JP2019083825A - Tagged antibodies - Google Patents

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Abstract

To provide techniques for enhancing Fab antibody forming efficiency and uses thereof.SOLUTION: An antibody H chain gene encoding a VH region and a CH1 region and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region are co-expressed to obtain a Fab antibody. Alternatively, an antibody H chain gene encoding a VH region and a CH1 region and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region are separately expressed and the expression products are mixed to obtain a Fab antibody. A first tag sequence encoding one peptide of a peptide pair forming a leucine zipper is added to the H chain gene and a second tag sequence encoding the other peptide of the leucine zipper peptide pair is added to the L chain gene.SELECTED DRAWING: None

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 methods of preparing antibodies. In particular, it relates to a method for preparing a tagged Fab antibody 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 shows high specificity. Taking advantage of this feature, monoclonal antibodies are used as clinical diagnostic and therapeutic agents. Also, the utility value of the monoclonal antibody is high also as a research tool (analysis, quantification, separation, purification, etc.). In recent years, techniques have been developed to reduce the antigenicity to humans by converting monoclonal antibodies into mouse-human chimeric antibodies and humanized antibodies. Along with this, development of monoclonal antibodies as medicaments has been developed. In fact, the spread of antibody drugs is remarkable, and it has begun to light up the medical field where drastic therapeutic and preventive drugs do not exist.

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 phage display method, yeast surface display method, ribosome display method, as methods for producing monoclonal antibody molecules and derivatives thereof such as Fab antibodies and scFv antibodies (single-chain antibodies) mRNA display methods and the like have 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 cost to find efficient synthesis conditions. Moreover, the method by E. coli or yeast has the problem that the efficiency of protein folding is poor and the efficiency of formation of active molecules is low. On the other hand, cell-free synthetic systems (cell-free protein synthesis systems) have been developed and used for antibody production. In fact, the research group of the present inventors has made it possible to efficiently and rapidly prepare Fab antibodies by using a cell-free protein synthesis system, which is one of the SICREX (Single Cell RT-PCR Linked in Vitro Expression) methods. It has been successfully developed (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

特許第4686682号公報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 one in which only the variable regions of H chain and L chain are linked by a short linker, and its molecular weight is about 30 kDa. The low molecular weight has many advantages, such as smooth transition from blood vessels to tissue, and low cost and high-volume production. However, scFv antibodies are susceptible to the order in which the H chain and L chain are joined and the influence of the linker sequence, and there are problems such as a decrease in affinity (Non-patent Document 2). Moreover, when it is made to express in E. coli, refolding is required and it may not show sufficient activity. In contrast, Fab antibodies are excellent in stability because of their structure, and can be prepared in a short time when freshly prepared from B cells (Non-patent Document 1). On the other hand, the efficiency of Fab formation varies depending on the type of antibody, and the desired activity may not be obtained. When preparing a Fab antibody in E. coli, the association between molecules may not be successful, and an antibody exhibiting activity may not be obtained.
The object of the present invention is to focus on the utility of Fab antibodies and to provide a technique for enhancing the efficiency of forming Fab antibodies (association of H chain and L chain), its application and the like.

