(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列番号２で示されるアミノ酸配列または配列番号２で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するα３Ｂ鎖、配列番号４で示されるアミノ酸配列または配列番号４で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するβ３鎖、および配列番号６で示されるアミノ酸配列または配列番号６で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するγ２鎖の各サブユニットから構成され、かつ細胞増殖促進活性、細胞接着促進活性、細胞運動促進活性、および神経突起伸展促進活性からなる群より選択される１またはそれ以上の活性を有する蛋白質。
【請求項２】
配列番号８で示されるアミノ酸配列または配列番号８で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するα３Ｂ＃３鎖、配列番号４で示されるアミノ酸配列または配列番号４で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するβ３鎖、および配列番号６で示されるアミノ酸配列または配列番号６で示されるアミノ酸配列と少なくとも９５％の同一性を有するアミノ酸配列を有するγ２鎖の各サブユニットから構成され、かつ細胞増殖促進活性、細胞接着促進活性、細胞運動促進活性、および神経突起伸展促進活性からなる群より選択される１またはそれ以上の活性を有する蛋白質。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蛋白質を含む細胞増殖促進剤。
【請求項４】
請求項１または２に記載の蛋白質を含む細胞接着促進剤。
【請求項５】
請求項１または２に記載の蛋白質を含む細胞運動促進剤。
【請求項６】
請求項１または２に記載の蛋白質を含む神経突起伸展促進剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、細胞増殖促進、細胞接着促進、細胞運動促進、および神経突起伸展促進活性を有するヒトラミニン５Ｂ、ならびにこれを含む細胞増殖促進剤、細胞接着促進剤、細胞運動促進剤、および神経突起伸展促進剤に関する。
【背景技術】  ラミニンは基底膜の重要な成分であり、細胞表面レセプターと相互作用することによって細胞機能を調節している。ラミニン分子は、α、β、γの３つの鎖がジスルフィド結合で会合したヘテロ三量体蛋白質であり、特徴的な十字架構造をとっている。現在までに、５種類のα鎖、３種類のβ鎖、３種類のγ鎖の異なる組み合わせによって１５種類のアイソフォームが同定されている。各アイソフォームは異なる組織分布を示し、それぞれ異なる役割分担を果たすと考えられるが、その詳細は明らかではない。
ラミニン分子は、３本鎖のアミノ（Ｎ）末端部分（短腕）で互いに会合したり、他のマトリクス分子と会合して、基底膜を構築する。一方、α鎖のカルボキシル（Ｃ）末端には５つの相同な球状ドメイン（Ｇ１−Ｇ５ドメインまたはＬＧ１−ＬＧ５）が存在し、主にこの部分でインテグリンやその他のレセプターと結合する。
ラミニン５は、α３鎖、β３鎖、γ２鎖からなるラミニン分子であり、表皮細胞が産生するマトリクス分子（ラドシン、カリニン、エピリグリン、ナイセインとも称される）として見いだされた。この分子は、表皮の真皮への結合に中心的な役割を果たしており、ほとんどの細胞においてインテグリンα３β１に優先的に結合するが、細胞によってはインテグリンα６β１、α６β４にも結合する。ラミニン５におけるα３鎖Ｇ２ドメインのα３Ｇ２Ａ配列（ＲＥＲＦＮＩＳＴＰＡＦＲＧＣＭＫＮＬＫＫＴＳ）やＧ３ドメインのＫＲＤ配列がインテグリンに対する主要な結合部位であることが解明されている。また、α３鎖のＣ末端に存在するＧ４およびＧ５ドメインはラミニン５が分泌された直後に蛋白質分解酵素によって切断除去されることが知られている。通常の方法で単離されるラミニン５にはＧ４、Ｇ５ドメインが存在しない。このようなラミニン５は、細胞の接着促進活性、運動促進活性、および神経再生促進活性を有することが知られている。
ラミニン５に含まれるα３鎖には短鎖型（α３Ａ）と長鎖型（α３Ｂ）が存在し、それらの各組織における発現パターンが異なることが報告されている（Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２７０（１９９５），２１８２０−２１８２６）。α３Ａ鎖はα３Ｂ鎖のＮ末端側が欠失した構造を有する。α３Ａ鎖の全長ｃＤＮＡはヒトやマウスなどでクローニングされているのに対して、α３Ｂ鎖に関してはマウスで全長ｃＤＮＡが、ヒトでは不完全なｃＤＮＡがクローニングされている（ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４１７（１９９７），６５−７０）。しかし、これまでにα３Ｂ鎖を有するラミニン５Ｂは単離されていない。
【発明の開示】
本発明者らは、ヒトラミニンα３Ｂ鎖、β３鎖およびγ２鎖からなるラミニン５Ｂ分子を培養細胞中で安定して発現させることに成功し、ラミニン５Ｂが優れた細胞増殖促進効果、細胞接着促進効果、細胞運動促進効果、および神経突起伸展促進効果を有することを見いだした。
