JPH10501404A - 有効な組換えセリンプロテアーゼインヒビターの製造方法及びこれらのインヒビターの利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セリンプロテアーゼ活性を効果的に調節することのできる組換えセリンプロテアーゼインヒビターの製造方法を提供する。セリンプロテアーゼ活性を調節することのできる組成物及び細胞内の炎症プロセスを制御するためのかかる組成物の利用も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 有効な組換えセリンプロテアーゼインヒビター の製造方法及びこれらのインヒビターの利用発明の背景 セリンプロテアーゼインヒビター即ち「セルピン」は、宿主の生存に必須の種 々の生物学的プロセスの媒介に関与するインヒビターのスーパーファミリーであ る。セルピンファミリーのメンバーは、炎症、受精、腫瘍の移動、神経向性及び 熱ショックを含む（但し、これらに限定されない）多くの生物学的プロセスにお いて役割を果たしている。マスピンは、最近、哺乳動物の上皮には普通に存在す るが殆どの乳癌腫細胞株には存在しない防護的セルピンとして同定され且つ特性 決定された。セルピンは、植物、原核生物、昆虫及び動物において見出されてい る。セルピンの自然突然変異及び修飾は、多くの重篤な病状と相関している。セ ルピン機能不全は、肺、肝臓及び血液凝固の疾患例えば肺気腫、肝硬変、血栓症 及び肺塞栓症と関係している。 セルピンの内在性プロテアーゼ及び微生物プロテアーゼとの相互作用は、分子 種のスペクトルを生成するが、その各々は、宿主の生存に必須の無傷の活性なセ ルピンの濃度を維持するように働く進化的に高度に保存されたホメオスタシス機 構の構成要素である。例えば、セルピ ン−プロテアーゼ複合体及び無傷のセルピンの加水分解された不活性型は、イン ターロイキン６の産生を刺激し、それは肝細胞にシグナルを送って、セルピンス ーパーファミリー蛋白質のサブポビュレーションを含む急性期蛋白質の合成を増 加させる。セルピン−酵素複合体は循環から急速に除去されるが、これらの複合 体の開裂型及び完全な型は、炎症の局所領域内に蓄積し得る。この蓄積は、化学 走性の化学誘引物質及び阻害物質並びに好中球脱顆粒、ロイコトリエン、血小板 活性化因子（ＰＡＦ）及びスーパーオキシド産生の活性化物質及び阻害物質の複 雑な微細環境を確立する。幾らかのポックスウイルスの極度の毒性は、部分的に 、システインプロテイナーゼＩＣＥ（インターロイキン１−β変換酵素）を標的 とするセルピンに帰せられた。 種々の動物モデルによって、制御されないセリンプロテアーゼ活性は肺傷害の 主要な機構であること及び適当なセルピン応答がその傷害の程度を制御すること が示された。例えば、α−１−プロテアーゼインヒビター（α１Ｐ１）と組合せ た抗トロンビンIII（ＡＴIII）は、ヒツジをエンドトキシン誘導による肺傷害か ら保護した（単独のセルピンはこの組合せ程に有効ではなかった）。Redens等、 Circ．Shock 1988，26，15。Redens等は又、ＡＴIIIがエンドトキシン中毒症ラ ットにおいて散在性血管内凝固の発達に対して防護することをも示した。Emerso n 等、Circ．Shock 1987，21，1。Ｈ₂Ｏ₂のス カベンジャー及びエラスターゼのクロロメチルケトンインヒビターは、ラットに おける好中球エラスターゼ媒介の急性浮腫性肺傷害の反応性酸素増強をブロック し、α１Ｐ１はブレオマイシン媒介の肺の炎症並びにそれに続く繊維症を減少さ せた。Baird 等、Physiol．1986，61，2224及び Nagai等、Am．Rev．Resp．Dis ．1992，145，651。しかしながら、他の系では、好中球エラスターゼインヒビタ ー、Eglin C 及び低分子量化合物 L658,758 は、ロイコトリエンＢ４誘導した好 中球媒介の接着、血管外遊出又は血管漏出を阻止し得なかった。Rosengren 等、 Am J．Physiol．1990，259，H1288。これらの研究により示されたように、治療 用に投与された蛋白質分解酵素のインヒビターは、炎症の分子及び細胞性の機構 を制限して組織の損傷を低減させることができる。 セルピンスーパーファミリー内には、２つのサブファミリーがある。一のファ ミリーは、同種のセリンプロテアーゼが未だ同定されていない蛋白質を含む。こ のサブファミリーにおける蛋白質の例には、オバルブミン、アンギオテンシノゲ ン及びステロイド結合グロブリンが含まれる。第２のファミリーは、少なくとも 一つのセリンプロテアーゼが阻害標的として見出され得るメンバーを含む。セリ ンプロテアーゼを阻害するセルピンのこのサブファミリーは、インヒビターの活 性を規定する特徴的な性質を有する。即ち、それらの同種の酵素の阻害の二次速 度定数が１０²〜１０⁷Ｍ^-1ｓ^-1に及び；酵素−イ ンヒビター複合体がある条件下で安定であり且つＳＤＳポリアクリルアミドゲル において個々の成分より大きい分子量を有する種として検出することができ；そ して反応中心における固着結合の開裂の際に大きいコンホメーション変化が起き てこの蛋白質の増大した熱安定性へと導く。このサブファミリーにおけるセルピ ンの例は、キモトリプシン（Ｃｈｔｒ）のインヒビターであるα１−アンチキモ トリプシン（ＡＣＴ）である。ＡＣＴは、主として肝臓で合成され、手術、急性 心筋梗塞、火傷、自己免疫病、悪性腫瘍、感染症及び肝臓同種移植の拒絶を含む 広範囲の種々の傷害に応答して急速に５倍より高レベルに上昇する急性期反応物 質の一つである。ＡＣＴは又、神経系の適応性にも関連付けられ、アルツハイマ ー病、脳の老化、ダウン症候群及びアミロイド症を伴う遺伝性大脳出血のDutch 変種におけるベータアミロイド沈着とも関係している。天然ＡＣＴ及び組換えＡ ＣＴ（ｒＡＣＴ）の両者は、懸濁液中で、ヒト好中球によるスーパーオキシド生 成を阻止することが示された。 一般に、阻害性セルピンの反応性ループは、比較的短いアミノ酸配列から構成 される。特定の型のプロテアーゼを阻害するためのセルピンの選択性は、そのセ ルピンの表面に露出した反応中心領域のアミノ酸配列に依存している。Jiang H. 等、J.Biol.Chem．1994，269，55-58 は、鱗翅目の昆虫、Manduca Sexta からの セルピンの選択性が、反応性ループ内のアミノ酸配列を変えることに より変更され得ることを示した。プレ−ｍＲＮＡのスプライシングは、インヒビ ターの変化及び、異なる反応性部位領域カセットに結合した同じ蛋白質フレーム ワークを用いてプロテイナーゼの多様性を制御する潜在能力を生じることが見出 された。 小さいインヒビター（約５０アミノ酸）とそれらの標的酵素により形成された 複合体の三次元構造に基づいて、セルピンのループにおける、ＡＣＴ内のアミノ 酸３５６〜３６１であるＰ３−Ｐ３’領域（Schecter I．及びBerger A．C．Bio chemistry Biophysics Research Communication 1967，27:157 の命名法）、即 ちいわゆる「活性部位領域」（又は、ベイト領域）が、プロテアーゼとの最初の 接触部位又は結合部位として働くと考えられている。今般、「ヒンジ領域」と表 示したループの他の部分（Ｐ１４〜Ｐ９）もセルピンの阻害活性に重要であると いうことが見出された。