JP2016002009A - Tagged antibody - Google Patents

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秀雄 中野
孝明 兒島
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孝明 兒島
晃代 加藤
Akiyo Kato
晃代 加藤
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    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that improves the efficiency of Fab antibody formation and uses therefor.SOLUTION: A Fab antibody is obtained by coexpressing an antibody H chain gene that encodes a VH region and a CH1 region and an antibody L chain gene that encodes a VL region and a CL region. Alternatively, a Fab antibody is obtained by individually expressing an antibody H chain gene that encodes a VH region and a CH1 region and an antibody L chain gene that encodes a VL region and a CL region, and subsequently mixing the expression products. A first tag sequence that encodes one of a pair of peptides that constitute a leucine zipper is added to the antibody H chain gene, and a second tag sequence that encodes the other of said pair is added to the antibody L chain gene.

Description

本発明は抗体の調製法に関する。詳細には、タグが付加されたFab抗体の調製法及びその用途に関する。   The present invention relates to a method for preparing antibodies. Specifically, the present invention relates to a method for preparing a Fab antibody with a tag attached and its use.

モノクローナル抗体は、単一のB細胞に由来するクローンから得られた抗体であり、高い特異性を示す。この特徴を活かし、臨床診断薬や治療薬としてモノクローナル抗体が利用されている。また、研究用ツール(分析、定量、分離、精製等)としてもモノクローナル抗体の利用価値は高い。近年、モノクローナル抗体をマウス−ヒトキメラ抗体やヒト化抗体に変換することによって、ヒトに対する抗原性を低減させる技術が開発された。これに伴い、モノクローナル抗体の医薬としての開発が展開されている。実際、抗体医薬の拡大進歩はめざましく、抜本的治療薬や予防薬の存在しない医療分野にも光明を与え始めている。   A monoclonal antibody is an antibody obtained from a clone derived from a single B cell and exhibits high specificity. Taking advantage of this feature, monoclonal antibodies are used as clinical diagnostics and therapeutics. In addition, the utility value of monoclonal antibodies is also high as a research tool (analysis, quantification, separation, purification, etc.). In recent years, a technique has been developed that reduces antigenicity to humans by converting monoclonal antibodies into mouse-human chimeric antibodies or humanized antibodies. Accordingly, development of monoclonal antibodies as pharmaceuticals has been developed. In fact, the advancement of antibody drugs is remarkable, and it has begun to shine in the medical field where there are no fundamental therapeutics or preventives.

モノクローナル抗体分子及びその派生物であるFab抗体やscFv抗体(一本鎖抗体)の製造方法として、遺伝子工学的手法を利用した各種方法、例えば、ファージディスプレイ法、酵母表層ディスプレイ法、リボソームディスプレイ法、mRNAディスプレイ法等が開発されている。遺伝子工学的手法を利用して抗体分子を生産させる場合、動物細胞、酵母、大腸菌などが用いられる。   Various methods using genetic engineering techniques such as a phage display method, a yeast surface display method, a ribosome display method, as a method for producing a monoclonal antibody molecule and its derivative Fab antibody and scFv antibody (single chain antibody), An mRNA display method has been developed. When producing antibody molecules using genetic engineering techniques, animal cells, yeast, E. coli, etc. are used.

動物細胞を用いる方法は、効率的な合成条件を見出すために多くの時間と多大な費用が必要となる。また、大腸菌や酵母による方法はタンパク質のフォールディングの効率が悪く、活性を有する分子の形成効率が低いという問題を抱える。一方、細胞を用いない合成系(無細胞タンパク質合成系)が開発され、抗体の生産にも利用されている。実際、本発明者らの研究グループは、無細胞タンパク質合成系を利用することにより、Fab抗体を効率的且つ迅速に調製可能な方法であるSICREX法(Single Cell RT-PCR Linked in Vitro Expression)の開発に成功している(特許文献1、非特許文献1)。   The method using animal cells requires a lot of time and a great amount of money in order to find efficient synthesis conditions. In addition, the methods using E. coli and yeast have problems that the efficiency of protein folding is poor and the efficiency of forming active molecules is low. On the other hand, a cell-free synthesis system (cell-free protein synthesis system) has been developed and used for antibody production. In fact, our research group uses the cell-free protein synthesis system of SICREX (Single Cell RT-PCR Linked in Vitro Expression), which is a method that enables efficient and rapid preparation of Fab antibodies. Development has been successful (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

特許第4686682号公報Japanese Patent No. 4686682

Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug;22(4):979-88.Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug; 22 (4): 979-88. J. Pestic. Sci. 28, 301-309, 2003J. Pestic. Sci. 28, 301-309, 2003

scFv抗体は、H鎖とL鎖の可変領域のみを短いリンカーで連結させたものであり、その分子量は約30kDaである。低分子量であるため、血管から組織への移行がスムーズに起こることや、低コスト且つ大量の生産が望めるなど、多くの利点を有する。しかしながら、scFv抗体には、H鎖とL鎖を繋ぐ順番やリンカー配列の影響を受けやすく、アフィニティーの低下がみられる等の問題がある(非特許文献2)。また、大腸菌で発現させた場合にはリフォールディングが必要であり、十分な活性を示さない場合もある。対照的にFab抗体は、その構造が故に安定性に優れ、また、新たにB細胞から調製する場合に短時間で調製可能である(非特許文献1)。その一方で、抗体の種類によってFab形成効率が異なり、所望の活性が得られない場合もある。大腸菌でFab抗体を調製する場合においては、分子間の会合がうまくいかず、活性を示す抗体が得られないことがある。
本発明の課題は、Fab抗体の有用性に注目し、Fab抗体の形成(H鎖とL鎖の会合)効率を高める技術及びその用途等を提供することにある。
The scFv antibody is obtained by linking only the variable regions of the H chain and L chain with a short linker, and its molecular weight is about 30 kDa. Since it has a low molecular weight, it has many advantages such as smooth transition from blood vessels to tissues and the expectation of mass production at low cost. However, the scFv antibody has a problem that it is easily affected by the order of connecting the H chain and the L chain and the linker sequence, and the affinity is decreased (Non-patent Document 2). In addition, when expressed in E. coli, refolding is required, and sufficient activity may not be exhibited. In contrast, Fab antibody is excellent in stability because of its structure, and can be prepared in a short time when newly prepared from B cells (Non-patent Document 1). On the other hand, Fab formation efficiency differs depending on the type of antibody, and a desired activity may not be obtained. When preparing a Fab antibody in E. coli, the association between molecules is not successful, and an antibody exhibiting activity may not be obtained.
An object of the present invention is to provide a technique for increasing the efficiency of Fab antibody formation (association of H chain and L chain), its use, etc., paying attention to the usefulness of Fab antibody.

上記課題に鑑みて検討を重ねる中で本発明者らは、Fab抗体の形成、即ちH鎖とL鎖のFd部分のフォールディングを補助するために、ロイシンジッパーを利用することを着想した。即ち、ロイシンジッパーを形成する一対のタグペプチドをH鎖(Hc)とL鎖(Lc)に付加し、HcとLc間のヘテロダイマー形成効率を高めるという戦略を考え、その有効性を、無細胞タンパク質合成系及び大腸菌を用いた発現系で調べることにした。検討の結果、いずれの発現系においても、活性型のFab形成効率が飛躍的に増大し、予想を上回る効果が得られることが明らかとなった。以下の発明は主としてこれらの成果に基づく。
[1]以下のステップ、即ち、
(A)VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子と、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を共発現させるステップ、又は
(B)VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子と、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を各々発現させた後、発現産物を混合するステップ、
を含み、
ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの内、片方をコードする第1タグ配列が前記抗体H鎖遺伝子に付加されており、他方をコードする第2タグ配列が前記抗体L鎖遺伝子に付加されている、Fab抗体の調製法。
[2]前記第1タグ配列の付加位置が前記抗体H鎖遺伝子の3'末端であり、前記第2タグ配列の付加位置が前記抗体L鎖遺伝子の3'末端である、[1]に記載の調製法。
[3]前記ロイシンジッパーが、ロイシン−ロイシン間の疎水結合に加え、正電荷アミノ酸−負電荷アミノ酸間の静電的相互作用により結合力を発揮する、[1]又は[2]に記載の調製法。
[4]前記第1タグ配列がリンカー配列を介して前記抗体H鎖遺伝子に付加されており、前記第2タグ配列がリンカー配列を介して前記抗体L鎖遺伝子に付加されている、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の調製法。
[5]宿主細胞を用いた発現系又は無細胞タンパク質合成系を用いて前記ステップを行う、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の調製法。
[6]前記抗体H鎖遺伝子と前記抗体L鎖遺伝子が、以下のステップ(i)〜(viii)によって調製される、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の調製法:
(i)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ;
(ii)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ;
(iii)5'末端に同一の第3タグ配列を含む複数のプライマーからなり、VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ;
(iv)5'末端に同一の第4タグ配列を含む複数のプライマーからなり、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ;
(v)前記第3タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iii)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ;
(vi)前記第4タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iv)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ;
(vii)ステップ(v)の増幅産物である抗体H鎖遺伝子に前記第1タグ配列を付加するステップ;
(viii)ステップ(vi)の増幅産物である抗体L鎖遺伝子に前記第2タグ配列を付加するステップ。
[7]前記抗体H鎖遺伝子と前記抗体L鎖遺伝子が、以下のステップ(I)〜(IV)によって調製される、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の調製法:
(I)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ;
(II)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ;
(III)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体H鎖遺伝子を増幅させるステップ、
(IV)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体L鎖遺伝子を増幅させるステップ。
[8]ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの片方がH鎖に付加されており、他方がL鎖に付加されている、タグ付Fab抗体。
[9]前記片方のペプチドの付加位置が前記H鎖のC末端であり、前記他方のペプチドの付加位置が前記L鎖のC末端である、[8]に記載のタグ付Fab抗体。
[10]前記ロイシンジッパーが、ロイシン−ロイシン間の疎水結合に加え、正電荷アミノ酸−負電荷アミノ酸間の静電的相互作用により結合力を発揮する、[8]又は[9]に記載のタグ付Fab抗体。
[11]前記片方のペプチドがリンカーを介して前記H鎖に付加されており、前記他方のペプチドがリンカーを介して前記L鎖に付加されている、[8]〜[10]のいずれか一項に記載のタグ付Fab抗体。
[12]前記リンカーがプロテアーゼ切断部位を含む、[11]に記載のタグ付Fab抗体。
[13][8]〜[12]のいずれか一項に記載のタグ付Fab抗体からタグを除去して得られたFab抗体。
In consideration of the above problems, the present inventors have conceived of using a leucine zipper to assist the formation of Fab antibodies, that is, the folding of the Fd portion of the H chain and L chain. In other words, we considered a strategy to add a pair of tag peptides that form leucine zippers to the H chain (Hc) and L chain (Lc) to increase the efficiency of heterodimer formation between Hc and Lc. We decided to investigate the protein synthesis system and the expression system using E. coli. As a result of studies, it has been clarified that in any of the expression systems, the activity of forming an active Fab has been dramatically increased, and an effect exceeding expectations can be obtained. The following invention is mainly based on these results.
[1] The following steps:
(A) co-expressing antibody H chain gene encoding VH region and CH1 region and antibody L chain gene encoding VL region and CL region, or (B) antibody H chain encoding VH region and CH1 region A gene and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region, respectively, and then mixing the expression product,
Including
A first tag sequence encoding one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added to the antibody H chain gene, and a second tag sequence encoding the other is added to the antibody L chain gene. Preparation of Fab antibody.
[2] The addition position of the first tag sequence is the 3 ′ end of the antibody H chain gene, and the addition position of the second tag sequence is the 3 ′ end of the antibody L chain gene. Preparation method.
[3] The preparation according to [1] or [2], wherein the leucine zipper exhibits a binding force by electrostatic interaction between a positively charged amino acid and a negatively charged amino acid in addition to a hydrophobic bond between leucine and leucine. Law.
[4] The first tag sequence is added to the antibody H chain gene via a linker sequence, and the second tag sequence is added to the antibody L chain gene via a linker sequence. [1] -The preparation method as described in any one of [3].
[5] The preparation method according to any one of [1] to [4], wherein the step is performed using an expression system using a host cell or a cell-free protein synthesis system.
[6] The preparation method according to any one of [1] to [5], wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (i) to (viii):
(i) providing mRNA derived from a single B cell;
(ii) preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template;
(iii) PCR is performed using a primer set consisting of multiple primers containing the same third tag sequence at the 5 ′ end and capable of amplifying the antibody H chain gene encoding the VH region and CH1 region, and using the cDNA as a template. Step to do;
(iv) PCR is performed using a primer set consisting of multiple primers containing the same fourth tag sequence at the 5 'end and capable of amplifying the antibody L chain gene encoding the VL region and CL region, and using the cDNA as a template Step to do;
(v) performing PCR using a single primer containing the third tag sequence and using the amplification product of step (iii) as a template;
(vi) performing PCR using a single primer containing the fourth tag sequence and using the amplification product of step (iv) as a template;
(vii) adding the first tag sequence to the antibody heavy chain gene that is the amplification product of step (v);
(Viii) A step of adding the second tag sequence to the antibody L chain gene that is the amplification product of step (vi).
[7] The preparation method according to any one of [1] to [5], wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (I) to (IV):
(I) providing mRNA derived from a single B cell;
(II) preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template;
(III) amplifying the antibody H chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template,
(IV) Amplifying the antibody L chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template.
[8] A tagged Fab antibody in which one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added to the H chain and the other is added to the L chain.
[9] The tagged Fab antibody according to [8], wherein the addition position of the one peptide is the C terminus of the H chain, and the addition position of the other peptide is the C terminus of the L chain.
[10] The tag according to [8] or [9], wherein the leucine zipper exhibits a binding force by electrostatic interaction between a positively charged amino acid and a negatively charged amino acid in addition to a hydrophobic bond between leucine and leucine. Attached Fab antibody.
[11] Any one of [8] to [10], wherein the one peptide is added to the H chain via a linker, and the other peptide is added to the L chain via a linker. The tagged Fab antibody according to Item.
[12] The tagged Fab antibody according to [11], wherein the linker includes a protease cleavage site.
[13] A Fab antibody obtained by removing a tag from the tagged Fab antibody according to any one of [8] to [12].

SICREX法の概要(一例)。Outline of SICREX method (example). 使用したプライマーの一覧。List of primers used. 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 無細胞タンパク質合成系を構成する要素。Elements that make up the cell-free protein synthesis system. Fab-LZ(ロイシンジッパー)複合体の構成。Configuration of Fab-LZ (leucine zipper) complex. 無細胞タンパク質合成系で合成したウサギIgG Fab-LZのサンドイッチELISA解析の結果。尚、鋳型DNAなしで無細胞タンパク質合成を行ったネガティブコントロール(鋳型なし)と、プレートに抗原を固定していないネガティブコントロール(抗原コートなし)を比較に使用した。Results of sandwich ELISA analysis of rabbit IgG Fab-LZ synthesized by cell-free protein synthesis system. For comparison, a negative control in which cell-free protein synthesis was performed without template DNA (no template) and a negative control in which no antigen was immobilized on the plate (no antigen coat) were used. ウサギIgG Fab-LZのウエスタンブロット解析の結果。Results of Western blot analysis of rabbit IgG Fab-LZ. マウスFab(No.6)及びマウスFab(No.23)の非還元SDS-PAGE解析の結果。Sは培養上清、Pは沈殿。Results of non-reducing SDS-PAGE analysis of mouse Fab (No. 6) and mouse Fab (No. 23). S is culture supernatant, P is precipitation. 抗O-157マウスFab-LZ複合体の抗原結合活性(ELISAによる)。尚、鋳型DNAなしで無細胞タンパク質合成を行ったネガティブコントロール(鋳型なし)と、プレートに抗原を固定していないネガティブコントロール(抗原コートなし)を比較に使用した。Antigen binding activity of anti-O-157 mouse Fab-LZ complex (by ELISA). For comparison, a negative control in which cell-free protein synthesis was performed without template DNA (no template) and a negative control in which no antigen was immobilized on the plate (no antigen coat) were used. 抗リステリアウサギFab-LZ複合体の抗原結合活性(ELISAによる)。無細胞タンパク質合成系で発現させたFab-LZ複合体及びFabのELISA解析の結果。1ウェルあたり1細胞の条件で増幅させたPCR産物を鋳型としてFab-LZ複合体及びFabを無細胞タンパク質合成系で合成し、結合活性を測定した。尚、鋳型DNAなしで無細胞タンパク質合成を行ったネガティブコントロール(鋳型なし)と、プレートに抗原を固定していないネガティブコントロール(抗原コートなし)を比較に使用した。Antigen binding activity of anti-Listeria rabbit Fab-LZ complex (by ELISA). Results of ELISA analysis of Fab-LZ complex and Fab expressed in cell-free protein synthesis system. Fab-LZ complex and Fab were synthesized in a cell-free protein synthesis system using a PCR product amplified under the condition of 1 cell per well as a template, and the binding activity was measured. For comparison, a negative control in which cell-free protein synthesis was performed without template DNA (no template) and a negative control in which no antigen was immobilized on the plate (no antigen coat) were used. ウサギFabーLZの非還元SDS-PAGE解析の結果。Sは培養上清、Pは沈殿。Results of non-reducing SDS-PAGE analysis of rabbit Fab-LZ. S is culture supernatant, P is precipitation. 使用したプライマーの一覧。List of primers used. 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of primers used (continued). 無細胞タンパク質合成系を利用したFab-LZ複合体の構築。Construction of Fab-LZ complex using cell-free protein synthesis system. 使用したプライマーの一覧。List of primers used. 一細胞からの抗体遺伝子の増幅。L. monocytegenesで免疫化したウサギの末梢血を用いて1細胞/ウェルの条件でSICREXを行った。遺伝子増幅が確認された同細胞由来の重鎖及び軽鎖の遺伝子を無細胞タンパク質合成系での鋳型とした。レーン1-13はマイクロマニュピレーターを用いて回収した単一細胞由来の遺伝子増幅であり、レーン14はB細胞濃縮後の溶液を1細胞/ウェルとなるように希釈したものを鋳型として遺伝子増幅したもの、レーン15も同様に5細胞/ウェルとなるように希釈したものを鋳型として遺伝子増幅を行った。レーン16は細胞なしで行ったネガティブコントロール。Amplification of antibody genes from a single cell. SICREX was performed under the condition of 1 cell / well using the peripheral blood of rabbits immunized with L. monocytegenes. The heavy chain and light chain genes derived from the same cells where gene amplification was confirmed were used as templates in a cell-free protein synthesis system. Lanes 1-13 are gene amplifications derived from a single cell collected using a micromanipulator, and lanes 14 are gene amplifications using a B cell concentrated solution diluted to 1 cell / well as a template. Similarly, lane 15 was subjected to gene amplification using a template diluted to 5 cells / well as a template. Lane 16 is a negative control performed without cells. Fab-LZ複合体をコードする塩基配列の例。上段の配列(配列番号139)では、5'末端側から3'末端側に向かって順に、IgG型のVHとCH1をコードする配列、リンカーをコードする配列、LZAをコードする配列、及びHAタグをコードする配列が配置されている。下段の配列(配列番号140)では、5'末端側から3'末端側に向かって順に、IgG型のVLとCLをコードする配列、リンカーをコードする配列、LZBをコードする配列、及びFLAGタグをコードする配列が配置されている。An example of a base sequence encoding a Fab-LZ complex. In the upper sequence (SEQ ID NO: 139), in order from the 5 ′ end to the 3 ′ end, a sequence encoding IgG type VH and CH1, a sequence encoding a linker, a sequence encoding LZA, and an HA tag The sequence which codes is arranged. In the lower sequence (SEQ ID NO: 140), in order from the 5 ′ end to the 3 ′ end, a sequence encoding IgG-type VL and CL, a sequence encoding a linker, a sequence encoding LZB, and a FLAG tag The sequence which codes is arranged. 無細胞タンパク質合成系で発現させたFab-LZ複合体及びFabのSDS-PAGE解析の結果。無細胞タンパク質合成系により発現させたFab-LZ複合体及びFabを非還元SDS-PAGEにより解析した。尚、「P.C.」はマウス触媒抗体6D9のFabでありポジティブコントロール、「N.C.」は鋳型を入れていないサンプルである。また、右側の矢印はFabのバンドの位置を示しており、中央付近の矢印はFab-LZ複合体のジスルフィド結合が形成された際にバンドが現れると予想される位置を示した。Results of SDS-PAGE analysis of Fab-LZ complex and Fab expressed in a cell-free protein synthesis system. The Fab-LZ complex and Fab expressed by the cell-free protein synthesis system were analyzed by non-reducing SDS-PAGE. “P.C.” is a Fab of mouse catalytic antibody 6D9 and is a positive control, and “N.C.” is a sample without a template. The arrow on the right side indicates the position of the Fab band, and the arrow near the center indicates the position where the band is expected to appear when the disulfide bond of the Fab-LZ complex is formed. 無細胞タンパク質合成系で発現させたFab-LZ複合体及びFabのSDS-PAGE解析の結果。無細胞タンパク質合成系により発現させたFab-LZ複合体及びFabを還元SDS-PAGEにより解析した。尚、「P.C.」はマウス触媒抗体6D9のFabでありポジティブコントロール、「N.C.」は鋳型を入れていないサンプルである。また、右側の矢印はHc又はLcのバンド位置を示し、中央付近の矢印はLZが付加されたHc又はLcのバンドの位置を示した。Results of SDS-PAGE analysis of Fab-LZ complex and Fab expressed in a cell-free protein synthesis system. The Fab-LZ complex and Fab expressed by the cell-free protein synthesis system were analyzed by reducing SDS-PAGE. “P.C.” is a Fab of mouse catalytic antibody 6D9 and is a positive control, and “N.C.” is a sample without a template. The right arrow indicates the band position of Hc or Lc, and the arrow near the center indicates the position of the Hc or Lc band to which LZ is added. 大腸菌で発現させたマウスFab-LZ複合体及びFabのELISA解析の結果。大腸菌で発現させ、細胞破砕液を培養液体積あたりの活性として算出した。Results of ELISA analysis of mouse Fab-LZ complex and Fab expressed in E. coli. It was expressed in E. coli, and the cell disruption solution was calculated as the activity per culture volume. V領域にLZを付加したときのELISAの結果。ELISA result when LZ is added to the V region.

