JP2000509994A - 細胞培養培地への金属依存性プロテアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質の添加を含む組換えポリペプチドの製造法 - Google Patents

細胞培養培地への金属依存性プロテアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質の添加を含む組換えポリペプチドの製造法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、組換えヒトタンパク質及びポリペプチド分子に対するある種のプロテアーゼの有害な影響の減少方法であって、細胞培養培地に金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質を加えることを特徴とする該方法に関する。本発明は、金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを含む、生物活性組換えヒトポリペプチドの発現分泌細胞の培養用細胞培養培地にも関する。本発明は更に、血友病Aの症状を有する患者に投与するための医薬の製造のための、本発明の方法で細胞培養培地で生産された組換え第VIII因子の使用にも関する。また、本発明は、本発明の細胞培養培地で製造された治療有効量の組換え第VIII因子の投与を特徴とする血友病Aの治療方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】細胞培養培地への金属依存性プロテアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質の添加 を含む組換えポリペプチドの製造法 発明の分野 本発明は、組換えヒトタンパク質とポリペプチドの製造法及び該製造において 使用するための細胞培養培地に関する。より詳細には、本発明は、金属依存性プ ロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを含有する細 胞培養培地での細胞培養に関する。発明の背景 タンパク質分解酵素は全ての身体機能に関わり、それらの大部分は天然の調節 性の片われ、即ちプロテアーゼ阻害物質を有する。酵素国際委員会はタンパク質 分解酵素の組織的分類と命名法を確立した。即ち、1)セリンプロテイナーゼ、 2)システインプロテイナーゼ、3)アスパラギン酸プロテイナーゼ、4)メタ ロプロテイナーゼ、これらは全て活性部位における必須基に基づいて分類される 、最後に5)触媒機構が末だ不明のプロテイナーゼのサブクラス(Borivoj Keil ,“Specificity of Proteolysis”,Springer-Verlag NY,1992,p.336)。この分類の目的は機能性 にあるのではなく、問題である酵素の生物源に関連するものでもない。タンパク 質分解酵素(しばしばプロテアーゼと略称される)の分類の問題点は、序章に記 載されている:“酵素命名法における酵素の分類(1200)は、酵素が触媒する反応 に基づき作製されている。この規則は、エンドペプチダーゼにほとんど適用でき ない。この大きな群の酵素によって触媒される全体反応は本質的にいつも同一で ある:即ち、ペプチド結合の切断。しかし、タンパク質は古典的用語で基質と考 えることはできない。タンパク質は、幾百の基質としての可能性のあるもの、即 ち、一セットの、種々の量的表現をもつ質的に異なるペプチド結合タイプを包含 する。更に、これらの結合の利用のされ易さは、ポリペプチド鎖の全体のコンフ ォメーションにより異なる。それ故、酵素命名法では、エンドペプチダーゼはそ の規則の例外となる。即ち、触媒反応による分類の代わりに、エンドペプチダー ゼは活性部位の型により分類される。従って、完全に異なる特異性のある酵素( トリプシン、キモトリプシン及ひプロリルペプチダーゼのような)が同一群に見 出される。” 同じ参考文献で更に説明されているように、基質 と阻害物質の特異性は、酵素の5分類に対する単純な関係よりもずっと複雑であ る。それにも関わらず、この分類は、例えばタンパク質分解の種々の効果を記載 すべきときに、文献で広く使用されている。 セリンプロテアーゼでは、セリン部分は活性、即ち切断機能に必須である。異 なるセリンプロテアーゼの特異性は、対応する基質の構造に適合する空洞の性質 に基づく。深い割れ目によって、芳香族と他のかさの大きい疎水性側鎖に対する キモトリプシンの特異性は説明される(L.Stryer,Biochemistry,W.H.Freeman and Co.,San Fransisco,CA,USA,1981,pp.157-166)。 多くのプロテアーゼは、それらの活性にアルカリ土類金属又は金属(後述の金 属)を必要とする。金属依存性プロテアーゼは、金属活性化プロテアーゼ(活性 のために、これに金属イオンが付加されなければならない)又はメタロプロテア ーゼ(構造の必須部分として金属を含有する)のどちらかであると考えられる。 第1群に関し、金属による酵素の活性化と安定化がしばしば、幾つかのクラスの プロテアーゼ、例えばセリンプロテアーゼとシステインプロテアーゼで起る。 ある代謝産物の分泌のための培養内皮細胞におけるメタロプロテアーゼの重要 性が、R.Ikegawaら(Biochem.Biophys.Res.Comm.171(2),p.669-675(1990)に よって示された。このことは、メタロプロテアーゼ特異的阻害物質の添加によっ て認められるこの分泌に対する抑制効果によって示された。しかし、酵素は細胞 内スペースに限局されているのは明白であった。というのは、阻害物質の効果は 無細胞調整培地では得られなかったからである。 しかし、プロテアーゼの影響は、問題のタンパク質の分解の危険の可能性とい う文脈でずっとしばしば述べられている。 CHO細胞の培養におけるプロテアーゼの影響は、M.Satohら(In Vitro Cell Dev Biol 26,1101-1104(1990))によって研究された。種々の阻害物質を用い 、存在するタンパク質分解活性を分類した。