(57)【要約】【課題】IGF-1Rに特異的かつ高親和性で結合する物質及びそれを含む医薬を提供する。【解決手段】少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数8〜50のペプチド。2014156401.tif 000012（式中、X1はTyr、Trp、Phe又はHisを示し、        X2はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、        X3はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、        X4はLeu、Ile、Val又はMetを示し、        X5はGln、Asn、Asp、Glu、Ala、Ser、Thr、Leu、Met、Lys又はArgを示し、        X6はArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、        X7はLeu、Ile、Val又はMetを示す）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数8〜50のペプチド。
【化１】
2014156401.tif 000008
（式中、X1はTyr、Trp、Phe又はHisを示し、
X2はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X3はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X4はLeu、Ile、Val又はMetを示し、
X5はGln、Asn、Asp、Glu、Ala、Ser、Thr、Leu、Met、Lys又はArgを示し、
X6はArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、
X7はLeu、Ile、Val又はMetを示す）
【請求項２】
少なくとも下記式(2)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が10〜50である請求項1記載のペプチド。
【化２】
2014156401.tif 000009
（式中、XaはAsp又はGluを示し、
XbはPro、Val、Ile、Leu、Ala、Met、Trp、Tyr、Ser、Thr、Cys又はPheを示し、
X1〜X7は前記と同じ）
【請求項３】
少なくとも下記式(3)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が10〜50である請求項1又は2記載のペプチド。
【化３】
2014156401.tif 000010
（式中、XcはAla、Gly、Ser、Thr、Asn、Val又はCysを示し、
XdはHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Leu、Met又はAlaを示し、
X1〜X7は前記と同じ）
【請求項４】
少なくとも下記式(4)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が12〜50である請求項1〜3のいずれか１項記載のペプチド。
【化４】
2014156401.tif 000011
（式中、Xa〜Xd及びX1〜X7は前記と同じ）
【請求項５】
X2がSer、X3がMet、X5がGln、X6がArgである請求項1〜4のいずれか1項記載のペプチド。
【請求項６】
XaがAsp、XbがProである請求項2、4又は5記載のペプチド。
【請求項７】
XcがAla、XdがHisである請求項3、4又は5記載のペプチド。
【請求項８】
アミノ酸数の上限が30である請求項1〜7のいずれか１項記載のペプチド。
【請求項９】
IGF-1R結合性を有する請求項1〜7のいずれか１項記載のペプチド。
【請求項１０】
請求項1〜9のいずれか１項記載のペプチド又はその標識体を含有する医薬。
【請求項１１】
請求項1〜9のいずれか１項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌細胞又は癌組織検出薬。
【請求項１２】
請求項1〜9のいずれか１項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌診断薬。
【請求項１３】
請求項1〜9のいずれか１項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌治療薬。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インスリン様増殖因子１受容体（IGF-1R）に特異的に結合するペプチド及びこれを含有する医薬に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒトインスリン様増殖因子１受容体（IGF-1R）は、トランスメンブレンタンパク質チロシンキナーゼのファミリーに属するレセプターであり、IGF-1と高い親和性を有し、ＩGF-2にも弱く結合する。
IGF-1Rは、膜貫通ヘテロテトラマータンパク質であり、細胞外の2つのα鎖と膜をまたがる2つのβ鎖がジスルフィド結合したコンフィギュレーションの形態を有する。IGF-1及びIGF-2がIGF-1Rの細胞外ドメインに結合すると、細胞内のチロシンキナーゼドメインを活性化して受容体の自己リン酸化及び基質リン酸化が起こる。
【０００３】
IGF-1Rは、腫瘍細胞の増殖、形質転換及び生存を促進することが知られている。該腫瘍細胞としては肺癌、乳癌、大腸癌、卵巣癌、滑膜肉腫、膵臓癌、前立腺癌等が知られている。また、IGF-1Rの血中濃度や組織濃度は、多くの癌のリスクの増加と相関があることも知られている。
【０００４】
このようにIGF-1Rは、種々の癌の発生及び進展に深く関与しており、これらの癌の診断及び治療のためのツールとして抗IGF-1R抗体及びIGF-1Rアンタゴニストが報告されている（特許文献1〜3）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第4473257号公報
【特許文献２】特表2005-533493号公報
【特許文献３】特表2009-542719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、抗IGF-1R抗体を用いた抗癌剤については未だ医薬品として認められるに至っていない。また特許文献3のIGF-1Rアンタゴニストに関しては、何ら具体的な物質が明示されておらず、発明として完成されていない。
【０００７】
従って、本発明の課題は、IGF-1Rに特異的かつ高親和性で結合する物質及びそれを含む医薬を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者は、ファージディスプレイ法を用いてIGF-1Rに特異的に結合するペプチドを提示するファージを探索したところ、特定のアミノ酸配列を有するペプチドがリコンビナントヒトIGF-1Rタンパク質に特異的に結合すること、及びこのペプチド又はその標識体を用いてIGF-1Rを発現する細胞や組織を特異的に検出できることを見出した。さらに、該ペプチド又はその標識体がIGF-1RとIGF-1との結合を競合的に阻害し、IGF-1による癌細胞の増殖を抑制することから、該ペプチド又はその標識体は癌治療薬としても有用であることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数8〜50のペプチドを提供するものである。
【００１０】
【化１】
2014156401.tif 000002
【００１１】
（式中、X1はTyr、Trp、Phe又はHisを示し、
