JP2016028604A - ＩＬ−４Ｒαに結合する涙液リポカリンムテイン - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＬ−４レセプターαに対する高い結合親和性を有する更なるヒト涙液リポカリンムテインを提供する。【解決手段】本発明は、ヒト涙液リポカリン由来の新規のムテインに関し、それは、ＩＬ−４レセプターαに結合する。そのムテインの配列は、特定のアミノ酸の組み合わせを含む。特に、変異されたアミノ酸残基は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチドの27,28, 30,31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上に存在する。また、変異されたアミノ酸残基は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26,32, 34, 55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上に存在する。本発明は、そのようなムテインをコードする対応した核酸分子と、そのようなムテイン及びそれをコードする核酸分子を生成する方法とに関する。【選択図】なし

Description

（クロスリファレンス）
本願は、２０１０年６月８日にＵＳＰＴＯに出願された米国仮出願６１／３５２４６１の優先権を主張し、その内容は全て本明細書に参考として組み込まれる。

（技術分野）
本発明は、ＩＬ−４レセプターαに結合するヒト涙液リポカリンのムテインに関する。また、本発明は、そのようなムテインをコードする対応した核酸分子、及びそれらを生成するための方法に関する。さらに、本発明は、そのようなムテインを生成する方法に関する。さらに、本発明は、そのようなリポカリンムテインを含む医薬組成物、及びそのムテインの種々の用途に関する。

非共有結合的な相互作用により選択された標的に選択的に結合するタンパク質は、一般に、バイオテクノジー、薬、生化学的分析、生物学及びライフサイエンスにおける試薬として重要な役割を果たす。抗体、すなわちイムノグロブリンは、タンパク質のこのクラスの典型的な例である。マニフォールドは、リガンド／標的の認識、結合及び／又は分離と合わせてそのようなタンパク質のために必要であるにもかかわらず、現在、多くのイムノグロブリンが独占的に用いられている。所定のリガンド結合性の特徴を有する他のタンパク質、例えばレクチンの適用は、特別な場合に限られている。

抗体様機能を有する更なるタンパク質性の結合分子は、リポカリンファミリーに属する分子であり、それは、リガンドに結合するために自然に進化してきた。リポカリンは、脊椎動物、昆虫、植物及び細菌を含む多くの生物内で生じる。リポカリンタンパク質ファミリーに属する分子(Pervaiz, S., & Brew, K. (1987)FASEB J. 1, 209-214)は、通常、小さく、分泌型タンパク質であり、一本鎖のポリペプチド鎖を有する。それらは、種々の分子認識特性の範囲により特徴付けられる。その特性は、種々の、主に疎水性分子（レチノイド、脂肪酸、コレステロール、プロスタグランジン、ビリベルジン、フェロモン、味物質及び臭い物質等）に結合するそれらの能力、特定の細胞表面レセプターへのそれらの結合性、並びにそれらの高分子複合体の構成である。過去に、それらは、輸送タンパク質として主に分類されていたが、現在は、リポカリンが種々の生理学的役割を果たすことが明らかとなっている。それらは、レチノールの輸送、嗅覚、フェロモンシグナリング、及びプロスタグランジンの合成における役割を含む。リポカリンは、免疫反応の制御及び細胞の恒常性の媒介にも関係する（例えばFlower, D.R. (1996) Biochem. J. 318, 1-14 及びFlower,D.R.et al. (2000) Biochim. Biophys. Acta 1482, 9-24を参照。）。

リポカリンは、全体の配列保存性が低レベルであり、多くは２０％未満の配列相同性を有する。これに対して、それらの折り畳みパターンは高い保存性を有する。リポカリン構造の中心部は、連続的に水素結合されたβバレルを形成するためにそれぞれ接近された反平行の８つの一本鎖βシートからなる。このβバレルの中心には空洞部が形成されている。バレルの一端は、その底部を交差し、βストランドと結合する３つのペプチドループ、Ｎ末端ペプチド領域により立体的に閉じられている。βバレルの他端は、溶媒に開いており、標的結合領域を含み、その領域は柔軟なペプチドループにより形成されている。それは、種々のサイズ、形状及び化学的特徴の標的をそれぞれ収容できる種々の結合モードを生じる他の強固なリポカリンスカフォールドにおけるループの多様性である(例えば、Flower, D.R. (1996), Flower, D.R.等. (2000),又は Skerra, A. (2000)Biochim.Biophys.Acta 1482, 337-350を参照)。

国際特許出願ＷＯ99/16873は、４つのペプチドループの領域に変異アミノ酸位置を有するリポカリンのポリペプチドを開示し、そのループは、結合ポケットを含む円柱状βバレル構造の末端に配置され、Pieris brassicaeのビリン結合タンパク質の２８〜４５、５８〜６９、８６〜９９及び１１４〜１２９のアミノ酸位置を含む直鎖状のポリペプチド配列におけるそれらの部分に対応する。リポカリンファミリーのメンバーは、例えば涙液リポカリンのリン酸化及びグリコシル化といった翻訳後修飾が報告されてきた(例えば、You, J.,等(2010)Electrophoresis 31, 1853-1861)。それにもかかわらず、翻訳後修飾は分子認識特性に必要でない。

国際特許出願ＷＯ00/75308は、ビリン結合タンパク質のムテインを開示し、それはジゴキシゲニンに特異的に結合し、一方、国際特許出願ＷＯ03/029463及びＷＯ03/029471は、ヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン（ｈＮＧＡＬ）及びアポリポプロテインＤのそれぞれのムテインに関する。リポカリン変異体のリガンド親和性、特異性及び折り畳み安定性を、さらに改善及び微調整するために、リポカリンファミリーの種々のメンバーを用いて、付加アミノ酸残基の置換等の種々のアプローチが提案されている(Skerra, A. (2001)Rev. Mol. Biotechnol. 74, 257-275; Schlehuber, S.,and Skerra,A. (2002) Biophys. Chem. 96, 213-228)。ＰＣＴ公開公報ＷＯ2006/56464は、低ナノモーラーの範囲でＣＴＬＡ−４に対する結合親和性を有するヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリンのムテインを開示している。

国際特許出願ＷＯ2005/19256は、異なる又は同一の標的リガンドに対する少なくとも１つの結合領域を有する涙液リポカリンのムテインを開示し、ヒトの涙液リポカリンのそのようなムテインを生成するための方法を提供する。このＰＣＴ出願によると、涙液リポカリンの主配列内の所定のアミノ酸配列、特に成熟ヒト涙液リポカリンの７〜１４、２４〜３６、４１〜４９、５３〜６６、６９〜７７、７９〜８４、８７〜９８及び１０３〜１１０のアミノ酸を含むループ領域は、結合親和性を有するムテインを生じるために変異を受けている。生じたムテインは、ナノモーラー範囲、最大で１００ｎＭより大きい範囲で選択されたリガンド（ＫＤ）に対する結合親和性を有する。国際特許出願ＷＯ2008/015239は、ＩＬ−４レセプターαを含む所定の非天然リガンドと結合する涙液リポカリンのムテインを開示する。結合親和性は、ナノモーラー範囲にあり、表面プラズモン共鳴試験において約１×１０−１０Ｍ程度に達する。

リポカリン−１、涙液プレアルブミン又はフォンエブネル腺タンパク質とも呼ばれるヒト涙液リポカリン（ＴＬＰＣ又はＴｌｃ）は、元来、ヒト涙液の主なタンパク質として知られており（総タンパク質量の約３分の１）、しかし、前立腺、副腎、胸腺、乳腺、精巣、鼻粘膜及び気管粘膜を含むいくつかの他の分泌組織、並びに脳下垂体の副腎皮質刺激ホルモン産生細胞においても同定されている。相同のタンパク質は、アカゲザル、チンパンジー、ラット、マウス、ブタ、ハムスター、ウシ、イヌ及びウマにおいて見つかっている。涙液リポカリンは、他のリポカリンと比較した場合、異常に広いリガンド特異性を示し、比較的に不溶性の脂質に対するその高い混雑性で、普通でないリポカリンメンバーである(Redl, B. (2000) Biochim. Biophys. Acta 1482, 241-248を参照)。涙液リポカリンのこの特徴は、角膜における細菌及び真菌の増殖を阻害するタンパク質の作用に起因する。脂肪酸、脂肪族アルコール、リン脂質、糖脂質及びコレステロール等の種々の化学的クラスの多くの親油性化合物は、このタンパク質の内在性リガンドである。興味深いことに、他のリポカリンと対照的に、リガンド（標的）との結合力は、アルキルアミド及び脂肪酸の両方の炭化水素鎖の長さに関係する。従って、涙液リポカリンは、最低の可溶性の脂質に最も強く結合する(Glasgow, B.J.等. (1995) Curr. Eye Res. 14,363-372; Gasymov, O.K.等. (1999) Biochim. Biophys. Acta1433, 307-320)。涙液リポカリンの1.8-A結晶構造は、そのβバレル内の大きい空洞に異常に表れる(Breustedt, D.A.等. (2005) J. Biol. Chem.280,1, 484-493)。

この進展にもかかわらず、診断及び治療への適用におけるヒト涙液リポカリンのムテインの適合性をさらに改善するためだけの理由で、ＩＬ−４レセプターαに対する改善された結合特性、特により高い結合親和性を有する、ヒト涙液リポカリンムテインを得ることが未だ望まれているだろう。

従って、ＩＬ−４レセプターαに対する高い結合親和性を有する更なるヒト涙液リポカリンムテイン提供することが本発明の目的である。

この目的は、特許請求の範囲、特に請求項１に規定された特徴を有するヒト涙液リポカリンムテインにより達成される。

第１の態様において、本発明は、ヒト涙液リポカリンムテインを提供する。そのムテインはＩＬ−４レセプターαに結合する。そのムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27,28, 30, 31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上に変異されたアミノ酸残基を含む。そのムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34, 55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上に変異されたアミノ酸残基をさらに含む。ヒト涙液リポカリンのムテインのアミノ酸配列は、(1)Ser 26, Glu34, Leu 55, Lys 58、(2)Ser 26,Asn 34, Ala 55, Lys 58、(3)Ser 26, Val 34、(4)Pro 26, Ser 34、(5)Pro 26, Ala 55、(6)Leu 26, Trp 34, Ala 55、(7)Leu 26, Trp 34,Ile 58、(8)Asn 26, Asp 34、(9)Asn26, Ala 55、(10)Tyr 26, His 34, Ala 55、(11)Tyr 26, His 34, Ala 58、(12)Lys 26,Arg34, Ala 55、(13)Lys 26, Arg 34, Asn 58、(14)Glu 26, Gly 34, Ala 55、(15)Glu 26,Gly34, Leu 58のアミノ酸の組み合わせのいずれか１つを含む。

本発明において用いられる「位置」の用語は、本明細書に示されたアミノ酸配列内のアミノ酸の位置、又は本明細書に示された核酸配列内のヌクレオチドの位置のいずれかを意味する。本明細書で用いられる「対応する」の用語は、位置が先行するヌクレオチド／アミノ酸の数により決定されないことを含む。従って、置換され得る本発明に係る所定のアミノ酸の位置は、（変異型又は野生型）リポカリンにおける他の位置のアミノ酸の欠失又は付加によって異なり得る。同様に、置換され得る本発明に係る所定のヌクレオチドの位置は、ムテイン又は野生型リポカリンのプロモーター及び／又は他の制御配列若しくは遺伝子（エクソン及びイントロンを含む）を含む5’非翻訳領域（ＵＴＲ）における他の位置のヌクレオチドの欠失又は付加によって異なり得る。

従って、本発明に係る「対応する位置」に基づいて、ヌクレオチド／アミノ酸は、指定された数で異なり得るが、同様の隣のヌクレオチド／アミノ酸を有し得ることを理解されることが好ましい。置換、欠失又は付加され得る前記ヌクレオチド／アミノ酸は、「対応する位置」の用語に含まれる。

特に、本発明のＴｌｃリポカリンムテインと異なるリポカリンのヌクレオチド残基又はアミノ酸配列のアミノ酸残基が、記載されるようなＴｌｃリポカリンムテインのヌクレオチド配列又はアミノ酸配列、特に、SEQID NOs2〜11のいずれか、又はＴｌｃ(SEQ ID NO: 20)の直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64,66, 80, 83, 104〜106及び108の位置における１つ又はそれ以上のアミノ酸置換を有する配列における所定位置に対応するかどうか決定するために、当業者は、本技術分野で公知の手段及び方法、例えば手動、又はBasicLocal Alignment Search ToolであるＢＬＡＳＴ２．０、ClustalW若しくは配列アライメントをするのに適当な他のプログラム等のコンピュータープログラムを使用することによるアライメントを用いることができる。従って、SEQID NOs2〜11のいずれかのリポカリンムテイン、又はＴｌｃ(SEQ ID NO: 20)の直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64,66, 80, 83, 104〜106及び108の位置における１つ又はそれ以上のアミノ酸置換を有するリポカリンムテインは、「サブジェクト配列」となり、一方、Ｔｌｃと異なるリポカリンのアミノ酸配列が「クエリー配列」となる。
第２の態様において、本発明はヒト涙液リポカリンのムテインを生成する方法を提供する。そのムテインは、ＩＬ−４レセプターαに結合する。その方法は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27,28, 30, 31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108のアミノ酸配列位置の１つ又はそれ以上において、ヒト涙液リポカリンをコードする核酸分子に突然変異誘発させることを含む。さらに、その方法は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34, 55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上において、ヒト涙液リポカリンをコードする核酸分子に突然変異誘発させることを含む。成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34, 55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上の少なくとも１つ。結果として、成熟ヒト涙液リポカリンのムテインをコードする核酸の１つ又はそれ以上が得られる。コードされたムテインのアミノ酸配列は、(1)Ser 26, Glu 34, Leu 55, Lys 58、(2)Ser26,Asn 34, Ala 55, Lys 58、(3)Ser 26, Val 34、(4)Pro 26, Ser 34、(5)Pro 26, Ala 55、(6)Leu 26, Trp 34, Ala 55、(7)Leu 26, Trp34,Ile 58、(8)Asn 26, Asp 34、(9)Asn26,Ala 55、(10)Tyr 26, His 34, Ala 55、(11)Tyr 26, His 34, Ala 58、(12)Lys 26,Arg34, Ala 55、(13)Lys 26, Arg 34, Asn 58、(14)Glu 26, Gly 34, Ala 55、(15)Glu 26,Gly34, Leu58のアミノ酸の組み合わせの１つを含む。その方法は、発現システムで得られる核酸分子にコードされた１つ又はそれ以上のムテインを発現することを含む。その方法は、それにより１つ又はそれ以上のムテインを得ることを含む。さらに、その方法は、選択及び／又は単離により、ＩＬ−４レセプターαに結合する１つ又はそれ以上の得られたムテインを濃縮することを含む。

第３の態様において、本発明は、核酸分子を提供する。その核酸分子は第１の態様に従ったムテインをコードするヌクレオチド配列を含む。

第４の態様において、本発明は宿主細胞を提供する。その宿主細胞は第３の態様に従った核酸分子を含む。

第５の態様において、本発明は医薬組成物を含む。その医薬組成物は第１の態様に従ったヒト涙液リポカリンのムテインを含む。その医薬組成物は、さらに、医薬的に許容可能な賦形剤を含む。

本発明は、非限定的な実施例及び付随的な図面と併せて、詳細な説明を参照して、より理解されるだろう。

ＩＬ−４レセプターαに対する結合親和性を有するヒト涙液リポカリンのムテインであるS191.4-B24のポリペプチドを示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４レセプターαに対する高い親和性を有する代表的ムテインのポリペプチド配列(SEQ ID NOs: 2-11)を示す図である。 ＩＬ−４（Ａ）及びＩＬ−１３（Ｂ）の存在下で、本発明のムテインの量を増やすことによりＴＦ−１細胞の増殖の阻害されることを示すグラフ図である。 図３のＩＣ５０、及びヒトＩＬ−４レセプターα等のＩＬ−４レセプターαと本発明のヒト涙液リポカリンムテインとの結合のBiacore測定のデータを示す図である。

本発明は、ＩＬ−４レセプターαに対して特に高い親和性を有するヒト涙液リポカリンのムテインを提供する。本発明のムテインの標的としてＩＬ−４レセプターαは、通常、ヒトタンパク質等の哺乳動物タンパク質である。インビボにおいて、ＩＬ−４レセプターαは、Ｂ細胞におけるＩｇＥ抗体の生成を制御するためにインターロイキン４及びインターロイキン１３と結合できる。

