Polypeptide cartilage-inducing factor in the bone |
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申请号 | JP15527085 | 申请日 | 1985-07-16 | 公开(公告)号 | JPH0794474B2 | 公开(公告)日 | 1995-10-11 |
申请人 | セルトリックス ファーマスーティカルズ インク; | 发明人 | セイド・セイエデイン; トマス・トマス; | ||||
摘要 | Two polypeptide factors that are found in bone and that have chondrogenic/osteogenic activity and TGF- beta activity are described. Each has a molecular weight of approximately 26,000 daltons by SDS-PAGE. Each reduces to a single polypeptide indicating that the factors are probably homodimers. One has an N-terminal sequence identical to that of human placenta-derived TGF- beta , whereas the other has an N-terminal sequence that is different from that of TGF- beta derived from human placenta. The two factors are purified to homogeneity using RP-HPLC or acetic acid-urea gel electrophoresis. | ||||||
权利要求 | 【請求項1】(a)哺乳類の骨に存在し、(b)軟骨形成を誘発するための共同因子であり、(c)TGF−βアッセイで活性を示し、(d)SDS−PAGEで測定した分子量が約26,000ダルトンの二量体であって、(e)前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Ala−Ala−Tyr−Cys−Phe−Arg−Asn− Val−Gln−Asp−Asn−Cys−Cys−Leu−Arg−Pro−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Lys−Arg−Asp−Leu−Gly−Trp− を有することを特徴とする、ポリペプチド軟骨誘導因子。 【請求項2】前記骨が牛骨であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の因子。 【請求項3】(a)哺乳類の骨に存在し、(b)軟骨形成を誘発するための共同因子であり、(c)TGF−βアッセイで活性を示し、(d)SDS−PAGEで測定した分子量が約26,000ダルトンの二量体であって、(e)前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Ala−Ala−Tyr−Cys−Phe−Arg−Asn− Val−Gln−Asp−Asn−Cys−Cys−Leu−Arg−Pro−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Lys−Arg−Asp−Leu−Gly−Trp− を有するポリペプチド軟骨誘導因子を少くとも含むことを特徴とする軟骨形成及び骨形成誘導用移植組成物。 【請求項4】前記骨が牛骨であることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の移植組成物。 【請求項5】(a)哺乳類の骨に存在し、(b)軟骨形成を誘発するための共同因子であり、(c)TGF−βアッセイで活性を示し、(d)SDS−PAGEで測定した分子量が約26,000ダルトンの二量体であって、(e)前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Ala−Ala−Tyr−Cys−Phe−Arg−Asn− Val−Gln−Asp−Asn−Cys−Cys−Leu−Arg−Pro−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Lys−Arg−Asp−Leu−Gly−Trp− を有するポリペプチド軟骨誘導因子を少くとも含み、該因子の活性化試剤又は共同因子を含まないことを特徴とする結合組織沈着促進用移植組成物。 【請求項6】前記骨が牛骨であることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の移植組成物。 