JP2012029685A - In vitro immunization and method of producing antibody using the same - Google Patents

In vitro immunization and method of producing antibody using the same Download PDF

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Tatsunari Yoshimi
達成 吉見
Takayuki Inagaki
貴之 稲垣
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in vitro immunization that makes it possible to mass-produce an antigen-specific human antibody in a short time, and a method of producing an antibody using the same.SOLUTION: The in vitro immunization includes: a step for immunization in a culture solution containing a group of human blood cells, an antigen, a stimulant, and a human serum; a step for separating genes from a group of cells obtained in the step for immunization, and performing a PCR treatment using a predetermined antibody primer for the genes separated; a step for performing quantitative separation of the genes after the PCR treatment to select an antibody gene; and a step for culturing a single-chain antibody in a host cell.

Description

本発明は、体外免疫方法及び同方法を用いた抗体作製方法に関するものである。   The present invention relates to an in vitro immunization method and an antibody production method using the same method.

生体防御機能のなかでもその中心的な存在である免疫機能の解明は、疾病の診断、治療において、重要な課題となりつつある。
例えば、癌、糖尿病等の生活習慣病の他各種疾病の診断に用いられる手法の中で、疾病に深く関わりのあるマーカー物質の濃度、量を目視可能に検出するイムノクロマト法のように、より簡易的診断が可能なものまでも提案されており、研究用試薬、診断用試薬、各種物質モニター用試薬、免疫学的診断、治療の分野はより拡大していくものであるが、当該方法における抗体の安定した確保は、今後より重要になってくる。
また、ファージディスプレイ系を用いた抗体ライブラリー作製技術が開発され、ヒト抗体単離も可能となっている。
Elucidation of the immune function, which is the center of the body defense functions, is becoming an important issue in the diagnosis and treatment of diseases.
For example, among methods used for diagnosis of various diseases other than lifestyle-related diseases such as cancer and diabetes, it is simpler like the immunochromatography method that visually detects the concentration and amount of marker substances deeply related to the disease. The research field, diagnostic reagent, reagent for monitoring various substances, immunological diagnosis, and therapeutic fields will be further expanded. The stable securing of will become more important in the future.
In addition, antibody library production technology using a phage display system has been developed, and human antibodies can be isolated.

免疫学的測定に必要なモノクロナール抗体の作製は、まずマウスに抗原を注射(免疫)する工程で約3ヶ月を要する。その後抗体を産生しているB 細胞群を取り出し、ミエローマ細胞と細胞融合する。この工程によって、無限に増殖する事が可能な抗体産生細胞(ハイブリドーマ)群を構築する。最後にこのハイブリドーマ群の中から、目的にあった抗体を産生している細胞を選別(クローニング工程)し、この細胞を用いて抗体の大量調製を実施する。このクローニング工程では、ハイブリドーマ群を希釈し、1 ウェルに1 細胞しかいないという状態にして、1 細胞から培養を行う。これを抗体の性質が検討できる細胞濃度まで増殖させ、得られるモノクローナル抗体の性質を検査する。この検査で陽性となったウェルを再度希釈し、上記と同様に検査を実施する。この操作を複数回実施し、使用に耐えうるハイブリドーマを分離取得する。この工程1サイクルに約2 週間を要し、全体で約3 ヶ月以上を要する場合もある。
この様に手間と時間のかかる作業が必要である為、専門の業者に依頼すると作製費用が高額となる。
国際公開WO2009/072660号公報には、マウス脾臓細胞組織から細胞片を取り出して、これを免疫する手法が記載されている。脾臓細胞は、免疫担当細胞が豊富であり、良く用いられる組織ではあるが、マウスからの摘出作業や、その後、免疫用にある程度の調整を要するものである。
Preparation of a monoclonal antibody necessary for immunological measurement requires about 3 months in the step of first injecting (immunizing) an antigen into a mouse. Thereafter, the B cell group producing the antibody is taken out and fused with myeloma cells. By this step, a group of antibody-producing cells (hybridoma) that can proliferate indefinitely is constructed. Finally, cells producing the desired antibody are selected (cloning step) from this hybridoma group, and mass production of antibodies is performed using these cells. In this cloning step, the hybridoma group is diluted and cultured from 1 cell with only 1 cell per well. This is grown to a cell concentration where the properties of the antibody can be examined, and the properties of the resulting monoclonal antibody are examined. The wells that become positive in this test are diluted again, and the test is performed as described above. This operation is performed a plurality of times to separate and obtain hybridomas that can withstand use. This process takes about 2 weeks, and may take more than 3 months in total.
Since labor and time-consuming work is necessary in this way, the production cost becomes high when a specialized contractor is requested.
International Publication No. WO2009 / 072660 describes a technique of taking out a cell piece from mouse spleen cell tissue and immunizing it. Although spleen cells are rich in immunocompetent cells and are often used tissues, they need to be adjusted to some extent for excision work from mice and subsequent immunization.

ヒト医薬への適用の為には、マウス由来の抗原性を全て排除することの煩雑さがある。
他方膨大なサイズのヒト抗体遺伝子ナイーブライブラリからファージデイスプレイ法等を用いてスクリーニングする方法は、数週間を要して多数回のセレクションを繰り返す必要があり、煩雑さを伴うと共に時間と手間を要する。
特開2004−121237号公報には、ヒト末梢血リンパ球を体外免役することが記載されているが、単球を分離する工程が必要であり、リンパ球を白血球等から分離選別する作業を要するため、手間のかかる作業を要する。
特開平4−281799号には、LPS等のポリクロナール活性化物質を含まない末梢血リンパ球の体外免疫方法が開示され、体外免疫では、必須とされていたポリクロナール活性化物質が末梢血リンパ球に対する体外免疫では、免疫効率を下げることが記載されている。
For application to human medicine, it is complicated to eliminate all antigenicity derived from mice.
On the other hand, a screening method using a phage display method or the like from an enormous size human antibody gene naive library requires several weeks and needs to be repeated many times, which is complicated and requires time and labor.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-121237 describes that human peripheral blood lymphocytes are exempted from the body. However, a step of separating monocytes is necessary, and an operation of separating and selecting lymphocytes from white blood cells or the like is required. Therefore, a laborious work is required.
JP-A-4-281799 discloses a method for in vitro immunization of peripheral blood lymphocytes that does not contain a polyclonal activator such as LPS. In in vitro immunity, a polyclonal activator that is essential for peripheral blood lymphocytes is disclosed. In vitro immunization is described to reduce immune efficiency.

特開2004−121237号公報JP 2004-121237 A 特開平10−282097号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-282097 特表2006−516408号公報JP-T-2006-516408 特開2006−180708号公報JP 2006-180708 A 国際公開WO2009/072660号公報International Publication WO2009 / 072660 特開平4−281799号公報JP-A-4-281799 特開2011−92142号公報JP 2011-92142 A

体外免疫作業を簡素化し、手間と時間が係る作業が必要な抗体作製をより短時間で、しかも容易に安定したヒト抗体が作製できる手段を提案しようとするものである。
上述した先行技術に記載されている通り末梢血の利用は、ヒト抗体の製造においては、より手軽ではあるが、いずれの手法も特異性及び親和性がある抗体を確実に製造する方法にまでは至っておらず未解明な部分が多い。
It is intended to propose a means for simplifying in vitro immunization work, and for producing a stable human antibody in a shorter time and more easily to produce an antibody that requires labor and time.
As described in the above-mentioned prior art, the use of peripheral blood is more convenient in the production of human antibodies, but either method can be used to reliably produce antibodies with specificity and affinity. There are many unexplained parts that have not been reached.

