(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列番号：37又は配列番号：39に記載の核酸配列よりコードされるヒトLIMタンパク質。
【請求項２】
配列番号：38又は配列番号：40で示されるアミノ酸配列のヒトLIMタンパク質。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のヒトLIMタンパク質の製造方法において、当該タンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターにより形質転換された宿主細胞を培養し、これにより当該タンパク質を発現させる、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
1.  発明の分野
本発明の分野は、一般に、哺乳動物種における骨形成細胞並びに骨および骨の組織の形成に関する。詳しくは、本発明は、in  vitroおよびin  vivoにおける骨の形成の効能を増強する、タンパク質の新規なファミリーに関し、およびそれらのタンパク質をコードする核酸に関する。本発明は、骨および骨の組織に関連する種々の病理学的症状、例えば、脊椎融合(spine fusion)、骨折の修復および骨粗鬆症を治療する方法を提供する。
【０００２】
2.  関係する技術の説明
骨芽細胞は多能性間葉幹細胞から分化すると考えられる。骨芽細胞は成熟すると、細胞外基質を分泌し、これは骨を鉱質化しかつ骨を形成する。この複雑なプロセスの調節はよく理解されていないが、骨形態形成タンパク質（BMP）として知られているシグナリング糖タンパク質の1グループを含むと考えられる。これらのタンパク質は、胚性背腹方向パターン化、肢芽発育、および成体動物における骨折修復に関係することが示された。B.  L.  Hogan、Genes  &  Develop.
10:1580（1996）。このグループの形質転換性成長因子−ベータスーパーファミリー分泌タンパク質は、異なる分化段階における種々の細胞型において活性スペクトルを有する；これらの密接に関係する分子間の生理学的活性の差は明瞭されてきていない。D.  M.  Kingsley、Trends  Genet.、10：16（1994）。
【０００３】
異なるBMPシグナリングタンパク質の独特な生理学的役割をよりよく識別するために、最近、我々はラット頭蓋冠骨芽細胞の分化を誘導するBMP−5の効力をBMP−2のそれと比較した。Boden他、Endocrinology、137：3401（1996）。我々は分化の開始にBMPまたはグルココルチコイドを必要とする、胎児ラット頭蓋冠の第1継代培養（二次）培養物において、このプロセスを研究した。この膜骨形成モデルにおいて、グルココルチコイド（GC）またはBMPは骨芽細胞特異的タンパク質であるオステオカルシンを分泌することができる骨小結節を鉱質化する分化を開始するであろう。この二次培養物系は、自発的分化を行う一次ラット骨芽細胞培養物と区別される。この二次系において、グルココルチコイドはBMP−6mRNAおよびタンパク質の発現を10倍誘導し、この発現は骨芽細胞の分化の増強に関係づけられた。Boden他、Endocrinology、138：2920（1997）。
【０００４】
細胞外シグナル、例えば、BMPに加えて、細胞内シグナルまたは調節分子は、また、新規な骨の形成に導く事象のカスケードにおいてある役割を演ずることができる。細胞内調節分子の1つの広いクラスはLIMタンパク質であり、これらのタンパク質はLIMドメインとして知られている特徴ある構造的モチーフを有するので、そのように命名された。LIMドメインは、2アミノ酸のスペーサーにより結合された2つの特別の亜鉛フィンガーから構成された、システインに富んだモチーフである。
【０００５】
いくつかのタンパク質はLIMドメインのみを有するが、他のタンパク質は種々の追加の機能的ドメインを含有する。LIMタンパク質は多様なグループを形成し、このグループは転写因子および細胞骨格タンパク質を含む。LIMタンパク質の主要な役割は、異なるまたは同一のLIMドメインの二量体を形成するか、あるいは明確なタンパク質を結合することによって、タンパク質−タンパク質の相互作用を仲介するように思われる。
【０００６】
LIMホメオドメインタンパク質、すなわち、LIMドメインおよびホメオドメイン配列の両方を有するタンパク質において、LIMドメインは陰性の調節因子として機能する。LIMホメオドメインタンパク質は細胞系列の制御および分化の調節に関係するが、LIMのみのタンパク質は同様な役割を有することができる。また、LIMのみのタンパク質は細胞増殖の制御に関係づけられる。なぜなら、このようなタンパク質をコードするいくつかの遺伝子はオンコジーン染色体転位に関連するからである。
【０００７】
ヒトおよび他の動物種は、骨の修復および／または再生のプロセスを必要とする、疾患または損傷を受けやすい。例えば、自然の骨修復メカニズムを刺激し、これにより骨折した骨が治癒するために要する時間を短縮する、新しい治療の養生法により、骨折の治療は改善される。他の例において、全身的骨疾患、例えば、骨粗鬆症に悩む個体は、新しい骨の全身的形成を生ずる治療の養生法から利益を受けるであろう。このような治療の養生法は、この疾患の特徴を示す骨質量の喪失から生ずる骨折の発生率を減少させるであろう。
【０００８】
少なくともこれらの理由で、in  vivoで新しい骨の形成を刺激するために細胞外因子、例えば、BMPを使用する目的について、これらの因子を研究した。BMPおよび他の細胞外シグナリング分子を使用して達成される初期の成功にかかわらず、それらの使用は多数の欠点を伴う。例えば、新しい骨の産生を増強し、これによりこのような治療方法の費用を増加するために、比較的大きい投与量の精製BMPを必要とする。さらに、細胞外タンパク質は、宿主動物の中に導入された後、分解しやすい。さらに、それらは典型的には免疫原性であるので、投与されたタンパク質に対する免疫応答を刺激する可能性は常に存在する。
【０００９】
このような問題のために、新しい骨の形成を誘導するために細胞内シグナリング分子を使用する、利用可能な治療の養生法を得ることが望ましいであろう。現在、遺伝子治療の分野における進歩は、骨形成プロセスの部分を形成する細胞内シグナルをコードするヌクレオチドフラグメントを、骨形成前駆体細胞、すなわち、骨形成に関係する細胞、または末梢血白血球の中に導入することを可能とする。
【００１０】
骨形成のための遺伝子治療は、多数の利点を提供する：（1）より低い生産コスト；（2）細胞外治療の養生法に比較して、細胞内シグナルの発現を延長できる能力を有するために、より大きい効能；（3）細胞外シグナルに対するレセプターの存在数が制限されるために、細胞外シグナルを使用する治療が妨害される可能性をバイパスする；（4）局在化骨形成を必要とする部位に対して直接的に、トランスフェトされた潜在的骨子孫細胞を送達することができる；そして（5）全身的骨形成を可能とし、これにより骨粗鬆症および他の代謝性骨疾患の治療の養生法を提供することができる。
【００１１】
発明の要約
本発明は、骨形成に導く事象のカスケードに初期に参加する細胞内シグナリング分子を使用して骨形成を誘導する、新規な組成物および方法を提供することによって、先行技術における欠点を克服することを探求する。出願人は、10−4／RLMP（配列番号1、配列番号2）、刺激したラット頭蓋冠骨芽細胞培養物から本来単離された配列を有する、新規なLIM遺伝子を発見した。この遺伝子をクローニングし、配列決定し、そして骨のin  vitro鉱質化の効能を増強する能力についてアッセイした。タンパク質RLMPは、骨基質の鉱質化ならびに骨芽細胞系列への細胞の分化に影響を与える。
【００１２】
他の既知のサイトカインと異なり、BMP、RLMPは分泌されたタンパク質ではなく、その代わりに細胞内シグナリング分子である。この特徴は細胞内シグナリングの増幅ならびにトランスフェトされた細胞のより容易な評価を提供することができるという利点を有する。また、それはいっそう効率よくかつ特定のin  vivo用途に適当である。適当な臨床的用途は、骨折、骨欠陥、骨移植、および骨粗鬆症を示す患者における正常のホメオスタシスにおける骨修復の増強を包含する。
【００１３】
出願人は、また、ヒトLMP−1と命名する、対応するヒトタンパク質のアミノ酸配列をクローニングし、配列決定し、推定した。ヒトタンパク質は、in  vitroおよびin  vivoにおいて骨鉱質化の増強された効能を証明する。
さらに、出願人は、HLMP−1sと命名する、LMP−1のトランケートされた（短い）バージョンを特性決定した。この短いバージョンはcDNAクローンの1つの源における点突然変異から生じ、タンパク質をトランケートした停止コドンを提供する。短いバージョン（LMP−1s）は、細胞培養およびin  vivoにおいて発現されるとき、完全に機能的である。
【００１４】
ヒト心臓cDNAライブラリーのPCR分析を使用して、出願人は2つのオールタネイティブスプライス変異型（HLMP−2およびHLMP−3と呼ぶ）を同定した。これらはHLMP−1をコードするヌクレオチド配列において塩基対325と444との間の領域においてHLMP−1と異なる。HLMP−2はこの領域において119塩基対の欠失および17塩基対の挿入を有する。HLMP−1に比較して、HLMP−3をコードするヌクレオチド配列は欠失をもたず、それは事実HLMP−2と同一の17塩基対を有し、これらの塩基対はHLMP−1配列において位置444に挿入されている。
【００１５】
本発明の追加の特徴および利点は以後の説明に記載され、一部分この説明から明らかであるか、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。本発明の目的および他の利点は、記載された説明および特許請求の範囲に特に指摘されている方法および組成物により実現され、達成されるであろう。
【００１６】
1つの広い面において、本発明は、LIM鉱質化タンパク質をコードする核酸配列を含んでなる単離された核酸分子に関し、ここで核酸分子は標準的条件下に全長の配列番号25に対して相補的な核酸分子に対してハイブリダイゼーションし、そしてここでこの分子は高度にストリンジェントな条件下に全長の配列番号26に対して相補的な核酸分子に対してハイブリダイゼーションする。特定の面において、単離された核酸分子はHLMP−1、HLMP−1s、HLMP−2、RLMP、HLMP−2、またはHLMP−3をコードする。さらに、本発明は、これらの核酸分子を含んでなるベクター、ならびにベクターを含んでなる細胞に関する。他の特定の面において、本発明はタンパク質それら自体に関する。
【００１７】
第2の広い面において、本発明は、HLMP−1、HLMP−1s、HLMP−2、RLMP、HLMP−2、およびHLMP−3を包含する、LIM鉱質化タンパク質に対して特異的である抗体に関する。1つの特定の面において、抗体はポリクローナル抗体である。他の特定の面において、抗体はモノクローナル抗体である。
【００１８】
第3の特定の面において、本発明は、LIM鉱質化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含んでなる単離された核酸分子で骨形成前駆体細胞をトランスフェクトする、骨形成を誘導する方法に関する。1つの特定の面において、単離された核酸分子はベクターの中に存在し、ベクターはプラスミドまたはウイルス、例えば、アデノウイルスまたはレトロウイルスであることができる。トランスフェクションは、ex  vivoまたはin  vivoにおいて、単離された核酸分子の直接的注入により起こすことができる。トランスフェトされた単離された核酸分子は、HLMP−1、HLMP−1s、HLMP−2、RLMP、HLMP−2、またはHLMをコードすることができる。
【００１９】
それ以上の面において、本発明は、LIM鉱質化タンパク質をコードするヌクレオチド配列を有する単離された核酸分子で骨形成前駆体細胞をトランスフェクトし、トランスフェトされた骨形成前駆体細胞を基質と混合し、そして基質を脊椎と接触させることによって、脊椎を固定する方法に関する。
なお他の面において、本発明は、本発明のベクターで宿主細胞を安定にトランスフェクトすることによって、全身的骨形成を誘導する方法に関する。
前述の一般的説明および下記の詳細な説明は例示でありかつ説明であり、特許請求した本発明のそれ以上の説明を提供することを意図することを理解すべきである。