【請求項7】(a)哺乳類の骨に存在し、軟骨形成を誘発するための共同因子であり、TGF−βアッセイで活性を示し、SDS−PAGEで測定した分子量が約26,000ダルトンの二量体であって、前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Ala−Ala−Tyr−Cys−Phe−Arg−Asn− Val−Gln−Asp−Asn−Cys−Cys−Leu−Arg−Pro−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Lys−Arg−Asp−Leu−Gly−Trp− を有するポリペプチド軟骨誘導因子を少くとも含み、さらに、 (b)TGF−β活性化試剤を含むことを特徴とする、正常な動物細胞の増殖促進用組成物。 【請求項8】前記骨が牛骨であることを特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の組成物。 【請求項9】(a)無機成分を除去した骨を非繊維状蛋白質を可溶化するカオトロピズム抽出剤で処理し、 (b)工程(a)からの抽出物をゲルろ過して分子量1 0,000〜40,000ダルトンの蛋白質を含むフラクションを回収し、 (c)工程(b)からのフラクションをpH約4.5〜5.5の変性条件下でカルボキシメチルセルロース・カチオン交換体に吸着させ、 (d)前記吸着フラクションを濃度勾配をつけた塩化ナトリウム溶液を使って前記カチオン交換体から溶出し、 (e)塩化ナトリウム濃度約150〜250mMで溶出する工程(d)の溶出物をRP−HPLC又は非変性ゲル電気泳動に供し、そして (f)RP−HPLC又は非変性ゲル電気泳動からポリペプチド軟骨誘導因子を回収する工程から成ることを特徴とする、哺乳類の骨に存在し、軟骨形成を誘発するための共同因子であり、TGF−βアッセイで活性を示し、SDS−PA GEで測定した分子量が約26,000ダルトンの二量体であるポリペプチド軟骨誘導因子を骨から単離する方法。 【請求項10】前記ポリペプチド軟骨誘導因子の前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Thr−Asn−Tyr−Cys−Phe−Ser(Ser) Thr−Glu−Lys−Asn−Cys−Cys−Val−Arg−Gln−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Arg−Lys−Asp−Leu−Gly−Trp− を有することを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の方法。 【請求項11】前記ポリペプチド軟骨誘導因子の前記二量体の各々の鎖が以下に示すN末端配列 Ala−Leu−Asp−Ala−Ala−Tyr−Cys−Phe−Arg−Asn− Val−Gln−Asp−Asn−Cys−Cys−Leu−Arg−Pro−Leu− Tyr−Ile−Asp−Phe−Lys−Arg−Asp−Leu−Gly−Trp− を有することを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の方法。 |
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说明书全文 | 【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は蛋白質化学、さらに詳しくは骨中に存在する軟骨形成誘導用の因子で、β型形質転換成長因子(TGF− (技術的背景) ヒト血小板、ヒト胎盤、及びウシ腎臓由来のTGF−βが国際特許出願明細書(PCT−US83/01460、1984年3月29 米国特許第4,434,094にはカオトロピズム試剤での抽出、カチオン及びアニオン交換カラムでの分画、及びpH (発明の開示) 本発明は骨中に豊富に存在する2種類のCIFs、並びにこれらのポリペプチドを骨から実質的に純粋な形で得ることを基本的目的とする。 いずれのCIFsも上皮成長因子(EGF)と組み合わせると、軟寒天中での正常ラット腎臓(NRK)細胞の固定(源)非依存性成長の生体外での誘発に関するTGF−βアッセイに対しても活性を示す。 本発明は更にCIF−BとTGF−β活性化試剤を組み合わせて含む細胞増殖促進用組成物、軟骨形成及び骨形成誘発用移植組成物、並びに、CIF−Bを含むがその活性化試剤又は共同因子は含まない結合組織沈着促進用移植組成物を提供することをも目的とする。 従って本発明の一つの態様は、(a)骨中に存在し、 本発明の骨からのCIF−A及びCIF−Bの前記二つの因子の単離方法は、以下の工程から成ることを特徴とする。 (a)非繊維状蛋白質を可溶化するカオトロピズム性(解離性)抽出剤を使って、無機成分を除去した骨(DM 本発明の軟骨形成/骨形成誘発用移植組成物は、前記CI 本発明の正常な動物細胞の増殖促進用組成物は、(a) 本発明の結合組織沈着促進用移植組成物は、実質的に活性化試剤又は軟骨形成共同因子を含まない、前記CIF− 発明の実施態様 本発明のポリペプチドは骨から単離され、この時点で単一の特定の分子配列を有する。 このため、またTGF−β 本発明のポリペプチドは軟骨形成を誘発するための共同因子である。 これらのポリペプチドの軟骨形成活性及び軟骨末端からの骨形成様式から考えて、これらは骨形成においても役割を果たすものと期待される。 本発明のポリペプチドはTGF−βアッセイにも活性で、TGF−β活性化試剤を伴わずに結合組織の沈着を促すことが判っている。 