JP2005058111A - 糖鎖修飾制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明の課題は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を用いた異種蛋白質の産生において、糖鎖修飾を制御する方法、より詳細にはフコース結合糖鎖量を抑制する方法を提供することである。
【解決手段】 CHO由来α1,6フコース転移酵素をコードする遺伝子の塩基配列のうち、連続する少なくとも20塩基の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを導入した異種蛋白質産生可能なCHO由来の細胞を培養することにより、フコース結合糖鎖量が抑制された異種蛋白質を産生する。
【解決手段】 CHO由来α1,6フコース転移酵素をコードする遺伝子の塩基配列のうち、連続する少なくとも20塩基の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを導入した異種蛋白質産生可能なCHO由来の細胞を培養することにより、フコース結合糖鎖量が抑制された異種蛋白質を産生する。
Description
本発明は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を用いた異種蛋白質の産生における糖鎖修飾制御方法に関する。
近年、遺伝子組換え型有用生理活性物質の生産が注目されている。これらのうち糖蛋白質を生産するときには、宿主として糖鎖修飾を行うことができる細胞、すなわち、動物細胞に代表される真核細胞を用いる必要がある。
糖鎖修飾は蛋白質生産においてみられるDNAレベルでの厳密な制御はなされておらず、20種類近くにも及ぶ一連の酵素反応によって行われるため、蛋白質の構造、宿主細胞の型、細胞の培養条件などの要素が、糖鎖修飾プロセスに影響を及ぼすことが知られている(バイオテクノロジー、第8巻、第421〜428頁、1990年発行)(同誌、第13巻、第592〜596頁、1995年発行)(バイオケミストリー、第28巻、第7644〜7662頁、1988年発行)。
したがって、細胞培養により糖蛋白質を生産するときには、多くの場合において、天然型と組換え型の糖鎖構造が異なる(J.Biol.Chem.、第21153〜21159頁、1989年発行)(Arch.Biochem.Biophys.、第203巻、第458〜465頁、1980年発行)。また、組換え型においても糖鎖の結合本数と結合構造の2点で不均一性が生じる。
糖蛋白質の糖鎖は蛋白質3次元構造の安定化、蛋白質分解に対する防衛、蛋白質分泌の促進、およびその糖蛋白質の生理活性などに影響を及ぼすことが明らかにされている(Mol.Cell.Biochem.、第72巻、第3〜20頁、1986年発行)(グリコバイオロジー、第1巻、第115〜130頁、1991年発行)(蛋白質核酸酵素、第37巻、第1713〜1746頁、1992年発行)(Thromb.Haemostas.、第60巻、第255〜261頁、1988年発行)(FASEBJ、第9巻、第115〜119頁、1995年発行)。
また、組換え糖蛋白質を医薬品として用いる場合、天然型と異なる糖鎖構造は免疫反応を引き起こす可能性もあり、組換え型が天然型と共通の糖鎖構造を持つことが望ましい。したがって、組換え糖蛋白質の生産においては、糖鎖構造の制御が大きな課題となっている。
糖鎖修飾には、糖加水分解酵素および糖転移酵素が関与しているが、特に糖転移酵素は糖ヌクレオチドを糖供与体として受容体となる糖鎖に糖を転移し、糖鎖伸長を行う酵素であり、糖鎖形成において重要な役割を担っている。
糖転移酵素の1つであるフコース転移酵素(以下FTという)は、別名フコシルトランスフェラーゼともいう。FTは、生体内において、複合糖鎖、例えば、グルコサミンなどに対するフコースの結合に大きく関与していると考えられている。
本酵素は、フコースの転移様式により、N型とO型に分類され、N型はさらにα型とβ型に細分類される。また、転移位置により、1,2型、1,3型、1,4型、1,6型などに分類される。
このうち、α1,6型は、肝臓疾患患者においてその血中濃度が変動することから、当該疾患との関与が知られており、肝臓癌、慢性肝炎、肝硬変などの肝臓疾患の診断薬への適用が期待されている(特開平6−65300、同11−32796、同11−32797)。
α1,6型はヒト、ブタ、ウシ、マウスなどで既に報告例がある(特開平9−201191、同10−4959、同10−4969、同10−84975、WO97/27303。JBC、第266巻32号、第21572〜21577頁、1991年発行。同、第271巻44号、第27810〜27817、1996年発行。DNASeq、第11巻1−2号、第91〜96頁、2000年、AF247186など)。また、CHOに由来するα1,6型については部分塩基配列が報告されている(WO00/61739)。
一方、CHO由来のFTとしてはα1,3型、O型が知られている(JBC、第274巻15号、第10439〜10450頁、1999年発行。USP−6100076)。しかしながら、これらのものは、α1,6型とは全く別物である。
