JP2002531137A - 第viii因子のための発現系 - Google Patents
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Abstract
Description
遺伝子発現のためのヒトハイブリッド宿主細胞(Human Hybrid H
ost Cell for Mammalian Gene Expressi
on)」と呼称されるチョウ(Cho)への出願、およびMSB−7254(米
国第09/209,915号)、「エプスタイン−バーウイルスの末端反復配列
を有するベクター(Vectors Having Terminal Rep
eat Sequence of Epstein−Barr Virus)」
と呼称されるチョウ(Cho)およびチャン(Chan)への出願は関連する主
題を含有する。双方の出願は1998年12月10日に出願された。
る。該方法は、全般的に、ベクター構築、トランスフェクション、およびタンパ
ク質を含まない条件下で高められた生産性をもつ細胞系の選択に関する。とりわ
け、本発明は、工業的スケールでの第VIII因子の凝血促進活性をもつタンパ
ク質の製造方法に関する。
性化に関与する微量の血漿糖タンパク質である。第VIII因子の遺伝的欠乏は
第X因子に関連する出血性障害、血友病Aをもたらす。血友病Aは精製された第
VIII因子で成功裏に治療することができる。血友病Aの置換療法は、血漿由
来の第VIII因子の使用から、哺乳動物細胞中で第VIII因子のcDNAを
クローン化しかつ発現することにより得られる組換え第VIII因子の使用まで
進化した。(ウッド(Wood)ら、1984、Nature 312:330
)。
そして2351アミノ酸の一本鎖ポリペプチドとして合成され、小胞体の管腔へ
の移動に際してこれから19アミノ酸のシグナルペプチドが切断される。第VI
II因子ははなはだしくグリコシル化されるという事実のため、第VIII因子
の高レベル発現(>0.2pg/c/d)は達成するのが困難であった(リンド
(Lind)ら、1995、Eur J Biochem.232:19−27
;カウフマン(Kaufman)ら、1989、Mol Cell Biol.
9:1233−1242)。哺乳動物細胞中での第VIII因子の発現は、類似
のベクターおよびアプローチを使用して他の遺伝子で観察されるものより典型的
に2〜3桁より低い。第VIII因子のための産生細胞系の生産力は0.5〜1
μU/c/d(0.1〜0.2pg/c/d)の範囲にあった。
る。第VIII因子の短縮変異体を使用する、哺乳動物細胞中での第VIII因
子の改良された発現が多様なグループにより報告されている(リンド(Lind
)ら、1995、Eur J Biochem 232:19−27;田島(T
ajima)ら、1990、Proc 6th Int Symp H.T.p.
51−63;アルムシュテット(Almstedt)への米国特許第5,661
,008号、1997)。しかしながら、第VIII因子の変異体の発現レベル
は、安定な細胞クローンからは1pg/c/dを下廻ったままであった。
の極めて高い生産性を伴う細胞系を生じさせる方法、および(ii)第VIII
因子の凝血促進活性を有するタンパク質の血漿タンパク質を使用しない製造方法
を発見した。
方法。新たに創製された細胞宿主を使用し、2〜4pg/細胞/日(10〜20
μU/c/d)の範囲の比生産性(specific productivity)をもつ細胞クローン
を生じさせた。血清を含まない条件下で1個のクローンは2〜4pg/c/dの
1日の生産力を継続した。この高レベルの生産力をもつクローンは、15リット
ルの灌流醗酵槽中で1日あたり3〜4百万単位を生産することが可能である。1
単位の第VIII因子の活性は、定義として、血漿1ミリリットル中に存在する
活性である。1pgの第VIII因子は一般に約5μUの第VIII因子の活性
に同等である。
ク質は、インビトロもしくはインビボのモデル系において第X因子の活性化を引
き起こすタンパク質である。制限するものでない例として、この定義は、完全長
の組換えヒト第VIII因子およびBドメイン欠失第VIII因子(その配列を
図1に記述する)を包含する。
由来タンパク質を含まない培地中で成長される場合に最低約2μU/c/d、も
しくはより好ましくは最低約4μU/c/d、もしくは最も好ましくは最低約5
μU/c/dの第VIII因子の活性、または、血漿由来タンパク質を補充され
た培地中で成長される場合に最低約4μU/c/d、もしくはより好ましくは最
低約8μU/c/d、もしくは最も好ましくは最低約10μU/c/dの第VI
II因子の活性を意味する。発現されるタンパク質がBDD−FVIIIである
場合、本明細書に記述される方法により、約15μU/c/dまで、より好まし
くは約20μU/c/dまでの比生産性を有する細胞系を得ることができる。
限定されるものでないが正常の有糸分裂の細胞分裂、およびトランスフェクショ
ン、細胞融合のような方法、または細胞を変えるもしくは新たな特性をもつ細胞
