JP2018033450A - タンパク質の製造のための酵母株 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)Ade2pをコードする内因性ADE2遺伝子が宿主細胞のゲノムから除去されているピチア・パストリス宿主細胞と、(b)組込みベクター[組込みベクターは、(1)Ade2pをコードする核酸、(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タンパク質及び/又は機能性核酸をコードする核酸を含む1以上の発現カセットの挿入のための挿入部位を有する核酸、並びに(3)相同組換えによる宿主細胞のゲノムの特定の位置への組込みベクターの挿入を導く標的化核酸を含む]とを含む発現系。
【選択図】図1
Description
本発明は分子生物学の分野に関する。特に、本発明は、形質転換された発現系からのタ
ンパク質産生の改善に使用される新規選択遺伝子に関する。
近年、出芽酵母ピチア・パストリス(Pichia pastoris)は、学術的お
よび商業的に関心のある異種タンパク質の発現のための、人気のある生物となっている(
Cereghinoら,Curr.Opin.Biotechnol.4:329−33
2(2002);CereghinoおよびCregg,FEMS Microbiol
.Rev.24:45−66(2000))。ピチア・パストリス(P.pastori
s)グリコシル化装置を遺伝的に修飾し、複合型ヒトグリカンで修飾された異種糖タンパ
ク質を発現させることが可能であることが最近示された(Choiら,Proc.Nat
l.Acad.Sci.100:5022−5027(2003);Hamiltonら
,Science 301:1244−1246(2003);Bobrowiczら,
Glycobiology 14:757−766(2004);Hamilton,S
cience,313:1441−1443(2006))。しかし、形質転換ピチア・
パストリス(P.pastoris)細胞系のような形質転換細胞における、より高い細
胞産生を達成するための方法および物質に対する需要が依然として存在する。
insら,Methods Mol.Biol.103:41−53(1998);Li
n Cereghinoら,Gene 263:159−169(2001);Nett
およびGerngross,Yeast 20:1279−1290(2003);Ne
ttら,Yeast 22:295−304(2005))、種々の用途のタンパク質発
現ベクターを構築するために使用されている。一般に、マーカー遺伝子、プラスミド上の
別の相同領域またはAOX1プロモーター断片において線状化され、適当な栄養要求性突
然変異体内に形質転換されたプラスミドを使用して、関心のある遺伝子がピチア・パスト
リス(P.pastoris)ゲノム内に組み込まれる。その場合、該遊離DNA末端の
相同組換えがこれらの遺伝子座内への単一交差型組込みを引き起こす。ピチア・パストリ
ス(P.pastoris)形質転換体は単コピーの該発現ベクターを含有するが、関心
のあるタンパク質を高レベルで発現する形質転換体を得るためには、多コピー組込み体に
関してスクリーニングすることが、しばしば望ましい。KanRまたはZeoRのような
薬物耐性遺伝子を選択マーカーとして含有する発現ベクターを使用して、選択に使用され
る薬物のレベルを増加させることにより、多コピーの発現ベクターを含有する形質転換体
の数を増加させることが可能である。単一交差型組込みの1つの重要な欠点は、複数の組
込みコピーが相同組換えにより壊れて単コピーに戻りうることである。これは、関心のあ
るタンパク質が該細胞に対して毒性である又は該発現プラスミドの幾つかのコピーの排除
が該細胞の他の成長上の利益を有する場合、発酵中の発現反応の大規模化において特に問
題となりうる。
nolica)から単離された選択マーカー遺伝子ADE2に関するものである。Pio
ntekら,Appl Microbiol.Biotechnol.50:331−3
38(1998)は、シュワンニオマイセス・オクシデンタリス(Schwanniom
yces occidentalis)およびピチア・スチピチス(Pichia st
ipitis)における新規遺伝子発現系に関するものであり、該系は、ADE2マーカ
ーと推定複製配列とを含有するベクターを利用する。しかし、対応する遺伝子はピチア・
パストリス(P.pastoris)からは未だ単離されておらず、ピチア・パストリス
(P.pastoris)におけるADE2での形質転換の効果は未だ確認されていない
。
用する、異種遺伝子の形質転換、選択および発現のための改良方法が必要とされている。
本発明は、組換えタンパク質を発現させるための発現系としての酵母または糸状菌のよ
うな下等真核細胞の使用のための方法および物質を提供する。
求性株の構築、およびプロモーターに機能的に連結されたADE2マーカー遺伝子または
オープンリーディングフレーム(ORF)および組換えタンパク質をコードする核酸を含
みade2栄養要求性株のゲノム内に組込まれうる組込みベクターの使用に基づくもので
あり、ここで、該組込みベクターは該ade2栄養要求性株のゲノム内に組込まれ、該A
DE2は該栄養要求性株をアデニンに関して原栄養性にし、該組換えタンパク質が発現さ
れる。
ス(Pichia pastoris)宿主細胞のゲノムから除去されている該ピチア・
パストリス(Pichia pastoris)宿主細胞と、(b)組込みベクター[該
組込みベクターは、(1)Ade2pをコードする核酸、(2)関心のある1以上の異種
ペプチド、タンパク質および/または機能性核酸をコードする核酸を含む1以上の発現カ
セットの挿入のための挿入部位を有する核酸、ならびに(3)相同組換えによる該宿主細
胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの挿入を導く標的化核酸を含む]とを含む
発現系を提供する。
ia pastoris)宿主細胞の製造方法をも提供する。ここで、該製造方法は、(
a)Ade2pをコードする内因性ADE2遺伝子が宿主細胞のゲノムから除去されてい
る該宿主細胞を準備し、(a)組込みベクター[該組込みベクターは、(1)Ade2p
をコードする核酸、(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タンパク質および/または
機能性核酸をコードする核酸を含む1以上の発現カセットを有する核酸、ならびに(3)
相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの挿入を導く標
的化核酸を含む]で該宿主細胞を形質転換することを含み、ここで、該形質転換宿主細胞
は該組換えタンパク質を産生する。
含む単離された核酸を提供する。特定の態様においては、該核酸は、Ade2pタンパク
質をコードするオープンリーディングフレームを含み、あるいは該核酸は、ヌクレオチド
127〜ヌクレオチド1,815の配列番号60に示されている核酸配列に対して95%
の同一性を有するヌクレオチド配列を有する。さらに、配列番号61に示されているアミ
ノ酸配列に対して95%の同一性を有するアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチドを
提供する。
プロモーターに栄養要求性マーカー遺伝子またはORFを機能的に連結させることが、該
栄養要求性宿主細胞のゲノム内に組込まれた該組込みベクターの十分な数のコピーを含有
する組換え宿主細胞の産生を可能にして、該細胞を原栄養性にし、該ゲノム内に組込まれ
た該組込みベクターの1コピーのみを含有する細胞において産生されるであろう量より多
量の関心のある組換えタンパク質または機能性核酸を該細胞が産生することを可能にする
ことを見出した。
弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモーター、潜在性(クリプティック)
プロモーターまたはトランケート化内因性もしくは異種プロモーターに機能的に連結され
た該栄養要求性を相補するマーカー遺伝子またはORFおよび組換えタンパク質をコード
する核酸を含み該栄養要求性株のゲノム内に組込まれうる組込みベクターを提供する。該
宿主細胞の栄養要求性を相補するよう幾つかの該組込みベクターがゲノム内に組込まれた
宿主細胞を、該栄養要求性を相補する代謝産物を欠く培地において選択し、該栄養要求性
を相補する代謝産物を欠く培地において、または該代謝産物を含有する培地において(な
ぜなら、その場合、該マーカーを含むプラスミドを含有しない細胞は、より遅く成長する
からである)、該宿主細胞を増殖させることにより維持する。
る内因性遺伝子が宿主細胞のゲノムから除去されている該宿主細胞と、(b)組込みベク
ター[該組込みベクターは、(1)弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモ
ーター、潜在性(クリプティック)プロモーター、トランケート化内因性もしくは異種プ
ロモーターに機能的に連結された又はプロモーターを伴わない、該栄養要求性選択マーカ
ータンパク質をコードする内因性遺伝子の機能に相補的な機能をコードするオープンリー
ディングフレーム(ORF)を含む核酸、(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タン
パク質および/または機能性核酸をコードする核酸を含む1以上の発現カセットの挿入の
ための挿入部位を有する核酸、ならびに(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特
定の位置への該組込みベクターの挿入を導く標的化核酸を含む]とを含む発現系を提供す
る。
めの方法を提供し、該方法は、(a)栄養要求性選択マーカータンパク質をコードする内
因性遺伝子が宿主細胞のゲノムから除去されている該宿主細胞を準備し、(a)組込みベ
クター[該組込みベクターは、(1)弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロ
モーター、潜在性(クリプティック)プロモーター、トランケート化内因性もしくは異種
プロモーターに機能的に連結された又はプロモーターを伴わない、該栄養要求性選択マー
カータンパク質をコードする内因性遺伝子の機能に相補的な機能をコードするオープンリ
ーディングフレーム(ORF)を含む核酸、(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タ
ンパク質および/または機能性核酸をコードする核酸を含む1以上の発現カセットの挿入
のための挿入部位を有する核酸、ならびに(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの
特定の位置への該組込みベクターの挿入を導く標的化核酸を含む]で該宿主細胞を形質転
換することを含み、ここで、該形質転換宿主細胞は該組換えタンパク質を産生する。
、URAおよびLYSよりなる群から選ばれる遺伝子によりコードされている。さらにも
う1つの態様においては、該栄養要求性選択マーカータンパク質はADE1遺伝子または
ADE2遺伝子によりコードされている。
タンパク質および/または機能性核酸をコードする1以上の発現カセットの挿入のための
複数の挿入部位を含む。さらに他の態様においては、該組込みベクターは2以上の発現カ
セットを含む。さらに他の態様においては、該組込みベクターはそれらの発現カセットの
間に相同DNA配列をほとんど又は全く含まない。さらに他の態様においては、該組込み
ベクターは、モノクローナル抗体の軽鎖をコードする第1発現カセットと、モノクローナ
ル抗体の重鎖をコードする第2発現カセットとを含む。
ては、該宿主細胞は、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)、ピチア
・フィンランディカ(Pichia finlandica)、ピチア・トレハロフィラ
(Pichia trehalophila)、ピチア・コクラメ(Pichia ko
clamae)、ピチア・メンブラネファシエンス(Pichia membranae
faciens)、ピチア・ミヌタ(Pichia minuta)[オガタエア・ミヌ
タ(Ogataea minuta)、ピチア・リンドネリ(Pichia lindn
eri)]、ピチア・オプンチエ(Pichia opuntiae)、ピチア・テルモ
トレランス(Pichia thermotolerans)、ピチア・サリクタリア(
Pichia salictaria)、ピチア・グエルクウム(Pichia gue
rcuum)、ピチア・ピエペリ(Pichia pijperi)、ピチア・スティプ
ティス(Pichia stiptis)、ピチア・メタノリカ(Pichia met
hanolica)、ピチア属種(Pichia sp.)、サッカロミセス・セレビシ
エ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス属種(Sa
ccharomyces sp.)、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula
polymorpha)、クライベロミセス属種(Kluyveromyces sp.