ところで、組換え糖蛋白質を調製するに当たり、糖鎖構造を制御する方法に関しては少数ながら報告例がある。培地中の糖組成あるいは糖濃度を変更することにより産生される糖蛋白質の糖鎖の種類あるいは分子量を改変する方法(特許文献1)、培地中にグルコサミンまたはN−アセチルグルコサミンを添加することによりガラクトース残基の転移を抑制する方法(特許文献2)などであるが、これらはいずれもハイブリドーマを用いた抗体産生に関するものである。また、糖転移酵素(N−アセチルグルコシルトランスフェラーゼV)遺伝子を導入した動物細胞を用いて糖鎖構造を改変する方法(特許文献3)、動物細胞産生系において培養条件(糖組成)の変更により、産生する組換え蛋白質の糖鎖構造を改変する方法(特許文献4)なども知られている。
その一方で、生理活性物質(蛋白質)を遺伝子のレベルで制御する技術を利用して上記の糖鎖修飾に関与する酵素そのものを調節することも検討されている。例えばmRNAの段階で遺伝子の発現を消失させ、該遺伝子の機能を喪失した細胞や生物を作るための手法として、多くの分子が試みられており、例えばアンチセンス配列、リボザイム、キメラオリゴ等が検討されてきた。これらのうち、遺伝子制御・破壊する方法としてはアンチセンス法が最も代表的な手法である。アンチセンス法は標的とする遺伝子の標的mRNA(センス鎖)とアンチセンスmRNAが相補的に結合することにより、翻訳抑制がおこる。
ところで最近、蛋白質の生理活性を制御する手段としてRNA干渉(RNAi)という手法が注目されている。RNAiは機能を阻害したい遺伝子の特定領域と相同するセンスRNAとアンチセンスRNAからなる二本鎖dsRNAが標的遺伝子のmRNAの相同部分を干渉・破壊する現象である。当初は30塩基対以上の長いdsRNAによる効果が報告されてきたが、近年さらに短いRNAi(21〜23塩基対)dsRNA(short interfering RNA、siRNA)が有効であるとの報告がなされている(非特許文献1、2)。
さらに、CHO細胞を用いて遺伝子組換えによる免疫グロブリンを産生する場合におけるCHO由来フコース合成関連酵素の遺伝子を標的とするRNAiの手法を用いた宿主細胞の調製方法が報告されている(特許文献5)。しかし、具体的にフコース合成関連酵素の遺伝子のいずれの領域を標的とするのか、またRNAiの手法により上記酵素の発現に関し、実際にどのような影響を及ぼしたのかについては全く報告されていない。
特開平6−292592号公開公報
特開平11−127890号公開公報
特開平9−84582号公開公報
国際公開WO02/02793号パンフレット
国際公開WO02/31140号パンフレット
Nature,411:p.494−498(2001)
Science,Apr.19;296(5567):p.550−553(2002)
本発明の目的は、CHO細胞を用いた異種蛋白質の産生において、糖鎖修飾を制御する方法、より詳細にはフコース結合糖鎖量を抑制する方法を提供することにある。
本発明者らは上記の事情を考慮し、CHO由来α1,6フコース転移酵素の遺伝子の塩基配列を基にさらに研究を進めた結果、当該酵素の遺伝子の塩基配列に関する情報を利用することにより、CHO細胞で異種蛋白質を産生する際に、糖鎖修飾を制御できることを初めて見出した。
即ち本発明は、
1.チャイニーズハムスター卵巣(CHO)由来α1,6フコース転移酵素をコードする遺伝子の塩基配列のうち、連続する少なくとも20塩基の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを導入した異種蛋白質産生可能なCHO細胞を培養することにより、フコース結合糖鎖量が抑制された異種蛋白質を産生する方法、
2.前記の転移酵素が、配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する前項1に記載の異種蛋白質を産生する方法、
3.前記の転移酵素をコードする遺伝子が、配列番号2で表される塩基配列を有する前項1に記載の蛋白質を産生する方法、
4.前記のオリゴヌクレオチドが、配列番号2で表される塩基配列のうち、塩基番号第300〜1630位の位置から選択されるものである、前項1に記載の蛋白質を産生する方法、
5.前記の二本鎖RNAが、配列番号3、5または7で表される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖を含む、前項1に記載の異種蛋白質を生産する方法、
6.異種蛋白質が、アンチトロンビン−IIIである前項1〜5のいずれか1に記載の異種蛋白質を産生する方法、
7.配列番号3、5または7で表されるオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNA、からなる。
1.チャイニーズハムスター卵巣(CHO)由来α1,6フコース転移酵素をコードする遺伝子の塩基配列のうち、連続する少なくとも20塩基の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを導入した異種蛋白質産生可能なCHO細胞を培養することにより、フコース結合糖鎖量が抑制された異種蛋白質を産生する方法、