を生じさせるのに使用される他の遺伝子工学技術を挙げることができることを意
図している。
れた第VIII因子誘導体の活性を発色性アッセイにより測定した。製造元の説
明書に従い、コアテスト[Coatest](商標)第VIII因子:C/4キ
ット(クロモゲニックス(Cromogenix)、スウェーデン・モルンダル
)を使用して活性を定量した。MEGA 1(生物学研究・審査局(Offic
e of Biologics Research and Review)、
メリーランド州ベセスダ)として知られる米国の標準的抗血友病因子(第VII
I因子)をこのアッセイで測定の標準として使用した。バロウクライフ(Bar
rowcliffe)、1993、Thromb Haem 70:876を参
照されたい。 Bドメイン欠失FVIIIのための発現ベクターの構築 Bドメイン欠失(BDD)FVIIIの配列を図1に示す。14アミノ酸より
なるリンカーにより90kDおよび80kDの鎖を連結した。1996年4月1
6日に出願された、チャン(Chan,S.−Y.)、「混合組成のリポソーム
様物質の存在下での組換え第VIII因子の製造(Production of
Recombinant Factor VIII in the Pres
ence of Liposome−like Substances of
Mixed Composition)」、米国特許出願第08/634,00
1号を参照されたい。標準的組換えDNA技術を使用してBDD−FVIIIの
発現ベクターを作成した。該発現ベクター(pCIS25DTR)の構造を図3
に示す。該ベクターは、BDD−FVIIIの転写ユニットおよび選択可能なマ
ーカー、ジヒドロ葉酸還元酵素(dhfr)を包含する。加えて、組込み効率を
増大させるために、高められた薬剤選択比を示すエプスタイン−バーウイルスか
らの末端反復配列(図2)をベクターに挿入した。該ベクターは、本質的に、図
1に示される配列に対応する転写ユニットを包含するよう工作されているベクタ
ー(寄託されたATCC 98879)の構築物である。末端反復配列について
のさらなる情報は、本出願と同一日に出願されたMSB−7254、「エプスタ
イン−バーウイルスの末端反復配列は薬剤選択比を高める(Terminal
repeat sequence of Epstein−Barr viru
s enhances drug selection ratio)」と呼称
されるチョウ(Cho)とチャン(Chan)への関連特許出願(引用により本
明細書に組み込まれる)に見出すことができる。
に、類似のベクターが当業者により構築かつ使用されることができる。例えば、
凝血促進活性を保持する第VIII因子の既知の変異体をコードするコーディン
グ配列をBDD−FVIIIのコーディング配列の代わりに用いることができる
。また、dhfrの代わりに、グルタミン合成酵素(gs)もしくは多剤耐性遺
伝子(mdr)のような他の選択可能なマーカーを使用することができる。選択
剤の選択は当該技術分野で既知であるとおり相応して行わなくてはならない。す
なわち、dhfrについては好ましい選択剤はメトトレキセートであり、gsに
ついては好ましい選択剤はメチオニンスルホキシミンであり、そしてmdrにつ
いては好ましい選択剤はコルヒチンである。
および遺伝子増幅 2mmキュベット(BTX部品番号620)を使用する、300ボルトおよび
300マイクロファラドに設定された電気穿孔法(BTX電気細胞操作装置(E
lectro cell Manipulator)600)により、30マイ
クログラムのpCIS25DTRのDNAをHKB11(ATCC寄託番号CR
L 12568――293S細胞およびヒトバーキットリンパ腫細胞のハイブリ
ッド、本出願と同一日に出願されかつMSB−7241と呼称されるチョウ(C
ho)らへの米国特許出願(引用により本明細書に組み込まれる)を参照された
い)細胞に導入した。HKB11細胞を用いる作業と平行するよう行われた比較
実験では、ライフ テクノロジーズ(Life Technologies)に
より提供されるプロトコルに従って、陽イオン性脂質試薬DMRIE−C(ライ
フ テクノロジーズ(Life Technologies)、メリーランド州
ゲイタースバーグ)を使用して、CHO(チャイニーズハムスター卵巣)および
293S(ヒト胚腎)細胞をトランスフェクションした。ヒポキサンチンおよび
チミジンを欠くMTX選択培地(ハイクローン(Hyclone)、ユタ州ロー
ガンからの5%透析ウシ胎児血清を含むヒポキサンチンおよびチミジンを含まな
いDME/F12培地)中、96穴プレートあたり細胞1×106個で、増大す
るメトトレキセート(MTX)濃度(100nM、200nM、400nMおよ
び800nM)を用い、トランスフェクションされた細胞の増幅を行った。MT
X耐性の細胞を成長について評価し、そしてトランスフェクション後約2〜3週
間にコアテスト[Coatest](商標)第VIII因子キットを使用してB
DD−FVIIIの分泌をスクリーニングした。細胞の培養は加湿された5%C