本発明は、α３Ｂ鎖、β３鎖、およびγ２鎖の各サブユニットから構成されるラミニン５Ｂ蛋白質を提供する。ここで、α３Ｂ鎖は、配列番号２で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有し、β３鎖は、配列番号４で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有し、γ２鎖は、配列番号６で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有する。
本発明のラミニン５Ｂ蛋白質は、ラミニン５と同様に、分泌された直後に蛋白質分解酵素によってＧ４およびＧ５ドメインが切断される。すなわち、別の観点においては、本発明は、α３Ｂ＃３鎖、β３鎖、およびγ２鎖の各サブユニットから構成されるラミニン５Ｂ蛋白質を提供する。ここで、α３Ｂ＃３鎖は、配列番号８で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有し、β３鎖は、配列番号４で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有し、γ２鎖は、配列番号６で示されるアミノ酸配列、またはこの配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有する。
本発明はまた、上述の本発明のラミニン５Ｂ蛋白質を含む細胞増殖促進剤、細胞接着促進剤、細胞運動促進剤ならびに神経突起伸展促進剤を提供する。本発明はまた、上述の本発明のラミニン５Ｂ蛋白質を用いることを特徴とする、細胞増殖を促進する方法、細胞接着を促進する方法、細胞運動を促進する方法、ならびに神経突起伸展を促進する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明のラミニン５Ｂ蛋白質の構造を示す。
図２は、ラミニン５およびラミニン５ＢのＳＤＳ−ＰＡＧＥの結果を示す。
図３は、ラミニン５およびラミニン５Ｂのイムノブロッティングの結果を示す。
図４は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞接着アッセイの結果を示す。
図５は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞接着活性に及ぼす抗インテグリン抗体の阻害効果を示す。
図６は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞のスキャッタリング活性のアッセイの結果を示す。
図７は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞の細胞運動促進活性のアッセイの結果を示す。
図８は、ラミニン５またはラミニン５ＢでトランスフェクトしたＨＥＫ細胞の増殖曲線を示す。
図９は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞増殖促進活性のアッセイの結果を示す。
図１０は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの細胞増殖促進活性のアッセイの結果を示す。
図１１は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの腎臓尿細管上皮細胞の増殖促進活性のアッセイの結果を示す。
図１２は、ラミニン５およびラミニン５Ｂの神経突起伸展促進活性のアッセイの結果を示す。
図１３は、ラミニンα３Ｂ鎖の全長塩基配列を示す。
図１４は、ラミニンα３Ｂ鎖の全長アミノ酸配列を示す。
図１５は、ラミニンβ３鎖の塩基配列を示す。
図１６は、ラミニンβ３鎖の全長アミノ酸配列を示す。
図１７は、ラミニンγ２鎖の塩基配列を示す。
図１８は、ラミニンγ２鎖の全長アミノ酸配列を示す。
図１９は、ラミニンα３Ｂ＃３鎖の塩基配列を示す。
図２０は、ラミニンα３Ｂ＃３鎖のアミノ酸配列を示す。
発明の詳細な説明
図１に、ラミニン５（ＬＮ５）蛋白質および本発明のラミニン５Ｂ（ＬＮ５Ｂ）蛋白質の構造を示す。ＬＮ５はα３Ａ鎖、β３鎖、およびγ２鎖からなり、ＬＮ５Ｂ鎖はα３Ｂ鎖、β３鎖、およびγ２鎖からなる。α３Ｂ鎖はα３Ａ鎖の約２倍の大きさをもち、α３Ｂ鎖のＣ末端側約半分の構造はα３Ａ鎖と共通である。α３Ｂ鎖とα３Ａ鎖のＣ末端部分には球状（Ｇ）ドメインが存在し、それは５つのサブドメイン（またはモジュール）（Ｇ１〜Ｇ５）に分かれている。ＬＮ５やＬＮ５Ｂが細胞から分泌されると直ちに蛋白質分解酵素によりＧ３とＧ４の間（黒矢じり）で完全に切断される。従って、培養液中にはＧ４とＧ５を欠損するＬＮ５またはＬＮ５Ｂが分泌される。また、α３Ｂ鎖、α３Ａ鎖、およびγ２鎖のＮ末端部分（白矢じり）でも部分的な切断が起こる。