)、クライベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、カン
ジダ・アルビカンス(Candida albicans)、アスペルギルス・ニデュラ
ンス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ニガー(Asp
ergillus niger)、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus
oryzae)、トリコデルマ・レエセイ(Trichoderma reesei)、
クリソスポリウム・ルクノウェンセ(Chrysosporium lucknowen
se)、フザリウム属種(Fusarium sp.)、フザリウム・グラミネウム(F
usarium gramineum)、フザリウム・ベネナツム(Fusarium
venenatum)、フィスコミトレラ・パテンス(Physcomitrella
patens)およびニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa
)よりなる群から選ばれる種のものである。さらに他の態様においては、請求項1の発現
系において、該宿主細胞は、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)、
または混合型もしくは複合型N−グリカンを有する糖タンパク質を産生しうるよう修飾さ
れたピチア・パストリス(Pichia pastoris)細胞である。
本明細書中で特に定められていない限り、本発明に関して用いる科学技術用語および表
現は、当業者に一般に理解されている意義を有するものとする。さらに、文脈に矛盾しな
い限り、単数形の用語は複数形を含むものとし、複数形の用語は単数形を含むものとする
。一般に、本明細書に記載の生化学、酵素学、分子細胞生物学、微生物、遺伝学ならびに
タンパク質および核酸の化学およびハイブリダイゼーションに関して用いる名称、ならび
にそれらの技術は、当技術分野においてよく知られており一般に用いられているものであ
る。一般に、本発明の方法および技術は、特に示さない限り、当技術分野でよく知られて
いる通常の方法に従い、ならびに本明細書中に引用され記載されている種々の全般的およ
びより具体的な参考文献に記載されているとおりに行われる。例えば、Sambrook
ら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,
2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Pre
ss,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989);Ausubel
ら,Current Protocols in Molecular Biology
,Greene Publishing Associates(1992,and S
upplements to 2002);HarlowおよびLane,Antibo
dies:A Laboratory Manual,Cold Spring Har
bor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,
N.Y.(1990);Taylor and Drickamer,Introduc
tion to Glycobiology,Oxford Univ.Press(2
003);Worthington Enzyme Manual,Worthingt
on Biochemical Corp.,Freehold,NJ;Handboo
k of Biochemistry:Section A Proteins,Vol
I,CRC Press(1976);Handbook of Biochemis
try: Section A Proteins,Vol II,CRC Press
(1976);Essentials of Glycobiology,Cold S
pring Harbor Laboratory Press(1999)を参照され
たい。本明細書に記載の全ての刊行物、特許および他の参考文献の全体を、参照により本
明細書に組み入れることとする。
ている。各遺伝子、対立遺伝子または遺伝子座は3つのイタリック体の文字により示され
ている。優性対立遺伝子は、その遺伝子記号の全文字の大文字を用いることにより示され
ており(例えば、アデニン2遺伝子に関するADE2)、一方、小文字は劣性対立遺伝子
を示す(例えば、アデニン2の栄養要求性マーカーに関するade2)。野生型遺伝子は
上付き「+」により示され、突然変異体は上付き「−」により示される。記号Δは部分的
または完全な欠失を示しうる。遺伝子の挿入は、記号「::」を用いることにより、細菌
学的命名法に準拠している。例えば、trp2::ARG2はTRP2遺伝子座における
ARG2遺伝子の挿入を示し、この場合、ARG2が優性(かつ機能性)であり、trp
2が劣性(かつ欠損性)である。遺伝子によりコードされるタンパク質は、大文字の頭文
字および通常は接尾語「p」を伴う非イタリック体の関連遺伝子記号により示される。例
えば、ADE2によりコードされるアデニン2タンパク質はAde2pである。表現型は
、大文字の頭文字を伴う、遺伝子記号に対応する非イタリック体の3文字略語により示さ
れる。野生型株は「+」上付き記号により示され、突然変異体は「−」上付き記号により
示される。例えば、Ade2+は野生型表現型であり、一方、Ade2−は栄養要求性表
現型(アデニンを要するもの)である。
酸分子を意味すると意図される。1つのタイプのベクターは「プラスミド」であり、これ
は、追加的なDNA断片が連結されうる環状二本鎖DNAループを意味する。他のベクタ
ーには、コスミド、細菌人工染色体(BAC)および酵母人工染色体(YAC)が含まれ
る。もう1つのタイプのベクターは、追加的なDNA断片がウイルスゲノム内に連結され
うるウイルスベクターである(後記において更に詳しく説明する)。あるベクターは、そ
れが導入される宿主細胞において自律複製することが可能である(例えば、該宿主細胞内
で機能する複製起点を有するベクター)。他のベクターは宿主細胞内への導入の際に宿主
細胞のゲノム内に組込まれることが可能であり、それにより、宿主ゲノムと共に複製され
る。さらに、ある好ましいベクターは、それが機能的に連結されている遺伝子の発現を導
きうる。そのようなベクターは本明細書中では「組換え発現ベクター」(または単に「発
現ベクター」)と称される。
ム(ORF)、標的化核酸、関心のある1以上の遺伝子または核酸、および微生物自律性
DNA複製開始部位(以下、DNA複製起点、例えば、細菌に関してはORIと称される
)として機能する核酸配列を含有する、宿主細胞内に組込まれうるベクターを意味する。
該組込みベクターは、宿主細胞ゲノムの特異的遺伝子座内にDNAの直鎖状断片を組込む
相同組換えのようなDNA組換えの過程により該ベクターが該宿主細胞ゲノム内に組込ま
れた場合にのみ、該宿主細胞内で複製されうる。例えば、該標的化核酸は該組込みベクタ
ーを該ゲノム内の対応領域へ標的化し、ついで、その部位において、それは相同組換えに
より該ゲノム内に組込まれる。
、該マーカー遺伝子を含有しない宿主と比べた場合の遺伝的利点を形質転換宿主にもたら
すベクター上に含有された遺伝子または核酸配列を意味する。例えば、ピチア・パストリ
ス(P.pastoris)URA5遺伝子はマーカー遺伝子である。なぜなら、該遺伝
子を含有する細胞がウラシルの非存在下で増殖しうることにより、その存在が選択されう
るからである。その存在は、該遺伝子を含有する細胞が5−FOAの存在下で増殖し得な
いことによっても選択されうる。選択マーカー遺伝子または配列は、正および負の両方の
選択可能性を示すことを必ずしも要しない。ピチア・パストリス(P.pastoris
)由来のマーカー配列または遺伝子の非限定的な具体例には、ADE1、ADE2、AR
G4、HIS4、LYS2、URA5およびURA3が含まれる。一般に、本明細書に開
示されている発現系において使用される選択マーカー遺伝子は、該宿主における栄養要求
性突然変異を相補する遺伝子産物をコードする。栄養要求性突然変異または栄養要求性は
、生物が、その成長に要求される特定の有機化合物または代謝産物を合成し得ないことを
意味する(IUPACによる定義)。栄養要求体は、この特徴を示す生物であり、「栄養
要求(の)」は、対応する形容詞である。栄養要求性は原栄養性の反対語である。
子座内への、ベクター組込みプラスミドの相同組換えによる挿入を導くベクタープラスミ
ド上に含有された核酸を意味する。
典型的には、宿主細胞内で通常は発現されないタンパク質または機能性RNAをコードす
る核酸配列を意味する。本明細書に開示されている方法は、宿主ゲノム内に安定に組込ま
れた1以上の関心のある配列または関心のある遺伝子の効率的発現を可能にする。関心の
ある配列の非限定的な具体例には、酵素活性を有する1以上の関心のあるポリペプチド、
例えば、宿主におけるN−グリカン合成に影響を及ぼす酵素、例えばマンノシルトランス
フェラーゼ、N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ、UDP−N−アセチルグ
ルコサミントランスポーター、ガラクトシルトランスフェラーゼ、UDP−N−アセチル
ガラクトシルトランスフェラーゼ、シアリルトランスフェラーゼ、フコシルトランスフェ
ラーゼ、エリスロポエチン、サイトカイン、例えばインターフェロン−α、インターフェ
ロン−β、インターフェロン−γ、インターフェロン−ωおよび顆粒球−CSF、凝固因
子、例えば因子VIII、因子IXおよびヒトプロテインC、可溶性IgE受容体α鎖、
IgG、IgM、ウロキナーゼ、キマーゼ、尿素トリプシンインヒビター、IGF−結合
性タンパク質、上皮増殖因子、増殖ホルモン放出因子、アネキシンV融合タンパク質、ア
ンジオスタチン、血管内皮増殖因子−2、骨髄系前駆体抑制因子−1およびオステオプロ
テゲリンをコードする配列が含まれる。
択マーカー遺伝子もしくは配列に隣接して連結されていて、該遺伝子または配列の発現を
制御すること、ならびにトランスで又は或る距離を隔てて作用する発現制御配列が、関心
のある遺伝子を制御するように連結されていることを意味する。
配列の発現に影響を及ぼすのに必要なポリヌクレオチド配列を意味する。発現制御配列は
、核酸配列の転写、転写後事象および翻訳を制御する配列である。発現制御配列には、適
当な転写開始配列、終結配列、プロモーター配列およびエンハンサー配列;効率的なRN
Aプロセッシングシグナル、例えばスプライシングおよびポリアデニル化シグナル;細胞
質mRNAを安定化する配列;翻訳効率を増強する配列(例えば、リボソーム結合部位)
;タンパク質安定性を増強する配列;ならびに望ましい場合には、タンパク質分泌を促進
する配列が含まれる。そのような制御配列の性質は宿主生物によって異なり、原核生物に
おいては、そのような制御配列には、一般に、プロモーター、リボソーム結合部位および
転写終結配列が含まれる。「制御配列」なる語は、少なくとも、発現のために存在が必須
である全ての成分を含むと意図され、存在することが有利である追加的な成分、例えばリ
ーダー配列および融合相手の配列をも含みうる。
系」または単に「宿主細胞」)なる語は、組換えベクターが導入された細胞を意味すると
意図される。そのような用語は、その特定の対象細胞だけでなく、そのような細胞の後代
をも意味すると意図されると理解されるべきである。突然変異または環境の影響により、
後の世代において、ある修飾が生じうるため、そのような後代は実際には親細胞と同一で
ない可能性があるが、本明細書中で用いる「宿主細胞」なる語の範囲内に尚も含まれる。
組換え宿主細胞は、培養内で増殖した単離された細胞または細胞系であることが可能であ
り、あるいは、生きた組織または生物に存在する細胞でありうる。
、動物細胞および下等真核細胞を意味する。
母」および「真菌」には、限定的なものではないが、ピチア・パストリス(Pichia
pastoris)、ピチア・フィンランディカ(Pichia finlandic
a)、ピチア・トレハロフィラ(Pichia trehalophila)、ピチア・
コクラメ(Pichia koclamae)、ピチア・メンブラネファシエンス(Pi
chia membranaefaciens)、ピチア・ミヌタ(Pichia mi
nuta)[オガタエア・ミヌタ(Ogataea minuta)、ピチア・リンドネ
リ(Pichia lindneri)]、ピチア・オプンチエ(Pichia opu
ntiae)、ピチア・テルモトレランス(Pichia thermotoleran
s)、ピチア・サリクタリア(Pichia salictaria)、ピチア・グエル
クウム(Pichia guercuum)、ピチア・ピエペリ(Pichia pij
peri)、ピチア・スティプティス(Pichia stiptis)、ピチア・メタ
ノリカ(Pichia methanolica)、ピチア属種(Pichia sp.
