JP2003510087A - アポトーシス阻害剤を用いた組換えタンパク質の作成方法 - Google Patents
アポトーシス阻害剤を用いた組換えタンパク質の作成方法Info
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Abstract
Description
ク質を作成する改良された方法に関する。
り部分的に決定されると考えられている。しばしば壊死性細胞死と称される細胞
死の一形態は、典型的には、ある種の外傷又は細胞傷害の結果生じる細胞死の病
理的形態として特性付けられる。これに対して、通常は規則的又はコントロール
された状態で進行する細胞死の他の「生理的」形態がある。細胞死のこの規則的
又はコントロールされた形態は、しばしば「アポトーシス」と称される[例えば
、Barrら, Bio/Technology, 12:487-493(1994);Stellerら, Science, 267:14
45-1449(1995)を参照]。アポトーシス性細胞死は、免疫系におけるクローン選
択と胚の発達を含む多くの生理的プロセスにおいて自然に生じる[Itohら,Cell,
66:233-243(1991)]。 細胞培養及びバイオリアクターにおける細胞数のコントロールもまた、細胞増
殖と細胞死の間のバランスである。バイオリアクターにおける細胞死がアポトー
シスプロセスでありうることを示す文献での報告がある[Suzuki E.,ら, Cytotec
nology, 23:55-59(1997); Al-Rubeai, M.及びSingh R. P, Curr. Opin. Biotech
, 9:152-156(1998)]。アポトーシスプロセスを栄養欠乏[Franek F.及びChladkov
a-Sramkova K., Cytotechnology, 18:113-117(1995); Mercille S.及びMassie B
., Biotechnol. Bioeng., 44:720-726(1994)]、血清欠乏[Singh R. P.,ら, Biot
echnol. Bioeng., 44:1140-1154(1994); Singh R. P.,ら, Biotechnol. Bioeng.
, 44:720-726(1994); Zanghi A.,ら, Biotech. Bioeng., 64:108-119(1999)]又
はバイオリアクターの細胞培養の他の制御パラメータにより促進しうることを記
載しているが、バイオリアクター機構、必要な培養パラメータの十分な理解の不
足、又は他の不明瞭な原因のために十分に制御されない。
も3つの重要な要素−活性化因子、阻害剤、及びエフェクターを含み;線虫(C.
elegans)において、これらの成分はそれぞれ3つの遺伝子、Ced-4、Ced-
9及びCed-3によりコードされている[Steller, Science, 267:1445(1995)
;Chinnaiyanら, Science, 275:1122-1126(1997); Wangら, Cell, 90:1-20(199
7)]。TNFRファミリーのメンバーの2つ、TNFR1及びFas/Apo1
(CD95)は、アポトーシス性細胞死を活性化することができる[Chinnaiyan及
びDixit, Current Biology, 6:555-562(1996);Fraser及びEvan, Cell; 85:78
1-784(1996)]。また、TNFR1は転写因子、NF-KBの活性化を媒介するこ
とも知られている[Tartagliaら, Cell, 74:845-853(1993);Hsuら, Cell, 84
:299-308(1996)]。ある程度のECD相同性に加えて、これら2つのレセプタ
ーは、死ドメインとして知られているオリゴマー形成界面の細胞内ドメイン(I
CD)での相同性を共有する[Tartagliaら, 上掲;Nagata, Cell, 88:355(1997
)]。また、死ドメインはアポトーシスを調節するいくつかの後生動物タンパク
質、すなわちFADD/MORT1、TRADD及びRIPと称されるショウジ
ョウバエタンパク質、リーパー(Reaper)及び哺乳動物タンパク質中においても見
出されている[Cleaveland及びIhle, Cell, 81:479-482(1995)]。
ADDを死誘導シグナル伝達複合体に補充すると考えられる。CD95はFAD
Dに直接結合するとされており、TNFR1はFADDにTRADDを介して間
接的に結合する[Chinnaiyanら, Cell, 81: 505-512 (1995); Boldinら, J. Bio
l. Chem., 270: 387-391 (1995); Hsuら, 上掲; Chinnaiyanら, J. Biol. Chem.
, 271: 4961-4965 (1996)]。FADDは、Ced-3関連プロテアーゼ、MAC
H-α/FLICE(カスパーゼ8)を死シグナル伝達複合体に補充するアダプ
タータンパク質として提供されると報告されている[Boldinら, Cell, 85: 803-
815 (1996);Muzioら, Cell, 85:817-827(1996)]。MACH-α/FLICEは
、インターロイキン-1β変換酵素(ICE)及びCPP32/Yamaを含む
アポトーシス性プロテアーゼのカスケードを作動させるトリガーであることがわ
かり、細胞死プログラムの幾つかの重要な側面を実行させ得る[Fraser及びEvan
, 上掲]。 プログラム細胞死が、線虫の細胞死遺伝子、ced-3、及び哺乳動物のIL-
1-変換酵素、ICEに関連したシステインプロテアーゼファミリーのメンバー
の活性に関与していることが最近開示された。ICE及びCPP32/Yama
プロテアーゼの活性を、牛痘ウイルス遺伝子、crmAの産物により阻害するこ
とができる[Rayら, Cell, 69:597-604(1992);Tewariら, Cell, 81:801-809(
1995)]。最近の研究では、CrmAがTNFR1-及びCD95-誘発細胞死を
阻害し得ることが示されている[Enariら, Nature, 375:78-81(1995);Tewari
ら, J. Biol. Chem., 270:3255-3260(1995)]。
40は、転写因子、NF-KBの活性化を通して、炎症誘発性及び同時刺激性サ
イトカイン、サイトカインレセプター、及び細胞接着分子の発現を変調する[Te
wariら, Curr. Op. Genet. Develop., 6:39-44(1996)]。NF-KBは、そのサ
ブユニットが保存Rel領域を含有する二量体転写因子のファミリーの原型であ
る[Vermaら, Genes Develop., 9:2723-2735(1996);Baldwin, Ann. Rev. Immu
nol., 14:649-681(1996)]。その潜伏形態において、NF-KBはIKB阻害剤
ファミリーのメンバーと複合化しており;所定の刺激に反応してIKBの不活性
化の際に、放出されたNF-KBが、特異的DNA配列と結合する核に転座して
遺伝子転写を活性化する。 このような伝達経路の最近の説明については、例えばAshkenaziら, Science,
281:1305-1308(1998); Nagata, Cell, 88:355-365(1997)参照。 データとして、カスパーゼ阻害剤の効果と培養した組換え細胞での抗アポトー
シス遺伝子の発現に関して矛盾する報告がある。例えば、Murrayら, Biotech. B
ioeng., 51:298-304(1996)にはNSO骨髄腫細胞のbcl-2の過剰発現は培養
細胞の衰退期特性に影響しなかったことを記載している。対照的に、他の研究者
は、bcl-2が細胞培養条件下で異なる細胞株の死を防止するのに効果的であ
りうることを発見した[例えば、Itohら, Biotechnol. Bioeng., 48:118-122(199
5); Mastrangeloら, TIBTECH, 16:88-95(1998); Simpsonら, Biotechnol. Bioen
g., 54:1-16(1997); Singhら, Biotechnol. Bioeng., 52:166-175(1996)]。Gosw
amiら, Biotechnol. Bioeng., 62:632-640(1999)には、カスパーゼ阻害剤、z-
VAD-fmkがCHO細胞の無血清培養において生存を実質的に延長すること
ができないことを彼らは発見したと報告している。
シス阻害剤の使用が、細胞培地でのアポトーシスを顕著に減少させ、組換えタン
パク質作成技術を改良するという出願人の発見に基づく。本出願に開示される方
法は、例えば、細胞培養における細胞生存度の延長、又は細胞培地からの組換え
タンパク質の産生の改善又は向上に役立つ。本発明により提供される更なる改善
点を、以下の説明に記載する。 一実施態様では、本発明は、一又は複数のアポトーシス阻害剤を用いた組換え
タンパク質の作成の方法を提供する。本方法は、(a)アポトーシス阻害剤をコ
ードする遺伝子を含むベクターの提供、(b)対象とするタンパク質をコードす
る遺伝子を含むベクターの提供、(c)宿主細胞の提供、(d)工程(a)及び
(b)に言及するベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、(e)細胞培
地の提供、(f)対象とするタンパク質及びアポトーシス阻害剤を発現するのに
十分な条件下の細胞培地での、形質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び
(g)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製
、の工程を含む。場合によっては、さらに本発明は、細胞培地に更なるアポトー
シス阻害剤を混合する工程を含む。本方法において、アポトーシス阻害剤及び対
象とするタンパク質をコードするそれぞれの遺伝子は、単一のベクターに挿入さ
れうるか(例えば、単一のベクターに共に形質移入される)、また或いは、2つ
別々のベクターに挿入されうる。好ましくは、アポトーシス阻害剤及び対象とす
るタンパク質をコードするそれぞれの遺伝子は、2つの別々のベクターに挿入さ
れ、それぞれのベクターは他のベクターとは異なるタイプの選択マーカーを有す
る。場合によっては、対象とするタンパク質の一過性発現及びアポトーシス阻害
剤の安定した又は一過性発現を提供する。場合によっては、アポトーシス阻害剤
をコードする遺伝子は、カスパーゼ9-DNタンパク質又はバキュロウィルスp
35をコードする遺伝子を含む。
子を含むベクターの提供、(b)アポトーシス阻害剤をコードするDNAを含む
宿主細胞の提供、(c)工程(a)に言及するベクターでの宿主細胞の形質転換
又は形質移入、(d)細胞培地の提供、(e)対象とするタンパク質及びアポト
ーシス阻害剤を発現するのに十分な条件下の細胞培地での形質転換又は形質移入
した宿主細胞の培養、及び(f)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とする
タンパク質の回収又は精製、の工程を含む。場合によっては、アポトーシス阻害
剤をコードする遺伝子は、宿主細胞のゲノムに安定して組み込まれうる。場合に
よっては、本方法は、培地に更なるアポトーシス阻害分子を混合する更なる工程
を含む。場合によっては、本方法は、対象とするタンパク質の一過性発現及びア
ポトーシス阻害剤の安定した又は一活性発現を提供する。 他の実施態様では、本方法は(a)対象とするタンパク質をコードする遺伝子
を含むベクターの提供、(b)宿主細胞の提供、(c)工程(a)に言及するベ
クターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、(d)細胞培地の提供、(e)ア
ポトーシス阻害剤の提供、(f)培地へのアポトーシス阻害剤の混合、(g)対
象とするタンパク質を発現するのに十分な条件下の細胞培地での形質転換又は形
質移入した宿主細胞の培養、及び(h)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象
とするタンパク質の回収又は精製、の工程を含む。場合によっては、本方法は対
象とするタンパク質の一過性発現を提供する。