本発明に係るムテインの結合親和性は、通常、０．１ｎＭ以下のＫＤであると知られており、いくつかの実施形態においては約１ピコモーラー（ｐＭ）である（図４を参照）。従って、本発明のリポカリンムテインは、検出可能な親和性で、すなわち少なくとも２００ｎＭの解離定数でＩＬ−４レセプターαに結合できる。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、少なくとも約１０ｎＭ、約１ｎＭ、約０．１ｎＭ、約１０ｐＭ又はそれ未満のＩＬ−４レセプターαに対する解離定数でＩＬ−４レセプターαに結合する。選択された標的、この場合ではＩＬ−４レセプターαに対するムテインの結合親和性は測定可能であり、これにより、ムテイン−リガンド複合体のＫＤ値は、当業者に公知の多くの方法により測定され得る。そのような方法は、以下のものに限られないが、蛍光滴定、競合ＥＬＩＳＡ、等温滴定型熱量計（ＩＴＣ）等の熱量法、及び表面プラズモン共鳴(BIAcore)を含む。そのような方法の実施例は、以下に詳細に説明する（例えば実施例２を参照）。

ヒトインターロイキン４レセプターα鎖は、SWISS PROT Data Bank Accession No. P24394 (SEQ ID NO: 18)又はその断片のアミノ酸配列を有し得る。ヒトインターロイキン４レセプターαの断片の実例は、ＩＬ−４レセプターαの２６〜２３２のアミノ酸を含む。ヒトＩＬ−１３レセプターαの１のアミノ酸配列は、SEQ ID NO: 19に示されている。

一般に、本発明の涙液リポカリンムテインのタンパク質リガンドに関して、本明細書で用いられている「断片」の用語は、本発明に係るムテインにより認識及び／又は結合される全長リガンドの特徴を維持するＮ末端及び／又はＣ末端が短縮されたタンパク質又はペプチドのリガンドに関する。

ＩＬ−４レセプターαに結合するヒト涙液リポカリンムテインは、ＩＬ−４アンタゴニスト及び／又はＩＬ−１３アンタゴニストとして作用し得る、又はＩＬ−４逆アゴニスト及び／又はＩＬ−１３逆アゴニストとして作用し得る。逆アゴニストは、特定のレセプターに対するアゴニストと同一の結合領域に結合し、それぞれのレセプターの恒常的活性を逆にする。従来、ＩＬ−４レセプターは、本質的なキナーゼ活性を有することが報告されておらず、本発明のムテインは、通常、ＩＬ−４アンタゴニスト及び／又はＩＬ−１３アンタゴニストとして作用し得る。一実施形態において、ヒト涙液リポカリンムテインは、ヒトＩＬ−４及び／又はヒトＩＬ−１３のアンタゴニストとして作用する。いくつかの実施形態において、そのムテインは、カニクイザルＩＬ−４レセプターαと交差反応性であり、ＩＬ−４及び／又はＩＬ−１３等のカニクイザルリガンドのアンタゴニストとして作用する。いくつかの実施形態において、そのムテインは、マーモセットＩＬ−４レセプターαと交差反応性であり、ＩＬ−４及び／又はＩＬ−１３等のマーモセットリガンドのアンタゴニストとして作用する。

ＩＬ−４レセプターαは、ヒト涙液リポカリンの非天然リガンドを定義するために用いられ得る。「非天然リガンド」の用語は、生理学的条件で、ネイティブの成熟ヒト涙液リポカリンに結合しない化合物を意味する。本明細書で用いられる「ヒト涙液リポカリン」の用語は、SWISS-PROT Data Bank Accession Number P31025のタンパク質に対応する成熟ヒト涙液リポカリンを意味する。成熟ヒト涙液リポカリンは、SWISS-PROTAccession Number P31025の配列に含まれているＮ末端シグナルペプチドを含まない（図２参照）。

本発明のムテインのアミノ酸配列は、他のリポカリンとの配列相同性と比較して、成熟ヒト涙液リポカリンとの高い配列相同性を有する。この一般状況において、本発明のムテインのアミノ酸配列は、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列と少なくとも実質的に同等である。成熟ヒト涙液リポカリンの配列と実質的に同等である本発明のムテインのそれぞれの配列は、いくつかの実施形態において、成熟ヒト涙液リポカリンの配列に対して、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８２％、少なくとも８５％、少なくとも８７％、少なくとも９０％の相同性、又は少なくとも９５％の相同性を含み、変更された位置又は配列は保持されている。

「相同性」は、類似性又は関係性の尺度となる配列の特性を意味する。相同性は、同一の残基の数を残基の総数で割り、それを１００で掛けることにより算出される。２つの実例として、SEQ ID NO: 3のムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列と８３．３％の配列相同性を有し、SEQ ID NO: ７のムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列と８２．０％の配列相同性を有する。

「ギャップ」は、アミノ酸の付加又は欠失の結果生じるアライメントでの間隙である。従って、正確に同一の配列の２つのコピーは、１００％の相同性を有するが、あまり高くない保存性を有し、欠失、付加又は置換を有する配列は、より低い相同性を有し得る。当業者には、いくつかのコンピュータープログラム、例えばＢｌａｓｔ(Altschul, 等. (1997) Nucleic Acids Res. 25,3389-3402)、Ｂｌａｓｔ２(Altschul, 等.(1990) J. Mol.Biol. 215, 403-410)、及び Smith-Waterman(Smith, 等. (1981) J. Mol.Biol. 147, 195-197)が、標準的パラメータを用いて配列相同性を決定するために用いられることがわかるだろう。

核酸又はポリペプチドに関する「変異型」又は「変異」の用語は、自然に生じる核酸又はポリペプチドと比較して、１つ又はそれ以上のヌクレオチド又はアミノ酸のそれぞれの置換、欠失又は挿入を意味する。本発明のムテインは、対応するネイティブヒト涙液リポカリンと比較して少なくとも３つの置換を含む。

いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、少なくとも２つのアッ見の酸置換を含み、アルギニン残基によるネイティブアミノ酸の２つ、３つ、４つ、５つ又はそれ以上のアミノ酸置換を含む。置換されたアミノ酸は、いくつかの実施形態において、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関する２７、３０、５７及び８３のいずれかに位置する。

いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、６１及び／又は１５３の位置でセリン残基によるネイティブシステイン残基のアミノ酸置換を含む。なお、この状況では、システイン残基の６１及び１５３により形成される野生型涙液リポカリンの（それぞれのネイティブ核酸ライブラリーのレベルにおける）構造的ジスルフィド結合の除去は、安定に折り畳まれているだけでなく、高い親和性で所定の非天然リガンドと結合できる涙液リポカリンムテインを提供する(Breustedt,等., 2005を参照)ことが知られている。理論に束縛されるものではないが、これは、構造的ジスルフィド結合の除去が、本発明のムテイン内に非天然の人工ジスルフィド結合の（自発的な）生成又は意図的な導入をさせるというさらなる利点を提供し（実施例を参照）、これにより、例えばムテインの安定性を増大すると信じられる。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、１０１の位置のネイティブシステイン残基のセリン残基によるアミノ酸置換を含む。さらに、いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、１１１の位置のネイティブアルギニン残基のプロリン残基によるアミノ酸置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、１１４の位置のネイティブリジン残基のトリプトファン残基によるアミノ酸置換を含む。

本発明に係るヒト涙液リポカリンのムテインは、通常、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸位置２６に対応する位置に、アスパラギン、グルタミン酸、プロリン、ロイシン、リジン、セリン及びチロシンの１つを有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、アミノ酸位置３４が成熟ヒト涙液リポカリンに関して不変である配列を有し、ムテインの配列がArg 26 → Ser, Met 55 → Leu, Ser58 → Lysのアミノ酸置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Pro及び Glu34 → Serのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Pro及びMet 55→ Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Ser及びGlu 34→ Valのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Leu, Glu 34 → Trp及びMet 55 → Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Leu, Glu 34 → Trp 及びSer 58 → Ileのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Ser, Glu 34 → Asn, Met 55 → Ala及びSer58→ Lysのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26→ Asn 及び Glu34 → Aspのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Asn及びMet 55→ Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Tyr, Glu 34 → His 及び Met 55 → Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Tyr, Glu 34 → His 及び Ser 58 → Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Lys, Glu 34 → Arg 及び Met 55 → Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Lys, Glu 34 → Arg及びSer 58 → Asnのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Glu, Glu 34 → Arg 及び Met 55 → Alaのアミノ酸置換を含む配列を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、Arg 26 → Glu, Glu 34 →Arg 及びSer 58 → Leuのアミノ酸置換を含む配列を有する。

いくつかの実施形態において、ＩＬ−４レセプターαに結合する本発明のヒト涙液リポカリンは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列と比較して、配列位置５８又は６３に変異アミノ酸を有する。いくつかの実施形態において、本発明のムテインの配列は、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列と比較して、アミノ酸位置２６及び３４の両方にセリンが位置しないように選択される。

リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関して、ネイティブ成熟ヒト涙液リポカリンの26-28, 30-34, 53, 55-58, 61, 63, 64, 66, 80, 83, 104-106及び108の位置のいずれかのシステイン残基により、ネイティブアミノ酸残基の少なくとも２つ、少なくとも３つ又は少なくとも４つを含む、１つ又はそれ以上のアミノ酸置換をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関して、２８又は１０５の位置でシステイン残基によるネイティブアミノ酸の置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関して、２８又は１０５の位置でシステイン残基によるネイティブアミノ酸の置換を含む。

いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34, 55, 56, 58及び63の配列位置において３つ、４つ、５つ、６つ又は７つを含む３つ又はそれ以上の変異アミノ酸を含む。

いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、２６の位置にアスパラギン、グルタミン、プロリン、ロイシン、リジン、セリン及びチロシンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、３２の位置にヒスチジン、リジン、チロシン及びバリンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、３４の位置にアルギニン、アスパラギン酸、アスパラギン、ヒスチジン、セリン、トリプトファン及びバリンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、５５の位置にアラニン及びロイシンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、５６の位置にアラニン、グルタミン、ヒスチジン、メチオニン、ロイシン及びリジンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、５８の位置に、アラニン、アルギニン、アスパラギン、ヒスチジン、イソロイシン及びリジンの１つである変異アミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、本発明のリポカリンムテインは、６３の位置にグルタミン、リジン、プロリン及びセリンの１つである変異アミノ酸残基を有する。

いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、Met 31 → Ala, Leu 33 → Tyr, Ser 61 → Trp, Asp 80 → Ser,Glu 104 → Leu, His 106 → Pro 及びLys 108 →Glnの少なくとも１つの置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、Met 31 →Ala, Leu 33 → Tyr, Ser 61 → Trp, Asp 80 → Ser, Glu 104 → Leu, His 106 → Pro及びLys 108 → Glnの３つ、４つ、５つ、６つ又は全て等の２つ又はそれ以上の置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明に係るムテインは、Val 53 → Phe又はVal 53→ Leuの置換を含む。また、変異アミノ酸残基は、Val 64→ Tyr又はVal64 → Metの置換を含み得る。また、Ala 66 → Leu又はAla 66 → Aspの置換を含み得る。

いくつかの実施形態において、本発明に係るヒト涙液リポカリンのムテインは、配列位置６１及び１５３のそれぞれのシステイン残基の少なくとも１つ又はその両方で他のアミノ酸によるアミノ酸置換を含み、成熟ヒト涙液リポカリンのポリペプチド配列の26-28, 30-34, 53, 55-58, 63,64, 66, 80, 83, 104-106及び108の配列位置のいずれかにおける少なくとも３つのアミノ酸残基の変異を含む。配列位置２６−２８及び３０−３４はＡＢループに含まれ、配列位置５３及び５５はβシートの末端に位置し、配列位置５６−５８はＣＤループに含まれる。驚くことに、配列位置６３、６４及び６６はβシート（βＤ）に含まれ、配列位置８０はαへリックス領域に位置する。配列位置８３は、このαへリックス領域とβシート（βＦ）との間のシングルループを特徴付けるアミノ酸である。配列位置１０４−１０６及び１０８は、涙液リポカリンのβバレル構造の開放端における結合領域のＧＨループに含まれる。これらの領域の定義は、Flower (Flower, 1996, supra,Flower,等., 2000,supra)及びBreustedt 等. (2005,supra)に従って、本明細書で用いられている。そのようなムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26-34, 55-58, 63, 64, 80, 83,104-106,及び108の配列位置において、３つ、４つ、５つ、６つ、８つ、１０個、１２個、１４個、１５個、１６個、１７個又は１８個を含む少なくとも２つの変異アミノ酸残基を含み得る。いくつかの実施形態において、ムテインは、Cys 61 → Ala, Phe, Lys, Arg,Thr, Asn, Tyr,Met, Ser, Pro又はTrp 及び Cys 153 → Ser又はAlaのアミノ酸置換を含む。そのような置換は、Cys 61とCys 153とを結ぶジスルフィド架橋が自然に生じる構造を防ぐのに有利であると認められており、従ってムテインの取り扱いを容易にする。しかしながら、ＩＬ−４レセプターαに結合し、Cys 61とCys 153との間でジスルフィド架橋が形成された涙液リポカリンムテインは、本発明の一部である。

いくつかの実施形態において、ムテインは、さらなるアミノ酸置換となり得るArg 111 → Pro及びLys114 → Trpから選択される少なくとも１つのアミノ酸置換を含む。本発明のムテインは、さらに、ネイティブ成熟ヒト涙液リポカリンの配列位置１０１におけるシステインが他のアミノ酸により置換されるアミノ酸置換を含み得る。この置換は、例えばCys 101 → Ser又はCys101 → Thrの変異であってもよい。

上述のように、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104-106及び108の配列位置における少なくとも１つのアミノ酸置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのそれらの配列位置における３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個又は１６個等を含む２つ又はそれ以上のアミノ酸置換を含む。いくつかの実施形態において、ムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104-106及び108の配列位置のそれぞれに変異アミノ酸残基を有する。

いくつかの実施形態において、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関する成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31, 33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104-106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上における変異アミノ酸残基は、Met 31 → Ala,Leu 33 → Tyr, Ser 61 → Trp, Asp 80 → Ser, Glu 104 → Leu, His 106 → Pro及びLys 108 → Glnの１つ又はそれ以上の置換を含む。いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのそれらの配列位置における３つ、４つ、５つ、６つ又は７つ等の２つ又はそれ以上のアミノ酸置換を含む。

残りの領域、すなわち26-28, 30-34, 53, 55-58, 63, 64, 66, 80, 83, 104-106,及び108の配列位置と異なる領域において、本発明のリポカリンムテインは、変異アミノ酸配列位置以外で野生型（天然）アミノ酸配列を含み得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るリポカリンムテインは、少なくとも実質的にその結合活性及びムテインの折り畳みを阻止しない又は妨げないような配列位置で、１つ又はそれ以上のアミノ酸変異を受け得る。そのような変異は、確立された標準的な方法を用いてＤＮＡレベルで極めて容易に実施され得る。アミノ酸配列の変更の実例は、挿入又は欠失やアミノ酸置換である。そのような置換は、すなわちアミノ酸残基は保存的であってもよく、すなわち特に極性及びサイズに関する化学的に類似の特性を示すアミノ酸残基に変更される。保存的置換の例は、１）アラニン、セリン及びトレオニン；２）アスパラギン酸及びグルタミン酸；３）アスパラギン及びグルタミン；４）アルギニン及びリジン；５）イソロイシン、ロイシン、メチオニン及びバリン；６）フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンの群の各メンバーの置換である。他方、アミノ酸配列における非保存的変更を導入可能である。さらに、単一のアミノ酸残基の置換の代わりに、涙液リポカリンの主構造の１つ又はそれ以上の連続的なアミノ酸の挿入又は欠失も可能であり、それらの欠失又は挿入が安定な折り畳まれた／機能的ムテインを形成する（例えば、不完全のＮ末端及びＣ末端を有するムテインを生じる実施例を参照）。

アミノ酸配列のそのような変異は、所定の制限酵素のための切断部位を組み込むことによる変異リポカリン遺伝子又はその一部の容易なサブクローニングのために、単一のアミノ酸位置における突然変異誘発を含む。さらに、それらの変異は、所定の標的に対するリポカリンムテインの親和性をさらに改善するために導入され得る。さらに、変異は、ムテインの所定の特徴を変更するために、例えば折り畳み安定性、血清安定性、タンパク質抵抗性若しくは水溶性を改善するため、又は必要であれば凝集性を低減するために導入され得る。例えば、自然に生じたシステイン残基は、ジスルフィド架橋の形成を妨げるために、他のアミノ酸に変異され得る。例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ヒドロキシエチルデンプン（ＨＥＳ）、ビオチン、ペプチド又はタンパク質等の他の化合物に結合するための、又は非自然的なジスルフィド結合を形成するための新規の反応群を導入するために、他のアミノ酸配列位置をシステインに計画的に変異することは可能である。ヒト涙液リポカリンムテインのアミノ酸配列内にシステイン残基を導入するためのそのような変異の典型的な可能性は、Thr 40→ Cys, Glu 73→Cys, Arg 90→ Cys, Asp 95→ Cys,及びGlu 131→ Cysの置換を含む。そのアミノ酸位置４０、７３、９０、９５及び／又は１３１のいずれかの側における生成されたチオール部分は、例えばそれぞれの涙液リポカリンムテインの血清半減期を増大するために、ムテインをＰＥＧ化又はＨＥＳ化するのに用いられ得る。