【００２０】
【表１】
0004615736.tif 000002
【００２１】
発明の詳細な説明
本発明は、本明細書においてLIM鉱質化タンパク質、またはLMPと表示する、新規な哺乳動物LIMタンパク質に関する。本発明は、さらに詳しくは、HLMPまたはHLMP−1として知られている、ヒトLMP、または、HLMP−2またはHLMP−3として知られている、ヒトLMPのオールタネイティブスプライス変異型に関する。我々は、これらのタンパク質がin  vitroで成長した哺乳動物細胞において骨鉱質化を増強することを発見した。哺乳動物において産生されたとき、LMPはまたin  vivoにおいて骨形成を誘導する。
【００２２】
LMPまたはHLMPをコードする核酸で骨髄細胞、骨形成前駆体細胞、末梢血白血球、または間葉幹細胞をex  vivoトランスフェクトし、次いでトランスフェトされた細胞をドナーの中に再移植することは、種々の骨に関係する障害または損傷の治療に適する。例えば、この方法を使用して：長い骨の骨折の修復を増強し；部分的欠陥において骨を発生させ；骨折のための骨移植片代替物を提供し；腫瘍再構成または脊椎固定を促進し；そして例えば、股関節部、椎骨、または手根における、弱いまたは骨粗鬆症の骨のための局所的治療（注射による）を提供することができる。
【００２３】
LMPまたはHLMPをコードする核酸を使用するトランスフェクションは下記の用途において有効である：長い骨の骨折の修復を促進するためのトランスフェトされた骨髄細胞の経皮注射；長い骨の骨折の遅延した癒合または非癒合または脊椎固定の偽関節症の治療；および股関節部または膝の無血管性壊死における新しい骨の形成の誘導。
【００２４】
遺伝子治療のex vivoをベースとする方法に加えて、LMPまたはHLMPをコードする核酸配列を含んでなる組換えDNAベクターのトランスフェクションはin  vivoにおいて達成することができる。LMPまたはHLMPをコードするDNAフラグメントを適当なウイルスベクター、例えば、アデノウイルスベクターの中に挿入するとき、軟骨性骨の形成を望む体の部位の中にウイルス構築物を直接注射することができる。
【００２５】
LMPまたはHLMP配列を導入するために直接的経皮注射を使用することによって、外科的関与を必要としないで、骨形成の刺激を達成して、骨髄細胞を獲得する（ex vivoでトランスフェクトするために）か、あるいはそれらを新規な骨を必要とする患者の部位の中に再移植することができる。Alden他、Neurosurgical  Focus（1998）は、アデノウイルスベクターの中にクローニングされた、BMP−2をコードするcDNAを使用する、遺伝子治療の直接的注入方法の実用性を証明した。
【００２６】
また、HLMPをコードする核酸配列を含んでなる、裸、すなわち、非包膜、組換えプラスミドを体の適当な部位の中に直接注入することによって、in  vivo遺伝子治療を実施することができる。本発明のこの態様において、記載した適当なターゲット細胞により、裸プラスミドDNAが取り上げられるか、あるいは内在化されるとき、トランスフェクションは起こる。ウイルス構築物を使用するin  vivo遺伝子治療の場合におけるように、裸プラスミドDNAの直接的注入は外科的関与をほとんど、あるいはまったく必要としないという利点を提供する。内皮細胞マイトジェンVEGF（血管内皮成長因子）をコードする裸プラスミドDNAを使用する、直接的遺伝子治療は、ヒト患者において首尾よく証明された。Baumgartner他、Circulation、97（12）：1114−23（1998）。
【００２７】
LMPを骨形成細胞の中に送達するためにアデノウイルスベクターを使用することによって、LMPの一時的発現が達成される。アデノウイルスはトランスフェトされたターゲット細胞のゲノムの中に組込まれないので、これが起こる。LMPの一時的発現、例えば、トランスフェトされたターゲット細胞の寿命の間に起こる発現は、本発明の目的を達成するために十分である。しかしながら、ターゲット細胞の中に組込むベクターを送達ベヒクルとして使用するとき、LMPの安定な発現を起こすことができる。例えば、レトロウイルスをベースとするベクターはこの目的に適当である。
【００２８】
種々の全身的骨に関係する障害、例えば、骨粗鬆症および不完全な骨形成を治療するために、LMPの安定な発現は特に有効である。本発明のこの態様のために、ターゲット細胞のゲノムの中に統合するベクターを使用してLMPをコードするヌクレオチド配列をターゲット細胞の中に送達することに加えて、LMPの発現を調節可能なプラスミドの制御下に配置する。例えば、外因的誘導因子、例えば、テトラサイクリンに対する暴露によりオンにされるプロモーターは適当である。このアプローチを使用して、有効量の外因的誘導因子を投与することによって、全身的基準で新しい骨の形成を刺激することができる。いったん十分な量の骨質量が達成されたとき、外因的誘導因子の投与を中断する。このプロセスを必要に応じて反復して、例えば、骨粗鬆症の結果として、喪失された骨質量を置換することができる。
【００２９】
HLMPに対して特異的な抗体は、患者細胞の骨誘導、すなわち、骨形成、の潜在的能力をアッセイする方法において特に適当である。このようにして、骨修復の遅いまたは劣った治癒の危険にある患者を同定することができる。また、HLMP特異的抗体は、骨縮退性疾患、例えば、骨粗鬆症における危険因子を同定するマーカーアッセイにおいて使用するために適当である。
【００３０】
よく知られている慣用法に従い、本発明の遺伝子はLMPをコードする核酸セグメントを他の核酸配列、例えば、クローニングおよび／または発現ベクターに結合することによって製造される。これらの組換えベクターを構築し、分析するために必要な方法、例えば、制限エンドヌクレアーゼ消化、クローニングプロトコル、突然変異誘発、オリゴヌクレオチドの有機合成およびDNA配列決定は記載されてきている。DNAの配列決定のために、ジデオキシターミネーター法は好ましい。
【００３１】
下記のものを包含する、組換えDNA法に関する多数の論文が発表されてきている：Sambrook他、Molecular  Cloning：A  Laboratory  Manual、Cold  Spring  Harbor  Press、第2版（1988）；Davis他、Basic  Methods  in  Molecular  Biology、Elsevier（1986）；およびAusubel他、Current  Protocols  in  Molecular  Biology、Wiley  Interscience（1988）。これらのマニュアルは特別に引用することによって本明細書の一部とされる。
【００３２】
DNAまたはcDNAのプライマー特異的増幅は、本発明の遺伝子の発現において普通の工程である。それは典型的にはポリメラーゼ連鎖反応（PCR）により実行される。PCRはMullis他に対する米国特許第4,800,159号および他の発表された源に記載されている。PCRの基本原理は、プライマーエクステンションの連続的サイクルによるDNA配列の指数関数的複製である。1つのプライマーのエクステンション産物は、他のプライマーに対してハイブリダイゼーションするとき、他の核酸分子の合成のための鋳型となる。プライマー−鋳型複合体はDNAポリメラーゼの基質として作用し、DNAポリメラーゼは、その複製機能を実行するとき、プライマーを延長する。PCR増幅のための慣用の酵素は、テルムス・アクアティカス（Thermus  aquaticus）から単離された熱安定性DNAポリメラーゼ、またはTaq  DNAポリメラーゼである。
【００３３】
基本的PCR法の多数の変法が存在し、そして本発明の組換えベクターを構築するために必要な、任意の所定の工程において選択される特定の手順は当業者により容易に実行される。例えば、細胞による10−4／RLMPの発現を測定するために、RNAを抽出し、よく知られている標準手順により逆転写する。次いで生ずるcDNAをPCRにより適当なmRNA配列について分析する。
【００３４】
LIM鉱質化タンパク質をコードする遺伝子を組換え発現系において発現ベクター中で発現させる。もちろん、構築された配列はオリジナル、またはその相補的配列と同一である必要がなく、その代わりに、それにもかかわらず骨形成活性を有するLMPを発現するDNAコードのデジェネラシーにより決定される任意の配列であることができる。保存的アミノ酸置換、または他の修飾、例えば、アミノ末端のメチオニン残基の存在を使用することもできる。
【００３５】
選択した宿主発現系において活性なリボソーム結合部位をキメラLMPコーディング配列の5'末端に結合させて、合成遺伝子を形成する。合成遺伝子は、適当に線状化されたプラスミドに結合することによって、種々の発現ベクターの任意の1つの中に挿入することができる。調節可能なプロモーター、例えば、大腸菌（E.coli）lacプロモーターは、また、キメラコーディング配列の発現に適当である。他の適当な調節可能なプロモーターは、trp、tac、recAおよびラムダプライマーを包含する。
【００３６】
いくつかの発表された標準手順、例えば、リン酸カルシウム沈澱法、DEAE−デキストラン、エレクトロポレーションまたはプロトプラスト融合の1つにより、LMPをコードするDNAをレシピエント細胞の中にトランスフェクトして、安定なトランスフェクタントを形成する。リン酸カルシウム沈澱法は、特に次のようにして実行するとき、好ましい。
【００３７】
細胞の中に転移する前に、GrahamおよびVan  Der、Virology、52：456（1973）の方法に従い、DNAをリン酸カルシウムと共沈させる。100mmの皿上にプレートした0.5×106細胞について、担体としてサケ精子または仔ウシ胸腺DNAとともにDNAの40〜45gのアリコートを使用する。DNAを0.5mlの2×Hepes溶液（280mMのNaCl、50mMのHepesおよび1.5mMのNa2HPO4、pH7.0）と混合し、これに等しい体積の2×CaCl2（250mMのCaCl2および10nMのHepes、pH7.0）を添加する。30〜40分後に白色粒状沈澱が出現し、この沈澱を細胞上に均一に分布させ、これらを37℃において4〜16時間インキュベートする。培地を除去し、細胞をPBS中で15％のグリセロールで3分間衝撃する。グリセロールを除去した後、細胞に10％の胎仔ウシ血清を含有するダルベッコ最小必須培地（DMEM）を供給する。
【００３８】
また、DNAを下記の方法によりトランスフェクトすることができる：DEAE−デキストラン法、Kimura他、Virology、49：394（1972）およびSompayrac他、Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA、78：7575（1981）；エレクトロポレーション法、Potter、Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA、81：7161（1984）；およびプロトプラスト融合法、Sandri−Goddin他、Mol.  Cell.  Biol.、1：743（1981）。
固相におけるホスホルアミダイト化学は、オリゴデオキシヌクレオチドおよびポリデオキシヌクレオチドを有機合成する好ましい方法である。さらに、多数の他の有機合成法が利用可能である。これらの方法は当業者により本発明の特定の配列に容易に適合される。
【００３９】
本発明は、また、本発明のLIM鉱質化タンパク質をコードする任意の核酸配列に対して標準条件下にハイブリダイゼーションする核酸分子を包含する。「標準ハイブリダイゼーション条件」は、プローブのサイズ、バックグラウンドおよび核酸試薬の濃度、ならびにハイブリダイゼーションの型、例えば、in  situ、サザンブロット、またはDNA−RNAハイブリッドのハイブリダイゼーション（ノザンブロット）とともに変化する。
【００４０】
「標準ハイブリダイゼーション条件」は、当業者のレベルの範囲内である。例えば、Fremeau他に対する米国特許第5,580,775号（この目的のために引用することによって本明細書の一部とされる）参照。また、下記の文献を参照のこと：Southern，E.  M.、J.  Mol.  Biol.、98：503（1975）；Alwine他、Meth.  Enzymol.、68：220（1979）；およびSambrook他、Molecular  Cloning：A  Laboratory  Manual、第2版、pp.  7.19−7.50、Cold  Spring  Harbor  Press（1989）。