子を含むベクターの提供、(b)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含
むベクターの提供、(c)宿主細胞の提供、(d)工程(a)及び(b)に言及
するベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、(e)細胞培地の提供、(
f)対象とするタンパク質及びアポトーシス阻害剤を発現するのに十分な条件下
の細胞培地での形質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び(g)宿主細胞
及び/又は細胞培地の凍結及びそれに続く解凍、の工程を含む。場合によっては
、本方法は、さらに工程(e)又は(f)の培地に更なるアポトーシス阻害剤を
混合する工程を含む。本方法において、アポトーシス阻害剤及び対象とするタン
パク質をコードするそれぞれの遺伝子は、単一のベクターに挿入されても、或い
は2つの別々のベクターに挿入されてもよい。好ましくは、アポトーシス阻害剤
及び対象とするタンパク質をコードするそれぞれの遺伝子は、2つの別々のベク
ターに挿入され、それぞれのベクターは他のベクターとは異なるタイプの選択マ
ーカーを有する。場合によっては、本方法は、対象とするタンパク質の一過性発
現及びアポトーシス阻害剤の安定した又は一過性の発現を提供する。
子を含むベクターの提供、(b)アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含む
ベクターの提供、(c)工程(a)に言及するベクターでの宿主細胞の形質転換
又は形質移入、(d)細胞培地の提供、(e)対象とするタンパク質及びアポト
ーシス阻害剤を発現するのに十分な条件下の培地での形質転換又は形質移入した
宿主細胞の培養、及び(f)宿主細胞及び/又は細胞培地の凍結、及びそれに続
く解凍、の工程を含む。場合によっては、アポトーシス阻害剤をコードする遺伝
子は、宿主細胞のゲノムに安定して組み込まれうる。場合によっては、本方法は
、さらに培地に更なるアポトーシス阻害分子を混合する工程を含む。場合によっ
ては、本方法は、対象とするタンパク質の一過性発現及びアポトーシス阻害剤の
安定した又は一過性の発現を提供する。 他の実施態様において、本方法は、(a)対象とするタンパク質をコードする
遺伝子を含むベクターの提供、(b)宿主細胞の提供、(c)工程(a)に言及
するベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、(d)細胞培地の提供、(
e)アポトーシス阻害剤の提供、(f)培地へのアポトーシス阻害剤の混合、(
g)対象とするタンパク質を発現するのに十分な条件下の細胞培地での宿主細胞
の培養、及び(h)宿主細胞及び/又は細胞培地の凍結及びそれに続く解凍、の
工程を含む。場合によっては、本方法は対象とするタンパク質の一過性発現を提
供する。
使用及びトランスフェクション試薬の増加した濃度がトランスフェクション効率
の増大に用いることができる、改善されたトランスフェクション方法を提供する
。 また更なる実施態様において、本発明は、ここに記載される方法の何れかに従
って生産された、対象タンパク質を提供する。対象とするタンパク質は、哺乳動
物のタンパク質又は非哺乳動物のタンパク質を含んでいてもよく、場合によって
はレセプター又はリガンドを含んでいてもよい。本発明の一実施態様では、対象
とするタンパク質は、それ自体がインビトロ又はインビボで哺乳動物又は非哺乳
動物のアポトーシスを誘発する能力のあるタンパク質、例えばApo-2リガン
ド/TRAIL、Fasリガンド、又はTNF-αを含みうる。
少又は抑制を与える、又はアポトーシス促進剤に対する培養細胞の抵抗性を与え
るインビトロ細胞培地に発現又は存在する分子又は物質を指して使用される。ア
ポトーシス阻害剤はタンパク質又はタンパク質様分子、又は有機又は無機の分子
を含みうる。アポトーシス阻害剤は、細胞内に、細胞外に、又は培養細胞の細胞
表面(膜)に存在(及び/又は機能)しうる。本発明により考慮される好ましい
アポトーシス阻害剤は、これに限定されないが、カスパーゼ9ドミナントネガテ
ィブ(カスパーゼ9-DN)変異、bcl-2、バキュロウィルスp35を含む。
カスパーゼ9S(Seol, D. W. ら, J. Biol. Chem., 274, 2072-2076(1999))、
crmA、z-VAD-fmk、z-DEVD-fmk、B-D-fmk及びz-YV
AD-fmk、及びその変異体を含む。好ましくは、アポトーシス阻害剤は、細
胞の細胞内細胞死経路の下流に位置する一又は複数のカスパーゼ、例えばカスパ
ーゼ3に作用するものである。場合によっては、アポトーシス阻害剤は、有効量
で、このようなアポトーシス阻害剤を含まないコントロール細胞培養と比較して
少なくとも50%、好ましくは75%、より好ましくは少なくとも85%、さら
により好ましくは95%まで細胞培地のアポトーシスを減少又は縮小しうる。こ
のような細胞培養のアポトーシス又はアポトーシス活性は、ここに記載されるよ
うなアッセイを用いて測定し、決定することができる。場合によっては、アポト
ーシス阻害剤は、有効量で、このようなアポトーシス阻害剤を含まないコントロ
ール細胞培養と比較して、少なくとも1倍、、好ましくは少なくとも2倍まで対
象とする組換えタンパク質の生産性を促進又は増加させうる。場合によっては、
アポトーシス阻害剤は、有効量で、このようなアポトーシス阻害剤を含まないコ
ントロール細胞培養に比較して、好ましくは1倍、より好ましくは2倍まで一過
性トランスフェクションにおけるトランスフェクション効率を促進又は増大しう
る。
れうるあらゆるタンパク質を意味する。対象とするタンパク質は、哺乳動物タン
パク質又は非哺乳動物のタンパク質を含んでいてもよく、場合によってはレセプ
ター又はリガンドを含んでいてもよい。対象とするタンパク質の例は、これに限
らないが、例えばレニン;ヒト成長ホルモン及びウシ成長ホルモンを含む成長ホ
ルモン;成長ホルモン放出因子;副甲状腺ホルモン;甲状腺刺激ホルモン;リポ
タンパク質;α-1-抗トリプシン;インシュリンA鎖;インシュリンB鎖;プロ
インシュリン;卵胞刺激ホルモン;カルシトニン;黄体形成ホルモン;グルカゴ
ン;因子VIIIC、因子IX、組織因子、及びフォンウィルブランド因子等の
凝固因子;プロテインC等の抗凝固因子;心房性ナトリウム利尿因子;肺表面活
性剤;ウロキナーゼ又はヒト尿又は組織型プラスミノーゲンアクチベーター(t
-PA)等のプラスミノーゲンアクチベーター;ボンベシン;造血成長因子;腫
瘍壊死因子α及びβ、CD40リガンドのような、TNF及びTNFレセプター
(TNFR)ファミリーのメンバー;Apo-2リガンド/TRAIL、DR4
、DR5、DcR1、DcR2、DcR3、OPG、Fasリガンド;エンケフ
ァリナーゼ;RANTES(regulated on activation normally T-cell expres
sed and secreted(正常なT細胞発現及び分泌での調節));ヒトマクロファージ
炎症性タンパク質(MIP-1-α);ヒト血清アルブミン等の血清アルブミン;
ミュラー管抑制物質;リラキシンA鎖;リラキシンB鎖;プロリラキシン;マウ
スゴナドトロピン関連ペプチド;β-ラクタマーゼ等の菌タンパク質;DNas
e;IgE;CTLA-4のような細胞毒性Tリンパ球関連抗原(CTLA);イ
ンヒビン;アクチビン;血管内皮成長因子(VEGF);ホルモン又は成長因子
のレセプター;プロテインA又はD;リウマチ因子;骨由来神経栄養因子(BD
NF)、ニューロトロフィン-3、-4、-5又は-6(NT-3、NT-4、NT-
5、又はNT-6)、又はNGF-β等の神経成長因子;血小板誘導成長因子(P
DGF);aFGF及びbFGF等の繊維芽成長因子;表皮成長因子(EGF)
;TGF-α及びTGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、又は
TGF-β5を含む、TGF-βのようなトランスフォーミング成長因子(TGF)
;インシュリン様成長因子-I及び-II(IGF-I及びIGF-II);des
(1-3)-IGF-I(脳IGF-I)、インシュリン様成長因子結合タンパク質;
CD3、CD4、CD8、CD19及びCD20等のCDタンパク質;エリスロ
ポエチン;骨誘導因子;免疫毒素;骨形成タンパク質(BMP);インターフェロ
ン-α、-β、及び-γ等のインターフェロン;コロニー刺激因子(CSF)、例
えば、M−CSF、GM−CSF、及びG−CSF;トロンボポエチン(TPO
);インターロイキン(IL)、例えば、IL-1からIL-10;スーパーオキ
シドジスムターゼ;T細胞レセプター;表面膜タンパク質;崩壊促進因子;ウイ
ルス性抗原、例えばAIDSエンベロープの一部、gp120等;輸送タンパク
質;ホーミングレセプター;アドレシン(addressin);調節タンパク質;インテ
グリン、例えばCD11a、CD11b、CD11c、CD18、ICAM、V
LA-4及びVCAM;腫瘍関連抗原、例えばHER2、HER3又はHER4
レセプター;及び上に列挙したポリペプチドの何れかの変異体及び/又は断片;
並びにCDタンパク質、例えばCD3、CD4、CD8、CD19、CD20及
びCD34のような様々なタンパク質に対する抗体;ErbBレセプターファミ
リーのメンバー、例えばEGFレセプター、HER2、HER3又はHER4レ
セプター;細胞接着分子、例えばLFA-1、Mac1、p150.95、VLA
-4、ICAM-1、VCAM及びそのα又はβサブユニットを何れか含むαv/
β3インテグリン(例えば、抗CD11a、抗CD18又は抗CD11b抗体);
成長因子、例えばVEGF;IgE;血液型抗原;flk2/flt3レセプタ
ー;肥満(OB)レセプター;mplレセプター;CTLA-4;プロテインC;
Apo-2(DR5)、DR4、DcR1、DcR2、DcR3等のApo-2L
レセプター;及び上記同定した抗体の変異体及び/又は断片等々の分子が含まれ
る。本発明の一実施態様では、対象とするタンパク質は、それ自身がインビトロ
又はインビボで哺乳動物又は非哺乳動物細胞のアポトーシスを誘発することので
きるタンパク質、例えばApo-2リガンド/TRAIL、Fasリガンド、又
はTNF-αを含みうる。
るために使用するときは、その自然環境の成分から同定され分離され及び/又は
回収されたタンパク質を意味する。その自然環境の汚染成分とは、対象とするタ
ンパク質の診断又は治療的な使用を典型的には妨害する物質であり、酵素、ホル
モン、及び他のタンパク質様又は非タンパク質様溶質が含まれる。好ましい実施
態様において、タンパク質は、(1)スピニングカップシークエネーターを使用す
ることにより、少なくとも15のN末端あるいは内部アミノ酸配列の残基を得る
のに充分なほど、あるいは、(2)クーマシーブルーあるいは好ましくは銀染色を
用いた非還元あるいは還元条件下でのSDS-PAGEによる均一性のために精
製されうる。対象とするタンパク質の自然環境の少なくとも1つの成分が存在し
ないため、単離されたタンパク質には、組換え細胞内のインサイトのタンパク質
が含まれる。しかしながら、通常は、単離されたタンパク質は少なくとも1つの
精製工程により調製される。 「コントロール配列」という用語は、特定の宿主生物において作用可能に結合
したコード配列を発現するために必要なDNA配列を指す。原核生物に好適なコ
ントロール配列は、例えばプロモーター、場合によってはオペレータ配列、及び
リボソーム結合部位を含む。真核生物の細胞は、プロモーター、ポリアデニル化
シグナル及びエンハンサーを利用することが知られている。
る。例えば、プレ配列あるいは分泌リーダーのDNAは、ポリペプチドの分泌に
寄与するプレタンパク質として発現されているならそのポリペプチドのDNAに
作用可能に結合している;プロモーター又はエンハンサーは、配列の転写に影響
を及ぼすならばコード配列に作用可能に結合している;又はリボソーム結合部位
は、もしそれが翻訳を容易にするような位置にあるならコード配列と作用可能に
結合している。一般的に、「作用可能に結合する」とは、結合されたDNA配列
が近接しており、分泌リーダーの場合には近接していて読みフェーズにある。し
かし、エンハンサーは必ずしも近接しているわけではない。結合は簡便な制限部
位でのライゲーションにより達成される。そのような部位が存在しない場合は、
通常の手法にしたがって、合成されたオリゴヌクレオチドアダプターあるいはリ
