JP2003505025A - (ポリ)ペプチド/タンパク質を、ジスルフィド結合を介してバクテリオファージ粒子に表示させる新規方法 - Google Patents
(ポリ)ペプチド/タンパク質を、ジスルフィド結合を介してバクテリオファージ粒子に表示させる新規方法Info
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Abstract
Description
せることによって、この(ポリ)ペプチド/タンパク質をバクテリオファージ粒
子の表面に表示させる方法に関する。
99 11 4072.4およびEP 00 10 3551.8を基礎とし、これ
らに対して優先権を主張する。本明細書中を通して、多数の文献が引用されてい
る。これらの文献の開示内容は引用によりその全体が本明細書中に包含される。
pIII)内に挿入された外来のタンパク質断片を寛容することを最初に示し、
そのタンパク質断片がファージ表面に表されることを示すことができた(Smith,
1985)。Landerは、その概念をファージ表面に表示された(ポリ)ペプチドおよ
び/またはタンパク質のレパートリーのスクリーニングに拡大し、それ以後、フ
ァージディスプレーは劇的な進歩を経験し、実質的に達成された。
スクリーニングする種々の形式が開発され、多数の総括論文および研究論文がこ
れらの発達を報告し、要約している(例えば、Kay et al., 1996; Dunn, 1996;
McGregor, 1996)。
6630; さらにWO 92/01047を参照)、その後Fab断片のような多量体タンパク質
のディスプレー(WO 91/17271; WO 92/01047)を含む、ウシ膵臓トリプシン阻害剤
(BPTI)(WO 90/02809)、ペプチドライブラリー(WO 91/19818)、ヒト成長ホ
ルモン(WO 92/09690)および種々の他のタンパク質のディスプレーに急速に拡大
された。
めには、ほとんどの場合、ファージコートタンパク質に対する遺伝的融合物が用
いられる。好ましいのは、遺伝子IIIタンパク質(Parmley & Smith, 1988)ま
たはその断片(Bass et al., 1990)および遺伝子VIIIタンパク質(Greenwood
et al., 1991)に対する融合物である。1つの例では遺伝子VIが用いられ(Jesp
ers et al., 1995)、また最近では遺伝子VIIと遺伝子IXの組み合わせがF
v断片の表示用に用いられた(Gao et al., 1999)。
合、遺伝子Vタンパク質(Maruyama et al., 1994)、遺伝子Jタンパク質および
遺伝子Dタンパク質(Sternberg & Hoess, 1995; Mikawa et al., 1996)が用いら
れた。
を介してファージ表面に結合された。WO 91/17271では、ファージ表面に表示さ
れたタグおよび、表示されるべきペプチド/タンパク質に融合されたタグ結合リ
ガンドを用いて非共有的表示を達成することが示された。
, 1993)。ここでは、jun/fos相互作用を用いて、cDNA断片の表示が
媒介された。その構築体中、junならびにfosの両端に隣接するさらなるシ
ステイン残基が、2つのジスルフィド結合の形成によってその相互作用をさらに
安定化した。
スクリーニングする場合、所望の標的と結合したファージをどのように最良に回
収するかという問題が残っている。通常、これは、pH勾配または塩濃度勾配の
使用または、可溶性標的を用いる特異的溶出による、適当なバッファーでの溶出
によって達成される。しかし、標的に高い親和性(アフィニティー)で結合する
最も関心ある結合物がこのアプローチによって失われることもある。この問題を
克服するために、表示される(ポリ)ペプチド/タンパク質とその融合パートナ
ー間、または目的の標的と固形表面に標的をアンカーするその担体間の開裂シグ
ナルを提供することによる、いくつかの別の方法が工夫された。
タンパク質の部分と外来(ポリ)ペプチド/タンパク質を含む融合タンパク質の
使用を必要とする。特に、表示されるべきペプチド/タンパク質に対するパート
ナーとして遺伝子IIIを用いる場合、このことはいくつかの問題を生じさせる
。第一に、遺伝子IIIの発現産物は宿主細胞に対して有毒であり、遺伝子II
I融合タンパク質の厳重な調節が必要とされる。第二に、遺伝子III産物の発
現は、子孫のファージ粒子の生産に必要とされるヘルパーファージの感染に対し
て宿主細胞を耐性にし得る。そして最後に、遺伝子III融合構築体と遺伝子I
IIの野生型コピー間の組換えイベントは望ましくない人工産物を生じさせる。
さらに、融合タンパク質をファージコート内へ包含させるために、少なくとも、
約190アミノ酸を含む遺伝子IIIタンパク質のC末端ドメインを用いなけれ
ばならないので、この核酸配列を含むベクターのサイズは大きくなり、形質転換
効率の減少を生じさせる。しかし、形質転換効率は非常に大きなライブラリーの
生産に決定的な要因である。さらに、ファージディスプレーライブラリーからの
選択後に得られた(ポリ)ペプチド/タンパク質の特徴付けに関して、ファージ
コートタンパク質融合パートナーを除去するためか、あるいは、例えば検出用酵
素または多量体化ドメイン(multimerisation domains)との融合によって新た
な融合タンパク質を作成するために、その(ポリ)ペプチド/タンパク質を通常
、発現ベクターに再クローニングする。再クローニングなしに直接発現し、(ポ
リ)ペプチド/タンパク質を他の部分と直接カップリングさせることを可能にす
る系が有益である。
71および本明細書中、上に記載されるCrameri & Suter (1993)の実験を除く)は
、(ポリ)ペプチド/タンパク質のC末端をファージコートタンパク質と融合さ
せなければならないため、遊離のN末端を有する(ポリ)ペプチド/タンパク質
の提示に限定される。特に、cDNAライブラリーの場合、または機能的である
ために遊離のC末端が必要とされるタンパク質の場合、C末端融合物の作成を必
要としない単純な方法が非常に望ましい。
との融合タンパク質を用いる必要なしに、(ポリ)ペプチド/タンパク質をファ
ージ粒子上に提示することを可能にする単純な信頼できる系を開発することであ
る。さらに、より信頼できる様式で、厳重に結合した(ポリ)ペプチド/タンパ
ク質を回収することを可能にする方法が必要とされる。
解決される。したがって、本発明は、バクテリオファージ粒子表面に表示された
(ポリ)ペプチド/タンパク質の大きなライブラリーを容易に作成し、スクリー
ニングすることを可能にする。(ポリ)ペプチド/タンパク質をジスルフィド結
合によってファージ粒子表面に連結する、本発明の技術的アプローチは先行技術
によって開示も示唆もされていない。
子表面に表示させる方法であって: 該(ポリ)ペプチド/タンパク質に含まれる第一のシステイン残基とタンパク質
コートのメンバーに含まれる第二のシステイン残基との間にジスルフィド結合を
形成させることにより、発現後の該(ポリ)ペプチド/タンパク質と該バクテリ
オファージ粒子のタンパク質コートのメンバーとを結合させるか、あるいはその
結合を可能にすることを含む方法に関する。
とされる核酸を含むタンパク質コートからなるパッケージを形成する細菌のウイ
ルスに関する。この核酸は、DNAまたはRNA、二本鎖または一本鎖、直鎖状
または環状であり得る。ファージラムダまたは繊維状ファージ(例えばM13、
fdまたはf1)のようなバクテリオファージは当業者に周知である。本発明の
記載では、用語「バクテリオファージ粒子」は本発明に記載の粒子、すなわちジ
スルフィド結合を介して(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示する粒子を表す。
バクテリオファージの組み立て中、コートタンパク質は、パッケージングシグナ
ルを含んでいる種々の核酸配列をパッケージングすることができる。本発明の記
載中、バクテリオファージまたはバクテリオファージ粒子に含まれる「核酸配列
」という用語は、バクテリオファージまたはバクテリオファージ粒子の組み立て
時に、バクテリオファージコートタンパク質によってパッケージングされる核酸
配列またはベクターに関する。好ましくは、該核酸配列またはベクターは天然に
存在するバクテリオファージゲノムから誘導され、例えば繊維状ファージの場合
、ファージおよびファージミドベクターを含む。後者は、プラスミドの特徴に加
えてパッケージングシグナルおよびファージの複製起点を含むプラスミドである
。
ち2つまたはそれ以上のアミノ酸の1つまたはそれ以上の鎖からなる分子に関す
る。
ペプチド鎖(群)内および/または間の、二次、三次または四次構造の形成によ
って規定の三次元配置を獲得しているか、あるいはその獲得能を有する(ポリ)
ペプチドを表す。この定義には、天然に存在するか、あるいは少なくとも部分的
に人工的なタンパク質、ならびに、上に記載される規定の三次元配置を獲得可能
である完全長タンパク質の断片またはドメインが含まれる。
があり、複数の鎖からなる(ポリ)ペプチド/タンパク質の例には、Fab抗体
断片がある。
場合、表示形式は、C末端がファージコートタンパク質のメンバーに遺伝子融合
されている慣用の表示機構に対応する。しかし、(ポリ)ペプチド/タンパク質
のN末端を用いることによって、表示形式は上記のCrameri & SuterのpJuF
O系におけるように逆転させることができる。
であって、この粒子が含有される媒体と接触し、接近可能な部分を意味する。こ
の表面は、適当な宿主細胞内でのファージ生産時に組み立てられるファージコー
トの部分であるタンパク質(粒子のタンパク質コートのメンバー)によって決定
される。
質をコードしている核酸が発現されるアプローチとは対照的に、該(ポリ)ペプ
チド/タンパク質をコードする核酸が、該コートとの結合前に宿主細胞内で発現
される状況を表す。該(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードしている核酸の発
現および、結合を生じさせるか、あるいは可能にする工程を、分離された工程お
よび/または環境において行うことができる。しかし、発現および、結合を生じ
させるか、あるいは可能にする工程は、適当な宿主細胞内で順に行われるのが好
ましい。用語「(該結合が)ジスルフィド結合の形成によって生じる(ジスルフ
ィド結合を形成させることにより)」とは、例えばpJuFo系の場合(Crameri
& Suter, 1993)のように、ジスルフィド結合が結合に寄与し、また(ポリ)ペ
プチド/タンパク質に存在する第二のドメインと相互作用するための相互作用ド
メインが、タンパク質コートの該メンバーと組換え的に融合されていない状況を
表す。
ージ粒子は(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードする核酸配列を含む。
法、該核酸分子を含むベクターの構築方法、該ベクターを適当に選択された宿主
細胞へ導入する方法、該(ポリ)ペプチド/タンパク質を発現させるか、あるい
はその発現を可能にする方法は当分野に周知である(例えば、Sambrook et al., 1989; Ausubel et al., 1999; Ge et al, 1995を参照)。さらに、適当な宿主
細胞内での子孫のバクテリオファージまたはバクテリオファージ粒子の生産に必
要とされる遺伝物質の導入方法、および該子孫のバクテリオファージまたはバク
テリオファージ粒子を生産させるか、あるいはその生産を可能にする方法は周知
である(例えば、Kay et al., 1996を参照)。
ァージの野生型コートタンパク質の対応するアミノ酸位置に存在する方法に関す
る。
リオファージの野生型コートタンパク質である方法に関する。
ファージコートを形成するタンパク質を表す。繊維状バクテリオファージの場合
、該野生型タンパク質は遺伝子IIIタンパク質(pIII)、遺伝子VIタン
パク質(pVI)、遺伝子VIIタンパク質(pVII)、遺伝子VIIIタン
パク質(pVIII)および遺伝子IXタンパク質(pIX)である。繊維状バ
クテリオファージの密接に関係するメンバー、例えばf1、fdおよびM13間
の相違を含むこれらの配列は当業者に周知である(例えば、Kay et al., 1996を
