JP2007505611A - 目的とする配列を連結するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
「同族対合」という語は、単一細胞内に含まれ、またはこれに由来する目的とする非隣接核酸の最初の対合を表す。好ましい実施形態においては、同族対合は、ともに結合タンパク質可変ドメインをコードし、遺伝子配列が同じ細胞由来である、2つの可変領域コード配列を含んで成る。したがって、完全な結合タンパク質または安定したその断片のいずれかとして発現されると、それらは最初にこの細胞から発現される結合タンパク質の結合親和性および特異性を保存する。同族対合は、例えば、同じ細胞からの可変軽鎖コード配列を伴う抗体可変重鎖コード配列、または同じ細胞からのβ鎖コード配列を伴うT細胞受容体α鎖コード配列を含んで成りうる。同族対合のライブラリーはかかる同族対合の収集物である。
本発明の一特徴は、2セット以上のプライマー、例えば、同じ反応において可変領域コード配列を増幅するために必要なプライマーすべてを含めることによって、2つもしくはそれ以上の標的配列が同じチューブで同時に増幅されるPCRの変形を利用する、目的とするヌクレオチド配列を増幅するために必要なチューブの数を削減する。一般に、この方法は多重ポリメラーゼ鎖反応(多重PCR)として周知である。
本発明の目的とするヌクレオチド配列は、発現されると、タンパク質またはタンパク質の一部を形成する異なるサブユニットまたはドメインをコードする配列から選択されうる。少なくとも2つの非同一サブユニットから成るかかるタンパク質は、ヘテロメリックタンパク質として周知である。ヘテロメリックタンパク質は全種類の種において一般的である。かかるタンパク質が属するクラスの一部は、例えば、酵素、阻害物質、構造的タンパク質、毒素、チャンネルタンパク質、Gタンパク質、受容体タンパク質、免疫グロブリンスパーファミリータンパク質、輸送タンパク質等である。かかるヘテロメリックタンパク質をコードするヌクレオチド配列は非隣接であり、例えば、それらが異なる遺伝子、または異なるmRNA分子由来であることを意味する。しかし本発明で使用される非隣接は、ドメインが目的とされないヌクレオチド配列によって分離される同じタンパク質のドメインをコードするヌクレオチド配列をも意味する。
本発明の一特徴は、単離単一細胞、同質細胞の集団、または単一容器へ分離されていない細胞の遺伝学的に多様な集団由来のヌクレオチド配列を連結する能力である。本発明で利用される細胞は、例えば、細菌、酵母、真菌、昆虫細胞、植物細胞、または哺乳類細胞、またはかかる細胞の分画でありうる。哺乳類由来の血液細胞が本発明で利用されうる細胞の分画の一例である。
本発明のプライマーの混合は、目的とする少なくとも2つの異なる標的配列を増幅することが可能である、プライマーセットを2つずつ形成する少なくとも4つのプライマーを含んで成る。2つもしくはそれ以上のかかるプライマーセットの混合物は、多重プライマーミックスを構成する。好ましくは、多重ミックスは、少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19もしくは20、30、40、50、60、70、80、90(、)100、110、120、130、140、もしくは150のプライマーセット(プライマー対合)を含んで成る。特に可変領域コード配列の増幅のためには、多重プライマーミックス内の個々のプライマーセットが3つ以上の数個のプライマーを構成しうる。好ましくは、個々のプライマーセットは、少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、45、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、220、240、260、280、もしくは300プライマーを含んで成る。好ましくは、多重プライマーミックスにおけるプライマーの総数は少なくとも5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、45、50、60、70、80、90、100、125、150、もしくは200であり、多くとも225、250、275、300、325、350、375、もしくは400のプライマーである。
よって得られる連結産物の追加のPCR増幅のためのプライマーをも含む。この追加のPCR増幅は、連結標的配列を増幅するために適合されたプライマーミックスを使用ことにより実行されうる。かかるプライマーミックスは、多重プライマーミックス、または多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスのアウタープライマーを含んで成りうるが、これは連結ヌクレオチド配列のセンス鎖の最も外側の5’末端および3’末端にアニールし、それによって連結産物全体の増幅を可能にするプライマーを意味する。本発明におけるアウターとして利用されうるプライマーの一例は、JHまたはCHプライマーでプライマーセットを形成するCκ/Jκおよび/またはCλ/Jλプライマーである。この方法は一般に多重RT−PCRの後、ライゲーションまたは組換えによる連関、または多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRによって得られる連結産物の量を増大させるために役立つ。
2ステップおよび単一ステップ手順の多重オーバーラップ・エクステンションPCRステップのパラメータは、いくつかのパラメータで最適化されうる(例えば、ヘネガリウ(Henegariu)、O.ら、1997年、BioTechniques 23、504−511頁、マルコウレイトス(Markoulatos)、P.ら、2002年、J.Clin.Lab.Anal.16、47−51頁を参照)。一般に同じ最適化パラメータが多重RT−PCRに適用されるが、アウタープライマーとインナープライマーとの比はかかる反応には重要ではない。
オーバーラップ・エクステンションテールを持っているプライマー(例えば、VHおよびVLプライマー)の濃度は、好ましくは、オーバーラップ・エクステンションテールなしのアウタープライマー(例えば、JHおよびκプライマー)の濃度よりも低い。
好ましくは、循環条件は以下のとおりである:
変性: 10−30s 94℃
アニーリング: 30−60s 50−70℃ プライマーのTmの
約5℃以下
エクステンション: 1分×EPL 65−72℃ EPLは予想産物の
kbで表した長さ
循環数: 30−80
最終エクステンション: 10分 65−72℃
逆転写: 30分 42−60℃ これらの条件は
別々の逆転写が実行される
場合にも使用される。
ポリメラーゼ活性化: 10−15分 95℃ ホットスタートポリメラーゼが
単一ステップRT−PCRでは
好ましい。メーカーに従って
活性化。
多重PCR反応は、DNAを緩和し、したがってテンプレート変性を容易にするDMSO、グリセロール、またはベタインなどPCR添加剤を使用することにより大幅に改善されうる。
デオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)の品質および濃度は多重オーバーラップ・エクステンションPCRにとって重要である。最良のdNTP濃度は各dNTP(dATP、dCTP、dGTP、およびdTTP)の200〜400μMであり、それ以上では増幅は急速に抑制される。低いdNTP濃度(各dNTPの100mM)はPCR増幅を達成するのに十分である。dNTPストックは融解/凍結サイクルに敏感である。3〜5のかかるサイクル後、多重PCRは十分に機能しない場合が多い。かかる問題を回避するには、小アリコートのdNTPを作り、−20℃下で凍結保存することができる。
一般に、KClベースのバッファーは多重オーバーラップ・エクステンションPCRに十分であり、(NH4)2SO4、MgSO4、トリス−HCl、またはその組合せなど他の成分に基づくバッファーも多重オーバーラップ・エクステンションPCRによる機能に最適化されうる。長い産物の増幅に関与するプライマー対合は低い塩濃度(例えば、20〜50mM KCl)で十分に機能するが、短い産物の増幅に関与するプライマー対合は高い塩濃度(例えば、80〜100mM KCl)で十分に機能する。バッファー濃度を1×の代わりに2×に上昇させることにより多重反応の効率を改善しうる。
本発明は、Taqポリメラーゼで実証されている。あるいは、例えば、Pfu、Phusion、Pwo、Tgo、Tth、Vent、Deep−ventを含む他の種類の耐熱性DNAポリメラーゼが使用されうる。3’〜5’エクソヌクレアーゼ活性の有無によるポリメラーゼは単独または互いに組合せて使用されうる。
本発明による目的とするヌクレオチド配列の連関は、目的とする連結ヌクレオチド配列を含んで成るヌクレオチドセグメントをもたらす。さらに、目的とするかかる連結核酸配列のライブラリー、特に可変領域コード配列のライブラリーが、本発明の方法によりもたらされる。
本発明の方法の1つを利用するドナーから単離された連結可変領域コード配列の対合の親ライブラリーは、一部が無関連である、すなわち、所望の標的、特にコンビナトリアルライブラリーに結合にしていない多様性の結合タンパク質を示すことが予想される。したがって、本発明は、特定の標的に対する多様性の結合特異性のサブセットをコードするサブライブラリーに対する強化およびスクリーニングを含む。
