JP2008518613A - タンパク質を高レベルで発現する宿主細胞の選定 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高レベルの興味あるポリペプチドを発現する宿主細胞を選定するための新しくて、及び独特な概念を用い、この概念を、本明細書において、‘相互の相互依存性翻訳(reciprocal interdependent translation)’と称する。従来技術の取り組みに関して、外のレベル(extra level)の調節を用い、多シストロンの転写物からの翻訳生成物の量を微-調整(fine-tune)することが独特であり、それによって、選定可能なマーカポリペプチドの翻訳レベルを低め、それによって同じ多シストロンの転写ユニット(単位)(transcription unit)上でコードされる興味あるポリペプチドの翻訳のレベルを増加させ、即ち、興味あるポリペプチドの発現レベルを、直接的に、及びより一層多くか又はより一層少なく相互に、選定可能なマーカポリペプチドの発現レベルから依存させる(概略図について図13参照)。対照的に、興味あるポリペプチド及び選定可能なマーカポリペプチドについてのコード配列の間のIRESを用いる取組みは(例はRees等、1996年)、双方のポリペプチドの独立の翻訳を含み、その結果、それらの取組みにおいて、選定可能なマーカポリペプチドの翻訳効率の、興味あるポリペプチドをコードする配列のものについて及ぼされる直接的効果は存在しない。
1種の局面では、本発明は、i) 真核生物宿主細胞において機能的な選定可能なマーカポリペプチドについて、及びii) 興味あるポリペプチドについてコードする多シストロン転写単位を備えるDNA分子を提供し、それは、興味あるポリペプチドが翻訳惹起配列で選定可能なマーカポリペプチドのものからは分けられるものを持つものであって、それは、興味あるポリペプチドについてのコード配列が、前記多シストロン転写単位において選定可能なマーカについてのコード配列からは下流にあり、及び選定可能なマーカポリペプチドについてコードする核酸配列が、選定可能なマーカの翻訳効率を真核生物宿主細胞において減少させる変異を備えることにおいて特徴付けられる。かかるDNA分子は、高レベルの興味あるポリペプチドを発現する真核生物宿主細胞を得るために、選定可能なマーカポリペプチドの発現についての選定によって、本発明に従って用いることができる。続いて又は同時に、興味あるポリペプチドを発現する1種又はそれよりも多い種類の宿主細胞(群)を識別することができ、及び更に高レベルの興味あるポリペプチドを発現させるために用いることができる。
抗-リプレッサ要素はタンパク質の生産についての3種の結果の少なくとも1種を持つことができる: (1)それらは、タンパク質を産業上許容可能なレベルで発現する宿主細胞株を識別する予測性を高める(それらは、隣接する異質(ヘテロ)染色質の能力を損ない、導入遺伝子を沈黙(サイレンス)させ、その結果、統合の位置が発現上のより一層少ない明白な効果を持つ); (2)それらは、増加されるタンパク質収量を伴う宿主細胞株を招く; 及び/又は(3)それらは、より一層安定なタンパク質の生産を延長される培養の間に見せる宿主細胞株を招く。
任意のSTAR配列を、本発明に従う発現カセットにおいて用いることができるが、次のSTAR配列が特に有用である: STAR67(SEQ.ID.NO.66)、STAR7(SEQ.ID.NO.7)、STAR9(SEQ.ID.NO.9)、STAR17(SEQ.ID.NO.17)、STAR27(SEQ.ID.NO.27)、STAR29(SEQ.ID.NO.29)、STAR43(SEQ.ID.NO.43)、STAR44(SEQ.ID.NO.44)、STAR45(SEQ.ID.NO.45)、STAR47(SEQ.ID.NO.47)、STAR61(SEQ.ID.No.61)、又はこれらのSTAR配列の機能的な断片又は誘導体。
別の具体例では、多量体タンパク質の異なるサブユニット又は部分類が単一の発現カセット上に存在する。
例1-7は、種々の立体配置での及び種々の状況下でのSTAR67及び他のSTAR配列の試験を記載する。例8及び更なるものは、本発明にかかる新しい選定システムを記載する。
新しい抗-リプレッサ(STAR)配列を、WO 03/004704において記述されるように遺伝子スクリーニング(genetic screen)を用いて分離し、及びこの新しい配列は作られたSTAR67であった。導入遺伝子の哺乳類細胞株における発現に及ぼすSTAR67の効果を試験した。本明細書で、本発明者等は種々の構築物の構築を記載する。
3種のプラスミドを創作した(図1):
A) CMV-d2EGFP-ires-Zeo(CMVコントロール(Control))、
B) STAR67-CMV-d2EGFP-ires-Zeo(CMV-STAR67)、
C) STAR7-STAR67-CMV-d2EGFP-ires-Zeo-STAR7(CMV-STAR67 7/7)。
本発明者等は、CMV、EFlα及びUB6のプロモータに隣接するSTAR67の存在が、これらのプロモータの発現レベルにCHO細胞において影響を及ぼすかどうか試験した。構築物A及びB(図1)を例1において記載し、この目的のために用い、それぞれのプロモータについて修飾した:
1 CMV-d2EGFP-ires-Zeo(CMVコントロール)
2 STAR67-CMV-d2EGFP-ires-Zeo(CMV-STAR67)
3 EFlα-d2EGFP-ires-Zeo(EFlαコントロール)
4 STAR67-EFlα-d2EGFP-ires-Zeo(EFlα-STAR67)
5 UB6-d2EGFP-ires-Zeo(UB6コントロール)
6 STAR67-UB6-d2EGFP-ires-Zeo(UB6-STAR67)。
UB6及びEFlαのプロモータを、CMVプロモータについて、図1において記載するプラスミドにおいて交換した。UB6プロモータを次のようにクローン化した。pd2EGFPプラスミドからのDNAの0.37kbの詰込み物(stuffer)を、PCRによって、例1において記載したように、SEQ.ID.Nos.69及び70によって識別されるプライマを用いて増幅した。得られるDNAの詰込み物を、pUB6/V5-His[Invitrogen V250-20]のBglII部位においてクローン化し、pUB6-stufを創作した。PUB6-stufから、AscI-SacIの断片を、CMV-d2EGFP-IRES-Zeo中にクローン化し、それからCMVプロモータを除去した。
図2は、構築物でCMVプロモータの上流にクローン化されるSTAR67を含むものが多数のCHOのコロニを招き、それらが、一層高いレベルのd2EGFPタンパク質を、STAR67を伴わない“空の(empty)”コントロール、CMVコントロールに比較して十分に発現することを示す。CMVコントロールのプラスミドで形質移入した10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後25日に測定するとき34であった。形質移入後60日で、これらの10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は13に減少し、発現が時間にわたって安定でないことを示す。比較では、STAR67-CMVのプラスミドで形質移入した10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後25日後に測定するとき42であり、及び60日後に測定して32であった。それ故形質移入後60日に、STAR67-包含(encompassing)CMV構築物は、安定に形質移入されたクローンにおけるレポータタンパク質の発現のレベルを駆動するファクタ2.5(2.5倍)高いCMVプロモータを運んだ。重要なことには、形質移入後の25日、最初の測定の後、選定圧力はゼオシンを伴わない媒体におけるコロニの培養によって除去された。それ故STAR67構築物を含むコロニは、選定圧力の不存在において時間にわたって、STAR67構築物を含んでいないコロニよりも安定である。
本発明者等は、CMV、EFlα及びUB6のプロモータの隣接するSTAR67の存在がこれらのプロモータのCHO以外の別の細胞、すなわちPER.C6細胞における発現レベルに影響を及ぼすかどうかを試験した。例1におけるような同じ構築物を用いた。
(PER.C6細胞の形質移入、培養及び分析)
PER.C6.(R)細胞を、DMEM媒体+ピリドキシン+ 9%のFoetal Bovine Serum(ウシ胎児血清)(非加熱の不活化)、8.9mMのMgCl2、100U/mLペニシリン、及び100マイクログラムのストレプトマイシンにおいて37℃/10%CO2で培養した。細胞をプラスミドで、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を用い、製造者によって記述されるように形質移入した。手短に、細胞を6-ウェルに播種し、及び一昼夜70-90%コンフルエンスに生育させた。リポフェクタミンの薬剤をプラスミドDNAと、3マイクログラムにつき15マイクロリッタの比率で組み合わせ(例は10cmのペトリ皿について20マイクログラムのDNA及び120マイクロリッタのリポフェクタミン)、及び25℃での30分の温置後に細胞に添加した。6-時間の温置後、形質移入の混合物を新鮮な媒体で置換し、及び形質移入した細胞を更に温置した。一昼夜の培養後、細胞をトリプシン処理し、及び新鮮なペトリ皿(90mm)中に、新鮮な媒体で、ゼオシンを100μg/mLの濃度にまで添加したもので播種し(1:15、1:30、1:60、1:120の希釈)及び細胞を更に培養した。コロニが目に見えるようになったとき、個々のクローンを掻爬によって分離し、及び24-ウェルプレートにゼオシンを伴う媒体において移した。〜70%のコンフルエンスまでに生育したとき、細胞を6-ウェルプレートに移した。安定なコロニは、d2EGFP信号がXL-MCL Beckman Coulter(ベックマン・クールタ)のフローサイトメータ上で定められる前に、6-ウェルプレートにおいて2週間拡がった。d2EGFP信号の中間値(mean)を、d2EGFP発現のレベルについての尺度として採取した。コロニを2週後の二回目について測定した。しかる後、コロニを更にゼオシンの不存在下に培養した。
図5は、CMVプロモータの上流にクローン化されるSTAR67を含む構築物の形質移入が多数のPER.C6コロニを招き、それらが、一層高いレベルのd2EGFPタンパク質を、STAR67を伴わない“空の”コントロール、CMVコントロールに比べて十分に発現することを示す。CMVコントロールのプラスミドで形質移入した10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後30日に測定するとき37であった。形質移入後60日に、これらの10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は14にまで減少し、発現が時間にわたって安定でないことを示した。比較では、STAR67-CMVプラスミドで形質移入する10のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後30日後に測定するとき101であり、及び60日に測定して45であった。それ故形質移入後の60日に、STAR67-包含CMV構築物は、安定に形質移入したクローンにおいてレポータタンパク質の発現レベルを駆動するファクタ3.2高いCMVプロモータを運んだ。
本発明者等は、SV40プロモータの隣接するSTAR67の存在が、このプロモータの発現レベルに、単独で又は別のSTAR要素との組合せでのいずれかで、この例のSTAR7において影響を及ぼすかどうかを試験した。この目的のために用いた構築物(図8参照)は次のとおりである:
1 SV40-d2EGFP-ires-Zeo(SV40コントロール)
2 STAR67-SV40-d2EGFP-ires-Zeo(SV40-STAR67)
3 STAR7-SV40-d2EGFP-ires-Zeo-STAR7(SV40-STAR7/7)
4 STAR7-STAR67-SV40-d2EGFP-ires-Zeo-STAR7(SV40-STAR67 7/7)
SV40プロモータを、PCRによって、鋳型としてのpIRESと共に、プライマのTTGGTTGGGGCGCGCCGCAGCACCATGGCCTGAAATAACCTCTGAAAGAGG(SEQ.ID.NO.81)及びTTGGTTGGGAGCTCAAGCTTTTTGCAAAAGCCTAGGCCTCCAAAAAAGCCTCCTC(SEQ.ID.NO.82)を用いて増幅した。PCRの断片をCMV-d2EGFP-IRES-ZeoのAscI及びSacIの部位においてクローン化し、それからCMVプロモータを除去した。
