ES2255616T3 - Vectores fagemidos. - Google Patents

Vectores fagemidos.

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ES2255616T3 ES02734056T ES02734056T ES2255616T3 ES 2255616 T3 ES2255616 T3 ES 2255616T3 ES 02734056 T ES02734056 T ES 02734056T ES 02734056 T ES02734056 T ES 02734056T ES 2255616 T3 ES2255616 T3 ES 2255616T3
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Katherine S. Bowdish
Shana Frederickson
Martha Wild
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Abstract

Vector fagémido, que comprende: un marcador seleccionable, un origen ColE1, un origen f1, y después del origen ColE1 pero antes del origen f1, que comprende además los elementos siguientes: un terminador de transcripción bacteriana, un promotor, un primer sitio de unión ribosómica, una primera secuencia líder, una primera región de clonación, un segundo sitio de unión ribosómica, una segunda secuencia líder, una segunda región de clonación para recibir un gen codificante de un polipéptido que se va a expresar, y una secuencia de nucleótidos que codifica un producto que permite la expresión de un polipéptido sobre la superficie de una partícula fagémida.

Description

Vectores fagémidos.
Antecedentes 1. Campo técnico
La presente exposición se refiere a vectores de clonación. Más específicamente, se dan a conocer vectores fagémidos que resultan útiles en la clonación y en la expresión de información genética foránea.
2. Antecedentes de la técnica relacionada
Los plásmidos son elementos genéticos extracromosómicos capaces de replicación autónoma dentro de sus huéspedes. Los plásmidos bacterianos presentan un tamaño de entre 1 Kb y 200 Kb o superior y codifican una diversidad de propiedades útiles. Entre las características codificadas en los plásmidos se incluyen la resistencia a antibióticos, la producción de antibióticos, la degradación de moléculas orgánicas complejas, la producción de bacteriocinas, tales como las colicinas, la producción de enterotoxinas y la producción de enzimas de restricción y de modificación de ADN.
Aunque los plásmidos han sido estudiados durante varios años por derecho propio, particularmente en términos de su replicación, transmisibilidad, estructura y evolución, con la llegada de la tecnología de ingeniería genética, la investigación de los plásmidos se ha centrado en la utilización de éstos en la clonación y expresión de información genética foránea. En su aplicación como vector, el plásmido debe poseer una o más de las propiedades siguientes. El plásmido de ADN debe ser relativamente pequeño, aunque capaz de incorporar cantidades relativamente grandes de ADN foráneo. El tamaño de la inserción de ADN resulta relevante en los vectores basados en bacteriófagos, en los que el empaquetamiento del ácido nucleico en las partículas de fago puede determinar un límite máximo. El plásmido debe encontrarse sometido un control de la replicación relajado. Es decir, un control en el que la replicación de la molécula de plásmido no se encuentre estrictamente acoplada a la replicación del ADN huésped (control estricto), resultando de esta manera en múltiples copias del plásmido de ADN por cada célula huésped. El plásmido debe expresar uno o más marcadores seleccionables, tales como los marcadores de resistencia a fármaco, indicados anteriormente, con el fin de permitir la identificación de las células huésped que contienen el plásmido y también para proporcionar una presión de selección positiva para el mantenimiento del plásmido en la célula huésped. Finalmente, el plásmido debe contener un solo sitio de restricción para una o más endonucleasas en una región del plásmido que no resulte esencial para la replicación del mismo. Un vector tal como se ha descrito anteriormente resulta útil, por ejemplo, para la clonación de información genética, implicando la integración de un segmento de ADN foráneo en el vector y la reproducción de copias idénticas de dicha información en virtud de la replicación del ADN del plásmido.
La etapa siguiente en la evolución de la tecnología de vectores fue la construcción de los denominados vectores de expresión. Estos vectores se caracterizan por su capacidad de no sólo replicar la información genética foránea que se ha insertado sino también de promover la transcripción de la información genética en ARNm y su posterior traducción en proteína. Esta expresión requiere una diversidad de secuencias genéticas reguladoras, entre ellas, aunque no necesariamente limitándose a ellas, promotores, operadores, terminadores de transcripción, sitios de unión ribosómica y codones de inicio y terminación de la síntesis de proteína. Estos elementos de expresión pueden proporcionarse junto con el segmento de ADN foráneo como partes del mismo o pueden integrarse en el vector en una región contigua al sitio de restricción, de manera que cuando se introduzca un segmento de ADN foráneo en el vector, se encuentre bajo el control de dichos elementos a los que ahora se encuentra unido químicamente.
