは正常動物と類似し(またはより小さい)(図6)、活性化されたT細胞の徴候がない。これらのパラメーターはsfマウスと極端異なり、正常Fkhsf遺伝子の付加は、scurfyマウスにおいて見出される欠損を克服することを示し、従って、Fkhsf 遺伝子における突然変異がScurfy病の原因であることを確認した。
【0131】
実施例2
FKHsf cDNAの生成
完全マウスFkhsf蛋白質をコードする相補的なDNA(cDNA)は、逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)手法より得られる。より具体的には、第一鎖cDNAを適切な供与源(例えば、マウス脾臓)からの全RNA(5μg)のオリゴ dTプライミング、および標準条件(例えば、Gibco/BRL SuperScript kit)下、逆転写酵素用いる伸長によって生成させる。次に第一鎖cDNAのアリコートを前方向および逆方向のプライマー(前方向プライマー:GCAGATCTCC TGACTCTGCC TTC;逆方向プライマー:GCAGATCTGA CAAGCTGTGT CTG)(0.2 mMの最終濃度)、60 mM Tris−HCl、15 mM 硫酸アンモニウム、1.5 mM 塩化マグネシウム、0.2 mM各dNTPおよび1単位のTaqポリメラーゼの存在下、35サイクルのPCR(94℃ 30秒、63℃ 30秒、72℃ 2分)を行う。
【0132】
実施例3
マウスFKHsfに対するヒトオルソログの生成
完全 FKHsf蛋白質をコードしたヒトFKHsf cDNAは、実施例2に記載されるのと本質的に同じ手法で得られる。特に、全脾臓RNAから始め、下記オリゴヌクレオチドプライマー(前方向プライマー:AGCCTGCCCT TGGACAAGGA C;逆方向プライマー:GCAAGACAGT GGAAACCTCA C)、および60℃アニーリング温度の他は上記と同じPCR条件を利用する。
【0133】
図3は、今まで得た1869bp cDNA(1293bpコード領域を含む)のヌクレオチド配列を示す、翻訳は189位で始まり、1482位で終わると予測される。図4は、431アミノ酸を有するヒトFKHsf 蛋白質の配列を示す。ヒト遺伝子の予測コード領域とマウスcDNA配列との比較は、殆ど同じのエクソン構造および全蛋白質にわたって86.1% アミノ酸配列同一性を示す。
【0134】
実施例4
Scurfy突然変異を検出する方法
上記の通り、Scurfy突然変異は、元来sfおよび正常マウスRNAサンプルのRT−PCRより誘導されたcDNAを直接シークエンシングすることによって発見され、ゲノムDNAと同じ領域をシークエンシングすることによって確認された。突然変異の性質(即ち2bpの挿入)は、それ自体が多数の異なる突然変異検出分析をさせる。先ずはオリゴヌクレオチドプローブのディファレンシャルハイブリダイゼーションに基づく。このようなハイブリダイゼーション−ベースの分析は、アレイ特異的発現の定量分析を可能にする。
【0135】
例として、360 bp DNA断片は、下記のオリゴを用いて、第1鎖cDNAから増幅される:
DMO5985(前方向):CTACCCACTGCTGGCAAATG(図1のヌクレオチド825−844)
DMO6724(逆方向):GAAGGAACTATTGCCATGGCTTC(ヌクレオチド1221−1199)。
【0136】
PCR生成物を1.8%アガロースゲルで泳動し、ナイロン膜に転写して、Scurfy−特異的2bp挿入部位に対応する領域に相補的である末端ラベル付けオリゴヌクレオチドでプローブする。下記オリゴヌクレオチド(2bp挿入部位は太線で示した)を用いて2つの別々のハイブリダイゼーション反応を行い、正常なPCR生成物およびScurfy PCR生成物を検出する:
【0137】
【化1】
【0138】
Scurfy突然変異は、コールドシングルストランドコンホメーション多型(cold Single−Strand Confomation Polymorphism)(cSSCP)分析によっても検出され得る。この分析において、上記と同じPCR生成物を、鎖変性後に、20%アクリルアミド(TBE)ゲルで泳動する。Scurfy挿入物は、正常配列に対して鎖移動度におけるシフトを起こし、そしてエチジウムブロマイドで染色した後に、別々の鎖が検出される。
【0139】
実施例5
FKHsf遺伝子発現
半定量RT−PCRを広汎なバラエティの組織と細胞株におけるマウスおよびヒトFkhsf遺伝子発現のパターンの分析に用いた。発現のレベルは、遍在して発現したDAD−1遺伝子に正規化される。要するに、Fkhsf遺伝子は、胸腺、脾臓、分類されたCD4+とCD4−CD8− T−リンパ球、および腎臓、脳、および色々なマウスとヒトのT−細胞株およびヒト腫瘍を含む、これまでに検査された殆ど全ての組織において、極低いレベルで発現される。しかし、発現の欠如は、新しく分類されたマウスB−細胞に見られた。
【0140】
予想通り、RT−PCR分析において、正常組織 対 Scurfy組織における発現レベルの差は見られなかった。
【0141】
実施例6
FKHsfの生体外表現
マウスおよびヒトの全長のFkhsf cDNA、およびこのcDNAの色々な小領域を、哺乳類の細胞(例えば、ヒトJurkat T−細胞株)、E.coliまたは酵母において発現されるベクターにクローン化する。E.coli系または酵母系を、Fkhsf−特異抗体(下記参照)を惹起するための蛋白質の生産に用い得る。
【0142】
実施例7
抗−FKHsf 抗体の作製
実施例6記載のベクターから発現される蛋白質を、FKHsf特異抗体の作製のために適当な動物に免疫するために用いる。全長蛋白質または切断された蛋白質のいずれかをこの目的に使う。例えば、E.coli等の細菌、昆虫細胞または哺乳類の細胞から蛋白質が得られる。動物の種類として、マウス、兎、モルモット、ニワトリなどが挙げられる。生化学的特徴付け(免疫沈澱およびウェスタンブロッティング)により測定した場合、FKHsfに特異的な兎抗血清が産生された。
【0143】
実施例8
FKHsf遺伝子の機能の分析
FKHsf蛋白質の機能の損失がscurfy動物において観察される表現型(衰弱、過剰免疫応答および死亡)を生じるので、FKHsf蛋白質の過剰表現を評価する分析について述べる。トランスジェニック動物(実施例1に記載)に若干の異なるパラメーターを用いて免疫能の状態を検査する。動物は、リンパ節および胸腺に存在するリンパ系細胞の数(図7)およびT細胞のインビトロでの刺激に対する応答性(図8)について検査する。
【0144】
Scurfy突然変異動物は、リンパ節において、正常動物よりも約二倍多い細胞を有するが、過剰なレベルの正常FKHsf蛋白質を発現したマウスでは約1/3の細胞を含む(図7)。また、胸腺細胞の数は、標準抗血清を用いたフローサイトメトリーにより評価した場合、その細胞表面表現型と同様に(図示してない)、正常であり(図7)、このことは、過剰なFKHsf蛋白質に関係する発生異常がないことを示す。
【0145】
さらに、正常な動物、scurfy動物およびトランスジェニック動物を、T細胞刺激に対する増殖応答について検査する。CD4+ T細胞を、CD3およびCD28に対する抗体と反応させ、その増殖応答を放射性チミジン取り込みで測定する。scurfy細胞のみが刺激なくても分裂するが、正常細胞は刺激後よく応答する。FKHsfトランスジェニック細胞も刺激に応答するが、この応答は正常細胞の応答ほど顕著ではない(図8)。これは、過剰のFKHsfを発現するCD4+ T細胞が、刺激に応答する能力が低下していることを示す。
【0146】
実施例9
ヒトFKHsf cDNA配列はJM2に相関する
ヒトFKHsf cDNA配列の改変バージョンは、GenBank 公共配列データベースに存在する。この配列はJM2(GenBank acc.# AJ005891)と称し、エクソン予測プログラムをFKHsf遺伝子を含むゲノム配列に適用した結果である(Strom,T.M.et al.,未公開 GenBank acc.# AJ005891参照)。これに反し、FKHsf cDNAの構造は、実験的に決定されている。Genetics Computer Group(GCG;Madison,USA) Wisconsin配列分析パッケージのGAPプログラムを、2つの配列の比較に用い、その差異を図9に示す。2つの配列の5’端は、ゲノムDNA配列内でその位置が異なり、FKHsfの第二コードエクソンはJM2から省略され、FKHsf遺伝子の最終イントロンは、JM2 配列にスプライスされていない。これらの差異は、FKHsfに対してより短いアミノ末端領域を有するJM2蛋白質、およびカルボキシ末端におけるフォークヘッド領域内に大きな挿入物(下記参照)を生じる。
【0147】
実施例10
FKHsf蛋白質は、種間で保存されている
FKHsf蛋白質は、機能的ドメインを示し得る配列モチーフに基づき部分領域に分け得る。FKHsfにおける二つの主なモチーフは、蛋白質の中間部分におけるC2H2クラスの単一ジンクフィンガー(ZNF)、および蛋白質のカルボキシ末端におけるフォークヘッド(または羽付き螺旋)ドメインである。FKHsfと他の蛋白質と間の相同性の程度を特徴付けるため、蛋白質を4領域まで分けた:
アミノ末端ドメイン:図2の残基1−197 図4の残基1−198