本発明の第1の局面はFab抗体の調製法に関する。本発明の調製法は、VH領域(重鎖可変領域)とCH1領域(重鎖定常領域1)をコードする抗体H鎖遺伝子と、VL領域(軽鎖可変領域)とCL領域(軽鎖定常領域)をコードする抗体L鎖遺伝子を発現させるステップを含む。一態様では、抗体H鎖遺伝子と抗体L鎖遺伝子を共発現させる(ステップ(A)。以下、「共発現ステップ」と呼称する)。即ち、同一の発現系で抗体H鎖遺伝子と抗体L鎖遺伝子を発現させる。一方、別の態様では、抗体H鎖遺伝子と抗体L鎖遺伝子を各々発現させる。この態様では、発現後に発現産物を混合し、抗体H鎖と抗体L鎖を会合させる。   The first aspect of the present invention relates to a method for preparing a Fab antibody. The preparation method of the present invention comprises antibody H chain gene encoding VH region (heavy chain variable region) and CH1 region (heavy chain constant region 1), VL region (light chain variable region) and CL region (light chain constant region). And expressing an antibody L chain gene encoding). In one embodiment, the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are coexpressed (step (A), hereinafter referred to as “coexpression step”). That is, the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are expressed in the same expression system. On the other hand, in another embodiment, the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are each expressed. In this embodiment, the expression product is mixed after expression, and the antibody H chain and the antibody L chain are associated.

Fab抗体とは、VH領域及びCH1領域を備えたH鎖と、VL領域及びCL領域を備えたL鎖からなる断片抗体であり、Fc領域を含まない。以下の説明では、慣例に従い、Fab抗体を構成するH鎖のことをHc、それをコードする遺伝子のことをHc遺伝子とそれぞれ呼ぶことがある。同様に、Fab抗体を構成するL鎖のことをLc、それをコードする遺伝子のことをLc遺伝子とそれぞれ呼ぶことがある。   The Fab antibody is a fragment antibody composed of an H chain having a VH region and a CH1 region and an L chain having a VL region and a CL region, and does not contain an Fc region. In the following description, the H chain constituting the Fab antibody may be referred to as Hc and the gene encoding it may be referred to as the Hc gene, respectively, according to common practice. Similarly, the L chain constituting the Fab antibody may be referred to as Lc, and the gene encoding it may be referred to as Lc gene.

本発明では、Fab抗体の形成率向上を図るためにロイシンジッパーを利用する。具体的には、ロイシンジッパーが付加されたFab抗体(本発明では、「タグ付Fab」と呼称する)が調製されるようにする。ロイシンジッパーを付加することにより、ロイシンジッパー特有の結合力がHcとLcの会合を補助し、Fab形成効率が向上する。   In the present invention, a leucine zipper is used to improve the formation rate of Fab antibody. Specifically, a Fab antibody to which a leucine zipper has been added (in the present invention, referred to as “tagged Fab”) is prepared. By adding a leucine zipper, the binding force unique to the leucine zipper assists the association of Hc and Lc, and the Fab formation efficiency is improved.

ロイシンジッパーとは、タンパク質の二次構造のモチーフとして見出された特徴的な構造である(Science. 1988 Jun 24;240(4860):1759-64.)。ロイシンジッパーの構造は、ロイシン残基がα−ヘリックス構造をとりやすいアミノ酸配列の中に7個ごとに4〜5個並ぶのを基本骨格とする。この骨格によって、ロイシン残基がα−ヘリックスの軸方向にほぼ1列に並び、別のロイシンジッパー構造中のロイシン残基の並びと疎水的に結合する。本発明では、このように特徴的なモチーフを含む、一対のペプチド(ロイシンジッパーペプチドA、ロイシンジッパーペプチドBと呼ぶ)を利用する。ロイシンジッパーペプチドAとロイシンジッパーペプチドBは高い親和性を持ち、ロイシンジッパーを形成する。ロイシンジッパーペプチドAは、ロイシンジッパーを形成できるように7残基毎にロイシンを含む。ロイシンジッパーペプチドBも同様に、7残基毎にロイシンを含む。これらのロイシンは、ロイシンジッパーペプチドAにおけるロイシン(ロイシンジッパーモチーフを構成するもの)に対応するように配置されている。ロイシンジッパーペプチドAとロイシンジッパーペプチドBの長さは特に限定されないが、短すぎると所望の効果、即ちロイシンジッパー構造による結合力を十分に発揮できなくなり、長すぎれば立体障害等によってHcとLcの会合や抗体の結合性(抗原の認識)に影響を及ぼすおそれがある。そこで、ロイシンジッパーペプチドAとロイシンジッパーペプチドBの長さは、例えば25〜50残基、好ましくは28〜35残基である。尚、ロイシンジッパーペプチドAとロイシンジッパーペプチドBの長さは原則として同一であるが、ロイシンジッパー構造を形成できる限りにおいて、両者に長さの相違があってもよい。   A leucine zipper is a characteristic structure found as a secondary structure motif of a protein (Science. 1988 Jun 24; 240 (4860): 1759-64.). The structure of the leucine zipper is based on the basic skeleton in which leucine residues are arranged 4 to 5 in every 7 in an amino acid sequence that tends to have an α-helix structure. By this skeleton, leucine residues are arranged in almost one row in the axial direction of the α-helix, and are hydrophobically bonded to the leucine residue sequence in another leucine zipper structure. In the present invention, a pair of peptides (referred to as leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B) containing such a characteristic motif is used. Leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B have high affinity and form leucine zippers. Leucine zipper peptide A contains leucine every 7 residues so that a leucine zipper can be formed. Similarly, leucine zipper peptide B contains leucine every 7 residues. These leucines are arranged so as to correspond to leucine in leucine zipper peptide A (those constituting leucine zipper motif). The lengths of leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B are not particularly limited. May affect association and antibody binding (antigen recognition). Therefore, the length of leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B is, for example, 25 to 50 residues, preferably 28 to 35 residues. The lengths of leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B are basically the same, but may be different in length as long as a leucine zipper structure can be formed.

様々な構成のロイシンジッパーを用いることができるが、好ましくは、ロイシン−ロイシン間の疎水結合に加え、正電荷アミノ酸−負電荷アミノ酸間の静電的相互作用により結合力を発揮するロイシンジッパーを採用する。このようなロイシンジッパー(説明の便宜上、「荷電型ロイシンジッパー」と呼ぶ)は高い結合力を示す。電荷保持ロイシンジッパーを用いる場合には、ロイシンジッパーペプチドAとロイシンジッパーペプチドBが、以下の(a)又は(b)の構造的特徴を有する。
(a) ロイシンジッパーペプチドAが正電荷アミノ酸(塩基性アミノ酸)を含む。ロイシンジッパーペプチドBはロイシンジッパーペプチドAの正電荷アミノ酸に対応する位置に負電荷アミノ酸(酸性アミノ酸)を含む。
(b) ロイシンジッパーペプチドAが酸性アミノ酸を含む。ロイシンジッパーペプチドBはロイシンジッパーペプチドAの酸性アミノ酸に対応する位置に塩基性アミノ酸を含む。
Various configurations of leucine zippers can be used. Preferably, leucine zippers that exert binding force through electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids in addition to hydrophobic bonds between leucine and leucine are employed. To do. Such leucine zippers (referred to as “charged leucine zippers” for convenience of description) exhibit high binding forces. When a charge-holding leucine zipper is used, leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B have the following structural features (a) or (b).
(a) Leucine zipper peptide A contains a positively charged amino acid (basic amino acid). Leucine zipper peptide B contains a negatively charged amino acid (acidic amino acid) at a position corresponding to the positively charged amino acid of leucine zipper peptide A.
(b) Leucine zipper peptide A contains an acidic amino acid. Leucine zipper peptide B contains a basic amino acid at a position corresponding to the acidic amino acid of leucine zipper peptide A.

塩基性アミノ酸の例はリシン(K)、アルギニン(R)、ヒスチジン(H)であるが、この中でも、電荷の強さの理由から、KまたはRを選択するとよい。同様に、酸性アミノ酸の例はアスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)である。ロイシンジッパーペプチド中の電荷アミノ酸の数を多くすると静電的相互作用が高まり、ロイシンジッパーの結合力の向上を望める。そこで、ロイシンジッパーペプチド中の電荷アミノ酸の割合は例えば15%〜50%、好ましくは20%〜40%である。   Examples of basic amino acids are lysine (K), arginine (R), and histidine (H). Among these, K or R may be selected for reasons of charge strength. Similarly, examples of acidic amino acids are aspartic acid (D) and glutamic acid (E). Increasing the number of charged amino acids in the leucine zipper peptide increases the electrostatic interaction, which can be expected to improve the binding power of the leucine zipper. Therefore, the proportion of charged amino acids in the leucine zipper peptide is, for example, 15% to 50%, preferably 20% to 40%.

1993年O'sheaらは、GCN4ロイシンジッパーを改変した、ACID-p1(LZA)及びBASE-p2(LZB)と呼ばれるペプチドを設計した(Oshea, E. K., K. J. Lumb, and P. S. Kim, 1993, PEPTIDE VELCRO - DESIGN OF A HETERODIMERIC COILED-COIL: Current Biology, v. 3, p. 658-667.)。LZA、LZBはpHやイオン強度、温度などの物理的条件に影響を受けず、高い特異性とアフィニティーを持つヘテロダイマーを形成する(Kd = 3×10-8 M)。電荷アミノ酸を豊富に含む一対のロイシンジッパーペプチドとしてLZA及びLZBを用いることができる。LZA及びLZBの配列を以下に示す。
(1)LZA(負電荷を保持するロイシンジッパーペプチド)
AQLEKELQALEKENAQLEWELQALEKELAQK(配列番号1)
尚、静電的相互作用のために、4番目、6番目、11番目、13番目、18番目、20番目、25番目、27番目にグルタミン酸(E)が配置されている。
(2)LZB(正電荷を保持するロイシンジッパーペプチド)
AQLKKKLQALKKKNAQLKWKLQALKKKLAQK(配列番号2)
尚、静電的相互作用のために、4番目、6番目、11番目、13番目、18番目、20番目、25番目、27番目にリシン(K)が配置されている。
1993 O'shea et al. Designed peptides called ACID-p1 (LZA) and BASE-p2 (LZB) with modified GCN4 leucine zipper (Oshea, EK, KJ Lumb, and PS Kim, 1993, PEPTIDE VELCRO -DESIGN OF A HETERODIMERIC COILED-COIL: Current Biology, v. 3, p. 658-667.). LZA and LZB are not affected by physical conditions such as pH, ionic strength, and temperature, and form heterodimers with high specificity and affinity (Kd = 3 × 10 -8 M). LZA and LZB can be used as a pair of leucine zipper peptides rich in charged amino acids. The sequences of LZA and LZB are shown below.
(1) LZA (Leucine zipper peptide that retains negative charge)
AQLEKELQALEKENAQLEWELQALEKELAQK (SEQ ID NO: 1)
Note that glutamic acid (E) is arranged at the 4th, 6th, 11th, 13th, 18th, 20th, 25th, and 27th positions for electrostatic interaction.
(2) LZB (Leucine zipper peptide that retains positive charge)
AQLKKKLQALKKKNAQLKWKLQALKKKLAQK (SEQ ID NO: 2)
For electrostatic interaction, lysine (K) is arranged at the 4th, 6th, 11th, 13th, 18th, 20th, 25th, and 27th positions.

本発明の調製法では、ロイシンジッパーが付加されたFab抗体を得るために、特徴的な構造のHc遺伝子とLc遺伝子を発現に供する。即ち、発現ステップに用いる抗体遺伝子として、ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの内、片方(ロイシンジッパーペプチドA)をコードする塩基配列(「第1タグ配列」と呼称する)が付加されたHc遺伝子と、他方(ロイシンジッパーペプチドB)をコードする塩基配列(「第2タグ配列」と呼称する)が付加されたLc遺伝子を用意する。このような特徴的なHc遺伝子とLc遺伝子を発現させ、ロイシンジッパーが付加されたFab抗体を得る。   In the preparation method of the present invention, in order to obtain a Fab antibody to which a leucine zipper has been added, the Hc gene and Lc gene having a characteristic structure are used for expression. That is, an Hc gene to which a nucleotide sequence (referred to as “first tag sequence”) encoding one (leucine zipper peptide A) of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added as an antibody gene used in the expression step. And an Lc gene to which a base sequence encoding the other (leucine zipper peptide B) (referred to as “second tag sequence”) is prepared. By expressing such characteristic Hc gene and Lc gene, a Fab antibody to which a leucine zipper has been added is obtained.

第1タグ配列の付加位置はHc遺伝子の5'末端又は3'末端である。第2タグ配列の付加位置は、第1タグ配列の付加位置に依存する。即ち、第1タグ配列をHc遺伝子の5'末端に付加する場合には、正しく会合したFab抗体の形成を補助するロイシンジッパーが構成されるように、第2タグ配列をLc遺伝子の5'末端に付加する。同様に、第1タグ配列をHc遺伝子の3末端に付加する場合には、第2タグ配列をLc遺伝子の3'末端に付加する。   The addition position of the first tag sequence is the 5 ′ end or 3 ′ end of the Hc gene. The addition position of the second tag sequence depends on the addition position of the first tag sequence. That is, when the first tag sequence is added to the 5 ′ end of the Hc gene, the second tag sequence is added to the 5 ′ end of the Lc gene so as to form a leucine zipper that assists in the formation of a correctly associated Fab antibody. Append to Similarly, when the first tag sequence is added to the 3 ′ end of the Hc gene, the second tag sequence is added to the 3 ′ end of the Lc gene.

好ましくは、第1タグ配列及び第2タグ配列の付加位置を抗体遺伝子の3'末端とする。このようにすると、C末端、即ち定常領域側にロイシンジッパーが付加されたFab抗体が得られる。当該抗体は、ロイシンジッパーが付加された状態のままでも、可変領域に依存した特異的な結合性を示すことになり、ロイシンジッパー部分を除去しなくとも、各種用途に利用可能となる。但し、ロイシンジッパー部分を除去した後に各種用途への利用に供してもよい。   Preferably, the addition position of the first tag sequence and the second tag sequence is the 3 ′ end of the antibody gene. In this way, a Fab antibody in which a leucine zipper is added to the C terminus, that is, the constant region side, is obtained. Even when the leucine zipper is added, the antibody exhibits specific binding properties depending on the variable region, and can be used for various applications without removing the leucine zipper portion. However, you may use for various uses, after removing a leucine zipper part.

一方、第1タグ配列及び第2タグ配列の付加位置を抗体遺伝子の5'末端とした場合には、得られるタグ付Fab抗体はN末端、即ち可変領域側にロイシンジッパーが付加されたものとなる。従って、通常の使用においては、事前にロイシンジッパーを除去する。ロイシンジッパーの除去にはプロテアーゼを利用することができる。例えば、プロテアーゼ切断部位を後述のリンカー内に含めれば、本発明の調製法を実施して得られたタグ付Fab抗体をプロテーゼ処理することによって、ロイシンジッパーが除去され、タグのないFab抗体が得られる。プロテアーゼ処理の他、インテインを利用してロイシンジッパーを除去することにしてもよい。   On the other hand, when the addition position of the first tag sequence and the second tag sequence is the 5 ′ end of the antibody gene, the resulting tagged Fab antibody has an N-terminus, ie, a leucine zipper added to the variable region side. Become. Therefore, for normal use, the leucine zipper is removed beforehand. Proteases can be used to remove leucine zippers. For example, if a protease cleavage site is included in the below-mentioned linker, the leucine zipper is removed by prosthesis treatment of the tagged Fab antibody obtained by carrying out the preparation method of the present invention, and an untagged Fab antibody is obtained. It is done. In addition to protease treatment, leucine zipper may be removed using intein.

第1タグ配列及び第2タグ配列は直接又はリンカー配列(リンカーをコードする配列)を介して抗体遺伝子に連結される。後者の場合には、ロイシンジッパーがリンカーで連結されたタグ付Fab抗体が得られることになる。リンカーを用いることにより、Fab抗体部分とタグ部分(ロイシンジッパー)が、適度な柔軟性をもって連結されることになり、HcとLcの会合効率、及びロイシンジッパー構造の形成効率の向上が望める。リンカーとしては例えばペプチドリンカーが用いられる。ペプチドリンカーとは、直鎖状にアミノ酸が連結したペプチドからなるリンカーである。ペプチドリンカーの代表例は、グリシンとセリンから構成されるリンカー(GGSリンカーやGSリンカー)である。GGSリンカーは、GGSが1〜数回、繰り返される配列からなる。繰り返し数は特に限定されないが、好ましくは2〜6回、更に好ましくは2〜4回である。一方、GSリンカーはGGGGS(配列番号3)が1〜数回、繰り返される配列である。GGSリンカー及びGSリンカーを構成するアミノ酸であるグリシンとセリンは、それ自体のサイズが小さく、リンカー内で高次構造が形成されにくい。従って、HcとLcの会合、及びロイシンジッパー構造の形成の際の障害になりにくい。   The first tag sequence and the second tag sequence are linked to the antibody gene directly or via a linker sequence (sequence encoding the linker). In the latter case, a tagged Fab antibody in which leucine zippers are linked by a linker is obtained. By using a linker, the Fab antibody portion and the tag portion (leucine zipper) are linked with appropriate flexibility, so that it is possible to improve the association efficiency of Hc and Lc and the formation efficiency of the leucine zipper structure. For example, a peptide linker is used as the linker. A peptide linker is a linker consisting of a peptide in which amino acids are linked in a straight chain. A typical example of a peptide linker is a linker composed of glycine and serine (GGS linker or GS linker). The GGS linker consists of a sequence in which GGS is repeated one to several times. The number of repetitions is not particularly limited, but is preferably 2 to 6 times, more preferably 2 to 4 times. On the other hand, the GS linker is a sequence in which GGGGS (SEQ ID NO: 3) is repeated 1 to several times. The GGS linker and glycine and serine, which are amino acids constituting the GS linker, have a small size per se and are difficult to form higher-order structures in the linker. Therefore, it is unlikely to become an obstacle during the association of Hc and Lc and the formation of the leucine zipper structure.