Un bacteriófago filamentoso consiste en una molécula de ADN circular de cadena única rodeada de un cilindro de proteínas de cubierta. El fago se encuentra envuelto por aproximadamente 2.700 moléculas de la proteína principal de cubierta pVIII. En un polo de la partícula de fago, existen aproximadamente cinco copias de cada una de las proteínas de los genes III y VI (pIII y pVI), las cuales se encuentran implicadas en la unión a la célula huésped y en la terminación del proceso de ensamblaje. El otro polo contiene cinco copias de cada una de pVII y pIX, las cuales resultan necesarias para el inicio del ensamblaje y para el mantenimiento de la estabilidad del virión. En los últimos años, se han desarrollado y utilizado vectores para la expresión de péptidos y proteínas foráneas sobre la superficie de fagos filamentosos o de partículas fagémidas.
La expresión de péptidos y proteínas sobre la superficie del fago o de las partículas fagémidas representa una potente metodología para la selección de elementos raros en una biblioteca compleja y para llevar a cabo evolución molecular en el laboratorio. La capacidad de construir bibliotecas de enorme diversidad molecular y de seleccionar moléculas con propiedades predeterminadas ha hecho que esta tecnología sea aplicable a un amplio abanico de problemas. Unas cuantas de las muchas aplicaciones de esta tecnología son: i) la expresión de péptidos naturales en fagos, incluyendo el mapado de epítopos de anticuerpos monoclonales y policlonales y la producción de inmunógenos; ii) la expresión fágica de péptidos aleatorios, incluyendo el mapado de epítopos de anticuerpos monoclonales y policlonales, la identificación de ligandos peptídicos y el mapado de sitios sustrato para proteasas y quinasas; e iii) la expresión fágica de proteínas y de dominios de proteína, incluyendo la evolución dirigida de proteínas, el aislamiento de anticuerpos y el cribado de expresión de ADNc.
Se han desarrollado vectores que incorporan ADN de plásmidos y de bacteriófagos. Estos vectores fagémidos se derivan mediante modificaciones de un genoma de plásmido que contiene un origen de replicación de un bacteriófago (por ejemplo f1, M13, fd), así como el origen de replicación del plásmido. Los fagémidos resultan útiles para la expresión de información genética foránea.
Un vector fagémido conocido es el pBluescript II KS+ (pBS II KS+) (Stratagene, La Jolla, California), el cual es un punto de inicio útil para la construcción del presente vector debido a su pequeño tamaño y al hecho de que contiene el origen de replicación del plásmido colE1 y el origen de replicación del fago f1 en la orientación deseada. El plásmido también porta un gen de resistencia a la ampicilina.
Resultan deseables los vectores que, por su estructura, proporcionan una mejor funcionalidad.
Sumario
En la presente memoria se describen nuevos vectores plásmidos capaces de replicar y de expresar información genética foránea en bacterias, tales como, por ejemplo, una cianobacteria y E. coli. Estos nuevos vectores contienen una secuencia de elementos específica después del origen ColE1 pero antes del origen f1. Específicamente, el presente vector fagémido contiene, después del origen ColE1 pero antes del origen f1, un terminador de transcripción bacteriana, un promotor, un primer sitio de unión ribosómica, una primera secuencia líder y una primera región de clonación, un segundo sitio de unión ribosómica, una segunda secuencia líder y una segunda región de clonación. La segunda región de clonación está adaptada para recibir un gen que codifica un polipéptido que se va a expresar y una secuencia de nucleótidos que codifica por lo menos un dominio funcional de una proteína expresada.
De acuerdo con la presente invención se da a conocer un vector fagémido que comprende:
un marcador seleccionable,
un origen colE1,
un origen f1, y
después del origen ColE1 pero antes del origen f1, comprende además los elementos siguientes:
un terminador de transcripción bacteriana,
un promotor,
un primer sitio de unión ribosómica;
una primera secuencia líder,
una primera región de clonación;
un segundo sitio de unión ribosómica;
una segunda secuencia líder;
una segunda región de clonación para recibir un gen que codifique un polipéptido que se va a expresar; y
una secuencia de nucleótidos que codifica un producto que permite la expresión de un polipéptido sobre la superficie de una partícula fagémida.
En una forma de realización adicional preferente de la invención, por lo menos uno de entre los primer y segundo sitios de unión ribosómica del vector fagémico comprende la SEC. ID nº 13, por lo menos una de entre las primera o segunda secuencias líder comprende una secuencia seleccionada de entre el grupo que consiste en las SEC ID nº 14 e ID nº 17.
En una forma de realización adicional preferente, la secuencia de nucleótidos que codifica un producto codifica una proteína seleccionada de entre el grupo que consiste en pIII y pVIII, preferentemente la secuencia de nucleótidos que codifica un producto codifica una pIII truncada, o una pIII sintética.
Además, el marcador seleccionable se selecciona de entre el grupo que consiste en los genes de resistencia a la ampicilina, de la resistencia a la cloranfenicol transferasa, de resistencia a la tetraciclina y de resistencia a la canamicina.
En una forma de realización más preferida de la invención, el vector fagémido comprende la SEC. ID nº 18, o comprende una secuencia relacionada con el grupo que consiste en las SEC ID nº 19, 20 y 21.