ホスホラミドンの添加による阻害の 欠如から、プロテアーゼはメタロプロテアーゼに属さない、少なくともこの薬剤 によって阻害されることが一般的に知られるものに属さないことが推察された。 加えた他の阻害物質の影響から、細胞外タンパク質分解活性はシステインプロテ アーゼ由来であることが示された。 別の研究では、BHK細胞培養とハイブリドーマ細胞培養のそれぞれのタンパ ク質分解の性質が記載される(R B Kratjeら,J Biotechnol.32,107-125(1994) )。メタロプロテアーゼの活性は、これらの細胞型のいずれでも見出されなかっ た。しかし、幾つかのセリンプロテアーゼに対応する活性が同定された。プロテ アーゼの存在は、使用する細胞のタイプばかりではなく培養条件と培養時間にも 依存することも開示された。 上記論文から、細胞培養でのポリペプチドの安定な分泌は、種々のタンパク質 分解酵素によって損なわれうることは明白である。これらの分解力の効率的制御 のために、万能の道具が必要である。このような制御によって、標的タンパク質 の均一性はより良好に保持されるであろう。更に、タンパク質分解という攻撃に 感受性の、細胞によって内因性に産生される付加的タンパク質又は物質は保護さ れよう。全て合わせて、全体として方法の高性能と一貫性が達成されよう。 Tokunagaら,Yeast,vol.9(1993),p.379-387は、培養培地に分泌されるα− アミラーゼを消化する、Schizosaccharomycespombeの培養培地におけるキモスタ チン感受性プロテアーゼ活性に関するものである。Tokunagaらは、マウスα−ア ミラーゼ を開示するのみである。更に、Schizosaccharomyces pombeは分裂酵母であり、 α−アミラーゼは酵素、より詳細には炭水化物分解酵素である。 Zymogeneticsの欧州特許出願公開第319944号は、真核細胞での、所望の タンパク質、例えばt−PA、第VII因子又は第IX因子と、該所望タンパク質を プロセシングする又は安定化するタンパク質、例えばプロテアーゼ阻害物質の共 発現に関する。それ故、この場合には、プロテアーゼ阻害物質はin-situに産生 される。このためには、所望タンパク質をコードする第1のDNA配列と安定化 タンパク質をコードする少なくとも一つの更なるDNA配列の導入が必要となる 。 Novo-NordiskのWO−A−9002175は、種々のプロテアーゼ阻害物質の 存在下、真核細胞を培養することによるポリペプチド製造法を開示する。特定の 例には、ポリペプチドとして第VIII因子があるが、プロテアーゼ阻害物質は全て セリンプロテアーゼとシステインプロテアーゼに関するものである。 Chemo-Sero-Therapeutic Res.Inst.及びテイジンの欧州特許出願公開第30 6968号では、第VIII因子の欠失誘導体を産生するために使用される細胞培養 培地でアプロチニンを使用 する。100〜10,000KIU/mLの添加後の発現レベルは、アプロチニ ン添加無しの対照よりも2〜3倍高いと記載された。 種々のタンパク質の生産において金属依存性プロテアーゼ及びキモトリプシン で問題となる点は、特に哺乳動物細胞培養を包含する文献で、システインプロテ アーゼとセリンプロテアーゼの役割よりもずっと少ししか研究されていない。よ り詳細には、金属依存性プロテアーゼ及びキモトリプシンでの特別の問題は従来 、第VIII因子に関したものではなかった。 タンパク質及びポリペプチド、例えば血漿由来及び組換え第VIII因子分子のプ ロテアーゼによる分解を減少させるために、種々の解決策が提案された。これら の解決策は一般的に、セリンとシステインプロテアーゼの影響を減少させること に関するものであった。セリンプロテアーゼとシステインプロテアーゼは、血液 血漿と細胞培養における最も有害なものであると考えられている。Johnsonらの WO−A−9310143は、第VIII因子を含有する生物サンプルを少なくとも 1種のプロテアーゼ阻害剤又はプロテアーゼ除去剤と接触させることによる精製 され安定化されたタンパク質の回収法を開示する。この方法はト ロンビンを阻害又は除去することに関するものである。というのは、第VIII因子 は血漿に天然に存在する微量のこのセリンプロテアーゼに非常に感受性であると 言われているからである。該プロテアーゼの阻害物質には、例えばベンズアミジ ン、アンチトロンビンIII、ヘパリン及びヒルジンがある。この方法の効果は、 血漿由来第VIII因子の場合にのみ示されている。 本発明の目的は、組換えタンパク質とポリペプチド、特に第VIII因子を製造す るために使用される細胞培養培地における一般的にはプロテアーゼ、より詳細に は金属依存性プロテアーゼ及びキモトリプシンに関する問題の解決策を提供する ことである。発明の概要 一般的に、プロテアーゼは、分子を分解することによってタンパク質とポリペ プチドの活性を減少させがちである。本発明は、細胞培養培地に金属依存性プロ テアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質を添加することによる、ある種のプロテ アーゼの組換えタンパク質及びポリペプチドに対する有害な影響の減少法に関す る。本発明の特別のプロテアーゼ阻害物質の存在から、取得期間の延長及びタン パク質及びポリペプチド活性を本質的 に保ったままでかなりの高収率が可能となる。本発明は、金属依存性プロテアー ゼもしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを含有する、生物活性 組換えポリペプチドの発現及び分泌する細胞の細胞培養培地にも関する。本発明 は更に、血友病Aの症状を有する患者に投与するための医薬の製造のための本発 明の細胞培養培地で産生された組換え第VIII因子の使用に関する。また、本発明 は、本発明の細胞培養培地で産生された治療有効量の組換え第VIII因子の投与に よる血友病Aの治療法に関する。発明の詳細な説明 本発明の一つの目的は、組換えポリペプチド産生のために宿主細胞を培養する ときに金属依存性プロテアーゼ及びキモトリプシンの影響を減少させることであ る。 本発明のもう一つの目的は、組換えポリペプチドの活性を本質的に保持する効 率的培養条件を提供することである。 