図8は、SV40プロモータの上流にクローン化するSTAR67(SV40-STAR67)を含むか、又は全体の構築物に隣接するようにクローン化するSTAR7(SV40-STAR 7/7)を含む構築物の形質移入が、一層高いレベルのd2EGFPタンパク質を、STARsを伴わない“空の”コントロール(SV40コントロール)に比べ、十分に発現するCHOコロニを招かないことを示す。SV40コントロールのプラスミドで形質移入した18のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後40日に測定するとき86であった。比較では、SV40-STAR67プラスミドで形質移入した18のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、形質移入後40日後に測定するとき82であり、及びSV40-STAR 7/7プラスミドで形質移入した18のコロニにおけるd2EGFP信号の平均は、40日後に測定するとき91であった。それ故CHO細胞におけるSV40プロモータ上に及ぼすこれらのSTAR要素の有意な効果は観察されなかった。
例4において、本発明者等はSTAR67及びSTAR7の組合せが、d2EGFPタンパク質の発現レベルをCHO細胞において高めることを示した。ここでは、本発明者等はSTAR67及びSTAR7の組合せが抗体の生産に用いることができるかどうかを試験した。本発明者等は、EpCAM分子に対する抗体(Huls(ハルス)等、1999年)を試験タンパク質として選び、及びUB6プロモータを用いた。
(プラスミド)
重鎖のcDNA(HC-EpCAM)を、UB6プロモータを包含する構築物においてクローン化した。HC-EpCAMをゼオシン(Zeocin)耐性遺伝子にIRES配列によってつないだ。軽鎖のcDNA(LC-EpCAM)をまた、UB6プロモータを包含する構築物においてクローン化した。LC-EpCAMをピューロマイシン耐性遺伝子にIRES配列によってつないだ。一緒にこれらの2種のプラスミドはUB6(HC+LC)コントロールを表す(図9)。
チャイニーズハムスタの卵巣細胞株CHO-K1(ATCC CCL-61)を形質移入し、及び例2におけるように、選定のためのゼオシン(100μg/mL)及びピューロマイシン(2.5μg/mL)を用いて培養した。形質移入後の1日に、ゼオシンを培養媒体に添加した。最初のコロニが目に見えるようになるとき(ゼオシンの添加後およそ7日)、培養媒体を除去し、及びピューロマイシンを含有する培養媒体で置換した。およそ7日後、コロニを分離し、及び24ウェルのプレートに、ゼオシンのみを含む培養媒体において移した。
図9は、UB6プロモータの上流にクローン化されるSTAR67及び全体のカセットに隣接されるようクローン化される2のSTAR7要素を含む抗体構築物の形質移入が、多数のCHOのコロニを招き、それらが、一層高いレベルのEpCAM抗体を(抗-ヒトIgG抗体を用いるELISAによって測定する)、STAR67及びSTAR7を伴わない“空の”コントロール、UB6(HC+LC)コントロールに比べ、十分に発現することを示す。UB6(HC+LC)コントロールのプラスミドで形質移入した18のコロニにおけるEpCAM生産の平均は、形質移入後25日に測定するとき2.7pg/細胞/日であった。選定剤のゼオシン及びピューロマイシンを25日後に除去した。形質移入後45日に、これらの18のコロニにおけるEpCAM生産の平均は2.7pg/細胞/日であった。比較では、STAR7-STAR67-UB6(HC+LC)-STAR7プラスミドで形質移入した18のコロニにおけるEpCAM生産信号の平均は、形質移入の25日後に測定するとき6.7で、及び45日後に測定するとき、7.7pg/細胞/日であった。それ故形質移入後の双方の30日及び45日後に、STAR67/STAR7-包含UB6構築物が、安定に形質移入したCHOクローンにおいてEpCAMの発現レベルを駆動するファクタ2.5から2.9までの倍数でより一層高いUB6プロモータを運んだ。
その特性について試験するこれまでに既知のすべてのSTAR要素は、STAR6及びSTAR7を含み、エンハンサブロッカである(WO 03/004704、Kwaks等、2003年)。エンハンサブロッカの活性は強いエンハンサ及びプロモータの間にSTAR要素を配置することによって試験される。ここに、本発明者等はまた、STAR67がエンハンサブロッカであるどうか試験した。
d2EGFP遺伝子を、プライマの TTGGTTGGTCATGAATGGTGAGCAAGGGCGAGGAGCTGTTC(SEQ.ID.NO.75)及びATTCTCTAGACTACACATTGATCCTAGCAGAAGCAC(SEQ.ID.NO.76)を用いてPCR-増幅し、及びプラスミドのpGL3-プロモータ(Promega)中に、NcoI及びXbaIの制限部位を用いてクローン化し、ルシフェラーゼ遺伝子を置換して、プラスミドのpGL3-プロモータ-GFPを創作した。リンカ(オリゴのCGATATCTTGGAGATCTACTAGTGGCGCGCCTTGGGCTAGCT(SEQ.ID.NO.77)及びGATCAGCTAGCCCAAGGCGCGCCACTAGTAGATCTCCAAGATATCGAGCT(SEQ.ID.NO.78)をアニールすることによって創作する)を、SacI及びBglIIの部位においてクローン化し、多重クローン化部位を創作した。元のBglIIの部位は、リンカの連結により壊し、新しい独特のBglII部位をリンカDNA内に創作する。SV40-エンハンサを、プラスミドpGL3-ベーシック(Promega)からBsaBI及びBamHIを用いて切断し、及びpGL3-リンカ-プロモータ-GFP中に、EcoRV及びBglIIの部位を用いてクローン化し、プラスミドpGL3-エンハンサ-プロモータ-GFPを創作する。STAR40要素をSV40エンハンサの上流にKpnI及びSacIの部位を用いて配置し、上流配列上に及ぼすエンハンサの作用を妨げる。最後に、STAR要素6、7及び67を、SV40エンハンサ及びSV40の最小のプロモータの間において、SpeI及びAscIの制限部位を用いて配置した。
チャイニーズハムスタの卵巣細胞株CHO-K1(ATCC CCL-61)を、例2でのように形質移入した。形質移入後1日に、d2EGFPのレベルをEpics(エピクス)XLのフローサイトメータ(Beckman Coulter)上で測定する。
図10は、STAR67がエンハンサブロッカではないが、STAR6及びSTAR7が同じアッセイにおいてエンハンサブロッカを振る舞うことを示す。STAR6、STAR7及びSTAR67を、d2EGFP遺伝子の上流のSV40エンハンサ及び最小のSV40-プロモータの間でクローン化した。STAR要素をエンハンサ及びプロモータの間でクローン化しないとき、強い転写活性化が起こった(適宜に100%に設定する)。STAR6又はSTAR7をエンハンサ及びプロモータの間に配置するとき、転写が背景レベルにまで落下し、STAR6及びSTAR7が有力なエンハンサブロッカであることを示す。対照的に、STAR67をエンハンサ及びプロモータの間でクローン化するとき、相対的転写レベルはまだコントロールの89%であり、STAR67が良好なエンハンサブロッカでなく、これが、STAR6及びSTAR7、並びに他のSTAR要素に比べて、以前に記述されるようであることを示した(WO 03/004704、Kwaks等、2003年)。
例5において、本発明者等は、STAR67及びSTAR7の組合せがEpCAM抗体の発現レベルをCHO細胞において、2種の別個のプラスミドの情況で高め、それが重鎖及び軽鎖を含んでいたことを示した。この例では、本発明者等は、STAR67が、EpCAM 抗体の生産について、双方の重鎖及び軽鎖を1種のプラスミド上に配置するときに、用いることができるかどうかを試験した。本発明者等は各選定可能なマーカについて同時選定を用いた。
(プラスミド)
重鎖のcDNA(HC-EpCAM)はUB6プロモータの制御の下にあり、及びゼオシン耐性遺伝子に、IRES配列によってつながれる。軽鎖のcDNA(LC-EpCAM)はCMVプロモータの制御下にあり、及びピューロマイシン耐性遺伝子に、IRES配列によってつながれる。基本的に、これらは例5において用いる構築物である。これらの2種の発現カセットを、1種のプラスミドにおいて、2種の発現単位の転写が反対方向を持つような様式で配置した。コントロールのプラスミドにおいて、UB6及びCMVのプロモータを、500bpの詰込み物によって分けた(EpCAMコントロール)(図10)。別のプラスミドにおいて、STAR67をUB6及びCMVのプロモータの間に配置した(EpCAM STAR67)(図10)。
チャイニーズハムスタの卵巣細胞株CHO-K1(ATCC CCL-61)を形質移入し、及び例2におけるように、選定についてのゼオシン(100μg/mL)及びピューロマイシン(2.5μg/mL)を用いて培養した。例5では、双方の選定マーカについての連続した選定を用いた。対照的に、ここには、双方の選定剤は培養媒体において同時に存在した。形質移入後1日に、ゼオシン及びピューロマイシンを培養媒体に添加した。選定媒体はコロニが分離されるまで存在した(形質移入後およそ14日)。コロニを分離し、及び24-ウェルのプレートに移した後、細胞をゼオシン及びピューロマイシンの存在下に培養した。
図11は、UB6及びCMVのプロモータの間でクローン化するSTAR67を含む抗体構築物の形質移入が多数のCHOコロニを招き、それらが、EpCAM抗体を発現することを示す(ELISAによって抗-ヒトIgG-抗体を用いて測定する)。EpCAM STAR67プラスミドで形質移入した19のコロニにおけるEpCAM生産の平均は、形質移入後25日に測定するとき9.8pg/細胞/日であった。
新しい選定システム開発の背後にある基本的な考えは、興味ある遺伝子の上流の耐性遺伝子を暗号化する遺伝子、及びこのバイシストロンのmRNAの発現を駆動する1種のプロモータを配置することである。バイシストロンのmRNAの翻訳は小さい割合の翻訳事象においてのみ、耐性遺伝子がタンパク質に翻訳され、及びほとんどの時間に、興味ある下流の遺伝子がタンパク質に翻訳されるようなものである。それ故上流の耐性遺伝子の翻訳効率は、興味ある下流の遺伝子の翻訳効率と比較して激しく妨害されなければならない。これを達成するため、3種の工程を本発明に従って採ることができる:
1) mRNA上の耐性遺伝子内で、好ましくは探索リボソーム(searching ribosome)が別のAUGと合わないべきであり、その理由は、任意の下流のAUGが翻訳開始コドンとして役立つことができ、第2の、興味ある下流の遺伝子のより一層低い翻訳効率を招くからである。それ故好ましくは、任意のAUGは、耐性遺伝子のmRNAにおいて、置換されなければならない。この場合において、AUGは機能的なコドンであり、それはメチオニンを暗号化し、このアミノ酸が異なるアミノ酸によって、例としてロイシンによって置換されなければならない(図12A及びB);
2) 耐性遺伝子の開始コドンは悪い情況を持たなければならず(非-最適翻訳開始配列の部分である); 即ちリボソームは翻訳をこの開始コドンでだけで限られた数の事象において始めなければならず、及び従ってほとんどの事象において、より一層良好で、より一層最適な開始コドンについて探索を続けられる(図12C-E)。3種の異なる厳密性を区別することができる: a) 正常なATG開始コドン、しかし、悪い情況(TTTATGT)(ATGmutと称される)において配置され(図12C)、b) 好ましくは最適な情況において配置されるとき、GTGは開始コドン(ACCGTGG)として役立つことができ(図12D)及びc) 好ましくは最適な情況において配置するとき、TTGは開始コドン(ACCTTGG)として役立つことができる(図12E)。最も厳密な翻訳条件はTTGコドンであり、次いでGTGコドンである(図12)。TTGを開始コドンとして有するZeo mRNAが最小のゼオシン耐性タンパク質を生産すると考えられ、及びそれ故最低の機能的なゼオシン耐性を細胞に運ぶ(図12、13)。
3) 好ましくは、興味ある下流の遺伝子の正常な開始コドン(ATG)は最適な翻訳情況を持つべきである(例はACCATGG)(図13A-D)。このワラント(保証)は、工程1及び2が採られた後、ほとんどの事象において、興味ある遺伝子の開始コドンがバイシストロンのmRNAの開始コドンとして機能する。
(プラスミドの構築)