ンカーが使用される。 ここで使用されるように、「細胞」、「株化細胞」及び「細胞培養物」なる表
現は相互に交換可能に用いられ、これら全ての表記は後代を含む。従って、「形
質転換体」及び「形質転換細胞」は、初代対象細胞と何度転換したかに関わらず
それから由来した培養を含む。
期(対数期)を意味する。この期間、細胞は一定期間、通常1−4日間、細胞増
殖が最大となる条件下で培養される。宿主細胞の増殖サイクルの測定は、大した
経験が無くても、想定される特定の宿主細胞について決定することができる。「
細胞増殖が最大となる期間及びこのような条件」等は、特定の細胞株が細胞増殖
及び分裂に最適であると決定されたこれらの培養条件を意味する。増殖期の間、
細胞を、必要な添加物を含む栄養培地で、一般に約30−40℃、好ましくは約
37℃、湿潤状態、調節された雰囲気、例えば特定の細胞株にとって至適増殖が
達成されるような状態で培養する。細胞は、約1から4日、通常は2から3日の
期間、増殖期が維持される。 細胞培養の「遷移期」は、生産期の培養状態に関わる期間を意味する。遷移期
の間、環境因子、例えばpH、イオン濃度、及び温度は増殖状態から生産状態に
遷移しうる。 細胞培養の「生産期」は、細胞増殖が一定になっている期間を意味する。生産
期の間、対数細胞増殖が終わり、タンパク質産生が始まる。この期間、一般に連
続したタンパク質産生を維持し、さらに所望のタンパク質産生を達成するために
培地が補充される。
る転写又は翻訳を意味する。宿主細胞での産生遺伝子の発現レベルは、細胞に存
在している対応するmRNAの量か、又は細胞に産生される産生遺伝子によりコ
ードされるタンパク質の量の何れかに基づいて決定されうる。例えば、産生遺伝
子から転写されたmRNAはノーザンハイブリダイゼーションにより定量するこ
とができる。Sambrook等, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, pp. 7.3-
7.57(Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989)参照。産生遺伝子によりコー
ドされるタンパク質は、タンパク質の生物活性をアッセイすることにより、又は
そのような活性と異なるもののアッセイ、例えばタンパク質に反応する能力のあ
る抗体を用いて、ウェスタンブロッティング又はラジオイムノアッセイを使用す
ることにより、どちらかで定量することができる。例えばSambrook等, Molecula
r Cloning: A Laboratory Manual, pp. 18.1-18.88(Cold Spring Harbor Labora
tory Press, 1989)参照。 「アポトーシス」及び「アポトーシス活性」という用語は広義に使用され、典
型的には、細胞質の凝結、原形質膜の微絨毛の喪失、核の分節化、染色体DNA
の分解又はミトコンドリア機能の喪失を含む一又は複数の特徴的な細胞変化を伴
う、哺乳動物又は非哺乳動物における細胞死の規則的又はコントロールされた形
態を指す。この活性は、例えば細胞生死判別アッセイ、FACS分析、アネキシ
ンV結合、又はDNA電気泳動法等、従来から知られ、さらにここに記載されて
いる方法により決定し測定することができる。
。細胞生存度の低下は、バッチスケール培養又はバイオリアクターで比較的多く
細胞を培養する場合に、特に問題となりうる。例えば回分式(バッチ)培養で増
殖されたCHO細胞は、4日という早さで細胞生存度が低下し始め、その後培養
が終了するまで生存度の急降下が持続しうる。このような培養細胞が死ぬ機構は
、壊死又はアポトーシスのどちらかによりうる。TUNEL及びアネキシン/P
I結合アッセイを用いて、出願人は、回分式培養で増殖されたCHO細胞のうち
約80%が壊死よりもむしろアポトーシスにより死にうることを開示した。ここ
に記載されるように、出願人は、驚くべきことにこのようなアポトーシスを著し
く減少させる方法を発見した。
及び改善がある。第1に、培養物の宿主細胞生存度(及び発酵の間)を延ばすこ
とにより、当該分野の技術者は、対象とするタンパク質の生産及び生産性を増大
することができる。これは細胞培養実施の効率を改善し、その結果費用を節減す
ることができる。さらに出願人は、本出願の方法の一又は複数のアポトーシス阻
害剤の使用が、細胞培養物に含まれるブチラート又はTSAのような薬剤の潜在
的な悪影響から守りうることを発見した。また、ここでの方法は、発現及び回収
した対象とするタンパク質の質を向上させることができる。発現及び回収された
対象とするタンパク質の質は、当該分野で既知の技術、例えばSDS-PAGE
等を用いて評価するすることができる。組換え細胞培養での細胞死の発生は、死
んだ細胞からの様々な活性タンパク質、例えばプロテアーゼ[Lao. M.,ら, Cytot
echnology, 22:43-52(1996); Teige, M.,ら, J. Biothecnol., 34:101-105(0994
)]、シアリダーゼ又はβ-ガラクトシダーゼのようなグリコシダーゼ[Gramer M.
J.及びGoochee C. F., Biotecnol. Prog., 9:366-373(1999)]、又はプロリンイ
ソメラーゼ[Schmid, Current Biology, 5:933-944(1995)]の放出を生じる。これ
ら及び他のこのようなタンパク質は、時に例えば所望しない分裂、糖修飾(糖タ
ンパク修飾)[Wittwer A.,及びHoward, S.C., Biochem., 29:4175-4180(1990);
Hart, Curr. Op. Cell Biol., 4:1017-1023(1992); Goochee,ら, Bio/Technolog
y, 9:1347-1355(1991)]、又はタンパク質構造修飾(例えば折り畳み又は凝集)
により、発現した所望の組換えタンパク質の産物の質又は機能を低下させる能力
がある。細胞培養でのアポトーシスの減少又は阻害により、本方法は、培地のこ
のような悪影響を及ぼすプロテアーゼの数又は存在を減少させ、発現した対象と
するタンパク質をタンパク質分解から保護することができる。
スフェクション効率を向上させるために用いることができる。様々なトランスフ
ェクション技術で使用される試薬、例えばリポフェクタミン又はDMRIE-C
(Gibco)は、高濃度で使用される場合に、細胞に比較的毒性がありうる。
しかしながら、高濃度でのトランスフェクション試薬の使用は、高いトランスフ
ェクション効率を達成するために特に役立ちうる。アポトーシス阻害剤の発現及
び/又は細胞培地への直接のアポトーシス阻害剤の添加は、このような高濃度の
トランスフェクション試薬が選択される場合であっても細胞死を減少又は抑制す
るのに用いることができる。この方法におけるアポトーシス阻害剤の使用は、対
象とする組換えタンパク質の高い生産性と高いトランスフェクション効率を達成
することができる。 開示される方法は、さらにそれ自体がアポトーシスを促進するタンパク質であ
るような対象とするタンパク質の発現にも使用することができる。Apo-2リ
ガンド/TRAIL又はFasリガンドの様なこのようなタンパク質は、細胞で
発現したとき、アポトーシスを誘発することができる。本方法に従うと、アポト
ーシス阻害剤の存在は、このようなアポトーシス活性を阻害し、対象とするタン
パク質の発現を改善させうる。
に使用することができる。これらの段配の間、一般に細胞は生存度が低下する。
細胞で発現した(又は細胞培地に添加した)アポトーシス阻害剤の存在は、細胞
生存度の増大させ、及び細胞の等分物又はバイアル間の細胞生存度の違いを減少
又は排除することを助けとなる。 本発明に従う方法は、以下にさらに詳細に記載される。 対象とするタンパク質をコードするDNAは、様々な供給源、例えばそのmR
NAを有し、検出可能なレベルでそれを発現すると考えられる組織からのあらゆ
るcDNAライブラリから得られうる。対象とするタンパク質をコードする遺伝
子はまた、ゲノムライブラリから又はオリゴヌクレオチド合成によって得てもよ
い。このようなcDNA又はゲノムライブラリの選択プローブを用いたスクリー
ニングは、例えばSambrookら, Molecular Cloning: A Laboratory Manual(New Y
ork: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989)に記載されるような標準的
な方法を用いて実施してもよい。対象とするタンパク質をコードする遺伝子を単
離するための代わりの方法は、PCR法[Sambrookら,上掲; Dieffenbachら, PCR
Primer : A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1995)
]の使用である。
列は一般的に知られ、公的に入手可能である。 また、様々なアポトーシス阻害剤をコードする遺伝子が、文献[例えばClem R.
J. ら, Science, 254, 1388-1390(1991); Duan, H.ら, J. Biol. Chemistry, 2
71, 16720-16724(1996); Pan, G.ら, J. Biol. Chemistry, 273, 5841-5845(199
8); Vaux, D.L.ら, Science, 258, 1955-1957(1998); Tsujimotoら, Proc. Natl
. Acad. Sci., 83:5214-5218(1986)参照]に記載されている。本発明の方法は、
単一のアポトーシス阻害剤コード化遺伝子の使用、並びに二又はそれ以上のアポ
トーシス阻害剤コード化遺伝子の組み合わせの使用が考えられる。潜在的に、宿
主細胞での二又はそれ以上の型のアポトーシス阻害剤の発現は、細胞培養でアポ
トーシスを制御するのに便利である。当該分野の技術者は、宿主細胞により発現
されるアポトーシス阻害剤の質又は量を、例えばアポトーシス阻害剤とされる抗
体を用いたウェスタンブロット分析によりモニターすることができる。アポトー
シス阻害剤の質及び量、並びにその発現のタイミングは、例えば誘導プロモータ
ーでベクターを選択することにより調節又はモニターすることができる。
分野の技術者は、様々なアポトーシス阻害分子が細胞死を導く伝達経路の異なる
細胞内成分に作用することを理解しているはずである。細胞死に関わる経路は、
哺乳動物インターロイキン-1β変換酵素(カスパーゼ1)及びCed-3、線虫
(C. elegans)の遺伝子の生産物に関連する、カスパーゼと呼ばれるシステイン
プロテアーゼのファミリーを含む。このようなカスパーゼ分子は少なくとも2つ
の異なるレベルで作用できると考えられている。開始カスパーゼは、細胞が圧さ
れ、損傷を受け、アポトーシスにより細胞死を惹起するシグナルのいくつかの形
態を受けたことを示す、刺激に対して活性化する典型的な「上流」分子である。
このような上流カスパーゼの例は、カスパーゼ8である。次いで開始カスパーゼ
は、順に、分裂し、カスパーゼ3のような「下流」カスパーゼの他のファミリー
を活性化することができる。アポトーシス刺激の性質並びに細胞のタイプにより
、伝達経路の一部のみが細胞死の伝達機構及び遂行に関与しうる。例えば、ある
アポトーシス阻害剤、例えばCrmAは、カスパーゼ、例えば下流に位置するカ
スパーゼ8等に作用すると考えられ、通常リガンドに結合する死レセプターによ
り直接活性化される。他のアポトーシス阻害剤は、細胞内伝達経路の下流に位置
する他のカスパーゼに作用すると考えられる。従って、選択された細胞の細胞死
機構に効果的に関わる(例えば、活性化するようにシグナル伝達に関わる)これ
らの分子の阻害剤は、ここに記載されるようなアポトーシス阻害剤として効果が
ありうると考えられる。しかしながら、出願人は、当該分野の技術者はこのよう
な伝達経路において細胞が細胞死に「関連づけされる」ポイントがあり、いった
ん伝達経路が細胞が細胞死に関連づけされるポイントにシグナルを伝達すると、
ここに記載されるように、「関連づけされた」細胞のアポトーシスを抑制又は妨
害に影響しないことを理解しているだろうと記している。
を阻害すると報告された牛痘ウィルスから同定された38kDaのセルピン(ser
pin)である[Gagliardiniら, Science, 263:826-828(1994); Tewariら, J. Biol.
