JP2005245337A - ニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクターおよびこれを用いたニワトリ−ヒトキメラ抗体生産方法、並びにその利用 - Google Patents
ニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクターおよびこれを用いたニワトリ−ヒトキメラ抗体生産方法、並びにその利用 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 本発明にかかるニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクターは、少なくとも、CMVプロモーター、ニワトリ可変域遺伝子を組み込むための組込みサイト(H、AまたはB)、ニワトリイムノグロブリンのリーダー配列(VL)、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子(Cκ、Cγ1またはCγ4)等を含んでいる。組込みサイトに任意のニワトリ可変域遺伝子を組み込んで哺乳動物細胞に導入することで、可変域がニワトリ由来、定常域がヒト由来のニワトリ−ヒトキメラ抗体を生産することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明にかかるニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター(以下、適宜発現用ベクターと略す)は、哺乳動物細胞を宿主とする発現用ベクターであり、DNAセグメントとして、少なくとも、プロモーター、ニワトリ可変域遺伝子を組み込むための組込みサイト、ニワトリイムノグロブリンのリーダー配列、および、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子を含んでいるものである。これを哺乳動物細胞に導入して発現させることにより、ニワトリ−ヒトキメラ抗体(以下、適宜キメラ抗体と略す)を発現させることができる。
本発明にかかる発現用ベクターの具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えば、後述する実施例で説明するが、図1(a)に示す軽鎖用発現用ベクターpcSLCκ、および図1(b)に示す重鎖用発現用ベクターpcSLCγ1またはpcLSCγ4を挙げることができる。
本発明にかかる発現用ベクターにおいては、上記ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子としては、上述したように、重鎖の定常域をコードする遺伝子であってもよいし、軽鎖の定常域をコードする遺伝子であってもよい。これら定常域遺伝子としては特に限定されるものではなく、ヒト抗体由来の定常域遺伝子であればどのような遺伝子でも用いることができる。
本発明にかかる発現用ベクターにおいては、ニワトリイムノグロブリンのリーダー配列についても特に限定されるものではなく、ニワトリ抗体のリーダー配列であればどのようなものでも用いることができる。例えば、実施例で用いているリーダー配列として、配列番号4に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドが用いられる。また、このリーダー配列の取得方法も特に限定されるものではなく、従来公知の方法を好適に用いることができる。
本発明にかかる発現用ベクターにおいては、上記組込みサイトについても特に限定されるものではない。本発明では、後述する実施例にも示すように、発現用ベクターの主骨格となるベクターを切断しない制限酵素について、ニワトリ可変域遺伝子を切断するか否かを調べることにより、具体的な制限酵素サイトを決定している。その結果、AscI、HindIIIおよびBamHIはデータベースに登録されているニワトリ可変域遺伝子を切断しないことが明らかとなったので、本発明にかかる発現用ベクターには、組込みサイトとしてこれら3種類の制限酵素サイトが選択されている。したがって、上記組込みサイトは、AscI、BamHIおよびHindIIIの少なくとも何れか一つの制限酵素により認識される制限酵素サイトを含んでいればよい。
本発明にかかる発現用ベクターは、少なくとも哺乳動物細胞中でキメラ抗体を発現可能とすることを目的とするため、プロモーターは必須の構成となる。ただし、具体的なプロモーターとしては特に限定されるものではなく、宿主となる哺乳動物細胞の種類等に応じて公知のプロモーターを適宜用いることができる。具体的には、上記pcSLCκ、pcSLCγ1およびpcLSCγ4においては、プロモーターとして、サイトメガロウイルス由来のCMVプロモーターを用いている。
本発明にかかる発現用ベクターには、さらに、哺乳動物細胞に当該発現用ベクターが導入されたか否かを判定するための選択マーカーが含まれていることが非常に好ましい。この選択マーカーとしては、通常、抗生物質耐性遺伝子が用いられる。具体的には、上記pcSLCκ、pcSLCγ1およびpcLSCγ4においては、選択マーカーとしてゼオシン耐性遺伝子またはネオマイシン耐性遺伝子を用いているがこれらに限定されるものではなく、宿主となる哺乳動物細胞の種類等に応じて公知の選択マーカーを適宜用いることができる。