【００４１】
標準ハイブリダイゼーション条件の1つの好ましい組は、50％のホルムアミド、5×SSPE（150nMのNaCl、10mMのNaH2PO4［pH7.4］、1mMのEDTA［pH8.0］）、5×デンハルト溶液（20mgのフィコール、20mgのポリビニルピロリドンおよび20mgのBSA／100mlの水）、10％の硫酸デキストラン、1％のSDSおよび100g／mlのサケ精子DNA中で42℃において２時間前インキュベートするブロットを包含する。32P標識化プローブを添加し、ハイブリダイゼーションを14時間続ける。その後、ブロットを2×SSPE、0.1％のSDSで22℃において20分間2回洗浄し、次いで0.1×SSPE、0.1％のSDS中で65℃において1時間洗浄する。次いでブロットを乾燥し、増強スクリーンの存在下にX線フィルムに対して5日間露出する。
【００４２】
「高度にストリンジェントな条件」下に、プローブおよびそのターゲット配列が実質的に同一である場合、プローブはそのターゲット配列に対してハイブリダイゼーションするであろう。標準ハイブリダイゼーション条件の場合におけるように、この分野における技量レベルおよび特定の実験の特質が与えられると、当業者は実質的に同一である配列のみがハイブリダイゼーションする条件を決定することができる。
【００４３】
本発明の他の面は、核酸配列によりコードされるタンパク質を包含する。なお他の態様において、本発明は、抗LMP抗体に基づくこのようなタンパク質の同定に関する。この態様において、細胞を溶解し、SDS−PAGEによりタンパク質を分離することによって、ウェスタンブロット分析のためのタンパク質の試料を調製する。下記の文献に記載されているように、エレクトロブロッティングにより、タンパク質をニトロセルロースに移す：Ausubel他、Current  Protocols  in  Molecular  Biology、John  Wiley  and  Sons（1987）。
【００４４】
インスタント脱脂粉乳（100mlのPBS中の1g）でフィルターをブロックした後、抗LMP抗体をフィルターに添加し、室温において1時間インキュベートする。フィルターをリン酸塩緩衝液（PBS）でよく洗浄し、セイヨウワサビペルオキシダーゼ（HRPO）−抗体複合体と室温において1時間インキュベートする。フィルターを再びPBSでよく洗浄し、ジアミノベンジジン（DAB）の添加により、抗原のバンドを同定する。
【００４５】
単一特異的抗体は本発明において選択する試薬であり、LMPの発現に関連する特定の特性について患者の細胞を分析するために特別に使用される。「単一特異的抗体」は、本明細書において使用するとき、LMPに対して均質結合特性を有する単一抗体種または多抗体種として定義される。「均質結合」は、本明細書において使用するとき、特異的抗原またはエピトープ、例えば、前述したように、LMPとアソシエートしたものに結合する抗体種の能力を意味する。
【００４６】
LMPに対して単一特異的抗体はLMPに対して反応性の抗体を含有する哺乳動物抗血清から精製されるか、あるいはKohlerおよびMilstein、Nature、256：495−97（1975）の技術を使用してLMPと反応性のモノクローナル抗体として調製される。免疫アジュバントを含むか、あるいは含まない適当な濃度のLMPで動物、例えば、マウス、ラット、モルモット、ブタ、ウサギ、ヤギまたはウマを免疫化することによって、LMP特異的抗体を発生させる。
【００４７】
このプロセスにおいて、第1免疫化前に前免疫血清を収集する。所望ならば、許容される免疫アジュバントとアソシエートさせた約0.1mg〜約1000mgのLMPを各動物に与えた。このような許容されるアジュバントは下記のものを包含するが、これらに限定されない：フロインド完全アジュバント、フロインド不完全アジュバント、明礬−沈澱、コリネバクテリウム・パルブム（Corynebacterium  parvum）を含有する油中水型エマルジョンおよびtRNAアジュバント。初期免疫化は、皮下（SC）、腹腔内（IP）または両方の方法で多部位に注射される、好ましくは、フロインド完全アジュバント中のLMPから成る。
【００４８】
抗体力価を測定するために、各動物から規則的に、好ましくは毎週、採血する。初期免疫化後、動物にブースター注射するか、あるいはしないことができる。ブースター注射を受ける動物に、一般に同一経路によりフロインド不完全アジュバント中の等しい量の抗原を与える。ブースター注射は、最大力価が得られるまで、約3週の間隔で与えられる。各ブースター免疫化後約7日または単一免疫化後ほぼ1週に、動物から採血し、血清を収集し、アリコートを約−20℃において貯蔵する。
【００４９】
同系繁殖マウス、好ましくはBalb/CマウスをLMPで免疫化することによって、LMPと反応性のモノクローナル抗体（mAb）は製造される。前述したように、等しい体積の許容されるアジュバント中に混入された約0.5mlの緩衝液または生理食塩水中の約0.1mg〜約10mg、好ましくは約1mgのLMPでIPまたはSC経路により、マウスを免疫化する。フロインド完全アジュバントが好ましい。第0日に初期免疫化をマウスに与え、約3〜30週間安静にさせる。緩衝剤溶液、例えば、リン酸塩緩衝液中の約0.1〜約10mgのLMPの1回またはそれ以上のブースター免疫化を静脈内（IV）経路により、免疫化マウスに与える。
【００５０】
この分野において知られている標準手順により免疫化マウスから脾臓を取出すことによって、抗体陽性マウスからリンパ球、好ましくは脾臓リンパ球を得る。安定なハイブリドーマの形成を可能とする条件下に、脾臓リンパ球を適当な融合相手、好ましい骨髄腫細胞と混合することによって、ハイブリドーマ細胞を産生する。融合相手は下記のものを包含するが、これらに限定されない：マウス骨髄腫P3／NS1／Ag4−1；MPC−11；S−194およびSp2／0、Sp2／0は好ましい。抗体産生細胞および骨髄腫細胞をポリエチレングリコール、約1000分子量、中で約30％〜約50％の濃度において融合する。
【００５１】
この分野において知られている手順により補充したダルベッコの変性イーグル培地（DMEM）中のハイポキサンチン、チミジンおよびアミノプテリン中で成長させることによって、融合したハイブリドーマを選択する。上清流体を成長陽性ウェルから約14、18、および21日に収集し、抗原としてLMPを使用するイムノアッセイ、例えば、固相イムノラジオアッセイ（SPIRA）により抗体産生についてスクリーニングする。
【００５２】
また、培養流体をオクタロニー沈澱アッセイにおいて試験して、mAbのアイソタイプを決定する。技術、例えば、下記の文献に記載されている軟寒天技術により、抗体陽性ウェルからのハイブリドーマ細胞をクローニングする：MacPherson、″Soft  Agar  Techniques″、Tissue  Culture  Methods  and  Applications、KruseおよびPaterson（編者）、Academic  Press（1973）。また、下記の文献を参照のこと：Harlow他、Antibodies：A  Laboratory  Manual、Cold  Spring  Laboratory（1988）。
【００５３】
また、プルスタン−プライムドBalb/Cマウスに、ほぼ0.5ml／マウスの、約2×106〜約6×106のハイブリドーマ細胞をプライミング後約4日に注射することによって、モノクローナル抗体を製造することができる。細胞転移後ほぼ8〜12日に腹水を収集し、そしてモノクローナル抗体をこの分野において知られている技術により精製する。
約2％のウシ胎児血清を含有するDMEM中でハイブリドーマ細胞系統を成長させて十分な量の特異的mAbを得ることによって、抗LMP  mAb中のin  vitro産生を達成する。この分野において知られている技術により、mAbを精製する。
【００５４】
腹水またはハイブリドーマ培養流体の抗体力価を、種々の血清学的または免疫学的アッセイにより測定する。このようなアッセイは下記のものを包含するが、これらに限定されない：沈澱、受動的凝集、酵素結合イムノアッセイ抗体（ELISA）技術およびラジオイムノアッセイ（RIA）技術。同様なアッセイを使用して、体液または組織および細胞抽出物中のLMPの調製を検出する。
LMPのポリペプチドフラグメント、全長の発生期のLMPポリペプチド、またはそれらの変異型またはアレレに対して特異的な抗体を製造するために、前述のモノクローナル抗体を製造する方法を使用できることは当業者にとって容易に明らかである。
【００５５】
他の態様において、本発明はHLMP−1のオールタネイティブスプライス変異型に関する。ヒト心臓cDNAのPCR分析は、HLMP−2およびHLMP−3と命名する、2つのHLMPオールタネイティブスプライス変異型についてのmRNAを明らかにした。HLMP−2およびHLMP−3は、HLMP−1配列中の塩基対325と444との間の領域においてHLMP−1と異なる。HLMP−2配列はこの領域の中に119塩基対の欠失および17塩基対の挿入を有する。これらの変化は、HLMP−1に比較して、423アミノ酸のタンパク質を生ずる、リーディングフレームを保存し、正味34アミノ酸の喪失を有する（欠失された40アミノ酸＋挿入された6アミノ酸）。HLMP−2はHLMP−1の中に存在するC末端のLIMドメインを含有する。
【００５６】
HLMP−1に比較して、HLMP−3は欠失をもたないが、位置444に同一17塩基対の挿入を有する。この挿入はリーディングフレームをシフトさせ、塩基対459〜461に停止コドンを発生させる。その結果、HLMP−3は153アミノ酸のタンパク質をコードする。このタンパク質は、HLMP−1およびHLMP−2の中に存在するC末端のLIMドメインを欠如する。HLMP−2およびHLMP−3によりコードされるタンパク質の予測されたサイズは、ウェスタンブロット分析により確証された。
【００５７】
3つのスプライス変異型の組織分布のPCR分析は、それらが示差的に発現され、特異的イソ型が異なる組織において優勢を占めることを明らかにした。HLMP−1は、明らかに、白血球、脾臓、肺、胎盤、および胎児肝臓において発現される優勢を占める形態である。HLMP−2は、骨格筋、骨髄、および心臓組織において優勢を占める形態である。しかしながら、HLMP−3は、実験した任意の組織において優勢を占める形態ではない。
【００５８】
二次ラット骨芽細胞培養物中のHLMP−3の過剰発現は、グルココルチコイド（272±7）およびHLMP−1（232±200）について見られる作用に類似する骨小結節の形成（287±56）を同定した。HLMP−3はC末端のLIMドメインを欠如するので、骨誘導活性のためにこれらの領域は不必要である。しかしながら、HLMP−2の過剰発現は小結節の形成を誘導しなかった（11±3）。これらのデータが示唆するように、欠失された119塩基対によりコードされるアミノ酸は骨誘導のために必要である。また、このデータが示唆するように、HLMPスプライス変異型の分布は組織特異的機能のために重要である。驚くべきことには、HLMP−2は二次ラット骨芽細胞培養物中でステロイド誘導骨芽細胞形成を阻害することを我々は示した。したがって、HLMP−2は骨形成を望まない臨床的状況において療法上の実用性を有するであろう。
【００５９】
1997年7月22日に、pCMV2／RLMPと表示するベクター（これはインサート10−4クローン／RLMPを有するベクターpRc／CMV2である）中の10−4／RLMPの試料は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（American  Type  Culture  Collection）（ATCC）、マリイランド州20852、ロックビレパークローンドライブ12301、に受託された。その受託物の培養物受け入れ番号は209153である。1998年3月19日に、インサートHLMP−1sを有するベクターpHis−Aの試料は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（ATCC）に受託された。その受託物の培養物受け入れ番号は209698である。
【００６０】