本発明は、成熟ヒト涙液リポカリンの配列のＮ末端の４つのアミノ酸残基(His-His-Leu-Leu;配列位置1-4)、及び／又は成熟ヒト涙液リポカリンの配列のＣ末端の２つのアミノ酸残基(Ser-Asp;配列位置157-158)が欠失されている上述のムテインを含む（実施例及び添付した配列リストを参照）。野生型配列の他の可能な変異は、ＰＣＴ出願WO 2005/019256に記載のように、配列位置５から７におけるアミノ酸配列(AlaSerAsp)をGly Gly Aspに変える変異である。

いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Glu 27 → Arg; Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala;Leu 33 → Tyr; Ile 57 → Arg; Ser 61→ Trp; Asp 80 → Ser; Lys 83 → Arg; Glu 104 →Leu; Leu 105 → Cys; His 106 → Pro; Lys 108 → Glnのアミノ酸置換の２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、１１個又は１２個を含む１つ又はそれ以上を有する。いくつかの実施形態において、そのムテインは、それらのアミノ酸置換の全てを含む。いくつかの実施形態において、そのムテインはさらに、Val 53 → Phe, Val 64 → Tyr, Ala 66 → Leuのアミノ酸置換を含む。他の実施形態において、そのムテインはさらに、Val 53 → Leu, Val 64 → Met, Ala 66 → Aspのアミノ酸置換を含む。

いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Ser; Asn 32 → Tyr; Met 55 → Leu; Leu 56 → Gln; Ser 58 → Lysのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Pro; Asn 32 → Tyr; Glu 34 → Ser; Met 55 → Ala; Leu 56 →Gln; Glu 63 → Lysのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Leu; Asn 32 → Phe; Glu 34 → Trp; Met 55 → Ala; Ser 58 →Ile; Glu 63 → Serのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Ser; Asn 32 → Tyr; Glu 34 → Val; Met 55 → Ala; Leu 56 →Ala; Ser 58 → Ile; Glu 63 → Serのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Ser; Asn 32 → Val; Glu 34 → Asn; Met 55 → Ala; Leu 56 →Gln; Ser 58 → Lys; Glu 63 → Lysのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Tyr; Asn 32 → Tyr; Glu 34 → His; Met 55 →Ala; Leu 56 →His; Ser 58 → Ala; Glu 63 → Lysのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Lys; Asn 32 → Tyr; Glu 34→ Arg; Met 55 → Ala;Leu 56 → Lys; Ser 58 → Asn; Glu 63 → Proのアミノ酸置換の組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明に係る涙液リポカリンムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンと比較して、Arg 26 → Glu; Asn 32 → His; Glu 34 → Gly; Met 55 → Ala; Leu 56 →Met; Ser 58 → Leu; Glu 63 → Lysのアミノ酸置換の組み合わせを含む。

いくつかの実施形態において、本発明のムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関して、Arg 26 → Ser, Pro; Glu 27 →Arg; Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → Tyr, His; Leu 33 → Tyr;Glu 34 → Gly, Ser, Ala, Asp, Lys, Asn, Thr, Arg; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg;Ser 58 → Ile, Ala, Arg, Val, Thr, Asn, Lys, Tyr, Leu, Met; Asp 80 → Ser; Lys 83→ Arg; Glu 104 → Leu; Leu 105→ Cys; His 106 → Pro;及びLys 108 → Glnからなる群から選択される少なくとも６つ、８つ、１０個、１２個、１４個又は１６個のアミノ酸置換を含む。

さらに、そのようなムテインはさらに、Met 39 → Val; Thr 42 → Met,Ala; Thr 43 → Ile, Pro, Ala; Glu 45 → Lys, Gly; Asn 48 → Asp, His, Ser, Thr;Val53 → Leu, Phe, Ile, Ala, Gly, Ser; Thr 54 → Ala, Leu; Met 55 → Leu, Ala,Ile, Val,Phe,Gly, Thr, Tyr; Glu 63 → Lys, Gln, Ala, Gly, Arg;Val 64 → Gly,Tyr, Met, Ser, Ala, Lys, Arg, Leu, Asn,His, Thr, Ile; Ala 66 → Ile, Leu, Val, Thr,Met; Glu 69→ Lys, Gly; Lys 70 → Arg, Gln, Glu; Thr 78 → Ala; Ile 89 → Val; Asp95 → Asn, Ala, Gly;及び Tyr 100 → Hisからなる群から選択される少なくとも１つのアミノ酸置換を含む。

一実施形態において、ＩＬ−４レセプターαに結合するヒト涙液リポカリンムテインは、Arg 26 → Ser, Glu 27 → Arg, Phe 28 → Cys, Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala,Leu 33 → Tyr, Leu 56 → Gln, Ile 57 → Arg, Asp 80 → Ser, Lys 83 → Arg, Glu 104 →Leu, Leu 105 → Cys, His 106 → Pro, 及びLys 108 → Glnのアミノ酸置換を含む。

いくつかの実施形態において、ＩＬ−４レセプターαに結合するヒト涙液リポカリンムテインは、
（１）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg; Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 →Ala; Asn 32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Glu 34 → Gly; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Ser58 → Ile; Asp 80 → Ser; Lys 83 → Arg; Glu 104 → Leu; Leu 105 → Cys; His 106→Pro; Lys 108 → Gln;
（２）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg;Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Glu 34 →Lys; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Ser 58→ Asn; Asp 80 → Ser; Lys 83 → Arg; Glu104 → Leu; Leu 105 → Cys; His 106 →Pro; Lys 108 → Gln;
（３）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg;Phe 28 → Cys, Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Leu 56 →Gln; Ile 57 → Arg; Ser 58 → Arg; Asp 80→ Ser; Lys 83 → Arg; Glu 104 → Leu; Leu105 → Cys; His 106 → Pro; Lys 108 → Gln;
（４）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg;Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Glu 34 →Ser; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Asp 80→ Ser; Lys 83 → Arg; Glu 104 → Leu; Leu105 → Cys; His 106 → Pro; Lys 108 → Gln;
（５）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg;Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → His; Leu 33 → Tyr; Glu 34 →Ser; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Ser 58→ Ala; Asp 80 → Ser; Lys 83 → Arg; Glu104 → Leu; Leu 105 → Cys; His 106 →Pro; Lys 108 → Gln;
（６）Arg 26 → Ser; Glu 27 → Arg;Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn 32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Glu 34 →Asp; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Ser 58→ Lys; Asp 80 → Ser; Lys 83 → Arg; Glu104 → Leu; Leu 105 → Cys; His 106 →Pro; Lys 108 → Gln;及び
（７）Arg 26 → Ser;Glu 27 → Arg; Phe 28 → Cys; Glu 30 → Arg; Met 31 → Ala; Asn32 → Tyr; Leu 33 → Tyr; Glu 34 → Gly; Leu 56 → Gln; Ile 57 → Arg; Asp 80→ Ser;Lys 83 → Arg; Glu 104 → Leu; Leu 105 → Cys; His 106 → Pro; Lys 108 → Glnのアミノ酸置換の組み合わせの１つを含む。
本発明のヒト涙液リポカリンムテインは、SEQ ID NOs:3-11に示されたアミノ酸配列、それらの断片又はそれらの変異体のいずれかを含む、いずれかから実質的に構成される、又はいずれかからなる。本発明のムテインに関して、本明細書で用いられる「断片」の用語は、Ｎ末端及び／又はＣ末端が短縮された、すなわちＮ末端及び／又はＣ末端のアミノ酸の少なくとも１つが欠失した全長成熟ヒト涙液リポカリン由来のタンパク質又はペプチドに関する。そのような断片は、成熟ヒト涙液リポカリンの主配列の少なくとも１０個、２０個以上、又は３０個以上の連続したアミノ酸を含み、通常、成熟ヒト涙液リポカリンの免疫アッセイで検出可能である。
本発明において用いられる「変異体」の用語は、例えば置換、欠失、挿入又は化学的修飾によるアミノ酸配列の変異を含むタンパク質又はペプチドの誘導体に関する。そのような変異は、いくつかの実施形態において、タンパク質又はペプチドの機能性を低減しない。そのような変異体はタンパク質を含み、１つ又はそれ以上のアミノ酸は、それぞれのＤ型立体異性体、又は例えばオルニチン、ヒドロキシプロリン、シトルリン、ホモセリン、ヒドロキシリジン、ノルバリン等の２０種の天然型アミノ酸以外のアミノ酸により置換されている。しかしながら、そのような置換は、保存的であってもよく、すなわちアミノ酸残基が化学的に類似なアミノ酸残基と置換していてもよい。保存的な置換の例は、１）アラニン、セリン及びトレオニン；２）アスパラギン酸及びグルタミン酸；３）アスパラギン及びグルタミン；４）アルギニン及びリジン；５）イソロイシン、ロイシン、メチオニン及びバリン；並びに６）フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファンの群のメンバー間の置換である。
そのようなムテインは、成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関して、Arg 26 → Ser; Glu 27 → Ile; Glu 30 → Ser; Met 31 → Gly; Asn 32 →Arg; Leu 33 → Ile; Glu34 → Tyr; Leu 56 → Lys, Glu, Ala, Met; Ile 57 → Phe; Ser58 → Arg; Asp 80 →Ser, Pro; Lys 83 → Glu, Gly; Glu 104 → Leu; Leu 105 → Ala;His 106 → Val;及び Lys 108 → Thrからなる群から選択される少なくとも６つ、８つ、１０個、１２個、１４個又は１６個のアミノ酸置換を含んでもよく、さらに、Leu 41→ Phe; Glu 63 → Lys; Val 64 → Met; Asp 72 → Gly; Lys 76 → Arg, Glu; Ile 88 → Val, Thr; Ile89 → Thr; Arg 90 → Lys; Asp 95 →Gly; Phe 99 → Leu;及びGly107 → Arg,Lys,Gluからなる群から選択される少なくとも１つのアミノ酸置換を含み得る。
特定の一実施形態において、そのようなムテインは、Arg 26 → Ser, Glu 27 → Ile, Glu30 → Ser, Met 31 → Gly, Asn 32 → Arg, Leu 33 → Ile, Glu 34 → Tyr, Ile 57 → Phe,Ser 58 → Arg, Lys 83 → Glu, Glu 104 → Leu, Leu 105 → Ala, His 106 → Val,及びLys 108 → Thrのアミノ酸置換を含む。
本発明の涙液リポカリンムテインは、単量体タンパク質として存在し得る。いくつかの実施形態において、本発明に係るリポカリンムテインは、自発的に二量体化又はオリゴマー化し得る。安定な単量体を形成するリポカリンムテインの使用は、例えばより速い拡散、及びより良好な組織への浸透が可能となり、いくつかの適用で有利となり得る。他の実施形態において、安定なホモ二量体又は多量体の自発的に形成するリポカリンムテインの使用は、そのような多量体が（さらに）増大された所定の標的に対する親和性及び／又は結合活性を提供し得るので有利となり得る。さらに、リポカリンのオリゴマー型は、より遅い解離速度又は延長された血清半減期を有し得る。安定な単量体を形成するムテインの二量体化又は多量体化が望まれる場合、これは、例えば本発明のムテインにjun-fosドメイン又はロイシンジッパー等のそれぞれのオリゴマー化ドメインを結合すること、又は「デュオカリン」（以下を参照）を使用することにより達成され得る。

本発明に係るリポカリンムテインは、自然起源のヒト涙液リポカリンの突然変異誘発によって得られ得る。本明細書で用いられる「突然変異誘発」の用語は、ヒト涙液リポカリン(Swiss-Prot data bank entry P31025)の所定の配列位置における天然のアミノ酸が、それぞれの天然ポリペプチド配列におけるこの特定の配列位置に存在しない少なくとも１つのアミノ酸に置換され得るように、実験条件が選択されることを意味する。「突然変異誘発」の用語は、１つ又はそれ以上のアミノ酸の欠失又は挿入による配列部分の長さの（更なる）変更を含む。従って、野生型タンパク質のそれぞれの領域の長さと比較して、２つのアミノ酸残基の挿入につながる、例えば選択された配列位置における１つのアミノ酸が連続した３つのランダム変異により置換されることは、本発明の範囲内である。そのような欠失を入れることは、本発明において突然変異誘発を受け得るペプチド部分のいずれかのそれぞれから独立して導入され得る。本発明の一例示的実施形態において、いくつかの変異は、選択されたリポカリンスカフォールドのＡＢループ内に導入され得る（本明細書に参照としてその全体が組み込まれる国際特許出願WO2005/019256を参照）。「ランダム突然変異誘発」の用語は、予め決められた単一のアミノ酸（変異）が所定の配列位置に存在しないが、少なくとも２つのアミノ酸が突然変異誘発の間に予め規定された配列位置において所定の確率で組み込まれ得ることを意味する。

ヒト涙液リポカリンのコード配列(Redl,B.等.(1992)J.Biol.Chem.267,20282-20287)は、本発明において選択されたペプチド部位の突然変異誘発のための開始点として用いられる。挙げられたアミノ酸配列位置の突然変異誘発のために、当業者は、部位特異的突然変異誘発のための種々の確立された標準的方法を使用できる。一般的に用いられる技術は、合成オリゴヌクレオチドの混合物を用いたＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）による変異の導入であり、それは、所望の配列位置に変性した塩基組成を生じさせる。例えば、ＮＮＫ又はＮＮＳ（Ｎ＝アデニン、グアニン、シトシン又はチミン；Ｋ＝グアニン又はチミン；Ｓ＝アデニン又はシトシン）のコドンの使用は、突然変異誘発の間に２０種の全てのアミノ酸に加えてアンバーストップコドンの組み込みを可能とし、一方、ＶＶＳコドンは、ポリペプチド配列の選択された位置内に組み込まれるものからCys, Ile, Leu, Met, Phe, Trp, Tyr, Valを除外するため、組み込み可能なアミノ酸の数を１２に制限する。ＮＭＳ（Ｍ＝アデニン又はシトシン）コドンの使用は、例えば選択された配列位置に組み込まれるものからArg, Cys, Gly, Ile, Leu, Met, Phe, Trp, Valを除外するため、組み込み可能なアミノ酸の数を１１に制限する。この点において、セレノシステイン又はピロールリジン等の（２０種の天然アミノ酸以外の）他のアミノ酸のためのコドンは、ムテインの核酸内に組み込まれ得る。Wang, L.,等. (2001) Science 292,498-500,又はWang, L., and Schultz, P.G. (2002) Chem. Comm. 1,1-11に記載されているように、例えばo-メチル-L-チロシン又はp-アミノフェニルアラニンといった通常のアミノ酸でない他のアミノ酸を挿入するために、通常ストップコドンとして認識されるＵＡＧ等の「人工」コドンを用いることも可能である。

例えばイノシン、8-オキソ-2’デオキシグアノシン又は6(2-デオキシ- D-D-リボフラノシル)-3,4-ジヒドロ-8H-ピリミド-1,2-オキサジン-7-オン(Zaccolo等. (1996) J. Mol. Biol. 255,589-603)のような低減された塩基対特異性を有するブロックを構築するヌクレオチドの使用は、選択された配列部分内に変異の導入するための他の選択肢である。

更なる可能性は、いわゆるトリプレットの突然変異誘発である。この方法は、コード配列内への組み込みのために、それぞれ１つのアミノ酸をコードする種々のヌクレオチドトリプレットの混合物を用いる(Virnekas B,等., 1994 Nucleic Acids Res 22,5600-5607)。

それぞれのポリペプチドの選択された領域に変異を導入するための１つの可能な方法は、４つのオリゴヌクレオチドの使用に基づき、それらのそれぞれは、変異されるための対応する配列部分の１つに部分的に由来する。これらのオリゴヌクレオチドを合成する場合、当業者は、全ての天然アミノ酸をコードするコドンがランダムに生じ、リポカリンペプチドライブラリーを生成するように、変異されるアミノ酸配列位置に対応するそれらのヌクレオチドトリプレットの合成のためにブロックを構築する核酸の混合物を用い得る。例えば、変異された配列位置を除くその配列において、第１のオリゴヌクレオチドは、リポカリンポリペプチドの最もＮ末端である位置における変異されたペプチド部分のためのコード鎖に対応する。従って、第２のオリゴヌクレオチドは、そのポリペプチド配列につづく第２の配列部分のための非コード鎖に対応する。第３のオリゴヌクレオチドは、同様に第３の配列部分に対応するコード鎖に対応する。最後に、第４のオリゴヌクレオチドは、第４の配列部分の非コード鎖に対応する。ポリメラーゼ連鎖反応は、第１及び第２のオリゴヌクレオチドのそれぞれを用いて行われてもよく、別々に、必要であれば、第３及び第４のオリゴヌクレオチドのそれぞれを用いて行われてもよい。