本発明にかかる発現用ベクターは、宿主となる哺乳動物細胞中で一過性発現が可能なように複製開始点を有していることが非常に好ましい。複製開始点の具体的な種類は特に限定されるものではなく、宿主となる哺乳動物細胞の種類や、発現用ベクターの主骨格の種類等に応じて公知のものを適宜選択すればよい。具体的には、上記pcSLCκ、pcSLCγ1およびpcLSCγ4においては、複製開始点として、SV40由来のものを用いているが、もちろん本発明はこれに限定されるものではない。
本発明にかかる発現用ベクターにおいては、宿主内でのキメラ抗体の発現に寄与するものであれば、上述した以外の公知のDNAセグメントを含んでいてもよい。具体的には、例えば、ポリ(A)付加シグナルを挙げることができる。真核生物の転写後のmRNAは、3’末端側にポリ(A)が付加されているが、これによりmRNAの安定性が向上し、その結果、タンパク質(本発明ではキメラ抗体)の発現性を向上させることができる。このようなポリ(A)付加シグナルとしては特に限定されるものではないが、上記pcSLCκ、pcSLCγ1およびpcLSCγ4においては、ポリ(A)付加シグナルとしては、ウシ成長ホルモン由来のものが用いられている。
本発明にかかる発現用ベクターの作製方法については、特に限定されるものではなく、主骨格となるベクター(ベースベクター)に、上述した各DNAセグメントを所定の順序となるように導入すればよい。これらDNAセグメントを導入する際に用いられる試薬、すなわち制限酵素やライゲーション酵素等の種類についても特に限定されるものではなく、市販のものを適宜選択して用いればよい。
(II)本発明にかかるニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法
本発明にかかるキメラ抗体の生産方法(以下、生産方法と略す)は、上述した発現用ベクターを用いる方法であり、その具体的な工程は特に限定されるものではないが、好ましくは、重鎖用発現用ベクターと軽鎖用発現用ベクターとを用い、これらにニワトリ抗体の可変域領域をそれぞれ導入して宿主となる哺乳動物細胞で発現させる方法を挙げることができる。
本発明で宿主として用いられる哺乳動物細胞としては特に限定されるものではなく、公知の培養細胞(セルライン)を好適に用いることができる。具体的には、例えば、COS細胞株、CHO細胞株、SP2/0細胞株、NSO細胞株等を挙げることができる。後述する実施例では、COS細胞およびCHO細胞を用いている。特にCHO細胞は、遺伝子組換え技術によって、エリスロポエチンや血液凝固第VIII因子等の生産に実用化されているので、本発明でもより好ましく用いることができる。
本発明にかかる生産方法で用いられる上記発現用ベクターは、組込みサイトを有しているので、目的の抗体に応じて任意のニワトリ可変域(V域)を導入することができる。それゆえ、本発明にかかる生産方法には、発現用ベクターにニワトリ可変域遺伝子を導入するニワトリV域導入工程が含まれていることが好ましい。
本発明にかかる生産方法では、上記ニワトリV域導入工程の後に、ニワトリ可変域遺伝子を導入した重鎖用発現用ベクターおよび軽鎖用発現用ベクターを哺乳動物細胞で共発現させる形質移入工程を行う。
本発明にかかる生産方法では、上記形質移入工程の後に、重鎖用発現用ベクターおよび軽鎖用発現用ベクターを共発現させた哺乳動物細胞からキメラ抗体を回収する抗体回収工程を行う。抗体回収工程で行われるキメラ抗体の回収方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。後述する実施例のように、キメラ抗体が培地上清に分泌されている場合には培地上清を回収すればよいが、培地成分を除去して純度の高いキメラ抗体分子するために精製を行ってもよい。したがって、本発明にかかる生産方法には、哺乳動物細胞から回収したキメラ抗体を精製する抗体精製工程を含んでいてもよい。抗体精製工程で行われるキメラ抗体の精製方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。
(III)本発明にかかるキメラ抗体
上述した本発明にかかる発現用ベクター、または本発明にかかる生産方法を用いれば、ニワトリ−ヒトキメラ抗体を容易に生産することができる。本発明で生産されるキメラ抗体の構造について具体的に説明すると、図3(a)に示すように、まず、軽鎖(L鎖)10は、N末端側のニワトリ由来の軽鎖可変域(ニワトリVL)11と、これにつながりC末端側となるヒト由来の軽鎖定常域(ヒトCL)12とを有した構成となっている。
(IV)本発明の利用
<キメラ抗体生産キット>
本発明の代表的な利用の一例としては、上記生産方法を行うためのニワトリ−ヒトキメラ抗体生産キット(便宜上、生産キットと略す)を挙げることができる。
(a)ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が重鎖の定常域をコードする遺伝子となっている重鎖用発現用ベクター
(b)ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が軽鎖の定常域をコードする遺伝子となっている軽鎖用発現用ベクター
(c)哺乳動物細胞に発現用ベクターを導入するための試薬群(形質移入工程用試薬群)
(d)発現用ベクターにニワトリ可変域遺伝子を組み込むための試薬群(ニワトリV域導入工程用試薬群)
