JP2008099602A - Method for regulating distribution situation of mutated site in variable region of antibody gene - Google Patents

Method for regulating distribution situation of mutated site in variable region of antibody gene Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for transducing mutations in the whole variable region of an antibody gene. <P>SOLUTION: The method for transducing a variety of mutations in the antibody gene region existing on the chromosome of an immunocyte is provided, comprising selectively depressing or losing the function of histone deacetylase(hereafter, referred to as HDAC)-2-gene, or selectively depressing or losing the activity or function of HDAC-2-protein. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、抗体遺伝子領域に変異を導入する方法に関する。より詳細には、抗体遺伝子領域に種々の変異を導入し、多様な抗体分子を取得する方法に関する。   The present invention relates to a method for introducing a mutation into an antibody gene region. More specifically, the present invention relates to a method for obtaining various antibody molecules by introducing various mutations into an antibody gene region.

体細胞相同組換えは、遺伝子の多様性を産み出す要因の一つとして、生体内において重要な役割を果たしている。特に、抗体遺伝子は、VDJ組換により生じた可変領域が更に再編成され、非常に多くの異なる特異性を持つ抗体分子をコードすることになる。このような細胞内における一連の現象を、特に、可変領域の再編成を自在に誘導することが可能になれば、所望の特性を持つ抗体を取得することが可能となる。   Somatic cell homologous recombination plays an important role in vivo as one of the factors generating gene diversity. In particular, antibody genes will encode antibody molecules with a great many different specificities, with the variable regions resulting from VDJ recombination being further rearranged. If it becomes possible to freely induce such a series of phenomena in the cell, particularly the rearrangement of the variable region, it is possible to obtain an antibody having desired characteristics.

また、体細胞突然変異も抗体に多様性をもたらす現象の一つであり、XRCC2及びXRCC3を欠失させたDT40細胞株においては、体細胞突然変異の頻度が増加するとの報告があり(非特許文献1)、XRCC2若しくはXRCC3をノックアウトしたDT40細胞を用いた種々の特性を持つ抗体の取得が試みられている(特許文献1、非特許文献2)。さらに、体細胞遺伝子変換と体細胞突然変異の双方に関与するAID(Activation Induced Cytidine Deaminase)遺伝子の発現をCre−loxPシステムにより一時停止させ、抗体産生クローンを単離する技術も報告されている(特許文献2、非特許文献3)。しかしながら、これらの技術により取得した抗体は、抗原認識上の特異性、親和性などの点において不十分な点が残されていた。   In addition, somatic mutation is one of the phenomena that brings diversity to antibodies, and there is a report that the frequency of somatic mutation increases in the DT40 cell line lacking XRCC2 and XRCC3 (non-patented). Literature 1), attempts have been made to obtain antibodies having various characteristics using DT40 cells knocked out of XRCC2 or XRCC3 (Patent Literature 1, Non-Patent Literature 2). Furthermore, a technique has also been reported in which the expression of an AID (Activated Induced Cytidine Deminase) gene involved in both somatic gene conversion and somatic mutation is suspended by a Cre-loxP system, and an antibody-producing clone is isolated ( Patent Document 2, Non-Patent Document 3). However, the antibodies obtained by these techniques still have insufficient points in terms of antigen recognition specificity and affinity.

一方、発明者らは、可変領域の再編成が相同組換え機構(特に、体細胞遺伝子変換)によって誘導される可能性に着目し、in vitroにおける、多様な抗体を取得する技術を開発した(特許文献3、非特許文献4)。この技術は、ニワトリB細胞由来の培養細胞株DT40の抗体遺伝子座において、ヒストンアセチル化酵素阻害剤等(例えば、トリコスタチンAなど)による処理で体細胞遺伝子変換を著しく促進させ、その結果として抗体の多様性を獲得する方法を提供する。本技術は、それまで報告されていた技術に比較して、多様な抗体分子の取得を可能にするもので、非常に有用性の高い技術であるが、本技術によると、抗体可変領域の一部(超可変領域1)に選択的に遺伝子変換が誘導される傾向があった。そのため、取得される抗体の多様性を少なからず狭めてしまう可能性があった。   On the other hand, the inventors have developed a technique for obtaining various antibodies in vitro by paying attention to the possibility that the rearrangement of variable regions is induced by a homologous recombination mechanism (particularly, somatic gene conversion) ( Patent Document 3, Non-Patent Document 4). This technique significantly promotes somatic gene conversion by treatment with a histone acetylase inhibitor or the like (for example, trichostatin A) at the antibody gene locus of a cultured cell line DT40 derived from chicken B cells. To provide a way to acquire diversity. This technology makes it possible to obtain a variety of antibody molecules compared to previously reported technologies, and is a highly useful technology. There was a tendency that gene conversion was selectively induced in the region (hypervariable region 1). For this reason, there is a possibility that the diversity of antibodies to be obtained is narrowed.

Saleら,Nature 412:921−926,2001Sale et al., Nature 412: 921-926, 2001 Cumbersら,Nature Biotech.20:1129−1134, 2002Cumbers et al., Nature Biotech. 20: 1129-1134, 2002 Kanayamaら,Nucleic Acids Res.34:e10.,2006Kanayama et al., Nucleic Acids Res. 34: e10. , 2006 Seoら,Nature Biotech.23:731−735,2005Seo et al., Nature Biotech. 23: 731-735, 2005 特開2003−503750号公報JP 2003-503750 A 特開2004−298072号公報JP 2004-298072 A 国際公開公報WO2004/011644International Publication No. WO2004 / 011644

本発明者らは、上記事情に鑑み、抗体遺伝子可変領域に導入される変異の分布範囲を調節する方法について鋭意研究を行った結果、ヒストン脱アセチル化酵素2(HDAC2)遺伝子の機能を選択的に抑制することにより達成できることを明らかにし、本発明を完成させるに至った。
よって、本発明は、抗体遺伝子可変領域の全領域に対し、変異を導入する方法の提供を目的とする。
また、本発明は、抗体遺伝子可変領域の全領域に対し、変異を導入することにより、多様な特性を有する抗体分子の作製方法を提供する。
In view of the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research on methods for regulating the distribution range of mutations introduced into antibody gene variable regions. As a result, the functions of the histone deacetylase 2 (HDAC2) gene are selectively selected. It has been clarified that it can be achieved by suppressing to the above, and the present invention has been completed.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for introducing a mutation into the entire region of the antibody gene variable region.
The present invention also provides a method for producing antibody molecules having various characteristics by introducing mutations into the entire region of the antibody gene variable region.