本発明のライブラリーは、目的とする連結核酸配列、特に結合タンパク質またはその断片を含有する可変領域からコードされたタンパク質の発現および産生に適したベクターに移されうる。かかるベクターは、ベクターおよびライブラリーのセクションに記載されており、例えば、選択種の完全長抗体、Fab断片、Fv断片、scFv、膜結合、または可溶性TcR、またはTcR断片の発現を提供する。
本発明の主な用途の1つは、同族対合のライブラリーを生成するためのハイスループット法による、可変領域コード配列、特に免疫グロブリン重および軽鎖可変領域コード配列またはTcRαおよびβ鎖またはγおよびδ鎖可変領域コード配列の同族対合の連関である。同族対合ライブラリーの生成に加えて、多重RT−PCRの後、ライゲーションまたは組換え、または本発明の多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR法による連関が、遺伝学的に多様な細胞の集団、かかる細胞の集団からの細胞溶解物、またはかかる細胞の集団から精製されたRNAでこの方法を実行することによって、コンビナトリアルライブラリーの生成において利用されうる。ライブラリー、サブライブラリー、またはこれらのライブラリーの1つからの単一クローンは、ポリクローナルまたはモノクローナルタンパク質の発現を促進する。特にモノクローナルまたはポリクローナル抗体が本発明のライブラリーから得られうる。
本実施例においては、逆転写(RT)を単離単一細胞由来のテンプレートを使用して実行し、製造されたcDNAを1つ以上のオーバーラップ・エクステンションPCRのためのテンプレートとして使用した。
IgG1κ発現チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系をFlp−In法(インビトロジェン(Invitrogen)、Carlsbad、カリフォルニア州(CA)、米国)を使用して生成した。
平均して1つの細胞を含有するCHO Flp−In pLL113細胞を、96ウェルPCRプレート(サーモ・ファスト(Thermo−Fast)96、スカート(skirted)AB−0800、ABジーン(ABgene),エプソム(Epsom)、Surrey、英国)の単一ウェルへ分注した。
1×単一ステップRT−PCRバッファー、
各々1mMの最終濃度でのdNTP、
5pmolオリゴポリ−dT(18)、
26U RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2111)、
2μlの単一ステップRT−PCR酵素混合物、および
5μlCHO Flp−In pLL113細胞懸濁液。
ステップb)で生成されたcDNA産物分画を多重オーバーラップ・エクステンションPCRのテンプレートとして使用した。反応を96ウェルプレートで実行した。
1×単一ステップRT−PCRバッファー、
各々500μMの最終濃度でdNTP、
表1に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
26U RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2111)、
2μlの単一ステップRT−PCR酵素混合物、および
1μlcDNAテンプレート(単一細胞由来(ステップb))。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 50℃ 50サイクル
伸長 5分 72℃
最終伸長 10分 72℃
多重オーバーラップ・エクステンション産物をテンプレートとして用いてネステッドPCRを実行した。反応を96ウェルプレートで実行した。
1×Bio Taqバッファー、
各々400μMの最終濃度でdNTP、
2mM MgCl2、
ネステッドPCRプライマーミックス、
1.25U BIOTAQ DNAポリメラーゼ(カタログ番号BIO−21040、Bioline、英国)、および
1μl多重オーバーラップ・エクステンション産物(ステップc)。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 50℃ 25サイクル
伸長 90秒 72℃
最終伸長 10分 72℃
本実施例においては、100、10、または1細胞に対応する濃度で溶解細胞からのテンプレートを使用する単一ステップで逆転写および多重オーバーラップ・エクステンションPCRを実行した。
抗破傷風IgG1κ抗体を産生するヒトハイブリドーマ細胞系HB−8501をアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)から入手し、10%ウシ胎仔血清を含有するIscoveの変法ダルベッコ(Modified Dulbecco)培地(ビタセル(Vitacell)、キエフ(Kiev)、ウクライナ、カタログ番号30−2005)中で培養した。多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRを実行する前、細胞を回収し、計算し、濃度200細胞/μlで培養培地中−80℃下で凍結した。
キアゲン(Qiagen)単一ステップRT−PCRキット(キアゲン(Qiagen)カタログ番号210212、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を、実質的にメーカーの推奨に従って多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRのために使用した。PCRチューブへの添加前に細胞溶解物を解凍し、H2Oで希釈し、100、10、および1細胞/5μlに対応する溶解物濃度を得た。
1×単一ステップRT−PCRバッファー、
各々400μMの最終濃度でdNTP、
表3に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
2μlの単一ステップRT−PCR酵素混合物、
50U RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2515)、および
5μl希釈細胞溶解物
逆転写: 30分 55℃
ポリメラーゼ活性化: 15分 95℃ 逆転写酵素の不活性化
およびTaqポリメラーゼの活性化
変性 30秒 94℃
アニール 30秒 44℃ 50サイクル
伸長 3分 72℃
最終伸長 10分 72℃
VH:410bp
LC:680bp
オーバーラップ・エクステンション断片:1070bp
上記の1つとして再現された実験から、オーバーラップ・エクステンションバンドの存在を検証した。1細胞に対応するレーンから、および100細胞に対応すレーンから約1070bpのアガロースゲルにおける領域を切除し、QiaexII(キアゲン(Qiagen)カタログ番号20051、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を使用してDNAを精製し、20μlの水中に溶出した。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 55℃ 30サイクル
伸長 1分 72℃
本実施例においては、逆転写および多重オーバーラップ・エクステンションPCR反応を、単一ステップの後、100、10、または1細胞に対応する濃度で溶解された細胞からテンプレートを使用する半ネステッドPCR増幅で実行した。
HB−8501細胞溶解物を使用する多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRを、表4に示したプライマーを含んで成る多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスを利用して実施例2に記載されていように実行した。
1マイクロリットルの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR反応産物を、実質的にメーカーによって提案されているように、半ネステッドPCR(Biotaqキット、Bioline、英国、カタログ番号BIO−21040)にかけた。反応物の総量は50μlであった。使用されたプライマーは表5に示されている。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 50℃ 25サイクル
伸長 1.5分 72℃
最終伸長 5分 72℃
本実施例においては、単一ステップの後、テンプレート源として単離単一ヒトBリンパ球を使用する半ネステッド増幅PCRで逆転写および多重オーバーラップ・エクステンションPCR反応を実行した。