今般、細胞又は組織中のセリンプロテアーゼ活性を調節 する方法を開発したが、それは、細胞又は組織に蓄積する標的プロテアーゼを選 択し、インヒビターと標的プロテアーゼとの相互作用が変更されるように改変し たアミノ酸配列を有する反応中心ループのプロテアーゼ結合部位及びヒンジ領域 を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターを生成し、そして細胞又は組織 を、セリンプロテアーゼ活性が調節されるように、改変したセリンプロテアーゼ インヒビターと接触させることを含む。改変されたアミノ酸配 列を有する反応性ループのプロテアーゼ結合部位及びヒンジ領域を有する組換え セリンプロテアーゼインヒビターを含み、セリンプロテアーゼ活性を効果的に調 節することのできる組成物も提供される。これらの組成物は、炎症性プロセスを 制御するのに有用である。更に、セリンプロテアーゼインヒビターの配列を決定 し、該セリンプロテアーゼインヒビターの反応性ループを同定し（該反応性ルー プは、プロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列及びヒンジ領域の第２のアミ ノ酸配列を含む）、該プロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列を改変して他 のプロテアーゼに対する組換えセリンプロテアーゼインヒビターの選択性を変え 、該ヒンジ領域の第２のアミノ酸配列を改変して該組換えセリンプロテアーゼイ ンヒビターがセリンプロテアーゼの活性を効果的に調節できるようにし、そして この改変したセリンプロテアーゼインヒビターを合成することを含む、セリンプ ロテアーゼの活性を効果的に調節することのできるセリンプロテアーゼインヒビ ターを製造する方法が提供される。発明の要約 本発明の目的は、セリンプロテアーゼ活性を効果的に調節することのできる組 換えセリンプロテアーゼインヒビターを製造する方法を提供することであり、該 方法は、選択したセリンプロテアーゼインヒビターの配列を 決定し；該セリンプロテアーゼインヒビターの反応性ループを同定し（該反応性 ループは、プロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列及びヒンジ領域の第２の アミノ酸配列を含む）；該プロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列を改変し て他のプロテアーゼに対する組換えセリンプロテアーゼインヒビターの選択性を 変え；該ヒンジ領域の第２のアミノ酸配列を改変して該組換えセリンプロテアー ゼインヒビターがそのプロテアーゼの活性を効果的に調節するようにし；そして 改変された組換えセリンプロテアーゼインヒビターを合成することを含む。 本発明の他の目的は、改変されたアミノ酸配列を有する反応性ループのプロテ アーゼ結合部位及びヒンジ領域を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビター を含みセリンプロテアーゼ活性を効果的に調節することのできる組成物を提供す ることである。 本発明の更に別の目的は、細胞又は組織中のセリンプロテアーゼ活性を調節す る方法を提供することであり、該方法は、細胞又は組織中に蓄積する標的プロテ アーゼを選択し；インヒビターと標的プロテアーゼとの間の相互作用が変更され るように改変したアミノ酸配列を有する反応中心ループのプロテアーゼ結合部位 及びヒンジ領域を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターを生成し；そし て細胞又は組織を、改変したセリンプロテアーゼインヒビターと接触させて、セ リンプロテアーゼ活 性を調節することを含む。 本発明の更に別の目的は、キモトリプシンの効果的インヒビターであるヒトα −１−アンチキモトリプシンアナログを提供することである。 α−１−アンチキモトリプシンアナログを含むセリンプロテアーゼインヒビタ ーをコードする核酸配列、これらの核酸配列を含む発現ベクター、これらの核酸 配列を発現させることのできるトランスフォームされた宿主細胞、セリンプロテ アーゼインヒビターを発現することのできる細胞培養物及びこれらのセリンプロ テアーゼインヒビターを含む蛋白質調製物をも提供する。発明の詳細な説明 糖蛋白質のセルピンスーパーファミリーのセリンプロテアーゼインヒビターは 、身体におけるホメオスタシスを維持するのに重要である。セルピンは、血液凝 固、受精及び炎症を含む（但し、これらに限定されない）一連の重要な生物学的 プロセスに関与するプロテアーゼを調節する。動物及び昆虫における種々のセル ピンは、遺伝子重複及び分岐により進化し、多数のセルピン遺伝子（その各々は 、ユニークな反応性部位領域と生理学的機能を有する蛋白質をコードしている） が単一生物中に生じたと考えられている。セルピンの一例は、キモトリプシン、 膵臓エラスターゼ、マスト細胞キマーゼ及びカテプシンＧを阻害するアンチキモ トリプシン（ＡＣＴ）で ある。手術、急性心筋梗塞、火傷、自己免疫秒、悪性腫瘍、感染症及び肝臓同種 移植の拒絶を含む広範囲の種々の傷害において高レベルのＡＣＴが認められてい る。 ＡＣＴは、ある種の細胞媒介及びサイトカイン媒介による事象に関係してきた 。例えば、腫瘍壊死因子は、ＴＮＦ媒介によるカテプシンＧの好中球からの放出 を介して血小板活性化を促進する。この効果は、ＡＣＴによりブロックされ得る 。更に、ロイコトリエンＢ４及び血小板活性化因子の合成及びＴＮＦ刺激された 好中球からの放出が、ＡＣＴによりブロックされ得る。好中球カテプシンＧ及び マスト細胞キマーゼは、皮膚及び肺の炎症応答における主要構成要素である。従 って、ＡＣＴが顆粒の酵素的含有物の放出に続いて二次的に起きる炎症の制限に おいて制御の役割を果たすことが示唆された。天然及び組換えのＡＣＴは又、ヒ ト好中球によるスーパーオキシド生成を阻止することも示された。完全な細胞系 において、完全なＡＣＴ及びキモトリプシンと複合体化したＡＣＴは、ｆ−Ｍｅ ｔ−Ｌｅｕ−Ｐｈｅ、ＣｏｎＡ又はＰＭＡの何れかにより刺激されたヒト好中球 によるフリーラジカル生成の阻止において等しく効果的であることが示された。 正常循環ＡＣＴの５０％のみを有する家族は、大きい残留容積を有する肺機能の 異常を有すること及びアトピー性疾患の増加を有することが見出されている。従 って、完全なＡＣＴ並びに開裂した又は複合体化した形態のＡＣＴは、炎症及び ある種の発達事象の制 御において中心的役割を果たしているようである。 ＡＣＴは、セルピンファミリー中の他のメンバーと多くの特性を共有している 。阻害活性及び特異性を保持するＡＣＴ及び他のセルピンの最も重要な特長は、 移動性の反応性ループの存在である。 セリンプロテアーゼインヒビター即ち「セルピン」は、それらの標的セリンプ ロテアーゼを、次の一般的機構によって阻害するものと考えられている。セリン プロテアーゼは、セルピンを基質として要求し、蛋白質分解の攻撃を開始する。 セルピンは、それらの標的プロテアーゼと、特異的部位Ｐ１残基との相互作用を 介して、タイトな１：１複合体を形成する。標準的表示法は、Ｐ１位を開裂部位 の直ぐＮ末端側の位置として示し、Ｐ２はＰ１のＮ末端側であり、以下同様であ る。このＰ１位は、反応性ループとして言及されるセルピンの露出した領域内に 位置する。