X2はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X3はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X4はLeu、Ile、Val又はMetを示し、
X5はGln、Asn、Asp、Glu、Ala、Ser、Thr、Leu、Met、Lys又はArgを示し、
X6はArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、
X7はLeu、Ile、Val又はMetを示す）
【００１２】
また、本発明は、上記ペプチド又はその標識体を含有する医薬を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のペプチドは、IGF-1Rに特異的かつ強い結合性を有することから、このペプチド又はその標識体は、IGF-1Rを発現する細胞又は組織、特に種々の癌細胞又は癌組織の検出薬、すなわち癌の診断薬として有用である。また、本発明のペプチドは、IGF-1RとIGF-1との結合を競合的に阻害し、IGF-1による癌細胞の増殖を抑制することから、IGF-1Rを発現する癌治療薬として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】D12ライブラリーでのパニング実験のアウトプット力価/インプット力価比を示す。
【図２】C7Cライブラリーでのパニング実験のアウトプット力価/インプット力価比を示す。
【図３】IGF-1R標的パニング3ラウンドで回収したファージが提示しているペプチド配列を示す。
【図４】S-011ファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図５】M13KEファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図６】S-011ファージの液相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図７】M13KEファージの液相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図８】アラニン置換ファージの提示ペプチド配列を示す。
【図９】アラニン置換ファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図１０】IGF-1R発現量検討結果（ウェスタンブロット）を示す。
【図１１】アクチン発現量検討結果（ウェスタンブロット）を示す。
【図１２】MCF7細胞を用いたin vitro結合性試験結果を示す。
【図１３】A-172細胞を用いたin vitro結合性試験結果を示す。
【図１４】S-011ファージとペプチドPep02の競合試験結果を示す。
【図１５】S-011ファージとペプチドPep17の競合試験結果を示す。
【図１６】ペプチドPep02-FのMCF7染色像を示す。
【図１７】ペプチドPep17-FのMCF7染色像を示す。
【図１８】アミノ酸置換ファージ及び短鎖ペプチドファージの提示ペプチド配列を示す。
【図１９】アミノ酸1個置換ファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図２０】アミノ酸2個置換ファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図２１】短鎖ペプチドファージの固相化タンパクに対する結合性試験結果を示す。
【図２２】S-011ファージとrhIGF-1の競合試験結果を示す。
【図２３】S-011ファージと抗IGF-1R抗体の競合試験結果を示す。
【図２４】rhIGF-1添加によるHela S3の増殖亢進に対するペプチドPep02の増殖抑制効果を示す。
【図２５】rhIGF-1添加によるMCF7の増殖亢進に対するペプチドPep02の増殖抑制効果を示す。
【図２６】rhIGF-1添加によるMCF7の足場非依存性増殖亢進に対するペプチドPep02の増殖抑制効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のペプチドは、少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数8〜50のペプチドである。
【００１６】
【化２】
2014156401.tif 000003
【００１７】
（式中、X1はTyr、Trp、Phe又はHisを示し、
X2はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X3はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X4はLeu、Ile、Val又はMetを示し、
X5はGln、Asn、Asp、Glu、Ala、Ser、Thr、Leu、Met、Lys又はArgを示し、
X6はArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、
X7はLeu、Ile、Val又はMetを示す）
【００１８】
上記式(1)中、X1はTyr、Trp、Phe又はHisを示すが、このうちTyr、Trp又はPheが好ましく、Tyrが特に好ましい。
X2はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示すが、このうちSer、Ala、Thr、Glyが好ましく、Ser、Alaがより好ましく、特にSerが好ましい。
X3は、Met、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示すが、このうちMet、Leu、Ile、Val、Alaが好ましく、Met、Leu、Ile、Alaがより好ましく、特にMetが好ましい。
【００１９】
X4はLeu、Ile、Val又はMetを示すが、Leuがより好ましい。
X5はGln、Asn、Asp、Glu、Ala、Ser、Thr、Leu、Met、Lys又はArgを示すが、このうちGln、Asn、Alaが好ましく、Gln、Alaがより好ましく、特にGlnが好ましい。
X6はArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示すが、Arg、Lys、His、Alaが好ましく、Arg、Lys、Alaがより好ましく、特にArgが好ましい。
X7はLeu、Ile、Val又はMetを示すが、Leuがより好ましい。
【００２０】
本発明のペプチドのうち、少なくとも式(2)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が10〜50であるペプチドがより好ましい。
【００２１】
【化３】
2014156401.tif 000004
【００２２】
（式中、XaはAsp又はGluを示し、
XbはPro、Val、Ile、Leu、Ala、Met、Trp、Tyr、Ser、Thr、Cys又はPheを示し、
X1〜X7は前記と同じ）
【００２３】
式(2)中、XaはAsp又はGluを示すが、Aspがより好ましい。またXbはPro、Val、Ile、Leu、Ala、Met、Trp、Tyr、Ser、Thr、Lys又はPheを示すが、Pro、Val、Ile、Leu、Ala、Metが好ましく、Pro、Val、Ileがより好ましく、Proが特に好ましい。
【００２４】
本発明のペプチドのうち、少なくとも式(3)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が10〜50であるペプチドがより好ましい。
【００２５】
【化４】
2014156401.tif 000005
【００２６】
（式中、XcはAla、Gly、Ser、Thr、Asn、Val又はCysを示し、
XdはHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Leu、Met又はAlaを示し、
X1〜X7は前記と同じ）
【００２７】
