JP2016146768A - Production method of antibodies in which ability is modified - Google Patents

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龍司 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide production method of modified antibodies.SOLUTION: Monoclonal antibodies are produced by the following i)-iii). i) A mutation is introduced into a H chain gene of an original monoclonal antibody (0), it is hybridized with a L chain gene of the original monoclonal antibody (0) to be expressed, and a mutant (H1) having objective ability is selected by screening. ii) A mutation is introduced into a L chain gene of the original monoclonal antibody (0), it is hybridized with a H chain gene of the original monoclonal antibody (0) to be expressed, and a mutant (L1) having objective ability is selected by screening. iii) The H chain gene of the mutant (H1) selected in above-mentioned i) and the L chain gene of the mutant (L1) selected in above-mentioned ii) is hybridized and a monoclonal antibody (HL) is expressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、性能が改変された抗体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an antibody with altered performance.

脊椎動物には、生体を外敵から守るための免疫系が備わっている。免疫系とは、体内へ侵入した病原体などの異物を認識して攻撃し、排除する生体保護システムである。ここで重要な役割を果たしているのが、抗体である。抗体は主に血液中にあり、血流にのって体の中を循環している。そして体内に異物が侵入すると成熟し、抗原に対する親和性や特異性が向上する。そのため、たとえ微量の異物でもそれが体内へ侵入すると、抗体によって即座に捕捉される。
免疫診断試薬は、抗体が持つこのような特性を利用し、生体サンプル中の特定物質を検出して病気の診断を行うものである。免疫診断試薬として利用するモノクローナル抗体には、抗原に対する高い親和性と特異性が必要である。しかし、性能の良い抗体がいつも簡単に単離できるわけではない。特に低分子化合物は抗体と相互作用する部位が小さい。そのためこのような分子は免疫原性が低く、実験動物に免疫を行ってもなかなか抗体価が上昇しない。
Vertebrates have an immune system that protects the living body from external enemies. The immune system is a biological protection system that recognizes, attacks, and eliminates foreign substances such as pathogens that have entered the body. It is antibodies that play an important role here. Antibodies are mainly in the blood and circulate in the body along the bloodstream. When a foreign substance enters the body, it matures and the affinity and specificity for the antigen are improved. Therefore, even if a very small amount of foreign matter enters the body, it is immediately captured by the antibody.
An immunodiagnostic reagent diagnoses a disease by detecting a specific substance in a biological sample using such characteristics of an antibody. A monoclonal antibody used as an immunodiagnostic reagent requires high affinity and specificity for an antigen. However, high performance antibodies are not always easily isolated. In particular, a low molecular compound has a small site of interaction with an antibody. For this reason, such molecules have low immunogenicity, and the antibody titer does not easily increase even when immunization is performed on experimental animals.

低分子化合物の中でも特にステロイドホルモンは、体内で複雑に代謝されている。その結果、類似の構造を持つ化合物が数多く存在している。例えば以下の式(1)であらわされるテストステロンは体内で代謝され、式(2)〜(5)で表される化合物へと変化する。   Among low molecular compounds, steroid hormones are metabolized in the body in complex ways. As a result, there are many compounds having a similar structure. For example, testosterone represented by the following formula (1) is metabolized in the body and changes into compounds represented by formulas (2) to (5).

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そのため、血中のテストステロンをを精度よく検出するためには、僅かな構造の違いを見分けられる抗体が必要となる。しかし低分子化合物を抗原とした場合、抗体の単離自体がそもそも難しい。このような状況において、水素原子数個の有無を見分けられる程の特異性をもつ抗体の単離は非常に困難であり、まして高い親和性を有する抗体の単離はさらに困難であった。
抗体の性能を改変する方法としてはこれまで、H鎖とL鎖の遺伝子を繋いでからその配列に変異を導入する方法などがある(特許文献1−4、非特許文献1)。しかしこの方法では、望ましい性能を有する変異体がスクリーニングで得られた場合でも、繋がれていたH鎖とL鎖の遺伝子を元に戻してそれぞれ個別に発現させた時にその性能が発揮されないこともあった。
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Therefore, in order to accurately detect testosterone in blood, an antibody that can distinguish a slight difference in structure is required. However, when a low molecular weight compound is used as an antigen, isolation of the antibody itself is difficult in the first place. Under such circumstances, it has been very difficult to isolate an antibody having such a specificity that it can distinguish the presence or absence of several hydrogen atoms, and even more difficult to isolate an antibody having a high affinity.
As a method for modifying the performance of an antibody, there has heretofore been a method of connecting a gene of H chain and L chain and then introducing a mutation into the sequence (Patent Documents 1-4 and Non-Patent Document 1). However, in this method, even when a mutant having the desired performance is obtained by screening, the performance may not be exhibited when the connected H chain and L chain genes are restored and individually expressed. there were.

米国特許第5223409号明細書US Pat. No. 5,223,409 米国特許第5821047号明細書US Pat. No. 5,821,047 米国特許第5885793号明細書US Pat. No. 5,885,793 米国特許第5969108号明細書US Pat. No. 5,969,108

豊田中央研究所R&Dレビュー 34, 31−38, (1999)Toyota Central R & D Review 34, 31-38, (1999)

本発明は、改変された抗体の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing a modified antibody.