Hc遺伝子とLc遺伝子は任意の方法によって用意することができる。上述の通り、本発明者らの研究グループは、SICREX法(Single Cell RT-PCR Linked in Vitro Expression)と呼称されるFab抗体の取得法を開発した。SICREX法は抗体産生細胞から短時間で所望の抗体を取得することを可能にする。本発明の好ましい一態様では、SICREX法を利用することによって、Hc遺伝子とLc遺伝子を簡便且つ短時間で調製するとともに、一連の操作の迅速化を図る。SICREX法(Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug;22(4):979-88.)の典型的な操作では、まず、ある特定の抗原に対して免疫性を与えられた非ヒト動物(例えばマウス、ラット、ウサギ)の脾臓や末梢血、或いはヒト末梢血等からB細胞を単離する。細胞数が1細胞/ウェルとなるように、単離したB細胞を含む溶液を希釈する。或いは、マイクロマニュピレーター等を用いてB細胞を単離する。次に、逆転写PCR(RT-PCR)を用い、B細胞中のmRNAからcDNAを合成する。続いて、2段階PCRによりHc遺伝子とLc遺伝子をそれぞれ別々に増幅する。2段階PCRの1段階目では、同一のタグ配列が5'末端に付加された複数のcDNA特異的プライマー(第1プライマーセット)を用いる。1段階目のPCRの増幅産物を鋳型として2段階目のPCRを行う。2段階目のPCRでは、第1プライマーセットに用いたタグ配列と同一のタグ配列が5'末端に付加された単一のプライマーを用い、1段階目のPCRの増幅産物を特異的且つ効率的に増幅する。2段階目のPCRに使用する単一プライマーは、1段階目のPCRで得られる増幅産物の5'末端部分及び3'末端部分に相補的である。従って、単一のプライマーによる特異的な増幅が可能になる。以上の操作によって得られたHc遺伝子とLc遺伝子に対して、無細胞タンパク質合成系での発現に必要な要素(プロモーター、ターミネータなど)をオーバーラップPCRで結合させた後、必要な試薬を添加した一つの容器内でin vitro合成(転写及び翻訳)する。このようにして合成したFab抗体の抗原に対する結合能はELISA法等によって確認することができる。また、必要に応じて、結合能の高いものについてシークエンス解析を行う。尚、SICREX法の操作手順、条件、応用などについては、Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug;22(4):979-88.、J Biosci Bioeng. 2010 Jan;109(1):75-82等を参照することができる。   The Hc gene and the Lc gene can be prepared by any method. As described above, the research group of the present inventors has developed a method for obtaining a Fab antibody called SICREX method (Single Cell RT-PCR Linked in Vitro Expression). The SICREX method makes it possible to obtain a desired antibody from antibody-producing cells in a short time. In a preferred embodiment of the present invention, by using the SICREX method, the Hc gene and the Lc gene are prepared easily and in a short time, and the series of operations is accelerated. In a typical operation of the SICREX method (Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug; 22 (4): 979-88.), First a non-human animal immunized against a specific antigen (eg, mouse, B cells are isolated from spleen and peripheral blood of rats and rabbits) or human peripheral blood. Dilute the solution containing the isolated B cells so that the cell count is 1 cell / well. Alternatively, B cells are isolated using a micromanipulator or the like. Next, cDNA is synthesized from mRNA in B cells using reverse transcription PCR (RT-PCR). Subsequently, the Hc gene and the Lc gene are amplified separately by two-step PCR. In the first step of the two-step PCR, a plurality of cDNA-specific primers (first primer set) having the same tag sequence added to the 5 ′ end are used. The second stage PCR is performed using the amplification product of the first stage PCR as a template. In the second stage PCR, a single primer in which the same tag sequence as that used in the first primer set is added at the 5 ′ end is used to specifically and efficiently amplify the first stage PCR product. Amplify to. The single primer used for the second stage PCR is complementary to the 5 ′ end part and the 3 ′ end part of the amplification product obtained by the first stage PCR. Therefore, specific amplification with a single primer becomes possible. Elements necessary for expression in the cell-free protein synthesis system (promoter, terminator, etc.) were bound to the Hc gene and Lc gene obtained by the above operation by overlapping PCR, and then necessary reagents were added. In vitro synthesis (transcription and translation) in one container. The binding ability of the Fab antibody thus synthesized to the antigen can be confirmed by ELISA or the like. If necessary, sequence analysis is performed for those with high binding ability. For the procedure, conditions, application, etc. of the SICREX method, Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug; 22 (4): 979-88., J Biosci Bioeng. 2010 Jan; 109 (1): 75-82 etc. You can refer to it.

SICREX法を利用して、本発明に用いるHc遺伝子とLc遺伝子を用意する場合には、例えば、以下のステップ(i)〜(viii)を行うことになる。
(i)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ
(ii)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ
(iii)5'末端に同一のタグ配列(第3タグ配列)を含む複数のプライマーからなり、VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子(Hc遺伝子)を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ
(iv)5'末端に同一のタグ配列(第4タグ配列)を含む複数のプライマーからなり、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子(Lc遺伝子)を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ
(v)前記第3タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iii)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ
(vi)前記第4タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iv)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ
(vii)ステップ(v)の増幅産物である抗体H鎖遺伝子(Hc遺伝子)に第1タグ配列(ロイシンジッパーペプチドAをコードする配列)を付加するステップ
(viii)ステップ(vi)の増幅産物である抗体L鎖遺伝子(Lc遺伝子)に第2タグ配列(ロイシンジッパーペプチドBをコードする配列)を付加するステップ
When the Hc gene and Lc gene used in the present invention are prepared using the SICREX method, for example, the following steps (i) to (viii) are performed.
(i) Step of preparing mRNA derived from a single B cell
(ii) A step of preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template
(iii) A primer set comprising a plurality of primers containing the same tag sequence (third tag sequence) at the 5 ′ end and capable of amplifying an antibody H chain gene (Hc gene) encoding a VH region and a CH1 region, Performing PCR using the cDNA as a template
(iv) A primer set comprising a plurality of primers containing the same tag sequence (4th tag sequence) at the 5 ′ end and capable of amplifying an antibody L chain gene (Lc gene) encoding a VL region and a CL region, Performing PCR using the cDNA as a template
(v) performing PCR using a single primer containing the third tag sequence and using the amplification product of step (iii) as a template
(vi) performing PCR using a single primer containing the fourth tag sequence and using the amplification product of step (iv) as a template
(vii) A step of adding a first tag sequence (sequence encoding leucine zipper peptide A) to the antibody heavy chain gene (Hc gene) which is the amplification product of step (v)
(viii) A step of adding a second tag sequence (sequence encoding leucine zipper peptide B) to the antibody L chain gene (Lc gene) which is the amplification product of step (vi)

以上のステップの中で、特にステップ(vii)及び(viii)は本発明に特徴的である。ステップ(vii)及び(viii)におけるタグ配列は、上記SICREX法における、無細胞タンパク質合成系での発現に必要な要素の付加と同様に、オーバーラップPCRにより付加することができる。   Of the above steps, steps (vii) and (viii) are particularly characteristic of the present invention. The tag sequence in steps (vii) and (viii) can be added by overlap PCR in the same manner as the addition of elements necessary for expression in the cell-free protein synthesis system in the SICREX method.

Hc遺伝子及びLc遺伝子の共発現に無細胞タンパク質合成系を用いる場合には、無細胞タンパク質合成系での発現に必要な要素の付加も行う。この操作は、ステップ(vii)及び(viii)の前又は後に行うことができる。或いは、第1タグ配列/第2タグ配列の付加と同時に行うことにしてもよい(即ち、無細胞タンパク質合成系での発現に必要な要素とタグ配列をまとめて付加する)。「無細胞タンパク質合成系での発現に必要な要素」としてプロモーターが用いられる。好ましくは、プロモーター及びターミネーターが併用される。更に好ましくは、プロモーター、ターミネーター及びリボソーム結合サイトが併用される。プロモーターとしては、T7プロモーター、T3プロモーター、SP6プロモーター等を用いることができる。また、ターミネーターとしては例えばT7ターミネーターを用いることができる。   When a cell-free protein synthesis system is used for co-expression of the Hc gene and the Lc gene, elements necessary for expression in the cell-free protein synthesis system are also added. This operation can be performed before or after steps (vii) and (viii). Alternatively, it may be performed simultaneously with the addition of the first tag sequence / second tag sequence (that is, the elements necessary for expression in the cell-free protein synthesis system and the tag sequence are added together). A promoter is used as “an element necessary for expression in a cell-free protein synthesis system”. Preferably, a promoter and a terminator are used in combination. More preferably, a promoter, a terminator and a ribosome binding site are used in combination. As the promoter, T7 promoter, T3 promoter, SP6 promoter and the like can be used. As the terminator, for example, a T7 terminator can be used.

ところで、1段階目のPCRと2段階目のPCRに使用するプライマーを所定の量比で同時に使用することにより、2段階PCRを一つの操作(1段階PCR)で行うという、SICREX法の改良技術の報告(J. Biosci. Bioeng.,Vol. 101, No.3, 284-286, 2006)もある。この報告に準じ、本発明の別の態様では、従来の2段階PCRに代え、1段階PCRによって抗体遺伝子を増幅させる。この態様の場合、上記ステップ(iii)〜(vi)に代えて、以下のステップ(a)及び(b)を行うことになる。
(a) 5'末端に同一のタグ配列(第5タグ配列)を含む複数のプライマーからなり、VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子(Hc遺伝子)を増幅可能なプライマーセットと、該プライマーセットよりも高濃度で使用される、前記第5タグ配列を含む単一のプライマーとを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ
(b) 5'末端に同一のタグ配列(第6タグ配列)を含む複数のプライマーからなり、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子(Lc遺伝子)を増幅可能なプライマーセットと、該プライマーセットよりも高濃度で使用される、前記第6タグ配列を含む単一のプライマーを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ
By the way, an improved SICREX method that performs two-step PCR in one operation (one-step PCR) by simultaneously using the primers used for the first-step PCR and the second-step PCR at a predetermined quantitative ratio. (J. Biosci. Bioeng., Vol. 101, No. 3, 284-286, 2006). According to this report, in another embodiment of the present invention, the antibody gene is amplified by one-step PCR instead of the conventional two-step PCR. In the case of this aspect, the following steps (a) and (b) are performed in place of the above steps (iii) to (vi).
(a) a primer set comprising a plurality of primers containing the same tag sequence (fifth tag sequence) at the 5 ′ end and capable of amplifying an antibody H chain gene (Hc gene) encoding a VH region and a CH1 region; A step of performing PCR using the cDNA as a template with a single primer containing the fifth tag sequence used at a higher concentration than the primer set
(b) a primer set comprising a plurality of primers containing the same tag sequence (sixth tag sequence) at the 5 ′ end and capable of amplifying an antibody L chain gene (Lc gene) encoding a VL region and a CL region; A step of performing PCR using a single primer containing the sixth tag sequence used at a higher concentration than the primer set and using the cDNA as a template.

プライマーセットと単一プライマーの量比は例えば1:2〜1:50、好ましくは1:5〜1:20、更に好ましくは1:8〜1:15である。   The ratio of the primer set to the single primer is, for example, 1: 2 to 1:50, preferably 1: 5 to 1:20, and more preferably 1: 8 to 1:15.

上記の方法(ステップ(i)〜(viii))ではなく、外側のプライマーと内側のプライマーを使って2段階のPCRを行う方法(nested PCR法)によって抗体cDNAを特異的に増幅させることにしてもよい。この場合には、例えば、以下の(I)〜(IV)のステップを行うことになる。
(I)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ;
(II)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ;
(III)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体H鎖遺伝子を増幅させるステップ、
(IV)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体L鎖遺伝子を増幅させるステップ。
Instead of the above method (steps (i) to (viii)), the antibody cDNA is specifically amplified by a method (nested PCR method) in which two-step PCR is performed using an outer primer and an inner primer. Also good. In this case, for example, the following steps (I) to (IV) are performed.
(I) providing mRNA derived from a single B cell;
(II) preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template;
(III) amplifying the antibody H chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template,
(IV) Amplifying the antibody L chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template.

尚、L鎖については、例えば、図15に示した1stPCR(LC)セットを用いてPCRを行い、続いて2ndPCR(LC)プライマーセットを用いてPCRを行う(H鎖についても同様である)。各プライマーの5'末端にはタグ配列が付加されており、T7プロモーター及びT7ターミネーターをオーバーラップPCRにて付加することができる。   For the L chain, for example, PCR is performed using the 1st PCR (LC) set shown in FIG. 15, and then PCR is performed using the 2nd PCR (LC) primer set (the same applies to the H chain). A tag sequence is added to the 5 ′ end of each primer, and a T7 promoter and a T7 terminator can be added by overlap PCR.

ところで、Hc遺伝子とLc遺伝子の共発現ステップは、宿主細胞を用いた発現系又は無細胞タンパク質合成系で行うことができる。前者の場合、Hc遺伝子を発現可能に保持した発現ベクターと、Lc遺伝子を発現可能に保持した発現ベクターを用意し、これらの発現ベクターで適当な宿主を形質転換する。或いは、Hc遺伝子とLc遺伝子を共発現可能な発現ベクターによって宿主を形質転換する。そして、得られた形質転換体を、発現ベクターからの抗体遺伝子が発現可能な条件下で培養した後、形質転換体内又は培養液から、発現産物の会合体であるタグ付Fab抗体を回収する。   By the way, the co-expression step of the Hc gene and the Lc gene can be performed by an expression system using a host cell or a cell-free protein synthesis system. In the former case, an expression vector holding the Hc gene so that it can be expressed and an expression vector holding the Lc gene so that it can be expressed are prepared, and an appropriate host is transformed with these expression vectors. Alternatively, the host is transformed with an expression vector capable of co-expressing the Hc gene and the Lc gene. The obtained transformant is cultured under conditions that allow expression of the antibody gene from the expression vector, and then the tagged Fab antibody that is an aggregate of the expression product is recovered from the transformant or the culture solution.

Hc遺伝子と、Lc遺伝子を各々発現させた後、発現産物を混合するステップを行う態様の場合には、Hc遺伝子を発現可能に保持した発現ベクターで適当な宿主を形質転換する一方で、Lc遺伝子を発現可能に保持した発現ベクターで適当な宿主を形質転換する。得られた各形質転換体を培養した後、形質転換体内又は培養液から発現産物を回収する。その後、発現産物を混合して会合させ、タグ付Fab抗体を得る。   In the embodiment in which the expression product is mixed after expressing the Hc gene and the Lc gene, respectively, while transforming an appropriate host with an expression vector that holds the Hc gene so that it can be expressed, the Lc gene An appropriate host is transformed with an expression vector that can be expressed. After each obtained transformant is cultured, the expression product is recovered from the transformant or the culture solution. Thereafter, the expression products are mixed and associated to obtain a tagged Fab antibody.

宿主としては、細菌細胞(例えば大腸菌)、酵母細胞(例えばSaccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pichia pastoris)、糸状菌細胞(例えばAspergillus oryzae, Aspergillus niger)、哺乳動物細胞(例えばCHO細胞、Sp2/0細胞、NS0細胞)等を例示することができる。好ましくは、宿主として大腸菌を採用する。大腸菌は目的タンパク質(この場合はタグ付Fab抗体)の効率的且つ大量の調製に適する。発現ベクターは宿主との関係を考慮して選択すればよい。形質転換、培養、回収等の各操作及び条件は常法に従えばよい。或いは、過去の報告に準じて各操作を行えばよい。   Hosts include bacterial cells (eg, E. coli), yeast cells (eg, Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Pichia pastoris), filamentous fungi cells (eg, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger), mammalian cells (eg, CHO cells, Sp2 / 0 cells, NS0 cells) and the like. Preferably, E. coli is employed as the host. E. coli is suitable for efficient and large-scale preparation of the target protein (in this case, a tagged Fab antibody). The expression vector may be selected in consideration of the relationship with the host. Each operation and conditions such as transformation, culture, and recovery may be in accordance with conventional methods. Alternatively, each operation may be performed according to past reports.

無細胞タンパク質合成系とは、生細胞を用いるのではく、生細胞由来の(或いは遺伝子工学的手法で得られた)リボソームや転写・翻訳因子などを用いて、鋳型である核酸からタンパク質をin vitroで合成することをいう。無細胞タンパク質合成系では一般に、細胞破砕液を必要に応じて精製して得られる細胞抽出液が使用される。細胞抽出液には一般に、タンパク質合成に必要なリボソーム、開始因子などの各種因子、tRNAなどの各種酵素が含まれる。タンパク質の合成を行う際には、この細胞抽出液に各種アミノ酸、ATP、GTPなどのエネルギー源、クレアチンリン酸など、タンパク質の合成に必要なその他の物質を添加する。勿論、タンパク質合成の際に、別途用意したリボソームや各種因子、及び/又は各種酵素などを必要に応じて補充してもよい。   The cell-free protein synthesis system does not use living cells, but uses ribosomes derived from living cells (or obtained by genetic engineering techniques), transcription / translation factors, etc. It means to synthesize in vitro. In a cell-free protein synthesis system, a cell extract obtained by purifying a cell disruption solution as needed is generally used. Cell extracts generally contain ribosomes necessary for protein synthesis, various factors such as initiation factors, and various enzymes such as tRNA. When protein is synthesized, other substances necessary for protein synthesis such as various amino acids, energy sources such as ATP and GTP, and creatine phosphate are added to the cell extract. Of course, a ribosome, various factors, and / or various enzymes prepared separately may be supplemented as necessary during protein synthesis.

タンパク質合成に必要な各分子(因子)を再構成した転写/翻訳系の開発も報告されている(Shimizu, Y. et al.: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001)。この合成系では、バクテリアのタンパク質合成系を構成する3種類の開始因子、3種類の伸長因子、終結に関与する4種類の因子、各アミノ酸をtRNAに結合させる20種類のアミノアシルtRNA合成酵素、及びメチオニルtRNAホルミル転移酵素からなる31種類の因子の遺伝子を大腸菌ゲノムから増幅し、これらを用いてタンパク質合成系をin vitroで再構成している。本発明ではこのような再構成した合成系を利用してもよい。   Development of a transcription / translation system that reconstitutes each molecule (factor) necessary for protein synthesis has also been reported (Shimizu, Y. et al .: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001). In this synthesis system, three types of initiation factors constituting bacterial protein synthesis system, three types of elongation factors, four types of factors involved in termination, 20 types of aminoacyl-tRNA synthetases that bind each amino acid to tRNA, and Genes of 31 types of factors consisting of methionyl tRNA formyltransferase are amplified from the Escherichia coli genome, and the protein synthesis system is reconstructed in vitro using these genes. In the present invention, such a reconstructed synthesis system may be used.

無細胞タンパク質合成系には以下の利点がある。まず第1に、生細胞を維持する必要がないため操作性が良好で系の自由度も高い。したがって、目的のタンパク質の性質に応じて様々な修正や修飾を施した合成系を設計することが可能となる。次に、細胞系の合成では使用する細胞に毒性のあるタンパク質の合成は基本的にできないが、無細胞系ではそのような毒性のタンパク質であっても生産することができる。さらに、多種類のタンパク質を同時にかつ迅速に合成できることからハイスループット化が容易である。生産されるタンパク質の分離・精製が容易であるという利点も備え、これはハイスループット化に有利に働く。加えて、非天然型のアミノ酸を取り込ませるなどして非天然型タンパク質を合成することも可能であるという利点も併せ持つ。   The cell-free protein synthesis system has the following advantages. First, since there is no need to maintain live cells, operability is good and the degree of freedom of the system is high. Therefore, it is possible to design a synthetic system with various modifications and modifications according to the properties of the target protein. Next, in the synthesis of cell systems, it is basically impossible to synthesize proteins that are toxic to the cells used, but in the cell-free system, even such toxic proteins can be produced. In addition, high throughput can be easily achieved because many types of proteins can be synthesized simultaneously and rapidly. It also has the advantage that the produced protein can be easily separated and purified, which is advantageous for high throughput. In addition, it also has the advantage that non-natural proteins can be synthesized by incorporating non-natural amino acids.

無細胞タンパク質合成系を採用することにすれば、本発明の調製法の一連の操作をSICREX法に準じて行うことができ、効率的且つ迅速にタグ付Fab抗体を調製することができる。   If a cell-free protein synthesis system is adopted, a series of operations of the preparation method of the present invention can be performed according to the SICREX method, and a tagged Fab antibody can be prepared efficiently and rapidly.

現在広く利用されている無細胞タンパク質合成系には以下のものがある。即ち、大腸菌S30抽出液の系(原核細胞の系)、コムギ胚芽抽出液の系(真核細胞の系)、及びウサギ網状赤血球可溶化物の系(真核細胞の系)である。これらの系はキットとしても市販されており、容易に利用することが可能である。   The cell-free protein synthesis systems currently widely used include the following. That is, an E. coli S30 extract system (prokaryotic cell system), a wheat germ extract system (eukaryotic cell system), and a rabbit reticulocyte lysate system (eukaryotic cell system). These systems are also commercially available as kits and can be used easily.