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 the light of the above problems, the present inventors have conceived of utilizing a leucine zipper to assist in the formation of a Fab antibody, that is, the folding of the Fd portion of the H chain and the L chain. That is, considering the strategy of adding a pair of tag peptides forming leucine zipper to H chain (Hc) and L chain (Lc) to increase the heterodimer formation efficiency between Hc and Lc, its effectiveness is cell-free It was decided to investigate in a protein synthesis system and an expression system using E. coli. As a result of examination, it became clear that in any of the expression systems, the efficiency of formation of the active form Fab dramatically increases, and an effect beyond expectation can be obtained. The following inventions are mainly based on these achievements.
[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 After each expressing a gene and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region, mixing expression products.
Including
Among the pair of peptides constituting the leucine zipper, a first tag sequence encoding one of the peptides 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 method of Fab antibody.
[2] The first tag sequence described in [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 Preparation method.
[3] The preparation according to [1] or [2], wherein the leucine zipper exerts an avidity by electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids in addition to the 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) preparing 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 set of primers capable of amplifying the antibody H chain gene comprising the same third tag sequence at the 5 'end and encoding the VH region and the CH1 region, using the cDNA as a template To do;
(iv) PCR is performed using the above-mentioned cDNA as a template, using a primer set consisting of a plurality of primers containing the same fourth tag sequence at the 5 'end and capable of amplifying an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region. To do;
(v) performing PCR using the amplification product of step (iii) as a template, using a single primer containing the third tag sequence;
(vi) performing PCR using the amplification product of step (iv) as a template, using a single primer containing the fourth tag sequence;
(vii) adding the first tag sequence to the antibody heavy chain gene which is the amplification product of step (v);
(Viii) adding the second tag sequence to an antibody light chain gene which is an 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) preparing 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 nested PCR using the cDNA as a template;
(IV) amplifying the antibody L chain gene by nested PCR using the cDNA as a template.
[8] A tagged Fab antibody, wherein one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is attached to an H chain and the other is attached to an 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 exerts binding ability by electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids in addition to the hydrophobic bond between leucine and leucine. Fab antibody.
[11] Any one of [8] to [10], wherein the one peptide is attached to the H chain via a linker, and the other peptide is attached 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 comprises 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 used primers (cont.). 無細胞タンパク質合成系を構成する要素。Elements that make up a cell-free protein synthesis system. Fab-LZ(ロイシンジッパー)複合体の構成。Composition 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. In addition, a negative control (without template) in which cell-free protein synthesis was carried out without template DNA and a negative control without immobilized antigen on the plate (without antigen coating) were used for comparison. 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). In addition, a negative control (without template) in which cell-free protein synthesis was carried out without template DNA and a negative control without immobilized antigen on the plate (without antigen coating) were used for comparison. 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 the PCR product amplified under the condition of 1 cell per well as a template, and the binding activity was measured. In addition, a negative control (without template) in which cell-free protein synthesis was carried out without template DNA and a negative control without immobilized antigen on the plate (without antigen coating) were used for comparison. 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 used primers (cont.). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of used primers (cont.). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of used primers (cont.). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of used primers (cont.). 使用したプライマーの一覧(続き)。List of used primers (cont.). 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 single cells. SICREX was performed in the condition of 1 cell / well using peripheral blood of rabbits immunized with L. monocytegenes. The heavy chain and light chain genes from the same cell for which gene amplification was confirmed were used as templates in the cell-free protein synthesis system. Lanes 1 to 13 show gene amplification from a single cell recovered using a micromanipulator, and lane 14 shows gene amplification using a solution after B cell concentration diluted to 1 cell / well as a template And lane 15 was similarly diluted to 5 cells / well as a template for gene amplification. Lane 16 is 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。Example of base sequence encoding Fab-LZ complex. In the upper sequence (SEQ ID NO: 139), a sequence encoding IgG-type VH and CH1, a sequence encoding a linker, a sequence encoding LZA, and an HA tag in this order from the 5 'end toward the 3' end An array coding for is arranged. In the lower sequence (SEQ ID NO: 140), a sequence encoding IgG type VL and CL, a sequence encoding a linker, a sequence encoding LZB, and a FLAG tag in this order from the 5 'end toward the 3' end An array coding for 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 cell-free protein synthesis system. Fab-LZ complexes and Fabs expressed by the cell free protein synthesis system were analyzed by non-reducing SDS-PAGE. Note that "PC" is a Fab of mouse catalytic antibody 6D9 and a positive control, and "NC" is a sample not containing a template. Also, the arrow on the right side indicates the position of the band of Fab, 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 cell-free protein synthesis system. Fab-LZ complexes and Fabs expressed by the cell-free protein synthesis system were analyzed by reducing SDS-PAGE. Note that "PC" is a Fab of mouse catalytic antibody 6D9 and a positive control, and "NC" is a sample not containing a template. Further, the arrow on the right side 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 lysate was calculated as the activity per culture solution volume. V領域にLZを付加したときのELISAの結果。ELISA results when LZ was 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 of preparing a Fab antibody. The preparation method of the present invention comprises an antibody H chain gene encoding a VH region (heavy chain variable region) and a CH1 region (heavy chain constant region 1), a VL region (light chain variable region) and a CL region (light chain constant region) And b) expressing the 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 products are mixed after expression to associate the antibody H chain with the antibody L chain.