ジンクフィンガードメイン:図2の残基198−221 図4の残基199−222
中間ドメイン:図2の残基222−336 図4の残基223−336
フォークヘッドドメイン: 図2の残基337−429 図4の残基337−43
1。
【0148】
DNAStar配列分析パッケージよりMultiple Sequence Alignmentプログラムを用いて、Lipman−Pearsonアルゴリズムを使用して、これらの4ドメインを経たヒトFKHsf蛋白質とマウスFkhsf蛋白質との間の類似性の程度を決定した。結果は図10に示す。この類似性の指数は82.8%〜96.4%の範囲であり、この蛋白質が非常に高く種間で保存されていることを示す。
【0149】
実施例11
新規なFKHsf相関遺伝子の同定
FKHsf遺伝子配列のユニークな特徴は、フォークヘッド含有分子の同じサブクラスに入る他の新規な遺伝子(および蛋白質)を同定するために用いられ得る。FKHsf蛋白質は、フォークヘッドドメインのアミノ末端側に単一のジンクフィンガードメインを有すること、および、フォークヘッドドメインのカルボキシ末端にユニークなところがある。縮重PCRアプローチを、フォークヘッドドメインの上流にジンクフィンガー配列を含む新規な遺伝子を単離するために取り得る。例として、下記縮重プライマーを合成した(縮重の位置を括弧で示し、“I”はヌクレオシドイノシンを示す):
順方向プライマー:CA(TC)GGIGA(GA)TG(CT)AA(GA)TGG
逆方向プライマー:(GA)AACCA(GA)TT(AG)TA(AGT)AT(CT)TC(GA)TT。
【0150】
順方向プライマーはジンクフィンガー配列内の領域に対応し、逆方向プライマーはフォークヘッドドメインの中間の領域に対応する。これらのプライマーを、色々なヒト組織(肝臓、脾臓、脳、肺、腎臓等を含む)から実施例2のように生成された第一鎖cDNAを増幅するために用いた。下記PCR条件が用いられた:最終濃度0.2mMの順方向プライマーおよび逆方向プライマー、60mM Tris−HCl、15mM 硫酸アンモニウム、1.5mM 塩化マグネシウム、0.2mM 各dNTPおよび1単位のTaq重合酵素を、35サイクル(94℃ 30秒、50℃ 30秒、72℃ 2分)に供した。PCR生成物を、1.8%アガロースゲル(1×TAE中で泳動)上で可視化し、TAクローニンベクター(Invitrogen,Carlsbad,CA)にサブクローン化した、個別のクローンを配列決定し、全長cDNAを更に特徴付けするために用いた。
【0151】
あるいは、FKHsf遺伝子のユニーク領域(即ち、“アミノ末端”ドメインおよび“中間”ドメイン)は、ハイブリダイゼーションによりcDNAライブラリをスクリーニングするために用い得る。色々なヒト組織および/またはマウス組織から誘導され、λファージベクター(例えば、λgt11)中で増殖されたcDNAライブラリを、アガロースにプレートして、溶菌斑をナイロン膜に移し、FKHsf遺伝子のユニーク領域から誘導された断片でプローブした。高ストリンジェンシー条件(例えば、5×SSPE、5×Denhardt’s溶液、0.5%SDS中65℃でのハイブリダイゼーション、0.1×SSPE、0.1% SDS中65℃での洗浄)下、極近く相関する配列だけハイブリッド形成が期待される(即ち、90−100%相同性)。低ストリンジェンシー下、例えば45℃〜55℃にて上記と同じ緩衝剤中でのハイブリダイゼーションおよび洗浄では、FKHsfに関する遺伝子(65−90%相同性)を同定し得る。FKHsfのユニーク配列で公共データベースを検索して得られた結果に基づき、低〜中度のストリンジェンシーハイブリダイゼーション実験を経て同定されたいずれの遺伝子も、“FKHsfファミリー”の新規なメンバーを代表することが期待される。
【0152】
実施例12
野生型Foxp3遺伝子の過剰発現は末梢T細胞数を減少する結果になる
scurfyマウスのオリジンナル育種系統を、Oak Ridge National Laboratory(ORNL)から得、その後、帝王切開によりSPF条件へと誘導した。トランスジェニックマウスを、DNX Transgenic Services(Cranbury,NJ)による卵母細胞マイクロインジェクションにより産生した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。2826マウス系について、30.8kbコスミド構築物を、注入のためにマウスBAC K60から産生した。このコスミドは、5’配列の約18kbpおよび3’配列の4kbpと共に全Foxp3遺伝子が含まれている。遺伝子の発現は組織分布に関して内在性遺伝子の発現と平行である(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。lck−Foxp3トランスジェニック動物を、発現を駆動するlckプロモーターを用いて産生した(Garvin et al.,Int.Immunol 2(2):173,1990)。全ての研究に、トランスジェニックマウスおよびscurfyマウスの両方をC57B1/6バックグランド(JAX)に4−6世代戻し交雑した。戻し交雑の際、応答性または表現型の差異は見られなかった。ノーザンブロット分析を、以前に記載されたように行った(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。
【0153】
Foxp3トランスジェニックマウスに関わる最初の実験は、分別可能な初代動物から生成した5/5系において、野生型Foxp3導入遺伝子の発現がsf/Y変異株マウスにて疾患を予防することを示した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。更なる分析は、導入遺伝子のコピー数が、mRNAレベルにおける遺伝子の発現と直接相関することを示す(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。これは導入遺伝子構築物が5’配列の実質部分および多くの調節性領域を含む大ゲノム断片よりなった事実が原因であろう。色々なトランスジェニック系を分析すると、Foxp3遺伝子の発現とリンパ節細胞数との間に直接関係があったことも明らかになる(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。導入遺伝子のコピー数と細胞数との間の関係が、初代のうちの3つについて示され、scurfy変異株動物(sf/Y)と正常同腹子対照(NLC)を比較した(下記表1参照)。トランスジェニック(2826系,1292系および2828系)、正常同腹子対照およびscurfy変異株(sf/Y)マウスからのリンパ性細胞数を、齢が一致した(4週齢)代表的なマウスからの色々な組織で決定した。およその導入遺伝子コピー数を、サザンブロット分析により決定し、これは、Foxp3遺伝子発現とよく相関した(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。トランスジェニックマウスの脾臓細胞数には劇的でないが一致した差異が存在するが、胸腺細胞数は、顕著には影響されていない。特に注してない限り、簡略のため、残りの実験に2826トランスジェニック系を用いた。この系からの動物は一般に健康でSPF条件下で一年より長く生存する。その系は約16コピーの導入遺伝子があり、ノーザンブロット分析は、リンパ系組織の内在性遺伝子のレベルの10−20倍で表された(Brunkow et al.,Nat.Gen.27:68−72,2001)。導入遺伝子は、内在性遺伝子のように、非リンパ系組織にて僅かしか発現せず、これはおそらく、その内在性プロモーターの制御下での発現の結果である。この系からのマウスにおけるリンパ節細胞数は正常の15−50%で、年齢につれて細胞数が蓄積する。脾臓細胞数はあまり激変しないが、一般に減少して、正常の25−90%である。
【0154】
【表1】
【0155】
実施例13
Scurfinトランスジェニックマウスの胸腺表現型
胸腺選択におけるFoxp3遺伝子の役目は未だ不明である。スーパー抗原特異的Vβ保有胸腺細胞の欠失は、sf/Yトランスジェニックマウスおよび2826トランスジェニックマウス共に正常のようである。これと一致して、それ自体の内在性プロモーターを用いたFoxp3遺伝子の過剰発現(2826系)も胸腺の発育または選択における如何なる明白な変化も見られない。主な表現型サブセット中の胸腺細胞の数(表I)およびその分布は、同腹子対照動物と区別できない。胸腺組織、リンパ節組織および脾臓組織を上記のように集め(Clark et al.,Immunol 162:2546,1999)、染色緩衝剤(1% BSA、0.1% アジ化ナトリウム/PBS)で細胞密度20×106/mLに再懸濁した。細胞アリコートを2%正常マウス血清(Sigma)で処理して非特異結合を遮断してから、下記フルオロクロム結合体化抗マウスモノクロナール抗体(mAb):CD3、CD8β、CD4、CD25、IgG2a対照(Caltag Laboratories,Burlingame,CA);CD28、CD45RB、CD44、CD62L、CD69、CD95(PharMingen,San Diego,CA)の併合剤で氷の上で30分間インキュベートすることによって染色した。約105細胞の蛍光強度をMoFloTMフローサイトメトリー(Cytomation,Fort Collins,CO)によりヨウ化プロピジウム(10μg/mL)を加えて死亡細胞を排除して検査した。