ヒト、サル、ウシ、及びラットからの骨誘発性蛋白質は、異種移植物として使用する場合、軟骨末端からの骨形成能力に種による特異性がなく(サンパス他,Sampa 骨からCIFsを単離する方法は次の通りである。 骨をまず機械的に又は研摩して清浄にしてから粉砕し、さらに、 最初の抽出は無機質を除去した骨から非繊維状(例えば、非コラーゲン質)蛋白質を除去するために行う。 この処理は(少なくとも約4モルの)グアニジンハイドロクロライド、(8モルの)尿素+塩、又は、(少なくとも1vol%の)ドデシル硫酸ナトリウム等のカオトロピズム試剤を使用して行う。 抽出された蛋白質の消化又は変性の可能性を減少させるため、抽出は好ましくはプロテアーゼ抑制因子の存在下に低温で実施する。 プロテアーゼ抑制因子の例としては、フェニルメチルスルホニルフルオライド(PMSF)、アジ化ナトリウム、N−エチルマレイン酸イミド(NEM)、ベンズアミジン、及び6−アミノヘキサン酸がある。 抽出媒体のpHは用いる抽出剤の種類により、抽出工程には通常約4時間から1日を要する。 抽出後、抽出剤は(必要であれば限外ろ過して濃縮後、)水に対して透析する等の適当な方法で除去することができる。 塩類も制御条件下での電気泳動又は分子ふるいによって除去できる。 蛋白質の変性を最小限にするためこの工程の間も低温を維持するのが好ましい。 別法として、抽出剤を除去せずに、例えば限外ろ過によって単に溶液を濃縮するだけでも良い。 カオトロピズム試剤に溶解又は再溶解した抽出物を限外ろ過し分子量約40,000ダルトン未満のフラクションを得る過程で純度が大きく高まる。 ゲル・サイジングは標準的な方法、好ましくはセファクリル(Sephacryl)カラムを使って室温(10〜25℃)で行う。 低分子量のフラクションは続いて、pH約4.5〜5.5好ましくは約4.8で尿素等のカオトロピズム試剤の存在下にカルボキシメチルセルロース(CMC)を用いてイオン交換クロマトグラフィーに供する。 ポリアクリルアミド及び架橋デキストランからの誘導体を始めとする他のカチオン交換体も使用できるが、セルロース性カチオン交換体が好ましい。 もちろん、他のイオン交換手順と同様に、溶液中から競合イオンを除いてからカラムに供し、徐々に溶剤の塩濃度を高めて溶出しなければならない。 約150〜250mMのNaCl溶液でCMCから溶出されるフラクション中にCIFsが含まれる。 カチオン交換クロマトグラフィーからの溶出フラクションを次に最終精製工程としてRP−HPLC又は非変性ゲル電気泳動処理する。 RP−HPLC及びゲル電気泳動は標準的な方法を用いる。 以下の実施例においては市販のRP−HPLC (実施例) 以下に示す実施例は特定の試料に適用される精製工程を説明するためのものであって、本発明を限定するためのものではない。 A.無機成分を除去した骨の調製 屠殺場で屠殺したばかりの牛の中足骨を求めドライアイスで冷却して輸送した。 この骨の骨髄及び非骨組織で洗浄して除いてから直径1cm未満の小片に破砕後、ミル中で4℃で粉砕した。 粉砕した骨を骨1Kg当り9.4lの2回蒸留水で各15分づつ2回洗浄し、続いて4℃の0.01NHCl B.非コラーゲン質蛋白質の抽出 項Aで作製したDMBをDMB1kg当り3.3lの4Mグアニジン・H C.ゲルろ過 B項からの抽出物を4Mグアニジン・HCl溶液に再溶解し、これを4Mグアニジン・HCl,0.02%アジ化ナトリウム,10mMEDTA(pH6.8)で平衡させたセファクリルS−20 D.イオン交換クロマトグラフィー C項からのフラクションF 2を6M尿素,10mM NaCl,1mM NE E.RP−HPLC D項からの凍結乾燥したフラクションCM−2とCM−3を合体して0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)に溶解し、この溶液の一部をヴィダック(Vydac)C18 RP−HPLCカラム(内径4.6mm,長さ25cm)に担持後、0.1%TFAを用いて1m CM−2とCM−3を合体したもののRP−HPLCから2個のピークが得られた(ピークA約29.5分後,ピークB 約31.2 これらの蛋白質を使用時まで−20℃で0.1%TFA/アセトニトリル溶出液中に貯蔵した。 F.ゲル電気泳動法による別の精製方法 凍結乾燥したフラクションCM−2とCM−3を合体し、ペイニム等(Paynim,S.and Chalkley,R.,Arch Bioch Biop G.生体外での軟骨形成活性の測定 精製時にフラクション中に所望の蛋白質が存在することは軟骨特異性プロテオグリカン(PG)の産生の生体外測定で確認し、ELISAで固定した。 この測定はラット胎児の筋肉から単離した間葉細胞を用いるアガロースゲル培養モデルである。 これにより試料のPG生産誘起能力が評価される。 生体外での軟骨誘発と生体内での骨形成の関係はセイデン等(Seyedin,S.et al.J Cell Biol(198 細胞培養基は生後19日のスプラク・ダウリー(Spraque 細胞をアガロースゲル培養基中に対照培地又は試験用試料と共に入れた。 