本発明者は上記課題に関し鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は以下のとおりである。
(1)以下のi)〜iii)の工程を有することを特徴とする、改変されたモノクローナル抗体の製造方法。
i)当初のモノクローナル抗体(0)のH鎖遺伝子に変異を導入し、それを当初のモノクローナル抗体(0)のL鎖遺伝子と掛け合わせて発現させ、目的の性能を有する変異体(H1)をスクリーニングで選択する。
ii)当初のモノクローナル抗体(0)のL鎖遺伝子に変異を導入し、それを当初のモノクローナル抗体(0)のH鎖遺伝子と掛け合わせて発現させ、目的の性能を有する変異体(L1)をスクリーニングで選択する。
iii)上述のi)で選択された変異体(H1)のH鎖遺伝子と、上述のii)で選択された変異体(L1)のL鎖遺伝子とを掛け合わせ、モノクローナル抗体(HL)を発現させる。
(2)エラープローンPCR法により変異を導入する(1)に記載の製造方法。
(3)当初のモノクローナル抗体(0)がウサギに由来するものである、(1)又は(2)に記載の製造方法。
(4)当初のモノクローナル抗体(0)がテストステロンとの反応性を有するものである、(1)〜(3)いずれかに記載の製造方法。
(5)上述の(1)〜(4)いずれかに記載の製造方法によって得られる改変されたモノクローナル抗体。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor has reached the present invention. That is, the present invention is as follows.
(1) A method for producing a modified monoclonal antibody, comprising the following steps i) to iii):
i) Mutation is introduced into the heavy chain gene of the original monoclonal antibody (0), and this is expressed by crossing with the light chain gene of the original monoclonal antibody (0) to obtain a mutant (H1) having the desired performance. Select by screening.
ii) introducing a mutation into the L chain gene of the original monoclonal antibody (0), expressing it by multiplying it with the H chain gene of the original monoclonal antibody (0), and obtaining a mutant (L1) having the desired performance Select by screening.
iii) Multiplication of the H chain gene of the mutant (H1) selected in i) above with the L chain gene of the mutant (L1) selected in ii) above to express a monoclonal antibody (HL) Let
(2) The production method according to (1), wherein a mutation is introduced by an error-prone PCR method.
(3) The production method according to (1) or (2), wherein the original monoclonal antibody (0) is derived from a rabbit.
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the original monoclonal antibody (0) has reactivity with testosterone.
(5) A modified monoclonal antibody obtained by the production method according to any one of (1) to (4) above.

以下、本発明について図1を用い更に詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

本発明において「モノクローナル抗体」とは、特に断らない限り、H鎖とL鎖の遺伝子が一つに繋がれていない別個の状態で発現されたモノクローナル抗体を意味する。   In the present invention, “monoclonal antibody” means a monoclonal antibody expressed in a separate state in which the genes of the H chain and the L chain are not connected to each other unless otherwise specified.

本発明において、当初のモノクローナル抗体(0)は特に限定されるものではなく、例えばテストステロン、プロゲステロン、コルチゾールなどのステロイド化合物などの低分子化合物、癌胎児性抗原(CEA)や前立腺特異抗原(PSA)などのタンパク質、脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)やインスリンなどのペプチドとの反応性を有する抗体があげられる。   In the present invention, the initial monoclonal antibody (0) is not particularly limited. For example, low molecular weight compounds such as steroid compounds such as testosterone, progesterone, and cortisol, carcinoembryonic antigen (CEA), and prostate specific antigen (PSA) And antibodies having reactivity with peptides such as brain natriuretic peptide (BNP) and insulin.

また当初のモノクローナル抗体(0)の種類には特に限定はなく、例えばウサギ、マウス、ラット、ヒツジ、ヒトなどの哺乳類の動物に由来する抗体や、アフリカツメガエルなどの両生類の動物に由来する抗体、ニワトリなどの鳥類に由来する抗体や、魚類に由来する抗体等があげられる。なお本発明において用いられるモノクローナル抗体(0)は、目的とする性能により近いものを用いることが好ましい。   The type of the initial monoclonal antibody (0) is not particularly limited. For example, antibodies derived from mammals such as rabbits, mice, rats, sheep, and humans, antibodies derived from amphibians such as Xenopus, Examples include antibodies derived from birds such as chickens, and antibodies derived from fish. In addition, it is preferable to use the monoclonal antibody (0) used in the present invention that is closer to the intended performance.

本発明において、工程i)、ii)を行う順序には特に限定はなく、どちらが先でもよく、また同時に行ってもよい。また工程i)、ii)において変異を導入する方法には特に限定はなく、例えばエラープローンPCR法を用いることができ、それ以外にも、ターゲットとしている遺伝子配列に変異を導入できる手法であればどのようなものでもよい。具体的には、塩酸ヒドロキシルアミンなどの化学物質を用いる方法や、紫外線を照射する方法、そして、遺伝子に変異導入が頻発するよう改変された大腸菌を用いる方法などがある(Anal Biochem, 388, 71−80 (2009)、Comb Chem High Throughput Screen, 9, 271−288 (2009))。   In the present invention, the order in which steps i) and ii) are performed is not particularly limited, and either may be performed first or may be performed simultaneously. In addition, the method for introducing a mutation in steps i) and ii) is not particularly limited. For example, an error-prone PCR method can be used, and any other technique that can introduce a mutation into a target gene sequence can be used. It can be anything. Specifically, there are a method using a chemical substance such as hydroxylamine hydrochloride, a method of irradiating ultraviolet rays, and a method of using E. coli modified so that mutations are frequently introduced into genes (Anal Biochem, 388, 71). -80 (2009), Comb Chem High Throughput Screen, 9, 271-288 (2009)).