このインヒビターの反応性ループが逆平行のベータ鎖コンホメーショ ン（「キャノニカル」と言う）であることを示す、ペプチドインヒビターから導 かれた多くの構造データがある。しかしながら、現在では、完全なセルピンの反 応性ループは、セルピンの残部から外面に伸びるＰ１側鎖を有する幾分か破壊さ れたらせん状コンホメーションをとることが見出されている。この反応性ループ は、キャノニカルな逆平行のベータ鎖コンホメーションに予め組織化されている のではなく、プロテアーゼによる生産的結合のための二次的なら せんの不安定化であるようである。プロテアーゼへの結合は、セルピンにおける コンホメーション変化を誘導し、それはある条件下で広がってそのプロテアーゼ 自身のコンホメーションを変化させる。このプロテアーゼの変更されたコンホメ ーションは、その酵素活性を効果的に除去し、こうして、このプロテアーゼの酵 素反応経路は阻止される。 セルピン研究の重要な焦点は、セルピンとそれらの標的酵素との間の不平衡と 組織破壊及び退行性疾患との間の関係であった。セルピンの及び遺伝子工学的に 作成したセルピン変形物の標的プロテアーゼとの相互作用の生化学的及び構造的 特性の詳細な研究から、今や、治療活性を有する新たな蛋白質の合理的デザイン が開発されている。小さいペプチドインヒビター（約５０アミノ酸）とそれらの 標的酵素により形成された複合体の３次元モデルにより、セルピンのループ内の Ｐ３−Ｐ３’領域（「活性部位領域」又は「ベイト領域」とも呼ばれる）が酵素 との第一次的接触部位又は結合部位として働くと考えられている。選択された酵 素に対するセルピンの阻害活性は、このプロテアーゼ結合部位領域内のアミノ酸 を、突然変異又は欠失のいずれかによって改変することにより変更することがで きる。例えば、野生型ＡＣＴのＰ１’位のロイシンをメチオニンで置換すること は、ヒト好中球エラスターゼを部分的に阻害する能力を有する突然変異体を生じ 、同時に、キモトリプシン、カテプシ ンＧ及びキマーゼを阻害するその能力を保持することが見出された（表１及び２ を参照されたい）。反応性ループのＰ６’−Ｐ９’残基が欠失した変形物がキモ トリプシンに対するセリンプロテアーゼ阻害活性を保持し且つヒト好中球エラス ターゼに対する活性を増大させることも見出された。ヒト好中球エラスターゼ、 キモトリプシン、カテプシンＧ及びキマーゼの活性は、この出願の実施例２〜５ に記載した方法によって測定した。プラスミン及びトロンビン活性も又、当業者 に周知の方法例えばCooperman 等、J.Biol.Chem．1993，268,23616によって測定 した。 ヒンジ領域（Ｐ１４−Ｐ９）がセルピンの阻害活性を維持するためのループの 重要構成要素であることも又、見出された。アミノ酸配列アラインメントは、各 阻害性セルピンのヒンジ領域が、アルギニン及びグルタミン酸等の帯電した残基 と対照的に、アラニン又はスレオニン等の小さい及び中性の側鎖を有するアミノ 酸について非常に保存されているということを示した。組換えＡＣＴ（ｒＡＣＴ ）におけるＰ１４のスレオニンのアルギニンでの置換は、阻害活性を失った基質 へと導く（表１及び２を参照されたい）。 本発明においては、効果的に活性を調節することのできる組換えセリンプロテ アーゼインヒビターを製造する方法を提供する。この方法においては、選択した セリンプロテアーゼインヒビターの配列を決定し、このセリン プロテアーゼインヒビターの反応性ループを同定する。ついで、このループのプ ロテアーゼ結合部位のアミノ酸配列を改変してこのセリンプロテアーゼインヒビ ターの選択性を他の種々のプロテアーゼに対するものに変更する。プロテアーゼ 結合部位の改変は、その配列中の１つ以上のアミノ酸の置換又は欠失を含み得る 。好適具体例において、この改変は、プロテアーゼ結合部位領域内の少数のアミ ノ酸を他のセリンプロテアーゼインヒビター中にあることが知られているアミノ 酸で置換することからなる。例えば、ＡＣＴのＰ１’位のロイシンのメチオニン （これは、ヒト好中球エラスターゼのインヒビターであるセルピンα１Ｐ１内の この位置に存在するアミノ酸である）での置換は、キモトリプシン、カテプシン Ｇ、キマーゼ及びヒト好中球エラスターゼを阻害する能力を有する突然変異体を 生じる（表１及び２を参照されたい）。プロテアーゼ結合部位のアミノ酸配列中 の適当な置換は、本発明の教示に従えば、当業者が常例的に決定することができ る。ヒンジ領域のアミノ酸配列も又、改変することができる。好適具体例におい ては、ヒンジ領域を、アラニン又はスレオニン等の小さい中性の鎖を有するアミ ノ酸を主として含むように改変する。次いで、この改変した組換えセリンプロテ アーゼインヒビターを合成する。改変は、当業者に周知の標準的位置指定突然変 異導入法を用いて行なうことができる。 本発明の一具体例において、この方法を用いてＡＣＴ のアナログを生成する。ＡＣＴは、ＤＮＡに結合する能力において、セルピンの 中でユニークであるようである。ＡＣＴは、ある種の悪性の及び悪性でない細胞 の核内に局在化しており、ＤＮＡポリメラーゼα、透過性にされたヒト癌腫細胞 におけるＤＮＡ合成及びポリＣ依存性プライマーゼを阻害し且つポリＴ依存性プ ライマーゼを刺激すると報告されている。現在では、ｒＡＣＴの２つの短い領域 内のリジン残基がＤＮＡ結合に重要であるということが見出されている。ｒＡＣ Ｔは、２つの構成要素、リジンのストレッチ（２１０〜２１２残基）及びＣ末端 ペプチド３９０〜３９８（ＤＮＡ結合相互作用に関与する２つのリジンを含む） を有する。リジン２１０〜２１２のグルタメート又はスレオニンによる置換は、 ＤＮＡ結合活性の完全な消失を生じた。これらのリジンの１つ又は２つのみをス レオニンで置換した場合には、部分的ＤＮＡ結合活性が保持された。Ｃ末端ペプ チドに関しては、Ｋ３９６（ｒＡＣＴ内の最も反応性のリジン）のアセチル化は ＤＮＡの存在下で減少し、２つのリジンＫ３９１及びＫ３９６のスレオニンでの 置換は非常に僅かのＤＮＡ結合能力しか有しない蛋白質を生じるということが見 出された。従って、組換えＡＣＴアナログを生成して選択した場合には、リジン ２１０〜２１２及びＣ末端ペプチド３９０〜３９８に更なる改変をしてこのイン ヒビターのＤＮＡ結合を調節することができる。 セルピンとセルピンプロテアーゼとの間の相互作用についての研究は、セルピ ンのプロテアーゼへの結合を伴うコンホメーション変化が選択したセリンプロテ アーゼ活性の阻害に重要であることを示した。 本発明の教示により、セリンプロテアーゼ活性を効果的に調節することのでき る組成物も提供される。本発明の組成物は、改変されたアミノ酸配列を有する反 応性ループのプロテアーゼ結合部位及びヒンジ領域を有する組換えセリンプロテ アーゼインヒビターを含む。好適具体例において、このヒンジ領域の改変された アミノ酸配列は、アラニン及びスレオニン等の小さい中性の側鎖を有するアミノ 酸を含む。本発明の組成物は、細胞又は組織に蓄積するセリンプロテアーゼに関 連する炎症プロセスを制御するのに特に有用である。 細胞又は組織中のセリンプロテアーゼ活性を調節する方法も又、本発明におい て提供される。