すなわち、本発明は以下の(1)〜(11)に関する。
(1)本発明の第1の態様は、「コード領域が、以下の(a)又は(b)に示される塩基配列からなる遺伝子の機能を、選択的に低下又は喪失させ、免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子可変領域に多様な変異を導入する方法。
(a)配列番号1、配列番号3又は配列番号5
(b)配列番号1、配列番号3又は配列番号5の相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドと、高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、コードするタンパク質がヒストン脱アセチル化活性を有するポリヌクレオチドの塩基配列」である。
(2)本発明の第2の態様は、「前記機能低下又は機能喪失が、前記(a)又は(b)で示される塩基配列からなる遺伝子に突然変異又は欠失を導入することで達成されることを特徴とする上記(1)に記載の方法」である。
(3)本発明の第3の態様は、「前記機能低下又は機能喪失が、前記(a)又は(b)で示される塩基配列からなる遺伝子の全体を破壊することで達成されることを特徴とする上記(1)に記載の方法」である。
(4)本発明の第4の態様は、「以下の(a)又は(b)に示されるタンパク質の活性若しくは機能を、選択的に低下又は喪失させ、免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子可変領域に多様な変異を導入する方法。
(a)配列番号2、配列番号4又は配列番号6で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2、配列番号4又は配列番号6で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失若しくは挿入を持つアミノ酸配列からなり、かつ、ヒストン脱アセチル化活性を有するタンパク質」である。
(5)本発明の第5の態様は、「前記免疫細胞を、付加的にHDAC阻害剤にも接触させて処理することを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の方法」である。
(6)本発明の第6の態様は、「前記HDAC阻害剤がトリコスタチンAであることを特徴とする上記(5)に記載の方法」である。
(7)本発明の第7の態様は、「前記免疫細胞がDT40細胞であることを特徴とする上記(6)に記載の方法」である。
(8)本発明の第8の態様は、「前記抗体遺伝子が抗体重鎖遺伝子であることを特徴とする上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の方法」である。
(9)本発明の第9の態様は、「前記抗体遺伝子が抗体軽鎖遺伝子であることを特徴とする上記(1)乃至(7)のいずかに記載の方法」である。
(10)本発明の第10の態様は、「上記(1)乃至(9)のいずれかに記載の方法により抗体遺伝子可変領域に変異を導入した免疫細胞」である。
(11)本発明の第11の態様は、「上記(1)乃至(9)のいずれかに記載の方法により変異が導入された抗体遺伝子がコードするポリペプチドを少なくとも1つを含む抗体分子」である。
(12)本発明の第12の態様は、「前記抗体分子がIgMである上記(11)に記載の抗体分子」である。
That is, the present invention relates to the following (1) to (11).
(1) The first aspect of the present invention is as follows: “The coding region selectively reduces or eliminates the function of a gene consisting of the base sequence shown in (a) or (b) below, A method of introducing various mutations into the antibody gene variable region present above.
(A) SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5
(B) a polynucleotide that hybridizes with a polynucleotide comprising a complementary base sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 under highly stringent conditions, and the encoded protein has histone deacetylation activity The nucleotide sequence of ".
(2) The second aspect of the present invention is achieved by introducing the mutation or deletion into the gene comprising the base sequence represented by the above (a) or (b). The method according to (1) above, which is characterized in that
(3) The third aspect of the present invention is characterized in that “the decrease in function or loss of function is achieved by destroying the entire gene comprising the base sequence represented by (a) or (b) above”. The method according to (1) above.
(4) The fourth aspect of the present invention is as follows: “Antibody gene that is selectively reduced or lost in the activity or function of the protein shown in (a) or (b) below and exists on the chromosome of an immune cell. A method of introducing various mutations into the variable region.
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 (b) one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 “A protein comprising an amino acid sequence having amino acid substitutions, deletions or insertions and having histone deacetylation activity”.
(5) The fifth aspect of the present invention is as described in any one of (1) to (4) above, wherein the immune cell is additionally contacted with an HDAC inhibitor for treatment. Method.
(6) A sixth aspect of the present invention is “the method according to (5) above, wherein the HDAC inhibitor is trichostatin A”.
(7) A seventh aspect of the present invention is “the method according to (6) above, wherein the immune cell is a DT40 cell”.
(8) The eighth aspect of the present invention is “the method according to any one of (1) to (7) above, wherein the antibody gene is an antibody heavy chain gene”.
(9) A ninth aspect of the present invention is “the method according to any one of (1) to (7) above, wherein the antibody gene is an antibody light chain gene”.
(10) A tenth aspect of the present invention is an “immune cell having a mutation introduced into an antibody gene variable region by the method according to any one of (1) to (9) above”.
(11) The eleventh aspect of the present invention is “an antibody molecule comprising at least one polypeptide encoded by an antibody gene into which a mutation has been introduced by the method according to any one of (1) to (9) above”. It is.
(12) A twelfth aspect of the present invention is “the antibody molecule according to (11) above, wherein the antibody molecule is IgM”.

本発明の方法によれば、抗体遺伝子可変領域の全領域において変異を導入することができる。   According to the method of the present invention, mutations can be introduced in the entire region of the antibody gene variable region.

本発明の方法によれば、抗体遺伝子可変領域の全領域に対し、変異を導入することにより、多様な特性を有する抗体分子を作製することができる。   According to the method of the present invention, antibody molecules having various characteristics can be prepared by introducing mutations into the entire antibody gene variable region.

本発明の一実施形態は、ヒストン脱アセチル化酵素(以下、HDACとする)2遺伝子の機能を選択的に低下又は喪失させ、或いは、HDAC2タンパク質の活性若しくは機能を、選択的に低下又は喪失させ、免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子領域に多様な変異を導入する方法である。
「ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)」は、活性中心に亜鉛を含有する金属酵素でありアセチル化されたヒストンからアセチル基を脱離させる反応を触媒する。HDACの細胞内における主な機能としては、クロマチン構造を制御し、転写等の活性化又は抑制のコントロールなどが知られている。HDACはいくつかのクラス、例えば、ヒトの場合、クラスI(HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC8)、クラスII(HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7)に大別されている。これらのアイソフォームは、他の多くのタンパク質と相互作用することにより巨大複合体を構成している。例えば、HDAC1とHDAC2はSIN3複合体やNURD/Mi2複合体中に存在している。
In one embodiment of the present invention, the function of a histone deacetylase (hereinafter referred to as HDAC) 2 gene is selectively reduced or lost, or the activity or function of HDAC2 protein is selectively reduced or lost. In this method, various mutations are introduced into the antibody gene region present on the chromosome of immune cells.
“Histone deacetylase (HDAC)” is a metalloenzyme containing zinc at the active center and catalyzes a reaction for eliminating an acetyl group from acetylated histone. As main functions of HDAC in cells, there are known control of chromatin structure, activation or suppression of transcription and the like. HDACs are roughly classified into several classes, for example, in the case of humans, class I (HDAC1, HDAC2, HDAC3, HDAC8) and class II (HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7). These isoforms constitute large complexes by interacting with many other proteins. For example, HDAC1 and HDAC2 are present in the SIN3 complex and the NURD / Mi2 complex.

本発明における「HDAC2遺伝子」とは、そのコード領域が、配列番号1、3又は5で表される塩基配列からなるDNAのみならず、コード領域が、配列番号1、3又は5で表される塩基配列からなるDNAと相補的な塩基配列からなるDNAと高ストリンジェント条件下でハイブリダイズし、かつ、ヒストン脱アセチル化活性を有するタンパク質をコードするDNAからなるものも含まれる。また、「遺伝子」には、cDNA及びゲノムDNAが含まれ、ゲノムDNAの場合には、エキソン、イントロンのみならず、プロモーター、エンハンサーなどの転写調節領域も含まれる。
本発明における「抗体遺伝子」には、免疫グロブリン遺伝子と同義で、重鎖(H鎖)抗体遺伝子と軽鎖(L鎖)抗体遺伝子の両方が含まれる。
The “HDAC2 gene” in the present invention is not only a DNA whose coding region consists of a base sequence represented by SEQ ID NO: 1, 3, or 5, but also a coding region represented by SEQ ID NO: 1, 3 or 5. Also included are DNAs that hybridize under high stringency conditions with DNA consisting of a base sequence complementary to DNA consisting of a base sequence and that encode a protein having a histone deacetylation activity. The “gene” includes cDNA and genomic DNA. In the case of genomic DNA, not only exons and introns but also transcription regulatory regions such as promoters and enhancers are included.
The “antibody gene” in the present invention is synonymous with an immunoglobulin gene and includes both a heavy chain (H chain) antibody gene and a light chain (L chain) antibody gene.