本発明では、スクリーニングにより目的とする性能を有するモノクローナル抗体を選択するが、このときの性能としては特に限定されるものではなく、例えば感度、特異性などがあげられる。また工程i)、ii)において同じ性能に基づいてスクリーニングしてもよく、また異なる性能に基づいてスクリーニングしてもよい。スクリーニングの方法には特に限定はなく、例えばELISA等が用いられる。   In the present invention, a monoclonal antibody having the desired performance is selected by screening, but the performance at this time is not particularly limited, and examples thereof include sensitivity and specificity. Further, in steps i) and ii), screening may be performed based on the same performance, or screening may be performed based on different performance. There is no particular limitation on the screening method, and for example, ELISA or the like is used.

本発明の方法は繰り返し行ってもよい。特に2回目以降は性能において異なる観点からスクリーニングを行うと、より目的にあったモノクローナル抗体が得られることもある。   The method of the present invention may be repeated. In particular, if screening is performed from the viewpoint of different performance from the second time onward, a more suitable monoclonal antibody may be obtained.

本発明により、抗体の性能を容易に確実に改良できるようになった。特に本発明は、抗体のH鎖とL鎖の遺伝子が一つにつながれていない別個の状態で発現されているので、スクリーニング時の性能が最終的に得られるモノクローナル抗体の性能として反映されやすいという効果を有する。   According to the present invention, antibody performance can be easily and reliably improved. In particular, the present invention is expressed in a separate state where the antibody H chain and L chain genes are not joined together, so that the performance at the time of screening is easily reflected as the performance of the finally obtained monoclonal antibody. Has an effect.

本発明の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of this invention. 実施例のアウトラインを示す図である。It is a figure which shows the outline of an Example. 実施例のELISAによるスクリーニングにおいて、3通りの実験のフォーマットを示す図である。In the screening by Example ELISA, it is a figure which shows the format of three kinds of experiment. 実施例のELISAによるスクリーニングの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the screening by ELISA of an Example. 実施例における抗体の特異性評価結果を示す図である。It is a figure which shows the specificity evaluation result of the antibody in an Example.

以下、ウサギ抗テストステロン抗体の実施例を用いて本発明について詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。なお、実施例の概要を図2に示す。
(1)ウサギモノクローナル抗体のクローニング
以下の方法により抗テストステロンウサギモノクローナル抗体を取得した(特開2009−240300号公報、特開2013−083448号公報、特開2013−124224号公報)。まず、テストステロンにリンカーを生やしてBSAと結合させた。そしてこのBSA−テストステロンを抗原としてウサギに免疫した。その後、免疫を行なったウサギから抗体産生細胞を単離した。そしてこの細胞から抗体遺伝子をクローニングしてテストステロンと反応性のあるモノクローナル抗体を取得した。
(2)抗体遺伝子への変異導入
テストステロンと反応性のある抗体の遺伝子に変異を導入した。実験手順は以下の通りである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples of rabbit anti-testosterone antibodies. However, the present invention is not limited to this. An outline of the embodiment is shown in FIG.
(1) Cloning of Rabbit Monoclonal Antibody Anti-testosterone rabbit monoclonal antibodies were obtained by the following method (JP 2009-240300 A, JP 2013-083448 A, JP 2013-124224 A). First, a linker was grown on testosterone and bound to BSA. Then, rabbits were immunized with this BSA-testosterone as an antigen. Thereafter, antibody-producing cells were isolated from the immunized rabbit. The antibody gene was cloned from the cells to obtain a monoclonal antibody reactive with testosterone.
(2) Mutation introduction into antibody gene Mutation was introduced into the gene of an antibody reactive with testosterone. The experimental procedure is as follows.

まず、エラープローンPCRバッファ(100mM Tris−Cl、500mM KCl、70mM MgCl、0.1%(W/V) ゼラチン)10μlとdNTP mix溶液(2mM dATP、2mM dGTP、10mM dCTP、10mM dTTP)10μl、10mM MnCl溶液3μl、50μM Fw/Rv Primer mix溶液1μl、クローニングした抗体遺伝子(H鎖またはL鎖)を含むベクター溶液(10ng/μl)1μl、Taq DNAポリメラ−ゼ溶液(5unit/μl)1μl、滅菌水74μlをそれぞれ加えて反応溶液を調製した。そしてこの反応溶液を20μlずつ分注してPCR反応を行い、抗体遺伝子の全長にわたりランダムで変異を導入した。PCRの反応条件は94℃、10秒→94℃、30秒→60℃、1分→72℃、2分→4℃であり、94℃、30秒→60℃、1分→72℃、2分の部分を35回行ってから4℃へ温度を変化させた。そしてPCR反応終了後にアガロースゲル電気泳動を行い、遺伝子が増幅されていることを確認した。その後分注してある反応液を一つにまとめ、illustra GFX PCR purification kit(GEライフサイエンス社製)でPCR産物を精製した。 First, 10 μl of error-prone PCR buffer (100 mM Tris-Cl, 500 mM KCl, 70 mM MgCl 2 , 0.1% (W / V) gelatin) and dNTP mix solution (2 mM dATP, 2 mM dGTP, 10 mM dCTP, 10 mM dTTP), 10 μl, 3 μl of 10 mM MnCl 2 solution, 1 μl of 50 μM Fw / Rv Primer mix solution, 1 μl of vector solution (10 ng / μl) containing the cloned antibody gene (H chain or L chain), 1 μl of Taq DNA polymerase solution (5 units / μl), A reaction solution was prepared by adding 74 μl of sterilized water. Then, 20 μl of this reaction solution was dispensed and PCR was carried out to randomly introduce mutations over the entire length of the antibody gene. PCR reaction conditions are 94 ° C., 10 seconds → 94 ° C., 30 seconds → 60 ° C., 1 minute → 72 ° C., 2 minutes → 4 ° C., 94 ° C., 30 seconds → 60 ° C., 1 minute → 72 ° C., 2 After performing the minute portion 35 times, the temperature was changed to 4 ° C. After completion of the PCR reaction, agarose gel electrophoresis was performed to confirm that the gene was amplified. Thereafter, the dispensed reaction solutions were combined into one, and the PCR product was purified with an illustra GFX PCR purification kit (manufactured by GE Life Sciences).