O2インキュベーター中37℃で行った。 限界希釈クローニング 血清を含まない条件下での96穴プレート中の高生産集団の限界希釈クローニ
ング(LDC)により単一細胞クローン(SCC)を生じさせた。細胞は、10
μg/mlのヒュームリン[Humulin](商標)組換えインスリン(リリ
ー(Lilly)、インディアナ州インディアナポリス)、10×必須アミノ酸
(ライフ テクノロジー(Life Technology)、メリーランド州
ゲイタースバーグ)、およびプラスマネート[Plasmanate](商標)
ヒト血漿タンパク質画分(バイエル(Bayer)、ノースカロライナ州クレイ
トン)を補充されたDME/F12培地中、ウェルあたり細胞1〜10個で植え
付けた。プラスマネート[Plasmanate](商標)ヒト血漿タンパク質
(HPP)画分はヒトアルブミン(88%)および多様なグロブリン(12%)
を含有する。コアテスト[Coatest](商標)第VIII因子キットを使
用して、BDD−FVIIIの生産性についてクローンをスクリーニングした。
最高の産生クローンを振とうフラスコ中での安定性の評価に選択した。HKB細
胞については、5%透析FBSを補充された選択培地を使用して第1回のLDC
を実施した。第2回のLDCは、プラスマネート[Plasmanate](商
標)HPP画分を補充された血清を含まない培地中で適応された第一のSCCを
使用して、血清を含まないがしかしプラスマネート[Plasmanate](
商標)HPP画分を含有する培地中で行った。 HKBクローン20B8の派生 図4(a)に要約されるとおり、最初の集団1C10は、5%FBSを含む選
択培地中での400nMのMTXでの増幅後にpCIS25DTRでトランスフ
ェクションされたHKB細胞由来であった。5%FBSを補充された選択培地を
使用してLDCにより1C10から生じられた最初の単一細胞クローン(SCC
)の1種、10A8を、プラスマネート[Plasmanate](商標)HP
P画分を補充された血清を含まない培地中で適応させた。予期しないことに、1
0A8はこの段階で極めて増大されたレベルのrFVIII産生を示した(図4
b)。従って、プラスマネート[Plasmanate](商標)HPP画分で
補充された培地を使用して第二のLDCを行った。第二のLDC由来のSCC(
例えば20B8)の生産性は、プラスマネート[Plasmanate](商標
)HPP画分で適応された10A8と同様であった。20B8は、血清を含有す
る培地中での第一のLDCから生じられた元の10A8よりも高レベルのBDD
−FVIIIを示した。最後に、20B8を、血漿タンパク質を含まない(PP
F)培地中での成長に適応させた。20B8のサンプルをアメリカン タイプ
カルチャー コレクション(American Type Culture C
ollection)(ヴァージニア州マナサス)に寄託した(ATCC寄託番
号CRL−12582)。
生産性を表す。トランスフェクションされたCHOおよび293S細胞由来のク
ローンと比較された場合に、HKB細胞で生産性の10〜20倍の増大が観察さ
れた。懸濁培養で成長される場合に細胞の大型の凝集物を形成しないHKB細胞
は、第VIII因子の凝血促進活性を有するタンパク質の発現に好ましい細胞で
ある。
Iの発現 比生産性(μU/c/d)* FVIII誘導体 BHK 293s CHO HKB 完全長FVIII 0.45 1.2 0.5 1.0 BDD−FVII ND 2.5 1.0 20 *5個の高産生クローンの平均(血清を含まない培地中) ND=行われていない クローンの血漿タンパク質を含まない適応 血清を含まない懸濁培養物として成長するよう適応されたHKBクローンを、
血漿タンパク質補充物からさらに引き離した。引き離し(weaning)は、血漿由来
タンパク質を含まない培地を使用して細胞約0.5×106個/mlの細胞密度
で、滅菌のポリカーボネート振とうフラスコ(コーニング(Corning)、
ニューヨーク州コーニング)中で行った。血漿タンパク質を含まない(PPF)
培地は、プルロニック(pluronic)F68(0.1%)、CuSO4(
50nM)およびFeSO4/EDTA(50μM)を補充されたDME/F1
2培地であった。完全な培地交換を48時間ごとに行い、そして振とうフラスコ
に細胞0.5×106個/mlで再植え付けした。 クローン20B8の醗酵 クローン20B8の生産性を15リットル灌流醗酵槽中で評価した。醗酵槽に
細胞約3×106個/mlの密度でクローン20B8細胞を植え付けた。先行す
る段落で記述されたとおり、1日あたり4体積の速度で血清を含まない生産培地
で醗酵槽を還流した。評価期間(45日)を通じて細胞2×107個/mlの最
終細胞密度を継続した。図5に示されるとおり、醗酵の最初の4週間の間、クロ
ーン20B8はプラスマネート[Plasmanate](商標)HPP画分を
補充された血清を含まない生産培地で灌流し、そして高生産性を継続することが