手順は基本的にベニヤ等(Benya,et a 培養基を4℃で融解後、酢酸ナトリウム50nM,EDTA13mM, ELISAについて簡単に説明すると、ヒアルロン酸又はラットの骨から抽出されたPGとの交差反応性を示さない標準的な技術を用いてウサギ中でPGに対する抗血清を増大させた。 スォーム(Swarm)ラットの軟骨肉腫組織からの精製PG(Seyedin,S.,et al,前掲)を標準抗原として用いた。 透析した試料をツィーン(Tween)20 0.05%, RP−HPLCで精製したCIF−A及びCIF−BのELISAの結果を第4図に示す。 測定感度は培養基の1〜5ng/ml以内である。 F項のゲル・スライスについてのELISAの結果を第5図に示す。 これらの結果はRP−HPLCにより得たCIF−A及びCIF−B(ゲル・スライス7と6に相当)の結果と対応する H.精製CIF−A及びCIF−Bの特性付け CIF−Aはラエムリ等(Laemmli,UK,et al,Nature(19 てCIF−Aは、PBS中での100℃、3分間の加熱、0.1M Tr 第1表 アミノ酸 測定値(Mols/100Mols) Asp 9.2 Gln 9.2 Ser 7.0 His 2.7 Gly 16.5 Thr 2.7 Arg 5.9 Ala 6.6 Tyr 3.2 Met 0.0 Val 7.5 Phe 3.0 Ile 3.9 Leu 8.6 Lys 13.9 Pro 検出されず Cys 検出されず Trp 検出されず CIF−Aのアミノ酸配列分析の結果、次の様な単一のN CIF−Bは同一手順で測定した分子量が若干異なり26,00 第2表 アミノ酸 測定値(Mols/100Mols) Asp 12.0 Glu 8.5 Ser 10.6 His 0.9 Gly 22.0 Thr 0.0 Arg 4.3 Ala 6.7 Tyr 1.9 Met 0.0 Val 2.4 Phe 3.0 Ile 2.2 Leu 8.2 Lys 17.3 Pro 検出されず Cys 検出されず Trp 検出されず アミノ酸配列分析の結果、CIF−Bの単一のN末端配列は以下の通りであることが判った。 この蛋白質について定性的に評価した他の特性は、 CIF−Aについて上記したことと同様だった。 I.TGF−β活性の測定 CIF−A及びCIF−Bをバイオアッセイで試験した。 バイオアッセイは「血清を含まない動物細胞の培養に用いる培地、サプリメイト、及び基質の作製方法」( Methods CIFsのトリプシン処理に対する活性維持能力ため、これらは無機成分を除去した骨粉から酵素消化によって単離することができる。 この工程においては、無機成分を除去した骨粉をトリプシン及び/又は本発明の蛋白質を劣化させないような他のプロテアーゼの水溶液で、これらの酵素が活性化する条件下で消化する。 この処理によって骨粉中の他の蛋白質成分の大半が消化される。 目的とする蛋白質は消化後の液から、前述の分画方法(ゲルろ過、イオン交換クロマトグラフィー、RP−HPLC,又は非変性ゲル電気泳動)の幾つかを用いて精製することができる。 CIFsの骨基質からの遊離の程度、及び他の物質との複合対形成の程度によっては可溶化試剤を用いずに済むこともある。 なお、純粋な蛋白質は実質的に水溶性である。 本発明CIFsは人間を含む動物の軟骨及び骨組織を補修、 また、活性蛋白質としてCIF−BにCIF−Aを組合せて用いることもできる。 担体に対する活性蛋白質の重量比は典型的には1:50〜1:1,000である。 移植物は、活性成分としての注入を含む、通常の外科技術で患者の予め定めた部位に挿入することができる。 活性成分としてCIFしか含まない(つまり、活性化試剤や共同因子を全く含まない)コラーゲン質移植物は、担体に対するCIFの比が約1:6,000を越えると、コラーゲン質結合組織の沈着を促進した。 本発明のCIFsはヒト血小板、ヒト胎盤、及びウシ腎臓起源のTGF−βと同様に使用して非種特異的細胞増殖を促す(刺激又は支持する)こともできる。 こうした用途では、CIF−BをEGF又はTGF−α等のTGF−β活性化試剤と適当な化学量論比で組み合わせる。 また、活性蛋白質としてCIF−BにCIF−Aを組合せて用いることもできる。 これらの組成物の細胞増殖活性の医療上への応用方法としては、火傷や傷の治癒のための局所的な投与、組織増強用の移植、及び内傷治療用の系統的投与等がある。 こうした用途ではCIF及び活性化試剤を、特定の投与形態に適する薬学上妥当な担体と共に、 第1図は実施例C項のゲルろ過フラクションの光学密度(吸光度(280nm))及び体外での軟骨形成活性を示す、セファクリルS−200から抽出された蛋白質のクロマトグラム。 第2図は実施例D項のイオン交換クロマトグラフィーからの溶出フラクションの光学密度(280nm)を示す(セチルメチルセルロース上での低分子量蛋白質のクロマトグラム)。 第3図は実施例E項のRP−HPLCのピークA(CIF−A) ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07K 1/26 1/34 (56)参考文献 特開 昭59−190919(JP,A) 国際公開84−01106(WO,A) J. Biol. Chem. 258(1983) P. 7155−7160 Science 221(1983)P. 1292 −1294 |