2.前記の転移酵素が、配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する前項1に記載の異種蛋白質を産生する方法、
3.前記の転移酵素をコードする遺伝子が、配列番号2で表される塩基配列を有する前項1に記載の蛋白質を産生する方法、
4.前記のオリゴヌクレオチドが、配列番号2で表される塩基配列のうち、塩基番号第300〜1630位の位置から選択されるものである、前項1に記載の蛋白質を産生する方法、
5.前記の二本鎖RNAが、配列番号3、5または7で表される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖を含む、前項1に記載の異種蛋白質を生産する方法、
6.異種蛋白質が、アンチトロンビン−IIIである前項1〜5のいずれか1に記載の異種蛋白質を産生する方法、
7.配列番号3、5または7で表されるオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNA、からなる。
本発明の方法によれば、CHO細胞を用いて異種蛋白質を産生する場合に、糖鎖修飾を制御、具体的にはフコース糖鎖結合を抑制することができる。従って、通常の方法では、ヒト由来の糖蛋白質では観察されないようなフコース糖鎖高結合型の異種蛋白質しか産生できないような場合でも、本発明の方法によれば、ヒト型の糖鎖構造により近づけた、フコース糖鎖結合量が抑制された異種蛋白質を産生することができる。
A.異種蛋白質産生可能なCHO細胞
(異種蛋白質)
本発明で使用される異種蛋白質は糖蛋白質(糖鎖が結合した蛋白質)であって、医薬品として有用な生理活性を有するものであれば特に限定されるものではない。好ましくは、ヒト由来のものであって、通常はフコース糖鎖が結合していないもの、または軽微なものを用いる場合に本発明の効果をより発揮することができる。このような異種蛋白質としては具体的には、血漿蛋白、例えば、血液凝固因子(第VIII因子、第IX因子、第XIII因子など)、免疫グロブリン(抗体)、アンチトロンビン−III、プロトロンビン・トロンビン、フィブリノゲン・フィブリン、ハプトグロビン、プラスミノゲン、α1−プラスミンインヒビター、α1−アンチトリプシン、トランスフェリン、ヘパリンコファクター−IIなど、インターフェロン(IFN)、インスリン、成長因子、尿性トリプシンインヒビター、プラスミノゲン活性化因子(ウロキナーゼ(UK)、プロウロキナーゼ、組織プラスミノゲン活性化因子(tPA)など)、コロニー形成刺激因子(CSF)、受容体、酵素、エリスロポエチン(EPO)、インターロイキン(IL)、ホルモン、リンホカイン、サイトカインなどが例示される。
(異種蛋白質)
本発明で使用される異種蛋白質は糖蛋白質(糖鎖が結合した蛋白質)であって、医薬品として有用な生理活性を有するものであれば特に限定されるものではない。好ましくは、ヒト由来のものであって、通常はフコース糖鎖が結合していないもの、または軽微なものを用いる場合に本発明の効果をより発揮することができる。このような異種蛋白質としては具体的には、血漿蛋白、例えば、血液凝固因子(第VIII因子、第IX因子、第XIII因子など)、免疫グロブリン(抗体)、アンチトロンビン−III、プロトロンビン・トロンビン、フィブリノゲン・フィブリン、ハプトグロビン、プラスミノゲン、α1−プラスミンインヒビター、α1−アンチトリプシン、トランスフェリン、ヘパリンコファクター−IIなど、インターフェロン(IFN)、インスリン、成長因子、尿性トリプシンインヒビター、プラスミノゲン活性化因子(ウロキナーゼ(UK)、プロウロキナーゼ、組織プラスミノゲン活性化因子(tPA)など)、コロニー形成刺激因子(CSF)、受容体、酵素、エリスロポエチン(EPO)、インターロイキン(IL)、ホルモン、リンホカイン、サイトカインなどが例示される。
(宿主)
本発明の宿主として用いられるCHO細胞としては、遺伝子組換え技術によって上記異種蛋白質を産生しうる細胞であれば良く、特に限定されるものではないが、具体的にはCHO−K1細胞などが例示される。また、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)欠損株などの変異株であってもよい。
本発明の宿主として用いられるCHO細胞としては、遺伝子組換え技術によって上記異種蛋白質を産生しうる細胞であれば良く、特に限定されるものではないが、具体的にはCHO−K1細胞などが例示される。また、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)欠損株などの変異株であってもよい。
(発現系)