式(3)中、XcはAla、Gly、Ser、Thr、Asn、Val又はCysを示すが、このうちAla、Gly、Ser、Thrが好ましく、Ala、Glyがより好ましく、特にAlaが好ましい。XdはHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Leu、Met又はAlaを示すが、このうちHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Alaが好ましく、His、Tyr、Phe、Alaがより好ましく、Hisが特に好ましい。
【００２８】
さらに、本発明ペプチドのうち、少なくとも下記式(4)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が12〜50であるペプチドがより好ましい。
【００２９】
【化５】
2014156401.tif 000006
【００３０】
（式中、Xa〜Xd及びX1〜X7は前記と同じ）
【００３１】
また、本発明ペプチドのアミノ酸数としては、8〜50であるが、10〜50が好ましく、１2〜50がより好ましい。なお、アミノ酸数の上限は40が好ましく、30がより好ましく、20がさらに好ましく、18が特に好ましい。
【００３２】
本発明ペプチドのX1〜X7及びXa〜Xdの置換は、後記実施例記載の結合性試験結果及び保存的置換であれば同様の活性を示すことに基づくものである。ここで典型的な保存的置換を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2014156401.tif 000007
【００３４】
本発明のペプチドは、前記アミノ酸配列をコードするDNAを用いる組み換え技術によって製造することもできるが、有機合成化学的ペプチド合成法によって製造することができる。有機合成化学的ペプチド合成法は、一般的な官能基の保護、カルボキシル基の活性化、ペプチド結合の形成、保護基の脱保護の手段によって行われる。これらの反応は固相法で行うのが好ましい。
【００３５】
本発明のペプチドのうち、配列番号2で示されるペプチドは、ランダムなペプチド配列を提示させたファージライブラリーからファージディスプレイ法によって、IGF-1Rと結合性を有するペプチドをスクリーニングすることにより選択することができる。ファージディスプレイ法に用いられるファージとしてはM13が好ましい。ファージライブラリーからIGF-1Rと強く結合するものを選択するには、ファージ集団をIGF-1Rとインキュベートし、IGF-1Rに結合しなかったファージを洗い流した後に、結合したファージを回収する。回収したファージがどのような配列のペプチドを提示しているかは、ファージゲノムの該当部分をシークエンスすればよい。IGF-1Rとペプチドの相互作用はそれほど強いものではない場合には、弱い結合力を持つファージがバックグラウンドとして付きまとってしまう。そこで、結合→洗浄→回収の一連の流れの後に、再度大腸菌に感染させ、二次ライブラリーを調製し、このライブラリーを用いて再度一連の操作を繰り返すパニング操作を行う。パニングを繰り返していくことによって得られるライブラリーの中には、IGF-1Rに高い結合能力を持ったファージの数が増えてくる。このようにして、目的とするIGF-1Rと強い結合性を有するファージが選択できる。
【００３６】
本発明のペプチドは、IGF-1Rに特異的に結合する。従って、本発明のペプチド又はその標識体は、IGF-1R又はIGF-1Rを発現している細胞若しくは組織を検出するための試薬として有用である。ここで本発明のペプチドの標識体としては、IGF-1Rに結合したペプチドを検出し得る標識体であればよく、放射性同位体、アフィニティー標識（例えば、ビオチン、アビジン等）、酵素標識（例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ等）、蛍光標識（例えば、FITC、ローダミン等）、常磁性原子等が挙げられる。これらの標識体のうち、蛍光標識やポジトロン核種による標識は、例えば大腸癌等のIGF-1Rが発現している癌細胞又は癌組織を検出するうえでより好ましい。
【００３７】
本発明の蛍光標識ペプチドは、IGF-1Rが発現している癌診断、例えば早期癌診断に有用である。例えば、癌組織の存在の有無の確認を目的とした診断においては、対象部位に上記蛍光標識ペプチドを散布又は注射などの手段により接触させた後、洗浄処理により余剰な蛍光成分を除去した後、該当部位に励起光を照射し、蛍光染色された組織の有無を肉眼的又は顕微鏡的に確認することができる。
より好ましい形態としては、本発明の蛍光標識ペプチドを蛍光造影剤として内視鏡による癌診断に用いることである、例えば、蛍光標識ペプチドを経内視鏡的に散布などの手段により組織に接触させた後、洗浄処理を行い、内視鏡光源により励起光を該当部に照射し、蛍光染色された組織の有無を内視鏡的に確認すればよい。これにより早期癌の発見診断に使用可能となるばかりではなく、通常内視鏡的に病変と疑われる部位を染色し、拡大蛍光観察をすることにより蛍光の有無による病変部位と非病変部位の境界を判別することにも使用可能となる。内視鏡の種類は特に限定されないが、内視鏡光源としてフルオレセインのための励起光を照射できる蛍光内視鏡又は、加えて拡大能を有する共焦点内視鏡が好ましい。
また、修飾する蛍光色素はフルオレセインだけではなく、たとえばシアニン系化合物など励起波長の異なる蛍光色素を用いてもよい。蛍光剤としてインドシアニングリーンなどのシアニン系化合物を用いた場合、フルオレセインと比較して励起波長がさらに長波長側にシフトするため、より深部の病変の確認に有効である。またポジトロン核種を本発明ペプチドに修飾させた場合、PETやSPECTなどにより検出可能となる。また、ガドリニウムを本発明ペプチドに修飾させた場合、MRIにより検出可能である。これにより主に消化器などといった経内視鏡的に到達可能な部位の癌のみならず、全身の癌病変において、本発明ペプチドが利用可能となる。
【００３８】
また、本発明ペプチド又はその標識体はIGF-1RとIGF-1との結合を競合的に阻害し、IGF-1による癌細胞の癌増殖を抑制することから、上記のような癌細胞検出、癌診断だけでなく、癌の治療にも用いることができる。
【００３９】
本発明ペプチドが検出、診断又は治療可能な細胞又は組織としては、IGF-1Rを発現している細胞又は組織であればよく、例えば癌細胞又は癌組織、具体的には、肺癌、乳癌、大腸癌、骨肉腫、子宮頸癌、卵巣癌、滑膜肉腫、膵臓癌、前立腺癌等が挙げられる。
【００４０】
本発明のペプチド又はその標識体を癌検出薬、癌診断薬、癌治療薬として用いる場合、本発明ペプチド又はその標識体はそのまま用いることもできるが、薬学的に許容される担体とともに各種投与形態に適した組成物とすることができる。該組成物としては、注射用剤、散布用剤、経口投与用剤、経直腸用剤等が挙げられる。薬学的に許容される担体としては、水、生理食塩水、各種緩衝剤、賦形剤、崩壊剤、結合剤、滑沢剤等が挙げられる。
【００４１】
本発明のペプチド又はその標識体を癌治療薬として用いる場合の投与量は、症状、体重等によっても異なるが、通常成人1日あたり0.1mg〜1000mgが好ましい。
【実施例】
【００４２】
次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４３】
実施例１（ファージディスプレイ）
［手順］
１．パニング実験-ラウンド1
96wellプレートに5μg/mLのRecombinant human Insulin Like Growth Factor-1 Receptor（rhIGF-1R、R&D Systems）を200μL添加し（1μg/well）、4℃、一晩、静置インキュベートした（プレートの固相化）。ウェル内のタンパクを除去し、Blocking buffer（5mg/mL BSA/TBS）を300μL/well添加し、37℃、1時間、静置インキュベートし、その後、0.1％TBST(0.1%Tween20/TBS）200μL/wellで3回洗浄した。
