JP2009060850A - Method for converting antibody gene variation form of b cell - Google Patents

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齊 大森
Naoki Kanayama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a B cell-derived cell having an increased frequency of point mutation of a gene encoding an antibody, and a method for selecting and producing a gene having a desired specificity from an antibody library by increasing the frequency of the point mutation of a gene encoding an antibody in a B cell-derived cell being an antibody-forming cell and forming the antibody library having various specificities. <P>SOLUTION: The cell is a B cell-derived cell in which only one of two alleles of XRCC3 gene is inactivated, and has an increased frequency of transfer of point mutation to an antibody gene in comparison with a cell having both XRCC3 genes. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、B細胞の抗体遺伝子変異様式を転換させ、点突然変異を有する抗体を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an antibody having a point mutation by converting the antibody gene mutation mode of B cells.

生体内では抗原による免疫後、産生される抗体の親和性が経時的に向上し、効率よく高親和性抗体が生み出される。この過程は親和性成熟と呼ばれている。親和性成熟は、抗原刺激されたB細胞の抗体遺伝子可変部に起こる高頻度突然変異により多様化したB細胞集団の中から、高親和性を獲得した変異B細胞が厳密に選択されて生存し、他の不要な細胞は死滅することにより進行する(図1)。この巧妙な仕組みは、一つの理想的な分子進化システムとみなすことができる。この原理により、生体への反復免疫により高特異性抗体を取得することができるが、この方法による抗体の取得には時間と労力を必要とする。   In vivo, after immunization with an antigen, the affinity of the produced antibody improves with time, and a high-affinity antibody is efficiently produced. This process is called affinity maturation. In affinity maturation, mutant B cells that have acquired high affinity are strictly selected from the B cell population diversified by high frequency mutations that occur in the antibody gene variable region of antigen-stimulated B cells, and survive. Other unwanted cells progress by dying (FIG. 1). This clever mechanism can be regarded as an ideal molecular evolution system. According to this principle, a highly specific antibody can be obtained by repeated immunization to a living body, but obtaining an antibody by this method requires time and labor.

図1に示すような生体内での抗体産生の過程を、in vitroの培養細胞系で再現できれば、迅速かつ効率的な抗体創製システムを構築することができる。この目的に使用できる高頻度変異機能を保持したB細胞株としては、ヒト、マウス、ニワトリ由来のB細胞株がいくつか知られているが、ニワトリB細胞株DT40は、以下のような優れた特性を有する。
1)培養中に自発的に抗体遺伝子に変異を導入し、多様な抗体ライブラリーを形成できる。
2)細胞表面にIgM抗体を膜結合型として発現し、また分泌している。
3)増殖速度が通常の動物細胞より2〜3倍速く培養が容易である。
4)動物細胞としては例外的に、外来遺伝子との相同組換え頻度が高いため、遺伝子ノックアウトなどの部位特異的遺伝子操作が容易に行える。
If the process of antibody production in vivo as shown in FIG. 1 can be reproduced by an in vitro cultured cell system, a rapid and efficient antibody creation system can be constructed. Several B cell lines derived from humans, mice, and chickens are known as B cell lines having a high frequency mutation function that can be used for this purpose. The chicken B cell line DT40 has the following excellent characteristics: Has characteristics.
1) A variety of antibody libraries can be formed by spontaneously introducing mutations into antibody genes during culture.
2) IgM antibody is expressed as a membrane-bound type and secreted on the cell surface.
3) The growth rate is 2-3 times faster than normal animal cells and easy to culture.
4) Exceptionally for animal cells, since the frequency of homologous recombination with a foreign gene is high, site-specific gene manipulation such as gene knockout can be easily performed.

DT40細胞における抗体遺伝子の変異は主として遺伝子変換という機構で行われる。これは抗体可変部(V)遺伝子に、上流に配置された多くの偽V遺伝子の部分配列が遺伝子変換によって取り込まれることによって進行する(図2)。一塩基の置換による点突然変異も起こるが低頻度である。培養細胞の集団中には、これにより様々な特異性を持つ抗体ライブラリーが形成される。   Mutations in antibody genes in DT40 cells are mainly performed by a mechanism called gene conversion. This proceeds by incorporating a large number of pseudo V gene partial sequences arranged upstream into the antibody variable region (V) gene by gene conversion (FIG. 2). Point mutations due to single base substitutions occur but are infrequent. Thus, an antibody library having various specificities is formed in the cultured cell population.

したがって培養したDT40細胞の集団から、目的抗原に結合する抗体を産生する細胞を単離することにより、必要な抗体を迅速かつ効率的に取得することができると考えられる(図3)。   Therefore, it is considered that necessary antibodies can be rapidly and efficiently obtained by isolating cells that produce antibodies that bind to the target antigen from the cultured population of DT40 cells (FIG. 3).

このような着想に基づき、本発明者は先に機能改変したDT40株DT40-SWを用いるin vitro抗体作成法を開発した(特許文献1を参照)。この技術のもう一つの重要な特徴は、目的抗体を産生する細胞を選択できた場合、図3に示すように再度その細胞クローンに変異を導入して多様化させ、選択を繰り返すことにより、更に高親和性の抗体へ進化させること(親和性成熟)が行える点にある。この親和性成熟を効率よく進行させるためには、次に述べるように更なる細胞の遺伝子レベルでの改変が必要である。   Based on such an idea, the present inventor has developed an in vitro antibody production method using the DT40 strain DT40-SW whose function has been modified previously (see Patent Document 1). Another important feature of this technique is that when a cell producing the target antibody can be selected, mutations are introduced again into the cell clone as shown in FIG. It can be evolved into an antibody with high affinity (affinity maturation). In order to allow this affinity maturation to proceed efficiently, it is necessary to further modify the cell at the gene level as described below.

一方、遺伝子変換型変異が優勢であるDT40細胞において、変異様式を遺伝子変換型から点突然変異型に転換させる方法については既に報告があり、DNAの損傷を修復するのに関与する因子XRCC2、XRCC3を欠損させることにより実現できることが知られていた(非特許文献1及び2を参照)。   On the other hand, in DT40 cells where gene conversion mutations predominate, there has already been reported a method for converting the mutation mode from gene conversion type to point mutation type, and factors XRCC2 and XRCC3 involved in repairing DNA damage are reported. It has been known that this can be realized by deleting (see Non-Patent Documents 1 and 2).

特開2006-109711号公報JP 2006-109711 A Sale, J. E. et al. Nature 412, 921-926(2001)Sale, J. E. et al. Nature 412, 921-926 (2001) Arakawa, H. et al., PLOS Biol. 2, 967-974 (2004)Arakawa, H. et al., PLOS Biol. 2, 967-974 (2004)

本発明は、抗体をコードする遺伝子の点突然変異の頻度が上昇したB細胞由来の細胞の提供、及び抗体産生細胞であるB細胞由来の細胞において、抗体をコードする遺伝子の点突然変異の頻度を上昇させ、様々な特異性を有する抗体ライブラリーを形成させ、その中から所望の特異性を有する抗体を選択し製造する方法の提供を目的とする。   The present invention provides a cell derived from a B cell in which the frequency of point mutation of a gene encoding an antibody is increased, and the frequency of point mutation of a gene encoding an antibody in a cell derived from a B cell that is an antibody producing cell. It is an object of the present invention to provide a method for forming an antibody library having various specificities, selecting and producing an antibody having a desired specificity from among them.