【0156】
CD4−8−サブセットの更に詳しい検査は、γ−δ細胞およびCD25+細胞の正常分布も示す。重要なことは、成熟マーカーCD69およびHSAを発現するCD4+8−胸腺細胞の画分は2826および対照動物にて同じであり、成熟プロセスが正常であることを示唆する。
【0157】
胸腺単独におけるFoxp3遺伝子の過剰発現は、上記2826マウスからの顕著に異なる表現型を有する。lck近位プロモーターの制御下で胸腺においてFoxp3選択的発現するトランスジェニックマウス(16.5および8.3)を、sf/+キャリア雌と交配させた。胸腺特異導入遺伝子を持つ雄scurfyマウス(sf/Y)(16.5および8.3)は、非トランスジェニック同腹子と同じ時間および同じ方式で疾患に負ける。その内在性調節性配列の制御下でFoxp3を発現するSf/Yトランスジェニック動物(2826)は疾患に負けた。細胞数は、野生型Foxp3遺伝子に加えて導入遺伝子を持ったマウスから誘導される。
【0158】
胸腺のみに(lck近位プロモーターの制御下で)Foxp3遺伝子を発現するトランスジェニック動物は、sf/Yマウスを疾患から助けられない(下記表2参照)。2匹別々の初代動物を、疾患を防止するためにscurfyキャリア雌と交配させた。いずれの場合においても、lck近位プロモーター−Foxp3導入遺伝子を持つsf/Yマウスは急性リンパ増殖性疾患を発症し、重篤度および時間経過において非トランスジェニックsf/Y兄弟と同じであった。いずれの場合においても、導入遺伝子の発現は、胸腺に限られ、脾臓を含む末梢器官にて検出できる発現がなかった。ノーザンブロット分析を実施例1と同じく行った。さらに、lckに駆動される導入遺伝子の胸腺発現は、実質的に2826トランスジェニック動物でのその遺伝子または正常同腹子対照マウスにおける内在性遺伝子より大きかった。従って、sf/Yマウスに見られる致命性リンパ増殖性疾患は、胸腺におけるscurfin媒介の発育欠損の結果として生じない。
【0159】
【表2】
【0160】
lckに駆動される導入遺伝子を保有するトランスジェニック(非sf)動物は、一般に正常に見えるが、胸腺における導入遺伝子の高度発現は、正常(非sf)動物にて表現型の結果を有さない。導入遺伝子の発現が顕著に増加した以外は正常なマウスは、二重ポジティブ胸腺細胞%が相対的に減少して、二重ネガティブ(DN)細胞%が対応して増加し、全胸腺細胞数の減少を来たす(表2参照)。T細胞発生は、これらの動物にも発生する、それはCD4単ポジティブ細胞およびCD8単ポジティブ細胞の生成、およびリンパ節と脾臓との両方に比較的正常数の末梢T細胞が存在することにより評価される(表2参照)。胸腺由来のCD4+8−細胞におけるCD69発現は、トランスジェニック同腹子および野生型同腹子に類似し、ポジティブ選択がおそらく正常に進行することを示唆するが、DN区画内では、CD25を発現する細胞の画分は野生型動物と比較して減少される。これらのトランスジェニック動物は、胸腺区画内でのFoxp3遺伝子の過剰発現が特に胸腺発生を変化し得るが、末梢T細胞活性の調節に影響はないようであることを示す。
【0161】
実施例14
Scurfinトランスジェニックマウス由来の末梢T細胞の変化した表現型
2826マウスにおける末梢T細胞数の減少に加えて、NLCに対するリンパ節および脾臓の両方におけるCD4+8−細胞%のわずかな減少がある。CD3レベルは、末梢T細胞にて正常であるようであるが、変化された発現レベルを有する複数の他の表面マーカーがある。トランスジェニックマウスにおけるCD4+8−細胞について、最も一致する変化は、CD62LとCD45RBの発現の小さな減少およびCD95の発現の増加である。比較すると、sf変異株動物由来の細胞に甚だ異なる表現型がある。これらのマウス由来のCD4+8−細胞は、大きく、そして明確に活性化されている。それらは主にCD44H1、CD45RBLO、CD62LLOであり、部分的にCD69+である(Clark et al.,Immunol 162:2546)。
【0162】
CD4−8+細胞数は、scurfinトランスジェニックマウスの脾臓およびリンパ節の両方でも減少した。この減少は、代表的には、CD4+8−区画における減少(25−50%)より激烈である(50−75%)。CD4−8+T細胞は、NLCと比較して細胞表面におけるCD62L、CD45RBおよびCD95のレベルにおいて、比較的少数の様様な変化を呈する。CD4+8−T細胞とは対照的に、CD44HIでもあったCD4−8+T細胞の%はより顕著に増加する。全体から言えば、CD4−S+細胞は、かれらを特にナイーブ、活性化または記憶であると特徴付けるレベルで表面マーカーを発現しない。
【0163】
実施例15
Scurfinトランスジェニックマウスの組織学分析
2826マウスにおける末梢T細胞は明らかに減少するが、リンパ系器官の構造も混乱したかの決定を行った。主なリンパ系器官(胸腺、リンパ節および脾臓)の組織学検査は、最も顕著な変化は、腸間膜リンパ節および末梢リンパ節に見られることを示した。組織学分析用の組織を生後約8週齢のマウスから摘出し、緩衝された10%ホルマリンに直ちに固定した。パラフィン包埋片をヘマトキシリンおよびエオシンで染色処理して、代表的マウスにて組織病理学比較を行った。期待通り、胸腺は比較的正常のようであり、胸腺髄質の大きさがやや減少するが、十分確定された皮質−髄質接合部がある。トランスジェニック動物は、より小さい末梢リンパ節を有し、強く正常に分布したリンパ小節が欠け、小節と小節間区域との間に鮮明な縁が欠け、正常同腹子対照マウスのリンパ節に見られるものより明らかな空洞がある。脾臓およびパイエル板の大きさおよび微小構造がほぼ正常であるようであると言えども、全細胞数は緩やかに減少し、これらの組織の胚中心の証明がないかまたは少ない。ここで、注目された変化は、リンパ節に発育がない複数の他の目標変異と区別できる細胞下(hypocellular)状態を反映する。従って、T細胞は明らかに正常な方式で発育できるが、その末梢リンパ性組織内の代表、特にリンパ節は、実質的に減少している。
【0164】
実施例16
Scurfinトランスジェニックマウス由来のCD4+8−細胞の減少された機能応答
表現型データおよび細胞数データは、2826トランスジェニック動物由来のCD4T細胞に生物学的に特異的欠損があることを示唆する。これらの動物由来のT細胞の、抗CD3および抗CD28を含むいくつかの刺激に対する機能応答を評価した。NLC、2826トランスジェニックマウスまたはscurfy(変異株)マウスの色々な組織からリンパ球を単離して、CD4細胞を細胞選別により精製した。胸腺、リンパ節および脾臓組織を適切な動物から摘出して、無菌顕微鏡スライド間で柔らかくし、無菌70μmナイロンメッシュを通して濾過し、遠心分離で集めた。これらの組織から、MoFloを用いたポジティブ選択でCD4+Tリンパ球を選別精製した。選別後分析で決定した選別純度は、通常95%より高い。細胞の培養は、37℃の完全RPMI(cRPMI)(10% ウシ胎仔血清、0.05mM 2−メルカプトエタノール、15mM HEPES、100U/mLペニシリン、それぞれ100μg/mLのストレプトマイシンおよびグルタミン)を用いて96ウェル丸底組織培養プレートにて行った。培養ウェルは、CD3(クローン2C11)に対する指定濃度の精製抗体とともに無菌PBS中で4時間37℃でプレインキュベーションすることにより、T細胞活性化のため調製した。精製α−マウスCD28(クローン37.51)またはα−マウスKLH(対照抗体)を、1μg/ml最終濃度で共固定した。
【0165】
T細胞を、細胞密度1×104〜5×104細胞/ウェルで200μL cRPMI中にて72時間培養した。上澄み(100μl)を、48時間目にサイトカイン生産の分析のため摘出した。ウェルを、培養の最後の8−12時間に1μCi/ウェルの3[H]−チミジン(Amersham Life Science,Arlington Heights,IL)でパルスしてから回収した(Tomtec)。報告した増殖データは、三連ウェルの平均値に基づき、少なくとも3実験の値を代表する。サイトカインのレベルは、製造業者の指示(Biosource International,Camarillo,CA)に従いELISA分析で測定した。
【0166】
増殖およびIL−2生産の試験のために、Balb/c脾臓細胞の単一細胞懸濁液を産生し、刺激因子細胞として使用した。これらの細胞を照射(3300rad)し、そしてscurfinトランスジェニック脾臓細胞またはNLC脾臓細胞と10:1(刺激因子:エフェクター)でインキュベートした。若干の培養には、IL−2を100U/ml加えた。増殖分析には、5日後に細胞を上記のようにパルスしそして回収した。トランスジェニック動物由来の細胞において、その同腹子に比べ、増殖およびIL−2生産の両方が顕著に減少した。トランスジェニック動物は、刺激増加につれて応答性が増加するが、NLCにより達成されるレベルには滅多に達さなかった。これは、2826マウス由来の細胞が低量〜検出できない量のこのサイトカインを生成するIL−2生産では、特にあてはまる。類似の結果が、細胞が脾臓またはリンパ節から誘導された場合に見られた。