0.1%TBSTを100μL添加し、D12ファージライブラリー（1×1013PFU/mL）、C7Cファージライブラリー（2×1013PFU/mL）をそれぞれ10μL添加した。
【００４４】
ペプチド提示ファージライブラリー（NEW ENGLAND BioLabs Inc.）は、2種類利用し、D12ライブラリーは、12残基の直線状ランダムペプチドを提示しており、2.7×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。C7Cライブラリーは、7残基の環状ランダムペプチドを提示しており、1.2×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。
室温、1時間、シーソーを用いて振とうインキュベートし、ペプチド提示ファージ（以下ファージと略す）を固相化したrhIGF-1Rに結合させた後、ファージ溶液を除去し、0.1%TBST  200μL/wellで10回洗浄した。1mg/mL BSA/0.2M Glycine-HCl(pH2.2)100μL添加し、室温、10分、振とうインキュベートしファージを溶出させた。溶出液を回収し、回収溶液に１M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和した。回収した溶出液の一部を用いてファージの力価を測定した。
【００４５】
２．回収ファージの増幅
1の操作で得られたファージ溶出液をLB20mL中で対数増殖中のER2738菌[F 'laclqΔ(lacZ) M15proA+B+zzf::Tn10 (TetR) fhuA2supEthiΔ(lac-proAB)Δ(hsdMS-mcrB) 5 (rk-mk-McrBC-)]に感染させ、振とう培養機を用いて、37℃で激しく攪拌しながら、4時間30分インキュベートした。ファージ感染菌培養液を50mL遠心チューブに移し、上記サンプルをマイクロ冷却遠心機を用いて、4℃、10分、8,900×gで遠心した。遠心後、ER2738菌を除去する目的で、上清を新しいチューブに回収した。回収ファージ溶液に3.6mL（1/5量）のPEG/NaCl（20% Polyehtylene glycol 6,000、2.5M NaCl）溶液を添加し、ミキサーでよく攪拌して、4℃、16時間、インキュベートして、ファージを沈殿させた。沈殿したファージを回収するために、マイクロ冷却遠心機で4℃、10分、8,900×gで遠心して、上清を除去した。上清を完全除去する目的で、もう一度遠心し、上清を除去した。沈殿ファージに、氷冷TBS 1mLを加え、懸濁し、マイクロチューブに移した。ファージ懸濁液を、コンパクト高速冷却遠心機を用いて、4℃、5分、16,000×gで遠心した。上清を別のチューブに回収し、懸濁されない残渣を取り除き、回収溶液に、200μLのPEG/NaClを加えて、ミキサーで攪拌した。上記溶液を氷上、1時間、インキュベートしファージを沈殿させた。溶液を高速遠心機で4℃、10分、16,000×g遠心してファージを沈殿させ上清を除去した。この遠心工程を再び行い、上清を完全に除去した。得られたファージ沈殿に、200μLの0.02%NaN3/TBSを加え、完全に懸濁させ、コンパクト冷却遠心機で、4℃、5分、16,000×g、遠心し、上清を回収することで懸濁されなかった残渣を除去した。回収ファージ濃縮液の力価を測定した。
【００４６】
３．パニング実験-ラウンド２、３
濃縮ファージ溶液を用いて、2及び3回目のパニング実験を実施した。2回目のパニング実験において、1回目の操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.3%TBST(0.3%Tween20/TBS)にしたことである。3回目のパニング実験では、1回目の操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.5%TBST(0.5%Tween20/TBS)にしたことである。
【００４７】
４．力価測定
LB 3mL内でER2738菌を対数増殖期（OD600；〜0.5）となるまで培養し、ER2738培養液200μLに、必要濃度となるよう希釈したファージ液を10μL添加した。この混合溶液をミキサーでよく攪拌し、室温、5分間インキュベートした後、溶解したトップアガー溶液4mLと混合させ、LB/IPTG/Xgalプレート上に播種した。
【００４８】
ファージ感染大腸菌播種プレートを37℃、16時間、インキュベートした後、得られた青色プラークの数をカウントした。ファージ希釈倍率を用いて、ファージ数を算出した。
【００４９】
［結果］
ファージライブラリーを用いた実験のインプット力価（標的分子に加えたファージ力値）とアウトプット力価（洗浄後の標的分子から溶出されたファージ力値）の比の値の変化をD12ライブラリーの結果を図1、C7Cライブラリーの結果を図2に示す。
【００５０】
D12ライブラリーを利用した、IGF-1R標的パニング実験を3ラウンドまで進めた結果、アウトプット力価/インプット力価比を比較したところ、3ラウンドは1ラウンドの87倍程度の増加が観察された。したがって、IGF-1R特異結合性を示すファージがセレクションされたことが予想された。
C7Cライブラリーを利用した、IGF-1R標的パニング実験は4ランドまで進めたが、1ラウンドと比較して2倍程度の増加しか観察されなかった。
【００５１】
実施例２（シークエンス解析）
［手順］
D12ライブラリーを用いたパニング実験の3ラウンドで得られたファージを、常法（Phage Display A Laboratory Manual, Cole Spring Harbor Laboratory Press, 2001）に従いクローン化し、精製した一本鎖ゲノムよりファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。塩基配列の決定には、提示ペプチド領域から96残基下流に位置する塩基配列の相補鎖に相当するプライマー[-96ｇIII シーケンシングプライマー（5'-HOCCCTCATAGTTAGCGTAACG-3'） (配列番号1)、S1259A、NEB]を用いて、ダイデオキシターミネイト法により決定した（CEQ DTCS Quick start kit、ベッマン）。反応産物の泳動とデータ解析には、キャピラリーシーケンサー（CEQ2000、ベックマン）を用いた。
【００５２】
［結果］
決定した塩基配列から予想される提示ペプチド配列を図3に示す。
【００５３】
この中で、得られたS-011ファージの提示するペプチド配列DPFYSMLQRLAH（配列番号2）は、3ラウンドで調べた12個のクローンの中に同じ配列を持つクローンが9個であった（75%）。S-012ファージ（配列番号3）、S-017ファージ（配列番号4）、S-020ファージ（配列番号5）は各1クローンしか得られなかった。
したがって、パニングの回数が進むにすれ、S-011ファージがセレクションされていることが明らかとなった。特定のファージクローンがセレクションされている理由として、そのファージクローンが標的分子に対し強い結合性を示していることが挙げられる。
【００５４】
実施例３（ファージ結合性試験（タンパク固相化条件））
［手順］
標的タンパクrhIGF-1RとIGF-1R構造類似タンパクであるRecombinant human Epidermal Growth Factor Receptor（rhEGFR、R&D Systems）、標準タンパクとしてBSAを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルに増幅ファージ液（S-011又はM13KE（ペプチド非提示ファージ））を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄後、0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００５５】