元のゼオの読み枠は、開始コドンの周りの次の配列を持つ: AAACCATGGCC(太字(ATG)の開始コドン; SEQ.ID.NO.83)。これは開始コドンであり、最適な翻訳の情況を有する(図12A)。最初に、ゼオの読み枠の開始コドンの最適な情況を、増幅を介して、プラスミドpCMV-zeo[Invitrogen V50120]から、プライマ対のZEOforward(フォワード)MUT(SEQ.ID.NO.84): GATCTCGCGATACAGGATTTATGTTGGCCAAGTTGACCAGTGCCGTTCCG及びZEO-WTreverse(リバース)(WT=野生種; SEQ.ID.NO.85)AGGCGAATTCAGTCCTGCTCCTCGGCと共に、鋳型としてpCMV-ZEO (Invitrogen; V50120)を用いて変化させた。増幅した生成物をNruI-EcoRIで切断し、及びpcDNA3中に連結し、pZEOATGmutをもたらした。
1) メチオニンについての内部コドンをゼオの読み枠においてロイシンについてのコドンと置換するために(図12B)、ゼオの読み枠の部分を、プライマ対のZEOforwardMUT(SEQ.ID.NO.84)及びZEO-LEUreverse(SEQ.ID.NO.86): AGGCCCCGCCCCCACGGCTGCTCGCCGATCTCGGTCAAGGCCGGCを用いて増幅した。PCR生成物を、BamHI-BglIで切断し、及びpZEOATGmut中に連結した。これはpZEO(leu)を招いた。
メチオニンについての内部コドンを、セオの読み枠においてスレオニンについてのコドンと置換するために(示さないが、図12Bにおけるようなもの)、ゼオの読み枠の部分を、プライマ対のZEOforwardMUT(SEQ.ID.NO.84)及びZEO-THRreverse(SEQ.ID.NO.87): AGGCCCCGCCCCCACGGCTGCTCGCCGATCTCGGTGGTGGCCGGCを用いて増幅した。PCR生成物をBamHI-BglIで切断し、及びpZEOATGmut中に連結した。これはpZEO(thr)を招いた。
メチオニンについての内部コドンを、ゼオの読み枠においてバリンについてのコドンと置換するために(示していないが、図12Bにおけるようなもの)(GTG)、ゼオの読み枠の部分を、プライマ対のZEOforwardMUT(SEQ.ID.NO.84)及びZEO-VALreverse(SEQ.ID.NO.88): AGGCCCCGCCCCCACGGCTGCTCGCCGATCTCGGTCCACGCCGGを用いて増幅した。PCR生成物をBamHI-BglIで切断し、及びpZEOATGmut中に連結した。これはpZEO(val)を招いた。
チャイニーズハムスタの卵巣細胞株CHO-K1(ATCC CCL-61)を、HAMS-F12媒体+10%ウシ胎仔血清で2mMグルタミン、100U/mLペニシリン、及び100マイクログラム/mLストレプトマイシンを含むものにおいて37℃/5%CO2で培養した。細胞をプラスミドで、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を用い、製造者によって記述されるように形質移入した。手短に、細胞を培養容器に播種し、及び一昼夜70-90%コンフルエンスまでに生育させた。リポフェクタミン薬剤をプラスミドDNAと共に、1マイクログラムにつき6マイクロリッタの比率で組み合わせ(例は10cmペトリ皿について20マイクログラムのDNA及び120マイクロリッタのリポフェクタミン)、及び細胞に添加した。一昼夜の温置後、形質移入混合物を新鮮な媒体で置換し、及び形質移入した細胞を更に温置した。一昼夜の培養後、細胞をトリプシン処理し、及び新鮮な培養容器で、新鮮な媒体のゼオシン(100μg/mL)を含むものに播種した。個々のコロニが目に見えるようになるとき(形質移入後およそ10日)、コロニを計数した。
4種のプラスミドをCHO-K1細胞に形質移入した、1) pZEO(WT)、2) pZEO(leu)、3) pZEO(thr)、及び4) pZEO(val)。細胞を100μg/mLゼオシン上で選定した。pZEO(leu)の形質移入は、コントロールpZEO(WT)と比べて等しい数のゼオシン耐性コロニを招いた。pZEO(thr)及びpZEO(val)はより一層少ないコロニを与えたが、相違は大きさの順序でなかった。それ故内部メチオニンの、ロイシン、スレオニン又はバリンへの変化が、すべてゼオシン耐性タンパク質を招き、それがまだ形質移入した細胞へゼオシン耐性を与えることができることが結論付けられた。むしろ適宜に、pZEO(leu)を、開始点として、ゼオの読み枠上の異なる開始コドンを創作するために選んだ。それ故、下の例において、開始並びに内部のメチオニンを、常にロイシンによって、ゼオシンについて、また他の選定可能なマーカ遺伝子についても、更なる例から明らかであるように、置換する。
少ない翻訳効率を有する変異させたゼオシン耐性mRNA、及び興味ある下流の遺伝子としてd2EGFP遺伝子を包含するバイシストロンのmRNAを創作するため、d2EGFP遺伝子の開始コドンを最初に最適化した(例8における工程3)。その後、ゼオシン耐性遺伝子の異なる変形(バージョン)を創作した。これらの変形間の相違は、それらが異なる開始コドンを持ち、別個の翻訳効率を有することである(例9における工程2、図12C-E)。これらの異なるゼオシン耐性遺伝子の変形を、修飾したd2EGFP遺伝子の上流にクローン化した(図13)。
(プラスミドの創作)
d2EGFPレポータORFをpcDNA3中に導入した。このd2EGFPのcDNAの開始コドンの周りの配列はGAATTCATGGGであり(太字(ATG)の開始コドン; SEQ.ID.NO.89)、それは最適ではない。最初の工程として、d2EGFPを、pd2EGFP(Clontech 6010-1)から、プライマのd2EGFPforwardBamHI(SEQ.ID.NO.90): GATCGGATCCTATGAGGAATTCGCCACCATGGTGAGCAAGGGCGAGGAG及びd2EGFPreverseNotI(SEQ.ID.NO.91): AAGGAAAAAAGCGGCCGCCTACACATTGATCCTAGCAGAAGで増幅した。この生成物は今回最適の翻訳の情況を伴う開始コドンを含む(ACCATGG)。この創作したpd2EGFP及びその後に、ゼオの読み枠をpd2EGFP中に連結し、pZEO-d2EGFPを招いた。ここで、興味ある遺伝子の翻訳開始配列の最適化が(ここで: モデル遺伝子としてのEGFP)、本質的でないが、興味ある遺伝子に向けた翻訳開始の頻度をまだ更に歪ませるために好まれることが指摘される。
1) 開始コドンとしてのATGでゼオ耐性遺伝子におけるもので、しかし、悪い情況における(TTTATGT)(示していないが、図13Bにおけるようなもの)及びスペーサ配列によって続く、最適のATGの代りのもの(図13A)。
スペーサ配列はATG配列の下流に配置する。ゼオシンにおいて(及びおそらくブラストサイジンにおいて)、RNAは二次構造が存在し、一過性に遅延するリボソームを生じさせる。このため、乏しい開始コドンが若干の場合において、悪い開始コドンであり、又は翻訳惹起についての非-最適状況におけるにもかかわらず、リボソームによって用いられ得る。これは翻訳の機会を増加させ、及びこの発明の場合において、従って選定についての厳密性をより一層低くさせる。この効果を減らすのに、及び従って更に翻訳惹起効率を減らすために、スペーサ配列を導入し、それは二次構造を含まない(Kozak、1990年)。それ故用語‘space(スペース)’を導入し、及びプラスミド及びプライマの名称において用い、かかるスペーサ配列の存在を指し示す。スペーサは惹起コドンの近隣(neighbourhoud、neighbourhood)から‘リボソーム遅延配列(delaying sequence)’を除去し、それと共にリボゾームに翻訳のより一層少ない頻度(translating less frequently)を開始させ、及び従って本発明に従う選定の厳密性を増加させる。スペーサはコード配列において若干の余分の(extra)アミノ酸を導入する。これは若干の場合において、双方のゼオシンのため及びブラストサイジンのために行われ、例から明らかである。概して次において、プラスミド及びプライマの命名はこれらのラインに沿っている: 選定可能なマーカポリペプチドの名称は略語によって称され(例はZeo(ゼオ)、Blas(ブラス)、等); 開始コドンが言及され(例はATG、GTG、TTG); この開始コドンが翻訳惹起のための非-最適な情況において配置されるとき、追加の“mut”が用いられ(これは通常ATG開始コドンについて行われるに過ぎず、それは非-最適な情況が非-ATG開始コドンと組み合わされることが通常、選定を可能にするのに十分な翻訳惹起を招かないからである); スペーサ配列が開始コドンの後ろで用いられるとき、追加の“space”が用いられる(これは通常Zeo又はBlasの選定可能なマーカについての“ATGmut”開始コドンのために行われる)。
Zeoの読み枠を、プライマ対のZEOforwardBamHI-ATGmut/space(SEQ.ID.NO.93): GATCGGATCCTTGGTTTATGTCGATCCAAAGACTGCCAAATCTAGATCCGAGATTTT CAGGAGCTAAGGAAGCTAAAGCCAAGTTGACCAGTGAAGTTC(そこでは下線を引く配列に続かれる配列がスペーサ配列を備える)、及びZEOWTreverse(SEQ.ID.NO.85)で増幅し、PCR生成物をEcoRI-BamHIで切断し、及びpd2EGF中に連結し、EcoRI-BamHIで切断し、pZEO-ATGmut/space-d2EGFPを創作した。
チャイニーズハムスタの卵巣細胞株CHO-K1(ATCC CCL-61)を、HAMS-F12媒体+10%ウシ胎仔血清で2mMグルタミン、100U/mLペニシリン、及び100マイクログラム/mLストレプトマイシンを含有するものにおいて37℃/5%のCO2で培養した。細胞をプラスミドで、リポフェクタミン2000(Invitrogen)を用いて製造者によって記述されるように形質移入した。手短に、細胞を培養容器に播種し、及び一昼夜70-90%コンフルエンスまで生育させた。リポフェクタミン薬剤をプラスミドDNAと、3マイクログラムにつき15マイクロリッタの比率で組み合わせ(例は10cmペトリ皿について20マイクログラムのDNA及び120マイクロリッタのリポフェクタミン)、及び30分の25℃での温置後に細胞に添加した。一昼夜の温置後、形質導入混合物を新鮮な媒体で置換し、及び形質移入した細胞を更に温置した。一昼夜の培養後、細胞をトリプシン処理し、及び新鮮な培養容器中に新鮮な媒体を用いて播種した。別の一昼夜の温置後、ゼオシンを50μg/mLの濃度まで添加し、及び細胞を更に培養した。別の3日の後、媒体を新鮮な媒体のゼオシン(100μg/mL)を含むもので置換し、及び更に培養した。個々のコロニが目に見えるようになるとき(形質移入後およそ10日)、媒体を除去し、及び新鮮な媒体のゼオシンを伴わないもので置換した。個々のクローンを分離し、及び24-ウェルのプレートにゼオシンを伴わない媒体において移した。コロニの分離後1日に、ゼオシンを媒体に添加した。d2EGFPレポータ遺伝子の発現を形質移入後およそ3週で評価した。コロニにおけるd2EGFPの発現レベルを2週の期間後に測定した。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それは選定遺伝子として、ATGmut/space Zeo(図13B)、GTG Zeo(図13C)及びTTG Zeo(図13D)の遺伝子を含み、すべてをd2EGFPレポータ遺伝子の上流にクローン化した。これらの3種の構築物は、STAR要素を伴わず(コントロール)、又はCMVプロモータの上流のSTAR要素7及び67及びd2EGFP遺伝子(図14)から下流のSTAR7を伴った。図14は、双方のコントロール(STAR要素を伴わない)構築物でATGmut/space Zeo(A)及びGTG Zeo (B)を伴うものがd2EGFPタンパク質を発現するコロニを与えたことを示す。24のATGmut/space Zeoのコロニの平均d2EGFP発現レベルは46であり、及びGTG Zeoのコロニは75であった。GTG Zeoのコロニにおけるこのより一層高い平均発現レベルは、ATGmut/space(例8)と比べて、GTGのより一層高い厳密性を反映し得る。構築物へのSTAR要素7及び67の添加は、より一層高い平均d2EGFP発現レベルを持つコロニを招いた。ATGmut/space ZeoのSTAR7/67/7の構築物の形質移入は118の平均d2EGFPの発現レベルを有するコロニを招き、それはコントロール細胞における平均よりもファクタ2.6高い(46)。GTG Zeo構築物へのSTAR要素の添加は99の平均d2EGFP発現レベルを招き、それはコントロール細胞における平均よりもファクタ1.3高い(75)。