本発明の更なる目的は、細胞培養培地に加えられるタンパク質性補充物、及び 細胞によって産生され、培養培地に分泌される他のタンパク質の半減期を増加さ せることである。 上記目的は、生物活性組換えヒトポリペプチドの発現と分泌 を可能とする、細胞培養培地中での該ポリペプチドの製造方法であって、金属依 存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを細胞 培養培地に加えることを特徴とする該方法に関する本発明によって満たされる。 本発明は更に、生物活性組換えヒトポリペプチドを発現分泌する細胞の培養用 細胞培養培地であって、金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害 物質又はそれらの組合せを含むことを特徴とする該培地に関する。 本発明は、細胞培養培地中で組換えヒトポリペプチドを発現する細胞の培養方 法であって、細胞培養培地が金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの 阻害物質又はそれらの組合せを含むことを特徴とする該方法にも関する。本発明 は更に、組換えヒトポリペプチドの製造方法であって、金属依存性プロテアーゼ もしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを含む細胞培養培地で組 換えヒトポリペプチドの発現細胞を培養し、該ポリペプチドを回収することを特 徴とする該方法に関する。 本発明者らは、ある種のプロテアーゼ阻害物質は、組換えポリペプチド発現宿 主細胞の培養中、ポリペプチドの活性に対し 驚くべきほど正の影響を与えることを見出した。これらの阻害物質の存在により 、より高い生産性が得られる。そのため、活性及び/又は均一性を本質的に保持 したポリペプチドの収量がかなり増加しうる。 金属依存性プロテアーゼ及びキモトリプシンの阻害物質は適切には、疎水性部 分を含む化合物である。キモトリプシンは、活性部位の深い割れ目の存在で他の セリンプロテアーゼとは異なる。この深い割れ目によって、キモトリプシンに関 する基質特異性が説明される。それ故、適切には疎水性部分は、芳香族基、複素 環芳香族基、又は別のかさの大きい側鎖基である。複素環芳香族側鎖基は、炭素 以外の元素が芳香族環に存在する芳香族化合物に関連する。例として、ピリジン 、ピロール、フラン及びチオペンがある。更に、本発明では、疎水性のかさの大 きい側鎖基という用語は、モノシクロアルカン、例えばシクロヘキサン、ジシク ロアルカン、及びポリシクロアルカンのような種々の他の非極性環構造、又はこ れらの構造のいずれもの置換誘導体に関連する。 金属依存性プロテアーゼは、金属活性化プロテアーゼ(活性のために、これに 金属イオンが付加されねばならない)又はメ タロプロテアーゼ(構造の必須部分として金属を含有する)であると考えられる 。第1群に関し、金属による酵素の活性化と安定化はしばしば、セリンプロテア ーゼ及びシステインプロテアーゼのような幾つかのクラスのプロテアーゼで起る 。例えば、血液機能、特に凝固、線溶、及び補体活性化の分野では、一群のビタ ミンK依存性カルシウム結合ドメインが共通である(例えばLaszlo Patthy,Meth ods in Enzymology,222,P.10-21(1993)参照)。後者のメタロプロテアーゼに関 し、このプロテアーゼクラスの重要なサブクラスである哺乳動物メタロエンドペ プチダーゼの総説が、Bondら,Int.J.Biochem.,17,No.5,p.565-574(1985)に 記載されている。これらの著者らは、キャラクタリゼーションが行われた哺乳動 物メタロプロテアーゼの全てで、Zn2+は必須金属であるようであると推定する 。より最近の総説(D.A.Auld,Methods in Enzymology,248,p.229-242(1995) )で、このイオンは、メタロプロテアーゼの圧倒的多数の活性イオンであると依 然として考えられている。このことは、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Co2+ 及びCd2+のような他の金属の構造的及び機能的役割を除外しない(Auld,上 記参照)。Zn2+とCa2+依存性酵素は、Butlerら, Biochem.J.,241,p.229-235(1987)に記載されている。 本発明では、金属依存性プロテアーゼの阻害物質は、該プロテアーゼの天然基 質に構造的関連を有し、負電荷部分を有する化合物でありうる。このような化合 物は適切には、天然基質の部分、好ましくはホスホルアミデート(phosphoramid ate)、ヒドロキサメート(hydroxamate)及びカルボキシレート(carboxylate )からなる群から選択される天然基質の部分に似ているペプチド、ペプチドアナ ログ又は他の化合物である。例えばホスホルアミデート、ヒドロキサメート、又 はカルボニル基で官能化しているペプチド又はペプチドアナログによるメタロプ ロテアーゼの阻害機構は十分に明白ではない。しかし、文献では、それらの効果 はキレート機能のためであると考えられている(特に、Birkedal-Hansenら,Cri tical Review in Oral Biology and Medicine,4(2),p.197-250(1993)p.221-222 参照)。 構造的に関連した化合物は、ホスホラミドンの場合のように天然、又は合成で ありうる。このような合成阻害物質の設計は、Bondら(上記参照)によって概説 されている。N.Nishino and J.C.Powers,Biochemistry,17(14),p.2846-2850(1 978)によって記載されている一例は、亜鉛メタロエンドペプチダーゼであ るサーモライシンの合成阻害物質の合成である。この場合に、阻害物質ペプチド アナログの特異性は、酵素の活性部位で対応するポケットとの相互作用のために 意図した疎水性アミノ酸、及び亜鉛原子との相互作用のためのヒドロキサム酸残 基を含むことによって達成された。この現象の説明が,B.Roquesら,Methods in Enzymology,248,p.263-283,特にp.268-269及びp.272(1995)に記載されてい る。