JP2018506295A - 宿主細胞タンパク質の改変方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年2月26日に作成した10143US01_ST25.txtという名称のファイル(41,768バイト)中のコンピューターで読み取り可能な形態の配列表を含み、これは参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、真核細胞における組換えタンパク質の発現および精製のための細胞および方法を提供する。具体的には、本発明は、内在性タンパク質の遺伝子発現を、そのような望まれない「粘着性」宿主細胞タンパク質の産生を制御するために下方制御することを使用する、真核細胞、特にチャイニーズハムスター(モンゴルキヌゲネズミ(Cricetulus griseus))細胞株においてタンパク質を発現させるための方法および構成物(composition)を含む。本発明は、関心対象の外来性組換えタンパク質の精製を容易にする、ポリヌクレオチドおよび改変細胞を含む。本発明の方法は、改変細胞によって発現される組換えタンパク質の増強された安定な発現を促進するために、チャイニーズハムスター細胞ゲノム中の宿主細胞タンパク質を効率的に標的とする。
細胞発現系は、治療用途用のバイオ医薬製品を製造するための信頼性が高く効率的な供給源を提供することを狙いとする。このような系において真核細胞または原核細胞のいずれかによって産生された任意の組換えタンパク質の精製は、例えば、最終的な医薬品グレードの製品から除去する必要がある多量の宿主細胞タンパク質および核酸分子が原因で、常に難題である。
混入宿主細胞タンパク質を排除するための遺伝子編集ツールの使用が企図され、したがって、タンパク質のより効率的な製造加工のための操作された宿主細胞が提供される。
、すなわちSEQ ID NO:33のヌクレオチド1〜30(SEQ ID NO:44)を含む。別の態様において、PLBD2遺伝子は、オープンリーディングフレームの発現を妨害するように操作される。他の態様において、本発明は、(a)
(SEQ ID NO:44、すなわち(also)SEQ ID NO:33のヌクレオチド1〜30)を含む破壊されたPLBD2遺伝子、(b)表1のアミノ酸配列のいずれか1つをコードするヌクレオチドを含む破壊されたエステラーゼ遺伝子、または(c)破壊されたPLBD2遺伝子によって発現される表1のタンパク質断片;および関心対象の遺伝子を含む外来性核酸配列を含む、単離されたCHO細胞を提供する。
本発明の方法を説明する前に、本発明は、説明される特定の方法および実験条件に限定されず、したがって、方法および条件は変化し得ることを理解すべきである。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書において使用される専門用語は、特定の態様を説明することだけを目的とし、限定することを意図しないことも理解すべきである。
「外部から加えられる遺伝子」または「外部から加えられる核酸」という語句は、自然界で見出される細胞ゲノム内に存在しない任意のDNA配列または遺伝子を意味する。例えば、CHOゲノム内の「外部から加えられる遺伝子」は、他の任意の種に由来する遺伝子(例えばヒト遺伝子)、キメラ遺伝子(例えばヒト/マウス)、もしくは挿入される場である特定のCHO座位内に自然界では見出されないハムスター遺伝子(すなわち、ハムスターゲノム中の別の座位に由来するハムスター遺伝子)、または自然界では関心対象のCHO座位内に存在することが見出されていない他の任意の遺伝子であることができる。
本発明は、内在性の宿主細胞ホスホリパーゼタンパク質の発現を低下させるか、内在性の宿主細胞ホスホリパーゼタンパク質の酵素機能もしくは結合能を低下させるか、または内在性の宿主細胞ホスホリパーゼタンパク質が検出可能ではない、組換え宿主細胞およびその細胞発現系に、少なくともある程度基づいている。本発明者らは、PLBD2タンパク質の発現を妨害すると、そのような発現系においてバイオ医薬製品を最適かつ効率的に精製することが可能になることを発見した。