上記の親和性成熟を効率よく行うためには、変異による抗体ライブラリーの多様化が目的に適した形で進行することが重要である。図4(左)に示すように、DT40細胞においては、数十塩基程度の配列が一度に置き換わる遺伝子変換が変異様式として優位であり、これはニワトリ体内でB細胞の抗体多様性を生み出す機構と同じであるので、初期の抗体ライブラリーの拡大には有利であると言える。しかし、ニワトリ体内では、免疫後に高親和性抗体を生み出す親和性成熟の過程では、遺伝子変換と共に点突然変異の頻度が高まることが知られており、この変異様式が高親和性抗体を作るのに適していると考えられる。何故なら、一塩基置換である点突然変異では、元の特異性からより小さな偏移幅で抗原特異性が変化することが期待できるので、抗原特異性のより精密な改変が可能と考えられるからである(図4右)。   In order to efficiently perform the affinity maturation described above, it is important that diversification of antibody libraries by mutation proceeds in a form suitable for the purpose. As shown in FIG. 4 (left), in DT40 cells, gene conversion in which sequences of several tens of bases are replaced at a time is dominant as a mutation mode, and this is a mechanism that generates antibody diversity of B cells in chickens. Since it is the same, it can be said that it is advantageous for expansion of the initial antibody library. However, in chickens, it is known that the frequency of point mutations increases with gene conversion in the process of affinity maturation, which produces high-affinity antibodies after immunization, and this mutation pattern creates high-affinity antibodies. It is considered suitable. This is because a point mutation that is a single base substitution can be expected to change the antigen specificity with a smaller deviation from the original specificity, so it is considered possible to make a more precise modification of the antigen specificity. (Right side of FIG. 4).

そこで、抗体探索のためのライブラリー形成時には遺伝子変換型で変異が進行し、その中から目的抗体産生クローンが選択できた後には、点突然変異の頻度を上昇させるようにDT40を改変することが有効である。本発明者は、この問題を克服するための以下の検討を行い、有効な解決法を見いだした。   Therefore, when a library for antibody search is formed, mutations proceed in a gene-converted form, and after the target antibody-producing clone has been selected, DT40 can be modified to increase the frequency of point mutations. It is valid. The present inventor conducted the following study to overcome this problem and found an effective solution.

本来、遺伝子変換型変異が優勢であるDT40細胞において、変異様式を遺伝子変換型から点突然変異型に転換させる方法については既に報告があり、DNAの損傷を修復するのに関与する因子XRCC2、XRCC3を欠損させることにより実現できることが知られている(図4右)(Sale, J. E. et al. Nature 412, 921-926(2001); Arakawa, H. et al., PLOS Biol. 2, 967-974 (2004))。   In DT40 cells where gene conversion mutations are dominant, there are already reports on how to change the mutation mode from gene conversion type to point mutation type, and factors involved in repairing DNA damage XRCC2 and XRCC3 (Sale, JE et al. Nature 412, 921-926 (2001); Arakawa, H. et al., PLOS Biol. 2, 967-974) (2004)).

しかし、これらの遺伝子を完全に欠損させると、1)細胞の増殖速度が低下する、2)点突然変異により効率に非機能的遺伝子が生じるため抗体を産生しない細胞が多く生じる、3)DT40の最大の長所である相同組換えが行えなくなり、遺伝子操作が困難となる、という問題が発生する。本発明者は、この問題を克服するために種々検討を重ねた結果、驚くべきことにXRCC3欠損細胞を作製する中間段階でできるXRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみを欠損させたヘテロノックアウト細胞、XRCC3(+/-)株が、上にあげた3つの問題点を克服するのに有用であることを見いだした。しかも、対立遺伝子の一方のみを破壊すればよいので、実験操作上極めて容易である。したがってこの方法はDT40を用いる抗体作製システムの性能向上に極めて有用である。   However, if these genes are completely deficient, 1) the cell growth rate is reduced, 2) non-functional genes are efficiently generated by point mutations, and many cells that do not produce antibodies are generated. 3) DT40 A problem arises that homologous recombination, which is the greatest advantage, cannot be performed and genetic manipulation becomes difficult. As a result of various studies to overcome this problem, the present inventor has surprisingly found that a hetero knockout cell in which only one of the two alleles of the XRCC3 gene is deleted in the intermediate stage of producing the XRCC3 deficient cell. The XRCC3 (+/-) strain was found to be useful in overcoming the above three problems. In addition, since only one of the alleles needs to be destroyed, it is extremely easy to perform an experiment. Therefore, this method is extremely useful for improving the performance of an antibody production system using DT40.

すなわち、本発明の態様は以下のとおりである。
[1] XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみが不活性化されたB細胞由来の細胞であって、抗体遺伝子への点突然変異の頻度が両方のXRCC3遺伝子を有する細胞に比べ上昇した細胞。
[2] XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方の第6エキソンが不活性化された[1]の細胞。
[3] XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみの不活性化が相同組換えにより行われる[1]又は[2]の細胞。
[4] B細胞由来の細胞がニワトリB細胞株DT40又はその変異株である、[1]〜[3]のいずれかの細胞。
[5] ニワトリB細胞株DT40の変異株が、
細胞外刺激により外因性Creリコンビナーゼ遺伝子の発現が誘導され、発現されたCreリコンビナーゼにより外因性AID(activation induced cytidine deaminase)遺伝子の向きを反転させることにより、AID発現を誘導すること及び停止させることが可能な変異株であって、以下の特徴:
1)内因性のAID遺伝子が機能的に破壊されており、内因性AID遺伝子発現によるAIDタンパク質は産生されないこと、
2)互いに逆方向の2つのloxP配列で挟まれた外因性のAID遺伝子、及び該2つのloxP配列で挟まれた領域の上流側に存在する該動物細胞で機能し得るプロモーターを有し、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して順方向に配置されている場合には、該プロモーターによるAID遺伝子の発現が可能であり、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して逆方向に配置されている場合には、AID遺伝子の発現は停止すること、及び
3)Creリコンビナーゼ遺伝子が、細胞外刺激によりCreリコンビナーゼ活性化が可能な形で導入されており、Creリコンビナーゼ活性化により、上記外因性AID遺伝子を含む2つのloxP配列に挟まれた領域の方向が反転すること、
を有する変異株であり、細胞外刺激によりAID遺伝子の発現が停止し、変異機能が停止する変異株である、[4]の細胞。
[6] 外来性の抗体をコードする遺伝子が導入された[1]〜[5]のいずれかの細胞。
[7] 所望の特性を有する抗体を産生する抗体産生細胞を選択する方法であって、
(i) [1]〜[6]のいずれかの細胞を調製する工程、
(ii) 該細胞を一定期間培養する工程、
(iii) 該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、並びに
(iv) 所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、を含む方法。
[8] 所望の特性を有する抗体を製造する方法であって、
(i) [1]〜[6]のいずれかの細胞を調製する工程、
(ii) 該細胞を一定期間培養する工程、
(iii) 該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、
(iv) 所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、並びに
(v) 選択した所望の変異を有する細胞を培養して、抗体を生産する工程、を含む方法。
That is, the aspects of the present invention are as follows.
[1] Cells derived from B cells in which only one of the two alleles of the XRCC3 gene is inactivated, and the frequency of point mutations to the antibody gene is increased compared to cells having both XRCC3 genes .
[2] The cell according to [1], wherein the sixth exon of one of the two alleles of the XRCC3 gene is inactivated.
[3] The cell according to [1] or [2], wherein inactivation of only one of the two alleles of the XRCC3 gene is performed by homologous recombination.
[4] The cell according to any one of [1] to [3], wherein the B cell-derived cell is a chicken B cell line DT40 or a mutant thereof.
[5] A variant of chicken B cell line DT40 is
Expression of exogenous Cre recombinase gene is induced by extracellular stimulation, and by inducing and stopping AID expression by reversing the direction of exogenous AID (activation induced cytidine deaminase) gene by expressed Cre recombinase Possible variants with the following characteristics:
1) The endogenous AID gene is functionally disrupted, and no AID protein is produced by endogenous AID gene expression.
2) having an exogenous AID gene sandwiched between two loxP sequences in opposite directions, and a promoter capable of functioning in the animal cell existing upstream of the region sandwiched between the two loxP sequences, When the AID gene is placed in the forward direction with respect to the promoter, the AID gene can be expressed by the promoter, and when the AID gene is placed in the reverse direction with respect to the promoter 3) The Cre recombinase gene has been introduced in a form capable of activating Cre recombinase by extracellular stimulation, and the above-mentioned exogenous AID gene is contained by activating Cre recombinase 2 The direction of the region between the two loxP arrays is reversed,
[4] The cell according to [4], wherein the AID gene expression is stopped by extracellular stimulation and the mutation function is stopped.
[6] The cell according to any one of [1] to [5], into which a gene encoding a foreign antibody has been introduced.
[7] A method for selecting an antibody-producing cell that produces an antibody having desired characteristics,
(i) a step of preparing a cell according to any one of [1] to [6],
(ii) culturing the cell for a certain period of time;
(iii) isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation; and
(iv) selecting a cell producing an antibody having a desired mutation.
[8] A method for producing an antibody having desired characteristics,
(i) a step of preparing a cell according to any one of [1] to [6],
(ii) culturing the cell for a certain period of time;
(iii) isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation;
(iv) selecting a cell producing an antibody having the desired mutation, and
(v) culturing cells having the selected desired mutation to produce antibodies.