［結果］
固相化法による結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化をS-011ファージの結果は図4、M13KEファージの結果は図5に示す。
S-011のIGF-1Rへの結合性は、IGF-1R構造類似タンパクであるEGFRより9693倍高く、標準タンパクであるBSAよりも7130倍高いことが明らかとなった。
M13KEファージでは、固相化したタンパク間に結合性の差は見られず、どれも低い値であった。
【００５６】
図4の結果から、S-011ファージは、タンパク固相化条件でIGF-1Rに特異的に結合することが明らかとなった。
また、S-011ファージとM13KEファージのIGF-1Rへの結合性を比較すると、S-011の方が2892倍高い事が明らかとなった。この結果より、S-011ファージの提示するペプチド配列がIGF-1Rとの結合に関与している可能性が示唆された。
【００５７】
実施例４（ファージ結合性試験（タンパク液相化条件））
［手順］
マイクロチューブに0.01%PBST(0.01%Tween20/PBS)を200μl分注、ProteinAがコートしてある磁気ビーズ（Dynabeads ProteinA、invitrogen）を10μl添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブ側面に押し当て、上清を除去した。その後、磁石をマイクロチューブから離し、0.01% PBSTを200μl添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、磁気ビーズを洗浄した。0.01% PBSTを200μl添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。5mg/mL BSA/0.01% PBSTで25μg/mLに調製したMonoclonal Anti Human IGF-1R antibody(R&D Systems)を200μl添加し、Voltexで混合後、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い磁気ビーズと反応させた。反応後、磁石をマイクロチューブに押し当てながら上清を除去した後、磁石をマイクロチューブから離して、0.01% PBSTを200μl添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、洗浄した。0.01% PBSTを200μl添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。5mg/mL BSA/0.01% PBSTで5μg/mLに調製したrhIGF-1Rを200μl添加し、Vortexで混合後、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い磁気ビーズと反応させた。反応後、磁石をマイクロチューブに押し当てながら上清を除去した後、磁石をマイクロチューブから離して、0.01% PBSTを200μl添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、洗浄した後、0.01% PBSTを200μl添加し、新しいマイクロチューブに移した。上記マイクロチューブに増幅ファージ液（S-011又はM13KE）を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い反応させた。磁石を用い反応液を除去し、0.01% PBST 200μlで5回洗浄した。0.01% PBSTを200μl添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をマイクロチューブに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間マイクロチューブ撹拌機を用い撹拌した。その後、ピペッティングを行い、磁石を用いて上清を新しいマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００５８】
［結果］
液相化法による結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化をS-011ファージの結果は図6、M13KEファージの結果は図7に示す。
S-011ファージは、IGF-1Rを結合させた磁気ビーズに強く結合しており、他のものと比較すると、IGF-1R抗体を結合させた磁気ビーズよりも74倍高く、磁気ビーズのみよりも427倍高い結合性を示した。
M13KEファージでは、磁気ビーズ担体の違いで結合性に大きな変化は無く、どれも低い値を示した。
【００５９】
図6に示すように、S-011ファージはIGF-1Rに特異的に結合する事が明らかとなった。
また、S-011ファージとM13KEファージのIGF-1Rへの結合性を比較すると、S-011の方が402倍高い事が明らかとなり、S-011ファージの提示するペプチドがIGF-1Rの結合に大きく関与している事が示唆された。
上記結果は、実施例３の固相化条件でも同様の結果が得られており、S-011ファージはIGF-1Rの存在状態に関わらず、特異的にIGF-1Rを認識している可能性がある。
【００６０】
実施例５（アラニン置換ファージ作製）
［手順］
１．部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit（SMK-101、TOYOBO）を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸をアラニンに置換したファージの作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した（日本遺伝子研究所）。合成プライマーは、HPLCにて精製した、脱塩オリゴである。今回合成したプライマーは、長さ24〜27bpであり、GC含量が50〜60%となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。鋳型プラスミドDNAはS-011ファージ感染ER2738菌より、QIAGEN Plasmid kitを用いて精製した。
【００６１】
鋳型プラスミドDNA、プライマー、dNTPs、KOD - plus-を用いて、[94℃、2分]→｛[98℃、10秒]→[68℃、7.5分]｝×8サイクル→[4℃、Hold]条件でPCRを実施した。PCR反応はサーマルサイクラー（PCR Thermal Cycler Dice、TAKARA）を利用した。PCR反応条件は増幅サイズを基に設定した。
【００６２】
DpnI処理により鋳型プラスミドの消化を行ない、T4 Polynucleotide Kinase処理によりPCR産物のセルフライゲーションを行った。
【００６３】
２．形質転換
XL-1Blueコンピテント細胞を氷上で溶解した。60μLのXL-1Blueコンピテント細胞に対し、Self-ligation処理済み溶液を10μL添加し、混合した。氷上、30分間、インキュベートした後、42℃、90秒間、ヒートブロック上でインキュベートし、氷上で2分間、インキュベートした。15mLコニカルチューブ内で、ER2738菌のO/Nカルチャー100μLに、上記XL-Blue菌を１μL添加し、混合した。15mLコニカルチューブ内に、残りのXL-1Blue菌を入れた。上記それぞれのサンプルに、トップアガーを4mL添加し、ボルテックスで混合した。上記大腸菌サンプルをLB/IPTG/Xgalプレート上に播種し、37℃、16時間、インキュベートした。
【００６４】
３．変異体のシークエンス解析