本発明のラミニン５Ｂ蛋白質は、当該技術分野において知られる組換えＤＮＡ技術を用いて各サブユニットを発現させることにより製造することができる。本発明のラミニン５Ｂの各サブユニットをコードするｃＤＮＡは、配列番号１、３または５に記載される塩基配列に基づいてプライマーを設計し、適当なｃＤＮＡライブラリーをテンプレートとして、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）により目的とする配列を増幅することにより製造することができる。このようなＰＣＲ手法は当該技術分野においてよく知られており、例えば、”ＰＣＲ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，Ａ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｍｉｃｈａｅｌ，ｅｔ  ａｌ．，ｅｄｓ．，１９９０に記載されている。
ラミニン５Ｂの各鎖遺伝子をコードするＤＮＡを、適当な発現ベクター中に組み込み、これを真核生物または原核生物細胞のいずれかに導入して、それぞれの鎖を発現させることにより所望の蛋白質を得ることができる。本発明の蛋白質を発現させるために用いることができる宿主細胞の例としては、限定されないが、大腸菌、枯草菌等の原核生物宿主、および酵母、真菌、昆虫細胞、哺乳動物細胞等の真核生物宿主が挙げられる。宿主として有用な哺乳動物細胞には、ＨｅＬａ細胞、線維芽細胞由来の細胞、例えばＶＥＲＯまたはＣＨＯ−Ｋ１、またはリンパ球由来の細胞、およびこれらの誘導体が含まれる。好ましい哺乳動物宿主細胞には、ＳＰ２／０およびＪ５５８Ｌ、ならびに神経芽細胞腫細胞株、例えばＩＭＲ３３２が含まれる。さらに、植物細胞および昆虫細胞、例えばショウジョウバエの細胞もまた宿主として利用可能である。
ベクターとは、細胞にトランスフェクトすることができ、細胞ゲノム中でまたはそれとは独立に複製しうる一本鎖または二本鎖の核酸分子を表す。発現ベクターは、ＤＮＡの発現を駆動するプロモーター領域を含み、さらに転写および翻訳の制御配列、例えばＴＡＴＡボックス、キャッピング配列、ＣＡＡＴ配列、３’非コード領域、エンハンサー等を含んでいてもよい。プロモーターの例としては、原核生物宿主中で用いる場合には、ｂｌａプロモーター、ｃａｔプロモーター、ｌａｃＺプロモーター、真核生物宿主中で用いる場合には、マウスメタロチオネインＩ遺伝子配列のプロモーター、ヘルペスウイルスのＴＫプロモーター、ＳＶ４０初期プロモーター、酵母解糖系酵素遺伝子配列プロモーター等が挙げられる。ベクターの例には、限定されないが、ｐＢＲ３２２、ｐＵＣ１１８、ｐＵＣ１１９、λｇｔ１０、λｇｔ１１、ｐＭＡＭ−ｎｅｏ、ｐＫＲＣ、ＢＰＶ、ワクチニア、ＳＶ４０、２−ミクロン等が含まれる。
発現ベクターは、これを含有する宿主細胞を選択することができるように、１またはそれ以上のマーカーを有することが好ましい。マーカーとしては、栄養要求性宿主に対する栄養、抗生物質耐性（例えばアンピシリン、テトラサイクリン、ネオマイシン、ハイグロマイシン等）、または重金属耐性（例えば銅）を与えるものを用いることができる。
さらに、シグナル配列を用いて本発明の蛋白質を分泌発現させるように、あるいは、本発明の蛋白質を別の蛋白質との融合蛋白質の形で発現させるように、ベクターを構築することができる。融合蛋白質を用いることにより、蛋白質の安定性を改良し、または精製を容易にすることができる。そのような発現ベクターの構築は当該技術分野においてよく知られている。
ラミニン５Ｂの各鎖をコードするＤＮＡは、一つの発現ベクター内に組み込んで発現させてもよく、または別個の発現ベクターに組み込んで、これらのベクターを同じ細胞にトランスフェクトして発現させてもよい。α３鎖、β３鎖およびγ２鎖の各サブユニットはいずれも非常に大きなポリペプチドであるため、好ましくは後者の方法を用いる。
本発明のラミニン５Ｂを発現するよう構築したベクターは、トランスフォーメーション、トランスフェクション、コンジュゲーション、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、粒子銃技術、リン酸カルシウム沈澱、直接マイクロインジェクション等により、適当な宿主細胞中に導入することができる。ベクターを含む細胞を適当な培地中で成長させて本発明の蛋白質を産生させ、細胞または培地から所望の組換え蛋白質を回収し、精製することにより、本発明のラミニン５Ｂ蛋白質を得ることができる。精製は、サイズ排除クロマトグラフィー、ＨＰＬＣ、イオン交換クロマトグラフィー、および免疫アフィニティークロマトグラフィー等を用いて行うことができる。
本発明のラミニン５Ｂの各鎖は、対応する配列番号で示されるアミノ酸配列において１またはそれ以上のアミノ酸残基が欠失、付加または置換されているアミノ酸配列を有するものであってもよい。このような天然の蛋白質と相同の蛋白質も本願発明の範囲内である。
アミノ酸の保存的変更を行って、元の機能を保持している蛋白質またはポリペプチドを得ることができることは、当該技術分野においてよく知られている。そのような置換には、アミノ酸を類似の物理化学的特性を有する残基で置き換えること、例えば、１つの脂肪族残基（Ｉｌｅ、Ｖａｌ、ＬｅｕまたはＡｌａ）を別のもので、または塩基性残基ＬｙｓとＡｒｇ、酸性残基ＧｌｕとＡｓｐ、アミド残基ＧｌｎとＡｓｎ、ヒドロキシル残基ＳｅｒとＴｙｒ、または芳香族残基ＰｈｅとＴｙｒとの間で置き換えることが含まれる。
