WO2013157410A1 - Fzd10結合性ペプチド - Google Patents
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- C07K7/06—Linear peptides containing only normal peptide links having 5 to 11 amino acids
Definitions
- the present invention relates to a peptide that specifically binds to Frizzled-10 (FZD10) and a pharmaceutical containing the same.
- Frizzled proteins are a family of G protein-coupled receptors that have binding sites for Wnt protein ligands. Genetic analysis has so far identified 18 Wnt genes and 10 Frizzled genes (FZD1-FZD10), all of which have been shown to be structurally highly similar. Frizzled protein is a seven-transmembrane protein and has an extracellular cysteine-rich domain at the N-terminus. This cysteine-rich domain is the Wnt ligand binding site.
- the binding between the Wnt ligand and the Frizzled receptor is not necessarily one-to-one, and it has been confirmed that one type of Wnt ligand binds to a plurality of types of Frizzled receptors and a plurality of types of Wnt ligands to one type of Frizzled receptor.
- the Wnt signaling pathway is activated by the binding of Wnt ligand and Frizzled receptor.
- Wnt signaling pathways There are several types of Wnt signaling pathways that activate the ⁇ -catenin pathway and several pathways that do not mediate ⁇ -catenin. It is thought that different pathways are activated depending on the combination of Wnt ligand and Frizzled receptor. ing.
- the Wnt / ⁇ -catenin signaling pathway activated by receptor binding is mediated by disheveled (Dsh), a cytoplasmic protein that interacts directly with the Frizzled receptor, to stabilize and accumulate ⁇ -catenin in the cytoplasm Bring.
- Dsh disheveled
- ⁇ -catenin localizes to a cytoplasmic degradation complex containing the tumor suppressor proteins adenomatous polyposis coli (APC) and auxin. These proteins serve as critical scaffolds for glycogen synthase kinase (GSK) -3 ⁇ to bind to and phosphorylate ⁇ -catenin and designate it for degradation via the ubiquitin / proteasome pathway. Activation of Dsh is transported to the nucleus via GSK, where it interacts with DNA binding proteins of the Tcf / Lef family to activate transcription (Patent Document 1).
- GSK glycogen synthase kinase
- the ⁇ -catenin-independent pathway has been shown to be involved in a number of processes, but intracellular planar polarity (PCP), which is involved in the control of the cytoskeletal system, Wnt, which is involved in cell motility and adhesion
- PCP planar polarity
- Wnt which is involved in cell motility and adhesion
- Ca 2+ pathway pathway involved in the control of myogenesis via protein kinase A, and the like.
- Frizzled receptor can be dimerized and this dimerization is involved in the activation of the Wnt signal pathway (Non-patent Document 1).
- FZD10 mRNA is up-regulated in a number of cancer cell lines, including cervical, gastrointestinal and glioblastoma cell lines, and in about 40% of primary gastric cancer, primary colon cancer and most synovial sarcoma tissues.
- Patent Document 1 Non-Patent Documents 2 and 3).
- Patent Documents 1 to 4 antibodies against FZD10 have been reported with the aim of developing an antitumor agent.
- an object of the present invention is to provide a substance that specifically binds to FZD10 with high affinity and a medicine containing the substance.
- the present inventors searched for phages that display peptides that specifically bind to FZD10 using the phage display method.
- peptides having a specific amino acid sequence specifically bind to recombinant human FZD10 protein, and It has been found that cells or tissues expressing FZD10 can be specifically detected using this peptide or its label.
- the peptide or its label competitively inhibits the binding between FZD10 and Wnt, it was found that the peptide or its label is also useful as a cancer therapeutic agent, thereby completing the present invention.
- formula (1) In the formula, X 1 represents Lue or Met; X 2 represents Pro, Val, Ile, Met or Leu, X 3 represents Ser, Ala, Thr, Gly, Asn, Asp, Glu, Arg or Lys; X 4 represents Leu, Met, Phe or Trp, X 5 represents His, Tyr, Phe, Lys, Arg, Al
- a medicament comprising the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- a cancer cell or cancer tissue detection agent comprising the peptide according to any one of [1] to [5] or a label thereof.
- a cancer diagnostic agent comprising the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- a cancer therapeutic agent comprising the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- [15] Use of the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled product thereof for the manufacture of a therapeutic drug for cancer.
- a method for detecting a cancer cell or cancer tissue comprising using the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- a method for diagnosing cancer comprising using the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- a method for treating cancer comprising administering the peptide according to any one of [1] to [5] or a labeled form thereof.
- the method for detecting cancer cells or cancer tissue and the method for diagnosing cancer include in vitro and in vivo.
- the output titer / input titer ratio of the panning experiment with D12 library is shown.
- the output titer / input titer ratio of the panning experiment with C7C library is shown.
- recovered by FZD10 target panning 4 rounds displays is shown.
- the binding test result for the immobilized protein of S-406 phage is shown.
- the binding test result with respect to the solid-phased protein of M13KE phage is shown.
- the binding test result for the liquid phase protein of S-406 phage is shown.
- the bindability test result with respect to the liquid phase protein of M13KE phage is shown.
- the display peptide sequence of an alanine substituted phage is shown.
- the binding test result with respect to the solidification protein of an alanine substitution phage is shown.
- the competition test result of S-406 phage and peptide Pep15 is shown.
- the competition test result of S-406 phage and peptide Pep20 is shown.
- the competition test result of S-406 phage and rmWnt-5a is shown.
- the competition test result of S-406 phage and rhIGF-1 is shown.
- the display peptide sequences of amino acid substitution phage and short peptide phage are shown.
- the binding test result of a single amino acid substitution phage is shown.
- the binding test result of the amino acid 2-substituted phage is shown.
- the binding test result of a short peptide phage is shown.
- the in vitro binding test results using HS-SY-II cells are shown.
- the in vitro binding test results using HS-SY-II cells under the rhWNT-3a addition conditions are shown.
- the HS-SY-II stained image of the synthetic peptide Pep23-F is shown.
- the HS-SY-II stained image of the synthetic peptide Pep39-F is shown.
- the MCF7 stained image of the synthetic peptide Pep23-F is shown.
- staining image of synthetic peptide Pep39-F is shown.
- the peptide of the present invention is a peptide having 11 to 50 amino acids having at least an amino acid sequence represented by the following formula (1).
- X 1 represents Lue or Met
- X 2 represents Pro, Val, Ile, Met or Leu
- X 3 represents Ser, Ala, Thr, Gly, Asn, Asp, Glu, Arg or Lys
- X 4 represents Leu, Met, Phe or Trp
- X 5 represents His, Tyr, Phe, Lys, Arg, Ala, Leu or Met
- X 6 represents Met, Leu, Ile, Val, Ala, Phe, Tyr, Trp or Cys
- X 7 represents Tyr or Phe.
- X 1 represents Leu or Met, but Leu is more preferable.
- X 2 represents Pro, Val, Ile, Met or Leu, but Pro or Ile is more preferable.
- X 3 represents Ser, Ala, Thr, Gly, Asn, Asp, Glu, Arg or Lys. Among these, Ser, Ala, Thr, Gly and Asn are preferred, and Ser and Ala are particularly preferred.
- X 4 represents Leu, Met, Phe or Trp, and Leu is more preferable.
- X 5 represents His, Tyr, Phe, Lys, Arg, Ala, Leu or Met, and among these, His, Tyr, Phe, Lys, Arg or Ala is preferred, and His and Ala are particularly preferred.
- X 6 represents Met, Leu, Ile, Val, Ala, Phe, Tyr, Trp or Cys, with Met, Leu, Ile, Val and Ala being more preferred, and Met and Ala being particularly preferred.
- X 7 represents Tyr or Phe, and Tyr is more preferable.
- a peptide having at least an amino acid sequence represented by the following formula (2) and having 12 to 50 amino acids is more preferable.
- X a represents Arg, Lys, His, Asn, Gln, Ser, Thr, Asp, Glu or Ala, and X 1 to X 7 are the same as above)
- X a is Arg, Lys, His, Asn, Gln, Ser, Thr, Asp, shows a Glu or Ala, Among Arg, Lys, His, is Asn or Ala Preferably, Arg, Lys, His or Ala is more preferred, and Arg or Ala is particularly preferred. Further, X 1 to X 7 in the formula (2) are more preferably those described above.
- X 3 is particularly preferably Ser or Ala
- X 5 is His or Ala
- X 6 is particularly preferably Met or Ala.
- the number of amino acids of the peptide of the present invention is 11 to 50, but 12 to 50 is more preferable.
- the upper limit of the number of amino acids is preferably 40, more preferably 30, more preferably 20, and particularly preferably 18.
- substitution of X 1 to X 7 and X a of the peptide of the present invention is based on the binding test results described in the Examples below, and shows similar activity if it is a conservative substitution or a semi-conservative substitution.
- typical conservative and semi-conservative substitutions are shown in Table 1.
- the peptide of the present invention can be produced by a recombinant technique using DNA encoding the amino acid sequence, but can also be produced by an organic synthetic chemical peptide synthesis method.
- Organic synthetic chemical peptide synthesis methods are performed by means of general protection of functional groups, activation of carboxyl groups, formation of peptide bonds, and deprotection of protecting groups. These reactions are preferably carried out by a solid phase method.
- the peptide represented by SEQ ID NO: 2 (S-406) is obtained by screening a peptide having binding ability to FZD10 from a phage library displaying a random peptide sequence by the phage display method. You can choose. M13 is preferable as the phage used in the phage display method. To select those that bind strongly to FZD10 from the phage library, the phage population is incubated with FZD10, the phage that did not bind to FZD10 are washed away, and the bound phage is recovered. To determine what sequence of peptides the recovered phage displays, the relevant part of the phage genome may be sequenced.
- the peptide of the present invention specifically binds to FZD10. Therefore, the peptide of the present invention or a labeled form thereof is useful as a reagent for detecting FZD10 or a cell or tissue expressing FZD10.
- the label of the peptide of the present invention may be any label capable of detecting a peptide bound to FZD10, such as a radioisotope, an affinity label (for example, biotin, avidin, etc.), an enzyme label (for example, horseradish, for example). Peroxidase, alkaline phosphatase, etc.), fluorescent labels (eg, FITC, rhodamine, etc.), paramagnetic atoms and the like.
- fluorescent labels and positron nuclides are more preferable for detecting cancer cells or cancer tissues expressing FZD10 such as colorectal cancer.
- the peptide of the present invention or a labeled body thereof may be directly applied to the target cell or target tissue, or may be administered to the target patient.
- the labeled product of the peptide of the present invention is useful for diagnosis of cancer in which FZD10 is expressed, for example, early diagnosis of cancer.
- diagnosis for the purpose of confirming the presence or absence of cancer tissue after contacting the target site with, for example, the fluorescently labeled peptide by means such as spraying or injection, after removing the excess fluorescent component by washing treatment By irradiating the relevant site with excitation light, the presence or absence of fluorescently stained tissue can be confirmed macroscopically or microscopically.
- the fluorescently labeled peptide of the present invention is used as a fluorescent contrast agent for cancer diagnosis by an endoscope.
- the fluorescently labeled peptide is contacted with a tissue by means of endoscopic spraying or the like. After that, a cleaning process is performed, and an excitation light is irradiated onto the corresponding part with an endoscope light source, and the presence or absence of the fluorescently stained tissue may be confirmed endoscopically.
- a cleaning process is performed, and an excitation light is irradiated onto the corresponding part with an endoscope light source, and the presence or absence of the fluorescently stained tissue may be confirmed endoscopically.
- the type of endoscope is not particularly limited, but a fluorescent endoscope capable of irradiating excitation light for fluorescein as an endoscope light source or a confocal endoscope having an enlargement capability is preferable.
- the fluorescent dye to be modified is not limited to fluorescein, and fluorescent dyes having different excitation wavelengths such as cyanine compounds may be used.
- a cyanine compound such as indocyanine green
- the excitation wavelength is further shifted to the longer wavelength side compared to fluorescein, which is effective in confirming deeper lesions.
- the positron nuclide is modified with the peptide of the present invention, it can be detected by PET, SPECT or the like.
- the peptide of the present invention when gadolinium is modified with the peptide of the present invention, it can be detected by MRI. As a result, the peptide of the present invention can be used not only for cancer at sites that can be reached endoscopically, such as digestive organs, but also for cancer lesions throughout the body. In the diagnosis of cancer, the peptide of the present invention or a labeled form thereof may be applied directly to the target site or may be administered to the target patient.
- the peptide of the present invention or a labeled product thereof competitively inhibits the binding between FZD10 and Wnt, it can be used not only for cancer cell detection and cancer diagnosis as described above, but also for cancer treatment.
- the cell or tissue in which the peptide of the present invention can be detected, diagnosed or treated may be any cell or tissue expressing FZD10, such as cancer cell or cancer tissue, specifically lung cancer, breast cancer, colon cancer, Gastric cancer, osteosarcoma, cervical cancer, ovarian cancer, synovial sarcoma, liver cancer, gallbladder cancer, pancreatic cancer, prostate cancer, head and neck cancer, renal cell cancer, bladder cancer and the like.
- FZD10 cell or cancer tissue
- cancer cell or cancer tissue specifically lung cancer, breast cancer, colon cancer, Gastric cancer, osteosarcoma, cervical cancer, ovarian cancer, synovial sarcoma, liver cancer, gallbladder cancer, pancreatic cancer, prostate cancer, head and neck cancer, renal cell cancer, bladder cancer and the like.
- the peptide of the present invention or a labeled form thereof can be used as it is, but various administration forms together with a pharmaceutically acceptable carrier. It can be set as the composition suitable for. Examples of the composition include injectable agents, spray agents, oral administration agents, rectal agents and the like. Examples of the pharmaceutically acceptable carrier include water, physiological saline, various buffers, excipients, disintegrants, binders, lubricants, and the like.