本発明は、ニワトリB細胞由来のDT40細胞を用いる抗体作製システムであり、高親和性の抗体をより効率よく取得することを可能にする。また、本発明の抗体により、既存の抗体もXRCC3(+/-)変異株中で更に高性能な抗体に改良することが可能となる。特に、本発明の細胞を用いることにより、癌などの難治性疾患の治療に役立つ抗体の取得がより容易になる。   The present invention is an antibody production system using DT40 cells derived from chicken B cells, and makes it possible to obtain a high affinity antibody more efficiently. In addition, the antibody of the present invention makes it possible to improve an existing antibody to a higher performance antibody in the XRCC3 (+/−) mutant. In particular, the use of the cells of the present invention makes it easier to obtain antibodies useful for the treatment of intractable diseases such as cancer.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明において用いるB細胞由来の細胞は、抗体を産生し得る限り、由来動物種、細胞株種は限定されない。ヒト、マウス、ヒツジ、ラット、ウサギ、ニワトリなどのB細胞若しくはその細胞株又はそれらの変異株を用いることができ、好ましくはニワトリB細胞由来のDT40細胞株を用いる。DT40細胞株は、Bリンパ腫由来の細胞であり、第2染色体がトリソミーという特徴をもつ(Baba, T.W., Giroir, B.P. and Humphries, E.H.:Virology 144 : 139-151,1985)。DT40株としては、野生型DT40株又は本発明者らが独自に樹立したDT40-SW株(変異機能を司る遺伝子AIDの発現を可逆的にスイッチすることにより、その抗体変異機能をON/OFF制御できる変異株(詳細はKanayama, N., Todo, K., Reth, M., Ohmori, H. Biochem. Biophys. Res. Commn. 327:70-75 (2005)及び特開2006-109711号公報に記載されている))を用いることができる。   As long as the cell derived from B cell used in this invention can produce an antibody, origin animal species and cell strain species are not limited. B cells such as humans, mice, sheep, rats, rabbits and chickens, or cell lines thereof, or mutants thereof can be used, and a DT40 cell line derived from chicken B cells is preferably used. The DT40 cell line is a cell derived from B lymphoma, and the second chromosome is characterized by trisomy (Baba, T.W., Giroir, B.P. and Humphries, E.H .: Virology 144: 139-151,1985). The DT40 strain is a wild-type DT40 strain or the DT40-SW strain originally established by the present inventors (by reversibly switching the expression of the gene AID that controls the mutation function, the antibody mutation function is ON / OFF controlled. Mutants (for details, see Kanayama, N., Todo, K., Reth, M., Ohmori, H. Biochem. Biophys. Res. Commn. 327: 70-75 (2005) and JP-A-2006-109711). Described)).

XRCC3(X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 3)は、染色体の安定性維持とDNA損傷の修復に関与する遺伝子であり、細胞の相同組換えに関与する。ニワトリXRCC3遺伝子は、8個のエキソンを有する。ニワトリXRCC3遺伝子の塩基配列を配列番号1に示す。配列番号1中、8個のエキソンの位置は以下のとおりである。エキソン1: 1-215、エキソン2: 216-284、エキソン3: 285-422、エキソン4: 423-635、エキソン5: 636-790、エキソン6: 791-1003、エキソン7: 1004-1050、エキソン8: 1051-1935。   XRCC3 (X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 3) is a gene involved in maintaining chromosome stability and repairing DNA damage, and is involved in homologous recombination of cells. The chicken XRCC3 gene has 8 exons. The base sequence of the chicken XRCC3 gene is shown in SEQ ID NO: 1. In SEQ ID NO: 1, the positions of 8 exons are as follows. Exon 1: 1-215, Exon 2: 216-284, Exon 3: 285-422, Exon 4: 423-635, Exon 5: 636-790, Exon 6: 791-1003, Exon 7: 1004-1050, Exon 8: 1051-1935.

本発明の細胞は、細胞の相同染色体のそれぞれに存在する2つのXRCC3対立遺伝子のうち、片方のみが不活性化されている。本発明の細胞は遺伝子型XRCC3(+/-)で表される。ここで、遺伝子の不活性化とは、遺伝子の塩基配列に部分的に欠失、置換、挿入、付加等が生じ遺伝子の発現が抑制されていることをいう。「遺伝子の発現を抑制」とは、遺伝子自体は発現するが、正常な機能を有する蛋白質をコードする遺伝子が発現されない場合も含まれる。「遺伝子が不活性化されている」ことを「遺伝子が破壊されている」、「遺伝子が欠損している」、「遺伝子がノックアウトされている」ということもある。また、遺伝子の不活性化は、遺伝子の発現が完全に抑制されている場合だけでなく、部分的に抑制されている場合も含まれる。本発明において、対立遺伝子の一方のみを不活性化するため、XRCC3遺伝子をヘテロでノックアウトするということがあり、得られた細胞をヘテロノックアウト細胞と呼ぶことがある。   In the cell of the present invention, only one of the two XRCC3 alleles present in each of the cell's homologous chromosomes is inactivated. The cells of the present invention are represented by the genotype XRCC3 (+/−). Here, gene inactivation means that partial deletion, substitution, insertion, addition, or the like has occurred in the base sequence of the gene, resulting in suppression of gene expression. “Suppressing the expression of a gene” includes a case where a gene encoding a protein having a normal function is not expressed although the gene itself is expressed. “A gene is inactivated” may be “a gene is destroyed”, “a gene is deficient”, or “a gene is knocked out”. In addition, gene inactivation includes not only the case where gene expression is completely suppressed, but also the case where it is partially suppressed. In the present invention, in order to inactivate only one of the alleles, the XRCC3 gene is sometimes knocked out heterogeneously, and the resulting cells are sometimes referred to as heteroknockout cells.