例9においての結果は、TTG Zeoが極端に厳密な翻訳効率を持ち、それがゼオシン耐性を細胞に運ぶのに高くてよいことを指し示す。形質移入は、若干のコロニが存在し、それが生き残るような高い発現レベルを持つかどうかの試験まで拡大された。実験を拡大することはまた、高い平均のTTG Zeo STARの7/67/7が、より一層多くのコロニを分析するときに、より一層高くなるかどうかの質問に対処することができる。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それは選定マーカとしてTTG Zeo遺伝子を持ち、STAR要素7及び67を有するか、及び有しない(図15)。形質移入、選定、培養等は、例9におけるようであったが、例外として6倍多くの細胞、DNA及びリポフェクタミン2000を用いた。形質移入及び選定をペトリ皿において行った。
図15Aは、TTG Zeo STAR 7/67/7の構築物での形質移入が560の平均d2EGFP信号を有する多くのコロニの発生を招いたことを示す。これは例9でのように高いが、例外として今回58のコロニを分析した。IRES配列の後に配置するゼオシン耐性遺伝子を有する構築物に比較するとき(図15B)、平均のd2EGFPの発現レベルは61であり、及びSTAR要素7及び67をかかる構築物に添加するとき、平均のd2EGFPの発現レベルは125で、コントロールよりファクタ2上であった(図15B)。TTG Zeo STAR 7/67/7のコロニの平均は、従ってSTAR-不足IRES-Zeoのコロニよりもファクタ9.2高く、及びSTAR 7/67/7 IRES Zeoのコロニよりもファクタ4.5高かった。
4種の内部ATGsがブラストサイジン耐性遺伝子において存在し、そのどれもメチオニンについてコードしない(図25A)。これらのATGsは除かれなければならないが(図25B)、それはATG開始コドン(又はその情況)が修飾されたとき、それらが開始コドンとして役立ち、及びこれはブラストサイジン耐性タンパク質に似ていないペプチドを招くからである。より一層重要なことに、これらのATGsはこの例において、実例としてd2EGFPによって表わされるように、興味ある遺伝子の有効な翻訳を妨げる。内部ATGsを削除するために、ブラストサイジン耐性タンパク質の読み枠を4種のプライマ対でまず増幅し、4種のブラストサイジン耐性タンパク質の断片を発生させた。プライマ対は:
A) BSDBamHIforward(SEQ.ID.NO.96): GATCGGATCCACCATGGCCAAGCCTTTGTCTCAAG
BSDL50reverse(SEQ.ID.NO.97):
GTAAAATGATATACGTTGACACCAG
B) BSDl50forward(SEQ.ID.NO.98):
CTGGTGTCAACGTATATCATTTTAC
BSD250reverse(SEQ.ID.NO.99):
GCCCTGTTCTCGTTTCCGATCGCG
C) BSD250forward(SEQ.ID.NO.100):
CGCGATCGGAAACGAGAACAGGGC
BSD350reverse(SEQ.ID.NO.101):
GCCGTCGGCTGTCCGTCACTGTCC
D) BSD350forward(SEQ.ID.NO.102):
GGACAGTGACGGACAGCCGACGGC
BSD399reverse(SEQ.ID.NO.103): GATCGAATTCTTAGCCCTCCCACACGTAACCAGAGGGC
であった。
GATCGGATCCTAGGACCTTGGCCAAGCCTTTGTCTCAAGAAG及びBSD399reverseEcoRIAvrII(SEQ.ID.NO.105)を用いて増幅し、PCR生成物をBamHI-EcoRIで切断し、及びpZEO-GTG-d2EGFP中に連結し、EcoRI-BamHIで切断した。これはpBSD-TTG-d2EGFPを招く。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それはGTG Blas(図16A)及びTTG Blas(図16B)の遺伝子を選定遺伝子として含み、すべてをd2EGFPレポータ遺伝子の上流にクローン化した。選定は20μg/mLのブラストサイジンにおいて起こした。2種の構築物は、STAR要素を伴わないか(コントロール)、又はCMVプロモータの上流のSTAR要素7及び67及びd2EGFP遺伝子から下流のSTAR7を伴っていた(図16)。図16は、双方のコントロール(STAR要素を伴わない)構築物でGTG Blas(A)及びTTG Blas(B)を伴うものがコロニを与え、それらがd2EGFPタンパク質を発現したことを示す。24のGTG Blasコロニの平均d2EGFP信号は14.0であり(図16A)、TTG Blasのコロニのものは81であった(図16B)。TTG Blasコロニにおけるこのより一層高い平均発現レベルは、TTGのより一層高い厳密性を、GTGと比べて反映するかもしれない(また例9も参照)。しかし、8のコロニしかより一層厳密なTTG条件の下で生き残らなかった。
例10において記載するコロニを更に、数種の条件の下に培養し、延長した時間期間にわたるd2EGFP発現の安定性を評価した。
図15AにおけるTTG Zeo STAR 7/67/7を含むコロニを、付加的な70日間、100μg/mLのゼオシンの存在下に培養した。図17において示すように、平均d2EGFP信号は35日後に560.2から105日後の677.2に上昇した。若干の稀なコロニを除き、すべてのコロニがより一層高いd2EGFP発現レベルを持った。
抗体の生産における選定システムの試験をするため、抗-EpCAM抗体(例5も参照)を例として採用した。
プラスミドを創作し、その上では、双方の、重鎖(HC)及び軽鎖(LC)を配置し、各々は分かれた転写単位におけものであった(図20-22)。双方の鎖の発現をCMVプロモータによって駆動した。EpCAMの重鎖の上流にゼオシン耐性遺伝子を配置し、いずれもATGmut/space(図20)、GTG(図21)又はTTG(図22)を開始コドンとして有した(例9参照)。EpCAMの軽鎖の上流にブラストサイジン耐性遺伝子を配置し、いずれもATGmut/space(図20)、GTG(図21)又はTTG(図22)を開始コドンとして有した(例11参照)。2の種類の構築物を作製し、STAR要素を伴わない1種の構築物(コントロール)及びSTAR7及び67の要素の組合せを有する1種の構築物であった。STAR要素を次のように配置した: 各CMVプロモータの上流に(即ちHCを備える転写単位についての1種及びLCを備える転写単位についての1種)、STAR67を配置し、及び得られる構築物を5’及び3’のSTAR 7の要素で隣接させた(図20-22)。すべての構築物をCHO-K1細胞に形質移入し、及び100μg/mLゼオシン及び20μg/mLブラストサイジン上で選定した(同時に)。選定後、独立のコロニを分離し、及び連続する選定圧力下に繁殖させた(100μg/mLゼオシン及び20μg/mLブラストサイジンを用いる)。図20は、STAR7/67/7の組合せがEpCAM生産に有利な効果を持ったことを示す。ATGmut/space Zeo及びATGmut/space Blasは、STAR要素を含むか、又は含まないプラスミドで形成されるコロニの数に及ぼす効果を持たなかった。しかし、いずれかの24のコントロール対STAR7/67/7のコロニの平均EpCAM発現レベルは、コントロールにおける0.61pg/細胞/日からSTAR7/67/7構築物での3.44pg/細胞/日にまで及んだ(図20)。これはファクタ5.6の増加である。多くのコロニが0pg/細胞/日を有するATGmut/spaceのコントロールにおいて存在するので、また最も高い5種のコロニにおける平均EpCAM生産を比較した。コントロールのATGmut/spaceにおいて、これは3.0pg/細胞/日であり、対してATGmut/spaceのSTAR7/67/7の構
築物では7.8pg/細胞/日であり、ファクタ2.6の増加であった。
異なる変形のゼオシン耐性遺伝子で、変異した開始コドンを有するものを例8において記載した。記載するGTGコドンの他に(例8、図33A)、別個の翻訳効率を有する付加的に修飾する開始コドンが可能である。これらの異なるゼオシン耐性遺伝子の変形を創作し(図33)、及び例9においてのように修飾されるd2EGFP遺伝子の上流にクローン化した。
(プラスミドの創作)
4種の付加的なGTG構築物を作製した:
1) 開始コドンとしてのGTGでZeo耐性遺伝子においてであるが(図33A)、スペーサ配列によって続けられる(図33B)。The mutspace-Zeoの読み枠を、プライマ対のGTGspaceBamHIF(SEQ.ID.NO.122): GAATTCGGATCCACCGTGGCGATCCAAAGACTGCCAAATCTAG及び(ここでは下線を引く配列に続く配列がスペーサ配列を備える)、及びZEOWTreverse(SEQ.ID.NO.85)で増幅し、PCR生成物をEcoRI-BamHIで切断し、及びpd2EGFP中に連結し、EcoRI-BamHIで切断し、pZEO-GTGspace-d2EGFPを創作した。
GAATTCGGATCCTTTGTGGCCAAGTTGACCAGTGCCGTTCCG及びZEOWTreverse(SEQ.ID.NO.85)で増幅し、PCR生成物をEcoRI-BamHIで切断し、及びpd2EGFP中に連結し、EcoRI-BamHIで切断し、pZEO(leu)-TTTGTG-d2EGFPを創作した。
CHO-K1細胞の形質移入、培養及び分析を例8でのように実行した。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それはGTG Zeo(図33A)、GTGspace Zeo(図33B)、TTT GTG Zeo(また称して: GTGmut Zeo)(図33C)、GTG Thr9 Zeo(leu)(図33D)及びGTG Phe9 Zeo(leu)(図33D)の遺伝子を選定遺伝子として含み、すべてをd2EGFPレポータ遺伝子の上流にクローン化した。これらの5種の構築物は、STAR要素を伴わない(コントロール)又はCMVプロモータの上流のSTAR要素7及び67及びd2EGFP遺伝子から下流のSTAR7を有した(図33)。図34は、STAR要素を伴わないコントロール構築物の、STAR要素を伴わないGTG Zeo構築物だけがd2EGFPタンパク質を発現するコロニを与えたことを示す。対照的に、すべての構築物でSTAR要素を含むものは、d2EGFPタンパク質を発現するコロニを与えた。11のGTG Zeoコントロールのコロニの中間値のd2EGFP蛍光性信号は20.3であり、13のGTG ZeoのコロニのSTAR7/67/7を有するものは104.9、24のGTG space Zeo 7/67/7のコロニのものは201.5、6のTTT GTG Zeo 7/67/7のコロニのものは310.5、22のGTG Thr9 Zeo 7/67/7のコロニのものは423、及び16のGTG Phe9 Zeoのコロニのものは550.2であった(図34)。
変異した開始コドンを有するゼオシン耐性遺伝子の異なる変形を例8において記載した。記載するTTGコドンの他に(図35A)、付加的に修飾した開始コドンで別個の翻訳効率を有するものが可能である。これらの異なるゼオシン耐性遺伝子の変形を創作し、及び修飾したd2EGFP遺伝子の上流にクローン化した(図35)。
(プラスミドの創作)
3種の付加的なTTG構築物を作製した:
1) 開始コドンとしてのTTGでZeo耐性遺伝子においてであるが(図35A)、スペーサ配列によって続けられる(図35B)。Zeoの読み枠(スペーサ配列と共に)を、プライマ対のTTGspaceBamHIF(SEQ.ID.NO.126): GAATTCGGATCCACCTTGGCGATCCAAAGACTGCCAAATCTAG及びZEOWTreverse(SEQ.ID.NO.85)で増幅し、PCR生成物をEcoRI-BamHIで切断し、及びpd2EGFP中に連結し、EcoRI-BamHIで切断し、pZEO-TTGspace-d2EGFPを創作した。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それはTTG Zeo(図35A)、TTGspace Zeo(図35B)、TTG Thr9 Zeo(図35C)及びTTG Phe9 Zeo(図35D)の遺伝子を選定遺伝子として含み、すべてをd2EGFPレポータ遺伝子の上流にクローン化した。これらの4種の構築物は、STAR要素を伴わないか(コントロール)、又はCMVプロモータの上流のSTAR要素7及び67及びd2EGFP遺伝子から下流のSTAR7を伴った(図35)。図36は、STAR要素を伴わないコントロール構築物のSTAR要素を伴わないTTG Zeo構築物だけがd2EGFPタンパク質を発現するコロニを与えたことを示す。対照的に、すべての構築物はSTAR要素を含み、d2EGFPタンパク質を発現するコロニを与えた。3のTTG Zeoコントロールのコロニの中間値のd2EGFPの蛍光性信号は26.8であり、24のTTG ZeoコロニでSTAR7/67/7を有するものは426.8、24のTTGspace Zeo 7/67/7のコロニのものは595.7、2のTTG Thr9 Zeo 7/67/7のコロニのものは712.1、及び3のTTG Phe9 Zeoのコロニのものは677.1であった(図36)。