次にこのPCR産物を制限酵素で処理した。その後、同じ制限酵素で処理した抗体発現ベクター(アンピシリン耐性遺伝子を含む)にこの遺伝子を挿入した。そして抗体遺伝子が挿入された発現ベクターを用いて大腸菌JM109株を形質転換した。この大腸菌をLB寒天培地(アンピシリン含有)上に播き、37℃で一晩培養した。培養後にできる大腸菌のコロニーを1個ずつ拾ってLB培地(アンピシリン含有)へ植菌し、37℃で一晩培養した。そして変異が導入された抗体遺伝子の発現ベクターをアルカリミニプレップ法で精製した。
(3)変異が導入された抗体の発現
作製したベクターをCOS−1細胞へ遺伝子導入し、変異が導入された抗体を発現させた。実験手順は以下の通りである。
Next, this PCR product was treated with a restriction enzyme. Thereafter, this gene was inserted into an antibody expression vector (including an ampicillin resistance gene) treated with the same restriction enzyme. Then, Escherichia coli JM109 strain was transformed with the expression vector into which the antibody gene was inserted. This E. coli was seeded on LB agar medium (containing ampicillin) and cultured at 37 ° C. overnight. E. coli colonies formed after the culture were picked one by one and inoculated into LB medium (containing ampicillin) and cultured overnight at 37 ° C. Then, the expression vector of the antibody gene into which the mutation was introduced was purified by the alkali miniprep method.
(3) Expression of antibody introduced with mutation The prepared vector was introduced into COS-1 cells to express the antibody introduced with the mutation. The experimental procedure is as follows.

まず、10%ウシ血清を含むD−MEM培地(ライフテクノロジーズ社製)にCOS−1細胞を懸濁して96ウェルプレート(ファルコン社製)に100μl/ウェルずつ播いた。このプレートを37℃・5%CO条件下に置き、プレート一面に細胞が増殖するまで培養を継続した。細胞がプレート一面に増殖したら、使用していた培地を一旦除去した。そしてここへ新たにOpti−MEM培地(ライフテクノロジーズ社製)を100μl/ウェルずつ加えた。その後このプレートを37℃・5%CO条件下で3時間静置した。 First, COS-1 cells were suspended in D-MEM medium (Life Technologies) containing 10% bovine serum and seeded at 100 μl / well in a 96-well plate (Falcon). This plate was placed under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 , and the culture was continued until cells grew on the entire surface of the plate. Once the cells grew across the plate, the medium used was removed. Then, Opti-MEM medium (manufactured by Life Technologies) was newly added to each 100 μl / well. The plate was then allowed to stand for 3 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 .

この3時間の静置が終わる30分前に、以下の作業を行った。まず12mlのOpti−MEM培地に120μlのlipofectamine2000(ライフテクノロジーズ社製)を加えてよく混和した。そしてこの溶液に1920ngの野生型H鎖遺伝子発現ベクター、または、3840ngの野生型L鎖遺伝子発現ベクターを加えてよく混和した。その後この溶液をそれぞれ50μl/ウェルずつ96ウェルプレートに分注した。ここに変異を導入したL鎖遺伝子発現ベクター(16ng/ウェル)、または、変異を導入したH鎖遺伝子発現ベクター(8ng/ウェル)をそれぞれ加え、野生型H鎖遺伝子×変異型L鎖遺伝子または変異型H鎖遺伝子×野生型L鎖遺伝子の組み合わせとなるように溶液を調整した。その後このトランスフェクション溶液を37℃で30分間静置した。   The following work was performed 30 minutes before the completion of the three-hour standing. First, 120 μl of lipofectamine 2000 (manufactured by Life Technologies) was added to 12 ml of Opti-MEM medium and mixed well. Then, 1920 ng of a wild type H chain gene expression vector or 3840 ng of a wild type L chain gene expression vector was added to this solution and mixed well. Thereafter, each 50 μl / well of this solution was dispensed into a 96-well plate. A mutation-introduced L-chain gene expression vector (16 ng / well) or a mutation-introduced H-chain gene expression vector (8 ng / well) was added, respectively, and wild type H-chain gene × mutant L-chain gene or mutation The solution was adjusted to be a combination of type H chain gene × wild type L chain gene. Thereafter, this transfection solution was allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes.