本発明の発現系としては、動物細胞で通常使用される発現系(プロモーター、シグナル配列など)を利用すればよい。上記のATをコードする遺伝子を発現ベクター系に導入して、発現用宿主・ベクター系を構築する。ベクターは、プロモーター、シグナル配列、リボソーム結合部位、転写終結配列(ターミネーター)を有する。制御配列(エンハンサー)、RNAスプライス配列、ポリA付加部位等をさらに有していても良い。また形質転換細胞中で表現型の選択が可能となるマーカーの配列を有していてもよい。さらに高産生系として、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子を利用した遺伝子の増幅系を用いることもできる。
本発明の発現系としては、動物細胞で通常使用される発現系(プロモーター、シグナル配列など)を利用すればよい。上記のATをコードする遺伝子を発現ベクター系に導入して、発現用宿主・ベクター系を構築する。ベクターは、プロモーター、シグナル配列、リボソーム結合部位、転写終結配列(ターミネーター)を有する。制御配列(エンハンサー)、RNAスプライス配列、ポリA付加部位等をさらに有していても良い。また形質転換細胞中で表現型の選択が可能となるマーカーの配列を有していてもよい。さらに高産生系として、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)遺伝子を利用した遺伝子の増幅系を用いることもできる。
〔形質転換体(異種蛋白質産生可能なCHO細胞)の調製〕
遺伝子組換え技術を利用して糖蛋白質を産生可能な宿主(形質転換体)を調製する方法は公知の手法に準じて行えばよい。すなわち、異種蛋白質をコードする遺伝子を適当な発現プラスミドに担持させた形でCHO細胞に導入して形質転換体を調製する。発現プラスミドを宿主細胞に導入する方法としては、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクチン法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法、ウイルスベクター法などが例示される。これらの方法によりプラスミドまたはその線状断片を宿主染色体上に導入することができる。
遺伝子組換え技術を利用して糖蛋白質を産生可能な宿主(形質転換体)を調製する方法は公知の手法に準じて行えばよい。すなわち、異種蛋白質をコードする遺伝子を適当な発現プラスミドに担持させた形でCHO細胞に導入して形質転換体を調製する。発現プラスミドを宿主細胞に導入する方法としては、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクチン法、パーティクルガン法、DEAE−デキストラン法、ウイルスベクター法などが例示される。これらの方法によりプラスミドまたはその線状断片を宿主染色体上に導入することができる。
B.CHO由来α1,6フコース転移酵素(CHO由来α1,6FT)をコードする遺伝子を標的とするオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAのCHO細胞への導入
(CHO由来α1,6FTの配列)
本発明のCHO由来α1,6FTを構成するアミノ酸配列は配列表の配列番号1で示されるものである。また、当該酵素をコードする遺伝子の塩基配列は、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列に翻訳される配列であれば、特に限定されるものではない。具体的には、配列表の配列番号2に示される塩基配列を有するものが挙げられる。
本発明のCHO由来α1,6FTを構成するアミノ酸配列は配列表の配列番号1で示されるものである。また、当該酵素をコードする遺伝子の塩基配列は、配列表の配列番号1で示されるアミノ酸配列に翻訳される配列であれば、特に限定されるものではない。具体的には、配列表の配列番号2に示される塩基配列を有するものが挙げられる。
上記塩基配列を含むDNA鎖は、公知の方法によりCHO細胞から調製することができる。当該DNA鎖は、例えばCHO細胞からmRNAを抽出し、逆転写酵素とDNAポリメラーゼを用いてcDNAを合成し、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法で増幅することにより得ることができる。具体的には、mRNAの抽出は、市販のmRNA抽出用キットなどを用いて行い、逆転写、cDNA合成、およびDNAの増幅は、市販のcDNA増幅キットなどを用いた5´−RACE法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA、第85巻、第8998〜9002頁、1988年発行)または適当なプライマーを用いた逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)法などにより行うことができる。
また、CHO細胞からゲノムDNAを抽出し、本発明に係るα1,6FTをコードするDNA鎖をPCRで増幅して得ることもできる。上記の方法により、ヒト、ウシ、ブタ、マウス由来のα1,6FTをコードするDNA鎖の塩基配列を比較すると、表1に示すような相同性が確認される。
(二本鎖RNAおよびその相補鎖の調製)