歴史的には大腸菌S30抽出液の系の開発が最も古く、この系を利用して様々なタンパク質の合成が試みられてきた。大腸菌30S画分は、大腸菌の集菌、菌体破砕、精製の工程を経て調製される。大腸菌30S画分の調製及び、無細胞転写・翻訳共役反応はPrattらの方法(Pratt, J. M.: Chapter 7, in “Transcription and Translation: A practical approach”, ed. by B. D. Hames & S. J. Higgins, pp. 179-209, IRL Press, New York (1984))やEllmanらの方法(Ellman, J. et al.: Methods Enzymol., 202, 301-336(1991))を参考にして行うことができる。   Historically, the development of the E. coli S30 extract system has been the oldest, and attempts have been made to synthesize various proteins using this system. The E. coli 30S fraction is prepared through steps of E. coli collection, cell disruption, and purification. The preparation of the 30S fraction of E. coli and the cell-free transcription / translation coupling reaction were performed by the method of Pratt et al. (Pratt, JM: Chapter 7, in “Transcription and Translation: A practical approach”, ed. By BD Hames & SJ Higgins, pp. 179-209, IRL Press, New York (1984)) and the method of Ellman et al. (Ellman, J. et al .: Methods Enzymol., 202, 301-336 (1991)).

コムギ胚芽抽出液の系は、高品質の真核生物タンパク質を効率的に合成できるという利点を有し、大腸菌S30抽出液の系では合成が困難な真核生物のタンパク質を合成する際によく利用される。最近になって、種子胚乳成分を洗浄除去した胚芽から抽出液を調製することによって高効率かつ安定な合成系が構築されることが報告され注目を集めている(Madin, K. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564, 2000)。その後、高翻訳促進能を有するmRNA非翻訳配列、PCRを利用した多品目機能解析用のタンパク質合成法、専用高発現ベクターの構築などの技術開発が行われ(Sawasaki, T. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99: 14652-14657, 2002)、様々な分野への応用が期待されている。   The wheat germ extract system has the advantage of efficiently synthesizing high-quality eukaryotic proteins, and is often used to synthesize eukaryotic proteins that are difficult to synthesize using the E. coli S30 extract system. Is done. Recently, it has been reported that a high-efficiency and stable synthetic system is constructed by preparing an extract from germs from which seed endosperm components have been washed away (Madin, K. et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564, 2000). After that, technical developments such as mRNA untranslated sequence with high translation promoting ability, protein synthesis method for multi-item function analysis using PCR, construction of dedicated high expression vector, etc. were carried out (Sawasaki, T. et al .: Proc Natl. Acad. Sci. USA, 99: 14652-14657, 2002), which is expected to be applied in various fields.

コムギ胚芽抽出液は、コムギ胚芽をすり潰して遠心分離した後、上澄み液をゲルろ過で分離することによって得ることができる。翻訳反応については、Andersonらの方法(Anderson, C. W. et al.: Methods Enzymol., 101, 638-644(1983))を参考にできる。改良法についても報告されており、例えば河原崎らの方法(Kawarasaki, Y. et al.: Biotechnol. Prog., 16, 517-521(2000))やMadinらの方法(Madin, K. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564, 2000)等を参考にできる。その他、コムギ胚芽抽出液の系についてはWO 00/68412 A1、WO 01/27260 A1、WO 2002/024939 A1、WO 2005/063979 A1、特開平6-7134号公報、特開2002-529531号公報、特開2005-355513号公報、特開2006-042601号公報、特開2007-097438号公報、特開2008-029203号公報等が参考になる。   The wheat germ extract can be obtained by grinding and centrifuging wheat germ and then separating the supernatant by gel filtration. Regarding the translation reaction, the method of Anderson et al. (Anderson, C. W. et al .: Methods Enzymol., 101, 638-644 (1983)) can be referred to. Improved methods have also been reported. For example, Kawarazaki et al. (Kawarasaki, Y. et al .: Biotechnol. Prog., 16, 517-521 (2000)) and Madin et al. (Madin, K. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564, 2000). In addition, for the wheat germ extract system, WO 00/68412 A1, WO 01/27260 A1, WO 2002/024939 A1, WO 2005/063979 A1, JP-A-6-7134, JP-A-2002-529531, Reference can be made to JP-A-2005-355513, JP-A-2006-042601, JP-A-2007-097438, JP-A-2008-029203, and the like.

ウサギ網状赤血球可溶化物の系はグロブリン生産に適する。ウサギ網状赤血球可溶化物は、ウサギにフェニルヒドラジンを数日間静脈注射して貧血状態とし、所定期間後(例えば第8日目)に採血し、その後溶血させた液から超遠心分離処理などを経て得られる。ウサギ網状赤血球可溶化物の調製法は、JacksonとHuntの方法(Jackson, R. J. and Hunt, T.: Methods Enzymol., 96, 50-74(1983))を参考にして行うことができる。   The rabbit reticulocyte lysate system is suitable for globulin production. Rabbit reticulocyte lysate is made anemic by injecting phenylhydrazine intravenously into rabbits for several days, blood is collected after a predetermined period (for example, day 8), and then subjected to ultracentrifugation from the hemolyzed solution. can get. A method for preparing a rabbit reticulocyte lysate can be performed with reference to the method of Jackson and Hunt (Jackson, R. J. and Hunt, T .: Methods Enzymol., 96, 50-74 (1983)).

尚、本発明の実施に際して利用できる無細胞タンパク質合成系は上記のものに限られるものではなく、例えば大腸菌以外のバクテリアやコムギ以外の植物の抽出液、昆虫由来の抽出液、動物細胞由来の抽出液、又はゲノム情報を基に構築した系などを利用してもよい。   The cell-free protein synthesis system that can be used in the practice of the present invention is not limited to the above-described ones. For example, bacterial extracts other than E. coli and plant extracts other than wheat, insect-derived extracts, animal cell-derived extracts A liquid or a system constructed based on genome information may be used.

生成したタグ付Fab抗体は、常法(遠心分離、濾過、アフィニティクロマトグラフィーなど)によって回収することができる。Hc遺伝子及びLc遺伝子に回収用のタグ配列(例えばヒスチジンタグ)を組み込んでおけば、当該タグ配列を利用して容易かつ簡便に回収することが可能である。   The produced tagged Fab antibody can be recovered by conventional methods (centrifugation, filtration, affinity chromatography, etc.). If a collection tag sequence (for example, histidine tag) is incorporated into the Hc gene and the Lc gene, the tag sequence can be used for easy and simple collection.

本発明の調製法によれば、ロイシンジッパーが付加されているという、特徴的な構造のFab抗体が得られる。そこで本発明の第2の局面は、ロイシンジッパーが付加されているタグ付Fab抗体を提供する。本発明のタグ付Fab抗体では、ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの片方(ロイシンジッパーペプチドA)がH鎖(Hc)に付加されており、他方(ロイシンジッパーペプチドB)がL鎖(Lc)に付加されている。ロイシンジッパーペプチドA及びBの付加位置、構造、その他の特徴は、上記第1の局面での説明に準ずる。また、リンカーの利用についても、上記第1の局面での対応する説明が援用される。   According to the preparation method of the present invention, a Fab antibody having a characteristic structure in which a leucine zipper is added can be obtained. Therefore, the second aspect of the present invention provides a tagged Fab antibody to which a leucine zipper is added. In the tagged Fab antibody of the present invention, one of a pair of peptides constituting the leucine zipper (leucine zipper peptide A) is added to the H chain (Hc), and the other (leucine zipper peptide B) is the L chain (Lc). Has been added. The addition positions, structures, and other characteristics of leucine zipper peptides A and B are the same as those described in the first aspect. The corresponding explanation in the first aspect is also used for the use of the linker.

本発明の抗体(タグ付Fab抗体、又はそれからタグを除去したFab抗体)に様々な修飾を施すことが可能である。例えば、低分子化合物、タンパク質(例えば酵素)、毒素、標識物質などを融合又は結合させ、機能の追加や特性の改変などを行うことができる。標識物質としては例えば、フルオレセイン、ローダミン、テキサスレッド、オレゴングリーン等の蛍光色素、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、マイクロペルオキシダーゼ、アルカリ性ホスファターゼ、β−D−ガラクトシダーゼ等の酵素、ルミノール、アクリジン色素等の化学又は生物発光化合物、3H、13C、32P、131I、125I等の放射性同位体、及びビオチンを挙げることができる。一方、ヒト以外の動物種の抗体として本発明の抗体を作製した場合には、ヒト化抗体、ヒトキメラ化抗体等へ変換することにしてもよい。 Various modifications can be made to the antibody of the present invention (a tagged Fab antibody or a Fab antibody from which a tag has been removed). For example, a low molecular weight compound, a protein (for example, an enzyme), a toxin, a labeling substance, or the like can be fused or bound to add a function or change properties. Examples of the labeling substance include fluorescent dyes such as fluorescein, rhodamine, Texas red, oregon green, enzymes such as horseradish peroxidase, microperoxidase, alkaline phosphatase, β-D-galactosidase, chemical or bioluminescent compounds such as luminol, acridine dye, etc. , 3 H, 13 C, 32 P, 131 I, 125 I, and the like, and biotin. On the other hand, when the antibody of the present invention is prepared as an antibody of an animal species other than human, it may be converted into a humanized antibody, a human chimerized antibody or the like.

本発明の調製法は、研究ツール、診断薬、或いは医薬等として有用な抗体を得るための手段として利用可能である。例えば、本発明の調製法を利用して得た抗体を、特定の標的を捕捉、検出又は測定するための試薬として、各種免疫学的方法(例えばELISA法)に適用可能である。また、特定の被検者(例えば、特定の疾患に罹患した患者)に由来する抗体を調製することにし、得られた抗体を利用して診断(病態や治療効果の評価など)を行うことも可能である。一方、本発明の調製法を利用して得た抗体を、治療用抗体として利用することも可能である。例えば、特定の感染病に対して耐性を示す者の免疫細胞から調製された抗体は、当該感染病に対する治療用又は予防用抗体として利用できる可能性がある。尚、医薬へ適用する際には、タグが除去された抗体を用いることが好ましい。   The preparation method of the present invention can be used as a means for obtaining an antibody useful as a research tool, a diagnostic agent, a medicine or the like. For example, an antibody obtained using the preparation method of the present invention can be applied to various immunological methods (for example, ELISA method) as a reagent for capturing, detecting or measuring a specific target. It is also possible to prepare an antibody derived from a specific subject (for example, a patient suffering from a specific disease) and make a diagnosis (evaluation of a disease state or a therapeutic effect) using the obtained antibody. Is possible. On the other hand, an antibody obtained using the preparation method of the present invention can also be used as a therapeutic antibody. For example, an antibody prepared from an immune cell of a person resistant to a specific infectious disease may be used as a therapeutic or prophylactic antibody for the infectious disease. In addition, when applying to a medicine, it is preferable to use an antibody from which a tag has been removed.

A.無細胞タンパク質合成系を用いた抗体発現の効率化
無細胞タンパク質合成系は、種々の微生物や動物細胞などの生細胞を用いないため、遺伝子導入や培養といった煩雑な操作を必要とせず、なおかつ、わずか数時間でタンパク質を合成できるという利点がある。SICREX法では、取得した抗体遺伝子を鋳型として無細胞タンパク質合成を行うことでFab抗体を合成し、合成したFab抗体をELISAによりスクリーニングしている(図1)。しかしながら、無細胞タンパク質合成系におけるFab抗体の発現量に改善の余地があり、また、Hc、Lc間のジスルフィド結合により形成されるFab形成効率が低い場合があることが、Fab抗体の効率的なスクリーニングの妨げとなっている。そこで、Fab抗体を構成するHcとLcのC末端にLZAとLZBをそれぞれ付加し、LZAとLZBの相互作用によりHc、Lcをペアリング(以下、「Fab-LZ複合体」と呼ぶ)させ、Fab形成効率を向上させることを目指した。
A. Efficiency improvement of antibody expression using cell-free protein synthesis system Cell-free protein synthesis system does not require complicated operations such as gene transfer and culture because it does not use living cells such as various microorganisms and animal cells. The advantage is that protein can be synthesized in just a few hours. In the SICREX method, Fab antibodies are synthesized by cell-free protein synthesis using the obtained antibody gene as a template, and the synthesized Fab antibodies are screened by ELISA (FIG. 1). However, there is room for improvement in the expression level of the Fab antibody in the cell-free protein synthesis system, and the Fab formation efficiency formed by the disulfide bond between Hc and Lc may be low. This is an obstacle to screening. Therefore, LZA and LZB are added to the C terminus of Hc and Lc constituting the Fab antibody, respectively, and Hc and Lc are paired by the interaction of LZA and LZB (hereinafter referred to as “Fab-LZ complex”). We aimed to improve Fab formation efficiency.

1.方法
1-1. LZA、LZBの無細胞タンパク質合成系を用いた抗体発現における有効性の検討
1-1-1. ウサギFab-LZ融合タンパク質発現プラスミドの構築
抗AβウサギIgG Fab抗体遺伝子を保持するプラスミドpIDTSMART-KAN:Ra_HcLcを鋳型とし、RaHc-pRSET-IFC-FwとRaHc-linker-Rv、RaLc-pRSET-IFC-FwとRaLc-linker-Rvをプライマーとして用い、それぞれHc遺伝子、Lc遺伝子を増幅させた(94℃ 15秒、50℃ 15秒、68℃ 30秒で25サイクル、Tks Gflex DNA polymeraseを使用)。また、pLZAを鋳型とし、LZA-FwとLZA-Rvを用いてLZA遺伝子を増幅した(94℃ 15秒、50℃ 15秒、68℃ 15秒で25サイクル、Tks Gflex DNA polymeraseを使用)。同様に、pLZBを鋳型とし、LZB-FwとLZB-Rvを用いてLZB遺伝子を増幅させた。増幅したHc遺伝子とLZA遺伝子、Lc遺伝子とLZB遺伝子を、それぞれRaHc-pRSET-IFC-FwとLZA-Rv、RaLc-pRSET-IFC-FwとLZB-Rvをプライマーとして用いたオーバーラップPCRにより連結させた(94℃ 15秒、50℃ 15秒、68℃ 90秒で25サイクル、Tks Gflex DNA polymeraseを使用)。また、pRSET-Bを鋳型として、pRSET-IFC-FwとpRSET-IFC-Rvを用いてインバースPCRを行い、pRSET線状化ベクターを得た。連結させた遺伝子をそれぞれ、In-Fusion-Cloning kit(Clontech)によりpRSET線状化ベクターにそれぞれ連結させ、pRSET-Ra-Hc-LZA、pRSET-Ra-Lc-LZBを構築した。構築したベクターをヒートショック法により大腸菌DH5α株へ形質転換した。このDH5α株をLB/chloramphenicolプレートへ植菌し、コロニーを採取し、この菌体の保持するプラスミドを抽出した。Big Dye Terminator Ver.3.1 Cycle Sequencing Kit (ABI)を用い、抽出したプラスミドのシークエンス解析を行った。
1. Method
1-1. Examination of effectiveness in antibody expression using cell-free protein synthesis system of LZA and LZB
1-1-1. Construction of Rabbit Fab-LZ Fusion Protein Expression Plasmid Plasmid pIDTSMART-KAN: Ra_HcLc carrying the anti-Aβ rabbit IgG Fab antibody gene, RaHc-pRSET-IFC-Fw and RaHc-linker-Rv, RaK-pRSET-IFC-Fw and RaLc-linker-Rv were used as primers to amplify Hc and Lc genes, respectively (25 cycles at 94 ° C for 15 sec, 50 ° C for 15 sec, 68 ° C for 30 sec, Tks Gflex DNA polymerase)). In addition, LZA gene was amplified using pLZA as a template and LZA-Fw and LZA-Rv (25 cycles at 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 15 seconds, using Tks Gflex DNA polymerase). Similarly, LZB gene was amplified using pLZB as a template and LZB-Fw and LZB-Rv. The amplified Hc gene and LZA gene, Lc gene and LZB gene were ligated by overlap PCR using RaHc-pRSET-IFC-Fw and LZA-Rv, RaLc-pRSET-IFC-Fw and LZB-Rv as primers, respectively. (94 ° C for 15 seconds, 50 ° C for 15 seconds, 68 ° C for 90 seconds, 25 cycles, using Tks Gflex DNA polymerase). In addition, inverse PCR was performed using pRSET-B as a template and pRSET-IFC-Fw and pRSET-IFC-Rv to obtain a pRSET linearized vector. The ligated genes were each ligated to the pRSET linearized vector using In-Fusion-Cloning kit (Clontech) to construct pRSET-Ra-Hc-LZA and pRSET-Ra-Lc-LZB. The constructed vector was transformed into Escherichia coli DH5α strain by the heat shock method. This DH5α strain was inoculated into an LB / chloramphenicol plate, a colony was collected, and a plasmid retained by the cell was extracted. The extracted plasmid was subjected to sequence analysis using Big Dye Terminator Ver.3.1 Cycle Sequencing Kit (ABI).

1-1-2. サンドイッチELISAを用いたLZ複合体形成の評価
PBSで2000倍希釈した抗FLAG-tag抗体(フナコシ)を1ウェルあたり50μlずつ分注し、4℃で一晩インキュベートし、Nuncイムノプレート(Thermo scientic)に固定した。プレートをPBSで1回洗浄した後、4% ブロックエース溶液(雪印)を400μlずつ分注し45分ブロッキングを行った。次にプレートをPBSTで2回洗った後、pRSET-Ra-Hc-LZAとpRSET-Ra-Lc-LZB鋳型とする無細胞タンパク質合成により合成されたウサギFab-LZ複合体を一次抗体として50μlずつウェルに加え、37℃で2時間反応させた。プレートを3回PBSTで洗った後、二次抗体として抗HA-biotin標識抗体(コスモ・バイオ)を2,000倍希釈した溶液を100μlずつウェルに加え、室温で2時間反応させた。3回PBSTで洗った後、PBSで2000倍希釈したstreptavidin-HRP(GE healthcare)を100μlずつウェルに加え、室温で2時間インキュベーションした。3回PBSTで洗った後、OPD基質溶液(2mg/ml o-phenylenediamine(和光純薬工業(株)), 0.009 % H2O2)を100μl加え37℃で10分から30分間反応させた。50μlの2M H2SO4を加え反応を停止させた後、492nmの吸光を測定した。測定はマイクロプレートリーダー(SPECTRA MAX 250 (Wako))を用いて行った。
1-1-2. Evaluation of LZ complex formation using sandwich ELISA
Anti-FLAG-tag antibody (Funakoshi) diluted 2000-fold with PBS was dispensed at 50 μl per well, incubated overnight at 4 ° C., and fixed to a Nunc immunoplate (Thermo scientic). After the plate was washed once with PBS, 400 μl of 4% Block Ace solution (snow mark) was dispensed and blocked for 45 minutes. Next, after washing the plate twice with PBST, 50 μl each of the rabbit Fab-LZ complex synthesized by cell-free protein synthesis using pRSET-Ra-Hc-LZA and pRSET-Ra-Lc-LZB template as the primary antibody In addition to the wells, the mixture was reacted at 37 ° C. for 2 hours. After the plate was washed 3 times with PBST, 100 μl of a solution obtained by diluting an anti-HA-biotin-labeled antibody (Cosmo Bio) 2,000 times as a secondary antibody was added to each well and allowed to react at room temperature for 2 hours. After washing with PBST three times, 100 μl of streptavidin-HRP (GE healthcare) diluted 2000 times with PBS was added to each well and incubated at room temperature for 2 hours. After washing with PBST three times, 100 μl of OPD substrate solution (2 mg / ml o-phenylenediamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.009% H 2 O 2 ) was added and reacted at 37 ° C. for 10 to 30 minutes. 50 μl of 2M H 2 SO 4 was added to stop the reaction, and then the absorbance at 492 nm was measured. The measurement was performed using a microplate reader (SPECTRA MAX 250 (Wako)).