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に（Phage Display A Laboratory Manual, Cole Spring Harbor Laboratory Press, 2001）に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。
【００６５】
［結果］
図8に示す配列番号6〜16のアラニン置換ファージを得た。
【００６６】
実施例６（アラニン置換ファージの結合性試験）
［手順］
標的タンパクrhIGF-1Rを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルに増幅ファージ液（S-011ファージ又は実施例5で作製したアラニン置換ファージ）を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００６７】
［結果］
アラニン置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図9に示す。
図9から分かるように、S-011に比べ結合性が低下したファージは5種存在し、一番目のD（アスパラギン酸）、三番目のF（フェニルアラニン）、四番目のY（チロシン）、七番目のL（ロイシン）、十番目のL（ロイシン）をアラニンに置換したファージである。
中でも、特に七番目のL（ロイシン）をアラニンで置換したファージの結合性が最も低下していることが明らかとなった。
【００６８】
S-011ファージのアミノ酸をアラニンに置換したファージは、S-011ファージに比べIGF-1Rへの結合性が低下するファージが5種存在し、S-011ファージが提示しているペプチドのアミノ酸配列の中で、IGF-1Rとの結合に関与していると思われるアミノ酸は一番目のD（アスパラギン酸）、三番目のF（フェニルアラニン）、四番目のY（チロシン）、七番目のL（ロイシン）、十番目のL（ロイシン）であることが明らかとなった。
また、上記アミノ酸の中で、最もIGF-1Rとの結合に関与していると思われるアミノ酸は、七番目のL（ロイシン）であった。
【００６９】
実施例７（ウェスタンブロット）
［手順］
培養細胞であるMCF7；ヒト乳腺癌細胞（DSファーマバイオメディカル）、A-172細胞；ヒト神経芽種細胞（DSファーマバイオメディカル）、Hela S3：ヒト子宮頸癌細胞(DSファーマバイオメディカル)）を用いて、Laemmli法に従い細胞ライセートを作製し、SDS-PAGEを行った。コントロール細胞サンプルとして、A-431 Whole Cell Lysate（Santa Cruz Biotechnology）を用いた。電気泳動後のポリアクリルアミドゲルからPVDF膜にタンパクを転写し、5%スキムミルク/TBST（0.05%Tween-20/TBS）を用いてブロッキングを行った。IGF-1R検出では、一次抗体に1μg/mLのIGF-1Rα(N20)(Santa Cruz Biotechnology)、二次抗体にGoat anti-rabbit IgG-HRP(BioRad）を用いた。β‐Actin検出では、一次抗体にMonoclonal Anti-β−Actin, Clone AC-15（SIGMA-ALDRICH）、二次抗体にGoat anti-mouse IgG-HRP（BioRad）を用いた。抗体反応後のPVDF膜に、検出薬であるAmershamTM ECL Plus Western Blotting Detection System（GE Healthcare）を添加し、化学発光検出解析装置（LumiVison PRO、タイテック）を用いて、バンドを検出した。
【００７０】
［結果］
各細胞のIGF-1Rα発現量を評価した結果、Hela S3、及びMCF7で高発現していることが明らかとなった（図10)。今回、使用した細胞サンプルのβ-アクチン量比較は以下でありサンプル間でのタンパク量に大差はなかった（図11）。
【００７１】
実施例８（結合性試験(in vitro)）
実施例7より、IGF-1Rの高発現が認められたMCF7細胞株と発現が認められなかったA-172細胞株を標的として、ファージペプチドの結合性試験を実施した。
【００７２】
［手順］
１．MCF7細胞
6ウェル培養プレートに細胞を2×106cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-011とS-011_L7A(配列番号12)ファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように10%FBS培地(増殖培地)1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS 1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μl添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μl添加し、回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
【００７３】
［結果］
図12に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-011ファージの力価比はM13KEファージと比較して170倍高かった。これに対し、S-011_L7Aファージの力価比はM13KEファージに対し1.6倍であった。
【００７４】
［手順］
２．A-172細胞
6ウェル培養プレートに細胞を7×105cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-011とS-011_L7A(配列番号12)ファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように増殖培地1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS 1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μl添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μl添加し、回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
【００７５】
［結果］
図13に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-011ファージペプチドの力価比はM13KEファージに対し3.0倍であった。S-011_L7Aファージの力価比はM13KEファージに対し2.7倍であった。
図13の結果から、IGF-1Rを発現していないA-172細胞では、ペプチドを提示したファージペプチドはペプチド非提示のファージと比較して2倍程度高い結合性を示していたことがわかる。しかし、ペプチド配列による特異結合性は見られず、非特異的に細胞に結合していることが考えられる。
これに対し、図12の結果から、IGF-1Rを強く発現しているMCF7細胞では、配列番号2のペプチドを提示したファージペプチドが、配列番号12のファージペプチドやペプチド非提示ファージと比較して優位に強く結合していた。この優位性は配列番号2のペプチドがMCF7細胞に発現したIGF-1Rに結合していることによるものと考えられる。
【００７６】
実施例９（競合試験）
［手順］