これらの反応の両方の増幅された生成物は、変異は選択された配列位置に導入された第１から第４の配列部分の配列を含む単一の核酸内に種々の公知の方法により結合され得る。この目的を達成するために、その生成物の両方は、第２の配列部分と第３の配列部分との間の配列を構築する、例えば隣接オリゴヌクレオチド及び１つ又はそれ以上のメディエーター核酸分子を用いる新規のポリメラーゼ連鎖反応を受け得る。突然変異誘導のために用いられたオリゴヌクレオチドの数及び配列内における配置の選択において、当業者は、自由に用い得る多くの代替法を有する。

上記の核酸分子は、リポカリンポリペプチドをコードする核酸の欠損５’及び３’配列、並びに／又はベクターとライゲーションにより結合され、公知の宿主生物でクローン化され得る。多くの確立された方法は、ライゲーション及びクローニングに利用され得る。例えば、クローニングベクターの配列内にある制限エンドヌクレアーゼの認識配列は、合成オリゴヌクレオチドの配列内に設計され得る。従って、それぞれのＰＣＲ産物の増幅及び酵素切断後に生じる断片は、対応する認識配列を用いて容易にクローン化され得る。

突然変異誘発のための選択されたタンパク質をコードする遺伝子内のより長い配列部分は、例えば増大された誤り率の条件下におけるポリメラーゼ連鎖反応の使用による、化学的突然変異誘発による、又は細菌の突然変異誘発体を用いることによる公知の方法を介してランダム突然変異誘発を受け得る。そのような方法は、リポカリンムテインの標的親和性又は特異性の更なる最適化のために用いられ得る。実験的突然変異誘発の部分外で起こる変異可能性は、例えばそれらがリポカリンムテインの折り畳み効率又は折り畳み安定性を改善するのに寄与する場合、多くの場合で許容され、有利となるとわかる。

本発明に係る方法において、ヒト涙液リポカリンをコードする核酸分子は、まず第１に、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30,31, 33, 53, 57, 61,64, 66, 80, 83, 104-106 及び108のアミノ酸配列位置の１つ又はそれ以上における突然変異誘発を受ける。第２に、ヒト涙液リポカリンをコードする核酸分子は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34, 55, 56, 58及び63のアミノ酸配列の２つ又はそれ以上の突然変異誘発を受ける。それらのうちの後者における変異される少なくとも１つのアミノ酸配列位置は、アミノ酸配列位置５８及びアミノ酸配列位置６３から選択される。

本発明の一実施形態において、ヒト涙液リポカリンのムテインの生成のための方法は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の6-28, 30-34, 53, 55-58, 63, 64, 66, 80, 83, 104-106,及び108のアミノ酸配列位置のいずれかのコドンの少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、８つ、１０個、１２個、１４個、１５個、１６個又は１７個において変異することを含む。一実施形態において、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 53, 55, 56, 57, 58, 63, 64, 66,80,83, 104, 105, 106,及び108のアミノ酸配列位置のコドンの２２個の全てが変異される。

上述の方法の一実施形態において、さらに、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26-28, 30-34, 53, 55-58, 63, 64, 66, 80, 83, 104-106,及び108のアミノ酸配列位置のいずれかのコドンの少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、８つ、１０個、１２個、１４個又は１５個が変異される。

本発明の更なる実施形態において、本発明に係る方法は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の61及び153の配列位置のシステインをコードするコドンの両方の変異を含む。一実施形態において、配列位置６１は、いくつかの可能性を挙げると、アラニン、フェニルアラニン、リジン、アルギニン、トレオニン、アスパラギン、チロシン、メチオニン、セリン、プロリン又はトリプトファン残基をコードするように変異される。配列位置１５３が変異される場合の実施形態において、セリン又はアラニン等のアミノ酸が配列位置１５３に導入され得る。

本明細書に記載されるような本発明の他の実施形態において、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の１１１及び／又は１１４のアミノ酸配列位置をコードするコドンは、例えば配列位置１１１にアルギニンを、配列位置１１４にトリプトファンをコードするように変異される。

本発明の方法の他の実施形態は、成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の１０１の配列位置において、他のアミノ酸をコードするように、システインをコードするコドンの突然変異誘発をすることを含む。一実施形態において、配列位置１０１をコードする変異コドンはセリンをコードする。従って、いくつかの実施形態において、配列位置61, 101及び153のシステインコドンの２つ又は３つ全てが、他のアミノ酸のコドンに置換される。

本発明の方法によると、ムテインは、ヒト涙液リポカリンをコードする核酸から得られる。そのような核酸は、組換えＤＮＡ技術により、突然変異誘発を受け、適当な細菌性又は真核性の宿主生物内に導入される。涙液リポカリンの核酸ライブラリーを得ることは、抗体様の特徴を有するリポカリンムテイン、すなわち所定の標的に対する親和性を有するムテインを生成するための公知の適当な技術を用いて行われ得る。そのような組み合わせの方法の例は、例えば国際特許出願WO 99/16873, WO 00/75308, WO 03/029471, WO 03/029462, WO 03/029463,WO2005/019254, WO 2005/019255, WO 2005/019256,又はWO 2006/56464に詳細に記載されている。これらの特許出願のそれぞれの内容は、その全体が本明細書に参照として組み込まれる。適当な宿主内における突然変異誘発を受けた核酸配列の発現後、所定の標的に結合するそれぞれのリポカリンムテインの遺伝情報を運ぶクローンが、得られたライブラリーから選択され得る。ファージディスプレイ(Kay, B.K.等. (1996); Lowman, H.B. (1997)又は Rodi, D.J.,及び Makowski, L. (1999)を参照)、コロニースクリーニング(Pini, A. 等. (2002) Comb. Chem. High Throughput Screen. 5, 503-510を参照)、リボソームディスプレイ(Amstutz, P.等. (2001) Curr. Opin. Biotechnol. 12, 400-405を参照)、若しくはWilson, D.S.等.(2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 3750-3755に報告されたｍＲＮＡディスプレイ、又はWO 99/16873, WO 00/75308, WO 03/029471, WO 03/029462, WO 03/029463,WO2005/019254, WO 2005/019255, WO 2005/019256,若しくはWO2006/56464に特に記載された方法等の公知の技術は、これらのクローンの選択のために用いられ得る。

そのムテインをコードする核酸分子は、適当な発現システムを用いて発現される。得られたムテインは、選択及び／又は単離により濃縮される。その選択は、例えば競合条件下で行われ得る。本明細書で用いられる競合条件は、ムテインの選択が、ムテインとヒト涙液リポカリンの所定の非天然リガンド、すなわちＩＬ−４レセプターαとが、ＩＬ−４レセプターαとムテインとの結合に対して競合する更なるリガンドの存在下で接触されることを意味する。この更なるリガンドは、例えばＩＬ−４である標的の生理学的リガンド、過剰な標的自体、又は本発明のムテインにより認識されるエピトープに少なくともオーバーラップするエピトープに結合する標的の他の非生理学的リガンドであってもよく、従ってムテインの標的との結合を妨げる。代替的に、更なるリガンドは、アロステリック効果による標的とムテインの結合部分と異なるエピトープとの複合体形成によりムテインの結合と競合する。テンペレートＭ１３ファージを用いるファージディスプレイ技術(Kay, B.K.等. (1996); Lowman, H. B. (1997) 又は Rodi, D.J., 及びMakowski,L. (1999)を参照)の実施形態は、本発明で用いられ得る選択方法の例として用いられる。本発明のムテインの選択のために用いられ得るファージディスプレイ技術の他の実施形態は、Broders 等 (Broders 等.(2003)“Hyperphage. Improving antibody presentation inphagedisplay.”Methods Mol. Biol. 205:295-302)により記載されたようなハイパーファージ技術である。ｆ１、又はＴ７等の溶菌ファージ等の他のテンペレートファージも同様に用いられ得る。典型的な選択方法のために、OmpAシグナル配列等のＮ末端におけるシグナル配列、及びＣ末端におけるファージＭ１３のpIIIカプシドタンパク質又はファージカプシド内に導入されることが可能なその断片を有する融合タンパク質として変異リポカリン核酸配列を発現できる、Ｍ１３ファージミドが生成される。野生型配列の２１７から４０６のアミノ酸を含むファージカプシドタンパク質のＣ末端断片ΔpIIIは、融合タンパク質を生成するために用いられ得る。一実施形態において、pIIIのＣ末端断片が用いられ、その配列位置２０１のシステイン残基は欠損している又は他のアミノ酸により置換される。

従って、本発明の方法の更なる実施形態は、ヒト涙液リポカリンの１つ又はそれ以上のムテインをコードする核酸を実施可能に融合し、所定のリガンドの結合する少なくとも１つのムテインの選択のために、３’端での突然変異誘発をＭ１３ファミリーの糸状バクテリオファージのコートタンパク質pIII又はこのコートタンパク質の断片をコードする遺伝子で起こすことを含む。

融合タンパク質は、その融合タンパク質又はその部分の固定、検出及び／又は精製が可能な親和性標識等の更なる構成要素を含み得る。さらに、ストップコドンは、リポカリン又はそのムテインをコードする配列領域と、ファージカプシド遺伝子又はその断片との間に位置することができ、アンバーストップコドン等のそのストップコドンは、適当なサプレッサー系での翻訳中にアミノ酸の中に少なくとも部分的に翻訳される。

例えば、本明細書に記載されるpTlc27とも呼ばれるプラスミドベクターpTLPC27は、ヒト涙液リポカリンムテインをコードするファージミドライブラリーの調製のために用いられ得る。涙液リポカリンムテインをコードする本発明に係る核酸分子は、２つのBstXI制限酵素部位を用いてベクターの中に挿入される。ライゲーションの後、E.coliXL1-Blue等の適当な宿主株は、多数の独立クローンを生成するために、作製した核酸混合物を用いて形質転換される。それぞれのベクターは、望むのであれば、ハイパーファージミドの調製のために生成され得る。

作製したライブラリーは、その後、機能的ファージミドの生成のために、適当なＭ１３ヘルパーファージ又はハイパーファージを用いて液体培地中で重複感染される。組み換えファージミドは、コートタンパク質pIII又はその断片との融合体として、その表面にリポカリンムテインを示し、その融合タンパク質のＮ末端シグナル配列は、通常は切断される。一方、それは、ヘルパーファージにより提供されたネイティブカプシドタンパク質pIIIの１つ又はそれ以上のコピーを産生し、一般にＦ又はＦ’プラスミドを運ぶ細菌株の受容体に感染可能である。ハイパーファージディスプレイの場合、ハイパーファージミドは、ネイティブカプシドタンパク質ではなく、感染性コートタンパク質pIIIとの融合体としてそれらの表面にリポカリンムテインを示す。ヘルパーファージ又はハイパーファージを用いた感染中又は感染後、リポカリンムテインとカプシドタンパク質pIIIとの間の融合タンパク質の遺伝子発現は、例えばアンヒドロテトラサイクリンの追加により誘導され得る。その誘導条件は、多くの得られたファージミドが、その表面に少なくとも１つのリポカリンムテインを示すように選択される。ハイパーファージディスプレイの場合、誘導条件は、リポカリンムテイン及びカプシドタンパク質pIIIからなる３から５の融合タンパク質を運ぶハイパーファージミドの個体群が生じる。種々の方法は、ポリエチレングリコールを用いた沈殿法等であり、ファージミドの単離のために知られている。通常、６〜８時間のインキュベーション後に単離される。

単離されたファージミドは、所望の標的とのインキュベートにより選択されることが可能で、その標的は、それらのコートにおける融合タンパク質として所望の結合活性を有するムテインを運ぶそれらのファージミドの少なくとも一時的な固定を可能とする形態で存在される。当業者に知られる種々の実施形態の中で、標的は、例えば血清アルブミン等のキャリアタンパク質と結合されることができ、このキャリアタンパク質を介して、例えばポリスチレン等の表面に結合される。免疫スティック（immuno-sticks）とも呼ばれるＥＬＩＳＡ技術に適するマイクロタイタープレートは、例えば標的の固定等のために用いられ得る。代替的に、ビオチン等の他の結合基を有する標的の複合体が用いられ得る。その標的は、例えばストレプトアビジン、ニュートラアビジン又はアビジンでコートされたマイクロタイタープレート又は常磁性粒子等の、この基に選択的に結合する表面に固定され得る。その標的がイムノグロブリンのＦｃ部位に融合される場合、固定は、例えばプロテインＡ又はプロテインＧでコートされたマイクロタイタープレート又は常磁性粒子等の表面を用いて達成され得る。

その表面における非特異的ファージミド結合部位は、ＥＬＩＳＡ法で知られているようにブロッキング液で飽和され得る。その後、ファージミドは、通常、生理的緩衝剤の存在下でその表面に固定された標的と接触される。結合していないファージミドは、複数回の洗浄により除去される。その後、その表面に保持されたファージミド粒子は、溶出される。溶出のために、いくつかの方法が用いられ得る。例えば、ファージミドは、プロテアーゼの追加によって、又は酸、塩基、界面活性剤若しくはカオトロピック塩の存在下で、又は適度に変性する条件下で溶出され得る。そのような方法の１つは、ｐｈ２．２の緩衝剤を用いた溶出であり、その溶出液は、その後、中和される。代替的に、固定されていない標的の溶液は、ファージミドに結合するために固定された標的と競合するために加えられ得る、又は標的特異的ファージミドは、所望の標的に特異的に結合するイムノグロブリン若しくは天然のリガンドタンパク質との競合により溶出され得る。

その後、E.coli細胞は、溶出されたファージミドに感染される。代替的に、核酸は、溶出されたファージミドから抽出されることができ、他の方法による配列の分析、増幅又は細胞の形質転換のために用いられ得る。この方法で得られたE.coliからの新鮮なファージミド又はハイパーファージミドは、上述の方法に従って、Ｍ１３ヘルパーファージ又はハイパーファージを用いた重複感染により再生成され、この方法で増幅されたファージミドは、固定された標的における選択をもう一度受ける。複数の選択サイクルは、多くの場合、十分に濃縮された形態の本発明のムテインを有するファージミドを得るために必要である。いくつかの実施形態において、選択サイクルの回数は、その後の機能的分析において、試験されたクローンの少なくとも０．１％が、所定の標的に対する検出可能な親和性を有するムテインを生成するように選択される。サイズ、すなわち用いられたライブラリーの複雑性に依存して、その目的を達成するために、通常、２回から８回のサイクルが必要である。

選択されたムテインの機能的分析のために、E.coli株は、選択サイクルから得られるファージミドに感染され、対応する二本鎖ファスミドＤＮＡが単離される。ファージミドから抽出されたファスミドＤＮＡ又は１本鎖ＤＮＡからの、本発明の選択されたムテインの核酸配列は、本技術分野において周知の方法により決定されることが可能で、アミノ酸配列がそれから推定され得る。全体の涙液リポカリンムテインの変異された領域又は配列は、他の発現ベクターにサブクローニングされ、適当な宿主生物で発現され得る。例えば、pTlc26とも呼ばれるpTLPC26ベクターは、E.coli TG1等のE.coli株での発現のために用いられ得る。生成された涙液リポカリンのムテインは、種々の生化学的方法により生成され得る。例えばpTlc26を用いて生成された涙液リポカリンムテインは、親和性標識とも呼ばれる親和性ペプチドを、例えばそのＣ末端に有し、従って、親和性クロマトグラフィーにより生成され得る。親和性標識の例は、以下のものに限られないが、ビオチン、Strep-tag、Strep-tagII (Schmidt等)、オリゴヒスチジン、ポリヒスチジン、イムノグロブリンドメイン、マルトース結合タンパク質、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）又はカルモジュリン結合ペプチド（ＣＢＰ）を含む。