参照)。
生型コートタンパク質の断頭された変異体であり、該断頭された変異体は少なく
とも、該コートタンパク質をバクテリオ粒子タンパク質コート内へ包含させる、
該野生型コートタンパク質の部分を含む。
とによって修飾された上記野生型タンパク質由来のタンパク質を表す。これには
、バクテリオファージ突然変異体において発見された断頭された遺伝子IIIタ
ンパク質変異体のような変異体(Crissman & Smith, 1984)または標準的ファージ
ディスプレー法の工程で生産された変異体(例えば、Bass et al., 1990; Krebb
er, 1996)が含まれる。例えば、断頭された変異体は、遺伝子IIIタンパク質
のC末端ドメインからなるか、あるいはこれを含み得る。本発明に記載の断頭さ
れた変異体を同定するために、この変異体に検出タグを融合させることができ、
この変異体が、変異体の存在下で形成されたバクテリオファージ粒子のファージ
コート内に包含されているか否かを測定するアッセイを構成することができる。
野生型タンパク質の部分を欠失させることによって野生型タンパク質を断頭させ
る方法により、野生型タンパク質中で、欠失された部分に含まれる第二のシステ
インとジスルフィド結合を形成するシステイン残基を利用可能にすることができ
る。
ージ粒子のタンパク質コート内に包含され得る、バクテリオファージの野生型コ
ートタンパク質の修飾された変異体である。
には標準的クローニングおよび/または突然変異誘発技術が含まれる。本発明に
記載の方法において用いられる野生型タンパク質の修飾された変異体をコードす
る核酸分子の構築方法、ファージおよび/またはファージミドベクターの構築を
含む、該核酸分子を含むベクターの構築方法、該ベクターを適当に選択された宿
主細胞へ導入する方法、該修飾されたタンパク質を発現させるか、あるいはその
発現を可能にする方法は当分野に周知である(例えば、Sambrook et al., 1989;
Ausubel et al., 1999; Kay et al., 1996を参照)。本発明に記載の修飾され
た変異体を同定するために、変異体に検出タグを融合させることができ、この変
異体を、変異体の存在下で形成されたバクテリオファージ粒子のファージコート
内へ包含させることができるか否か、あるいは包含されているか否かを測定する
ためにアッセイを構成することができる。
型コートタンパク質内の対応するアミノ酸位置に存在しない。
タンパク質内へ人工的に導入されたものである。本明細書の記載では、用語「人
工的に導入された」とは、野生型コートタンパク質が例えば組換え法によって修
飾された状況を表す。例えば、野生型コートタンパク質をコードする核酸を標準
的手法によって操作し、システインコドンを導入して、修飾されたコートタンパ
ク質をコードする核酸配列を作成する。ここにシステイン残基は、該野生型また
は修飾されたコートタンパク質の少なくとも部分に挿入、あるいは該システイン
残基を付加することによって、あるいは該野生型または修飾されたタンパク質の
少なくとも部分に含まれるアミノ酸残基を該システイン残基で置換することによ
って、あるいは野生型または修飾されたコートタンパク質の少なくとも部分を、
該第二のシステイン残基を含む(ポリ)ペプチド/タンパク質と融合することに
よって、あるいはこれらの挿入、付加、置換または融合の任意の組み合わせによ
って人工的に導入される。このような組換え的に導入されたシステインコドンを
含む核酸を発現すると、システイン残基を含む野生型タンパク質の変異体が形成
される。
生型コートタンパク質の断頭された変異体に人工的に導入されたものである。
コートタンパク質の修飾された変異体に人工的に導入されたものである。
クローニングおよび/または突然変異誘発技術が含まれる。本発明に記載の方法
において用いられる野生型タンパク質の修飾された変異体をコードする核酸分子
の構築方法、該核酸分子を含むベクターの構築方法、該ベクターを適当に選択さ
れた宿主細胞へ導入する方法、該融合タンパク質を発現させるか、あるいはその
発現を達成する方法は当分野に周知である(例えば、Sambrook et al., 1989; A
usubel et al., 1999を参照)。
のファージコートの該メンバーのC末端またはN末端か、あるいはその近くに存
在する方法に関する。
チド/タンパク質のNまたはC末端どちらかから数えて、15アミノ酸まで、よ
り好ましくは10アミノ酸までの範囲を表す。
る方法である。繊維状バクテリオファージ、例えばM13、fdまたはf1は当
業者に周知である。
コートの該メンバーが野生型コートタンパク質pIIIであるか、あるいはそれ
から誘導されたものである方法が特に好ましい。
ーが野生型コートタンパク質pIXであるか、あるいはそれから誘導されたもの
である方法である。本明細書の記載では、用語「誘導された」とは、修飾された
タンパク質がバクテリオファージ粒子のタンパク質コートに包含され得るもので
ある修飾を表す。修飾されたタンパク質の野生型タンパク質に対応する部分は、
対応する野生型配列と比較して約70%、好ましくは約80%、最も好ましくは
約90%を超えるアミノ酸同一性を示すのが好ましい。
含有する宿主細胞を入手し; (b)該核酸配列を発現させるか、あるいはその発現を可能にし; (c)該宿主細胞内でバクテリオファージ粒子を産生(生産)させるか、あるい
はその産生を可能にすることを含む方法に関する。
、核酸配列を発現させる条件下で宿主細胞を培養することを表す。本発明に記載
の(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードする核酸分子を構築する方法、該核酸
分子を含むベクターを構築する方法、該ベクターを適当に選択された宿主細胞に
導入する方法、(ポリ)ペプチド/タンパク質を発現させるか、あるいはその発
現を可能にする方法は当分野に周知である(例えば、Sambrook et al., 1989; A
usubel et al., 1999を参照)。さらに、適当な宿主細胞内における子孫のバク
テリオファージまたはバクテリオファージ粒子の生産に必要とされる遺伝物質を
導入する方法、および該子孫のバクテリオファージまたはバクテリオファージ粒
子を生産させるか、あるいはその生産を可能にする方法は周知である(例えば、
Kay et al., 1996を参照)。バクテリオファージ粒子を生産させるか、あるいは
その生産を可能にする工程は、例えばファージミドを用いる操作の場合、適当な
ヘルパーファージの使用を必要とすることもある。工程(b)と(c)はいずれ
かの順序で行ってもよいし、あるいは同時に行ってよい。
その機能的断片を含む。
る。用語「機能的断片」とは、免疫グロブリンの抗原結合部分を保持している免
疫グロブリンの断片を表す。本発明に記載の機能的免疫グロブリン断片とは、Fv
(Skerra & Plueckthun, 1988), scFv (Bird et al., 1988; Huston et al., 19
88), ジスルフィド連結された Fv (Glockshuber et al., 1992; Brinkmann et a
l., 1993), Fab, F(ab')2 断片または当業者に周知の他の断片であって、免疫グ
ロブリンまたは免疫グロブリン断片の可変ドメインを含むものであってよい。特
に好ましいのは、scFvまたはFab断片である。
部分であって、そのうち1個が少なくとも、該コートタンパク質をファージコー
ト内へ包含させるか、あるいはその包含を可能にする部分を含むもの;および、
(b)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の対応するアミノ酸位置に
存在しない1〜6個の範囲の追加のアミノ酸残基であって、そのうち1個がシス
テイン残基であるもの; からなるバクテリオファージの野生型コートタンパク質の修飾された変異体をコ
ードする核酸配列に関する。
ン残基で置換することによって得られる修飾された変異体は、追加のシステイン
残基によって連結された該野生型タンパク質の2つの部分から構成される変異体
とみなすことができる。これに対応して、野生型配列と比較していくつかの突然
変異を含む野生型コートタンパク質の変異体はいくつかの野生型部分から構成さ
れ、個々の部分は突然変異残基によって連結されているとみなすことができる。
しかし、該変異体は、システイン残基を含む6個までの残基を野生型コートタン
パク質のC末端またはN末端に追加することによって得られたものであってもよ
い。
分であって、そのうち1個が少なくとも、該コートタンパク質をファージコート
内へ包含させるか、あるいはその包含を可能にする部分を含むもの; (b)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の対応するアミノ酸位置に
存在しない1〜6個の範囲の追加のアミノ酸残基であって、そのうち1個がシス
テイン残基であるもの;および、 (c)精製および/または検出目的の1個またはそれ以上のペプチド配列; からなるバクテリオファージの野生型コートタンパク質の修飾された変異体をコ
ードする核酸配列である。
タンパク質の精製に用いることができる(Lindner et al., 1992)、少なくとも5
個のヒスチジン残基を含むペプチド(Hochuli et al., 1988)である。また本発
明によって、一般に用いられるc−mycおよびFLAGタグ(Hopp et al., 19
88; Knappik & Plueckthun, 1994)またはStrepタグ(Schmidt & Skerra, 19
94; Schmidt et al., 1996)のような追加の部分が提供される。
必要とされるアミノ酸残基を含む。クローニングに必要とされるアミノ酸残基に
は、核酸配列の適当なベクター内へのクローニングを可能にするために包含され
る制限エンドヌクレアーゼの認識配列を含む核酸配列によってコードされる残基
が含まれる。発現に必要とされるアミノ酸残基には、(ポリ)ペプチド/タンパ
ク質の可溶性または安定性を増加させる残基が含まれる。タンパク質輸送に必要
とされるアミノ酸残基には、修飾された変異体の大腸菌周辺質への輸送を担うシ
グナル配列および/または該シグナル配列の効率的開裂を促進するアミノ酸残基
が含まれる。上記のクローニング、発現、タンパク質輸送、精製および/または
検出目的で必要とされるさらなるアミノ酸残基は、当業者に周知の多数のもので
ある。
プチド/タンパク質をコードする1個またはそれ以上の核酸配列をさらに含む。
たはその機能的断片を含む。
、ポリペプチドリンカーによって連結されたVHおよびVLドメインをコードす
る1個の核酸配列を含み、Fab抗体断片の場合には、このベクターはVH−C
HおよびVL−CL鎖をコードする2個の核酸配列を含む。
ベクターを含む宿主細胞に関する。
たは枯草菌(Bacillus subtilis, Wu et al., 1993)のような細菌、酵母(Horwi
tz et al., 1988; Ridder et al., 1995)または糸状菌(Nyyssoenen et al., 199
3)のような真菌、植物細胞(Hiatt & Ma, 1993; Whitelam et al., 1994)、昆虫
細胞(Potter et al., 1993; Ward et al., 1995)または哺乳類細胞(Trill et al
., 1995)を含むがこれらに限定されない、異種タンパク質の生産に一般に用いら
れる多数のもののうちのいずれかであってよい。
のベクターによってコードされるか、あるいは本発明に記載の宿主細胞によって
生産される野生型バクテリオファージのコートタンパク質の修飾された変異体に
関する。
ステイン残基とタンパク質コートのメンバーに含まれる第二のシステイン残基と
の間にジスルフィド結合を形成させることにより、発現後の該(ポリ)ペプチド
/タンパク質とバクテリオファージ粒子のタンパク質コートのメンバーとを結合
させるか、あるいはその結合を可能にすることを含む方法によって得られる(ポ
リ)ペプチド/タンパク質をその表面に表示するバクテリオファージ粒子に関す
る。
ステイン残基とバクテリオファージ粒子のタンパク質コートのメンバーに含まれ
る第二のシステイン残基のジスルフィド結合の形成によって生じる結合により、