2000年4月14日に、プラスミドpHAhLMP−2（HLMP−2を有するヒト心臓筋肉cDNAに由来するcDNAインサートを有するベクターpHisA）およびpHAhLMP−3（HLMP−3を有するヒト心臓筋肉cDNAに由来するcDNAインサートを有するベクターpHisA）の試料は、ATCC、米国バージニア州20110−2209、マナッサス、ユニバーシティ・ブウルバード、に受託された。その受託物の培養物受け入れ番号は、それぞれ、PTA1698およびPTA1699である。これらの受託物は、ブダベスト条約により要求されるように、ATCCにおいて少なくとも30年間維持され、そしてそれらを開示する特許が許可されたとき公衆に入手可能とされる。受託物の入手可能性は、政府の決定により許可された特許権の適用制約において主題の発明の実施許諾を構成しないことを理解すべきである。
【００６１】
本発明の核酸、タンパク質、または抗体を評価するとき、酵素アッセイ、タンパク質精製、および他の慣用の生化学的方法を使用する。DNAおよびRNAを、それぞれ、サザンブロッティングおよびノザンブロッティング技術により分析する。典型的には、分析した試料をゲル電気泳動によりサイズで分画する。次いでゲル中のDNAまたはRNAをニトロセルロースまたはナイロンの膜に移す。次いでゲル中の試料パターンのレプリカであるブロットを、プローブとハイブリダイゼーションさせた。
【００６２】
典型的には、プローブを、好ましくは32Pで、放射能標識化するが、この分野において知られている他のシグナル発生分子でプローブを標識化することができる。次いで問題の特定のバンドを検出システム、例えば、オートラジオグラフィーにより可視化することができる。
本発明の好ましい態様を例示する目的で、下記の非限定的実施例を含める。これらの結果は、本発明のLIM鉱質化タンパク質を使用して骨形成を誘導または増強する可能性、およびそれらのタンパク質をコードする単離された核酸分子を証明する。
【００６３】
実施例1：  頭蓋冠細胞培養物
ラット頭蓋冠細胞、また、ラット骨芽細胞（″ROB″）を、以前に記載されているように、20日齢の出産前ラットから得た。Boden他、Endocrinology、137（8）：3401−07（1996）。一次培養物をコンフルエンス（7日間）に成長させ、トリプシン処理し、第1継代培養細胞として6ウェルのプレートに入れた（1×105細胞／35mmのウェル）。継代培養細胞は第0日にコンフルエントであり、これをさらに7日間成長させた。
【００６４】
第0日に開始して、培地を交換し、層流フード下に、3または4日毎に、処理（Trmおよび／またはBMP）を適用した。標準培養プロトコルは次の通りであった：第1〜7日、MEM、10％FBS、50g／mlアスコルビン酸、±刺激；第8〜14日、BGJb培地、50mM−GlyP（鉱質化を可能とするための無機リン酸塩源）。骨小結節の形成およびオステオカルシン分泌の終点分析を第14日に実施した。研究したすべてのBMPについての投与量−応答曲線に対する中間領域を証明する、この系におけるパイロット実験に基づいて、BMPの投与量を50ng／mlとして選択した。
【００６５】
実施例2：  アンチセンス処理および細胞培養
膜質骨形成の間にLMP−1の潜在的機能的役割を探査するために、LMP−1  mRNAの翻訳をブロックするためにアンチセンスオリゴヌクレオチドを合成し、グルココルチコイドにより開始される分化を行っている、二次骨芽細胞培養物を処理した。推定上の翻訳開始部位をスパンする25bpの配列（配列番号42）に対応する、高度に特異的なアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用して、RLMP発現の阻害を達成した。対照培養物にオリゴヌクレオチドを与えないか、あるいはセンスオリゴヌクレオチドを与えた。リポフェクタミンの存在（前インキュベーション）または非存在下に、実験を実行した。
【００６６】
簡単に述べると、22gのセンスおよびアンチセンスRLMPオリゴヌクレオチドをMEM中で室温において45分間インキュベートした。そのインキュベーション後、それ以上のMEMまたは前インキュベートしたリポフェクタミン／MEM（7％v／v；室温において45分間インキュベートした）を添加して、0.5Mのオリゴヌクレオチド濃度を達成した。生ずる混合物を室温において15分間インキュベートした。次いでオリゴヌクレオチド混合物を適当な培地、すなわち、MEM／アスコルビン酸塩／±Trmと混合して、0.1Mの最後オリゴヌクレオチド濃度を達成した。
【００６７】
細胞を適当なオリゴヌクレオチドの存在または非存在下に適当な培地（±刺激因子）とインキュベートした。リポフェクタミンと本来インキュベートした培養物に、4時間のインキュベーション（37℃；5％CO2）後、リポフェクタミンまたはオリゴヌクレオチドを含有しない培地を再供給した。すべての培養物、特にオリゴヌクレオチドを有する培養物を24時間毎に再供給して、オリゴヌクレオチドレベルを維持した。
【００６８】
LMP−1アンチセンスオリゴヌクレオチドは、BMP−6オリゴヌクレオチドの作用に類似して、鉱質化小結節の形成およびオステオカルシンの分泌を投与量依存的方法で阻害した。骨芽細胞分化におけるLMP−1アンチセンスブロックは外因的BMP−6の添加によりレスキューすることができないが、BMP−6アンチセンスオリゴヌクレオチドの阻害はBMP−6の添加でレスキューされた。さらに、この実験により、骨芽細胞分化経路においてBMP−6に関してLMP−1の上流の位置が確証された。また、LMP−1アンチセンスオリゴヌクレオチドは一次ラット骨芽細胞培養物における自発的骨芽細胞分化を阻害した。
【００６９】
実施例3：  鉱質化骨小結節の形成の定量
実施例1および2に従い調製したROB培養物を70％エタノール中で一夜固定し、フォン・コッサ（von  Kossa）銀染色で染色した。半自動化コンピューター化ビデオ画像を使用して、各ウェル中の小結節の計数および小結節の面積を定量した。Bonden他、Endocrinology、137（8）：3401−07（1996）。次いでこれらの値を分割して、面積／小結節の値を計算した。この自動化プロセスはマニュアル計数技術に対して有効とされ、0.92の相関係数を証明した（p＜0.000001）。各条件において5または6ウェルから計算した平均±平均の標準誤差（S.E.M.）として、すべてのデータを表す。各実験は異なる頭蓋冠調製物からの細胞を使用して少なくとも2回確証された。
【００７０】
実施例4：  オステオカルシン分泌の定量
下記の文献に記載されているように、我々の実験においてラットオステオカルシンのC末端のノナペプチドに対して発生させた単一特異的ポリクローナル抗体（Pab）を使用する競合ラジオイムノアッセイにより、培地中のオステオカルシンレベルを測定した：Nanes他、Endocrinology、127：588（1990）。簡単に述べると、ラクトペルオキシダーゼ法により1gのノナペプチドを1mCiの125I−Naでヨウ素化した。
【００７１】
200リットルのアッセイ緩衝液（0.02Mのリン酸ナトリウム、1mMのEDTA、0.001％のチメロサル、0.025％のBSA）を含有する管に、アッセイ緩衝液中の100  l／管の細胞培養物またはオステオカルシン標準（0〜12,000fmole）から採った培地を添加した。次いでPab（1：40,000；100  l）を添加し、次いでヨウ素化ペプチド（12,000cpm；100  l）を添加した。非特異的結合について試験した試料を同様に調製したが、抗体を含有しなかった。
【００７２】
700リットルのヤギ抗ウサギIgGを添加し、次いで4℃において18時間インキュベートすることによって、結合したPabおよび遊離Pabを分離した。試料を1200rpmｄｅ45分間遠心した後、上清をデカントし、沈澱をガンマカウンターで計数した。オステオカルシン値をfmole／100  lで報告し、次いでそれらの値を100で割ることによってpmole／ml培地（3日の産生）に変換した。各条件について5〜6ウェルについて三重反復実験の平均±S.E.M.として、値を表した。各実験は異なる頭蓋冠調製物からの細胞を使用して少なくとも2回確証された。
【００７３】
実施例5：  in vitro鉱質化に対するTrmおよびRLMPの作用
非刺激細胞培養系において、骨小結節の全体の産生に対するセンスまたはアンチセンスのオリゴヌクレオチドの明らかな作用はほとんど存在しなかった。しかしながら、ROBをTrmで刺激したとき、RLMPに対してアンチセンスのオリゴヌクレオチドは小結節の鉱質化を＞95％阻害した。オリゴヌクレオチド処理した培養物に外因的BMP−6を添加すると、RLMP−アンチセンス処理小結節の鉱質化をレスキューしなかった。
【００７４】
オステオカルシンは長い間骨鉱質化と同義であり、そしてオステオカルシンレベルは小結節産生および鉱質化と相関されてきている。RLMP−アンチセンスオリゴヌクレオチドはオステオカルシン産生を有意に減少させるが、アンチセンス処理培養物中の小結節計数は有意に変化しない。この場合において、外因的BMP−6の添加のみはRLMPアンチセンス処理培養物におけるオステオカルシンの産生を10〜15％だけレスキューした。これが示唆するように、RLMPの作用はBMP−6の下流でありかつBMP−6よりも特異的である。
【００７５】
実施例6：  RNAの収集および精製
4Mグアニジンイソチオシアネート（GIT）溶液を使用して、ROBの複製ウェル（6ウェルの培養皿中で実施例1および2に従い調製した）から細胞RNAを収集して、統計的トリプリケートを生じさせた。簡単に述べると、培養上清をウェルから吸引し、次いでウェルを0.6mlのGIT溶液／複製ウェル収集でオーバーレイした。GIT溶液の添加後、プレートを5〜10秒間撹拌した（できるだけ一定に）。それ以上プロセシングするまで、試料を−70℃において7日まで貯蔵した。
【００７６】
Sambrook他、Molecular  Cloning：A  Laboratory  Manual、第2版、chapter  7.19，Cold  Spring  Harbor  Press（1989）に従う標準方法をわずかに変更した方法により、RNA精製した。簡単に述べると、融解した試料に60リットルの2.0Mの酢酸ナトリウム（pH4.0）、550リットルのフェノール（水で飽和させた）および150リットルのクロロホルム：イソアミルアルコール（49：1）を添加した。渦形成した後、試料を遠心（10000×g；20分；4℃）し、水性相を新鮮な管に移し、600リットルのイソプロパノールを添加し、RNAを−20℃において一夜沈澱させた。
【００７７】
一夜インキュベートした後、試料を遠心（10000×g；20分）し、上清をおだやかに吸引した。ペレットを400リットルのDEPC処理水の中に再懸濁させ、フェノール：クロロホルム（1：1）で1回抽出し、クロロホルム：イソアミルアルコール（24：1）で抽出し、40リットルの酢酸ナトリウム（3.0M；pH5.2）および1.0mlの無水エタノールを添加した後、−20℃において一夜沈澱させた。細胞RNAを回収するために、試料を遠心（10000×g；20分）し、70％エタノールで1回洗浄し、5〜10分間空気乾燥し、20リットルのDEPC処理水の中に再懸濁させた。分光光度計で測定した光学密度から、RNA濃度を計算した。
【００７８】
実施例7：  逆転写−ポリメラーゼ連鎖反応
4リットルの5×MMLV−RT緩衝液、2リットルのdNTP、2リットルのdT17プライマー（10pmol／ml）、0.5リットルのRNAsin（40U／ml）および1リットルのMMLV−RT（200単位／l）を含有する管に、加熱した全RNA（10.5リットルの全体積のDEPC−H2O中の5g、65℃、5分間）を添加した。試料を37℃において1時間インキュベートし、次いで95℃において5分間インキュベートしてMMLV−RTを不活性化した。80リットルの水の添加により、試料を希釈した。
【００７９】
逆転写試料（5  l）を標準方法に従いポリメラーゼ連鎖反応に付した（50リットルの全体積）。簡単に述べると、水および適当量のPCR緩衝液、25mMのMgCl2、dNTP、グリセルアルデヒド3−ホスフェートデヒドロゲナーゼ（GAP、ハウスキーピング遺伝子）および／またはBMP−6）の前方向および逆方向プライマー、32PdCTP、およびTaqポリメラーゼを含有する管に試料を添加した。特記しない限り、プライマーを標準化して22サイクルで終始一貫して実験した（94℃、30秒；58℃、30秒；72℃、20秒）。
【００８０】
実施例8：  ポリアクリルアミドゲルの電気泳動（PAGE）およびホスホルイメイジャー分析によるRT−PCR産物のみは定量