本発明の二本鎖RNAとして、CHO由来α1,6FTをコードする遺伝子の塩基配列から選択された連続する少なくとも20塩基の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを使用することができる。当該二本鎖RNAは、RNAiの手法で用いるsiRNAとして利用することができる。
本発明の二本鎖RNAとして、CHO由来α1,6FTをコードする遺伝子の塩基配列から選択された連続する少なくとも20塩基の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを使用することができる。当該二本鎖RNAは、RNAiの手法で用いるsiRNAとして利用することができる。
本発明の二本鎖RNAは、RNAiの目的に適した配列を有する領域から選択することが必要である。一般的には、開始コドンの50から100ヌクレオチド下流の領域を選択する。選択した領域からAA(N19)TTまたはAA(N21)となる配列を探し、その配列のGC含量が少なくとも30%から70%の間になるものを選択することが推奨されているようであるが、本発明の二本鎖RNAはこれに限定されるものではなく、RNAiの目的に適するものであればどのような配列であっても良い。具体的には配列表の配列番号1で表されるアミノ酸配列をコードする核酸の塩基配列もしくは配列番号2で表される塩基配列のうち塩基番号第300〜1630位またはその相補鎖の位置から選択され、好ましくは塩基番号第480〜600位、920〜1100位もしくは1550〜1630位の位置から選択された連続する少なくとも20塩基の塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる含む二本鎖RNAである。さらに好ましくは、各種由来α1,6FTのうち、特にCHO由来α1,6FTに特異的な塩基配列を含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAであることが好適である。
本発明の二本鎖RNAをRNAiの手法に用いるには、通常、塩基数が21〜23塩基であるセンスRNAおよびアンチセンスRNAの一対の組合せからなる二本鎖RNAが必要である。その具体的として表2に示すような塩基配列を有するセンスRNAとアンチセンスRNAの組合せが例示される。
本発明の二本鎖RNAを構成するオリゴヌクレオチドは、公知の方法によって作製することができる。例えば化学的に合成することができるし、あるいは、天然の核酸を制限酵素などによって切断し、上記のような塩基配列で構成されるように改変し、あるいは連結することも可能である。具体的には、オリゴヌクレオチド合成装置(アプライドバイオシステムズ社製 Expedite Model 8909 DNA合成機)等を用いて合成することができる。また、siRNA合成キットが既に市販されており(株式会社ニッポンジーンテク社等)、これらを利用してsiRNAを合成することもできる。
(CHO細胞への導入)
上記の二本鎖RNAをCHO細胞に導入するには、公知の方法を用いることができる。例えば、リン酸カルシウム法、リポフェクチン法などが挙げられる。上記二本鎖RNAは、異種蛋白質発現用ベクターをCHO細胞に導入する前または後に導入してもよい。さらに、本発明の二本鎖RNAは適当なベクター(siRNA発現専用ベクター)を用いて細胞内で恒常的に発現することもできる。当該ベクターは公知であり、例えば、Nature Biotechnology 20:446−448(2002)、Science 296:550−553(2002)に開示されたsiRNA発現専用ベクターを利用すればよい。また市販のものを用いることもできる。
上記の二本鎖RNAをCHO細胞に導入するには、公知の方法を用いることができる。例えば、リン酸カルシウム法、リポフェクチン法などが挙げられる。上記二本鎖RNAは、異種蛋白質発現用ベクターをCHO細胞に導入する前または後に導入してもよい。さらに、本発明の二本鎖RNAは適当なベクター(siRNA発現専用ベクター)を用いて細胞内で恒常的に発現することもできる。当該ベクターは公知であり、例えば、Nature Biotechnology 20:446−448(2002)、Science 296:550−553(2002)に開示されたsiRNA発現専用ベクターを利用すればよい。また市販のものを用いることもできる。
さらに当該ベクターに二本鎖RNAを組み込む方法は、自体公知の方法を適用することができる。例えば、上記の文献に開示された内容に準じて実施することができる。また、二本鎖RNAに適当なリンカーをライゲーションし、これを目的に適したベクターのマルチクローニングサイトへ挿入することによって、所望のベクターを得ることもできる。
C.培養と異種蛋白質(糖蛋白質)の産生
(培地・培養)