本発明は、1)遺伝子編集ツールを利用して、ホスホリパーゼ発現を完全に失わせること(したがって、ホスホリパーゼ遺伝子の破壊が原因で、測定可能な完全長ホスホリパーゼは細胞中で発現されない);2)遺伝子編集ツールを利用して、酵素活性を消失もしくは低下させること(したがって、ホスホリパーゼタンパク質は発現されるが、遺伝子の破壊が原因で、非機能性になる);および3)遺伝子編集ツールを利用して、細胞によって産生される外来性組換えタンパク質に内在性の宿主細胞ホスホリパーゼタンパク質が結合する能力を消失もしくは低下させることなどのいくつかの方法で使用されてよい。エステラーゼ活性が、いくつかの抗体産生細胞のタンパク質画分において測定された。1種の特定のエステラーゼ、すなわちホスホリパーゼB様(PLBD2)が、これらのタンパク質画分中の混入物として測定された。ハムスター細胞(すなわちCHO)ゲノム中の遺伝子の標的破壊を可能にする遺伝子編集標的部位が、ハムスターPLBD2遺伝子において特定された。
出願人らは、ポリソルベート(ポリソルベート20およびポリソルベート80を含む)の不安定化に関連している酵素活性を発見した。この活性は、エステラーゼ、例えば、表1に挙げる配列より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドに関連していることが判明した。これらのペプチド配列のBLAST検索によって、推定上のホスホリパーゼB様2(PLBD2、PLBL2とも呼ばれる)との同一性が明らかになった。PLBD2は、ハムスター(SEQ ID NO:32)、マウス(SEQ ID NO:34)、ラット(SEQ ID NO:35)、ヒト(SEQ ID NO:36)、およびウシ(SEQ ID NO:37)において高度に保存されている。出願人らは、哺乳動物細胞株中で製造されるいくつかのクラスの関心対象のタンパク質と一緒に特定の工程下で同時に精製されるPLBD2が、ポリソルベート20および80の加水分解を担うエステラーゼ活性を有していることを発見した。出願人らは、PLBD2が一例である他のエステラーゼ種が、個々の関心対象のタンパク質および/または宿主細胞の遺伝的/後成的背景に応じて、ポリソルベートの不安定性の一因となり得ると想像している。複数の種間で同一性を有している、哺乳動物エステラーゼ、特にPLBD2の断片を、表1に例示する。
宿主細胞ゲノムの特定の座位(すなわち、標的宿主細胞タンパク質)を遺伝的に操作するための方法は、いくつかの方法で実現することができる。遺伝子編集技術を用いて、真核細胞中の核酸配列を改変した。この核酸配列は、このような細胞中に通常存在し、混入宿主細胞タンパク質を発現する内在性配列である。細胞子孫が、操作された細胞株と同一の遺伝子型および表現型特徴を確実に共有するようにするには、クローン増殖が必要である。いくつかの例において、天然の(native)細胞は、SEQ ID NO:33の変異体のような、宿主細胞タンパク質をコードする非機能性標的核酸配列または変異標的核酸配列を組み込むための相同組換え技術によって改変される。
原核細胞または真核細胞において発現させるのに適した任意の関心対象のタンパク質を、提供される操作された宿主細胞系において使用することができる。例えば、関心対象のタンパク質には、抗体もしくはその抗原結合断片、キメラ抗体もしくはその抗原結合断片、ScFvもしくはその断片、Fc融合タンパク質もしくはその断片、増殖因子もしくはその断片、サイトカインもしくはその断片、または細胞表面受容体の細胞外ドメインもしくはその断片が含まれるが、それらに限定されるわけではない。関心対象のタンパク質は、単一のサブユニットからなる単純なポリペプチド、または2つもしくはそれ以上のサブユニットを含む複雑な多サブユニットタンパク質であってよい。関心対象のタンパク質は、バイオ医薬製品、食品添加物もしくは保存剤、または精製および品質規格に従うことを条件とする任意のタンパク質製品であってよい。
本発明の方法で使用される宿主細胞は、例えば、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ヒト細胞、ラット細胞、およびマウス細胞を含む、真核宿主細胞である。好ましい態様において、本発明は、SEQ ID NO:33の破壊された核酸配列断片を含む細胞を提供する。
CHO細胞に由来する標的エステラーゼ遺伝子、すなわちホスホリパーゼB様2遺伝子の破壊を使用するために、キメラRNA(すなわちガイドRNA)とそのゲノム標的との間に少なくとも20ヌクレオチド(nt)の相同性を必要とするII型CRISPR/Cas系を使用した。CHOホスホリパーゼB様2(PLBD2)核酸(SEQ ID NO:33)内のエキソンを特異的に標的とするためのガイドRNA配列を設計した。これらは、(ゲノムにおけるオフターゲット作用を最小限にするために)独特とみなされる。表3に挙げるPLBD2の以下のゲノムセグメントを標的とするゲノム編集手順で使用するために、多数の小型ガイドRNA(sgRNA)を合成した。