本発明は、ヒト末梢血から採取された血液細胞に対し、LPSを含む刺激物質と、抗原及びヒト血清による体外免疫を行うことで、特異性及び親和性のあるヒト抗体が得られることを知見し、本発明に到達した。
更に、本発明は、ヒト血液細胞に特定の刺激物質、ヒト関連培養成分を添加した培養液で、抗原による感作を行い、この免疫された免疫担当細胞をこの血液細胞群から選別することなく、ヒト抗体遺伝子に特異的なプライマーを適用したPCR増幅操作を行い、PCR処理後の遺伝子を電気泳動等の量的分離手段により、増幅された遺伝子のみを取り出し、この遺伝子から一本鎖抗体(scFv)を作製すると共にこのscFv抗体遺伝子が挿入された発現ベクターを宿主細胞に挿入して形質転換を行い、これを培養して抗体遺伝子の大量生産を短時間で行うことを可能とする。
The present invention has found that a human antibody having specificity and affinity can be obtained by in vitro immunization with a stimulating substance containing LPS, an antigen and human serum on blood cells collected from human peripheral blood. And the present invention has been reached.
Furthermore, the present invention provides a culture solution obtained by adding a specific stimulating substance and human-related culture components to human blood cells, sensitizing with an antigen, and without selecting the immunized immunocompetent cells from this blood cell group. , A PCR amplification operation using a primer specific to the human antibody gene is performed, and after the PCR treatment, only the amplified gene is taken out by quantitative separation means such as electrophoresis, and a single chain antibody ( scFv) and an expression vector having the scFv antibody gene inserted therein is inserted into a host cell for transformation, and this is cultured to allow mass production of antibody genes in a short time.

血液細胞は、例えば、単核細胞、リンパ球、マクロファージ、樹状細胞、赤血球等が例示されるが、本発明によれば、血液を遠心分離した後のような個体と液体を分離したものを出発材料としてもよく、赤血球等の選別を要することがない場合もあり、選別工程を簡素化できる。
本発明における量的な分離手法とは、目的とする遺伝子の分子量等の量的相違に基づく分離を行うもの例えば電気泳動による泳動距離の相違による分離手法が示される。又電気泳動に限らず、その他、HPLC等のクロマトグラフィーを用いた手法が利用できる。
Examples of blood cells include mononuclear cells, lymphocytes, macrophages, dendritic cells, erythrocytes, etc., but according to the present invention, blood cells are separated from an individual such as after centrifugation. It may be a starting material and may not require sorting of red blood cells and the like, and the sorting process can be simplified.
The quantitative separation method in the present invention refers to a separation method based on a difference in migration distance by electrophoresis, which performs separation based on a quantitative difference such as the molecular weight of the target gene. In addition to electrophoresis, other methods using chromatography such as HPLC can be used.

本発明は、生体外において、所望の抗体産生細胞を得るために、刺激物質をヒト血液細胞に添加して特定の血液細胞を刺激・活性化し、胚中心様B細胞又は、抗体産生細胞(プラズマ細胞)、メモリーB細胞へ分化誘導することも可能とする。
本発明における刺激物質としてはIL-1、IL-2、 IL-3、 IL-4、 IL-5、 IL-6、 IL-7、IL-10、IL-13、IL-21、表面抗原に対する刺激物質としてFas ligand、INF-γ(Interferon-gamma)、TGF-β(Transforming Growth Factor - beta)、BAFF(B cell Activating Factor)、APRIL(A Proliferation-Inducing Ligand)、CD40 ligand、CD38 ligand、BCDF(B Cell Differentiation Factor)、BCAF(B Cell Activation Factor)、シグナル伝達に関与する受容体に対する刺激物質としてLPS(Lipopolysaccharide)CpG等が例示される。
In order to obtain desired antibody-producing cells in vitro, a stimulating substance is added to human blood cells to stimulate and activate specific blood cells, and germinal center-like B cells or antibody-producing cells (plasma) Cell) and memory B cells.
As stimulating substances in the present invention, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-10, IL-13, IL-21, surface antigens Fas ligand, INF-γ (Interferon-gamma), TGF-β (Transforming Growth Factor-beta), BAFF (B cell Activating Factor), APRIL (A Proliferation-Inducing Ligand), CD40 ligand, CD38 ligand, BCDF (B Cell Differentiation Factor), BCAF (B Cell Activation Factor), LPS (Lipopolysaccharide) CpG and the like are exemplified as stimulating substances for receptors involved in signal transmission.

これらの刺激物質は、体細胞変異誘導因子、前記B細胞増殖活性化因子、及びクラススイッチ誘導因子に分けられ、それぞれ、前記体細胞変異誘導因子がIL-21、LPS(Lipopolysaccharide)、前記B細胞増殖活性化因子がIL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、IL-10、IL-11、IL-13、IL-21、IL-22、BAFF(B cell Activating Factor)、CD30 Ligand、anti-CD30抗体、CD40 Ligand、anti-CD40抗体、INF-γ(Interferon-gamma)、Fas Ligand、LPS、前記クラススイッチ誘導因子がIL-4、IL-5、IL-6、IL-13、INF-γ、TGF-β(Transforming Growth Factor - beta)、BAFF、APRIL(A Proliferation-Inducing Ligand)と分けることが出来、これらの刺激物質は、本発明に有効に用いられる。
使用濃度は、免疫する細胞濃度に依存するが、LPS は10ng/mL〜500μg/mLの濃度が良く、特に20〜80μg/mLの濃度が推奨される。また、LPS以外の物質では一般に1ng/mL〜50μg/mL の濃度が良く、特に5ng/mL〜40ng/mLの濃度が推奨される。
また、これら物質の機能を代替するアゴニスト抗体であっても問題はない。
その分化誘導の過程において、特にIL-4、IL-13、IL-21、LPS刺激により、抗体の体細胞変異およびクラススイッチを誘導することがより好ましい場合もある。
These stimulating substances are divided into somatic cell mutagenesis factor, B cell proliferation activator, and class switch inducer, and the somatic mutagenesis factor is IL-21, LPS (Lipopolysaccharide), B cell, respectively. Growth activator is IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, IL-7, IL-10, IL-11, IL-13, IL-21, IL-22, BAFF (B cell Activating Factor), CD30 Ligand, anti-CD30 antibody, CD40 Ligand, anti-CD40 antibody, INF-γ (Interferon-gamma), Fas Ligand, LPS, the class switch inducer is IL-4, IL-5 , IL-6, IL-13, INF-γ, TGF-β (Transforming Growth Factor-beta), BAFF, APRIL (A Proliferation-Inducing Ligand), and these stimulating substances are effective for the present invention Used for.
The concentration used depends on the concentration of cells to be immunized, but LPS is preferably 10 ng / mL to 500 μg / mL, and a concentration of 20 to 80 μg / mL is particularly recommended. For substances other than LPS, a concentration of 1 ng / mL to 50 μg / mL is generally good, and a concentration of 5 ng / mL to 40 ng / mL is particularly recommended.
Moreover, there is no problem even if the agonist antibody substitutes for the function of these substances.
In the process of inducing differentiation, it may be more preferable to induce somatic mutation and class switching of the antibody, particularly by stimulation with IL-4, IL-13, IL-21 or LPS.

本発明における、体外免疫手法において、各種刺激物質と各種分化、誘導等との関係について以下に説明する。
本発明で示す抗原は、免疫用血液細胞の調製直後の1回で充分であるが、2〜3日の間隔を置いて、複数回行っても制限はない。またその際の抗原濃度は1pmol〜1mmolが好ましく、1nmolが例示される。
抗原刺激を補助する目的でLPSに代表されるTLR (Toll Like Receptor)を刺激する物質を添加しても良い。この刺激の添加は、抗原刺激の度に行うことが好ましく、添加量は10ng/mL〜500μg/mLの濃度が良く、特に20〜80μg/mLの濃度が良い。
The relationship between various stimulating substances and various differentiations, inductions, etc. in the in vitro immunization technique in the present invention will be described below.
The antigen shown in the present invention is sufficient once just after the preparation of blood cells for immunization, but there is no limitation even if it is performed several times at intervals of 2 to 3 days. Further, the antigen concentration at that time is preferably 1 pmol to 1 mmol, and 1 nmol is exemplified.
For the purpose of assisting antigen stimulation, a substance that stimulates TLR (Toll Like Receptor) represented by LPS may be added. This stimulation is preferably added at each antigen stimulation, and the amount added is preferably 10 ng / mL to 500 μg / mL, particularly 20 to 80 μg / mL.