)、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae
)、サッカロミセス属種(Saccharomyces sp.)、ハンゼヌラ・ポリモ
ルファ(Hansenula polymorpha)、クライベロミセス属種(Klu
yveromyces sp.)、クライベロミセス・ラクチス(Kluyveromy
ces lactis)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans
)、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、ア
スペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・オリ
ゼ(Aspergillus oryzae)、トリコデルマ・レエセイ(Tricho
derma reesei)、クリソスポリウム・ルクノウェンセ(Chrysospo
rium lucknowense)、フザリウム属種(Fusarium sp.)、
フザリウム・グラミネウム(Fusarium gramineum)、フザリウム・ベ
ネナツム(Fusarium venenatum)、フィスコミトレラ・パテンス(P
hyscomitrella patens)およびニューロスポラ・クラッサ(Neu
rospora crassa)が含まれる。
50アミノ酸長未満、より典型的には約30アミノ酸長未満のポリペプチドを意味する。
本明細書中で用いる該用語は、ポリペプチドおよびタンパク質の構造的機能、ひいては生
物学的機能を模倣した誘導体、突然変異体、類似体および模倣体を含む。
の両方ならびにそれらの断片、突然変異体、誘導体および類似体を含む。ポリペプチドは
単量体または重合体でありうる。さらに、ポリペプチドは、1以上の異なる活性をそれぞ
れが有する多数の異なるドメインを含みうる。
含むポリペプチドを意味する。融合タンパク質は、2以上の異なるタンパク質からの2以
上の所望の機能要素を含有するよう構築されうるため、有用である。融合タンパク質は、
関心のあるポリペプチドからの少なくとも10個の連続的アミノ酸、より好ましくは少な
くとも20または30アミノ酸、より一層好ましくは少なくとも40、50または60ア
ミノ酸、さらに好ましくは少なくとも75、100または125アミノ酸を含む。本発明
のタンパク質の全体を含む融合体が特に有用である。本発明の融合タンパク質内に含まれ
る異種ポリペプチドは少なくとも6アミノ酸長、しばしば、少なくとも8アミノ酸長、有
用なものとしては、少なくとも15、20および25アミノ酸長である。融合体は、より
大きなポリペプチド、または更にはタンパク質全体、例えば緑色蛍光タンパク質(「GF
P」)、特定の有用性を有する発色団含有タンパク質をも含む。融合タンパク質は、異な
るタンパク質またはペプチドをコードする核酸配列とインフレームでポリペプチドまたは
その断片をコードする核酸配列を構築し、ついで該融合タンパク質を発現させることによ
り、組換え的に製造されうる。あるいは、融合タンパク質は、ポリペプチドまたはその断
片を別のタンパク質に架橋することにより、化学的に製造されうる。
パク質の発現を特異的に妨げる核酸分子を意味する。一般に、機能性核酸分子は、タンパ
ク質をコードする転写産物と直接的に相互作用することにより該タンパク質の発現を軽減
する能力を有する。リボザイム、アンチセンス核酸およびsiRNA分子、例えばshR
NA分子、短いRNA(典型的には400塩基長未満)およびマイクロ−RNA(miR
NA)が典型的な機能性核酸に相当する。
の当業者により一般に理解されているのと同じ意義を有する。典型的な方法および物質(
材料)を以下に説明するが、本明細書に記載されているものと類似または同等の方法およ
び物質も本発明の実施において使用可能であり、当業者に明らかであろう。本明細書に記
載されている全ての刊行物および他の参考文献の全体を参照により本明細書に組み入れる
こととする。矛盾する場合には、定義を含めて本明細書が優先される。該材料、方法およ
び実施例(具体例)は例示に過ぎず、限定的なものではない。
本発明は、組換えペプチド、タンパク質または機能性核酸を発現させるための発現系と
しての下等真核細胞、例えば酵母または糸状菌の使用のための方法および物質を提供する
。1つの態様においては、該方法は、下等真核細胞の、より遅く成長するade2栄養要
求性株を入手または構築し、プロモーターに連結されたADE2マーカー遺伝子またはオ
ープンリーディングフレーム(ORF)をコードする核酸および関心のある組換えタンパ
ク質または機能性核酸を発現する核酸を含みade2栄養要求性株のゲノム内に組込まれ
うる組込みベクターを該細胞内に導入することを含む、組換えタンパク質を発現させるた
めの方法を提供し、ここで、該組込みベクターは該ade2栄養要求性株のゲノム内に組
込まれ、該ADE2は該栄養要求性株をアデニンに関して原栄養性にし、該組換えペプチ
ド、タンパク質または機能性核酸が発現される。該組換え宿主細胞は、代謝産物アデニン
を欠く培地において選択されるが、代謝産物アデニンを欠く培地において、または代謝産
物アデニンを含む培地において維持されうる。一般に、ADE2マーカーを喪失しうる組
換え宿主細胞(復帰変異体)は、より遅く成長し、該組換え細胞が成長するにつれて経時
的に喪失するであろう。経時的な復帰変異体の喪失は、該組換え宿主細胞が、代謝産物ア
デニンを含む培地において成長するか又は代謝産物アデニンを欠く培地において成長する
かに無関係に生じるであろう。
下等真核宿主細胞内に組換えタンパク質を導入するための組込みベクターが、相補性マー
カー遺伝子またはORFをコードする核酸を該組込みベクター内に含むが、該マーカー遺
伝子またはORFが、天然プロモーターより低いレベルへとプロモーターの天然活性を軽
減する弱い、減衰化、潜在性(クリプティック)もしくはトランケート化プロモーターに
機能的に連結されている又はプロモーターが存在しない場合、該組込みベクターの2以上
のコピーが該宿主細胞のゲノム内に組込まれるならば、該宿主細胞の栄養要求性が相補さ
れうることを見出した。該組換え宿主細胞は該組込みベクターの2以上のコピーを含有し
、該組込みベクターの各コピーは転写的に活性であるため、該組換え宿主細胞は、該宿主
細胞を該栄養要求性マーカーに関して原栄養性にするのに十分な量の該マーカー遺伝子ま
たはORFを産生することが可能であり、したがって、該栄養要求性を相補しうる代謝産
物を欠く培地において成長することが可能である。該相補性マーカー遺伝子またはORF
に連結されたプロモーターが弱ければ弱いほど、該宿主細胞のゲノム内に組込まれた組込
みベクターの、より多数のコピーが、該宿主細胞を該栄養要求性マーカーに関して原栄養
性にするのに必要とされる。該栄養要求性を相補しうる代謝産物を欠く培地における細胞
の成長または継代中に、宿主ゲノム内に組込まれた組込みベクターのコピーを喪失する宿
主細胞は、該マーカー遺伝子に関して再び栄養要求性となる。これらの新たに栄養要求性
となった宿主細胞は該培地において淘汰的に不利であり、一般に、残りの原栄養性宿主細
胞が成長し増殖し続けるにつれて、喪失する。重要なことに、該組込みベクターは、関心
のある1以上の組換えタンパク質または機能性核酸を発現する発現カセットを含有するた
め、該組込みベクターの1以上のコピーを含有する宿主細胞は、該組込みベクターを1コ
ピーしか含有しない宿主細胞において産生されるものより多量の該組換えタンパク質を産
生するであろう。
る組換え宿主細胞を産生させるのに特に有用である方法、物質および系を提供する。した
がって、本発明が提供する方法においては、下等真核細胞の栄養要求性株を入手または構
築し、弱い、潜在性、減衰化もしくはトランケート化プロモーターに機能的に連結された
又はプロモーターを伴わない該栄養要求性を相補するマーカー遺伝子またはORFおよび
組換えタンパク質をコードする核酸を含み、該栄養要求性株のゲノム内に組込まれうる組
込みベクターを準備する。該宿主細胞の栄養要求性を相補するよう幾つかの該組込みベク
ターが該ゲノム内に組込まれている宿主細胞を、該栄養要求性を相補する代謝産物を欠く
培地において選択し、該栄養要求性を相補する代謝産物を欠く又は該栄養要求性を相補す
る代謝産物を含む培地において該宿主細胞を増殖させることにより、該宿主細胞を維持す
る。一般に、該栄養要求性マーカーを喪失しうる組換え宿主細胞(復帰変異体)は、より
遅く成長し、該組換え細胞が成長するにつれて経時的に喪失するであろう。経時的な復帰
変異体の喪失は、該組換え宿主細胞が、代謝産物アデニンを含む培地において成長するか
又は代謝産物アデニンを欠く培地において成長するかに無関係に生じるであろう。この現
象は、少なくとも、栄養要求性マーカーADE、URAまたはLYSに関して観察されて
おり、少なくとも部分的には、該培地から該組換え宿主細胞内への該代謝産物の輸送不良
によるものであると現在考えられている。
が、これは、該有機化合物を産生させるのに必要な遺伝子産物または該有機化合物もしく
は代謝産物を産生させるための中間体を産生させるのに必要な遺伝子産物をコードする遺
伝子または遺伝子座を除去し又は欠失させることにより行う。ついで該栄養要求性宿主細
胞を組込みベクター[該組込みベクターは、(1)該栄養要求性を相補する選択マーカー
遺伝子または他の核酸をコードするオープンリーディングフレーム(ORF)を含む核酸
、(2)関心のある機能性核酸を発現する又は異種もしくは組換えタンパク質もしくはペ
プチドをコードする1以上のORFをコードする核酸、ならびに(3)相同組換えによる
該宿主細胞のゲノムの特定の標的位置または遺伝子座への該組込みベクターの挿入を導く
標的化配列を含む核酸を含む]で形質転換する。
遺伝子、宿主細胞プロモーターもしくはターミネーター配列または未知機能の配列を含み
うる。宿主細胞内へのプロモーターまたはターミネーター配列内の組込みの場合、異種も
しくは組換えタンパク質もしくはペプチドをコードする又は関心のある機能性核酸を発現
する1以上のORFの発現を調節するために使用される該発現カセット内のプロモーター
および/またはターミネーター配列は、該組込みベクターを標的位置へ標的化するための
標的化配列としても機能しうる。例えば、前記(1)または(2)の核酸は、該組込みベ
クターが標的化されるプロモーターに隣接した宿主細胞遺伝子の場合、宿主細胞プロモー
ターに機能的に連結されうる。ロール・イン(roll−in)単一交差相同組換えによ
る該プロモーター内への該ベクターの組込みは該プロモーター配列の重複を引き起こす。
したがって、組込み後、該発現カセットは、該標的化配列を含むプロモーターに、尚も、
機能的に連結しており、該標的化配列であった該プロモーターに隣接する宿主細胞遺伝子
は尚も機能的である。したがって、該組換え宿主細胞においては、異種タンパク質、ペプ
チドまたは機能性核酸の発現は、該標的化部位に隣接する宿主細胞遺伝子の発現を損なう
ことなく生じる。
むために、標的化配列が直鎖状核酸分子の末端に存在する該直鎖状核酸分子が得られるよ
う、該標的化配列内の部位において該組込みベクターを切断することにより、該ベクター
を線状化する。単一交差事象はゲノム遺伝子座の重複を招き、直列反復を生成する。これ
らの直列反復は高い組換え率を示し、該組換え宿主細胞の増殖中に該マーカーおよび発現
カセットの喪失をもたらしうるが、弱い、潜在性、減衰化もしくはトランケート化プロモ
ーターに該マーカーが機能的に連結されている又はプロモーターが存在しない本明細書に