遺伝子の不活性化は、例えば、相同組換えにより行うことができる。相同組換えは、染色体上の遺伝子と外来DNAとの間で相同的遺伝子組換えを行い、目的の遺伝子を改変する方法をいう。相同組換えにおいては、タンパク質をコードする配列を分断する目的で、その遺伝子のエキソンに別のDNA配列を挿入する。相同組換えは、ジーンターゲティングベクターを用いて行う。相同組換え後、ジーンターゲティングベクターを持つ細胞を同定するために、目的の遺伝子を分断する配列には選択マーカー遺伝子を用いる。選択マーカー遺伝子としては、Blasticidin耐性遺伝子などの抗生物質耐性遺伝子、GFPなどの蛍光タンパク質遺伝子、色素タンパク質遺伝子等を用いることができる。   Gene inactivation can be performed, for example, by homologous recombination. Homologous recombination refers to a method of modifying a target gene by carrying out homologous genetic recombination between a gene on a chromosome and foreign DNA. In homologous recombination, another DNA sequence is inserted into an exon of the gene for the purpose of disrupting the sequence encoding the protein. Homologous recombination is performed using a gene targeting vector. After homologous recombination, a selectable marker gene is used as a sequence that disrupts the target gene in order to identify cells having a gene targeting vector. As a selectable marker gene, an antibiotic resistance gene such as a Blasticidin resistance gene, a fluorescent protein gene such as GFP, a chromoprotein gene, or the like can be used.

本発明においては、ニワトリXRCC3遺伝子の8個のエキソンのうち、いずれのエキソンを分断してもよい。また、複数のエキソンを分断してもよい。好ましくは第6エキソンを分断する。   In the present invention, any of the 8 exons of the chicken XRCC3 gene may be disrupted. A plurality of exons may be divided. Preferably, the sixth exon is split.

ターゲッティングベクターは、ニワトリXRCC3遺伝子の配列情報に基づいて設計し、山村研一ら編 トランスジェニック動物 共立出版株式会社 1997年3月1日、相沢慎一 ジーンターゲティング ES細胞を用いた変異マウスの作製 バイオマニュアルシリーズ8 羊土社 1995、Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo, Cold Spring Hoarbor Laboratory Press (1944)、Joyner, A.L., Gene Targeting, A Practical Approach Series, IRL Press (1993)、松村正實ら編 実験医学別冊 新遺伝子工学ハンドブック(改定第3版) 羊土社 1999 等に記載の方法に従って作製することができる。ターゲティングベクターは挿入型及び置換型のどちらを用いてもよい。また、Cre-lox系を用いたターゲティングにより組換えを起こさせることもできる。Cre-lox系を用いたターゲティングは、例えば特表平11-503015号公報に記載の方法に従って行うことができる。相同組換えを起こした相同組換え体の選別方法としては、ポジティブ選択、プロモーター選択、ネガティブ選択、ポリA選択等の公知の選択方法を用いればよい。相同組換えを起こした細胞は、PCR法、サザンブロッティング法等の公知の方法で同定することができる。   The targeting vector is designed based on the sequence information of the chicken XRCC3 gene. Kenichi Yamamura et al. Transgenic Animals Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. Shinichi Aizawa, Generating Mutant Mouse Using Gene Targeting ES Cell Bio Manual Series March 1, 1997 8 Yodosha 1995, Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo, Cold Spring Hoarbor Laboratory Press (1944), Joyner, AL, Gene Targeting, A Practical Approach Series, IRL Press (1993), Masamura Matsumura et al. It can be prepared according to the method described in New Genetic Engineering Handbook (Revised 3rd Edition) Yodosha 1999 etc. The targeting vector may be either an insertion type or a substitution type. Furthermore, recombination can be caused by targeting using the Cre-lox system. Targeting using the Cre-lox system can be performed, for example, according to the method described in JP-T-11-503015. As a method for selecting a homologous recombinant having undergone homologous recombination, a known selection method such as positive selection, promoter selection, negative selection, poly A selection may be used. Cells that have undergone homologous recombination can be identified by a known method such as PCR or Southern blotting.

上記の方法で得られたB細胞由来の細胞のXRCC3(+/-)変異株は、抗体遺伝子の点突然変異が高頻度で起こる。また、本発明の細胞XRCC3(+/-)においては、野生型細胞XRCC3(+/+)において高頻度で生じる遺伝子変換も生じる。一方、2つのXRCC3対立遺伝子の両方を不活性化した細胞XRCC3(-/-)では、遺伝子変換の頻度は著しく低下する。従って、本発明の細胞は遺伝子変換と点突然変異の両方が生じやすく、多様な変異抗体を得ることができる。また、本発明の細胞XRCC3(+/-)の増殖速度は、野生型に対して若干低下するが、問題が生じるほどの低下は認められず、細胞密度は野生型と同様である。一方、2つのXRCC3対立遺伝子の両方を不活性化した細胞XRCC3(-/-)では、増殖速度及び細胞密度が野生型細胞XRCC(+/+)に比べ著しく低下する。さらに、XRCC3(-/-)では、抗体を産生できない株が高頻度で出現するのに対して、XRCC3(+/-)では抗体を産生できない株の出現率は低い。   In the XRCC3 (+/−) mutant of B cell-derived cells obtained by the above method, point mutations of antibody genes occur frequently. In addition, in the cell XRCC3 (+/−) of the present invention, gene conversion that occurs frequently in the wild type cell XRCC3 (+ / +) also occurs. On the other hand, in the cell XRCC3 (− / −) in which both of the two XRCC3 alleles are inactivated, the frequency of gene conversion is significantly reduced. Accordingly, the cells of the present invention are susceptible to both gene conversion and point mutation, and various mutant antibodies can be obtained. In addition, the growth rate of the cell XRCC3 (+/−) of the present invention is slightly lower than that of the wild type, but is not so low as to cause a problem, and the cell density is the same as that of the wild type. On the other hand, in the cell XRCC3 (− / −) in which both of the two XRCC3 alleles are inactivated, the proliferation rate and the cell density are remarkably reduced as compared to the wild type cell XRCC (+ / +). Furthermore, in XRCC3 (− / −), strains that cannot produce antibodies frequently appear, whereas in XRCC3 (+/−), the incidence of strains that cannot produce antibodies is low.

本発明の細胞XRCC(+/-)の継代培養を続けることにより、抗体遺伝子に種々の点突然変異を有する細胞集団を得ることができる。すなわち、細胞集団中に様々な特性を有する抗体ライブラリーが形成される。この細胞集団の中から所望の特性を有する抗体を選択すればよい。B細胞は表面に抗体が発現され、又は抗体を細胞外に分泌するため、細胞表面の抗体又は分泌された抗体の特性を調べて所望の抗体を選択することができる。細胞表面の抗体を選択し単離するためには、例えば抗原を固相化した磁気ビーズを用いればよい。すなわち、磁気ビーズに抗原を吸着により固相化させ、該抗原固相化磁気ビーズと細胞集団を混合し、所望の抗体を産生する細胞を磁気ビーズに結合させ、磁気を用いて磁気ビーズを回収することにより、所望の抗体を産生する細胞を回収・単離することができる。一方、培養液中に分泌された抗体は、ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)等により検出することができる。   By continuing subculture of the cell XRCC (+/−) of the present invention, cell populations having various point mutations in the antibody gene can be obtained. That is, an antibody library having various characteristics is formed in the cell population. An antibody having desired characteristics may be selected from this cell population. Since B cells express an antibody on the surface or secrete an antibody outside the cell, a desired antibody can be selected by examining the characteristics of the cell surface antibody or the secreted antibody. In order to select and isolate the antibody on the cell surface, for example, magnetic beads on which an antigen is immobilized may be used. In other words, the antigen is immobilized on the magnetic beads by adsorption, the antigen-immobilized magnetic beads and the cell population are mixed, the cells producing the desired antibody are bound to the magnetic beads, and the magnetic beads are collected using magnetism. By doing so, cells that produce the desired antibody can be recovered and isolated. On the other hand, the antibody secreted into the culture solution can be detected by ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) or the like.