その表面に結合された(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示するバクテリオファ
ージ粒子に関する。
タンパク質をコードする1個またはそれ以上の核酸配列を含むベクターを含む。
型バクテリオファージコートタンパク質をコードする核酸配列およびさらに、(
ポリ)ペプチド/タンパク質をコードし、そして最も好ましくは、少なくとも免
疫グロブリンの機能的ドメインを含むものをコードする、1個またはそれ以上の
核酸配列を含む本発明に記載のベクターを含む。
えて本発明のバクテリオファージに適用される。
/タンパク質の種々の集団由来の(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示する本発
明に記載のバクテリオファージ粒子の種々の集団に関する。「バクテリオファー
ジ粒子の種々の集団」はまた、「ライブラリー」または「多数のバクテリオファ
ージ粒子」として表すことができる。このようなライブラリーのメンバーはそれ
ぞれ、ライブラリーの別のメンバーを表示する。
、性質および/または配列が少なくとも部分的に異なっている少なくとも2個の
粒子または分子の集団を表す。例えば、(ポリ)ペプチド/タンパク質の種々の
集団とは、その配列の少なくとも1個のアミノ酸位置が異なっている一組の(ポ
リ)ペプチド/タンパク質である。このような(ポリ)ペプチド/タンパク質の
種々の集団は種々の方法、例えば出発(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードす
る核酸配列の少なくとも1個のコドンをランダムに突然変異誘発させることによ
って、誤りがちなPCRを用いて出発(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードす
る核酸配列を増幅することによって、あるいは本発明の方法において変異誘発株
を宿主細胞として用いることによって得られる。(ポリ)ペプチド/タンパク質
の種々の集団を作成するための、これらの方法、さらなる方法または別の方法は
当業者に周知である。「バクテリオファージ粒子の種々の集団」はまた、ライブ
ラリーまたは多数のバクテリオファージ粒子として表されることもある。このよ
うなライブラリーのメンバーはそれぞれ、ライブラリーの別のメンバーを表示す
る。
1個のバクテリオファージ粒子を得るために該種々の集団をスクリーニングし、
ならびに/あるいは該種々の集団から選択することを含む、所望の性質を有する
(ポリ)ペプチド/タンパク質を得る方法に関する。
種々の集団由来の1個の(ポリ)ペプチド/タンパク質が有するべきであり、こ
の種々の集団のスクリーニングおよび/または選択の基礎を形成する、あらかじ
め決められた性質を意味する。このような性質は、標的に対する結合、標的のブ
ロック、標的が媒介する反応の活性化、酵素活性および、当業者に既知のさらな
る性質のような性質を含む。当業者であれば、所望の性質のタイプに依存してス
クリーニングおよび/または選択を行う形式および必要な工程を同定できるであ
ろう。
。
中のバイオパニング用に磁気ビーズのような粒子に連結し、あるいは全細胞バイ
オパニングまたは組織セクションバイオパニング用の細胞表面に表示させるよう
な当業者に周知の種々の方法でバクテリオファージ粒子の該種々の集団に対して
提示することができる。該標的と結合したバクテリオファージ粒子は、例えば適
当なバッファーで溶出させること、pH勾配または塩濃度勾配を用いること、ま
たは可溶性標的を用いる特異的溶出のような当業者に既知の種々の方法によって
回収できる。
クテリオファージの複合体を還元条件下で処理することによって、目的の標的と
結合したバクテリオファージ粒子を溶出させることを含む。
ド結合は開裂し、これにより、バイオパニングのさらなるラウンドおよび/また
は該標的と特異的に結合する(ポリ)ペプチド/タンパク質の同定用の、特異的
バクテリオファージ粒子を回収することが可能になる。
子表面における(ポリ)ペプチド/タンパク質のディスプレイ 以下の実施例において、すべての分子バイオプシー実験は、標準的プロトコル
(Ausubel et al., 1999)にしたがって行なった。
a+b)、pCALベクターシリーズの誘導体(WO97/08320;Knappik et al., 2000)
である。発現カセットには、phoA シグナル配列、モノクローナル抗体(mab)抗
−FLAG M1(Sigma #F-3040)(Knappik and Plueckthun, 1994)に対する最小
結合部位、一本鎖断片(scFv)、短いリンカー(PGGSG)および6xヒスチジ
ンタグ(6His; Hochuli et al., 1988)(図1a)を含んでいる。pMorphX7-LCHお
よびpMorphX7-LHCは、Cys-6Hisおよび6His-Cysをコードするオリゴヌクレオチド
カセットをそれぞれ、pMorphX7-LHの固有のAscIおよびHindIII 部位の間に挿入
することによって作製されている(図1a, 表1)。すべてのベクターは、いず
れのファージコートタンパク質とも遺伝子的に融合していない可溶性scFvを
発現する。WO97/08320に記載されたpCAL4ベクターに基づいておりファージタン
パク質pIIIのC末端部分へのscFvの融合物を発現する、慣用的なファー
ジディスプレイベクターpMorph13を、ポシティブコントロールとして使用した。
scFvは、固有のXbaIおよびEcoRI部位(c.f. 図1a)によって、それぞれのベ
クター間で交換されている。
7/08320; Knappik et al., 2000)から得られる。HuCAL VHおよびVLコンセンサ
ス遺伝子(WO97/08320に記載)およびscFvのCDR3配列を表2に示す。クロ
ーンhag2をインフルエンザウイルス赤血球凝集素由来のペプチド(赤血球凝集素
由来のアミノ酸99〜110+更なるフランキングアミノ酸(イタリックで示す
(訳者注:本明細書翻訳文では下線で示す)、CAGPYDVPDYASLRSHH)に対して選
択し、クローンMacI-5をヒトCR-3α鎖の断片(MacI)(SWISS-PROT entry P1121
5、6×ヒスチジンタグを含むC末端配列に融合したヒトCR-3αのアミノ酸149
〜353)に対して選択した。ELISAおよびドープ化ライブラリー実験のための
対応する抗原を以下のようにして得た。hag2特異的抗原N1-hagを、ベクターpTFT
74の誘導体である、発現ベクターpTFT74-N1-hag-HIPM(Freund et al., 1993)
(図2)を用いて調製した。N1-hagは、インフルエンザウイルス赤血球凝集素由
来のアミノ酸99〜110および6×ヒスチジンタグ((イタリック(訳者注:
本明細書翻訳文では下線で示す))を含んでなるアミノ酸配列PYDVPDYASLRSHHHH HH (hag)に融合したN末端(N1)に更なるメチオニン残基を含んでいるファージ
M13の成熟遺伝子IIIタンパク質のアミノ酸1〜82を含んでなる。N1−hag
の発現、精製および再折り畳みは、記載されている通りに行なった(Krebber, 1
996; Krebber et al., 1997)。MacI-5の抗原として、C末端6×ヒスチジンタ
グに融合したヒトCR−3α鎖の精製断片(MacI)(SWISS-PROT entry P11215
)を使用した。詳細には、発現カセットは、N末端のメチオニン、ヒトCR−3
α鎖のアミノ酸149〜353およびアミノ酸IEGRHHHHHHをコードする。このカ
セットを固有の制限部位BspHIおよびHindIIIによってつなぎ、例えば、pQE-60(
QIAGEN GmbH, Hilden, Germany)の固有NcoIおよびHindIII部位ヘ導入して、発
現ベクター pQE60-MacIを得ることができる(図3)。発現および精製は、標準
的な方法を用いて行なった(The QIAexpressionistTM 3rd edition:A handbook
for high-level expression and purification of 6xHis-tagged protein(Jul
y 1998). QIAGEN GmbH, Hilden, Germany)。ウシ血清アルブミン(BSA, Sigma
#A7906)をネガティブコントロール抗原として使用した。
示すため、ファージELISAを行なった。HuCAL scFv hag2およびMacI-5
の2つについて分析を行なった。scFvのC末端に融合したモジュールが異な
る3つの発現系、pMorphX7-LH、pMorphX7-LHCおよびpMorphX7-LCHを分析した。
)にしたがって調製した。特異的抗原または対照抗原(BSA, Sigma #A7906)を
、PBS中5μg/ウェルの濃度で、4℃にて、Nunc Maxisorp マイクロタイタ
ープレート(#442404)に12時間コーティングする。ファージをPBSTM(5%脱
脂粉乳および0.1%ツイーン20を含むPBS)中、5 mM DTT有りまたはなしで、室温
にて2時間プレインキュベーションした後、それを、抗原でコーテイングしたEL
ISAウェルに、1×1010ファージ/ウェルの濃度で加える(pMorph13につい
ては3×107ファージ/ウェルの濃度で用いる)。室温で1時間結合させた後
、非特異的に結合したファージを0.05%ツイーン20を含むPBSで洗い流し、結
合したファージを抗-M13-HRPコンジュゲート(Amersham Pharmacia Biotech #2
7-9421-01)およびBM blue soluble(Boehringer Mannheim #1484281)を用い
るELISAで検出した。370nmでの吸光度を測定した。特異的抗原により得られ
たELISAシグナルを対照抗原のものと比較した。scFvをディスプレイしてい
るファージの抗原に対する特異的結合を示すことができた。scFvs hag2およ
びMacI-5のこのような2つのELISAの例を、図4および図5にそれぞれ示し
た。pMorphX7-LCHおよびpMorphX7-LHC由来のファージは、シグナルがバックグラ
ウンドの1.9〜5.8倍に達した。プレインキュベーション工程中、抗原結合
の前に5mMDDTを加えた場合、ELISAシグナルはバックグラウンドレベ
ルまでほぼ減少したが、慣用のディスプレイファージ(pMorph13)については、
DTTの影響はあまりなかった。
ことを証明するため、いわゆるドープ化ライブラリー(doped library)実験を
行なった。特異的ファージを大過剰の非特異的ファージと混合し、特異的抗原に
対する3ラウンドのパニングを行なった。各ラウンド後に特異的ファージの富化
を測定した。pMorphX7-LHCベクターにおいてHuCAL scFvs hag2およびMacI-5
に関して分析を行なった。
pMorphX7-hag2-LHCパニング)および105:1(pMorphX7-MacI-5-LHCパニング
)の割合で混合した。それぞれhag2およびMacI-5特異的抗原に対して3ラウンド
のパニングを行なった。標準的手順によってファージを調製し、PBSTM(P
BS、5%脱脂粉乳、0.1%ツイーン20)と1:1混合することによってプ
レブロックし、室温で2時間インキュベーションした。Nunc Maxisorp マイクロ
タイタープレート(#442404)のウェルを、4℃で一晩、PBS中5μg/ウェ
ルの濃度の特異的抗原N1-hag(およびBSA)でコーティングし、次いでPB
SM(PBS、5%脱脂粉乳)400μLで室温にて2時間ブロックした。最初
のラウンドでは、ウェル当たり1011のプレブロックされたファージをウェル
に加え、マイクロタイタープレートシェーカー上で、室温にて1時間インキュベ
ーションした。ファージ溶液を除去し、ウェルをPBST(PBS、0.05%
ツイーン20)で3回、PBSで3回洗浄した。結合したファージを標準的なプ
ロトコルにしたがって100mMトリエチルアミンで溶出させ、TG1細胞の感
染に用いた。さらに、ウェルに加えたTG1の直接感染によって、残りのファー
ジを溶出させた。特異的抗原に対するパニングの各ラウンド後、少なくとも46