ヒト男性ドナーを破傷風トキソイドで免疫化した。120mlの血液サンプルを免疫化後6日にドナーから収集し、末梢血単核細胞(PBMC)をメーカーの指示に従ってリンホプレップ(Lymphoprep)(アクシス・シールド(Axis−Shield)、オスロ(Oslo)、ノルウェー、製品番号1001967)を使用して単離した。CD19陽性細胞集団を磁気ビーズ細胞選別を利用して強化した。PBMCをFITC共役抗CD19抗体(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号345776)で染色した。抗FITC共役磁気マイクロビーズおよびカラム精製を使用する磁気ビーズ細胞選別をメーカーの指示(ミルティニー・バイオテック(Miltenyi Biotec)、グラードバッハ(Gladbach)、ドイツ、カタログ番号130−042−401)に従って実行した。2nM EDTAおよび0.5%BSAを含有するPBS中1ml当たり200細胞の濃度に細胞を希釈した。5マイクロリットルの希釈細胞をPCRチューブに分配し、チューブ当たり約単一細胞を得た。チューブを使用するまで−80℃下で保存した。
多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRと半ネステッドPCRの条件は、実施例3に記載されているとおりであった。しかし、反応は、配列番号51に対応するプライマーを構成する多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスでのみ実行された。多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRと半ネステッドPCRの反応の組合せからの16個のサンプルを、検出のためにエチジウムブロミドを使用する1%アガロースゲル電気泳動に各半ネステッドPCR反応から10μlをかけることによって分析した(図8)。
本実施例においては、逆転写および多重オーバーラップ・エクステンションPCR反応を、Vλ特異的プライマーを使用する単一ステップの後、半ネステッドPCR反応によって実行した。同じ重鎖可変領域と組合せてλ遺伝子ファミリー1bおよび1eを発現する2つの異なる細胞系から精製された総RNAをテンプレートとして使用した。
2つのIgG1λ発現チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系をFlp−In法(インビトロジェン(Invitrogen)、Carlsbad、カリフォルニア州(CA)、米国)を使用して生成した。
50pg、5pg、または0.5pg総RNAをテンプレートとして使用する多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRを、表6に示したプライマーを含んで成る多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、および以下に示した循環条件を利用する実質的に実施例3に記載されているように実行した。
逆転写: 30分 55℃
ポリメラーゼ活性化: 15分 95℃ 逆転写酵素の不活性化
およびTaqポリメラーゼの活性化
PCR反応:
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 50℃ 35サイクル
伸長 5分 72℃
最終伸長 10分 72℃
1マイクロリットルの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR反応産物を、実質的にメーカーによって提案されているように、半ネステッドPCR(Biotaqキット、Bioline、英国、カタログ番号BIO−21040)にかけた。反応物の総量は20μlであった。使用されたプライマーは表7に示されている。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 50℃ 25サイクル
伸長 1.5分 72℃
最終伸長 5分 72℃
本実施例においては、図10に示されたフローチャートに概要が示されたステップが、破傷風トキソイド(TT)を標的抗原として使用して例示されている。
破傷風ワクチンであらかじめ免疫化されているドナーを破傷風ワクチン(ステテンス・セラム・インスティトゥート(Statens Serum Institut)、デンマーク)で追加免疫した。破傷風ワクチン追加免疫後6日に約200mlの血液サンプルをドナーから採取し、抗凝固剤を含有するチューブへ入れた。
PBMCをメーカーの指示に従ってリンホプレップ(Lymphoprep)(アクシス・シールド(Axis−Shield)PoC AS、ノルウェー、製品番号1001967)を使用して血液サンプルから単離した。手短に言えば、血液はPBS中で1:1に希釈し、この懸濁液は2:1の比でリンホプレップ上で層状にする。バイアルを20分間、25℃、800gで遠心分離し、白色の相間バンドを収集する。細胞を2mM EDTAを含有するPBS中に洗浄する。
以下の手順を使用してPBMCのB細胞系列(CD19+細胞)を磁気ビーズ細胞選別によって強化する。
MACSカラムからの溶出液を遠心分離し、1×106細胞/60μl FACSバッファーの濃度でFACSバッファー(PBS、pH7.2、2%BSA)中に再懸濁する。抗CD19−FITC(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号345776)(10μl/106細胞)、抗CD38−PE(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号555460)(10μl/106細胞)、および抗CD45−PerCP(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号345809)(20μl/106細胞)を添加する。インキュベーションを4℃で20分間、暗所で実行した後、2回洗浄し、FACSバッファー中に再懸濁する。
1.形質ブラスター(plasma blaster)および形質細胞を含むリンパ球および単球を保持し、死細胞を回避するための前方散乱光および側方散乱光、および凝集体または顆粒球でありうるきわめて高い側方散乱抗の細胞。
2.CD19陽性であり、高レベルのCD38(CD38hi)を発現する細胞。これは基本的に、PBMCはCD19発現のためのMACSカラムで強化されているため単にCD38におけるゲートであるが、これは混入物を見せる。
3.CD45陽性細胞。全リンパ球はCD45を発現する。しかし、形質細胞は初期のリンパ球分化期と比べそのCD45発現をダウンレギュレートする。したがって、CD45でゲーティングすると形質細胞に対応する別個の細胞集団を得ることができる。
多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR法を単一細胞に適用し、それによって、転写抗破傷風トキソイド重鎖可変領域および軽鎖可変領域コード配列の同族連関を達成する。
キアゲン(Qiagen)単一ステップRT−PCRキット(キアゲン(Qiagen)カタログ番号210212、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を、実質的にメーカーの推奨に従って多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRのために使用した。ウェル当たり単一細胞を含有する凍結96ウェルプレートを冷凍庫から除去し、ウェルが氷を含まない場合、RT−PCR反応混合物15μlを直ちに各サンプル(単一細胞)に添加する。
1×単一ステップRT−PCRバッファー
各々400μMの最終濃度でdNTP、
表8に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
0.8μl単一ステップRT−PCR酵素ミックス、および
20U RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2515)。
逆転写: 30分 55℃
ポリメラーゼ活性化: 15分 95℃ 逆転写酵素を不活性化し
Taqポリメラーゼを活性化する。
変性 30秒 94℃
アニール 30秒 52℃ 35サイクル
伸長 5分 72℃
最終伸長 10分 72℃
各サンプルからの1マイクロリットルの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR反応産物を、実質的にメーカーによって提案されているように、96ウェルプレートを利用して半ネステッドPCR(Biotaqキット、Bioline、英国、カタログ番号BIO−21040)にかける。各反応物の総量は50μlであり、1×Biotaqバッファー、200μM dNTP(各々)、2mM MgCl2、1.25U Bio Taqポリメラーゼの最終濃度を含有し、プライマーは表9に示されている。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 55℃ 30サイクル
伸長 1.5分 72℃
最終伸長 5分 72℃
VH:約410bp
LC:約680bp
オーバーラップ・エクステンション断片:約1070bp