ヒドロキサム酸の更なる例がWO 90/05719に開示されている。 本発明での使用に適したホスホルアミデートは天然又は合成でありうる。ホス ホラミドンは、好ましくは本発明で使用される天然ホスホルアミデートである。 ホスホラミドンは、メタロエンドペプチダーゼであるサーモライシンの作用を阻 害する。このホスホルアミデートの構造は、Rha−P−Leu−Trpと略さ れるN−(α−L−ラムノピラノシルオキシヒドロキシホスフィニル)−L−ロ イシル−L−トリプトファン)である。 ホスホラミドンに存在する残基P−ロイシン−トリプトファンは幾つかのホス ホルアミデートの共通の特徴である。種々の源からのデータによると、この残基 は、例えばホスホラミドン の活性基を構成する。それ故、本発明では、適切には残基P−ロイシン−トリプ トファンを含む化合物を使用する。 金属依存性プロテアーゼの阻害物質の濃度は、約5nM〜約5mMの範囲、適 切には0.5μM〜2mMの範囲、好ましくは1μM〜1mMの範囲でありうる 。 キモトリプシンはセリンプロテアーゼである。本発明では、キモトリプシンは 、キモトリプシン及びキモトリプシン様プロテアーゼと関連する。本明細書でキ モトリプシン様プロテアーゼとは、キモトリプシンの機能及び/又は化学構造に 密接に類似するそれを有するプロテアーゼに関連する。以下において、キモトリ プシンは、キモトリプシン及びキモトリプシン様プロテアーゼを命名するために 用いる。キモトリプシンとメタロプロテアーゼの関連は、Borivoj Keil,Specif icity of Proteolysis”(上記参照),表11,p.36-39に記載されている。切 断部位におけるアミノ酸の好適配列による分類では、キモトリプシンはLYL( ロイシン、チロシン、ロイシン)で切断する他のプロテアーゼと共にグループ分 けされる。このグループの他の酵素には、通常メタロプロテアーゼと言われる酵 素であるコラゲナーゼがある。 キモトリプシンの阻害物質は天然又は合成でありえ、該プロテアーゼの天然基 質に構造的に関連しうる。キモトリプシンの阻害物質は適切には、疎水性部分を 含む。疎水性部分の機能性は、上記の節で記載の亜鉛メタロエンドペプチダーゼ であるサーモライシンの特異的阻害物質と共有の性質である。キモトリプシンの 阻害物質は適切には、キモスタチンA、キモスタチンBもしくはキモスタチンC 、又はそれらの任意の混合物から選択される。通常、キモスタチンは3種全ての キモスタチンを含む混合物であり、キモスタチンAが大部分である。全てのキモ スタチンは、異常アミノ酸α−(2−イミノヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジ ル)−S−グリシン残基を含む。これらの天然化合物の構造は、N−[(S)− 1−カルボキシ−2−フェニルエチル]−カルバモイル−α−N−[2−イミノ ヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジル]−S−グリシル−L−ロイシル−フェニ ルアラニナール(キモスタチンA)、N−[(S)−1−カルボキシ−2−フェ ニルエチル]−カルバモイル−α−N−[2−イミノヘキサヒドロ−4(S)− ピリミジル]−S−グリシル−L−バリル−フェニルアラニナール(キモスタチ ンB)、及びN−[(S)−1−カルボキシ−2−フェニルエチル] −カルバモイル−α−N−[2−イミノヘキサ−ヒドロ−4(S)−ピリミジル ]−S−グリシル−L−イソロイシル−フェニルアラニナール(キモスタチンC )である。 キモトリプシンの阻害化合物の濃度は、約0.001μg/L〜約100mg /Lの範囲、適切には0.01μg/L〜25mg/Lの範囲、好ましくは0. 1μg/L〜100μg/Lの範囲でありうる。上記の数字は、約1.67pM 〜約167μMの範囲、適切には16.7pM〜41.7μMの範囲、好ましく は167pM〜167nMの範囲のキモトリプシン阻害化合物の濃度に等しい。 本発明で使用する宿主細胞は原核細胞又は真核細胞、適切には真核細胞であり うる。本発明で使用する宿主細胞は、哺乳動物細胞、細菌細胞、真菌細胞又は昆 虫細胞でありうる。適切には、細胞は哺乳動物細胞又は昆虫細胞、好ましくは哺 乳動物細胞である。昆虫細胞はSF−9細胞又はSF−21細胞でありうる。哺 乳動物細胞はチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビーハムスター腎 (BHK)細胞、COS細胞又はハイブリドーマ細胞、好ましくはCHO細胞で ありうる。 細胞培養培地は血清を含みうる。しかし、適切には細胞培養 培地は低血清培地、好ましくは血清非含有培地である。細胞培養培地は更に1種 以上の付加的タンパク質、例えばヒト血清アルブミン(HSA)、ウシ血清アル ブミン(BSA)、インシュリン、増殖因子、IGF−1、IGF−2、成長ホ ルモン、ニュートロフィン、レプチン、トランスフェリン及びvon Willebrand因 子(vWf)を含みうる。タンパク質を本発明の細胞培養培地に加える場合、こ のようなタンパク質は組換えDNA技術で製造するのが好ましい。好ましくは細 胞培養培地はタンパク質非含有培地、即ち添加したタンパク質性物質を含まない 培地である。このことにより、非常に高い比活性のポリペプチドの製造が可能と なる。このようにして、培地は十分に規定され、マイコプラズマ、バクテリオフ ァージ、ウイルス及び毒素のような夾雑物の入る危険性はほとんど無くなるであ ろう。更に、ポリペプチド分子の下流の精製が容易になろう。 細胞培養培地は、完全培地、又は幾つかの成分を補充した栄養基礎培地に基づ きうる。適切な完全培地の例は、日本の味の素が市販の種々のASF培地、ダル ベッコ改変イーグル培地(DMEM)、イーグル最少必須培地、ハム培地F−1 2及びRPMI−1640培地である。DMEMとハムF−12(両 方ともスコットランドのRenfrewshireのGIBCOが市販)の種々の組合せも、本発 明で使用される適切な完全培地である。補充基礎培地は、細胞培養培地製造の標 準的方法により、栄養基礎培地に成分を添加して製造しうる。 