- the dose when the peptide of the present invention or a labeled product thereof is used as a cancer therapeutic agent varies depending on symptoms, body weight, etc., but is usually preferably 0.1 mg to 1000 mg per day for an adult.
- Example 1 (phage display) [procedure] 1. Panning experiment-round 1 Add 5 ⁇ g / mL Recombinant human IgG 1 Fc (rhIgG 1 , R & D Systems), Recombinant human Frizzled 10 Fc Chemera (rhFZD10, R & D Systems) 1 ⁇ g / well, 200 ⁇ l / well Incubated stationary (immobilization on a plate). The non-solid phase protein in the wells was removed, and Blocking buffer (5 mg / mL BSA (bovine serum albumin) / TBS (50 mM Tris-HCl / 150 mM NaCl)) was added at 300 ⁇ L / well, and allowed to stand at 37 ° C.
- BSA bovine serum albumin
- TBS 50 mM Tris-HCl / 150 mM NaCl
- the peptide-displaying phage library utilizes two types, and the D12 library displays 12-residue linear random peptides, and 2.7 ⁇ 10 9 different peptide sequences. It has a phage library.
- the C7C library presents a 7-residue cyclic random peptide and is a phage library having 1.2 ⁇ 10 9 different peptide sequences. RhFZD10 used in this experiment, IgG 1 sites are included in the structure.
- phages peptide-displayed phages
- 100 ⁇ L of 0.1% TBST is first added to the rhIgG 1 immobilized well, and the D12 phage library (1 10 ⁇ L of each of ⁇ 10 13 PFU / mL) and C7C phage library (2 ⁇ 10 13 PFU / mL) were added.
- 200 ⁇ L of 0.1% TBST was added to the rhFZD10 solid phase well to prevent drying.
- PFU plaque forming units (plaque forming units)
- the supernatant containing the phage not bound to rhIgG 1 was collected from the well and added to the rhFZD10 immobilized well.
- the phage solution was removed and washed 10 times with 0.1% TBST 200 ⁇ L / well. Phage was eluted by adding 100 ⁇ L of 1 mg / mL BSA / 0.2M Glycine-HCl (pH 2.2) and incubating at room temperature for 10 minutes. The eluate was recovered and neutralized by adding 15 ⁇ L of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to the recovered solution. A part of the collected eluate was used to measure the phage titer.
- the phage eluate obtained by the operation of amplification 1 of recovered phage was used for ER2738 [F'lacl q ⁇ (lacZ) M15 proA + B + zzf :: Tn10 (Tet R ) / fhuA2 supE thi ⁇ in logarithmic growth in 20 mL of LB.
- (lac-proAB) ⁇ (hsdMSmcrB ) 5 (r k - m k - McrBC -)] were infected with, using a shaker with vigorous stirring at 37 ° C., and incubated for 4 hours and 30 minutes.
- the phage-infected bacterial culture was transferred to a 50 mL centrifuge tube, and the sample was centrifuged at 8,900 ⁇ g at 4 ° C. for 10 minutes using a micro-cooled centrifuge. After centrifugation, the supernatant was collected in a new tube for the purpose of removing ER2738 bacteria.
- Add 3.6 mL (1/5 volume) of PEG / NaCl (20% Polyhethylene glycol 6,000, 2.5 M NaCl solution) to the recovered phage solution, stir well with a mixer, and incubate at 4 ° C. for 16 hours. Then, phages were precipitated.
- the supernatant was removed by centrifugation at 8,900 ⁇ g for 10 minutes at 4 ° C. in a micro-cooled centrifuge. In order to completely remove the supernatant, it was centrifuged once more and the supernatant was removed. 1 mL of ice-cold TBS was added to the precipitated phage, suspended, and transferred to a microtube. The phage suspension was centrifuged at 16,000 ⁇ g for 5 minutes at 4 ° C. using a compact high speed cooling centrifuge.
- the supernatant was collected in another tube, the residue that was not suspended was removed, 200 ⁇ L of PEG / NaCl was added to the collected solution, and the mixture was stirred with a mixer. The solution was incubated on ice for 1 hour to precipitate the phage. The solution was centrifuged at 16,000 ⁇ g for 10 minutes at 4 ° C. in a high-speed centrifuge to precipitate phages and remove the supernatant. This centrifugation step was performed again, and the supernatant was completely removed.
- phage precipitate 200 ⁇ L of 0.02% NaN 3 / TBS is completely suspended, suspended in a compact refrigerated centrifuge at 4 ° C., 5 minutes, 16,000 ⁇ g, and the supernatant is removed. The residue that was not suspended was removed by recovery. The titer of the recovered phage concentrate was measured.
- Example 2 (sequence analysis) [procedure] Phage obtained in 4 rounds of panning experiment using D12 library were cloned according to a conventional method (Page Display A Laboratory Manual, Cole Spring Harbor Laboratory Press, 2001), and the nucleotide sequence of the displayed peptide portion of the phage was determined. .
- a primer corresponding to a complementary strand of the base sequence located 96 residues downstream from the presented peptide region [-96 gIII sequencing primer (5′- HO CCCTCATAGTAGTAGTAACG-3 ′) (SEQ ID NO: 1), S1259A , NEB] using the dideoxyterminate method (CEQ DTCS Quick start kit, Beckman).
- a capillary sequencer (CEQ2000, Beckman) was used for electrophoresis of reaction products and data analysis.
- the presented peptide sequence predicted from the determined nucleotide sequence is shown in FIG. Among them, the peptide sequence (SEQ ID NO: 2) displayed by the obtained S-406 phage was 7 clones having the same sequence among 12 clones examined in 4 rounds (58%). .
- S-406 phage was selected as the number of pannings increased. The reason why a specific phage clone is selected is that the phage clone shows a strong binding property to the target molecule.
- Example 3 (Phage binding test (protein immobilization conditions)) [procedure]
- the target protein rhFZD10 and rhFZD10-labeled Fc site rhIgG 1 , and BSA as a standard protein were added to a 96-well microplate at 1 ⁇ g / well and allowed to stand overnight at 4 ° C. did.
- the protein solution was removed, 300 ⁇ L of Blocking buffer was added, and the wells were blocked by incubating at 37 ° C. for 1 hour. After removing the blocking buffer, the well was washed three times with 200 ⁇ L of a washing solution 0.5% TBST, and finally 100 ⁇ L of 0.5% TBST was added.
- Amplified phage solution (S-406 or M13KE (peptide non-displaying phage) was added to the wells so as to be 1 ⁇ 10 10 PFU and mixed by pipetting. The reaction was gently shaken for 1 hour at room temperature. After removing the reaction solution and washing the well 10 times with 200 ⁇ L of 0.5% TBST, 100 ⁇ L of 0.2 M Glycine-HCl (pH 2.2) was added to the well and stirred by pipetting, and then at room temperature for 10 minutes. Shake gently. The eluate was collected from the wells into a microtube and neutralized by adding 15 ⁇ L of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to obtain a target-binding phage solution. The binding ability of the recovered phage was determined by titration.
- FIG. 4 shows the results of the S-406 phage and FIG. 5 shows the results of the M13KE phage with respect to the change in the input titer / output titer ratio in the binding test by the solid phase method.
- the binding of S-406 to FZD10 was found to be 1928 times higher than that of rhIgG 1 as the Fc region and 993 times higher than that of BSA as the standard protein.
- M13KE phage no difference in binding was observed between the immobilized proteins, and all of them were low values. From the results shown in FIG. 4, it was revealed that S-406 phage specifically binds to FZD10 under protein-immobilized conditions.
- Example 4 (Phage binding test (protein solution phase conditions)) [procedure] Dispense 200 ⁇ L of 0.01% PBST (0.01% Tween20 / PBS) into a microtube, add 10 ⁇ L of magnetic beads coated with Protein A (Dynabeads Protein A, invitrogen), mix by pipetting, and mix the magnet with a micro tube. The supernatant was removed by pressing against the side of the tube. Thereafter, the magnet was separated from the microtube, 200 ⁇ L of 0.01% PBST was added and mixed by pipetting, the magnet was pressed against the microtube, and the supernatant was removed. The above process was repeated three times to wash the magnetic beads.
- PBST 0.01% Tween20 / PBS
- 200 ⁇ L of 0.01% PBST was added, transferred to a new microtube, and the supernatant was removed using a magnet.
- 200 ⁇ L of rhFZD10 prepared to 5 ⁇ g / mL with 5 mg / mL BSA / 0.01% PBST was added, mixed with Voltex, and reacted with magnetic beads using a microtube stirrer for 1 hour at room temperature. After the reaction, the supernatant was removed while pressing the magnet against the microtube, then the magnet was separated from the microtube, 200 ⁇ L of 0.01% PBST was added and mixed by pipetting, and the magnet was pressed against the microtube. The supernatant was removed. The above process was repeated 3 times and washed.
- S-406 phage may specifically recognize FZD10 regardless of the structural state of FZD10.
- Example 5 (Alanine-substituted phage production) [procedure] 1. Using a site-directed mutagenesis KOD-Plus-Mutageness kit (SMK-101, TOYOBO), a phage in which the amino acid in the peptide display portion of M13KE phage was substituted with alanine was prepared. An oligonucleotide primer containing a desired mutation in the nucleotide sequence of the displayed peptide sequence was commissioned and synthesized (Nippon Gene Research Laboratories). The synthetic primer is a desalted oligonucleotide purified by HPLC.
- the primer synthesized this time was designed to have a length of 24-27 bp and a GC content of 50-60%.
- the phosphorylation of the PCR product can be carried out simultaneously with the self-ligation of the PCR product, so that the primer is not phosphorylated.
- Template plasmid DNA was purified from S-406 phage-infected ER2738 bacteria using QIAGEN Plasmid kit.
- PCR reaction utilized a thermal cycler (PCR Thermal Cycler Dice, TAKARA). PCR reaction conditions were set based on the amplification size.
- the template plasmid was digested by DpnI treatment, and the PCR product was self-ligated by T4 Polynucleotide Kinase treatment.
- Example 6 (Alanine-substituted phage binding test) [procedure]
- the target protein rhFZD10 was added to a 96-well microplate at 1 ⁇ g / well and allowed to stand overnight at 4 ° C. for immobilization.
- the protein solution was removed, 300 ⁇ L of Blocking buffer was added, and the wells were blocked by incubating at 37 ° C. for 1 hour. After removing the blocking buffer, the well was washed three times with 200 ⁇ L of a washing solution 0.5% TBST, and finally 100 ⁇ L of 0.5% TBST was added.
- Amplified phage solution (S-406 phage or alanine-substituted phage prepared in Example 5) was added to the well so as to be 1 ⁇ 10 10 PFU and mixed by pipetting. The reaction was gently shaken for 1 hour at room temperature. After removing the reaction solution and washing the well 10 times with 200 ⁇ L of 0.5% TBST, 100 ⁇ L of 0.2 M Glycine-HCl (pH 2.2) was added to the well and stirred by pipetting. Shake gently for minutes. The eluate was collected from the wells into a microtube and neutralized by adding 15 ⁇ L of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to obtain a target-binding phage solution. The binding ability of the recovered phage was determined by titration.
- FIG. 9 shows the change in the input titer / output titer ratio in the alanine-substituted phage binding test.
- the second, third and ninth L leucine
- the fourth S serine
- the fifth P Proline
- seventh E glutamic acid
- eighth W tryptophan
- twelve Y tyrosine
- the amino acids considered to contribute to the binding with FZD10 are the second, third and ninth L, fourth S, fifth P, seventh E, eighth W, and twelve Y. It became clear that. Among them, the amino acids considered to be particularly involved in the binding with FZD10 were the second and third L and the eighth W.
- Example 7 (competitive test) [procedure]
- the target protein rhFZD10 was added to a 96-well microplate at 1 ⁇ g / well and allowed to stand overnight at 4 ° C. for immobilization.
- the protein solution was removed, 300 ⁇ L of Blocking buffer was added, and the wells were blocked by incubating at 37 ° C. for 1 hour. After removing the blocking buffer, the well was washed three times with 200 ⁇ L of a washing solution 0.5% TBST, and finally 100 ⁇ L of 0.5% TBST was added.
- S-406 amplified phage solution was added to the well so as to be 1 ⁇ 10 10 PFU, and then a synthetic peptide Pep15 (purity 90% ⁇ , HPLC grade, AnyGen, Korea) at a concentration of 100 ⁇ M, 1 mM, synthetic peptide Pep20 (GAASTRYLHELI: SEQ ID NO: 20) unrelated to binding with rhFZD10 (purity 90% ⁇ , HPLC grade, AnyGen, Korea) at 1 mM. They were added to a concentration and mixed by pipetting. Neither was added, and the reaction of only S-406 was used as a control. The reaction was gently shaken for 1 hour at room temperature.
- the reaction solution was removed, and the wells were washed 10 times with 200 ⁇ L of 0.5% TBST. Thereafter, 100 ⁇ L of 0.2 M Glycine-HCl (pH 2.2) was added to the well, and the mixture was stirred by pipetting, and then gently shaken at room temperature for 10 minutes. The eluate was collected from the wells into a microtube and neutralized by adding 15 ⁇ L of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to obtain a target-binding phage solution. The binding ability of the recovered phage was determined by titration.
- FIG. 10 shows the change in the input titer / output titer ratio in the competition test between S-406 phage and Pep15
- FIG. 11 shows the results of S-406 phage and Pep20.
- FIG. 10 it was revealed that Pep15 inhibited the binding of S-406 phage to FZD10 in a concentration-dependent manner.
- FIG. 11 the input titer / output titer ratio of S-406 phage remains high even when Pep20 is added at a concentration of 1 mM.
- Example 8 (competition test between rmWnt-5a and S-406 phage) [procedure]
- the target protein rhFZD10 was added to a 96-well microplate at 1 ⁇ g / well and allowed to stand overnight at 4 ° C. for immobilization.
- the protein solution was removed, 300 ⁇ L of Blocking buffer was added, and the wells were blocked by incubating at 37 ° C. for 1 hour. After removing the blocking buffer, the wells were washed three times with 200 ⁇ L of a washing solution 0.5% TBST.