(e)哺乳動物細胞からニワトリ−ヒトキメラ抗体を回収するための試薬群(抗体回収工程用試薬群)
(f)哺乳動物細胞から回収したニワトリ−ヒトキメラ抗体を精製する試薬群(抗体精製工程用試薬群)
なお、ここでいう「試薬群」には、酵素や塩類等の一般的な試薬の他に、一連の操作に使用される器具やベクター等の素材も含んでもよいものとする。また、本発明にかかる生産キットには、上記(a)〜(f)以外の試薬群が含まれていてもよい。
本発明によれば、哺乳動物細胞でニワトリ−ヒトキメラ抗体を容易に生産することができる。しかも、得られるキメラ抗体は完全な抗体分子となっている。完全な抗体分子は治療に有効なエフェクター機能を有しており、生体内での半減期が長いという利点がある。それゆえ、本発明にかかるキメラ抗体は、臨床分野への応用が期待される。
(1−1)ヒト重鎖定常域遺伝子のクローニング
健康なボランティアのヘパリン処理した血液から単離したヒト末梢血単球細胞からゲノムDNAを調製した。ヒト重鎖定常域(CH領域)遺伝子は、EcoRIサイトを含むプライマーIgGF(配列番号5)と、IgGR(配列番号6)を用いてGCリッチバッファー中のLA Taq DNAポリメラーゼ(TaKaRa社製)を用いてPCRすることによりゲノムDNAから増幅した。これらプライマーは、それぞれCH1エキソンの5’イントロンおよびCH3エキソンの3’末端にハイブリダイズした。
ヒト軽鎖定常域領域(Cκ領域)遺伝子は、EcoRIサイトを含むプライマーIgKF(配列番号7)およびIgKR(配列番号8)を用いてKODプラスDNAポリメラーゼ(TOYOBO社製)を用いてPCRによりゲノムDNAから増幅した。これらプライマーは、それぞれCκエキソンの5’イントロンおよび3’末端にハイブリダイズした。精製したPCR産物は、EcoRIで消化し、pBluescript II SK(-)のEcoRI/HincII部位につなげた。正確なサイズの挿入コンストラクトをシークエンシングにより確認し、pBCκとした(図2参照)。
ニワトリゲノムDNAは、ニワトリハイブリドーマHUC2−13(Matsuda et al., 1999. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 23, 189-194参照)から調製した。ニワトリ重鎖リーダー配列は、HindIIIサイトおよびKozak配列を含むプライマーVH3F(配列番号9)、および、KpnIおよびAscIサイトを含むVH−LeR(配列番号10)を用いて、KODプラスDNAポリメラーゼ(TOYOBO社製)を用いてPCRによりゲノムDNAから増幅した。
ニワトリ可変域遺伝子を発現用ベクターに組み込むための制限酵素サイトを決定するために、発現用ベクター、pcSLCκ、pcSLCγ1、およびpcSLCγ4の何れも切断しない制限酵素について、ニワトリ可変域遺伝子を切断するか否かを調べた。その結果、AscI、HindIIIおよびBamHIはデータベースに登録されているニワトリ可変域遺伝子を切断しないことが明らかとなったので、これら3種の制限酵素サイトを組込みサイトとして選択した。
上記pGCγ1をEcoRIにより消化してCγ1遺伝子を切り出し、pcDNA4/myc-HisAのEcoRIサイトに挿入した。挿入の向きをシークエンシングにより確認し、正しい方向のものを得てpcDCγ1とした。また、上記pBSLをHindIIIおよびKpnIで消化してリーダー配列を切り出し、上記pcDCγ1のHindIII/KpnIサイトに導入した。これによって発現用ベクターとしてのpcSLCγ1を得た(図2参照)。
上記pGCγ4をNotIにより消化してCγ4遺伝子を切り出し、pcDNA4/myc-HisA(Invitrogen社製)のNotIサイトに挿入した。挿入の向きをシークエンシングにより確認し、正しい方向のものを得てpcDCγ4とした。また、上記pBSLをHindIIIおよびKpnIで消化してリーダー配列を切り出し、上記pcDCγ4のHindIII/KpnIサイトに導入した。これによって発現用ベクターとしてのpcSLCγ4を得た(図2参照)。
上記pBCκをEcoRIおよびXhoIにより消化してCκ遺伝子を切り出し、pcDNA3/myc-His(Invitorogen社製)のEcoRI/XhoIサイトに挿入した。挿入の向きをシークエンシングにより確認し、正しい方向のものを得てpcDCκとした。また、上記pBSLをHindIIIおよびKpnIで消化してリーダー配列を切り出し、上記pcDCκのHindIII/KpnIサイトに導入した。これによって発現用ベクターとしてのpcSLCκを得た(図2参照)。
(2−1)発現用ベクター中のニワトリ可変域遺伝子のクローニング
ニワトリ可変域遺伝子は、2つの異なる抗体からクローニングした。一つはニワトリハイブリドーマHUNN1由来遺伝子、もう一つはファージディスプレイライブラリーから選択されたscFV、phAb3−15の遺伝子である。
COS−7およびCHO−K1セルラインをトランスフェクションに用いた。COS−7細胞は、10%胎仔ウシ血清(FBS)およびカナマイシン(60μg/ml)を添加したDMEM培地(Invitrogen社製)で維持した。CHO−K1細胞は、10%FBSを添加したF-12 Ham's培地(Invitrogen社製)で維持した。