配列番号1、3又は5で表わされる塩基配列からなるポリヌクレオチドとストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるDNAとしては、配列番号1、3又は5で表わされる塩基配列と好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%,81%,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,最も好ましくは約99%のポリヌクレオチド配列相同性を有する塩基配列を含有するDNA等が挙げられる。
ここで、ストリンジェントな条件とは、当業者によって容易に決定されるハイブリダイゼーション条件のことで、一般的にプローブ長、洗浄温度、及び塩濃度に依存する経験的な条件である。一般に、プローブが長くなると適切なアニーリングのための温度が高くなり、プローブが短くなると温度は低くなる。ハイブリッド形成は、一般的に、相補鎖がその融点に近いか、又はそれ以下の環境に存在する場合における変性DNAの再アニールする能力に依存する。
具体的には、例えば、低ストリンジェントな条件として、ハイブリダイゼーション後のフィルターの洗浄段階において、37℃〜42℃の温度条件下、0.1×SSC、0.1%SDS溶液中で洗浄することなどが上げられる。また、高ストリンジェントな条件として、例えば、洗浄段階において、65℃、5×SSCおよび0.1%SDS中で洗浄することなどが挙げられる。ストリンジェントな条件をより高くすることにより、相同性の高いポリヌクレオチドを得ることができる。
As a DNA that can hybridize under stringent conditions with a polynucleotide comprising the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, 3 or 5, preferably about 70% or more with the base sequence represented by SEQ ID NO: 1, 3 or 5; More preferably about 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95 %, 96%, 97%, 98%, most preferably about 99% of the DNA containing a nucleotide sequence having a polynucleotide sequence homology.
Here, stringent conditions are hybridization conditions that are easily determined by those skilled in the art, and are generally empirical conditions that depend on the probe length, washing temperature, and salt concentration. In general, the longer the probe, the higher the temperature for proper annealing, and the shorter the probe, the lower the temperature. Hybridization generally depends on the ability of denatured DNA to reanneal when the complementary strand is present in an environment near or below its melting point.
Specifically, for example, as a low stringency condition, in a filter washing step after hybridization, washing is performed in a 0.1 × SSC, 0.1% SDS solution at a temperature of 37 ° C. to 42 ° C. Can be raised. Examples of highly stringent conditions include washing in 65 ° C., 5 × SSC and 0.1% SDS in the washing step. By making the stringent conditions higher, a highly homologous polynucleotide can be obtained.

また、本発明における「HDAC2タンパク質」とは、配列番号2、4又は6で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一のアミノ酸配列を含むポリペプチドである。ここで、「実質的に同一のアミノ酸配列を含むポリペプチド」とは、配列番号2、4又は6で表わされるアミノ酸配列と約60%以上、好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%,81%,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91%,92%,93%,94%,95%,96%,97%,98%,最も好ましくは約99%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を含み、かつ、ヒストン脱アセチル化活性を有するタンパク質である。
あるいは、配列番号2、4又は6で表わされるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を含むポリペプチドとしては、配列番号2、4又は6で表わされるアミノ酸配列中の1又は数個(好ましくは、1〜30個程度、より好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつヒストン脱アセチル化活性を有するタンパク質である。
なお、本明細書中において、特に断らない限り、「タンパク質」と「ポリペプチド」は同じ意味で用いるものとする。
The “HDAC2 protein” in the present invention is a polypeptide comprising the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6. Here, the “polypeptide comprising substantially the same amino acid sequence” is about 60% or more, preferably about 70% or more, more preferably about 80%, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6. 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97 %, 98%, and most preferably a protein having an amino acid sequence having about 99% amino acid identity and having histone deacetylation activity.
Alternatively, the polypeptide containing the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6 is preferably one or several (preferably, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, 4 or 6). A protein having an amino acid sequence in which 1 to 30 amino acids, more preferably about 1 to 10 amino acids, and further preferably 1 to 5 amino acids are deleted, substituted or added, and having histone deacetylation activity. is there.
In the present specification, unless otherwise specified, “protein” and “polypeptide” are used interchangeably.

本発明における「免疫細胞」としては、抗体産生能を有するB細胞を指し、例えば、ヒト、マウス、ラット、ヒツジ、ニワトリなどに由来する細胞を使用することができる。好ましくは、株化された細胞が使用され、特に好ましくは免疫細胞としてはDT40細胞が使用される。
「DT40細胞」とは、ニワトリ由来B細胞の株化培養細胞であり、当該細胞の保有する染色体に何らかの修飾(例えば、特定の遺伝子の組換え、挿入、削除等)を加えられた、誘導体株、サブラインも含む。
本発明で用いる細胞の培養条件は当該技術分野において周知の方法によって行われるが、選択される免疫細胞に適した培地、培養条件(培養温度、CO濃度)下で行われることは言うまでもない。しかして、選択される免疫細胞がDT40細胞である場合、例えば、培地はIMDM(Invitrogen社)を用い、培養温度は例えば39.5℃、5%のCO濃度条件下で行う。培養は、細胞濃度を一定に保ちながら行い、適当な期間毎(例えば、日毎、週毎)に目的の細胞の抗体遺伝子座における体細胞相同組換えの有無を確認する。
The “immune cell” in the present invention refers to a B cell having antibody-producing ability, and for example, cells derived from human, mouse, rat, sheep, chicken, etc. can be used. Preferably, established cells are used, and DT40 cells are particularly preferably used as immune cells.
“DT40 cell” is a cultured cell of a chicken-derived B cell, and a derivative strain in which some modification (for example, recombination, insertion, deletion, etc. of a specific gene) is added to the chromosome possessed by the cell. , Including sublines.
The culture conditions of the cells used in the present invention are carried out by methods well known in the art, but it goes without saying that they are carried out under a medium and culture conditions (culture temperature, CO 2 concentration) suitable for the selected immune cells. Thus, when the immune cells to be selected are DT40 cells, for example, IMDM (Invitrogen) is used as a medium, and the culture temperature is, for example, 39.5 ° C. and 5% CO 2 concentration. Culturing is carried out while keeping the cell concentration constant, and the presence or absence of somatic homologous recombination at the antibody gene locus of the target cell is confirmed every appropriate period (for example, every day or every week).

HDAC2遺伝子の機能を低下又は機能喪失させるために、HDAC2遺伝子機能を改変することができる。遺伝子の機能を改変する方法としては、限定はしないが、例えば、細胞内に存在するHDAC2遺伝子に突然変異を導入する方法、HDAC2遺伝子全体を破壊する方法、HDAC2遺伝子の転写プロモーターを改変して発現量を制御する方法、RNA干渉(RNAi)を利用する方法、HDAC2遺伝子に対するアンチセンスを細胞内に導入する方法等、当業者にとって周知の方法が使用可能である。好ましくは、HDAC2遺伝子に突然変異を導入する方法、HDAC2遺伝子全体を破壊する方法又はRNA干渉(RNAi)を利用する方法であり、HDAC2遺伝子全体を破壊する方法である。     HDAC2 gene function can be altered in order to reduce or lose function of the HDAC2 gene. The method for modifying the function of the gene is not limited, but for example, a method for introducing a mutation into the HDAC2 gene present in the cell, a method for destroying the entire HDAC2 gene, and an expression by modifying the transcription promoter of the HDAC2 gene Methods well known to those skilled in the art such as a method of controlling the amount, a method of utilizing RNA interference (RNAi), a method of introducing antisense to the HDAC2 gene into cells can be used. Preferred are a method for introducing a mutation into the HDAC2 gene, a method for disrupting the entire HDAC2 gene, or a method using RNA interference (RNAi), and a method for disrupting the entire HDAC2 gene.