- Recombinant mouse Wnt5a (rmWnt5a, R & D Systems) diluted to 0.5% TBST to each concentration (1 nM, 100 nM, 1 ⁇ M), or Recombinant Human insulin hulin-insulline-like insulin as a protein not involved in binding to FZD10 1, R & D systems) was added to 1 ⁇ M and gently shaken at room temperature for 1 hour.
- rmWnt-5a is used here is that it is specified in the package insert of rhFZD10 that it exhibits binding to rhFZD10.
- S-406 phage amplification solution was added to the wells to 1 ⁇ 10 10 PFU and mixed by pipetting.
- the reaction was gently shaken for 15 minutes at room temperature. After removing the reaction solution and washing the well 10 times with 200 ⁇ L of 0.5% TBST, 100 ⁇ L of 0.2 M Glycine-HCl (pH 2.2) was added to the well and stirred by pipetting. Gently shake for minutes. The eluate was collected from the wells into a microtube and neutralized by adding 15 ⁇ L of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to obtain a target-binding phage solution. The binding ability of the recovered phage was determined by titration.
- FIG. 12 shows the change in the input titer / output titer ratio in the competitive test of Wnt-5a and S-406 phage
- FIG. 13 shows the results of IGF-1 and S-406 phage.
- Example 9 (Production of amino acid-substituted phage) [procedure] 1. Using site-directed mutagenesis KOD-Plus-Mutageness kit (SMK-101, TOYOBO), the amino acid in the peptide display part of M13KE phage was replaced with another amino acid, and several amino acids of the display peptide were removed. The phage (short peptide-displaying phage) was prepared. An oligonucleotide primer containing a desired mutation in the nucleotide sequence of the displayed peptide sequence was commissioned and synthesized (Nippon Gene Research Laboratories). The synthetic primer is a desalting oligo purified by HPLC.
- the primer synthesized this time was designed to have a length of 20 to 27 bp and a GC content of about 50 to 60%.
- the phosphorylation of the PCR product can be carried out simultaneously with the self-ligation of the PCR product, so that the primer is not phosphorylated.
- Example 10 (Binding test of amino acid-substituted phage) [procedure]
- the target protein rhFZD10 was added to a 96-well microplate at 1 ⁇ g / well and allowed to stand overnight at 4 ° C. for immobilization.
- the protein solution was removed, 300 ⁇ l of Blocking buffer was added, and the wells were blocked by incubating at 37 ° C. for 1 hour. After removing the blocking buffer, the wells were washed three times with 200 ⁇ l of a washing solution 0.5% TBST, and finally 100 ⁇ l of 0.5% TBST was added.
- Amplified phage solution (S-406 phage or amino acid-substituted phage prepared in Example 9) was added to the well so as to be 1 ⁇ 10 10 PFU, and mixed by pipetting. The reaction was gently shaken for 1 hour at room temperature. After removing the reaction solution and washing the well 10 times with 200 ⁇ l of 0.5% TBST, 100 ⁇ l of 0.2 M Glycine-HCl (pH 2.2) was added to the well, and the mixture was stirred by pipetting. Shake gently for minutes. The eluate was collected from the wells into a microtube and neutralized by adding 15 ⁇ l of 1M Tris-HCl (pH 9.1) to obtain a target-binding phage solution. The binding ability of the recovered phage was determined by titration.
- [result] 1 The change in the input titer and output titer value of a ratio of binding test of single amino acid substitutions phage single amino acid substitutions phage shown in FIG. 15.
- phages include the third L (leucine), M (methionine), the fifth P (proline), I (isoleucine), V (valine), M (methionine), L (leucine), and the ninth L (leucine).
- FIG. 16 A two-amino acid-substituted phage showing 3 times higher binding than that of S-406 was obtained by replacing the third L with M and the fifth P with I (S-406 L3M / P5I). , SEQ ID NO: 30), and a phage showing 2.5 times higher binding ability was obtained by replacing the fifth P with V and the ninth L with M (S-406 P5V / L9M, SEQ ID NO: 31).
- the phage that showed substantially the same binding ability was a phage (S-406 L3M / L9W, SEQ ID NO: 32) in which the third L was replaced with M and the ninth L was replaced with W.
- S-406 changes in short peptide phage S-406 short peptide ratio of the values of the input titers and output titer binding test of phage is shown in FIG. 17.
- the phage displaying a peptide consisting of 11 residues from the second L to the twelfth Y (S-406 L2-Y12, SEQ ID NO: 33) binds equivalently to the binding of S-406. Showed sex.
- [procedure] 1. mRNA extraction MCF7; human breast cancer cells (DS Pharma Biomedical) and HS-SY-II; human synovial sarcoma cells (RIKEN BioResource Center), mRNA according to the protocol of RNeasy Mini Kit (QIAGEN) Extracted. This time, in order to remove genomic DNA, DNase I treatment was performed twice using RNase-free DNase set (QIAGEN) on RNeasy spin column in the mRNA extraction process. In addition, DNase I treatment was performed once under the extraction mRNA solution conditions.
- cDNA synthesis was synthesized from mRNA according to the protocol of SuperScript VILO (Invitrogen).
- Table 2 shows the results obtained by the real-time PCR reaction.
- Example 12 (Bindability test (in vitro)) From Example 7, targeting the HS-SY-II cell line with the highest FZD10 gene expression, the fifth P, which showed higher binding to FZD10 than S-406 and S-406 in Example 10, The binding test of the phage peptide substituted with I (S-406 P5I) was performed.
- reaction solution was removed and washed 10 times with 1 mL of 1% BSA / PBS to remove unbound phage. 100 ⁇ L of 0.05% trypsin / 0.53 mM EDTA solution was added, incubated at 37 ° C. for 5 minutes, 900 ⁇ L of growth medium was added, and the cells were collected to obtain a recovered phage solution. The titer of each recovered phage solution was measured.
- FIG. 18 shows the ratio between the input titer and the output titer of each phage.
- the titer ratio of S-406 phage was 5 times higher than that of M13KE phage.
- the titer ratio of S-406 P5I phage was 25 times higher than that of M13KE phage.
- rhWNT-3a Recombant human WNT-3a
- FIG. 19 shows the ratio between the input titer and the output titer of each phage.
- the titer ratio of S-406 P5I phage was 63 times higher than that of M13KE phage.
- FIG. 18 reveals that S-406 exhibits higher binding than non-peptide-displayed phage (M13KE) and S-406 P5I exhibits higher binding in the HS-SY-II cell line. Both are considered to be bound to FZD10 expressed by HS-SY-II cells. Furthermore, in S-406 P5I, the binding property was 63 times higher than that of M13KE by adding rhWNT-3a. From this result, higher binding properties were obtained than in the case where Wnt was not added, indicating the effect of adding rhWNT-3a.
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- FZD10 targeted by phage display is a dimer. Therefore, it is possible that the addition of rhWNT-3a activated the Wnt signal pathway and promoted the dimerization of FZD expressed by cells.
- Example 13 (In vitro imaging) [procedure] HS-SY-II cells were seeded at 7.5 ⁇ 10 4 Cells / Well and MCF7 cells at 5 ⁇ 10 4 Cells / Well in a triple well glass base dish (well inner diameter ⁇ 11 mm), and the sample was incubated at 37 ° C. and CO 2. Cultured overnight under conditions. To each well, rhWNT-3a was added to 500 ng / ml, and cultured overnight at 37 ° C. under CO 2 conditions. After removing the culture solution from the well after the culture, the well was washed 3 times with 50 ⁇ L of a growth medium at 37 ° C.
- S-406 P5I peptide (Pep23-F (SEQ ID NO: 23) (purity 80% ⁇ , HPLC grade, Thermoscientific)) having an aminocaproic acid linker linked to the N-terminus of the peptide and FITC labeled on the opposite side of the linked linker , S-406 phage random sequence peptide Pep39-F (YLPLWRLSESHM: SEQ ID NO: 39) (purity 80% ⁇ , HPLC grade, AnyGen, Korea) was prepared to 100 ⁇ M in growth medium, added at 50 ⁇ L, and added at 37 ° C. Incubated for hours.
- the peptide solution was removed, washed 10 times with 50 ⁇ L of growth medium at 37 ° C., and finally 50 ⁇ L of medium was added. Observation was carried out using a confocal microscope (Leica SP2), and the excitation light was irradiated with a laser wavelength of 488 nm, and fluorescence was observed.
- FIG. 20 shows the results of staining with Pep23-F and observation with a confocal microscope.
- the imaging conditions are images taken with a gain value of 700 Volt using excitation light of 488 nm, fluorescence receiving side set to 500 to 535 nm, objective lens using a 63 ⁇ oil lens (HCX PL APO CS 63x OIL, Leica). . It can be observed that the dots are strongly stained in the HS-SY-II cells. There is no uniform staining in the cytoplasm or inside the nucleus.
- FIG. 21 shows the results of staining with Pep39-F and observation with a confocal microscope.