ELISAプレートは、50μlの組換えマウスPrPまたはコントロール抗原としてのBSA(5μg/ml)を用いて4℃、オーバーナイトでコートした。プレートは、25%BlockAceを含む350μlのPBSにより37℃1時間でブロックした。移した細胞の培養上清をそれぞれのウェルに加え、37℃1時間インキュベートした。キメラ抗体の結合は、ペルオキシダーゼでラベルした抗ヒトIgG抗体(Cappel社製)を用いて検出した。
標準的な手順を用いてキメラ抗体のサイズおよびIgGサブクラスを解析した。上記(2−2)の安定発現で得られたクローンについて、20ngの抗体を含む培養上清を還元条件下または非還元条件下でSDS−PAGEにかけた。ゲル濃度は還元条件下で10%、非還元条件下で12.5%とした。タンパク質は、3時間180mAの条件でImmun-BlotTM PVDFメンブレン(BIO RAD社製)に移した。ブロッティングは種々のモノクローナル抗体とともに1時間室温でインキュベートし、ECL−plus(Amersham Pharmacia Biotech社製)により検出した。モノクローナル抗体としては、抗ヒトIgγ鎖抗体(Sigma社製)、抗ヒトIgκ鎖抗体(Sigma社製)、抗ヒトIgG1 抗体(Biosciences社製)、抗ヒトIgG4 抗体(Biosciences社製)、ペルオキシダーゼラベルロバ抗ニワトリIgG抗体(Chemicon International社製)、ペルオキシダーゼラベルヤギ抗ヒトIgG抗体(Cappel社製)を最初の反応に用いた。ペルオキシダーゼラベルウサギ抗ヤギ抗体IgGおよびヤギ抗マウスIgG抗体(Southern Biotech社製)を次の反応に用いた。
それゆえ、クローンC/H1−ph16は、phAb3−15の可変域とヒトCκ・Cγ1の定常域を有しており、クローンC/H4−ph24は、C/H1−ph16と同様に、Cγ1の代わりにCγ4の定常域を有していることがわかり、本発明で生産されるキメラ抗体は予想される特異性を示すことが明らかとなった。
11 ニワトリ由来軽鎖可変域
12 ヒト由来軽鎖定常域
20 ニワトリ−ヒトキメラ抗体の重鎖
21 ニワトリ由来重鎖可変域
22a・22b・22c ヒト由来重鎖定常域
30 ニワトリ−ヒトキメラ抗体
31 Fc
32 Fab
Claims (27)
- 哺乳動物細胞を宿主としてタンパク質を発現させることが可能なベクターであって、
DNAセグメントとして、少なくとも、プロモーター、ニワトリ可変域遺伝子を組み込むための組込みサイト、ニワトリイムノグロブリンのリーダー配列、および、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子を含んでいることを特徴とするニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。 - 上記ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が重鎖または軽鎖の定常域をコードする遺伝子であることを特徴とする請求項1に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- ヒトイムノグロブリン重鎖定常域遺伝子として、配列番号1または2に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドの少なくとも何れかが用いられることを特徴とする請求項2に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- ヒトイムノグロブリン軽鎖定常域遺伝子として、配列番号3に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドが用いられることを特徴とする請求項2に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- ニワトリイムノグロブリンのリーダー配列として、配列番号4に示される塩基配列を有するポリヌクレオチドが用いられることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記組込みサイトは、AscI、BamHIおよびHindIIIの少なくとも何れか一つの制限酵素により認識される制限酵素サイトを含んでいることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記組込みサイトは、制限酵素サイトが複数つながったマルチクローニングサイトとなっていることを特徴とする請求項6に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記プロモーターがサイトメガロウイルス由来のプロモーターであることを特徴とする請求項1ないし7の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- さらに、哺乳動物細胞にベクターが導入されたか否かを判定するための選択マーカーを有していることを特徴とする請求項1ないし8の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記選択マーカーがゼオシン耐性遺伝子またはネオマイシン耐性遺伝子であることを特徴とする請求項9に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- さらに、複製開始点を有していることを特徴とする請求項1ないし10の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記複製開始点がpUC由来およびSV40由来であることを特徴とする請求項11に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- さらに、ポリ(A)付加シグナルが含まれることを特徴とする請求項1ないし12の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 