いくつかの親和性標識は、以下のものに限られないが、例えばジニトロフェノール及びジゴキシゲニン等のハプテンである。いくつかの親和性標識は、FLAG（登録商標）ペプチド(Asp-Tyr-Lys-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys-Gly)、Ｔ７エピトープ(Ala-Ser-Met-Thr-Gly-Gly-Gln-Gln-Met-Gly)、マルトース結合タンパク質（ＭＢＰ）、単純ヘルペスウィルスグリコプロテインＤのGln-Pro-Glu-Leu-Ala-Pro-Glu-Asp-Pro-Glu-Aspの配列のＨＳＶエピトープ、Tyr-Pro-Tyr-Asp-Val-Pro-Asp-Tyr-Alaの配列のヘマグルニチン（ＨＡ）エピトープ、水泡性口炎ウィルスグリコプロテインのＶＳＶ−Ｇエピトープ(Cys-Tyr-The-Asp-Ile-Glu-Met-Asn-Arg-Leu-Lys)、Gly-Val-Ser-Ser-Thr-Ser-Ser-Asp-Phe-Arg-Asp-Arg配列のＥエピトープ標識、Gly-Val-Ser-Ser-Thr-Ser-Ser-Asp-Phe-Arg-Asp-Arg配列のＥ２エピトープ標識、Glu-Glu-Thr-Ala-Arg-Phe-Gln-Pro-Gly-Tyr-Arg-Ser配列の哺乳動物MAPK/ERKキナーゼのＣ末端のTag-100エピトープ標識、Lys-Glu-Thr-Ala-Ala-Ala-Lys-Phe-Glu-Arg-Gln-His-Met-Asp-Ser配列のS-tag、Glu-Gln-Lys-Leu-Ile-Ser-Glu-Glu-Asp-Leu配列の転写因子c-mycの「myc」エピトープ、及びパラミクソウィルスのシミアンウィルス５のＰタンパク質とＶタンパク質とに存在する低分子Ｖ５エピトープ(Gly-Lys-Pro-Ile-Pro-Asn-Pro-Leu-Leu-Gly-Leu-Asp-Ser-Thr)等のエピトープ標識である。さらに、単一の標識として一般的でないが、ＮｕｓＡ、チオレドキシン（ＴＲＸ）、低分子ユビキチン様修飾因子（ＳＵＭＯ）及びユビキチン（Ｕｂ）等の溶解性増強標識が用いられ得る。ハプテン及びエピトープ標識は、結合パートナーとして対応する抗体又は抗体様タンパク質分子との結合に用いられ得る。Lys-Glu-Thr-Ala-Ala-Ala-Lys-Phe-Glu-Arg-Gln-His-Met-Asp-Ser配列のＳペプチドエピトープは、結合パートナーとして、それぞれの抗体と結合する又はＳタンパク質に結合するエピトープ標識として用いられ得る(Hackbarth, JS,等., BioTechniques (2004)37,5, 835-839)。

その選択は、他の方法によっても行われ得る。多くの対応する実施形態は、当業者に周知であり、文献に記載されている。さらに、方法の組み合わせが適用され得る。例えば、選択された又は少なくともファージディスプレイにより濃縮されたクローンに対して、さらに「コロニースクリーニング」を行うこともできる。この方法は、個々のクローンが標識に対する検出可能な結合親和性を有する涙液リポカリンムテインの生成に関して直接に単離され得るという利点を有する。

「ファージディスプレイ」技術又は「コロニースクリーニング」法において、宿主生物としてE.coliの使用に加えて、他の細菌株、酵母、昆虫細胞又は哺乳動物細胞がこの目的のために用いられ得る。上述のようなランダムライブラリーからの涙液リポカリンムテインの選択に加えて、限定的な突然変異誘発を含む進化的方法が、繰り返しのスクリーニングサイクル後に、標的に対する親和性又は特異性に関して標的に対する結合親和性を既に有するムテインの最適化のために適用され得る。

複合体形成が、結合パートナーの濃度、競合因子の存在、緩衝剤系のイオン強度等の多くの因子に依存することは、当業者には明らかである。選択及び濃縮は、一般に、少なくとも２００ｎｍの解離定数を有する、所望の標的と複合したリポカリンムテインの単離を可能とする条件に基づいて行われる。しかしながら、洗浄及び溶出ステップは、種々のストリンジェンシーに基づいて行われ得る。動態学的特徴に関する選択も可能である。例えば、選択は、標的からの遅い解離、また換言すると低いkoff 値を示すムテインと標的との複合体形成のために好ましい条件に基づいて行われ得る。代替的に、選択は、ムテインと標的との速い複合体形成、また換言すると高いkon値の複合体形成のために好ましい条件に基づいて行われ得る。更なる代替の実例として、スクリーニングは、（野生型涙液リポカリン又は予め選択された標的に対する親和性を既に有するムテインのいずれかと比較して、）熱安定性が改善されたムテインを選択する条件に基づいて行われ得る。

所定の標的に対する親和性を有するムテインが一度選択されると、その後に、そのようなムテインに対して、より高い親和性を有する変異体、又はより高い熱安定性、改善された血清安定性、熱力学的安定性、改善された溶解性、改善された単量体の挙動、改善された熱変性、化学的変性、タンパク質分解若しくは界面活性剤に対する抵抗性等の改善された性質を有する変異体の選択のために、他の突然変異誘発をさらに行うことも可能である。より高い親和性を目的とする場合、インビトロ「親和性成熟」としてみなされる更なる突然変異誘発は、合理的設計に基づく部位特異的変異又はランダム変異により達成され得る。より高い親和性又は改善された特性を得るための他の可能なアプローチは、リポカリンムテインの選択された領域の配列位置に対して点突然変異を生じるエラープローンＰＣＲの使用である。エラープローンＰＣＲは、Zaccolo 等. (1996) J. Mol. Biol. 255, 589-603に記載されているような周知のプロトコールに従って行われ得る。そのような目的のために適するランダム突然変異誘発の他の方法は、Murakami, H 等. (2002) Nat.Biotechnol.20,76-81に記載されているようなランダム挿入／欠失（ＲＩＤ）突然変異誘発、又はBittker,J. A 等. (2002) Nat. Biotechnol. 20,1024-1029に記載されているような非相同ランダム組み換え（ＮＲＲ）を含む。ジゴキシゲニンに対する高い親和性を有するビリン結合タンパク質のムテインが得られた場合、望むならば、親和性成熟は、WO 00/75308又は Schlehuber, S.等., (2000) J. Mol. Biol. 297, 1105-1120に記載されている方法に従って行われることも可能である。

本発明の涙液リポカリンムテインは、ＩＬ−４レセプターαとの複合体形成のために用いられ得る。そのムテインは、ＩＬ−４レセプターαの免疫原性断片にも結合し得る。ＩＬ−４レセプターαの免疫原性断片は、１つ又はそれ以上のエピトープ、ミモトープ又は他の抗原決定基を有する断片であり、免疫反応を誘導することが可能であり、抗体が生じ得る。免疫原性断片は、単一のエピトープを含んでもよく、複数のエピトープを有していてもよい。例えばキャリアタンパク質である抗原提示系が、免疫系による認識のために必要なサイズを提供するために用いられ得るので、粒子サイズの限定は、免疫原性断片に適用されない。その低分子量及びサイズのため、免疫原性断片は、「ハプテン」であってもよく、すなわち、抗原自体である必要が無い、又は低い免疫原性を有してもよい。通常、免疫原性断片は、単独又はキャリアの存在下で、ＭＨＣ分子に提示される場合、イムノグロブリン又はＴ細胞レセプター（ＴＣＲ）により結合される。免疫原性断片は、通常、単独又は抗原提示系の形態で提示されて、Ｂリンパ球及び／又はＴリンパ球の活性を引き起こす液性免疫反応及び／又は細胞性免疫反応を誘導することが可能である。

本発明のムテインの標的は、２０７のアミノ酸の細胞外ドメインを含む膜貫通タンパク質であるインターロイキン４レセプターのα鎖である。細胞外ドメインの分泌型が存在し、それはＣＤ１２４として知られ、ＩＬ−４活性を阻害できるｓＩＬ−４Ｒαである。本発明のムテインは、ｓＩＬ−４レセプターαと結合でき、また、ＩＬ−４レセプターαの細胞外ドメインのいずれかの部位と結合し得る。

これに関して、それぞれのムテインとそのリガンドとの複合体形成は、それぞれの結合パートナーの濃度、競合体の存在、用いられた緩衝剤系のｐＨ及びイオン強度、並びに解離定数KDの決定のために用いられた試験方法（いくつか挙げると、例えば、蛍光滴定、競合ＥＬＩＳＡ、又は表面プラズモン共鳴である。）、又は試験データの評価のために用いられた数学的アルゴリズム等の種々の因子により影響されることが知られている。

従って、本明細書における所定のKD値（それぞれのムテインとそのリガンドとで形成された複合体の解離定数）は、所定のリガンドに対する特定のリポカリンムテインの親和性を決定するために用いられる方法及び試験設定に従って、所定の試験的範囲で異なり得る。これは、例えばKD値が表面プラズモン共鳴(Biacore)により測定されたか、競合ＥＬＩＳＡにより測定されたかに依存して、測定されたKD値、又は許容範囲が若干ずれ得ることを意味する。

潜在的免疫原性に関して、変更され又は修飾された上記のムテインの形態も、本発明の範囲に含まれる。

細胞障害性Ｔ細胞は、クラスＩ主要組織適合複合体（ＭＨＣ）分子と関連する抗原提示細胞の細胞表面におけるペプチド抗原を認識する。ＭＨＣ分子に結合するペプチドの親和性は、アレル特異的であり、それらの免疫原性に関連する。所定のタンパク質の免疫原性を低減するために、タンパク質において所定のＭＨＣ分子に結合するための潜在力を有するペプチドを予測する能力は大きな価値がある。潜在的なＴ細胞エピトープを同定するためにコンピューターによるスレッディングアプローチを採用するアプローチは、ＭＨＣクラスＩ分子に結合する所定のペプチド配列を予測することが、以前に記載されている(Altuvia等. (1995) J. Mol. Biol. 249,244-250)。

そのようなアプローチは、本発明のムテインにおける潜在的なＴ細胞エピトープを同定するために、及び意図された使用に依存して、その予測された免疫原性に基づく特定のムテインの選択をするために利用され得る。それらのＴ細胞エピトープを低減又は除去するために、従って免疫原性を最小にするために、Ｔ細胞エピトープを含むことが予測されたペプチド領域に更なる突然変異誘発を行うことも可能となり得る。遺伝子操作された抗体からの両親媒性エピトープの除去は、記載されており(Mateo等. (2000) Hybridoma 19, 6, 463-471)、本発明のムテインに適用され得る。

従って、得られたムテインは、以下に記載のように、治療及び診断に適用にされることが望ましい最小化された免疫原性を有し得る。

いくつかの適用において、それは、標識された形態において本発明のムテインを用いるのに有益である。従って、本発明は、酵素標識、放射性標識、色標識、蛍光性標識、発色性標識、発光性標識、ハプテン、ジゴキシゲニン、ビオチン、金属複合体、金属及び金コロイドからなる群から選択される標識に結合されたリポカリンムテインにも関する。ムテインは、低分子量有機化合物にも結合され得る。本明細書で用いられる「低分子量有機化合物」の用語は、脂肪性部分、脂環部分及び／又は芳香性部分を有し得る単量体の炭素系化合物を意味する。代表的な実施形態において、低分子量有機化合物は、少なくとも２つの炭素原子の主鎖を有する有機化合物であり、いくつかの実施形態において、７又は１２以下の回転可能な炭素結合を有する。そのような化合物は、約１００から約２０００ダルトンまで、例えば約１００から１０００ダルトンの範囲の分子量を有する。それは、選択的に１つ又は２つの金属元素を含み得る。

一般に、化学的、物理的、光学的又は酵素的反応で検出可能な化合物又はシグナルを直接的に又は間接的に生成する、適当な化学物質又は酵素を用いてリポカリンムテインを標識することが可能である。物理的反応及び同時の光学的反応／マーカーの例は、光照射による蛍光の放出、又は放射性標識を用いた際のＸ線の放出である。アルカリホスファターゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ又はβガラクトシダーゼは、発色反応生成物の形成に触媒作用を及ぼす酵素的標識（同時に光学的標識）の例である。一般に、抗体のために通常用いられる全ての標識（イムノグロブリンのＦｃ部位における糖部分で専ら用いられるものを除く）は、本発明のムテインに結合するためにも用いられ得る。本発明のムテインは、例えば所定の細胞、組織若しくは生物へのそのような薬剤の輸送のために、又は例えば周囲の正常細胞に影響しない腫瘍細胞等の細胞の選択的標的化のために、適当な治療的活性物質と結合され得る。そのような治療的活性物質の例は、放射性核種、毒素、低分子有機分子及び治療的ペプチド（細胞表面レセプターのアゴニスト／アンタゴニストとして作用するペプチド、又は所定の細胞標的におけるタンパク質結合部位に競合するペプチド等）を含む。しかしながら、本発明のリポカリンムテインは、アンチセンス核酸分子、低分子干渉ＲＮＡ、マイクロＲＮＡ又はリボザイム等の治療的活性核酸とも結合され得る。そのような結合体は、本技術分野に周知の方法により生成され得る。

一実施形態において、本発明のムテインは、体内の所望の領域又は部位に本発明のムテインを輸送するために、特定の体内部位を標的とする標的指向化部分にも結合され得る。そのような修飾が望まれ得る１つの例は、血液脳関門の通過であってもよい。血液脳関門の通過のために、本発明のムテインは、この関門を通る活性輸送を促進する部分と結合され得る(Gaillard PJ, 等.,Diphtheria-toxinreceptor-targeted brain drug delivery. International CongressSeries, 2005 1277,185-198、又はGaillard PJ, 等.Targeted delivery across the blood-brain barrier. Expert Opin DrugDeliv. 2005 2, 2,299-309を参照。)。そのような部分は、例えば商品名２Ｂ−Ｔｒａｎｓ(to-BBB technologies BV, Leiden, NL)に基づいて入手可能である。

上述のように、本発明のムテインは、いくつかの実施形態において、ムテインの血清半減期を延長する部分と結合され得る（これに関して、そのような結合方法が、ＣＴＬＡ−４に対する結合親和性を有するヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリンのムテインに関して記載されているＰＣＴ出願WO 2006/56464をも参照できる。）。血清半減期を延長する部分は、いくつか挙げると、ポリアルカリグリコール分子、ヒドロキシエチルデンプン、パルミチン酸等の脂肪酸分子(Vajo & Duckworth 2000,Pharmacol. Rev. 52, 1-9)、イムノグロブリンのＦｃ部分、イムノグロブリンのＣＨ３ドメイン、イムノグロブリンのＣＨ４ドメイン、アルブミン若しくはその断片、アルブミン結合ペプチド若しくはアルブミン結合タンパク質、又はトランスフェリンであってもよい。アルブミン結合タンパク質は、細菌性アルブミン結合タンパク質、抗体、ドメイン抗体を含む抗体断片(例えば米国特許6,696,245を参照)、又はアルブミンに対する結合活性を有するリポカリンムテインであってもよい。従って、本発明のリポカリンムテインの半減期を延長する適当な結合パートナーは、アルブミン(Osborn, B.L. 等., 2002, J. Pharmacol.Exp.Ther. 303, 540-548)、又は例えばレンサ球菌プロテインＧの１つ(Konig,T.,& Skerra, A. (1998) J. Immunol.Methods 218,73-83)等の細菌性アルブミン結合ドメインを含む。結合パートナーとして用いられ得るアルブミン結合ペプチドの他の例は、例えば米国特許出願2003/0069395又はDennis等. (Dennis, M. S., Zhang, M., Meng, Y. G., Kadkhodayan,M.,Kirchhofer, D., Combs, D. & Damico, L. A. (2002) J Biol Chem277,35035-35043)に示すように、Cys-Xaa1-Xaa2-Xaa3-Xaa4-Cysのコンセンサス配列を有するものであり、Xaa1はAsp, Asn, Ser, Thr又はTrp; Xaa2はAsn, Gln, His, Ile, Leu又はLys; Xaa3はAla, Asp, Phe, Trp又はTyr;及びXaa4はAsp, Gly,Leu, Phe, Ser又はThrである。

他の実施形態において、アルブミン自体又はアルブミンの生物活性断片は、本発明のリポカリンムテインの結合パートナーとして用いられ得る。「アルブミン」の用語は、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、ラットアルブミン等の全ての哺乳動物アルブミンを含む。アルブミン又はその断片は、米国特許5,728,553、又は欧州特許出願EP 0 330 451及びEP 0 361 991に記載されているように組み換えで生成され得る。組み換えヒトアルブミン(Recombumin：登録商標) Novozymes Delta Ltd.(Nottingham, UK)は、ムテインの半減期を延長するために、リポカリンムテインに結合又は融合され得る。

アルブミン結合タンパク質が抗体断片である場合、それはドメイン抗体であってもよい。ドメイン抗体(dAbs)は、最適な安全性及び効率性を有する生成物特性を作るために、生物物理学的特性、及びインビボの半減期に対する正確な制御を可能とする設計がなされている。ドメイン抗体は、例えばDomantis Ltd. (Cambridge, UK及びMA, USA)から商業的に入手可能である。