【0167】
期待通り、scurfy動物の細胞は、刺激に過剰応答性であった。そしてこの細胞は、増加した量のIL−2を生成する。導入遺伝子効果は、系と独立しており、少なくとも世代N6を経てC57Bl/6に至る動物の戻し交雑の間にて維持された。この分析ではトランスジェニックマウスのT細胞は抗CD28に対して応答性のままであったが、抗CD3および対照Igでの刺激は、一般に応答が貧弱で、NLC応答より低かったが類似した。IL−2の高使用量の添加は、2826マウスのCD4+8−T細胞の増殖欠損を部分的に克服できるが、一般に野生型動物に対する応答を回復できない。
【0168】
末梢T細胞とは対照的であるが上記表現型データと一致して、胸腺CD4+8−細胞の増殖応答は、トランスジェニックマウスとNLCマウスとの間でほぼ比敵する。しかし、胸腺CD4+8−細胞によるIL−2生産は、トランスジェニック動物から実質的に減少する。胸腺細胞によるIL−2生産の減少は、リンパ節または脾臓にて見られるものよりいくらか変化があり、生産されたIL−2は培養中に消費もされることを示唆し得る。あるいは、胸腺細胞は、Foxp3遺伝子の発現によってあまり影響されない他の成長因子を生産し得る。それにもかかわらず、このデータは、一般に、トランスジェニック動物の主な欠損は胸腺および末梢T細胞にIL−2を生産させる能力にあるという結論を支持する。
【0169】
実施例17
ScurfinトランスジェニックCD4−8+T細胞の変化した機能応答
細胞傷害性T細胞(CTL)として産生および機能するトランスジェニックT細胞の能力を生体外の分析で測定した。Balb/c脾臓細胞の単一細胞懸濁液を産生し、刺激因子細胞として使用した。これらの細胞を照射(3300rad)して、scurfinトランスジェニック脾臓細胞またはNLC脾臓細胞と10:1(刺激因子:エフェクター)の比でインキュベートした。若干の培養物には、IL−2を100U/ml加えた。CTLの生成には、脾臓T細胞を100U/mlのIL−2の存在下にて類似の方式で刺激した。5日後、細胞をJAM分析(Matzinger,P.J Immunol 145(1−2):185(1991))で分析するか、または新刺激細胞層に再刺激した。細胞は約95%CD4−8+であった。
【0170】
トランスジェニックT細胞は、IL−2の存在下または非存在下で、漸増数の照射された同種異系刺激因子細胞を含む混合リンパ球培養物中で刺激した。次に、トランスジェニック細胞またはNLCエフェクター細胞の増殖応答を測定した。トランスジェニック動物のT細胞は外因性IL−2の非存在下で応答が貧弱で、精製CD4+8−細胞のデータ(上記)と一致していた。外因性IL−2の存在下で、トランスジェニックT細胞は、増加した増殖応答を示したが、対照細胞と類似なレベルの増殖に達するには更に多数の刺激因子細胞を必要とした。この分析にて混合T細胞集団が刺激に応答する能力は、これらの培養物におけるCD4+8−T細胞およびCD4−8+T細胞の存在を反映し得る。
【0171】
CD4−8+活性の直接的な指標として、T細胞の細胞毒性能力を標準的な標的細胞溶解分析で分析した。CD4−8+T細胞は、IL−2の存在下、同種異系フィーダ細胞で産生させ、分析しこれらの細胞が標的細胞を溶解する能力を決定した。Balb/c脾臓細胞をイオノマイシン(250ng/ml)の存在下PMA(10ng/ml)で24時間刺激して細胞への3[H]−チミジンの効率的負荷を可能にした。24時間後、3[H]−チミジン(5μCi/ml)をPMA+イオノマイシン−刺激Balb/c脾臓細胞に加えた。細胞を37℃で18時間培養した後、洗浄した。CD4−8+効果細胞を最終容量100μlの96−ウェル平底プレート(実験)で標的Balb/c細胞の増加率が1.5:1〜50:1(効果細胞:標的細胞)でプレートした。細胞を遠心分離により沈殿させて、37℃にて4時間培養した。ラベルしたBalb/c細胞のみ含むプレートを直ちに回収し全数(TC)を測定した。ラベルしたBalb/c細胞のみ含む第二プレートも37℃にて4時間培養し、自発性放出(SR)を測定した。培養の4時間後、細胞をガラス繊維の上に回収し、シンチレーションカウンターで計数した。
【0172】
溶解%は次のように測定した:{[(全−SR)−(実験−SR)]/(全数−SR)}*100=%溶解。高い効果細胞−対−標的細胞率(50:1および25:1)において、標的細胞を溶解する際にscurfin−トランスジェニックCD4−8+細胞は、NLCから産生した細胞のように有効であるが、中間率(12.5〜3:1)においては、NLCに比べ、トランスジェニック細胞は細胞溶解機能が有意に減少した。しかし、トランスジェニック細胞は、これらの中間率においてまだ50−60%の溶解に有効である。全体から言えば、これらのデーターは、scurfin−トランスジェニックT細胞に細胞溶解活性があるが、NLCほど有効でないことを示唆する。また、外因性IL−2が、機能性CD4−8+T細胞の産生が要求されるが、これはこのサイトカインの貧弱な内在性生産のためであろう。
【0173】
T細胞応答性の更なる指標として、生体内抗原に対する2826トランスジェニック動物の機能応答性に取り組んだ。オキサザロンをチャレンジ剤とする接触感受性応答を2826マウスおよびその同腹仔対照において行った。週齢が近似の動物に2%オキサザロン(オリーブ油/アセトンに希釈)最終容量25μlで左耳に処理した。7日後、耳の厚さをバネ付きカリパスで測定し、マウスの右耳に2%オキサザロン(8μl/耳)でチャレンジした。耳の厚さを24時間目に測定し、チャレンジ前と比較した耳厚さの変化を報告した。対照マウスはチャレンジのみである。最初の初回刺激(チャレンジ前)した後の耳の厚さは未処理耳と変わりがない。マウスは続いて初回刺激した耳にPMA(10ng/ml;8μl/耳)で処理した。耳の厚さを18時間目に測定し、治療前の厚さと比較した耳厚さの変化を報告した。
【0174】
これらの研究において、検査した全時間においてトランスジェニック動物は、一致してオキサザロンに応答が貧弱であるが、対照動物の応答は正常である。しかしトランスジェニック動物は、PMAでのチャレンジに正常応答した。このことは、これらのトランスジェニック動物が、強力な非抗原特異的チャレンジに対して炎症性反応を産生できることを示す。また、TCRおよびFoxp3の両方についてトランスジェニックである動物を用いた研究は、生体内応答における応答を更に詳しく検定する。
【0175】
実施例 18
SCURFY T細胞は生体内野生型T細胞により抑制され得る
sfのるいそうおよび皮膚損傷特徴により測定されたように、sfマウスからのCD4+8−T細胞の養子移入はヌードマウスに疾患を移入することが以前に報告されている。しかし、sf胸腺の正常マウスへの移植は疾患を伝達しないことは、免疫コンピテントマウスにsf細胞を抑制する能力があることを示唆する(Godfrey et al.,Am.J.Pathol.145:281−286,1994)。阻害のメカニズムをよく理解するため、3×106sf CD4+T細胞または野生型CD4+T細胞、またはsfと野生型CD4+T細胞混合細胞を同系C3H−SCIDマウスに養子移入した。
【0176】
C3H SCIDマウスは、Jackson Laboratory(Bar Harbor,Maine)から購入した。全ての動物は特定の無病原環境で飼育し、PHSガイドラインに従い研究した。もともとの二重変異体、sf(sf)および密接に連鎖した薄毛系(Otcspf)をOak Ridge National Laboratoryから得た。二重変異体は、Mus musculus castaneousに戻し交雑し、(Otcspf)変異またはsf変異(Brunkow et al.,Nat Gen 27:68−72,2001)を持つ組換え体を得た。sf遺伝子をクローニングする前に、sf変異についての雌のキャリアを、プライマー5’−ATTTTGATTACAGCATGTCCCC−3’(SEQ ID NO:15)および5’−ACGGAAACACTCTTATGTGCG−3’(SEQ ID NO:16)(戻し交雑の間、sf表現型から分離しないことが見出されたマイクロサテライトマーカーDXMit136のプライマー)でゲノミックDNAの増幅により同定した。
【0177】
単一変異体sf系統は、雌のキャリアを(C3Hf/rl×101/Rl)または(101/Rl×C3H/Rl)のF1雄に交配することで維持された。雄のSfは15〜21日齢で、野生型対照動物は6〜12週齢のものを使用した。Scurfyまたは野生型CD4+Tは、細胞選別により純化した。細胞は、0.9%生理食塩水pH7.2に再懸濁し、最終容量200μlを異なる率で混合し、SCIDマウスの尾静脈へ注射した。マウスの体重損失を毎週追跡した。約50μlの血液を目から集めた。赤血球を溶解し、白血球5×104細胞/ウェルを固定された抗CD3(5μg/ml)および抗CD28(1μg/ml)で48時間刺激した。
【0178】