Los vectores descritos en la presente memoria se construyen mediante una serie de etapas que convierten un vector inicial a través de una serie de plásmidos intermedios en el presente nuevo vector que puede utilizarse para la expresión de bibliotecas de anticuerpos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra esquemáticamente la estructura de pBS II KS+, un vector inicial útil para preparar los nuevos vectores descritos en la presente memoria;
la figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra el procedimiento para la preparación de los nuevos vectores descritos en la presente memoria;
la figura 3 ilustra esquemáticamente la digestión del vector inicial y la inserción del promotor;
las figuras 4A-C muestra la secuencia (SEC. ID nº 19) del vector intermedio p110-81.6;
la figura 5 ilustra esquemáticamente la inserción del terminador;
las figuras 6A-C muestran la secuencia (SEC. ID nº 20) del vector intermedio p131-03.7;
la figura 7 ilustra esquemáticamente la inserción de múltiples sitios de clonación;
las figuras 8A-C muestran la secuencia (SEC. ID nº 21) del vector intermedio p131-39.1;
la figura 9 ilustra esquemáticamente la inserción de la secuencia de nucleótidos que codifica la proteína que se va a expresar y los dos casetes de control transcripcional;
la figura 10 es un mapa del plásmido pAX131;
las figuras 11A-D muestran la secuencia de ácidos nucleicos (SEC. ID nº 18) del plásmido pAX131, incluyendo los dominios que corresponden a genes particulares;
las figuras 12A-G muestran las secuencias de ácidos nucleicos de secuencias de relleno ilustrativas; y
las figuras 13A-C muestran la secuencia de ácidos nucleicos del plásmido pAX131 Xba/Not.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas
Los presentes nuevos vectores fagémidos resultan útiles para la expresión de polipéptidos tales como, por ejemplo, las bibliotecas de anticuerpos. Los vectores descritos en la presente memoria pueden prepararse utilizando cualquier vector comercialmente disponible que contenga los orígenes de replicación ColE1 y f1 como material de partida. Dichos materiales de partida son conocidos y se encuentran disponibles comercialmente. Un material de partida adecuado es el vector pBS II KS+, que se encuentra disponible comercialmente en Strategene Corp., La Jolla, California (ver la figura 1).
La figura 2 es un diagrama de flujo que muestra una forma de realización de las etapas implicadas en la conversión de un vector de partida en uno de los presentes nuevos vectores. Los expertos en la materia preverán fácilmente otros esquemas para preparar los presentes vectores. De acuerdo con lo expuesto, la presente exposición no se encuentra limitada a la secuencia de etapas mostrada en la figura 2.
En la primera etapa, el vector de partida se digiere con enzimas de restricción para eliminar una porción sustancial del vector entre los orígenes de replicación ColE1 y f1. Típicamente, la porción a eliminar del vector de partida incluye múltiples sitios de clonación. Dependiendo de los sitios de restricción particulares que se hallen presentes en el vector de partida, el experto en la materia conocerá y seleccionará fácilmente los procedimientos adecuados para digerir el vector de partida.
A continuación, se inserta un promotor corriente abajo del origen ColE1 del vector de partida digerido. Puede utilizarse cualquier promotor reconocido por una célula huésped. Entre los promotores adecuados se incluyen, aunque sin limitarse a ellos, los promotores ara, lac y trc. El promotor regula la expresión de otras secuencias insertadas en el vector, tales como, por ejemplo, la expresión de polipéptidos. En las formas de realización particularmente útiles, una secuencia promotora producida a partir del vector de partida se utiliza como promotor insertado corriente abajo del origen ColE1, tal como se describe en más detalle posteriormente.
En la etapa siguiente, se inserta un terminador de transcripción bacteriano corriente abajo del origen ColE1 y corriente arriba del promotor. Puede utilizarse cualquier terminador reconocido por una célula huésped. Entre los terminadores adecuados se incluyen, pero sin limitarse a ellos, el terminador t_{HP}, el terminador bgIG y el terminador crp. Debe indicarse que el análisis bioinformático ha permitido identificar más de 100 terminadores de transcripción rho-independientes en el genoma de E. coli, todos los cuales resultarían adecuados para este propósito (Ermolaeva et al., J. Mol. Biol. 301:27-33, 2000).
En la etapa siguiente, se insertan múltiples sitios de restricción corriente abajo del promotor. El sitio de restricción puede ser cualquier sitio de restricción conocido. Entre los sitios de restricción adecuados se incluyen, pero sin limitarse a ellos, NheI, HindIII, NcoI, XmaI, BglII, BstI, PvuI, etc. El número de sitios de restricción insertados no es crítico, con la condición de que se inserte un número suficiente de sitios de restricción para permitir que se complete la totalidad de las etapas necesarias para crear los presentes nuevos vectores. De esta manera, pueden insertarse en esta etapa únicamente 2 y hasta 10 o más sitios de restricción. Debe entenderse que si uno o más de los sitios de restricción seleccionados para la inserción se encuentran presentes en el vector de partida, puede resultar deseable eliminar o desactivar el sitio de restricción nativo con el fin de evitar la digestión no deseada durante el procesamiento posterior. El sitio de restricción puede insertarse utilizando cualquier técnica conocida por el experto en la materia. Una combinación particularmente preferente de sitios de restricción insertados en esta etapa es NotI, SfiI, SpeI, XhoI, XbaI y EcoRI.