開示されている方法は、増殖中に該宿主細胞を該マーカーに関して原栄養性にするのに十
分なコピー数の組込みベクターを維持する宿主細胞のみを確保する。好ましい態様におい
ては、該標的化配列内に1個だけ存在する制限酵素部位において該組込みベクターを線状
化する。ついで該ベクターはロール・イン単一交差相同組換えにより該標的部位内に組込
まれる。ロール・イン単一交差相同組換えは、該標的部位における該遺伝子の発現を損な
うことなく該ゲノム内への該組込みベクターの組込みを可能にする。ロール・イン単一交
差相同組換えはNettら,Yeast 22:295−304(2005)に記載され
ている。
ORFが、その内因性完全効力プロモーターにも異種完全効力プロモーターにも機能的に
連結されておらず、弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモーター、潜在性
プロモーターまたはトランケート化内因性もしくは異種プロモーター(この場合、該トラ
ンケート化は該プロモーターを該天然プロモーターより低い転写活性を有するようにする
)に機能的に連結されていることである。特定の実施形態においては、該減衰化またはト
ランケート化プロモーターは、該完全効力プロモーターの活性の50%以下である転写活
性を有する。他の実施形態においては、該減衰化またはトランケート化プロモーターは、
該完全効力プロモーターの活性の10%以下である転写活性を有する。他の実施形態にお
いては、該減衰化またはトランケート化プロモーターは、該完全効力プロモーターの活性
の1%以下である転写活性を有する。いずれの理論にも束縛されるものではないが、一般
に、該選択マーカー遺伝子をコードするORFに隣接する核酸配列は、該選択マーカー遺
伝子の低レベルの発現を可能にするいわゆる潜在性(クリプティック)プロモーターを含
有すると考えられている。潜在性プロモーターは、少量の該選択マーカーを産生するのに
十分な、該ORFに隣接する十分な量の偽転写開始を可能にするであろう。該選択マーカ
ー遺伝子の発現は、該栄養要求性を完全に相補するのに必要なレベルより低いため、該栄
養要求性の完全相補のためには該宿主細胞内の標的配列内への該組込みベクターの多重組
込みが必要である。該栄養要求性を相補するためには複数のコピーの該組込みベクターが
該宿主細胞のゲノム内に組込まれなければならないため、関心のあるタンパク質またはペ
プチドまたは機能性核酸をコードする複数のコピーのORFが存在し、それらは全て発現
される。したがって、該宿主細胞は、そのゲノム内に組込まれた組込みベクターを1コピ
ーしか含まない宿主細胞の場合より多数の、関心のあるタンパク質またはペプチドまたは
機能性核酸をコードしうる。
配列が該栄養要求性宿主細胞内に全く存在しないことが好ましい。したがって、他の実施
形態においては、(上流および下流領域を含む)該マーカーをコードする遺伝子全体が該
ゲノムから欠失または除去されており、あるいは少なくとも、該マーカー遺伝子をコード
するオープンリーディングフレームが該ゲノムから欠失または除去されている。該組込み
ベクターが標的遺伝子座内に組込まれている安定組換え宿主細胞は、特定の有機化合物(
代謝産物)を欠く培地において該形質転換宿主細胞を培養することにより選択される。該
選択マーカー遺伝子またはORFは内因性または異種完全効力プロモーターに機能的に連
結されていないが、弱い、減衰化、潜在性プロモーターまたはトランケート化プロモータ
ーに機能的に連結されているため(あるいは特定の態様においては、プロモーターが存在
しないため)、該標的遺伝子座内に挿入された組込みベクターを1コピーのみ含有する組
換え形質転換宿主細胞は該有機化合物または代謝産物に関して原栄養性にならない。該形
質転換宿主細胞を該有機化合物または代謝産物に関して原栄養性にするためには、複数の
コピーの該組込みベクターが該宿主細胞の標的遺伝子座内に組込まれる必要がある。また
、複数のコピーの該組込みベクターが該標的遺伝子座内に組込まれる必要があるため、関
心のある遺伝子または配列によりコードされるタンパク質またはペプチドも、相当な量で
産生される。
らは高収率で経済的に培養可能であり、適当に修飾されると、適当なグリコシル化をもた
らしうるからである。酵母は特に、迅速な形質転換、試験タンパク質局在化法および簡便
な遺伝子ノックアウト技術を可能にする確立された遺伝的現象をもたらす。適当なベクタ
ーは、所望により、発現制御配列、例えばプロモーター、例えば3−ホスホグリセリン酸
キナーゼまたは他の解糖酵素、および複製起点、終結配列などを有する。
、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)、ピチア・メタノリカ(Pi
chia methanolica)およびハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenu
la polymorpha)が一般に好ましい。なぜなら、それらは高い細胞密度まで
増殖可能であり、多量の組換えタンパク質を分泌可能だからである。同様に、本発明の糖
タンパク質を工業的規模で製造するために、糸状菌、例えばアスペルギルス・ニガー(A
spergillus niger)、フザリウム属種(Fusarium sp.)、
ニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)などが使用されうる
。本発明における宿主細胞として有用な他の細胞には、原核細胞、例えば大腸菌(E.c
oli)、ならびに真核宿主細胞(培養内)、例えば下等真核細胞、植物細胞および哺乳
類細胞、例えばチャイニーズハムスター卵巣(CHO)が含まれる。
いる糖タンパク質をそれが発現するよう、遺伝的に修飾されうる。それは、選択された内
因性グリコシル化酵素を排除すること及び/又は外因性酵素を供給すること[Gerng
rossら,US 2004/0018590(その開示を参照により本明細書に組み入
れることとする)に記載されている]により達成されうる。例えば、宿主細胞は、糖タン
パク質上のN−グリカン上にマンノース残基を付加する1,6−マンノシルトランスフェ
ラーゼ活性を除去するよう、選択または操作されうる。
1、HIS2、HIS5およびHIS6遺伝子、ならびに酵母内への安定な遺伝的組込み
のための、該遺伝子の使用方法を開示しており、米国公開出願第20040229306
号は、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)URA5遺伝子、および
酵母における安定な遺伝的組込みのための、その使用を開示している。本明細書に記載さ
れている方法および系を実施するのに特に有用な選択マーカー遺伝子には、URA3、U
RA5、HIS3、LEU3、TRP1、LYS2、ADE1およびADE2遺伝子座が
含まれるが、これらに限定されるものではない。有用な栄養要求性宿主細胞および選択マ
ーカー遺伝子は、特定の栄養要求性が、該細胞を、対応する原栄養体と競合する能力を低
下させる又は対応する原栄養体より遅く成長するようにするものである。例えば、特に有
用な選択マーカー遺伝子は選択マーカー遺伝子ADE1、ADE2、LYS2、URA3
およびURA5である。
revisiae)(Myasnikovら,Gene,109:143−147(19
91))、クライベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)
(Zonneveldおよびvan der Zandenら,Yeast,11:82
3−827(1995))、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)(
Cereghinoら,Gene 263:159−169(2001))を含む種々の
種の酵母および真菌からクローニングされている。ADE1遺伝子は、ドゥ・ノボ(de
novo)プリンヌクレオチド生合成に必要なN−スクシニル−5−アミノイミダゾー
ル−4−カルボキサミド リボチド(SAICAR)シンターゼをコードしている。アデ
ニンを欠く突然変異細胞においては赤色色素が蓄積する。
revisiae)(JonesおよびFink,“Regulation of am
ino acid and nucleotide biosynthesis in
yeast”pp.181−299 in The Molecular Biolog
y of the Yeast Saccharomyces:Metabolism
and Gene Expression,Strathernら(編)Cold Sp
ring Harbor,NY:Cold Spring Harbor Labora
tory Press)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans
)(Kurtzら,Mol.Cell.Biol.,6:142−149(1986))
、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)(Jinら,Bi
osci Biotechnol Biochem.68:656−62(2004))
およびピチア・パストリス(Pichia pastoris)(本明細書)を含む種々
の種の酵母および真菌からクローニングされている。ADE2遺伝子は、ドゥ・ノボ(d
e novo)プリンヌクレオチド生合成経路内の一工程を触媒するホスホリボシル−ア
ミノイミダゾールカルボキシラーゼをコードしている。アデニンを欠く突然変異細胞にお
いては赤色色素が蓄積する。
ウトするベクターで細胞系が形質転換されうる[例えば、該細胞をアデニンに関して栄養
要求性にする、ADE1またはADE2遺伝子のノックアウトまたは置換(例えば、Ad
e1−またはAde2−表現型を有する細胞)]。したがって、本発明は、細胞系を遺伝
的に操作して、該細胞の成長を妨げる栄養要求性突然変異を該細胞系が含有するようにす
るための方法を含む。この場合、栄養要求性突然変異を含有するこれらの細胞系は、本明
細書に教示されている選択のための宿主細胞として働くことが可能であり、ここで、所望
のタンパク質を発現する細胞が、容易に特定可能であり選択可能な表現型を与え該栄養要
求性突然変異を相補する遺伝子をも含有するよう、該宿主細胞は、該栄養要求性突然変異
を相補する遺伝子および1以上の所望の糖タンパク質をコードする組込みベクターで形質
転換されている。
使用する本明細書に開示されている方法は、組換えピチア・パストリス(Pichia
pastoris)宿主細胞を製造するのに特に有用である。なぜなら、それは、多コピ
ー選択に使用されうるピチア・パストリス(Pichia pastoris)のための
適当なマーカーの不足に対処したものだからである。現在、主として、ゼオシンのような
優性マーカーがこの目的に使用されている。しかし、優性マーカーは顕著な欠点を有する
。例えば、発酵中、該異種遺伝子の全組込みコピーが組込まれたままであることを保証す
るために、該抗生物質を加えることはしばしば不可能である。しかし、本明細書に開示さ
れている構築物が除去されると、該細胞はアデニンを産生できなくなり、より遅い成長お
よび薄桃色の選択可能な表現型を示す。したがって、発酵中に除去される異種構築物は、
このより遅い成長に基づいて容易に選択される。
望の遺伝子および多コピー(複数コピー)マーカーを含有する形質転換体を色により選択
することが可能であること、ならびにade1またはade2細胞の遅い成長により、該
ゲノム内に組込まれた1以上のコピーを含有する形質転換体が安定に保持されることであ