RT−PCR産物に5  l／管の負荷色素を添加し、混合し、65℃に10分間加熱し、遠心した。10リットルの各反応を標準条件下にPAGE（12％ポリアクリルアミド：ビス；15V／ウェル；一定電流）に付した。次いでゲルをゲル保存緩衝液（10％v／vグリセロール、7％v／v酢酸、40％v／vメタノール、43％v／v蒸留水）中で30分間インキュベートし、1〜2時間真空乾燥（80℃）し、電子的に増強したリン光映像システムにより6〜64時間現像した。可視化されたバンドを分析した。計数／バンドをグラフにプロットした。
【００８１】
実施例9：  ディファレンシャルディスプレイPCR
RNAをグルココルチコイド（Trm、1nM）、加熱し、DNアーゼ処理した全RNA（10.5リットルの全体積のDEPC−H2O中の5g、65℃、5分間）で刺激した細胞から抽出し、実施例7に記載されているように逆転写したが、MMLV−RTプライマーとしてH−T11M（配列番号4）を使用した。生ずるcDNAを前述したようにPCR増幅したが、種々の商業的プライマーセット（例えば、H−T11M（配列番号4）およびH−AP−10（配列番号5）；Gen  Hunter  Corp.、テネシー州ナッシュビレ）を使用した。DNA配列決定ゲル上のゲル電気泳動により、放射能標識化PCRプライマーを分画した。電気泳動後、生ずるゲルを真空乾燥し、オートラジオグラフを一夜露出した。示差的に発現されたDNAを表すバンドをゲルから切除し、Conner他、Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA、88：278（1983）の方法により再増幅させた。PCR増幅の産物をベクターPCR−II（TAクローニングキット；InVitrogen、カリフォルニア州カールスバッド）の中にクローニングした。
【００８２】
実施例10：  UMR 106ラット骨肉腫細胞cDNAライブラリーのスクリーニング
UMR  106ライブラリー（2.5×1010pfu／ml）を寒天平板（LB底寒天）上に5×1010pfu／mlでプレートし、プレートを37℃において一夜インキュベートした。フィルター膜をプレート上に2分間オーバーレイした。次いでフィルターをプレハイブリダイゼーション緩衝液（2×PIPES［pH6.5］、5％ホルムアミド、1％SDSおよび100g／ml変性サケ精子DNA）中で42℃において2時間インキュベートした。260塩基対の放射能標識化プローブ（配列番号3；ランダムプライミングにより32P標識化された）を全ハイブリダイゼーション混合物／フィルターに添加し、次いで42℃において18時間ハイブリダイゼーションした。膜を室温において1回洗浄し（10分、1×SSC、0.1％SDS）し、55℃において3回洗浄した（15分、0.1×SSC、0.1％SDS）。
【００８３】
それらを洗浄した後、膜を前述したようにオートラジオグラフィーにより分析した。陽性クローンをプラーク精製した。第2フィルターを使用してこの手順を4分間反復して、擬似陽性を最小にした。プラーク精製したクローンをラムダSK（−）ファージミドとしてレスキューした。クローニングしたcDNAを前述したように配列決定した。
【００８４】
実施例11：  クローンの配列決定
クローニングしたcDNAインサートを標準法により配列決定した。Ausubel他、Current  Protocols  in  Molecular  Biology、Wiley  Interscience（1988）。簡単に述べると、適当な濃度の終結混合物、鋳型および反応混合物を適当なサイクルプロトコルに付す（95℃、30秒；68℃、30秒；72℃、60秒；×25）。停止混合物を添加して配列決定反応を停止させた。92℃において3分後、試料を変性6％ポリアクリルアミド配列決定ゲル（29：1アクリルアミド：ビス−アクリルアミド）上に負荷した。試料を60ボルト、一定電流において約4時間電気泳動させた。電気泳動後、ゲルを真空乾燥し、オートラジオグラフィーに付した。
【００８５】
オートラジオグラフをマニュアルで分析した。デフォルトパラメーターでセットしたBLASTnプログラムを使用してデータベース（NIH、National  Center  for  Biological  Information、マリイランド州ベセスダ、により維持される；http://www.ncbi.nlm.nih.gov/）に対して、生ずる配列をスクリーニングした。配列のデータに基づいて、新しい配列決定プライマーを調製し、遺伝子全体が配列決定されるまで、このプロセスを反復した。すべての配列を両方の向きで少なくとも3回確証した。
【００８６】
また、PCGENEソフトウェアパッケージ（バージョン16.0）を使用して、ヌクレオチド配列およびアミノ酸配列を分析した。下記のパラメーターを使用して、プログラムNALIGNにより、ヌクレオチド配列についての相同性百分率値を計算した：不一致ヌクレオチドの重量、10；不一致ギャップの重量、10；考慮する最大ヌクレオチド数、50；および考慮する最小ヌクレオチド数、50。
アミノ酸配列について、NALIGNにより、相同性百分率値を計算した。オープンギャップコストおよびユニットギャップコストの両方について10の値を選択した。
【００８７】
実施例12：  RLMP cDNAのクローニング
実施例9に記載するディファレンシャルディスプレイPCR増幅生成物は、ほぼ260塩基対の主要なバンドを含有した。この配列をを使用してラット骨肉腫（UMR  106）cDNAライブラリーをスクリーニングした。陽性クローンをネステッドプライマー分析に付して、全長のcDNAの増幅に必要なプライマー配列を得た（配列番号11、12、29、30および31）。それ以上の研究のために選択した陽性クローンの1つをクローン10−4と表示した。
【００８８】
ネステッドプライマー分析により決定した、クローン10−4中の全長のcDNAの配列分析は、クローン10−4がディファレンシャルディスプレイPCRにより同定されたオリジナルの260塩基対のフラグメントを含有することを示した。クローン10−4（配列番号1696塩基対；配列番号2）は、457アミノ酸を有するタンパク質をコードする1371塩基対のオープンリーディングフレームを含有する（配列番号1）。終止コドンTGAはヌクレオチド1444〜1446に位置する。ヌクレオチド単位1675〜1680におけるポリアデニル化シグナル、および隣接するポリ（A）+テイルは、3'非コーディング領域の中に存在した。
【００８９】
2つの潜在的N−グルコシル化部位、それぞれ、配列番号1中のアミノ酸位置113〜116および257〜259におけるAsn−Lys−ThrおよびAsn−Arg−Thrが存在した。2つの潜在的cAMP−およびcGMP−依存的プロテインキナーゼリン酸化部位、SerおよびThr、が、それぞれ、アミノ酸位置191および349に見出された。5つの潜在的プロテインキナーゼCリン酸化部位、アミノ酸位置3、115、166、219、442におけるSerまたはThrが存在した。1つの潜在的ATP／GTP結合性部位モチーフA（P−ループ）、Gly−Gly−Ser−Asn−Asn−Gly−Lys−Thrがアミノ酸位置272〜279に決定された。
【００９０】
さらに、2つの高度に保存された推定上のLIMドメインがアミノ酸位置341〜391および400〜451に見出された。この新しく同定されたラットcDNAクローン中の推定上のLIMドメインは、他の既知のLIMタンパク質のLIMドメインに対してかなりの相同性を示した。しかしながら、他のラットLIMタンパク質との全体の相同性は25％より低かった。RLMP（また、10−4と表示される）はヒトの不可解な（enigma）タンパク質（参照：米国特許第5,504,192）に対して78.5％の相同性を有したが、その最も近いラット相同体、それぞれ、CLP−36およびRIT−18に対してわずかに24.5％および22.7％のアミノ酸の相同性を有した。
【００９１】
実施例13. RLMP発現のノザンブロット分析
実施例1および2に従い調製した、ROBからの全RNAの30gを1％アガロース平坦ゲル中のホルムアルデヒドゲル電気泳動によりサイズで分画し、浸透圧によりナイロン膜に転移ブロットした。ランダムプライミングにより32P−dCTPで標識化した全長の10−4cDNAの600塩基対のEcoRIフラグメントで、ブロットをプロービングした。
ノザンブロット分析は、RLMPプローブとハイブリダイゼーションする1.7kbのmRNA種を示した。BMP−6に対して24時間暴露した後、RLMP  mRNAをROB中のほぼ3.7倍アップレギュレートした。BMP−2またはBMP−4刺激したROBにおいて24時間に、RLMP発現のアップレギュレーションは見られなかった。
【００９２】
実施例14：  統計的方法
各報告した小結節／オステオカルシンの結果について、代表的実験の5〜6ウェルからのデータを使用して平均±S.E.M.を計算した。各パラメーターについて最大値に対して正規化したデータをグラフで示して、小結節計数、鉱質化面積およびオステオカルシンを同時にグラフ化することができる。
各報告されたRT−PCR、RNアーゼ保護アッセイまたはウェスタンブロット分析について、代表的実験のトリプリケート試料からのデータを使用して平均±S.E.M.を決定した。グラフを第0日または陰性対照に対して正規化して示し、対照値を超えた倍数増加として表すことができる。
【００９３】
適当ならばボンフェロニのポスト−ホック多比較コレクションズ（post−hoc  multiple  comparison  corrections  of  Bonferroni）を使用する分散のワンウェー（one−way）解析により、統計的有意性を評価した。D.  V.  Huntsberger、″The  Analysis  of  Variance″、Elements  of  Statistical  Variance、P.  Billingsley（編者）、pp.  298−330、Allyn  &  Bacon  Inc.、マサチュセッツ州ボストン（1977）およびSigmastat、Jandel  Scientiffic、カリフォルニア州コルテマデラ。有意性についてのアルファレベルをp＜0.05として定義する。
【００９４】
実施例15：  ウェスタンブロット分析によるラットLIM鉱質化タンパク質の検出
下記の文献に記載されている方法に従い、ポリクローナル抗体を調製した：England他、Biochim.  Biophys.  Acta、623：171（1980）およびTimmer他、J.  Biol.  Chem.、268：24863（1993）。
HeLa細胞をpCMV2／RLMPでトランスフェトした。下記の文献に記載されている方法に従い、タンパク質をトランスフェクトされた細胞から収集した：Hair他、Leukemia  Research、20：1（1996）。下記の文献に記載されているように、自然RLMPのウェスタンブロット分析を実行した：Towbin他、Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA、76：4350（1979）。
【００９５】
実施例16：  ヒトPCR生成物に由来するラットLMP−ユニーク（RLMPU）の合成
ラットLMP−1  cDNAの配列に基づいて、前方向および逆方向PCRプライマー（配列番号15および16）を合成し、そしてユニーク223塩基対の配列をラットLMP−1  cDNAからPCR増幅させた。同一PCRプライマーを使用して、ヒトMG63骨肉腫細胞cDNAから同様なPCR生成物を単離した。
【００９６】
T−75フラスコ中で成長させたMG63骨肉腫細胞からRNAを収集した。培養上清を吸引により除去し、フラスコを3.0mlのGIT溶液でオーバーレイし、5〜10秒間撹拌し、生ずる溶液を1.5mlのエッペンドルフ管に移した（5管、0.6ml／管）。標準法をわずかに変更した方法によりRNA精製した、例えば、下記の文献を参照のこと：Sambrook他、Molecular  Cloning：A  Laboratory、chapter  7、p.  19、Cold  Spring  Harbor  Laboratory  Press（1989）およびBoden他、Endocrinology、138：2820−28（1997）。簡単に述べると、0.6mlの試料に60リットルの2.0Mの酢酸ナトリウム（pH4.0）、550リットルの水で飽和させたフェノールおよび150リットルのクロロホルム：イソアミルアルコール（49：1）を添加した。