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 consisting of an H chain comprising a VH region and a CH1 region, and an L chain comprising 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, according to the convention. Similarly, the L chain constituting the Fab antibody may be referred to as Lc, and the gene encoding it may be referred to as the 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 with a leucine zipper attached (referred to as "tagged Fab" in the present invention) is prepared. By adding a leucine zipper, the binding force unique to leucine zipper assists in the association of Hc and Lc, and the efficiency of Fab formation 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。   The leucine zipper is a characteristic structure found as a motif of the secondary structure of a protein (Science. 1988 Jun 24; 240 (4860): 1759-64.). The structure of the leucine zipper has a basic skeleton in which leucine residues are aligned every 4 to 5 in an amino acid sequence that is likely to adopt an α-helix structure. By this skeleton, leucine residues are aligned approximately in a line in the axial direction of the α-helix, and hydrophobically bind to the alignment of leucine residues 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 characteristic motifs are used. Leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B have high affinity and form leucine zipper. The leucine zipper peptide A contains leucine every seven residues so that it can form a leucine zipper. The leucine zipper peptide B similarly contains leucine every seven residues. These leucines are arranged to correspond to leucine in leucine zipper peptide A (constituting a leucine zipper motif). The length of leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B is not particularly limited, but if it is too short, the desired effect, ie, the binding ability due to the leucine zipper structure can not be sufficiently exhibited, and if too long, steric hindrance etc cause Hc and Lc It may affect the association and antibody binding (antigen recognition). Thus, the lengths of leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B are, 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 they can form a leucine zipper structure.

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。
Although leucine zippers of various configurations can be used, preferably, in addition to the hydrophobic bond between leucine and leucine, a leucine zipper that exerts binding power by electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids is adopted Do. Such leucine zippers (referred to as "charged leucine zippers" for convenience of explanation) exhibit high binding strength. When charge retaining leucine zippers are used, leucine zipper peptide A and leucine zipper peptide B have the following structural features of (a) or (b):
(a) Leucine zipper peptide A contains positively charged amino acids (basic amino acids). The 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), but 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). When the number of charged amino acids in the leucine zipper peptide is increased, electrostatic interaction is enhanced, and the binding strength of leucine zipper can be expected to be improved. Thus, 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。
In 1993, O'shea et al. Designed peptides called ACID-p1 (LZA) and BASE-p2 (LZB) in which the GCN4 leucine zipper was modified (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 x 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 holding negative charge)
AQLEKELQALEKENAQLEWELQALEKELAQK (SEQ ID NO: 1)
Glutamic acid (E) is disposed at the fourth, sixth, eleventh, thirteenth, eighteenth, twentieth, twenty-fifth, and twenty-seventh positions for electrostatic interaction.
(2) LZB (leucine zipper peptide holding a positive charge)
AQLKKKLQALKKKNAQLKWKLQALKKKLAQK (SEQ ID NO: 2)
For electrostatic interaction, lysine (K) is disposed at the fourth, sixth, eleventh, thirteenth, eighteenth, twentieth, twenty-fifth, twenty-seventh, and twenty-seventh 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 is added, the Hc gene and Lc gene of characteristic structures are subjected to expression. That is, as an antibody gene used in the expression step, an Hc gene to which a base sequence (referred to as “first tag sequence”) encoding one (leucine zipper peptide A) of a pair of peptides constituting a leucine zipper is added And a Lc gene to which a base sequence encoding the other (leucine zipper peptide B) (referred to as "second tag sequence") is added. Such characteristic Hc gene and Lc gene are expressed to obtain a Fab antibody to which a leucine zipper is added.

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 at 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 construct a leucine zipper that assists in the formation of a correctly assembled Fab antibody. Add 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 at the 3 'end of the antibody gene. In this way, a Fab antibody is obtained in which a leucine zipper is attached to the C terminus, that is, the side of the constant region. The antibody exhibits specific binding depending on the variable region even when the leucine zipper is added, and can be used for various applications without removing the leucine zipper moiety. However, after removing the leucine zipper portion, it may be used for various uses.