る。1つの態様においては、該系は、優性ゼオシン選択に基づく組換え宿主細胞を製造す
るための現在の系と比べて改良された系を得るために、該宿主細胞内での発現のための所
望の遺伝子およびプロモーターに機能的に連結されたADE1またはADE2オープンリ
ーディングフレーム(ORF)のコピーを含むプラスミドの組込み、ならびにAde1−
またはAde2−表現型を有する株の遅い成長と共に、ade/ADE株の桃色/白色選
択の表現型の差を利用する。もう1つの態様においては、該系は、優性ゼオシン選択に基
づく組換え宿主細胞を製造するための現在の系と比べて改良された系を得るために、該宿
主細胞内での発現のための所望の遺伝子および弱い、減衰化または潜在性プロモーターに
機能的に連結されたADE1またはADE2 ORFのコピーを含むプラスミドの強制多
重組込み、ならびにAde1−またはAde2−表現型を有する株の遅い成長と共に、a
de/ADE株の桃色/白色選択の表現型の差を利用する。したがって、該方法および物
質は、異種タンパク質の、安定な高レベル発現に有用である。
グリカンを有する糖タンパク質を産生しうる宿主細胞を使用する場合、糖タンパク質を含
む組換えタンパク質の製造に関する改善された生産性を伴う、組換え宿主細胞、非ヒト真
核宿主細胞、特に下等真核宿主細胞、例えば酵母および糸状菌宿主を含む。該組換え宿主
細胞は、栄養要求性マーカー遺伝子、例えばADE1またはADE2をコードする少なく
とも1つの内因性遺伝子の機能の軽減または排除により修飾される。アデニン欠損を招く
突然変異を有する細胞は非常に遅く成長し、赤みを帯びた色素を蓄積し、これは桃色のコ
ロニー(すなわち、Ade1−またはAde2−表現型を有する細胞)の産生をもたらす
。Ade1−またはAde2−表現型を有するこれらの細胞が、ADE1またはADE2
ORFの発現のためのプロモーターに機能的に連結されたそれぞれADE1またはAD
E2 ORFを含むプラスミドで形質転換された場合、Ade1またはAde2突然変異
は相補され、該細胞はアデニンに関して原栄養性となる。すなわち、該細胞はAde1+
またはAde2+表現型を有するようになる。これらの相補された組換え細胞は白色およ
び大きなコロニーサイズを示し、これは該組換え細胞の同定および選択を容易にする。あ
るいは、Ade1−またはAde2−表現型を有するこれらの細胞が、ADE1またはA
DE2 ORFの発現のためのプロモーターに機能的に連結されていないそれぞれADE
1またはADE2 ORFを含むプラスミドで形質転換された場合には、Ade1または
Ade2突然変異は、該ゲノム内に組込まれたADE1またはADE2遺伝子を2コピー
以上含有する組換え細胞においてのみ相補される。
る発現系における異種遺伝子の選択可能な発現のための組込みベクターを提供する。該組
込みベクターは、クローニング部位により隔てられクローニング部位に連結されたプロモ
ーター配列および転写終結配列を含む核酸を含む。関心のある1以上の所望の異種タンパ
ク質もしくはペプチドまたは機能性核酸をコードする核酸配列を、標準的な連結技術を用
いて、該プロモーターにより発現される適切な配向で該クローニング部位内に挿入する。
該組込みベクターは、好ましくは、該宿主細胞において機能性である少なくとも1つのプ
ロモーター、およびそれに続く少なくとも1つの制限部位、好ましくはマルチクローニン
グ部位、およびそれに続く、該宿主細胞において機能性である転写終結配列を含む。適当
な公知技術を用いて、所望のタンパク質またはポリペプチドをコードするヌクレオチド断
片を該組込みベクターのクローニング部位の制限部位内に連結することが可能である。該
組込みベクターは、該宿主細胞において機能性である適当な転写終結ターミネーター配列
の制御下にありうるADE1およびADE2よりなる群から選ばれる選択マーカーORF
の少なくとも1つのコピーをも含む。幾つかの実施形態においては、該ORFは完全効力
同種または異種プロモーターに機能的に連結され、他の実施形態においては、該ORFは
、潜在性プロモーター、弱いプロモーター、減衰化プロモーターまたはトランケート化同
種もしくは異種プロモーター(完全効力プロモーターと比較して低下した転写活性を有す
る)に機能的に連結される。
せるための組換え宿主細胞の構築のための方法、物質および系を提供し、ここで、該宿主
細胞をアデニンに関して栄養要求性にするために、例えば、該細胞をade1にするため
に、ADE1遺伝子が除去または欠失されている。そして該ade1宿主細胞を組込みベ
クター[該組込みベクターは、(1)弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロ
モーター、潜在性(クリプティック)プロモーター、トランケート化内因性もしくは異種
プロモーターに機能的に連結された又はプロモーターを伴わない、Ade1pまたはAd
e1p活性をコードする核酸、(2)異種または組換えタンパク質またはペプチドまたは
機能性核酸を異所的に産生するよう、関心のある遺伝子または機能性核酸をコードする1
以上の核酸、ならびに(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の標的位置また
は遺伝子座への該組込みベクターの挿入を導く標的化核酸配列を含む]で形質転換する。
該組込みベクターが該標的遺伝子座内に組込まれている安定組換え宿主細胞を、アデニン
を欠く培地において該形質転換宿主細胞を培養することにより選択する。Ade1p活性
をコードする核酸は、弱い、減衰化、潜在性プロモーターまたはトランケート化プロモー
ターに機能的に連結されているため、該標的遺伝子座内に挿入された該組換えベクターを
1コピーしか含有しない組換え形質転換宿主細胞はアデニンに関して原栄養性にならない
。該形質転換宿主細胞を原栄養性にするためには、複数のコピーの該組込みベクターが該
宿主細胞の標的遺伝子座内に組込まれる必要がある。また、複数のコピーの該組込みベク
ターが該標的遺伝子座内に組込まれる必要があるため、関心のある遺伝子または配列によ
りコードされるタンパク質またはペプチドも、相当な量で産生される。
せるための組換え宿主細胞の構築のための方法、物質および系を提供し、ここで、該宿主
細胞をアデニンに関して栄養要求性にするために、ADE2遺伝子が除去または欠失され
ている。そして該ade2宿主細胞を組込みベクター[該組込みベクターは、(1)弱い
プロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモーター、潜在性(クリプティック)プロ
モーター、トランケート化内因性もしくは異種プロモーターに機能的に連結された又はプ
ロモーターを伴わない、Ade2pまたはAde2p活性をコードする核酸、(2)異種
または組換えタンパク質またはペプチドまたは機能性核酸を異所的に産生するよう、関心
のある遺伝子または機能性核酸をコードする1以上の核酸、ならびに(3)相同組換えに
よる該宿主細胞のゲノムの特定の標的位置または遺伝子座への該組込みベクターの挿入を
導く標的化核酸配列を含む]で形質転換する。該組込みベクターが該標的遺伝子座内に組
込まれている安定組換え宿主細胞を、アデニンを欠く培地において該形質転換宿主細胞を
培養することにより選択する。Ade2p活性をコードする核酸は、弱い、減衰化または
潜在性プロモーターに機能的に連結されているため、該標的遺伝子座内に挿入された該組
換えベクターを1コピーしか含有しない組換え形質転換宿主細胞はアデニンに関して原栄
養性にならない。該形質転換宿主細胞をアデニンに関して原栄養性にするためには、2コ
ピー以上の該組込みベクターが該宿主細胞の標的遺伝子座内に組込まれる必要がある。ま
た、複数のコピーの該組込みベクターが該標的遺伝子座内に組込まれる必要があるため、
関心のある遺伝子または配列によりコードされるタンパク質またはペプチドも、相当な量
で産生される。
例えば、それぞれADE1またはADE2)、またはゲノム内への複数のコピーの該組込
みベクターの組込みにより原栄養体にされた細胞より遅く成長する。培養においては、該
標的遺伝子座内に挿入された複数のコピーの該組込みベクターを喪失する形質転換細胞お
よび復帰変異体は、複数のコピーの該組込みベクターを維持している細胞より遅く成長し
、それとの競合に負ける。また、特に、酵母ade1またはade2栄養要求体のような
生物は赤色または桃色であり、一方、原栄養体、またはゲノム内への2以上のコピーの該
組込みベクターの組込みにより原栄養体にされた細胞は白色である。したがって、該標的
配列内に挿入された複数のコピーの該組換えベクターを含有する組換え細胞の選択は白色
コロニーの選択に基づいたものでありうる。
が施されうる任意の生物において実施可能であり、その相補は、本明細書に記載されてい
る選択可能な表現型をもたらす。該方法は、ade1またはade2マイナス表現型を示
す宿主細胞を、相補性Ade1pまたはAde2pタンパク質をコードするヌクレオチド
配列を含む組込みベクターで形質転換することを含み、それにより、所望の分泌糖タンパ
ク質をコードする組込みベクターで該宿主細胞を形質転換した場合、Ade1−および/
またはAde2−表現型の相補は、所望の糖タンパク質をコードする遺伝子の安定組込み
をもたらし、形質転換された組換え宿主細胞の質の改善、特に、所望の組換え糖タンパク
質の収量の増加に寄与する。
生されたタンパク質もしくはペプチドが所望の特性を示すよう、そのゲノム内に他の遺伝
的操作が施される。例えば、該宿主細胞が、非常に均質なレベルの1以上の所望の糖形態
を有する組換え糖タンパク質を産生しうるよう、該宿主細胞は、例えば米国特許第7,0
29,872号、米国公開出願第2004/0018590号およびHamiltonら
,Science,313:1441−1443(2006)に記載されている方法によ
り操作されうる。他の実施形態においては、分子シャペロンタンパク質をコードする1以
上の内因性遺伝子を欠失させ、および/または、産生すべき異種タンパク質もしくはポリ
ペプチドの種に由来する分子シャペロン遺伝子をコードする1以上の異種遺伝子で該宿主
細胞を形質転換することにより、該宿主細胞を修飾することが可能である。例えば、ピチ
ア(Pichia)種の宿主細胞は、内因性タンパク質PDIおよび/またはBiPの除
去により修飾され、哺乳類PDI、BiPおよび/またはGRP94遺伝子をコードする
1以上のプラスミドで形質転換されうる。Choiら(前掲)(これを参照により本明細
書に組み入れることとする)を参照されたい。
しくは糸状菌宿主細胞における組換えヒトまたは哺乳類糖タンパク質の生産性を増加させ
るための方法を提供する。該方法は、混合型または複合型N−グリカンを有する糖タンパ
ク質を産生しうる、ade1またはade2である宿主細胞を、ADE1またはADE2
ORFをコードする核酸および関心のある糖タンパク質をコードする核酸を含むベクタ
ーで形質転換する工程を含む。
子のクローニングを以下のとおりに行った。
開されている(Cereghinoら,前掲)。Integrated Genomic
s,Chicago,ILから得た部分的ピチア・パストリス(P.pastoris)
ゲノム配列を使用して、追加的な5’−および3’−配列を得た。プロモーターおよび転
写終結配列を含むピチア・パストリス(P.pastoris)ADE1オープンリーデ
ィングフレーム(ORF)のヌクレオチド配列を配列番号56に示す。ピチア・パストリ
ス(P.pastoris)ADE1のアミノ酸配列を配列番号57に示す。プログラム