目的の抗原に結合し得る抗体を産生する細胞を単離し、さらに培養を行い変異を生じさせ、その中からより優れた特性を有する抗体を産生する細胞を選択するという操作を繰り返すことにより、さらに優れた特性を有する抗体を得ることができる。ここで、抗体の特性とは、目的の抗原に対する特異性、結合力の他、至適温度、至適pH、ADCC(antibody-dependent cellular cytotoxicity)、CDC(complement-dependent cytotoxicity)等の細胞傷害活性等を含む。特異性、結合力は、抗体の相補性決定領域(CDR)等の可変領域に変異が生じることにより改善される。また、特異性についても単に目的の抗原に対する特異性が向上した抗体を得るだけではなく、従来の動物に免疫する方法では作製が困難であった動物種間でアミノ酸配列が保存されたタンパク質に対しても特異性の高い抗体を得ることができる。   By isolating cells that produce antibodies that can bind to the antigen of interest, further culturing them to cause mutation, and selecting cells that produce antibodies with superior characteristics from among them, it is further possible to further An antibody having excellent characteristics can be obtained. Here, the characteristics of the antibody include specificity to the target antigen and binding force, as well as cytotoxic activity such as optimal temperature, optimal pH, ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity), CDC (complement-dependent cytotoxicity), etc. Etc. Specificity and binding power are improved by the occurrence of mutations in variable regions such as antibody complementarity determining regions (CDRs). In addition to obtaining antibodies with improved specificity for the target antigen, it is also difficult to produce proteins with conserved amino acid sequences between species that were difficult to produce using conventional methods of immunizing animals. However, highly specific antibodies can be obtained.

本発明は、本発明の細胞を用いて所望の変異を有する抗体及び種々の変異を有する抗体ライブラリーを製造する方法を包含する。   The present invention includes a method for producing an antibody having a desired mutation and an antibody library having various mutations using the cells of the present invention.

変異を有する抗体を製造する方法は、
B細胞の2つのXRCC3対立遺伝子の片方のみを不活性化されたB細胞を調製する工程、
該細胞を一定期間培養する工程、
該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、
所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、並びに
選択した所望の変異を有する細胞を培養して、抗体を生産する工程、を含む。
A method for producing an antibody having a mutation includes:
Preparing a B cell inactivated in only one of the two XRCC3 alleles of the B cell;
Culturing the cells for a period of time;
Isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation;
Selecting a cell that produces an antibody having the desired mutation, and culturing the selected cell having the desired mutation to produce an antibody.

さらに、本発明の細胞を用いて既存の抗体に変異を起こさせ、より優れた特性を有する抗体を得ることができる。すなわち、本発明のXRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみが不活性化された細胞に既存の外来性の抗体をコードする遺伝子を発現可能な形態で導入し、該細胞のゲノムに組込み、該抗体遺伝子に変異を起こさせればよい。この場合、抗体は完全な抗体分子である必要はなく、抗原に結合するために必要な可変領域を含む抗体フラグメントを産生し得る細胞でもよく、またキメラ抗体またはヒト化抗体等、非天然型の抗原に結合し得る分子およびそのフラグメントを産生し得る細胞でもよい。   Furthermore, the antibody of the present invention can be mutated by using the cell of the present invention to obtain an antibody having more excellent characteristics. That is, a gene encoding an existing foreign antibody is introduced into a cell in which only one of the two alleles of the XRCC3 gene of the present invention is inactivated, integrated into the genome of the cell, What is necessary is just to make a mutation in an antibody gene. In this case, the antibody need not be a complete antibody molecule, it may be a cell capable of producing an antibody fragment containing the variable region necessary for binding to the antigen, and may be a non-natural type such as a chimeric antibody or a humanized antibody. It may be a cell capable of producing molecules capable of binding to antigen and fragments thereof.

本発明の方法に、本発明者らのKanayama, N., Todo, K.,Reth, M., Ohmori, H. Biochem. Biophys. Res. Commn. 327:70-75(2005)及び特開平2006-109711号公報に記載した、抗体遺伝子の変異機能を可逆的にON/OFF制御する方法を組み合わせるとDT40細胞を用いる培養系による革新的抗体作製技術が確立できる。本発明者らが開発した上記方法において用いられるDT40-SW細胞では、抗体遺伝子の変異を司るactivation-inducedcytidine deaminase(AID)遺伝子の発現を、外部から与えるエストロゲン誘導体等の刺激により可逆的にON/OFFすることができる。XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみが不活性化されたXRCC3遺伝子へテロノックアウトDT40細胞から、目的クローンを単離できたとしても、そのクローンを増殖させる過程で更なる変異が導入される場合があり、この場合、有用な変異株を安定に保持することは困難になる。この問題を回避するためには、得られた目的とするクローンの変異機能を停止することが必要である。そこで、以下に述べるように、DT40-SW株において、XRCC3遺伝子の一方を不活性化させればよい。このXRCC3遺伝子へテロノックアウトDT40-SW細胞から選択されたクローンのAID発現を停止させることにより、目的抗体を産生する遺伝的に安定なクローンを得ることが可能となる。   In the method of the present invention, Kanayama, N., Todo, K., Reth, M., Ohmori, H. Biochem. Biophys. Res. Commn. 327: 70-75 (2005) and Japanese Patent Laid-Open No. 2006-2006. Innovative antibody production technology using a culture system using DT40 cells can be established by combining the method for reversibly ON / OFF controlling the mutation function of an antibody gene described in JP-A-109711. In the DT40-SW cells used in the above method developed by the present inventors, the expression of activation-induced cytidine deaminase (AID) gene, which controls the mutation of the antibody gene, is reversibly turned on / off by stimulation with an estrogen derivative or the like given from the outside. Can be turned off. Even if the target clone can be isolated from the heterologous DT40 cell in which only one of the two alleles of the XRCC3 gene is inactivated, further mutations are introduced in the process of growing the clone In this case, it is difficult to stably maintain a useful mutant. In order to avoid this problem, it is necessary to stop the mutation function of the target clone obtained. Therefore, as described below, one of the XRCC3 genes may be inactivated in the DT40-SW strain. By stopping the AID expression of the clone selected from this XRCC3 gene hetero knockout DT40-SW cell, a genetically stable clone producing the target antibody can be obtained.