また、配列番号２、４、６または８に記載されるアミノ酸配列と、少なくとも５０％、６０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９８％または９９％の同一性を有し、かつ細胞増殖促進活性、細胞接着促進活性、細胞運動促進活性、または神経突起伸展促進活性を有する蛋白質も本願発明の範囲内である。同一性は、同一である残基の数を、既知の配列または既知の配列のドメイン中の残基の総数で割り、１００を乗ずることにより計算する。標準的なパラメータを用いて配列の同一性を決定するためのいくつかのコンピュータプログラム、例えば、Ｇａｐｐｅｄ  ＢＬＡＳＴまたはＰＳＩ−ＢＬＡＳＴ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ，ｅｔ  ａｌ．（１９９７）Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．２５：３３８９−３４０２）、ＢＬＡＳＴ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ，ｅｔ  ａｌ．（１９９０）Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．２１５：４０３−４１０）、およびスミス−ウォーターマン（Ｓｍｉｔｈ−Ｗａｔｅｒｍａｎ）（Ｓｍｉｔｈ，ｅｔ  ａｌ．（１９８１）Ｊ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．１４７：１９５−１９７）が利用可能である。好ましくは、これらのプログラムのデフォルト設定を用いるが、所望によりこれらの設定を変更してもよい。
また、本発明のラミニン５Ｂを構成する各鎖の一部が欠失している蛋白質も本願発明の範囲内である。例えば、本発明のラミニン５Ｂのα３Ｂ鎖は、プロテアーゼによってＧ４およびＧ５が切断除去されるが、ラミニン５Ｂとしての活性を有する限り、切断型または非切断型を問わず本発明において用いることができる。
さらに、ヒト以外の種の生物に由来する、ヒトラミニン５Ｂと同様の活性を有する蛋白質も本発明の範囲内である。このような蛋白質をコードする遺伝子は、配列番号１、３、５または７に示される配列を有するポリヌクレオチドまたはそのフラグメントをプローブまたはプライマーとして用いて、ハイブリダイゼーションまたはＰＣＲ等の手法を用いて容易に単離することができる。このようにして得られる相同遺伝子は、配列番号１、３、５または７に記載の塩基配列に対して少なくとも５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上、特に好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の相同性を有する。あるいは、相同遺伝子は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で配列番号１、３、５または７に記載の塩基配列を有する遺伝子とハイブリダイズすることができる。
ハイブリダイズという用語は、ＤＮＡまたはこれに対応するＲＮＡが、溶液中でまたは固体支持体上で、別のＤＮＡまたはＲＮＡ分子と水素結合相互作用により結合することを意味する。このような相互作用の強さは、ハイブリダイゼーション条件のストリンジェンシーを変化させることにより評価することができる。所望の特異性および選択性によって、種々のストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を用いることができ、ストリンジェンシーは、塩濃度または変性剤の濃度を変化させることにより調節することができる。そのようなストリンジェンシーの調節方法は当該技術分野においてよく知られており、例えば、”Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ”，第２版．Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｓａｍｂｒｏｏｋ，Ｆｒｉｔｓｃｈ，＆Ｍａｎｉａｔｉｓ，ｅｄｓ．，１９８９）に記載されている。
ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件とは、５０％ホルムアミドの存在下で、７００ｍＭのＮａＣｌ中４２℃、またはこれと同等の条件をいう。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の一例は、５０％ホルムアミド、５ＸＳＳＣ、５０ｍＭＮａＨ２ＰＯ４、ｐＨ６．８、０．５％ＳＤＳ、０．１ｍｇ／ｍＬ超音波処理サケ精子ＤＮＡ、および５Ｘデンハルト溶液中で４２℃で一夜のハイブリダイゼーション；２ＸＳＳＣ、０．１％ＳＤＳで４５℃での洗浄；および０．２ＸＳＳＣ、０．１％ＳＤＳで４５℃での洗浄である。