個の独立した感染細胞をPCRによって分析することにより、非特異的ファージ
に対する特異的ファージの割合を測定した。標準的なプロトコルにしたがい、鋳
型のソースとして単一のコロニーを用い、プライマーとして各scFvのVH
CDR3およびVL CDR3に対して特異的なオリゴヌクレオチドを用いてP
CRを行った。3ラウンドのパニング後、特異的クローンは、pMorphX7-hag2-LH
Cパニングに関しては約4%(分析された93クローンのうち4個)に富化され
、pMorphX7-MacI-5-LHCパニングに関しては約90%(分析された91クローン
のうち82個)に富化された。
粒子の表面上における(ポリ)ペプチド/タンパク質の表示 実施例2.1:scFvのディスプレー 上記実施例1は、機能的scFvがジスルフィド結合により非操作ファージ上
にディスプレーされ得ることを示す。この系を、例えばファージコートタンパク
質上の露出したシステインを操作することにより、さらに改良することができる
。1つの候補となるファージコートタンパク質は、プロテインIII(pIII
)であり、これはN1、N2およびpIIICTの3つのドメインからなる。不
対のシステイン残基が位置する可能性のある部位は、ドメイン間のリンカー領域
か、そのドメインまたは先端欠失型のpIIIであるpIIICTの暴露したN
末端である。更なる例は、システインが例えば全長タンパク質のN末端に連結し
得るファージコートタンパク質IX(pIX)である。原則として、そのような
操作されたタンパク質の発現のためのカセットを、scFvを生じるベクター上
(1−ベクター系)か、または別のベクター上(2−ベクター系)に配置するこ
とができる。
た実験を記載する。これらのタンパク質を同じ細菌細胞において、ファージミド
(pMorph18-C-gIII-scFv-LHC誘導体;1−ベクター系)または別のプラスミド(
pBR322-C-gIIIまたはpUC19-C-gIIIおよび誘導体;2−ベクター系)から、sc
Fvとともに同時発現させた。
築 2−ベクター系のためのファージコートタンパク質発現カセットを以下のとお
り構築した:末端に固有NdeIおよびHindIII制限部位によりつないだ
2つの異なる発現カセットを作製し、完全長の成熟pIII(C−gIII)の
N1ドメインの暴露したN末端または先端欠失型タンパク質のpIIICTドメ
インのN末端(タンパク質pIIIのアミノ酸216〜406;C−gIIIC
T)(図6b+c))で不対のシステイン残基を位置させた。両方の発現カセッ
トをlacプロモーター/オペレーター領域の制御下にあり、シグナル配列om
pA、アミノ酸DYCDIEFおよびpIIIまたはpIIICT ORF(表
3に示された完全アミノ酸配列を含む)を含んでなる。修飾されたpIIIタン
パク質を発現するプラスミドは、これらNdeI−HindIIIカセットをプ
ラスミドpBR322およびpUC19へ、それぞれ固有NdeIおよびHin d IIIまたはXbaIおよびHindIII部位により挿入することによって
得た。一例として、pBR−C−gIIIのベクターマップを図6aに示す。得
られたプラスミド、pBR−C−gIII、pBR−C−gIIICT、pUC
−C−gIIIおよびpUC−C−gIIICTを、修飾されたscFvを発現
するpMorphX7-LHCファージミド(実施例1)によりE. coli TG1へ同時トランス
フェクションし、両抗生物質マーカーについて選択した。
修飾されたscFvを、lacプロモーター/オペレーター領域の制御下でジシスト
ロン(dicistronic)ファージミドから発現させた。第1の発現カセットは、シ
グナル配列ompA、アミノ酸DYCDIEFおよび各ファージコートタンパク
質のORFまたはその一部を含んでなる。不対のシステイン残基を完全長の成熟
pIII(C−gIII)のN1ドメインの露出したN末端、先端欠失型のプロ
テインIII(タンパク質pIIIのアミノ酸216〜406;C−gIIIC
T)のN末端およびタンパク質IXのN末端(C−gIX)のそれぞれに連結し
た(アミン酸配列を表4に示す)。第2の発現カセットは、phoAシグナル配
列、各scFvのORF、短いリンカー(PGGSG)、6×ヒスチジンタグ(
6His; Hochuli et al., 1988)および1個のシステイン残基(pMorphX7-LHC、
表1参照)を含む。修飾された完全長のpIII並びに修飾されたscFvha
g2をコードするpMorph18-C-gIII-hag2-LHCの完全なベクター配列並びに各ベク
ターマップを図7a+bに示す。異なるファージコートタンパク質は、、scF
vの3’末端に存在する第2のEcoRI部位のために、3フラグメント法にお
いてEcoRIおよびStuIにより交換することができる。異なる操作された
scFvを固有MfeIおよびHindIII部位によりクローニングすること
ができる。このベクターの誘導体pMorph20-C-gIII-hag2-LHCは、固有EcoRI 部位
をscFvの3’末端に含んでいるが、第2の部位(ompA シグナル配列とgIII ORF
の間)がサイレントなPCR突然変異誘発により削除されている。この構築物は、
固有SphIおよびEcoRI部位によりscFvまたはscFvプールのクローニング
を可能にする。
準的なプロトコル(Kay et al., 1996)にしたがって調製することができる。ヘ
ルパーファージタンパク質に加え、操作したファージコートタンパク質および可
溶性の修飾されたscFvを、上記の1−ベクター系または2−ベクター系から
同時発現させた。ジスルフィド結合によりscFvsが操作したファージコートタン
パク質に結合し、ファージ粒子に取りこまれることを実証するために、scFvをデ
ィスプレイしているファージを、非還元的および還元的条件下でSDS PAGEに付し
た。ウェスタンブロット分析を抗-pIIIおよび抗-Flag M1抗血清に対して行なっ
た。
, 1996)を用いて調製した。5mM DTT添加またはDTT無添加のPBS中(それぞれ還
元的および非還元的条件)でファージを室温にて30分間プレインキュベーショ
ンした後、DTTまたはβ−メルカプトエタノールのような還元剤を含まないSDS添
加緩衝液を加えた。レーンあたり、1〜5×1010のファージ4〜15% SDS
PAGE(BioRad)に付し、PVDFメンブランにブロットした。抗-pIIIウェスタンブ
ロットについては、メンブランをMPBST(PBS buffer containing 5% milk powd
erおよび0.05% Tween20)中でブロックし、1次抗体としてマウス抗-pIII(1
:250希釈;Mobitec)、2次抗体として抗マウス-IgG-APコンジュゲート(1
:10000希釈;SIGMA)および基質としてBCIP/NPT タブレット(SIGMA)を
用いて発色させた。抗-Flag M1ウェスタンブロットについては、メンブランをMT
BST-CaCl2(5%ミルク粉末、0.05%ツイーン20および1mM CaCl2を含むTB
S緩衝液)中でブロックし、1次抗体としてマウス抗-Flag M1(1:5000希
釈;Sigma)、2次抗体として抗マウス-IgG-APコンジュゲート(1:10000
希釈;SIGMA)および基質としてBCIP/NPT タブレット(SIGMA)を用いて発色さ
せた。
的バンドを、1−ベクター系および2−ベクター系の両方について示すことがで
きた。このシグナルは、非還元的条件下でのみ認められ、DTT下では現れず、
pIIIおよびscFvがジスルフィド結合(scFv−S−S−pIII)に
よって結合していることを示すものである。2−ベクター系の一例として、scFv
MacI−5についての抗-Flag M1および抗-pIII ウェスタンブロットを図8に示す
。更なるシステインを有しないscFv(pMorph7x-MacI-5-LH)を発現するとき
、ファージを通過する遊離のscFvのみを抗-Flag M1ウェスタンブロットにおいて
検出することができる(レーン8、図8A)。更なるシステインがscFvに付加さ
れているとき(pMorphX7-MacI-5-LHC)、それらのバンドはほとんど認めること
ができず、scFvダイマー(scFv-S-S-scFvおよび/または(scFv-SH)2)(およ
び未知のさらなるバンド(scFv-S-SX))の高さに移動するバンドが現れる(レ
ーン7、図8A)。操作したscFvが操作したさらなるシステインをN末端に
含むpIII(pMorphX7-MacI-5-LHCおよびpBR-C-gIII)とともに同時発現するとき
、シグナルはscFv−pIIIヘテロ二量体(scFv-S-S-pIII)に対応する分
子量へシフトする(レーン6、図8A)。予想通り、同様の数のファージ粒子を
各レーンに加えたにもかかわらず、非操作のscFvが操作されたpIIIとともに同時
発現したとき(pMorphX7-MacI-5-LHおよびpBR-C-gIII)、このscFv-S-S-pIIIシ
グナルは認められなかった(レーン5、図8A)。還元剤の存在下では、支配的
なシグナルは、すべての発現系について、遊離のscFvからのものであった(
レーン1〜4、図8A)。抗-pIII ウェスタンブロットでは、還元的および非還
元的条件下の両方で、すべての発現系について、遊離のプロテインIII(pIII
-SH および/またはpIII)が認められた(レーン1〜8、図8B)。ジスルフィ
ド結合したプロテインIII二量体(pIII-S-S-pIII)について予想された高さ
に移動する特異的なバンドは、操作したプロテインIIIが発現したとき、非還
元的条件下でのみ検出できた(図8Bのレーン5および6)。操作されたscF
vおよび操作されたプロテインIIIが同時発現したときのみ、ジスルフィド結
合したプロテインIII二量体に加え、ジスルフィド結合したscFvおよびプ
ロテインIII(scFv-S-S-pIII)の高さに移動した更なるバンドが現れた(レ
ーン6、図8B)。このバンドは、抗-Flag M1ウェスタンで検出され(レーン6
、図8A参照)、DTT感受性である(レーン2、図8A参照)scFv-S-S-pIIIシグ
ナルのサイズに対応する。ジスルフィド結合したscFvおよびプロテインII
Iの高さに移動し、抗-Flag M1および抗-pIII抗血清の両方により検出されたD
TT感受性のバンドも、操作されたscFvおよび操作されたpIIIが同じフ
ァージミド(pMorph18-C-pIII-scFv-LHC)から同時発現したときに観察された。
この1−ベクター系の一例として、scFv hag2については抗-Flag M1および抗-pI
IIウェスタンブロットを、およびscFvs AB1.1およびMacI−5については抗-pIII
ウェスタンブロットを、図9Aおよび9Bにそれぞれ示す。
、ファージELISAを行った。HuCAL scFv MacI-5 および hag2 に関して分析
を行った。2ベクター系では、pMorphX7-LHC をそれぞれ pBR-C-gIII, pBR-C-gI
IICT, pUC-C-gIII および pUC-C-gIIICT とともに同時トランスフォームした。
3個の異なる1ベクター構築体、すなわち pMorph18-C-gIII-scFv-LHC, pMorph1
8-C-gIIICT-scFv-LHC および pMorph18-C-gIX-scFv-LHC を分析した。scFv
がジスルフィド結合によって、操作されたファージコートタンパク質に結合する
ことを示すため、非還元条件および還元条件下の両方でファージELISAを行
った。
、ファージ力価を測定した(Kay et al., 1996)。PBS中5μg/ウェル量の特
異的抗原またはコントロール抗原(BSA, Sigma #A7906)を、4℃で12時間、Nun
c Maxisorp ミクロタイタープレート (# 442404) にコーティングし、5%脱脂
粉乳を含むPBSで2時間ブロックした。可能であれば、ファージを2.5%脱
脂粉乳、0.05%ツイーン20および5mM DTTを含むPBS中、室温で
2時間プレインキュベートし、その後、抗原でコーティングされたELISAウ
ェルにウェル当たり6.4×106〜1×1011ファージの濃度範囲で適用し
た。室温(RT)で1時間結合させた後、非特異的に結合したファージを、0.