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 at the 5 'end of the antibody gene, the obtained tagged Fab antibody has a leucine zipper added at the N-terminus, ie, the variable region side. Become. Thus, in normal use, the leucine zipper is removed beforehand. A protease can be used to remove the leucine zipper. For example, if a protease cleavage site is included in the linker described later, the leucine zipper is removed by prosthoding the tagged Fab antibody obtained by performing the preparation method of the present invention to obtain an untagged Fab antibody. Be Other than protease treatment, intein may be used to remove leucine zipper.

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 to which a leucine zipper is linked by a linker will be obtained. By using a linker, the Fab antibody portion and the tag portion (leucine zipper) are linked with appropriate flexibility, and improvement in the association efficiency of Hc and Lc and the formation efficiency of the leucine zipper structure can be expected. For example, a peptide linker is used as the linker. The peptide linker is a linker consisting of a peptide in which amino acids are linked in a linear manner. A representative example of the 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 repetition 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 one to several times. Glycine and serine, which are amino acids that constitute the GGS linker and the GS linker, are small in their own size, and a higher-order structure is less likely to be formed in the linker. Thus, it is less likely to interfere with 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 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, the SICLEX method is used to prepare the Hc gene and the Lc gene simply and in a short time, and to accelerate the series of operations. In a typical operation of the SICREX method (Biotechnol Prog. 2006 Jul-Aug; 22 (4): 979-88.), First, non-human animals (eg, mice) immunized against a specific antigen are used. B cells are isolated from spleen, peripheral blood of rats, rabbits) or human peripheral blood. Dilute the solution containing the isolated B cells so that the number of cells is 1 cell / well. Alternatively, B cells are isolated using a micromanipulator or the like. Next, reverse transcription PCR (RT-PCR) is used to synthesize cDNA from mRNA in B cells. Subsequently, the Hc gene and the Lc gene are separately amplified by two-step PCR. In the first step of the two-step PCR, a plurality of cDNA specific primers (first primer set) to which the same tag sequence is added at 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 to which the tag sequence identical to the tag sequence used for the first primer set is added at the 5 'end is used to specifically and efficiently amplify the amplification product of the first stage PCR. Amplify. The single primer used for the second step PCR is complementary to the 5 'end portion and the 3' end portion of the amplification product obtained by the first step PCR. Thus, specific amplification with a single primer is possible. Elements necessary for expression in a cell-free protein synthesis system (promoter, terminator, etc.) were linked to the Hc gene and Lc gene obtained by the above operation using overlap PCR, and then necessary reagents were added. In vitro synthesis (transcription and translation) in one container. The binding ability of the Fab antibody synthesized in this manner to the antigen can be confirmed by ELISA or the like. In addition, if necessary, perform sequence analysis on high binding ability. In addition, regarding the operation procedure, conditions, application and the like 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 preparing the Hc gene and the Lc gene to be used in the present invention by using the SICREX method, for example, the following steps (i) to (viii) will be performed.
(i) preparing an mRNA derived from a single B cell
(ii) 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 the VH region and the CH1 region, Performing PCR using the cDNA as a template
(iv) A primer set comprising a plurality of primers containing the same tag sequence (fourth tag sequence) at the 5 'end and capable of amplifying an antibody light chain gene (Lc gene) encoding a VL region and a CL region, Performing PCR using the cDNA as a template
(v) performing PCR using the amplification product of step (iii) as a template, using a single primer containing the third tag sequence;
(vi) performing PCR using the amplification product of step (iv) as a template, using a single primer containing the fourth tag sequence;
(vii) adding a first tag sequence (a sequence encoding leucine zipper peptide A) to the antibody H chain gene (Hc gene) which is the amplification product of step (v)
(viii) adding a second tag sequence (a 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。   Among the above steps, in particular steps (vii) and (viii) are characteristic of the present invention. The tag sequences in steps (vii) and (viii) can be added by overlap PCR, as in the addition of elements required for expression in a cell-free protein synthesis system in the above-described 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 using a cell-free protein synthesis system for co-expression of Hc gene and Lc gene, addition of elements necessary for expression in a cell-free protein synthesis system is also performed. 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 / the second tag sequence (ie, the elements necessary for expression in a cell-free protein synthesis system and the tag sequence are added together). The promoter is used as "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 a promoter, T7 promoter, T3 promoter, SP6 promoter or the like can be used. In addition, as a 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, the improvement technique of SICREX method of performing 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 ratio. (J. Biosci. Bioeng., Vol. 101, No. 3, 284-286, 2006). According to this report, in another aspect 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 instead 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; Performing PCR using the cDNA as a template, using a single primer containing the fifth tag sequence, which is 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; Performing a PCR using the cDNA as a template, using a single primer containing the sixth tag sequence, which is used at a higher concentration than the primer set