遺伝子全体を破壊する方法にはクローン化した標的遺伝子(HDAC2遺伝子)の必須領域DNA配列(破壊すべき領域)にマーカー遺伝子を挿入したDNAを細胞に形質転換する方法がある。細胞内に導入された該DNAは、HDAC2遺伝子の両隣接配列を介した相同組換えを誘発するため、染色体上のHDAC2遺伝子をマーカー遺伝子で置換することができ、その結果、HDAC2遺伝子を破壊することができる。
また、遺伝子機能を喪失させるために、RNA干渉(RNAi)を利用することができる。この場合、HDAC2遺伝子によってコードされるタンパク質の機能ドメインに関する塩基配列をもとに、短いRNA二本鎖もしくは該RNAを産生するベクターを細胞内に導入することで、HDAC2遺伝子の機能低下または機能喪失をもたらすことができる。
加えて、HDAC2遺伝子上流域に誘導可能な転写プロモーターを配置して条件的にHDAC2遺伝子の発現を制御したり、Cre−loxPなどの部位特異的組換え酵素系を用いてHDAC2遺伝子と転写プロモーターの相対位置を転換させて発現を制御したりする方法が存在する。
さらに、インビトロにおいて突然変異を導入する方法としては、部位特異的突然変異導入法などの当該技術分野において既知の方法を用いて行うことができる。HDAC2遺伝子に突然変異を導入することで機能改変を行う場合、HDAC2タンパク質の活性を欠失させるように変異を導入すること、該タンパク質と他のタンパク質が相互作用を行うのに必要な部位に変異を導入し該相互作用を消失させるような変異を導入することなどが望ましい。
As a method of destroying the entire gene, there is a method of transforming a cell with DNA having a marker gene inserted into the essential region DNA sequence (region to be disrupted) of the cloned target gene (HDAC2 gene). Since the DNA introduced into the cell induces homologous recombination via both flanking sequences of the HDAC2 gene, the HDAC2 gene on the chromosome can be replaced with a marker gene, and as a result, the HDAC2 gene is destroyed. be able to.
Alternatively, RNA interference (RNAi) can be used to lose gene function. In this case, based on the base sequence relating to the functional domain of the protein encoded by the HDAC2 gene, a function or a loss of function of the HDAC2 gene is reduced by introducing a short RNA duplex or a vector producing the RNA into the cell. Can bring.
In addition, an inducible transcription promoter is placed in the upstream region of the HDAC2 gene to conditionally control the expression of the HDAC2 gene, or a site-specific recombinase system such as Cre-loxP is used to control the HDAC2 gene and the transcription promoter. There is a method of controlling the expression by changing the relative position.
Furthermore, as a method for introducing a mutation in vitro, a method known in the art such as site-directed mutagenesis can be used. When functional changes are made by introducing mutations into the HDAC2 gene, mutations are introduced so that the activity of the HDAC2 protein is lost, and mutations are made at sites necessary for the interaction between the protein and other proteins. It is desirable to introduce a mutation that eliminates the interaction by introducing.

HDAC2タンパク質の活性若しくは機能を低下又は喪失させるためには、上述のHDAC2遺伝子の機能を低下又は喪失させるために使用可能な方法の他に、当業者において周知の方法を使用することができる。限定はしないが、例えば、HDAC2タンパク質の活性若しくは機能を低下又は喪失させる抗体を目的の細胞内へ導入する方法、HDAC2タンパク質の不活性型(ドミナントネガティブ)を目的の細胞内へ導入するか又は目的の細胞内で発現させる方法、HDAC2タンパク質の活性を阻害する低分子のインヒビターを目的の細胞内へ導入する方法などを挙げることができる。
抗体やHDAC2タンパク質の不活性型を細胞内へ導入するためには、例えば、細胞膜透過性ペプチドを抗体、HDAC2タンパク質の不活性型に連結して細胞内へ導入してもよく、又は市販のキットを使用することもできる。
HDAC2タンパク質の不活性型を細胞内で発現させるためには、当業者の通常の技術常識に従って容易に行うことができる。目的の細胞に応じて、発現ベクター(目的の細胞に応じたプロモーターなど、発現誘導に必要な構成要素を備えているもの)を選択して、適切な培養条件下にてHDAC2タンパク質の不活性型を発現させることができる。
In addition to the methods that can be used to reduce or lose the function of the HDAC2 gene described above, methods well known to those skilled in the art can be used to reduce or lose the activity or function of the HDAC2 protein. Without limitation, for example, a method of introducing an antibody that decreases or loses the activity or function of HDAC2 protein into the target cell, an inactive form (dominant negative) of HDAC2 protein, or And a method of introducing a small molecule inhibitor that inhibits the activity of the HDAC2 protein into the target cell.
In order to introduce an inactive form of an antibody or HDAC2 protein into a cell, for example, a cell membrane-permeable peptide may be linked to an inactive form of an antibody or HDAC2 protein and introduced into the cell, or a commercially available kit Can also be used.
In order to express an inactive form of HDAC2 protein in a cell, it can be easily carried out according to the common technical knowledge of those skilled in the art. Select an expression vector (having a component necessary for expression induction such as a promoter corresponding to the target cell) according to the target cell, and inactivate HDAC2 protein under appropriate culture conditions Can be expressed.

本発明の他の実施形態は、HDAC2遺伝子の機能を低下又は喪失させ、或いは、HDAC2タンパク質の活性若しくは機能を、低下又は喪失させ、該HDAC2遺伝子、HDAC2タンパク質が存在する免疫細胞を、HDAC阻害剤と接触させて処理し、該免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子領域に多様な変異を導入する方法である。
「HDAC阻害剤」には、HDACの活性を抑制する活性を持つ抗体などのタンパク質因子、トリコスタチンA、ブチル酸及びバルプロ酸など小分子化合物など、当業者に知られているものであれば如何なるものも使用可能であると思われるが、最も好適にはトリコスタチンA が使用される。HDAC阻害剤で免疫細胞を接触する場合、HDAC阻害剤での処理濃度及び処理時間は、接触させる細胞が死に至らない範囲内であれば、使用可能である。具体的には、トリコスタチンAの場合には、処理濃度は、1〜20nMが好ましく、処理時間としては、2週間〜4ヶ月が好ましい。
In another embodiment of the present invention, the function of the HDAC2 gene is reduced or lost, or the activity or function of the HDAC2 protein is reduced or lost, and an immune cell in which the HDAC2 gene, HDAC2 protein is present is treated with an HDAC inhibitor. In which various mutations are introduced into the antibody gene region present on the chromosome of the immune cell.
As the “HDAC inhibitor”, any protein factor such as an antibody having an activity of suppressing the activity of HDAC, small molecule compounds such as trichostatin A, butyric acid and valproic acid, and the like known to those skilled in the art can be used. Most likely, trichostatin A is used. When contacting immune cells with an HDAC inhibitor, the treatment concentration and treatment time with the HDAC inhibitor can be used as long as the cells to be contacted are within the range not causing death. Specifically, in the case of trichostatin A, the treatment concentration is preferably 1 to 20 nM, and the treatment time is preferably 2 weeks to 4 months.