本発明で用いられる抗原には、例えば、h(ヒト)S100A10、he(鶏)EL、h(ヒト)Ras、h(ヒト)rap74,h(ヒト)TOPO2B、b(ウシ)SA、b(ウシ)Casein、マウス由来のm(マウス)S100A10、mSA、mMapk1等の蛋白質、ペプチドが例示され、更に本発明は、従来抗体を得るために用いることができない、低分子化合物(ローダミン等の蛍光物質、FITC)を利用可能とする。
本発明は、体外での目的に応じた刺激物質の導入による抗体産生細胞に分化誘導する工程により、低分子抗原の利用が可能になるほか、クラススイッチによる好ましい抗体、親和性成熟による抗体が得られる免疫細胞を得ることができる場合がある。
Antigens used in the present invention include, for example, h (human) S100A10, he (chicken) EL, h (human) Ras, h (human) rap74, h (human) TOPO2B, b (bovine) SA, b (bovine ) Casein, proteins such as m (mouse) derived from mouse S100A10, mSA, mMapk1, and peptides are exemplified, and the present invention further includes low molecular weight compounds (fluorescent substances such as rhodamine, FITC) can be used.
The present invention makes it possible to use low molecular weight antigens by the step of inducing differentiation into antibody-producing cells by introducing stimulating substances according to the purpose outside the body, and obtains preferred antibodies by class switching and antibodies by affinity maturation. In some cases can be obtained.

血液細胞から得られる遺伝子に対し、目的とする所定の抗体遺伝子を所定の抗体用のプライマーを導入しPCR(polymerase chain reaction)法により増幅して量的分離を可能とすると共に更に大腸菌、ヒト関連細胞等の宿主細胞により、好ましくはコロニー化させて抗体を得るステップを組み合わせることで、親和性があるヒト抗体を数多く短時間で作製可能としたものである。
宿主細胞としては、大腸菌の他、ストレプトマイセス、枯草菌、酵母、CHO細胞、COS細胞、HEK293細胞、HeLa細胞、等が例示される。
又、本発明では、HepG−2細胞、RPMI8226、HS−スルタン、HeLa細胞、HEK293細胞のようなヒト胎児腎細胞をアデノウィルスのE1遺伝子によりトランスフォーメーションした細胞株や、HEK293T細胞、HEK293S細胞、HEK293EBNA細胞、その他のヒト関連の細胞を宿主細胞として用いてもよく、より親和性が高い抗体の発現が促されるなど好ましい抗体医薬の態様となる場合がある。
The gene obtained from blood cells can be quantitatively separated by introducing a primer for the desired antibody gene into the desired antibody and amplifying it by PCR (polymerase chain reaction) method. By combining the step of obtaining an antibody by preferably colonizing with a host cell such as a cell, many human antibodies having affinity can be produced in a short time.
Examples of host cells include E. coli, Streptomyces, Bacillus subtilis, yeast, CHO cells, COS cells, HEK293 cells, HeLa cells, and the like.
In the present invention, cell lines obtained by transforming human fetal kidney cells such as HepG-2 cells, RPMI8226, HS-sultan, HeLa cells, HEK293 cells with the E1 gene of adenovirus, HEK293T cells, HEK293S cells, HEK293EBNA cells In addition, other human-related cells may be used as host cells, which may be a preferable form of antibody medicine, such as promoting the expression of antibodies with higher affinity.

発現ベクターとしては、宿主細胞で発現されるものであれば良いが、例えば、細菌プラスミド由来、酵母プラスミド由来、染色体、エピソーム、ウィルス由来、レトロウィルス由来のベクターが例示される。ここで、ベクターとは、当業者に周知であって、投与対象となる動物細胞内で組み込まれたDNAから、ポリペプチドを発現するように適切なプロモーターを有していれば特に制限はされず、pcDNA3発現ベクターやpMX発現ベクターが例示される。
本発明における抗体の選別方法としては、例えば、Phageや大腸菌・酵母・動物細胞の表面に抗体を表示させる方法、酵母、大腸菌等を用いる2−ハイブリッド法、IVV法、ribosomeデイスプレイ法のようなDNAやmRNAに提示させる方法、表面プラズモン共鳴を利用したBIACORE法、ELISA法、ウェスタンブロット法、磁気ビーズに抗体もしくは高原を固定化し、磁力を用いた選別(MACS)方法等が例示されるが、タンパク質間相互作用を調べ得る手法であれば、特に限定されるものではない。
Any expression vector can be used as long as it can be expressed in a host cell. Examples thereof include vectors derived from bacterial plasmids, yeast plasmids, chromosomes, episomes, viruses, and retroviruses. Here, the vector is well known to those skilled in the art, and is not particularly limited as long as it has an appropriate promoter for expressing the polypeptide from the DNA incorporated in the animal cell to be administered. And pcDNA3 expression vector and pMX expression vector.
Examples of the antibody selection method in the present invention include DNA such as Phage, E. coli / yeast / animal cell surface display, 2-hybrid method using yeast, E. coli, etc., IVV method, ribosome display method. For example, a method of presenting to mRNA, BIACORE method using surface plasmon resonance, ELISA method, Western blot method, antibody or plateau immobilized on magnetic beads and selection using magnetic force (MACS) method, etc. The technique is not particularly limited as long as it is a technique capable of examining the interaction between the two.

本発明は、上述した様に特異性及び親和性の高いヒト抗体が製造できる体外免疫法及びこの体外免疫法を導入した抗体作製方法を可能とする。
本発明における体外免疫で用いられる血清の濃度は、例えば、5% 〜 60% (好ましくは20% 〜 50%) の範囲が示される。
As described above, the present invention enables an in vitro immunization method capable of producing a human antibody with high specificity and affinity and an antibody production method incorporating this in vitro immunization method.
The concentration of serum used for in vitro immunization in the present invention is, for example, in the range of 5% to 60% (preferably 20% to 50%).

刺激物質は、上述したものが示されるが、更に特異性及び親和性を備えた抗体を得るためのものとしては、IL-4(5ng/mL〜40ng/mL)、IL-6(5ng/mL〜40ng/mL)、IL-10(5ng/mL〜40ng/mL)、IL-13(5ng/mL〜40ng/mL)、IL-21(5ng/mL〜40ng/mL)、 BAFF(5ng/mL〜40ng/mL)、anti-CD40抗体(50ng/mL〜5μg/mL)、LPS(20〜80μg/mLが例示される。これらの刺激物質を全て組み合わせたものがより好ましい。
体外免疫で一般的に用いられるLPSは、インターロイキン等の他の刺激物質と異なり、作用が複数存在していることからLPSを使用することで刺激物質の種類を少なくすることができ、生産コストを抑えることが出来るが、血液細胞の体外免疫でのLPSの利用は、その他の培養液の成分によっては、免疫効率が低くなる場合もあるが、ヒト抗体を得る工程との組み合わせにおいて、全体として合理的なscFv型のヒト抗体が得られれば本発明に含まれる場合もある。
本発明では、LPSを体外免疫の際の培養液成分を所定の濃度のヒト血清、抗原及び刺激物質と組み合わせることで結果として特異性及び親和性の高いヒト抗体の製造を可能としている。
The stimulating substance is as described above, but IL-4 (5 ng / mL to 40 ng / mL), IL-6 (5 ng / mL) can be used to obtain antibodies with further specificity and affinity. -40 ng / mL), IL-10 (5 ng / mL-40 ng / mL), IL-13 (5 ng / mL-40 ng / mL), IL-21 (5 ng / mL-40 ng / mL), BAFF (5 ng / mL) -40 ng / mL), anti-CD40 antibody (50 ng / mL to 5 [mu] g / mL), LPS (20 to 80 [mu] g / mL), and a combination of all of these stimulating substances is more preferable.
Unlike other stimulating substances such as interleukins, LPS generally used in in vitro immunity has multiple actions, so the use of LPS can reduce the types of stimulating substances, and the production cost However, the use of LPS for in vitro immunization of blood cells may reduce the immunity efficiency depending on the components of other culture solutions, but in combination with the process of obtaining human antibodies as a whole, If a reasonable scFv type human antibody is obtained, it may be included in the present invention.
In the present invention, the LPS is combined with the culture fluid components in the in vitro immunization in combination with human serum, antigen and stimulating substance at a predetermined concentration, and as a result, it is possible to produce a human antibody with high specificity and affinity.