上記ポリ(A)付加シグナルは、ウシ成長ホルモン由来であることを特徴とする請求項13に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクター。
- 請求項1ないし14の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクターを用いることを特徴とするニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- 上記ニワトリ−ヒトキメラ抗体発現用ベクターとして、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が重鎖の定常域をコードする遺伝子となっている重鎖用発現用ベクターと、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が軽鎖の定常域をコードする遺伝子となっている軽鎖用発現用ベクターとを用い、
上記重鎖用発現用ベクターにニワトリ重鎖の可変域遺伝子を導入するとともに、軽鎖発現用ベクターにニワトリ軽鎖の可変域遺伝子を導入するニワトリV域導入工程と、 - 上記ニワトリ可変域遺伝子を導入した重鎖用発現用ベクターおよび軽鎖用発現用ベクターを哺乳動物細胞で共発現させる形質移入工程とを含むことを特徴とする請求項16に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- 用いられる哺乳動物細胞がCHO細胞であることを特徴とする請求項17に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- 上記形質移入工程では、リポフェクション法により発現用ベクターが導入されることを特徴とする請求項17または18に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- さらに、重鎖用発現用ベクターおよび軽鎖用発現用ベクターを共発現させた哺乳動物細胞からニワトリ−ヒトキメラ抗体を回収する抗体回収工程を含むことを特徴とする請求項15ないし19の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- さらに、哺乳動物細胞から回収したニワトリ−ヒトキメラ抗体を精製する抗体精製工程を含むことを特徴とする請求項20に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法。
- 請求項15ないし21の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法により得られ、ニワトリ由来の可変域およびヒト由来の定常域を有するニワトリ−ヒトキメラ抗体。
- 請求項15ないし21の何れか1項に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体の生産方法を行うためのニワトリ−ヒトキメラ抗体生産キット。
- ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が重鎖の定常域をコードする遺伝子となっている重鎖用発現用ベクターと、ヒトイムノグロブリン定常域遺伝子が軽鎖の定常域をコードする遺伝子となっている軽鎖用発現用ベクターとを含むことを特徴とする請求項23に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体生産キット。
- さらに、哺乳動物細胞に発現用ベクターを導入するための試薬群、および、発現用ベクターにニワトリ可変域遺伝子を組み込むための試薬群の少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項24または25に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体生産キット。
- さらに、哺乳動物細胞からニワトリ−ヒトキメラ抗体を回収するための試薬群、および、哺乳動物細胞から回収したニワトリ−ヒトキメラ抗体を精製する試薬群の少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項25に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体生産キット。
- 請求項22に記載のニワトリ−ヒトキメラ抗体を用いてなる薬剤。
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