ライゲーションによって、XhoI/NotI消化されたオーバーラップ・エクステンション断片のプールを大腸菌(E.coli)ベクターJSK301(図11)へ挿入することによってFabベクターのライブラリーを生成する。大腸菌(E.coli)(TOP10)をFabベクターのライブラリーでエレクトロポレーションによって形質転換し、形質転換体を100μg/mlカルベニシリンを含有する2×YT寒天上に選択した。プラスミドDNAは寒天プレートから直接取られたコロニーから調製される。プラスミド調製物は、多様性を維持するために、最初に選別した単一形質細胞の総数の3倍に対応する、ドナーにつき最小数のコロニー由来である。Fab発現ライブラリーは原核生物プロモーターおよびphh3由来のリーダーカセット(デン(Den)、W.ら、1999年、J.Immunol.Methods 222、45−57頁)を、AscIおよびNheIでプラスミド調製物を消化し、その後のライゲーションによる結果として生じるプラスミド調製物へ挿入することによって生成される。ライブラリー生成法は図12に概要が示されている。大腸菌(E.coli)(TG1)を結果として生じるFab発現ライゲーションでエレクトロポレーションによって形質転換し、形質転換体を100μg/mlカルベニシリンを含有する2×YT寒天上に選択した。個々のドナーは、デン(Den)ら、J.Immunol.Methods、1999年、1月、1;222(1−2)、45−57頁に記載された手順の間、別々に状態にしておく。しかし、いかなる段階でも、必要に応じて混合することができる。
Fab発現クローンを抗原特異的ELISAアッセイによってTT抗原結合についてスクリーニングする。
ステップ(f)で生成されたライブラリーから同族Fab発現ベクターを各々有するTG1細胞の個々の選択コロニーを、2×YT/100μg/mL Amp/1%グルコースを含有する96ウェルプレートの単一ウェルへ採取する。コロニーを静かに攪拌しながら37℃下で一夜増殖させる。これらのプレートはマスタープレートと呼ばれ、これらをグリセロールを添加して15%の最終濃度にして−80℃下で保存する。
384ウェルELISAプレート(ヌンク(Nunc)、Roskilde、デンマーク、カタログ番号265196)を一夜、4℃下で破傷風トキソイド(TT)抗原でコートし、ウェル当たり25μlの量でPBS中で1μg/mLの最終濃度に希釈する。ウェルの過剰な結合部位を2%M−PBS−T(PBS中2%脱脂粉乳、0.05%Tween20)を添加することによって室温(RT)下で1時間遮断する。ウェルをPBS−T(PBS、0.05%Tween20)で2回洗浄する。
程度をELISAリーダー(マルチスキャン・アセント(Multiscan Ascent)、ラブシステムズ(Labsystems)、Franklin、米国)において450nmで読取る。
完全長ヒト抗体の発現を促進するために、細菌Fab発現ベクターからの同族可変領域は、ヒト免疫グロブリンアイソタイプの1つからの定常ドメインを含有する哺乳類発現ベクターに移す必要がある。かかる移動はクローンごとに、または物質で実行されうる。以下で物質移動の実行の仕方を記載する。
実施例6f.からのFab発現クローンを高密度膜アッセイによってスクリーニングする。
実施例6のステップ(g−1)に記載されているようにマスタープレートを生成する。
PVDF膜(アマシャム(Amersham)、ウプサラ(Uppsala)、スウェーデン、カタログ番号RPN2020F)をメーカーの指示に従い、PBS中1μg/mlの最終濃度に希釈したTT抗原で一夜、4℃下でコーティングする。膜上の過剰な結合部位を1時間、2%M−PBS(PBS中2%脱脂粉乳)中で遮断する。膜をPBS中で3回リンスする。膜を数分間、2×YT中に浸漬する。
96ピンリプリケーターを使用して、20μl 2×YT/ウェルを含有する1つもしくはそれ以上の384ウェルプレートへクローンをマスタープレートから移動させることによってクローンの384ウェルプレートへの固定を実行する。
ステップbで調製したPVDF膜を2×YT/Carb/0.1mM IPTG寒天プレート上に配置する。増殖細菌コロニーを有するナイロン膜を、IPTGを含有する寒天プレート上のPVDF膜(PVDF膜当たり1つのナイロン膜)の上部に配置する。IPTGを含有する寒天プレートを30℃下で一夜インキュベートし、コロニーからのIPTG誘発Fab発現を促進する。Fab分子はナイロン膜を通じてPVDF膜へ拡散し、ここでTT抗原結合Fabが膜上に保持される。
ナイロン膜を除去し、PVDF膜を、PBS−T(PBS,0.05%Tween20)で5分間2回洗浄する。膜を30分間2%M−PBSでインキュベートする。PVDF膜をPBS−Tで5分間2回洗浄した後、2%M−PBS中1:10,000で希釈したヤギ抗ヒトIgG/HRP(シグマ(Sigma)、St.Louis、ミズーリ州(MO)、米国、カタログ番号A0293)で1時間インキュベーションを行う。PVDF膜をPBS−Tで5分間3回洗浄する。最後に、PVDF膜を5分間、スーパーシグナル・ウェスト・フェムト(SuperSignal West Femto)化学発光基質で(ピアス(Pierce)、Rockford、イリノイ州(Il)、米国、カタログ番号34095)メーカーの指示に従いインキュベートする。過剰な基質を除去し、Fab断片がTT抗原に結合するPVDF膜上の位置で生成される化学発光シグナルの検出のためにCCDカメラ下でPVDF膜を配置する。
ステップe.で除去されたナイロン膜を、ステップb.における手順に従い抗軽鎖抗体または抗Fab抗体でコーティングされた第2の一連のPVDF膜上に配置する。次いで、ステップd.およびe.を繰返す。
本実施例は、三量体グアニンヌクレオチド結合タンパク質(Gタンパク質)がいかにして本発明の多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR法を利用する単一ステップで単離されうるかを示す。Gタンパク質サブユニットのファミリーは大きく、ヒトにおけるだけでも約16の異なるαサブユニット、5個のβサブユニット、および12個のγサブユニットがある。本実施例では、サブユニットGαS(ジェンバンク(GenBank)登録番号X04408)、サブユニットGβ1(ジェンバンク(GenBank)登録番号AF501822)、およびサブユニットGγ1(ジェンバンク(GenBank)登録番号BC029367)を選択した。連関手順は図13に示されているが、ここでステップ1は多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRであり、ステップ2は連結産物の追加の増幅である。
ヒト肝細胞の集団を外科的排出サンプルから得る。肝細胞を分解および溶解し、RNA Lキット(マチェレイ・ナーゲル(Macherey−Nagel)、デューレン(Dueren)、ドイツ、カタログ番号740 962.20)をメーカーの指示に従い使用して溶解物から総RNAを単離する。
キアゲン(Qiagen)単一ステップRT−PCRキット(キアゲン(Qiagen)カタログ番号210212、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を、メーカーの推奨に実質的に従い多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR用に使用する。
1×単一ステップRT−PCRバッファー、
各々400μMの最終濃度でdNTP、
表10に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
2μlの単一ステップRT−PCR酵素混合物、
1U/μl RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2515)、および
50ng総RNA。
逆転写: 30分 42℃
ポリメラーゼ活性化: 15分 95℃ 逆転写酵素を不活性化し
Taqポリメラーゼを活性化する。
変性 30秒 94℃
アニール 30秒 49℃ 45サイクル
伸長 3分 72℃
最終伸長 10分 72℃
1マイクロリットルの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR反応産物を、実質的にメーカーによって提案されているように、追加のPCR増幅ステップ(Biotaqキット、バイオライン(Bioline)、英国、カタログ番号BIO−21040)にかける。使用されたプライマーは、配列番号80および85に対応する表10に示されているα1およびγ2である。反応物の総量は50μlである。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 53℃ 25サイクル
伸長 3分 72℃
最終伸長 10分 72℃
検出のためにエチジウムブロミドを使用する1%アガロースゲル電気泳動に残りの反応産物をかけ、2215bpのオーバーラップ・エクステンション断片をアガロースゲルから切除し、Qiaex IIキット(キアゲン(Qiagen)、ヒルデン(Hilden)、ドイツ、カタログ番号20051)を使用して精製し、かつインビトロジェン(Invitorogen)TOPO TAクローン化キット(インビトロジェン(Invitrogen)カタログ番号45−0641、カールスバッド(Carlsbad)、カリフォルニア州(CA)、米国)を使用してpCR2.1−TOPOへ挿入した。