1-1-3. ウエスタンブロットを用いたFab形成効率の評価
1-1-2.と同様の条件でウサギFab-LZ複合体を合成し、反応液を非還元SDS-PAGEにより分離し、分離したタンパク質をニトロセルロース膜(Advantec)にTrans-blot SD cell(Bio-Rad)を用いて転写した。転写された膜を、4% ブロックエース溶液(雪印)を用いて1晩ブロッキングした。PBSTで洗った後、1-1-2.で用いた抗HA-tag抗体とstreptavidin -HRPを用いて目的タンパク質を標識し、ECL発色試薬(アマシャム)とライトキャプチャーを用いて検出を行った。
1-1-3. Evaluation of Fab formation efficiency using Western blot
Rabbit Fab-LZ complex was synthesized under the same conditions as 1-1-2, the reaction solution was separated by non-reducing SDS-PAGE, and the separated protein was transferred to a nitrocellulose membrane (Advantec) using Trans-blot SD cell ( Bio-Rad). The transferred membrane was blocked overnight using 4% Block Ace solution (snow mark). After washing with PBST, the target protein was labeled using the anti-HA-tag antibody used in 1-1-2 and streptavidin-HRP, and detection was performed using ECL coloring reagent (Amersham) and light capture.

1-1-4. 抗O157マウスFab-LZ複合体発現のための鋳型DNA構築
抗O157マウス抗体遺伝子をコードするプラスミドを鋳型とし、図2、3に示したプライマーを用いて、No.6、No.16IgM、No.16IgG、No.23の4種類の抗O157マウスFab抗体を増幅させた。
1-1-4. Template DNA Construction for Expression of Anti-O157 Mouse Fab-LZ Complex Using a plasmid encoding an anti-O157 mouse antibody gene as a template, using the primers shown in FIGS. Four types of anti-O157 mouse Fab antibodies No. 16 IgM, No. 16 IgG, and No. 23 were amplified.

増幅させた抗体遺伝子に、無細胞タンパク質合成の際の転写・翻訳反応に必要な配列、T7P断片とT7T-LZA断片(Hc遺伝子に付加)、T7T-LZB断片(Lc遺伝子に付加)を以下に示す手順で付加した。上記T7P、T7T配列はpRSET-LZA、pRSET-LZBを鋳型としたPCR(94℃ 15秒、50℃ 15秒、68℃ 30秒で25サイクル、Tks Gflex DNA polymeraseを使用)によって増幅を行った。T7P断片はpRSETbを鋳型として、プライマーpRSET-T7PFOL-FとpRSET-T7PRを用いて増幅させた。また、T7T-LZA断片、T7T-LZB断片は、プライマーpRSET-T7TF-OL-RとLZAFw、pRSET-T7TF-OL-RとLZBFwをそれぞれ用いて増幅させた。続いて、T7P断片と、T7T-LZA断片又はT7T-LZB断片をオーバーラップPCRにより抗体遺伝子に付加し(Hc遺伝子にT7T-LZA断片、Lc遺伝子にT7T-LZB断片を付加)、プライマーOL-FとOL-Rを用いて増幅させた(94℃ 15秒、50℃ 15秒、68℃ 15秒で25サイクル、Tks Gflex DNA polymeraseを使用)。   The amplified antibody gene contains the sequences necessary for transcription / translation during cell-free protein synthesis, T7P fragment and T7T-LZA fragment (added to Hc gene), and T7T-LZB fragment (added to Lc gene) as follows: Added in the procedure shown. The T7P and T7T sequences were amplified by PCR using pRSET-LZA and pRSET-LZB as templates (94 ° C for 15 seconds, 50 ° C for 15 seconds, 68 ° C for 30 seconds, 25 cycles, using Tks Gflex DNA polymerase). The T7P fragment was amplified using pRSETb as a template and primers pRSET-T7PFOL-F and pRSET-T7PR. The T7T-LZA fragment and T7T-LZB fragment were amplified using primers pRSET-T7TF-OL-R and LZAFw, pRSET-T7TF-OL-R and LZBFw, respectively. Subsequently, T7P fragment and T7T-LZA fragment or T7T-LZB fragment were added to the antibody gene by overlap PCR (T7T-LZA fragment added to Hc gene, T7T-LZB fragment added to Lc gene), primer OL-F And OL-R (94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 15 seconds, 25 cycles, using Tks Gflex DNA polymerase).

1-1-5.抗O157マウスFab-LZ複合体の発現と活性評価
1-1-4.で構築した抗O157マウスFab-LZ複合体発現のためのDNAを鋳型として、無細胞タンパク質合成を行った。無細胞タンパク質合成には、大腸菌A19由来S30 extractと大腸菌BL21Star(DE3)由来S30 extractを用いた(図4)。また、ELISAを行い、抗原に対する結合活性を評価した。尚、抗原にはPBSで希釈したO-157(50μg/ml)を用いた。
1-1-5. Expression and activity evaluation of anti-O157 mouse Fab-LZ complex
Cell-free protein synthesis was performed using the DNA for expression of anti-O157 mouse Fab-LZ complex constructed in 1-1-4 as a template. For cell-free protein synthesis, E. coli A19-derived S30 extract and E. coli BL21Star (DE3) -derived S30 extract were used (FIG. 4). Moreover, ELISA was performed and the binding activity with respect to the antigen was evaluated. As an antigen, O-157 (50 μg / ml) diluted with PBS was used.

1-1-6. 抗リステリアウサギFab-LZ複合体発現のための鋳型DNA構築
抗リステリアウサギFab抗体遺伝子に1-1-4.と同様の手順でT7P断片と、T7T-LZA断片又はT7T-LZB断片を付加した。尚、使用したプライマーは図2、3に示した。
1-1-6. Template DNA construction for expression of anti-Listeria rabbit Fab-LZ complex T7P fragment, T7T-LZA fragment or T7T- in the same manner as 1-1-4. An LZB fragment was added. The primers used are shown in FIGS.

1-1-7. 抗リステリアウサギFab-LZ複合体の発現と活性評価
1-1-6.で構築した抗O157マウスFab-LZ複合体発現のためのDNAを鋳型として、無細胞タンパク質合成を行った。反応条件は1-1-5.と同様である。また、ELISAを行い、抗原に対する結合活性を評価した。尚、抗原にはPBSで希釈したリステリア(50μg/ml)を用いた。また、二次抗体にはAnti-rabbit IgG (H+L)-poly HRP conjugated (コスモ・バイオ)を用いた。
1-1-7. Expression and activity evaluation of anti-Listeria rabbit Fab-LZ complex
Cell-free protein synthesis was performed using the DNA for expression of anti-O157 mouse Fab-LZ complex constructed in 1-1-6 as a template. The reaction conditions are the same as in 1-1-5. Moreover, ELISA was performed and the binding activity with respect to the antigen was evaluated. As the antigen, Listeria diluted with PBS (50 μg / ml) was used. Anti-rabbit IgG (H + L) -poly HRP conjugated (Cosmo Bio) was used as the secondary antibody.

2.結果及び考察
2-1. LZA、LZBの抗体発現における有効性の検討
触媒抗体6D9など、マウス抗体Fabの一部は大腸菌由来無細胞タンパク質合成系で合成した際に高いFab形成効率を示すが、必ずしもすべてのマウス抗体Fabの形成効率が高いというわけではない。また、活性型ウサギ抗体Fabが無細胞タンパク質合成系で発現された例はいまだ報告されていない。そこで、Hc、LcのC末端にそれぞれ正と負に荷電したロイシンジッパーLZA、LZBを付加(図5)することで、LZA、LZB間での相互作用によりヘテロダイマーが形成され、Fab形成効率が向上されることを期待した。本項では、ウサギFabの形成効率と、ウサギ、マウス活性型Fabの合成量にLZA、LZBが及ぼす影響を評価した。
2. Results and discussion
2-1. Examination of the effectiveness of LZA and LZB in antibody expression Some of the mouse antibody Fabs, such as the catalytic antibody 6D9, show high Fab formation efficiency when synthesized in a cell-free protein synthesis system derived from E. coli. The formation efficiency of the mouse antibody Fab is not high. In addition, there has not yet been reported an example in which the active rabbit antibody Fab is expressed in a cell-free protein synthesis system. Therefore, by adding positively and negatively charged leucine zippers LZA and LZB to the C-terminals of Hc and Lc, respectively (FIG. 5), heterodimers are formed by the interaction between LZA and LZB, and Fab formation efficiency is improved. Expected to be improved. In this section, we evaluated the effects of LZA and LZB on the formation efficiency of rabbit Fab and the amount of rabbit and mouse active Fab synthesized.

2-1-1. サンドイッチELISAを用いたLZ複合体形成の評価
LZA、LZBのC末端にそれぞれHAタグ、FLAGタグを付加し、サンドイッチELISAを用いて、ウサギIgGFab-LZ複合体の形成の評価を行った。ウサギIgGFabのHc、LcのC末端にそれぞれHAタグ、FLAGタグを付加したものとシグナルを比較したところ、ウサギIgGFab-LZ複合体がより高いシグナルを示した(図6)。したがって、ウサギIgGFab-LZ複合体が形成されたことが示唆された。
2-1-1. Evaluation of LZ complex formation using sandwich ELISA
HA tags and FLAG tags were added to the C-terminals of LZA and LZB, respectively, and the formation of rabbit IgGFab-LZ complex was evaluated using sandwich ELISA. When the signals were compared with those obtained by adding the HA tag and FLAG tag to the C-terminals of rabbit IgG Fab Hc and Lc, respectively, the rabbit IgG Fab-LZ complex showed a higher signal (FIG. 6). Therefore, it was suggested that a rabbit IgGFab-LZ complex was formed.

2-1-2. ウエスタンブロットを用いたFab形成効率の評価
ウサギIgGFabは、Hc、Lc間のジスルフィド結合の結合効率が低いため、Fab形成効率が著しく低い。そこで、ウサギIgGFab-LZ複合体において、Hc、Lc間のジスルフィド結合が形成されているかを調べた。まず、ウサギIgGFab-LZ複合体を無細胞タンパク質合成系で合成した後、非還元SDS-PAGEとウエスタンブロットにより、無細胞タンパク質合成産物の解析を行った(図7)。ウサギIgGFabにおいては、Hc、Lc間のジスルフィド結合は検出できなかったが、ウサギIgGFab-LZ複合体において、Hc、Lc間のジスルフィド結合が検出された。これは、LZA、LZBがヘテロダイマーを形成したことにより、Hc、Lcが互いに近傍に位置する状態が保たれたため、Hc、Lc間のジスルフィド結合が、より形成されやすい環境になったことが要因だと考えられる。
2-1-2. Evaluation of Fab Formation Efficiency Using Western Blot Rabbit IgG Fab has a very low Fab formation efficiency due to low binding efficiency of disulfide bonds between Hc and Lc. Therefore, it was examined whether a disulfide bond between Hc and Lc was formed in the rabbit IgGFab-LZ complex. First, a rabbit IgGFab-LZ complex was synthesized in a cell-free protein synthesis system, and then a cell-free protein synthesis product was analyzed by non-reducing SDS-PAGE and Western blot (FIG. 7). In rabbit IgGFab, a disulfide bond between Hc and Lc could not be detected, but in a rabbit IgGFab-LZ complex, a disulfide bond between Hc and Lc was detected. This is because LZA and LZB formed heterodimers, so that the state where Hc and Lc were located in the vicinity of each other was maintained, and the disulfide bond between Hc and Lc was more likely to form. It is thought that.

2-1-3. 抗O157マウスFab-LZ複合体の発現と活性評価
前述の通り、無細胞タンパク質合成系を用いて合成されたマウスFabにおいても、Fab形成効率が低いため、活性型Fabの合成量が低くなることがある。そこで、抗O157マウスFab-LZ複合体と抗マウスFabを、無細胞タンパク質合成系を用いて合成し、発現量と活性をSDS-PAGEとELISAを用いて比較した。No.6IgMFabとNo.6IgMFab-LZ複合体において、Fab形成が認められた(図8)。また、No.6Fabと比較し、No.6Fab-LZ複合体の発現量は低くなったにもかかわらず、ELISAにおいては高いシグナルを示した(図9)。このことから、Fab-LZ複合体として発現させることで、Fab形成効率が向上し、活性型Fabの合成量が増大したと考えられる。一方で、No.16IgM、No.16IgG、No.23IgMについては、Fab、Fab-LZ複合体いずれにおいても抗原に対する結合活性を保持していなかった。また、これらいずれもFab形成が見られなかった。
2-1-3. Expression and activity evaluation of anti-O157 mouse Fab-LZ complex As described above, mouse Fab synthesized using a cell-free protein synthesis system also has low Fab formation efficiency. The amount of synthesis may be low. Therefore, anti-O157 mouse Fab-LZ complex and anti-mouse Fab were synthesized using a cell-free protein synthesis system, and the expression level and activity were compared using SDS-PAGE and ELISA. Fab formation was observed in No. 6 IgMFab and No. 6 IgMFab-LZ complex (FIG. 8). Moreover, compared with No.6 Fab, although the expression level of No. 6 Fab-LZ complex became low, the high signal was shown in ELISA (FIG. 9). From this, it is considered that the Fab formation efficiency was improved and the synthesis amount of the active Fab was increased by expressing it as a Fab-LZ complex. On the other hand, No. 16 IgM, No. 16 IgG, and No. 23 IgM did not retain the antigen-binding activity in any of the Fab and Fab-LZ complexes. Moreover, Fab formation was not seen in any of these.

2-1-4. 抗リステリアウサギFab-LZ複合体の発現と活性評価
ウサギFabについても、マウスFabと同様にFab-LZ複合体として発現させ、活性型Fabの合成量が増大するかを調べた。ELISAとSDS-PAGEの結果をそれぞれ図10と図11に示す。SDS-PAGE解析においては、Fab、Fab-LZ複合体いずれにおいてもHc、Lc間のジスルフィド結合はほとんど見られなかったものの、ELISAにおいては全てのクローンにおいてFab-LZの方が高いシグナルを示した。この結果から、LZを導入することによって、ウサギFabはHc、Lc間のジスルフィド結合の形成の有無にかかわらずヘテロダイマー化することができ、抗原に対する結合活性を保持することができたと考えられる。
2-1-4. Expression and activity evaluation of anti-Listeria rabbit Fab-LZ complex Rabbit Fab is expressed as Fab-LZ complex in the same way as mouse Fab, and it is investigated whether the amount of active Fab synthesis increases. It was. The results of ELISA and SDS-PAGE are shown in FIGS. 10 and 11, respectively. SDS-PAGE analysis showed almost no disulfide bond between Hc and Lc in either Fab or Fab-LZ complex, but ELISA showed a higher signal for Fab-LZ in all clones. . From this result, it is considered that by introducing LZ, the rabbit Fab could be heterodimerized regardless of the presence or absence of disulfide bond formation between Hc and Lc, and could retain the binding activity to the antigen.

3.まとめ
マウスFab及びウサギFabをFab-LZ複合体として発現させることによって、Fab形成効率の向上、及び活性型Fabの合成量増大に成功した。
3. Conclusion By expressing mouse Fab and rabbit Fab as a Fab-LZ complex, we succeeded in improving Fab formation efficiency and increasing the amount of active Fab synthesized.

B.ウサギ末梢血由来Fab-LZ複合体の取得
ウサギ抗体の抗原決定部位のバリエーションはマウスに比べ豊富であり、かつウサギの免疫化や採血はヒトやマウスに比べ非常に容易である。ウサギ末梢血を用いたSICREX法の確立を目指し、以下の検討を行った。尚、ウサギを対象動物とした系を確立することで、高い結合活性を有する抗体遺伝子の獲得が可能になり、より効率的に実験等を進めることができると考えられる。
B. Obtaining Fab-LZ Complex from Rabbit Peripheral Blood Rabbit antibodies have abundant variations in antigen-determining sites compared to mice, and rabbit immunization and blood collection are much easier than in humans and mice. The following studies were conducted with the aim of establishing the SICREX method using rabbit peripheral blood. In addition, by establishing a system using rabbits as target animals, it is possible to acquire antibody genes having high binding activity, and it is considered that experiments and the like can be advanced more efficiently.

1.方法
1-1. ウサギの免疫化
Listeria monocytogenes(以下L.monocytogenes)の死菌体を抗原としてウサギ(NZW)に対して免疫した。一匹あたりL. monocytegenes (5x108 CFU) / PBS溶液1 mlに完全アジュバント1.5 mlを加え、ソニケーションした後全量を皮下注射により注入した。その2週間後、抗原5x108 CFU/ PBS溶液1 mlに不完全アジュバント1.5 mlを加え、ソニケーションした後全量を皮下注射した。さらに10日後、抗原5x108 CFU/ PBS溶液2.5 mlを皮下注射した。以上の実験は名古屋大学における動物実験等に関する取扱規定に従い行った。
1. Method
1-1. Immunization of rabbits
Rabbits (NZW) were immunized with dead cells of Listeria monocytogenes (hereinafter L. monocytogenes) as an antigen. 1.5 ml of complete adjuvant was added to 1 ml of L. monocytegenes (5 × 10 8 CFU) / PBS solution per mouse, and after sonication, the whole volume was injected by subcutaneous injection. Two weeks later, 1.5 ml of incomplete adjuvant was added to 1 ml of antigen 5 × 10 8 CFU / PBS, sonicated, and the whole volume was injected subcutaneously. After another 10 days, 2.5 ml of antigen 5 × 10 8 CFU / PBS solution was injected subcutaneously. The above experiments were conducted in accordance with the handling rules for animal experiments at Nagoya University.

L.monocytogenesは、ヒトや動物などに広く生息するグラム陽性桿菌で、人畜共通感染症としてリステリア症を引き起こす原因菌として知られている。リステリア症は、乳幼児、高齢者、免疫不全者、基礎疾患のある人では脳脊髄膜炎や敗血症に進行する場合があり、致死率が高いことが報告されている。また、食品を感染経路とした感染症例も多数報告されていることから、食品衛生監視の中で重要視されるようになっている。食品からのL.monocytogenesの検査は、培養法が一般的であるが、検査に1週間かかるということから、サンプルを流すだけで迅速にL.monocytogenesの有無を確認することのできるイムノクロマトキット等が使われ始めている。そのため、食品業界における抗L.monocytogenes抗体の需要は今後も高まっていくと予想されることから、より安価かつ迅速に親和性の高い抗L.monocytogenes抗体を作製する方法を確立することは、食品企業の食の安全性確保において大きな利益をもたらすであろう。   L. monocytogenes is a gram-positive bacillus that is widely inhabited by humans and animals, and is known as a causative bacterium that causes listeriosis as a zoonotic disease. Listeriosis can progress to encephalomyelitis and sepsis in infants, the elderly, immunocompromised people, and people with underlying diseases, and it has been reported to have a high fatality rate. In addition, since many cases of infection using food as a route of infection have been reported, it has come to be regarded as important in food hygiene monitoring. L. monocytogenes from food is usually cultured, but it takes a week to test, so there is an immunochromatography kit that can quickly check for the presence of L. monocytogenes just by running the sample. It is starting to be used. Therefore, the demand for anti-L. Monocytogenes antibodies in the food industry is expected to increase in the future, so establishing a method for producing anti-L. It will bring great benefits in ensuring food safety for companies.

1-2. ウサギ末梢血からのリンパ細胞の単離
抗体価の上昇が確認できた個体から、名古屋大学における動物実験等に関する取扱規定に従い、耳静脈より採血を行った。得られた16 mlの血液サンプルを4 mlずつにわけ、2 mlのPBSを加え懸濁した。その後、4.5 mlずつのPancoll(フナコシ株式会社)を新しいサンプルチューブに入れ、その上に懸濁した血液サンプルを乗せるように加えた。サンプルチューブを遠心した(400×g, 40分, RT)。遠心後のサンプルは何層かに分離するが、最上層は血液のプラズマ層(血清層)であり、抗体価測定用に採取し、4℃に保存した。そしてその下の層にあるB細胞の集まりを新しいサンプルチューブに8 ml採取した。採取したB細胞溶液に3倍量のPBSを加え、400 gで10分遠心し、上清を捨て、1 mlのPBSに再懸濁した。これをリンパ細胞溶液とした。
1-2. Isolation of Lymphocytes from Rabbit Peripheral Blood From an individual whose antibody titer was confirmed to be increased, blood was collected from the ear vein in accordance with the handling rules for animal experiments at Nagoya University. The obtained 16 ml blood sample was divided into 4 ml portions, and 2 ml PBS was added and suspended. Thereafter, 4.5 ml of Pancoll (Funakoshi Co., Ltd.) was placed in a new sample tube, and a suspended blood sample was added on top of it. The sample tube was centrifuged (400 × g, 40 minutes, RT). The sample after centrifugation was separated into several layers. The uppermost layer was a blood plasma layer (serum layer), which was collected for antibody titer measurement and stored at 4 ° C. Then, 8 ml of the B cell cluster in the lower layer was collected in a new sample tube. Three times the amount of PBS was added to the collected B cell solution, centrifuged at 400 g for 10 minutes, the supernatant was discarded and resuspended in 1 ml of PBS. This was used as a lymphocyte solution.