BLAST(Altschulら,J.Mol.Biol.215:403−410(1
990))を使用して、同じゲノム配列をサッカロミセス・セレビシエ(S.cerev
isiae)ADE2 ORFで問合せて、ピチア・パストリス(P.pastoris
)ADE2ホモログ(69%の同一性を有する563アミノ酸)が特定された。プロモー
ターおよび転写終結配列を含むピチア・パストリス(P.pastoris)ADE2
ORFをコードするヌクレオチド配列を配列番号60に示す。ADE2 ORFは、配列
番号60に示すヌクレオチド配列のヌクレオチド127−1,815によりコードされ、
配列番号61に示すアミノ酸配列を有する。サッカロミセス・セレビシエ(S.cere
visiae)ADE2アミノ酸配列(配列番号62)に対するピチア・パストリス(P
.pastoris)ADE2アミノ酸配列(配列番号61)のアライメントを図1に示
す。
。プラスミド構築の第1工程においては、(a)ノックアウトすべき遺伝子の5’および
3’領域のための間隙維持体としてのピチア・パストリス(P.pastoris)のA
RG3遺伝子(Nettら,2005,前掲)、(b)栄養要求性マーカーとしてのピチ
ア・パストリス(P.pastoris)URA5−ブラスター(blaster)(N
ettおよびGerngross,Yeast 20:1279−1290(2003)
)、ならびに(c)外来遺伝子の挿入のためのマルチクローニング部位を有する発現カセ
ットのDNA領域を含有する汎用ノックアウトプラスミドを作製した。
製するために、lacZのSacI−PvuII断片をpUC19のSacI−SmaI
部位内にクローニングした。得られたプラスミドをHincIIで消化し、T4DNAポ
リメラーゼを使用して平滑末端化されたlacZのSacI−PvuII断片を頭−尾配
向でこのプラスミド内に挿入してpGLY8を得た。ピチア・パストリス(P.past
oris)URA5遺伝子の1.0kb DNA断片を、プライマーUra5comp5
(配列番号1)およびUra5comp3(配列番号2)ならびに鋳型としての酵母株N
RRL Y−11430ゲノムDNAを使用して増幅し、pGLY8のBamHI−Xb
aI部位内にクローニングしてpGLY10を得た。内部のSacIおよびXhoI部位
を取り出すために、鋳型としてのpGLY10ならびにそれぞれプライマーペアURA5
MUT1(配列番号3)およびURA5MUT2(配列番号4)、URA5MUT3(配
列番号5)およびURA5MUT4(配列番号6)、ならびにURA5MUT5(配列番
号7)およびURA5MUT6(配列番号8)を使用して、URA5の3つの重複断片を
増幅した。得られたPCR産物をゲル精製し、混合し、URA5MUT1(配列番号3)
およびURA5MUT6(配列番号8)プライマーとして使用する融合PCRにおける鋳
型として使用した。ついで、得られたPCR産物をベクターpCR2.1 TOPO(登
録商標)内にクローニングし、ClaIおよびBssHIIを使用して再び取り出し、同
様にClaIおよびBssHIIで消化されたpGLY10内にクローニングしてpGL
Y12を得た。SacIおよびBamHI部位を取り出すために、pGLY12をまず、
SacIで切断し、T4DNAポリメラーゼを使用して平滑末端化し、再連結してpGL
Y13aを得、ついでBamHIで切断し、平滑末端化し、再連結してpGLY13bを
得た。どちらの場合も、lacZ−URA5カセットはEcoRIおよびSphIでの消
化により遊離されうる。
P.pastoris)ゲノムDNAと共にプライマーARG355DIS(配列番号9
)およびARG353−2(配列番号10)を使用するPCRにより増幅し、pUC19
のSacI−SalI部位内にクローニングした。得られたプラスミドをBamHIおよ
びSalIで切断し、プライマーARG335−2(配列番号11)およびARG333
(配列番号12)を使用して増幅されたARG3−3’領域の0.7kb DNA断片を
空部位内にクローニングしてpGLY21を得た。該プラスミドをBamHIで切断し、
T4DNAポリメラーゼで平滑末端化し、pGLY13aまたはpGLY13bからのE
coRIおよびSphIで切断され平滑化されたlacZ−URA5カセットを挿入して
、それぞれプラスミドpGLY22bおよびpGLY23を得た。プラスミドpGLY2
2bは、追加的発現カセットを伴わない該汎用ノックアウトプラスミドに相当し、一方、
pGLY23を、異種遺伝子の追加的発現のためのカセットをも含有するよう更に修飾し
た。
めに、ピチア・パストリス(P.pastoris)のGAPDHプロモーターを含有す
る0.5kb DNA断片を、プライマーGAP5CLEAN(配列番号13)およびG
AP3CLEAN(配列番号14)ならびに鋳型としてのピチア・パストリス(P.pa
storis)ゲノムDNAを使用して増幅し、pUC19のBamHI−SphI部位
内にクローニングした。得られたプラスミドをSpeIおよびSphIで切断し、プライ
マーCYC5CLEAN(配列番号15)およびCYC3CLEAN(配列番号16)な
らびに鋳型としてのサッカロミセス・セレビシエ(S.cerevisiae)ゲノムD
NAを使用して増幅されNheIおよびSphIで切断されたサッカロミセス・セレビシ
エ(S.cerevisiae)CYC1転写ターミネーター領域を含有する0.3kb
断片を空部位内にクローニングしてpGLY17を得た。該発現カセットをBamHI消
化により遊離させ、pGLY23内にクローニングしてpGLY24を得た。
マーADE155L(配列番号17)およびADE153L(配列番号18)を使用して
増幅されたADE1−5’領域の1.8kb断片をSacIおよびPmeIで切断し、p
GLY22b内にクローニングしてpGLY1064を得た。ついで、プライマーADE
1KO35(配列番号19)およびADE133L(配列番号20)を使用して増幅され
たADE1−3’領域の1.5kb断片をSwaIおよびSphIで切断し、pGLY1
064内にクローニングしてADE1ノックアウトプラスミドpGLY1065(図1A
)を得た。
パストリス(P.pastoris)ALG3転写ターミネーターを、プライマーRCD
534(配列番号21)およびRCD535(配列番号22)ならびに鋳型としてのピチ
ア・パストリス(P.pastoris)ゲノムDNAを使用してPCR増幅し、Eco
RVおよびAflIIで切断し、pGLY24のPmeI−AflII部位内にクローニ
ングしてpGLY566を得た。この修飾は以下のADEノックアウトプラスミドには無
関係であるが、異なる計画に使用したプラスミドを構築するために利用した。プライマー
ADE235(配列番号25)およびADE233(配列番号26)を使用して増幅され
たADE2−3’領域の1.7kb断片をSwaIおよびSalIで切断し、pGLY5
66内にクローニングしてpGLY1079を得た。ついで、プライマーADE255K
O(配列番号23)およびADE253KO(配列番号24)を使用して増幅されたAD
E2−5’領域の1.0kb断片をSacIおよびFseIで切断し、pGLY1079
内にクローニングしてADE2ノックアウトプラスミドpGLY2057(図1B)を得
た。
方法(NettおよびGerngross,Yeast 20:1279−1290(2
003);Choiら,Proc.Natl.Acad.Sci.100:5022−5
027(2003);Hamiltonら,Science 301:1244−124
6(2003))を用いて構築された株YGLY24−3[ura5Δ::MET16,
och1Δ::lacZ,bmt2Δ::lacZ/K1MNN2−2,mnn4L1Δ
::lacZ/MmSLC35A3,pno1Δmnn4Δ::lacZ,met16Δ
::lacZ]をpGLY1065で形質転換し、2つの桃色の形質転換体をYGLY5
63およびYGLY564と命名した。それらのAde1表現型は、アデニンを欠く培地
上でそれらが成長し得ないことにより確認された。これらの株は、主としてMan5Gl
cNAc2 N−グリカンを有する糖タンパク質を産生しうる。
イ(Trichoderma reesei)1,2マンノシダーゼ発現プラスミドで形
質転換され、無関係な実験において5−FOA上で対抗選択されたYGLY24−3の直
接の後代)をpGLY2057で形質転換し、各株ごとに1つの桃色形質転換体を単離し
て、それぞれ、株YGLY1215およびYGLY1216を得た。それらのade2表
現型も、アデニンを欠く培地上でそれらが成長し得ないことにより確認された(結果は示
されていない)。予想どおり(Cereghinoら,前掲)、該ade1およびade
2株は共に、アデニンで補足された培地上でさえも、遅い成長の表現型を示した。これら
の株は、主としてMan5GlcNAc2 N−グリカンを有する糖タンパク質を産生し
うる。
scIおよびSfiIに対する部位を含有する、より適切なマルチクローニング部位を有
するベクターを、pUC19をEcoRIおよびHindIIIで切断し、アニール化オ
リゴEXMCS1(配列番号27)およびEXMCS2(配列番号28)を挿入すること
により構築して、pGLY192を得た。プライマーCYCTT5(配列番号29)およ
びCYCTT3(配列番号30)ならびに鋳型としてのサッカロミセス・セレビシエ(S
.cerevisiae)ゲノムDNAを使用して増幅されたサッカロミセス・セレビシ
エ(S.cerevisiae)CYC1転写ターミネーター領域を含有する0.3kb
DNA断片をBamHIおよびSwaIで切断し、pGLY192内にクローニングし
てpGLY213を得た。ついでピチア・パストリス(P.pastoris)AOX1
プロモーターを、オリゴAOX1P−5(配列番号31)およびAOX1P−3(配列番
号32)を使用してゲノムDNAから増幅し、BglIIおよびEcoRIで切断し、p
GLY213内に連結してpGLY214を得た。両adeノックアウトプラスミドは、
全ORFを除去するように設計されていたため、該プロモーター領域に代わる該プラスミ
ドの組込みのための領域を付加した。この目的のために、ピチア・パストリス(P.pa
storis)TRP2遺伝子を含有する1.8kb断片を、オリゴTRP2−5(配列
番号33)およびTRP2−3改変体(配列番号34)を使用してゲノムDNAから増幅
し、SfiIで切断し、pGLY214内にクローニングしてpGLY215を得た。こ
のプラスミドは、関心のある遺伝子の付加のためのEcoRI、KpnI、SwaI部位
、およびトランケート化ADEマーカーの付加のためのBamHI、NotI、PacI
、AscI部位を含有する。
的に連結されたADE1 ORFを含有するADE1マーカーカセットを以下のとおりに
構築した。完全長またはトランケート化プロモーターを有するADE1マーカーを、3’
−オリゴとしてのオリゴADE1−3(配列番号35)ならびに5’−オリゴとしてのA
DE1−5C−BAM(配列番号36)、ADE1−5−100(配列番号37)、AD
E1−5−186(配列番号38)、ADE1−5−295(配列番号39)、ADE1
−5−325(配列番号40)およびADE1−50RF(配列番号41)を使用してP
CR増幅して、それぞれプロモーター領域の370、276、191、82、50および
0ヌクレオチドを有する断片を得た。最初の5つの断片をNotIおよびAscIで切断
し、最後の断片をPacIおよびAscIで切断し、全断片をpGLY215内にクロー