Chem., 270:3255-3260(1995)]。CrmAは、カスパーゼ1及びカスパーゼ8の
阻害剤とされている[Nicholsonら, Nature, 376:37-43(1995); Zhouら, J.Biol.
Chem., 272:7797-7800(1997)]。出願人により実施されたいくつかの研究におい
て、CHO dhfr+細胞のCrmAの過剰発現は、バイオリアクターの環境
において細胞死を実質的に延長することができなかったこということが観察され
た。この結果は、出願人により選択されるこの特定のCHO細胞システムにおい
て、カスパーゼ1又はカスパーゼ8のどちらも、これらの特定の培養細胞の細胞
死経路の積極的には関与しないということを示唆した。従って、ここで記載する
ような所望の結果を達成するために、選択された宿主細胞の細胞死シグナル伝達
得経路の下流であるが、細胞が細胞死に関連づけされるポイントの前に作用する
アポトーシス阻害分子を選択することが好ましい。 対象とするタンパク質及びアポトーシス阻害剤をコードする核酸(例えば、c
DNA又はゲノムDNA)は、発現のために複製可能なベクター内に挿入されて
もよい。様々なベクターが公的に入手可能である。ベクター成分としては、一般
に、これらに制限されるものではないが、1つ又は複数の次のものを含む:シグ
ナル配列、複製開始点、1つ又は複数のマーカー遺伝子、エンハンサーエレメン
ト、プロモーター、及び転写終結配列、それぞれ下に説明する。使用されうる任
意のシグナル配列、複製の原点、マーカー遺伝子、エンハンサーエレメント及び
転写集結配列は当該分野で既知であり、WO97/25428にさらに詳細に記載されてい
る。
れ、このような技術は、過度の経験無しに実施することができる。適したベクタ
ーの構築は標準的なライゲーション技術を使用することができる。単離されたプ
ラスミド又はDNA断片は、要求されるプラスミドを生成するために所望の形態
に分割され、調製され、及び再ライゲーションされる。当分野で既知の技術が使
用されうる。[例えばMessingら, Nucleic Acids Res., 9:309(1981); Maxamら,
Methods in Enzymology, 65:499(1980)参照]。 アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子及び対象とするタンパク質をコードす
る遺伝子は、(共に形質移入した)1つのベクターに挿入されるか、又は2つの
分離した、又は異なるベクターに挿入されてもよい。好ましくは、個々の遺伝子
は2つの分離したベクターに挿入される。このような各遺伝子は、典型的には選
択遺伝子を含み、また選択可能なマーカーと呼ばれる。典型的な選択遺伝子は、
(a)抗性物質又は他の毒素、例えばアンピシリン、ネオマイシン、プロマイシ
ン、メトトレキセート、又はテトラサイクリンに耐性を与え、(b)栄養要求性
欠陥を補い、又は(c)複合培地から入手不可能な重要な栄養素を供給する、タ
ンパク質をコードし、例えば桿菌(Bacilli)のD-アラニンラセマーゼをコードす
る遺伝子である。
キナーゼのようにコード化核酸を取り込むことのできる細胞を同定することので
きるものである。野生型DHFRが使用される場合の適した宿主細胞は、DHF
R活性のないCHO細胞株であり、Urlaubら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77
:4216(1980)に記載されているようにして調製され、増殖される。酵母での使用
に適した選択遺伝子は、酵母プラスミドYRp7に存在するtrp1遺伝子であ
る[Stinchcombら, Nature, 282:39(1979); Kingsmanら, Gene, 7:141(1979); Ts
chemperら, Gene, 10:157(1980)]。trp1遺伝子は、トリプトファンでの増殖
能力のない酵母の突然変異株の選択マーカー、例えばATCC No.4407
6又はPEP4−1を提供する[Jones, Genetics, 85:12(1977)]。 アポトーシス阻害剤遺伝子を含む第1のベクター及び対象とするタンパク質を
コードする遺伝子を含む代2のベクターを使用する方法では、第1及び第2のベ
クターが異なる選択マーカを持つことが好ましい。例えば、アポトーシス阻害遺
伝子を含むベクターは、アンピシリン耐性を与える選択遺伝子を持ちうるが、対
象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターはメトトレキセート耐性
を与える選択遺伝子を持ちうる。
に作用可能に結合したプロモーターを含む。プロモーターは、作用可能に結合し
た特定の核酸配列のような特定の核酸配列の転写及び翻訳を制御する構造的な遺
伝子(一般的に約100ないし1000塩基対)の開始コドンの上流側(5')に位
置する未翻訳配列である。このようなプロモーターは典形的には、誘発的なクラ
ス及び構成的なクラスの2つのクラスに属する。誘発的なプロモーターは、例え
ば、養分の存在あるいは不存在、温度変化などの培養条件のある変化に対応して
その制御の下でDNAからの転写レベルを上昇させるプロモーターである。現時
点において多種の可能な宿主細胞により認識される非常に多くのプロモーターが
よく知られている。これらのプロモーターは、制限酵素の消化によって供給源D
NAからプロモーターを除去し、ベクターに単離したプロモーター配列を挿入す
ることで、コード化DNAに作用的に結合している。 原核生物及び真核生物宿主に適したプロモーターは当該分野で知られており、
WO97/25428にさらに詳しく記載されている。 対象とするタンパク質をコードするDNAの一過性発現を提供する発現ベクタ
ーが使用される。一般に、一過性発現は、宿主細胞が発現ベクターの多くの複製
を蓄積し、次に発現ベクターにコードされる高レベルの所望のタンパク質を合成
するような、効率的に宿主細胞に複製できる発現ベクターの使用を含む[Sambroo
kら,上掲]。適した発現ベクター及び宿主細胞を含む一過性発現システムは、ク
ローン化したDNAによりコードされるタンパク質の簡便で明確な同定、並びにこ
のようなタンパク質の所望の生物学的又は生理学的特性のための敏速なスクリー
ニングを可能にする。
ベクターで形質転換し、プロモーターを誘導し、形質転換体を選択し、又は所望
の配列をコードしている遺伝子を増幅するために適切に修飾された標準栄養培地
で培養する。 トランスフェクションは、如何なるコード配列が実際に発現されるか否かにか
かわらず、宿主細胞による発現ベクターの取り込みを意味する。多数のトランス
フェクションの方法が当業者に知られ、例えば、CaPO4及びエレクトロポレ
ーションである。このベクターの操作のあらゆる徴候が宿主細胞内で生じたとき
に成功したトランスフェクションが一般に認められる。上記のように、アポトー
シス阻害遺伝子の使用(又は培地へのアポトーシス阻害分子の直接添加)は、ト
ランスフェクションの効果を改善しうる。このようなアポトーシス阻害剤の使用
は、トランスフェクション試薬、例えば(以下の実施例に記載されるような)リ
ポフェクタミン又はDMRIE-Cの増加した量の使用を許容しうる。
、DNAが複製可能であるように生物体中にDNAを導入することを意味する。
用いられる宿主細胞に応じて、そのような細胞に対して適した標準的な方法を用
いて形質転換はなされる。前掲のSambrookらにより記載された塩化カルシウムを
用いるカルシウム処理又はエレクトロポレーションが、原核生物又は実質的な細
胞壁障壁を含む他の細胞に対して用いられる。アグロバクテリウム・トゥメファ
シエンスによる感染が、Shawら, Gene, 23:315 (1983)及び1989年6月29日公開の
WO89/05859に記載されたように、ある種の植物細胞の形質転換に用いられる。加
えて、1991年1月10日に公開されたWO91/00358に記載されているように、超音波
処理を用いて植物をトランスフェクションすることもできる。このような細胞壁
のない哺乳動物細胞に対しては、Graham及びvan der Eb, Virology, 52:456-457
(1978)のリン酸カルシウム沈殿法が好ましい。哺乳動物細胞の宿主系形質転換
の一般的な側面は米国特許第4,399,216号に記載されている。酵母中の形質転換
は、典形的には、Van Solingenら, J. Bact., 130:946 (1977)及びHsiaoら, Pro
c. Natl. Acad. Sci. USA, 76:3829 (1979)の方法によって実施する。しかしな
がら、DNAを細胞中に導入する他の方法、例えば、核マイクロインジェクショ
ン、エレクトロポレーション、無傷の細胞、又はポリカチオン、例えばポリブレ
ン、ポリオルニチン等を用いる細菌プロトプラスト融合もまた用いることもでき
る。哺乳動物細胞を形質転換するための種々の技術については、Keownら, Metho
ds in Enzymology, 185:527-537 (1990)及び Mansourら, Nature, 336:348-352
(1988)を参照のこと。
細胞は、原核生物、酵母菌、又は高等真核生物細胞である。適切な原核生物は、
限定するものではないが、真正細菌、例えばグラム陰性又はグラム陽性生物体、
例えば大腸菌のような腸内細菌科を含む。種々の大腸菌株が公的に利用可能であ
り、例えば、大腸菌K12株MM294(ATCC31,446);大腸菌X17
76(ATCC31,537);大腸菌株W3110(ATCC27,325)及び
K5772(ATCC53,635);エンテロバクター、エルビニア(Erwinia)
、クレブシエラ(Klebsiella)、プロテウス(Proteus)、サルモネラ、例えば、ネ
ズミチフス菌、セラチア、例えば、セラチアマルセサンス(Serratia marcescans
) 、及び赤痢菌、並びに桿菌、例えばバシリスブチリス(B. subtilis)及びバシ
リリチェニフォルミス(B. licheniformis)(例えば、1989年4月12日発行
のDD266,710に記載されたバシリリチェニフォルミス41P)、シュー
ドモナス、例えば緑膿筋及びストレプトマイセスなどの腸内細菌科を含む。 原核生物に加えて、糸状菌又は酵母菌のような真核微生物が適している。サッ
カロミセス セレビシエは、通常用いられる下等真核生物宿主微生物である。 適切な宿主細胞は、多細胞生物から誘導される。無脊椎動物細胞の例としては
、ショウジョウバエS2及びスポドスペラSf9等の昆虫細胞並びに植物細胞が
含まれる。有用な哺乳動物宿主株化細胞の例は、チャイニーズハムスター卵巣(
CHO)及びCOS細胞を含む。多くの特異的な例は、SV40によって形質転
換されたサル腎臓CV1株 (COS-7,ATCC CRL 1651);ヒト胚腎
臓株(293又は懸濁培養での増殖のためにサブクローン化された293細胞、G
rahamら, J. Gen Virol., 36:59 (1977));チャイニーズハムスター卵巣細胞/-
DHFR(CHO, Urlaub及びChasin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77:4216 (198
0));dp12.CHO(1989年3月15日公開のEP307,247)、マウスのセルトリ
細胞(TM4, Mather, Biol. Reprod., 23:243-251 (1980));ヒト肺細胞 (W138, A
TCC CCL 75);ヒト肝細胞 (Hep G2,HB 8065);及びマウス乳房腫
瘍細胞 (MMT 060562,ATCC CCL51)を含む。適切な宿主細胞
の選択は当分野の技術の範囲内で判断される。
ンパク質の選択は、当分野の従来技術で過度の経験無しにすることができる。 対象とするタンパク質を生産するのに使用される原核細胞は、一般に上掲のSa
mbrookらに記載されるような適した培地で培養してもよい。CHOを培養するの