3の内部ATGsがピューロマイシン耐性遺伝子において存在し、その各々はメチオニンについてコードする(図28、図37A)。これらのATGsは除かれなければならず(図37B、C)、それはそれらがATG開始コドン(又はその情況)が修飾されるとき、開始コドンとして役立ち、及びこれがピューロマイシン耐性タンパク質に似てないペプチドを招くからである。より一層重要なことに、これらのATGsは興味ある遺伝子の有効な翻訳を、例証の目的のためのこの例におけるd2EGFPによって表わすように妨げる。メチオニンはゼオシン耐性タンパク質におけるように(例8)、ロイシンに変化された。しかし、ロイシンについてのTTGコドンの使用の代わりに(例として例8のゼオシンにおいて)、今回、ロイシンについてのCTGコドンを採択した(ヒトにおいて、ロイシンについてCTGコドンがTTGコドンよりもより一層多く用いられる)。内部ATGsを除くために、ピューロマイシン耐性タンパク質の読み枠を4種のプライマ対でまず増幅し、4種のピューロマイシン耐性タンパク質断片を生じさせる。プライマ対は次のものであった:
PURO BamHI F(SEQ.ID.NO.129): GATCGGATCCATGGTTACCGAGTACAAGCCCACGGT、
PURO300 R LEU(SEQ.ID.NO.130): CAGCCGGGAACCGCTCAACTCGGCCAGGCGCGGGC;及び
PURO300FLEU(SEQ.ID.NO.131): CGAGTTGAGCGGTTCCCGGCTGGCCGCGCAGCAACAGCTGGAAGGCCTC、
PURO600RLEU(SEQ.ID.NO.132): AAGCTTGAATTCAGGCACCGGGCTTGCGGGTCAGGCACCAGGTC。
これは2種のPCR生成物を生じさせ、ピューロマイシン耐性遺伝子の5’及び3’部分に対応する。2種の生成物を一緒に添加し、及びPURO BamHI F(SEQ.ID.NO.129)-PURO600RLEU(SEQ.ID.NO.132)で増幅した。得られるPCR生成物をBamHI-EcoRIで切断し、及び連結し、pCMV-ATGPURO(leu)を創作した。このクローンの配列決定は、すべての3種の内部ATGsが変換されたことを確認した。全体のピューロマイシンの読み枠を、次いでPUROBamHI TTGlF(SEQ.ID.NO.133): GAATTCGGATCCACCTTGGTTACCGAGTACAAGCCCACGGTG及び PURO600RLEU(SEQ.ID.NO.132)で増幅した。このプライマはTTG開始コドン直後に余分のコドン(GTT)を導入し、それは‘G’がヌクレオチド+4で最適な情況について導入され、及び従って2種より多くのヌクレオチドが導入され、リーディングフレームを保存するからである。
CHO-K1細胞を構築物で形質移入し、それはTTG Puro(図38)の遺伝子を選定遺伝子として含み、d2EGFPレポータ遺伝子の上流にクローン化した。選定は10μg/mLピューロマイシン下であった。構築物は、STAR要素を伴わない(コントロール)か、又はCMVプロモータの上流のSTAR要素7及び67及びd2EGFP遺伝子から下流のSTAR7を伴った(図38)。図38は、24のTTG Puroコントロールのコロニの平均d2EGFPの蛍光性信号が37.9であり、24のTTG PuroのコロニでSTARs 7/67/7を有するものは75.5であったことを示す。さらに、5種の最も高い値の平均を取るとき、TTG Puroコントロールのコロニのd2EGFPの蛍光性信号は69.5であり、及びTTG PuroのコロニでSTARs 7/67/7を有するものは186.1で、d2EGFPの蛍光性信号のほとんど三倍(three-fold)増加であった。これは、ピューロマイシン耐性のmRNAの、記載し、修飾された翻訳効率が、より一層高い発現レベルのd2EGFPタンパク質で、これがSTAR要素と組合せにおいてものであるものを招くことを示す。
16の内部ATGsがネオマイシン耐性遺伝子において存在し、その5がネオマイシンの読み枠においてメチオニンについてコードする(図31、図39A)。すべてのこれらの16のATGsは除かれなければならず(図39B、C)、それはATG開始コドン(又はその情況)が修飾されるとき、それらが開始コドンとして役立ち、及びこれがネオマイシン耐性タンパク質に似ていないペプチドを招き、及びこれが興味あるポリペプチドについてコードする下流の読み枠からの翻訳を、本発明にかかる転写単位において減少させるからである。内部ATGsを除くために、ネオマイシン耐性タンパク質の読み枠を商業上の提供者によって完全に合成し(GeneArt(ジーンアート)、独国)、そこでは、すべての内部コードATGs(Metについて)がそこでCTGsによって置換され(Leuについてコードする)、及び非-コードATGsが置換され、縮重したコドンを用い、及び従ってタンパク質配列において変異を招かず; ネオマイシンの合成される配列をSEQ.ID.NO.134において与える。ATGの開始コドンを、GTG(図39B)又はTTG図39C)で置換するため、合成したネオマイシン遺伝子を、プライマ対のNEO-F-HindIII(SEQ.ID.NO.136): GATCAAGCTTTTGGATCGGCCATTGAAACAAGACGGATTG及び
NEO EcoRI 800R(SEQ.ID.NO.137): AAGCTTGAATTCTCAGAAGAACTCGTCAAGAAGGCGで増幅した。
E.coli(大腸菌)細菌を用い、ネオマイシン耐性タンパク質でそれからすべてのATGsを除去したものの機能性を試験した。E.coli細菌を構築物で形質転換し、それはGTG Neo(図39B)又はTTG Neo(図39C)の遺伝子を選定遺伝子として含んだ。選定はカナマイシン上での細菌の増殖によって起こした。機能的なネオマイシン耐性遺伝子だけがカナマイシンに対する抵抗性を与えることができる。いずれかの修飾したNeo遺伝子での形質転換がE.coliのコロニの形成を招き、それから遺伝子を含むプラスミドを分離することができる。これは、ネオマイシン耐性のmRNAsの、記載し、修飾した翻訳効率、並びにNeoの読み枠からのすべてのATGsの除去が、機能的なネオマイシン耐性タンパク質の生産を招くことを示す。
8の内部ATGsがdhfr遺伝子において存在し、その6種はdhfrの読み枠においてメチオニンについてコードする(図29、図40A)。すべてのこれらのATGsは除かれなければならず(図40B、C)、それはATG開始コドン(又はその情況)が修飾されるとき、それらが開始コドンとして役立ち、及びこれがdhfrタンパク質に似てないペプチドを招き、及び興味あるポリペプチドについてコードする下流の読み枠からの翻訳が、本発明にかかる転写単位において減少するからである。内部ATGsを除くため、dhfrタンパク質の読み枠をネオマイシンについて上述するように、完全に合成した(SEQ.ID.NO.138)。ATG開始コドンをGTG(図40B)又はTTG(図40C)で置換するため、合成したDHFR遺伝子を、プライマのDHFR-F-HindIII(SEQ.ID.NO.140): GATCAAGCTTTTGTTCGACCATTGAACTGCATCGTC及び
DHFR-EcoRI-600-R(SEQ.ID.NO.141): AGCTTGAATTCTTAGTCTTTCTTCTCGTAGACTTCで増幅した。
E.coli細菌を用い、dhfrタンパク質でそれからすべてのATGsを除去したものの機能性を試験した。E.coliを構築物で形質転換し、それはGTG dhfr(図40B)又はTTG dhfr(図40C)の遺伝子を含んだ。選定はトリメトプリム(Sigma(シグマ社)T7883-56)上での細菌の増殖によって起こした。機能的なdhfr遺伝子だけがトリメトプリムに対する抵抗性を与えることができる。いずれかの修飾したdhfr遺伝子での形質転換がE.coliのコロニの形成を招き、それから遺伝子を含むプラスミドを分離することができた。これは、dhfrのmRNAsの、記載し、修飾した翻訳効率、並びにdhfrの読み枠からのすべてのATGsの除去が、機能的なdhfrタンパク質の生産を招くことを示す。
種々のゼオシン及びブラストサイジンの遺伝子で、変異した開始コドンを有し、すべてがd2EGFP遺伝子の上流にクローン化されたものを、PER.C6細胞株において試験した。
GTGゼオシン及びGTGspaceゼオシン耐性遺伝子の修飾物(例14も参照; 図41)及びGTGブラストサイジン及びTTGブラストサイジン耐性遺伝子の修飾物(例11も参照; 図42)で、すべてがd2EGFP遺伝子の上流にクローン化されたものを、PER.C6細胞中に形質移入した。図41において示すように、双方のGTGゼオシン及びGTGspaceゼオシン遺伝子での形質移入は、d2EGFPを発現したコロニを招いた。20のGTG Zeoのコロニの平均d2EGFP蛍光性信号は63.8であり、一方20のGTGspace Zeoのコロニの平均d2EGFP信号は185であり、PER.C6細胞でも、GTGspace ZeoがGTG ZeoのmRNAのものよりも高い翻訳の厳密性を持つことを実証した。
転写休止(TRAnscription Pause)(TRAP)配列は、少なくとも部分で、アンチセンスRNAの形成を妨げるか、又は少なくとも部分で、前記タンパク質の発現単位を入力する転写を妨げると考えられる(WO 2004/055215参照)。TRAP配列は転写単位中に配置されるとき、TRAPの3’側上に存在する核酸における転写の減少したレベルを招く配列として機能的に規定され、それはTRAPの5’側上に存在する核酸において観察される転写のレベルと比較されるときであり、及びTRAP配列の非-制限的な例は転写終結信号である。転写単位の入力のために、転写を妨げ、又はそれを減少させるように機能させるため、TRAPは転写単位の発現を駆動するプロモータの上流に配置されるべきであり、及びTRAPは5’から3’までの方向にあるべきである。アンチセンスRNAの少なくとも1部分の形成を妨げるために、TRAPは転写単位において読み枠の下流に位置付け、及び3’から5’までの方向で存在すべきである(すなわち、通常、転写単位において読み枠の後ろに存在する転写終結配列の正常な配向と反対の配向においてである)。5’から3’までの配向におけるプロモータの上流のTRAP及び3’から5’までの配向における読み枠の下流のTRAPの組合せが好ましい。TRAP配列のSTAR要素への添加は、導入遺伝子の発現に及ぼすSTAR要素の効果を改善する(WO 2004/055215参照)。ここで、本発明者等はTRAP配列のTTG Zeo耐性遺伝子の情況における効果を試験する。
STAR7要素で隣接されるTTGゼオシン-d2EGFPカセット(図43)を、SPA/休止TRAP配列(WO 2004/055215参照); SEQ.ID.NO.142)の、双方の5’ STAR7の上流(5’から3’までの方向において)及び3’ STAR7の下流(3’から5’までの方向において)での添加によって修飾した。双方のSTAR 7/7及びTRAP-STAR 7/7-TRAPを含むベクタをCHO-K1に形質移入した。安定なコロニを分離し、及びd2EGFPの蛍光性の強度を測定した。図43において示すように、23のTTG Zeo STAR 7/7のコロニの平均d2EGFP蛍光性信号は455.1であり、一方23のTTG Zeo TRAP-STAR 7/7-TRAPのコロニの平均d2EGFP蛍光性信号は642.3であった。最も高い5種のTTG Zeo STAR 7/7のコロニにおける平均d2EGFP蛍光性信号は705.1であり、一方5のTTG Zeo TRAP-STAR 7/7-TRAPのコロニの平均d2EGFP蛍光性信号は784.7であった。