- FIGS. 22 and 23 show the results of staining with Pep23-F and Pep39-F and observation with a confocal microscope. In both cases, there is almost no staining.
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Abstract
FZD10に特異的かつ高親和性で結合する物質及びそれを含む医薬の提供。 少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数11~50の ペプチド。 (式中、X1はLue又はMetを示し、 X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示し、 X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、 X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示し、 X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示し、 X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、 X7はTyr又はPheを示す。)
Description
本発明は、Frizzled-10(FZD10)に特異的に結合するペプチド及びこれを含有する医薬に関する。
FrizzledタンパクはWntタンパク質リガンドに対する結合部位を有するGタンパク質結合受容体のファミリーである。遺伝子解析から、これまで18種のWnt遺伝子および10種のFrizzled遺伝子(FZD1~FZD10)が同定されており、これらは全て構造的に高度に類似していることが明らかになっている。
Frizzledタンパクは7回膜貫通型タンパクであり、N末端に細胞外システインリッチドメインを有する。このシステインリッチドメインがWntリガンドの結合部位である。WntリガンドとFrizzled受容体との結合は必ずしも一対一ではなく、一種のWntリガンドが複数種のFrizzled受容体と、一種のFrizzled受容体に複数種のWntリガンドが結合することが確認されている。
Frizzledタンパクは7回膜貫通型タンパクであり、N末端に細胞外システインリッチドメインを有する。このシステインリッチドメインがWntリガンドの結合部位である。WntリガンドとFrizzled受容体との結合は必ずしも一対一ではなく、一種のWntリガンドが複数種のFrizzled受容体と、一種のFrizzled受容体に複数種のWntリガンドが結合することが確認されている。
WntリガンドとFrizzled受容体との結合によりWntシグナル伝達経路が活性化されると言われている。Wntシグナル伝達経路にはβ-カテニン経路を活性化させるものと、β-カテニンを介さない経路が数種存在し、WntリガンドとFrizzled受容体の組み合わせによって異なる経路を活性化しているものと考えられている。
受容体結合により活性化されたWnt/β-カテニンシグナル伝達経路は、Frizzled受容体と直接相互作用する細胞質タンパク質であるDishevelled(Dsh)によって仲介されて、β-カテニンの細胞質での安定化および蓄積をもたらす。Wntシグナルが存在しない場合、β-カテニンは腫瘍抑制タンパク質である大腸腺腫様ポリポーシス(APC)およびオーキシンを含む細胞質の分解複合体に局在する。これらのタンパク質はグリコーゲン合成酵素キナーゼ(GSK)-3βがβ-カテニンに結合してリン酸化し、これをユビキチン/プロテアソーム経路を介した分解用に指定するための重大な足場として機能する。Dshの活性化がGSKを介して核へ輸送され、そこでTcf/LefファミリーのDNA結合性タンパク質と相互作用して転写を活性化する(特許文献1)。
受容体結合により活性化されたWnt/β-カテニンシグナル伝達経路は、Frizzled受容体と直接相互作用する細胞質タンパク質であるDishevelled(Dsh)によって仲介されて、β-カテニンの細胞質での安定化および蓄積をもたらす。Wntシグナルが存在しない場合、β-カテニンは腫瘍抑制タンパク質である大腸腺腫様ポリポーシス(APC)およびオーキシンを含む細胞質の分解複合体に局在する。これらのタンパク質はグリコーゲン合成酵素キナーゼ(GSK)-3βがβ-カテニンに結合してリン酸化し、これをユビキチン/プロテアソーム経路を介した分解用に指定するための重大な足場として機能する。Dshの活性化がGSKを介して核へ輸送され、そこでTcf/LefファミリーのDNA結合性タンパク質と相互作用して転写を活性化する(特許文献1)。
β-カテニン非依存経路は多数のプロセスに関係していることが示されているが、細胞骨格系の制御に関与する細胞内平面極性(PCP)、細胞の運動および接着に関与しているWnt/Ca2+経路、プロテインキナーゼAを介して筋新生の制御に関与する経路などが存在する。
Frizzled受容体は2量体化することができ、この2量体化はWntシグナル経路の活性化に関与しているとの報告がある(非特許文献1)。
FZD10 mRNAは、頸部、消化管および膠芽腫の細胞系統を含む多数の癌細胞系統で、ならびに約40%の原発性胃癌、原発性結腸癌およびほとんどの滑膜肉腫組織でアップレギュレーションされているとの報告がある(特許文献1、非特許文献2、3)。
Frizzled受容体は2量体化することができ、この2量体化はWntシグナル経路の活性化に関与しているとの報告がある(非特許文献1)。
FZD10 mRNAは、頸部、消化管および膠芽腫の細胞系統を含む多数の癌細胞系統で、ならびに約40%の原発性胃癌、原発性結腸癌およびほとんどの滑膜肉腫組織でアップレギュレーションされているとの報告がある(特許文献1、非特許文献2、3)。
かかる観点から抗腫瘍剤の開発をめざして、FZD10に対する抗体が報告されている(特許文献1~4)。
Charles E Dann et al.,Nature 2001,412:86-90
H.Terasaki et al.,Int.J.Mol.Med.(2002)9,107-112
S.Nagayama et al.,Oncogene(2005)24,6201-6212
抗体医薬による腫瘍の治療においては、標的腫瘍の大部分において過剰発現が認められ、かつ正常組織では発現されないか、最小限しか発現されない細胞タンパクを同定することが重要である。しかしながら、腫瘍において特異的に発現されるタンパク質を同定することは困難であり、そのようなタンパク質に対する抗体を得ることは困難である。また、抗体は分子量が大きく、投与手段が限定されるという問題もある。
従って、本発明の課題は、FZD10に特異的かつ高親和性で結合する物質及びそれを含む医薬を提供することにある。
そこで本発明者は、ファージディスプレイ法を用いてFZD10に特異的に結合するペプチドを提示するファージを探索したところ、特定のアミノ酸配列を有するペプチドがリコンビナントヒトFZD10タンパク質に特異的に結合すること、及びこのペプチド又はその標識体を用いてFZD10を発現する細胞や組織を特異的に検出できることを見出した。さらに、該ペプチド又はその標識体がFZD10とWntとの結合を競合的に阻害することから、該ペプチド又はその標識体は癌治療薬としても有用であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、次の〔1〕~〔18〕を提供するものである。
〔1〕少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数11~50のペプチド。
(式中、X1はLue又はMetを示し、
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示し、
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示し、
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示し、
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X7はTyr又はPheを示す。)
〔2〕少なくとも下記式(2)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が12~50である〔1〕記載のペプチド。
(式中、XaはArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、X1~X7は前記と同じ)
〔3〕X3がSer又はAla、X5がHis又はAla、X6がMet又はAlaである〔1〕又は〔2〕記載のペプチド。
〔4〕アミノ酸数の上限が30である〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のペプチド。
〔5〕FZD10結合性を有する〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のペプチド。
〔6〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する医薬。
〔7〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌細胞又は癌組織検出薬。
〔8〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌診断薬。
〔9〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌治療薬。
〔10〕癌細胞又は癌組織を検出するための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔11〕癌診断のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔12〕癌治療のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔13〕癌細胞又は癌組織検出薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔14〕癌診断薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔15〕癌治療薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔16〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌細胞又は癌組織の検出方法。
〔17〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌の診断方法。
〔18〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を投与することを特徴とする癌の治療方法。
ここで、癌細胞又は癌組織の検出方法、及び癌の診断方法には、インビトロ及びインビボが含まれる。
〔1〕少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数11~50のペプチド。
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示し、
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示し、
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示し、
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X7はTyr又はPheを示す。)
〔2〕少なくとも下記式(2)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が12~50である〔1〕記載のペプチド。
〔3〕X3がSer又はAla、X5がHis又はAla、X6がMet又はAlaである〔1〕又は〔2〕記載のペプチド。
〔4〕アミノ酸数の上限が30である〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のペプチド。
〔5〕FZD10結合性を有する〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のペプチド。
〔6〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する医薬。
〔7〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌細胞又は癌組織検出薬。
〔8〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌診断薬。
〔9〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を含有する癌治療薬。
〔10〕癌細胞又は癌組織を検出するための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔11〕癌診断のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔12〕癌治療のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体。
〔13〕癌細胞又は癌組織検出薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔14〕癌診断薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔15〕癌治療薬製造のための、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体の使用。
〔16〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌細胞又は癌組織の検出方法。
〔17〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌の診断方法。
〔18〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のペプチド又はその標識体を投与することを特徴とする癌の治療方法。
ここで、癌細胞又は癌組織の検出方法、及び癌の診断方法には、インビトロ及びインビボが含まれる。
本発明のペプチドは、少なくとも下記式(1)で表されるアミノ酸配列を有するアミノ酸数11~50のペプチドである。
(式中、X1はLue又はMetを示し、
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示し、
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示し、
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示し、
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X7はTyr又はPheを示す。)
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示し、
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示し、
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示し、
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示し、
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示し、
X7はTyr又はPheを示す。)
上記式(1)中、X1はLeu又はMetを示すが、Leuがより好ましい。
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示すが、Pro又はIleがより好ましい。
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示すが、このうち、Ser、Ala、Thr、Gly、Asnが好ましく、Ser、Alaが特に好ましい。
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示すが、Leuがより好ましい。
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示すが、このうちHis、Tyr、Phe、Lys、Arg又はAlaが好ましく、His、Alaが特に好ましい。
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示すが、Met、Leu、Ile、Val、Alaがより好ましく、Met、Alaが特に好ましい。
X7はTyr又はPheを示すが、Tyrがより好ましい。
X2はPro、Val、Ile、Met又はLeuを示すが、Pro又はIleがより好ましい。
X3はSer、Ala、Thr、Gly、Asn、Asp、Glu、Arg又はLysを示すが、このうち、Ser、Ala、Thr、Gly、Asnが好ましく、Ser、Alaが特に好ましい。
X4はLeu、Met、Phe又はTrpを示すが、Leuがより好ましい。
X5はHis、Tyr、Phe、Lys、Arg、Ala、Leu又はMetを示すが、このうちHis、Tyr、Phe、Lys、Arg又はAlaが好ましく、His、Alaが特に好ましい。
X6はMet、Leu、Ile、Val、Ala、Phe、Tyr、Trp又はCysを示すが、Met、Leu、Ile、Val、Alaがより好ましく、Met、Alaが特に好ましい。
X7はTyr又はPheを示すが、Tyrがより好ましい。
本発明のペプチドのうち、少なくとも下記式(2)で表されるアミノ酸配列を有し、アミノ酸数が12~50であるペプチドがより好ましい。
(式中、XaはArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示し、X1~X7は前記と同じ)
式(2)中、XaはArg、Lys、His、Asn、Gln、Ser、Thr、Asp、Glu又はAlaを示すが、このうちArg、Lys、His、Asn 又はAlaが好ましく、Arg、Lys、His又はAlaがより好ましく、Arg又はAlaが特に好ましい。また、式(2)中のX1~X7は、前記のものがより好ましい。
式(1)及び(2)中、X3はSer又はAla、X5はHis又はAla、X6はMet又はAlaが特に好ましい。
また、本発明ペプチドのアミノ酸数としては、11~50であるが、12~50がより好ましい。なお、アミノ酸数の上限は40が好ましく、30がより好ましく、20がさらに好ましく、18が特に好ましい。
本発明ペプチドのX1~X7及びXaの置換は、後記実施例記載の結合性試験結果、保存的置換及び半保存的置換であれば同様の活性を示すことに基づくものである。ここで典型的な保存的置換及び半保存的置換を表1に示す。
本発明のペプチドは、前記アミノ酸配列をコードするDNAを用いる組み換え技術によって製造することもできるが、有機合成化学的ペプチド合成法によって製造することができる。有機合成化学的ペプチド合成法は、一般的な官能基の保護、カルボキシル基の活性化、ペプチド結合の形成、保護基の脱保護の手段によって行われる。これらの反応は固相法で行うのが好ましい。