EESYR座位への組換えを介したカセット交換(RMCE)を容易にするためのCreリコンビナーゼの存在下で、クローン1および野生型対照宿主細胞株を、mAb1の軽鎖および重鎖、完全ヒトIgGをコードするプラスミドでトランスフェクトした(2010年8月10日に発行された米国特許第7771997B2号)。トランスフェクトされた培養物を、400ug/mLヒグロマイシンを含む無血清培地中で11日間、選択した。RMCEを経た細胞をフローサイトメトリーによって単離した。PLBD2ノックアウトクローン1および野生型宿主細胞株から生じた、同等の組換え集団が観察された(データ不掲載)。mAb1を発現するクローン1由来の同質遺伝子細胞株をRS001と呼び、PLBD2野生型宿主に由来するmAb1発現細胞株をRS0WTと呼んだ。
PLBD2変異体の上清における推定上のエステラーゼ活性を検出するために、ポリソルベート20またはポリソルベート80の分解を測定した。CHO細胞から得た未精製のタンパク質上清、および連続的な精製段階に供される場合には各段階または一連の段階で採取された上清を、ポリソルベートの安定性について試験した。報告された未変化ポリソルベートのパーセントは、混入物であるエステラーゼの活性の量に反比例していた。CHO細胞から得た未精製のタンパク質上清、および連続的な精製段階に供される場合には各段階または一連の段階での上清を、ポリソルベート分解を測定するアッセイ法において試験した。報告された未変化ポリソルベートの相対的レベルは、混入物であるエステラーゼの活性のレベルに反比例している。
mAb1をRS001およびRS0WTから生産させ、PAのみ、またはPAおよびAEXクロマトグラフィーのいずれかを用いて、馴化培地から精製した。トリプシン消化質量分析法を用いて、RS001およびRS0WTに由来するPAで精製したmAB1のリパーゼ存在量を解析した。RS001およびRS0WTのmAb1のトリプシン消化物を、SEQ ID NO:32に由来するイオン断片化された特定の産物をモニターするように設定された三重四重極型質量分析計と連結された逆相液体クロマトグラフィーカラムに注入した。並行して、内在性PLBD2を含まないmAb1に様々な量の組換えPLBD2を添加することによって、一連のPLBD2標準物質を調製した。実験反応および対照反応のシグナルを用いて、RS001およびRS0WTに由来するmAb1中のPLBD2の存在量を定量した(図4)。PAのみを用いて精製した場合、クローン8によって産生されたmAb1の精製試料では、検出可能な量のPLBD2タンパク質は観察されなかった(データ不掲載)。
Claims (22)
- ホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質をコードするポリヌクレオチドのコード配列中に改変を含み、該改変が、改変を欠いた細胞におけるPLBD2タンパク質の発現レベルと比べてPLBD2タンパク質の発現レベルを低下させる、組換え宿主細胞。
- ホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質をコードするポリヌクレオチドのコード配列の対立遺伝子すべてが改変を含む、請求項1記載の宿主細胞。
- 検出可能なホスホリパーゼB様2タンパク質を発現しない、請求項1または2記載の宿主細胞。
- 改変が、PLBD2タンパク質をコードするポリヌクレオチドのコード配列のエキソン1内のヌクレオチドの挿入または欠失を含む、請求項1〜3のいずれか一項記載の宿主細胞。
- PLBD2タンパク質が、SEQ ID NO:32と少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項1〜4のいずれか一項記載の宿主細胞。
- PLBD2タンパク質が、SEQ ID NO:32、SEQ ID NO:34、SEQ ID NO:35、およびSEQ ID NO:36からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1〜4のいずれか一項記載の宿主細胞。