標的タンパクrhIGF-1Rを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルにS-011増幅ファージ液を1×1010 PFUになるように添加し、次に、S-011ファージ提示ペプチド（配列番号2）を人工的に合成した合成ペプチドPep02（純度90%＜, HPLCグレード, AnyGen, Korea）とIGF-1Rとの結合には無関係な合成ペプチドPep17（GAASRTYLHELI：配列番号17）（純度90%＜, HPLCグレード, AnyGen, Korea）をそれぞれ0、1nM、100nM、1μM、10μMの濃度になるように添加し、ピペッティングで混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した。その後、0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００７７】
［結果］
競合試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化をS-011ファージとPep02の結果は図14、S-011ファージとPep17の結果は図15に示す。
図14からわかるように、S-011ファージの回収率がPep02を0.1μM添加したときを境に右肩下がりに落ちており、Pep02は、S-011ファージのIGF-1Rへの結合を濃度依存的に阻害していることが明らかとなった。
図15を見ると、S-011ファージの回収率は、Pep17の添加濃度が高くなっても変化は見られず高い値を保っている。
【００７８】
Pep17は、S-011ファージとIGF-1Rの結合に全く関与しないため高濃度でもS-011ファージの回収量に差が見られなかったが、S-011ファージの提示するペプチド配列を持つ合成ペプチドPep02は、濃度依存的にS-011ファージとIGF-1Rの結合を阻害していることが明らかとなった。この結果から、S-011ファージの提示するペプチドはペプチド単体でもS-011ファージとIGF-1Rの同じ部位に結合している可能性が高いと考えられる。
【００７９】
実施例１０（In vitro imaging）
［手順］
ガラスボトムディッシュ(φ35mm、Mat Tek Corp.)にヒト乳腺癌細胞MCF7を400×104 Cells/Dishになるように播種し、37℃、CO2条件下で48時間培養した。培養後のディッシュを4℃で30分間インキュベートし、培養液を除去後、4℃の増殖培地1mLで3回洗浄した。ペプチドのN末端にアミノカプロン酸リンカーを連結させて、連結されたリンカーの反対側にFITCを標識したペプチド（Pep02-F、Pep18-F（LASFMHLDQPYR：配列番号18））（純度90%＜, HPLCグレード, AnyGen, Korea）を増殖培地で100μMに調製し、1mL添加して4℃で1時間インキュベートした。ペプチド溶液を除去し、4℃の増殖培地1mLで10回洗浄し、最後に培地を1mL添加した。観察は、共焦点顕微鏡（Leica SP2）を用い、励起光のレーザー波長は488nmを照射し蛍光観察を行った。
【００８０】
［結果］
図16に共焦点顕微鏡で観察した、Pep02-FのMCF7の染色性を示す。
撮影条件は、励起光が488nmで蛍光受光側を515〜600nmに設定し、対物レンズは63倍オイルレンズ（HCX PL APO CS 63x OIL 、Leica）を使用し、Gain値700Voltで撮影した像である。
MCF7の細胞間隙が強く染色されているが、細胞質や核、その他の細胞内小器官は染色されていない様子が観察できる。
図17に共焦点顕微鏡で観察した、Pep18-FのMCF7の染色性を示す。
撮影条件は、Pep02-Fと同様である。
MCF7はまったく染色されていない。Gain値を最大値にしても、細胞の染色性は観察できなかった。
【００８１】
Pep02-FとPep18-Fの染色を比較すると、Pep02-FのみでMCF7の染色性が確認できた。つまり、Pep02-Fは特異的にMCF7の細胞間隙を染色している可能性がある。
また、WBの結果からMCF7はIGF-1Rを発現している可能性が高く、Pep02-Fの染色性も細胞間隙であることから、Pep02-FはMCF7の発現するIGF-1Rに結合していると考えられる。
【００８２】
実施例１１（アミノ酸置換ファージ作製）
［手順］
１．部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit（SMK-101、TOYOBO）を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸を他のアミノ酸に置換したファージ、及び、提示ペプチドのアミノ酸数個を離脱させたファージ（短鎖ペプチド提示ファージ）の作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した（日本遺伝子研究所）。合成プライマーは、HPLCにて精製した、脱塩オリゴである。今回合成したプライマーは、長さ20〜27bpであり、GC含量が50〜60%程度となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。以下、アラニン置換ファージ作製（実施例5）の作業手順を参照とする。
【００８３】
２．形質転換
アラニン置換ファージ作製（実施例5）の作業手順を参照とする。
【００８４】
３．変異体のシークエンス解析
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に（Phage Display A Laboratory Mnual, Cole Spring Harbor Laboratory Press, 2001）に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。
【００８５】
［結果］
図18に示す配列番号19〜34のアミノ酸置換ファージを得た。
【００８６】
実施例１２（アミノ酸置換ファージの結合性試験）
［手順］
標的タンパクrhIGF-1Rを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルに増幅ファージ液（S-011ファージ又は実施例11で作成したアミノ酸置換ファージ）を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００８７】
［結果］
１．アミノ酸1個置換ファージ
アミノ酸1個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図19に示す。
アミノ酸1個置換ファージの中にS-011ファージの結合性と比較して変化の低かったファージが10種存在した。その中でもS-011の結合性に比べ等倍から1/10倍の結合性を示すファージは、七番目のL(ロイシン)をI(イソロイシン)、V(バリン)、M（メチオニン）に置換した場合（配列番号19〜21）であった。続いて、1/10から1/100倍の間の結合性を示すファージは、四番目のY(チリロシン)をW（トリプトファン）、F（フェニルアラニン）、H（ヒスチジン）に置換した場合（配列番号22〜24）と一番目のD（アスパラギン酸）をE（グルタミン酸）に置換した場合（配列番号25）と十番目のL(ロイシン)をI(イソロイシン)、V(バリン)、M（メチオニン）に置換した場合（配列番号26〜28）であった。
【００８８】
上記結果より、置換するアミノ酸の違いにより、IGF-1Rへの結合性が変化することがわかった。変化のあったアミノ酸を比較すると、四番目のYを置換して結合性に変化が少なかったアミノ酸はW、F、Hであり、W、FはYと同様に芳香族であるベンゼン環を有する事が明らかとなった。Hは、芳香族を持っていないが五員環を有していることから、Y、W、Fと構造的な類似がみられる。同様にアルキル側鎖を持つ七番目及び十番目のLを置換した場合は、I、V、Mのような類似した構造を持つ場合である事も明らかとなった。但し、実施例6のアラニン置換ファージの結合性試験の結果から、Aに置換すると結合性が低下することから、少なくともV以上のアルキル側鎖が必要であると考えられる。
【００８９】
２．アミノ酸2個置換ファージ
アミノ酸2個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図20に示す。