05%ツイーン20を含むPBSで洗浄して除き、結合したファージを抗−M1
3−HRPコンジュゲート(Amersham Pharmacia Biotech #27-9421-01)とBMブ
ルー可溶性物質(BM blue soluble、Boehringer Mannheim #1484281)を用いるE
LISAにおいて検出した。370nmでの吸光度を測定した。特異的抗原を用
いて得られたELISAシグナルをコントロール抗原を用いて得られたシグナル
と比較した。scFvを表示しているファージの抗原への特異的結合は1ベクタ
ー形式における C-gIII, C-gIIICT および C-gIX 構築体に関して示された。ま
た、C-gIII および C-gIIICT を試験し、両2ベクター系において働くことが示
された。このようなscFvに関する4つのELISAの例としてMacI−5
を図10〜13に示す。ファージコートタンパク質がシステイン残基の追加によ
って操作されているすべての場合で、ELISAシグナルは、scFvのみが追
加のシステインを保持している pMorphX7-LHC シグナルと比べて有意に増加して
いる。プレインキュベーション時、抗原結合前に5mM DTTをファージに加
えると、全3個の操作されたファージコート構築体および未操作(non-engineer
ed)pMorphX7-LHC ファージに関してELISAシグナルはほとんどバックグラ
ウンドレベルにまで減少したが、DTTは慣用的ディスプレーファージ(pMorph
13;図13)に対しては重大な影響を与えなかった。このことは、未操作および
操作されたファージの両方に関して、ジスルフィド結合は、ファージに対するs
cFvの機能的表示に本質的であり、したがってscFvを表示しているファー
ジが抗原と特異的に結合するのに本質的であることを示す。
操作されたファージの富化(enrichment) scFvを表示する操作されたファージを特異的抗原に対して富化できること
を証明するため、「ドープ化ライブラリー」実験を行った:特異的ファージを大
過剰の非特異的ファージと混合し、特異的抗原に対する3ラウンドのパニングを
行った。各ラウンド後に特異的ファージの富化を測定した。pMorph18-C-gIII-sc
Fv-LHC 1ベクター系において2個の HuCAL scFv hag2 および MacI-5 に関して
分析を行った。
ージを1:105(pMorph18-C-gIII-hag2-LHC パニング)および105:1(pMor
ph18-C-gIII-MacI-5-LHC パニング)の割合で混合した。それぞれhag2および
MacI−5特異的抗原に対して3ラウンドのパニングを行った。標準的手順に
よってファージを製造し、PBSTM(PBS、5%脱脂粉乳、0.1%ツイー
ン20)と1:1混合することによってプレブロックし、室温で2時間インキュ
ベートした。Nunc Maxisorp プレート (#442404)のウェルを、4℃で一晩、PB
S中5μg/ウェルの濃度の特異的抗原(およびBSA)でコーティングし、次
いで室温で2時間、PBSM(PBS、5%脱脂粉乳)400μLでブロックし
た。第一ラウンドでは、ウェル当たり1010のプレブロックされたファージを
適用し、ミクロタイタープレートシェーカー上、室温で1時間インキュベートし
た。ファージ溶液を除去し、ウェルをPBST(PBS、0.05%ツイーン2
0)で3回、PBSで3回洗浄した。結合したファージを標準的プロトコルにし
たがって100mMトリエチルアミンで溶出させ、TG1細胞の感染に用いた。
さらに、ウェルに加えられたTG1細胞の直接感染によって、残りのファージを
溶出させた。特異的抗原に対するパニングの各ラウンド後、少なくとも91個の
独立した感染細胞をPCRによって分析し、非特異的ファージに対する特異的フ
ァージの割合を測定した。標準的プロトコルにしたがい、鋳型のソースとして単
一のコロニーを用い、プライマーとして各scFvのVH CDR3およびVL
CDR3に対して特異的なオリゴヌクレオチドを用いてPCRを行った。2ラウ
ンドのパニング後、pMorph18-C-gIII-hag2-LHC パニングに関しては約0%(分
析された93クローンのうち0個)の陽性クローンが得られ、pMorph18-C-gIII-
MacI-5-LHC パニングに関しては約3%(分析された91クローンのうち3個)
の陽性クローンが得られた。3ラウンドのパニング後、特異的クローンは、pMor
ph18-C-gIII-hag2-LHC パニングに関しては約79%(分析された117クロー
ンのうち92個)に富化され、pMorph18-C-gIII-MacI-5-LHC パニングに関して
は約100%(分析された229クローンのうち229個)に富化された。
ジの富化 scFvを表示する操作されたファージを種々のプール(diverse pool)から
選択できることを証明するため、プレ選択されたライブラリーのパニングを行っ
た。1ラウンドの慣用的パニング後のプールを操作された1ベクター形式へサブ
クローニングし、さらに3ラウンドまでパニングを継続した(cys−ディスプ
レーパニング)。
アミノ酸1〜454)+M2−Flagおよび6×ヒスチジンタグを含むアミノ
酸 CGRDYKDDDKHHHHHHを含むICAM1、(ii)N末端に追加のメチオニン残
基+C末端に短いリンカー(N1)を有するファージM13の成熟遺伝子III
タンパク質のaa1〜82を含み、ヒトCR−3α鎖(SWISS−PROTエ
ントリーP11215)のアミノ酸149〜353を含むポリペプチド+6×ヒ
スチジンタグを含むC末端配列 IEGRHHHHHH と融合されたN1−MacI、(i
ii)ヒトNFκB p50のアミノ酸2〜366+6×ヒスチジンタグを含む
アミノ酸 EFSHHHHHH と融合された、N1を含むN1−Np50。N1−Mac
IおよびN1−Np50用の発現ベクターはベクターpTFT74(Freund et a
l., 1993) に基づくものである(pTFT74-N1-hag-HIPM の完全ベクター配列を図2
に示す)。発現、精製および再フォールディングは Krebber, 1996; Krebber ら,
1997 に記載されるように行った。
uCAL-scFv (WO 97/08320; Knappik et al., 2000)の慣用的パニングを行った。
簡単には、Maxisorp ミクロタイタープレート(Nunc; #442404)のウェルを、PB
Sに溶解したそれぞれの抗原でコーティングし、PBS中の5%脱脂粉乳でブロ
ックした。1〜5×1012 HuCAL-scFv ファージを20℃で1時間加えた。P
BST(PBS、0.05%ツイーン20)およびPBSで数回洗浄する工程後
、結合したファージを100mM トリエチルアミンまたは100mMグリシン
pH2.2で溶出させ、すぐに1M トリス/HCl pH7.0で中和し、TG
1細胞の感染に用いた。さらに、残りのファージを、ウェルに加えられたTG1
細胞の直接感染によって溶出させた。N1−Np50に対するパニングは完全 H
uCAL-scFv ライブラリー(組み合わせられたκおよびλプール)を用い、N1−
MacIに対するパニングでは、κおよびλ軽鎖プールは分離されたままであっ
た。ICAM1に対して、HuCAL-scFv のλ軽鎖部分の1ラウンドの慣用的パニ
ングを行い、次いで選択された重鎖をλ軽鎖の完全ライブラリーと再び組み合わ
せた。得られた軽鎖の最適化ライブラリーは1.4×107の多様性(diversit
y)を有していた。
クター pMorph20-C-gIII-scFv-LHC(1ベクター形式)にサブクローニングした
。次いで、3ラウンドのcys−ディスプレーパニングを行った。ファージを標
準的手法によって調製し、PBSTM(PBS、5%脱脂粉乳、0.1%ツイー
ン20)と1:1混合してプレブロックし、室温で2時間インキュベートした。
Nunc Maxisorp プレート (#442404) のウェルを、4℃で一晩、PBS中5μg
/ウェルの濃度の特異的抗原でコーティングし、次いで室温で2時間、PBSM
(PBS、5%脱脂粉乳)400μLでブロックした。cys−ディスプレーパ
ニングの各ラウンドでは、ウェル当たり1×1010〜4.5×1011の範囲
の、プレブロックされたファージを適用し、ミクロタイタープレートシェーカー
上、室温で1時間インキュベートした。ファージ溶液を除去し、ウェルを高スト
リンジェンシーのPBST(PBS、0.05%ツイーン20)およびPBSで
洗浄した。第一ラウンドは、PBSTおよびPBSでそれぞれ、3×すばやく、
2×5分間洗浄し、第二ラウンドは、PBSTおよびPBSでそれぞれ、1×す
ばやく、4×5分間洗浄し、第三ラウンドは、PBSTおよびPBSでそれぞれ
、10×すばやく、5×5分間洗浄した。標準的プロトコルにしたがって、結合
したファージを100mMトリエチルアミンで溶出させ、TG1細胞の感染に用
いた。さらに、残りのファージを、ウェルに加えられたTG1細胞の直接感染に
よって溶出(eluted)させた。
定した。N1−MacI、N1−Np50およびICAM−Strep(成熟I
CAM1のアミノ酸1〜455+StrepタグIIを含有する SAWSHPQFEK を
含む)をそれぞれ抗原として用いた。大量(高速)発現を確実にするために、選
択されたscFvを発現ベクター pMorphX7-FS(表1)にサブクローニングした
。サブクローニングは二工程で行った。第一に、pMorph20-C-gIII-scFv-LHC か
らAflIIとEcoRIを介してscFv断片を単離し、次いでこの断片をS
phIで再消化し、EcoRI/SphIで消化された pMorphX7-FS ベクター
にクローニングした。この手法により、ベクター pMorph20-C-gIII-scFv-LHC 由
来のscFvのみがサブクローニングされ、慣用のディスプレーまたは発現ベク
ター由来のscFvの混入が確実に排除される。標準的手法にしたがい、scF
vの発現およびその、それぞれの抗原に対するELISAにおける試験を行った
。ELISAにおいてバックグラウンドに対し、少なくとも3倍高いシグナルを
示したクローンを陽性であると考えた。この結果を表5にまとめる。選択された
scFvがその抗原に強く、特異的に結合することを証明するために、2ラウン
ドのcys−ディスプレーパニング後のいくつかの陽性クローンを選択し、6個
の種々の抗原に対する特異性ELISAにおいて4回再試験した(図14および
15)。抗原特異的結合物の富化が明らかに示された。N1−MacI、N1−
Np50およびICAM1に対する、プレ選択されたプールの2ラウンドのcy
s−ディスプレーパニング後には、試験されたクローンの80%〜97%がEL
ISAにおいて陽性であった。いくつかの選択されたscFvの親和性をBia
coreにおいて測定し、1nM〜2.2μMの範囲のKd値が測定された。こ
れらの結果は、並行して行われたそれぞれのプールの慣用的パニングにおいて得
られた富化率および親和性と同様であった。いくつかのscFvはcys−ディ
スプレーおよび慣用のパニングを介して独立して選択された。
する場合、所望の標的と結合したファージをどのように最良に回収するかという
課題が残っている。通常、これは、pH勾配または塩濃度勾配を用いるか、ある
いは可溶性標的を用いて特異的に溶出させることによる、適当なバッファーでの
溶出によって達成される。しかし、標的に対して高い親和性で結合する最も興味
深い結合物はこのアプローチによって失われるかもしれない。操作されたcys
−ディスプレーファージを用いる場合、標的と特異的バクテリオファージの複合
体を還元剤で処理、例えばDTTとインキュベートし、scFvとファージコー
トタンパク質のジスルフィド結合を開裂させ、特異的バクテリオファージ粒子を
回収できる。
ルのパニングを行った。100mM トリエチルアミンを用いる標準的プロトコ
ルにしたがい、そして残りのファージによってTG1細胞を直接感染させるか、
あるいはウェルをpH8.0のトリスバッファー中、20mM DTTと10分
間インキュベートすることによってファージを溶出させた。パニングの各ラウン
ド後に、上記の二工程手法にしたがって、選択されたscFvのプールを発現ベ
クター pMorphX7-FS にサブクローニングし、N1−MacI特異的scFvの
数をELISAにおいて測定した。選択されたscFvがその抗原に強く、特異
的に結合することを証明するために、いくつかの陽性クローンを選択し、特異性
ELISAにおいて3回再試験した。両溶出手法に関して、抗原特異的結合物の
富化が明らかに示された。MacIκ−プールおよびMacIλ−プールの2ラ
ウンドのパニング後、慣用の溶出と比べて、それぞれ2倍および5倍多くのEL
ISA陽性クローンが還元剤での溶出時に得られた。
たファージに表示され得ることを示す。以下では、Fabに関しても同じこと真
実であることを示す実験を記載する。システインをFab抗体断片の種々の位置
において操作した。これらのFabは、2ベクター系に基づく、操作された完全