に使用される培地の特定の形態は、以下の実施例にさらに記載される。対象とす
るタンパク質を生産するために使用される哺乳動物宿主細胞は、様々な培地で培
養されうる。哺乳動物細胞のための適切な培養条件は、この分野で知られている
か(J. Immunol. Methods (1983) 56: 221-234)、又は当業者によって容易に決
定され(例えば、Animal Cell Culture: A Practical Approach 2nd Ed., Rickw
ood, D. 及び Hames, B.D. eds. Oxford University Press, New Tork (1992))
、選択する特定の宿主細胞により変化する。 商業的に入手可能な培地の例は、ハム(Ham)のF10(シグマ)、最小必須培地(
(MEM)、シグマ)、RPMI-1640(シグマ)及びダルベッコの改良イーグル
培地((DMEM)、シグマ)を含む。さらに、Ham及びWallace, (1979) Meth. Enz. 5
8:44; Barnes及びSato, (1980) Anal. Biochem. 102:255; 米国特許第4,767,704
号;同4,657,866号;同4,927,762号;同5,122,469号又は同4,560,655号;国際出
願公開WO90/03430;及びWO87/00195に記載された任意の培地を使用してもよい。
これらの培地はいずれも、ホルモン及び/又は他の成長因子(例えばインスリン
、トランスフェリン、又は表皮成長因子)、塩類(例えば、塩化ナトリウム、カル
シウム、マグネシウム及びリン酸塩)、バッファー(例えばHEPES)、ヌクレ
オシド(例えばアデノシン及びチミジン)、抗生物質(例えば、ゲンタマイシン(商
品名)薬)、微量元素(最終濃度がマイクロモル範囲で通常存在する無機化合物と
して定義される)及びグルコース又は同等のエネルギー源を必要に応じて補充す
ることができる。任意の他の必要な補充物質もまた当業者に知られている適当な
濃度で含むことができる。培養条件、例えば温度、pH等々は、発現のために選
ばれた宿主細胞について以前から用いられているものであり、当業者には明らか
であろう。特定の細胞の必要な増殖因子は、例えばMammalian Cell Culture(Mat
her, J. P.編, Plenum Press, N. Y. (1984)、及びBarnes及びSato, (1980)Cell
, 22:649に記載されるように、過度の経験無しに容易に決定される。
切な他の方法、ベクター及び宿主細胞は、Gethingら, Nature, 293:620-625(198
1); Manteiら, Nature, 281:40-46(1979); EP 117,060; 及びEP 117,058に記載
されている。一般に、哺乳動物細胞の培養の生産性を最大化するための原理、プ
ロトコール、及び実践的な技術は、Mammalian Cell Biotechnology: A Practica
l Approach, M.Butler,編(IRL Press, 1991)。 培地に直接添加又は混合されるアポトーシス阻害剤の量は、例えば、使用され
るアポトーシス阻害分子のタイプ、宿主細胞のタイプ、培地状態等の様々な因子
に依存しうる。培地の添加又は混合されるアポトーシス阻害剤の所望の濃度の決
定は、当分野の技術範囲で、過度の経験無しに経験的に確認することができる。
好ましくは、培地に添加又は混合される有効量又は所望の濃度のアポトーシス阻
害剤は、アポトーシス阻害剤が宿主細胞に浸透する程度である。技術者は、異な
るアポトーシス阻害剤は宿主細胞への異なる浸透能力を有しうることを既に理解
しているはずで、従って宿主細胞へのこのような浸透が許容される濃度を選択す
る必要がある。典型的に、宿主細胞に対して不都合又は毒性がある範囲に近づく
濃度として望まれないアポトーシス阻害剤の濃度の上限範囲がある。以下の実施
例に記載されるように、出願人は、z-VAD-fmkが約100マイクロモルの
濃度で細胞培地に添加した場合にアポトーシスを阻害することができることこと
を発見した。例えばz-VAD-fmk、z-DEVD-fmk、B-D-fmk、及
びz-YVAD-fmkのような様々なアポトーシス阻害化合物が、例えばPharmi
ngen及びEnzyme Systems, Livermore, CAのようなメーカーから入手可能である
。
細胞の培養中の任意のポイントで添加されうる。場合によっては、アポトーシス
阻害剤は、細胞培養工程の初期(開始の時、0日目)に培地に加える。好ましく
は、このようなアポトーシス阻害剤は、細胞の培養中であるが、アポトーシスの
誘発が生じる前に培地に加えられ;典型的には、アポトーシスの誘発は、大量細
胞培養においては、培養の約3又は4日目に観察され、従って、アポトーシス阻
害剤は、好ましくは3又は4日目の前に添加されうる。場合によっては、アポト
ーシス阻害剤の所望される量は、例えば完全な発酵のために日単位で、細胞培養
の間中、又はその持続時間、加えられる。例としては、培養の5日間、アポトー
シス阻害剤を0日目と、その後培養が終了するまで24時間毎に添加することが
できる。 本発明の一実施態様では、選択される宿主細胞は、CHO細胞、好ましくはd
p12.CHO細胞であり、選択される培地は、例えば修正した濃度のいくつか
の成分、例えばアミノ酸類、塩類、糖、及びビタミンを有するDMEM/HAM
F-12を基礎とした形態(DMEM及びHAM F12培地の組成物で無血清
培地、American Type Culture Collection Catalogue of Cell Line and Hybrid
omas, 第6編, 1988, ページ346-349)(米国特許第5,122,469号に記載されるよ
うな培地の形態が特に適している)のような基礎培地成分を含み、場合によって
はグリシン、ヒポキサンチン、及びチミジン;組換えヒトインシュリン、加水分
解ペプトン、例えばPrimatone HS又はPrimatone RL(シェフィールド、英国)、
又はその等価物;細胞保護剤、例えばPluronic F68又は等価プルロニックポリオ
ール;ゲンタマイシン;及び微量元素を含む。好ましくは、選択細胞培地は無血
清である。
より生産されうる。例えば、タンパク質の大量又は小量の生産のための細胞培養
方法は、潜在的に、本発明に関連して役に立つ。これに限らないが、方法は流動
層バイオリアクター、中空繊維バイオリアクター、回転ボトル培養、又は撹拌タ
ンクバイオリアクターシステムを含む方法が、後者2つのシステムにおいて、マ
イクロキャリアがあっても無くても使用され、或いは回分式(batch)、流加式(fe
d-batch)、又は連続式(continuous)方式で作用しうる。 好ましい実施態様では、本発明の細胞培養は、撹拌タンクバイオリアクターシ
ステムで実施され、さらに流加式培養方法が用いられる。好ましいバイオリアク
ターシステムでは、バイオリアクターの大きさは、対象とするタンパク質の所望
の量を生産するのに十分な大きさ、より小さい(つまり、2リットル、400リ
ットル)又はより大きい(つまり、25,000リットル、50,000リット
ル)バイオリアクターの容器も適しうるので、これに限らないが、例えば1,0
00リットル又は12,000リットルの大きさでありうる。好ましい流加式培
養では、哺乳動物細胞及び培地は、最初に培養容器に供給され、培養の終了の前
に周期的な細胞及び/又は生産物の採取があっても無くても、培養の間に培養物
に更なる培養栄養素が、連続して又は別々の増加で供給される。流加式培養は、
例えば、定期的に培養(細胞及び培地を含む)が取り除かれ、初期培地と交換さ
れた半連続式流加式培地を含みうる。流加式培地は、細胞培養の全ての成分(細
胞及び細胞培養栄養素を含む)が培養工程の初期に培養容器に供給された単なる
回分式培養と区別される。流加式培地は、工程の間であるが、上清が培養工程の
最後に培養容器から取り除かれない範囲で、潅流培養とは区別することができる
(潅流培養において、細胞は、例えば濾過、カプセル化、マイクロキャリア糖の
固着により培地で抑止され、培地は連続して又は断続的に取り入れられ、培養容
器から取り除かれる)。
法、及び考慮される特定の生産計画に従って増殖されうる。従って、本発明は、
一段階の又は複数段階の培養方法が考えられる。一段階の培養では、宿主細胞は
培養環境中に播種され、本発明の方法の段階は細胞培養の一つの生産期の間に使
用される。或いは、複数段階の培養が考えられる。複数段階の培養では、細胞は
多くの段階又は期で培養されてもよい。例えば、細胞は、第1段階又は増殖期培
養で増殖してもよく、細胞は貯蔵していたものから取り出したものでもよく、促
進された増殖及び高い生存度に適した培地に播種される。細胞は宿主細胞培養物
に初期培地を添加することにより適した時間増殖期に維持されうる。 本発明の好ましい態様によると、流加式又は連続式細胞培養条件は、細胞培養
の増殖期の哺乳動物細胞の増殖を促進することを考案する。増殖期では、細胞を
増殖が最大になる条件下及び時間で増殖する。培養条件、例えば温度、pH、溶
解酸素(dO2)等は、特定の宿主で用いられるものであり、通常の技術者に明
らかであろう。一般にpHは、酸(例えば、CO2)又は塩基(例えば、Na2 CO3又はNaOH)のどちらかを用いて約6.5から7.5の間のレベルに調
節する。CHO細胞の様な哺乳動物細胞に適した温度範囲は、30から38℃の
間、好ましくは約37℃であり、適したdO2は、空気飽和度の5−90%の間
である。
れうる。或いは、上記のように、生産期又は段階は、播種又は増殖期又は段階と
連続していてもよい。 本発明に従うと、細胞培養の増殖期の間の細胞培養環境は制御される。ここで
開示された方法の工程によれば、培地中のアポトーシス阻害剤の濃度は、所望の
成分及び対象とするタンパク質の質が結果的に生じた細胞培養溶液で達成され、
維持されるように操作することができる。好ましい態様では、細胞培養の生産期
は、細胞培養の生産期のアポトーシス阻害剤の発現及び添加が関わる細胞培地の
転移層の前になる。アポトーシス阻害剤の濃度は、好ましくは重量モル浸透圧濃
度が細胞特定生産性に影響することができるので、生産期の重量モル浸透圧濃度
のような他の方法のパラメータに関してモニターされる。 前記したあらゆる方法において、細胞培地のブチラート又はTSAのような所
望される量の試薬を含むことが望ましいことが考慮される。様々な形態のブチラ
ート又はその塩、例えば酪酸及び酪酸ナトリウム等が当分野において知られ、Si
gma Chemical Co.のような供給元から公的に入手可能である。ブチラートは、細
胞培養の生産性及びタンパク質発現を促進することが文献で報告されている[Art
sら, Biochem J., 310:171-176(1995); Gormanら, Nucleic Acids Res., 11:763
1-7648(1983); Krugh, Mol. Cell. Biochem., 42:65-82(1982); Lamotteら, Cyt
otechnology, 29:55-64(1999); Chotigeatら, Cytotechnology, 15:217-221(199
4)]。トリクロサンA(TSA)は、ヒストン脱アセチラーゼの阻害剤であり、
細胞培養の生産性及びタンパク質発現の促進において、ブチラートと同様に作用
しうる。[Medinaら, Cancer Rsearch, 57:3697-3707(1997)]。ブチラートはタン
パク質発現にいくつかの潜在的な影響を有するが、また任意の濃度で、ブチラー
トが培養細胞のアポトーシスを誘発し、よって培養物の生存度並びに生細胞濃度
を減少することができることは当分野において、明らかとなっている。[Hagueら
, Int. J. Cancer, 55:498-505(1993); Calabresseら, Biochim. Biophys. Res.