本発明のペプチドのうち、配列番号2で示されるペプチド(S-406)は、ランダムなペプチド配列を提示させたファージライブラリーからファージディスプレイ法によって、FZD10と結合性を有するペプチドをスクリーニングすることにより選択することができる。ファージディスプレイ法に用いられるファージとしてはM13が好ましい。ファージライブラリーからFZD10と強く結合するものを選択するには、ファージ集団をFZD10とインキュベートし、FZD10に結合しなかったファージを洗い流した後に、結合したファージを回収する。回収したファージがどのような配列のペプチドを提示しているかは、ファージゲノムの該当部分をシークエンスすればよい。FZD10とペプチドの相互作用がそれほど強いものではない場合には、弱い結合力を持つファージがバックグラウンドとしてつきまとってしまう。そこで、結合→洗浄→回収の一連の流れの後に、再度大腸菌に感染させ、二次ライブラリーを調製し、このライブラリーを用いて再度一連の操作を繰り返すパニング操作を行う。パニングを繰り返していくことによって得られるライブラリーの中には、FZD10に高い結合能力を持ったファージの数が増えてくる。このようにして、目的とするFZD10と強い結合性を有するファージが選択できる。
本発明のペプチドは、FZD10に特異的に結合する。従って、本発明のペプチド又はその標識体は、FZD10又はFZD10を発現している細胞若しくは組織を検出するための試薬として有用である。ここで本発明のペプチドの標識体としては、FZD10に結合したペプチドを検出し得る標識体であればよく、放射性同位体、アフィニティー標識(例えば、ビオチン、アビジン等)、酵素標識(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ等)、蛍光標識(例えば、FITC、ローダミン等)、常磁性原子等が挙げられる。これらの標識体のうち、蛍光標識やポジトロン核種による標識は、例えば大腸癌等のFZD10が発現している癌細胞又は癌組織を検出するうえでより好ましい。このとき、本発明のペプチド又はその標識体は、対象細胞、対象組織に直接適用してもよいし、対象患者に投与してもよい。
本発明のペプチドの標識体は、FZD10が発現している癌診断、例えば早期癌診断に有用である。例えば、癌組織の存在の有無の確認を目的とした診断においては、対象部位に例えば上記蛍光標識ペプチドを散布又は注射などの手段により接触させた後、洗浄処理により余剰な蛍光成分を除去した後、該当部位に励起光を照射し、蛍光染色された組織の有無を肉眼的又は顕微鏡的に確認することができる。
より好ましい形態としては、本発明の蛍光標識ペプチドを蛍光造影剤として内視鏡による癌診断に用いることである、例えば、蛍光標識ペプチドを経内視鏡的に散布などの手段により組織に接触させた後、洗浄処理を行い、内視鏡光源により励起光を該当部に照射し、蛍光染色された組織の有無を内視鏡的に確認すればよい。これにより早期癌の発見診断に使用可能となるばかりではなく、通常内視鏡的に病変と疑われる部位を染色し、拡大蛍光観察をすることにより蛍光の有無による病変部位と非病変部位の境界を判別することにも使用可能となる。内視鏡の種類は特に限定されないが、内視鏡光源としてフルオレセインのための励起光を照射できる蛍光内視鏡又は、加えて拡大能を有する共焦点内視鏡が好ましい。
また、修飾する蛍光色素はフルオレセインだけではなく、たとえばシアニン系化合物など励起波長の異なる蛍光色素を用いてもよい。蛍光剤としてインドシアニングリーンなどのシアニン系化合物を用いた場合、フルオレセインと比較して励起波長がさらに長波長側にシフトするため、より深部の病変の確認に有効である。またポジトロン核種を本発明ペプチドに修飾させた場合、PETやSPECTなどにより検出可能となる。また、ガドリニウムを本発明ペプチドに修飾させた場合、MRIにより検出可能である。これにより主に消化器などといった経内視鏡的に到達可能な部位の癌のみならず、全身の癌病変において、本発明ペプチドが利用可能となる。癌の診断においては、本発明のペプチド又はその標識体は、対象部位に直接適用してもよいし、対象患者に投与してもよい。
より好ましい形態としては、本発明の蛍光標識ペプチドを蛍光造影剤として内視鏡による癌診断に用いることである、例えば、蛍光標識ペプチドを経内視鏡的に散布などの手段により組織に接触させた後、洗浄処理を行い、内視鏡光源により励起光を該当部に照射し、蛍光染色された組織の有無を内視鏡的に確認すればよい。これにより早期癌の発見診断に使用可能となるばかりではなく、通常内視鏡的に病変と疑われる部位を染色し、拡大蛍光観察をすることにより蛍光の有無による病変部位と非病変部位の境界を判別することにも使用可能となる。内視鏡の種類は特に限定されないが、内視鏡光源としてフルオレセインのための励起光を照射できる蛍光内視鏡又は、加えて拡大能を有する共焦点内視鏡が好ましい。
また、修飾する蛍光色素はフルオレセインだけではなく、たとえばシアニン系化合物など励起波長の異なる蛍光色素を用いてもよい。蛍光剤としてインドシアニングリーンなどのシアニン系化合物を用いた場合、フルオレセインと比較して励起波長がさらに長波長側にシフトするため、より深部の病変の確認に有効である。またポジトロン核種を本発明ペプチドに修飾させた場合、PETやSPECTなどにより検出可能となる。また、ガドリニウムを本発明ペプチドに修飾させた場合、MRIにより検出可能である。これにより主に消化器などといった経内視鏡的に到達可能な部位の癌のみならず、全身の癌病変において、本発明ペプチドが利用可能となる。癌の診断においては、本発明のペプチド又はその標識体は、対象部位に直接適用してもよいし、対象患者に投与してもよい。
また、本発明ペプチド又はその標識体はFZD10とWntとの結合を競合的に阻害することから、上記のような癌細胞検出、癌診断だけでなく、癌の治療にも用いることができる。
本発明ペプチドが検出、診断又は治療可能な細胞又は組織としては、FZD10を発現している細胞又は組織であればよく、例えば癌細胞又は癌組織、具体的には、肺癌、乳癌、大腸癌、胃癌、骨肉腫、子宮頸癌、卵巣癌、滑膜肉腫、肝臓癌、胆のう癌、膵臓癌、前立腺癌、頭頚部癌、腎細胞癌、膀胱癌等が挙げられる。
本発明のペプチド又はその標識体を癌検出薬、癌診断薬、癌治療薬として用いる場合、本発明ペプチド又はその標識体はそのまま用いることもできるが、薬学的に許容される担体とともに各種投与形態に適した組成物とすることができる。該組成物としては、注射用剤、散布用剤、経口投与用剤、経直腸用剤等が挙げられる。薬学的に許容される担体としては、水、生理食塩水、各種緩衝剤、賦形剤、崩壊剤、結合剤、滑沢剤等が挙げられる。
本発明のペプチド又はその標識体を癌治療薬として用いる場合の投与量は、症状、体重等によっても異なるが、通常成人1日あたり0.1mg~1000mgが好ましい。
次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1(ファージディスプレイ)
[手順]
1.パニング実験-ラウンド1
96wellプレートに5μg/mLのRecombinant human IgG1 Fc(rhIgG1、R&D Systems)、Recombinant human Frizzled 10 Fc Chemera(rhFZD10、R&D Systems)を個別に200μLずつ添加し(1μg/well)、4℃、一晩、静置インキュベートした(プレートへの固相化)。ウェル内の非固相タンパクを除去し、Blocking buffer(5mg/mL BSA(牛血清アルブミン)/TBS(50mM Tris-HCl/150mM NaCl))を300μL/well添加し、37℃、1時間、静置インキュベートし、その後、0.1%TBST(0.1%Tween20/TBS)200μL/wellで3回洗浄した。
ペプチド提示ファージライブラリー(NEW ENGLAND BioLabs Inc.)は、2種類利用し、D12ライブラリーは、12残基の直線状ランダムペプチドを提示しており、2.7×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。C7Cライブラリーは、7残基の環状ランダムペプチドを提示しており、1.2×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。
本実験で用いたrhFZD10は、その構造にIgG1部位が含まれている。そのため、IgG1部位に結合してしまうペプチド提示ファージ(以下ファージと略す)を除去する目的で、まず、rhIgG1固相化ウェルに0.1%TBSTを100μL添加し、D12ファージライブラリー(1×1013PFU/mL)、C7Cファージライブラリー(2×1013PFU/mL)をそれぞれ10μL添加した。ここで、rhFZD10固相化ウェルには、乾燥防止のため0.1%TBSTを200μL添加した。
*PFU:plaque forming units(プラーク形成単位)
[手順]
1.パニング実験-ラウンド1
96wellプレートに5μg/mLのRecombinant human IgG1 Fc(rhIgG1、R&D Systems)、Recombinant human Frizzled 10 Fc Chemera(rhFZD10、R&D Systems)を個別に200μLずつ添加し(1μg/well)、4℃、一晩、静置インキュベートした(プレートへの固相化)。ウェル内の非固相タンパクを除去し、Blocking buffer(5mg/mL BSA(牛血清アルブミン)/TBS(50mM Tris-HCl/150mM NaCl))を300μL/well添加し、37℃、1時間、静置インキュベートし、その後、0.1%TBST(0.1%Tween20/TBS)200μL/wellで3回洗浄した。
ペプチド提示ファージライブラリー(NEW ENGLAND BioLabs Inc.)は、2種類利用し、D12ライブラリーは、12残基の直線状ランダムペプチドを提示しており、2.7×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。C7Cライブラリーは、7残基の環状ランダムペプチドを提示しており、1.2×109種の異なるペプチド配列を持つファージライブラリーである。
本実験で用いたrhFZD10は、その構造にIgG1部位が含まれている。そのため、IgG1部位に結合してしまうペプチド提示ファージ(以下ファージと略す)を除去する目的で、まず、rhIgG1固相化ウェルに0.1%TBSTを100μL添加し、D12ファージライブラリー(1×1013PFU/mL)、C7Cファージライブラリー(2×1013PFU/mL)をそれぞれ10μL添加した。ここで、rhFZD10固相化ウェルには、乾燥防止のため0.1%TBSTを200μL添加した。
*PFU:plaque forming units(プラーク形成単位)
室温、1時間、シーソーを用いて振とうインキュベートし、ウェルからrhIgG1に結合していないファージを含んだ上清を回収し、rhFZD10固相化ウェルに添加した。
室温、1時間、シーソーを用いて振とうインキュベートし、固相化したrhFZD10に結合させた後、ファージ溶液を除去し、0.1%TBST 200μL/wellで10回洗浄した。1mg/mL BSA/0.2M Glycine-HCl(pH2.2)100μL添加し、室温、10分、振とうインキュベートしファージを溶出させた。溶出液を回収し、回収溶液に1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和した。回収した溶出液の一部を用いてファージの力価を測定した。
室温、1時間、シーソーを用いて振とうインキュベートし、固相化したrhFZD10に結合させた後、ファージ溶液を除去し、0.1%TBST 200μL/wellで10回洗浄した。1mg/mL BSA/0.2M Glycine-HCl(pH2.2)100μL添加し、室温、10分、振とうインキュベートしファージを溶出させた。溶出液を回収し、回収溶液に1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和した。回収した溶出液の一部を用いてファージの力価を測定した。
2.回収ファージの増幅
1の操作で得られたファージ溶出液をLB20mL中で対数増殖中のER2738菌[F’laclqΔ(lacZ) M15 proA+B+zzf::Tn10(TetR)/fhuA2 supE thiΔ(lac-proAB)Δ(hsdMSmcrB) 5 (rk -mk -McrBC-)]に感染させ、振とう培養機を用いて、37℃で激しく攪拌しながら、4時間30分インキュベートした。ファージ感染菌培養液を50mL遠心チューブに移し、上記サンプルをマイクロ冷却遠心機を用いて、4℃、10分、8,900×gで遠心した。遠心後、ER2738菌を除去する目的で、上清を新しいチューブに回収した。回収ファージ溶液に3.6mL(1/5量)のPEG/NaCl(20% Polyehtylene glycol 6,000、2.5M NaCl溶液)を添加し、ミキサーでよく攪拌して、4℃、16時間、インキュベートして、ファージを沈殿させた。沈殿したファージを回収するために、マイクロ冷却遠心機で4℃、10分、8,900×gで遠心して、上清を除去した。上清を完全除去する目的で、もう一度遠心し、上清を除去した。沈殿ファージに、氷冷TBS 1mLを加え、懸濁し、マイクロチューブに移した。ファージ懸濁液を、コンパクト高速冷却遠心機を用いて、4℃、5分、16,000×gで遠心した。上清を別のチューブに回収し、懸濁されない残渣を取り除き、回収溶液に、200μLのPEG/NaClを加えて、ミキサーで攪拌した。上記溶液を氷上、1時間、インキュベートしファージを沈殿させた。溶液を高速遠心機で4℃、10分、16,000×g遠心してファージを沈殿させ上清を除去した。この遠心工程を再び行い、上清を完全に除去した。得られたファージ沈殿に、200μLの0.02%NaN3/TBSを加え、完全に懸濁させ、コンパクト冷却遠心機で、4℃、5分、16,000×g、遠心し、上清を回収することで懸濁されなかった残渣を除去した。回収ファージ濃縮液の力価を測定した。
1の操作で得られたファージ溶出液をLB20mL中で対数増殖中のER2738菌[F’laclqΔ(lacZ) M15 proA+B+zzf::Tn10(TetR)/fhuA2 supE thiΔ(lac-proAB)Δ(hsdMSmcrB) 5 (rk -mk -McrBC-)]に感染させ、振とう培養機を用いて、37℃で激しく攪拌しながら、4時間30分インキュベートした。ファージ感染菌培養液を50mL遠心チューブに移し、上記サンプルをマイクロ冷却遠心機を用いて、4℃、10分、8,900×gで遠心した。遠心後、ER2738菌を除去する目的で、上清を新しいチューブに回収した。回収ファージ溶液に3.6mL(1/5量)のPEG/NaCl(20% Polyehtylene glycol 6,000、2.5M NaCl溶液)を添加し、ミキサーでよく攪拌して、4℃、16時間、インキュベートして、ファージを沈殿させた。沈殿したファージを回収するために、マイクロ冷却遠心機で4℃、10分、8,900×gで遠心して、上清を除去した。上清を完全除去する目的で、もう一度遠心し、上清を除去した。沈殿ファージに、氷冷TBS 1mLを加え、懸濁し、マイクロチューブに移した。ファージ懸濁液を、コンパクト高速冷却遠心機を用いて、4℃、5分、16,000×gで遠心した。上清を別のチューブに回収し、懸濁されない残渣を取り除き、回収溶液に、200μLのPEG/NaClを加えて、ミキサーで攪拌した。上記溶液を氷上、1時間、インキュベートしファージを沈殿させた。溶液を高速遠心機で4℃、10分、16,000×g遠心してファージを沈殿させ上清を除去した。この遠心工程を再び行い、上清を完全に除去した。得られたファージ沈殿に、200μLの0.02%NaN3/TBSを加え、完全に懸濁させ、コンパクト冷却遠心機で、4℃、5分、16,000×g、遠心し、上清を回収することで懸濁されなかった残渣を除去した。回収ファージ濃縮液の力価を測定した。
3.パニング実験-ラウンド2、3、4
濃縮ファージ溶液を用いて、2及び3・4ラウンドのパニング実験を実施した。2回目のパニング実験において、1ラウンドの操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.3%TBST(0.3%Tween20/TBS)にしたことである。3・4ラウンドのパニング実験では、1ラウンドの操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.5%TBST(0.5%Tween20/TBS)にしたことである。
濃縮ファージ溶液を用いて、2及び3・4ラウンドのパニング実験を実施した。2回目のパニング実験において、1ラウンドの操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.3%TBST(0.3%Tween20/TBS)にしたことである。3・4ラウンドのパニング実験では、1ラウンドの操作と異なる点は添加ファージ量を2×1011PFU/well、洗浄液を0.5%TBST(0.5%Tween20/TBS)にしたことである。
4.力価測定
LB 3mL内でER2738菌を対数増殖期(OD600;~0.5)となるまで培養し、ER2738培養液200μLに、必要濃度となるよう希釈したファージ液を10μL添加した。この混合溶液をミキサーでよく攪拌し、室温、5分間インキュベートした後、溶解したトップアガー溶液4mLと混合させ、LB/IPTG/Xgalプレート上に播種した。
ファージ感染大腸菌播種プレートを37℃、16時間、インキュベートした後、得られた青色プラークの数をカウントした。ファージ希釈倍率を用いて、ファージ数を算出した。
LB 3mL内でER2738菌を対数増殖期(OD600;~0.5)となるまで培養し、ER2738培養液200μLに、必要濃度となるよう希釈したファージ液を10μL添加した。この混合溶液をミキサーでよく攪拌し、室温、5分間インキュベートした後、溶解したトップアガー溶液4mLと混合させ、LB/IPTG/Xgalプレート上に播種した。
ファージ感染大腸菌播種プレートを37℃、16時間、インキュベートした後、得られた青色プラークの数をカウントした。ファージ希釈倍率を用いて、ファージ数を算出した。
[結果]
ファージライブラリーを用いた実験のインプット力価(標的分子に加えたファージ力値)とアウトプット力価(洗浄後の標的分子から溶出されたファージ力値)の比の値の変化をD12ライブラリーの結果を図1、C7Cライブラリーの結果を図2に示す。
D12ライブラリーを利用した、rhFZD10標的パニング実験を4ラウンドまで進めた結果、アウトプット力価/インプット力価比を比較したところ、4ラウンドは1ラウンドの400倍程度の増加が観察された。したがって、rhFZD10特異結合性を示すファージがセレクションされたことが予想された。
C7Cライブラリーを利用した、rhFZD10標的パニング実験も4ランドまで進めたが、アウトプット力価/インプット力価比の増加は観察されなかった。
ファージライブラリーを用いた実験のインプット力価(標的分子に加えたファージ力値)とアウトプット力価(洗浄後の標的分子から溶出されたファージ力値)の比の値の変化をD12ライブラリーの結果を図1、C7Cライブラリーの結果を図2に示す。
D12ライブラリーを利用した、rhFZD10標的パニング実験を4ラウンドまで進めた結果、アウトプット力価/インプット力価比を比較したところ、4ラウンドは1ラウンドの400倍程度の増加が観察された。したがって、rhFZD10特異結合性を示すファージがセレクションされたことが予想された。
C7Cライブラリーを利用した、rhFZD10標的パニング実験も4ランドまで進めたが、アウトプット力価/インプット力価比の増加は観察されなかった。
実施例2(シークエンス解析)
[手順]
D12ライブラリーを用いたパニング実験の4ラウンドで得られたファージを、常法(Phage Display A Laboratory Manual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。塩基配列の決定には、提示ペプチド領域から96残基下流に位置する塩基配列の相補鎖に相当するプライマー[-96gIII シーケンシングプライマー(5’-HOCCCTCATAGTTAGCGTAACG-3’)(配列番号1)、S1259A、NEB]を用いて、ダイデオキシターミネイト法により決定した(CEQ DTCS Quick start kit、ベックマン)。反応産物の泳動とデータ解析には、キャピラリーシーケンサー(CEQ2000、ベックマン)を用いた。