La etapa siguiente implica insertar una secuencia de nucleótidos que codifica un producto que permite la expresión de un polipéptido sobre la superficie de una partícula fagémida. El producto codificado puede de esta manera considerarse por lo menos un dominio funcional de una proteína expresada. La proteína expresada puede ser cualquier polipéptido natural o sintético al que pueda fusionarse un polipéptido que se va a expresar y que puede presentar el polipéptido que se va a expresar para los procedimientos de cribado. Entre los polipéptidos expresados que resultan adecuados se incluyen proteínas que pueden incorporarse en la cubierta de una partícula fágica. Como apreciará el experto en la materia, los bacteriófagos filamentosos consisten en una molécula de ADN circular de cadena única rodeada de un cilindro de proteínas de cubierta. Existen aproximadamente 2.700 moléculas de la proteína principal de cubierta pVIII que encapsidan el fago. En un polo de la partícula fágica, existen aproximadamente cinco copias de cada una de las proteínas de los genes III y VI (pIII y pVI) que se encuentran implicadas en la unión a la célula huésped y en la terminación del proceso de ensamblaje. El otro polo contiene cinco copias de cada uno de pVII y pIX, que resultan necesarias para el inicio del ensamblaje y para el mantenimiento de la estabilidad del virión. Puede utilizarse una secuencia de nucleótidos que codifique cualquiera de estas proteínas de cubierta para preparar los nuevos vectores de la presente invención. Son particularmente preferentes las secuencias de nucleótidos que codifican por lo menos un dominio funcional de pIII. La secuencia de nucleótidos que codifica por lo menos un dominio funcional de pIII puede ser natural o sintética. La secuencia de nucleótidos insertada puede codificar una pIII truncada con la condición de que se conserve la función de expresión de la proteína. Un ejemplo de una proteína de cubierta sintética o artificial que resulta útil en la presente invención es la que se da a conocer en Weiss et al., J. Mol. Biol. 300(1):213-219 (2000).
En la etapa siguiente, se insertan dos casetes de control transcripcional, un casete de control transcripcional corriente arriba y otro corriente abajo. Cada uno de ellos incluye un sitio de unión ribosómica, una secuencia líder y un sitio de clonación para recibir un gen que codifica un polipéptido que se va a expresar. Pueden utilizarse cualquier sitio de unión ribosómica (RBS) y cualquier secuencia líder conocidos y que sean reconocidos por la célula huésped. Preferentemente, las secuencias RBS y líder utilizadas se optimizan para la expresión en E. coli. El sitio de clonación es una región del ácido nucleico entre dos sitios de restricción, típicamente con una región no esencial de secuencia de nucleótidos (denominada comúnmente secuencia "de relleno") situada entre ambos. Alternativamente, la secuencia de relleno puede contener una región no esencial y una porción de un dominio constante para todos los anticuerpos. Entre las secuencias de relleno adecuadas se incluyen, por ejemplo, aquéllas que se muestran en las figuras 12A-G.
El casete de control transcripcional corriente abajo se inserta en posición contigua a la secuencia de nucleótidos que codifica por lo menos el dominio funcional de la proteína expresada. De esta manera, se expresará una proteína de fusión al insertar un gen que codifica un polipéptido que se va a expresar en el sitio de clonación del casete de control transcripcional situado corriente abajo. Como apreciarán los expertos en la materia, puede insertarse un codón de parada suprimible entre el gen que codifica el polipéptido que se va a expresar y la secuencia de nucleótidos que codifica por lo menos un dominio funcional de la proteína expresada, de manera que se expresa la proteína de fusión en un huésped supresor (con la condición de que se inserte el gen dentro del marco de lectura) y se obtiene una proteína secretada sin la proteína de expresión en un huésped no supresor.
El casete de control transcripcional de corriente arriba se inserta corriente arriba del casete de control transcripcional de corriente abajo. El casete de control transcripcional de corriente arriba proporciona una segunda región de clonación para recibir un segundo gen que codifica un polipéptido que puede dimerizarse con el polipéptido que se va a expresar. Por ejemplo, cuando el vector exprese un Fd de cadena pesada fusionado con una proteína de expresión, el segundo gen preferentemente codifica la cadena ligera de un anticuerpo. Al igual que con el sitio de clonación del casete de control transcripcional de corriente abajo, el sitio de clonación del casete de control transcripcional de corriente arriba es una región del vector situada entre dos sitios de restricción, típicamente con un relleno entre ambos. Evidentemente debe entenderse que en el caso de que deba expresarse un polipéptido que no es un anticuerpo (tal como, por ejemplo, cuando se desea la expresión monomérica de un solo polipéptido o proteína) no resulta necesario clonar un segundo gen en el vector en el sitio de clonación del casete de control transcripcional de corriente arriba. En estos casos, el segundo sitio de clonación puede simplemente dejarse sin utilizar. Como también apreciarán los expertos en la materia, en el caso de que un gen insertado en el sitio de clonación del casete de control transcripcional de corriente abajo codifique la cadena ligera de un anticuerpo, no resulta necesario insertar un segundo gen en el vector en el sitio de clonación del casete de control transcripcional de corriente arriba.