Comm., 195:31-38(1993); Fillipovichら, Biochim. Biophys. Res. Comm., 19
8:257-265(1994); Medinaら, Cancer Research, 57:3697-3707(1997)]。本発明
の方法では、ブチラート又はTSAの所望の量を、生産期の初期に細胞培養物に
添加してもよく、より好ましくは温度変化が行なわれた後に細胞培地に添加して
もよい。ブチラート又はTSAは当分野の技術者により経験的に決定される所望
の量で添加されるが、好ましくはブチラートは約1から約25mMの濃度で、よ
り好ましくは約1から約6mMの濃度で細胞培地に添加される。
LISA、従来のサザンブロット法、mRNAの転写を定量化するノーザンブロ
ット法[Thomas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77: 5201-5205(1980)]、ドッ
トブロット法(DNA分析)、又はインサイツハイブリダイゼーションによって、
直接サンプル中で測定することができる。種々の標識を用いることができ、最も
一般的なものは放射性同位元素、特に32Pである。しかしながら、他の技術、
例えばポリヌクレオチド中への導入のためのビオチン修飾されたヌクレオチドも
また使用することができる。ビオチンは、次いで例えば放射性ヌクレオチド、蛍
光剤又は酵素のような多種多様な標識で標識されうるアビジン又は抗体への結合
部位として働く。あるいは、DNA二本鎖、RNA二本鎖及びDNA−RNAハ
イブリッド二本鎖又はDNA-タンパク質二本鎖を含む、特異的二本鎖を認識す
ることができる抗体を用いることもできる。ついで、抗体を標識してアッセイを
実施することができ、ここで二本鎖は表面に結合しており、その結果表面の二本
鎖の形成の時点でその二本鎖に結合した抗体の存在を検出することができる。 あるいは、遺伝子の発現は、遺伝子産物の発現を直接的に定量するための、細
胞又は組織切片の免疫組織化学的染色及び細胞培地又は体液のアッセイといった
免疫学的方法によって測定してもよい。免疫組織化学的染色技術では、細胞サン
プルを、典型的には脱水と固定によって調製し、続いて結合した遺伝子産物に対
し特異的な標識化抗体と反応させるが、この標識は通常は視覚的に検出可能なも
の、例えば酵素的標識、蛍光標識、又はルミネセンス標識等である。
ノクローナルでもポリクローナルでもよく、あらゆる哺乳動物で調製されうる。 通常、実質的に均一である調製物を得るために、組換え細胞タンパク質又はポ
リペプチドからの対象とするタンパク質を回収又は精製することが必要である。
第1段階として、培地又はライセートは、特定の細胞片を取り除くために遠心分
離されうる。その後、対象とするタンパク質は、タンパク質及びポリペプチドの
溶解した夾雑物から、適した精製方法の例である次の方法で:イオン交換カラム
での分画;エタノール沈殿;逆相HPLC;シリカ又はカチオン交換樹脂、例え
ばDEAEでのクロマトグラフィー;タンパク質Aセファロースカラム、クロマ
トフォーカシングでのクロマトグラフィー;SDS-PAGE;硫酸アンモニウ
ム沈殿;及び例えばセファデックスG-75を用いるゲル濾過により精製される
。 回収又は精製した対象とするタンパク質は、典型的に一又は複数の次の方法:
SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動、HPLC、トリプシン消化の質量分
析、糖タンパク分析及び活性アッセイにより分析されうる。 以下の実施例は例示するためにのみ提供されるものであって、本発明の範囲を
決して限定することを意図するものではない。 本明細書で引用した全ての特許及び参考文献の全体を、出典明示によりここに
取り込む。
入し、製造者の使用説明に従い使用した。実施例に言及される全ての他の商業的
に入手可能な試薬は、別記していなければ、製造者の使用説明書に従って使用し
た。ATCC登録番号により次の実施例及び明細書全体を通して特定している細
胞の供給源はアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション,マナサス,バー
ジニア(American Type Culture Collection, Mannasas, Virginia)である。
ルのバイオリアクターに100万細胞/mlで蒔いた(n=2)。細胞培地は組
換えヒトインシュリン及び微量元素を含む無血清DMEM/Ham F-12を基
礎にした培地とした。細胞を37℃、275rpmの撹拌設定で増殖した。pH
を7.2に維持し、実験の間、自動的に調節した。バイオリアクターを酸素と空
気の混合物でスパージした。これは、治療用タンパク質の大量生産の間の条件を
真似たモデルシステムである。 次のパラメータを測定するためにサンプルを毎日採った:細胞生存度、カスパ
ーゼ活性(Clontech)、DNA断片化及びアネキシン/PI結合(Chemicon)。
Fig.1Aは5日の間に(トリパンブルーエクスクルージョンにより)測定さ
れた細胞生存度を示す。Fig.1Bは、培養の5日の間の細胞生存度の減少が
アポトーシスの結果であることを示す。
カスパーゼ9-DN」)cDNA(Duan, H.ら, J. Biol. Chemistry, 271, 1672
0-16724(1996); Pan, G.ら, J.Biol. Chemistry, 273, 5841-5845(1998))を次
に記載するようにして、mpsvスプライスドナーにサブクローンした:2ug
のmpsvベクター(Genentech, Inc.)を総量20ul中、5UのEcoRI
及び5UのBamHI(Boehringer Mannheim)さらに2ulのバッファーA(B
oehringer Mannheim)で、37℃にして1時間消化した。2ugのカスパーゼ9
-DN/pcDNA3構築物を、総量20ul中、5UのHindIII及び5
UのXbaIと2ulのバッファーB(Boehringer Mannheim)で、37℃にし
て1時間消化した。インキュべーションの後、1ulの1mM dNTP(Clont
ech)及び0.2Uのクレノーポリメラーゼ(Boehringer Mannheim)を各反応物
に添加し、インキュベーションをさらに15分、37℃で続けた。 等分した各消化物は、1%のアガロースゲル電気泳動で分析した。1.2kb
pのカスパーゼ9-DN cDNA及び直線化した9.7kbpのmpsvベクタ
ーをゲルから取り出し、GeneClean(Bio101, Inc.)を用いて、製造者の使用説
明に従って精製した。 カスパーゼ9-DN及びmpsvベクターのライゲーション:50ngのベク
ター及び42ngの挿入物を総量20ul中、10ulの2Xラーゲーションバ
ッファー及び1ulのT4 DNAリガーゼで、室温で5分間ライゲートした(B
oehringer Mannheim)。
に従って2ulのライゲーション混合物で形質転換した。次いで、形質転換した
細胞をカルベニシリン含有LBプレートに蒔いた。コロニーを無作為に選び取り
、正しい構築物を含むコロニーを同定するために制限消化により分析した。コロ
ニー#30が更なる研究に選ばれた。 トランスフェクション:E25産生CHO DP12細胞[本出願の中で示され
るように、「E25」はヒトIgGに対するヒト化モノクローナル抗体を発現す
る形質移入したCHO細胞を意味する:Prestaら, J. Immunology, 151:2623-26
32(1993)参照]をmpsv/カスパーゼ9-DN及びmpsvベクターを用いたト
ランスフェクションで選択した。トランスフェクションをLipofectAMINE Plus
試薬(Gibco BRL)を用いて行い、次の用にして実施した: 懸濁液中で増殖したE25細胞を、血清含有培地でのトランスフェクションの
24時間前に、60mm組織培養皿に蒔いた。トランスフェクションのためのD
NAを分光測定で定量した。2ugのDNAを250ulの無血清培地及び8u
lのPlus試薬と混合し、室温で15分間インキュベートした。12ulの試
薬を250ulの無血清培地と混合し、混合物に直接添加し、その後、室温で1
5分間インキュベーションした。細胞の上の培地を、5mlの新しい無血清培地
と換え、トランスフェクション混合物を皿に添加した。トランスフェクションの
3時間後、培地を血清含有培地と交換した。トランスフェクションの24時間後
、それぞれのトランスフェクションした皿を5皿に分割し、淘汰圧が5ug/m
lのプロマイシンの添加により適用された。形質移入したクローン(プロマイシ
ン耐性)が、トランスフェクションの後、約2週間で出現し始めた。いくつかの
クローンを、ウエスタンブロットによるカスパーゼ9-DN発現の分析に選択し
た。
た。コンフルエントのとき、各ウェルからの細胞をPBSで洗浄し、100ul
の溶解バッファー(PBS中3%NP40)に3分間溶解した。ライセートを1
2,000xgで3分間遠心分離した。上清を採取し、減少した2xSDS添加
液(Novex)の等量と混合し、3分間煮沸した。サンプルを−20℃で保存した
。等分したライセートをMicro BCAタンパク質アッセイ試薬キット(Pierce)を
用いて、全タンパク質濃度を測定するためのタンパク質アッセイにかけた。 全タンパク質の3ugに相当する等分したライセートは、10%のSDSトリ
ス-グリシンゲル(Novex)にロードし、1時間半実施した。タンパク質を製造者
の説明に従ってイモビロンP転移膜に移した。 膜をウサギ抗カスパーゼ9血清(Pharmingen)、続いてHRPコンジュゲート