本発明者等は、統合したEpCAMのDNAのコピの数に関連してEpCAMの抗体の発現レベルを分析した。
試験した構築物はTTG-Zeo-軽鎖(LC)-TTG-Blas-重鎖(HC)であり、双方の発現単位はCMVプロモータの制御下にあった(図44参照)。この構築物はSTAR 7及び67を含んだ(図44参照)。選定条件は、200μg/mLゼオシン及び20μg/mLブラストサイジンを培養媒体において用い、コントロールのコロニ(STARなし)が生き残らず、及びSTAR 7/67/7のコロニしか生き残らないようなものであった。
本発明者等は、EpCAM抗体の発現レベルを、メトトレキサート(MTX)を用いるクローンの温置後、分析した。この実験の目的は、STAR-含有構築物の増幅がより一層高いEpCAM発現を招くかどうかを定めることであった。MTXはdhfr遺伝子生成物の抑制を介して作用する。若干のCHO株でdhfr-欠損であるものを記載するが、CHO-K1はdhfr+である。したがって、培養媒体におけるMTXの比較的高い濃度が存在し、CHO-K1細胞において高めたMTXの濃度によって増幅について選定されなければならない。
試験した構築物は、TTG-Zeo-重鎖(HC)-TTG-Blas-軽鎖(LC)で、双方の発現単位はCMVプロモータの制御下にあった。各CMVプロモータの上流に、STAR67を位置させ、及びSTAR7を用い、全体のカセットを隣接させた(またかかる構築物について例13、図22も参照)。この構築物を更に、HC及びLCのカセットの間に、第2のSTAR67の上流で、SV40-dhfrカセット(SV40プロモータの制御下のマウスdhfr遺伝子)を配置することによって修飾した(図45)。CHO-K1細胞を形質移入した。選定を100μg/mLゼオシン及び10μg/mLブラストサイジンで培養媒体において行った。コントロールのコロニ(STAR要素伴わない)は生き残れず、及びSTAR要素を含む構築物を有するコロニだけが生き残った。コロニを分離し、及びEpCAMの発現レベルを測定する前に繁殖させた。20及び35のpg/細胞/日の間で生産する6種のコロニを、100nMのMTXを含有する媒体に移した。この濃度を500nMに、1000nM及び最終的に2000nMに上げ、各ステップの間において2週の期間を有した。2000nMのMTX上での2週後にEpCAM濃度を測定した。図45において示すように、4種のコロニが高められたEpCAM生産を示した。コロニ13: 22から30まで; コロニ14: 28から42まで; コロニ17: 20から67まで及びコロニ19: 37から67までのpg/細胞/日であった。コロニ4及び16は高められたEpCAM発現を示さなかった。本発明者等は本発明にかかる選定システムで創作されるCHO-K1コロニの培養媒体へのメトトレキサートの添加が高められたタンパク質の発現を招くことを結論付ける。それ故本発明にかかるSTAR要素及び選定方法は、共に組み合わせることができ、及びタンパク質の発現レベルのMTX-誘導される増強(MTX-induced enhancement)と適合性がある。
本発明者等はd2EGFPの発現レベルを、TTG Zeo選定マーカ及び異なるプロモータの情況において分析した。本発明者等はSTAR要素の作用を、CMVエンハンサ/プロモータ、SV40エンハンサ/プロモータ及びCMVエンハンサ/β-アクチンプロモータの情況において比較した。
図46において、本発明者等はプロモータを指し示し、それを本発明者等がTTG Zeo選定マーカの情況において試験した。試験したプラスミドは、指し示されたコントロールの構築物で、3種の異なるプロモータを有するもの、及びSTAR 7及びSTAR 67により5’端で、及びSTAR 7により3’端で隣接されるSTAR構築物からなる。構築物をCHO-K1細胞に形質移入し、及び選定を200μg/mLゼオシンで培養媒体において実行した。23までの独立のコロニを分離し、及びd2EGFPの発現レベルの分析前に繁殖させた。図46において示すように、STAR要素のCMVエンハンサ/プロモータ、SV40エンハンサ/プロモータ又はCMVエンハンサ/β-アクチンプロモータを有する構築物における組込みは、すべて、より一層高いd2EGFPの発現レベルを有するコロニの形成を、対応するコントロール構築物を有するものに比べて招いた。これは本発明にかかる選定システムが、STAR要素との組合せで、異なるプロモータの情況において、良好に作動することを示す。さらに、分析はCMV-駆動されるd2EGFP値の中間値がSV40-駆動されるd2EGFP値の中間値よりも十分に高かったことを示した(p<0.05)。対照的に、CMV-駆動されるd2EGFP値の中間値はCMV/βアクチン-駆動されるd2EGFP値と十分には異ならなかった(p=0.2)。
本発明者等はd2EGFPの発現レベルを、CMV-プロモータ-TTG Zeoの選定マーカ及び53の異なるSTAR要素の情況において分析し、より一層多くの洞察を得、そこではSTAR要素がこの情況において最良の結果を与える。
本発明者等は、CMVプロモータ-TTG Zeo-d2EGFPカセットまで、及びその下流の53のSTAR要素をクローン化した。次のSTAR要素をかかる構築物において試験した: STAR2-12、14、15、17-20、26-34、36、37、39、40、42-49、51、52、54、55、57-62、64、65、67。構築物をCHO-K1細胞に形質移入し、及び選定を200μg/mLゼオシンで培養媒体において実行した。24までの、独立のコロニを分離し、及びd2EGFPの発現レベルの分析前に繁殖させた。構築物におけるSTAR要素の組込みは、異なる程度の高められたd2EGFPの発現を、コントロールと比べて招いた。この実験においてのSTAR要素14、18及び55の組込みは、コントロール(STAR要素なし)に対し平均d2EGFP発現の増加を招かなかった。若干の構築物(STAR要素2、3、10、42、48及び49を有するもの)は、この実験において、少数のコロニに対してしか上昇を与えなかったが、すべての試験したSTAR要素は、14、18及び55を除き、コントロールについてのものよりも高い平均のd2EGFP発現レベルを招いた。若干のSTAR要素がより一層多くの細胞の種類に特異的な様式で振る舞うかもしれず、及びSTAR14、18及び55が他の細胞の種類において、他のプロモータ、他の選定マーカと共に、又はここで試験する特定の組の条件においてと異なる情況又は立体配置において、より一層良好に働くことが十分に可能であること注目すべきである。10種のSTAR要素、即ちSTAR要素7、9、17、27、29、43、44、45、47及び61の添加は、コントロールの平均d2EGFP発現レベルの5倍よりも高い平均d2EGFP発現レベルを誘導した。本発明者等は、コントロール及びSTAR要素を有する7種の構築物を、再形質転換し、及び実験を繰り返した。結果を図47において示す。構築物におけるSTAR要素の組込みは、コントロールに比べ、異なる程度の高められるd2EGFP発現を招いた(図47)。コントロールの構築物で形質移入したコロニにおける平均d2EGFP発現レベルは29であった。7種のSTARの構築物を有するコロニにおけるd2EGFPの発現レベルからの平均は151(STAR67)及び297(STAR29)の間に及んだ。これはコントロールのコロニにおける平均よりも5から10-倍高いファクタである。本発明者等は、a) STAR要素の大部分が遺伝子発現レベルに及ぼす陽性の効果を持ち、b) 異なるSTAR要素によって誘導される陽性の効果の程度において変動が存在し、及びc) 53種の試験したSTAR要素の内の10種が、コントロールに比較して、5-倍よりも高い平均d2EGFP発現レベルを誘導すること、及びSTAR要素が、コントロールと比較して、10-倍高い平均d2EGFP発現レベルを誘導することができることを結論付ける。
ニワトリのβ-グロビンの遺伝子座の遺伝子座制御領域におけるHS4高感受性部位(Chung等、1997年)、マトリクス付着領域(MAR)(Stief(スティーフ)等、1989年)及び遍在性染色質開口要素(opening element)(UCOE)(Williams(ウィリアムス)等2005年)のようなDNA要素は、これらのDNA要素がベクタ中に組み込まれるとき、遺伝子の発現に及ぼす有利な効果を持つことが報告されている。本発明者等はこれらのDNA要素を本発明にかかる選定システムと組み合わせた。
1.25kbのHS4要素を、CMVプロモータ、TTG Zeo及びd2EGFPを包含するカセット中に、3種の方法の連結工程によってクローン化し、2種のHS4要素のタンデムを有する構築物を入手した(Chung等、1997年)。この工程を、双方の5’及び3’のカセットで、CMVプロモータ、TTG Zeo及びd2EGFPを包含するものについて行った。2959bpの長いニワトリのリゾチームMAR(Stief等、1989年)を、CMVプロモータ、TTG Zeo及びd2EGFPを包含するカセットの5’及び3’でクローン化した。
2614bpの長いUCOE (Williams等、2005年)は、NotI-KpnIの断片で、ヒトのBACのクローン(RPl1-93D5)から切出され、ヌクレオチド29449から32063までに対応した。この断片をCMVプロモータの5’でクローン化した。
STAR構築物はCMVプロモータの5’でSTAR 7及びSTAR 67、及びカセットの3’でSTAR7を含んだ。これらの4種のl構築物、並びにコントロールの構築物で、染色質制御DNA要素を伴わないものを、CHO-K1細胞に形質移入した。選定は200μg/mLゼオシンで培養媒体において実行した。コロニを分離し、繁殖させ、及びd2EGFPの発現レベルを測定した。図48において示すように、構築物はすべてDNA要素を有し、d2EGFP発現コロニの形成を招いた。しかし、2xHS4要素及びUCOEの組込みは、コントロールのコロニと比較して、より一層高いd2EGFP発現レベルを表示するコロニの形成を招かなかった。対照的に、リゾチームMARの組込みはd2EGFPを十分により一層高く発現するコロニの形成を招いた。MAR含有構築物によって誘導される中間値の発現レベルはコントロールのコロニにおけるものより4-倍高かった。しかし、最良の結果は、構築物においてSTAR7及び67を組み込むことによって得られた。中間値のd2EGFPの発現レベルのほとんど10-倍の増加が、コントロールのコロニと比べて観察された。本発明者等は、MARsのような他の染色質制御DNAの要素が、本発明にかかる選定システムの情況において用いることができることを結論付ける。しかし、最良の結果はSTAR要素が染色質制御要素として用いられるときに得られた。
(図1)
STAR要素のない、及びそれを有する転写単位の概略図である。
A) (5’から3’へ)、導入遺伝子(例えばd2EGFP遺伝子を暗号化する)、IRES、及びCMVプロモータの制御下の選定可能なマーカ(zeo、ゼオシン耐性を付与する)を含むバイシストロンの遺伝子。発現単位はその3’端にSV40転写ターミネータを持つ(t)。構築物の名称はCMV-d2EGFP-ires-Zeoである(CMVコントロール)。
B) Aにおけるような構築物であるが、今回STAR 67をCMVプロモータの上流にクローン化する。構築物の名称はSTAR67-CMV-d2EGFP-ires-Zeoである(CMV-STAR67)。
C) Bにおけるような構築物であるが、上流及び下流のSTAR7要素をクローン化し、全体の構築物に隣接させる。構築物の名称はSTAR7-STAR67-CMV-d2EGFP-ires-Zeo-STAR7である(CMV-STAR67 7/7)。
(図2)
STAR67がCMV駆動されるd2EGFPの発現をCHO細胞において改善する。
10種の独立の安定なコロニについてのd2EGFP信号の中間値を、示される構築物についてCHO細胞においてプロットする。A) CMVコントロール; B) STAR67-CMV. X(10): 10種のコロニの平均d2EGFP発現レベル。細部については例2を参照。
(図3)
STAR67がEFlα駆動されるd2EGFPの発現をCHO細胞において改善する。図2と同様であるが、今回EFlαプロモータを有する。A) EFlαコントロール; B) STAR67-EFlα。
(図4)
STAR67がUB6駆動されるd2EGFPの発現をCHO細胞において改善する。図2及び3と同様であるが、今回UB6プロモータを有する。A) UB6コントロール; B) STAR67-UB6。
(図5)
STAR67がCMV駆動されるd2EGFPの発現をPER.C6細胞において改善する。図2と同様であるが、今回PER.C6細胞における。A) CMVコントロール; B) STAR67-CMV。
(図6)