De esta manera, el vector fagémido producido mediante el procedimiento ilustrado en la figura 2 contendrá, después del origen ColE1 pero antes del origen f1, un terminador, un promotor, un primer sitio de unión ribosómica, una primera secuencia líder y una primera región de clonación, un segundo sitio de unión ribosómica, una segunda secuencia líder y una segunda región de clonación para recibir un gen que codifique un polipéptido que se va a expresar y una secuencia de nucleótidos que codifique por lo menos un dominio funcional de una proteína de expresión.
Los presentes vectores también incluyen un marcador seleccionable. Puede producirse un vector resistente a la ampicilina o resistente CAT de acuerdo con la presente exposición. La resistencia a la ampicilina o resistencia CAT pueden proporcionarse simplemente seleccionando un vector de partida que presente la resistencia deseada. Alternativamente, si el vector de partida es resistente a la ampicilina, para producir un vector resistente CAT se elimina el gen de resistencia a la ampicilina y se sustituye con el gen de la cloranfenicol transferasa. Las técnicas para proporcionar resistencia a la ampicilina o resistencia CAT en los presentes vectores resultarán muy evidentes al experto en la materia. Entre otros marcadores seleccionables adecuados se incluyen, pero sin limitarse a ellos, los genes de resistencia a la tetraciclina o a la canamicina.
Los vectores descritos en la presente memoria pueden transformarse en una célula huésped utilizando técnicas conocidas (por ejemplo la electroporación) y amplificarse. Los vectores descritos en la presente memoria también pueden digerirse y presentan un primer gen y opcionalmente un segundo gen ligado dentro de los mismos de acuerdo con la presente exposición. El vector construido de esta manera puede transformarse en una célula huésped utilizando técnicas conocidas y amplificarse, o utilizarse para expresar polipéptidos y/o proteínas codificadas y producir de esta manera partículas de fago que expresen polipéptidos únicos o especies diméricas. El experto en la materia preverá fácilmente otros usos para los nuevos vectores descritos en la presente memoria.
Los ejemplos siguientes ilustran la presente invención sin limitar su alcance. Las etapas implicadas en la construcción de los vectores descritas en la presente memoria se comentan en detalle en los Ejemplos. Los expertos en la materia conocen las técnicas adecuadas para llevar a cabo las etapas descritas posteriormente sin llevar a cabo experimentación innecesaria, siendo conocidas dichas técnicas por los expertos en la materia.
Ejemplo 1
El presente ejemplo ilustra los procedimientos y composiciones para la construcción de una forma de realización de un vector fagémido de acuerdo con la presente exposición. El fagémido de partida seleccionado para la construcción era pBS II KS+, el cual contiene un gen de resistencia a la ampicilina que resulta en un vector final, pAX131, que es resistente a la ampicilina.
Digestión del vector de partida e inserción de promotor
El vector comercialmente disponible pBS II KS+ (Stratagene, La Jolla, California) se digirió con Pvu I y con Sap I para producir un fragmento pBS II KS+ de 2.424 pb que carecía de las bases en las posiciones 500 a 1.037 correspondientes a la región de clonación múltiple. El fragmento resultante contenía el gen de resistencia a la ampicilina (AmpR), el origen f1 de fago y el origen ColE1 (ver la figura 3). A continuación, se utilizaron dos cebadores mutagénicos con el fragmento pBS II KS+ en una reacción de PCR seguida de digestión con EcoRI y con Sap I para producir un fragmento de 209 pb que contenía el promotor lac. Los cebadores utilizados eran los siguientes:
5' AAC CGT ATT ACC GCC TTT GAG TG 3' (SEC ID nº 1), y
5' CCT GAA TTC AAT TGT TAT CCG CTC ACA ATT CCA C 3' (SEC ID nº 2).
El fragmento de 2.424 pb y el fragmento de 209 pb se combinaron en una reacción de ligación a tres vías con dos oligonucleótidos solapantes que contenían los sitios NotI, EcoRI y PvuI con el fin de formar un primer plásmido intermediario (denominado p110-81.6) (ver la figura 3). Los oligonucleótidos utilizados para esta reacción eran los siguientes:
5' CGG TAA TGC GGC CGC TAC ATG 3' (SEC ID nº 3), y
5' AAT TCA TGT AGC GGC CGC ATT ACC GAT 3' (SEC ID nº 4).