本発明は、末梢血の血液細胞を分離不要で使用可能であり、遺伝子工学的な手法による抗体を作製することで迅速で医薬に適したヒト抗体の生産・取得を可能とする。
更に本発明は、特異性及び親和性の高いヒト抗体が得られる体外免疫法を実現し、ヒト抗体を製造する方法の他、抗体医薬全般を見据えた手法と成り得る。
The present invention can be used without separation of blood cells of peripheral blood, and enables production and acquisition of human antibodies suitable for medicines quickly by producing antibodies by genetic engineering techniques.
Furthermore, the present invention can be an in-vitro immunization method in which a human antibody having high specificity and affinity can be obtained, and can be a method that focuses on antibody drugs in addition to a method for producing a human antibody.

本発明の一実施例を説明する為の図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph for explaining one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph for explaining one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph for explaining one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph for explaining one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph for explaining one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating one Example of this invention. 本発明の一実施例を説明する為の図である。It is a figure for demonstrating one Example of this invention.

本発明は、免疫担当細胞を分離することなくヒト末梢血等から得られた血液細胞に体外免疫を行い、その後、所定の抗体によるPCR処理を施して量的に分離可能な状態とすることで抗体遺伝子を得る。
又、ヒト末梢血から採取された血液細胞に対し、LPSを含む刺激物質と、抗原及びヒト血清による体外免疫を行うことで、より特異性や親和性の高いヒト抗体を得る。
この抗体遺伝子から更にPCR法によりH鎖、L鎖の遺伝子を取得、宿主細胞で発現できるように一本鎖抗体scFvに改変してプラスミド化した後、宿主細胞内で発現させて抗体を得るものであれば、抗原については、特定するものではない。
The present invention performs in vitro immunization on blood cells obtained from human peripheral blood or the like without separating immunocompetent cells, and then performs PCR treatment with a predetermined antibody to make it quantitatively separable. Obtain an antibody gene.
In addition, human antibodies with higher specificity and affinity are obtained by performing in vitro immunization with a stimulating substance containing LPS, an antigen and human serum on blood cells collected from human peripheral blood.
Obtaining H chain and L chain genes from this antibody gene by PCR, modifying them into single chain antibodies scFv so that they can be expressed in host cells, and then expressing them in host cells to obtain antibodies If so, the antigen is not specified.

以下、本発明の実施例について、ニワトリ卵白リゾチーム タンパク質を抗原例として用い、一本鎖抗体の作製方法について詳細に説明する。

末梢血単核細胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)の調製
PBMC(VERITAS社)を購入し、凍結サンプルとして入手した。これをメーカー推奨プロトコールに従い、溶解・回復を行った。免疫に先立ち、細胞は無血清培地で洗浄し、1×107 cells / mLになるように無血清培地で再懸濁した。
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail with respect to a method for producing a single chain antibody using chicken egg white lysozyme protein as an antigen example.

Preparation of peripheral blood mononuclear cells (PBMC)
PBMC (VERITAS) was purchased and obtained as a frozen sample. This was dissolved and recovered according to the manufacturer's recommended protocol. Prior to immunization, the cells were washed with serum-free medium and resuspended in serum-free medium to 1 × 10 7 cells / mL.

体外免疫
Hen egg Lysozyme (SIGMA社)をPBS(-)にて1nmol/μLに調製した。0.22μmのフィルターを用いてろ過滅菌を行い、抗原として体外免疫に使用した。15mLの遠沈管に1nmolのHELと、アジュバントとして、N-アセチルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミン10mg/mL を5μL加えた。ここに、PBMCを1.5×107 cells添加し、室温で15分間感作させた。ここに刺激物質(IL-4 (終濃度10ng/mL)、IL-13 (終濃度10ng/mL)、anti-CD40抗体 (終濃度1μg/mL)、LPS(終濃度40μg/mL))を添加し、次に40% FBS含有RPMI1640培地を3.5mL添加し、5%CO2・37℃で2日間培養した。培養後、IL-21 (終濃度10ng/mL)を添加し、さらに3日間培養した。培養後の細胞を顕微鏡観察し、免疫によって発生すると考えられている細胞塊の発生、細胞の幼若化に伴う細胞サイズの増大を観察した。(図1)
図1では、免疫前後の細胞の顕微鏡画像。免疫によって発生すると考えられている細胞塊の発生、細胞の幼若化に伴う細胞サイズの増大が観察された。
In vitro immunity
Hen egg Lysozyme (SIGMA) was prepared to 1 nmol / μL with PBS (−). The solution was sterilized by filtration using a 0.22 μm filter and used for in vitro immunization as an antigen. 5 μL of 1 nmol of HEL and 10 mg / mL of N-acetylmuramyl-L-alanyl-D-isoglutamine as an adjuvant were added to a 15 mL centrifuge tube. To this, 1.5 × 10 7 cells of PBMC were added and sensitized for 15 minutes at room temperature. Add stimulant (IL-4 (final concentration 10ng / mL), IL-13 (final concentration 10ng / mL), anti-CD40 antibody (final concentration 1μg / mL), LPS (final concentration 40μg / mL)) Then, 3.5 mL of RPMI1640 medium containing 40% FBS was added and cultured at 5% CO 2 · 37 ° C. for 2 days. After the culture, IL-21 (final concentration 10 ng / mL) was added, and further cultured for 3 days. The cultured cells were observed with a microscope, and the generation of cell clusters thought to be generated by immunization and the increase in cell size accompanying cell blastogenesis were observed. (Figure 1)
In FIG. 1, microscopic images of cells before and after immunization. The generation of cell clusters thought to be generated by immunization and the increase in cell size accompanying cell blastogenesis were observed.

DNA抽出、一本鎖抗体scFvプラスミドの作製
免疫後の細胞2.5×106 cellsより、Isogen (ニッポンジーン社製)を用いてTotal RNA を取得した。取得したTotal RNA をテンプレートとして、Quantitect Reverse Transcription Kit (QIAGEN社製)試薬を用いて、一本鎖cDNAを合成した。調製したcDNAをテンプレートとしてプライマーVH forward primer mix/VH reverse primer mix 若しくは VL forward primer mix/VL reverse primer mixを用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、1st PCR を実施した。使用したプライマー配列は、Antibody Engineering Methods and protocols (pp.120-121)に紹介されているものを利用した。その後、2% Agarose Gel 電気泳動により確認した。(図2)
1st PCR後の2% Agarose Gel 電気泳動画像。VH遺伝子(約400bp)およびVL遺伝子(約350bp)の増幅が確認された。
DNA extraction and preparation of single chain antibody scFv plasmid Total RNA was obtained from 2.5 × 10 6 cells after immunization using Isogen (manufactured by Nippon Gene). Single-stranded cDNA was synthesized using the obtained total RNA as a template and a Quantitect Reverse Transcription Kit (manufactured by QIAGEN) reagent. 1st PCR was performed by PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa) using the prepared cDNA as a template and using primers VH forward primer mix / VH reverse primer mix or VL forward primer mix / VL reverse primer mix. The primer sequences used were those introduced in Antibody Engineering Methods and protocols (pp. 120-121). Then, it confirmed by 2% Agarose Gel electrophoresis. (Figure 2)
2% Agarose Gel electrophoresis image after 1st PCR. Amplification of VH gene (about 400 bp) and VL gene (about 350 bp) was confirmed.