sf T細胞を受けたマウスは、移入後3〜4週、るいそう(体重損失が見られる)の症状が見られ、段段と悪くなったが、sfおよび野生型T細胞の混合系を受けたマウスでは、その年齢に対応する正常の体重増加が見られた(図11A)。野生型T細胞のみしか受けてないマウスは年齢に応じた類似の体重増加が見られた。また、sf T細胞のみしか受けてないマウスには炎症性反応が目の周りに発症したが、目の中にはなく、これは実験中続いた。疾患を進行させ続けた場合、sf T細胞のみのレシピエントは、移入後8〜16週で死亡した。sfおよび野生型T細胞の混合系を受けたレシピエントは実験中(実験は16週続けた)健康であった。
【0179】
sf T細胞を受けたマウスの大腸の組織学検査には、腺窩膿瘍、厚上皮、増加した上皮細胞性および結腸壁における細胞の浸潤、増殖性大腸炎との一致性を示す(図11B)。比較上、sfおよび野生型T細胞の混合系(または野生型細胞単独)を受けたマウスの腸は正常に見え、これらのマウスにるいそうが見られないことと相関する。
【0180】
組織学検査について、組織は、sf T細胞、野生型T細胞またはsfおよび野生型T細胞の混合系を受けたC3H/SCIDマウスから摘出した。腸を冷却PBSで洗い、直ちに10%ホルマリンに固定した。パラフィン包埋片をヘマトキシリンおよびエオシン染色して、組織病理学比較を行った(Applied Veterinary Pathobiology,Bainbridge Is.,WA)。
【0181】
細胞浸潤および炎症は、sf T細胞のみを受けたマウスの多数の他の器官(腎臓、肝臓および皮膚を含む)に見られ、このような細胞は野生型細胞を受けた動物には見られない。また、sf−レシピエント動物のリンパ節および脾臓は、その対照と比べて顕著なリンパ増殖を含み実質的拡大している。リンパ節を6〜12週齢マウスから集めて、無菌顕微鏡スライドの磨りガラス端の間にてDMEM+10%FBSで浸軟した。細胞は70μMナイロンメッシュで濾過し、遠心分離で集めて、約50×106細胞/mlで完全培地に再懸濁した。
【0182】
sfマウスからのCD4+T細胞は、過増殖して大量のサイトカイン、例えば、IL−2、IL−4およびIFN−γを分泌することが示されている(Blair et al.,J.Immunol.153:3764−774(1994);Kanangat et al.,Eur.J.Immunol.26:161−165(1996))。SCID動物へ移入したCD4+T細胞の活性化状態を追跡するため、レシピエントマウスのPBMCによるIL−4分泌を測定した。色々なレシピエントからのPBMCを生体外にて抗CD3および抗CD28で48時間刺激して、ELISA kit(BioSource International,Camarillo,CA)により製造業者の指示書に従ってIL−4分泌を検出した。移入後の早い時点(8〜10日目)において、IL−4は全てのレシピエントからのPBMCにより生産された(図11c)。後の時点(2週間目またはそれ以上)において、sf T細胞のレシピエントからのPBMCは顕著な量のIL−4を分泌するが、ただ野生型T細胞のみまたはsfおよび野生型T細胞の混合体を受けたマウスのPBMCはほとんどIL−4を分泌しない。sfおよび野生型T細胞の混合体を受けたマウスには体重損失、組織浸潤およびIL−4分泌の抑制が欠けていることは、野生型T細胞が活性化およびsf CD4+T細胞の移入と通常関連する疾患の進行を抑制することを示す。
【0183】
実施例 19
Sf細胞はCD4+ CD25+ T−調節性細胞により調節される
多数の報告によると、末梢 CD4+ T細胞(T−reg細胞) のCD4+CD25+ サブセットは、生体内および生体外の他のT細胞の調節に係わる(Roncarolo et al.,Curr.Opin.Immun.12:676−683 (2000); Sakaguchi,S.,Cell 101:455−458 (2000); Shevach,E.M..Ann.Rev.Immun.18:423−449 (2000))。従って、このようなT−reg細胞が生体内でのsfおよび野生型 CD4+ T細胞共移入後に見られる疾患を抑制できるかを決定すべきである。200万のsf CD4+ T細胞を野生型 CD4+CD25− T細胞とまたは野生型 CD4+CD25+ T−reg細胞と異なる比率で混合し、C3H/SCIDマウスに注射した。レシピエントは実施例 1記載のように、体重損失およびPBMCによるIL−4分泌を追跡した。T−reg細胞を分離するに、これらを抗CD4−FITC (Caltag Laboratories,Burlingame,CA)および抗CD25−ビオチン(Caltag)で氷上にて30分間染色した。細胞をPBSで二回洗いストレプアビジン−APC (Molecular Probes,Eugene,OR)で氷上にて20分間染色した。細胞を二回洗い、CD4+CD25+ T細胞をポジティブ選別した。
【0184】
上記の通り、sf T細胞単独をうけたマウスは、衰弱の徴候(図12)およびIL−4生産を示した。しかし、sf T細胞および大量(110、000またはそれ以上)の野生型CD4+CD25+ T−reg細胞の混合を受けたマウスは、疾患の症候、例えば、体重損失が顕著に減少した。比較すると、sfおよびCD4+CD25− T細胞の混合を受けたマウスは、CD4+CD25− T細胞の数が1.1百万以上のを除く全ての量で症候を示す。少量のサプレスが多数のCD4+CD25− T細胞に見られることは、サプレスの更なるメカニズムまたはCD4+CD25− T細胞がCD4+CD25+ T−reg細胞移入後に起きることを示す。CD4+CD25− T−regによる抑制のメカニズムは、リンパ空間の生体内競合に係わらないようである、何故ならば、僅か1.1x105 T−regで2x106 sf T細胞の活性を抑制できるからである。
【0185】
CD4+CD25+ T−reg細胞によるsf CD4+ T細胞の抑制のメカニズムをよく理解するため、生体外の混合実験を行った。Sf CD4+ T細胞または野生型CD4+CD25− T細胞を色々な応答細胞:サプレス細胞率でのCD4+CD25+ T−reg細胞の存在または不存在下、抗CD3で活性化した。図13は、APCおよび抗CD3で刺激された野生型 CD4+ T細胞の増殖応答がCD4+CD25+ T−reg細胞を加えることにより顕著にサプレスされたことを示す。これらのCD4+CD25+ T−reg細胞はsf CD4+ T細胞の増殖応答も抑制する。しかし、CD4+CD25+ T−reg細胞は、野生型CD4+ T細胞よりもsf CD4+
T細胞を抑制するに有効でない。 この結果により、生体内での共移入に見られるように、sf T細胞の高応答性状態がT−reg細胞により調節されることが示される。
【0186】
APCのため、リンパ節と類似な方式で脾臓を集めて、抗Thy−1−FITCまたは抗Thy1−PE (Caltag)で染色した。細胞を洗い、Thy−1をネガティブ選別した。細胞は、MoFloフローサイトメーター (Cytomation,Fort Collins,CO)およびCyclops (Cytomation)ソフトウェアーを用いて速度10−20、000/minで選別した。双および単球細胞を前および側散乱ゲートの基底に消失させ、死細胞を沃化プロピジウム(10 mg/ml)染色
により排除した。選別された細胞個体群の純度は通常に90−99%であった。Thy−1− APCをマイトマイシン C (Sigma,50 μg/ml)で37°Cにて20分間処理して、増殖分析に使う前にDMEM+10% FBS で三回洗った。調節性T細胞分析のため、CD 4+ T細胞5 x 104細胞/ウェルを200ul DMEM+10% FBSにて可溶性抗CD3 (2C11; Pharmingen) 1μg/mlおよび脾臓からの同数マイトマイシン C処理したThy−1− APCで刺激した。T−reg分析のため、MoFlo 選別したCD4+CD25+ T細胞を色々な比率で加えた。
【0187】
培地を37°Cに72時間培養して、培養の最後の8−12時間に1 μCi/ウェルと[3H] チミジン (Amersham Life Sciences,Arlington,IL)を加えた。生体外での前活性化のため、CD4+CD25+またはCD4+CD25− T細胞は、5 x 104細胞/ウェルで200μl DMEM+10% FBSと可溶性抗CD3 (野生型細胞には1μg/ml、またはFoxp3トランスジェニック細胞には10 μg/ml)、4 ng/ml rIL−2 (Chiron)および脾臓からの同数マイトマイシン C処理したThy−1− APCで刺激した。細胞は72時間で回収し、CD4−FITCまたはCD4−PEで染色して、上記のようなMoFloフローサイトメーターを用いてCD4ポジティブ選別した。次にこれらの細胞を上記のような調節性T細胞分析に新しく単離されたCD4+CD25+ T細胞と同じ比率で加えた。
【0188】
実施例 20
TGF−β はSF CD4+ T細胞を抑制しない
最近の研究ではCTLA−4およびCD4+CD25+ T−reg細胞生体内の調節性機能におけるTGF−βの分泌の重要な役割が説明された(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302,2000); Takahashi et al.,J.Exp.Med.192:303−310,2000)。sf細胞がTGF−βでの抑制に感受性であるかを試験するため、CD4+ T細胞を外因性TGF−βの添加が有りまたは無しで刺激した。TGF−β分析のために、抗CD3 (異なる濃度、Pharmingen)および抗CD28 (1μg/ml,Pharmingen)をプラスチックに固定した。TGF−β(R&D)を最終濃度2.5 ng/mlに加えた。培養は37°C で指定期間培養した。各ウェルに、1 μCi/ウェルの[3H] チミジン (Amersham Life Sciences,Arlington,IL)を、培養の最終8−12時間加えた。増殖データは、三重複ウェルの平均値であり、少なくとも3実験の値を代表する。