すなわち、本発明は、細胞外刺激により外因性Creリコンビナーゼが活性化され、活性化されたCreリコンビナーゼにより外因性AID(activation induced cytidine deaminase)遺伝子の向きを反転させることにより、AID発現を誘導すること及び停止させることが可能なB細胞由来の細胞であって、以下の特徴:
1)内因性のAID遺伝子が機能的に破壊されており、内因性AID遺伝子発現によるAIDタンパク質は産生されないこと、
2)互いに逆方向の2つのloxP配列で挟まれた外因性のAID遺伝子、及び該2つのloxP配列で挟まれた領域の上流側に存在する該細胞で機能し得るプロモーターを有し、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して順方向に配置されている場合には、該プロモーターによるAID遺伝子の発現が可能であり、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して逆方向に配置されている場合には、AID遺伝子の発現は停止すること、及び
3)Creリコンビナーゼ遺伝子が、細胞外刺激によりCreリコンビナーゼ活性化が可能な形で導入されており(具体的にはCreとエストロゲンレセプターの融合タンパク(Cre-ER)として発現させている。Cre-ERはエストロゲン誘導体が結合すると細胞質から核に移行し、基質であるloxPに挟まれたAID遺伝子に作用する(Zhang, Y. et al. Nucleic Acids Res. 24, 534-548 (1996)))、Creリコンビナーゼ活性化により、上記外因性AID遺伝子を含む2つのloxP配列に挟まれた領域の方向が反転すること、
を有する細胞において、2つのXRCC3対立遺伝子のうち、片方のみが不活性化された細胞を包含する。上記のプロモーターとしては、β-アクチンプロモーター、免疫グロブリンプロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター、CAGプロモーター等が挙げられる。また、Creリコンビナーゼを活性化する細胞外刺激としては、例えば、Creリコンビナーゼが、エストロゲンレセプター、又はそのエストロゲン結合ドメインを含むタンパク質との融合タンパク質として発現し得るような形で、エストロゲンレセプター又はそのエストロゲン結合ドメインを含むタンパク質をコードする遺伝子とCreリコンビナーゼcDNAとをインフレームで連結したDNA構築物を細胞内に導入されている場合、エストロゲン誘導体刺激を細胞に与えると、Creリコンビナーゼの活性化が誘導される。
That is, the present invention induces AID expression by activating exogenous Cre recombinase by extracellular stimulation, and reversing the direction of exogenous AID (activation induced cytidine deaminase) gene by activated Cre recombinase. And B cell-derived cells that can be arrested, having the following characteristics:
1) The endogenous AID gene is functionally disrupted, and no AID protein is produced by endogenous AID gene expression.
2) having an exogenous AID gene sandwiched between two loxP sequences opposite to each other, and a promoter capable of functioning in the cell located upstream of the region sandwiched between the two loxP sequences, When the gene is arranged in the forward direction with respect to the promoter, the AID gene can be expressed by the promoter, and when the AID gene is arranged in the reverse direction with respect to the promoter, 3) The Cre recombinase gene has been introduced in a form that enables Cre recombinase activation by extracellular stimulation (specifically, a fusion protein of Cre and an estrogen receptor (Cre-ER Cre-ER moves from the cytoplasm to the nucleus when bound by an estrogen derivative and acts on the AID gene sandwiched between the substrate loxP (Zhang, Y. et al. Nucleic Acids Res. 24, 534-5 48 (1996))), Cre recombinase activation reverses the direction of the region between the two loxP sequences containing the exogenous AID gene,
In which only one of the two XRCC3 alleles is inactivated. Examples of the promoter include β-actin promoter, immunoglobulin promoter, cytomegalovirus promoter, CAG promoter and the like. In addition, as an extracellular stimulus that activates Cre recombinase, for example, Cre recombinase can be expressed as an estrogen receptor or a fusion protein with a protein containing an estrogen-binding domain thereof, and estrogen receptor or estrogen binding thereof. When a DNA construct in which a gene encoding a protein containing a domain and Cre recombinase cDNA are linked in-frame is introduced into the cell, activation of Cre recombinase is induced when estrogen derivative stimulation is applied to the cell.

さらに、本発明は細胞外刺激により外因性Creリコンビナーゼ遺伝子の発現が誘導され、発現されたCreリコンビナーゼにより外因性AID(activation induced cytidine deaminase)遺伝子の向きを反転させることにより、AID発現を誘導すること及び停止させることが可能なB細胞由来の細胞であって、以下の特徴:
1)内因性のAID遺伝子が機能的に破壊されており、内因性AID遺伝子発現によるAIDタンパク質は産生されないこと、
2)互いに逆方向の2つのloxP配列で挟まれた外因性のAID遺伝子、及び該2つのloxP配列で挟まれた領域の上流側に存在する該動物細胞で機能し得るプロモーターを有し、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して順方向に配置されている場合には、該プロモーターによるAID遺伝子の発現が可能であり、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して逆方向に配置されている場合には、AID遺伝子の発現は停止すること、及び
3)Creリコンビナーゼ遺伝子が、細胞外刺激によりCreリコンビナーゼ活性化が可能な形で導入されており、Creリコンビナーゼ活性化により、上記外因性AID遺伝子を含む2つのloxP配列に挟まれた領域の方向が反転すること、
を有する細胞において、2つのXRCC3対立遺伝子のうち、片方のみが不活性化された細胞を包含する。
Furthermore, the present invention induces AID expression by reversing the direction of the exogenous AID (activation induced cytidine deaminase) gene by expressing the exogenous Cre recombinase gene by extracellular stimulation. And B cell-derived cells that can be arrested, having the following characteristics:
1) The endogenous AID gene is functionally disrupted, and no AID protein is produced by endogenous AID gene expression.
2) having an exogenous AID gene sandwiched between two loxP sequences in opposite directions, and a promoter capable of functioning in the animal cell existing upstream of the region sandwiched between the two loxP sequences, When the AID gene is placed in the forward direction with respect to the promoter, the AID gene can be expressed by the promoter, and when the AID gene is placed in the reverse direction with respect to the promoter 3) The Cre recombinase gene has been introduced in a form capable of activating Cre recombinase by extracellular stimulation, and the above-mentioned exogenous AID gene is contained by activating Cre recombinase 2 The direction of the region between the two loxP arrays is reversed,
In which only one of the two XRCC3 alleles is inactivated.

上記の細胞を用いて変異を有する抗体を得る方法は、
上記B細胞の2つのXRCC3対立遺伝子の片方のみを不活性化されたB細胞を調製する工程、
該細胞のAIDの発現が可能な状態にする工程、
該細胞を一定期間培養する工程、
該細胞にCreリコンビナーゼを活性化し得る細胞外刺激を与えて、AID遺伝子の向きを反転させて、AIDの発現を停止させる工程、
該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、
所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、並びに
選択した所望の変異を有する細胞を培養して、抗体を生産する工程、を含む。
A method for obtaining an antibody having a mutation using the above-mentioned cells is as follows.
Preparing a B cell in which only one of the two XRCC3 alleles of the B cell is inactivated,
Making the cell capable of expressing AID;
Culturing the cells for a period of time;
Applying an extracellular stimulus capable of activating Cre recombinase to the cell, reversing the direction of the AID gene, and stopping the expression of AID;
Isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation;
Selecting a cell that produces an antibody having the desired mutation, and culturing the selected cell having the desired mutation to produce an antibody.

本発明を以下の実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   The present invention will be specifically described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

1)XRCC3遺伝子の破壊によるXRCC3(+/-)、XRCC3(-/-)株の樹立
DT40細胞のXRCC3遺伝子の破壊のために、図5に示すようにXRCC3遺伝子の第6エキソン内部にブラスチサイジン耐性遺伝子又はヒスチジノールデヒドロゲナーゼ遺伝子を挿入した2種類のターゲッティングベクター(それぞれBsr、HisDと呼ぶ)を次の手順で作製した。SpeIサイトを含むprimer1とBamHIサイトを含むprimer2を用いて、PCRにより5’側の遺伝子断片を得た。また、BamHIサイトを含むprimer3とXhoIサイトを含むprimer4を用いて、PCRにより3’側の遺伝子断片を得た。Primer1〜4の配列は、それぞれ配列表の配列番号2〜5に示す。そこに、薬剤耐性マーカーとしてHisDとBSR遺伝子を挿入し、ターゲッティングベクターを作製した。
1) Establishment of XRCC3 (+/-) and XRCC3 (-/-) strains by disruption of XRCC3 gene
To destroy the XRCC3 gene in DT40 cells, two types of targeting vectors (Bsr and HisD, respectively) with a blasticidin resistance gene or a histidinol dehydrogenase gene inserted into the sixth exon of the XRCC3 gene as shown in FIG. Was prepared by the following procedure. A 5 ′ gene fragment was obtained by PCR using primer1 containing SpeI site and primer2 containing BamHI site. In addition, a 3 ′ gene fragment was obtained by PCR using primer3 containing a BamHI site and primer4 containing an XhoI site. The sequences of Primers 1 to 4 are shown in SEQ ID NOs: 2 to 5 in the sequence listing, respectively. There, HisD and BSR genes were inserted as drug resistance markers, and a targeting vector was prepared.