El plásmido resultante p110-81.6 se digirió y se secuenció en la región alterada con el fin de identificar un clon con la incorporación correcta del promotor lac y de los sitios Pvu I, Sap I, EcoR y Not I. La secuenciación de p110-81.6 reveló un cambio de los ácidos nucleicos en la posición nº 875 dentro del promotor lac. La secuencia publicada de pBS II KS+ presenta una adenina en la posición nº 875. Sin embargo, la secuenciación de p110-81.6 y el pBS II KS+ original revelaron una guanina en la posición nº 875. La secuencia (SEC ID nº 19) del plásmido intermediario p110-81.6 se muestra en las figuras 4A-C.
Inserción de terminador
Se insertó una secuencia de terminación de transcripción en el primer plásmido intermediario (p110-81.6) corriente arriba del promotor lac en el sitio SapI (ver la figura 5).
El plásmido 110-81.6 se digirió con SapI con el fin de crear un punto de inserción para los oligonucleótidos que contenía un terminador t_{HP} (Nohno et al., Molecular and General Genetics, vol. 205, páginas 260-269, 1986). Los oligonucleótidos utilizados en esta ligación eran:
1
El vector intermediario resultante (denominado p131-03.7) se digirió y se secuenció en la región alterada para determinar su identidad. La secuencia (SEC ID nº 20) del vector intermediario p131-03.7 se muestra en las figuras 6A-C.
Inserción de múltiples sitios de restricción
Los oligonucleótidos que contenían los sitios XbaI, XhoI, SpeI y SfiI se insertaron seguidamente en el plásmido intermediario p131-03.7 (ver la figura 7).
El vector intermediario p131-03.7 se digirió con EcoRI y con NotI y después se purificó en gel. A continuación, los oligonucleótidos solapantes que contenían los sitios XbaI, XhoI, SpeI y SfiI se ligaron en el esqueleto de p131-03.7. Los oligonucleótidos insertados eran:
2
El plásmido intermediario resultante (denominado p131-39.1) se secuenció y se analizó para determinar su identidad. La secuencia (SEC ID nº 21) del plásmido intermediario p131-39.1 se muestra en las figuras 8A-C.
Construcción de la secuencia de nucleótidos que codifica la proteína de expresión
Se utilizó ADN de cadena única del fago f1 (ATCC nº 15766-B2) como molde para la clonación del gen III (ver la figura 9).
Los cebadores utilizados eran:
5' AGT GGC CAG GCC GGC CTT GAA ACT GTT GAA AGT TGT TTA GCA AA 3' (SEC ID nº 9) que contiene el sitio SfiI, bases para mantener el marco codificante y una porción del gen III, y
5' TCT GCG GCC GCT TAG CTA GCT TAA GAC TCT TTA TTA CGC AGT ATG TTA GCA 3' (SEC ID nº 10), que contiene el extremo del gen III en el que se ha eliminado un sitio interno de unión ribosómica utilizado habitualmente para el siguiente gen corriente abajo mediante el cambio de una tercera posición base silenciosa en el codón correspondiente. Este oligonucleótido también contiene un codón de parada, un sitio NheI para su utilización potencial en la eliminación de la fusión, un segundo codón de parada para su utilización con la fusión y el sitio NotI para la clonación. El fragmento de PCR se digirió con SfiI y con NotI y se insertó en p131-39.1 digerido con SfiI y con NotI para crear el vector intermediario p131-44.2. La integridad de la región del gen III y de la secuencias flanqueantes se confirmó mediante análisis de las secuencias.
Creación del casete de control transcripcional de corriente arriba
Se utilizó el plásmido 131-39.1 como vector lanzadera para la clonación de los oligonucleótidos que contenían la secuencia codificante del péptido señal ompA. Se produjo el casete de control transcripcional de corriente arriba dentro del plásmido intermediario 131-39.1 mediante la inserción de un par de oligonucleótidos que contenían EcoR I, el líder del péptido señal ompA, seguido de un sitio SacI, una pequeña región de relleno y un sitio de unión ribosómica (ver la figura 9). Los oligonucleótidos utilizados eran:
\newpage
Eco Xba:
3
Xba Eco:
4
Las secuencias RBS y líder incluidas en el casete de control transcripcional de corriente arriba se optimizaron para su utilización en E. coli. Estas nuevas secuencias eran:
5' AAG GAG 3' (SEC ID nº 13) para la secuencia RBS, y
5' ATG AAA AAA ACC GCG ATT GCG ATT GCG GTG GCG CTG GCG GGC TTT GCG ACC GTG GCC CAG GCG GCC 3' (SEC ID nº 14) para el líder OmpA. El plásmido resultante se secuenció para confirmar la identidad de la inserción y se digirió en los sitios EcoR I y XbaI para producir un fragmento de 94 pb que es el casete de control transcripcional de corriente arriba.