【0189】
期待通り、抗CD3単独(図14A)または抗CD3および抗CD28の組み合わせで刺激された野生型CD4+ T細胞は、TGF−βにより顕著に抑制された(図14B)。しかし、抗CD3または抗CD3/CD28で刺激されたsf細胞は、抗CD3またはTGF−βの量に拘わらずTGF−βでの抑制に感受性でなかった。TGF−β抑制の欠如はT細胞に特異的であった。何故ならば、sfマウスからの共にLPSで刺激されたB細胞および単球細胞による増殖およびサイトカイン生産はTGF−βでの抑制に感受性であるからである。しかし、高レベルの外因性IL−2は、潜在的にTGF−β受容体表現の下方調節により、T細胞におけるTGF−βの抑制効果を大きく克服できることに注意すべきである(Cottrez et al.,J.Immunol.167:773−778,2001)。sf動物からのT細胞は刺激により極めて高度レベルのIL−2を生産し、これはsfマウスのT細胞機能におけるTGF−βによる抑制欠如からである。また、生体外の分析におけるT−reg細胞によるTGF−β生産の役割は不明である。殆どの実験系ではこの系におけるTGF−βの役割を指さないが、生体内データはCD4+CD25+ T−reg細胞の抑制活性におけるTGF−βの重要な役割を示す(Read et al.,J.Exp.Med.192:295−302,2000)。
【0190】
実施例 21
Foxp3発現はCD4+CD25+ T−Reg細胞にて上方調節されている
リンパ性組織 例えば、胸腺、リンパ節および脾臓にてFoxp3遺伝子は、最も高いレベルで発現される(Brunkow et al.,Nature Genetics
27:68−72,2001)。Foxp3のリンパ系における発現は、主にCD4+ T細胞に現れるようである。なぜなら、CD8+ T細胞およびB細胞における表現のレベルは顕著に低いかまたは検出できないからである(Brunkow et al.,Nature Genetics 27:68−72,2001)。
【0191】
Foxp3がCD4+CD25+ T−reg細胞における役割を果たすかを評価するため、正常およびFoxp3 トランスジェニックマウス(約16コピーのFoxp3 導入遺伝子)からのCD4+CD25+およびCD4+CD25− T細胞におけるFoxp3転写の発現を比較した。CD4+CD25+またはCD4+CD25− T細胞個体群を上記のように集めた。SuperScript Preamplification System (Gibco−BRL,Rockville,MD)を用いてこれらの細胞からOligo dT プライムされた第一鎖cDNAを合成し、ABI Prism 7700 機器を用いたリアルタイムRT−PCRの鋳型とした。Foxp3 発現の測定にプライマー 5’−GGCCCTTCTCCAGGACAGA−3’(SEQ
ID NO:17)および5’−GCTGATCATGGCTGGGTTGT−3’(SEQ ID NO:18) 最終濃度300nMおよび内部TaqManプローブ 5’−FAM−AGCTTCATCCTAGCGGTTTGCCTGAG−AATAC−TAMRA−3’(SEQ ID NO:19) 最終濃度100 nMを用いた。Dad1 を内在性基準(Hong et al.,1997)にした。Dad1プライマーを5’−CCTCTCTG−GCTTCATCTCTTGTGT−3’(SEQ ID NO:20)および5’−CCGGAGAGATGCCTTGGAA−3’(SEQ ID NO:21)最終濃度50 nMで使い、TaqMan プローブを 5’−6FAM−AGCTTCATCCTAGCGGTTTGCCTGAGAATAC−TAMARA−3’(SEQ ID NO:22)最終濃度100 nMで使用した。PCR混合の他の成分は、TaqMan Universal Master Mix(PE Applied Biosystems)から得た。PCR循環条件は、50°C 2分間;95°C 10分間;および40循環の95°C 15秒、60°C 1分間であった。
【0192】
ABI Prism 7700 Sequence Detection System Software,Version 1.6.4でデーターを集めた。未知サンプルと同時に行った標準cDNAサンプルの希釈系列(1x,1:10, 1:100, 1:1000, 1:10,000)から標準曲線を得た。ソフトウェアは、許容限界循環(CT) 対 出発量の曲線をプロットし、CTを用いて未知サンプルの相対的レベルを計算することに基づいて、各未知物の相対的量を決定する。各サンプルを2連で実行し、平均値を計算に用いた。データを正規化したFoxp3発現として表し、それは各サンプルについてのFoxp3の相対的量を同サンプルについてのDad1の相対的量で割って得られた。
【0193】
興味深いことに、CD4+CD25−T細胞におけるFoxp3発現のレベルは殆ど検出できないが、CD4+CD25+ T−reg細胞は、これまでのところ記載されていない、Foxp3の最高量を発現する(図15A)。Foxp3トランスジェニックマウスのT細胞サブセットにおけるFoxp3発現のレベルも決定した。これらの動物は、野生型動物に見られるFoxp3メッセージの約16倍の量がある。Foxp3トランスジェニックマウスにおいて、Foxp3発現は、CD4+CD25− T細胞およびCD4+CD25+ T細胞は共に検出されるが、野生型細胞のように、CD4+CD25+ T細胞は顕著により大きいレベルのFoxp3を発現した。sf 突然変異動物のCD4+細胞のサブセットもCD25を発現するが、この集団はサイズが大きく、CD69を発現し、このことは、恐らく、前にインビボで活性化された細胞であることを示す。しかし、sf 突然変異動物からのこれらのCD4+CD25+細胞は、増大した量のFoxp3メッセージを示さず、このことは、これらの細胞は性質が恐らくT−regではないことを示すと決められた。
【0194】
CD4+CD25+ T−reg細胞は、活性化T細胞の特徴である、特定のマーカー、例えば、CTLA−4、OX−40、GITRを発現する(McHugh,R.S.et al.Immunity 16: 311−23,2002); Shimizu,J.et al.Nature Immunology 3: 135−42,2002)。CD4+CD25+ T−reg細胞におけるFoxp3発現がT細胞の活性化によるものであるか否かを評価するため、インビトロでの活性化の前後にCD4 T細胞のCD25+サブセットおよびCD25−サブセットにおけるFoxp3発現を測定した(図15B)。インビトロで抗CD3およびIL−2を用いた後でさえ、CD4+CD25− T細胞は、いかなるFoxp3も発現しない。面白いことに、CD4+CD25+ T−reg細胞におけるFoxp3の発現は活性化後にやや減少する。これは、CD4+CD25+ T−reg細胞についてこれまで報告されたいかなる他のマーカーとも異なるFoxp3が、このサブセットに特異的であり、そしてこれらの細胞の活性化/記憶表現型と関係がなかったことを示した。
【0195】
実施例 22
Foxp3の過剰発現はCD4+CD25+細胞数の増加を導くが調節性活性の増加を導かない
T−regサブセット内のFoxp3の比較的排他的な発現は、この転写因子が、このサブセットの生成を要求するかまたは直接その機能に係わることを示す。Foxp3がCD4+CD25+ T−reg細胞機能において役割を果たすか否かを決定するために、Foxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+およびCD4+CD25− T細胞サブセットの機能活性を検査した。これらの動物は、野生型動物に見られるFoxp3メッセージよりも16倍多いFoxp3メッセージを有し、これはCD4+CD25+ サブセットにおいて量が非常に多い。さらに、これらのトランスジェニック動物において全CD4+細胞は少なく、これらの細胞はその同腹子対照に対して低応答性である。一方、トランスジェニックマウスにおいてわずかに増加した%のCD4+CD25+ T細胞が存在し、CD25の発現はより広汎であり、野生型動物と異なり、これらの細胞は明確な細胞のサブセットを含まない(図16)。野生型からのCD4+CD25+ T−reg細胞とFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞との機能活性の比較は、トランスジェニックマウスからの細胞が調節性活性を示すが、細胞ごと基準におけるその野生型対応物に対する抑制能力の顕著の増加はなかった(図17)。
【0196】