最初に、Bsrを導入して、標的相同組換えにより一方のXRCC3を破壊し、XRCC3(+/-)株を得た。続いて、XRCC3(+/-)株にHisDを導入し、残りのXRCC3を破壊し、XRCC3(-/-)株を樹立した。ターゲッティングベクターを導入したDT40細胞クローンよりDNAを抽出し、PCRにより標的相同組換えが正しく行なわれたことを確認した。PCRには図6に示すプライマーA、B、Cを用いた(それぞれの配列は配列表の配列番号6〜8に示す)。Bsrの場合はプライマーAとC、HisDの場合はプライマーBとCを用いて相同組換えを確認した。図7に示すように、XRCC3の標的相同組換えによる遺伝子破壊の結果、XRCC3(+/-)、XRCC3(-/-)株が正しく作製されたことが確認された。第二段階の遺伝子導入も成功して、XRCC3(-/-)が取得できたことは、XRCC3(+/-)株において、相同組換え機能が保持されていることを示しており、XRCC3(+/-)株の有用性を更に裏付けるものである。   First, Bsr was introduced, and one XRCC3 was destroyed by targeted homologous recombination to obtain an XRCC3 (+/−) strain. Subsequently, HisD was introduced into the XRCC3 (+/-) strain, the remaining XRCC3 was destroyed, and the XRCC3 (-/-) strain was established. DNA was extracted from the DT40 cell clone into which the targeting vector was introduced, and it was confirmed by PCR that target homologous recombination was performed correctly. Primers A, B, and C shown in FIG. 6 were used for PCR (the respective sequences are shown in SEQ ID NOs: 6 to 8 in the sequence listing). Homologous recombination was confirmed using primers A and C for Bsr and primers B and C for HisD. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the XRCC3 (+/−) and XRCC3 (− / −) strains were correctly produced as a result of gene disruption by targeted homologous recombination of XRCC3. Successful second-stage gene transfer and acquisition of XRCC3 (-/-) indicates that the homologous recombination function is retained in the XRCC3 (+/-) strain, and XRCC3 ( This further supports the usefulness of the +/-) strain.

2)XRCC3(+/+)、(+/-)、(-/-)における変異パターンの比較
元株であるXRCC3(+/+)とXRCC3を部分的あるいは完全に破壊したXRCC3(+/-)、XRCC3(-/-)の各細胞を4週間継続的に培養し、抗体L鎖遺伝子の配列解析により、変異導入効率と変異様式を評価した。図8及び表1に示すように、元株XRCC3(+/+)では遺伝子変換が優位に起こっているが、XRCC3(-/-)株では、点突然変異型に大きく転換していた。一方、驚くべきことに、XRCC3(+/-)株においては、遺伝子変換がやや低下するだけで、点突然変異は、XRCC3(-/-)と同程度まで増加していた。
2) Comparison of mutation patterns in XRCC3 (+ / +), (+/-), (-/-) XRCC3 (+/-) that partially or completely destroyed the original strains XRCC3 (+ / +) and XRCC3 ) And XRCC3 (− / −) cells were continuously cultured for 4 weeks, and the efficiency of mutation introduction and mutation mode were evaluated by sequence analysis of the antibody L chain gene. As shown in FIG. 8 and Table 1, gene conversion occurred predominantly in the original strain XRCC3 (+ / +), but in the XRCC3 (− / −) strain, it was largely converted to the point mutation type. On the other hand, surprisingly, in the XRCC3 (+/-) strain, the point mutation was increased to the same extent as that of XRCC3 (-/-) with only a slight decrease in gene conversion.

更に、遺伝子変換と点突然変異を合わせた、全体の変異頻度ではXRCC3(+/-)が最も高かった。これは、XRCC3(+/-)株が遺伝子変換と点突然変異の長所を併せ持つ優良な変異株であることを示している。   Furthermore, XRCC3 (+/-) was the highest in the overall mutation frequency of gene conversion and point mutation. This indicates that the XRCC3 (+/-) strain is an excellent mutant that combines the advantages of gene conversion and point mutation.

Figure 2009060850
Figure 2009060850

3)表面IgM消失率及び増殖速度の比較
XRCC3(-/-)株では、点突然変異は増加するがそれに伴って、ストップコドンやフレームシフトなどが生じるために、抗体タンパクを作れない変異細胞(表面IgM陰性細胞)が増加することが報告されている(Sale, J. E. et al. Nature 412, 921-926(2001))。また、XRCC3の欠損に伴い、細胞の増殖速度が低下することも知られている(同文献)これは抗体探索システムとしては重大な欠点となる。
3) Comparison of surface IgM disappearance rate and growth rate
In the XRCC3 (-/-) strain, it is reported that the number of mutant cells (surface IgM-negative cells) that cannot produce antibody protein increases due to the occurrence of stop codons and frameshifts, etc., accompanied by an increase in point mutations. (Sale, JE et al. Nature 412, 921-926 (2001)). It is also known that the cell growth rate decreases with XRCC3 deficiency (the same document). This is a serious drawback for an antibody search system.

そこで、XRCC3(+/+)、(+/-)、(-/-)の3種類の細胞株を図9に示すように、長期間培養し、表面IgM抗体の発現をフローサイトメトリーにより測定した。報告されているように、XRCC3(-/-)株では表面IgM陰性の細胞が時間とともに増加したが、XRCC3(+/+)では増加しなかった。驚くべきことに、点突然変異効率が上昇しているXRCC3(+/-)においても表面IgM陰性細胞の出現率は低かった。このことは、点突然変異による抗体遺伝子の機能喪失が遺伝子変換によって修復されていることを示唆し、XRCC3(+/-)株の有用性をさらに支持するものである。   Therefore, three types of cell lines XRCC3 (+ / +), (+/-), (-/-) were cultured for a long period of time as shown in FIG. 9, and the expression of surface IgM antibody was measured by flow cytometry. did. As reported, surface IgM negative cells increased with time in the XRCC3 (− / −) strain, but not with XRCC3 (+ / +). Surprisingly, the appearance rate of surface IgM negative cells was low even in XRCC3 (+/−) where the point mutation efficiency was increased. This suggests that loss of function of the antibody gene due to point mutations has been repaired by gene conversion, further supporting the usefulness of the XRCC3 (+/-) strain.

XRCC3(+/+)、(+/-)、(-/-)の3種類の細胞株の増殖速度を比較したところ、XRCC3(+/+)株の増殖が最も速く、XRCC3(+/-)の増殖はやや遅かったが問題となる程度ではなく、最大の細胞密度もXRCC3(+/+)株とほぼ同程度であった。一方、XRCC3(-/-)株では、増殖速度、最大細胞密度ともに低下していた(図10)。この結果もXRCC3(+/-)株の有用性を示している。   When the growth rates of the three cell lines XRCC3 (+ / +), (+/-) and (-/-) were compared, the XRCC3 (+ / +) strain grew the fastest, and XRCC3 (+/-) ) Growth was somewhat slower but not problematic, and the maximum cell density was almost the same as that of the XRCC3 (+ / +) strain. On the other hand, in the XRCC3 (− / −) strain, both the growth rate and the maximum cell density were decreased (FIG. 10). This result also shows the usefulness of XRCC3 (+/-) strain.