公知の手法により目的とする異種蛋白質の遺伝子を組み込み、かつ上記の方法で本発明の二本鎖RNAを導入したCHO細胞を、公知の方法により培養する。培地としてはCHO細胞培養用のものであれば特に限定されない。例えば、基本培地(例、MEM培地、DMEM培地、RPMI培地、HamF培地など)および基本培地にウシ血清などを添加した血清含有培地、血清を含まない無血清培地などが例示される。無血清培地には、哺乳動物由来の蛋白質(例、インスリン、血清アルブミン、トランスフェリンなど)を添加したもの、哺乳動物由来の蛋白質を添加しないもの(組換え蛋白質または植物由来蛋白質を用いる)、蛋白質そのものを添加しないもの(いわゆる無血清無蛋白質培地であるが、蛋白質加水分解物を含む場合がある)、低分子量の合成品のみ添加したもの(糖、アミノ酸、脂質、ビタミン、核酸、ミネラル、アミン類などから構成される。いわゆる人工合成培地)などを用いることもできる。培養は通常、15〜43℃(好ましくは30〜37℃)程度で、10〜400時間程度行う。また、必要に応じて通気や攪拌を加えることもできる。培養形式としては回分培養、半回分培養(フェドバッチ培養)、連続培養のいずれであってもよい。
(培地・培養)
公知の手法により目的とする異種蛋白質の遺伝子を組み込み、かつ上記の方法で本発明の二本鎖RNAを導入したCHO細胞を、公知の方法により培養する。培地としてはCHO細胞培養用のものであれば特に限定されない。例えば、基本培地(例、MEM培地、DMEM培地、RPMI培地、HamF培地など)および基本培地にウシ血清などを添加した血清含有培地、血清を含まない無血清培地などが例示される。無血清培地には、哺乳動物由来の蛋白質(例、インスリン、血清アルブミン、トランスフェリンなど)を添加したもの、哺乳動物由来の蛋白質を添加しないもの(組換え蛋白質または植物由来蛋白質を用いる)、蛋白質そのものを添加しないもの(いわゆる無血清無蛋白質培地であるが、蛋白質加水分解物を含む場合がある)、低分子量の合成品のみ添加したもの(糖、アミノ酸、脂質、ビタミン、核酸、ミネラル、アミン類などから構成される。いわゆる人工合成培地)などを用いることもできる。培養は通常、15〜43℃(好ましくは30〜37℃)程度で、10〜400時間程度行う。また、必要に応じて通気や攪拌を加えることもできる。培養形式としては回分培養、半回分培養(フェドバッチ培養)、連続培養のいずれであってもよい。
(単離・精製)
培養により異種蛋白質(糖蛋白質)を産生させた後に、該CHO細胞またはその培養物(培養液、培養上清)から本発明の糖蛋白質を得ることができる。当該糖蛋白質は公知の方法により精製することができる。例えば、限外濾過、ゲル濾過、イオン交換体処理、アフィニティクロマトなどが挙げられる。また、公知の製剤化技術を施すことにより、本発明の糖蛋白質の製剤を調製することができる。
培養により異種蛋白質(糖蛋白質)を産生させた後に、該CHO細胞またはその培養物(培養液、培養上清)から本発明の糖蛋白質を得ることができる。当該糖蛋白質は公知の方法により精製することができる。例えば、限外濾過、ゲル濾過、イオン交換体処理、アフィニティクロマトなどが挙げられる。また、公知の製剤化技術を施すことにより、本発明の糖蛋白質の製剤を調製することができる。
(性状)
産生された異種蛋白質は、その糖鎖構造において、本発明の二本鎖RNAを導入しない場合に比べて、フコース糖鎖の結合率が10〜50%程度低下している。
産生された異種蛋白質は、その糖鎖構造において、本発明の二本鎖RNAを導入しない場合に比べて、フコース糖鎖の結合率が10〜50%程度低下している。
本発明をより詳細に説明するために参考例および実施例を挙げるが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
(参考例1)
Biosci.Biotech.Biochem.、第56巻、第600〜604頁(1992年)で開示された方法に準じて、ヒトアンチトロンビン−III(以下、AT−III)遺伝子およびdhfr遺伝子をCHO−K1細胞のdhfr欠損株に組み込んだものを、0.5%のウシ胎児血清(FBS)を含む低血清培地で馴化した(13D−35D株)。さらに、この13D−35D株を無血清培地であるEX−CELL培地中で馴化させて浮遊馴化株を作成した(13D−35DS株)。これらの株を以下の参考例および実施例に用いた。
Biosci.Biotech.Biochem.、第56巻、第600〜604頁(1992年)で開示された方法に準じて、ヒトアンチトロンビン−III(以下、AT−III)遺伝子およびdhfr遺伝子をCHO−K1細胞のdhfr欠損株に組み込んだものを、0.5%のウシ胎児血清(FBS)を含む低血清培地で馴化した(13D−35D株)。さらに、この13D−35D株を無血清培地であるEX−CELL培地中で馴化させて浮遊馴化株を作成した(13D−35DS株)。これらの株を以下の参考例および実施例に用いた。
(実施例1)