この方法は、細胞又は組織中に蓄積する標的プロテアーゼを選択 し、インヒビターと標的プロテアーゼとの相互作用が変更されるように改変され たアミノ酸配列を有する反応中心ループのプロテアーゼ結合部位及びヒンジ領域 を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターを生成し、そして細胞又は組織 をこの改変されたセリンプロテアーゼインヒビターと接触させてセリンプロテア ーゼの活性を調節することを含む。セリンプロテアーゼインヒビターのヒンジ領 域のアミノ酸配列は、アラニン及びスレオニン等 の小さい中性の側鎖を有するアミノ酸で改変するのが好ましい。 一具体例において、調節されるセリンプロテアーゼ活性は、キマーゼ活性であ る。この具体例においては、セリンプロテアーゼインヒビターは、アミノ酸３５ ８の改変又はアミノ酸３５６〜３６１の改変を有するヒト野生型α−１−アンチ キモトリプシンのアナログであるのが好ましい。 他の具体例において、調節されるセリンプロテアーゼ活性は、エラスターゼ活 性である。この具体例においては、セリンプロテアーゼインヒビターは、アミノ 酸３５８の改変又はアミノ酸３５６〜３６１の改変を有するヒト野生型α−１− アンチキモトリプシンのアナログであるのが好ましい。 特に、本発明は、α−１−アンチキモトリプシンアナログである組換えにより 生成したセリンプロテアーゼインヒビターを提供する。これらのアナログは、キ モトリプシンの効率的なインヒビターである。例えば、野生型α−１−アンチキ モトリプシンの３５０位のアラニンに対応するアミノ酸がアルギニンで置換され ているα−１−アンチキモトリプシンアナログが、本発明により提供される。野 生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６８位のアミノ酸Ａｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ− Ｔｈｒ−Ａｒｇ−Ｔｈｒ−Ｉｌｅ−Ｖａｌ（SEQ ID NO:３１）に対応するアミノ 酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒ ｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｐｈ ｅ−Ａｓｎ−Ｔｈｒ（SEQ ID NO:３２）で置換されているヒト野生型α−１−ア ンチキモトリプシンのアナログも又提供される。このアナログは、ｒＡＣＴ−Ｐ １０Ｐ１０’として言及される。更に、野生型α−１−アンチキモトリプシンの ３４９〜３６３位のアミノ酸Ａｌａ−Ａｌａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ −Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ （SEQ ID NO:３３）に対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌ ｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐ ｒｏ−Ｇｌｕ（SEQ ID NO:３４）で置換され、３６８位のアミノ酸ＶａｌがＡｌ ａで置換されたヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログが提供される 。このアナログは、ｒＡＣＴ−Ｐ１０Ｐ５’として言及される。本発明のアナロ グは、ここで同定したアミノ酸置換に対応するヌクレオチド配列から生成するこ とができる。一層多い若しくは少ないアミノ酸、断片を有するアミノ酸配列、又 はここに開示したα−１−アンチキモトリプシンアナログの配列と１つ以上のア ミノ酸が異なるアミノ酸配列を有して、アンチキモトリプシン、抗トリプシン、 抗ト ロンビン及び抗ヒト好中球エラスターゼ（ＨＮＥ）活性を有する蛋白質も又、本 発明の範囲内にある。 本発明は又、これらのα−１−アンチキモトリプシンアナログを含む組換えセ リンプロテアーゼインヒビターをコードする核酸配列、これらの核酸配列を含む 発現ベクター、これらの核酸配列を発現させることのできるトランスフォームし た宿主細胞、組換えセリンプロテアーゼインヒビター例えば本発明のヒトα−１ −アンチキモトリプシンのアナログを発現することのできる細胞培養物及び組換 えセリンプロテアーゼインヒビター例えばヒトα−１−アンチキモトリプシンの アナログを含む蛋白質調製物をも提供する。 一般に、α−１−アンチキモトリプシンアナログを含む組換えセリンプロテア ーゼインヒビターは、特定の組換えセリンプロテアーゼインヒビターをコードす る核酸配列を含む発現ベクターでトランスフォームした宿主細胞内で産生される 。これらの宿主細胞を、この特定のセリンプロテアーゼインヒビターをコードす る核酸配列が発現される条件下で培養する。生成物が蓄積するのに適当な時間の 経過後、このインヒビターを宿主細胞又はそれらの細胞の回りの培地から精製す る。 この発明で使用するのに適した宿主細胞及び発現ベクターを常例的に選択して 、組換えセリンプロテアーゼインヒビター例えばα−１−アンチキモトリプシン アナログを生成することのできる発現系を形成することができ る。本発明で使用するのに適した宿主細胞には、これらの組換えセリンプロテア ーゼインヒビターを安定に含み且つ発現するようにトランスフォームすることの できる原核細胞及び真核細胞が含まれる。適当な細胞には、細菌、酵母及び哺乳 動物細胞が含まれる。原核宿主細胞を用いる場合には、セルピンプロテアーゼイ ンヒビターのグリコシル化は起きない。しかしながら、驚くべきことに、グリコ シル化されていないセリンプロテアーゼインヒビターであるヒトα−１−アンチ キモトリプシンが天然のヒト血清α−１−アンチキモトリプシンと実質的な機能 類似性を示すことが見出され、従って、グリコシル化されていない組換えセリン プロテアーゼインヒビターは、治療応用における天然のセリンプロテアーゼイン ヒビターの有効な代用品であることが期待される。細菌の大腸菌は、クローニン グ及び発現が迅速に得られるので、蛋白質製品の生産には好適である。更に、大 腸菌での生産は、コスト的に有効な大規模発酵及び蛋白質精製へ容易に移行する ことができる。組換えセリンプロテアーゼインヒビターをコードする核酸配列を 取り込んだ発現ベクターの宿主細胞への導入は、様々な方法例えば塩化カルシウ ム若しくは塩化リチウム処理又はエレクトロポレーションにて実施することがで きる。 組換えセリンプロテアーゼインヒビター例えばヒトα−１−アンチキモトリプ シンアナログをコードする核酸配列を含む発現ベクターは、好ましくは、更に、 組換 えセリンプロテアーゼインヒビターをコードする核酸配列に機能的に結合された 転写及び翻訳制御要素を含む（例えば、上流の位置ならば、プロモーター並びに それに続くリボソーム結合部位及び開始コドンを含む転写開始シグナル、下流の 位置ならば、転写終結シグナル）。転写及び翻訳制御要素は、任意の機能的組合 せ又は順序で結合させることができる。この発明の任意の特定の具体例で使用さ れる転写及び翻訳制御要素は、発現ベクターを導入する細胞型に関して発現系が 造られるように選択する。 蛋白質生成物の高レベルの発現を確実にするには、強いプロモーター例えば大 腸菌のｔｒｐ−ｌａｃプロモーター又はＴ７Ｐ_Lプロモーターを用いることが好 ましい。ｐ１Ｎｏｍｐ及びβ−ラクタマーゼプロモーターは、α−１−アンチキ モトリプシンをコードするＤＮＡと機能的に結合した場合に、α−１−アンチキ モトリプシンの低い産生を与えるか又は産生しないことが見出されている。