本発明のラミニン５Ｂ蛋白質は、細胞増殖促進活性、細胞接着促進活性、細胞運動促進活性、ならびに神経突起伸展促進活性を有する。ラミニン５Ｂの細胞増殖促進活性は、細胞を培養する培養液中に本発明のラミニン５Ｂを添加して、対照と比較した細胞増殖速度を測定することによりアッセイすることができる。細胞接着促進活性は、プレートに本発明のラミニン５Ｂをコーティングし、このプレートに適当な細胞を播種し、所定時間インキュベートした後に接着した細胞の数を測定することによりアッセイすることができる。細胞運動促進活性は、プレートに本発明のラミニン５Ｂをコーティングし、このプレート上に適当な細胞を播種し、所定時間経過後に細胞の分散の程度を測定することによりアッセイすることができる。また、細胞の運動の様子をビデオにて撮影し、画像解析により細胞運動の速度を求めてもよい。ラミニン５Ｂの神経突起伸展促進活性は、プレートに本発明のラミニン５Ｂをコーティングし、このプレート上に、ラット副腎髄質褐色腫由来の神経系細胞ＰＣ１２等の神経細胞由来培養細胞株を播種し、所定時間経過後に画像解析などを用いて神経突起の長さを測定することにより、アッセイすることができる。
本発明のラミニン５Ｂ蛋白質を、細胞増殖促進剤、細胞接着促進剤、細胞運動促進剤、または神経突起伸展促進剤として用いる場合には、ラミニン５Ｂを細胞の培養液中に添加するか、または培養プレートもしくは培養シート上に塗布または固定化することにより使用することができる。あるいは、培養プレートもしくは培養シート上で増殖させたフィーダー細胞上に塗布してもよい。殆どの動物細胞は生存条件として基質（足場）に接着することが必須であり、さらに増殖因子の刺激を受けて分裂する。下記の実施例８の結果から分かるように、正常細胞は一般に増殖速度が低い。ラミニン５Ｂは細胞接着活性と、増殖因子としての増殖促進活性の両方をもつことから、増殖速度が低い多様な細胞の増殖促進剤として有効である。例えば、皮膚、肝臓、膵臓、軟骨、神経、血管などにおける正常細胞やがん細胞、各組織の幹細胞、胚性幹（ＥＳ）細胞などの培養に使用できる。一方、本発明のラミニン５Ｂを薬学的に許容される担体とともに外用製剤として処方して、皮膚、粘膜等の表面に塗布してもよい。本発明のラミニン５Ｂ蛋白質は、細胞増殖促進効果を有するため、軟膏、皮膚パッチ、移植用培養細胞シート、人工マトリクスなどの形態で、創傷治療用製剤として用いることができる。また、ラミニン５Ｂの高い細胞接着効果を利用して、生体組織に埋め込む種々の医療インプラントの塗布剤として用いることができる。さらに、ラミニン５Ｂの神経突起伸展促進作用を利用して、怪我などによる末梢神経障害の治療、脳梗塞、痴呆症などの中枢神経障害の治療剤として用いることができる。
本明細書において明示的に引用される全ての特許および参考文献の内容は全て本明細書の一部としてここに引用する。また、本出願が有する優先権主張の基礎となる出願である日本特許出願２００３−１５９００６号の明細書および図面に記載の内容は全て本明細書の一部としてここに引用する。
【実施例】  以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１．発現ベクターの構築
ラミニンα３Ａ鎖、β３鎖およびγ２鎖の発現に用いたコンストラクトはＫａｒｉｙａら（Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １３２（２００２），６０７−６１２）にしたがって構築した。簡単には、α３Ａ鎖をコードするｃＤＮＡをハイグロマイシン耐性哺乳動物発現ベクターｐｃＤＮＡ３．１Ｈｙｇｒｏ（＋）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）中に、β３鎖をコードするｃＤＮＡをゼオシン耐性哺乳動物発現ベクターｐｃＤＮＡ３．１Ｚｅｏ（＋）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）中に、γ２鎖をコードするｃＤＮＡをネオマイシン耐性哺乳動物発現ベクターｐｃＤＮＡ３（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）中に、それぞれクローニングした。
ラミニンα３Ｂ鎖のｃＤＮＡクローンは、以下のようにして構築した。まず、ラミニンα３Ｂ鎖のｃＤＮＡは、先に報告されているｃＤＮＡ配列（Ｇｅｎ  Ｂａｎｋ受託番号ＡＦ００５２５８）、および２つのゲノムクローン、ＲＰ１１−６０９Ｋ１２およびＲＰ１１−６６６０２２（それぞれＧｅｎＢａｎｋ受託番号ＡＣ０６７７９６およびＡＣ０９０３６６）から推定される配列を参照した。オーバーラップするｃＤＮＡクローンを得るために、ヒト肺５’−ＳＴＲＥＴＣＨＰＬＵＳ  ｃＤＮＡライブラリー（Ｃｌｏｎｔｅｃｈ，ＣＡ）をＥＣＬ直接核酸標識および検出システムを用いてスクリーニングし、合成オリゴヌクレオチドおよびＥｘＴａｑポリメラーゼ（Ｔａｋａｒａ，Ｔｏｋｙｏ）を用いてＰＣＲ増幅を行った。ＰＣＲに用いたプライマーを表１に示す。
0004798560.tif 000002
ＰＣＲにより得られたｃＤＮＡフラグメントをすべてｐＧＥＭ  Ｔ−Ｅａｓｙベクター（Ｐｒｏｍｅｇａ，Ｍａｄｉｓｏｎ，ＷＩ）中にクローニングし、配列決定してその配列を確認した。ｃＤＮＡの塩基配列は配列番号１に、推定アミノ酸配列は配列番号２に示される。互いにオーバーラップする異なるｃＤＮＡフラグメントをライゲーションし、約１０，０００塩基対のｃＤＮＡをｐｃＤＮＡ３．１／Ｈｙｇｒｏ（＋）哺乳動物発現ベクター（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）中のＥｃｏＲＶ部位に正しい配列で挿入することにより、ラミニンα３Ｂ鎖完全長ｃＤＮＡを発現する発現ベクター（ＬＮα３ＢｐｃＤＮＡ３．１Ｈｙｇｒｏ（＋））とそこからＧ４−Ｇ５ドメインを除去した発現ベクター（ＬＮα３Ｂ＃３ｐｃＤＮＡ３．１Ｈｙｇｒｏ（＋））を作製した。α３Ｂ＃３鎖のＤＮＡ配列およびアミノ酸配列はそれぞれ配列番号７および８に示される。組換えラミニン５Ｂの発現のためには、ＬＮα３Ｂ＃３ｐｃＤＮＡ３．１Ｈｙｇｒｏ（＋）を使用した。