常法によりsiRNA(配列番号3〜8)を合成した。これらはCHO由来α1,6FTに関する公知の塩基配列情報に基づいて設計されたものである。配列番号3のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から548〜568番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号4のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。配列番号5のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から929〜949番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号6のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。配列番号7のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から1599〜1619番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号8のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。合成siRNAを常法によりアニーリングした。ヒトアンチトロンビン−III(以下AT−III)発現用プラスミドを組込んだCHO細胞(13D−35DS株)に、当該siRNAをリポフェクチン法により導入(トランスフェクション)した。
常法によりsiRNA(配列番号3〜8)を合成した。これらはCHO由来α1,6FTに関する公知の塩基配列情報に基づいて設計されたものである。配列番号3のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から548〜568番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号4のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。配列番号5のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から929〜949番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号6のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。配列番号7のオリゴヌクレオチドは当該酵素のN末側から1599〜1619番目に相当するもの(センスRNA)であり、配列番号8のオリゴヌクレオチドはその相補鎖(アンチセンスRNA)である。合成siRNAを常法によりアニーリングした。ヒトアンチトロンビン−III(以下AT−III)発現用プラスミドを組込んだCHO細胞(13D−35DS株)に、当該siRNAをリポフェクチン法により導入(トランスフェクション)した。
(前培養)
培養細胞を0.3×106細胞/ウェルの細胞密度で24ウェル・プレートに500μL播種した。導入時に30〜50%のコンフルエントになるように調整した。通常培地(FBS+、Antibiotics+、以下Ab+)を使用し、1日培養した。
培養細胞を0.3×106細胞/ウェルの細胞密度で24ウェル・プレートに500μL播種した。導入時に30〜50%のコンフルエントになるように調整した。通常培地(FBS+、Antibiotics+、以下Ab+)を使用し、1日培養した。
(トランスフェクション)
3種のsiRNAを全量50μLでFBS−、Antibiotics−(以下Ab−)培地で希釈・攪拌した(siRNA、a)。リポフェクチン(リポフェクタミン2000、インビトロゲン社)を攪拌し、全量50μLとなるようにFBS−、Ab−培地で希釈・攪拌した。20pmolのsiRNAに対してリポフェクチンを1μLの割合で加えた。室温で5分間インキュベーションした(リポフェクチン、b)。上記のaとbを混合した(合計100μL)。攪拌し、室温で20分間静置して、siRNAとリポフェクチンの複合体を形成させた(複合体、c)。ウェルの細胞をFBS−、Ab−培地で洗浄した後に、0.9mLの同培地を加えた。各ウェルに100μLのcの複合体を加え、ウェルを穏やかに揺らした。4時間後に通常培地(FBS+、Ab+)を100μL加えた。24時間後にサンプリングし、1mLの新たな培地(FBS−、Ab−)を加えた。細胞の増殖状態を観察しつつサンプリングを行った。
3種のsiRNAを全量50μLでFBS−、Antibiotics−(以下Ab−)培地で希釈・攪拌した(siRNA、a)。リポフェクチン(リポフェクタミン2000、インビトロゲン社)を攪拌し、全量50μLとなるようにFBS−、Ab−培地で希釈・攪拌した。20pmolのsiRNAに対してリポフェクチンを1μLの割合で加えた。室温で5分間インキュベーションした(リポフェクチン、b)。上記のaとbを混合した(合計100μL)。攪拌し、室温で20分間静置して、siRNAとリポフェクチンの複合体を形成させた(複合体、c)。ウェルの細胞をFBS−、Ab−培地で洗浄した後に、0.9mLの同培地を加えた。各ウェルに100μLのcの複合体を加え、ウェルを穏やかに揺らした。4時間後に通常培地(FBS+、Ab+)を100μL加えた。24時間後にサンプリングし、1mLの新たな培地(FBS−、Ab−)を加えた。細胞の増殖状態を観察しつつサンプリングを行った。