電気泳動後のアガロースゲルから目的の約400bpのバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてVH 遺伝子, VL 遺伝子を抽出・精製した。そのVH 遺伝子, VL 遺伝子を各200ng用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、プライマーを添加せず、Link PCR を実施し、scFv遺伝子を構築した。その後、1.8% Agarose Gel 電気泳動により確認した。(図3)
Link PCR後の1.6% Agarose Gel 電気泳動画像。scFv遺伝子(約800bp)の構築が確認された。
A target band of about 400 bp was cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the VH gene and VL gene were extracted and purified using QIAquick Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN). Using 200 ng each of the VH gene and VL gene, PrimeSTAR HS Polymerase (manufactured by TaKaRa) was used to perform Link PCR without adding a primer to construct an scFv gene. Then, it confirmed by 1.8% Agarose Gel electrophoresis. (Figure 3)
1.6% Agarose Gel electrophoresis image after Link PCR. The construction of the scFv gene (about 800 bp) was confirmed.

電気泳動後のアガロースゲルから目的の約800bpのバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてscFv 遺伝子を抽出・精製した。そのscFv遺伝子10ngをテンプレートとして2nd PCR Primer Premix を用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、2nd PCR を実施した。使用したプライマー配列は、Antibody Engineering Methods and protocols (pp.121-122)に紹介されているものを利用した。その後、1.6% Agarose Gel 電気泳動により確認した。 (図4)
2nd PCR後の1.6% Agarose Gel 電気泳動画像。scFv遺伝子(約800bp)の構築が確認された。
A target band of about 800 bp was cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the scFv gene was extracted and purified using QIAquick Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN). 2nd PCR was performed by PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa) using 2 nd PCR Primer Premix with 10 ng of the scFv gene as a template. The primer sequences used were those introduced in Antibody Engineering Methods and protocols (pp. 121-122). Then, it confirmed by 1.6% Agarose Gel electrophoresis. (Figure 4)
1.6% Agarose Gel electrophoresis image after 2nd PCR. The construction of the scFv gene (about 800 bp) was confirmed.

scFv PCR産物を、制限酵素 EcoRIおよびHindIIIと37℃で2時間反応させて分解し、電気泳動後のアガロースゲルから目的のバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてscFv 遺伝子を抽出・精製した。同様にプラスミドベクターpMAL-c2Eを制限酵素 EcoRI、HindIIIおよびCIAPと37℃で1時間反応させて分解し、電気泳動後のアガロースゲルから目的のバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミドベクター遺伝子を抽出・精製した。これらをプラスミドベクター遺伝子1molに対しscFv遺伝子10 mol の割合で混合し、DNA Ligation kit <Mighty Mix> (TaKaRa社製)を用いてライゲーションした。ライゲーション溶液10μLを大腸菌 JM109株のコンピテントセル100μLと混合し、大腸菌JM109株を形質転換した。この形質転換体を100μg/mL のアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、37℃で18時間培養した。
形成したコロニーを、scFv遺伝子の連結したプラスミドを持つ大腸菌クローンをセレクションするために、コロニーPCR法を実施し、1.6% Agarose Gel 電気泳動により確認した。(図5)
コロニーPCR後の1.6% Agarose Gel 電気泳動画像例。scFv遺伝子(約800bp)の連結したプラスミドを持つ大腸菌クローンが確認できた。
The scFv PCR product is digested with the restriction enzymes EcoRI and HindIII at 37 ° C for 2 hours to digest the target band from the agarose gel after electrophoresis, and the scFv gene is extracted using the QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN). Extracted and purified. Similarly, the plasmid vector pMAL-c2E is digested with restriction enzymes EcoRI, HindIII and CIAP at 37 ° C for 1 hour, and the target band is cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN) is prepared. The plasmid vector gene was extracted and purified. These were mixed at a ratio of 10 mol of scFv gene to 1 mol of plasmid vector gene, and ligated using DNA Ligation kit <Mighty Mix> (TaKaRa). 10 μL of the ligation solution was mixed with 100 μL of competent cells of E. coli JM109 strain to transform E. coli JM109 strain. This transformant was applied to an LB agar medium containing 100 μg / mL ampicillin and cultured at 37 ° C. for 18 hours.
In order to select the formed colonies of E. coli clones having a plasmid to which the scFv gene was linked, colony PCR was performed and confirmed by 1.6% Agarose Gel electrophoresis. (Figure 5)
Example of 1.6% Agarose Gel electrophoresis image after colony PCR. An E. coli clone having a plasmid to which the scFv gene (about 800 bp) was linked was confirmed.

大腸菌による一本鎖抗体scFvの発現
形成したコロニーを、画線培養した後、500μLの100μg/mL のアンピシリンとOvernight Express Auto induction system (Novagen社)を含むLB液体培地により30℃で18時間培養した。遠心分離により培地を交換し、500μLの100μg/mL のアンピシリンとOvernight Express Auto induction system (Novagen社)と1mM IPTGを含むLB液体培地に懸濁し、30℃で3時間培養した。培養終了後、遠心分離(2000rpm、15min 、4℃)により大腸菌菌体を回収した。ここに、ガラスビーズを添加し、1300rpm、20min、15℃で振とうすることにより大腸菌を破砕した。遠心分離(2500rpm、15min、4℃)により未破砕菌体やガラスビーズを沈殿させ、scFvを含む培養上清を得た。
Expression of single chain antibody scFv by E. coli After colony formation, the colonies formed were streaked and cultured at 30 ° C with LB liquid medium containing 500 μL of 100 μg / mL ampicillin and Overnight Express Auto induction system (Novagen). Cultured for 18 hours. The medium was changed by centrifugation, suspended in LB liquid medium containing 500 μL of 100 μg / mL ampicillin, Overnight Express Auto induction system (Novagen) and 1 mM IPTG, and cultured at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the culture, E. coli cells were collected by centrifugation (2000 rpm, 15 min, 4 ° C.). Here, glass beads were added, and E. coli was disrupted by shaking at 1300 rpm, 20 min, 15 ° C. Uncrushed cells and glass beads were precipitated by centrifugation (2500 rpm, 15 min, 4 ° C.) to obtain a culture supernatant containing scFv.

ELISA Plateの調製
HEL抗原をPBS(-)にて20μg/mLに希釈し、50μLずつ 96well plate(Nunc-Immuno module F8 maxisoap, Nunc社製)に添加した。これを4℃で1日間静置した後、上清を捨て、Protein Free (PBS) Blocking Buffer (Thermo Fisher Scientific社)を400μLずつ添加した。室温で2時間静置したのち、PBS(−)で 3 回洗浄し、HEL ELISA Plateを調製した。同様にBSA、anti-FLAG抗体を固相化したプレートも作製した。
Preparation of ELISA Plate
HEL antigen was diluted to 20 μg / mL with PBS (−), and 50 μL each was added to a 96 well plate (Nunc-Immuno module F8 maxisoap, manufactured by Nunc). After standing at 4 ° C. for 1 day, the supernatant was discarded, and 400 μL of Protein Free (PBS) Blocking Buffer (Thermo Fisher Scientific) was added. After standing at room temperature for 2 hours, the plate was washed 3 times with PBS (−) to prepare a HEL ELISA Plate. Similarly, a plate on which BSA and anti-FLAG antibody were immobilized was also prepared.