したヤギ抗ウサギ抗血清でプローブし、ECLウェスタンブロット検定試薬(Am
ersham)を用いて伸展させた。クローンを、カスパーゼ9-DN高並びに低発現
のクローン(クローン2及び14)をさらに特徴付けするために選択した。Fi
g.2参照。
)高及び低レゲルで発現するクローン2及び14をスピナーの無血清培地での増
殖に適合させた。クローンをスピナーに100万細胞/mlで播種し、アポトー
シス誘発剤、スタウロスポリン(Sigma)を最終濃度1uMで添加した。等分し
た培地はいくつかのアッセイにより:アポトーシス細胞の%を測定するためのア
ネキシン/PI(Chemicon)及び製造者の使用説明に従うカスパーゼ3活性(Cl
ontech)によりアポトーシスの分析をした。Fig.3及び4参照。 2リットルのバイオリアクターの生存度におけるカスパーゼ9-DN発現の効
果:無血清に適合した、カスパーゼ9-DN発現クローン2及び14、ベクター
コントロール及び非形質転換E25細胞をスケールアップし、2リットルのバイ
オリアクターに100万細胞/mlで播種した(n=2)。細胞培地を、組換え
ヒトインシュリン及び微量元素を含む無血清DMEM/Ham F-12を基礎と
した培地である。細胞を37℃、275rpmの撹拌設定で増殖した。pHを7
.2に維持し、実験の間、自動的に調節した。バイオリアクターを酸素と空気の
混合物でスパージした。これは、治療用タンパク質の大量生産の間の条件を真似
たモデルシステムである。
度、アポトーシス、カスパーゼ3活性、グルコース消費、重量モル浸透圧濃度、
乳酸産生及びE25力価。Fig.5−8参照。 結果は、E25を発現するCHO細胞でのカスパーゼ9の安定した発現を示す
。安定した発現は、結果的にアポトーシス誘発剤、スタウロスポリンに対する細
胞の耐性を生じる。耐性は、カスパーゼ9-DNの発現レベルに比例する。バイ
オリアクターの環境で、高発現クローン14は、生存度及び生存数の中程度の伸
びのみを示した低発現クローン2と比較して、細胞生存度及び生細胞数の劇的な
伸びを示した。生存度の延長は、コントロールと比較したクローン14のカスパ
ーゼ3活性の遅れた開始に反映している。培地中に分泌されたE25抗体の量の
アッセイで、意外な結果が得られた。カスパーゼ9-DNクローン14はクロー
ン2よりも優れたバイオリアクターでの生存度の延長を生じるが、クローン14
は、対象とするタンパク質(E25抗体)を少なく産生する。データは、アポト
ーシス阻害剤の高発現が同時に細胞死を遅延せず、及び対象とするタンパク質の
生産を増加しないことを示唆した。
以下の変化:(1)カスパーゼ9発現クローン14及びE25コントロール細胞
を100万細胞/mlで蒔いた;及び(2)培地を無血清の、インシュリン及び
微量原子を有するDMEM/Ham F-12を基礎とした(培地の栄養供給を向
上させるために使用される)濃縮培地にしたことを除いて、上記するのと同様に
実施した。細胞培養物を37℃で1時間増殖し、次いで温度を33℃に変えた。
3日目、培養物のpHをpH7.15からpH7.0に変え、最大の増殖を維持
するのに十分な栄養素を供給するために、培養物に濃縮したDMEM/Ham
F-12、グルコース及びタンパク質加水分解培地をフィーディングした。 結果をFig.17及び18に示した。グラフに示されるように、カスパーゼ
9-DN発現は、結果的に生存度の延長と生細胞濃度の増加、並びにコントロー
ルに比較した対象とするタンパク質(E25抗体)の高い力価を生じた。栄養素
の限定の無い流加式培養の条件下において、データは、生存度の増加及び生細胞
濃度の増加が、生産物の力価の顕著な増大が伴うことを示した。
0万細胞/mlで蒔いた。細胞培地を、組換えヒトインシュリンと微量元素を含
む無血清培地DMEM/Ham F-12を基礎とした培地とした。0日目の培養
物の生存度は、96%であった。2つのプレートをトリパンブルー排除により生
存度を、アネキシン/PI結合(Clontech)により生細胞濃度をそれぞれの日に
分析した。実験は10日間実施した。カスパーゼの化学阻害剤、z-VAD-fm
k(Enzyme Systems Products)を100mM(1000x)ストックするため
にDMSOに溶解し、4ulを4mlの培養物を含む60mm皿に添加した。阻
害剤を、実験の開始から48時間後(アポトーシスの始まる前に)に添加し、新
しい等分したz-VAD-fmk阻害剤を24時間後とに添加した。コントロール
は、何の添加もしない培養と、DMSOのみを添加した培養にした。 結果は、Fig.9−10に示す。 化学的化合物、z-VAD-fmk、は、カスパーゼ阻害剤であり、100uM
の濃度で培養物に加えたとき、カスパーゼ3活性の抑制及び細胞生存度の延長を
生じた。
istry, 270, 16526-16528(1995); Clem, R. J. ら, Science, 254, 1388-1390(1
991))を次のように:2ugのCPCベクター(Genentech, Inc.)を37℃で
2時間、高バッファー(Boehringer Mannheim)に7UのEcoRIと7UのX
baIを含有する25ulでの消化により直線化して、CPCスプライスドナー
ベクターにpcDNA3ベクター(Invitrogen)からサブクローニングした。バ
キュロウィルスp35cDNAを、同じ制限酵素でpcDNA3ベクター(Invi
trogen)から切り取った。等分した各反応物を、臭化エチジウムを含む1%のア
ガロースゲルでの電気泳動により分析した。直線化したCPCベクター(9.7
kbp)及びp35cDNA(0.9kbp)に対応するバンドをゲルから取り
出し、GeneClean(Bio 101, Inc.)を用いて、製造者の使用説明に従って単離し
た。 ライゲーション:50ngのベクター及び25ngのp35cDNAを、全反
応物量20ul中の10ulのT4ライゲーションバッファー、及び1ulのT
4DNAリガーゼ(Rapid DNA Ligation Kit, Boehringer Mannheim)と混合し
た。反応物は室温で5分間インキュベートした。
nheim)を2ulのライゲーション混合物と混合し、氷上で30分間インキュベ
ートした。細胞に42℃で45秒間、熱ショックを与え、その後に氷上で2分間
インキュベーションした。0.9mlのLB培地を細胞に添加し、37℃で1時
間、撹拌しながらインキュベートした。100ulの形質転換細胞をカルベニシ
リンを含有するLB寒天培地に蒔いた。4つのクローンを無作為に選び取り、4
mlのLB+カルベニシリンで一晩増殖させた。プラスミドをQIAprep Spin Min
iprep Kit(Qiagen)を用いて、製造所の使用説明に従いこれらのコロニーから
単離した。単離したプラスミドを、正しい構築物を認知するために分析的な消化
にかけた。 CHO細胞でのバキュロウィルスp35の発現:2%のウシ胎児血清(Gibco
)、組換えヒトインシュリン及び微量元素を含むDMEM/Ham培地で増殖し
たCHO(dhfr+)細胞を、200万細胞/100m組織培養皿で形質移入
の48時間前に蒔いた。LipofectAMINEプラス試薬(Gibco BRL)をトランスフェ
クションに使用し、製造者の使用説明に従って実施した。CHO細胞をp35/
CPC構築物と、コントロールとしてCPCベクターのみで形質移入した。各タ
イプの1つの形質転換プレートを、一過性形質移入体でのp35発現のレベルを
アッセイするためにトランスフェクションのの値24時間後に回収した(1:1
000希釈での抗p35ウサギポリクローナル血清を用いたウェスタンブロット
)。他の形質移入プレートをさらに増殖し、淘汰圧(5ug/mlプロマイシン
)をトランスフェクションの48時間後に用いた。約2週間後、プロマイシンに
対するコロニー耐性が発達し、無血清増殖に適合し、更なる分析のためにスケー
ルアップした。
ベクターコントロールを発現する無血清適合クローンをスケールアップし、2リ
ットルのバイオリアクターに100万細胞/mlで蒔いた(n=2)。細胞培地
を組換えヒトインシュリン及び微量元素を含む無血清DMEM/Ham F-12
を基礎とした培地とした。細胞を37℃、275rpmの撹拌設定で増殖した。
pHを7.2に維持し、実験の間、自動的に調節した。バイオリアクターを酸素
と空気の混合物でスパージした。これは、治療用タンパク質の大量生産の間の条
件を真似たモデルシステムである。次のパラメータを測定するためにサンプルを
毎日採った:細胞生存度、細胞濃度、アポトーシス、カスパーゼ3活性、グルコ
ース消費、重量モル浸透圧濃度及び乳酸産生。 結果は、Fig.11−12に示す。 結果は、アポトーシス阻害剤、バキュロウィルスp35が、CHO細胞で発現
した場合にバイオリアクターの環境中の生存度の延長を引き起こすことを示す。
ンスフェクションでのE25抗体の発現 無血清適合CHO DP12細胞を、いくつかの成分濃度を修正し、組換えヒ
トインシュリン、微量元素及び血清を含むDMEM/HAM F-12を基礎とし
た培地の未処理の12穴組織培養プレートに1,500万細胞/mlで蒔いた。
トランスフェクションをDMRIE-C(Gibco BRL)を用いて、製造者の使用説
明に従って実施した。カスパーゼ9-DN発現クローン14を、CHO DP12
細胞及びE25細胞(CHO DP12、E25を発現)であるコントロールの
次に形質移入した。 レッドシフトしたGFP発現ベクター(Quantum Biotechnologies Inc.)をD
Nase発現ベクターとともに形質移入した[Shak, S.ら, (1990), Proc Natl.