以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。   Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.

実施例1:chHDAC2−/−株の作製と、継続培養による抗体遺伝子(重鎖・軽鎖)可変領域の多様化
<方法>
1.chHDAC2−/−株(ホモ接合遺伝子破壊株)の作製
下記プライマーセットを用いて、DT40ゲノミックDNAを鋳型として、PCR法によりchHDAC2遺伝子のBamHI(6949)−SacI(13140)、6.2kbp断片を増幅し、制限酵素で切断後、pBluescript SK(−)ベクターBamHI−SacI部位に挿入してクローニングを行った。このプラスミドからStuI(7543)−StuI(10129)、2.6kbp断片(第3エキソンの一部と、第4エキソン及び第5エキソンを含む)を切り出し、そこにβ−アクチンプロモーターで発現するloxP flanked blasticidin R(若しくはpuromycin R)選択マーカー配列を挿入した(図1)。この後、30μgの組換え体DNAをSacIで切断したのち、電気穿孔法(Bio−Rad Gene Pulser,550V,25uFD)によりDT40細胞のCL18株に形質転換を行った。ブラストサイジン耐性コロニーから、まずヘテロ接合遺伝子破壊株(chHDAC2+/−)を選別し、これらにさらにピューロマイシン耐性マーカーを含む遺伝子破壊マーカーを形質転換し、最終的に二系統のホモ接合形質転換体(chHDAC2−/−)を分離した。
Example 1: Production of chHDAC2 − / − strain and diversification of variable region of antibody gene (heavy chain / light chain) by continuous culture <Method>
1. Production of chHDAC2 − / − strain (homozygous gene disruption strain) Amplification of BamHI (6949) -SacI (13140), 6.2 kbp fragment of chHDAC2 gene by PCR using DT40 genomic DNA as a template using the following primer set Then, after cleaving with a restriction enzyme, cloning was performed by inserting the pBluescript SK (-) vector into the BamHI-SacI site. From this plasmid, a StuI (7543) -StuI (10129), 2.6 kbp fragment (including a part of the third exon and the fourth and fifth exons) is excised and loxP blanked expressed in the β-actin promoter there. A blastidin R (or puromycin C) selection marker sequence was inserted (FIG. 1). Thereafter, 30 μg of the recombinant DNA was cleaved with SacI, and then transformed into the CL18 strain of DT40 cells by electroporation (Bio-Rad Gene Pulser, 550 V, 25 uFD). First, a heterozygous gene disruption strain (chHDAC2 +/−) was selected from the blasticidin-resistant colonies, and further transformed with a gene disruption marker containing a puromycin resistance marker. Finally, two homozygous transformants were transformed. (ChHDAC2 − / −) was isolated.

これら2系統のchHDAC2遺伝子破壊株をWL3.1と名付け、原株を凍結保存した。これらの株の確認は、chHDAC2プライマーを用いてRT−PCRにて実施した(図2)。RT−PCR反応は“SuperscriptIII One−Step RT−PCR with Platinium Taq Polymerase”(Invitrogen社)と、200ngの鋳型total RNAを用い、10pmolのchHDAC2用、およびβ−アクチン(対照)用のPCRプライマー・セットを加えて50μl反応液中で実施した。反応条件は、55℃30分、94℃2分の前処理後、94℃15秒/60℃30秒/68℃1分を25サイクル実施し, 最後に68℃で5分反応させた。念のためゲノミック・サザンハイブリダイゼーションによる遺伝子破壊の確認を行った。
chHDAC2 PCRプライマーセット
上流:5’−CCGCTCGAGGGACAAGGGCATCCAATGAAACCTCATAGG−3’ (配列番号7)
下流:5’−CCATCGATGTAATACTACAGCACTGGGCTGGTACATCTCC−3’ (配列番号8)
RT−PCRプライマーセット
(chHDAC2用)
上流:5’−GCTGTCAACTGGAGGCTCTG−3’ (配列番号9)
下流:5’−CTGATTTTGCTCCTTTGGTGTCCG−3’(配列番号10)
(β−アクチン用)
上流:5’−CCCCAAGCTTACTCCCACAGCCAGCCATGG−3’
(配列番号11)
下流:5’−GGCTCTAGATAGTCCGTCAGGTCACGGCCA−3’
(配列番号12)
These two strains of chHDAC2 gene disruption were named WL3.1, and the original strain was stored frozen. These strains were confirmed by RT-PCR using chHDAC2 primer (FIG. 2). RT-PCR reaction was performed using “Superscript III One-Step RT-PCR with Platinum Taq Polymerase” (Invitrogen) and 200 ng template total RNA, and 10 pmol of chHDAC2 and β-actin (control) PCR primer set Was carried out in a 50 μl reaction solution. The reaction conditions were 55 ° C for 30 minutes and 94 ° C for 2 minutes, followed by 25 cycles of 94 ° C for 15 seconds / 60 ° C for 30 seconds / 68 ° C for 1 minute. Finally, the reaction was carried out at 68 ° C for 5 minutes. As a precaution, we confirmed gene disruption by genomic Southern hybridization.
chHDAC2 PCR primer set :
Upstream: 5′-CCGCTCCGAGGGGACAAGGGCATCCAATGAAACCCTATAGG-3 ′ (SEQ ID NO: 7)
Downstream: 5′-CCATCGATGTATATACTACAGCACTGGGCTGGTATACATCTCC-3 ′ (SEQ ID NO: 8)
RT-PCR primer set :
(For chHDAC2)
Upstream: 5′-GCTGTCAACTGGAGGCTCTG-3 ′ (SEQ ID NO: 9)
Downstream: 5′-CTGATTTTGCTCCTTTGGGTCCCG-3 ′ (SEQ ID NO: 10)
(For β-actin)
Upstream: 5'-CCCCAAGCTTACTCCCACAGCCAGCCATGG-3 '
(SEQ ID NO: 11)
Downstream: 5'-GGCTCTAGATATAGTCCGTCAGGTCACGGCCA-3 '
(SEQ ID NO: 12)

2.chHDAC2−/−株の継代培養による抗体遺伝子(重鎖・軽鎖)可変領域の多様化
上記のWL3.1を、CO恒温槽にて5%のCO存在下で39.5℃で標記の期間(3週間〜2ヶ月)培養した。培地は、IMDM培地(Invitrogen社)を用い、10%FBS、1%ニワトリ血清、ペニシリン100単位/ml、ストレプトマイシン100μg/ml,2−メルカプトエタノール 55μMを加えて使用した。また、トリコスタチンA(和光純薬)は、DMSO 2mg/mlに溶解したものをストックとし、最終濃度が2.5,5,10nMとなるように、適宜培地で希釈して用いた。細胞濃度は105〜2×10個/mlに保ちながら培養を続けた。
2. chHDAC2 - / - antibody genes (heavy and light chain) variable region diversification the WL3.1 by subculturing strains at 39.5 ° C. with 5% CO 2 presence in CO 2 thermostat bath Culture was performed for the indicated period (3 weeks to 2 months). The medium was IMDM medium (Invitrogen), and 10% FBS, 1% chicken serum, penicillin 100 units / ml, streptomycin 100 μg / ml, 2-mercaptoethanol 55 μM were used. Trichostatin A (Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in DMSO 2 mg / ml as a stock and diluted with a suitable medium so that the final concentration would be 2.5, 5, 10 nM. Culturing was continued while maintaining the cell concentration at 105-2 × 10 6 cells / ml.