Creación del casete de control transcripcional de corriente abajo
El plásmido intermediario 131-39.1 se utilizó como vector lanzadera para la clonación de los oligonucleótidos que contenían la secuencia codificante del péptido señal pelB. El casete de control transcripcional de corriente abajo se produjo dentro del plásmido intermediario 131-39.1 mediante la inserción de un par de oligonucleótidos que contenían el péptido señal pelB, el sitio XbaI y un sitio de unión ribosómica. Los oligonucleótidos utilizados eran:
XbaXho:
5
XhoXba:
6
La nueva secuencia líder pelB se optimizó para su utilización en E. coli y presentaba la secuencia:
5' TAT GAA ATA TCT GCT GCC GAC CGC GGC GGC GGG CCT GCT GCT GCT GGC GGC GCA GCC GGC GAT GGC G 3' (SEC ID nº 17). El plásmido resultante se secuenció para confirmar la identidad de la inserción y se digirió en los sitios XbaI y XhoI para producir un fragmento de 91 pb que es el casete de control transcripcional de corriente abajo.
Construcción del vector pAx131
Se combinaron el casete de control transcripcional de corriente arriba y el casete de control transcripcional de corriente abajo con el plásmido intermediario p131-44.2 digerido con EcoRI y con XhoI en una reacción de ligación a 3 vías con el fin de producir pAX131 (ver la figura 9). La figura 10 es un mapa del vector resultante pAX131. El pAX131 se analizó para determinar su secuencia de ácidos nucleicos (SEC ID nº 18), que se muestra en las figuras 11A-D.
Ejemplo 2 Inserción de un casete alternativo de control transcripcional de corriente arriba
El vector PAX131 se digirió con el enzima de restricción NotI. El ADN protuberante que resultó seguidamente se rellenó con fragmento klenow de la polimerasa para crear extremos romos en el ADN, seguido de ligación. Lo anterior se llevó a cabo con el fin de eliminar el sitio NotI existente. El vector PAX131 con deleción de NotI se digirió con EcoRI/XbaI y se ligó con un oligonucleótido dúplex que contenía fragmentos protuberantes con EcoRI y SpeI (XbaI y SpeI presentan extremos compatibles).
Oligonucleótido Eco/Spe:
7
Oligonucleótido Spe/Eco:
8
El vector resultante (pAX131 Xba/Not) presentaba sitios XbaI y NotI para la clonación de un gen, tales como cadenas ligeras, y no sitios SacI y XabI. Las figuras 13A-C muestran la secuencia de ácidos nucleicos para el vector pAX131 Xba/Not.
Se contempla que los presentes nuevos vectores puedan utilizarse en la producción y cribado de bibliotecas preparadas de acuerdo con las tecnologías convencionales de expresión en fagos. Se han producido repertorios de anticuerpos tanto naturales como sintéticos como bibliotecas de expresión en fagos. Los anticuerpos naturales pueden clonarse a partir de ARNm de células B procedente de linfocitos de sangre periférica, médula ósea, bazo u otro tejido linfático de un donante humano o no humano. Los donantes con una respuesta inmunológica al antígeno o antígenos de interés pueden utilizarse para crear bibliotecas de anticuerpos inmunes. Alternativamente, pueden producirse bibliotecas no inmunes a partir de donantes mediante el aislamiento de genes de célula B de anticuerpos no expuestos. La PCR con cebadores específicos de anticuerpos en la primera hebra de ADNc permite el aislamiento de los fragmentos de cadena ligera y cadena pesada de los anticuerpos, que después pueden clonarse en el vector de expresión.
Los anticuerpos sintéticos o bibliotecas de anticuerpos pueden construirse en parte o completamente con regiones de secuencias derivadas sintéticamente. La diversidad de la biblioteca puede construirse a partir de las regiones variables, particularmente en las CDR, mediante la utilización de oligonucleótidos degenerados. Por ejemplo, puede modificarse un solo gen Fab en la posición CDR3 de la cadena pesada para que contenga secuencias aleatorias de oligonucleótidos. La secuencia aleatoria puede introducirse en el gen de cadena pesada utilizando un oligonucleótido que contenga la región codificante degenerada en un enfoque de PCR solapante. Alternativamente, pueden clonarse los casetes de oligonucleótidos degenerados en los sitios de restricción que flanquean los CDR para producir diversidad. La biblioteca resultante producida mediante éste u otros enfoques seguidamente puede clonarse en un vector de expresión de acuerdo con la presente exposición.
Al introducir la biblioteca de expresión en las bacterias, se producirán partículas de fago que presentan anticuerpo expresado en su superficie. La colección resultante de anticuerpos expresados en el fago puede seleccionarse según la capacidad de unirse al antígeno de interés utilizando técnicas conocidas por el experto en la materia. Los anticuerpos identificados mediante este sistema pueden utilizarse terapéuticamente como reactivos diagnósticos o como herramientas de investigación.