1-3. 非特異的結合リンパ細胞の除去
磁気ビーズと非特異的に結合するリンパ細胞を除くため、磁気ビーズを用いた非特異的結合リンパ細胞の除去を行った。尚、磁気ビーズはE. coli O157に対するヤギポリクローナル抗体が結合した磁気ビーズであるNHビーズSepa-Max(登録商標) O157 (以下、NHビーズ) (コスモ・バイオ(株))又は、磁気ビーズ表面にストレプトアビジンが結合しているDynaBeads M-280 Streptavidin(以下、SAビーズ)(Invitogen)を使用した。1-2.調製したリンパ細胞溶液1 mlとNHビーズ又はSAビーズ5μlを混合し室温で2分間静置した後、磁気スタンドにセットし、上清を回収し、これを以降の実験に用いた。
1-3. Removal of nonspecifically bound lymphocytes To remove lymphocytes that nonspecifically bind to magnetic beads, nonspecifically bound lymphocytes were removed using magnetic beads. The magnetic beads are NH beads Sepa-Max (registered trademark), which are magnetic beads bound with a goat polyclonal antibody against E. coli O157. O157 (hereinafter referred to as NH beads) (Cosmo Bio Inc.) or DynaBeads M-280 Streptavidin (hereinafter referred to as SA beads) (Invitogen) in which streptavidin was bound to the surface of the magnetic beads was used. 1-2. Mix 1 ml of the prepared lymphocyte cells and 5 μl of NH beads or SA beads and let stand at room temperature for 2 minutes, then set on a magnetic stand and collect the supernatant, which was used in the subsequent experiments .

1-4. 抗体提示B細胞(IgM提示B細胞)の濃縮
抗原に特異的に結合する抗体を細胞表面に提示する細胞の濃縮を行った。抗原と磁気ビーズの複合体を形成させた後、抗原とビーズ複合体と結合したB細胞を磁気スタンドを用いて回収することで、抗原特異的IgM提示B細胞の単離を行った。磁気ビーズにはSAビーズを使用し、抗原にはL. monocytogenesの生菌体を使用した。
1-4. Concentration of antibody-presenting B cells (IgM-presenting B cells) The cells that present an antibody that specifically binds to the antigen on the cell surface were concentrated. After forming a complex of an antigen and a magnetic bead, an antigen-specific IgM-presenting B cell was isolated by recovering the B cell bound to the antigen and the bead complex using a magnetic stand. SA beads were used as magnetic beads, and live L. monocytogenes cells were used as antigens.

1-4(a). 菌液の調製
抗原として用いるL. monocytogenesをBrain Heart Infusion(Bacto)でそれぞれ15時間振盪培養した。培養液を3,000 rpm、10分間遠心分離して上清を除き、PBSを加えて洗浄した。同様の操作を再度行った後、PBS 100μlに懸濁して以下の操作に使用した。
1-4 (a). Preparation of Bacterial Solution L. monocytogenes used as an antigen was cultured by shaking with Brain Heart Infusion (Bacto) for 15 hours. The culture was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant, and washed with PBS. After performing the same operation again, it was suspended in 100 μl of PBS and used for the following operation.

1-4(b). 抗原L. monocytogenes のビオチン化
抗原L. monocytogenes 50μl(2.0×109 個)と100mM ビオチン1μl(終濃度1mM)を混合し、50mM MESバッファー(pH=5.0)を加え100μlにした後、回転盤(マイクロチューブローテーターMTR-103(アズワン株式会社))を用いて室温で15分撹拌させた(1分間に7〜8回転程度)。更に、EDCを3mg加えて回転盤を用いて室温で2時間撹拌させた。その後、遠心分離(3000rpm, 5分, RT)し、上清を捨て、沈殿を100μlのPBSに懸濁させた。これをビオチン化抗原溶液とした。
1-4 (b). Biotinylation of antigen L. monocytogenes 50 μl (2.0 × 10 9 ) of antigen L. monocytogenes and 1 μl of 100 mM biotin (final concentration 1 mM) are added, and 100 μl is added with 50 mM MES buffer (pH = 5.0). Then, the mixture was stirred for 15 minutes at room temperature (about 7 to 8 rotations per minute) using a rotating disk (Microtube Rotator MTR-103 (As One Co., Ltd.)). Further, 3 mg of EDC was added and stirred at room temperature for 2 hours using a rotating disk. Thereafter, the mixture was centrifuged (3000 rpm, 5 minutes, RT), the supernatant was discarded, and the precipitate was suspended in 100 μl of PBS. This was used as a biotinylated antigen solution.

1-4(c). ビオチン化抗原とSAビーズの複合体形成
ビオチン化抗原溶液100μlとSA beads 100μl(6×107 beads)を混合し、回転盤を用いて室温で1時間撹拌させた。PBS溶液200μlによる洗浄を行い、PBS溶液100μlに懸濁した。抗原とビーズの複合体を含む溶液を磁気スタンドにセットし氷上で10分間静置し、上清を除去して、ビーズを100μlのPBS溶液で洗浄した。再び磁気スタンドにセットし氷上で5分静置し、上清を除去して、100μlのPBSに懸濁した。抗原とビーズの複合体が形成されていることを、普通染色を用いて確認した。
1-4 (c). Complex formation of biotinylated antigen and SA beads 100 μl of biotinylated antigen solution and 100 μl of SA beads (6 × 10 7 beads) were mixed and stirred at room temperature for 1 hour using a rotating plate. The plate was washed with 200 μl of PBS solution and suspended in 100 μl of PBS solution. The solution containing the antigen / bead complex was set on a magnetic stand and allowed to stand on ice for 10 minutes, the supernatant was removed, and the beads were washed with 100 μl of PBS solution. It was set on a magnetic stand again and allowed to stand on ice for 5 minutes. The supernatant was removed and suspended in 100 μl of PBS. The formation of a complex of antigen and beads was confirmed using ordinary staining.

1-4(d). 抗原特異的抗体提示B細胞(IgM提示B細胞)の単離
1-4(c).で得られた抗原とビーズの複合体を含む溶液100μlとB細胞を含む溶液100μlを混合し、回転盤を用いて室温で1時間撹拌させた。磁気スタンドにセットし氷上で10分間静置し、上清を除去して、200μlのPBS溶液で洗浄した。再び磁気スタンドにセットし氷上で5分静置し、上清を除去して、200μlのPBSに懸濁した。この細胞を含む溶液の細胞濃度を、ビュルケルチュルク血球計測盤(日本臨床機器工業株式会社)と顕微鏡(OLYMPUS M021)を使用して測定した。
1-4 (d). Isolation of antigen-specific antibody-presenting B cells (IgM-presenting B cells)
100 μl of the solution containing the antigen-bead complex obtained in 1-4 (c) and 100 μl of the solution containing B cells were mixed and stirred at room temperature for 1 hour using a rotating disk. It was set on a magnetic stand and allowed to stand on ice for 10 minutes, and the supernatant was removed and washed with 200 μl of PBS solution. It was set on the magnetic stand again and allowed to stand on ice for 5 minutes. The supernatant was removed and suspended in 200 μl of PBS. The cell concentration of the solution containing these cells was measured using a Bürkerturk hemocytometer (Nippon Clinical Instrument Co., Ltd.) and a microscope (OLYMPUS M021).

1-5. マイクロマニュピレーターを使用した一細胞の単離
1-4(d).で得られたリンパ細胞溶液から顕微鏡下でマイクロマニュピレーターを用いて抗原特異的IgM提示B細胞を一細胞ずつ単離した。リンパ細胞溶液を1.0×104 個/mlになるようにPBSで希釈し、シャーレに100μl撒いた。顕微鏡でビーズ−抗原−B細胞複合体を確認し、先端に2.5μlのPBSを充填したパスツールを用いて細胞を吸引することで単離し、DEPC water (Invitrogen)とRNase OUT(Invitrogen)が予め入っているマイクロチューブにパスツールの先端ごと折り、細胞を回収した。
1-5. Isolation of one cell using a micromanipulator
Antigen-specific IgM-presenting B cells were isolated one by one from the lymphocyte cell solution obtained in 1-4 (d) using a micromanipulator under a microscope. The lymphocyte cell solution was diluted with PBS so as to be 1.0 × 10 4 cells / ml, and 100 μl was spread on a petri dish. Confirm the bead-antigen-B cell complex with a microscope, isolate by aspiration using a Pasteur filled with 2.5 μl of PBS at the tip, and DEPC water (Invitrogen) and RNase OUT (Invitrogen) The tip of the Pasteur was folded into the contained microtube and the cells were collected.

1-6. プライマーの再設計
ウサギの末梢血を用いたSICREX法の更なる効率化のため、ウサギの抗体遺伝配列に会合するプライマーを再設計した。尚、これらのプライマーは、「Sequences of Proteins of Immunological Interest」(Kabat et al.,1991)とIMGTのデータベースから配列データを集め、すべての配列をMultalinを用いて並び替えて比較し、抗体配列を網羅できるプライマーを設計した。
1-6. Primer Redesign To further improve the efficiency of the SICREX method using rabbit peripheral blood, the primer associated with the rabbit antibody genetic sequence was redesigned. These primers were collected from “Sequences of Proteins of Immunological Interest” (Kabat et al., 1991) and IMGT database, all sequences were rearranged using Multalin and compared, and antibody sequences were compared. Primers that can be covered were designed.

1-7. 一細胞逆転写PCRと2段階PCRによる抗体遺伝子の増幅
用いたプライマーの配列を図12〜15に示した。PCRはVeritiTM (Applied Biosystem, USA)もしくはC1000TM Thermal Cycler(Bio-Rad)を使用した。cDNAの調製はSUPERSCRIPT III First-Strand Synthesis System for RT-PCR(Invitrogen, USA)を用い、製品のプロトコルに従って行った(47℃ 90分、70℃ 15分、4℃放置)。尚、その際、コンタミネーションの有無を確認するため、細胞が入っていないウェルをコントロールとして用いた。次にH鎖とL鎖の遺伝子を別々に増幅するため、合成したcDNAを鋳型として2段階のPCRを行った。1st PCRではLA Taq HSTM DNA polymerase(タカラバイオ(株))を用いた(94℃ 3分の後、94℃ 30秒、55℃ 45秒、72℃ 45秒で25サイクル、72℃ 7分、4℃放置)。続いて、1st PCR産物を鋳型とし、Tks Gflex DNA polymerase (タカラバイオ(株))を用いて2nd PCRを行った(94℃ 1分の後、98℃ 10秒、50℃ 15秒、68℃ 30秒で25サイクル、68℃ 7分、4℃放置)。尚、上記のPCR操作は全て96穴プレートを用いて行った。
1-7. Amplification of antibody gene by single-cell reverse transcription PCR and two-step PCR The sequences of the primers used are shown in FIGS. For PCR, Veriti (Applied Biosystem, USA) or C1000 ™ Thermal Cycler (Bio-Rad) was used. cDNA was prepared using SUPERSCRIPT III First-Strand Synthesis System for RT-PCR (Invitrogen, USA) according to the product protocol (47 ° C. 90 minutes, 70 ° C. 15 minutes, left at 4 ° C.). At that time, in order to confirm the presence or absence of contamination, a well containing no cells was used as a control. Next, in order to amplify the H chain and L chain genes separately, two-step PCR was performed using the synthesized cDNA as a template. After 1 st PCR in LA Taq HS TM DNA polymerase (Takara Bio Inc.) was used (94 ° C. 3 min, 94 ° C. 30 seconds, 55 ° C. 45 seconds, 25 cycles at 72 ° C. 45 seconds, 72 ° C. 7 minutes , Left at 4 ℃). Then, 1 st PCR product as a template, after the performed Tks Gflex DNA polymerase 2 nd PCR using (Takara Bio (Ltd.)) (94 ° C. 1 min, 98 ° C. 10 seconds, 50 ° C. 15 seconds, 68 25 cycles at 30 ° C, 68 ° C for 7 minutes, left at 4 ° C). All the PCR operations described above were performed using 96-well plates.

1-8. シークエンス解析
TAクローニングを行うため、LA TaqTM DNA polymerase(タカラバイオ(株))を用いたPCRにより、2nd PCR産物の配列の末端にAを付加した。続いて、PCR産物をpGEM-T easy vectorとDNA Ligation Kit (Mighty Mix)(タカラバイオ(株))を用いてTAクローニングを行った。ヒートショック法によってE. coli DH5αコンピテントセルを形質転換し、終濃度アンピシリン50μl /ml、IPTG 40μl /ml、4 % X-galを無菌的に加えたLBプレートに塗布し、37℃で15時間培養した。得られた白コロニーを爪楊枝で採取し、20μlのNaOHに懸濁してアルカリ融解を行い、そのうちの1μlを鋳型としてPCRを行った(94℃ 5分の後、94℃ 10秒、50℃ 20秒、72℃ 1分30秒で25サイクル、72℃ 7分、4℃放置)。尚、このPCRでは図16に示したプライマーを用いた。PCR後の溶液をFast Geneゲル/PCR抽出キット(Fast Gene)により精製した。このうち1μlを鋳型としBig Dye Terminator Ver.3.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)を用い、キットに添付されているプロトコルに従ってシークエンス反応を行った。尚、反応後、エタノール沈殿を行い、DNAを回収した。回収したDNAにHi-Di Formamide (Applied Biosystems)を15μl加え、名古屋大学遺伝子実験施設のABI PRISM 3100 Genetic Analyzer(Applied Biosystems)でシークエンス解析を行った。
1-8. Sequence analysis
To perform the TA cloning, by PCR using LA Taq TM DNA polymerase (Takara Bio Inc.) was added to A at the end of the sequence of 2 nd PCR product. Subsequently, the PCR product was subjected to TA cloning using pGEM-T easy vector and DNA Ligation Kit (Mighty Mix) (Takara Bio Inc.). E. coli DH5α competent cells were transformed by heat shock and applied to LB plates aseptically added with final concentrations of ampicillin 50 μl / ml, IPTG 40 μl / ml, and 4% X-gal for 15 hours at 37 ° C. Cultured. The obtained white colonies were collected with a toothpick, suspended in 20 μl of NaOH and subjected to alkali melting, and PCR was performed using 1 μl of the template as a template (94 ° C. for 5 minutes, 94 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 20 seconds). , 72 ° C 1 minute 30 seconds, 25 cycles, 72 ° C 7 minutes, 4 ° C standing). In this PCR, the primers shown in FIG. 16 were used. The solution after PCR was purified by Fast Gene gel / PCR extraction kit (Fast Gene). Of these, 1 μl was used as a template, and Big Dye Terminator Ver.3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems) was used to perform a sequencing reaction according to the protocol attached to the kit. After the reaction, ethanol precipitation was performed to collect DNA. 15 μl of Hi-Di Formamide (Applied Biosystems) was added to the collected DNA, and sequence analysis was performed with ABI PRISM 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystems) at the Nagoya University Genetic Experiment Facility.

1-9. Fab発現のためのDNA構築
1-7.で得られた抗体遺伝子に無細胞タンパク質合成の際の転写・翻訳反応に必要な配列であるT7PとT7Tを以下に示す手順で付加した。上記T7P、T7T配列はそれぞれpRSET-B vector (Invitrogen)を鋳型としたPCRによって増幅を行った(94℃ 5分の後、96℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 30秒で25サイクル、72℃ 7分、4℃放置)。T7P配列はプライマーpRSET-T7PFとpRSET-T7PRを用いて増幅した。また、T7T配列はプライマーpRSET-T7TF-OL-RとpRSET-T7TRを用いて増幅を行った。続いて、プロモーターとターミネーターを含む遺伝子断片をオーバーラップPCRによりIn-FとIn-Rを用いて増幅した(94℃ 1分の後、98℃ 10秒、50℃ 15秒、68℃ 45秒で25サイクル、68℃ 7分、4℃放置)。これらのPCRに用いたプライマーを図17に示した。
1-9. DNA construction for Fab expression
T7P and T7T, which are sequences necessary for transcription / translation reaction during cell-free protein synthesis, were added to the antibody gene obtained in 1-7 according to the following procedure. The T7P and T7T sequences were each amplified by PCR using pRSET-B vector (Invitrogen) as a template (94 ° C for 5 minutes, 96 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds, 25 cycles, 72 ° C for 7 minutes, left at 4 ° C). The T7P sequence was amplified using primers pRSET-T7PF and pRSET-T7PR. The T7T sequence was amplified using primers pRSET-T7TF-OL-R and pRSET-T7TR. Subsequently, the gene fragment containing the promoter and terminator was amplified by overlap PCR using In-F and In-R (94 ° C for 1 minute, 98 ° C for 10 seconds, 50 ° C for 15 seconds, 68 ° C for 45 seconds. 25 cycles, 68 ° C 7 minutes, 4 ° C standing). The primers used for these PCRs are shown in FIG.

1-10. 無細胞タンパク質合成系での抗体分子の合成
無細胞タンパク質合成反応は以前Jiangらによって開発された系(Jiang, X. P., Y. Ookubo, I. Fujii, H. Nakano, and T. Yamane, 2002, Expression of Fab fragment of catalytic antibody 6D9 in an Escherichia coli in vitro coupled transcription/translation system: Febs Letters, v. 514, p. 290-294.)に改善を加えた系で行った。オーバーラップPCR産物を鋳型として図4に示した無細胞タンパク質合成反応液を加え、30℃で1時間反応させた。この際、鋳型が入っていない無細胞タンパク質合成反応液をコントロールとしてインキュベートした。反応後は無細胞タンパク質合成反応液を氷上に移し、反応を停止させた。
1-10. Synthesis of antibody molecules in cell-free protein synthesis system Cell-free protein synthesis reaction was previously developed by Jiang et al. (Jiang, XP, Y. Ookubo, I. Fujii, H. Nakano, and T. Yamane) , 2002, Expression of Fab fragment of catalytic antibody 6D9 in an Escherichia coli in vitro coupled transcription / translation system: Febs Letters, v. 514, p. 290-294.). The cell-free protein synthesis reaction solution shown in FIG. 4 was added using the overlap PCR product as a template, and reacted at 30 ° C. for 1 hour. At this time, a cell-free protein synthesis reaction solution containing no template was incubated as a control. After the reaction, the cell-free protein synthesis reaction solution was transferred onto ice to stop the reaction.

1-11. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
まず、PBSで10μg/mlに希釈したL. monocytogenes 死菌体溶液を50μlずつ分注し、4℃で一晩インキュベートすることで抗原をプレートに固定した。プレートをPBSで1回洗浄した後、4% スキムミルク溶液を400μlずつ分注し45分ブロッキングを行った。次にプレートをPBSTで2回洗った後、1-10.で調製した抗体分子(無細胞反応溶液をPBSで希釈した溶液)を50μlずつウェルに加え、37℃で2時間反応させた。プレートを3回PBSTで洗った後、二次抗体のAnti-rabbit IgM+IgG (H+L)-poly HRP conjugate(フナコシ(株))を2,000倍希釈した溶液を100μlウェルに加え、室温で2時間反応させた。3回PBSTで洗った後、OPD基質溶液(2 mg/ml o-phenylenediamine (和光純薬工業(株)), 0.009 % H2O2)を100μl加え37℃で10分から30分間反応させた。50μlの2 M H2SO4を加え反応を停止させた後、492 nmの吸光を測定した。測定はマイクロプレートリーダー(SPECTRA MAX 250 (Wako))を用いて行った。
1-11. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
First, 50 μl of L. monocytogenes dead cell solution diluted to 10 μg / ml with PBS was dispensed and incubated overnight at 4 ° C. to fix the antigen to the plate. After the plate was washed once with PBS, 400 μl of 4% skim milk solution was dispensed and blocked for 45 minutes. Next, after the plate was washed twice with PBST, 50 μl of the antibody molecule prepared in 1-10. (Cell-free reaction solution diluted with PBS) was added to each well and reacted at 37 ° C. for 2 hours. After washing the plate 3 times with PBST, add 2,000-fold diluted secondary antibody Anti-rabbit IgM + IgG (H + L) -poly HRP conjugate (Funakoshi Co., Ltd.) to 100 μl well and react at room temperature for 2 hours I let you. After washing with PBST three times, 100 μl of OPD substrate solution (2 mg / ml o-phenylenediamine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.009% H 2 O 2 ) was added and reacted at 37 ° C. for 10 to 30 minutes. 50 μl of 2 MH 2 SO 4 was added to stop the reaction, and then the absorbance at 492 nm was measured. The measurement was performed using a microplate reader (SPECTRA MAX 250 (Wako)).