3.表面IgM陽性クローンの蛍光セルソーター(FACS)解析による遺伝子変換頻度の推定
細胞密度〜10の細胞培養液を1.5mlチューブ中で1000xg、5分遠心して細胞を回収したのち、染色バッファー(リン酸バッファーPBS:10mM リン酸ナトリウム、0.15M NaCl、pH 7.4に0.3%BSAを添加したもの)200μlに懸濁した。細胞を再び遠心により回収し、次にFITCラベルした抗ニワトリIgM抗体(BETHYL社)を染色バッファーで1/250倍希釈したものを200μlで懸濁し、氷上で1時間反応させた。細胞を遠心により回収し再び染色バッファー200μlに懸濁・遠心し、細胞を洗浄した。この洗いのステップをもう一度繰りかえしたのち、細胞を5μg/mlのヨウ化プロピジウム(ナカライ社)を含む染色バッファー100μlに懸濁した。IgMを発現している細胞の割合は、EPICS ELITE ESP(Beckman Coulter社)により、約10,000個程度の細胞を測定して算出した。その際、ヨウ化プロピジウムにより染色される細胞は死細胞としてゲートアウトした。
3. After the fluorescent cell sorter (FACS) Cell culture of the estimated cell density to 106 of gene conversion frequencies by the analysis of surface IgM positive clones were recovered 1000 × g, 5 min centrifugation cells in 1.5ml tubes, staining buffer (phosphate Buffer PBS: 10 mM sodium phosphate, 0.15 M NaCl, pH 7.4 with 0.3% BSA added) suspended in 200 μl. The cells were collected again by centrifugation, and then FITC-labeled anti-chicken IgM antibody (BETHYL) diluted 1/250 times with a staining buffer was suspended in 200 μl and reacted on ice for 1 hour. The cells were recovered by centrifugation, suspended and centrifuged again in 200 μl of staining buffer, and the cells were washed. After this washing step was repeated once more, the cells were suspended in 100 μl of staining buffer containing 5 μg / ml propidium iodide (Nacalai). The percentage of cells expressing IgM was calculated by measuring about 10,000 cells by EPICS ELITE ESP (Beckman Coulter). At that time, cells stained with propidium iodide were gated out as dead cells.

4.ゲノムDNA/TotalRNAの抽出
細胞約10万個(ゲノムDNA用)若しくは200万個(TotalRNA用)を1.5mlチューブに遠心(1000g、5分)により回収し、−80℃で細胞ペレットのサンプルを保存した。その後解凍して、Mag Extractor MFX−2000 (Toyobo社)とGenome Purification Kit、若しくは、RNA Purification Kitを用いて、ゲノムDNAとTotalRNAを精製し、100μlの滅菌水に溶解した。
4). Extraction of genomic DNA / Total RNA Approximately 100,000 cells (for genomic DNA) or 2 million cells (for Total RNA) were collected by centrifugation (1000 g, 5 minutes) in a 1.5 ml tube, and a sample of the cell pellet was collected at −80 ° C. saved. After thawing, genomic DNA and total RNA were purified using Mag Extractor MFX-2000 (Toyobo) and Genome Purification Kit or RNA Purification Kit, and dissolved in 100 μl of sterile water.

5.抗体軽鎖遺伝子可変領域の配列の解析
抗体軽鎖および重鎖遺伝子の可変領域の増幅には、PCR(Perkin Elmer 9600)を利用した。ゲノムDNA溶液1μl(細胞5000個相当)を鋳型とし、下記のプライマーをそれぞれ10pmol使用した。
軽鎖可変領域
上流:5’−CACACCTCAGGTACTCGTTGCG−3’ (配列番号13)
下流:5’−TCAGCGACTCACCTAGGACGG−3’ (配列番号14)
重鎖可変領域
上流:5’−CGGGAGCTCCGTCAGCGCTCTCTGTCC−3’
(配列番号15)
下流:5’−GGGGTACCCGGAGGAGACGATGACTTCGG−3’
(配列番号16)
PCR反応はPyrobest DNA Polymerase(宝酒造)を用いて、50μl反応液中で実施した。反応条件は、98℃2分の後、98℃30秒、57℃30秒、72℃1分を27サイクル行い、最後に72℃5分反応させた。その後、ExTaq DNA Polymerase(宝酒造)を1μl加え、72℃15分反応させた後、全反応液の20μl分をアガロースゲル電気泳動で分離した。軽鎖遺伝子可変領域に相当するバンドを切り出し、Gel Extraction kit(Qiagen社)によりDNAを回収後、TOPO−TA Cloning kit(Invitrogen社)にてpCR2.1−TOPOベクターに組み込み、大腸菌にトランスフォーメーションした。その後プラスミドを抽出し、ABI PRISM 377 DNA Sequencer (Perkin Elmer社)若しくはABI3730xl(Applied Biosystems社)により配列を解析した。
5. Analysis of antibody light chain gene variable region sequence PCR (Perkin Elmer 9600) was used for amplification of antibody light chain and heavy chain gene variable regions. Using 1 μl of genomic DNA solution (corresponding to 5000 cells) as a template, 10 pmol of each of the following primers was used.
Light chain variable region :
Upstream: 5′-CACACCTCAGGTACTCGTTTGCG-3 ′ (SEQ ID NO: 13)
Downstream: 5'-TCAGCGACTCACCTAGGACGGG-3 '(SEQ ID NO: 14)
Heavy chain variable region :
Upstream: 5'-CGGGAGCTCCGTCAGCCGCTCTCTGTCC-3 '
(SEQ ID NO: 15)
Downstream: 5′-GGGGTACCCGGAGGAGACGATGAACTTCCG-3 ′
(SEQ ID NO: 16)
The PCR reaction was performed in 50 μl reaction solution using Pyrobest DNA Polymerase (Takara Shuzo). The reaction conditions were 98 ° C. for 2 minutes, followed by 27 cycles of 98 ° C. for 30 seconds, 57 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute, and finally 72 ° C. for 5 minutes. Thereafter, 1 μl of ExTaq DNA Polymerase (Takara Shuzo) was added and reacted at 72 ° C. for 15 minutes, and then 20 μl of the total reaction solution was separated by agarose gel electrophoresis. A band corresponding to the variable region of the light chain gene was excised, DNA was collected by Gel Extraction kit (Qiagen), incorporated into pCR2.1-TOPO vector with TOPO-TA Cloning kit (Invitrogen), and transformed into E. coli. . Thereafter, the plasmid was extracted, and the sequence was analyzed by ABI PRISM 377 DNA Sequencer (Perkin Elmer) or ABI 3730xl (Applied Biosystems).