細胞培養培地に加える補充物は本発明に決定的ではなく、問題の細胞に適した 当業界公知のものの組合せでありうる。使用できる補充物の例には、インシュリ ン、トランスフェリン、アスコルビン酸、エタノールアミン、グルタミン、亜セ レン酸ナトリウムがある。 プロテアーゼ阻害物質は、培養期間中一度、数回、又は連続的に細胞培養培地 に加えうる。本発明の阻害物質は培地の交換で、細胞培養培地に加えるのが適切 である。プロテアーゼ阻害物質は、金属依存性プロテアーゼの阻害物質とキモト リプシンの阻害物質の混合物でありうる。プロテアーゼ阻害物質は、金属依存性 プロテアーゼの阻害物質とキモトリプシンの阻害物質を任意の順序で加える組合 せでもありうる。 本発明では、ポリペプチドとは、鎖長が最低20個のアミノ酸のタンパク質及 びオリゴペプチドを指す。本発明で製造されるポリペプチドのアミノ酸数は適切 には30〜4,500個の アミノ酸の範囲、好ましくは40〜3,000個のアミノ酸の範囲である。本発 明で製造できるポリペプチドには、凝固活性、抗凝固活性及び線溶活性を示すポ リペプチド、膜結合レセプターと核レセプター、及び代謝調節液性因子(ホルモ ン)などがある。本発明で製造できるポリペプチドの特別の例は、第VIII因子、 第V因子、第VII因子、第IX因子、tPA、プロスタグランジンレセプター、グ ルココルチコイドレセプター、ペルオキシソーム増殖因子活性化レセプター(P PAR)、細胞増殖促進因子と細胞生存促進因子、インターロイキン、インター フェロン及びIGF結合タンパク質(IGFBP)である。ポリペプチドは完全 長でありうる。即ち、アミノ酸の配列は、一般的には哺乳動物、特にヒトで見出 される対応する配列と同一である。ポリペプチドは、1個以上のアミノ酸を欠く 完全長ポリペプチドの欠失誘導体でもありうる。本発明では、好ましくはポリペ プチドは第VIII因子である。 本発明では、組換えDNA技術によって製造される第VIII因子は完全長第VIII 因子、好ましくは凝固活性を有する完全長第VIII因子の欠失誘導体でありうる。 本明細書では、欠失誘導体とは、Bドメインの全部又は一部を欠くが、凝固活性 を保持し ている凝固第VIII因子を指す。残りのドメインはアミノ酸リンカーで結合してい るのが適切である。種々のリンカー構築体の例は、P.Lindら,Eur.J.Biochem., vol.232(1995),pp.19-27に記載されている。全般的に組換え第VIII因子産物の構 造及び生化学は、Kaufman,Trends in Biotechnology,9,p.353-359(1991)及び Hematology,63,p.155-65(1991)に記載されている。 ヒト血漿中に存在する完全長第VIII因子は分子量約300kDaを有する。こ のような血漿から得られる第VIII因子濃縮物は、Andersonら,Proc.Natl.Acad.S ci.USA,83,p.2979-83(1986年5月)記載のように幾つかのフラグメント化された 十分に活性のある第VIII因子型を含む。最小の活性型は分子量約170kDaを 有し、約90kDaと約80kDaの二本の鎖からなり、その二本の鎖は金属イ オンで結合している。欧州特許出願公開第0197901号(Pharmacia AB)を 参照されたい。それ故、本発明で製造される生物活性のある第VIII因子は適切に は約170kDa〜約300kDaの範囲の分子量を有する。 スエーデン、ストックホルムのPharmacia ABは、治療用第 VIII因子濃縮物中の約170kDaの血漿第VIII因子に対応する組換え第VIII因 子産物を開発した。短縮組換え第VIII因子分子はr-VIIISQと命名し、それは、 血清非含有培地中で細胞培養法によりチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細 胞で製造される。r−VIIISQの構造と生化学は、WO−A−9109122(P harmacia AB)に記載されている。本発明では、より好ましくは欠失誘導体は組換 え第VIII因子SQ(r−VIIISQ)である。 本発明の細胞培養培地で製造される組換え第VIII因子は、血友病Aの症状を有 する患者に投与するための医薬の製造で使用できる。また、本発明は、血友病A の治療方法であって、本発明の方法で細胞培養培地で製造された治療有効量の組 換え第VIII因子を投与することを特徴とする該方法に関する。 細胞培養培地のpHは適切には、約6〜約8の範囲である。細胞培養培地の浸 透圧は適切には、約280〜約400ミリオスモルの範囲である。 細胞培養技術は、懸濁培養、ローラーボトル・ミクロキャリア・又は中空ファ イバーなどの単層培養、好ましくは懸濁培養技術でありうる。 本発明の操作の型は、連続又はバッチ型でありうる。 以下の実施例は例示のためにのみ記載し、請求の範囲によって規定される本発 明の範囲を限定するものとは決して考えるべきではない。 実験の部 組換え第VIII因子の製造 組換え第VIII因子SQ(r−VIIISQ)の製造は、Pharmacia & Upjohnの特許 WO−A−9109122の実施例1〜3に記載のように行った。DHFR欠失 CHO細胞系(DG44)に、r−VIIISQ遺伝子とジヒドロ葉酸還元酵素遺伝 子含有発現ベクターを含む発現ベクターでエレクトロポレーションを行った。選 別培地での選別後、生存するコロニーを、段階的に増加していく量のメトトレキ セート中での増殖により増殖させた。得られたコロニーの上清を個々に、第VIII 因子活性についてスクリーニングした。生産クローンを選別し、次いでこれを規 定培地中での血清非含有懸濁増殖に順応させた。材料 実験で使用したキモスタチンは、キモスタチンA、キモスタチンB及びキモス タチンCを含んでいたが、キモスタチンAが大部分である。プロテアーゼ阻害物 質は全て分析グレードであ り、米国、セントルイスのSigmaから得た。分析方法 凝固第VIII因子の活性は、色素産生基質アッセイ(Coatest Factor VIII,Chr omogenix AB,Holndal,スエーデン)で評価した。活性化第X(Xa)因子を、 第VIII因子が補因子として作用する固有の経路で産生させる。