【００９７】
それらの試薬を添加した後、試料を渦形成し、遠心（10000×g；20分；4℃）し、水性相を新鮮な管に移し、600リットルのイソプロパノールを添加し、RNAを−20℃において一夜沈澱させた。試料を遠心（10000×g；20分）し、上清をおだやかに吸引した。ペレットを400リットルのDEPC処理水の中に再懸濁させ、フェノール：クロロホルム（1：1）で1回抽出し、クロロホルム：イソアミルアルコール（24：1）で抽出し、40リットルの酢酸ナトリウム（3.0M；pH5.2）および1.0mlの無水エタノール中で−20℃において一夜沈澱させた。沈澱後、試料を遠心（10000×g；20分）し、70％エタノールで1回洗浄し、5〜10分間空気乾燥し、20リットルのDEPC処理水の中に再懸濁させた。光学密度からRNA濃度を計算した。
【００９８】
全RNA（10.5リットルの全体積のDEPC−H2O中の5g）を65℃に5分間）5分間加熱し、次いで4リットルの5×MMLV−RT緩衝液、2リットルのdNTP、2リットルのdT17プライマー（10pmol／ml）、0.5リットルのRNAsin（40U／ml）および1リットルのMMLV−RT（200単位／l）を含有する管に添加した。反応を37℃において1時間加熱した。その後、95℃において5分間加熱することによって、MMLV−RTを不活性化した。80リットルの水の添加により、試料を希釈した。
【００９９】
転写試料（5  l）を標準方法に従いポリメラーゼ連鎖反応に付した（50リットルの全体積）。Boden他、Endocrinology、138：2820−28（1997）；Ausubel他、″Quantitation  of  rare  DNAs  by  the  polymerase  chain  reactin″、Current  Protocols  in  Molecular、chapter  15.31−1、Wiley  &  Sons、ニュージャージイ州トレントン（1990）。簡単に述べると、水および適当量のPCR緩衝液（25mMのMgCl2、dNTP、前方向および逆方向（RLMPUについて；配列番号15および16）、32PdCTP、およびDNAポリメラーゼを含有する管に試料を添加した。
【０１００】
放射性バンド検出のために22サイクルそしてスクリーニングプローブとして使用するPCR生成物の増幅（94℃、30秒；58℃、30秒；72℃、20秒）のために33サイクルで終始一貫して実験するようにプライマーを設計した。
アガロースゲル精製したMG63骨肉腫由来PCR生成物の配列決定は、RLMPU  PCR生成物に対して95％より大きい配列の相同性を与えた。その配列をHLMPユニーク領域と表示する（HLMPU；配列番号6）。
【０１０１】
実施例17：  逆転写由来MG63 cDNAの配列決定
実施例7に記載されているように特異的プライマー（配列番号16および17）を使用するPCRにより、配列決定を実行した。717塩基対のMG63  PCR生成物をアガロースゲル精製し、所定のプライマー（配列番号12、15、16、17、18、27および28）を使用して配列決定した。配列は両方向において少なくとも2回確証された。MG63配列を互いに対して整列させ、次いで全長のラットLMP  cDNA配列に対して整列させて、部分的ヒトLMP  cDNA配列（配列番号7）を得た。
【０１０２】
実施例18：  ヒト心臓cDNAライブラリーの配列決定
ノザンブロット実験に基づいて、ヒト心臓筋肉を包含する、いくつかの異なる組織により、LMP−1は異なるレベルで発現されることが決定された。したがって、ヒト心臓cDNAライブラリーを検査した。このライブラリーを寒天平板（LB底寒天）上に5×104pfu／mlでプレートし、プレートを37℃において一夜成長させた。フィルター膜をプレート上に2分間オーバーレイした。その後フィルターを変性し、リンスし、UV架橋し、プレハイブリダイゼーション緩衝液（2×PIPES［pH6.5］、5％ホルムアミド、1％SDSおよび100g／ml変性サケ精子DNA）中で42℃において2時間インキュベートした。
【０１０３】
放射能標識化した、LMP−ユニークプローブ（32P、ランダムプライミング；配列番号6）を添加し、42℃において18時間ハイブリダイゼーションした。ハイブリダイゼーション後、膜を室温において1回洗浄し（10分、1×SSC、0.1％SDS）し、55℃において3回洗浄した（15分、0.1×SSC、0.1％SDS）。二重陽性プラーク精製心臓ライブラリーのクローンがオートラジオグラフィーにより同定され、これらを製造業者のプロトコルに従い（Stratagene、カリフォルニア州ラジョラ）ラムダファージミドとしてレスキューした。
【０１０４】
陽性クローンの制限消化は変化するサイズのcDNAインサートを生じた。600塩基対長さより大きいインサートを初期スクリーニングのために配列決定により選択した。それらのインサートを実施例11に記載する標準法により配列決定した。また、配列番号11〜14、16および27に対応するプライマーを使用して、1つのクローン、No.  7を自動化配列分析に付した。これらの方法により得られた配列は日常的に97〜100％の相同性であった。クローン7（心臓ライブラリーからの部分的ヒトLMP−1  cDNA；配列番号6）は、翻訳された領域においてラットLMP  cDNA配列に対して87％より大きい相同性を有する配列を含有した。
【０１０５】
実施例19：  全長のヒトLMP−1 cDNAの決定
MG63ヒト骨肉腫細胞cDNA配列およびヒト心臓cDNAクローン7のオーバーラップする領域を使用して、それらの2つの配列を整列させ、1644塩基対の完全なヒトcDNA配列を誘導した。PCGNENソフトウェアパッケージ中の1プログラムNALIGNを使用して、2つの配列を整列させた。2つの配列のオーバーラップする領域はほぼ360塩基対を構成し、これらの塩基対はMG63  cDNA（配列番号7）中のヌクレオチド672に単一ヌクレオチド置換を除外して完全な相同性を有し、クローン7は対応するヌクレオチド516（配列番号8）において「G」の代わりに「A」を有した。
【０１０６】
PCGNENの他のサブプログラムSEQINに従い、MG63骨肉腫cDNAクローンの「G」置換を使用して、2つの整列された配列を結合した。生ずる配列を配列番号9に示す。NALIGNを使用して、新規なヒト由来配列とラットLMP−1  cDNAとの整列を達成した。全長のヒトLMP−1  cDNA配列（配列番号9）は、ラットLMP−1  cDNA配列の翻訳された部分に対して87.3％相同性であった。
【０１０７】
実施例20：  ヒトLMP−1のアミノ酸配列の決定
ヒトLMP−1の推定上のアミノ酸配列をPCGNENサブプログラムTRANSLに従い決定した。配列番号9中のオープンリーディングフレームは457アミノ酸を含んでなるタンパク質（配列番号10）をコードする。PCGNENサブプログラムPalignを使用して、HLMP−2アミノ酸配列はラットLMP−1アミノ酸配列に対して94.1％相同性であることが見出された。
【０１０８】
実施例21：ヒトLMP cDNAの5プライム非翻訳領域の決定
cDNA末端（5'RACE）プロトコルの5'急速増幅を使用して、MG63全RNAのネステッドRT−PCRにより、MG63  5'cDNAを増幅した。この方法は、3'末端に2つのデジェネレイトヌクレオチド位置を有するロック−ドッキングオリゴ（dT）プライマーを使用する第1cDNA合成を包含した（Chenchik他、CLONTECHniques、X：5（1995）；Borson他、PC  Methods  Applic．、2：144（1993））。第2鎖合成は、Gubler他、Gene、25：263（1983）の方法に従い、大腸菌（Escherichia  coli）DNAポリメラーゼ、RNアーゼH、および大腸菌（E.  coli）DNAリガーゼのカクテルを使用して実行される。
【０１０９】
T4DNAポリメラーゼを使用して平滑末端をつくった後、二本鎖cDNAをフラグメント（5'−CTAATACGACTCACTATAGGGCTCGAGCGGCCGCCCGGGCAGGT−3'）（配列番号19）に結合した。RACEの前に、アダプター結合cDNAをマラソン（Marathon）RACE反応に適当な濃縮に希釈した（1：50）。次いでアダプター結合二本鎖cDNAを特異的にクローニングされる状態であった。
【０１１０】
センスプライマーとしてアダプター特異的オリゴヌクレオチド、5'−CCATCCTAATACGACTCACTATAGGGC−3'（AP1）（配列番号20）および実施例16に記載するユニーク領域（HLMPU）からの遺伝子特異的プライマー（GSP）を使用して、第1ラウンドのPCRを実行した。ネステッドプライマーGSP1−HLMPU（アンチセンス／逆方向プライマー）（配列番号23）およびGSP2−HLMPU（配列番号24）（参照：実施例16；センス／前方向プライマー）を使用して、PCRの第2ラウンドを実行した。
【０１１１】
抗体仲介であるが、そうでなければ標準的な、ホットスタートプロトコルを利用する商業的キット（Advantage  cDNAコアキット；Clone  Tech  Laboratories  Inc.、カリフォルニア州パロアルト）を使用して、PCRを実行した。MG63  cDNAについてのPCR条件は下記の条件を包含した：初期ホットスタート変性（94℃、60秒）、次いで94℃、30秒；60℃、30秒；68℃、4分；30サイクル。第1ラウンドのPCR生成物はほぼ750塩基対長さであったが、ネステッドPCR生成物はほぼ230塩基対であった。第1ラウンドのPCR生成物を線状化pCR2.1ベクター（3.9kb）の中にクローニングした。M13前方向および逆方向プライマー（配列番号11；配列番号12）を使用して、インサートを両方向に配列決定した。
【０１１２】
実施例22：  5つのプライムUTRを使用する全長のヒトLMP−1 cDNAの決定
オーバーラップするMG63ヒト骨肉腫細胞cDNA  5'−UTR配列（配列番号21）、MG63  717塩基対の配列（実施例17；配列番号8）およびヒト心臓cDNAクローン7配列（実施例18）を整列させて、1704塩基対（配列番号22）の新規なヒトcDNA配列を誘導した。NALIGN（PCGNENおよびOmiga  1.0の両方、Intelligenetics）を使用して、整列を達成した。オーバーラップする配列は、100％の相同性を有するほぼ全体の717塩基対の領域（実施例17）を構築した。SEQINを使用して、整列させた配列の結合を達成した。
【０１１３】
実施例23：  LIMタンパク質発現ベクターの構築
実施例17および18に記載する配列を使用して、pHIS−5ATG  LMP−1s発現ベクターの構築した。717塩基対のクローン（実施例17；配列番号7）をClaIおよびEcoRVで消化した。小さいフラグメント（約250塩基対）をゲル精製した。クローン7（実施例18；配列番号8）をClaIおよびXbaIで消化し、1400塩基対のフラグメントをゲル精製した。単離された250塩基対および1400塩基対の制限フラグメントを結合して、約1650塩基対のフラグメントを形成した。
【０１１４】
クローン7において単一ヌクレオチド置換（717塩基対のPCR配列およびそのオリジナルラット配列に関して）のために、翻訳された塩基対672における停止コドンが生じた。この停止コドンのために、トランケーテッド（短い）タンパク質がコード化された、それゆえLMP−1sと名前した。これは発現ベクター（配列番号32）において使用された構築物であった。配列番号32と5'RACE配列（配列番号21）との整列により、5'UTRを有する全長のcDNA配列（配列番号33）をつくった。次いでLMP−1sのアミノ酸配列（配列番号34）は223アミノ酸のタンパク質として推定され、ウェスタンブロット（実施例15におけるように）により約23.7kDにおいて展開することによって確証された。
【０１１５】
pHis−ATGベクター（InVitrogen、カリフォルニア州カールスバッド）をEcoRVおよびXbaIで消化した。このベクターを回収し、次いで1650塩基対の制限フラグメントを線状化pHis−ATGの中に結合させた。結合した産物をクローニングし、増幅した。このpHis−ATG−LMP−1s発現ベクター、またインサートHLMP−1sを有するpHis−Aと表示する、を、標準方法により精製した。
【０１１６】