[手順]
D12ライブラリーを用いたパニング実験の4ラウンドで得られたファージを、常法(Phage Display A Laboratory Manual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。塩基配列の決定には、提示ペプチド領域から96残基下流に位置する塩基配列の相補鎖に相当するプライマー[-96gIII シーケンシングプライマー(5’-HOCCCTCATAGTTAGCGTAACG-3’)(配列番号1)、S1259A、NEB]を用いて、ダイデオキシターミネイト法により決定した(CEQ DTCS Quick start kit、ベックマン)。反応産物の泳動とデータ解析には、キャピラリーシーケンサー(CEQ2000、ベックマン)を用いた。
[結果]
決定した塩基配列から予想される提示ペプチド配列を図3に示す。
この中で、得られたS-406ファージの提示するペプチド配列(配列番号2)は、4ラウンドで調べた12個のクローンの中に同じ配列を持つクローンが7個であった(58%)。S-407ファージ(配列番号3)、S-408ファージ(配列番号4)、S-409ファージ(配列番号5)、S-410ファージ(配列番号6)、S-411ファージ(配列番号7)は各1クローンしか得られなかった。
したがって、パニングの回数が進むにつれ、S-406ファージがセレクションされていることが明らかとなった。特定のファージクローンがセレクションされている理由として、そのファージクローンが標的分子に対し強い結合性を示していることが挙げられる。
決定した塩基配列から予想される提示ペプチド配列を図3に示す。
この中で、得られたS-406ファージの提示するペプチド配列(配列番号2)は、4ラウンドで調べた12個のクローンの中に同じ配列を持つクローンが7個であった(58%)。S-407ファージ(配列番号3)、S-408ファージ(配列番号4)、S-409ファージ(配列番号5)、S-410ファージ(配列番号6)、S-411ファージ(配列番号7)は各1クローンしか得られなかった。
したがって、パニングの回数が進むにつれ、S-406ファージがセレクションされていることが明らかとなった。特定のファージクローンがセレクションされている理由として、そのファージクローンが標的分子に対し強い結合性を示していることが挙げられる。
実施例3(ファージ結合性試験(タンパク固相化条件))
[手順]
標的タンパクであるrhFZD10とrhFZD10に標識されたFc部位であるrhIgG1、標準タンパクとしてBSAを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406又はM13KE(ペプチド非提示ファージ))を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
標的タンパクであるrhFZD10とrhFZD10に標識されたFc部位であるrhIgG1、標準タンパクとしてBSAを1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406又はM13KE(ペプチド非提示ファージ))を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
固相化法による結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の変化についてS-406ファージの結果を図4に、M13KEファージの結果を図5に示す。
S-406のFZD10への結合性は、Fc部であるrhIgG1より1928倍高く、標準タンパクであるBSAよりも993倍高いことが明らかとなった。
M13KEファージでは、固相化したタンパク間に結合性の差は見られず、どれも低い値であった。
図4の結果からS-406ファージは、タンパク固相化条件においてFZD10に特異的に結合することが明らかとなった。
また、S-406ファージとM13KEファージのFZD10への結合性を比較すると、S-406の方が12198倍高い事が明らかとなった。この結果より、S-406ファージの提示するペプチド配列がFZD10との結合に関与している可能性が示唆された。
固相化法による結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の変化についてS-406ファージの結果を図4に、M13KEファージの結果を図5に示す。
S-406のFZD10への結合性は、Fc部であるrhIgG1より1928倍高く、標準タンパクであるBSAよりも993倍高いことが明らかとなった。
M13KEファージでは、固相化したタンパク間に結合性の差は見られず、どれも低い値であった。
図4の結果からS-406ファージは、タンパク固相化条件においてFZD10に特異的に結合することが明らかとなった。
また、S-406ファージとM13KEファージのFZD10への結合性を比較すると、S-406の方が12198倍高い事が明らかとなった。この結果より、S-406ファージの提示するペプチド配列がFZD10との結合に関与している可能性が示唆された。
実施例4(ファージ結合性試験(タンパク液相化条件))
[手順]
マイクロチューブに0.01%PBST(0.01%Tween20/PBS)を200μL分注、ProteinAがコートしてある磁気ビーズ(Dynabeads ProteinA、invitrogen)を10μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブ側面に押し当て、上清を除去した。その後、磁石をマイクロチューブから離し、0.01% PBSTを200μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、磁気ビーズを洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。5mg/mL BSA/0.01% PBSTで5μg/mLに調製したrhFZD10を200μL添加し、Voltexで混合後、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い磁気ビーズと反応させた。反応後、磁石をマイクロチューブに押し当てながら上清を除去した後、磁石をマイクロチューブから離して、0.01% PBSTを200μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。上記マイクロチューブに増幅ファージ液(S-406又はM13KE)を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い反応させた。磁石を用い反応液を除去し、0.01% PBST 200μLで5回洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。0.2MGlycine-HCl(pH2.2)をマイクロチューブに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間マイクロチューブ撹拌機を用い撹拌した。その後、ピペッティングを行い、磁石を用いて上清を新しいマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
マイクロチューブに0.01%PBST(0.01%Tween20/PBS)を200μL分注、ProteinAがコートしてある磁気ビーズ(Dynabeads ProteinA、invitrogen)を10μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブ側面に押し当て、上清を除去した。その後、磁石をマイクロチューブから離し、0.01% PBSTを200μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、磁気ビーズを洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。5mg/mL BSA/0.01% PBSTで5μg/mLに調製したrhFZD10を200μL添加し、Voltexで混合後、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い磁気ビーズと反応させた。反応後、磁石をマイクロチューブに押し当てながら上清を除去した後、磁石をマイクロチューブから離して、0.01% PBSTを200μL添加してピペッティングで混合し、磁石をマイクロチューブに押し当て、上清を除去した。上記工程を3回繰り返し、洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。上記マイクロチューブに増幅ファージ液(S-406又はM13KE)を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、マイクロチューブ撹拌機を用い反応させた。磁石を用い反応液を除去し、0.01% PBST 200μLで5回洗浄した。0.01% PBSTを200μL添加し、新しいマイクロチューブへ移し、磁石を用いて上清を除去した。0.2MGlycine-HCl(pH2.2)をマイクロチューブに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間マイクロチューブ撹拌機を用い撹拌した。その後、ピペッティングを行い、磁石を用いて上清を新しいマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
液相化法による結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化をS-406ファージの結果は図6、M13KEファージの結果は図7に示す。
S-406ファージは、FZD10を結合させた磁気ビーズに強く結合しており、FZD10を結合させていない場合(磁気ビーズのみ)と比較すると、2229倍高い結合性を示した。
M13KEファージでは、FZD10の有無で結合性に大きな変化は無く、どれも低い値を示した。
図6に示すように、S-406ファージはFZD10に特異的に結合する事が明らかとなった。
また、S-406ファージとM13KEファージのFZD10への結合性を比較すると、S-406の方が9220倍高い事が明らかとなり、S-406ファージの提示するペプチドがFZD10の結合に大きく関与している事が示唆された。
上記結果は、実施例3の固相化条件でも同様の結果が得られており、S-406ファージはFZD10の構造状態に関わらず、特異的にFZD10を認識している可能性がある。
液相化法による結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化をS-406ファージの結果は図6、M13KEファージの結果は図7に示す。
S-406ファージは、FZD10を結合させた磁気ビーズに強く結合しており、FZD10を結合させていない場合(磁気ビーズのみ)と比較すると、2229倍高い結合性を示した。
M13KEファージでは、FZD10の有無で結合性に大きな変化は無く、どれも低い値を示した。
図6に示すように、S-406ファージはFZD10に特異的に結合する事が明らかとなった。
また、S-406ファージとM13KEファージのFZD10への結合性を比較すると、S-406の方が9220倍高い事が明らかとなり、S-406ファージの提示するペプチドがFZD10の結合に大きく関与している事が示唆された。
上記結果は、実施例3の固相化条件でも同様の結果が得られており、S-406ファージはFZD10の構造状態に関わらず、特異的にFZD10を認識している可能性がある。
実施例5(アラニン置換ファージ作製)
[手順]
1.部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit(SMK-101、TOYOBO)を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸をアラニンに置換したファージの作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した(日本遺伝子研究所)。合成プライマーは、HPLCにて精製した脱塩オリゴヌクレオチドである。今回合成したプライマーは、長さ24~27bpであり、GC含量が50-60%となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。鋳型プラスミドDNAはS-406ファージ感染ER2738菌より、QIAGEN Plasmid kitを用いて精製した。
鋳型プラスミドDNA、プライマー、dNTPs、KOD-plus-を用いて、[94℃、2分]→{[98℃、10秒]→[68℃、7.5分]}×8サイクル→[4℃、Hold]条件でPCRを実施した。PCR反応はサーマルサイクラー(PCR Thermal Cycler Dice、TAKARA)を利用した。PCR反応条件は増幅サイズを基に設定した。
DpnI処理により鋳型プラスミドの消化を行ない、T4 Polynucleotide Kinase処理によりPCR産物のセルフライゲーションを行った。
[手順]
1.部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit(SMK-101、TOYOBO)を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸をアラニンに置換したファージの作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した(日本遺伝子研究所)。合成プライマーは、HPLCにて精製した脱塩オリゴヌクレオチドである。今回合成したプライマーは、長さ24~27bpであり、GC含量が50-60%となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。鋳型プラスミドDNAはS-406ファージ感染ER2738菌より、QIAGEN Plasmid kitを用いて精製した。
鋳型プラスミドDNA、プライマー、dNTPs、KOD-plus-を用いて、[94℃、2分]→{[98℃、10秒]→[68℃、7.5分]}×8サイクル→[4℃、Hold]条件でPCRを実施した。PCR反応はサーマルサイクラー(PCR Thermal Cycler Dice、TAKARA)を利用した。PCR反応条件は増幅サイズを基に設定した。
DpnI処理により鋳型プラスミドの消化を行ない、T4 Polynucleotide Kinase処理によりPCR産物のセルフライゲーションを行った。
2.形質転換
60μLのXL-1Blueコンピテント細胞に対し、Self-ligation処理済み溶液を10μL添加し、混合した。氷上、30分間、インキュベートした後、42℃、90秒間、ヒートブロック上でインキュベートし、氷上で2分間、インキュベートした。15mLコニカルチューブ内で、ER2738菌のO/Nカルチャー100μLに、上記XL-Blue菌を1μL添加し、混合した。15mLコニカルチューブ内に、残りのXL-1Blue菌を入れた。上記それぞれのサンプルに、トップアガーを4mL添加し、ボルテックスで混合した。上記大腸菌サンプルをLB/IPTG/Xgalプレート上に播種し、37℃、16時間、インキュベートした。
60μLのXL-1Blueコンピテント細胞に対し、Self-ligation処理済み溶液を10μL添加し、混合した。氷上、30分間、インキュベートした後、42℃、90秒間、ヒートブロック上でインキュベートし、氷上で2分間、インキュベートした。15mLコニカルチューブ内で、ER2738菌のO/Nカルチャー100μLに、上記XL-Blue菌を1μL添加し、混合した。15mLコニカルチューブ内に、残りのXL-1Blue菌を入れた。上記それぞれのサンプルに、トップアガーを4mL添加し、ボルテックスで混合した。上記大腸菌サンプルをLB/IPTG/Xgalプレート上に播種し、37℃、16時間、インキュベートした。
3.変異体のシークエンス解析
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に(Phage Display A Laboratory Mnual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を確認した。
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に(Phage Display A Laboratory Mnual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を確認した。
[結果]
図8に示す配列番号8~19のアラニン置換ファージを得た。
図8に示す配列番号8~19のアラニン置換ファージを得た。
実施例6(アラニン置換ファージの結合性試験)
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406ファージ又は実施例5で作製したアラニン置換ファージ)を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406ファージ又は実施例5で作製したアラニン置換ファージ)を1×1010 PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
アラニン置換ファージの結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図9に示す。
図9から分かるように、S-406ファージに比べ結合性が低下したファージは8種存在し、二・三・九番目のL(ロイシン)、四番目のS(セリン)、五番目のP(プロリン)、七番目のE(グルタミン酸)、八番目のW(トリプトファン)、十二番目のY(チロシン)をアラニンに置換したファージである。
特に、二・三番目のL、八番目のWをアラニンで置換したファージの結合性が顕著に低下した。
上記結果より、FZD10との結合に寄与すると考えられるアミノ酸は、二・三・九番目のL、四番目のS、五番目のP、七番目のE、八番目のW、十二番目のYであることが明らかとなった。
その中でも、特にFZD10との結合に関与していると考えられるアミノ酸は、二・三番目のL、八番目のWであった。
アラニン置換ファージの結合性試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図9に示す。
図9から分かるように、S-406ファージに比べ結合性が低下したファージは8種存在し、二・三・九番目のL(ロイシン)、四番目のS(セリン)、五番目のP(プロリン)、七番目のE(グルタミン酸)、八番目のW(トリプトファン)、十二番目のY(チロシン)をアラニンに置換したファージである。
特に、二・三番目のL、八番目のWをアラニンで置換したファージの結合性が顕著に低下した。
上記結果より、FZD10との結合に寄与すると考えられるアミノ酸は、二・三・九番目のL、四番目のS、五番目のP、七番目のE、八番目のW、十二番目のYであることが明らかとなった。
その中でも、特にFZD10との結合に関与していると考えられるアミノ酸は、二・三番目のL、八番目のWであった。
実施例7(競合試験)