STAR67がEFlα駆動されるd2EGFPの発現をPER.C6細胞において改善する。図3と同様であるが、今回PER.C6細胞における。A) EFlαコントロール; B) STAR67-EFlα。
(図7)
STAR67がUB6駆動されるd2EGFPの発現をPER.C6細胞において改善する。図4と同様であるが、今回PER.C6細胞における。A) UB6コントロール; B) STAR67-UB6。
(図8)
STAR67がSV40駆動されるd2EGFPの発現をCHO-K1細胞において別のSTAR要素との組合せで改善する。図2と同様であるが、今回CHO細胞におけるSV40プロモータ、及び指し示される構築物を用いる。d2EGFP信号の中間値は18-20種の独立の安定なコロニについて形質移入後60日にプロットする。A) SV40コントロール、SV40-STAR67、SV40-STAR7/7; B) SV40コントロール及びSV40-STAR67 7/7。細部については例4を参照。
(図9)
STAR67がEpCAMの抗体のUB6駆動される発現レベルをCHO-K1細胞において改善する。細部については例5を参照。A) STAR要素を伴わない構築物; B) プロモータの上流のSTAR67及び隣接するSTAR7要素を有する構築物。抗-EpCAM抗体の濃度をpg/細胞/日として表示する。X(18): 18種のコロニの平均生産レベル。
(図10)
STAR67がエンハンサブロッカでないが、STAR6及び7がそうである。細部については例6を参照。
(図11)
STAR67がUB6及びCMV-駆動される抗体の発現レベルを、安定に形質移入したCHO細胞において高める。細部については例7を参照。A) 抗-EpCAMの重鎖(HC)及び軽鎖(LC)を含む単一のDNA分子で、各々をプロモータの後ろ、及び各々を異なる選定可能なマーカ遺伝子に連結する(同時選定を双方のマーカについて用いる): STAR要素のない構築物。コロニは見出されなかった; B) 2種のプロモータの間のSTAR67を有する同じ構築物。抗-EpCAM抗体の濃度をpg/細胞/日として表示する。X(19): 19種のコロニの平均生産レベル。
(図12)
本発明に従う選定マーカ遺伝子(ゼオシン耐性遺伝子)の使用の図式的な表示である。A. 野生-種ゼオシン耐性遺伝子で、その正常な翻訳惹起部位(ATG開始コドン)及び1種の内部ATGコドンで、それはメチオニンについてコードするものを持つ。B. 変異ゼオシン耐性遺伝子で、そこでは、内部ATGがロイシンについてのコドンに変異され; この変異体は機能的なゼオシン耐性遺伝子である。C. Bと同様であるが、変異した翻訳惹起部位を備え、そこではATG開始コドンの情況が変異され、翻訳惹起が減少される。D. Bと同様であるが、変異した開始コドン(GTG)を備える。E. Bと同様であるが、TTG開始コドンを有する。図C-Eの下での数字は、惹起の頻度(開始コドン下)及び‘スキャン-スルー’の頻度(コード配列下)の相対的量をリボソームによって図式的に指し示すが、半-定量的な様式においてのみであり、即ち、それらは、互いに比較する翻訳惹起の効率を指し示すが、質的な数字はまったく異なり得る: 数字は本発明を説明するのにだけ役立つ。細部については例8を参照。
(図13)
本発明に従う多シストロンの転写単位の図式的な表示であり、より一層多くの、又はより一層少ない相互的な相互依存性翻訳効率を有する。図12に関しての説明であるが、今回dEGFP遺伝子(ここでは興味ある遺伝子を例証する)を選定可能なマーカポリペプチドのコード配列の下流に配置した。ゼオシン耐性遺伝子は内部でMet→Leu変異を備える(図12B参照)。細部については例9を参照。
(図14)
本発明に従う選定システムの結果であり、STAR要素を有するか、又は有しないものである。A. ゼオシン耐性遺伝子でATG開始コドンを悪い情況において有する(この図式において“ATGmut”と称するが、悪い情況においてATGの後ろのスペーサ配列を含み、それで、文章において、概して“ATGmut/space”と称する。B. ゼオシン耐性遺伝子でGTG開始コドンを有するものである。C. ゼオシン耐性遺伝子でTTG開始コドンを有するものである。独立のコロニについてのd2EGFP信号が縦軸上に示される。細部については例9を参照。
(図15)
本発明に従う選定システムの結果であり、アップスケールド実験におけるもの(A)、及びIRESを用いる従来技術に従う選定システムとの比較である(B)。独立のコロニについてのd2EGFP信号を縦軸上に示す。細部については例10を参照。
(図16)
本発明に従う多シストロンの転写単位を有する選定システムの結果であり、選定可能なマーカとしてブラストサイジンを用いる。A. GTG開始コドンを備えるように変異されるブラストサイジン耐性遺伝子。B. TTG開始コドンを備えるように変異されるブラストサイジン耐性遺伝子。ブラストサイジン耐性遺伝子は更にすべての内部ATG配列を除去するように変異される。独立のコロニについてのd2EGFP信号を縦軸上に示す。細部については例11を参照。
(図17)
本発明に従う多シストロンの転写単位を有する数種のクローンの発現の安定性である(TTG開始コドンを有するゼオシンを含む)。選定圧力(100μg/mLゼオシン)が完全な実験の間に存在した。独立のコロニについてのd2EGFP信号を縦軸上に示す。細部については例12を参照。
(図18)
図17のようにであるが、ゼオシン濃度をクローンの確立後に20μg/mLにまで下げた。
(図19)
図17のようであるが、ゼオシンをクローンの確立後に培養媒体から不存在にした。
(図20)
本発明に従う多シストロンの転写単位を有する選定システムを用いる抗体(抗-EpCAM)の発現である。重鎖(HC)及び軽鎖(LC)はこの例において興味あるポリペプチドである。これらのそれぞれは、別の転写単位において存在し、それらは双方ともにこの例において単一の核酸分子上にある。HCは選定可能なマーカポリペプチドについてコードするゼオシン耐性遺伝子によって先行され、一方LCは選定可能なマーカポリペプチドについてコードするブラストサイジン耐性遺伝子によって先行される。双方の耐性遺伝子を変異させ、ATG開始コドンを非-最適な情況において備えさせる(図において“mutATG”であるが、スペーサ配列を含み、及び従って概して文章において“ATGmut/space”と称する)。各々の多シストロン転写単位はCMVプロモータの制御下にある。指し示すようなSTAR配列を有する構築物をSTAR配列を伴わない構築物と比較した。これらの構築物を宿主細胞中に導入したときに得られる抗体のレベルを、種々の独立なクローンについて縦軸上にpg/細胞/日において与える。細部については例13を参照。
(図21)
図20のようであるが、双方の選定マーカ遺伝子がGTG開始コドンを備えた。細部については例13を参照。
(図22)
図20のようであるが、双方の選定マーカ遺伝子がTTG開始コドンを備えた。細部については例13を参照。
(図23)
サブ-クローンにおける選定圧力の不存在下の発現の安定性である(選定圧力下にコロニを確立した後、若干のコロニであり、そこではゼオシンを含まない媒体においてサブ-クローン化した)。細部については例12を参照。
(図24)
本発明の具体例の発現レベルのコピ数依存性である。細部については例12を参照。
(図25)
図12のようであるが、ブラストサイジン耐性遺伝子についてのものである。この遺伝子における4種の内部ATG’sのどれも、メチオニンについてコードするフレーム中になく、及び従って遺伝コードの重複性を用い、これらのATG’sを、暗号化されるタンパク質の内部アミノ酸配列を変異させずに変異させた。
(図26)
野生-種のゼオシン耐性遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.108)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。
(図27)
野生-種のブラストサイジン耐性遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.110)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。配列において他のATG’sのものは下線を引かれ: これらの内部ATG’sのものはメチオニンについてコードせず、それはそれらがフレームにおいてないからである。
(図28)
野生-種のピューロマイシン耐性遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.112)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。
(図29)
野生-種のマウスDHFR遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.114)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。配列における他のATG’sのものは下線を引かれ: これらの内部ATG’sのものはメチオニンについてコードせず、それはそれらがフレームにおいてないからである。
(図30)
野生-種のハイグロマイシン耐性遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.116)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。配列における他のATG’sのものは下線を引かれ: これらの内部ATG’sのものはメチオニンについてコードせず、それはそれらがフレームにおいてないからである。
(図31)
野生-種のネオマイシン耐性遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.118)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。配列における他のATG’sのものは下線を引かれ: これらの内部ATG’sのものはメチオニンについてコードせず、それはそれらがフレームにおいてないからである。
(図32)
野生-種のヒトのグルタミン合成酵素(GS)遺伝子のコード配列である(SEQ.ID.NO.120)。太字のATG’sのものはメチオニンについてコードする。最初の太字のATGは開始コドンである。配列における他のATG’sのものは下線を引かれ: これらの内部ATG’sのものはメチオニンについてコードせず、それはそれらがフレームにおいてないからである。
(図33)
本発明に従うGTG開始コドンを有する若干の更に修飾したゼオシン耐性選定マーカ遺伝子の図式的な表示であり、選定の厳密性の更なる微-調整を可能にする。細部については例14を参照。
(図34)
さらに修飾したゼオシン耐性選定マーカ遺伝子を含む発現システムでの結果である。細部については例14を参照。点は個々のデータ点を指し示す; 線は平均発現レベルを指し示す; 用いた構築物(また図33参照)を、横軸上で指し示し(構築物の名称の終わりでの7/67/7の付加は、プロモータの上流のSTAR配列7及び67及び転写終結部位の下流のSTAR7の存在を指し示す)、及びグラフ上に図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を指し示す。
(図35)
本発明に従うTTG開始コドンを有する若干の更に修飾したゼオシン耐性選定マーカ遺伝子の図式的な表示であり、選定の厳密性の更なる微-調整を可能にする。細部については例15を参照。
(図36)
さらに修飾したゼオシン耐性選定マーカ遺伝子を含む発現システムでの結果である。細部については例15を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図37)
図12のようであるが、ピューロマイシン耐性遺伝子についてのものである。すべての3種の内部ATG’sのものはメチオニンについてコードし(パネルA)、及びロイシンについてコードするCTG配列によって置換する(パネルB)。細部については例16を参照。
(図38)
ピューロマイシン耐性遺伝子を含み、TTG開始コドンを有し、及び内部ATGコドンを有さない発現構築物での結果である。細部については例16を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図39)
図12のようであるが、ネオマイシン耐性遺伝子についてのものである。細部については例17を参照。A. 野生-種のネオマイシン耐性遺伝子; ATG配列を指し示し、メチオニンについてコードするATGsをATG上のMetによって指し示す。B. ATG配列を伴わないネオマイシン耐性遺伝子で、及びGTG開始コドンを有する。C. ATG配列を伴わないネオマイシン耐性遺伝子で、及びTTG開始コドンを有する。