生成 物の蓄積中に起こり得る宿主毒性を回避するために、プロモーターが誘導可能な プロモーター例えばＰ_Lプロモーターであることも好ましい。 或は、Studier 及びMoffatt，J.Mol.Biol．1986 189:113-130（参考として本 明細書中に援用する）に開示されたバクテリオファージＴ７ＲＮＡポリメラーセ に基づく遺伝子発現系を用いることができる。選択した組換えセリンプロテアー ゼインヒビターをコードする核酸配列と機能的に結合されたバクテリオファージ Ｔ７プロモーターを含むプラスミッドでトランスフォームした大腸菌に、Ｔ７Ｒ ＮＡポリメラーゼをコードする発現可能な遺伝子を有するラムダファージを感染 させる。これらの細胞に、宿主細胞中にプラスミッドの十分なコピーが存在した 後に、ファージを感染させ、感染後間もなく蛋白質合成が生じる。 次いで、組換えセリンプロテアーゼインヒビターをコードする核酸配列を含む トランスフォームした宿主細胞を、その宿主に適した培地中で生育させることが できる。誘導可能なプロモーターを用いた場合は、これらの宿主細胞を高密度に 成長させ、融合蛋白質及びプロテアーゼの発現についてプロモーターを始動させ る。プロモーターが誘導可能でない場合には、蛋白質生成物の構成的産生が生じ る。これらのインヒビターの構成的産生は、それが宿主細胞に対して実質的に毒 性でない発現系においてのみ好適である。これらの細胞は、生成物の生成がもは や増加しなくなるまで或は消費される栄養素の生成物生成に対する比が所定レベ ルより低下するまで生育させることができ、その時点で、それらの細胞を採 集し、溶解させ、そして蛋白質生成物を得、従来技術により実質的に精製するこ とができる。 ここで用いる場合、適当な発現ベクターでトランスフォームした宿主細胞及び かかる宿主細胞の細胞培養物を用いて、本発明の組換えセリンプロテアーゼイン ヒビターを合成することができる。これらの組換えセリンプロテアーゼインヒビ ターの蛋白質調製物も、宿主細胞及び細胞培養物から調製することができる。 宿主細胞を、それらの細胞を維持して組換えセリンプロテアーゼインヒビター を含む細胞と培地の混合物を生成するのに適当な培地中で培養する。或は、その 混合物を精製することができる。用いることのできる精製方法には、イオン交換 クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、電気泳動、透析及び 他の当業者に公知の蛋白質精製法が含まれるが、これらに限定されない。これら の宿主細胞からの精製した又は未精製の組換えセリンプロテアーゼインヒビター を含む蛋白質調製物が生成される。これらの調製物は、組換えセリンプロテアー ゼインヒビター及び恐らくは、蛋白質の精製の程度に応じて、細胞及び培地から の他の物質を含む。 従って、本発明は、組換えセリンプロテアーゼインヒビターを発現させること のできる宿主細胞を培養し、適宜その混合物を精製して組換えセリンプロテアー ゼインヒビターを精製された形態で製造することを含む、組換えセリンプロテア ーゼインヒビター例えばヒトα−１− アンチキモトリプシンアナログの製造方法を提供する。 用語「精製された」は、本発明の核酸配列の状態を記述するために用いる場合 には、組換えセリンプロテアーゼインヒビターをコードしない核酸或は非組換え 細胞中で通常核酸と会合している他の物質を実質的に含まない核酸配列をいう。 用語「精製された」又は「精製された形態」は、組換えセリンプロテアーゼイン ヒビターの状態を記述するために用いる場合には、少なくともある程度まで、細 胞性物質を含まない組換えセリンプロテアーゼインヒビターをいう。好ましくは 、この組換えセリンプロテアーゼインヒビターは、少なくとも約２５〜１００％ の純度即ち均質性を有する。一層好ましくは、この純度は、約５０％以上である 。 本発明の教示により調製したセリンプロテアーゼインヒビターは、プロテアー ゼ又はそれらのインヒビターの異常な機能に関連した病気の治療に用いることが できる。例えば、セリンプロテアーゼ例えばエラスターゼ、カテプシンＧ、キマ ーゼ及びトリプターゼは、ファゴサイトーシスと関連している。これらのプロテ アーゼ又はそれらのインヒビターの異常な機能は、炎症、肺気腫、成人呼吸障害 症候群（ＡＲＤＳ）及びリウマチ様関節炎と関連している。セリンプロテアーゼ 例えばトリプシン、キモトリプシン、エラスターゼ及びエンテロキナーゼは、消 化に関与している。これらのプロテアーゼ又は それらのインヒビターの異常な機能は、膵臓炎と関係している。セリンプロテア ーゼ例えばプラスミン及びプラスミノーゲンアクチベーターは、繊維素溶解と関 係している。これらのプロテアーゼ又はそれらのインヒビターの異常な機能は、 腫瘍の浸潤と関係している。セリンプロテアーゼ例えば因子IXＩ、因子Ｘａ、因 子XIａ、因子XIIａ、因子VIIａ、トロンビン、活性化プロテインＣ及びカリクレ インは、血液凝固に関係している。これらのプロテアーゼ又はそれらのインヒビ ターのいずれかの異常な機能は、血管内凝固、脳梗塞及び冠状動脈梗塞と関係し ている。セリンプロテアーゼ例えば因子Ｃｌｒ、因子Ｃｌｓ、因子Ｄ、因子Ｂ及 びＣ３コンバーターゼは、補体活性化に関与している。これらのプロテアーゼ又 はそれらのインヒビターの異常な機能は、リウマチ様関節炎及び炎症に関係して いる。セリンプロテアーゼ例えば組織カリクレイン及びポストプロリン開裂酵素 は、ホルモンの生成及び分解に関与している。これらのプロテアーゼ又はそれら のインヒビターの異常な機能は、炎症と関係している。セリンプロテアーゼ例え ばプラスミン、プラスミノーゲンアクチベーター及びアクロシンは、排卵及び受 精に関与している。これらのプロテアーゼ及びそれらのインヒビターの機能は、 受精能の調節に関係している。ＡＴＰ依存性プロテアーゼは、蛋白質の代謝回転 に関与している。これらのプロテアーゼ及びそれらのインヒビターと関係する異 常は、筋肉退行及び発熱に関与 している。 本発明の組換えセリンプロテアーゼインヒビターは、製薬上許容し得るキャリ アーの存在下において有効量で患者に投与する。「有効量」とは、選択したプロ テアーゼの活性を調節することのできる組換えセリンプロテアーゼインヒビター の濃度を意味する。この量は、患者の体重、年齢及び臨床的状態によって当業者 が常例的に決定することができる。適当な製薬上許容し得るキャリアーは、当業 者に周知であり、例えば、この分野の標準的参考書であるGennaro，Alfonso編、 Remington's Pharmaceutical Sciences，第18版、1990、Mack Publishing Co.， （ペンシルベニア、Easton 在）に記載されている。適当な製薬用キャリアーを、意図す る投与ルート及び標準的製薬プラクチスに従って選択する。かかる組成物は、静 脈投与、経口投与、腹腔投与、筋肉内投与、皮下投与、局所投与及び鼻、口、腟 、直腸及び胃腸等の上皮又は粘膜皮膚の裏打ちを通しての吸収を含む任意の適当 なルートにより投与することができる（但し、これらに限定されない）。活性成 分の製薬用キャリアーに対する比は、当然、組換えセリンプロテアーゼインヒビ ターの化学的性質、溶解度及び安定性に依存する。