(測定)
ELISAによるAT−III濃度測定およびAAL結合分析(全AT−III当たりのフコース修飾されたAT−IIIの割合を測定する)を行った。AAL結合分析は糖特異的に結合する蛋白質であるレクチンを用いて、フコースが結合した糖鎖量を測定するものであり、WO02/02793に開示された方法に準じて行った。
ELISAによるAT−III濃度測定およびAAL結合分析(全AT−III当たりのフコース修飾されたAT−IIIの割合を測定する)を行った。AAL結合分析は糖特異的に結合する蛋白質であるレクチンを用いて、フコースが結合した糖鎖量を測定するものであり、WO02/02793に開示された方法に準じて行った。
(結果)
siRNA(配列番号3と同4の組合せ、配列番号5と同6の組合せ、配列番号7と同8の組合せ)を各々10μMの量で導入した場合の、培養6日目におけるAT−IIIのフコース糖鎖結合量を表3に示す。
siRNA(配列番号3と同4の組合せ、配列番号5と同6の組合せ、配列番号7と同8の組合せ)を各々10μMの量で導入した場合の、培養6日目におけるAT−IIIのフコース糖鎖結合量を表3に示す。
(実施例2)
siRNAを50nMの量で導入した場合について実施例1と同様に実験を行った。
siRNAを50nMの量で導入した場合について実施例1と同様に実験を行った。
(実施例3)
siRNAを100nMの量で導入した場合について実施例1と同様に実験を行った。
siRNAを100nMの量で導入した場合について実施例1と同様に実験を行った。
本発明の方法によれば、CHO細胞を用いて異種蛋白質を産生する場合に、糖鎖修飾を制御することができ、具体的にはフコース糖鎖結合を抑制することができる。従って、通常の方法では、ヒト由来の糖蛋白質では観察されないようなフコース糖鎖高結合型の異種蛋白質しか産生できないような場合でも、本発明の方法によれば、ヒト型の糖鎖構造により近づけた、フコース糖鎖結合量が抑制された異種蛋白質を産生することができる。すなわち、より安全性の高い異種蛋白質(糖蛋白質)を安定的に医療の場に供給することが可能となる。
配列表配列番号1:本発明のCHO由来α1,6フコース転移酵素のアミノ酸配列
配列表配列番号2:当該酵素をコードする遺伝子(DNA)の塩基配列
配列表配列番号3:当該酵素のセンスRNA(548〜568番目に相当)
配列表配列番号4:その相補鎖(アンチセンスRNA)
配列表配列番号5:当該酵素のセンスRNA(929〜949番目に相当)
配列表配列番号6:その相補鎖(アンチセンスRNA)
配列表配列番号7:当該酵素のセンスRNA(1599〜1619番目に相当)
配列表配列番号8:その相補鎖(アンチセンスRNA)
配列表配列番号2:当該酵素をコードする遺伝子(DNA)の塩基配列
配列表配列番号3:当該酵素のセンスRNA(548〜568番目に相当)
配列表配列番号4:その相補鎖(アンチセンスRNA)
配列表配列番号5:当該酵素のセンスRNA(929〜949番目に相当)
配列表配列番号6:その相補鎖(アンチセンスRNA)
配列表配列番号7:当該酵素のセンスRNA(1599〜1619番目に相当)
配列表配列番号8:その相補鎖(アンチセンスRNA)
Claims (7)
- チャイニーズハムスター卵巣(CHO)由来α1,6フコース転移酵素をコードする遺伝子の塩基配列のうち、連続する少なくとも20塩基の塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNAを導入した異種蛋白質産生可能なCHO細胞を培養することにより、フコース結合糖鎖量が抑制された異種蛋白質を産生する方法。
- 前記の転移酵素が、配列番号1で表されるアミノ酸配列を有する請求項1に記載の異種蛋白質を産生する方法。
- 前記の転移酵素をコードする遺伝子が、配列番号2で表される塩基配列を有する請求項1に記載の蛋白質を産生する方法。
- 前記のオリゴヌクレオチドが、配列番号2で表される塩基配列のうち、塩基番号第300〜1630位の位置から選択されるものである、請求項1に記載の蛋白質を産生する方法。
- 前記の二本鎖RNAが、配列番号3、5または7で表される塩基配列を有するオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖を含む、請求項1に記載の異種蛋白質を生産する方法。
- 異種蛋白質が、アンチトロンビン−IIIである請求項1〜5のいずれか1に記載の異種蛋白質を産生する方法。
- 配列番号3、5または7で表されるオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖からなる二本鎖RNA。
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- 2003-08-14 JP JP2003293314A patent/JP2005058111A/ja not_active Withdrawn
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