(図40)
図12のようであるが、dhfr遺伝子についてのものである。細部については例18を参照。A. 野生-種のdhfr遺伝子; ATG配列を指し示し、メチオニンについてコードするATGsをATG上でMetによって指し示す。B. ATG配列を伴わないdhfr遺伝子で、及びGTG開始コドンを有する。C. ATG配列を伴わないdhfr遺伝子で、及びTTG開始コドンを有する。
(図41)
本発明に従う発現構築物(ゼオシン選定可能なマーカ)でのPER.C6細胞における結果である。細部については例20を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図42)
本発明に従う発現構築物(ブラストサイジン選定可能なマーカ)でのPER.C6細胞における結果である。細部については例20を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図43)
本発明に従う発現構築物で、更に転写休止(TRAP)配列を備えるものでの結果である。細部については例21を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図44)
本発明に従う転写単位を用いる抗体の発現のコピ-数依存を示す。細部については例22を参照。
(図45)
本発明に従う発現構築物を含むコロニからの抗体発現であり、そこでは、発現構築物のコピ数をメトトレキサートによって増幅する。細部については例23を参照。白棒: ゼオシン及びブラストサイジンでの選定; 黒棒: ゼオシン、ブラストサイジン及びメトトレキサート(MTX)での選定。試験したコロニの数を横軸上で描写する。
(図46)
異なるプロモータでの結果である。細部については例24を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図47)
異なるSTAR要素での結果である。細部については例25を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し; 縦軸はd2EGFP信号を示す。
(図48)
他の染色質制御要素での結果である。細部については例26を参照。点は個々のデータ点を示す; 線は平均発現レベルを示す; 用いた構築物を横軸上で示し、及びグラフ上で図式的に描写し(黒三角は異なる試験された染色質制御要素を指し示す); 縦軸はd2EGFP信号を示す。
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Claims (40)
- DNA分子であって、i) 真核生物宿主細胞において機能的な選定可能マーカーポリペプチドについて、及びii) 興味あるポリペプチドについてのものをコードする多シストロンの転写ユニットを備え、興味あるポリペプチドが、翻訳惹起配列で選定可能なマーカーポリペプチドのものからは別のものを持つものであり、
興味あるポリペプチドについてのコード配列が、前記多シストロンの転写ユニットにおける選定可能なマーカーについてのコード配列からは下流にあり、
及び選定可能なマーカーポリペプチドについてコードする核酸配列が、選定可能なマーカーの翻訳効率を真核生物宿主細胞において減少させる変異を備えることを特徴とする、DNA分子。 - 選定可能なマーカーポリペプチドについてコードする核酸配列が選定可能なマーカーの翻訳惹起効率を真核生物宿主細胞において減少させる変異を備える、請求項1のDNA分子。
- 選定可能なマーカーの翻訳効率を減少させる変異が選定可能なマーカーポリペプチドの非-最適翻訳開始配列をもたらす、請求項2のDNA分子。
- 選定可能なマーカーポリペプチドについてのコード鎖において得られる翻訳開始配列が:
a) 翻訳惹起についての非-最適情況におけるATG開始コドン;
b) GTG開始コドン;
c) TTG開始コドン;
d) CTG開始コドン;
e) ATT開始コドン; 及び
f) ACG開始コドン
からなる群より選ばれる、請求項3のDNA分子。 - 選定可能なマーカーポリペプチドについてのコード鎖において得られる翻訳開始配列がGTG開始コドン又はTTG開始コドンを備える、請求項3のDNA分子。
- 選定可能なマーカーポリペプチドを暗号化する配列が、コード鎖次いで選定可能なマーカーポリペプチドの開始コドンに続き興味あるポリペプチドの開始コドンまでにおいてATG配列を持たない、先行請求項の何れか1項のDNA分子。
- 任意の配列のATGが、フレームにおいて存在し、及び野生種のマーカーポリペプチドについてコードする配列においてメチオニンについてコードするとき、バリン、スレオニン、イソロイシン又はロイシンについてコードするために変異される、先行請求項の何れか1項のDNA分子。
- 選定可能なマーカータンパク質が、選定剤の致死的又は生育-抑制的な効果に対する抵抗性を提供する、先行請求項の何れか1項のDNA分子。
- 前記選定剤が抗生物質である、請求項8のDNA分子。
- 前記選定剤が、ゼオシン、ピューロマイシン、ブラストサイジン、ハイグロマイシン、ネオマイシン、メトトレキサート、メチオニンスルホキシミン及びカナマイシンからなる群より選ばれる、請求項8又は9のDNA分子。
- 選定剤がゼオシンである、請求項10のDNA分子。
- 選定剤がブラストサイジンである、請求項10のDNA分子。
- 選定剤がピューロマイシンである、請求項10のDNA分子。
- 選定可能なマーカータンパク質がネオマイシン耐性遺伝子によって暗号化される、請求項8のDNA分子。
- 選定可能なマーカータンパク質がdhfr遺伝子によって暗号化される、請求項8のDNA分子。
- 選定可能なマーカーポリペプチドが更に、選定可能なマーカーポリペプチドの活性をその野生-種の対応物と比較して減少させる変異を備える、先行請求項の何れか1項のDNA分子。
- 選定可能なマーカーポリペプチドがゼオシン耐性ポリペプチドであり、そこで位置9でのプロリンを異なるアミノ酸に変化させる、請求項16のDNA分子。
- 興味あるポリペプチドのコード配列が最適な翻訳開始配列を備える、先行請求項の何れか1項のDNA分子。
- 発現カセットであって、先行請求項の何れか1項のDNA分子を備え、前記発現カセットが更に、プロモータで、前記多シストロンの発現ユニットの上流のもので、及び真核生物宿主細胞において多シストロンの発現ユニットの転写を惹起するのに機能的なものを備え、及び前記発現カセットが更に、多シストロンの発現ユニットの下流の転写終結配列を備える、発現カセット。
- さらに、少なくとも1の染色質制御要素で、マトリクス又は足場付着領域(MAR/SAR)、インスレータ配列、ユニバーサル染色質開口要素(a universal chromatin opening element)(UCOE)、及び抗-リプレッサ(STAR)配列からなる群より選ばれるものを備える、請求項19の発現カセット。
- 前記染色質制御要素が抗-リプレッサ配列である、請求項20の発現カセット。
- 前記抗-リプレッサ配列が:
a) 配列番号1から配列番号66までの任意のもの;
b) 配列番号1から配列番号66までの任意のものの断片で、前記断片が抗-リプレッサ活性を持つもの;
c) ヌクレオチド配列においてa)又はb)に対して少なくとも70%同一である配列で、前記配列が抗-リプレッサ活性を持つもの; 及び
d) a)からc)までの任意のものに対する相補物
からなる群より選ばれる、請求項21の発現カセット。 - 前記発現カセットが:
a) 配列番号66、
b) a)の断片で抗-リプレッサ活性を持つもの;
c) ヌクレオチド配列においてa)又はb)に対して少なくとも70%同一である配列で前記配列が抗-リプレッサ活性を持つもの、
の1を備え、
ここで、a)、b)又はc)が多シストロンの遺伝子の転写を駆動するプロモータの上流に位置する、請求項22の発現カセット。 - 前記多シストロンの遺伝子が、両側上で少なくとも1の抗-リプレッサ配列によって隣接される、請求項19〜23の何れか1項の発現カセット。
- 5’-抗-リプレッサ配列A-抗-リプレッサ配列B-プロモータ-多シストロンの遺伝子で機能的な選定可能マーカータンパク質及びその下流の興味あるポリペプチドを暗号化するもの-転写終結配列-抗-リプレッサ配列C-3’: を備え、
そこで、抗-リプレッサ配列A及びCが、同じか又は異なってよく、及び:
a) 配列番号1から配列番号65までの任意のもの;
b) a)の配列の任意のものの断片で、前記断片が抗-リプレッサ活性を持つもの;
c) ヌクレオチド配列においてa)又はb)に対して少なくとも70%同一である配列で前記配列が抗-リプレッサ活性を持つものからなる群より選ばれ、
及びそこで、抗-リプレッサ配列Bが:
i) 配列番号66、
ii) i)の断片で抗-リプレッサ活性を持つもの; 及び
iii) ヌクレオチド配列においてi)又はii)に対して少なくとも70%同一である配列で前記配列が抗-リプレッサ活性を持つものからなる群より選ばれる、請求項24の発現カセット。 - 抗-リプレッサ配列A及びCが:
a) 配列番号7;
b) a)の配列のものの断片で、前記断片が抗-リプレッサ活性を持つもの; 及び
c) ヌクレオチド配列においてa)又はb)に対して少なくとも70%同一である配列で前記配列が抗-リプレッサ活性を持つものから選ばれる、請求項25の発現カセット。 - 興味あるポリペプチドが多量体タンパク質の部分である、請求項19〜26の何れか1項の発現カセット。
- 興味あるポリペプチドが免疫グロブリンの軽鎖又は免疫グロブリンの重鎖である、請求項27の発現カセット。
- さらに:
a) 転写休止(TRAP)配列で、前記プロモータの上流の、及び5’から3’への方向にあるもの; 又は
b) TRAP配列で、前記転写終結配列の下流の、及び3’から5’への配向にあるもの; 又は
c) a)及びb)の双方;
を備え;
そこで、TRAP配列が、転写ユニット中に配置されるとき、TRAPの3’側上に存在する核酸において、TRAPの5’側上での核酸において観察される転写のレベルに比較するときに減少したレベルの転写をもたらす配列である、請求項19〜28の何れか1項の発現カセット。 - 前記TRAPが配列番号142である、請求項29の発現カセット。
- 機能的な選定可能マーカーポリペプチドを暗号化する配列を備えるDNA分子であって、前記DNA分子が:
i) 非-最適翻訳開始配列それに次ぐその他の機能的な選定可能マーカーコード配列を持ち、及び
ii) 非-最適開始コドンの下流の及び停止コドンまでの選定可能なマーカーポリペプチドを規定する配列のコード鎖において、ATG配列を欠くことを特徴とする、DNA分子。 - 宿主細胞であって、先行請求項の何れか1項に従うDNA分子又は発現カセットを備える、宿主細胞。
- 真核生物宿主細胞である、請求項32の宿主細胞。
- 哺乳類宿主細胞である、請求項33の宿主細胞。
- チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞である、請求項34の宿主細胞。
- 興味あるポリペプチドを発現する宿主細胞を生じさせるための方法であって、次の工程:
a) 複数の前駆細胞中に請求項1〜18の何れか1項のDNA分子又は請求項19〜30の何れか1項の発現カセットを導入する工程、及び
b) 生じる細胞を選定可能なマーカーポリペプチドの発現について選定される条件下に培養する工程、及び
c) 興味あるポリペプチドを産生する少なくとも1の宿主細胞を選定する工程
を備える、方法。 - 興味あるポリペプチドを生産するための方法であって、宿主細胞を培養する工程で、前記宿主細胞が請求項19〜30の何れか1項の発現カセットを備える工程、及び興味あるポリペプチドを発現カセットから発現させる工程を備える、方法。
- さらに、興味あるポリペプチドを分離する工程を備える、請求項37の方法。
- RNA分子であって、請求項1〜31の何れか1項に従うDNA分子の転写生成物の配列を持つ、RNA分子。
- 選定可能なマーカーポリペプチドであって、請求項31のDNA分子によって暗号化され、そこで、選定可能なマーカーポリペプチドが、ゼオシン、ピューロマイシン、ブラストサイジン、ハイグロマイシン、ネオマイシン、メトトレキサート、メチオニンスルホキシミン、及びカナマイシンからなる群より選ばれる選定剤の致死的又は生育-抑制的な効果に対する抵抗性を、
前記選定可能なマーカーポリペプチドが、第1のアミノ酸(配列番号111)としてメチオニンを持つブラストサイジン耐性タンパク質でないことを条件に、
提供する、ポリペプチド。
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