本発明のムテインの血清半減期を延長するための部分としてトランスフェリンを用いる場合、ムテインは、遺伝学的に、非グリコシル化トランスフェリンのＮ末端、Ｃ末端又はそれらの両方に融合され得る。非グリコシル化トランスフェリンは、１４日から１７日の半減期を有し、トランスフェリン融合タンパク質は、同様に、延長された半減期を有するだろう。トランスフェリンキャリアは、高い生物学的利用能、体内分布及び循環安定性をも提供する。その技術は、BioRexis (BioRexis Pharmaceutical Corporation, PA, USA)から、商業的に入手できる。タンパク質安定剤／半減期延長パートナーとして用いる組み換えヒトトランスフェリン(DeltaFerrin)は、Novozymes DeltaLtd.(Nottingham, UK)から商業的に入手可能である。

イムノグロブリンのＦｃ部位が本発明のムテインの血清半減期を延長するために用いられる場合、Syntonix Pharmaceuticals, Inc (MA, USA)から商業的に入手可能であるSynFusio技術が用いられ得る。このＦｃ融合技術の使用は、より長く作用する生物製剤の作製を可能とし、例えば薬物動態、溶解性及び生成効率を改善するために、Ｆｃ領域に結合されたムテインの２つのコピーからなり得る。

本発明のムテインの半減期を延長するための更なる代替案は、本発明のムテインのＮ末端又はＣ末端に融合する、長く、不定形で、柔軟なグリシンリッチ配列（例えば、約２０から８０の連続したグリシン残基を有するポリグリシン）である。例えばWO2007/038619に開示されたこのアプローチは、「ｒＰＥＧ」（組み換え型ＰＥＧ）であった。

ポリアルカリグリコールが結合パートナーとして用いられる場合、そのポリアルカリグリコールは、置換型、非置換型、直鎖型又は分枝型であってもよい。それは、活性型ポリアルカリ誘導体であってもよい。適当な化合物の例は、インターフェロンに関して、WO 99/64016、米国特許6,177,074若しくは米国特許6,403,564に記載されているようなポリアルカリグリコール（ＰＥＧ）分子、又はＰＥＧ修飾アスパラギナーゼ、ＰＥＧアデノシンデアミナーゼ（ＰＥＧ−ＡＤＡ）若しくはＰＥＧスーパーオキシドジスムターゼ(例えば、Fuertges 等.(1990)The Clinical Efficacy of Poly(Ethylene Glycol)-Modified Proteins J. Control.Release 11, 139-148を参照)等の他のタンパク質で記載されているポリエチレングリコール（ＰＥＧ）分子である。ポリエチレングリコール等のそのようなポリマーの分子量は、約３００から約７００００ダルトンの範囲であってもよく、例えば約１００００、約２００００、約３００００又は約４００００ダルトンの分子量を有するポリエチレングリコールを含む。さらに、例えば米国特許6,500,930 又は6,620,413に記載されているような、デンプン又はヒドロキシエチルデンプン（ＨＥＳ）等のカルボヒドレートオリゴ又はポリマーは、血清半減期の延長のために、本発明のムテインに結合され得る。

上記の部分の１つが本発明のヒト涙液リポカリンムテインに結合される場合、アミノ酸側鎖への結合は、有利となり得る。適当なアミノ酸側鎖は、ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に自然に生じ得る、又は突然変異誘発により導入され得る。適当な結合部位が突然変異誘発を介して導入される場合、１つの可能性は、システイン残基による適当な位置におけるアミノ酸の置換である。一実施形態において、そのような変異は、Thr 40→ Cys, Glu 73→Cys, Arg 90→ Cys, Asp 95→ Cys又はGlu 131→ Cysの置換の少なくとも１つを含む。それらの位置における新規に生成されたシステイン残基は、ＰＥＧ又はその活性型誘導体等のムテインの血清半減期を延長する部分にムテインを結合するのに有益となり得る。

他の実施形態において、本発明のムテインに結合する上記部分の１つに適当なアミノ酸側鎖を提供するために、人工のアミノ酸が突然変異誘発により導入され得る。一般に、そのような人工アミノ酸は、より反応性になるように、又は所望の部分への結合を促進するように設計される。人工ｔＲＮＡを介して導入され得る、そのような人工アミノ酸の１つの例は、パラアセチルフェニルアラニンである。

本明細書に開示されたムテインのいくつかの適用のために、融合タンパク質の形態でそれらを用いることが有利となり得る。いくつかの実施形態において、本発明のヒト涙液リポカリンムテインは、そのＮ末端又はＣ末端に、タンパク質、タンパク質ドメイン、又はシグナル配列及び／若しくは親和性標識等のペプチドを融合されている。

医薬的適用のために、本発明のムテインは、そのムテインのインビボにおける血清半減期を延長する融合パートナーに融合され得る（ＣＴＬＡ−４に対する結合親和性を有するヒト好中球ゼラチナーゼ関連リポカリンのムテインに関して、適当な融合パートナーが記載されているＰＣＴ出願公開WO2006/56464を参照）。上述の結合体と同様に、融合パートナーは、いくつか挙げると、イムノグロブリンのＦｃ部分、イムノグロブリンのＣＨ３ドメイン、イムノグロブリンのＣＨ４ドメイン、アルブミン、アルブミン結合ペプチド又はアルブミン結合タンパク質であってもよい。また、アルブミン結合タンパク質は、細菌のアルブミン結合タンパク質、又はアルブミンに対する結合親和性を有するリポカリンムテインであってもよい。従って、本発明のリポカリンムテインの半減期を延長するための適当な融合パートナーは、アルブミン(Osborn, B.L.等. (2002) supra J.Pharmacol.Exp. Ther. 303, 540-548)、又はレンサ球菌プロテインＧ(Konig,T., &Skerra, A. (1998) J.Immunol. Methods 218, 73-83)の１つ等の、例えば細菌のアルブミン結合ドメインであるアルブミン結合タンパク質を含む。Cys-Xaa1-Xaa2-Xaa3-Xaa4-Cysのコンセンサス配列を有し、Xaa1はAsp, Asn, Ser, Thr又はTrp; Xaa2はAsn, Gln, His, Ile, Leu又はLys; Xaa3はAla, Asp, Phe, Trp又はTyr;及びXaa4はAsp, Gly, Leu, Phe,Ser又は Thr であるDennis等(2002)又は米国特許出願2003/0069395に記載されたアルブミン結合ペプチドは、融合パートナーとして用いられ得る。本発明のリポカリンムテインの融合パートナーとして、アルブミン自体又はアルブミンの生物活性断片を用いることも可能である。「アルブミン」の用語は、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン又はラット血清アルブミン等の全ての哺乳動物のアルブミンを含む。アルブミン又はその断片の組み換え生成物は、本技術分野で周知であり、例えば米国特許5,728,553、欧州特許出願EP 0 330 451又はEP 0 361 991に記載されている。

融合パートナーは、本発明のリポカリンムテインに、他の分子に対する酵素活性又は結合親和性等の新規の特徴を与え得る。適当な有効タンパク質の例は、アルカリホスファターゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、グルタチオンＳトランスフェラーゼ、プロテインＧのアルブミン結合ドメイン、プロテインＡ、抗体断片、オリゴマー化ドメイン、同一又は異なる結合特徴のリポカリンムテイン（「デュオカリン」の形態で生じる、Schlehuber, S.,及びSkerra, A. (2001),Duocalins, engineered ligand-binding proteins withdual specificity derived fromthe lipocalin fold.Biol. Chem. 382,1335-1342を参照）又は毒素である。

特に、生じる融合タンパク質の両方の「成分」が所定の治療標的に共に作用するように、本発明のリポカリンムテインと別々の酵素活性部位とを融合することが可能となり得る。リポカリンムテインの結合ドメインは、酵素ドメインが標的の生物学的機能を破壊するように、病気を引き起こす標的に付着する。
Strep-tag又はStrep-tagII(Schmidt,T.G.M.等. (1996) J. Mol. Biol. 255,753-766)等の親和性標識、ｍｙｃ標識、ＦＬＡＧ標識、Ｈｉｓ６標識、ＨＡ標識、又はグルタチオンＳトランスフェラーゼ等のタンパク質は、容易に検出可能である及び／又は組換えタンパク質の精製が可能であり、適当な融合パートナーの更なる例である。緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）又は黄色蛍光タンパク質（ＹＦＰ）等の発色又は蛍光特性を有するタンパク質も、本発明のリポカリンムテインのための適当な融合パートナーである。

本明細書で用いられる「融合タンパク質」の用語は、シグナル配列を含む本発明に係るリポカリンムテインを含む。ポリペプチドのＮ末端におけるシグナル配列は、このポリペプチドを、例えばE.coliの周辺質又は真核細胞の小胞体といった特定の細胞コンパートメントに導く。多くのシグナル配列は、本技術分野で周知である。E.coliの周辺質内へのポリペプチドの分泌のためのシグナル配列の例は、OmpAシグナル配列である。

本発明は、本明細書で記載されているようなムテインをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子（ＤＮＡ及びＲＮＡ）にも関する。遺伝情報の縮重が、同一のアミノ酸を特定する他のコドンによる所定のコドンの置換を可能とするので、本発明は、本発明のムテインをコードする特定の核酸分子に限らず、機能的ムテインをコードするヌクレオチド配列を含む全ての核酸分子を含む。

従って、本発明は、ネイティブ成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26-34, 56-58, 80, 83, 104-106及び108のアミノ酸配列位置のいずれかの少なくとも１つのコドンにおける変異を有する本発明に係るムテインをコードする核酸配列をも含み、その成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の61及び153の配列位置におけるシステイン残基の少なくとも１つをコードするコドンは、他のアミノ酸残基をコードするように変異されている。

本明細書に開示された本発明は、試験的突然変異誘発の指示された配列位置以外に更なる変異を含む涙液リポカリンムテインをコードする核酸分子をも含む。そのような変異は多くの場合、例えば、それらが、改善されたムテインの折り畳み効率、血清安定性、熱安定性又はリガンド結合親和性に寄与する場合、許容され、又は有利であると分かり得る。

本願に開示された核酸分子は、この核酸分子の発現を可能とするために、制御配列（又は複数の制御配列）に「操作可能に結合」され得る。

ＤＮＡ等の核酸分子は、それが転写及び／又は翻訳制御に関する情報を含む配列要素を含む場合、「核酸分子を発現することが可能」又は「ヌクレオチド配列の発現が可能」であることを意味し、そのような配列はポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に操作可能に結合される。操作可能な結合は、制御配列要素及び発現されるための配列が遺伝子発現を可能とする方法でなされた結合である。遺伝子発現に必要な制御領域の正確な特性は、種の間で異なり得るが、一般に、それらの領域は、原核生物においてはプロモーター自体、すなわち転写の開始を示すＤＮＡ要素、及びＲＮＡに転写されたときに翻訳の開始を示すＤＮＡ要素の両方を含むプロモーターを有する。そのようなプロモーター領域は、通常、原核生物においては-35/-10ボックス及びシャイン−ダルガノ要素、又は真核生物においてはTATAボックス、CAAT配列及び５‘キャッピング要素等の転写及び翻訳の開始に関する５’非コーディング配列を含む。それらの領域は、エンハンサー又はリプレッサー配列、並びに宿主細胞の特定のコンパートメントにネイティブポリペプチドを導くための翻訳シグナル及びリーダー配列をも含み得る。

さらに、３’非コーディング配列は、転写終結又はポリアデニル化等に関する制御要素を含み得る。しかしながら、それらの終結配列が特定の宿主細胞内で十分に機能しない場合、それらはその細胞内でシグナル機能と置換され得る。

従って、本発明の核酸分子は、プロモーター配列等の制御配列を含み得る。いくつかの実施形態において、本発明の核酸分子は、プロモーター配列及び転写終結配列を含む。適当な原核生物のプロモーターは、例えばtetプロモーター、lacUV5プロモーター又はT7プロモーターである。原核細胞に発現するのに有益なプロモーターの例は、SV40プロモーター又はCMVプロモーターである。

本発明の核酸分子は、ベクターの一部、又はプラスミド、ファージミド、ファージ、バキュロウィルス、コスミド若しくは人工染色体等の他の種類のクローニング用媒体であってもよい。

一実施形態において、核酸分子はファスミドに含まれる。ファスミドベクターは、Ｍ１３若しくはｆ１等の溶原性ファージの遺伝子間領域、又は所望のｃＤＮＡに融合されたその機能的部分をコードするベクターを意味する。そのようなファスミドベクター及び適当なヘルパーファージ(例えば、M13K07、VCS-M13又はR408)を用いた細菌性宿主細胞の重複感染の後、無傷のファージ粒子が精製され、それにより、ファージ表面に示されたその対応するポリペプチドに、そのコードされた異種性ｃＤＮＡが物理的に結合可能となる(例えば、Lowman, H.B. (1997) Annu. Rev. Biophys.Biomol. Struct. 26, 401-424,又はRodi,D.J., 及びMakowski, L. (1999) Curr. Opin. Biotechnol. 10,87-93を参照)。

そのようなクローニング用媒体は、上述の制御配列及び本発明のリポカリンムテインをコードする核酸配列は別として、発現のために用いられる宿主細胞と互換性がある種に由来する反復及びコントロール配列、並びに形質転換又は形質移入された細胞における選択可能な表現型を与える選択マーカーを含み得る。多くの適当なクローニングベクターは、本技術分野において周知であり、商業的に入手可能である。

本発明のリポカリンムテインをコードするＤＮＡ分子、特にそのようなリポカリンムテインのコーディング配列を含むクローニングベクターは、遺伝子を発現可能な宿入試細胞に形質転換され得る。形質転換は、標準的な技術を用いて行われ得る。従って、本発明は、本明細書に開示されているような核酸分子を含む宿主細胞にも関する。

形質転換された宿主細胞は、本発明の融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列の発現に適する条件で培養される。適当な宿主細胞は、Escherichia coli (E. coli)若しくはBacillussubtilis等の原核生物、Saccharomyces cerevisiae若しくはPichia pastoris等の真核生物、SF9若しくはHigh5の昆虫細胞、不死化哺乳動物細胞株（例えば、HeLa細胞若しくはCHO細胞）、又は初代培養哺乳動物細胞であってもよい。

本発明は、本発明のムテインを生成する方法にも関し、そのムテイン、ムテインの断片又はムテインと他のポリペプチドとの融合タンパク質は、遺伝子工学の方法によりムテインをコードする核酸から生成される。その方法は、インビボで行われることが可能で、そのムテインは、例えば細菌又は真核性の宿主生物で生成されることが可能で、その後、この宿主生物又はその培養液から単離され得る。インビトロでのタンパク質の生成も可能であり、例えばインビトロ翻訳系を用いることにより可能となる。

インビボでムテインを生成する際、本発明のムテインをコードする核酸は、（上述の）組み換えＤＮＡ技術により適当な細菌又は真核性の宿主生物内に導入される。この目的のために、宿主細胞は、まず、確立された標準的な方法を用いて、本発明のムテインをコードする核酸分子を含むクローニングベクターにより形質転換される。その後、宿主細胞は、異種性ＤＮＡの発現及びその後の対応するポリペプチドの合成が可能な条件で培養される。その後、そのポリペプチドは、細胞又は培養液のいずれかから回収される。

本発明のいくつかの涙液リポカリンムテインにおいて、Cys 61とCys 153との天然のジスルフィド結合が除去される。従って、そのようなムテイン（又は分子内ジスルフィド結合を含まない他の涙液リポカリンムテイン）は、例えばグラム陰性細菌の細胞質内のような低減した還元性のレドックス環境を有する細胞コンパートメント内で生成され得る。本発明のリポカリンムテインが分子内ジスルフィド結合を含む場合、適当なシグナル配列を用いて、酸化性レドックス環境を有する細胞コンパートメントに新生ポリペプチドを導くことが望まれ得る。そのような酸化性環境は、E.coli等のグラム陰性細菌の周辺質、グラム陽性細菌の細胞外環境、又は真核細胞の小胞体の内腔で提供され、通常、構造的ジスルフィド結合の形成を促す。しかしながら、E.coli等の宿主細胞の細胞基質内で本発明のムテインを生成することも可能である。この場合、ポリペプチドは、可溶性及び折り畳み状態で直接に得られるか、又は封入体の形態で回収されて、インビトロで再生され得る。さらなる選択肢は、細胞基質内でジスルフィド結合の形成が可能な酸化性細胞内環境を有する特定の宿主株の使用である(Venturi M,等. (2002) J. Mol. Biol. 315, 1-8)。