Opti−MEM培地へ培地交換を行ってから3時間後、COS−1細胞を培養しているプレートに先程調製したトランスフェクション溶液をそれぞれ50μl/ウェルずつ加えた。その後このプレートを37℃・5%CO条件下に置き、1週間培養して抗体を発現させた。
(4)ELISAによるスクリーニング
抗体遺伝子を導入した細胞から培養上清を回収し、その中にある抗体の性能(感度及び特異性)をELISAで調べてスクリーニングした。今回の実験は抗原が低分子化合物である。そのため、競合法で抗体の性能評価を行った。この競合法は、アルカリホスファターゼで標識した抗原と、未標識の抗原や交叉物質とを混ぜて反応させる実験系である。この手法で抗体の感度や特異性の性能を評価するためには、3通りの実験フォーマットが必要となる(図3プレートA〜C)。そのため本実験では、トランスフェクションを行ったCOS−1培養プレート(96ウェル)1枚に対して3枚のELISAプレート(96ウェル)を用意した。そして培養上清をELISAプレートの対応するウェルにそれぞれ等量ずつ加え、各変異体の性能を評価した。詳細な条件は以下の通りである。
Three hours after the medium was changed to the Opti-MEM medium, 50 μl / well of the transfection solution prepared previously was added to the plate in which COS-1 cells were cultured. Thereafter, this plate was placed under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 and cultured for 1 week to express the antibody.
(4) Screening by ELISA The culture supernatant was collected from the cells into which the antibody gene had been introduced, and the performance (sensitivity and specificity) of the antibody contained therein was examined and screened. In this experiment, the antigen is a low molecular weight compound. Therefore, antibody performance was evaluated by a competitive method. This competition method is an experimental system in which an antigen labeled with alkaline phosphatase is reacted with an unlabeled antigen or a crossover substance. In order to evaluate the sensitivity and specificity performance of an antibody by this method, three experimental formats are required (FIG. 3, plates A to C). Therefore, in this experiment, three ELISA plates (96 wells) were prepared for one transfected COS-1 culture plate (96 wells). Then, an equal amount of each culture supernatant was added to the corresponding well of the ELISA plate, and the performance of each mutant was evaluated. Detailed conditions are as follows.

まずヤギ−抗ウサギ抗体を0.5μg/mlとなるように固相化バッファ(12mM NaCO、 38mM NaHCO、 pH 9.6)へ溶解した。そしてこれを100μl/ウェルずつELISA用プレート(96ウェル、グライナー社製)に分注した。このプレートを室温で1時間静置した後、洗浄バッファ(1mM Tris−Cl、 7.5mM NaCl、 0.05% tween20、 pH 7.4)で各ウェルを3回洗浄した。その後ブロッキングバッファ(8.1mM NaHPO・12HO、 1.5mM KHPO、 137mM NaCl、 2.7mM KCl、 1% スキムミルク、 pH7.5)を200μl/ウェルずつ加えて室温で1時間静置し、洗浄バッファで各ウェルを1回洗浄した。そして、このプレートにインキュベーションバッファ(8.1mM NaHPO・12HO、 1.5mM KHPO、 137mM NaCl、 2.7mM KCl、0.1% skim milk、 pH7.5)を70μl/ウェルずつ加えた。その後、培養プレートと対応するウェルの位置に培養上清をそれぞれ30μl/ウェルずつ加えた。尚ここでは、これと同じように培養上清を加えたELISAプレートを他に2枚複製して作った。次にこれらのプレートを室温で1時間静置し、洗浄バッファで各ウェルを3回洗浄した。
そして作製した3枚のELISAプレートのうち1つ目には、アルカリホスファターゼで標識したテストステロン(以下、CJとする)を含むインキュベーションバッファを100μl/ウェルずつ加えた。このプレートをプレートAとする。次に2つ目のプレートには、CJと何も標識されていないテストステロンとを含むインキュベーションバッファを100μl/ウェルずつ加えた。このプレートをプレートBとする。最後に3つ目のプレートには、CJと何も標識されていない交叉物質(デヒドロエピアンドロステロン硫酸塩、デヒドロエピアンドロステロン−グルクロナイト、アンドロステロン硫酸塩の混合物)とを含むインキュベーションバッファを100μl/ウェルずつ加えた。このプレートをプレートCとする。
その後これらのプレートを室温で1時間静置し、洗浄バッファで各ウェルを3回洗浄した。最後にこれらのプレートへ100μl/ウェルずつアルカリホスファターゼバッファ(1M ジエタノールアミン、0.5mM MgCl、1mM リン酸4−メチルウンベリフェリル、pH9.8)を加えて30分静置し、蛍光強度を測定した(励起光 360nm / 蛍光 465nm)。トランスフェクションを行った全ての培養プレートについて以上の実験を行い、各変異体の性能を評価した。
First, goat-anti-rabbit antibody was dissolved in a solid phase buffer (12 mM Na 2 CO 3 , 38 mM NaHCO 3 , pH 9.6) so as to be 0.5 μg / ml. Then, 100 μl / well of this was dispensed into an ELISA plate (96 well, manufactured by Greiner). After allowing the plate to stand at room temperature for 1 hour, each well was washed three times with a washing buffer (1 mM Tris-Cl, 7.5 mM NaCl, 0.05% tween 20, pH 7.4). Then, blocking buffer (8.1 mM Na 2 HPO 4 · 12H 2 O, 1.5 mM K 2 HPO 4 , 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 1% skim milk, pH 7.5) was added at 200 μl / well and 1 at room temperature. The well was allowed to stand for 1 hour, and each well was washed once with a washing buffer. Then, 70 μl / incubation buffer (8.1 mM Na 2 HPO 4 · 12H 2 O, 1.5 mM K 2 HPO 4 , 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 0.1% skim milk, pH 7.5) was added to the plate. Wells were added one by one. Thereafter, 30 μl / well of culture supernatant was added to each well position corresponding to the culture plate. Here, in the same manner, two other ELISA plates to which the culture supernatant was added were duplicated. The plates were then allowed to stand at room temperature for 1 hour and each well was washed 3 times with wash buffer.
Then, 100 μl / well of an incubation buffer containing testosterone labeled with alkaline phosphatase (hereinafter referred to as CJ) was added to the first of the three ELISA plates prepared. This plate is referred to as plate A. Next, 100 μl / well of an incubation buffer containing CJ and unlabeled testosterone was added to the second plate. This plate is referred to as plate B. Finally, the third plate contains 100 μl / ml of incubation buffer containing CJ and nothing labeled crossover material (mixture of dehydroepiandrosterone sulfate, dehydroepiandrosterone-glucuronite, androsterone sulfate). Wells were added one by one. This plate is referred to as plate C.
These plates were then allowed to stand at room temperature for 1 hour, and each well was washed 3 times with wash buffer. Finally, 100 μl / well of alkaline phosphatase buffer (1M diethanolamine, 0.5 mM MgCl 2 , 1 mM 4-methylumbelliferyl phosphate, pH 9.8) was added to these plates and allowed to stand for 30 minutes, and the fluorescence intensity was measured. (Excitation light 360 nm / fluorescence 465 nm). The above experiment was performed on all the culture plates subjected to transfection, and the performance of each mutant was evaluated.