S-011の結合性と比較して1/10から1/100倍の結合性を示すアミノ酸2個置換ファージは、一番目のDをEにと七番目のLをIに置換したファージ（D1E/L10I、配列番号29）、四番目のYをWに七番目のLをIに置換したファージ（Y4W/L7I、配列番号30）、七番目のLをIに十番目のLをVに置換したファージ（L7I/L10V、配列番号31）であった。
【００９０】
アミノ酸1個置換で結合性の変化が少なかったパターンを組み合わせ、アミノ酸2箇所を置換したファージの結合性は、1個置換の結合性結果と矛盾が無く、IGF-1Rへの結合性を保持していることが明らかとなった。
【００９１】
３．S-011短鎖ペプチドファージ
S-011短鎖ペプチドファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図21に示す。
S-011の結合性と比較して1/10から1/100倍の結合性を示すS-011短鎖ペプチドファージは、一番目のDから十番目のL（D1-L10、配列番号32）を提示しているファージと三番目のFから十二番目のH（F3-H12、配列番号33）を提示しているファージであった。続いて結合性の変化が小さかったファージは、三番目のFから十番目のL（F3-L10、配列番号34）を提示しているファージであった。
【００９２】
上記結果より、S-011の配列の中でIGF-1Rに結合するために最低必要な部位は三番目のFから十番目のL（F3-L10）までであることが明らかとなった。図示していないが、F3-L10の配列の一部がかけているファージ（例D1-L7、L7-H12等）では、結合性が大きく失われる結果が得られていることからも明らかである。
【００９３】
実施例１３（rhIGF-1とS-011ファージの競合試験）
［手順］
標的タンパクrhIGF-1Rを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄した。0.5%TBSTで各濃度（0、1、10μM）に希釈したrhIGF-1（R&D Systems）を100μl又は、Monoclonal Anti-human IGF-1R Antibody（R&D systems）を20μg/wellになるように添加し、室温で1時間穏やかに振とうさせた。上記ウェルにS-011ファージ増幅液を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で15分間穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH 2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH 9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
【００９４】
［結果］
競合試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化をrhIGF-1とS-011ファージの結果は図22、Anti-hIGF-1R mAbとS-011ファージの結果は図23に示す。
S-011ファージのIGF-1Rへの結合は、IGF-1の添加濃度が増加するにつれ減少している事がわかる。
Anti-hIGF-1R mAbを添加しても、S-011ファージとIGF-1Rの結合には影響を与えなかった。
【００９５】
上記結果より、S-011ファージはIGF-1の添加濃度依存的に結合性が減少している事から、IGF-1がS-011ファージのIGF-1Rへの結合を阻害している事が明らかとなった。つまり、S-011ファージはIGF-1のIGF-1Rへの結合を阻害できるとも考えられる事からS-011ファージの提示するペプチドはIGF-1の阻害剤になりうる可能性がある。
【００９６】
実施例１４（癌細胞増殖抑制試験１）
【００９７】
［手順］
各細胞を血清非添加の培養液に懸濁させ、所定の細胞数（Hela S3:5×104 cells/well、MCF7:10×104 cells/well）になるように12ウェルプレートに900μLずつ播種した。CO2インキュベーター（37℃）内で前培養を行った。次に、各ウェルに所定の濃度に血清非添加培養液で希釈したペプチド（Pep02, Pep12）を50μL添加し、4℃で30分間インキュベートを行った。血清非添加培養液で希釈したrhIGF-1溶液を、終濃度がHela S3では10ng/mL、MCF7では100ng/mLとなるように50μLを添加し、CO2インキュベーター（37℃）で2日間培養を行った。培養後の増殖率はMTT試験により評価した。MTT試験はCellTiter96(Promega)を用いて実施した。MTT溶液(dye solution)を各ウェルに45μLずつ添加、混合し、CO2インキュベーター内で4時間反応させた。反応後、可溶化溶液(stop solution)を各ウェルに300μLずつ添加し、混合させた。密閉後、室温で一晩静置後、マイクロプレートリーダーを用いて570nmの吸光度値を測定した。
【００９８】
［結果］
ペプチド及びrhIGF-1を添加しないで培養した場合に比べて、rhIGF-1を添加して培養した場合には、Hela S3及びMCF7のいずれも細胞増殖が亢進されたことを確認した。
rhIGF-1とペプチドを添加して共培養し、ペプチド非添加時の吸光度を100％増殖率としてグラフ化した結果を図24及び25に示す。図24及び25より、Pep02添加では濃度依存的に増殖率が抑制され、100μM添加時で約80〜90％に抑制された。一方、Pep12添加では添加濃度に依らず横ばいであった。この結果より、Pep02は、rhIGF-1による癌細胞の増殖促進効果を抑制することが判明した。
【００９９】
実施例１５（癌細胞増殖抑制試験２）
足場非依存性増殖におけるPep02の効果を試験した。
【０１００】
［手順］
各細胞を血清非添加の培養液に懸濁させ、所定の細胞数（MCF:5×104 cells/well）になるように超低接着表面培養プレート（Ultra Low Attachment Microplate、CORNING）に90μLずつ播種した。CO2インキュベーター（37℃）内で前培養を行った。各ウェルに所定の濃度に血清非添加培養液で希釈したペプチド（Pep02、Pep12）を5μL添加し、4℃で30分間インキュベートを行った。血清非添加培養液で希釈したrhIGF-1溶液を終濃度が100ng/mLとなるように5μLを添加し、CO2インキュベーター（37℃）で2日間培養を行った。培養後の増殖率はMTT試験により評価した。MTT試験はCellTiter96(Promega)を用いて実施した。MTT溶液(dye solution)を各ウェルに15μLずつ添加、混合し、CO2インキュベーター内で4時間反応させた。反応後、可溶化溶液(stop solution)を各ウェルに100μLずつ添加し、混合させた。密閉後、室温で一晩静置後、マイクロプレートリーダーを用いて570nmの吸光度値を測定した。
【０１０１】
［結果］
ペプチド及びrhIGF-1を添加しないで培養した場合に比べて、rhIGF-1を添加して培養した場合には、MCF7は細胞増殖が亢進されたことを確認した。
rhIGF-1とペプチドを添加して共培養し、ペプチド非添加時の吸光度を100％増殖率としてグラフ化した。結果を図26に示す。図26よりPep02添加では濃度依存的に増殖率が抑制され、100μM添加時で約80%に抑制された。一方、Pep12では添加濃度に依らず横ばいであった。
足場依存性、足場非依存性増殖のいずれにおいても、Pep02ペプチドは、rhIGF-1による癌細胞増殖促進効果を抑制することが確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【配列表】
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