しかしながら、本発明のムテインは、必ずしも遺伝子工学の使用のみによって発生又は生成されるのでない。むしろ、リポカリンムテインは、メリフィールドの固相ポリペプチド合成等の化学合成、又はインビトロでの転写及び翻訳によっても得られ得る。例えば、有望な変異は、分子モデリングを用いて同定され、その後インビトロで望まれた（設計された）ポリペプチドを合成し、所定の標的に対する結合活性を調べることが可能である。タンパク質の固相及び／又は液相合成の方法は、本技術分野において周知である(例えばBruckdorfer, T.等.(2004)Curr. Pharm. Biotechnol.5, 29-43を参照)。

他の実施形態において、本発明のムテインは、当業者に周知の確立された方法を用いたインビトロ転写／翻訳により生成され得る。

本発明は、少なくとも１つの本発明のヒト涙液リポカリンのムテイン、その融合タンパク質又はその結合体と、医薬的に許容可能な賦形剤とを含む医薬組成物にも関する。

本発明に係るリポカリンムテインは、タンパク質性薬剤において治療的に有効な腸管外又は非腸管外（経腸）の経路を介して投与され得る。本発明のムテインは、所望の従来の非毒性の医薬的に許容可能な賦形剤又はキャリア、添加剤及び媒体を含む剤形で全身的又は局所的に投与され得る。

本発明の一実施形態において、その医薬品は、哺乳動物、特にヒトに腸管外投与される。その医薬組成物は、水溶液、水中油型乳剤又は油中水型乳剤であってもよい。

なお、これに関して、例えばイオン導入法、超音波導入法又はMeidan VM及び MichniakBB (2004) Am. J. Ther.11, 4, 312-316に記載されているような顕微針による高効率送達法等の経皮送達技術が、本明細書に記載されたムテインの経皮送達に用いられ得る。本発明のムテインは、従来の非毒性の医薬的に許容可能な種々の賦形剤又はキャリア、添加剤及び媒体を含む剤形で全身的又は局所的に投与され得る。

適用されるムテインの量は、所望の予防効果又は治療反応を達成するために、広い範囲内で異なり得る。例えば、それは、選択されたリガンドに対する化合物の親和性、及びインビボにおけるムテインとリガンドとの複合体の半減期に依存するだろう。さらに、最適な量は、ムテイン、その融合タンパク質又はその結合体の体内分布、投与形式、治療する疾病／障害の重症度、及び患者の健康状態に依存するだろう。例えば、局所適用のために軟膏を用いる場合、高濃度の涙液リポカリンムテインが用いられ得る。しかしながら、望むのならば、そのムテインは、例えばリポソーム分散剤、又はPolyActive（登録商標）若しくはOctoDEX等(Bos 等., BusinessBriefing: Pharmatech 2003,1-6を参照)のヒドロゲル型のポリマー微粒子等の放出を延長する剤形で与えられ得る。他の利用可能な放出を延長する剤形は、例えばPLGA型ポリマー(PR pharmaceuticals)、PLA-PEG型ヒドロゲル(Medincell)及びPEA型ポリマー(Medivas)である。

従って、本発明のムテインは、医薬的に適用可能な成分及び確立された調製方法を用いて組成物内に配合され得る。医薬組成物は、例えば充填剤、結合剤、湿潤剤、滑剤、安定剤、添加物、防腐剤、乳化剤、及び更なる溶媒、可溶化剤又は貯蔵効果を達成する薬剤を含んでいてもよい。後者は、融合タンパク質がリポソーム及びマイクロカプセル等の遅い若しくは延長された放出系又は標的化輸送系に組み込まれ得ることである。

製剤は、細菌保持フィルターを介する濾過を含む多くの手段により、又は使用する前に無菌水若しくは他の無菌媒体に溶解若しくは分散され得る無菌固体組成物の形態で殺菌剤を組み込むことにより、殺菌され得る。

本明細書に記載されたリポカリンムテインは、ヒト患者を含む生体に、それ自体が投与され得る、又は医薬的活性成分、適当なキャリア若しくは賦形剤を含む又はそれらと混合された医薬組成物で投与され得る。それぞれのリポカリンムテインの製剤化及び投与のための技術は、本技術分野において確率された低分子量化合物のそれらと似ている又は同一である。経路の例は、以下のものに限られないが、経口、経皮及び腸管外導入を含む。

本発明のリポカリンムテインを含む組成物は、例えば皮膚又は傷口に適用され得る。いくつかの実施形態において、リポカリンムテイン又はそれぞれの組成物は、例えば注射を介する全身的投与ではなく局所的投与で投与され得る。

本発明のリポカリンムテインを含む医薬組成物は、例えば従来の混合、溶解、顆粒化、糖衣形成、湿式粉砕、乳化、カプセル化、封入又は凍結乾燥法等のそれ自体が公知の方法で製造され得る。本発明に従った使用のための医薬組成物は、１つ又はそれ以上の生理学的に許容可能な賦形剤を含むキャリア、並びにヒドロゲル及び／又はペプチド／ペプトイドのプロセシングを促進する補助剤を用いる従来の方法で医薬的に用いられ得る製剤内に配合され得る。適切な剤形は、選択された投与経路に依存する。

注射のためには、リポカリンムテイン又はそれぞれの組成物は、例えばハンクス液、リンガー液又は生理食塩緩衝液等の生理的に適合する緩衝剤といった水溶液に配合され得る。経粘膜的投与のためには、浸透されるためにバリアに適する浸透液が製剤に用いられる。そのような浸透液は、一般に、本技術分野に周知である。

経口投与のために、リポカリンムテイン又はそれぞれの組成物は、本技術分野において周知の医薬的に許容可能なキャリアとそれらを組み合わせることにより容易に製剤化され得る。リポカリンムテイン又はそれぞれの組成物に利用可能なそのようなキャリア、及び医薬的活性化合物は、治療される患者による経口摂取のために錠剤、丸薬、糖衣剤、カプセル、液体、ゲル、シロップ、スラリー及び懸濁液等として製剤化される。経口使用のための医薬製剤は、錠剤又は糖衣コアを得るために、望むならば、適当な補助剤の添加の後に、固体賦形剤の添加、得られた混合物の選択的な粉砕、及び混合物の細粒のプロセシングにより得られ得る。適当な賦形剤は、特にラクトース、スクロース、マンニトール若しくはソルビトール、例えばトウモロコシデンプン、コムギデンプン、コメデンプン、ポテトデンプン、ゼラチン、タラカントガム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ガルボキシメチルセルロースナトリウム及び／又はポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等のセルロースプレパレーションを含む糖類等の充填剤である。望むならば、クロスリンクされたポリビニルピロリドン、寒天、アルギン酸、又はアルギン酸ナトリウム等のその塩等の崩壊剤が添加され得る。

糖衣コアは、適当なコーティングで得られる。この目的のために、アラビアガム、タルク、ポリビニルピロリドン、カーボポールゲル、ポリエチレングリコール、及び／又はチタニウムジオキシド、ラッカー溶液、及び適当な有機溶媒又は溶媒混合液を選択的に含み得る濃縮された糖溶液が用いられ得る。染料又は顔料は、活性化合物の量の種々の組み合わせを同定又は特徴付けるだめに錠剤又は糖衣コーティング剤に添加され得る。

経口的に用いられ得る医薬製剤は、ゼラチンからなる押し込み嵌めカプセル、並びにゼラチン及びグリセロール又はソルビトール等の可塑剤からなる柔らかい封をされたカプセルを含む。押し込み嵌めカプセルは、ラクトース等の充填剤、デンプン等の結合剤、及び／又はタルク若しくはステアリン酸マグネシウム等の滑剤、また任意で安定剤と混合された活性成分を含み得る。柔らかいカプセルにおいて、ペプチド／ペプトイドは、脂肪油、液体パラフィン又は液体ポリエチレングリコール等の適当な液体に懸濁され得る。さらに、安定剤が加えられ得る。経口投与のための全ての製剤は、そのような投与に適当な用量であるべきである。

リポカリンムテインは、例えば筋肉内注射、大量注射又は連続注射等の注射による腸管外投与のために製剤化され得る。注射のための製剤化は、例えばアンプル又は多回投与用容器に単位剤形が、防腐剤と共に入れられ得る。それぞれの組成物は、油性又は水性の媒体中に、懸濁液、溶液又は乳剤等の形態にされてもよく、懸濁剤、安定剤及び／又は分散剤等の製剤化剤を含み得る。

そのような治療の必要な対象は、いくつか例を挙げると、ヒト、イヌ、マウス、ラット、ブタ、カニクイザル等のサル等の哺乳動物であってもよい。本発明のムテインは、ＩＬ−４レセプターαと関連する疾病又は障害を治療するのに用いられることが可能で、そのような疾病又は障害の発生において、本発明の核酸ライブラリーの発現生成物に示され得る、又は他の得られた涙液リポカリンのムテインに示され得る。

これに関して、種々の腫瘍細胞は、正常細胞よりも多くの高親和性ＩＬ−４レセプターを発現する。そのような細胞は、例えばメラノーマ、乳がん、卵巣カルシノーマ、グリオブラストーマ、アストロサイトーマ、腎細胞カルシノーマ、頭部及び首部カルシノーマ、ＡＩＤＳ関連カポジサルコーマ＝ＡＩＤＳＫＳ、ホルモン依存性及び非依存性前立腺カルシノーマ細胞、並びに前立腺腫瘍からの初代培養細胞等の固形腫瘍を含む。(例えば、Garland, L,等.,(2005)Journal of Immunotherapy 28, 4, 376-381, Rand, RW,等.ClinicalCancer Research. (2000) 6, 2157-2165; Husain SR,等. (1999) Nature Medicine 5, 817-822; Puri RK, 等. Cancer Research (1996) 56, 5631-5637; Debinski W,等,若しくは Husain SR, 等.CancerResearch (1998) 58, 3649-3653, Kawakami K, 等.(2000)Cancer Research, 60, 2981-2987;又は Strome SE,等. Clinical Cancer Research (2002) 8, 281-286,を参照)。ＩＬ−４受容体の過剰発現が認められる細胞の特定の例は、以下のものに限られないが、バーキットリンパ腫細胞株Jijoye（Ｂ細胞リンパ腫）、前立腺カルシノーマ(LNCaP, DU145)、頭部及び首部カルシノーマ(SCC, KCCT873)，膵臓癌（PNAC-1細胞株）、SCC-25: 13.000 (+/-500) h、頭部及び首部癌細胞株（ATCC）を含む。ＩＬ−４Ｒα鎖は、ＩＬ−４の内部移行における主要な役割を果たす。従って、毒素に融合又は結合される際に、ＩＬ−４レセプターα鎖に結合する涙液リポカリンムテインは、腫瘍（がん）の治療のためにも用いられ得る。適当な毒素の例は、緑膿菌外毒素、百日咳毒素、ジフテリア毒素、リシン、サポリン、緑膿菌外毒素、カリケアマイシン又はその誘導体、タキソイド、メイタンシノイド、ツブリシン及びドラスタチンアナログを含む。ドラスタチンアナログの例は、以下のものに限られないが、オーリスタチンＥ、モノメチルオーラスタチンＥ、オーリスタチンＰＹＥ及びオーリスタチンＰＨＥを含む。

癌の治療のために、ＩＬ−４レセプターα鎖に結合するムテインを細胞増殖抑制剤に結合することも可能である。そのような細胞増殖抑制剤は、シスプラチン、カルボブラチン、オクサリプラチン、５−フルオロウラシル、タキソテール（ドセタキセル）、パクリタキセル、アントラシクリン（ドクソルビシン）、メトトレキサート、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、ビノレルビン、ダカルバジン、シクロフォスファミド、エトポシド、アドリアマイシン、カンプトセシン、コンブレタスチンＡ−４関連化合物、スルホンアミド、オキサジアゾリン、ベンゾチオフェン合成スピロケタルピラン、モノテトラヒドロフラン化合物、キュラシン及びキュラシン誘導体、メトキシエストラヂオール誘導体、並びにロイコボリンを含む。

上述の開示からはっきりわかるように、本発明のムテイン、その融合タンパク質又はその結合体は、多くに適用され得る。一般に、そのようなムテインは全ての適用に用いられ、Ｆｃ部分のグリコシル化に特異的に依存するもの以外で抗体が用いられる。

従って、本発明の他の態様において、本発明のヒト涙液リポカリンのムテインは、ヒト涙液リポカリンの所定の非天然リガンドの検出に用いられる。そのような使用は、適当な条件で所定のリガンドを含む疑いがあるサンプルとムテインを接触し、これにより、ムテインと所定のリガンドとの複合体を形成させ、適当なシグナルにより複合化されたムテインを検出するステップを含む。

検出可能なシグナルは、上述のような標識により、又は結合による物理的特徴の変化、すなわち複合体の形成自体により引き起こされ得る。１つの例は、表面プラズモン共鳴において、金フォイル等の表面に固定されたものにおける結合パートナーの結合の際に変化する値である。

本明細書に開示されたヒト涙液リポカリンのムテインは、ヒト涙液リポカリンの所定の非天然リガンドの分離のためにも用いられ得る。そのような使用は、適当な条件で前記リガンドを含むと思われるサンプルとムテインとを接触し、それにより、ムテインと所定のリガンドとの複合体を形成し、サンプルからムテイン／リガンド複合体を分離するステップを含む。

所定の非天然リガンドの検出、並びに所定のリガンドの分離の両方のためのムテインの
使用において、ムテイン及び／又は標的は適当な固相に固定され得る。

本発明のヒト涙液リポカリンムテインは、予め選択された部位に化合物を標的化するためにも用いられ得る。そのような目的のために、ムテインは、複合体形成を可能とするために所望の化合物に接触される。そして、ムテインと所望の化合物を含む複合体は、予め選択された部位に導入される。この使用は、以下のものに限られないが、薬剤を用いて治療される病気に侵された体の部分、組織又は臓器等の生体における予め選択された部位に選択的に薬剤を導入するのに特に適当である。ムテインと所望の化合物との複合体の形成の他に、ムテインは、ムテインと化合物との結合体を生成するために、所定の化合物と反応され得る。上述の複合体と同様に、そのような結合体は、予め選択された標的部位に化合物を導入するのに適当となり得る。ムテインと化合物とのそのような結合体は、ムテインと化合物と互いに共有結合するリンカーを含む。任意に、そのようなリンカーは、血流に適するが、細胞環境で切断可能である。

本明細書で開示されたムテイン及びその誘導体は、抗体又はその断片と同様に多くの分野で用いられ得る。担体に結合するためのそれらの使用に加え、所定のムテイン若しくは結合体の標的又はこの標的の融合タンパク質を固定化又は分離させるために、ムテインは、酵素、抗体、放射活性物質、又は他の生化学活性若しくは所定の結合特性を有する基を用いて標識するために用いられ得る。そのようにすることにより、それらのそれぞれの標的、その結合体又はその融合体は、それらとの接触で検出され得る又は得られ得る。例えば、本発明のムテインは、確立された分析的方法（例えばＥＬＩＳＡ若しくはウエスタンブロット）により、又は顕微鏡若しくは免疫センサーにより化学的構造を検出するのに役立ち得る。ここで、検出シグナルは、適当なムテイン結合体若しくは融合タンパク質の使用により直接的に、又は抗体を介して結合されたムテインの免疫化学的検出により間接的に生成され得る。

本発明のムテインのための多くの可能な適用は、薬剤内にも存在する。診断及びドラッグデリバリーでのそれらの使用に加えて、例えば組織又は腫瘍特異的な細胞表面分子に結合する本発明の変異ポリペプチドが生成され得る。そのようなムテインは、例えば「腫瘍イメージング」又は直接的な癌治療のための結合型又は融合タンパク質として用いられ得る。従って、本発明は、本発明のムテインと、賦形剤、緩衝剤、（ムテインをラベルするために用いられ得る）標識等の診断のための手段とを含む診断用組成物を提供する。

従って、本発明は、所定の非天然リガンドと複合体形成するための本発明のヒト涙液リポカリンムテインの使用にも関する。

本明細書に記載されたムテインの他の関連する使用は、ターゲットバリデーションであり、すなわち疾病又は障害の発生又は進行に関すると考えられるポリペプチドが実際に疾病又は障害の原因となるかどうかの分析である。薬理学的な薬物標的としてタンパク質を検証するためのこの使用は、ネイティブの構造におけるタンパク質の表面領域を特異的に認識する、すなわちネイティブエピトープに結合するために、本発明のムテインの能力を利用する。なお、この点において、この能力は、限られた数の組み換え型抗体でのみ報告されている。しかしながら、薬物標的の検証のための本発明のムテインの使用は、標的としてタンパク質を検出することだけでなく、タンパク質ドメイン、ペプチド、核酸分子、有機分子又は金属複合体を検出することも含む。