得られた測定結果を基に、各変異体の性能を以下の通り評価した。まず、プレートAの各ウェルから発せられる蛍光強度(B0)をそれぞれ100%として定義した。そしてこれに対応するプレートBの各ウェルから発せられる蛍光強度(test B)を、プレートAに対する相対値にそれぞれ変換した[(test B/B0)×100]。この時、この値が小さいほど、抗体の抗原検出感度が高いことを意味している。またプレートCについても同様の計算を行い、プレートAに対する相対的な蛍光強度[(Cross B/B0)×100]を求めた。この時、この値が大きいほど、抗体の特異性が高いことを意味している。以上の計算を行った後、プレートAの各ウェルから発せられる蛍光強度を円の大きさ、抗原検出感度[(test B/B0)×100]を横軸、特異性[(Cross B/B0)×100]を縦軸として各ウェルの測定結果を図4にプロットした。そしてこの図を基に各変異体の性能を評価してスクリーニングを行った。実験の結果、変異の導入によって抗体の性能が著しく変化していることを確認できた(図4)。図4において黒丸は、変異を導入していない当初のモノクローナル抗体(野生型H鎖×野生型L鎖)を示す。
(5)変異を導入したH鎖遺伝子と変異を導入したL鎖遺伝子とのかけあわせ
図4に示すように、変異導入の結果、抗体の抗原検出感度や特異性が著しく変化していた。しかし、その2つの性能が同時に向上している変異体は一つも見つからなかった。そこで、感度の性能が向上している変異体と特異性の性能が向上している変異体とを掛け合わせて発現させることにした。そしてこの掛け合わせにより、抗体の抗原検出感度と特異性とを同時に向上させられないか検討した。そこで今回は、ELISAによるスクリーニングで感度が向上していたH鎖変異体と、特異性が向上していたL鎖変異体とを掛け合わせて発現させることにした。
Based on the measurement results obtained, the performance of each mutant was evaluated as follows. First, the fluorescence intensity (B0) emitted from each well of plate A was defined as 100%. And the fluorescence intensity (test B) emitted from each well of the plate B corresponding to this was converted into the relative value with respect to the plate A [(test B / B0) × 100]. At this time, the smaller this value, the higher the antigen detection sensitivity of the antibody. The same calculation was performed for the plate C, and the relative fluorescence intensity [(Cross B / B0) × 100] with respect to the plate A was obtained. At this time, the larger the value, the higher the specificity of the antibody. After performing the above calculation, the fluorescence intensity emitted from each well of plate A is the size of the circle, the antigen detection sensitivity [(test B / B0) × 100] is the horizontal axis, and the specificity [(Cross B / B0) The measurement results for each well were plotted in FIG. Based on this figure, the performance of each mutant was evaluated and screened. As a result of the experiment, it was confirmed that the performance of the antibody was remarkably changed by introducing the mutation (FIG. 4). In FIG. 4, black circles indicate the original monoclonal antibody (wild type H chain × wild type L chain) into which no mutation has been introduced.
(5) Crossing of the H chain gene into which the mutation has been introduced and the L chain gene into which the mutation has been introduced As shown in FIG. 4, as a result of the introduction of the mutation, the antigen detection sensitivity and specificity of the antibody have changed significantly. However, none of the mutants whose two performances improved simultaneously were found. Therefore, it was decided to express a mutant having improved sensitivity performance and a mutant having improved specificity performance. Then, it was investigated whether this cross-linking could improve the antigen detection sensitivity and specificity of the antibody at the same time. Therefore, this time, it was decided to express the H chain mutant whose sensitivity was improved by screening by ELISA and the L chain mutant whose specificity was improved.

まず、10%ウシ血清を含むD−MEM培地(ライフテクノロジーズ社製)にCOS−1細胞を懸濁して6ウェルプレート(ファルコン社製)に1.6ml/ウェルずつ播いた。このプレートを37℃・5%CO条件下に置き、プレート一面に細胞が増殖するまで培養を継続した。細胞がプレート一面に増殖したら、使用していた培地を一旦除去した。そしてここへ新たにOpti−MEM培地(ライフテクノロジーズ社製)を1.6ml/ウェルずつ加えた。その後このプレートを37℃・5%CO条件下で3時間静置した。 First, COS-1 cells were suspended in D-MEM medium (Life Technologies) containing 10% bovine serum and seeded 1.6 ml / well on a 6-well plate (Falcon). This plate was placed under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 , and the culture was continued until cells grew on the entire surface of the plate. Once the cells grew across the plate, the medium used was removed. Then, Opti-MEM medium (manufactured by Life Technologies) was newly added to each 1.6 ml / well. The plate was then allowed to stand for 3 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 .