- 改変が、SEQ ID NO:47内のヌクレオチドの挿入または欠失を含む、請求項1〜6のいずれか一項記載の宿主細胞。
- 関心対象の外来性タンパク質をコードするポリヌクレオチドをさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項記載の宿主細胞。
- 関心対象の外来性タンパク質が、抗体重鎖、抗体軽鎖、抗原結合断片、抗原結合タンパク質、およびFc融合タンパク質からなる群より選択される、請求項8記載の宿主細胞。
- 検出可能なエステラーゼ活性を有していないプロテインA結合画分を産生する、請求項1〜9のいずれか一項記載の宿主細胞。
- (a)未改変細胞と比べて低下したレベルのエステラーゼを産生するように改変された宿主細胞から、組換えタンパク質および複数の宿主細胞タンパク質を含む試料を得て;
(b)該試料を少なくとも1回の精製段階に供して、少なくとも1種の宿主細胞タンパク質を除去し、
組換えタンパク質を作製する方法。 - 複数の宿主細胞タンパク質が、検出可能な量のホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質を含まない、請求項11記載の方法。
- 宿主細胞が、ホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質をコードするポリヌクレオチドのコード配列中に改変を含む、請求項11または12記載の方法。
- 精製段階が、プロテインAアフィニティー(PA)クロマトグラフィー、陽イオン交換(CEX)クロマトグラフィー、および陰イオン交換(AEX)クロマトグラフィーからなる群より選択される、請求項11〜13のいずれか一項記載の方法。
- 精製段階が疎水性相互作用クロマトグラフィーを含まない、請求項11〜14のいずれか一項記載の方法。
- (a)ホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質の発現を低下または消失させるために、宿主細胞を改変する段階、(b)関心対象のタンパク質をコードするポリヌクレオチドを該宿主細胞にトランスフェクトする段階、(c)該宿主細胞から該関心対象のタンパク質を含むタンパク質画分を抽出する段階、(c)該タンパク質画分を、プロテインAアフィニティー(PA)媒体、陽イオン交換(CEX)媒体、および陰イオン交換(AEX)媒体からなる群より選択されるクロマトグラフィー媒体と接触させる段階、(d)該関心対象のタンパク質を該媒体から回収する段階、ならびに(e)該関心対象のタンパク質を脂肪酸エステル、任意で緩衝液および熱安定剤と混合する段階を含む、タンパク質製剤中のエステラーゼ活性を低下させるための方法。
- ホスホリパーゼB様2(PLBD2)タンパク質の発現を低下または消失させるために、宿主細胞を改変する段階が、少なくとも1つのヌクレオチドを、該PLBD2タンパク質をコードするポリヌクレオチドのエキソン1内に挿入することまたはエキソン1内で欠失させることを含む、請求項16記載の方法。
- PLBD2タンパク質をコードするポリヌクレオチドが、SEQ ID NO:32と少なくとも80%同一である核酸配列を含む、請求項17記載の方法。
- 改変されたPLBD2遺伝子を含む、組換え宿主細胞。
- コード領域の破壊によってPLBD2遺伝子が改変されている、請求項19記載の組換え宿主細胞。
- PLBD2遺伝子改変が両アレル改変を含む、請求項18または19記載の組換え宿主細胞。
- PLBD2遺伝子改変が、PLBD2遺伝子の1個もしくは複数の塩基対、2個もしくはそれ以上の塩基対、3個もしくはそれ以上の塩基対、4個もしくはそれ以上の塩基対、5個もしくはそれ以上の塩基対、6個もしくはそれ以上の塩基対、7個もしくはそれ以上の塩基対、8個もしくはそれ以上の塩基対、9個もしくはそれ以上の塩基対、10個もしくはそれ以上の塩基対、11個もしくはそれ以上の塩基対、12個もしくはそれ以上の塩基対、13個もしくはそれ以上の塩基対、14個もしくはそれ以上の塩基対、15個もしくはそれ以上の塩基対、16個もしくはそれ以上の塩基対、17個もしくはそれ以上の塩基対、18個もしくはそれ以上の塩基対、19個もしくはそれ以上の塩基対、または20個もしくはそれ以上の塩基対の欠失を含む、請求項19〜21のいずれか一項記載の組換え宿主細胞。
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