Se contempla que las versiones de una cadena y de doble cadena de los vectores indicados en la presente memoria se encuentran dentro del alcance de la presente invención. Se encuentra totalmente dentro del alcance del experto en la materia la preparación de vectores de una o dos cadenas que presenten las características descritas en la presente memoria.
Se entenderá que pueden llevarse a cabo diversas modificaciones de las formas de realización descritas en la presente memoria. Por ejemplo, tal como apreciarán los expertos en la materia, un primer gen codificante de una proteína de fusión que presenta la cadena ligera de un anticuerpo que se fusionará y será expresada por pVIII y un segundo gen codificante de una cadena pesada de Fd pueden insertarse en el vector en el sitio de restricción creado nuevamente para proporcionar una expresión efectiva del anticuerpo. Por lo tanto, la descripción anterior no debe interpretarse como limitada, sino meramente a título de ejemplo de las formas de realización preferidas. Los expertos en la materia apreciarán que pueden realizarse otras modificaciones sin apartarse por ello del alcance y espíritu de la invención según las reivindicaciones adjuntas.
<110> Bowdish, Katherine S.
\hskip1cm
Frederickson, Shana
\hskip1cm
Wild, Martha
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<120> VECTORES FAGÉMIDOS
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> 1087-22 (70)
\vskip0.400000\baselineskip
<140> US 10/134.188
\vskip0.400000\baselineskip
<141> 2002-04-26
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<150> US 60/287.355
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 2001-04-27
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\vskip0.400000\baselineskip
<160> 31
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\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn version 3.1
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<210> 1
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<211> 23
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<400> 1
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aaccgtatta ccgcctttga gtg
\hfill
23
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<210> 2
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<211> 34
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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cctgaattca attgttatcc gctcacaatt ccac
\hfill
34
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<210> 3
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<212> ADN
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cggtaatgcg gccgctacat g
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21
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aattcatgta gcggccgcat taccgat
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27
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agcgtacccg ataaaagcgg cttcctgaca ggaggccgtt ttgttttgca gcccacct
\hfill
58
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<210> 6
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<212> ADN
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gctaggtggg ctgcaaaaca aaacggcctc ctgtcaggaa gccgctttta tcgggtac
\hfill
58
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aattcacatc tagatatctc gagtcaatac tagtggccag gccggccagc
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<223> oligonucleótido
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<400> 8
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ggccgctggc cggcctggcc actagtattg actcgagata tctagatgtg
\hfill
50
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44
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<400> 10
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tctgcggccg cttagctagc ttaagactct ttattacgca gtatgttagc a
\hfill
51
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<210> 11
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<223> cebador
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<211> 2654
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<220>
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<223> vector plásmido
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19
20
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<210> 20
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<211> 2712
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<212> ADN
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22
23
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<210> 21
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<211> 2750
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24
25
26
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<211> 102
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27
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<211> 102
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<223> oligonucleótido
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<400> 23
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28
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<211> 565
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<220>
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<223> secuencia de relleno
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29
30
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<220>
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<223> secuencia de relleno
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31
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<213> secuencia artificial
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<223> secuencia de relleno
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<213> secuencia artificial
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<223> secuencia de relleno
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<220>
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<223> secuencia de relleno
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<400> 29
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<210> 30
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<211> 1056
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<212> ADN
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<213> secuencia artificial
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<220>
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<223> secuencia de relleno
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<400> 30
37

Claims (9)

1. Vector fagémido, que comprende:
un marcador seleccionable,
un origen ColE1,
un origen f1, y
después del origen ColE1 pero antes del origen f1, que comprende además los elementos siguientes:
un terminador de transcripción bacteriana,
un promotor,
un primer sitio de unión ribosómica,
una primera secuencia líder,
una primera región de clonación,
un segundo sitio de unión ribosómica,
una segunda secuencia líder,
una segunda región de clonación para recibir un gen codificante de un polipéptido que se va a expresar, y
una secuencia de nucleótidos que codifica un producto que permite la expresión de un polipéptido sobre la superficie de una partícula fagémida.
2. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que por lo menos uno de entre los primer y segundo sitios de unión ribosómica comprende la SEC ID nº 13.
3. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que por lo menos una de entre las primera y segunda secuencias líder comprenden una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por las SEC ID nº 14 e ID nº 17.
4. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que la secuencia de nucleótidos que codifica un producto codifica una proteína seleccionada de entre el grupo constituido por pIII y pVIII.
5. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que la secuencia de nucleótidos que codifica un producto codifica un pIII truncado.
6. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que la secuencia de nucleótidos que codifica un producto codifica un pIII sintético.
7. Vector fagémido según la reivindicación 1, en el que el marcador seleccionable se selecciona de entre el grupo constituido por resistencia a la ampicilina, resistencia a la cloranfenicol transferasa, resistencia a la tetraciclina y resistencia a la canamicina.
8. Vector fagémido que comprende la SEC ID nº 18.
9. Vector fagémido que comprende una secuencia seleccionada de entre el grupo constituido por las SEC ID nº 19, 20 y 21.
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