ニングして、それぞれ、ADE1マーカー付き組込みプラスミドpGLY220〜pGL
Y225を得た(pGLY225のプラスミド地図に関しては図1Cを参照されたい)。
構成的タンパク質発現のためのプラスミドを作製するために、pGLY220およびpG
LY225内のAOX1プロモーターを除去し、プライマーGAPDHP−5(配列番号
42)およびGAPDHP−3(配列番号43)を使用して増幅されたGAPDHプロモ
ーターにより置換して、それぞれプラスミドpGLY1082およびpGLY1083を
得た(pGLY1083のプラスミド地図に関しては図1Dを参照されたい)。
的に連結されたADE2 ORFを含有するADE2マーカーカセットを以下のとおりに
構築した。ADE2マーカーカセットのためのpGLY215と同等の無マーカー組込み
プラスミドを、前記と実質的に同じ方法で構築した。pGFI4と称されるこのプラスミ
ドとpGLY215との主な相違は、それが、前記のとおりに増幅されたGAPDHプロ
モーターを含有しており、関心のある遺伝子の付加のためのマルチクローニング部位が、
制限部位EcoRI、RsrII、SphI、StuI、KpnI、FseIおよびSw
aIを含有するよう、オリゴ 5オリゴERSSKFS(配列番号44)および3オリゴ
SFSSRF(配列番号45)を使用して拡張されていたことであった。3’−オリゴと
してのADE23(配列番号46)ならびに5’−オリゴとしてのオリゴADE25No
tI−1(配列番号47)、ADE25NotI−2(配列番号48)、ADE25No
tI−3(配列番号49)、ADE25NotI−4(配列番号50)およびADE25
’PacInew(配列番号51)を使用して、トランケート化ADE2マーカーを増幅
して、それぞれ、プロモーター領域の126、82、51、13および0ヌクレオチドを
有する断片を得た。最初の4つのDNA断片をNotIおよびAscIで切断し、最後の
DNA断片をPacIおよびAscIで切断し、全断片をpGFI4内にクローニングし
て、それぞれ、ADE2マーカー付き組込みプラスミドpGLY2077〜pGLY20
81を得た。該マルチクローニング部位内のEcoRI部位に加えて、これらのプラスミ
ドはADE2 ORF内にEcoRI部位をも含有する。
oRI部位を部位特異的突然変異誘発により除去して、それぞれ、pGLY2091およ
びpGLY2092を得た(pGLY2092のプラスミド地図に関しては図1Eを参照
されたい)。誘導性タンパク質発現のためのプラスミドを作製するために、これらの2つ
の最後の構築物におけるGAPDHプロモーターを除去し、前記のとおりにプライマーA
OX1P−5(配列番号52)およびAOX1P−3(配列番号53)を使用して増幅さ
れたAOX1プロモーターにより置換して、それぞれ、プラスミドpGLY2093およ
びpGLY2094を得た(pGLY2094のプラスミド地図に関しては図1Fを参照
されたい)。
る種々のタンパク質を発現する幾つかのベクターを構築した。
に融合し、pGLY1082およびpGLY1083のEcoRI/KpnI部位内にク
ローニングして、それぞれ、GAPDH駆動ADE1マーク付き組込みベクターpGLY
1084およびpGLY1085を得た。一本鎖形態の抗HER2モノクローナル抗体H
erceptin(登録商標)(米国特許出願第20060252096号)をサッカロ
ミセス・セレビシエ(S.cerevisiae)アルファ接合因子プレ配列に融合させ
、pGLY1082およびpGLY1083のEcoRI/SwaI部位内にクローニン
グして、それぞれ、GAPDH駆動ADE1マーカー付き組込みベクターpJN904お
よびpJN905を得た。ヒトCD40エクトドメイン(アミノ酸20−192,R.J
.Noelleの贈呈品;Lu,L.ら,J.Biol.Chem.278:45414
−45418(2003))をサッカロミセス・セレビシエ(S.cerevisiae
)アルファ接合因子プレプロ配列に融合させ、pGLY220およびpGLY225のE
coRI/KpnI部位内にクローニングして、それぞれ、AOX1駆動ADE1マーカ
ー付き組込みベクターpGLY1073およびpGLY1074を得た。ヒトEPOをサ
ッカロミセス・セレビシエ(S.cerevisiae)アルファ接合因子プレ配列に融
合させ、pGLY2093およびpGLY2094のEcoRI/KpnI部位内にクロ
ーニングして、それぞれ、AOX1駆動ADE2マーカー付き組込みベクターpGLY2
663およびpGLY2664を得た。
た。
ト化の効果を試験するために、本発明者らは以下の仮定をたてた。1)全組込みプラスミ
ドは同一遺伝子座(TRP2)内に組込まれるため、マーカープロモーター強度の減少が
プラスミド組込み体自体のコピー数の増加を招くとは予想されない。2)マーカープロモ
ーター強度が或る閾値未満に低下すると、該プラスミドの単コピーのみが組込まれている
クローンは、adeマイナス表現型の遅成長表現型により、該プラスミドの複数コピーが
組込まれているクローンより遅く成長すると予想される。これは低コピークローンにおけ
る桃色の外観をも伴うはずである。3)したがって、マーカープロモーター強度の漸次低
下は、速く成長する白色クローンの数の減少、そして相対的に、遅く成長する桃色クロー
ンの数の増加を招くはずである。4)異種タンパク質の発現が形質転換体の成長に及ぼし
うる何らかの影響を排除するために、まず、空発現プラスミドを試験すべきである。
Iを使用してTRP2組込み領域において線状化された等量(0.2μg)の組込みプラ
スミドpGLY220〜pGLY225で形質転換し、最少培地プレート上に塗抹した。
23℃で5日間のインキュベーションの後、該形質転換プレートをコロニー数に関して評
価した。驚くべきことに、組込みプラスミドpGLY220〜pGLY224は全て、ほ
ぼ同数のコロニーを与えた。しかし、pGLY225で形質転換された酵母株は共に、バ
ックグラウンドにおけるかろうじて視認可能な桃色形質転換体を伴う、10%未満の数の
白色形質転換体を示した(表1を参照されたい)。該プロモータートランケート化を伴う
プラスミドは、該プロモーターの長さが減少するにつれて、より少数のコロニーを与え、
該ORFのみを含有する最も短いものはコロニーを全く与えないだろうと予想されていた
。しかし、結果は、CYC1ターミネーター領域および該マーカーの前のマルチクローニ
ンング部位が潜在性プロモーター活性を含有し、これがバックグラウンドレベルの転写を
可能にして、場合によってはade1栄養要求性表現型を相補するのに十分なレベルのA
DE1遺伝子産物を与えることを示唆している。
GLY2077〜pGLY2081で形質転換した場合、ある程度類似した状況が得られ
た。しかし、トランケート化ADE2マーカーの場合には、より短いプロモーターに伴う
コロニー数の漸次減少が観察された。ADE1の場合と同様に、天然プロモーター配列を
全く伴わずにADE2 ORFのみを含有するベクターは、該完全プロモーター配列を伴
う構築物の場合の10%未満の数の白色形質転換体を与えた(表1を参照されたい)。
を試験するために、GBA、一本鎖抗HER2抗体、ヒトCD40エクトドメインまたは
ヒトEPOを発現するプラスミドをade1またはade2栄養要求性酵母株内に形質転
換した(表2を参照されたい)。形質転換体を96ウェル深底プレート内で成長させ、適
当な炭素源を使用して発現を誘導し、ウエスタンブロットまたはクーマシーゲルによりタ
ンパク質レベルを評価した(図3および4を参照されたい)。無プロモーターADE2
ORFをマーカーとして使用するほとんどの形質転換体の場合には、予想どおり、非常に
少数の白色形質転換体(5〜20個)が観察された。しかし、それらのクローンの発現レ
ベルは一般に、完全ADE2遺伝子をマーカーとして使用する形質転換から得られたクロ
ーン(これらは通常、数百個の形質転換体を与えた)より有意に高かった(図3および4
を参照されたい)。特に顕著なのは、図3Dにおいて星印の付いたレーンに示されている
クローンから産生されたタンパク質の量である。
組換えDNAの実施には大腸菌(Escherichia coli)株DH5αを使
用した。酵母株の構築には野生型ピチア・パストリス(P.pastoris)株NRR
L−Y 11430を使用した(ATCC#76273)。EXTAQ(TaKaRa)
、Taq Poly(Promega)またはPfu Turbo(登録商標)(Str
atagene,La Jolla,CA)を使用して、供給業者の推奨に従い、PCR
反応を行った。制限および修飾酵素はNew England Biolabs(Bev
erly,MA)から入手した。酵母株は、YPD(1% 酵母エキス、2% ペプトン
、2% デキストロースおよび1.5% 寒天)または合成規定培地(1.4% 酵母窒
素塩基、2% デキストロース、4×10−5% ビオチンおよび1.5% 寒天)(適
宜補足されたもの)において成長させた。酵母の形質転換は、記載されているとおりに(
Nettら,2005)、エレクトロポレーションにより行った。4〜20% プレキャ
ストTRIS−SDSゲルおよびMini PROTEAN 3セル(Biorad)を
製造業者の説明に従い使用して、クーマシーゲルおよびウエスタンブロットを行った。検
出のための一次抗体は以下のものであった:ヤギ抗ヒトIgG(Fc)#31413(P
ierce)(Herceptin用、1:10000希釈)、抗ヒトEPO #sc7
956(Santa Cruz Biotechnology)(1:500希釈)、抗
GBAウサギポリクローナル(特製)(Rockland Immunochemica
ls,Inc.)(1:500希釈)。
れに限定されないと理解されるべきである。通常の技量を有し本明細書中の教示を利用で
きる当業者は、その範囲内の追加的な修飾および実施形態を認識するであろう。したがっ
て、本発明は、本明細書に添付されている特許請求の範囲によってのみ限定される。
Claims (33)
- (a)栄養要求性選択マーカータンパク質をコードする内因性遺伝子が宿主細胞のゲノ
ムから除去された該宿主細胞と、
(b)組込みベクター[該組込みベクターは、
(1)弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモーター、潜在性プロモ
ーター、トランケート化内因性もしくは異種プロモーターに機能的に連結された又はプロ
モーターを伴わない、該栄養要求性選択マーカータンパク質をコードする内因性遺伝子の
機能に相補的な機能をコードするオープンリーディングフレーム(ORF)を有する核酸
、
(2)関心のあるペプチド、タンパク質および/または機能性核酸をコードする核
酸を含む1以上の発現カセットの挿入のための挿入部位を有する核酸、ならびに
(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの
挿入を導く標的化核酸を含む]とを含む発現系。 - 該栄養要求性選択マーカータンパク質が、ADE、URAおよびLYSよりなる群から
選ばれる遺伝子によりコードされている、請求項2記載の発現系。 - 該栄養要求性選択マーカータンパク質がADE1遺伝子によりコードされている、請求
項2記載の発現系。 - 該栄養要求性選択マーカータンパク質がADE2遺伝子によりコードされている、請求
項2記載の発現系。 - 該組込みベクターが、前記の1以上の異種ペプチドまたはタンパク質をコードする1以
上の発現カセットの挿入のための複数の挿入部位を含む、請求項2記載の発現系。 - 該組込みベクターが2以上の発現カセットを含む、請求項2記載の発現系。