この3時間の静置が終わる30分前に、以下の作業を行った。まず1.6mlのOpti−MEM培地に16μlのlipofectamine2000(ライフテクノロジーズ社製)を加えてよく混和した。そしてこの溶液に変異型H鎖遺伝子発現ベクター(図4の感度向上クローン)267ngと変異型L鎖遺伝子発現ベクター(図4の特異性向上クローン)532ngとを加えてよく混和した。尚ここではコントロールとして利用するためこれ以外にも、前述の変異型H鎖遺伝子×野生型L鎖遺伝子、野生型H鎖遺伝子×変異型L鎖遺伝子、野生型H鎖遺伝子×野生型L鎖遺伝子の組み合わせで発現ベクターを混ぜた溶液もそれぞれ作製した。そしてこれらの溶液を37℃で30分間静置した。   The following work was performed 30 minutes before the completion of the three-hour standing. First, 16 μl of lipofectamine 2000 (manufactured by Life Technologies) was added to 1.6 ml of Opti-MEM medium and mixed well. Then, 267 ng of the mutant H chain gene expression vector (clone with improved sensitivity in FIG. 4) and 532 ng of mutant L chain gene expression vector (clone with improved specificity in FIG. 4) were added and mixed well. In addition, since it uses as a control here, in addition to this, the above-mentioned mutant H chain gene x wild type L chain gene, wild type H chain gene x mutant type L chain gene, wild type H chain gene x wild type L chain gene Each solution was also prepared by mixing expression vectors with the above combinations. These solutions were allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes.

Opti−MEM培地へ培地交換を行ってから3時間後、COS−1細胞を培養しているプレートに先程調製した溶液をそれぞれ800μl/ウェルずつ2ウェルに加えた。その後このプレートを37℃・5%CO条件下に置き、1週間培養して抗体を発現させた。
(6)変異を導入した抗体遺伝子同士をかけあわせた抗体の性能評価
抗体の性能を以下の方法で評価した。初めに、抗体の抗原検出感度の評価方法から述べる。まずCJを抗ウサギIgG抗体固定化粒子と混ぜた。次に、テストステロン濃度が既知であるキャリブレーター溶液(Cal2−6)を用意してここにそれぞれ一定量加えた。そして更に、抗体を発現させた培養上清をここに加えて10分間インキュベーションした。その後B/F分離を行なった後にALPの基質を加え、固相に結合しているCJから発せられるシグナルを検出した。そしてテストステロンが全く含まれないキャリブレーター溶液(Cal1)を加えた時のシグナル(B0)を100%として、各キャリブレーター(Cal2−6)のシグナル(B)をそれぞれ相対的な値[( B/B0)×100]として算出した。テストステロン濃度を横軸(対数)、B/B0(%)を縦軸にとり、各キャリブレーター溶液使用時の測定結果をプロットして検量線を作成した。そして(B/B0)×100=50%となる時のキャリブレーター濃度(C50)を指標とし、各抗体の抗原検出感度を定量的に評価した(この値が小さいほど、抗原検出感度が高いことを意味している)。尚この一連の操作は、東ソー社製AIA―600IIを用いて37℃にて全自動で行なわれた。以上の方法で各抗体の抗原検出感度を評価したところ、変異導入H鎖と変異導入L鎖とを掛け合わせた抗体は、変異導入H鎖と野生型L鎖とを掛け合わせた抗体とほぼ同等レベルの抗原検出感度を有することが分かった。
Three hours after the medium was changed to the Opti-MEM medium, the solution prepared previously was added to each plate at 800 μl / well in 2 wells on which COS-1 cells were cultured. Thereafter, this plate was placed under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 and cultured for 1 week to express the antibody.
(6) Performance Evaluation of Antibody Crossed with Mutated Antibody Genes The antibody performance was evaluated by the following method. First, a method for evaluating the antigen detection sensitivity of an antibody will be described. First, CJ was mixed with anti-rabbit IgG antibody-immobilized particles. Next, a calibrator solution (Cal 2-6) having a known testosterone concentration was prepared, and a predetermined amount was added thereto. Further, the culture supernatant in which the antibody was expressed was added here and incubated for 10 minutes. After B / F separation, ALP substrate was added, and a signal emitted from CJ bound to the solid phase was detected. The signal (B0) when the calibrator solution (Cal1) containing no testosterone is added is defined as 100%, and the signal (B) of each calibrator (Cal2-6) is a relative value [(B / B0). × 100]. A calibration curve was prepared by plotting the measurement results when using each calibrator solution, taking the testosterone concentration on the horizontal axis (logarithm) and B / B0 (%) on the vertical axis. And, using the calibrator concentration (C 50 ) when (B / B0) × 100 = 50% as an index, the antigen detection sensitivity of each antibody was quantitatively evaluated (the smaller this value, the higher the antigen detection sensitivity). Meaning). This series of operations was performed fully automatically at 37 ° C. using an AIA-600II manufactured by Tosoh Corporation. When the antigen detection sensitivity of each antibody was evaluated by the above method, the antibody obtained by multiplying the mutagenized H chain and the mutagenized L chain was almost equivalent to the antibody obtained by multiplying the mutagenized H chain and the wild type L chain. It was found to have a level of antigen detection sensitivity.