長pIIIとともに同一細菌細胞内で発現された。
下、ジシストロンファージミド(dicistronic phagemid)から発現した。第一の
発現カセットはシグナル配列ompAおよび軽鎖の可変および不変ドメインを含
み、第二の発現カセットはシグナル配列phoAおよび重鎖の可変および不変ド
メインを含む。重鎖および軽鎖はジスルフィド結合によって連結されていない。
操作されたシステインを含むモジュールは軽鎖または重鎖のC末端に位置してい
た。モジュールのアミノ酸組成が異なるいくつかの構築体を比較し、これを表6
にまとめる。例として、修飾されたFab MacI−5をコードする pMorphX1
0-Fab-VL-LHC-VH-FS の完全ベクター配列およびそのベクターマップを図16a
+bに示す。
-gIII はすでに上に記載した。その発現カセットは、ラクトースプロモーター/
オペレーター領域の制御下にシグナル配列ompA、アミノ酸 DYCDIEF および
pIII ORFを含む(表3、図6)。別法では、プラスミド pBAD-SS-C-gIII
を用いた。ここにその発現カセットは、アラビノースプロモーター/オペレー
ター領域の制御下にpIIIのシグナル配列、アミノ酸 TMACDIEF およびpII
I ORFを含んでいる(表3)。pBAD-SS-C-gIII 構築時に、操作されたシステ
イン+pIIIをコードする断片を pUC-C-gIII からPCRによって増幅し、制
限部位NcoIおよびHindIIIを導入し、市販のベクター pBAD/gIII A (
Invitrogen) にクローニングした。プラスミド pBR-C-gIII または pBAD-SS-C-g
III を、修飾されたFabを発現するそれぞれの pMorphX10-Fab ファージミド
とともに、両抗生物質マーカーに関して選択された大腸菌TG1内へトランスフ
ォームした。
0)由来の3個の異なるFabすべてを用いて、操作されたファージへのFabの
表示を評価した。HuCAL VHおよびVL共通(コンセンサス)遺伝子(WO
97/08320に記載されている)およびFabのCDR3配列を表2に示す。Fab
MacI−5は、上記のscFv MacI−5から誘導され、Fab形式に変
換された(pMorphX10-Fab-MacI5-VL-LHC-VH-FS の完全ベクターマップは図16
aに示す)。Fab MacI−A8およびICAM1−C8は HuCAL-Fab ライ
ブラリーの1つから直接単離した。N末端メチオニン、ヒトCR−3α鎖(SW
ISS−PROTエントリーP11215)のアミノ酸149〜353および、
StrepタグIIを含むアミノ酸 SAWSHPQFEK (Schmidt et al., 1996) を含
む抗原MacI−Strepに対してクローンMacI−A8を選択した。発現
および精製は Schmidt & Skerra (1994) にしたがって行った。ELISA用の
対応する抗原としてN1−MacIを用いた。N1−MacIは上に記載され、
N−末端メチオニン、ファージM13の成熟遺伝子IIIタンパク質のアミノ酸
1〜82+短いリンカー(N1)、ヒトCR−3α鎖(SWISS−PROTエ
ントリーP11215)のアミノ酸149〜353および、6×ヒスチジンタグ
を含むアミノ酸 IEGRHHHHHH を含む。成熟ICAM1の細胞外部分(アミノ酸1
〜454)+M2−Flagおよび6×ヒスチジンタグを含有するアミノ酸 CGR DYKDDDK HHHHHH を含む上記抗原ICAM1に対してクローンICAM1−C8を
選択した。同一の抗原をELISAアッセイおよびドープ化ライブラリーの実験
に用いた。
れることを証明するために、それぞれのファージを、非還元および還元条件下、
SDS PAGEで電気泳動した。それぞれpIII、重鎖、λ軽鎖およびκ軽
鎖を検出する抗体を用いてウエスタンブロット分析を行った。表6に記載される
すべての構築体を分析し、例として pMorphX10-ICAM1C8-VL-LHC-VH-FS + pBAD-
SS-C-gIII および pMorphX10-MacIA8-VL-LHC-VH-MS + pBAD-SS-C-gIII に関す
る結果を図17および18に示す。
13を用いてファージを生産した。ヘルパーファージタンパク質に加えて、操作
されたファージコートタンパク質および可溶性修飾Fabを2ベクター系から同
時に発現した。ファージを20mM DTTを含むか、あるいは含まないPBS
(それぞれ還元および非還元条件)中、室温で1時間プレインキュベートし、次
いで還元剤、例えばDTTまたはβ−メルカプトエタノールを欠いているSDS
添加バッファーを加えた。レーン当たり1×1010ファージを12% SDS
PAGE(BioRad)で電気泳動し、ニトロセルロース膜にブロットした(Schleic
her & Schuell)。抗−pIIIウエスタンブロットでは、この膜をMTBST(
5%粉乳および0.05%ツイーン20を含む50mMトリスバッファーpH7
.4)中でブロックし、一次抗体としてマウス抗−pIII(1:250希釈;
Mobitec)、二次抗体として抗−マウス−IgG−HRPコンジュゲート(1:
5000希釈;SIGMA)および基質としてBMブルーPOD沈殿(Roche #1442066
)を用いて展開した。重鎖、κ軽鎖およびλ軽鎖の検出では、一次抗体、抗−F
d(1:5000希釈;The binding site PC075)、抗−ヒトκ(1:5000
希釈;Sigma K-4377)および抗−ヒトλ(1:500希釈、Sigma L-6522)をそ
れぞれ用いた。
の発現系に対して遊離のタンパク質III(SH−pIIIおよび/またはpI
II)を検出できる(図17および18)。操作されたFabおよび操作された
タンパク質IIIの両方を同時発現させる場合、軽鎖とタンパク質IIIのヘテ
ロ二量体(VL-CL-SS-pIII)のレベルでのシグナル移動は非還元条件下で出現した
。さらに、ジスルフィド結合されたタンパク質III二量体(pIII−SS−
pIII)に関して予測されるレベルでのバンドの移動が見られる(レーン11
および12、図17、18)。サンプルをDTTで処理した場合(レーン5およ
び6、図17および18)、または修飾されたFabを未操作PIIIと同時発
現した場合(レーン3、4、9および10、図17および18)、ヘテロおよび
ホモ二量体は両方とも消失した。軽鎖が完全長pIIIと連結されている場合の
ヘテロ二量体は、非還元ゲル中、抗−軽鎖抗体を用いて検出できたが、還元条件
下では不存在であった。さらに軽鎖のホモ二量体(VL-CL-SS-VL-CL)に関して予測
されるレベルでのバンドの移動は検出可能であった(データは示していない)。
表6に記載されるすべての構築体に関して同様の結果が得られ、操作されたpI
IIを供給するベクター pBR-C-gIII と pBAD-SS-C-gIII 間の有意な相違点は検
出できなかった(データは示していない)。
、ファージELISAを行った。分析は HuCAL Fab MacI-5, MacI-A8 および I
CAM1-C8 に関して行った。Fabでのシステインの位置が異なっているすべての
形式を比較した(表6)。Fabがジスルフィド結合を介して操作されたファー
ジコートタンパク質に結合していることを示すために、非還元および還元の両条
件下でファージELISAを行った。
同時トランスフォーミングし、標準的条件(Kay et al., 1996)下でファージ生産
を行った。慣用的Fabディスプレーファージ (pMorph18-Fab) を陽性コントロ
ールとして用い、未操作Fab発現用のファージミド発現ベクター(pMorphX9-Fa
b-FS)を陰性コントロールとして用いた。特異的抗原またはコントロール抗原(BS
A, Sigma #A7906)を、4℃で12時間、PBS中5μg/ウェル量で Nunc Maxi
sorp ミクロタイタープレート (# 442404) にコーティングし、5%脱脂粉乳、
0.05%ツイーン20を含むPBSで1時間ブロックした。可能であれば、フ
ァージを、室温で1時間、5%脱脂粉乳、0.05%ツイーン20および10m
M DTTを含むPBS中でプレインキュベートし、その後、抗原でコーティン
グされたELISAウェルに、ウェル当たり1×108〜1×1010ファージ
の濃度範囲で適用した。室温で1時間結合した後、非特異的に結合したファージ
を0.05%ツイーン20を含むPBSおよびPBSで洗浄して除いた。抗−M
13−HRPコンジュゲート(Amersham Pharmacia Biotech #27-9421-01)および
BMブルー可溶性物質(Roche #1484281)を用いるELISAによって結合したフ
ァージを検出した。370nmでの吸光度を測定した。特異的抗原を用いて得ら
れたELISAシグナルをコントロールを用いて得られたシグナルと比較した。
3個までの独立したファージ調製物を分析し、平均値を図19〜22に示す。
特異的結合を示すことができた(図19〜21、レーン1〜4)。Fab Ma
cI−5に関しては、4個の形式間に有意な相違は検出できず(図19)、構築
体 pMorphX10-Fab-VL-LHC-VH-FS は Fab MacI-A8 および ICAM1-C8 に対して最
良の結果を再現的に示した(図20および21)。プレインキュベーション工程
時、抗原結合前に10mM DTTをファージに加えると、すべてのcys−デ
ィスプレーファージに関してELISAシグナルはほとんどバックグラウンドレ
ベルにまで減少したが、DTTは慣用的ディスプレーファージ(pMorph18-Fab)に
対しては重大な影響を示さなかった(Fab MacI-5 に関して図22に示す)。こ
れはジスルフィド結合がファージへのFabの機能的表示、つまりFabを表示
しているファージが抗原と特異的に結合するために本質的であることを示す。
示すために、「ドープ化ライブラリー」実験を行った:特異的ファージを大過剰
の非特異的ファージと混合し、特異的抗原に対する3ラウンドのパニングを行っ
た。特異的ファージに関する富化は各ラウンド後に測定した。分析は2ベクター
系 pMorphX10-Fab-VL-LHC-VH-FS + pBAD-SS-C-gIII において HuCAL Fab ICAM1
-C8 に関して行った。
合で混合した。ICAM1抗原に対して3ラウンドのパニングを行った。ファー
ジを標準的手法によって製造し、PBSTM(PBS、5%脱脂粉乳、0.1%
ツイーン20)と1:1混合してプレブロックし、室温で2時間インキュベート
した。Nunc Maxisorp プレート (#442404) のウェルを、4℃で一晩、PBS中
5μg/ウェルの濃度の特異的抗原でコーティングし、次いで室温で2時間、P
BSM(PBS、5%脱脂粉乳)400μLでブロックした。第一ラウンドでは
、ウェル当たり、プレブロックされた1011ファージを適用し、ミクロタイタ
ープレートシェーカー上、室温で1時間インキュベートした。ファージ溶液を除
去し、ウェルをPBSTで3回(PBS、0.05%ツイーン20;1×すばや
く、2× 5分間)、PBSで3回(1×すばやく、2× 5分間)洗浄した。標
準的プロトコルにしたがい、結合したファージを100mMトリエチルアミンで
溶出させた。さらに、残りのファージを、ウェルに加えられた細胞の直接感染に
よって溶出させた。pBAD-SS-C-gIII を宿すTG1細胞の直接感染は十分に効率
的ではなかったので、溶出されたファージをTG1細胞の感染に用い、増幅し、
次いで pBAD-SS-C-gIII を宿すTG1細胞の感染に用いた。したがって、2ベク
ター系を復帰(restore)させ、次のラウンドのパニングを行った。ファージE
LISAおよびWBに関して、操作されたpIIIの発現用の2つのプラスミド
(pBR-C-gIII および pBAD-SS-C-gIII)間の相違は観察されず、pBR-C-gIII を宿
すTG1細胞の感染は pBAD-SS-C-gIII を宿すTG1細胞の感染ほど効率的では
なかった。パニングの各ラウンド後、少なくとも92個の独立した感染細胞をP
CRによって分析し、非特異的ファージに対する特異的ファージの割合を測定し
た。標準的プロトコルにしたがい、単一のコロニーを鋳型のソースとして用い、
λ軽鎖(フレームワーク4のプライム化)、κ軽鎖(フレームワーク3のプライ
ム化)およびFab断片の上流のベクター配列(市販のM13−revプライマ
ー、NEB)に対する特異的オリゴヌクレオチドをプライマーとして用いてPC
Rを行った。λFab(ICAM1−C8)に対しては約420bp長の断片が
予測され、κFab(MacI−A8)に対しては290bpが予測された。2
ラウンドのパニング後には、61%の陽性クローン(分析された93クローンの
うち57)が得られ、第三ラウンド後には、これは100%(分析された92ク
ローン中92)に富化できた。
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.