実施例２．組換えラミニン５Ｂの発現
ヒト胎児腎臓由来細胞株（ＨＥＫ−２９３，ＡＴＣＣ  ＣＲＬ−１５７３）は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＡＴＣＣ）から購入した。ヒト膀胱癌細胞株ＥＪ−１は、ＪＣＲＢ細胞バンクから入手した。バッファローラット肝臓由来上皮細胞株ＢＲＬはＤｒ．Ｇ．Ｈ．Ｓａｔｏ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ）から入手した（ＰＮＡＳ  ９０（１９９３），１１７６７−１１７７１）。自発的に不死化したヒトケラチノサイト細胞株であるＨａＣａｔは、Ｄｒ．Ｎ．Ｅ．Ｆｕｓｅｉｎｇ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅｓ  Ｋｒｅｂｓｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｚｅｎｔｒｕｍ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から贈与された。これらの細胞は、１０％ウシ胎児血清（ＦＣＳ）、ペニシリンおよび硫酸ストレプトマイシンを補充したＤＭＥＭ／Ｆ１２培地（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）中で維持した。
ＨＥＫ２９３細胞を、ＬｉｐｏｆｅｃｔＡＭＩＮＥ  ＰＬＵＳ（登録商標）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を用いてラミニンγ２鎖発現ベクター（ｎｅｏ＋）をトランスフェクトし、５００μｇ／ｍｌのＧ４１８（Ｓｉｇｍａ）により選択した。コンディション培地を抗γ２ｍＡｂＤ４Ｂ５を用いてウエスタンブロッティングすることにより、ラミニンγ２鎖を安定かつ高度に発現するクローンをスクリーニングした。次にこのクローンにラミニンβ３鎖発現ベクター（Ｚｅｏ＋）をトランスフェクトした。３００μｇ／ｍｌのゼオシン（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を用いて安定なコロニーを選択し、カリニンＢ１（ラミニンβ３鎖に対するモノクローナル抗体）を用いるウエスタンブロッティングにより、各クローンのラミニンβ３分泌を分析した。このようにして得られたβ３およびγ２鎖の両方を安定かつ高度に発現するクローンに、上述のＬＮα３Ｂ＃３ｐｃＤＮＡ３．１Ｈｙｇｒｏ（＋）をトランスフェクトし、１００μｇ／ｍｌのハイグロマイシン（Ｗａｋｏ，Ｏｓａｋａ）により安定なクローンを選択した。以上のようにして、α３Ｂ鎖、β３鎖およびγ２鎖を発現するトランスフェクタントを得た。また、同様にしてα３Ａ鎖、β３鎖およびγ２鎖を発現するトランスフェクタントを得た。なお、β３鎖およびγ２鎖を強制発現させたＨＥＫ細胞は、内在性のα３Ｂ鎖の発現により、少量のラミニン５Ｂを分泌したが、このラミニン５Ｂのα３Ｂ鎖Ｃ末端部分のＧ４−５ドメインはプロテアーゼによって完全に切断・除去されていた（図１）。ラミニン５のα３Ａ鎖においてもＧ４−５が完全に切断されることが知られている。
実施例３．組換えラミニン−５（ＬＮ５）およびラミニン−５Ｂ（ＬＮ５Ｂ）の精製
実施例２で得られた、ラミニンα３Ａ、β３およびγ２鎖の３つの発現ベクターでトランスフェクトしたＨＥＫ２９３クローンをコンフルエントまで成長させ、無血清ＤＭＥＭ／Ｆ１２培地中でインキュベートし、２日ごとに無血清コンディション培地（ＣＭ）を回収した。回収したＣＭを８０％飽和硫酸アンモニウムによる蛋白質沈澱により濃縮し、次に、セファロース４Ｂカラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ，Ｕｐｐｓａｌａ，Ｓｗｅｄｅｎ）のモレキュラーシーブクロマトグラフィーで分離した。ＬＮ５を含む画分をプールし、ゼラチン−セファロース４Ｂカラムを通してフィブロネクチンを除去した。ゼラチンカラムからの未結合画分中のＬＮ５を、抗ラミニンα３モノクローナル抗体（ＬＳα３ｃ６）を用いて免疫アフィニティークロマトグラフィーにより精製した。結合した蛋白質を０．０５％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸でアフィニティーカラムから溶出させ、速やかに少量の１Ｍ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ８．０）で中和した。このようにして精製した組換えＬＮ５蛋白質は、０．００５％Ｂｒｉｊ３５および０．１％ＣＨＡＰＳの存在下で保存した。