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルにS-406増幅ファージ液を1×1010PFUになるように添加し、次に、S-406ファージ提示ペプチド(配列番号2)を人工的に合成した合成ペプチドPep15(純度90%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を100μM、1mMの濃度に、rhFZD10との結合には無関係な合成ペプチドPep20(GAASRTYLHELI:配列番号20)(純度90%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を1mMの濃度になるように添加し、ピペッティングで混合した。どちらも添加せず、S-406のみの反応をコントロールとした。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した。その後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μL添加した。上記ウェルにS-406増幅ファージ液を1×1010PFUになるように添加し、次に、S-406ファージ提示ペプチド(配列番号2)を人工的に合成した合成ペプチドPep15(純度90%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を100μM、1mMの濃度に、rhFZD10との結合には無関係な合成ペプチドPep20(GAASRTYLHELI:配列番号20)(純度90%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を1mMの濃度になるように添加し、ピペッティングで混合した。どちらも添加せず、S-406のみの反応をコントロールとした。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した。その後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
S-406ファージとPep15の競合試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図10に、S-406ファージとPep20の結果を図11に示す。
図10からわかるように、Pep15がS-406ファージのFZD10への結合を濃度依存的に阻害していることが明らかとなった。
図11を見ると、S-406ファージのインプット力価/アウトプット力価比は、Pep20を1mMの濃度で添加しても高い値を保っている。
Pep20は、S-406ファージとFZD10の結合に全く関与しないため高濃度でもS-406ファージのインプット力価/アウトプット力価比の低下が見られなかったが、S-406ファージの提示するペプチド配列を持つ合成ペプチドPep15は、濃度依存的にS-406ファージとFZD10の結合を阻害していることが明らかとなった。この結果から、S-406ファージの提示するペプチドはペプチド単体であっても、S-406ファージがFZD10に結合するのと同じ部位に結合している可能性が高いと考えられる。
S-406ファージとPep15の競合試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図10に、S-406ファージとPep20の結果を図11に示す。
図10からわかるように、Pep15がS-406ファージのFZD10への結合を濃度依存的に阻害していることが明らかとなった。
図11を見ると、S-406ファージのインプット力価/アウトプット力価比は、Pep20を1mMの濃度で添加しても高い値を保っている。
Pep20は、S-406ファージとFZD10の結合に全く関与しないため高濃度でもS-406ファージのインプット力価/アウトプット力価比の低下が見られなかったが、S-406ファージの提示するペプチド配列を持つ合成ペプチドPep15は、濃度依存的にS-406ファージとFZD10の結合を阻害していることが明らかとなった。この結果から、S-406ファージの提示するペプチドはペプチド単体であっても、S-406ファージがFZD10に結合するのと同じ部位に結合している可能性が高いと考えられる。
実施例8(rmWnt-5aとS-406ファージの競合試験)
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄した。0.5%TBSTで各濃度(1nM、100nM、1μM)に希釈したRecombinant mouse Wnt5a(rmWnt5a、R&D Systems)を100μL又は、FZD10との結合に関与しないタンパクとしてRecombinant Human Insulin like growth factor 1(rhIGF-1、R&D systems)を1μMになるように添加し、室温で1時間穏やかに振とうさせた。ここでrmWnt-5aを用いたのは、rhFZD10の添付文書中においてrhFZD10に対し結合性を示すことが明記されているからである。ウェルにS-406ファージ増幅液を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で15分間穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μL添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μLでウェルを3回洗浄した。0.5%TBSTで各濃度(1nM、100nM、1μM)に希釈したRecombinant mouse Wnt5a(rmWnt5a、R&D Systems)を100μL又は、FZD10との結合に関与しないタンパクとしてRecombinant Human Insulin like growth factor 1(rhIGF-1、R&D systems)を1μMになるように添加し、室温で1時間穏やかに振とうさせた。ここでrmWnt-5aを用いたのは、rhFZD10の添付文書中においてrhFZD10に対し結合性を示すことが明記されているからである。ウェルにS-406ファージ増幅液を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で15分間穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μLでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μL添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分間穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μL添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
Wnt-5aとS-406ファージの競合試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図12に、IGF-1とS-406ファージの結果を図13に示す。
Wnt-5aを添加した場合、添加濃度が増加するにつれ、S-406ファージのFZD10への結合性が減少した。
一方、IGF-1を添加した場合は、S-406ファージとFZD10の結合には影響を与えなかった。
上記結果より、S-406ファージの結合性がWnt-5aの添加濃度依存的に減少している事から、Wnt-5aがS-406ファージのFZD10への結合を阻害している事が明らかとなった。つまり、S-406ファージはWnt-5aのFZD10への結合を阻害できるとも考えられ、S-406ファージの提示するペプチドはWnt-5aの阻害剤になりうる。
Wnt-5aとS-406ファージの競合試験のインプット力価/アウトプット力価比の値の変化を図12に、IGF-1とS-406ファージの結果を図13に示す。
Wnt-5aを添加した場合、添加濃度が増加するにつれ、S-406ファージのFZD10への結合性が減少した。
一方、IGF-1を添加した場合は、S-406ファージとFZD10の結合には影響を与えなかった。
上記結果より、S-406ファージの結合性がWnt-5aの添加濃度依存的に減少している事から、Wnt-5aがS-406ファージのFZD10への結合を阻害している事が明らかとなった。つまり、S-406ファージはWnt-5aのFZD10への結合を阻害できるとも考えられ、S-406ファージの提示するペプチドはWnt-5aの阻害剤になりうる。
実施例9(アミノ酸置換ファージ作製)
[手順]
1.部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit(SMK-101、TOYOBO)を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸を他のアミノ酸に置換したファージ、及び、提示ペプチドのアミノ酸数個を離脱させたファージ(短鎖ペプチド提示ファージ)の作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した(日本遺伝子研究所)。合成プライマーは、HPLCにて精製した、脱塩オリゴである。今回合成したプライマーは、長さ20~27bpであり、GC含量が50~60%程度となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。以下、アラニン置換ファージ作製(実施例5)の作業手順を参照とする。
[手順]
1.部位特異的変異誘発
KOD-Plus-Mutagenesis kit(SMK-101、TOYOBO)を用いて、M13KEファージのペプチド提示部分のアミノ酸を他のアミノ酸に置換したファージ、及び、提示ペプチドのアミノ酸数個を離脱させたファージ(短鎖ペプチド提示ファージ)の作製を行った。提示ペプチド配列のヌクレオチド配列に所望の変異を含むオリゴヌクレオチドプライマーを受託合成した(日本遺伝子研究所)。合成プライマーは、HPLCにて精製した、脱塩オリゴである。今回合成したプライマーは、長さ20~27bpであり、GC含量が50~60%程度となるよう設計した。今回使用したKOD-Plus-Mutagenesis Kitでは、PCR産物のセルフライゲーションと同時にリン酸化を行うことができるので、プライマーのリン酸化はしていない。以下、アラニン置換ファージ作製(実施例5)の作業手順を参照とする。
2.形質転換
アラニン置換ファージ作製(実施例5)の作業手順を参照とする。
アラニン置換ファージ作製(実施例5)の作業手順を参照とする。
3.変異体のシークエンス解析
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に(Phage Display A Laboratory Mnual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。
得られたLB/IPTG/Xgalプレート上の青プラークを、常法に(Phage Display A Laboratory Mnual,Cole Spring Harbor Laboratory Press,2001)に従いクローン化し、ファージの提示ペプチド部分の塩基配列を決定した。
[結果]
図14に示す配列番号21~33のアミノ酸置換ファージを得た。
図14に示す配列番号21~33のアミノ酸置換ファージを得た。
実施例10(アミノ酸置換ファージの結合性試験)
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406ファージ又は実施例9で作成したアミノ酸置換ファージ)を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[手順]
標的タンパクrhFZD10を1μg/wellになるように96ウェルマイクロプレートに添加し、4℃で一晩放置することで固相化した。タンパク溶液を除去し、Blocking bufferを300μl添加し、37℃で1時間インキュベートすることでウェルをブロッキングした。Blocking bufferを除去後、洗浄液0.5%TBST 200μlでウェルを3回洗浄し、最後に0.5%TBSTを100μl添加した。上記ウェルに増幅ファージ液(S-406ファージ又は実施例9で作成したアミノ酸置換ファージ)を1×1010PFUになるように添加し、ピペッティングにより混合した。反応は、室温で1時間、穏やかに振とうさせた。反応液を除去し、0.5%TBST 200μlでウェルを10回洗浄した後、0.2M Glycine-HCl(pH2.2)をウェルに100μl添加し、ピペッティングで撹拌した後、室温下で10分穏やかに振とうさせた。溶出液をウェルからマイクロチューブへ回収し、1M Tris-HCl(pH9.1)を15μl添加することで中和し、標的結合ファージ液を得た。回収したファージの結合能は、力価測定により行った。
[結果]
1.アミノ酸1個置換ファージ
アミノ酸1個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図15に示す。
S-406とS-406のアミノ酸1個置換ファージ群のFZD10に対する結合性を比較したところ、S-406の結合性と同等あるいはそれ以上の結合性を示すファージが合計9種存在した。それらファージは、三番目のL(ロイシン)をM(メチオニン)五番目のP(プロリン)をI(イソロイシン)、V(バリン)、M(メチオニン)、L(ロイシン)、九番目のL(ロイシン)をM(メチオニン)、W(トリプトファン)、F(フェニルアラニン)、十二番目のY(チロシン)をF(フェニルアラニン)に置換した場合(配列番号21~29)であった。その中でも、五番目のPをIに置換したファージ(S-406 P5I、配列番号23)のFZD10に対する結合性は、S-406に比べ約10倍高い値を示した。
1.アミノ酸1個置換ファージ
アミノ酸1個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図15に示す。
S-406とS-406のアミノ酸1個置換ファージ群のFZD10に対する結合性を比較したところ、S-406の結合性と同等あるいはそれ以上の結合性を示すファージが合計9種存在した。それらファージは、三番目のL(ロイシン)をM(メチオニン)五番目のP(プロリン)をI(イソロイシン)、V(バリン)、M(メチオニン)、L(ロイシン)、九番目のL(ロイシン)をM(メチオニン)、W(トリプトファン)、F(フェニルアラニン)、十二番目のY(チロシン)をF(フェニルアラニン)に置換した場合(配列番号21~29)であった。その中でも、五番目のPをIに置換したファージ(S-406 P5I、配列番号23)のFZD10に対する結合性は、S-406に比べ約10倍高い値を示した。
上記結果より、オリジナル配列であるS-406のFZD10に対する結合性と同等あるいはそれ以上の結合性を示すものが現れたことから、性質の似たアミノ酸で置換可能であることが示唆された。例えば、五番目のPをI、V、L、Mで置換した場合、どのアミノ酸であっても結合性の低下は見られず、IおよびVで置換したファージでは4~10倍高い結合性を示す事が分かっている。そこで、置換したI、V、L、M、全てのアミノ酸を比べてみると、どれもアルキル鎖を持ち、疎水性であり、さらに構造の類似がみらる。但し、実施例6の結果からPをAに置換した場合は結合性が約40倍低くなっていることから、少なくともV以上の長さが必要であると考えられる。
2.アミノ酸2個置換ファージ
アミノ酸2個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図16に示す。
S-406の結合性と比較しての3倍高い結合性を示したアミノ酸2個置換ファージは、三番目のLをM、五番目のPをIに置換したファージ(S-406 L3M/P5I、配列番号30)であり、2.5倍高い結合性を示したファージは、五番目のPをV、九番目のLをMに置換したファージ(S-406 P5V/L9M、配列番号31)であり、ほぼ同等の結合性を示したファージは、三番目のLをMに九番目のLをWに置換したファージ(S-406 L3M/L9W、配列番号32)であった。
アミノ酸2個置換ファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図16に示す。
S-406の結合性と比較しての3倍高い結合性を示したアミノ酸2個置換ファージは、三番目のLをM、五番目のPをIに置換したファージ(S-406 L3M/P5I、配列番号30)であり、2.5倍高い結合性を示したファージは、五番目のPをV、九番目のLをMに置換したファージ(S-406 P5V/L9M、配列番号31)であり、ほぼ同等の結合性を示したファージは、三番目のLをMに九番目のLをWに置換したファージ(S-406 L3M/L9W、配列番号32)であった。
アミノ酸1個置換で結合性の変化が少なかったパターンを組み合わせ、アミノ酸2箇所を置換したファージの結合性は、1個置換の結合性結果と矛盾が無く、FZD10への結合性を保持していることが明らかとなった。
3.S-406短鎖ペプチドファージ
S-406短鎖ペプチドファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図17に示す。
二番目のLから十二番目のY(S-406 L2-Y12、配列番号33)の11残基からなるペプチドを提示しているファージは、S-406の結合性と比較して同等の結合性を示した。
S-406短鎖ペプチドファージの結合性試験のインプット力価とアウトプット力価の比の値の変化を図17に示す。
二番目のLから十二番目のY(S-406 L2-Y12、配列番号33)の11残基からなるペプチドを提示しているファージは、S-406の結合性と比較して同等の結合性を示した。
上記結果より、S-406のペプチド配列の中でFZD10に結合するために必要な部位は二番目のLから十二番目のY(L2-Y12)までであることが明らかとなった。図示していないが、S-406 L2-Y12の配列の一部がかけているファージ(例L2-L9、L3-Y12等)では、結合性が大きく失われる結果が得られていることからも明らかである。
実施例11(半定量的RT-PCR)
[手順]
1.mRNA抽出
MCF7;ヒト乳腺癌細胞(DSファーマバイオメディカル)、及び、HS-SY-II;ヒト滑膜肉腫細胞(理化学研究所バイオリソースセンター)を用いて、RNeasey Mini Kit(QIAGEN)のプロトコルに従い、mRNAを抽出した。今回、ゲノム由来のDNAを除去する目的で、mRNA抽出過程において、RNeasyスピンカラム上でRNase-free DNase set(QIAGEN)を用いて、DNase I処理を2回実施した。また、抽出mRNAの溶液条件において、DNase I処理を1回実施した。
1.mRNA抽出
MCF7;ヒト乳腺癌細胞(DSファーマバイオメディカル)、及び、HS-SY-II;ヒト滑膜肉腫細胞(理化学研究所バイオリソースセンター)を用いて、RNeasey Mini Kit(QIAGEN)のプロトコルに従い、mRNAを抽出した。今回、ゲノム由来のDNAを除去する目的で、mRNA抽出過程において、RNeasyスピンカラム上でRNase-free DNase set(QIAGEN)を用いて、DNase I処理を2回実施した。また、抽出mRNAの溶液条件において、DNase I処理を1回実施した。
2.cDNA合成
SuperScript VILO(Invitrogen)のプロトコルに従い、mRNAよりcDNAを合成した。
SuperScript VILO(Invitrogen)のプロトコルに従い、mRNAよりcDNAを合成した。
3.半定量的RT-PCR
(1)プライマー、プローブ設計
Human FZD10 mRNA情報(NM#007197.2)より、5’-TTGGACCTCCAAGACTCTGC-3’(配列番号34)、5’-TCCGGCTCTTCTTCTTTAACC-3’(配列番号35)の2つのオリゴを合成した(日本遺伝子研究所)。配列番号34と配列番号35で示されたプライマーを用いてリアルタイムPCRを行なうためのプローブは、Universal Probe#74;GGCAGCAG(配列番号36)をロシュ社より購入し、使用した。
通常、ゲノムDNAとcDNAとの区別を行なう目的でイントロンを挟んだ部位でのプライマーを設計することが望まれるが、FZD10はイントロンを持たない遺伝子であるので、今回、イントロンを挟んだ部位でのプライマーは設計できなかった。