1-12. 抗L. monocytogenes ウサギFab-LZ複合体発現のためのDNA構築
1-7.で得られた抗体遺伝子をFab-LZ複合体として発現させるためのDNA構築を以下に示す手順で行った(図18)。プライマーraV-Lc-1FとH鎖及びL鎖の定常領域のC末端に特異的に結合するプライマーで増幅した(94℃ 1分の後、98℃ 10秒、55℃ 15秒、68℃ 30秒で25サイクル、68℃ 7分、4℃放置)。これらのPCRに用いたプライマーを図19に示した。増幅した遺伝子断片を鋳型として、1-1-4.に記載した方法と同様にオーバーラップPCRでT7PとLZ‐T7Tを付加させた後(Hc遺伝子にT7T-LZA断片、Lc遺伝子にT7T-LZB断片を付加)、無細胞タンパク質合成系により発現させた。
1-12. Construction of DNA for expression of anti-L. Monocytogenes rabbit Fab-LZ complex
The DNA construction for expressing the antibody gene obtained in 1-7 as a Fab-LZ complex was performed according to the following procedure (FIG. 18). Amplified with primer raV-Lc-1F and a primer that specifically binds to the C-terminus of the H and L chain constant regions (94 ° C for 1 minute, then 98 ° C for 10 seconds, 55 ° C for 15 seconds, 68 ° C for 30 seconds) 25 cycles, 68 ° C 7 minutes, 4 ° C standing). The primers used for these PCRs are shown in FIG. Using the amplified gene fragment as a template, T7P and LZ-T7T were added by overlap PCR in the same manner as described in 1-1-4. (TcT7-LZA fragment for Hc gene, T7T-LZB for Lc gene) Fragments were added) and expressed by a cell-free protein synthesis system.

2.結果・考察
2-1. 磁気ビーズを用いた抗体提示B細胞(IgM提示B細胞)の濃縮の検討
SAビーズとL. monocytogenesの複合体及び磁気スタンドを用いて抗原に特異的な抗体を提示する細胞を濃縮した。その結果、約10,000個の細胞が獲得できた。また、顕微鏡で観察したところ、SAビーズとB細胞が抗原であるL. monocytogenesを介して結合している様子を観察することができた。この濃縮では抗原であるL. monocytogenesと磁気ビーズの複合体で選択しているので、原理的にはL. monocytogenesを認識するような抗体を提示している細胞が特異的に選択される。尚、磁気ビーズに非特異的に結合するB細胞を除去する操作を予め行っているため、この方法を用いて抗原に特異的な抗体を提示している細胞を濃縮できたと判断した。濃縮したB細胞溶液を顕微鏡下で磁気ビーズ-抗原-B細胞複合体を確認しながらマイクロマニピュレーターを用いて一細胞ずつ、合計13個の細胞を単離した。単離した13個の細胞をRT-PCRの鋳型として用いて一細胞RT-PCRを行った。
2. Results and discussion
2-1. Examination of enrichment of antibody-presenting B cells (IgM-presenting B cells) using magnetic beads
Cells presenting antibodies specific for the antigen were enriched using a complex of SA beads and L. monocytogenes and a magnetic stand. As a result, about 10,000 cells could be obtained. In addition, when observed under a microscope, it was possible to observe that the SA beads and B cells were bound via the antigen L. monocytogenes. In this enrichment, since the antigen L. monocytogenes and magnetic bead complex are selected, in principle, cells presenting antibodies that recognize L. monocytogenes are specifically selected. In addition, since an operation for removing B cells that non-specifically bind to the magnetic beads was performed in advance, it was determined that cells presenting an antibody specific for the antigen could be concentrated using this method. A total of 13 cells were isolated using a micromanipulator while confirming the magnetic bead-antigen-B cell complex in the concentrated B cell solution under a microscope. Single-cell RT-PCR was performed using the 13 isolated cells as a template for RT-PCR.

2-2. RT-PCRと二段階PCRによる一細胞由来抗体遺伝子の増幅
1-5.で単離した抗原特異的抗体提示B細胞を用いて一細胞由来抗体遺伝子の増幅を試みた。マイクロマニュピレーターにより単離した13個の細胞を用いて逆転写反応と2段階のPCRにより抗体遺伝子を増幅し、電気泳動を行った(図20)。この結果、L鎖では13細胞中6細胞において約700bp付近にバンドが確認された。このことから、L鎖の場合には設計したプライマーがウサギのL鎖の抗体遺伝子配列を完全に網羅できていないことが示唆された。よって、L鎖の遺伝子増幅について、プライマーデザイン、PCR条件等さらなる改善を行う必要があると考えられる。一方、H鎖ではIgM型の抗体遺伝子の増幅が全細胞において約700bp付近にバンドが確認された。このことから、設計したプライマーはIgM型の抗体遺伝子配列を網羅できていたことが示唆された。また、IgG型のH鎖が全細胞中2細胞において遺伝子増幅を確認することができた。No.16は細胞を鋳型として入れていないネガティブコントロールとしたが、そのウェルでの抗体遺伝子増幅は確認できなかった。このことからコンタミネーションの可能性は低いことが示唆された。H鎖、L鎖、両遺伝子で増幅が確認できた6ペア(IgM : No.1,No.6,No.9, No.12 IgG : No.4, No.9)をシークエンス解析した(実験方法:1-8.)。
2-2. Amplification of one-cell-derived antibody gene by RT-PCR and two-step PCR
Using the antigen-specific antibody-presenting B cell isolated in 1-5, we attempted to amplify the antibody gene derived from one cell. Using 13 cells isolated by a micromanipulator, the antibody gene was amplified by reverse transcription and two-step PCR, and electrophoresis was performed (FIG. 20). As a result, in the L chain, a band was confirmed at about 700 bp in 6 out of 13 cells. This suggested that in the case of the L chain, the designed primer could not completely cover the antibody gene sequence of the rabbit L chain. Therefore, it is considered necessary to further improve primer design, PCR conditions, etc., for L chain gene amplification. On the other hand, in the H chain, an IgM type antibody gene was amplified in a band around 700 bp in all cells. This suggested that the designed primers were able to cover the IgM-type antibody gene sequence. In addition, it was confirmed that the IgG type H chain was amplified in 2 cells out of all cells. No. 16 was a negative control in which cells were not used as a template, but antibody gene amplification in the well could not be confirmed. This suggests that the possibility of contamination is low. Six pairs (IgM: No.1, No.6, No.9, No.12 IgG: No.4, No.9) in which amplification was confirmed for both the H chain and L chain genes were sequenced (experimental). Method: 1-8.).

2-3. シークエンス解析
H鎖、L鎖、両遺伝子で増幅が確認できた6ペア(IgM : No.1, No.6, No.9, No.12 IgG : No.4, No.9)についてシークエンス解析を行った。得られた塩基配列をBLAST(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)のデータバンクを用いて類似する塩基配列を検索した結果、No.1, No.6, No.9, No.12はIgM型抗体遺伝子であり、No.4, No,9はIgG型抗体遺伝子であることが確認された。今回、RT-PCRの鋳型として用いた細胞は抗体提示B細胞であると考えていたが、IgG型の抗体遺伝子も増幅することができた。その理由として、IgG型の抗体を提示する記憶細胞も濃縮したリンパ細胞溶液中に存在していたことで、記憶細胞由来の抗体遺伝子を増幅したものと考えられる。
2-3. Sequence analysis
Sequence analysis was performed on 6 pairs (IgM: No.1, No.6, No.9, No.12 IgG: No.4, No.9) in which amplification was confirmed in both the H chain and L chain genes. . As a result of searching for similar base sequences using the data bank of BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi), the obtained base sequences were No. 1, No. 6, No. .9, No. 12 were confirmed to be IgM type antibody genes, and No. 4, No, 9 were confirmed to be IgG type antibody genes. We thought that the cells used as RT-PCR templates were antibody-presenting B cells, but we were able to amplify IgG-type antibody genes. This is probably because the memory cells presenting IgG-type antibodies were also present in the concentrated lymphocyte solution, and thus the antibody gene derived from the memory cells was amplified.

2-4. 無細胞タンパク質合成系を用いたウサギFabの発現とその活性測定
1細胞/ウェルの条件で行ったRT-PCR及び二段階PCRより得られたH鎖、L鎖の抗体遺伝子のうち、H鎖とL鎖の両方において遺伝子の増幅及びシークエンス解析をしたウェル No.1, No.4 , No.6 , No.9M , No.9G, No.12 の6ペアを鋳型としてオーバーラップPCRを行い、無細胞タンパク質合成系に必要なプロモーターやターミネーターの配列を付加した。オーバーラップPCR産物を鋳型とし、無細胞タンパク質合成系で合成したFabのL. monocytogenesに対する結合能を確認するためにELISAを行ったところ、どのサンプルにおいても有意な結合活性を確認することが出来なかった。この原因として、H鎖とL鎖間のジスルフィド結合によるFab形成の効率が低いことが、結合活性に影響を与えているのではないかと考えた。そのため、SDS-PAGEでのFab発現の解析を行った。
2-4. Expression and activity measurement of rabbit Fab using cell-free protein synthesis system
Of the antibody genes of H chain and L chain obtained by RT-PCR and two-step PCR performed under the condition of 1 cell / well, well No. was subjected to gene amplification and sequence analysis in both H chain and L chain. Overlapping PCR was performed using 6 pairs of No. 1, No. 4, No. 6, No. 9M, No. 9G and No. 12 as templates, and sequences of promoters and terminators necessary for the cell-free protein synthesis system were added. When ELISA was performed to confirm the binding ability of Fab synthesized using cell-free protein synthesis system to L. monocytogenes using overlapping PCR product as a template, no significant binding activity could be confirmed in any sample. It was. As a cause of this, it was thought that the low Fab formation efficiency due to the disulfide bond between the H chain and the L chain might affect the binding activity. Therefore, analysis of Fab expression on SDS-PAGE was performed.

2-5. SDS-PAGEでのウサギFabの発現解析
取得した6ペア(ウェル No.1, No.4 , No.6 , No.9M , No.9G, No.12)の抗体遺伝子のオーバーラップPCR産物を鋳型とし、無細胞タンパク質合成系で抗体を発現させ、Fabの発現の有無を調べるため蛍光リジンを用いたSDS-PAGEを行った。H鎖、L鎖ともに抗体の発現は確認できたものの、Fabの形成は見られなかった。この結果の要因として、ウサギ抗体の分子内及びH鎖L鎖間のジスルフィド結合は、システインの位置関係が複雑であることから、無細胞タンパク質合成系を用いた発現ではジスルフィド結合によるFab形成の効率が低いことが考えられた。ジスルフィド結合が形成されないことには、結合活性を測定することができため、FabではなくH鎖及びL鎖の可変領域をポリリンカーを介して結合させた一本鎖抗体(scFv)として無細胞タンパク質合成系を用いて発現させ、その結合活性を調べることにした。
2-5. Analysis of rabbit Fab expression on SDS-PAGE Overlapping antibody genes of 6 pairs (well No.1, No.4, No.6, No.9M, No.9G, No.12) Using the PCR product as a template, the antibody was expressed in a cell-free protein synthesis system, and SDS-PAGE using fluorescent lysine was performed to examine the presence or absence of Fab expression. Although antibody expression was confirmed for both H and L chains, Fab formation was not observed. As a factor of this result, the intramolecular structure of rabbit antibody and the disulfide bond between H chain and L chain are complicated by the positional relationship of cysteine. Therefore, in the expression using cell-free protein synthesis system, the efficiency of Fab formation by disulfide bond Was thought to be low. When disulfide bonds are not formed, the binding activity can be measured, so cell-free proteins as single-chain antibodies (scFv) in which the variable regions of H and L chains are linked via a polylinker instead of Fab It was decided to use a synthetic system to examine its binding activity.

2-6. ウサギFab-LZ複合体の発現と活性測定に基づく有効性の検討
ロイシンジッパー(以下、LZ)はタンパク質二量体を形成させる機能を持つことで知られている。その機能により、H鎖とL鎖がLZにより会合することでジスルフィド結合の形成効率に寄与するのではないかと仮定した。その有効性について検討するため、以下の実験を行った。まず、一本鎖抗体(scFv)として発現させた場合に結合活性を確認することができたウェル No.1, No.4 に加えてNo.9M, No.9Gの抗体遺伝子のH鎖及びL鎖にオーバーラップPCRを用いて無細胞タンパク質合成系に必要なプロモーターやターミネーター、LZの配列を付加した。無細胞タンパク質合成系で合成したFab及びFab-LZ複合体のL. monocytogenesに対する結合能を確認するためにELISAを行ったところ、全てのFab-LZ複合体のサンプルがFabの5倍程度の結合活性を有することが確認できた。この結合活性の上昇が、LZのα-へリックスの接着力によるFab形成効率の上昇によるものなのかを確認するため、蛍光リジンを用いたSDS-PAGEによりFab-LZ複合体の発現を解析した。尚、Fab-LZ複合体をコードする塩基配列の代表例(クローンNo.4)を図21に示す。
2-6. Examination of effectiveness based on expression and activity measurement of rabbit Fab-LZ complex Leucine zipper (hereinafter referred to as LZ) is known to have a function of forming a protein dimer. It was hypothesized that the H chain and L chain might contribute to the formation efficiency of disulfide bonds by the function of LZ. In order to examine its effectiveness, the following experiment was conducted. First, in addition to wells No.1 and No.4 that were able to confirm the binding activity when expressed as a single chain antibody (scFv), the H chain and L of the antibody genes No.9M and No.9G The promoter, terminator, and LZ sequences necessary for the cell-free protein synthesis system were added to the chain using overlap PCR. An ELISA was performed to confirm the binding ability of Fab and Fab-LZ complexes synthesized in a cell-free protein synthesis system to L. monocytogenes. As a result, all Fab-LZ complex samples bound about 5 times the Fab. It was confirmed to have activity. In order to confirm whether this increase in binding activity was due to an increase in Fab formation efficiency due to the adhesion of α-helix of LZ, the expression of Fab-LZ complex was analyzed by SDS-PAGE using fluorescent lysine. . A representative example of the nucleotide sequence encoding the Fab-LZ complex (clone No. 4) is shown in FIG.

2-7. SDS-PAGEでのウサギFab-LZ複合体複合体の発現解析
無細胞タンパク質合成系でFab-LZ複合体を発現させ、蛍光リジンを用いたSDS-PAGEを行い、LZの有効性を検討した。非還元SDS-PAGE(図22)及び、還元SDS-PAGE(図23)を行った結果、H鎖、L鎖ともに発現は確認できたものの、Fabの形成は見られなかった。このことから、LZによるH鎖とL鎖の会合がジスルフィド結合の形成効率の上昇に寄与するのではないことが判明した。しかし、ジスルフィド結合の形成が不十分であってもLZ間でのα-へリックスの接着力によりH鎖とL鎖が隣接し、本来のコンフォメーションを形成することで結合活性が上昇したのではないかと考えられる。このことから、LZをFabのC末端に融合させることで、Fabの結合活性の上昇に寄与することが示唆された。
2-7. Expression analysis of rabbit Fab-LZ complex by SDS-PAGE. Express the Fab-LZ complex in a cell-free protein synthesis system, perform SDS-PAGE using fluorescent lysine, and evaluate the effectiveness of LZ. It was investigated. As a result of non-reduced SDS-PAGE (FIG. 22) and reduced SDS-PAGE (FIG. 23), expression of both H chain and L chain was confirmed, but Fab formation was not observed. From this, it was found that the association of H chain and L chain by LZ does not contribute to the increase of disulfide bond formation efficiency. However, even if the formation of disulfide bonds is insufficient, the H-chain and L-chain are adjacent to each other due to the adhesive force of α-helix between LZ, and the binding activity is increased by forming the original conformation. It is thought that there is not. This suggested that fusing LZ to the C-terminus of Fab contributes to an increase in Fab binding activity.

3.まとめ
顕微鏡及びマイクロマニピュレーターを使用することで、濃縮した抗体提示B細胞から一細胞ずつ単離することが可能になった。また、Fab-LZ複合体として発現させることにより、Fabでは測定できなかった結合活性を確認することができた。
3. Summary By using a microscope and a micromanipulator, it became possible to isolate one cell at a time from the concentrated antibody-presenting B cells. In addition, binding activity that could not be measured with Fab could be confirmed by expressing it as a Fab-LZ complex.

C.大腸菌による組み換え発現
In vivoでの抗体調製においてもLZA及びLZBの相互作用が有効に作用するかを調べるために、マウス抗大腸菌O157抗体No. 6(1-1-4.の実験と同様のもの)のFab及びFab-LZを、タンパク質発現用大腸菌Shuffle T7 express E. coli (New England Biorabs)により発現させ、ELISA法により評価した。
C. Recombinant expression in E. coli
In order to examine whether the interaction between LZA and LZB is also effective in in vivo antibody preparation, Fab and mouse anti-E. Coli O157 antibody No. 6 (similar to the experiment in 1-1-4.) Fab-LZ was expressed in E. coli for protein expression Shuffle T7 express E. coli (New England Biorabs) and evaluated by ELISA.

1.発現プラスミドの構築
発現プラスミドを以下の通り構築した。まず、Fab発現ベクターの構築においては、抗O157抗体No.6のHc及びLcのFab領域をそれぞれプライマー1F(TTAAGAAGGAGAtatacatATGGAGGTCCAGCTGCAACAGTC(配列番号125))と17R(TCCTTCTAGATTATTAAGCGTAATCTGGAACATCGTATGGGTACATGGTACCGCCTGGAATGGGCACATGC(配列番号126))のセット及び2F(TAATAATCTAGAAGGAGATATCATATGGATGTTTTGATGACCCAAAC(配列番号127))と18R(CATCGTCGTCCTTGTAGTCGGAACCGCCACACTCTTTCCTGTTGAAGCTC(配列番号128))のセットで増幅した(94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 2分で25サイクル、KOD plus(東洋紡)を使用)。 また、同様にpET22bベクター(Novagen製)をプライマーpET22b-F(ccGACTACAAGGACGACGATGACAAATAATAAGATCCGGCTGCTAACAAAGC(配列番号129))と pET22b-R(CATATGTATATCTCCTTCTTAA(配列番号130))のセットにて増幅した(94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 4分で25サイクル、KOD plusを使用)。これらを制限酵素DpnI(タカラバイオ)にて処理した後、DNA精製キットFastGene Gel/PCR Extraction Kit(日本ジェネティクス)により精製し、Gibson Assembly システム(New England Biorabs)を用いて連結反応させた。これによりDH5alphaヒートショックコンピテントセルを形質転換し50 μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地へ塗布することにより目的のプラスミドを有するコロニーを得た。
1. Construction of expression plasmid An expression plasmid was constructed as follows. First, in the construction of the Fab expression vector, the Hc and Lc Fab regions of the anti-O157 antibody No. 6 were used as primers 1F (TTAAGAAGGAGAtatacatATGGAGGTCCAGCTGCAACAGTC (SEQ ID NO: 125)) and 17R (TCCTTCTAGATTATTAAGCGTAATCTGGAACATCGTATGGGTACATGGTACCGCCTGGAATGGGCACATGCTGGAATGGGCAGC Amplified with a set of TAATAATCTAGAAGGAGATATCATATGGATGTTTTGATGACCCAAAC (SEQ ID NO: 127) and 18R (CATCGTCGTCCTTGTAGTCGGAACCGCCACACTCTTTCCTGTTGAAGCTC (SEQ ID NO: 128)) (94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 2 minutes, using KOD plus) Similarly, the pET22b vector (Novagen) was amplified with a set of primers pET22b-F (ccGACTACAAGGACGACGATGACAAATAATAAGATCCGGCTGCTAACAAAGC (SEQ ID NO: 129)) and pET22b-R (CATATGTATATCTCCTTCTTAA (SEQ ID NO: 130)) (94 ° C 30 seconds, 55 ° C 30 Seconds, 25 cycles at 72 ° C for 4 minutes, using KOD plus). These were treated with the restriction enzyme DpnI (Takara Bio), purified with a DNA purification kit FastGene Gel / PCR Extraction Kit (Nippon Genetics), and ligated using a Gibson Assembly system (New England Biorabs). Thus, DH5alpha heat shock competent cells were transformed and applied to an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin to obtain colonies having the target plasmid.