可能であった。第28日から醗酵運転の終了まで、同一の血清を含まないしかし
プラスマネート[Plasmanate](商標)HPP画分を含まない生産培
地で細胞を灌流した。図5に示されるとおり、細胞は、血漿由来タンパク質を含
まない環境中で高レベルのFVIIIを産生し続けた。「血漿由来タンパク質を
含まない」は、本質的に、血漿から単離されたタンパク質が培地に添加されてい
なかったことを意味する。 考察 HKB細胞の派生は、BDD−FVIIIのみならずしかし他の治療的タンパ
ク質も同様に製造するためのタンパク質を含まない生産系を提供する。HKB細
胞から産生されるタンパク質は、インビボでのある種の糖タンパク質の半減期を
向上させるかも知れないヒトのグリコシル化パターンを有する。これらの細胞は
また、遺伝子治療の目的上設計されたアデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルス
株の製造にも有用であるはずである。
変形物が思い浮かぶであろうと考えられる。従って、本発明の範囲は下の請求の
範囲によってのみ制限されるべきであることを意図している。
列の配列(配列番号2)。
2ヶ月安定性試験からの3個のデータ点を提示する。
Claims (19)
- 【請求項1】 a)専らヒト起源の細胞を得ること、 b)ベクターを細胞に入れるのに十分な条件下で段階a)の細胞をベクターと接
触させること(ここで、該ベクターは選択可能なマーカーおよびプロモーターに
操作可能に連結された第VIII因子の凝血促進活性を有するタンパク質をコー
ドする配列を含んで成る)、 c)選択剤で段階b)からの細胞を選択すること、ならびに d)段階c)から得られた細胞から第VIII因子の活性を有する高レベルのタ
ンパク質を発現する個々のクローンを単離すること の連続的段階を含んで成る、第VIII因子の凝血促進活性を有するタンパク質
を発現する細胞の生産方法。 - 【請求項2】 e)血漿由来タンパク質を含まない培地中で成長するように
段階d)のクローンを適応させる段階をさらに含んで成る、請求項1記載の方法
。 - 【請求項3】 段階a)の細胞がヒトリンパ腫細胞および293S細胞のハ
イブリッドである、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 段階a)の細胞が2B8細胞(ATCC CRL−1256
9)および293S細胞のハイブリッドである、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 段階a)の細胞がHKB11細胞(ATCC CRL−12
568)である、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 段階c)およびd)を1回以上実施する、請求項1記載の方
法。 - 【請求項7】 段階b)の配列が図1に示される配列(配列番号1)をコー
ドする、請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 段階b)の配列がヒト第VIII因子をコードする、請求項
1記載の方法。 - 【請求項9】 段階b)の選択可能なマーカーがdhfrであり、また、段
階c)の選択剤がメトトレキセートである、請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 段階b)の選択可能なマーカーがgsであり、また、段階
c)の選択剤がメチオニンスルホキシミンである、請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 段階b)の選択可能なマーカーがmdrであり、また、段
階c)の選択剤がコルヒチンである、請求項1記載の方法。 - 【請求項12】 請求項1記載の方法により製造された細胞を成長培地中で
成長させること、およびその後培地から第VIII因子の活性を有するタンパク
質を単離することを含んで成る、第VIII因子の活性を有するタンパク質の製
造方法。 - 【請求項13】 タンパク質がヒト第VIII因子である、請求項11記載
の方法。 - 【請求項14】 タンパク質が図1に示されるアミノ酸配列(配列番号1)
を有する、請求項11記載の方法。 - 【請求項15】 第VIII因子の活性を有する高レベルのタンパク質を発
現する、ヒトリンパ腫細胞および293S細胞由来のヒト細胞系。 - 【請求項16】 ヒト細胞系がHKB11細胞(ATCC CRL−125
68)由来である、請求項14記載のヒト細胞系。 - 【請求項17】 血漿由来タンパク質を含まない培地中で成長される場合に
第VIII因子の活性を有する高レベルのタンパク質を発現する、ヒトリンパ腫
細胞および293S細胞由来のヒト細胞系。 - 【請求項18】 細胞系がHKB11細胞(ATCC CRL−12568
)由来である、請求項16記載の細胞系。 - 【請求項19】 20B8(ATCC CRL−12582)と呼称される
細胞系。
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