ELISA
Anti-FLAG抗体 ELISA Plate に上記大腸菌による一本鎖抗体scFvの発現の項で取得した50μL の培養上清 を加え、37℃インキュベーターにて1時間静置した。上清を捨て、
PBS(−)で 4 回洗浄し、PBS(−)で2000倍に希釈した二次抗体(anti-MBP-HRP、NEB社製)を50μL添加し、37℃インキュベーターにて1時間静置した。上清を捨て、PBS(−)で 4 回洗浄し、100μLのTMB溶液を添加し、室温にて10分間静置した。その後直ちに1N HCl (和光純薬社製)を100μL添加に、反応を止めた。その後、各ウェルの450nmの吸光度をマイクロプレートリーダー(Model 550 , Bio-rad社製)にて測定した。
ELISA
To the Anti-FLAG antibody ELISA plate, 50 μL of the culture supernatant obtained in the section of expression of the single-chain antibody scFv by E. coli was added and allowed to stand in a 37 ° C. incubator for 1 hour. Discard the supernatant,
After washing 4 times with PBS (−), 50 μL of a secondary antibody (anti-MBP-HRP, manufactured by NEB) diluted 2000 times with PBS (−) was added and allowed to stand in a 37 ° C. incubator for 1 hour. The supernatant was discarded, washed 4 times with PBS (−), 100 μL of TMB solution was added, and allowed to stand at room temperature for 10 minutes. Immediately thereafter, 100 μL of 1N HCl (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to stop the reaction. Thereafter, the absorbance at 450 nm of each well was measured with a microplate reader (Model 550, manufactured by Bio-rad).

本実施例によれば、体外免疫法によって、10日間で抗原特異的なヒト抗体を取得することが出来た。従来はファージディスプレイ法等を用いている為、数週間を要しているが、短期間で取得することが出来た。本法を用いることによって、免疫して得たヒト抗体を取得することが容易となる。   According to this example, an antigen-specific human antibody could be obtained in 10 days by in vitro immunization. Conventionally, since a phage display method or the like is used, it takes several weeks, but it was able to be obtained in a short period of time. By using this method, it becomes easy to obtain human antibodies obtained by immunization.

次に本発明の他の実施例について、ヒト S100A10タンパク質を抗原例として用い、ヒト末梢血単核球に対して特定の刺激物質、抗原、ヒト血清成分を含む培養液を用いて体外免疫を行うことで、免疫効率を下げず、且つ高効率に体細胞変異の導入された、特異性及び親和性の高い抗ヒトタンパク質一本鎖ヒト抗体を作製する方法について詳細に説明する。   Next, with respect to another embodiment of the present invention, human S100A10 protein is used as an antigen example and human peripheral blood mononuclear cells are subjected to in vitro immunization using a culture solution containing a specific stimulating substance, antigen, and human serum component Thus, a method for producing a single-chain human antibody having high specificity and affinity, in which somatic mutation is introduced with high efficiency without lowering immune efficiency, will be described in detail.

ヒト末梢血単核細胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)の調製
ヒトPBMC(VERITAS社)を購入し、凍結サンプルとして入手した。これをメーカー推奨プロトコールに従い、溶解・回復を行った。免疫に先立ち、細胞は無血清培地で洗浄し、1×107 cells / mLになるように無血清培地で再懸濁した。
Preparation of human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) Human PBMC (VERITAS) was purchased and obtained as a frozen sample. This was dissolved and recovered according to the manufacturer's recommended protocol. Prior to immunization, the cells were washed with serum-free medium and resuspended in serum-free medium to 1 × 10 7 cells / mL.

体外免疫
ヒトS100A10 (hS100A10)タンパク質をPBS(-)にて1nmol/μLに調製した。0.22μmのフィルターを用いてろ過滅菌を行い、抗原として体外免疫に使用した。15mLの遠沈管に5 nmolのhS100A10と、アジュバントとして、N-アセチルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミン10mg/mL を5μL加えた。ここに、PBMCを1.5×107 cells添加し、室温で15分間感作させた。ここに刺激物質(IL-4 (終濃度10ng/mL)、IL-6 (終濃度10ng/mL)、IL-10 (終濃度10ng/mL)、BAFF (終濃度10ng/mL)、IL-13 (終濃度10ng/mL)、anti-CD40抗体 (終濃度1μg/mL)、LPS (40μg/mL))を添加し、次に40% ヒト血清含有RPMI1640培地を4mL添加し、5%CO2・37℃で3日間培養した。培養後、IL-21 (終濃度10ng/mL)を添加し、さらに4日間培養した。
In vitro immunized human S100A10 (hS100A10) protein was prepared to 1 nmol / μL with PBS (−). The solution was sterilized by filtration using a 0.22 μm filter and used for in vitro immunization as an antigen. To a 15 mL centrifuge tube, 5 μL of 5 nmol of hS100A10 and N-acetylmuramyl-L-alanyl-D-isoglutamine 10 mg / mL as an adjuvant were added. To this, 1.5 × 10 7 cells of PBMC were added and sensitized for 15 minutes at room temperature. Here, stimulants (IL-4 (final concentration 10 ng / mL), IL-6 (final concentration 10 ng / mL), IL-10 (final concentration 10 ng / mL), BAFF (final concentration 10 ng / mL), IL-13 (Final concentration 10 ng / mL), anti-CD40 antibody (final concentration 1 μg / mL), LPS (40 μg / mL)), and then 4 mL of RPMI1640 medium containing 40% human serum and 5% CO 2. The cells were cultured at 37 ° C for 3 days. After the culture, IL-21 (final concentration 10 ng / mL) was added, and further cultured for 4 days.

DNA抽出、一本鎖抗体scFvプラスミドの作製
免疫後の細胞6.8×106 cells、および免疫せずに同日数培養した細胞1.2×106 cells からそれぞれIsogen (ニッポンジーン社製)を用いてTotal RNA を取得した。取得したTotal RNA をテンプレートとして、Quantitect Reverse Transcription Kit (QIAGEN社製)試薬を用いて、一本鎖cDNAを合成した。調製したcDNAをテンプレートとしてプライマーVH forward primer mix/VH reverse primer mix 若しくは VL forward primer mix/VL reverse primer mixを用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、1st PCR を実施した。使用したプライマー配列は、Antibody Engineering Methods and protocols (pp.120-121)に紹介されているものを利用した。
DNA extraction, preparation of single chain antibody scFv plasmid Using Isogen (manufactured by Nippon Gene) from 6.8 × 10 6 cells after immunization and 1.2 × 10 6 cells cultured for the same day without immunization. Total RNA was obtained. Single-stranded cDNA was synthesized using the obtained total RNA as a template and a Quantitect Reverse Transcription Kit (manufactured by QIAGEN) reagent. 1st PCR was performed by PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa) using the prepared cDNA as a template and using primers VH forward primer mix / VH reverse primer mix or VL forward primer mix / VL reverse primer mix. The primer sequences used were those introduced in Antibody Engineering Methods and protocols (pp. 120-121).

電気泳動後のアガロースゲルから目的の約400bpのバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてVH 遺伝子, VL 遺伝子を抽出・精製した。そのVH 遺伝子, VL 遺伝子を各500ng用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、プライマーを添加せず、Link PCR を実施し、scFv遺伝子を構築した。
電気泳動後のアガロースゲルから目的の約800bpのバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてscFv 遺伝子を抽出・精製した。
A target band of about 400 bp was cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the VH gene and VL gene were extracted and purified using QIAquick Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN). Using 500 ng of each of the VH and VL genes, Link PCR was performed with PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa) without adding a primer to construct an scFv gene.
A target band of about 800 bp was cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the scFv gene was extracted and purified using QIAquick Gel Extraction kit (manufactured by QIAGEN).