この開示した発明に従って調 製した組成物は、単独で、或は、他の組換えセリンプロテアーゼインヒビター、 抗体、トキシン及びアンチセンスオリゴヌクレオチドを含む（但し、これらに限 定されない）他の化合物と共に投与する ことができる。これらの化合物は又、野生型セリンプロテアーゼインヒビターの 量が不足している患者を診断し及び治療するのにも有用である。家族性のα１− アンチキモトリプシン（ＡＣＴ）欠乏症（血漿レベルが正常の６４％より低いこ とにより規定）は、正常の５０％より低い部分的欠乏を有する患者及びその親族 について研究されてきた。２５歳を超えている８人のＡＣＴ欠乏の個人の内の６ 人は肝臓の異常を有したが、他方、８人のＡＣＴ欠乏の個人の内の３人は肺の異 常を有した。これらの現われは、重い病気から微妙な研究室での異常まで変化し たが、プロテアーゼＣｈｔｒの制御されない活性を引き起こすＡＣＴの遺伝子の １つ又は２つの対立遺伝子の欠失から生じるＡＣＴの異常な発現に関連している ようである。Eriksson等、Acta Med Scand 1986，220，447。ヒトα１−アンチ キモトリプシン（ＡＣＴ）遺伝子の２つの欠損変異は、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯ ＰＤ）とも関係している。Poller，W.等、Genomics 1993，17，740。欠損ＡＣＴ 対立遺伝子を生じる５５位のロイシンのプロリンへの置換が、ＣＯＰＤを有する 家族の連続する３世代において認められた。他の突然変異（２２９位のプロリン のアラニンへの変異）は、陽性の家族歴を有する４人の患者におけるＡＣＴ血清 欠損症と関係した。これらの突然変異の各々において、突然変異に関連した生理 学的な現われは、欠乏の早期の診断及び治療により軽減させることができる。周 知のＰＣＲ又はＲＴ−ＰＣ Ｒ技術及び本発明の組換えセリンプロテアーゼインヒビターとの相互関係を用い る突然変異の同定は、このような状態の診断を容易にする。更に、この発明の組 成物は、これらの欠乏症を治療するのに有用である。 下記の非制限的実施例を、本発明を更に説明するために提供する。実施例 実施例１： ＡＣＴアナログの構築及び精製 ＡＣＴ発現ベクターｐＡＣＴを用いて開始し且つ標準的位置指定突然変異導入 法を用いることにより、ユニークなＫｐｎ１制限部位をＰ１０−Ｐ９に対応する 位置に造り（Ａｌａ−ＡｌａからＧｌｙ−Ｔｈｒへの変化）、Ｍｌｕ１制限部位 をＰ１０’−Ｐ１１’に造った（ＶａｌからＴｈｒへの変化）。この発現ベクタ ーによりコードされる変形物ｒＡＣＴの会合速度定数は、５×１０⁶Ｍ^-1Ｓ^-1で あり、野生型に等しい１のＳＩを有する。次いで、カセット変形物を、Ｋｐｎ１ −Ｍｌｕ１断片を除去して、選択したコード配列を有する合成の二重鎖オリゴヌ クレオチドを挿入することにより造った。ｒＡＣＴ−Ｐ１０Ｐ１０’、ｒＡＣＴ −Ｐ１０Ｐ５”及びｒＡＣＴ−ＯＭ変形物をカセットベクター中に生成した。 点突然変異体ｒＡＣＴ−Ｔ３４５Ｒ、ｒＡＣＴ−Ａ３４７Ｒ及びｒＡＣＴ−Ａ ３５０Ｒを、標準的技術を用 いるＰＣＲにより生成した。特異的突然変異をコードする一対の相補的内部プラ イマーを、それらの各々の外部プライマーと対合させることにより、２つのＰＣ Ｒ反応用に別々に用いた。これらの２つのＰＣＲ反応は、突然変異部位を含み相 補的末端を有する２つの種を与えた。等モル濃度で混合した２つの種を、ＰＣＲ 反応用の２つの外部プライマーと共に突然変異体テンプレートとして用いて突然 変異体遺伝子を増幅した。この方法で構築した点突然変異体ｒＡＣＴ−Ｔ３４５ Ｒ、ｒＡＣＴ−Ａ３４７Ｒ及びｒＡＣＴ−Ａ３５０Ｒは、核酸配列により確認し た。 野生型ｒＡＣＴ及び突然変異体を、細菌をフレンチプレス中で溶解させ、その 後遠心分離してその上清をアニオン交換カラムに加え塩勾配中で溶出させること により精製した。活性な画分をＤＮＡセルロースカラムに加えて塩にて溶出した 。純粋な生成物は、ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲル上で単一バンドを示した。この方法に より調製した突然変異を、表１に示す。 この表において、記号「：」は野生型と同じアミノ酸を示し、記号「／」はア ミノ酸の欠失を示す。実施例２： ヒト好中球エラスターゼ活性の阻害 ヒト好中球エラスターゼ濃度を、室温で、１００ｍＭＨｅｐｅｓ、５００ｍＭ ＮａＣｌ（ｐＨ７．５）中でＮ−ｍＭｅＯ−Ｓｕｃ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｐｒｏ −Ｖａｌ−ｐＮＡ、SEQ ID NO:１（１％Ｍｅ₂ＳＢＳＯ中の終濃度１．０ｍＭ） を用いた比活性を０．００５３吸光度単位（４１０ｎｍ）／分／ｐモル／ｍｌと 仮定して測定した。Ｃｈｔｒ活性を、室温で、５００ｍＭ トリス−ＨＣｌ、０ ．０２５％ Ｔｘ−１００（ｐＨ８．３）中でＳｕｃ−Ａｌａ−Ａｌａ−Ｐｒｏ −Ｐｈｅ−ｐＮＡ、SEQ ID NO:２（０．２％Ｍｅ₂ＳＯ中の終濃度０．２ｍＭ） を用いた比活性を０．０２吸光度単位（４１０ｎｍ）／分／ｐモル／ｍｌと仮定 して測定した。阻害の化学量論（ＳＩ）分析を、１００ｍＭトリス−ＨＣｌ（ｐ Ｈ８．３）、０．００５％（ｖ／ｖ）トリトンＸ−１００及び一定量のＣｈｔｒ （約１８０μＭ）を含む１ｍｌにて行ない、ｒＡＣＴ及び突然変異体の濃度を変 化させた。Ｃｈｔｒに対するｒＡＣＴ変異体による阻害速度を、２５℃で、二次 条件下で、等モル濃度のＣｈｔｒ及び阻害活性を有する変異体を含む反応混合物 中で測定した。これらの実験からのデータを、表２に示す。実施例３： カテプシンＧ活性の阻害 ヒト好中球からのカテプシンＧを、Athens Research and Technology，Inc.（ジョージア 、Athens 在）から得て、更に精製することなく使用した。カテプシンＧの 濃度を標準アッセイ条件（０．１Ｍ Ｈｅｐｅｓ、７．５及び１ｍＭ Ｓｕｃ− ＡＡＰＦ−ｐ−ＮＡ、３７℃）下で、比活性を２５０ｐモルの生成物／分と仮定 して測定した。カテプシンＧ（２５０ｎＭ）のｒＡＣＴ変形物との反応を、２５ ℃で、次の緩衝液の一つを含む０．１〜０．２ｍｌ中で行なった：ＰＢＳ（ｐＨ ７．４）；０．１Ｍ トリス−ＨＣｌ（ｐＨ８．３）；１Ｍ トリス−ＨＣｌ（ ｐＨ７．０）；１．０Ｍ ＮａＰｉ（ｐＨ７．０）又は１Ｍ ＮａＰｉ（ｐＨ８ ．３）。種々の量のインヒビターと１５〜３０分間インキュベートした後に、残 留活性を、試料アリコートを希釈（４〜８倍）することにより、４ｍＭ 基質溶 液Ｓｕｃ−ＡＡＰＦ−ｐＮＡを含む０．８ｍｌの標準アッセイ緩衝液中で分光測 光的に測定した。基質の加水分解速度は、残留活性を測定するために用いた２分 間の間一定であったが、これは、カテプシンＧ：ＡＣＴ複合体が希釈に対して安 定であることを示している。これらの実験からのデータを、表２に示す。実施例４： キモトリプシン活性の阻害 キモトリプシン（Ｃｈｔｒ）活性を、室温で、５００ ｍＭ トリス−ＨＣｌ、０．０２５％Ｔｘ−１００（ｐＨ８．３）中でＳｕｃ− Ａｌａ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｐｈｅ−ｐＮＡ、SEQ ID NO:２（０．２％Ｍｅ₂ＳＯ 中の終濃度０．２ｍＭ）を用いた比活性を０．０２吸光度単位（４１０ｎｍ）／ 分／ｐモル／ｍｌと仮定して測定した。阻害の化学量論（ＳＩ）分析を、１００ ｍＭ トリス−ＨＣｌ（ｐＨ８．３）、０．