よび pMorphX7-hag2-LHC のEcoRIおよびHindIII部位間のORFモ
ジュールのアミノ酸配列
質のアミノ酸配列
翻訳文中では下線)で示す。 野生型ファージコートタンパク質の配列は下線で示す。
ージコートタンパク質のアミノ酸配列
翻訳文中では下線)で示す。 野生型ファージコートタンパク質の配列は下線で示す。
pMorphX7-MacI5-LH 由来のファージを生産し、5mM DTTを含む(+DTT
)か、あるいはDTTを含まないPBSTM中でプレインキュベートした。5μ
g/ウェルの特異的抗原(MacI, 暗カラム)および非特異的コントロール抗原(B
SA、明カラム)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイタープレートにコーティ
ングし、それぞれ1×1010ファージ/ウェルとインキュベートした。結合し
たファージを抗−M13−HRPコンジュゲートおよびBMブルー可溶性基質に
よって検出した。慣用のファージディスプレーベクター pMorph13-MacI5 由来の
ファージをコントロールとして用いた(3×107ファージ/ウェル)。実験の
詳細は実施例1に記載する。
MorphX7-hag2-LH 由来のファージを生産し、5mM DTTを含む(+DTT)
か、あるいはDTTを含まないPBSTM中でプレインキュベートした。5μg
/ウェルの特異的抗原(N1−hag、 暗カラム)および非特異的コントロール
抗原(BSA、明カラム)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイタープレートに
コーティングし、それぞれ1×1010ファージ/ウェルとインキュベートした
。結合したファージを抗−M13−HRPコンジュゲートおよびBMブルー可溶
性基質によって検出した。慣用のファージディスプレーベクター pMorph13-hag2
由来のファージをコントロールとして用いた(3×107ファージ/ウェル)
。実験の詳細は実施例1に記載する。
トの配列(C−gIII)。
セットの配列(C−gIIICT)。
−2ベクター系。 標準的手法により、構築体 pMorphX7-MacI-5-LH / pBR-C-gIII (レーン 1 お
よび 5), pMorphX7-MacI-5-LHC / pBR-C-gIII (レーン 2 および 6), pMorphX7-
MacI-5-LHC (レーン 3 および 7) および pMorphX7-MacI-5-LH (レーン 4 およ
び 8) 由来のファージを生産した。1〜5×1010ファージを、DTTを含む
(レーン1〜4)か、あるいはDTTを含まない(レーン5〜8)PBS中でプ
レインキュベートした。還元剤を欠いているSDS添加バッファーを加え、ファ
ージを4〜15% SDS PAA Readyゲルにアプライし、免疫ブロット
で分析した。ファージと結合したscFvの検出は、抗−FLAG M1抗体、
抗−マウス−IgG−APコンジュゲートおよびFast BCIP/NPT基
質(6A)および抗−pIII抗体、抗−マウス−IgG−APコンジュゲート
およびFast BCIP/NPT基質(6B)によって行った。低域マーカー(
low range marker, Amersham #RPN756)はMと記す。実験の詳細は実施例2.1
に示す。
。 標準的手法により、構築体 pMorph18-C-gIII-hag2-LHC (レーン 1 〜 8; 7A),
pMorph18-C-gIII-AB1.1-LHC (レーン 1, 2, 5 および 6; 7B) および pMorph18
-C-gIII-MacI-5-LHC (レーン 3, 4, 7 および 8; 7B) 由来のファージを生産し
た。1〜5×1010ファージを、DTTを含む(レーン1、2、5および6;
7Aおよびレーン1〜4;7B)か、あるいはDTTを含まない(レーン3、4
、7および8;7Aおよびレーン5〜8;7B)PBS中でプレインキュベート
した。還元剤を欠いているSDS添加バッファーを加え、ファージを4〜15%
SDS PAA Readyゲルにアプライし、免疫ブロットで分析した。ファ
ージと結合したscFvの検出は、抗−FLAG M1抗体、抗−マウス−Ig
G−APコンジュゲートおよびFast BCIP/NPT基質(レーン1〜4
;7A)および抗−pIII抗体、抗−マウス−IgG−APコンジュゲートお
よびFast BCIP/NPT基質(レーン5〜8;7Aおよびレーン1〜8
;7B)によって行った。低域マーカー(Amersham #RPN756)はMと記す。実験の
詳細は実施例2.1に示す。
の2ベクター系の比較。 標準的手法により、構築体 pMorphX7-MacI-5-LHC / pBR-C-gIII (1), pMorphX
7-MacI-5-LHC / pBR-C-gIIICT (2), pMorphX7-MacI-5-LHC / pUC-C-gIII (3), p
MorphX7-MacI-5-LHC / pUC-C-gIIICT (4), pMorphX7-MacI-5-LHC (5), pMorphX7
-MacI-5-LH (6) および慣用のファージディスプレーベクター pMorph13-MacI-5
(7) 由来のファージを生産した。5μgの特異的抗原(MacI)および非特異
的コントロール抗原(BSA、データは示していない)を Maxisorp Nunc-Immun
o ミクロタイタープレートにコーティングし、ウェル当たり6.4×106〜1
×1011の範囲のファージとインキュベートした。結合したファージを、抗−
M13−HRPコンジュゲートおよびBMブルー基質によって検出した。実験の
詳細は実施例2.1に記載する。
クター系と2ベクター系の比較。 標準的手法により、構築体 pMorphX7-MacI-5-LHC / pBR-C-gIII (1), pMorphX
7-MacI-5-LHC / pBR-C-gIIICT (2), pMorph18-C-gIII-MacI-5-LHC (3), pMorph1
8-C-gIIICT-MacI-5-LHC (4) および pMorphX7-MacI-5-LHC (5) 由来のファージ
を生産した。5μgの特異的抗原(MacI、暗カラム)および非特異的コント
ロール抗原(BSA、明カラム)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイタープレ
ートにコーティングし、それぞれ1×1010と1×109ファージとインキュ
ベートした。結合したファージを抗−M13−HRPコンジュゲートおよびBM
ブルー基質によって検出した。実験の詳細は実施例2.1に示す。
クター系における操作された遺伝子IIIおよび遺伝子IXタンパク質の比較。 標準的手法により、構築体 pMorph18-C-gIII-MacI-5-LHC (1), pMorph18-C-gI
IICT-MacI-5-LHC (2), pMorph18-C-gIX-MacI-5-LHC (3), pMorphX7-MacI-5-LHC
(4) および慣用的ファージディスプレーベクター pMorph13-MacI-5 (5) 由来の
ファージを生産した。5μgの特異的抗原(MacI、暗カラム)および非特異
的コントロール抗原(BSA、明カラム)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイ
タープレートにコーティングし、それぞれ1×1010、1×109および1×
108ファージとインキュベートした。結合したファージは抗−M13−HRP
コンジュゲートおよびBMブルー基質によって検出した。実験の詳細は実施例2
.1に示す。
Tの影響。 標準的手法により、構築体 pMorph18-C-gIII-MacI-5-LHC (1), pMorph18-C-gI
IICT-MacI-5-LHC (2), pMorph18-C-gIX-MacI-5-LHC (3), pMorphX7-MacI-5-LHC
(4) および慣用的ファージディスプレーベクター pMorph13-MacI-5 (5) 由来の
ファージを生産し、5mM DTTを含む(+)か、あるいはDTTを含まない
(−)PBSTM中でプレインキュベートした。5μgの特異的抗原(MacI
、暗カラム)および非特異的コントロール抗原(BSA、明カラム)を Maxisor
p Nunc-Immuno ミクロタイタープレートにコーティングし、それぞれ1×101 0 ファージとインキュベートした。結合したファージは、抗−M13−HRPコ
ンジュゲートおよびBMブルー基質によって検出した。実験の詳細は実施例2.
1に示す。
MacIに対するパニング。 κ鎖(1〜5)およびλ鎖プール(6〜8)から、抗原N1−MacIに対す
る2ラウンドのcys−ディスプレーパニング後に選択されたscFvを標準的
手法にしたがって発現させた。0.1μg/ウェルの粉乳(A)、BSA(B)
,FITC−BSA(C、BSAとカップリングさせたFITC)、N1−ha
g(D)、N1−Np50(E)およびN1−MacI(N1−MacI)を3
84ウェルプレート(Maxisorp; Nunc)にコーティングし、ぞれぞれscFv溶液
10μLとインキュベートした。結合したscFvを抗−Flag M1、抗−
Flag M2および抗−マウスIgG−APコンジュゲートの混合物ならびに
AttoPhos 蛍光基質(Roche #1484281)によって検出した。各scFvを4回試験
し、平均値を示す。
Np50に対するパニング。 抗原N1−Np50(1〜8)に対する2ラウンドのcys−ディスプレーパ
ニング後に選択されたscFvを標準的手法にしたがって発現させた。0.1μ
g/ウェルの粉乳(A)、BSA(B),FITC−BSA(C、BSAとカッ
プリングさせたFITC)、N1−hag(D)、N1−MacI(E)および
N1−Np50(N1−Np50)を384ウェルプレート(Maxisorp; Nunc)に
コーティングし、ぞれぞれscFv溶液10μLとインキュベートした。結合し
たscFvを抗−Flag M1、抗−Flag M2および抗−マウスIgG−
APコンジュゲートの混合物ならびに AttoPhos 蛍光基質(Roche #1484281)によ
って検出した。各scFvを4回試験し、平均値を示す。
プ。
検出。 標準的手法により、構築体 pMorphX10-Fab-ICAM1C8-VL-LHC-VH-MS / pBAD-SS-
C-gIII (レーン 5,6,11,12), pMorphX10-Fab-ICAM1C8-VL-LHC-VH-MS (レーン 3,
4,9,10) および pMorph18-Fab-ICAM1C8 (レーン 1,2,7,8) 由来のファージを生
産した。1×1010ファージを、DTTを含む(レーン1〜6)か、あるいは
DTTを含まない(レーン7〜12)PBS中でプレインキュベートした。還元
剤を欠いているSDS添加バッファーを加え、ファージを12% SDS PAA
Readyゲルにアプライし、免疫ブロットで分析した。検出は抗−pIII
抗体、抗−マウス−IgG−HRPコンジュゲートおよびBMブルーPOD沈殿
基質(BM Blue POD precipitating substrate)によって行った。低域分子量マ
ーカー(Amersham Life Science #RPN756)はMと記す。実験の詳細は実施例2.