- 該組込みベクターが、それらの発現カセット間に相同DNA配列をほとんど又は全く含
まない、請求項6記載の発現系。 - 該組込みベクターが、モノクローナル抗体の軽鎖をコードする第1発現カセットと、モ
ノクローナル抗体の重鎖をコードする第2発現カセットとを含む、請求項6記載の発現系
。 - 該宿主細胞が下等真核生物である、請求項2記載の発現系。
- 該宿主細胞が、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)、ピチア・フ
ィンランディカ(Pichia finlandica)、ピチア・トレハロフィラ(P
ichia trehalophila)、ピチア・コクラメ(Pichia kocl
amae)、ピチア・メンブラネファシエンス(Pichia membranaefa
ciens)、ピチア・ミヌタ(Pichia minuta)[オガタエア・ミヌタ(
Ogataea minuta)、ピチア・リンドネリ(Pichia lindner
i)]、ピチア・オプンチエ(Pichia opuntiae)、ピチア・テルモトレ
ランス(Pichia thermotolerans)、ピチア・サリクタリア(Pi
chia salictaria)、ピチア・グエルクウム(Pichia guerc
uum)、ピチア・ピエペリ(Pichia pijperi)、ピチア・スティプティ
ス(Pichia stiptis)、ピチア・メタノリカ(Pichia metha
nolica)、ピチア属種(Pichia sp.)、サッカロミセス・セレビシエ(
Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス属種(Sacc
haromyces sp.)、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula po
lymorpha)、クライベロミセス属種(Kluyveromyces sp.)、
クライベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、カンジダ
・アルビカンス(Candida albicans)、アスペルギルス・ニデュランス
(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ニガー(Asper
gillus niger)、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus or
yzae)、トリコデルマ・レエセイ(Trichoderma reesei)、クリ
ソスポリウム・ルクノウェンセ(Chrysosporium lucknowense
)、フザリウム属種(Fusarium sp.)、フザリウム・グラミネウム(Fus
arium gramineum)、フザリウム・ベネナツム(Fusarium ve
nenatum)、フィスコミトレラ・パテンス(Physcomitrella pa
tens)およびニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)よ
りなる群から選ばれる種のものである、請求項9記載の発現系。 - 該宿主細胞がピチア・パストリス(Pichia pastoris)である、請求項
2記載の発現系。 - ピチア・パストリス(Pichia pastoris)細胞が、混合型または複合型
N−グリカンを有する糖タンパク質を産生しうるよう修飾されている、請求項11記載の
発現系。 - 関心のある組換えペプチド、タンパク質および/または核酸を宿主細胞において発現さ
せるための方法であって、
(a)栄養要求性選択マーカータンパク質をコードする内因性遺伝子が宿主細胞のゲノ
ムから除去されている該宿主細胞を準備し、
(a)組込みベクター[該組込みベクターは、
(1)弱いプロモーター、減衰化内因性もしくは異種プロモーター、潜在性プロモ
ーター、トランケート化内因性もしくは異種プロモーターに機能的に連結された又はプロ
モーターを伴わない、該栄養要求性選択マーカータンパク質をコードする内因性遺伝子の
機能に相補的な機能をコードするオープンリーディングフレーム(ORF)を含む核酸、
(2)関心のあるペプチド、タンパク質および/または機能性核酸をコードする核
酸を含む1以上の発現カセットを有する核酸、ならびに
(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの
挿入を導く標的化核酸を含む]で該宿主細胞を形質転換することを含んでなり、
ここで、該形質転換宿主細胞が、関心のある組換えペプチド、タンパク質および/また
は核酸を産生する、方法。 - 該栄養要求性選択マーカーが、ADE、URAおよびLYSよりなる群から選ばれる遺
伝子によりコードされている、請求項14記載の方法。 - 該栄養要求性選択マーカータンパク質がADE1遺伝子によりコードされている、請求
項14記載の方法。 - 該栄養要求性選択マーカータンパク質がADE2遺伝子によりコードされている、請求
項14記載の方法。 - 該組換えベクターが、前記の1以上の異種ペプチドまたはタンパク質をコードする1以
上の発現カセットの挿入のための複数の挿入部位を含む、請求項13記載の方法。 - 該組換えベクターが2以上の発現カセットを含む、請求項13記載の方法。
- 該組換えベクターが、それらの発現カセット間に相同DNA配列をほとんど又は全く含
まない、請求項18記載の方法。 - 該組換えベクターが、モノクローナル抗体の軽鎖をコードする第1発現カセットと、モ
ノクローナル抗体の重鎖をコードする第2発現カセットとを含む、請求項18記載の方法
。 - 該宿主細胞が下等真核生物である、請求項13記載の方法。
- 該宿主細胞が、ピチア・パストリス(Pichia pastoris)、ピチア・フ
ィンランディカ(Pichia finlandica)、ピチア・トレハロフィラ(P
ichia trehalophila)、ピチア・コクラメ(Pichia kocl
amae)、ピチア・メンブラネファシエンス(Pichia membranaefa
ciens)、ピチア・ミヌタ(Pichia minuta)[オガタエア・ミヌタ(
Ogataea minuta)、ピチア・リンドネリ(Pichia lindner
i)]、ピチア・オプンチエ(Pichia opuntiae)、ピチア・テルモトレ
ランス(Pichia thermotolerans)、ピチア・サリクタリア(Pi
chia salictaria)、ピチア・グエルクウム(Pichia guerc
uum)、ピチア・ピエペリ(Pichia pijperi)、ピチア・スティプティ
ス(Pichia stiptis)、ピチア・メタノリカ(Pichia metha
nolica)、ピチア属種(Pichia sp.)、サッカロミセス・セレビシエ(
Saccharomyces cerevisiae)、サッカロミセス属種(Sacc
haromyces sp.)、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula po
lymorpha)、クライベロミセス属種(Kluyveromyces sp.)、
クライベロミセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、カンジダ
・アルビカンス(Candida albicans)、アスペルギルス・ニデュランス
(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ニガー(Asper
gillus niger)、アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus or
yzae)、トリコデルマ・レエセイ(Trichoderma reesei)、クリ
ソスポリウム・ルクノウェンセ(Chrysosporium lucknowense
)、フザリウム属種(Fusarium sp.)、フザリウム・グラミネウム(Fus
arium gramineum)、フザリウム・ベネナツム(Fusarium ve
nenatum)、フィスコミトレラ・パテンス(Physcomitrella pa
tens)およびニューロスポラ・クラッサ(Neurospora crassa)よ
りなる群から選ばれる種のものである、請求項21記載の方法。 - 該宿主細胞がピチア・パストリス(Pichia pastoris)である、請求項
13記載の方法。 - ピチア・パストリス(Pichia pastoris)細胞が、混合型または複合型
N−グリカンを有する糖タンパク質を産生しうるよう修飾されている、請求項23記載の
方法。 - ピチア・パストリス(Pichia pastoris)のADE2遺伝子を含んでな
る単離された核酸。 - 該核酸が、Ade2pタンパク質をコードするオープンリーディングフレームを含む、
請求項25記載の核酸。 - 該核酸が、配列番号60に示すヌクレオチド127−ヌクレオチド1,815の核酸配
列に対して95%の同一性を有するヌクレオチド配列を有する、請求項26記載の核酸。 - 請求項27記載の核酸を含んでなるベクター。
- 内因性ADE2遺伝子の欠失もしくは破壊、またはADE2遺伝子もしくはAde2p
を非機能性にする任意の他の修飾を含んでなるピチア・パストリス(Pichia pa
storis)細胞。 - ADE2オープンリーディングフレームを含むベクターが、該内因性ADE2遺伝子が
位置していた位置以外のピチア・パストリス(Pichia pastoris)ゲノム
内の位置に組込まれている、請求項29記載のピチア・パストリス(Pichia pa
storis)。 - 配列番号61に示すアミノ酸配列に対して95%の同一性を有するアミノ酸配列を含ん
でなる単離されたポリペプチド。 - (a)Ade2pをコードする内因性ADE2遺伝子がピチア・パストリス(Pich
ia pastoris)宿主細胞のゲノムから除去されている該ピチア・パストリス(
Pichia pastoris)宿主細胞と、
(b)組込みベクター[該組込みベクターは、
(1)Ade2pをコードする核酸、
(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タンパク質および/または機能性核酸を
コードする核酸を含む1以上の発現カセットの挿入のための挿入部位を有する核酸、なら
びに
(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの
挿入を導く標的化核酸を含む]とを含む発現系。 - 関心のある異種ペプチド、タンパク質および/または核酸を発現する組換えピチア・パ
ストリス(Pichia pastoris)宿主細胞の製造方法であって、
(a)Ade2pをコードする内因性ADE2遺伝子が該宿主細胞のゲノムから除去さ
れている該宿主細胞を準備し、
(a)組込みベクター[該組込みベクターは、
(1)Ade2pをコードする核酸、
(2)関心のある1以上の異種ペプチド、タンパク質および/または機能性核酸を
コードする核酸を含む1以上の発現カセットを有する核酸、ならびに
(3)相同組換えによる該宿主細胞のゲノムの特定の位置への該組込みベクターの
挿入を導く標的化核酸を含む]で該宿主細胞を形質転換することを含んでなり、
ここで、該形質転換宿主細胞が、関心のある組換えペプチド、タンパク質および/また
は核酸を産生する、製造方法。
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