組換えラミニン５Ｂの精製のためには、実施例２で得られたラミニンα３Ｂ＃３、β３およびγ２鎖の３つの発現ベクターでトランスフェクトしたＨＥＫ２９３クローンをポリ−Ｌ−リジンを予めコーティングしたローラーボトルにて無血清培地中で培養し、ＣＭを回収した。これを硫酸アンモニウムで濃縮し、次にセファロース４Ｂカラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ，Ｕｐｐｓａｌａ，Ｓｗｅｄｅｎ）のモレキュラーシーブクロマトグラフィーで分離した。ラミニン５Ｂを含む画分をプールし、ゼラチン−セファロース４Ｂカラムを通して、フィブロネクチンを除去した。ゼラチンカラムからの未結合画分中のラミニン５Ｂを、抗ラミニンα３モノクローナル抗体を用いる免疫アフィニティークロマトグラフィーにより精製した。結合した蛋白質を０．０５％（ｖ／ｖ）トリフルオロ酢酸でアフィニティーカラムから溶出し、速やかに１Ｍ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ８．０）で中和した。このようにして精製した組換えラミニン５Ｂ蛋白質は、０．００５％Ｂｒｉｊ３５および０．１％ＣＨＡＰＳの存在下で保存した。蛋白質濃度は、Ｂｉｏ−Ｒａｄ蛋白質アッセイキット（Ｂｉｏ−Ｒａｄ，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）を用い、ウシ血清アルブミンを標準として用いて決定した。
実施例４．ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびイムノブロッティング
精製したラミニン５およびラミニン５Ｂを、５％ゲルまたは４−７．５％勾配ゲルで、還元条件または非還元条件でＳＤＳ−ＰＡＧＥにより分析した。分離した蛋白質をクマシーブリリアントブルー（ＣＢＢ）で染色した。結果を図２に示す。＋ＭＥは還元条件を、−ＭＥは非還元条件を示す。３３５ｋＤａのα３Ｂ鎖および１６０ｋＤａのα３Ａ鎖は、プロテアーゼにより切断されて、いずれも１４５ｋＤａのフラグメントを生ずる。
イムノブロッティング分析のためには、ＳＤＳ−ＰＡＧＥで分離した蛋白質をニトロセルロース膜に移し、各鎖に対する抗体を結合させ、ＥＣＬ検出試薬（Ａｍｅｒｓｈａｍ  Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ）を用いて検出した。ヒトラミニンα３鎖（Ｌｓαｃ３）およびγ２鎖（Ｄ４Ｂ５）のアミノ末端領域に対するマウスモノクローナル抗体は既に報告されているものを用いた（Ｊ  Ｂｉｏｃｈｅｍ  １３２（２００２），６０７−６１２；Ｈｏｒｍ  Ｒｅｓ  ５０（１９９８），７−１４）。ヒトラミニンβ３鎖に対するモノクローナル抗体（Ｋａｌｉｎｉｎ  Ｂ１）はＴｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，ＫＹ）から購入した。
イムノブロッティングの結果を図３に示す。括弧内数値はおおよその分子サイズ（ｋＤａ）を示す。なおα３Ｂ（１４５）鎖はα３Ｂ（３３５）鎖のＮ末端部分が切断された分子である（図１参照）。ＬＮ５Ｂの活性は主にα３Ｂ（３３５）鎖（非切断型）を含む分子によるものであるが、本発明のＬＮ５Ｂはα３Ｂ（１４５）鎖（切断型）を部分的に含んでいてもよい。また、γ２（１０５）鎖はγ２（１５０）鎖のＮ末端部分が切断された分子である（図１参照）。本発明のＬＮ５Ｂはγ２（１５０）鎖のみ、あるいはγ２（１０５）鎖のみを含んでいてもよい。
それぞれのサブユニットに対応する抗体により、予測された分子量のα３Ｂまたはα３Ａ（いずれもＧ４，Ｇ５ドメインを欠失したもの）、ならびにβ３鎖およびγ２鎖が発現されていることが確認された。
実施例５．細胞接着アッセイ
細胞接着アッセイは、以下のようにして行った。９６ウェルＥＬＩＳＡプレート（Ｃｏｓｔａｒ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ）の各ウェルを示された濃度のラミニン５またはラミニン５Ｂ蛋白質で被覆し、次にウシ血清アルブミンでブロッキングした。ラット上皮性肝細胞であるＢＲＬまたは不死化した表皮細胞であるＨａＣａｔ（２×１０５個）を無血清ＤＭＥＭ／Ｆ１２培地とともに各ウェルに加え、３７℃で１時間インキュベートした。非接着細胞を除去した後、接着した細胞を固定し、Ｈｏｅｃｈｓｔ３３４３２で染色した。ＣｙｔｏＦｌｕｏｒ２３５０蛍光計（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ，Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ）を用いて、プレートの各ウェルの蛍光強度を測定した。結果を図４に示す（黒四角：ＬＮ５Ｂ；白丸：ＬＮ５）。いずれの細胞においても、ＬＮ５ＢはＬＮ５と比較して濃度基準で約２倍、モル基準で約３倍の細胞接着活性を示した。