実施例24：  LMP発現ベクターを使用するin vitro骨小結節の形成および鉱質化の誘導
ラット頭蓋冠細胞を実施例1に従い単離し、二次培養において成長させた。実施例1に記載されているように、培養物を刺激しないか、あるいはグルココルチコイド（GC）で刺激した。スーパーフェクト試薬（Superfect  Reagent）（Qiagen、カリフォルニア州バレンシア）トランスフェクションプロトコルの変法を使用して、3g／ウェルの各ベクターを実施例25に従う二次ラット頭蓋冠骨芽細胞培養物の中にトランスフェクトした。
【０１１７】
実施例3に記載されているように、フォン・コッサ染色により鉱質化小結節を可視化した。ヒトLMP−1s遺伝子産物の過剰発現単独は、in  vitro骨小結節の形成（約203小結節／ウェル）を誘導した。小結節のレベルは、GC陽性対照により誘導されたレベル（約412小結節／ウェル）のほぼ50％であった。他の陽性対照はpHisA−LMP−Rat発現ベクター（約152小結節／ウェル）およびpCMV2／LMP−Rat−Fwd発現ベクター（約206小結節／ウェル）を包含したが、陰性対照はpCMV2／LMP−Rat−Rev発現ベクター（約2小結節／ウェル）および未処理（NT）プレート（約4小結節／ウェル）を包含した。これらのデータが証明するように、ヒトcDNAは少なくともラットcDNAと同様に骨誘導性であった。この効果は、多分発現ベクターの次善の投与量ために、GC刺激を使用して観測された効果より低かった。
【０１１８】
実施例25：  in vitroおよびin vivoにおけるLMP誘導細胞分化
37℃においてNotIおよびApaIでクローンを二重消化することによって、クローン10−4中のラットLMP  cDNA（実施例12参照）をベクターから切除した。ベクターpCMV2MCS（InVitrogen、カリフォルニア州カールスバッド）を同一制限酵素で消化した。クローン10−4からの線状cDNAフラグメントおよびpCMV2の両方をゲル精製し、抽出し、T4リガーゼで結合した。結合したDNAをゲル精製し、抽出し、増幅のための大腸菌（E.  coli）JM109細胞を形質転換するために使用した。陽性寒天コロニーを取り上げ、NotIおよびApaIで消化し、制限消化物をゲル電気泳動により検査した。ショック培養物を陽性クローンから調製した。
【０１１９】
使用した制限酵素がXbaIおよびHindIIIである以外、同様な方法において、逆方向ベクターを調製した。これらの制限酵素を使用したので、クローン10−4からのLMP  cDNAフラグメントをpRc／CMV2の中に逆（すなわち、翻訳不可能な）方向に挿入した。産生した組換えベクターをpCMV2／RLMPと表示する。
【０１２０】
適当な体積のpCMV10−4（60nMの最終濃度は最適である［3g］；この実験のために、0〜600nM／ウェル［0〜30g／ウェル］の範囲の最終濃度は好ましい）を最小イーグル培地（MEM）に450リットルの最終体積に再懸濁させ、10秒間撹拌した。スーパーフェクト（Superfect）を添加し（7.5  l／mlの最後溶液）、この溶液を10分間撹拌し、次いで室温において10分間インキュベートした。このインキュベーション後、10％PBS（1ml／ウェル；6ml／プレート）を補充したMEMを添加し、ピペッティングにより混合した。
【０１２１】
次いで生ずる溶液を洗浄したROB培養物上にすばやくピペットで取った（1ml／ウェル）。培養物を37℃において5％CO2を含有する加湿雰囲気中で2時間インキュベートした。その後、細胞を無菌PBSでおだやかに1回洗浄し、適当な標準のインキュベーション培地を添加した。
pCMV10−4で誘導したすべてのラット細胞培養物における骨小結節の有意な形成を結果は証明した。例えば、pCMV10−4でトランスフェトした細胞は429小結節／ウェルを産生した。Trmに対して暴露した、陽性対照培養物は、460小結節／ウェルを産生した。対照的に、処理しなかった、陰性対照培養物は、1小結節／ウェルを産生した。同様に、培養物をpCMV10−4（逆方向）でトランスフェトしたとき、小結節は観測されなかった。
【０１２２】
新たなin vivo骨形成を証明するために、4〜5週齢の正常ラット（mu／＋；劣性無胸腺状態について異種）の後脚から骨髄を吸引した。吸引した骨髄細胞をアルファMEM中で洗浄し、遠心し、そして10mMのTris（pH7.4）中の0.83％NH4Clの中にペレットを再懸濁させることによって赤血球を溶解した。残りの骨髄細胞をMEMを3回洗浄し、9gのpCMV−LMP−1s（前方向または逆方向）／3×106細胞で2時間トランスフェクトした。次いでトランスフェトした細胞をMEMで2回各し、3×107細胞／mlの濃度に再懸濁させた。
【０１２３】
無菌ピペットを介して、細胞懸濁液（100  l）を、無菌2×5mmのI型ウシコラーゲンディスク（Sulzer  Orthopaedics、コロラド州ウィートリッジ）に適用した。ディスクを4〜5週齢の無胸腺ラット（mu／mu）の頭蓋、胸部、腹または背中の脊椎上の皮下に外科的に移植した。動物を3〜4週に殺し、この時間においてディスクまたは外科区域を切除し、70％エタノール中で固定した。固定した検体をラジオグラフィーにより分析し、ゴールドナー・トリクローム（Goldner  Tichrome）で染色した5mm厚さの切片について、カルシウム除去しない組織学的実験を性能した。また、コラーゲンディスクの代わりに失活（グアニジン抽出）無機質除去した骨基質（Osteotech、ニュージャージイ州シュレウスブリイ）を使用して、実験を実行した。
【０１２４】
LMP−1sトランスフェトした骨髄細胞を含有するオリジナルコラーゲンディスクの形態に順応する、高いレベルの鉱質化骨の形成がラジオグラフィーにより証明された。陰性対照（翻訳されたタンパク質をコードしないLMP−1s  cDNAの逆方向バージョンでトランスフェトした細胞）において、鉱質化骨の形成は観測されず、そして担持の吸収は十分に進行しているように見えた。
LMP−1sトランスフェトした移植片において、骨芽細胞でライニングされた新しい骨梁が組織学的に明らかにされた。陰性対照において、担体の部分的吸収と一緒に骨は見られなかった。
【０１２５】
無胸腺ラットにおいて腰椎と胸椎との間で交互する部位に、18組（9つの陰性対照pCMV−LMP−REVおよび9つの実験のpCMV−LMP−1s）の移植片を加える、それ以上の実験のラジオグラフィーは、椎骨間で骨形成（脊椎固定）を示す0／9陰性対照移植片を証明した。すべての9つのpCMV−LMP処理した移植片は、脊椎間の充実骨固定を示した。
【０１２６】
実施例26：  実施例2および3において証明された配列からのpHIS−5'ATG LMP−1s発現ベクターの合成
717塩基対のクローン（実施例17）をClaIおよびEcoRV（New  England  Biologicals、マサチュセッツ州、シティ）で消化した。クローンNo.  7（実施例18）をClaIおよびXbaIで消化した。1400塩基対のフラグメントをその消化物からゲル精製した。単離された250塩基対および1400塩基対のcDNAフラグメントを標準法により結合して、約1650bpのフラグメントを形成した。
【０１２７】
pHis−Aベクター（InVitrogen）をEcoRVおよびXbaIで消化した。線状化されたベクターを回収し、キメラ1650塩基対のcDNAフラグメントに結合した。結合した産物を標準法によりクローニングし、増幅し、pHis−A−5'ATG  LMP−1s発現ベクター、またインサートヒトLMP−1sを有するベクターpHis−Aと命名する、は、以前に記載されているようにATCCに受託された。
【０１２８】
実施例27：  pHis−A−5'ATG LMP−1s発現ベクターを使用するin vitro骨小結節の形成および鉱質化の誘導
ラット頭蓋冠細胞を実施例1に従い単離し、二次培養において成長させた。実施例1に従い、培養物を刺激しないか、あるいはグルココルチコイド（GC）で刺激した。実施例25に記載されているように、培養物を3gの組換えpHis−AベクターDNA／ウェルでトランスフェトした。実施例3に記載されているように、フォン・コッサ染色により鉱質化小結節を可視化した。
【０１２９】
ヒトLMP−1s遺伝子産物の過剰発現単独（すなわち、GCで刺激しない）は、in  vitro骨小結節の有意な形成（約203小結節／ウェル）を誘導した。これは、GC陽性対照に対して暴露された細胞により産生された量（約412小結節／ウェル）のほぼ50％である。pHisA−LMP−Rat発現ベクター（約152小結節／ウェル）およびpCMV2／LMP−Rat−Fwd発現ベクター（約206小結節／ウェル）でトランスフェトした培養物を使用して、同様な結果が得られた。
【０１３０】
対照的に、陰性対照pCMV2／LMP−Rat−Rev発現ベクターは（約2小結節／ウェル）を生じたが、未処理プレートにおいてほぼ約4小結節／ウェルが見られた。これらのデータが証明するように、ヒトLMP−1  cDNAはこのモデルシステムにおいて少なくともラットLMP−1  cDNAと同様に骨誘導性であった。この実験における効果はGC刺激を使用して観測された効果より低かったが、あるものにおいて、効果は匹敵するものであった。
【０１３１】
実施例28：  LMPは可溶性骨誘導因子の分泌を誘導する
実施例24に記載されているようにラット頭蓋冠骨芽細胞培養物におけるRLMP−1またはHLMP−1sの過剰発現は、陰性対照において観測されるよりも有意に大きい小結節形成を生じた。LIM鉱質化タンパク質の作用メカニズムを研究するために、コンディショニングされた培地を異なる時点において収集し、10×に濃縮し、滅菌濾過し、新鮮な血清を含有する培地中でそのもとの濃度に希釈し、トランスフェクトしない細胞に4日間適用した。
【０１３２】
第4日においてRLMP−1またはHLMP−1sでトランスフェトした細胞から収集したコンディショニングされた培地は、小結節形成の誘導において、トランスフェトした細胞におけるRLMP−1の直接的過剰発現とほぼ同程度に有効であった。逆方向においてRLMP−1またはHLMP−1sでトランスフェトした細胞からのコンディショニングされた培地は、小結節形成に対して見掛けの効果をもたなかった。また、第4日より前にLMP−1でトランスフェトした細胞から収集したコンディショニングされた培地は小結節形成を誘導しなかった。これらのデータが示唆するように、LMP−1の発現は可溶性因子の合成および／または分泌を引き起こし、この因子はトランスフェクション後4日まで有効量で培地の中に出現しなかった。
【０１３３】
rLMP−1の過剰発現は培地の中への骨誘導因子の分泌を生じたので、ウェスタンブロット分析を使用してLMP−1タンパク質が培地の中に存在するかどうかを決定した。LMP−1に対して特異的な抗体（QDPDEE）を使用してrLMP−1タンパク質の存在を評価し、慣用手段により検出した。LMP−1タンパク質は培養の細胞層の中にのみ見出され、そして培地の中に検出されなかった。
【０１３４】
標準的25％および100％硫酸アンモニウムカットおよび引き続くDE−52アニオン交換バッチクロマトグラフィー（100mMまたは500mM  NaCl）により、骨誘導性可溶性因子を部分的に精製した。高硫酸アンモニウム、高NaClの画分において、すべての活性が観測された。このような局在化は、培地のコンディショニングに関係する単一因子の可能性と一致する。
【０１３５】
実施例29：  低い投与量のアデノウイルスにより仲介される腰椎脊椎固定における遺伝子治療
この研究において、正常、すなわち、免疫コンピテント、ウサギにおいて脊椎固定を促進するためにLMP−1  cDNA（配列番号2）のアデノウイルス送達の最適投与量を決定した。
Adeno−QuestTM（Quantum  Biotechnologies，Inc.、モントリオール）を使用してCMVプロモーターにより推進されたLMP−1  cDNA（配列番号2）を用いて、複製欠如ヒト組換えアデノウイルスを構築した。商業的に入手可能な（Quantum  Biotechnologies，Inc.、モントリオール）β−ガラクトシダーゼ遺伝子含有組換えアデノウイルスを対照として使用した。
【０１３６】