Fab-LZ発現ベクターの構築においては、上記と同様に、抗O157抗体No. 6のHc及びLcのFab形成領域をそれぞれプライマー1Fと19R(AGCTGGGCGCTCCCACCACCGCCTGGAATGGGCACATGCAGATCTTTG(配列番号131))のセット及び2Fと20R(CTGGGCGCTCCCACCACCGCCACACTCTTTCCTGTTGAAGCTC(配列番号132))のセットで増幅した(94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 2分で25サイクル、KOD plusを使用)。pRSET-LZA、pRSET-LZBを鋳型としLZA及びLZB領域を増幅するPCRにおいてはそれぞれプライマーセット15F(GGCGGTGGTGGGAGCGCCCAGCTCGAAAAGGAG(配列番号133))と16R(TGATATCTCCTTCTAGATTATTAAGCGTAATCTGGAACATC(配列番号134))及び8F(GGCGGTGGTGGGAGCGCCCAGCTCAAGAAGAAG(配列番号135))とr9R(ATCGTCGTCCTTGTAGTCGGAACCGCCCTTCTGGGCCAGCTTCTTCTTC(配列番号136))を使用した(94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 20秒で25サイクル、KOD plusを使用)。増幅したHc及びLZAをオーバーラップPCRにより連結させ、Lc及びLZBも同様に連結させた(94℃ 30秒、55℃ 30秒、72℃ 1分で25サイクル、KOD plusを使用)。オーバーラップPCR産物及び上記同様のpET22b-FとpET22b-Rのセットにて増幅した直鎖状pET22bをGibson Assemblyシステムにより連結させ、目的のプラスミドを得た。   In the construction of the Fab-LZ expression vector, the Hc and Lc Fab forming regions of anti-O157 antibody No. 6 were set as primers 1F and 19R (AGCTGGGCGCTCCCACCACCGCCTGGAATGGGCACATGCAGATCTTTG (SEQ ID NO: 131)) and 2F and 20R (same as above). Amplified with a set of CTGGGCGCTCCCACCACCGCCACACTCTTTCCTGTTGAAGCTC (SEQ ID NO: 132) (94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 2 minutes, 25 cycles, using KOD plus). In PCR which amplifies LZA and LZB regions using pRSET-LZA and pRSET-LZB as templates, primer sets 15F (GGCGGTGGTGGGAGCGCCCAGCTCGAAAAGGAG (SEQ ID NO: 133)) and 16R (TGATATCTCCTTCTAGATTATTAAGCGTAATCTGGAACATC (SEQ ID NO: 134)) and TGGGAGAGGAGGGC )) And r9R (ATCGTCGTCCTTGTAGTCGGAACCGCCCTTCTGGGCCAGCTTCTTCTTC (SEQ ID NO: 136)) were used (94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 20 seconds, using KOD plus). Amplified Hc and LZA were ligated by overlap PCR, and Lc and LZB were also ligated in the same manner (94 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 1 minute, 25 cycles, using KOD plus). The overlapping PCR product and linear pET22b amplified with the same set of pET22b-F and pET22b-R as described above were ligated by the Gibson Assembly system to obtain the target plasmid.

以上の方法により得たFab発現ベクター(以下、pET22b-m6Fab)及びFab-LZ発現ベクター(以下、pET22b-m6Fab-LZ)でShuffle T7 express E. coliをヒートショック法により形質転換した。尚、pET22bにて同様に形質添加したものをネガティブコントロールとして以後使用した。   Shuffle T7 express E. coli was transformed by the heat shock method using the Fab expression vector (hereinafter, pET22b-m6Fab) and Fab-LZ expression vector (hereinafter, pET22b-m6Fab-LZ) obtained by the above method. In addition, what was similarly added with pET22b was used as a negative control.

2.抗体発現実験
形質転換体を50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地(以下、LBA培地)3 mLに接種し、37℃にて一晩振とう培養した。このうち100μLをLBA培地20 mLへ植菌し、30℃にてOD600=0.5となるまで振とう培養した。これに1MのIPTGを無菌的に終濃度1 mMとなるよう添加して氷冷した後、16℃にて24時間振とう培養した。8000 G, 10分の遠心分離により菌体を回収し、PBSにて懸濁し再度遠心分離することにより培地成分を除去した。菌体に1.5 mLのPBS及び直径0.1 mmのジルコニアビーズを数十mg加え2 mLのチューブに移し、氷冷下においてビーズ破砕機(トミー精工 Micro Smash,MS-100R)により細胞を破砕した(5000 rpm, 30秒を5回繰り返し)。これを13000 rpmにて5分間遠心分離し上清を細胞破砕可溶性画分とした。本各分は4℃にて保存し以後の実験に使用した。
2. Antibody Expression Experiment The transformant was inoculated into 3 mL of LB medium (hereinafter, LBA medium) containing 50 μg / mL ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. with shaking. 100 μL of this was inoculated into 20 mL of LBA medium and cultured with shaking at 30 ° C. until OD600 = 0.5. To this, 1M IPTG was aseptically added to a final concentration of 1 mM, ice-cooled, and cultured with shaking at 16 ° C. for 24 hours. The cells were collected by centrifugation at 8000 G for 10 minutes, suspended in PBS, and centrifuged again to remove the medium components. Add tens of mg of 1.5 mL of PBS and 0.1 mm zirconia beads to the cells, transfer them to a 2 mL tube, and crush the cells with a bead crusher (Tomy Seiko Micro Smash, MS-100R) under ice cooling (5000 Repeat rpm and 30 seconds 5 times). This was centrifuged at 13000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was used as a cell disruption soluble fraction. Each portion was stored at 4 ° C. and used for the subsequent experiments.

3.ELISA
以下の変更点以外は、1-1-5.で示した方法に従った。まず、Nunc polysoap 96 well plateにOD600=0.1となるようPBSにて懸濁したE. coli O157(GTC 03904, ナショナルバイオリソースプロジェクトより入手)の加熱死菌体懸濁液もしくは0.4% BSA(PBS中)を50μL滴下し、4℃にて一晩静置することによりそれぞれをコーティングした。1次抗体として上述の細胞破砕可溶性画分、2次抗体としてHRP標識抗マウスFab抗体(BET A90-100P)を使用した。また、ブロッキング剤として0.4% BSAを用いた。検出反応においては、BMブルーPOD基質・可溶性(Roche)50μLを添加し、室温にて10分間反応させた後に1 M硫酸液を50μL添加することにより反応を停止した。プレートリーダー(Tecan, M200)により450 nmの吸光度を測定した。本方法により、大腸菌培養液あたりの抗体活性を知ることができる。
3. ELISA
Except for the following changes, the method shown in 1-1-5. Was followed. First, a heat-killed cell suspension of E. coli O157 (GTC 03904, obtained from National BioResource Project) suspended in PBS so that OD600 = 0.1 on a Nunc polysoap 96 well plate or 0.4% BSA (in PBS) 50 μL was added dropwise and allowed to stand at 4 ° C. overnight to coat each. The above-mentioned cell disruption soluble fraction was used as the primary antibody, and HRP-labeled anti-mouse Fab antibody (BET A90-100P) was used as the secondary antibody. Further, 0.4% BSA was used as a blocking agent. In the detection reaction, 50 μL of BM blue POD substrate / soluble (Roche) was added and reacted at room temperature for 10 minutes, and then the reaction was stopped by adding 50 μL of 1 M sulfuric acid solution. Absorbance at 450 nm was measured with a plate reader (Tecan, M200). By this method, the antibody activity per E. coli culture solution can be known.

その結果、図24に示すように、O157を抗原とした際Fab-LZはFabの約7.5倍高いシグナルを示した。このことから、Fab-LZはin vivoにおいても活性を有する状態で生産され、さらに無細胞タンパク質合成系にて調製したときと同様にFabと比較して著しく高いシグナルを示すことがわかった。以上より、LZの付加はin vitro(無細胞系)のみならずin vitroでもその効果が有効であることが示された。   As a result, as shown in FIG. 24, Fab-LZ showed a signal about 7.5 times higher than Fab when O157 was used as an antigen. From this, it was found that Fab-LZ is produced in an active state even in vivo, and shows a significantly higher signal compared to Fab as in the case of preparation in a cell-free protein synthesis system. From the above, it was shown that LZ addition is effective not only in vitro (cell-free system) but also in vitro.

D.比較実験
比較対照として、HcとLcの可変領域(V領域)にLZA及びLZBを付加したものを上記同様に大腸菌により組み換え生産し、ELISAにより評価した。まず、Hc及びのV領域をプライマー1Fと21R(CTGGGCGCTCCCACCACCGCCGTAAGCAAACCAGTCCTCGTC(配列番号137))のセット及び2Fと12R(GCTCCCACCACCGCCAGCATCAGCCCGTTTCAGCTCC(配列番号138))のセットにより増幅した。これをFab-LZの発現プラスミドを作製したときと同様にLZA及びLZBフラグメントとそれぞれオーバーラップPCRにより連結させ、最後に、VH-LZA、VL-LZBの断片及び直鎖状pET22bをGibson Assembly システムにより連結させた(構築プラスミドを以下、pET22b-m6V-LZと表記)。発現条件及びELISA条件は上記と同様であるが、一次抗体のネガティブコントロールとしてpET22b形質転換体の可溶性画分の他、PBSのみも用いた。また、二次抗体として、HRP標識抗マウスFab抗体の他、FLAGタグに対する抗体(HRP標識抗FLAGタグ抗体:GTX77454、GeneTex)を使用した。尚、m6Fab、m6Fab-LZ及びm6V-LZの全ての発現プラスミドにおいてLcのC末端側にFlagタグ配列が付加されている。
D. Comparative Experiment As a comparative control, HZA and Lc variable regions (V regions) added with LZA and LZB were recombinantly produced by E. coli as described above and evaluated by ELISA. First, the Hc and V regions were amplified by a set of primers 1F and 21R (CTGGGCGCTCCCACCACCGCCGTAAGCAAACCAGTCCTCGTC (SEQ ID NO: 137)) and 2F and 12R (GCTCCCACCACCGCCAGCATCAGCCCGTTTCAGCTCC (SEQ ID NO: 138)). This was ligated to the LZA and LZB fragments by overlap PCR in the same manner as when the Fab-LZ expression plasmid was prepared. Finally, the VH-LZA and VL-LZB fragments and the linear pET22b were ligated by the Gibson Assembly system. Ligated (constructed plasmid is hereinafter referred to as pET22b-m6V-LZ). Expression conditions and ELISA conditions were the same as above, but as a negative control for the primary antibody, only the soluble fraction of pET22b transformant and PBS alone were used. In addition to HRP-labeled anti-mouse Fab antibody, antibodies against FLAG tag (HRP-labeled anti-FLAG tag antibody: GTX77454, GeneTex) were used as secondary antibodies. In all the expression plasmids of m6Fab, m6Fab-LZ and m6V-LZ, a Flag tag sequence is added to the C-terminal side of Lc.

ELISAの結果を図25に示す。Aは二次抗体としてHRP標識抗マウスFab抗体、Bは二次抗体としてHRP標識抗FLAGタグ抗体を使用したときのものである。ネガティブコントロールやm6Fab、m6V-LZと比較すると、m6Fab-LZのシグナルが最も高いことがわかった。m6V-LZはネガティブコントロールと差が見られず、抗体として機能していないものと考えられた。このことから、V領域にLZを付加してもLZの効果が得られない場合があり、Fabの末端にLZを付加することの有効性が裏づけられた。   The result of ELISA is shown in FIG. A is a case where an HRP-labeled anti-mouse Fab antibody is used as a secondary antibody, and B is a case where an HRP-labeled anti-FLAG tag antibody is used as a secondary antibody. Compared with the negative control, m6Fab, and m6V-LZ, m6Fab-LZ showed the highest signal. m6V-LZ was not different from the negative control, and it was considered that it did not function as an antibody. This suggests that the effect of LZ may not be obtained even if LZ is added to the V region, confirming the effectiveness of adding LZ to the end of the Fab.

本発明の調製法によれば、活性のあるFab抗体を効率的に調製することが可能となる。特に、発現系として無細胞タンパク質合成系を利用した場合には、操作の簡便化及び迅速化が図られ、短時間でFab抗体を調製することができる。本発明の調製法で得られた抗体には、研究用ツール、診断薬、医薬など、様々な用途への利用が期待される。   According to the preparation method of the present invention, an active Fab antibody can be efficiently prepared. In particular, when a cell-free protein synthesis system is used as an expression system, the operation can be simplified and speeded up, and the Fab antibody can be prepared in a short time. The antibodies obtained by the preparation method of the present invention are expected to be used for various purposes such as research tools, diagnostic agents, and pharmaceuticals.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。   The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims. The contents of papers, published patent gazettes, patent gazettes, and the like specified in this specification are incorporated by reference in their entirety.

配列番号1:人工配列の説明:LZA
配列番号2:人工配列の説明:LZB
配列番号3:人工配列の説明:リンカー
配列番号4〜138:人工配列の説明:プライマー
配列番号139:人工配列の説明:Hc-LZA複合体
配列番号140:人工配列の説明:Lc-LZB複合体
Sequence number 1: Description of artificial sequence: LZA
Sequence number 2: Description of artificial sequence: LZB
SEQ ID NO: 3: Description of artificial sequence: Linker SEQ ID NO: 4-138: Description of artificial sequence: Primer SEQ ID NO: 139: Description of artificial sequence: Hc-LZA complex SEQ ID NO: 140: Description of artificial sequence: Lc-LZB complex

Claims (13)

以下のステップ、即ち、
(A)VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子と、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を共発現させるステップ、又は
(B)VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子と、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を各々発現させた後、発現産物を混合するステップ、
を含み、
ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの内、片方をコードする第1タグ配列が前記抗体H鎖遺伝子に付加されており、他方をコードする第2タグ配列が前記抗体L鎖遺伝子に付加されている、Fab抗体の調製法。
The following steps:
(A) co-expressing antibody H chain gene encoding VH region and CH1 region and antibody L chain gene encoding VL region and CL region, or (B) antibody H chain encoding VH region and CH1 region A gene and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region, respectively, and then mixing the expression product,
Including
A first tag sequence encoding one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added to the antibody H chain gene, and a second tag sequence encoding the other is added to the antibody L chain gene. Preparation of Fab antibody.
前記第1タグ配列の付加位置が前記抗体H鎖遺伝子の3'末端であり、前記第2タグ配列の付加位置が前記抗体L鎖遺伝子の3'末端である、請求項1に記載の調製法。   The preparation method according to claim 1, wherein the addition position of the first tag sequence is the 3 'end of the antibody H chain gene, and the addition position of the second tag sequence is the 3' end of the antibody L chain gene. . 前記ロイシンジッパーが、ロイシン−ロイシン間の疎水結合に加え、正電荷アミノ酸−負電荷アミノ酸間の静電的相互作用により結合力を発揮する、請求項1又は2に記載の調製法。   The preparation method according to claim 1, wherein the leucine zipper exhibits binding force by electrostatic interaction between a positively charged amino acid and a negatively charged amino acid in addition to a hydrophobic bond between leucine and leucine. 前記第1タグ配列がリンカー配列を介して前記抗体H鎖遺伝子に付加されており、前記第2タグ配列がリンカー配列を介して前記抗体L鎖遺伝子に付加されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の調製法。   The first tag sequence is added to the antibody H chain gene via a linker sequence, and the second tag sequence is added to the antibody L chain gene via a linker sequence. The preparation method according to any one of the above. 宿主細胞を用いた発現系又は無細胞タンパク質合成系を用いて前記ステップを行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の調製法。   The preparation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step is performed using an expression system using a host cell or a cell-free protein synthesis system. 前記抗体H鎖遺伝子と前記抗体L鎖遺伝子が、以下のステップ(i)〜(viii)によって調製される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の調製法:
(i)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ;
(ii)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ;
(iii)5'末端に同一の第3タグ配列を含む複数のプライマーからなり、VH領域とCH1領域をコードする抗体H鎖遺伝子を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ;
(iv)5'末端に同一の第4タグ配列を含む複数のプライマーからなり、VL領域とCL領域をコードする抗体L鎖遺伝子を増幅可能なプライマーセットを用い、前記cDNAを鋳型としてPCRを実施するステップ;
(v)前記第3タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iii)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ;
(vi)前記第4タグ配列を含む単一のプライマーを用い、ステップ(iv)の増幅産物を鋳型としてPCRを実施するステップ;
(vii)ステップ(v)の増幅産物である抗体H鎖遺伝子に前記第1タグ配列を付加するステップ;
(viii)ステップ(vi)の増幅産物である抗体L鎖遺伝子に前記第2タグ配列を付加するステップ。
The preparation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (i) to (viii):
(i) providing mRNA derived from a single B cell;
(ii) preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template;
(iii) PCR is performed using a primer set consisting of multiple primers containing the same third tag sequence at the 5 ′ end and capable of amplifying the antibody H chain gene encoding the VH region and CH1 region, and using the cDNA as a template. Step to do;
(iv) PCR is performed using a primer set consisting of multiple primers containing the same fourth tag sequence at the 5 'end and capable of amplifying the antibody L chain gene encoding the VL region and CL region, and using the cDNA as a template Step to do;
(v) performing PCR using a single primer containing the third tag sequence and using the amplification product of step (iii) as a template;
(vi) performing PCR using a single primer containing the fourth tag sequence and using the amplification product of step (iv) as a template;
(vii) adding the first tag sequence to the antibody heavy chain gene that is the amplification product of step (v);
(viii) A step of adding the second tag sequence to the antibody L chain gene that is the amplification product of step (vi).
前記抗体H鎖遺伝子と前記抗体L鎖遺伝子が、以下のステップ(I)〜(IV)によって調製される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の調製法:
(I)単一のB細胞に由来するmRNAを用意するステップ;
(II)前記mRNAを鋳型とした逆転写PCR法によりcDNAを調製するステップ;
(III)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体H鎖遺伝子を増幅させるステップ、
(IV)前記cDNAを鋳型としたnested PCR法により前記抗体L鎖遺伝子を増幅させるステップ。
The preparation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (I) to (IV):
(I) providing mRNA derived from a single B cell;
(II) preparing cDNA by reverse transcription PCR using the mRNA as a template;
(III) amplifying the antibody H chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template,
(IV) Amplifying the antibody L chain gene by a nested PCR method using the cDNA as a template.
ロイシンジッパーを構成する一対のペプチドの片方がH鎖に付加されており、他方がL鎖に付加されている、タグ付Fab抗体。   A tagged Fab antibody in which one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added to the H chain and the other is added to the L chain. 前記片方のペプチドの付加位置が前記H鎖のC末端であり、前記他方のペプチドの付加位置が前記L鎖のC末端である、請求項8に記載のタグ付Fab抗体。   The tagged Fab antibody according to claim 8, wherein the addition position of the one peptide is the C-terminus of the H chain, and the addition position of the other peptide is the C-terminus of the L chain. 前記ロイシンジッパーが、ロイシン−ロイシン間の疎水結合に加え、正電荷アミノ酸−負電荷アミノ酸間の静電的相互作用により結合力を発揮する、請求項8又は9に記載のタグ付Fab抗体。   The tagged Fab antibody according to claim 8 or 9, wherein the leucine zipper exhibits a binding force by electrostatic interaction between a positively charged amino acid and a negatively charged amino acid in addition to a hydrophobic bond between leucine and leucine. 前記片方のペプチドがリンカーを介して前記H鎖に付加されており、前記他方のペプチドがリンカーを介して前記L鎖に付加されている、請求項8〜10のいずれか一項に記載のタグ付Fab抗体。   The tag according to any one of claims 8 to 10, wherein the one peptide is added to the H chain via a linker, and the other peptide is added to the L chain via a linker. Attached Fab antibody. 前記リンカーがプロテアーゼ切断部位を含む、請求項11に記載のタグ付Fab抗体。   The tagged Fab antibody of claim 11, wherein the linker comprises a protease cleavage site. 請求項8〜12のいずれか一項に記載のタグ付Fab抗体からタグを除去して得られたFab抗体。   A Fab antibody obtained by removing a tag from the tagged Fab antibody according to any one of claims 8 to 12.
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