そのscFv遺伝子10ngをテンプレートとして2nd PCR Primer Premix を用いて、PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa社製)により、2nd PCR を実施した。使用したプライマー配列は、Antibody Engineering Methods and protocols (pp.121-122)に紹介されているものを利用した。
scFv PCR産物を、制限酵素 EcoRIおよびHindIIIと37℃で2時間反応させて分解し、電気泳動後のアガロースゲルから目的のバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてscFv 遺伝子を抽出・精製した。同様にプラスミドベクターpMAL-c2Eを制限酵素 EcoRI、HindIIIおよびCIAPと37℃で1時間反応させて分解し、電気泳動後のアガロースゲルから目的のバンドを切り取り、QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN社製)を用いてプラスミドベクター遺伝子を抽出・精製した。
2nd PCR was performed by PrimeSTAR HS Polymerase (TaKaRa) using 2 nd PCR Primer Premix with 10 ng of the scFv gene as a template. The primer sequences used were those introduced in Antibody Engineering Methods and protocols (pp. 121-122).
The scFv PCR product is digested with the restriction enzymes EcoRI and HindIII at 37 ° C for 2 hours to digest the target band from the agarose gel after electrophoresis, and the scFv gene is extracted using the QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN). Extracted and purified. Similarly, the plasmid vector pMAL-c2E is digested with restriction enzymes EcoRI, HindIII and CIAP at 37 ° C for 1 hour, and the target band is cut out from the agarose gel after electrophoresis, and the QIAquick Gel Extraction kit (QIAGEN) is prepared. The plasmid vector gene was extracted and purified.

これらをプラスミドベクター遺伝子1molに対しscFv遺伝子10 mol の割合で混合し、DNA Ligation kit <Mighty Mix> (TaKaRa社製)を用いてライゲーションした。ライゲーション溶液10μLを大腸菌 JM109株のコンピテントセル100μLと混合し、大腸菌JM109株を形質転換した。この形質転換体を100μg/mL のアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布し、37℃で18時間培養した。
形成したコロニーを、scFv遺伝子の連結したプラスミドを持つ大腸菌クローンをセレクションするために、コロニーPCR法を実施した。
These were mixed at a ratio of 10 mol of scFv gene to 1 mol of plasmid vector gene, and ligated using DNA Ligation kit <Mighty Mix> (TaKaRa). 10 μL of the ligation solution was mixed with 100 μL of competent cells of E. coli JM109 strain to transform E. coli JM109 strain. This transformant was applied to an LB agar medium containing 100 μg / mL ampicillin and cultured at 37 ° C. for 18 hours.
Colony PCR was performed to select E. coli clones having a plasmid to which the scFv gene was linked from the formed colonies.

大腸菌による一本鎖抗体scFvの発現
形成したコロニーを、未免疫PBMC由来scFvライブラリから64クローン、免疫後PBMC由来ライブラリからランダムに40クローンずつを画線培養した後、500μLの100μg/mL のアンピシリンとOvernight Express Auto induction system (Novagen社)を含むLB液体培地により30℃で18時間培養した。遠心分離により培地を交換し、500μLの100μg/mL のアンピシリンとOvernight Express Auto induction system (Novagen社)と1mM IPTGを含むLB液体培地に懸濁し、30℃で3時間培養した。培養終了後、遠心分離(2000rpm、15min 、4℃)により大腸菌菌体を回収した。ここに、ガラスビーズを添加し、1300rpm、20min、15℃で振とうすることにより大腸菌を破砕した。遠心分離(2500rpm、15min、4℃)により未破砕菌体やガラスビーズを沈殿させ、scFvを含む培養上清を得た。
After colonizing colonies with single-chain antibody scFv expression by Escherichia coli, 64 clones from the non-immunized PBMC-derived scFv library and 40 clones from the PBMC-derived library after immunization were streaked, 500 μL of 100 μg / mL ampicillin and The cells were cultured at 30 ° C. for 18 hours in an LB liquid medium containing Overnight Express Auto induction system (Novagen). The medium was changed by centrifugation, suspended in LB liquid medium containing 500 μL of 100 μg / mL ampicillin, Overnight Express Auto induction system (Novagen) and 1 mM IPTG, and cultured at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the culture, E. coli cells were collected by centrifugation (2000 rpm, 15 min, 4 ° C.). Here, glass beads were added, and E. coli was disrupted by shaking at 1300 rpm, 20 min, 15 ° C. Uncrushed cells and glass beads were precipitated by centrifugation (2500 rpm, 15 min, 4 ° C.) to obtain a culture supernatant containing scFv.

ELISA Plateの調製
hS100A10抗原をPBS(-)にて20μg/mLに希釈し、50μLずつ 96well plate(Nunc-Immuno module F8 maxisoap, Nunc社製)に添加した。これを4℃で一晩静置した後、上清を捨て、Protein Free (PBS) Blocking Buffer (Thermo Fisher Scientific社)を400μLずつ添加した。室温で2時間静置したのち、PBS(−)で 3 回洗浄し、hS100A10 ELISAプレートを調製した。同様にネガティブコントロールとしてHen Egg Lysozyme (HEL)、濃度定量用にanti-FLAG抗体を固相化したプレートも作製した。
Preparation of ELISA Plate
The hS100A10 antigen was diluted to 20 μg / mL with PBS (−), and 50 μL was added to a 96-well plate (Nunc-Immuno module F8 maxisoap, manufactured by Nunc). After allowing this to stand at 4 ° C. overnight, the supernatant was discarded, and 400 μL of Protein Free (PBS) Blocking Buffer (Thermo Fisher Scientific) was added. After standing at room temperature for 2 hours, the plate was washed 3 times with PBS (−) to prepare an hS100A10 ELISA plate. Similarly, a plate on which Hen Egg Lysozyme (HEL) was immobilized as a negative control and anti-FLAG antibody was immobilized for concentration determination was also prepared.

ELISAによるスクリーニング
Anti-FLAG抗体 ELISA Plate に上記大腸菌による一本鎖抗体scFvの発現の項で取得した50μL の培養上清 を加え、37℃インキュベーターにて1時間静置した。上清を捨て、PBS(−)で 4 回洗浄し、PBS(−)で2000倍に希釈した二次抗体(anti-MBP-HRP、NEB社製)を50μL添加し、37℃インキュベーターにて1時間静置した。上清を捨て、PBS(−)で 4 回洗浄し、100μLのTMB溶液を添加し、室温にて10分間静置した。その後直ちに1N HCl (和光純薬社製)を100μL添加に、反応を止めた。その後、各ウェルの450nmの吸光度をマイクロプレートリーダー(Model 550 , Bio-rad社製)にて測定した。
同様に、精製し濃度定量済みのMBP-FLAG-hS100A10タンパク質を用いて検量線を作製し、これをもとに各クローンのscFv発現量を算出した。
Screening by ELISA
To the Anti-FLAG antibody ELISA plate, 50 μL of the culture supernatant obtained in the section of expression of the single-chain antibody scFv by E. coli was added and allowed to stand in a 37 ° C. incubator for 1 hour. Discard the supernatant, wash 4 times with PBS (−), add 50 μL of secondary antibody (anti-MBP-HRP, manufactured by NEB) diluted 2000 times with PBS (−), and add 1 in a 37 ° C. incubator. Let stand for hours. The supernatant was discarded, washed 4 times with PBS (−), 100 μL of TMB solution was added, and allowed to stand at room temperature for 10 minutes. Immediately thereafter, 100 μL of 1N HCl (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to stop the reaction. Thereafter, the absorbance at 450 nm of each well was measured with a microplate reader (Model 550, manufactured by Bio-rad).
Similarly, a calibration curve was prepared using purified and quantified MBP-FLAG-hS100A10 protein, and the scFv expression level of each clone was calculated based on this.