上記のようにヘテロメリックタンパク質を構成する配列コードサブユニットの連関は、個々のサブユニットの配列が既知であるほとんどのヘテロメリックタンパク質について実行されうる。さらに、一部の特定ファミリーのメンバー、例えば、すべてのGタンパク質α、β、およびγサブユニットを増幅することが可能な多重オーバーラップ・エクステンションプロトコルミックスを使用する際には、そのファミリーメンバーがどんな細胞系によって発現されるか最初に分析する必要なく、細胞型からのサブユニットの組合せを確認し、連結することが可能である。例えば、上記の実施例は、5個のGβサブユニットおよび12個のGγサブユニットとともに16個のGαサブユニットすべてを増幅および連結することが可能な多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスを使用する単離単一肝細胞由来のテンプレートを利用して実行され、それによって、サブユニットのどの組合せが各細胞において発現され、同時にそのサブユニットの組合せの原因となるコード配列を単離することを確認する。また、変性プライマーの使用は、特定のファミリーの新しいメンバーを確認するためにも役立ちうる。
本実施例においては、プライミングの部位が、ヒト抗体重鎖およびκ軽鎖ファミリーのリーダー領域をコードする配列で保存されている多重セットのプライマーがデザインされた。
本実施例は、連結重鎖可変領域および軽鎖可変領域コード配列を含んで成る同族対合がいかにして、オーバーラップ・エクステンションPCRの代わりにライゲーションを使用して単一チューブ反応で生成され、連関を得るかについて示す。
破傷風トキソイドに対する特異性を有するFab分子を発現する組織内産生細胞系が、単一PCRチューブで単一細胞を得る限界希釈によって分配されている。
1×フュージョン(Phusion)HFバッファー
各々200μMの最終濃度でdNTP、
表12に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
0.8Uフュージョン(Phusion)ポリメラーゼ(フィンザイムス(FinnZymes)カタログ番号F−530−L)
1μlセンシスクリプト(Sensiscript)逆転写酵素(キアゲン(Qiagen)カタログ番号205213)
20U RNase阻害物質
逆転写 30分 37℃
変性 30秒 98℃
変性 10秒 98℃
アニール 30秒 55℃ 40サイクル
伸長 30秒 72℃
最終伸長 5分 72℃
ライゲーションによる連関を実行するには、制限酵素およびリガーゼを多重RT−PCR反応産物に直接添加する。あるいは、多重RT−PCRは、ポリメラーゼから混合物を含まないようにするために、この添加の前に精製されうる。
1×NEBIIバッファー
1mM ATP
50U XbaI(ニューイングランド・バイオラブス(New England Biolabs)カタログ番号R0145L)
25U SpeI(ニューイングランド・バイオラブス(New England Biolabs)カタログ番号R0133S)
100μg/ml BSA
400U T4 DNAリガーゼ(ニューイングランド・バイオラブス(New England Biolabs)カタログ番号M0202S)
本実施例では、破傷風トキソイド(TT)で免疫化した単一ドナー(TT03)の結果を使用し、図10のフローチャートに概要を示したステップを示す。
以前に破傷風ワクチンで免疫化されているドナー8人を破傷風ワクチン(ステテンス・セラム・インスティトゥート(Statens Serum Institut)、デンマーク)で追加免疫した。ドナーにはTT01〜TT08の番号を割り当てた。破傷風ワクチン追加免疫後6日に約200mlの血液サンプルをドナーから採取し、抗凝固剤を含有するチューブへ入れた。
免疫化の時点でドナー前出血を採取した。14日後、追加の採血により血清力価を測定した。ドナーはすべてTT力価の増大に反応した。ELISPOTアッセイも構成し、TT特異的形質細胞の頻度を測定した。異なる細胞分画、例えば、6日目の主な出血、PBMC分画、磁気選別分画、またはFACS選別分画をELISPOT用に使用することができた。ELISPOTを使用してドナー材料を評価し、最良の反応者を確認することができ、次いで選別ステップおよび多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRにより進行しうる。ドナーTT03のためにCD19+細胞分画(セクションcを参照)を使用してELISPOTを実行した。ELISPOTは、小さな変更を加えて、レイキフ(Lakew)(レイキフ(Lakew)、M.ら、1997年、J.Immunol.Methods 203、193−198頁)によって記載されているように実行した。PBMC分画におけるTT特異的形質細胞の頻度は、0.021%と計算された。
PBMCをメーカーの推奨に従ってリンホプレップ(Lymphoprep)(アクシス・シールド(Axis−Shield PoC AS)、オスロ(Oslo)、ノルウェー、製品番号1001967)を使用して血液サンプルから単離した。手短に言えば、血液はPBS中で1:1に希釈し、この懸濁液は2:1の比でリンホプレップ上で層状にした。バイアルを20分間、25℃、800gで遠心分離し、白色の相間バンドを収集した。細胞を2mM EDTAを含有するPBS中で洗浄した。
以下の手順を使用してPBMCのB細胞系列(CD19+細胞)を磁気ビーズ細胞選別によって強化した。
MACSカラムからの溶出液を遠心分離し、1×106細胞/60μl FACSバッファーの濃度でFACSバッファー(PBS、pH7.2、2%BSA)中に再懸濁した。抗CD19−FITC(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号345776)(10μl/106細胞)、抗CD38−PE(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号555460)(10μl/106細胞)、および
抗CD45−PerCP(ベクトン・ディッキンソン(Becton Dickinson)、ニュージャージー州(NJ)、米国、カタログ番号345809)(20μl/106細胞)を添加し、混合物を4℃で20分間、暗所でインキュベートした後、2回洗浄し、FACSバッファー中に再懸濁した。
1.形質ブラスター(plasma blaster)および形質細胞を含むリンパ球および単球を保持し、死細胞を回避するための前方散乱光および側方散乱光、および凝集体または顆粒球でありうるきわめて高い側方散乱光の細胞。
2.CD19陽性であり、高レベルのCD38(CD38hi)を発現する細胞。これは基本的に、PBMCはCD19発現のためのMACSカラムで強化されているため単にCD38におけるゲートであるが、これにより混入物が明らかになる。
3.CD45中間陽性細胞。全リンパ球はCD45を発現する。しかし、形質細胞は初期のリンパ球分化期と比べそのCD45発現をダウンレギュレートする。したがって、CD45でゲーティングすると形質細胞に対応する別個の細胞集団を得ることができる。
多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR法をドナーTT03から得た単一細胞に適用し、それによって、転写抗破傷風トキソイド重鎖可変領域および軽鎖可変領域コード配列の同族連関を達成した。
キアゲン(Qiagen)単一ステップRT−PCRプロトコル(キアゲン(Qiagen)カタログ番号210212、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を、実質的にメーカーの推奨に従って多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRのために使用した。ウェル当たり単一細胞を含有する50個の凍結96ウェルプレートを冷凍庫から除去し、ウェルが氷を含まない場合、RT−PCR反応混合物15μlを直ちに各ウェルに添加した。
1×単一ステップRT−PCRバッファ
各々400μMの最終濃度でdNTP、
表13に示した濃度で多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックス、
0.8μl単一ステップRT−PCR酵素ミックス、
20U RNase阻害物質(RNasin、プロメガ(Promega)、マディソン(Madison)、米国、カタログ番号N2515)。
逆転写: 30分 55℃
ポリメラーゼ活性化: 15分 95℃ 逆転写酵素を不活性化し
Taqポリメラーゼを
活性化する。
PCR反応:
変性 30秒 94℃
アニール 30秒 52℃ 35サイクル
伸長 5分 72℃
最終伸長 10分 72℃
各サンプルからの1マイクロリットルの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCR反応産物を、実質的にメーカーによって提案されているように、96ウェルPCRプレートを利用して半ネステッドPCR(Biotaqキット、バイオライン(Bioline)、英国、カタログ番号BIO−21040)にかけた。各反応物の総量は50μlであり、1×Biotaqバッファー、200μM dNTP(各々)、2mM MgCl2、1.25U Bio Taqポリメラーゼの最終濃度を含有し、プライマーを表14に示した。