次いで、トロンビ ンによる基質の加水分解を防止するためにトロンビン阻害物質I−2581の存 在下、第Xa因子を色素産生合成基質S−2222を用いて測定する。反応を酸 で停止させ、pNA(パラ−ニトロアニリン)の放出に比例するVIII:Cを、試 薬ブランクに対して測光法で450nmで測定する。第VIII:C因子の単位は、 WHOが確立した現在のInternational Concentrate Standard(IS)によって 定められた国際単位(IU)で表す。 加えた阻害物質が、全製造期間中細胞生存に負の効果を有しないことを確かめ るために、表I−IVに記載したように、幾つかの場合に細胞生存率を測定した。 Burkerチャンバー又はフローサイトメトリーで、エリスロシンBによって細胞を 染色後、分析を行った。生存細胞の割合は、細胞総数に対し計算した(%)。実施例1 この実施例は、種々の他のプロテアーゼ阻害物質と比較したときの本発明の効 率を示すために企画した。 CHO細胞は、ASF又はDMEMとハム培地F−12の混合物などの完全培 養培地を有するスピナーフラスコ中で増殖条件下、培養した。最初は、温度は3 7℃で、細胞含量は約0.7×106細胞/(細胞培養培地mL)であった。0 日を生産開始日と定めた。温度は34℃に下げた。3日に、培養培地を、0.5 mM酪酸を含む新鮮培地に置き換え、細胞含量を約3×106細胞/(細胞培養 培地mL)に調整した。4日に、生産中の細胞懸濁液を連続培養用のポリプロピ レンチューブに分注し、プロテアーゼ阻害物質を加えた。5日に培地を置き換え 、プロテアーゼ阻害物質を加えた。培地の置き換えは、6日、7日、10日(7 2時間後に蓄積した値)に行った。11日に、実験を終了した。ウエスタンブロ ット分析によると、生産された因子の質は本質的に影響を受けなかった。生存率 は一般的に高い。生産11日に、最小値90%が対照とアプロチニンで得られた 。結果を以下の表に示す。 表III 本発明のプロテアーゼ阻害物質含有細胞培養培地での細胞生存率 表IV 本発明のプロテアーゼ阻害物質含有細胞培養培地での細胞生存率 表Iから明白なように、本発明のプロテアーゼ阻害物質の存在は、第VIII:C 因子の維持の可能性を劇的に増加させる。表IIから明白なように、種々の他のプ ロテアーゼ阻害物質の存在は、第VIII:C因子に非常に小さい効果、又は負の効 果さえ有する。表IIIから、表Iで示した第VIII因子の生産の増加は、細胞生存 率の増加又は減少のためではないことは明白である。更に、表IVから、表IIで示 した第VIII因子の生産に対する効果の欠如は、細胞生存率の減少の影響を消す効 果ではないことは明白である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年6月23日(1998.6.23) 【補正内容】 請求の範囲 1. 生物活性組換えヒトポリペプチドの発現と分泌を可能とする、細胞培養培 地での該ポリペプチドの製造方法であって、ホスホルアミデート、ヒドロキサメ ート及びカルボキシレートからなる群から選択される金属依存性プロテアーゼの 阻害物質、又はα−(2−イミノヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジル)−S− グリシンを含むキモトリプシンの阻害物質、あるいはそれらの組合せを細胞培養 培地に加えることを特徴とする該方法。 2. 金属依存性プロテアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質は、芳香族基、複 素環芳香族基又は別のかさの大きい側鎖基を含むことを特徴とする請求項1に記 載の方法。 3. 金属依存性プロテアーゼはメタロプロテアーゼであることを特徴とする請 求項1又は2に記載の方法。 4. 金属依存性プロテアーゼの活性に必要な金属イオンは、Zn2+、Cu2+、 Fe2+、Fe3+、Mn2+、Co2+、及びCd2+からなる群から選択されることを 特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 5. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質はP−ロイシン−ト リプトファン残基を含む化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか に記載の方法。 6. P−ロイシン−トリプトファン残基を含む化合物はホスホラミドンである ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 7. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質の濃度は、約5nM〜約5mMの範囲 、好ましくは1μM〜1mMの範囲であることを特徴とする請求項5又は6に記 載の方法。 8. キモトリプシンの阻害物質は、キモスタチンA、キモスタチンB、キモス タチンC、又はそれらの任意の混合物からなる群から選択されることを特徴とす る請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 9. キモトリプシンの阻害物質の濃度は、約0.001μg/L〜約100m g/Lの範囲、好ましくは0.1μg/L〜100μg/Lの範囲であることを 特徴とする請求項1、2、又は8に記載の方法。 10. 細胞は、哺乳動物細胞、細菌細胞又は昆虫細胞であることを特徴とする 請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 11. 細胞は哺乳動物細胞であることを特徴とする請求項10に記載の方法。 12. 哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビー ハムスター腎(BHK)細胞、COS細胞及びハイブリドーマ細胞からなる群か ら選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。 13. 細胞培養培地は血清非含有培地であることを特徴とする請求項1〜12 のいずれかに記載の方法。 