算出した濃度値をもとに、各クローン 2 pmol/wellになるように濃度調整し、hS100A10固層化プレートおよびHEL固層化プレートを用いたELISAを実施することで、抗原であるhS100A10への各クローンの親和性および特異性の評価を行った。
その結果、本法を用いた体外免疫を実施することによって、抗原に対して親和性および特異性を有したクローンが多数得られた。加えて、ライブラリに占める抗原陽性クローンの存在比率が大幅に上昇した。(図6)
図6は、ELISAによる、(±)体外免疫実施でのscFvライブラリの活性分布比較例を示すものであって、Y軸には抗原への親和性の指標となるhS100A10固層化プレートを用いた際の450nmの吸光度を、X軸には特異性の指標となるhS100A10固層化プレート対HEL固層化プレートの吸光度比を示した。
図6によれば、本実施例でしめす体外免疫を実施することで、抗原に対して親和性の高いクローン(高Absorbance)および特異性の高いクローン(高hS100A10/HEL比)を有したクローンを高い存在比率で取得することが出来た。
Based on the calculated concentration value, adjust the concentration to 2 pmol / well for each clone, and perform ELISA using the hS100A10 solidified plate and HEL solidified plate to obtain the antigen to hS100A10. The affinity and specificity of each clone was evaluated.
As a result, a large number of clones having affinity and specificity for the antigen were obtained by performing in vitro immunization using this method. In addition, the proportion of antigen-positive clones in the library was significantly increased. (Figure 6)
FIG. 6 shows a comparative example of activity distribution of scFv library in (±) in vitro immunization performed by ELISA, and an hS100A10 solidified plate serving as an index of affinity for antigen was used on the Y axis. The absorbance at 450 nm was shown, and the X-axis shows the absorbance ratio of hS100A10 solidified plate to HEL solidified plate, which is an index of specificity.
According to FIG. 6, by carrying out the in vitro immunization shown in this example, clones having high affinity clones (high Absorbance) and high specificity clones (high hS100A10 / HEL ratio) were obtained. We were able to acquire with a high abundance ratio.

DNAならびにアミノ酸配列解析
上記ELISAによるスクリーニングの結果得られた、抗原に対して反応性を有していたクローン(未免疫ライブラリclone No. n1〜n4、免疫後ライブラリclone No. i1〜i4)について、DNAシーケンス解析を行った。
その結果、本法を用いた体外免疫を実施することにより、効率的に体細胞変異が誘導されていることが確認できた。(図7)
図7は、図6中でナンバリングしたクローン(n1〜n4、およびi1〜i4)のDNA配列解析結果に対し、IgBLAST解析を行い、各領域(FWR1、CDR1,FWR2、CDR2、FWR3)について、各scFvクローンの由来となるGermline V gene(データベース)と、これと比較した際のミスマッチ塩基数、およびアミノ酸変異数(図中括弧内に記す)を示した。 図7によれば、免疫せずに同日数培養した場合では体細胞変異は蓄積されておらず、本法を用いた体外免疫を実施することによってDNAレベルにおいてもアミノ酸レベルにおいても高効率に体細胞変異が誘導されていることが示された。
DNA and amino acid sequence analysis About the clones (anti-immune library clone No. n1-n4, post-immunization library clone No. i1-i4) that were reactive to the antigen obtained as a result of screening by the above ELISA, DNA sequencing analysis was performed.
As a result, it was confirmed that somatic mutation was efficiently induced by in vitro immunization using this method. (Fig. 7)
FIG. 7 shows the results of IgBLAST analysis of the DNA sequence analysis results of the clones numbered in FIG. 6 (n1 to n4 and i1 to i4), and each region (FWR1, CDR1, FWR2, CDR2, FWR3) The Germline V gene (database) from which the scFv clone was derived, the number of mismatched bases and the number of amino acid mutations (shown in parentheses in the figure) were shown. According to FIG. 7, somatic cell mutations are not accumulated when cultured for the same number of days without immunization. By performing in vitro immunization using this method, the body can be efficiently produced at both the DNA level and the amino acid level. It was shown that cell mutation was induced.

本発明は、抗原抗体反応に基づいた疾病の治療に利用する、特異性及び親和性の高いヒト抗体の作製をヒト末梢血の血液細胞から短期間に大量におこなえることから、抗体医薬分野の拡大を促し得る。また、特異性及び親和性の高いヒト抗体を短期間に取得できることから、疾病の治療に限らず診断や免疫学的マーカー検査分野の分野の拡大を促し得る。   The present invention expands the field of antibody medicine because human antibodies with high specificity and affinity that can be used for the treatment of diseases based on antigen-antibody reactions can be produced in large quantities from blood cells of human peripheral blood in a short period of time. Can be encouraged. In addition, since human antibodies with high specificity and affinity can be obtained in a short period of time, it is possible not only to treat diseases but also to expand the fields of diagnosis and immunological marker testing.

Claims (7)

ヒト血液細胞を抗原、刺激物質及びヒト血清を含む培養液中で免役する体外免疫方法。 An in vitro immunization method for immunizing human blood cells in a culture solution containing an antigen, a stimulating substance and human serum. 前記血清濃度が5%〜60%で好ましくは、20%〜50%である請求項1に記載の体外免疫方法。   The in vitro immunization method according to claim 1, wherein the serum concentration is 5% to 60%, preferably 20% to 50%. 前記刺激物質がB細胞増殖活性化因子、体細胞変異誘導因子及びクラススイッチ誘導因子よりなる請求項1に記載の体外免疫方法。 The in vitro immunization method according to claim 1, wherein the stimulating substance comprises a B cell proliferation activator, a somatic mutation inducer, and a class switch inducer. 前記体細胞変異誘導因子がIL-21、LPS(Lipopolysaccharide)、前記B細胞増殖活性化因子がIL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6、IL-7、IL-10、IL-11、IL-13、IL-21、IL-22、BAFF(B cell Activating Factor)、CD30 Ligand、anti-CD30抗体、CD40 Ligand、anti-CD40抗体、INF-γ(Interferon-gamma)、Fas Ligand、LPS、前記クラススイッチ誘導因子がIL-4、IL-5、IL-6、IL-13、INF-γ、TGF-β(Transforming Growth Factor - beta)、BAFF、APRIL(A Proliferation-Inducing Ligand)であり、これら因子から1乃至複数選ばれてなる請求項3に記載の体外免疫方法。 The somatic mutation-inducing factor is IL-21, LPS (Lipopolysaccharide), and the B cell proliferation activating factor is IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-6, IL-7, IL- 10, IL-11, IL-13, IL-21, IL-22, BAFF (B cell Activating Factor), CD30 Ligand, anti-CD30 antibody, CD40 Ligand, anti-CD40 antibody, INF-γ (Interferon-gamma) , Fas Ligand, LPS, the class switch inducer is IL-4, IL-5, IL-6, IL-13, INF-γ, TGF-β (Transforming Growth Factor-beta), BAFF, APRIL (A Proliferation- The in vitro immunization method according to claim 3, wherein one or more of these factors are selected. 前記体外免疫方法で得られた免疫細胞を含む細胞から遺伝子を分離し、分離した遺伝子に所定の抗体用プライマーを用いてPCR処理を行うステップ、前記PCR処理後の遺伝子に対し量的な分離により抗体遺伝子を選別する量的分離ステップを含む抗体作製方法。 Separating a gene from cells containing immune cells obtained by the in vitro immunization method, performing a PCR treatment using a predetermined antibody primer on the separated gene, and quantitatively separating the gene after the PCR treatment An antibody production method comprising a quantitative separation step of selecting an antibody gene. 前記抗体遺伝子から一本鎖抗体を形成するステップ、当該一本鎖抗体を宿主細胞で培養するステップを更に有する請求項5に記載の抗体作製方法。 The method for producing an antibody according to claim 5, further comprising the steps of forming a single-chain antibody from the antibody gene and culturing the single-chain antibody in a host cell. 前記血液細胞が、末梢血からえられた単核細胞である請求項1及び5に記載の抗体作製方法。 The antibody production method according to claim 1 or 5, wherein the blood cells are mononuclear cells obtained from peripheral blood.
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