T−reg分析条件下、CD4+CD25+T−reg細胞は、応答細胞と同時に活性化した。Foxp3導入遺伝子からのCD4+T細胞はTCR刺激に低応答性であるから、分析においてこれらのFoxp3−Tg CD4+CD25+T−reg細胞は野生型CD4+CD25+T−reg細胞と同じ程度に活性化しなかったようであった。これは、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25+T−reg細胞が野生型細胞と同じ程度に活性化した場合、より高い調節性活性を呈する可能性を起こす。
【0197】
この問題に取り組むために、前に出版したプロトコル(Thornton et al.,J.Immun.164:183−190,2000)により、CD4+CD25+T細胞は、APCおよびIL−2の存在下、抗CD3と生体外で72時間の前活性化させた。本発明者らの前の観察に基づき、Foxp3トランスジェニックマウスからのT細胞は、生体外で大量の抗CD3を用いて活性化して野生型細胞に匹敵する増殖が得られた。これらの前活性化T細胞は、次にT−reg分析で試験した。他の報告のように、生体外でのCD4+CD25+T細胞の前活性化は、それらの細胞をより強力なサプレッサーにさせた。しかし、Foxp3トランスジェニックT−reg細胞の前活性化は、それらの細胞を野生型T−reg細胞に匹敵するサプレッサー活性にさせた(図17)。これは、Foxp3トランスジェニックからのT−reg細胞に内因性の欠損がなかったことを示唆した。しかし、閾値レベルを超えたFoxp3の過剰発現はT−reg活性を更に強化しなかった。
【0198】
実施例 23
Foxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25−T細胞は調節性活性を示す
Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞は野生型CD4+CD25+T細胞より高いレベルでFoxp3を発現するので、次にT調節性細胞に伴う表面マーカーの発現およびこれらの細胞の抑制活性を評価した。面白くも、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞は、GITR(TNFRSF18)も発現し、これは最近T−reg活性を調節することが示されている(図18)。これらの細胞は、他の活性化を伴うT細胞マーカー、例えば、OX40、CTLA4またはLy−6A/E(データーは示されていない)を発現しなかった。更に重要なことは、Foxp3トランスジェニックからの新しく単離されたCD4+CD25−T細胞をT−reg分析における機能を試験した場合、顕著な抑制活性を有した(図19)。この活性は通常同じマウスからのCD4+CD25+T細胞の活性に匹敵から低いに至る。期待する通り、このような抑制活性は、野生型CD4+CD25−T細胞には検出されたことがなかった。CD4+CD25+T細胞と対照的に、Foxp3トランスジェニックからのCD4+CD25−T細胞の抑制活性は、抗CD3およびIL−2での生体外の前活性化で強化され得なかった(データーは示していない)。これはまたFoxp3の発現が調節活性との直接相関がなく、T−細胞をT−reg系列にゆだねるという考えを支持する。
【0199】
sfマウス(Foxp3)において突然変異した遺伝子は、末梢T細胞応答の調節における重要な役割がある。この遺伝子における突然変異の機能消失は、マウスおよびヒトにおける可能な致命性T細胞が媒介する自己免疫病に導く(Bennett et al.,Nature Genetics 27:20−21(2001);Lyon et al.,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 87:2433−2437(1990);Wildin et al.,Nature Genetics 27:18−20(2001))。また、トランスジェニックマウスにおけるscurfinの過剰発現は、末梢T細胞数減少ならびに増殖およびIL−2産生を含む色々なT細胞応答の阻害を導く。scurfinによるIL−2産生の阻害は、低応答性の唯一解釈ではない。なぜなら、外因性IL−2の添加は、scurfinを過剰発現するマウスにおける正常T細胞応答を完全には回復しないからである。Foxp3遺伝子により制御され得る免疫調節メカニズムをよく理解するため、この遺伝子の発現およびscurfin発現細胞の生物学役割を研究した。
【0200】
この実施例に示すように、野生型T細胞は、sf CD4+ T細胞をSCIDマウスに養子移入することにより起きる疾患を阻害し得る。これらの観察は、調節性T細胞の活性を特徴付けした複数の他のグループによるものと非常に類似する。類似な観察がPowrie et al.により行われた、sf細胞により起こる疾患は、少数のCD4+CD25+ T細胞でも阻害された。CD4+CD25− T細胞は、このモデルにおけるsf T細胞活性の阻害に余り有効でない、このことは、これらの細胞のサブセットがT−reg 細胞サブセットに発生し、適切な阻害因子を作ることに起因し得るか、または阻害の追加メカニズムに起因し得る。また、sf T細胞の生体外の過剰応答性状態は、野生型 CD4+CD25+細胞の存在により阻害され得るが、TGF−βの添加により阻害されない。一般に、生体外のT−reg 実験からのデータは、直接の細胞−細胞間相互作用にサイトカイン、例えばTGF−βの関与を要求しないことを示唆する (Thornton et al.,J.Exp.Med.188:287−296 (1998); Thornton et al.,J.Immun.164:183−190 (2000))。また、TGF−βには、活性化T細胞に対する阻害効果がない(Cottrez et al.,J.Immunol.167:773−778(2001))。このことは、生体内sf細胞のCD4+CD25+ T−reg細胞阻害がTGF−βにより媒介されることを不可能にする。
【0201】
Foxp3 遺伝子生成物がCD4+CD25+ T−reg細胞機能における役割を担うか否かを評価するため、CD4+CD25+ T−regおよびCD4+CD25−
T細胞におけるFoxp3の発現を測定し、Foxp3 遺伝子を過剰発現したマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞の調節性活性を測定した。野生型およびFoxp3トランスジェニック体の両方において、CD4+CD25+ T−reg細胞は、今日まで、全ての試験した異なる細胞個体群にFoxp3 mRNAの最高レベルを発現した。野生型およびFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25+ T−reg細胞の機能活性を比較すると、これらの細胞に最適刺激をしてもトランスジェニックマウスの細胞において調節性活性が増加しない。しかし、重要なことに、Foxp3
トランスジェニック動物からのCD4+CD25− T細胞に抑制活性があった。sf突然変異株マウスにおけるT−reg細胞のサブセットは、表現型に同定できないが(高レベルの内在性活性化により)、突然変異株動物から単離されたCD4+CD25+細胞はFoxp3 遺伝子も発現しなかったし、生体内でなんの抑制活性も表さなかった。
【0202】
これらの結果として、Foxp3の発現はT 細胞をT−reg細胞株に拘束し得るが、Foxp3の閾値レベルを超えた過剰発現は、調節性活性のさらなる強化をもたらさない。更に、Foxp3 自体の発現は、T−reg細胞を産生するに不十分なようである、それはFoxp3トランスジェニックマウスからのCD4+CD25−は野生型T−reg細胞に匹敵するFoxp3発現を有するが、抑制活性が少ないからである。この調節性活性に対する効果は、CTLA−4 発現の効果によるものではないようである、それはFoxp3トランスジェニックマウスにCTLA−4発現の増加がなく、sf 突然変異株動物はCTLA−4の正常レベルを発現するからである。
【0203】
実施例 24;SCURFIN発現の調節
scurfin発現を調節する抗体またはNCEは下記の方法で同定する:
scurfinプロモーターを市販ルシフェラーゼリポーターベクター(Promega,Madison,WI)にクローンする。次にこの構築を細胞、例えば、マウスまたはヒトT細胞株にトランスフェクトをする。例えば、T細胞に対して惹起された抗体、サイトカイン、リセプター、または他の蛋白質、並びに小分子、ペプチド、およびサイトカイン等の薬剤をトランスフェクトされた細胞の処理に用いる。次にルシフェラーゼ活性のレベルを市販ルシフェラーゼ分析系(Promega)で製造業者の指示書に従って、scurfinの発現を増加または減少する薬剤を同定する。
【0204】
別のアプローチでは、例えば、上記の薬剤を、初代T細胞と、scurfin発現を調節させる条件下にて培養する。scurfin発現の測定に上記実施例 21 のRT−PCR方法が用いられる。上記いずれの方法で同定された薬剤は直接に自己免疫病の治療に用いる。別に、T細胞は自己免疫病の患者から単離され、上記の同定された特定の薬剤で処理され、scurfin発現を誘導して、患者に移入され、他のT細胞の活性化を抑制する。
【0205】
実施例の結果を纏めると、Foxp3発現は主にCD4+CD25+T−regサブセットに見られ、調節性活性の基礎レベルと相関することが、実施例の結果により示される。この遺伝子の過剰発現は、CD25が欠けてるCD4+細胞に対して調節性機能を与え得る。このことは、この因子がこの機能的系列への拘束に直接係わり得ることを示唆する。