Figure 2016146768
次に、抗体の特異性評価方法について述べる。まずは先程と同様に各抗体の検量線を作成した。その後、Cal1に交叉物質(デヒドロエピアンドロステロン硫酸塩、デヒドロエピアンドロステロン−グルクロナイト、または、アンドロステロン硫酸塩)を加えた溶液を作製した。そしてこの溶液をCJと一緒に抗ウサギIgG抗体固定化粒子へ加えた。そして更に抗体を発現させた培養上清をここに加え、10分間インキュベーションした。その後B/F分離を行なった後にALPの基質を加え、固相に結合しているCJから発せられるシグナルを検出した。そしてテストステロンが全く含まれないキャリブレーター溶液(Cal1)を加えた時のシグナル(B0)を100%として、交叉物質を含むキャリブレーターを加えた時のシグナル(Cross B)をそれぞれ相対的な値[(Cross B/B0)×100]として算出した。この値を先程作成した検量線上にプロットし、テストステロンとして測定される濃度をそれぞれ求めた。そして、交叉物質に対する各抗体の交叉反応率をそれぞれ計算した。この時、野生型抗体が示す各交叉物質との交叉反応率を100%と設定した。そして各変異体の交叉反応率を野生型抗体に対する相対的な値に換算して特異性の評価を行った(この値が低いほど特異性が高いことを意味している)。尚この一連の操作は、東ソー社製AIA―600IIを用いて37℃にて全自動で行なわれた。以上の方法で各抗体の特異性を評価したところ、変異型H鎖と変異型L鎖とを掛け合わせた抗体は、野生型H鎖と変異型L鎖とを掛け合わせた抗体とほぼ同等レベルの特異性を有することが分かった(図5)。
Figure 2016146768
Next, an antibody specificity evaluation method will be described. First, a calibration curve for each antibody was prepared as before. Thereafter, a solution in which a crossover substance (dehydroepiandrosterone sulfate, dehydroepiandrosterone-glucuronite, or androsterone sulfate) was added to Cal1 was prepared. This solution was added to the anti-rabbit IgG antibody-immobilized particles together with CJ. Further, the culture supernatant in which the antibody was further expressed was added here and incubated for 10 minutes. After B / F separation, ALP substrate was added, and a signal emitted from CJ bound to the solid phase was detected. The signal (B0) when the calibrator solution (Cal1) containing no testosterone is added is defined as 100%, and the signal (Cross B) when the calibrator containing the crossover substance is added is a relative value [(Cross B). B / B0) × 100]. This value was plotted on the calibration curve prepared earlier, and the concentration measured as testosterone was determined. And the cross-reaction rate of each antibody with respect to the crossing substance was calculated, respectively. At this time, the cross-reaction rate with each cross-linking substance indicated by the wild-type antibody was set to 100%. Then, the cross-reaction rate of each mutant was converted into a relative value with respect to the wild type antibody, and the specificity was evaluated (the lower the value, the higher the specificity). This series of operations was performed fully automatically at 37 ° C. using an AIA-600II manufactured by Tosoh Corporation. When the specificity of each antibody was evaluated by the above method, the antibody obtained by multiplying the mutant H chain and the mutant L chain was almost the same level as the antibody obtained by multiplying the wild H chain and the mutant L chain. (Fig. 5).

以上の結果から、変異を導入したH鎖遺伝子と変異を導入したL鎖遺伝子とを組み合わせることで抗体の性能を改良できる(抗原検出感度と特異性を同時に改良できる)ことが明らかになった。したがって本発明を用いることにより、抗体の性能を容易に改良することが可能になった。   From the above results, it was revealed that the antibody performance can be improved (antigen detection sensitivity and specificity can be improved at the same time) by combining the H chain gene into which the mutation has been introduced and the L chain gene into which the mutation has been introduced. Therefore, the performance of the antibody can be easily improved by using the present invention.

Claims (5)

以下のi)〜iii)の工程を有することを特徴とする、改変されたモノクローナル抗体の製造方法。
i)当初のモノクローナル抗体(0)のH鎖遺伝子に変異を導入し、それを当初のモノクローナル抗体(0)のL鎖遺伝子と掛け合わせて発現させ、目的の性能を有する変異体(H1)をスクリーニングで選択する。
ii)当初のモノクローナル抗体(0)のL鎖遺伝子に変異を導入し、それを当初のモノクローナル抗体(0)のH鎖遺伝子と掛け合わせて発現させ、目的の性能を有する変異体(L1)をスクリーニングで選択する。
iii)上述のi)で選択された変異体(H1)のH鎖遺伝子と、上述のii)で選択された変異体(L1)のL鎖遺伝子とを掛け合わせ、モノクローナル抗体(HL)を発現させる。
A method for producing a modified monoclonal antibody, comprising the following steps i) to iii):
i) Mutation is introduced into the heavy chain gene of the original monoclonal antibody (0), and this is expressed by crossing with the light chain gene of the original monoclonal antibody (0) to obtain a mutant (H1) having the desired performance. Select by screening.
ii) introducing a mutation into the L chain gene of the original monoclonal antibody (0), expressing it by multiplying it with the H chain gene of the original monoclonal antibody (0), and obtaining a mutant (L1) having the desired performance Select by screening.
iii) Multiplication of the H chain gene of the mutant (H1) selected in i) above with the L chain gene of the mutant (L1) selected in ii) above to express a monoclonal antibody (HL) Let
エラープローンPCR法により変異を導入する請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein mutation is introduced by error-prone PCR. 当初のモノクローナル抗体(0)がウサギに由来するものである、請求項1又は請求項2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the original monoclonal antibody (0) is derived from a rabbit. 当初のモノクローナル抗体(0)がテストステロンとの反応性を有するものである、請求項1〜請求項3いずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the original monoclonal antibody (0) has reactivity with testosterone. 請求項1〜請求項4いずれかに記載の製造方法によって得られる改変されたモノクローナル抗体。 A modified monoclonal antibody obtained by the production method according to claim 1.
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