免疫系における高特異性抗体の産生(親和性成熟)の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of production (affinity maturation) of the highly specific antibody in an immune system. ニワトリ抗体遺伝子の多様化機構を示す図である。It is a figure which shows the diversification mechanism of a chicken antibody gene. ニワトリB細胞株DT40を用いる抗体作製システムを示す図である。It is a figure which shows the antibody preparation system using a chicken B cell strain | stump | stock DT40. XRCC3遺伝子の欠損による遺伝子変換から点突然変異への変異様式の転換を示す図である。It is a figure which shows the conversion of the variation | mutation mode from the gene conversion by the defect | deletion of XRCC3 gene to a point mutation. XRCC3ターゲッティングベクターの構築図である。It is a construction figure of XRCC3 targeting vector. 標的相同組換えによるXRCC3遺伝子の不活性化の方法及び相同組換え確認のためのプライマーの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the primer for the method of inactivation of XRCC3 gene by target homologous recombination, and homologous recombination confirmation. XRCC3の標的相同組換えによるXRCC3遺伝子の不活性化の確認の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the confirmation of the inactivation of XRCC3 gene by the target homologous recombination of XRCC3. XRCC3遺伝子の不活性化による点突然変異の増加を示す図である。各変異細胞の代表的な5クローンの結果を示し、太い横線は遺伝子変換で挿入された配列、縦の太線は点突然変異の場所を示す。It is a figure which shows the increase in the point mutation by inactivation of a XRCC3 gene. The results of 5 representative clones of each mutant cell are shown, and the thick horizontal line indicates the sequence inserted by gene conversion, and the vertical thick line indicates the location of the point mutation. XRCC3(+/+)、XRCC3(+/-)及びXRCC3(-/-)における表面IgMの消失率を示す図である。It is a figure which shows the disappearance rate of surface IgM in XRCC3 (+ / +), XRCC3 (+/-), and XRCC3 (-/-). XRCC3(+/+)、XRCC3(+/-)及びXRCC3(-/-)における細胞増殖速度を示す図である。It is a figure which shows the cell growth rate in XRCC3 (+ / +), XRCC3 (+/-), and XRCC3 (-/-).

配列番号2〜8 プライマー SEQ ID NOs: 2-8 primers

Claims (8)

XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみが不活性化されたB細胞由来の細胞であって、抗体遺伝子への点突然変異導入の頻度が両方のXRCC3遺伝子を有する細胞に比べ上昇した細胞。   A cell derived from a B cell in which only one of the two alleles of the XRCC3 gene is inactivated, and the frequency of point mutation introduction into the antibody gene is increased compared to cells having both XRCC3 genes. XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方の第6エキソンが不活性化された請求項1に記載の細胞。   The cell according to claim 1, wherein the sixth exon of one of the two alleles of the XRCC3 gene is inactivated. XRCC3遺伝子の2つの対立遺伝子の片方のみの不活性化が相同組換えにより行われる請求項1又は2に記載の細胞。   The cell according to claim 1 or 2, wherein inactivation of only one of the two alleles of the XRCC3 gene is performed by homologous recombination. B細胞由来の細胞がニワトリB細胞株DT40又はその変異株である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の細胞。   The cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the B cell-derived cell is a chicken B cell line DT40 or a mutant thereof. ニワトリB細胞株DT40の変異株が、細胞外刺激により外因性Creリコンビナーゼ遺伝子の発現が誘導され、発現されたCreリコンビナーゼにより外因性AID(activation induced cytidine deaminase)遺伝子の向きを反転させることにより、AID発現を誘導すること及び停止させることが可能な変異株であって、以下の特徴:
1)内因性のAID遺伝子が機能的に破壊されており、内因性AID遺伝子発現によるAIDタンパク質は産生されないこと、
2)互いに逆方向の2つのloxP配列で挟まれた外因性のAID遺伝子、及び該2つのloxP配列で挟まれた領域の上流側に存在する該動物細胞で機能し得るプロモーターを有し、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して順方向に配置されている場合には、該プロモーターによるAID遺伝子の発現が可能であり、上記AID遺伝子が該プロモーターに対して逆方向に配置されている場合には、AID遺伝子の発現は停止すること、及び
3)Creリコンビナーゼ遺伝子が、細胞外刺激によりCreリコンビナーゼ活性化が可能な形で導入されており、Creリコンビナーゼ活性化により、上記外因性AID遺伝子を含む2つのloxP配列に挟まれた領域の方向が反転すること、
を有する変異株であり、細胞外刺激によりAID遺伝子の発現が停止し、変異機能が停止する変異株である、請求項4記載の細胞。
A mutant strain of chicken B cell line DT40 is induced by exogenous Cre recombinase gene expression by extracellular stimulation, and by reversing the direction of exogenous AID (activation induced cytidine deaminase) gene by the expressed Cre recombinase, AID A variant capable of inducing and stopping expression, characterized by:
1) The endogenous AID gene is functionally disrupted, and no AID protein is produced by endogenous AID gene expression.
2) having an exogenous AID gene sandwiched between two loxP sequences in opposite directions, and a promoter capable of functioning in the animal cell existing upstream of the region sandwiched between the two loxP sequences, When the AID gene is placed in the forward direction with respect to the promoter, the AID gene can be expressed by the promoter, and when the AID gene is placed in the reverse direction with respect to the promoter 3) The Cre recombinase gene has been introduced in a form capable of activating Cre recombinase by extracellular stimulation, and the above-mentioned exogenous AID gene is contained by activating Cre recombinase 2 The direction of the region between the two loxP arrays is reversed,
The cell according to claim 4, which is a mutant strain in which expression of the AID gene is stopped by extracellular stimulation and the mutation function is stopped.
外来性の抗体をコードする遺伝子が導入された請求項1〜5のいずれか1項に記載の細胞。   The cell according to any one of claims 1 to 5, into which a gene encoding an exogenous antibody has been introduced. 所望の特性を有する抗体を産生する抗体産生細胞を選択する方法であって、
(i) 請求項1〜6のいずれか1項に記載の細胞を調製する工程、
(ii) 該細胞を一定期間培養する工程、
(iii) 該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、並びに
(iv) 所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、を含む方法。
A method of selecting an antibody producing cell that produces an antibody having a desired property, comprising:
(i) a step of preparing the cell according to any one of claims 1 to 6,
(ii) culturing the cell for a certain period of time;
(iii) isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation; and
(iv) selecting a cell producing an antibody having a desired mutation.
所望の特性を有する抗体を製造する方法であって、
(i) 請求項1〜6のいずれか1項に記載の細胞を調製する工程、
(ii) 該細胞を一定期間培養する工程、
(iii) 該細胞が産生する抗体又は抗体をコードする遺伝子を単離して、その変異を検出する工程、
(iv) 所望の変異を有する抗体を産生する細胞を選択する工程、並びに
(v) 選択した所望の変異を有する細胞を培養して、抗体を生産する工程、を含む方法。
A method for producing an antibody having desired properties comprising:
(i) a step of preparing the cell according to any one of claims 1 to 6,
(ii) culturing the cell for a certain period of time;
(iii) isolating an antibody produced by the cell or a gene encoding the antibody and detecting the mutation;
(iv) selecting a cell producing an antibody having the desired mutation, and
(v) culturing cells having the selected desired mutation to produce antibodies.
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