6.ウサギIgG磁気ビーズの作製:
磁気ビーズはDynabeads M−280 Tosylactivated(Dynal社)を、また磁気スタンドはDynal MPC(Dynal社)を用いた。ビーズ200μlを500μlのバッファーA(0.1M Na−Phosphate pH7.4)で3回洗った後、バッファーA、200μl中で120μgのウサギIgG(SIGMA社)と37℃で一晩、回転により攪拌しながら反応させた。次にビーズをバッファーC(PBS+0.1% BSA)200μlで2回洗浄した。その後バッファーD(0.2M Tris−HCl pH8.5,0.1% BSA)200μlを加え、37℃で4時間、回転により攪拌しながら反応させ、ブロッキングを行った。その後500μlのバッファーCで2回洗浄した後、0.02%アジ化ナトリウムを含むバッファーC、200μlに懸濁した。
6). Production of rabbit IgG magnetic beads:
As the magnetic beads, Dynabeads M-280 Tosylactivated (Dynal) was used, and as the magnetic stand, Dynal MPC (Dynal) was used. 200 μl of beads were washed three times with 500 μl of buffer A (0.1 M Na-phosphate pH 7.4), and then stirred with 120 μg rabbit IgG (SIGMA) in buffer A, 200 μl at 37 ° C. overnight by rotation. It was made to react. The beads were then washed twice with 200 μl of buffer C (PBS + 0.1% BSA). Thereafter, 200 μl of buffer D (0.2 M Tris-HCl pH 8.5, 0.1% BSA) was added, and the mixture was allowed to react at 37 ° C. for 4 hours with stirring by rotation to perform blocking. Thereafter, the cells were washed twice with 500 μl of buffer C and then suspended in 200 μl of buffer C containing 0.02% sodium azide.

7.ウサギIgG磁気ビーズによる抗体産生クローンの選択
トリコスタチンA、2.5ng/mlで週間処理した野生型DT40細胞約5×10個を、洗浄バッファー(1%BSAを含むPBS)10mlで1回、さらに1mlで一回洗浄したのち、1mlの洗浄バッファー中でストレプトアビジン磁気ビーズ(ウサギIgG磁気ビーズによるセレクションの場合はウサギIgG磁気ビーズ)5×10個と混合し、4℃で30分間、穏やかに回転させつつインキュベートした。その後1mlの洗浄バッファーで5回洗浄した。最後に、磁気ビーズに結合した細胞を500μlに懸濁し、これを30mlの培地に加えたのち、96穴プレートに300μlずつ分注し、39.5℃で培養した。
7). Selection of Antibody-Producing Clones with Rabbit IgG Magnetic Beads About 5 × 10 7 wild-type DT40 cells treated with trichostatin A, 2.5 ng / ml, once in 10 ml of washing buffer (PBS containing 1% BSA), After further washing with 1 ml once, mix with 5 × 10 6 streptavidin magnetic beads (rabbit IgG magnetic beads in the case of selection with rabbit IgG magnetic beads) in 1 ml washing buffer and gently at 4 ° C. for 30 minutes. Incubated while rotating. Thereafter, it was washed 5 times with 1 ml of washing buffer. Finally, the cells bound to the magnetic beads were suspended in 500 μl, added to 30 ml of medium, dispensed 300 μl in 96-well plates, and cultured at 39.5 ° C.

<結果>
1.chHDAC2−/−株における抗体遺伝子軽鎖可変領域の多様化
chHDAC2−/−株(CL18系統、表面IgM陰性クローン)を、5nMトリコスタチンA存在下(14日目以降)/非存在下で0、14、21、28、35、42日間培養し、FACSでIgM陽性細胞数を測定した。
その結果、chHDAC2−/−株はトリコスタチンA非存在下では、28日後に28%の細胞が表面IgM陽性を示したが、その後表面IgM陽性細胞の比率は定常状態からやや下降気味に推移することが明らかになった。
これに対し、5nMトリコスタチンA存在下では、野生型細胞と同様に表面IgM陽性細胞の比率が著しく上昇し、35日後には70%近くの細胞が陽性を示した。ただ、野生型ではその後も陽性率が上昇するのに対し、chHDAC2−/−株では70%程度で定常状態に移行することが明らかになった(図3)。
<Result>
1. Diversification of antibody gene light chain variable region in chHDAC2 − / − strain ChHDAC2 − / − strain (CL18 strain, surface IgM negative clone) in the presence of 5 nM trichostatin A (after day 14) / 0 in absence The cells were cultured for 14, 21, 28, 35, and 42 days, and the number of IgM positive cells was measured by FACS.
As a result, in the chHDAC2 − / − strain, in the absence of trichostatin A, 28% of the cells showed surface IgM positive after 28 days, but thereafter the ratio of surface IgM positive cells slightly decreased from the steady state. It became clear.
In contrast, in the presence of 5 nM trichostatin A, the ratio of surface IgM positive cells was remarkably increased as in the case of wild type cells, and nearly 70% of the cells were positive after 35 days. However, in the wild type, the positive rate continued to increase, whereas in the chHDAC2 − / − strain, it became clear that the state shifted to a steady state at about 70% (FIG. 3).

次に、軽鎖可変領域のCDR1〜3を含む約400bpの領域のゲノムDNA配列を解析した。その結果、野生型をトリコスタチンA処理した場合に比べ、遺伝子変換が起きる箇所が可変領域全体に分散し、CDR2やCDR3部分にも相当数の変異が導入されることが示された(図4)。
また、多様化のパターンも野生型+トリコスタチンA(31クローンで16種類、図5)に比べ複雑化しており、計43クローンで38種類、もしくは30クローンで22種類が、それぞれ全く異なる配列を有していた。
Next, the genomic DNA sequence of a region of about 400 bp including CDR 1 to 3 of the light chain variable region was analyzed. As a result, it was shown that the sites where gene conversion occurs were dispersed throughout the variable region, and a considerable number of mutations were introduced into the CDR2 and CDR3 portions as compared with the case where the wild type was treated with trichostatin A (FIG. 4). ).
The diversification pattern is also more complicated than wild type + trichostatin A (16 types for 31 clones, Fig. 5), 38 types for 43 clones in total, or 22 types for 30 clones. Had.

図6に示す通り、chHDAC2−/−株では、CDR1部位に変異が認められるものが全クローンの30−45%、CDR2および3領域を含むCDR1以外の領域に変異が認められるものが30−45%程度となっている。
chHDAC2−/−株にトリコスタチンAを添加して培養した場合は、CDR1領域での遺伝子変換がより顕著に認められるのに加え、CDR2やCDR3部分を含むCDR1以外の領域にも相当数の変異が導入され、chHDAC2−/−株の効果とトリコスタチンA処理の効果が相加的なものであることが判明した(図7)。
As shown in FIG. 6, in the chHDAC2 − / − strain, 30-45% of all clones have mutations in the CDR1 site, and 30-45 have mutations in regions other than CDR1 including CDR2 and 3 regions. %.
When trichostatin A is added to the chHDAC2 − / − strain and cultured, gene conversion in the CDR1 region is more prominent, and a considerable number of mutations are also found in regions other than CDR1 including CDR2 and CDR3. It was found that the effects of the chHDAC2 − / − strain and the effect of trichostatin A treatment were additive (FIG. 7).

2.上記多様化処理細胞群からウサギIgGを固定した磁気ビーズを用いての抗体産生クローンの分離
chHDAC2−/−株にトリコスタチンAを添加して60日間以上培養して得られた細胞集団に、ウサギIgGを結合させた磁気ビーズを添加した。強固に結合する細胞を磁石で回収し、96穴プレートで培養したところ、多数のクローンが増殖した。図8にウサギIgGに対する抗体作製例(クローンH11が特異抗体)のエライザ(ELISA)データを示す。
2. Separation of antibody-producing clones from the above-mentioned diversified cell group using magnetic beads to which rabbit IgG is immobilized A cell population obtained by adding trichostatin A to the chHDAC2 − / − strain and culturing for 60 days or longer is used as a rabbit. Magnetic beads conjugated with IgG were added. When cells that bind tightly were collected with a magnet and cultured in a 96-well plate, many clones grew. FIG. 8 shows ELISA data of an antibody production example (clone H11 is a specific antibody) against rabbit IgG.