００５％（ｖ／ｖ）トリトンＸ−１ ００及び一定量のＣｈｔｒ（約１８０μＭ）を含む１ｍｌの全容積中で行ない、 ｒＡＣＴ及び変異体の濃度を変化させた。Ｃｈｔｒに対するｒＡＣＴ変異体によ る阻害速度を、２５℃で、二次条件下で、等モル濃度のＣｈｔｒ及び阻害活性を 有する変異体の反応混合物中で測定した。これらの実験からのデータを表２に示 す。実施例５： キマーゼ活性の阻害 キマーゼを精製してその濃度をSchecter等、J．Biol．Chem．1993，268，2362 6により記載されたようにして測定した。種々のｒＡＣＴインヒビターによるキ マーゼの阻害を滴定により測定した。キマーゼ（２００ｎＭ）を、１〜２Ｍ Ｎ ａＣｌ／０．１Ｍ トリス−ＨＣｌ（０．０１％トリトンＸ−１００含有、ｐＨ ８．０）を含む反応液中で、２５℃で、増加する量のｒＡＣＴ変形物を用いて処 理した。これを、等量のキマーゼ及び変化させた量のｒＡＣＴ変形物を含む５０ 〜１００μｌの全 量の幾つかの反応液を用いて達成した。残留活性を、適当なインキュベーション 期間の後に、各反応液からアリコートを取り出し、それを１ｍＭ Ｓｕｃ−Ａｌ ａ−Ａｌａ−Ｐｒｏ−Ｐｈｅ−ｐＮＡ（SEQ ID NO:２）基質を含むアッセイ用緩 衝液で１ｍｌまで稀釈し、そしてｐＮＡ放出を４１０ｎｍで３分間分光測光的に モニターすることにより測定した。基質の加水分解速度はモニターした３分間の 期間中一定であったが、これは、キマーゼ−ＡＣＴ複合体が稀釈に対して安定で あること及びこの方法により得られた残留活性が稀釈反応液中の遊離の酵素の信 頼できる測定であることを示している。データを画分の活性に変換して各反応の ［Ｉ］。／［Ｅ］。比に対してプロットし、阻害の化学量論を測定した。種々の ｒＡＣＴインヒビターによるキマーゼ阻害の速度定数（ｋ_obs／Ｉ）を、基質の 存在下で、疑似一次条件下で測定した。インヒビター濃度は、ＳＩを乗じた酵素 濃度よりも少なくとも１０倍高かった。このデータから計算された観測阻害速度 定数を、基質の存在に関して補正してｋ_obs／Ｉ値を得た。これらの実験からの データを表２に示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ａ６１Ｋ 38/55 ＡＤＵ Ａ６１Ｋ 37/64 ＡＤＵ ＡＤＺ ＡＤＺ Ｃ０７Ｋ 14/81 ＺＮＡ ＡＢＡ Ｃ１２Ｎ 9/99 ＡＤＳ Ｃ１２Ｐ 21/02 ＡＢＳ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 クーパマン，バリー アメリカ合衆国 19072 ペンシルベニア, ペン バリー，サウス ウッドバイン ア ベニュー 408 (72)発明者 シェクター，ノーマン アメリカ合衆国 19151 ペンシルベニア, フィラデルフィア，シティー ライン ア ベニュー 6100，アパートメント 708 (72)発明者 プロットニック，マイケル アメリカ合衆国 19083 ペンシルベニア, ハバータウン，マートル アベニュー 31 (72)発明者 ワン，ジ メイ アメリカ合衆国 19104 ペンシルベニア, フィラデルフィア，サウス フォーティエ ス ストリート 316，セカンド フロア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セリンプロテアーゼ活性を効果的に調節することのできる組換えセリンプロ テアーゼインヒビターの製造方法であって、下記の工程を含む該方法： ａ）選択したセリンプロテアーゼインヒビターの配列を決定し、 ｂ）該セリンプロテアーゼインヒビターの反応性ループを同定し、該反応性ル ープはプロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列とヒンジ領域の第２のアミノ 酸配列を含み、 ｃ）該プロテアーゼ結合部位の第１のアミノ酸配列を改変して他のプロテアー ゼに対する組換えセリンプロテアーゼインヒビターの選択性を変更し、 ｄ）該ヒンジ領域の第２のアミノ酸配列を改変して該組換えセリンプロテアー ゼインヒビターが効果的にプロテアーゼの活性を調節することができるようにし 、そして ｅ）該改変した組換えセリンプロテアーゼインヒビターを合成する。 ２．前記のヒンジ領域の第２のアミノ酸配列を、小さい中性の側鎖を有するアミ ノ酸で改変する、請求項１に記載の方法。 ３．セリンプロテアーゼインヒビターがＤＮＡに結合することもできる、請求項 １に記載の方法。 ４．改変されたアミノ酸配列を有する反応性ループのプロテアーゼ結合部位及び ヒンジ領域を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターを含み、セリンプロ テアーゼ活性を効果的に調節することのできる組成物。 ５．前記のヒンジ領域の前記の改変されたアミノ酸配列が小さい中性の側鎖を有 するアミノ酸を含む、請求項４に記載の組成物。 ６．細胞又は組織における炎症プロセスを制御するための請求項４に記載の組成 物の利用。 ７．セリンプロテアーゼを調節する方法であって、下記の工程を含む該方法： ａ）細胞又は組織中に蓄積する標的プロテアーゼを選択し、 ｂ）セリンプロテアーゼインヒビターと標的プロテアーゼとの間の相互作用が 変更されるように改変されたアミノ酸配列を有する反応中心ループのプロテアー ゼ結合部位及びヒンジ領域を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターを生 成し、そして ｃ）細胞又は炎症細胞が蓄積する組織を改変されたセリンプロテアーゼインヒ ビターと接触させてセリンプロテアーゼの活性を調節する。 ８．前記のヒンジ領域の改変されたアミノ酸配列が小さい中性の側鎖を有するア ミノ酸を含む、請求項７に記載の方法。 ９．セリンプロテアーゼインヒビターをコードする遺伝 子内に制御されないプロテアーゼ活性を生じる突然変異を有している疑いのある 患者を診断する方法であって、下記の工程を含む該方法： ａ）制御されないプロテアーゼ活性により特徴付けられる状態を有する疑いの ある患者から生物学的試料を得、 ｂ）その状態と関連するセリンプロテアーゼインヒビターを同定し、そして ｃ）該セリンプロテアーゼインヒビターをコードする遺伝子中の突然変異を検 出する。 １０．状態が肝臓及び肺の異常を含む、請求項９に記載の方法。 １１．患者中のセリンプロテアーゼと関連した状態を治療する方法であって、そ の患者に、改変されたアミノ酸配列を有する反応性ループのプロテアーゼ結合部 位及びヒンジ領域を有する組換えセリンプロテアーゼインヒビターの有効量を投 与することを含む、上記の方法。 １２．状態が、炎症、受精制御、腫瘍移動、神経向性、熱ショック、急性心筋梗 塞、火傷、自己免疫病、悪性腫瘍、感染症又は肝臓同種移植の拒絶を含む、請求 項１１に記載の方法。 １３．炎症の分子的及び細胞的機構を阻害し及び細胞又は組織における組織損傷 を減じる方法であって、細胞又は組織を、改変されたアミノ酸配列を有する反応 性ループのプロテアーゼ結合部位及びヒンジ領域を有する組換 えセリンプロテアーゼインヒビターの有効量と接触させることを含む、上記の方 法。 １４．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３５０位のアラニンに対応するア ミノ酸がアルギニンで置換されている、ヒト野生型α−１−アンチキモトリプシ ンアナログ。 １５．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６８位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｔｈｒ−Ａｒｇ−Ｔｈｒ−Ｉｌｅ−Ｖａ ｌに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａ ｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｖ ａｌ−Ｌｙｓ−Ｐｈｅ−Ａｓｎ−Ｔｈｒで置換されている、ヒト野生型α−１− アンチキモトリプシンアナログ。 １６．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６３位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍ ｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉ ｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕで置換され且つ３６８位のアミノ酸ＶａｌがＡｌ ａで置換されている、ヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログ。 １７．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３５０位のアラニンに対応するア ミノ酸がアルギニンで置換されているヒト野生型α−１−アンチキモトリプシン アナログをコードする核酸配列。 １８．請求項１７に記載の核酸配列を含む発現ベクター。 １９．請求項１７に記載の核酸配列を発現させることのできる宿主細胞。 ２０．ヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログをコードする核酸配列 であって、野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６８位のＡｌａ− Ａｌａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ− Ｓｅｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｔｈｒ−Ａｒｇ−Ｔｈｒ−Ｉｌｅ− Ｖａｌに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ −Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ −Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｐｈｅ−Ａｓｎ−Ｔｈｒで置換されている、上記の核酸配列 。 ２１．請求項２０に記載の核酸配列を含む発現ベクター。 ２２．請求項２０に記載の核酸配列を発現させることのできる宿主細胞。 ２３．ヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログをコードする核酸配列 であって、野生型α−１− アンチキモトリプシンの３４９〜３６３位のＡｌａ−Ａｌａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ− Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ− Ｖａｌ−Ｇｌｕに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ −Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ −Ｇｌｕで置換され且つ３６８位のアミノ酸ＶａｌがＡｌａで置換されている、 上記の核酸配列。 ２４．請求項２３に記載の核酸配列を含む発現ベクター。 ２５．請求項２３に記載の核酸配列を発現させることのできる宿主細胞。 ２６．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３５０位のアラニンがアルギニン で置換されているヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログを発現させ ることのできる細胞培養物。 ２７．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６８位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｔｈｒ−Ａｒｇ−Ｔｈｒ−Ｉｌｅ−Ｖａ ｌに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａ ｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｖ ａｌ−Ｌｙｓ−Ｐｈｅ−Ａｓｎ−Ｔｈｒで置換されているヒト野生型α−１−ア ンチキモ トリプシンアナログを発現させることのできる細胞培養物。 ２８．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６３位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍ ｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉ ｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕで置換され且つ３６８位のアミノ酸ＶａｌがＡｌ ａで置換されているヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログを発現さ せることのできる細胞培養物。 ２９．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３５０位のアラニンに対応するア ミノ酸がアルギニンで置換されているヒト野生型α−１−アンチキモトリプシン アナログを含む蛋白質調製物。 ３０．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６８位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕ−Ｔｈｒ−Ａｒｇ−Ｔｈｒ−Ｉｌｅ−Ｖａ ｌに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａ ｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕ−Ｖ ａｌ−Ｌｙｓ−Ｐｈｅ−Ａｓｎ−Ｔｈｒで置換されているヒト野生型α−１−ア ンチキモ トリプシンアナログを含む蛋白質調製物。 ３１．野生型α−１−アンチキモトリプシンの３４９〜３６３位のＡｌａ−Ａｌ ａ−Ｔｈｒ−Ａｌａ−Ｖａｌ−Ｌｙｓ−Ｉｌｅ−Ｔｈｒ−Ｌｅｕ−Ｌｅｕ−Ｓｅ ｒ−Ａｌａ−Ｌｅｕ−Ｖａｌ−Ｇｌｕに対応するアミノ酸がＧｌｙ−Ｔｈｒ−Ｍ ｅｔ−Ｐｈｅ−Ｌｅｕ−Ｇｌｕ−Ａｌａ−Ｉｌｅ−Ｐｒｏ−Ｍｅｔ−Ｓｅｒ−Ｉ ｌｅ−Ｐｒｏ−Ｐｒｏ−Ｇｌｕで置換され且つ３６８位のアミノ酸ＶａｌがＡｌ ａで置換されているヒト野生型α−１−アンチキモトリプシンアナログを含む蛋 白質調製物。