変性 30秒 95℃
アニール 30秒 55℃ 30サイクル
伸長 1.5分 72℃
最終伸長 5分 72℃
Fab発現ライブラリーを2ステップライゲーション法によって生成した。最初、上記の消化オーバーラップ・エクステンション断片のプールを、XhoI/NotI消化大腸菌(E.coli)ベクターJSK3101(図11)へライゲートした。その後、ライゲーション反応物をエレクトロコンピテント大腸菌(E.coli)細胞(XL1−ブルーエレクトロポレーションコンペテント、ストラタゲン(Stratgen)、カタログ番号200228、ラホーヤ(La Jolla)、米国)ヘメーカーの指示に従い変換した。変換大腸菌(E.coli)細胞を100μg/mlカルベニシリン含有2×YT寒天上にプレーティングした。オーバーラップPCR産物の総数の少なくとも5倍を越える多くの独立コロニー由来の約1010−1011細胞に対応するバイオマスを、キアゲン・プラスミド調製Maxiキット(キアゲン(Qiagen)カタログ番号12163、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を使用するプラスミド調製用の出発原料として使用した。クローン化同族連結VHおよびVLコード配列のFab発現を可能にするため、原核生物プロモーターおよびリーダーカセットを第2のライゲーションステップへ挿入した。使用した双方向プロモーター断片(配列番号321)をAscI/NheI消化によって親JSK301から抽出した。プラスミドの精製プールを同様にAscI/NheI制限エンドヌクレアーゼで消化し、既述のようにゲル精製した。精製断片をその後にライゲートし、エレクトロコンピテント大腸菌(E.coli)細胞へ変換し(TG1、ストラタゲン(Stratagen)、カタログ番号200123、ラホーヤ(La Jolla)、米国)、100μg/mlカルベニシリン、および1%グリコース含有2×YT寒天上にプレーティングした。Fab発現ライブラリー精製法は図12に概要が示されている。
Fab発現クローンを抗原特異的ELISAアッセイによってTT抗原結合についてスクリーニングした。
セクション(f)に記載されたように生成されたライブラリーから同族Fab発現ベクターを各々有するTG1細胞の個々の選択コロニーを、2×YT/100μg/mL Carb/1%グルコースを含有する96ウェルプレート単一ウェルへ採取する。プレートを静かに攪拌しながら37℃下で一夜インキュベートした。96ピンリプリケーターを使用して、2×YT/100μg/mL Carb/1%グルコースを含有する1個の384ウェルプレートのウェルへ4個の96ウェルプレートを固定した。384ウェルプレートを37℃下で一夜インキュベートした。これらのプレートはマスタープレートと呼ばれ、これらをグリセロールを添加して15%の最終濃度にして−80℃下で保存した。
384ウェルELISAプレート(コーニング社(Corning Inc.)、ニューヨーク州(NY)、米国、カタログ番号3700)を一夜、4℃下で破傷風トキソイド(TT)抗原でコートし、ウェル当たり25μlの量でPBS中で1μg/mLの最終濃度に希釈する。ウェルの過剰な結合部位を2%M−PBS−T(PBS中2%脱脂粉乳、0.05%トゥイーン(Tween)20)を添加することによって室温(RT)下で1時間遮断する。ウェルをPBS−T(PBS、0.05%トゥイーン(Tween)20)で2回洗浄した。
g−2に記載された手順に従うELISAアッセイを使用して、抗κAbおよびTTとの反応性について4個の384ウェルプレートからのクローンをスクリーニングした。得られた結果は表15〜19に示されている。抗κELISAの結果は、所定のクローンにおけるFab断片の発現に関する情報を示し、TT ELISAの結果はFab断片の機能性に関する情報を示す。
同族TT抗原結合Fab発現サブライブラリーからの47のクローンから(プレートG060から)単離されたプラスミドを配列分析にかけた。可変重鎖コード配列をプライマーLSN−HCPを使用して配列決定した:AGGAAACAGGAGATATACAT(配列番号131)、Ptacプロモーターにアニールし、軽鎖コード配列をプライマーLSN−LCPを使用して配列決定した:TCGCCAAGGAGACAGTCATA(配列番号132)、Placプロモーターにアニールした。配列データをベクター(Vector)NTIソフトウェア(インフォマックス(Informax)、フレデリック(Frederick)、メリーランド州(MD)、米国)を使用して分析した。結果として得られる重鎖の配列データを上流AscI制限部位の塩基対5’および下流XhoI制限部位の直接37にトリミングした。軽鎖配列データを上流NheI制限部位の第2の5’塩基対、および可変鎖C末端リシンをコードする最後のコドン「AAA」の3’にトリミングした。トリミングは、各DNA配列の翻訳など別の分析を容易にするために実行された。
プレートG060からの選択クローンの明白な親和性またはIC50を判定するために競合アッセイを設定した。
ドナーTT03においては、末梢血単球細胞分画におけるTT特異的形質細胞は、0.022%と計算された。約400同族対合がTT03から生成された。同族対合ライブラリーで転換された細胞からの3600個のクローンについて、ELISAを使用してスクリーニングし、これらのうち339個のクローンがELISAスクリーニングにおけるTT反応性を示した。これらのクローンのうち47個がそのクローン多様性に関して分析されている。これら47個のクローンのうち、27個が独自の非スクランブル可変領域コード配列に似ていることが判明した。これらのクローンのち3個が、哺乳類発現ベクターへ移す前に修正を必要とする早期終止コドンを含有した。哺乳類発現ベクターへの移動は、実施例1、セクションhに記載された。明白な親和性を、低ナノモル〜上ピコモル範囲で、選択されたクローンで測定された。
破傷風毒素は、致死量が数ナノグラムとして知られる最毒性物質の1つである。この毒素は、ヒトの25%までの消化管中にも存在する土壌菌である破傷風菌によって産生される。破傷風免疫化プログラムは西欧諸国において疾患を有効に根絶してきたが、100−200例は依然として主な西欧諸国で毎年観察されており、致死率は50%である。発展途上国における症例数は大幅に増大する。汚染穿通創における細菌増殖が毒素の放出をもたらし、最終的に硬直、痙攣、呼吸停止、および死亡に至る。
以下の実施例においては、ドナーTT08から得られた結果を実施例11におけるドナーTT03から得られた結果と比較する。結果は表22にまとめられている。
本実施例においては、同族対合のライブラリーとコンビナトリアルライブラリーとの間のライブラリーの多様性、親和性、および特異性を比較するために、コンビナトリアルファージディスプレイライブラリーを以前に使用された同じドナーから調製し、同族対合のライブラリーを調製した。
ドナーTT03(実施例11cにおいて得られた細胞分画と同一)からの細胞のCD19+分画からファージディスプレイライブラリーを生成した。
b.コンビナトリアルライブラリーのパニング
Fabディスプレイファージ粒子を標準の手順(例えば、Antibody Engineering,A Practical Approach 1996年、マクカフェルティ(MacCafferty)編、フーゲンブーム・アンド・チスウェル(Hoogenboom and Chiswell))に従って調製した。
単一コロニーを非選択のライブラリーから、および各回のパニング後に選択した(それぞれ、無傷破傷風トキソイド(TT)および破傷風トキソイドC断片)。Fabディスプレイファージ粒子を反応性についてELISAアッセイによって分析した。TTおよび/またはC断片の少なくとも2×バックグラウンド反応性および少なくとも4×バックグラウンド反応性を示すFab陽性クローンの数が以下の表23〜25に示されている。結果はすべて特異的クローンの数/Fab陽性クローンの数で示されている。
2つのライブラリーから生成された大量の配列データは、遺伝子配列の直接比較を妨げる。ファージディスプレイライブラリーにおけるVHとVLの配列対合間の差を視覚化するために、同族対合のライブラリーにおいて、系統発生的な3個がVHおよびVL配列のために生成され、対合はドットマトリクスで示された。ドットマトリクスでの系統発生的情報の対合(図25)は、2つのライブラリーにおけるVHとVLの配列対合のきわめて異なる分布プロフィールを示した。ファージディスプレイライブラリーにおけるVHとVLの配列対合の散在性出現(図25A)は、このライブラリーにおけるV遺伝子のランダム対合と一致してVHとVL遺伝子間にほとんど系統発生的関係がないことを示した。これとは対照的に、同族対合のライブラリーからのVHとVLの配列対合(図25B)は集合出現を示し、同族対合に予想されるV遺伝子の共進化を示した。また、遺伝子多様性は、コンビナトリアルライブラリーからのV遺伝子と比べ同族対合のライブラリーにおけるV遺伝子ではるかに大きく、同族対合V遺伝子を単離する方法がバイアスを受けていないことを示した。