次に、抗インテグリン抗体による細胞接着の阻害を調べた。阻害アッセイのためには、細胞をウェルに播種する前に、細胞懸濁液を機能ブロッキング用の抗インテグリン抗体あるいは阻害試薬とともに室温で２０分間インキュベートした後、上述と同様に接着細胞数を測定した。インテグリンに対する機能ブロッキング抗体としては、抗α２インテグリン抗体（Ｐ１Ｅ６）、抗α３インテグリン抗体（Ｐ１Ｂ５）、抗α５インテグリン抗体（Ｐ１Ｄ６）および抗β１インテグリン抗体（６Ｓ６）（いずれもＣｈｅｍｉｃｏｎ、Ｔｅｍｅｃｕｌａ，ＣＡより）、および抗α６インテグリン抗体（ＧｏＨ３）（ＰｈａｒＭｉｎｇｅｎ（ＳａｎＤｉｅｇｏ，ＣＡ）より）を用いた。結果を図５に示す。抗α３抗体および抗β１抗体による阻害に加えて、ＬＮ５Ｂについては抗α２抗体、抗α５抗体、および抗α６抗体による若干の阻害が認められた。このことは、ラミニンα３Ｂ鎖においては、Ｇドメインの他にアミノ末端側のドメインにもインテグリンの認識部位があることを示唆する。また、ＬＮ５Ａ、ＬＮ５Ｂのいずれにおいてもヘパリンでは阻害されず、ＥＤＴＡにより完全に阻害された。
実施例６．細胞のスキャッタリング活性のアッセイ
組換えラミニン５または組換えラミニン５Ｂ蛋白質の細胞のスキャッタリング活性は、以下のようにしてアッセイした。ＢＲＬ細胞（７×１０３）を１％牛胎児血清（ＦＣＳ）を含むＤＭＥＭ／Ｆ１２に懸濁し、２４ウェルプレートの各ウェルに播種した。示された濃度のＬＮ５またはＬＮ５Ｂを培養物に直接加え、３７℃で約４０時間インキュベートした後、分散した細胞を顕微鏡下で計数した。結果を図６に示す。この結果から、ＬＮ５とＬＮ５Ｂとはほぼ同等の細胞スキャッタリング活性を有することがわかる。
実施例７．細胞運動促進活性のアッセイ
２４ウェルプレートの各ウェルを、１０μｇ／ｍｌのフィブロネクチン（ＦＮ）、１０μｇ／ｍｌのラミニン１（ＬＮ１）、１０μｇ／ｍｌのラミニン２／４（ＬＮ２／４）、２μｇ／ｍｌのＬＮ５、１μｇ／ｍｌのＬＮ５Ｂ、または２μｇ／ｍｌのＬＮ１０／１１で、４℃で一晩コーティングした。ＢＲＬ細胞（７×１０３）を１％ＦＣＳを含むＤＭＥＭ／Ｆ１２に懸濁し、コーティングしたウェルに播種し、細胞の運動の様子をビデオにて８時間撮影し、画像解析により細胞運動速度を求めた。結果を図７に示す。ＬＮ５Ｂは非常に高い細胞運動促進活性を示すことがわかる。
実施例８．細胞増殖のアッセイ
細胞を６０ｍｍディッシュ（１ｘ１０４個）または３５ｍｍディッシュ（５ｘ１０３個）に播種し、１０％ＦＣＳを含むＤＭＥＭ／Ｆ１２中で２日ごとに培地交換をしながら成長させた。示された日に、トリプシン処理細胞を回収し、位相差顕微鏡下で血球計を用いて細胞数を数えた。
図８は、ＬＮ５またはＬＮ５ＢでトランスフェクトしたＨＥＫ細胞の６０ｍｍディッシュ上での増殖曲線を示す。ＬＮ５またはＬＮ５Ｂを発現する細胞は、対照である親ＨＥＫ細胞と比較して、細胞の増殖速度が非常に上昇していることがわかる。
図９は、３５ｍｍディッシュを使用し、１０％ＦＣＳおよび１００ｎｇのＬＮ５またはＬＮ５Ｂを含む２ｍｌのＤＭＥＭ／Ｆ１２中でＨＥＫ細胞を培養したときの増殖曲線を示す。図１０は、１％ＦＣＳおよび５００ｎｇのＬＮ１、１００ｎｇのＬＮ５または１００ｎｇのＬＮ５Ｂを含む２ｍｌのＤＭＥＭ／Ｆ１２中でＨＥＫ細胞を培養したときの増殖曲線を示す。これらの結果から、ＬＮ５Ｂが高い細胞増殖促進効果を有することがわかる。
実施例９．腎臓近位尿細管上皮細胞に対する増殖促進活性のアッセイ
２ｍｌの増殖培地に懸濁した２×１０４個のヒト正常腎臓近位尿細管上皮細胞（ｒｅｎａｌ  ｐｒｏｘｉｍａｌ  ｔｕｂｕｌｅ  ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌｓ，ＲＰＴＥＣ）を２．５％ＦＣＳ含有ブレキットＲＥＧＭ培地（Ｃｌｏｎｅｔｉｃｓ社）を含む３５ｍｍディッシュに播種した。播種した翌日にＬＮ１を５００ｎｇ（終濃度０．３２ｎＭ），ＬＮ５を２５０ｎｇ（終濃度０．３２ｎＭ），ＬＮ５Ｂを３７０ｎｇ（終濃度０．３２ｎＭ）培地中に添加した。添加３日後に細胞をトリプシンにて剥がした後、血球計算盤にて細胞数を計測した。結果を図１１に示す。ＬＮ５Ｂが最もよく細胞の増殖を促進した。
実施例１０．神経突起伸展促進活性のアッセイ
２４ウエルプレートを、３９μｇ／ｍｌのタイプＩコラーゲン（ＣＯＬ）、５μｇ／ｍｌのフィブロネクチン（ＦＮ）、５μｇ／ｍｌのラミニン−１（ＬＮ１）、２μｇ／ｍｌのラミニン−５（ＬＮ５）、または２μｇ／ｍｌ）のラミニン−５Ｂ（ＬＮ５Ｂ）の接着基質で予めコートした。このプレートに、ラット神経系腫瘍細胞（副腎髄質褐色腫細胞）ＰＣ１２細胞（クローンＨＳ）（１×１０４個／ウエル）を、無血清ＲＰＭＩ１６４０培地中で神経成長因子（ＮＧＦ）（１００ｎｇ／ｍｌ）の存在下で播種した。２４時間後に画像解析により神経突起の長さを計測した。結果を図１２に示す。ＬＮ５Ｂが最もよく神経突起伸展を促進した。
産業上の利用性
本発明のラミニン５Ｂは、細胞増殖促進剤、細胞接着促進剤、細胞運動促進剤、または神経突起伸展促進剤として、生化学および分子生物学の研究および医薬品の開発に有用である。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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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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【配列表】
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