（本発明の例示的実施形態）
図１は、ＩＬ−４レセプターαに対する結合親和性を示す前記のヒト涙液リポカリンムテイン(S191.4-B24)の主構造を示す。初めの２１残基（下線部）は、周辺質発現で切断される単一配列を構成する。Ｎ末端のＴ７タグ（イタリック）及びＣ末端のStreptag-II（太字）は、特徴付けられたタンパク質の部分である。また、図１は、野生型涙液リポカリンの４つのＮ末端アミノ酸残基(His1 His2 Leu3 Ala4)と、２つのＣ末端アミノ酸残基(Ser157及びAsp158)とは、このムテインで欠失されていることを示す。

図２は、ＩＬ−４レセプターαに対する高親和性を有する例示的ムテインのポリペプチド配列を示す(SEQ ID Nos: 2-11)。「SwissProt P31025」により示された数は、SwissProtデータベースに登録された未加工前駆体配列の対応するアミノ酸位置の番号付けを示す。Wt TLc26は、pTLc26ベクター内の野生型涙液リポカリンの配列に実質的に対応する。しかしながら、成熟タンパク質の配列位置６１及び１５３におけるシステイン残基がセリン残基に置換されているため、Wt TLc26はジスルフィド結合を含まない。同様に、成熟タンパク質の配列位置１０１におけるセリン残基がセリン残基に置換されている。さらに、成熟タンパク質の配列位置１１１のアルギニン残基は、プロリンに置換され、成熟タンパク質の配列位置１１４のリジン残基はトリプトファンに置換されている。さらに、SwissProtの登録Ｐ３１０２５の配列に含まれる２つのＣ末端アミノ酸は、配列に含まれない。ＡＢ４００４は、国際特許出願WO 2008/015239に開示されたランダム化ライブラリーであり、変異された位置は、太字で示されている。ランダム化配列は、配列位置５３及び５５以外、Ｊ１４と同一である。M3-B24(PSM)は、PSM B24からのホットスポットを示す。

図３は、ＴＦ−１細胞の増殖アッセイの結果を示す。ＴＦ−１細胞を、示された本発明のムテイン(S276.2 K04, S308.5 F08, S308.5N01, S308.5 L20, S308.5 L04, S308.5N20, S308.3 O10, S191.4 B24 [SEQ ID Nos: 2-11])の希釈系列の存在下で、３７℃で１時間インキュベートし、0.8 ng/mlのIL-4 (A)又は12ng/mlのIL-13 (B)を加えて７２時間インキュベートした。増殖は３Ｈチミジンの取り込みにより測定した。

図４は、図３と、ＩＬ−４受容体αに対する親和性を有するヒト涙液リポカリンのムテインのBiacore測定とからのＩＣ５０値を示す。約４００ＲＵのＩＬ−４受容体α−Ｆｃを、抗ヒトＦｃモノクローナル抗体で予めコートされたＣＭ−５チップに保持した。その後、２５ｎＭの単一濃度のムテインをフローセルに通し、ＲＵの変化を記録した。ＩＬ−４レセプターα−Ｆｃを有さない以外、同様に処理されたフローセルからの参照シグナルを減じて、結果のデータをBIAevaluationソフトウェアを用いた１：１のラングミュアモデルにフィットさせた。二重参照の遅い解離反応速度を、ＩＬ−４レセプターα−Ｆｃを有さない以外、同様に処理されたフローセルからの信号を減じること、及びサンプル緩衝剤のみが導入された試験からの信号を減じることにより用いた。結果のデータを、BIAevaluationソフトウェアを用いた物質移動限界で１：１のラングミュアモデルにフィットさせた。

他に示さない限り、組換え遺伝子技術の分野で確立された方法を用いた。

実施例１：部位特異的ランダムアプローチを用いたS191.4-B24ムテインの親和性成熟
ＰＣＴ出願WO 2008/015239に記載されているS191.4-B24 (SEQ IDNO:2)ムテインに基づく変異体のライブラリーを、配列位置26, 32,34, 55, 56, 58及び63が２０の全てのアミノ酸を許容するランダム化により設計した。そのライブラリーを、実質的に、WO 2008/015239の実施例１に記載されているように構築した。

ファージミドの選択を、延長された洗浄時間と制限された標的濃度（０．５ｎＭ及び０．１ｎＭのＩＬ−４レセプターα、Peprotech）、並びに抗ＩＬ−４レセプターαの競合モノクローナル抗体(MAB230,R&D Systems;１時間洗浄)又は短いインキュベート時間（１０分）をそれぞれ用いてWO 2008/015239の実施例２に記載されているように行った。選択を３回又は４回行った。

ＩＬ−４レセプターα特異的ムテインの準備生成を、pTLPC10 発現ベクター(SEQ ID No: 1)にコードされたそれぞれのムテインを含むE. coli K12株JM83を用いて行い、また、多量のタンパク質を必要とする場合は、WO 2008/015239に記載されているようにそれぞれの発現ベクターを含むE.coli株W3110を用いて行った。

実施例２：Biacoreを用いた親和性測定
親和性測定を、実質的にWO 2006/56464の実施例９に記載されている方法の変法で、すなわち、（WO2006/56464で標的として用いられた２０００ＲＵのヒトCTLA-4又はマウスCTLA-4-Fcの代わりに）約４００ＲＵのＩＬ−４レセプターα−Ｆｃ(R&DSystems)を固定化し、（WO 2006/56464では、４０μｌの生成リポカリンムテインサンプルを５−０．３μＭの濃度で導入した代わりに）１００μｌのムテインを２５ｎＭの濃度で導入した。

実施例３：ＴＦ−１細胞増殖アッセイ
ＩＬ−４及びＩＬ−１３で刺激されたＴＦ−１の増殖アッセイを、実質的にLefort 等.(Lefort S., 等., (1995) FEBSLett. 366, 2-3, 122-126)、及びＰＣＴ出願WO 2008/015239の実施例１０に記載されているように行った。ＴＦ−１細胞を、0.8ng/ml IL-4 (a) 又は12 ng/ml IL-13 (b)を加えて７２時間インキュベートする前に、示された本発明のムテイン(S276.2 K04, S308.5 F08,S308.5 N01, S308.5 L20, S308.5 L04, S308.5N20, S308.3 O10, S191.4 B24 [SEQ IDNos: 3-11])の希釈系列と共に３７℃で１時間インキュベートした。増殖は３Ｈ−チミジンの取り込みにより測定した。ＴＦ−１増殖アッセイの結果は図に示され、高親和性変異体S276.2 K04, S308.5 F08, S308.5 N01, S308.5 L20, S308.5 L04,S308.5N20,及びS308.3O10がシグナル伝達及び増殖を誘導するＩＬ−４及びＩＬ−１３の強力なアンタゴニストであることを示す。

当業者は、本発明が目的を実行し、上述の目標及び利点、並びに内在性のそれらを得るのに最適であることを容易に認識するであろう。さらに、種々の置換及び変形が本発明の範囲及び意図から逸脱することなく、本明細書に開示された発明を実施し得ることは、当業者に明白であろう。本明細書に記載された組成物、方法、手順、処理、分子及び特定の化合物は、例示的な所定の実施形態の代表的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものでない。特許請求の範囲で規定された本発明の意図内に含まれる中での変更及び他の使用は、当業者に想到されるだろう。本明細書において、以前に公表された文献のリスト又は考察は、その文献が本技術分野の状態の一部又は一般的認識であると認めるのに必ずしも使われるべきでない。

本明細書に記載された発明は、本明細書にはっきりと開示されていない、いずれかの要素又は限定がない状態で適当に実施され得る。従って、例えば「含む（comprising）」, 「含む（including）」,「含む（containing）」等の用語は、開放的に読み取られ、制限されない。さらに、本明細書で用いられた用語及び表現は、説明の用語として用いられ、限定されず、そのような用語及び表現の使用が示された及び説明された特徴、又はその一部と同等のものを除外することを意図しておらず、しかし、種々の変形が特許請求の範囲に記載された発明の範囲内であり得ることが認識される。従って、本発明が例示的実施形態及び選択的特徴により具体的に開示されているが、本明細書に開示された発明の形態の変形及びバリエーションが当業者により頼られ、そのような変形及びバリエーションが本発明の範囲内であるとみなされることが理解されるべきである。

本発明は、本明細書に広く且つ一般的に記載されている。包括的開示内のより狭い種及び属のそれぞれも、本発明の一部として構成される。これは、削除された材料が具体的に本明細書に列挙されているかどうかにかかわらず、但し書き又は属から主題を除くネガティブの限定を有する本発明の包括的記述を含む。

他の実施形態は、特許請求の範囲内である。さらに、本発明の特徴又は態様がマーカッシュ群の用語で記述されている場合、当業者は、本発明がそれによりマーカッシュ群の個々のメンバー又はメンバーのサブグループで記載されていることを認識するだろう。

Claims (19)

1. ヒト涙液リポカリンのムテインであって、
   (i)成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上に変異されたアミノ酸残基を含み、
   (ii)前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34,55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上に変異されたアミノ酸残基を含み、
   前記ムテインのアミノ酸配列は、
   (1)Ser 26, Glu 34, Leu 55,Lys 58,
   (2)Ser 26, Asn 34, Ala 55,Lys 58,
   (3)Ser 26, Val 34,
   (4)Pro 26, Ser 34,
   (5)Pro 26, Ala 55,
   (6)Leu 26, Trp 34, Ala 55,
   (7)Leu 26, Trp 34, Ile 58,
   (8)Asn 26, Asp 34,
   (9)Asn 26, Ala 55,
   (10)Tyr 26, His 34, Ala 55,
   (11)Tyr 26, His 34, Ala 58,
   (12)Lys 26, Arg 34, Ala 55,
   (13)Lys 26, Arg 34, Asn 58,
   (14)Glu 26, Gly 34, Ala 55,
   (15)Glu 26, Gly 34, Leu 58,
   のアミノ酸の組み合わせのいずれか１つを含み、
   ＩＬ−４レセプターαに結合することを特徴とするヒト涙液リポカリンのムテイン。
2. ヒトＩＬ−４レセプターαに結合するに結合する請求項１に記載のムテイン。
3. 前記成熟ヒト涙液リポカリンの配列と少なくとも７５％の相同性を有する請求項１又は２に記載のムテイン。
4. 前記成熟ヒト涙液リポカリンのアミノ酸配列に関する２８又は１０５番目の配列位置において、システイン残基によるネイティブアミノ酸のアミノ酸置換が生じている請求項１〜３のいずれか１項に記載のムテイン。
5. 前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26,32, 34, 55, 56,58及び63の配列位置のうちの３つ又はそれ以上に変異されたアミノ酸を含む請求項１又は２のムテイン。
6. 前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27,28, 30, 31, 33,53, 57,61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置のそれぞれに変異されたアミノ酸残基を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載のムテイン。
7. 前記成熟ヒトリポカリンのアミノ酸配列に関する前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上における変異されたアミノ酸残基では、Met 31→Ala, Leu33→Tyr,Ser 61→Trp, Asp 80→Ser, Glu 104→Leu, His 106→Pro及びLys108→Glnの置換のうちの少なくとも１つが生じている請求項１〜６のいずれか１項に記載のムテイン。
8. 前記成熟ヒトリポカリンのアミノ酸配列に関する前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上における変異されたアミノ酸残基は、Val 53→Phe, Val 53→Leu,Val 64→Tyr, Val 64→Met, Ala 66→Leu及びAla 66→Aspの置換が生じている請求項１〜６のいずれか１項に記載のムテイン。
9. Glu 27→Arg;Phe 28→Cys; Glu 30→Arg; Met 31→Ala; Leu 33→Tyr; Ile 57→Arg; Ser 61→Trp; Asp 80→Ser;Lys 83→Arg; Glu 104→Leu; Leu 105→Cys; His 106→Pro; Lys 108→Glnのアミノ酸置換が生じている請求項１〜８のいずれか１項に記載のムテイン。
10. (1) Val 5 →Phe, Val 64→Tyr, Ala66→Leuと、
    (2) Val 53→Leu, Val 64→Met, Ala66→Aspと、
    のうちのいずれかのアミノ酸置換がさらに生じている請求項９に記載のムテイン。
11. (1)Arg 26→Ser;Asn 32→Tyr; Met55→Leu; Leu 56→Gln; Ser 58→Lys;
    (2)Arg 26→Pro;Asn 32→Tyr; Glu34→Ser; Met 55→Ala; Leu 56→Gln; Glu 63→Lys; (3)Arg 26→Leu;Asn 32→Phe; Glu 34→Trp; Met 55→Ala; Ser 58→Ile; Glu 63→Ser; (4)Arg 26→Ser; Asn 32→Tyr; Glu34→Val; Met 55→Ala; Leu 56→Ala; Ser 58→Ile; Glu 63→Ser;
    (5)Arg 26→Ser;Asn 32→Val; Glu34→Asn; Met 55→Ala; Leu 56→Gln; Ser 58→Lys; Glu 63→Lys;
    (6)Arg 26→Asn;Asn 32→Lys; Glu34→Asp; Met 55→Ala; Leu 56→His; Ser 58→Arg; Glu 63→Gln;
    (7)Arg 26→Tyr;Asn 32→Tyr; Glu34→His; Met 55→Ala; Leu 56→His; Ser 58→Ala; Glu 63→Lys;
    (8)Arg 26→Lys;Asn 32→Tyr; Glu34→Arg; Met 55→Ala; Leu 56→Lys; Ser 58→Asn; Glu 63→Pro; 及び
    (9)Arg 26→Glu; Asn 32→His; Glu34→Gly; Met 55→Ala; Leu56→Met; Ser 58→Leu; Glu 63→Lys
    のいずれか１つの群のアミノ酸置換が生じている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のムテイン。
12. SEQ IDNos: 3-11のいずれか１つに示されたアミノ酸配列、又はそれらの断片若しくは変異体の配列を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のムテイン。
13. ＩＬ−４レセプターαに結合するヒト涙液リポカリンのムテインを生成する方法であって、
    (i)成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の27, 28, 30, 31,33, 53, 57, 61, 64, 66, 80, 83, 104〜106及び108の配列位置の１つ又はそれ以上と、
    (ii)前記成熟ヒト涙液リポカリンの直鎖状ポリペプチド配列の26, 32, 34,55, 56, 58及び63の配列位置の２つ又はそれ以上とにおいて、
    ヒト涙液リポカリンをコードする核酸分子に突然変異誘発させることにより、
    (1)Ser 26, Glu 34, Leu 55,Lys 58,
    (2)Ser 26, Asn 34, Ala 55,Lys 58,
    (3)Ser 26, Val 34,
    (4)Pro 26, Ser 34,
    (5)Pro 26, Ala 55,
    (6)Leu 26, Trp 34, Ala 55,
    (7)Leu 26, Trp 34, Ile 58,
    (8)Asn 26, Asp 34,
    (9)Asn 26, Ala 55,
    (10)Tyr 26, His 34, Ala 55,
    (11)Tyr 26, His 34, Ala 58,
    (12)Lys 26, Arg 34, Ala 55,
    (13)Lys 26, Arg 34, Asn 58,
    (14)Glu 26, Gly 34, Ala 55,
    (15)Glu 26, Gly 34, Leu 58,
    のアミノ酸の組み合わせのうちの１つを含むヒト涙液リポカリンのムテインをコードする１つ又はそれ以上の核酸を得るステップ（ａ）と、
    （ａ）において得られた１つ又はそれ以上の前記ムテインの核酸分子を発現システムで発現することにより、１つ又はそれ以上のムテインを得るステップ（ｂ）と、
    （ｂ）において得られた１つ又はそれ以上の前記ムテインを濃縮し、選択及び／又は単離によりＩＬ−４レセプターαに結合するステップ（ｃ）とを備えていることを特徴とする方法。
14. 前記ステップ（ｃ）は、
    ＩＬ−４レセプターα又はその免疫原性の断片を準備するステップ（ｃｉ）と、
    １つ又はそれ以上の前記ムテインと前記ＩＬ−４レセプターα又はその免疫原性の断片とを接触させることにより、前記ＩＬ−４レセプターα又はその免疫原性の断片とそれらに対する結合親和力を有するムテインとの複合体とを形成させるステップ（ｃii）と、
    前記結合親和力を有さない又は実質的に有さないムテインを除去するステップ（ｃiii）とを含む請求項１３に記載の方法。
15. 前記ステップ（ｃ）の前記選択は、競合条件下で行われる請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のムテインをコードするヌクレオチド配列を備えていることを特徴とする核酸分子。
17. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の核酸分子を含むこと特徴とする宿主細胞。
18. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒト涙液リポカリンのムテインと、医薬的に許容可能な賦形剤とを備えていることを特徴とする医薬組成物。
19. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒト涙液リポカリンのムテインと、診断手段とを備えていることを特徴とする診断用組成物。