本実施例においては、ヒトドナー由来のTリンパ球で単一ステップの多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRがいかにして実行されるかが記載されている。
血液サンプルを、例えば、免疫化、自然感染、悪性腫瘍によって、自己免疫反応により、または他の疾患によって、所望の抗原に曝露されているヒトドナーから得る。末梢血単核細胞(PBMC)をメーカーの指示に従ってリンホプレップ(Lymphoprep)(アクシス・シールド(Axis−Shield)、オスロ(Oslo)、ノルウェー、製品番号1001967)を使用して単離する。
PBMC細胞分画を、IL2など関連性サイトカインを含有する適切な培養培地に再懸濁する。さらに、所望の抗原を培養に添加し、ここでPBMC分画に存在する細胞(APC)に存在する抗原によってTリンパ球に提示される。あるいは、あらかじめ所望の抗原を提示するように処理されたAPC供給細胞をPBMC分画に添加することができる。かかるAPC供給細胞は、例えば、ペプチド、タンパク質の形、または他の分子形態で所望の抗原に曝露され、または抗原を発現および提示するようにトランスフェクトされた細菌感染APCまたは細胞、または他の抗原細胞、例えば、一次組織または細胞系の形での癌細胞などと共培養されたAPCでありうる。多くの異なる種類のAPC供給細胞が、変換細胞系、B細胞系、樹状細胞等を含めて、文献により周知である。
キアゲン(Qiagen)単一ステップRT−PCRキット(キアゲン(Qiagen)カタログ番号210212、ヒルデン(Hilden)、ドイツ)を、実質的にメーカーの推奨に従って多重オーバーラップ・エクステンションRT−PCRのために使用しる。PCR反応混合物のPCRチューブへの添加前に細胞を解凍する。
半ネステッドPCRが同様に実施例11e-2に記載されているように実行されることが提案されており、かつ一部の最適化が期待される。
NsiI
tcc cac -> atg cat
SER HIS MET HIS
SacI
aaa tcc agt -> aag agc tct
LYS SER SER LYS SER SER
大量の可変領域プライマーは、多重オーバーラップ・エクステンションPCR増幅中に抑制的な方法で潜在的に相互作用しうる。これを回避するには、可変領域プライマーはサブセットに分割され、適切な組合せて別々に使用されうる。
本明細書に引用されたすべての刊行物および特許出願は、それぞれの刊行物または特許出願が具体的かつ個別に参照により援用されることが示されている場合には、本明細書で参照により援用される。前記発明は、明確な理解のために図面および実施例によって相当に詳しく説明されているが、本発明の教示に照らして、添付の特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱することなく、いくらか変更および修正がなされうることは当業者には容易に理解されるであろう。
Claims (58)
- 目的とする複数の非隣接ヌクレオチド配列を連結する方法であって、前記方法が、
a)多重分子増幅手順で、単離単一細胞または同質細胞の集団由来のテンプレートを使用して目的とするヌクレオチド配列を増幅するステップと、
b)ステップa)で増幅された目的とするヌクレオチド配列の連関を生じさせるステップと
を含む方法。 - 前記目的とするヌクレオチド配列が、可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関が可変領域コード配列の同族対合を生成する、請求項1に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列が、免疫グロブリン可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関が重鎖可変領域コード配列を伴う軽鎖可変領域コード配列の同族対合を生成する請求項1または2に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列がT細胞受容体可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関が、β鎖可変領域コード配列を伴うα鎖可変領域コード配列、またはδ鎖可変領域コード配列を伴うγ鎖可変領域コード配列で構成された同族対合を生成する、請求項1または2に記載の方法。
- ランダムに目的とする複数の非隣接ヌクレオチド配列を連結する方法であって、前記方法が、
a)多重分子増幅手順で、遺伝学的に多様な細胞の集団由来のテンプレートを使用して目的とするヌクレオチド配列を増幅するステップと、
b)ステップa)で増幅された目的とするヌクレオチド配列の連関を生じさせるステップと
を含む方法。 - 前記細胞の集団が溶解される、請求項5に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列が可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関が可変領域コード配列の対合のコンビナトリアルライブラリーを生成する、請求項5または6に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列が免疫グロブリン可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関が軽鎖可変領域と重鎖可変領域コード配列の対合のコンビナトリアルライブラリーを生成する、請求項7に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列がT細胞受容体可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記連関がα鎖可変領域とβ鎖可変領域コード配列の対合のコンビナトリアルライブラリーを生成する、請求項7に記載の方法。
- 前記多重分子増幅手順が多重RT−PCR増幅である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多重RT−PCR増幅が、多重PCR増幅の前に別個の逆転写(RT)ステップを含んで成る2ステップ方法である、請求項10に記載の方法。
- 前記多重RT−PCR増幅が、逆転写(RT)および多重PCR増幅を実行するのに必要な成分すべてを単一の容器へ最初に添加するステップを含んで成る単一ステップで実行される、請求項10に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列の連関が、前記多重分子増幅と同じ容器で実行される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列の連関が、多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスを利用する多重PCR増幅に伴って達成される、請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記目的とするヌクレオチド配列の連関がライゲーションによって達成される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記目的とする連結核酸配列を増幅するために適合されるプライマーミックスを利用する追加の分子増幅が実行される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスがプライマーセットを含んで成り、ここで各プライマーセットの少なくとも1つのプライマーセットメンバーが、第2のプライマーセットのプライマーセットメンバーのオーバーラップ・エクステンションテールとハイブリダイズすることが可能なオーバーラップ・エクステンションテールを含んで成る、請求項14に記載の方法。
- 前記多重オーバーラップ・エクステンションプライマーミックスが、
a)免疫グロブリン軽鎖領域コード配列のセンス鎖を相補する少なくとも1つのCLまたはJLプライマーと、
b)免疫グロブリン軽鎖可変領域コード配列または軽鎖可変領域リーダー配列のアンチセンス鎖を相補し、かつステップa)におけるプライマーでプライマーセットを形成することが可能な少なくとも1つのVL5’プライマーまたはVLLプライマーと、
c)免疫グロブリン定常重鎖ドメインコード配列または重鎖接合領域コード配列のセンス鎖を相補する少なくとも1つのCHまたはJHプライマーと、
d)免疫グロブリン重鎖可変領域コード配列または重鎖可変領域リーダー配列のアンチセンス鎖を相補し、かつステップc)におけるプライマーでプライマーセットを形成することが可能な少なくとも1つのVH5’プライマーまたはVHLプライマーと
を含んで成る、請求項14または17に記載の方法。 - ステップb)のプライマーが配列番号93〜98の遺伝子特異的領域との少なくとも90%の配列同一性を有するVLLプライマーであり、かつステップd)のプライマーが配列番号86〜92の遺伝子特異的領域との少なくとも90%の配列同一性を有するVHLプライマーである、請求項18に記載の方法。