14. 組換えポリペプチドは凝固第VIII因子であることを特徴とする請求項1 〜13のいずれかに記載の方法。 15. 組換え凝固第VIII因子は、凝固活性を保持した完全長第VIII因子の欠失 誘導体であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の方法。 16. 第VIII因子の欠失誘導体は欠失誘導体組換え第VIII因子SQ(r−VIII SQ)であることを特徴とする請求項15に記載の方法。 17. 生物活性組換えヒトポリペプチドの発現分泌細胞の培養用細胞培養培地 であって、ホスホルアミデート、ヒドロキサメート及びカルボキシレートからな る群から選択される金属依存性プロテアーゼの阻害物質、又はα−(2−イミノ ヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジル)−S−グリシンを含むキモトリ プシンの阻害物質、あるいはそれらの組合せを含むことを特徴とする該培地。 18. 金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質は、芳香族 基、複素環芳香族基又は別のかさの大きい側鎖基を含むことを特徴とする請求項 17に記載の培地。 19. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質はホスホラミドンであることを特徴 とする請求項17又は18のいずれかに記載の培地。 20. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質の濃度は、約5nM〜約5mMの範 囲であることを特徴とする請求項17〜19のいずれかに記載の培地。 21. キモトリプシンの阻害物質は、キモスタチンA、キモスタチンB、キモ スタチンC、又はそれらの任意の混合物からなる群から選択されることを特徴と する請求項17〜20のいずれかに記載の培地。 22. キモトリプシンの阻害物質の濃度は、約0.001μg/L〜約100 mg/Lの範囲であることを特徴とする請求項17〜21のいずれかに記載の培 地。 23. 細胞は哺乳動物細胞であることを特徴とする請求項17 〜22のいずれかに記載の培地。 24. 哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビー ハムスター腎(BHK)細胞、COS細胞及びハイブリドーマ細胞からなる群か ら選択されることを特徴とする請求項23に記載の培地。 25. 細胞培養培地は血清非含有培地であることを特徴とする請求項17〜2 4のいずれかに記載の培地。 26. 組換えポリペプチドは凝固第VIII因子であることを特徴とする請求項1 7〜25のいずれかに記載の培地。 27. 組換え凝固第VIII因子は凝固活性を保持した完全長第VIII因子の欠失誘 導体であることを特徴とする請求項17〜26のいずれかに記載の培地。 28. 第VIII因子の欠失誘導体は、欠失誘導体組換え第VIII因子SQ(r−VI IISQ)であることを特徴とする請求項27に記載の方法。 29. 細胞培養培地で組換えヒトポリペプチドを発現する細胞の培養方法であ って、細胞培養培地は、ホスホルアミデート、ヒドロキサメート及びカルボキシ レートからなる群から選択される金属依存性プロテアーゼの阻害物質、又はα− (2−イミ ノヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジル)−S−グリシンを含むキモトリプシン の阻害物質、あるいはそれらの組合せを含むことを特徴とする該方法。 30. 組換えヒトポリペプチドの製造方法であって、請求項29に記載の方法 によってポリペプチドを発現する細胞を培養し、該ポリペプチドを回収すること を特徴とする該方法。 31. 血友病Aの症状を有する患者に投与するための医薬の製造のための請求 項1〜16のいずれかに記載の方法によって製造される組換え第VIII因子の使用 。 32. 請求項1〜16のいずれかに記載の方法で製造された治療有効量の組換 え第VIII因子の投与による血友病Aの治療方法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/50 C12N 5/00 B C12P 21/02 A61K 37/465 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP ,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU, LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US, UZ,VN,YU (72)発明者 デイクセリウス,ヨハン スウエーデン国、エス―753 24・ウプサ ラ、リンブーガータン・9 (72)発明者 リーマ・リー,クリスチーナ スウエーデン国、エス―117 65・ストツ クホルム、グレニウスバツケン・26

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 生物活性組換えヒトポリペプチドの発現と分泌を可能とする、細胞培養培 地での該ポリペプチドの製造方法であって、金属依存性プロテアーゼもしくはキ モトリプシンの阻害物質又はそれらの組合せを細胞培養培地に加えることを特徴 とする該方法。 2. 金属依存性プロテアーゼ又はキモトリプシンの阻害物質は、芳香族基、複 素環芳香族基又は別のかさの大きい側鎖基を含むことを特徴とする請求項1に記 載の方法。 3. 金属依存性プロテアーゼはメタロプロテアーゼであることを特徴とする請 求項1又は2に記載の方法。 4. 金属依存性プロテアーゼの活性に必要な金属イオンは、Zn2+、Cu2+、 Fe2+、Fe3+、Mn2+、Co2+、及びCd2+からなる群から選択されることを 特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 5. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質は、ホスホルアミデート、ヒドロキサ メート及びカルボキシレートからなる群から選択される化合物であることを特徴 とする請求項1〜4のいず れかに記載の方法。 6. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質はP−ロイシン−トリプトファン残基 を含む化合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 7. P−ロイシン−トリプトファン残基を含む化合物はホスホラミドンである ことを特徴とする請求項6に記載の方法。 8. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質の濃度は、約5nM〜約5mMの範囲 、好ましくは1μM〜1mMの範囲であることを特徴とする請求項6又は7に記 載の方法。 9. キモトリプシンの阻害物質はα−(2−イミノヘキサヒドロ−4(S)− ピリミジル)−S−グリシン残基を含む化合物であることを特徴とする請求項1 又は2に記載の方法。 10. α−(2−イミノヘキサヒドロ−4(S)−ピリミジル)−S−グリシ ン残基を含む化合物は、キモスタチンA、キモスタチンB、キモスタチンC、又 はそれらの任意の混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項9に 記載の方法。 11. キモトリプシンの阻害物質の濃度は、約0.001μg/L〜約100 mg/Lの範囲、好ましくは0.1μg/L〜 100μg/Lの範囲であることを特徴とする請求項1、2、9又は10に記載 の方法。 12. 細胞は、哺乳動物細胞、細菌細胞又は昆虫細胞であることを特徴とする 請求項1〜11のいずれかに記載の方法。 13. 細胞は哺乳動物細胞であることを特徴とする請求項12に記載の方法。 14. 哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビー ハムスター腎(BHK)細胞、COS細胞及びハイブリドーマ細胞からなる群か ら選択されることを特徴とする請求項13に記載の方法。 15. 細胞培養培地は血清非含有培地であることを特徴とする請求項1〜14 のいずれかに記載の方法。 16. 組換えポリペプチドは凝固第VIII因子であることを特徴とする請求項1 〜15のいずれかに記載の方法。 17. 組換え凝固第VIII因子は、凝固活性を保持した完全長第VIII因子の欠失 誘導体であることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の方法。 18. 第VIII因子の欠失誘導体は欠失誘導体組換え第VIII因子SQ(r−VIII SQ)であることを特徴とする請求項17 に記載の方法。 19. 生物活性組換えヒトポリペプチドの発現分泌細胞の培養用細胞培養培地 であって、金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質又はそれ らの組合せを含有することを特徴とする該培地。 20. 金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害物質は、芳香族 基、複素環芳香族基又は別のかさの大きい側鎖基を含むことを特徴とする請求項 19に記載の培地。 21. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質は、ホスホルアミデート、ヒドロキ サメート及びカルボキシレートからなる群から選択される化合物であることを特 徴とする請求項19又は20に記載の培地。 22. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質はホスホラミドンであることを特徴 とする請求項19〜21のいずれかに記載の培地。 23. 金属依存性プロテアーゼの阻害物質の濃度は、約5nM〜約5mMの範 囲であることを特徴とする請求項19〜22のいずれかに記載の培地。 24. キモトリプシンの阻害物質は、キモスタチンA、キモ スタチンB、キモスタチンC、又はそれらの任意の混合物からなる群から選択さ れることを特徴とする請求項19〜23のいずれかに記載の培地。 25. キモトリプシンの阻害物質の濃度は、約0.001μg/L〜約100 mg/Lの範囲であることを特徴とする請求項19〜24のいずれかに記載の培 地。 26. 細胞は哺乳動物細胞であることを特徴とする請求項19〜25のいずれ かに記載の培地。 27. 哺乳動物細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビー ハムスター腎(BHK)細胞、COS細胞及びハイブリドーマ細胞からなる群か ら選択されることを特徴とする請求項19〜26のいずれかに記載の培地。 28. 細胞培養培地は血清非含有培地であることを特徴とする請求項19〜2 7のいずれかに記載の培地。 29. 組換えポリペプチドは凝固第VIII因子であることを特徴とする請求項1 9〜28のいずれかに記載の培地。 30. 組換え凝固第VIII因子は凝固活性を保持した完全長第VIII因子の欠失誘 導体であることを特徴とする請求項19〜29のいずれかに記載の培地。 31. 第VIII因子の欠失誘導体は、欠失誘導体組換え第VIII因子SQ(r−VI IISQ)であることを特徴とする請求項19〜30のいずれかに記載の方法。 32. 細胞培養培地で組換えヒトポリペプチドを発現する細胞の培養方法であ って、細胞培養培地は、金属依存性プロテアーゼもしくはキモトリプシンの阻害 物質又はそれらの組合せを含有することを特徴とする該方法。 33. 組換えヒトポリペプチドの製造方法であって、請求項32に記載の方法 によってポリペプチドを発現する細胞を培養し、該ポリペプチドを回収すること を特徴とする該方法。 34. 血友病Aの症状を有する患者に投与するための医薬の製造のための請求 項1〜18のいずれかに記載の方法によって製造される組換え第VIII因子の使用 。 35. 請求項1〜18のいずれかに記載の方法で製造された治療有効量の組換 え第VIII因子の投与による血友病Aの治療方法。
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