Acad. Sci USA, 87:9188-9192]。トランスフェクションの24時間後、プロピジ
ウムヨウ素を等分した培養物に加え、生存トランスフェクション効率をFACSCali
bur(Becton Dickinson)でのフローサイトメトリーで分析した。トランスフェ
クションの5日後、培地のサンプルをELISAを用いたDNase力価分析に
かけた。 データは、トランスフェクション試薬、我々の実験ではDMRIE-Cが、高
い濃度(約6ul)で使用された時に細胞に毒性を与えうることを示す(Fig
.13)。Fig.14では、カスパーゼ9-DNクローン14が、(試験した
DMRIEの全ての濃度において)コントロールより高い全体及び生存トランス
フェクション効率を示す。クローン14のトランスフェクション効率はトランス
フェクション試薬の量とともに増加し、濃縮した両コントロールでは既にトラン
スフェクション効率の減少を示し始める、12ulのDMRIE-Cで最大に達
する。クローン14のトランスフェクション効率は、ここで試験した量のDMR
IE-Cよりも多く使用される時にさらに増大する可能性がある。クローン14
のトランスフェクション効率の増大は、培養物の特定の生産性(DNase力価
/全LDH)に反映し、DNase力価では(Fig.15、16)、両方とも
コントロールに比較して4倍にまで増加した。
ル細胞を、凍結用培地(修正したDMEM/Ham F-12中、1g/Lのメチ
ルセルロース及び10%DMSO)で凍結し、−80℃で長期間保存した。実験
の日に凍結細胞のバイアルを冷凍庫から取り出し、37℃で解凍して、先に温め
ておいた成長培地(修正したDMEM/Ham F-12)とともにスピナーに添
加した。細胞を8日間培養し、生存度及び生細胞濃度を分析した。 結果はFig.19及び20に示す。結果は、カスパーゼ9-DN発現細胞が
コントロールE25細胞よりも高い生存度及び生細胞数を維持したことを示す。
従って、CHO細胞でのカスパーゼ9-DNの発現が、凍結細胞培養物を解凍し
たときの生存度及び生細胞濃度に有利な効果があった。
する細胞の耐性に影響するかどうかを検査するために行なわれた。 カスパーゼ9-DN発現クローン14及びE25コントロール細胞を60mm
組織培養皿に1x106細胞/mlで蒔いた。各皿には4mlの培地が入ってい
た。培養物をインシュリンと微量元素を有するDMEM/Ham F-12を基礎
とした濃縮培地で37℃で増殖した。培養物を2日目に33℃に温度変化させ、
ブチラートを様々な最終濃度(0、1、2、3、5、10mM)で3日目に加え
た(n=2)。培養物の生存度及び力価を毎日アッセイした。 結果をFig.21及び22に示す。結果は、E25コントロール細胞がカス
パーゼ9-DN発現細胞よりも早く生存度が低下することを示した(Fig.2
1参照、7日目及び9日目)。これは対象とするタンパク質の力価に反映する。
Fig.22に示した力価は、カスパーゼ9-DN細胞が培養物への0ブチラー
ト添加よりも1、2、3、及び5mMのブチラートで高い力価を与えたこと枝を
示した。言い換えると、E25コントロールの力価は1及び2mMのブチラート
のみで改善した。結果は、カスパーゼ9-DN発現がブチラートの不利な影響か
ら細胞を保護し、生存度を延ばし、高い力価を生じさせることができた。
細胞生存度を表すグラフを示す。データは、バイオリアクターで増殖した細胞が
3日という早さで生存度が減少し始めうることを示し、続いてしばしば次の日の
生存度が劇的に落ち込む。
で実施される3つのアポトーシスアッセイ:カスパーゼ3活性、DNA断片化及
びアネキシン/PI結合(原形質膜(「PM」)の変化)の結果を表すグラフを
示す。カスパーゼの活性は3日目、生存度の落ち込みが検出された日(Fig.
1A)に初めて検出された。
スタンブロット分析を示す。mpsvベクター(単独)で形質移入したクローン
をコントロールとして使用した。ブロットをウサギ抗カスパーゼ9抗血清(Phar
mingen)でプローブし、化学発光を用いて分析した。
ール(E25形質移入していない細胞及びmpsvベクター形質移入細胞)がア
ポトーシス誘発剤、スタウロスポリン(1マイクロモル)とインキュベートした
分析の結果を示す。サンプルを採り、細胞の生細胞の%を分析した。
に得られた細胞サンプルのカスパーゼ3活性の分析を示す。
100万細胞/mlで蒔いたカスパーゼ9-DN発現クローン2及び14、並び
にコントロールのアッセイ結果を示す。毎日サンプルを採り、生存度(Fig.
5)、生細胞数(Fig.6)、カスパーゼ3の活性(Fig.7)及び培地に
分泌された対象とするタンパク質(E25抗体)の濃度(Fig.8)を分析し
た。
剤、z-VAD-fmkに暴露した(100マイクロモルの濃度で細胞培地に加え
た、播種の48時間後)アッセイの結果を示す。z-VAD-fmk阻害剤をその
後24時間毎に培地に加えた。毎日サンプルを採り、カスパーゼ3活性(Fig
.9)及び%生細胞(Fig.10)を分析した。
ロウィルスp35発現クローンのアッセイ結果を示し、細胞生存度(Fig.1
1)及びカスパーゼ3活性(Fig.12)を毎日検定した。コントロールはベ
クター、cpcで形質移入したクローンである。
Cの細胞生存度における効果の棒グラフを示す。
O DP12細胞とE25抗体発現CHO DP12細胞について得られる、全体
及び生存トランスフェクション効率の比較を示す。
O DP12細胞及びE25抗体発現CHO DP12細胞について得られる特定
の生産性(DNase力価/全体LDH)の比較を示す。
O DP12細胞及びE25抗体発現CHO DP12細胞について得られたDN
ase力価の比較を示す。
ルのバイオリアクターで増殖したカスパーゼ9-DN及びE25コントロールの
生存度及び力価を示す。
ントロール及びカスパーゼ9-DNクローン14の培地生存度及び生細胞数を示
す。データはトリパンブルー排除により得た。
ントロール細胞及びカスパーゼ9-DNクローン14の生存度及びE25力価を
示す。
Claims (37)
- 【請求項1】 一又は複数のアポトーシス阻害剤を用いた組換えタンパク質
の作成の方法であって、 (a)アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 (b)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 (c)宿主細胞の提供、 (d)工程(a)及び(b)のベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、 (e)細胞培地の提供、 (f)対象とするタンパク質及びアポトーシス阻害剤を発現するのに十分な条件
下の細胞培地での形質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び場合によって
は (g)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製
、 の工程を含む方法。 - 【請求項2】 工程(e)又は(f)の細胞培地に更なるアポトーシス阻害
剤を混合する工程をさらに含む、請求項1の方法。 - 【請求項3】 工程(a)のベクター及び工程(b)のベクターが同じベク
ターである、請求項1の方法。 - 【請求項4】 工程(a)及び(b)のベクターが2つの別々のベクターで
ある、請求項1の方法。 - 【請求項5】 工程(a)及び(b)のベクターが異なる抗生物質耐性選択
マーカーである、請求項4の方法。 - 【請求項6】 宿主細胞がCHO細胞である、請求項1の方法。
- 【請求項7】 宿主細胞が大腸菌である、請求項1の方法。
- 【請求項8】 工程(a)のアポトーシス阻害遺伝子がカスパーゼ9ドミナ
ントネガティブタンパク質又はバキュロウィルスp35をコードする、請求項1
の方法。 - 【請求項9】 宿主細胞を対象とするタンパク質の一過性発現のための条件
下で培養する、請求項1の方法。 - 【請求項10】 対象とするタンパク質が哺乳動物又は非哺乳動物細胞のア
ポトーシスを誘発する能力のあるタンパク質である、請求項1の方法。 - 【請求項11】 前記細胞培地が無血清培地である、請求項1の方法。
- 【請求項12】 前記細胞培地がブチラートを含む、請求項1の方法。
- 【請求項13】 工程(f)の後に、宿主細胞及び/又は細胞培地を凍結し
、続いて解凍する、請求項1の方法。 - 【請求項14】 一又は複数のアポトーシス阻害剤を用いた組換えタンパク
質の作成の方法であって、 (a)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 (b)アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含む宿主細胞の提供、 (c)工程(a)のベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、 (d)細胞培地の提供、 (e)対象とするタンパク質及びアポトーシス阻害剤を発現するのに十分な条件
下の細胞培地での、形質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び場合によっ
ては (f)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製
、 の工程を含む方法。 - 【請求項15】 アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子が宿主細胞のゲノ
ムに安定して組み込まれている、請求項14の方法。 - 【請求項16】 工程(d)又は(e)の細胞培地に更なるアポトーシス阻
害分子を混合する工程をさらに含む、請求項14の方法。 - 【請求項17】 宿主細胞がCHO細胞である、請求項14の方法。
- 【請求項18】 宿主細胞が大腸菌である、請求項14の方法。
- 【請求項19】 工程(b)のアポトーシス阻害遺伝子がカスパーゼ9ドミ
ナントネガティブタンパク質又はバキュロウィルスp35をコードする、請求項
14の方法。 - 【請求項20】 前記細胞培地がブチラートを含む、請求項14の方法。
- 【請求項21】 工程(e)の後に、宿主細胞及び/又は細胞培地を凍結し
、続いて解凍する、請求項14の方法。 - 【請求項22】 一又は複数のアポトーシス阻害剤を用いた組換えタンパク
質の作成の方法であって、 a)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 b)宿主細胞の提供、 c)工程(a)のベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、 d)細胞培地の提供、 e)アポトーシス阻害剤の提供、 f)細胞培地へのアポトーシス阻害剤の混合、 g)対象とするタンパク質を発現するのに十分な条件下の細胞培地での宿主細胞
の培養、及び場合によっては h)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製、
の工程を含む方法。 - 【請求項23】 宿主細胞がCHO細胞である、請求項22の方法。
- 【請求項24】 アポトーシス阻害剤が有機又は無機分子を含む、請求項2
2の方法。 - 【請求項25】 アポトーシス阻害剤がz-VAD-fmkを含む、請求項2
4の方法。 - 【請求項26】 工程(g)の後に、宿主細胞及び/又は細胞培地を凍結し
、続いて解凍する、請求項22の方法。 - 【請求項27】 細胞培地で対象とするタンパク質を得る方法であって、 (a)カスパーゼ9ドミナントネガティブタンパク質及びバキュロウィルスp3
5からなる群から選択されるアポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含むベク
ターの提供、 (b)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 (c)宿主細胞の提供、 (d)工程(a)及び(b)のベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、 (e)細胞培地の提供、 (f)対象とするタンパク質、及び対象とするタンパク質の産生を増加する効果
がある量のアポトーシス阻害剤を発現するのに十分な条件下の細胞培地での、形
質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び場合によっては (g)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製
、 の工程を含む方法。 - 【請求項28】 前記宿主細胞がCHO細胞である、請求項27の方法。
- 【請求項29】 前記細胞培地が無血清培地である、請求項27の方法。
- 【請求項30】 工程(f)の後に、宿主細胞及び/又は細胞培地を凍結し
、続いて解凍する、請求項27の方法。 - 【請求項31】 細胞培地の宿主細胞生存度を延ばす方法であって、 (a)カスパーゼ9ドミナントネガティブタンパク質及びバキュロウィルスp3
5からなる群から選択されるアポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含むベク
ターの提供、 (b)対象とするタンパク質をコードする遺伝子を含むベクターの提供、 (c)宿主細胞の提供、 (d)工程(a)及び(b)のベクターでの宿主細胞の形質転換又は形質移入、 (e)細胞培地の提供、 (f)目的のタンパク質、及び細胞培養における宿主細胞の生存度を延ばすのに
効果のある量のアポトーシス阻害剤を発現するのに十分な条件下の細胞培地での
、形質転換又は形質移入した宿主細胞の培養、及び場合によっては (g)宿主細胞及び/又は細胞培地からの対象とするタンパク質の回収又は精製
、 の工程を含む方法。 - 【請求項32】 アポトーシス阻害剤をコードする遺伝子を含むベクターが
誘導プロモーターを含む、請求項31の方法。 - 【請求項33】 請求項1の方法に従って生産された対象タンパク質を含む
組成物。 - 【請求項34】 請求項14の方法に従って生産された対象タンパク質を含
む組成物。 - 【請求項35】 請求項22の方法に従って生産された対象タンパク質を含
む組成物。 - 【請求項36】 請求項27の方法に従って生産された対象タンパク質を含
む組成物。 - 【請求項37】 請求項31の方法に従って生産された対象タンパク質を含
む組成物。
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