- 前記単一細胞、前記同質細胞の集団または前記遺伝学的に異なる細胞の集団が、細胞分画を含有するリンパ球から得られる、請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 連結可変領域コード配列を含んで成る同族対合のライブラリーを製造する方法であって、前記方法が、
a)ドナーからのリンパ球含有細胞分画を提供するステップと、
b)場合により前記細胞分画から特定のリンパ球集団を強化するステップと、
c)細胞を前記細胞分画から個別に複数の容器へ分配するステップを含んで成る、単離単一細胞の集団を得るステップと、
d)請求項1〜4のいずれか1項に依存する限り、請求項1〜4または10〜20のいずれか1項に記載の方法による、単離単一細胞の前記集団に含まれる可変領域コード配列の連関を増幅し、これを生じさせるステップと
を含んで成る方法。 - 単一細胞の集団における個々の単離単一細胞が、増幅および連関を実行する(ステップd)前に、同質細胞の集団に拡大される、請求項21に記載の方法。
- 前記リンパ球を含有する細胞分画が、全血、骨髄、単核細胞、または白血球を構成する、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リンパ球を含有する細胞分画がBリンパ球系列の細胞で強化されている、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リンパ球を含有する細胞分画またはBリンパ球系列が形質細胞で強化されている、請求項20〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リンパ球を含有する細胞分画、Bリンパ球系列、または形質細胞からの細胞が抗原特異性で強化されている、請求項20〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リンパ球を含有する細胞分画が、前記Tリンパ球系列の細胞で強化されている、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 抗原特異的T細胞がリンパ球を含有する細胞分画の刺激によって生成される、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記連結ヌクレオチド配列または同族対合のライブラリーをベクターへ挿入するステップをさらに含んで成る、請求項1〜28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ベクターがクローン化ベクター、シャトルベクター、ディスプレイベクター、または発現ベクターの中から選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記連結ヌクレオチド配列または前記同族対合のライブラリーの個々のメンバーが、軽鎖可変領域コード化配列を伴う免疫グロブリン重鎖可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記配列が、1つもしくはそれ以上の免疫グロブリン定常ドメインまたはその断片をコードする配列をすでに含有するベクターへインフレーム挿入される、請求項29または30に記載の方法。
- 前記連結ヌクレオチド配列または前記同族対合のライブラリーの個々のメンバーが、β鎖可変領域コード配列を伴うT細胞受容体α鎖可変領域コード配列を含んで成り、かつ前記配列が、1つもしくはそれ以上のT細胞受容体定常ドメインまたはその断片をコードする配列をすでに含有するベクターへインフレーム挿入される、請求項29または30に記載の方法。
- 所望の標的特異性を有する結合タンパク質をコードする連結可変領域配列の同族対合の一部を選択することによってサブライブラリーを作成し、可変領域コード配列の標的特異的同族対合のライブラリーを生成するステップをさらに含んで成る、請求項21〜32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記同族対合または可変領域コード配列の標的特異的同族対合のライブラリーを哺乳類発現ベクターへ移動させるステップをさらに含んで成る、請求項31〜33のいずれか一項に記載の方法。
- 前記哺乳類発現ベクターが、ヒト免疫グロブリンクラスのIgA1、IgA2、IgD、IgE、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgM、κ軽鎖、またはλ軽鎖、もしくはヒトT細胞受容体α、β、δ、および/またはγ鎖から選択される1つもしくはそれ以上の定常領域ドメインをコードする、請求項34に記載の方法。
- a)連結ヌクレオチド配列の部分をコードするベクターを宿主細胞へ導入するステップと、
b)発現に適合した条件下で前記宿主細胞を培養するステップと、
c)前記宿主細胞へ挿入される前記ベクターから発現されるタンパク質産物を得るステップと
をさらに含んで成る、請求項29〜35のいずれか一項に記載の方法。 - 前記タンパク質産物が、重鎖可変領域を伴う軽鎖可変領域の同族対合を含んで成るモノクローナル抗体である、請求項36に記載の方法。
- 前記ポリペプチド産物が、β鎖可変領域を伴うα鎖可変領域の同族対合を含んで成るモノクローナルT細胞受容体である、請求項36に記載の方法。
- 連結可変領域コード配列から成る同族対合のライブラリー。
- 前記可変領域コード配列の同族対合が、請求項21またはそれに従属するいずれかの請求項に記載の方法によって得られる、請求項39に記載のライブラリー。
- 前記同族対合の個々のメンバーが、重鎖可変領域コード配列を伴う免疫グロブリン軽鎖可変領域コード配列を含んで成る、請求項39または40に記載のライブラリー。
- 前記個々のメンバーが、ヒト免疫グロブリンクラスのIgA1、IgA2、IgD、IgE、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、またはIgMから選択される完全長抗体をコードする、請求項41に記載のライブラリー。
- 前記同族対合の個々のメンバーが、β鎖可変領域コード配列を伴うTcRα鎖可変領域コード配列またはδ鎖可変領域コード配列を伴うγ鎖可変領域コード配列を含んで成る、請求項39または40に記載のライブラリー。
- 前記個々のメンバーが完全長TcRをコードする、請求項40に記載のライブラリー。
- 特定の標的に対して所望の結合特異性を示すタンパク質をコードする可変領域コード配列の同族対合のサブライブラリー。
- 請求項39〜44の1つに記載のライブラリーから選択される特定の標的に対する所望の結合特異性を示すタンパク質をコードするサブライブラリー。
- 前記ライブラリーから発現可能な前記免疫グロブリンが、破傷風毒素と反応し、または結合することが可能な連結免疫グロブリン重鎖可変領域および軽鎖可変領域コード配列の同族対合のサブライブラリー。
- 請求項39〜47のいずれか一項に記載のライブラリーまたはサブライブラリーを含んで成る宿主細胞の集団。
- 前記細胞が哺乳類細胞である、請求項48に記載の宿主細胞の集団。
- 請求項48または49に記載の宿主細胞から発現される組換えポリクローナルタンパク質。
- 破傷風毒素と反応し、または結合することが可能な組換えポリクローナル免疫グロブリンまたはその断片。
- 前記個々のメンバーが同族対合である、請求項51に記載の組換えポリクローナル免疫グロブリン。
- 配列番号の対合229:276、262:309、240:287、245:292、267:314、246:293、258:305、242:289、231:278、263:310、232:279、237:284、255:302、260:307、251:298、233:280、228:275、244:291、250:297、252:299、264:311、272:319、235:282、または238:285より成る群から選択される個々の配列番号の対合と少なくとも90%の同一性を有する軽鎖可変領域コード配列を伴う免疫グロブリン重鎖可変領域コード配列を含んで成る少なくとも2つの個々の同族対合を含んで成る、請求項51または52に記載の組換えポリクローナル免疫グロブリン。
- 領域(CDR1、CDR2、およびCDR3)を決定する相補性が、請求項53に記載の1つもしくはそれ以上の配列番号対合由来である、破傷風毒素と反応し、または結合することが可能な組換え免疫グロブリンまたはその断片。
- 少なくとも1つの薬剤として許容される賦形剤と組合せた有効成分として請求項50に記載の組換えポリクローナル免疫グロブリンを含んで成る医薬組成物。
- 場合により薬剤として許容される賦形剤と組合せた有効成分として破傷風毒素と反応し、または結合することが可能な組換えポリクローナル抗体を含んで成る医薬組成物。
- 薬剤として使用するための請求項55または56に記載の医薬組成物。
- 破傷風毒素と反応し、または結合することが可能な組換えポリクローナル抗体を含んで成る組成物をそれを必要とする患者に投与することによって破傷風を発症するリスクがある患者を予防または治療する方法。
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