最初に、in  vitro投与量応答実験を実行して、0.025、0.25、2.5、または25プラーク形成単位（pfu）のウイルス／細胞の感染多重度（「MOI」）において60分のトランスダクションにより、ラット頭蓋冠骨芽細胞培養物中で骨分化を誘導するために最適なアデノウイルス送達LMP−1（「AdV−LMP−1」）濃度を決定した。陽性対照培養物を109Mのグルココルチコイド（「GC」）に対して7日間暴露することによって分化させた。陰性対照培養物を未処理のままにした。第14日に、培養物のフォン・コッサ染色後、鉱質化骨の数を計数し、培地の中に分泌されたオステオカルシンのレベルをラジオイムノアッセイ（平均±SEM）により測定した。
【０１３７】
この実験の結果を表２に示す。未処理陰性対照培養物において自発的小結節は本質的に形成しなかった。このデータが示すように、0.25pfu／細胞に等しいMOIは骨小結節を骨誘導するために最も有効であり、陽性対照（GC）に匹敵するレベルを達成した。これより低いおよび高いレベルのアデノウイルスは有効性が低かった。
【０１３８】
【表２】
0004615736.tif 000003
【０１３９】
次いでin  vivo実験を実行して、最適なin  vitro投与量が骨格的に成熟したニュージーランド白ウサギにおいて横突間突起脊椎固定を促進することができるかどうかを決定した。9匹のウサギを麻酔し、18ゲージの針を使用して顆間切痕を通して遠位大腿から3ccの骨髄を吸引した。次いでバッフィーコートを単離し、AdV−LMP−1を使用する10分のトランスダクションを実行し、細胞を移植のために手術室に戻した。横方向突起の脱皮質化およびAdV−LMP−1（MOI＝0.4）またはAdV−BGal（MOI＝0.4）でトランスデュースした8〜15×106の自家有核バッフィコート細胞を含有する担体（ウサギ失活骨基質またはコラーゲンスポンジ）の挿入を使用して、単一レベルの後横方向腰椎脊椎間接固定を実行した。5週後ウサギを安楽死させる、脊椎固定をマニュアル触感、普通のX線、CTスキャン、およびカルシウム除去しない組織学により、脊椎固定を評価した。
【０１４０】
AdV−LMP−1を添加した脊椎固定部位は、すべての9匹のウサギにおいて、固体状、連続的脊椎固定塊を誘導する。対照的に、AdV−BGal、または低い投与量のAdV−LMP−1（MOI＝0.04）を与えた部位は骨をほとんど、あるいはまったく作らず、担体単独（＜40％）に匹敵する割合で脊椎固定を生じた。これらの結果はマニュアル触感、CTスキャン、および組織学により評価した結果と一致した。しかしながら、普通のラジオグラフは、特に対照部位の中に、存在する骨の量を時には過大評価した。LMP−1  cDNA送達および骨誘導は、試験した担体物質の両方で成功した。アデノウイルスベクターに対する全身的または局所免疫応答の証拠は存在しなかった。
【０１４１】
非常に挑戦的である、前に確認したウサギ脊椎固定モデルにおける、終始一貫した骨誘導を、これらのデータは証明する。さらに、手術内ex vivo遺伝子トランスダクション（10分）を用いる自家骨髄細胞を使用するプロトコルは、一夜トランスダクションまたは培養における数週間の細胞拡大を必要とする他の方法よりも、いっそう臨床的に可能な手順である。さらに、組換えアデノウイルスの最も有効な投与量（MOI＝0.25）は、他の遺伝子治療の用途において報告された投与量（MOI＝40〜500）よりも実質的に低かった。
【０１４２】
これはLMP−1が細胞内シグナリング分子であり、強力なシグナル増幅カスケードを有することができるという事実のためであると、我々は考える。そのうえ、細胞培養において骨を誘導したAdV−LMP−1の同一濃度はin  vivoにおいて有効であるという観察は、また、細胞培養から動物実験に並進するとき、他の成長因子の投与量の増加が通常必要とすることが与えられると、驚くべきことであった。総合すると、これらの観察が示すように、LMP−1  cDNAを送達するためにアデノウイルスを使用して局所的遺伝子治療は可能であり、そして要求される低い投与量はアデノウイルスベクターに対する免疫応答の陰性効果を最小とするようである。
【０１４３】
実施例30：  骨をつくるLMP−1 cDNAを使用する遺伝子治療のための末梢静脈血有核細胞（バッフィーコート）の使用
4匹のウサギにおいて、トランスデュースした細胞が骨髄よりむしろ静脈血からのバッフィーコートであった以外、前述したように（実施例29）脊椎固定外科手術を実行した。これらの細胞をアデノ−LMPまたはpHIS−LMPプラスミドでトランスフェクトし、そしてこれらの細胞は骨髄細胞を使用したときと同等の有望な結果を有した。遺伝子デリバリーのために通常の静脈血球を使用するという発見は、遺伝子治療を臨床的にいっそう可能とする。なぜなら、それは一般的麻酔下の痛い骨髄収集を回避し、出発物質の1ml当たり2倍以上の細胞を生ずるからである。
【０１４４】
実施例31：  ヒトLMP−1スプライス変異型の単離
イントロン／エクソンmRNA転写スプライス変異型は、シグナルトランスダクションおよび細胞／組織発生において、比較的普通の調節メカニズムである。種々の遺伝子のスプライス変異型は、タンパク質−タンパク質、タンパク質−DNA、タンパク質−RNA、およびタンパク質−基質の相互作用を変更することが示された。また、スプライス変異型は遺伝子発現のための組織特異性を制御することができ、種々の組織における異なる形態（したがって融合物）の発現を可能とする。スプライス変異型は細胞において普通の調節現象である。LMPスプライス変異型は他の組織、例えば、神経再生、筋肉再生、または他の組織の発生において効果を生成することができる。
【０１４５】
ヒト心臓cDNAライブラリーをHLMP−1配列のスプライス変異型についてスクリーニングするために、配列番号22の切片に対応する複数のPCRプライマーを調製した。標準技術を使用して合成した、前方向プライマーは、配列番号22のヌクレオチド35〜54に対応する。それは下記の配列を有する：
5'  GAGCCGGCATCATGGATTCC  3'（配列番号35）
配列番号22のヌクレオチド820〜839の逆方向相補的である、逆方向プライマー下記の配列を有する：
5'  GCTGCCTGCACAATGGAGGT  3'（配列番号36）
【０１４６】
前方向および逆方向PCRプライマーを使用して、標準技術により、94℃、30分間、64℃30秒、および72℃、1分のサイクリングプロトコル、30回の反復、次いで10分の72℃におけるインキュベーションに従い、HLMP−1に類似する配列についてヒト心臓cDNA（ClonTech、カタログNo.  7404−1）をスクリーニングした。増幅cDNA配列をゲル精製し、配列決定のためのエモリイDNA配列コアファシリティ（Meory  DNA  Sequence  Core  Facility）に提出された。クローンを標準技術に従い配列決定し、配列をPCGNEN（Intelligenetics；プログラムSEQUINおよびNALIGN）により検査して配列番号22に対する相同性を決定した。次いでインテリジェネティクスのプログラムTRANSLを使用して、配列番号22に比較して推定上のオールタネイティブスプライス部位を有する、2つの相同的ヌクレオチド配列をそれらのそれぞれのタンパク質産物に翻訳した。
これらの2つの新規なcDNA配列の1つ（配列番号37）は、1465bpを含んでなる：
【０１４７】
【表３】
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【０１４８】
【表４】
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【０１４９】
119bpのフラグメントの欠失（＊間）および17bpのフラグメントの付加（下線）により引き起こされるリーディングフレームシフトは、下記の誘導されたアミノ酸配列（配列番号38）を有するトランケーテッド遺伝子産物を生ずる：
【０１５０】
【表５】
0004615736.tif 000006
【０１５１】
この423アミノ酸のタンパク質は、上に描写したヌクレオチド変化のために、際立たせた領域（アミノ酸94〜99）における配列を除外して、配列番号10に示すタンパク質に対して100％の相同性を証明する。
第2の新規なヒト心臓cDNA配列（配列番号39）は、1575bpを含んでなる：
【０１５２】
【表６】
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【０１５３】
【表７】
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【０１５４】
【表８】
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【０１５５】
17bpのフラグメントの付加（ボールドフェース、イタリックおよび下線が引かれている）により引き起こされるリーディングフレームシフトは、位置565〜567（下線が引かれている）において初期翻訳停止コドンを生ずる：
誘導されたアミノ酸配列（配列番号40）は、153アミノ酸から成る：
【０１５６】
【表９】
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このタンパク質は、ヌクレオチド配列に描写する17bpのフラグメントの付加がフレームシフトを生ずる、アミノ酸94まで配列番号10に対して100％の相同性を証明する。アミノ酸94〜153にわたって、タンパク質は配列番号10に対して相同性ではない。ヌクレオチド配列に描写する初期停止コドンのために、配列番号10中のアミノ酸154〜457は存在しない。
【０１５７】
実施例32：  ゲノムHLMP−1ヌクレオチド配列
出願人は、HLMP−1発現に関連する推定上の調節因子を包含する、HLMP−1をコードするゲノムDNA配列を同定した。全体のゲノム配列は配列番号41に示されている。この配列はAC023788（クローンRP11−564G9）、Genome  Sequencing  Centr、Washington  University  School  of  Medicine、ミゾリー州セントルイス、に由来した。
【０１５８】
HLMP−1の推定上のプロモーター領域は、配列番号41中のヌクレオチド2,660〜8,733をスパンする。この領域は、なかでも、少なくとも10の潜在的グルココルチコイド応答因子（「GRE」）（ヌクレオチド6148−6153、6226−6231、6247−6252、6336−6341、6510−6515、6552−6557、6727−6732、6752−6757、7738−7743および8255−8260）、ショウジョウバエ（Drosophila）デカペンタプレジック（decapentaplegic）（「SMAD」）結合性因子に対する母（Mothers）に対して相同的な12の潜在的Sma−2（ヌクレオチド3569−3575、4552−4558、4582−4588、5226−5232、6228−6234、6649−6655、6725−6731、6930−6936、7379−7384、7738−7742、8073−8079、および8378−8384）、および3つのTATAボックス（ヌクレオチド5910−5913、6932−6935、および7380−7383）を含んでなる。
【０１５９】
3つのTATAボックス、GREのすべて、およびSMAD結合性因子（「SBE」）の8つは配列番号41中のヌクレオチド5,841〜8,733をスパンする領域においてグラフ化されている。これらの調節因子は、例えば、骨形成プロセスに関係するタンパク質をコードする外因的ヌクレオチド配列の発現を調節する。これは骨の形成および修復に関係する治療因子または遺伝子、ならびに組織の分化および発生に関連する因子または遺伝子の全身的投与を可能とするであろう。
【０１６０】
推定上の調節因子に加えて、HLMP−1をコードするヌクレオチド配列に対応する13のエクソンが同定された。これらのエクソンは配列番号41中の下記のヌクレオチドをスパンする：
【表１０】
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【０１６１】
HLMP−2において、ヌクレオチド14887〜14904をスパンする、他のエクソン（エクソン5A）が存在する。
すべての引用した刊行物および特許は引用することによって本明細書の一部とされる。
前述の明細書は、例示の目的で提供された実験とともに、本発明の原理を教示するが、当業者は認識するように、本発明の真の範囲から逸脱しないで種々の変化および変更が可能である。
【配列表】
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