2に示す。
出。 標準的手法により、構築体 pMorphX10-Fab-MacIA8-VL-LHC-VH-FS / pBAD-SS-C
-gIII (レーン 5,6,11,12), pMorphX10-Fab-MacIA8-VL-LHC-VH-FS (レーン 3,4,
9,10) および pMorph18-Fab-MacIA8 (レーン 1,2,7,8) 由来のファージを生産し
た。1×1010ファージを、DTTを含む(レーン1〜6)か、あるいはDT
Tを含まない(レーン7〜12)PBS中でプレインキュベートした。還元剤を
欠いているSDS添加バッファーを加え、ファージを12% SDS PAA R
eadyゲルにアプライし、免疫ブロットで分析した。検出は抗−pIII抗体
、抗−マウス−IgG−HRPコンジュゲートおよびBMブルー沈殿基質によっ
て行った。低域分子量マーカー(Amersham Life Science #RPN756)はMと記す。
実験の詳細は実施例2.2に示す。
MacI−5。 標準的手法によって、構築体 pMorphX10-Fab-MacI5-VL-LHC-VH-FS / pBR-C-gI
II (1), pMorphX10-Fab-MacI5-VL-C-VH-FS / pBR-C-gIII (2), pMorphX10-Fab-M
acI5-VL-VH-CFS / pBR-C-gIII (3), pMorphX10-Fab-MacI5-VL-VH-LHC / pBR-C-
gIII (4), pMorphX9-Fab-MacI5-FS (5), および慣用的ファージディスプレーベ
クター pMorph18-Fab-MacI5 (6) 由来のファージを生産した。5μg/ウェルの
特異的抗原(N1−MacI)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイタープレー
トにコーティングし、ウェル当たり1×108(明カラム)および1×109(
暗カラム)ファージとインキュベートした。結合したファージは抗−M13−H
RPコンジュゲートおよびBMブルー可溶性基質によって検出した。各カラムは
2回試験された3個の独立したファージ調製物の平均値を表す。実験の詳細は実
施例2.2に示す。
MacI−A8。 標準的手法により、構築体 pMorphX10-Fab-MacIA8-VL-LHC-VH-FS / pBR-C-gII
I (1), pMorphX10-Fab-MacIA8-VL-C-VH-FS / pBR-C-gIII (2), pMorphX10-Fab-M
acIA8-VL-VH-CFS / pBR-C-gIII (3), pMorphX10-Fab-MacIA8-VL-VH-LHC / pBR-
C-gIII (4), pMorphX9-Fab-MacIA8-FS (5), および慣用的ファージディスプレ
ーベクター pMorph18-Fab-MacIA8 (6) 由来のファージを生産した。5μg/ウ
ェルの特異的抗原(N1−MacI)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタイター
プレートにコーティングし、ウェル当たり1×109(明カラム)および1×1
010(暗カラム)ファージとインキュベートした。結合したファージは、抗−
M13−HRPコンジュゲートおよびBMブルー可溶性基質によって検出した。
各カラムは2回試験された3個の独立したファージ調製物の平均値を表す。実験
の詳細は実施例2.2に示す。
ICAM1−C8。 標準的手法により、構築体 pMorphX10-Fab-ICAM1C8-VL-LHC-VH-MS / pBR-C-gI
II (1), pMorphX10-Fab-ICAM1C8-VL-C-VH-MS / pBR-C-gIII (2), pMorphX10-Fab
-ICAM1C8-VL-VH-CMS / pBR-C-gIII (3), pMorphX10-Fab-ICAM1C8-VL-VH-LHC /
pBR-C-gIII (4), pMorphX9-Fab-ICAM1C8-MS (5), pMorphX9-Fab-ICAM1C8-MS / p
BR-C-gIII (6) 由来のファージを生産した。5μg/ウェルの特異的抗原(IC
AM1、暗カラム)または非特異的抗原(BSA、明カラム)を Maxisorp Nunc
-Immuno ミクロタイタープレートにコーティングし、ウェル当たり1×109フ
ァージとインキュベートした。結合したファージは抗−M13−HRPコンジュ
ゲートおよびBMブルー可溶性基質によって検出した。各カラムは2回試験され
た1個のファージ調製物の平均値を表す。実験の詳細は実施例2.2に示す。
の影響。 標準的手法により、構築体 pMorphX10-Fab-MacI5-VL-LHC-VH-FS / pBR-C-gIII (1), pMorphX10-Fab-MacI5-VL-C-VH-FS / pBR-C-gIII (2), pMorphX10-Fab-Mac
I5-VL-VH-CFS / pBR-C-gIII (3), pMorphX10-Fab-MacI5-VL-VH-LHC / pBR-C-gI
II (4), pMorphX9-Fab-MacI5-FS (5), および慣用的ファージディスプレーベク
ター pMorph18-Fab-MacI5 (6) 由来のファージを生産し、10mM DTTを含
む(+)か、あるいはDTTを含まない(−)PBSTM中でプレインキュベー
トした。5μg/ウェルの特異的抗原(N1−MacI、暗カラム)および非特
異的コントロール抗原(BSA、明カラム)を Maxisorp Nunc-Immuno ミクロタ
イタープレートにコーティングし、それぞれ1×109ファージとインキュベー
トした。結合したファージは抗−M13−HRPコンジュゲートおよびBMブル
ー基質によって検出した。各カラムは2回試験された1個のファージ調製物の平
均値を表す。実験の詳細は実施例2.2に示す。
Claims (31)
- 【請求項1】 (ポリ)ペプチド/タンパク質をバクテリオファージ粒子表
面に表示させる方法であって: 該(ポリ)ペプチド/タンパク質に含まれる第一のシステイン残基とバクテリオ
ファージ粒子のタンパク質コートのメンバーに含まれる第二のシステイン残基と
の間にジスルフィド結合を形成させることにより、発現後の該(ポリ)ペプチド
/タンパク質と該バクテリオファージ粒子のタンパク質コートのメンバーとを結
合させるか、あるいはその結合を可能にすることを含む方法。 - 【請求項2】 該第二のシステイン残基がバクテリオファージの野生型コー
トタンパク質の対応するアミノ酸位置に存在する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 タンパク質コートの該メンバーがバクテリオファージの野生
型コートタンパク質である、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 タンパク質コートの該メンバーがバクテリオファージの野生
型コートタンパク質の断頭された変異体であり、この断頭された変異体が少なく
とも、バクテリオファージ粒子のタンパク質コート内へのコートタンパク質の包
含を生じさせる野生型コートタンパク質の部分を含むものである、請求項2に記
載の方法。 - 【請求項5】 タンパク質コートの該メンバーが、バクテリオファージの野
生型コートタンパク質の修飾された変異体であり、この修飾された変異体がバク
テリオファージ粒子のタンパク質コート内に包含され得るものである、請求項2
に記載の方法。 - 【請求項6】 該第二のシステイン残基がバクテリオファージの野生型コー
トタンパク質の対応するアミノ酸位置に存在しない、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 該第二のシステインがバクテリオファージの野生型コートタ
ンパク質に人工的に導入されたものである、請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 該第二のシステインがバクテリオファージの野生型コートタ
ンパク質の断頭された変異体に人工的に導入されたものである、請求項6に記載
の方法。 - 【請求項9】 該第二のシステインがバクテリオファージの野生型コートタ
ンパク質の修飾された変異体に人工的に導入されたものである、請求項6に記載
の方法。 - 【請求項10】 該第二のシステインが該バクテリオファージ粒子のファー
ジコートの該メンバーのC末端またはN末端か、あるいはその近くに存在する、
請求項4〜9のいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 該バクテリオファージが繊維状バクテリオファージである
、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 バクテリオファージ粒子のタンパク質コートの該メンバー
が野生型コートタンパク質pIIIであるか、あるいはそれから誘導されたもの
である、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 バクテリオファージ粒子のタンパク質コートの該メンバー
が野生型コートタンパク質pIXであるか、あるいはそれから誘導されたもので
ある、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 (a)該(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードする核酸
配列を含む核酸配列を含有する宿主細胞を入手し; (b)該核酸配列を発現させるか、あるいはその発現を可能にし; (c)該宿主細胞内でバクテリオファージ粒子を産生させるか、あるいはその産
生を可能にすることを含む、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 該(ポリ)ペプチド/タンパク質が免疫グロブリンまたは
その機能的断片を含む、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 該機能的断片がscFvまたはFab断片である、請求項
15に記載の方法。 - 【請求項17】 (a)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の、
1つまたはそれ以上の部分であって、そのうち1個が少なくとも、該コートタン
パク質をファージコート内へ包含させるか、あるいはその包含を可能にする部分
を含むもの;および、 (b)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の対応するアミノ酸位置に
存在しない1〜6個の範囲の追加のアミノ酸残基であって、そのうち1個がシス
テイン残基であるもの; からなるバクテリオファージの野生型コートタンパク質の修飾された変異体をコ
ードする核酸配列。 - 【請求項18】 (a)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の1
個またはそれ以上の部分であって、そのうち1個が少なくとも、該コートタンパ
ク質をファージコート内へ包含させるか、あるいはその包含を可能にする部分を
含むもの; (b)バクテリオファージの野生型コートタンパク質の対応するアミノ酸位置に
存在しない1〜6個の範囲の追加のアミノ酸残基であって、そのうち1個がシス
テイン残基であるもの;および、 (c)精製および/または検出目的の1個またはそれ以上のペプチド配列; からなるバクテリオファージの野生型コートタンパク質の修飾された変異体をコ
ードする核酸配列。 - 【請求項19】 請求項17または18に記載の核酸を含むベクター。
- 【請求項20】 第二のシステイン残基を含む(ポリ)ペプチド/タンパク
質をコードする1つまたはそれ以上の核酸配列をさらに含む、請求項19に記載
のベクター。 - 【請求項21】 該(ポリ)ペプチド/タンパク質が免疫グロブリンまたは
その機能的断片を含む、請求項20に記載のベクター。 - 【請求項22】 請求項17または18に記載の核酸配列、請求項19〜2
1のいずれかに記載のベクターを含む宿主細胞。 - 【請求項23】 請求項17または18に記載の核酸配列、請求項19〜2
1のいずれかに記載のベクターによってコードされるか、あるいは請求項22に
記載の宿主細胞によって生産されるバクテリオファージの野生型コートタンパク
質の修飾された変異体。 - 【請求項24】 (ポリ)ペプチド/タンパク質に含まれる第一のシステイ
ン残基とタンパク質コートのメンバーに含まれる第二のシステイン残基との間に
ジスルフィド結合を形成させることにより、発現後の該(ポリ)ペプチド/タン
パク質とバクテリオファージ粒子のタンパク質コートのメンバーとを結合させる
か、あるいはその結合を可能にすることを含む方法によって得られる(ポリ)ペ
プチド/タンパク質をその表面に表示するバクテリオファージ粒子。 - 【請求項25】 (ポリ)ペプチド/タンパク質に含まれる第一のシステイ
ン残基とバクテリオファージ粒子のタンパク質コートのメンバーに含まれる第二
のシステイン残基のジスルフィド結合の形成によって生じる結合により、その表
面に結合された(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示するバクテリオファージ粒
子。 - 【請求項26】 該(ポリ)ペプチド/タンパク質をコードする1個または
それ以上の核酸配列を含むベクターをさらに含む、請求項24または25に記載
のバクテリオファージ粒子。 - 【請求項27】 該ベクターが請求項20または21に記載のベクターであ
る、請求項26に記載のバクテリオファージ粒子。 - 【請求項28】 該バクテリオファージ粒子のそれぞれが(ポリ)ペプチド
/タンパク質の種々の集団由来の(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示している
、請求項25〜27のいずれかに記載のバクテリオファージ粒子の種々の集団。 - 【請求項29】 (a)請求項28に記載のバクテリオファージ粒子の種々
の集団を提供し; (b)所望の性質を有する(ポリ)ペプチド/タンパク質を表示する少なくとも
1個のバクテリオファージ粒子を得るために該種々の集団をスクリーニングし、
ならびに/あるいは該種々の集団から選択することを含む、所望の性質を有する
(ポリ)ペプチド/タンパク質を得る方法。 - 【請求項30】 該所望の性質が目的の標的との結合である、請求項29に
記載の方法。 - 【請求項31】 工程(b)が (ba)バクテリオファージ粒子の該種々の集団を目的の標的と接触させ; (bb)目的の標的と結合しないバクテリオファージ粒子を溶出させ; (bc)工程(ba)で形成された目的の標的および該目的の標的と結合したバ
クテリオファージの複合体を還元条件下で処理することによって、目的の標的と
結合したバクテリオファージ粒子を溶出させることをさらに含む、請求項30に
記載の方法。
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