3.chHDAC2−/−株における抗体遺伝子重鎖可変領域の多様化
上記、抗体軽鎖遺伝子領域で確認された結果は、抗体重鎖遺伝子領域においても、同様に確認された(図9)。
3. Diversification of antibody gene heavy chain variable region in chHDAC2 − / − strain The results confirmed in the antibody light chain gene region were also confirmed in the antibody heavy chain gene region (FIG. 9).

本発明は、抗体遺伝子の可変領域に変異を導入する方法を提供する。さらに、本方法を用いると種々の特性(抗原への特異性、抗原への親和性など)を備えた所望の抗体を作製することができる。従って、これまで、作製が困難であった所望の抗体を本発明の方法により取得することが可能となり、医療分野における治療、創薬などの有効な手段として活用することができる。   The present invention provides a method for introducing a mutation into the variable region of an antibody gene. Furthermore, when this method is used, desired antibodies having various properties (specificity to antigen, affinity to antigen, etc.) can be produced. Therefore, a desired antibody that has been difficult to produce can be obtained by the method of the present invention, and can be used as an effective means for medical treatment, drug discovery, and the like.

HDAC2遺伝子ノックアウトコンストラクトの模式図を示す。A schematic diagram of the HDAC2 gene knockout construct is shown. cHDAC2遺伝子が破壊されたことを確認したRT−PCRの結果を示す。WTは野生型株を、(+/−)はヘテロ接合遺伝子破壊株を、(−/−)はホモ接合遺伝子破壊株の結果である。The result of RT-PCR which confirmed that cHDAC2 gene was destroyed is shown. WT is a wild type strain, (+/−) is a heterozygous gene-disrupted strain, and (− / −) is a result of a homozygous gene-disrupted strain. 野生型とchHDAC2−/−細胞の遺伝子変換頻度の結果を示す。横軸は、培養の時間(日)を、縦軸はIgM+細胞の割合(%)を表す。3回の培養結果の平均を示す。The result of the gene conversion frequency of a wild type and chHDAC2-/-cell is shown. The horizontal axis represents the culture time (days), and the vertical axis represents the percentage (%) of IgM + cells. The average of three culture results is shown. chHDAC2−/−2月齢細胞集団の抗体軽鎖可変領域の配列多様性の結果を示す。The results of the sequence diversity of the antibody light chain variable region of the chHDAC2-/-2 month-old cell population are shown. 野生型+トリコスタチンA(5nM)2月齢細胞集団の抗体軽鎖可変領域の配列多様性の結果を示す。The results of sequence diversity of antibody light chain variable regions of wild type + trichostatin A (5 nM) 2 month old cell population are shown. chHDAC2(−/−)、chHDAC2(−/−)+TSA(トリコスタチンA)、TSA(トリコスタチンA)細胞集団における配列多様化部位の各超可変領域での比率を示す。The ratio in each hypervariable region of the sequence diversification site | part in a chHDAC2 (-/-), chHDAC2 (-/-) + TSA (trichostatin A), TSA (trichostatin A) cell population is shown. chHDAC2(−/−)+トリコスタチンA(5nM)1月齢細胞集団の抗体軽鎖可変領域の配列多様性の結果を示す。The results of the sequence diversity of the antibody light chain variable region of chHDAC2 (− / −) + trichostatin A (5 nM) 1 month old cell population are shown. ウサギIgGに対して作成した抗体クローンのエライザの結果を示す。The result of the riser of the antibody clone produced with respect to rabbit IgG is shown. chHDAC2(−/−)2月齢細胞集団の抗体重鎖可変領域の配列多様性の結果を示す。The result of the sequence diversity of the antibody heavy chain variable region of the chHDAC2 (− / −) 2-month-old cell population is shown.

Claims (12)

コード領域が、以下の(a)又は(b)に示される塩基配列からなる遺伝子の機能を、選択的に低下又は喪失させ、免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子可変領域に多様な変異を導入する方法。
(a)配列番号1、配列番号3又は配列番号5
(b)配列番号1、配列番号3又は配列番号5の相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチドと、高ストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、コードするタンパク質がヒストン脱アセチル化活性を有するポリヌクレオチドの塩基配列
The coding region selectively reduces or loses the function of the gene consisting of the base sequence shown in the following (a) or (b), and various mutations are made in the antibody gene variable region present on the chromosome of immune cells. How to introduce.
(A) SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5
(B) a polynucleotide that hybridizes with a polynucleotide comprising a complementary base sequence of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 under highly stringent conditions, and the encoded protein has histone deacetylation activity Nucleotide sequence
前記機能低下又は機能喪失が、前記(a)又は(b)で示される塩基配列からなる遺伝子に突然変異又は欠失を導入することで達成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. The method according to claim 1, wherein the decrease in function or loss of function is achieved by introducing a mutation or deletion into a gene comprising the base sequence represented by (a) or (b). . 前記機能低下又は機能喪失が、前記(a)又は(b)で示される塩基配列からなる遺伝子の全体を破壊することで達成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   2. The method according to claim 1, wherein the decrease in function or loss of function is achieved by disrupting the entire gene comprising the base sequence represented by (a) or (b). 以下の(a)又は(b)に示されるタンパク質の活性若しくは機能を、選択的に低下又は喪失させ、免疫細胞の染色体上に存在する抗体遺伝子可変領域に多様な変異を導入する方法。
(a)配列番号2、配列番号4又は配列番号6で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2、配列番号4又は配列番号6で表されるアミノ酸配列において、1若しくは数個のアミノ酸の置換、欠失若しくは挿入を持つアミノ酸配列からなり、かつ、ヒストン脱アセチル化活性を有するタンパク質
A method for introducing various mutations into the antibody gene variable region existing on the chromosome of immune cells by selectively reducing or losing the activity or function of the protein shown in the following (a) or (b).
(A) a protein comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 (b) one or several amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 A protein comprising an amino acid sequence having amino acid substitutions, deletions or insertions, and having histone deacetylation activity
前記免疫細胞を、付加的にHDAC阻害剤にも接触させて処理することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the immune cells are additionally contacted with an HDAC inhibitor for treatment. 前記HDAC阻害剤がトリコスタチンAであることを特徴とする請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the HDAC inhibitor is trichostatin A. 前記免疫細胞がDT40細胞であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the immune cell is a DT40 cell. 前記抗体遺伝子が抗体重鎖遺伝子であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the antibody gene is an antibody heavy chain gene. 前記抗体遺伝子が抗体軽鎖遺伝子であることを特徴とする請求項1乃至7のいずかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the antibody gene is an antibody light chain gene. 請求項1乃至9のいずれかに記載の方法により抗体遺伝子可変領域に変異を導入した免疫細胞。   The immune cell which introduce | transduced the variation | mutation into the antibody gene variable region by the method in any one of Claims 1 thru | or 9. 請求項1乃至9のいずれかに記載の方法により変異が導入された抗体遺伝子がコードするポリペプチドを少なくとも1つを含む抗体分子。   An antibody molecule comprising at least one polypeptide encoded by an antibody gene into which a mutation has been introduced by the method according to any one of claims 1 to 9. 前記抗体分子がIgMである請求項11に記載の抗体分子。   The antibody molecule according to claim 11, wherein the antibody molecule is IgM.
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