コントロールとして用いたHuman β-Actinのプライマー、及び、プローブはロシュより購入した(Universal ProbeLibrary Reference Gene Assay, Human ACTB Gene Assay)。
(1)プライマー、プローブ設計
Human FZD10 mRNA情報(NM#007197.2)より、5’-TTGGACCTCCAAGACTCTGC-3’(配列番号34)、5’-TCCGGCTCTTCTTCTTTAACC-3’(配列番号35)の2つのオリゴを合成した(日本遺伝子研究所)。配列番号34と配列番号35で示されたプライマーを用いてリアルタイムPCRを行なうためのプローブは、Universal Probe#74;GGCAGCAG(配列番号36)をロシュ社より購入し、使用した。
通常、ゲノムDNAとcDNAとの区別を行なう目的でイントロンを挟んだ部位でのプライマーを設計することが望まれるが、FZD10はイントロンを持たない遺伝子であるので、今回、イントロンを挟んだ部位でのプライマーは設計できなかった。
コントロールとして用いたHuman β-Actinのプライマー、及び、プローブはロシュより購入した(Universal ProbeLibrary Reference Gene Assay, Human ACTB Gene Assay)。
(2)コントロールプラスミド作製(TAクローニング)
FZD10ベクター(FZD10/pCMV6-XL4)を鋳型として、購入したプライマーを利用し、TaqDNA polymerase(Roche)を用いてPCRを実施した。TA cloning kit(Invitrogen)を用いて、得られたPCR産物より、コントロールプラスミドベクターの作成を試みた。得られたクローンは、T7 promoter primer;5’-TAATACGACTCACTATAGGG-3’(配列番号37)とM13 Reverse Primer;5’-CAGGAAACAGCTATGAC(配列番号38)を用いてシークエンス解析を実施し、確認を行なった。
FZD10ベクター(FZD10/pCMV6-XL4)を鋳型として、購入したプライマーを利用し、TaqDNA polymerase(Roche)を用いてPCRを実施した。TA cloning kit(Invitrogen)を用いて、得られたPCR産物より、コントロールプラスミドベクターの作成を試みた。得られたクローンは、T7 promoter primer;5’-TAATACGACTCACTATAGGG-3’(配列番号37)とM13 Reverse Primer;5’-CAGGAAACAGCTATGAC(配列番号38)を用いてシークエンス解析を実施し、確認を行なった。
(3)リアルタイムPCR反応
LigthCyclerTM 480 Probes Master(Roche Applied Science)と各種プライマー(β-Actin、FZD10)、プローブを用いて、cDNA変換サンプルのリアルタイムPCRを実施した。検出には、LightCyclerTM 480 Instrument(Roche Applied Science)を使用した。
LigthCyclerTM 480 Probes Master(Roche Applied Science)と各種プライマー(β-Actin、FZD10)、プローブを用いて、cDNA変換サンプルのリアルタイムPCRを実施した。検出には、LightCyclerTM 480 Instrument(Roche Applied Science)を使用した。
[結果]
リアルタイムPCR反応により得られた結果を表2に示す。
リアルタイムPCR反応により得られた結果を表2に示す。
表2より、今回使用した条件では、FZD10に関してHS-SY-IIでPCR反応が進み、Cp値を得ることができた。しかし、MCF7ではPCR反応が進まなかった。2細胞ともに、コントロールであるβ-ActinのPCR反応は進んでいることから、PCR反応自体に問題はない。
今回、FZD10のmRNA発現はHY-SY-IIで確認され、MCF7ではほとんど発現していないものと予想される結果となった。
今回、FZD10のmRNA発現はHY-SY-IIで確認され、MCF7ではほとんど発現していないものと予想される結果となった。
実施例12(結合性試験(in vitro))
実施例7より、FZD10遺伝子発現が最も高いHS-SY-II細胞株を標的として、S-406および実施例10においてS-406よりもFZD10に対し高い結合性を示した、五番目のPをIに置換したファージペプチド(S-406 P5I)の結合性試験を実施した。
実施例7より、FZD10遺伝子発現が最も高いHS-SY-II細胞株を標的として、S-406および実施例10においてS-406よりもFZD10に対し高い結合性を示した、五番目のPをIに置換したファージペプチド(S-406 P5I)の結合性試験を実施した。
[手順]
1.HS-SY-II細胞
6ウェル培養プレートにHS-SY-II細胞を5×105cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-406とS-406 P5Iファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように10%FBS培地(増殖培地)1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS 1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μL添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μL添加し、細胞ごと回収し回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
1.HS-SY-II細胞
6ウェル培養プレートにHS-SY-II細胞を5×105cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-406とS-406 P5Iファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように10%FBS培地(増殖培地)1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS 1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μL添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μL添加し、細胞ごと回収し回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
[結果]
図18に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-406ファージの力価比はM13KEファージと比較して5倍高かった。これに対し、S-406 P5Iファージの力価比はM13KEファージに対し25倍高かった。
図18に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-406ファージの力価比はM13KEファージと比較して5倍高かった。これに対し、S-406 P5Iファージの力価比はM13KEファージに対し25倍高かった。
次に、FZDのリガンドタンパクであるWntタンパクを添加し、標的細胞であるHS-SY-IIのWntシグナル経路を活性化するような条件下で、S-406 P5Iファージペプチドを用いた結合性試験を実施した。
[手順]
2.HS-SY-II細胞(Wntタンパクの添加有り)
6ウェル培養プレートに細胞を5×105cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。Recombnant human WNT-3a(rhWNT-3a、StemRD)を500ng/mlになるように各wellに添加し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-406 P5Iファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように10%FBS培地(増殖培地)1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μL添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μL添加し、回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
[手順]
2.HS-SY-II細胞(Wntタンパクの添加有り)
6ウェル培養プレートに細胞を5×105cells/wellで播種し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。Recombnant human WNT-3a(rhWNT-3a、StemRD)を500ng/mlになるように各wellに添加し、37℃、5%CO2条件で一晩培養した。プレートを4℃で30分間インキュベートした後、各ウェルの培地を除去し、1%BSA/PBS 1mLで2回洗浄処理を行った。S-406 P5Iファージ及び、M13KEファージを力価1×1010PFUとなるように10%FBS培地(増殖培地)1mLに希釈し、各ウェルに添加し、4℃で60分間インキュベートした。反応後、反応液を除去し、1%BSA/PBS1mLで10回洗浄処理を行い、非結合のファージを除去した。0.05%トリプシン/0.53mM EDTA溶液を100μL添加し、37℃で5分間インキュベートし、増殖培地を900μL添加し、回収ファージ液とした。各回収ファージ液の力価を測定した。
[結果]
図19に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-406 P5Iファージの力価比はM13KEファージに対し63倍高かった。
図19に各ファージのインプット力価とアウトプット力価の比を示す。S-406 P5Iファージの力価比はM13KEファージに対し63倍高かった。
図18から、HS-SY-II細胞株においても、S-406はペプチド非提示ファージ(M13KE)よりも高い結合性を示し、S-406 P5Iはさらに高い結合性を示す事が明らかとなり、両者ともHS-SY-II細胞の発現するFZD10に結合していると考えられる。
さらに、S-406 P5Iにおいては、rhWNT-3aを添加することにより、その結合性はM13KEよりも63倍高い値を示した。この結果からWnt非添加条件よりも高い結合性を得られたため、rhWNT-3a添加効果が示された。
上記は、FZDは二量化することでWntシグナル経路の活性化に関与していることが報告されていることや(非特許文献1)、ファージディスプレイで標的としたFZD10が二量体であることから、rhWNT-3a添加によりWntシグナル経路が活性化され、細胞が発現するFZDの二量化が促された可能性が考えられる。
さらに、S-406 P5Iにおいては、rhWNT-3aを添加することにより、その結合性はM13KEよりも63倍高い値を示した。この結果からWnt非添加条件よりも高い結合性を得られたため、rhWNT-3a添加効果が示された。
上記は、FZDは二量化することでWntシグナル経路の活性化に関与していることが報告されていることや(非特許文献1)、ファージディスプレイで標的としたFZD10が二量体であることから、rhWNT-3a添加によりWntシグナル経路が活性化され、細胞が発現するFZDの二量化が促された可能性が考えられる。
実施例13(In vitro imaging)
[手順]
トリプルウェルガラスベースディッシュ(ウェル内径φ11mm)にHS-SY-II細胞を7.5×104Cells/Well、MCF7細胞を5×104 Cells/Wellになるように播種し、37℃、CO2条件下で一晩培養した。各ウェルに、rhWNT-3aが500ng/mlになるように添加し、37℃、CO2条件下で一晩培養した。培養後のウェルの培養液を除去後、37℃の増殖培地50μLで3回洗浄した。ペプチドのN末端にアミノカプロン酸リンカーを連結させて、連結されたリンカーの反対側にFITCを標識したS-406 P5Iペプチド(Pep23-F(配列番号23)(純度80%<,HPLCグレード,Thermoscientific)、S-406ファージのランダム配列ペプチドPep39-F(YLPLWRLSESHM:配列番号39))(純度80%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を増殖培地で100μMに調製し、50μL添加して37℃で1時間インキュベートした。ペプチド溶液を除去し、37℃の増殖培地50μLで10回洗浄し、最後に培地を50μL添加した。観察は、共焦点顕微鏡(Leica SP2)を用い、励起光のレーザー波長は488nmを照射し蛍光観察を行った。
[手順]
トリプルウェルガラスベースディッシュ(ウェル内径φ11mm)にHS-SY-II細胞を7.5×104Cells/Well、MCF7細胞を5×104 Cells/Wellになるように播種し、37℃、CO2条件下で一晩培養した。各ウェルに、rhWNT-3aが500ng/mlになるように添加し、37℃、CO2条件下で一晩培養した。培養後のウェルの培養液を除去後、37℃の増殖培地50μLで3回洗浄した。ペプチドのN末端にアミノカプロン酸リンカーを連結させて、連結されたリンカーの反対側にFITCを標識したS-406 P5Iペプチド(Pep23-F(配列番号23)(純度80%<,HPLCグレード,Thermoscientific)、S-406ファージのランダム配列ペプチドPep39-F(YLPLWRLSESHM:配列番号39))(純度80%<,HPLCグレード,AnyGen,Korea)を増殖培地で100μMに調製し、50μL添加して37℃で1時間インキュベートした。ペプチド溶液を除去し、37℃の増殖培地50μLで10回洗浄し、最後に培地を50μL添加した。観察は、共焦点顕微鏡(Leica SP2)を用い、励起光のレーザー波長は488nmを照射し蛍光観察を行った。
[結果]
1. HS-SY-II細胞
図20に、Pep23-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
撮影条件は、励起光が488nmで蛍光受光側を500~535nmに設定し、対物レンズは63倍オイルレンズ(HCX PL APO CS 63x OIL、Leica)を使用し、Gain値700Voltで撮影した像である。
HS-SY-II細胞の細胞内において、ドット状に強く染色されるている様子が観察できる。細胞質や核内部の一様な染色は見られない。
図21に、Pep39-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
撮影条件は、Pep23-Fと同様であるが、ドット状の染色は見られず、こちらは細胞質、核内部が薄らと染色されていることが分かる。
2.MCF7細胞
図22、図23に、Pep23-FおよびPep39-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
どちらにも、ほとんど染色性が見られない。
1. HS-SY-II細胞
図20に、Pep23-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
撮影条件は、励起光が488nmで蛍光受光側を500~535nmに設定し、対物レンズは63倍オイルレンズ(HCX PL APO CS 63x OIL、Leica)を使用し、Gain値700Voltで撮影した像である。
HS-SY-II細胞の細胞内において、ドット状に強く染色されるている様子が観察できる。細胞質や核内部の一様な染色は見られない。
図21に、Pep39-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
撮影条件は、Pep23-Fと同様であるが、ドット状の染色は見られず、こちらは細胞質、核内部が薄らと染色されていることが分かる。
2.MCF7細胞
図22、図23に、Pep23-FおよびPep39-Fで染色し、共焦点顕微鏡で観察した結果を示す。
どちらにも、ほとんど染色性が見られない。
HS-SY-II細胞でのPep23-FとPep39-Fの染色を比較すると、Pep23-Fでのみドット状の強い染色性がみられる。
また、実施例11においてFZD10の遺伝子発現が見られなかったMCF7細胞の染色性は、どちらのペプチドにおいても染色性は見られなかった。
上記結果より、HS-SY-II細胞で見られたPep23-Fによるドット状の染色は、HS-SY-II細胞が発現するFZD10によるものであると考えられ、Pep23-Fは細胞が発現するFZD10に結合していると思われる。
また、実施例11においてFZD10の遺伝子発現が見られなかったMCF7細胞の染色性は、どちらのペプチドにおいても染色性は見られなかった。
上記結果より、HS-SY-II細胞で見られたPep23-Fによるドット状の染色は、HS-SY-II細胞が発現するFZD10によるものであると考えられ、Pep23-Fは細胞が発現するFZD10に結合していると思われる。
Claims (18)
- X3がSer又はAla、X5がHis又はAla、X6がMet又はAlaである請求項1又は2記載のペプチド。
- アミノ酸数の上限が30である請求項1~3のいずれか1項記載のペプチド。
- FZD10結合性を有する請求項1~4のいずれか1項記載のペプチド。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を含有する医薬。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌細胞又は癌組織検出薬。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌診断薬。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を含有する癌治療薬。
- 癌細胞又は癌組織を検出するための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体。
- 癌診断のための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体。
- 癌治療のための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体。
- 癌細胞又は癌組織検出薬製造のための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体の使用。
- 癌診断薬製造のための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体の使用。
- 癌治療薬製造のための、請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体の使用。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌細胞又は癌組織の検出方法。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を使用することを特徴とする癌の診断方法。
- 請求項1~5のいずれか1項記載のペプチド又はその標識体を投与することを特徴とする癌の治療方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014511166A JP6155255B2 (ja) | 2012-04-17 | 2013-04-05 | Fzd10結合性ペプチド |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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