【0206】
この明細書中で言及されたか、および/または出願データシートにリストされ参考される、全ての上記米国特許、米国特許出願公報、米国特許公報、外国特許、外国特許出願公報および非特許文献は、その全体が、本明細書において参考として援用される。
【0207】
以上、本発明の特定の実施形態を説明の目的で挙げたが、本発明の精神と範囲を離れないで色々な変化することができる。よって、本発明は添付の請求の範囲以外には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0208】
【図1A】図1Aおよび1Bは、マウスFkhsf cDNA(SEQ ID NO:1)のヌクレオチド配列を示す;翻訳は259位に始まり、1546位に終わると予測される。
【図1B】図1Aおよび1Bは、マウスFkhsf cDNA(SEQ ID NO:1)のヌクレオチド配列を示す;翻訳は259位に始まり、1546位に終わると予測される。
【図2】図2はマウスFkhsf(SEQ ID NO:2)のアミノ酸配列を示す。
【図3A】図3Aおよび3Bは、ヒトFKHsf cDNA(SEQ ID NO:3;1293bpコード領域を含む)に対応する1735bpのヌクレオチド配列を示す;翻訳は55位に始まり、1348位に終わると予測される。
【図3B】図3Aおよび3Bは、ヒトFKHsf cDNA(SEQ ID NO:3;1293bpコード領域を含む)に対応する1735bpのヌクレオチド配列を示す; 翻訳は55位に始まり、1348位に終わると予測される。
【図4】図4は、431アミノ酸のヒトFKHsf蛋白質(SEQ ID NO:4)の配列を示す。
【図5】図5は、FKHsfトランスジェニックマウスの作製のためのベクターを示す。
【図6】図6は、FKHsf導入遺伝子がscurfy動物における欠損を正したことを説明する写真である。
【図7】図7は、FKHsf tgマウスが、正常マウスに比べリンパ節細胞を減少していることを示す。
【図8】図8は、FKHsfトランスジェニックマウスが、生体外刺激に貧弱に応答することを示す。
【図9】図9は、FKHsfとJM2 cDNAとの比較である。
【図10】図10は、ヒトFKHsfおよびマウスFkhsfの色々な領域における相同性を比較する。
【図11A】図11Aは、scurfyマウスおよび野生型マウスの体重を追跡したグラフである。マウスの体重減少を規則的時間を隔て10週間追跡した。各値点は、3匹マウスの平均であり、sf CD4移入群における3匹マウスのうちの1匹が死んだ第5週後を除く(グラフにて矢印で示す)。データは3より多くの独立実験を表す。
【図11B】図11Bは、組織断面の写真である。sfT細胞(左面)またはWTおよびsfT細胞の混合物(右面)のいずれかを受けたC3H/SCIDマウスの大腸をホルマリンに固定し、切片化してヘマトキシリンおよびエオシン染色を行った。
【図11C】図11Cは、sfCD4+T細胞、またはWTとsf CD4+T細胞の混合物またはWT CD4+T細胞のいずれかを受けたC3H/SCIDマウスから5×104 PBMCより生産したIL−4を5μg/mlの抗CD3および1μg/mlの抗CD28で刺激して、丸底板に固定したグラフを示す。上澄を48時間に収集し、IL−4濃度をELISAで測定した。
【図12】図12Aおよび12Bは、CD4+CD25+またはCD4+CD25−T−調節性細胞で処理したマウスの体重減少を示すグラフである。CD4+CD25+T−調節性サブセットは生体内でsfT細胞により起される疾患の抑制を媒介する。4×106 sfT細胞と異なる数の野生型CD4+CD25+(a)またはCD4+CD25−(b)T 細胞との混合物を尾静脈注射でC3/SCIDマウスに移植した。これらのマウスは、体重減少を一期間追跡した。各値点は、各群に2匹のマウスを有するsf CD4移植群およびsf CD4+1.1×106 CD4+CD25−T細胞を除く3匹のマウスの平均である。また、グラフ上の矢印は、死亡したマウスまたは疾患の進行により殺したものを指す。
【図13】図13は、CD4+CD25+T調節性細胞の抑制または活性を決定する増殖分析を示すグラフである。sf CD4+T細胞は、生体外でCD4+CD25+T−調節性細胞により阻害することができる。5×104WTまたはsf CD4+T細胞は、抗CD3(1μg/ml)および5×104ミトマイシンCで処理したThy−1− APCで刺激された。CD4+CD25+T−調節性細胞を、色々な比で分析に加えた。細胞を72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図14A】図14Aは、5×104 WTまたはsf CD4+T細胞を固定した抗CD3で刺激した増殖分析を示すグラフである。TGF−βを、分析の始に最後の濃度2.5 ng/mlで加えた。細胞を72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図14B】図14Bは、5×104WTまたはsf CD4+T細胞を固定した抗CD3(色々な濃度)および抗CD28(1μg/ml)で刺激した増殖分析を示すグラフである。TGF−βを、分析の始に最後の濃度2.5ng/mlで加えた。細胞は72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図15】図15Aおよび15Bは、Dad1を内因性参照遺伝子とするリアルタイムRT−PCR方法を用いた色々な細胞サブセットからのcDNAサンプルにてFoxp3発現を検査したグラフである。正常化されたFoxp3値は、Foxp3発現対Dad1発現の比から誘導された。
【図16】図16は、WT動物、Foxp3トランスジェニック動物、およびscurfy動物からのCD4+T細胞におけるCD25表面発現のレベルを示す。sf、Foxp3トランスジェニックまたは同腹子コントロールからのリンパ節細胞は、CD4+T細胞におけるCD25発現の発現を検査した。データは、6匹の個々の検査されたマウスを表す。
【図17】図17は、5×104 WT CD4+T細胞増殖のレベルが抗CD3(1μg/ml)および5×104ミトマイシン C処理したThy−1−APCで刺激されたことを示すグラフである。WTまたはFoxp3トランスジェニックからのCD4+CD25+T−調節性細胞を色々な比で分析に加えた。細胞は72時間培養し、最後の8時間の培養を[3H]チミジンでパルスした。データは3連の平均である。
【図18】図18は、T調節性細胞に付随する表面マーカーの発現およびこれらの細胞の抑制活性を評価するFACSプロットである。
【図19】図19は、T−reg分析でテストされたFoxp3トランスジェニックから新たに単離したCD4+CD25−T細胞におけるT細胞阻害のレベルを示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
明細書に記載の、scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法。
【請求項1】
明細書に記載の、scurfinの発現のレベルを調節する化合物を同定する方法。
【図1A】
【図2】
【図3A】
【図4】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11C】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図1B】
【図3B】
【図6】
【図11B】
【図2】
【図3A】
【図4】
【図5】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11C】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図1B】
【図3B】
【図6】
【図11B】
【公開番号】特開2008−220379(P2008−220379A)
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−117921(P2008−117921)
【出願日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【分割の表示】特願2002−587659(P2002−587659)の分割
【原出願日】平成14年5月8日(2002.5.8)
【出願人】(398055222)ダーウィン モレキュラー コーポレイション (1)
【出願人】(503014768)セルテック アール アンド ディー インコーポレイテッド (2)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【分割の表示】特願2002−587659(P2002−587659)の分割
【原出願日】平成14年5月8日(2002.5.8)
【出願人】(398055222)ダーウィン モレキュラー コーポレイション (1)
【出願人】(503014768)セルテック アール アンド ディー インコーポレイテッド (2)
【Fターム(参考)】
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