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 quantitative ratio of primer set to 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)), specifically amplifying antibody cDNA by the method of performing two-step PCR using the outer primer and the inner primer (nested PCR method) It is also good. In this case, for example, the following steps (I) to (IV) will be performed.
(I) preparing 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 nested PCR using the cDNA as a template;
(IV) amplifying the antibody L chain gene by nested PCR 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 T7 promoter and T7 terminator can be added by overlapping 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 in an expression system using a host cell or a cell-free protein synthesis system. In the former case, an expression vector holding expression of Hc gene and an expression vector holding expression of Lc gene are prepared, and the appropriate host is transformed with these expression vectors. Alternatively, the host is transformed with an expression vector capable of co-expressing Hc gene and Lc gene. Then, the obtained transformant is cultured under conditions in which the antibody gene from the expression vector can be expressed, and then a tagged Fab antibody which is a complex 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 case of an embodiment in which the step of mixing the expression products after expressing each of the Hc gene and the Lc gene, a suitable host is transformed with an expression vector which holds the Hc gene in an expressible manner, The appropriate host is transformed with an expression vector which holds the gene in an expressible manner. After culturing each of the obtained transformants, 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 fungal cells (eg, Aspergillus oryzae, Aspergillus niger), mammalian cells (eg, CHO cells, Sp2 / 0 cells, etc.) NS0 cells) etc. can be exemplified. Preferably, E. coli is employed as a host. E. coli is suitable for the efficient and large-scale preparation of target proteins (in this case, tagged Fab antibodies). The expression vector may be selected in consideration of the relationship with the host. Each operation and conditions such as transformation, culture, recovery and the like may be in accordance with a conventional method. 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 cell-free protein synthesis systems, cell extracts obtained by purifying cell lysates as necessary are generally used. Cell extracts generally contain ribosomes necessary for protein synthesis, various factors such as initiation factors, and various enzymes such as tRNA. At the time of protein synthesis, various amino acids, energy sources such as ATP and GTP, creatine phosphate and other substances necessary for protein synthesis are added to the cell extract. Of course, at the time of protein synthesis, separately prepared ribosomes, various factors, and / or various enzymes may be supplemented as necessary.

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 in which each molecule (factor) necessary for protein synthesis has been reconstructed has also been reported (Shimizu, Y. et al .: Nature Biotech., 19, 751-755, 2001). In this synthesis system, there are 3 types of initiation factors that constitute bacterial protein synthesis system, 3 types of elongation factors, 4 types of factors involved in termination, 20 types of aminoacyl-tRNA synthetases that bind each amino acid to tRNA, and Genes of 31 kinds of factors consisting of methionyl-tRNA formyltransferase are amplified from the E. coli genome, and these are used to reconstitute a protein synthesis system in vitro. In the present invention, such a reconstituted synthetic 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 of all, since there is no need to maintain live cells, the operability is good and the degree of freedom of the system is high. Therefore, it becomes possible to design a synthetic system with various modifications and modifications depending on the nature of the target protein. Second, cell-based synthesis is basically incapable of synthesizing proteins that are toxic to the cells used, but cell-free systems can produce such toxic proteins. Furthermore, high throughput can be easily achieved because many kinds of proteins can be synthesized simultaneously and rapidly. It also has the advantage of easy separation and purification of the protein to be produced, which favors high throughput. In addition, it also has the advantage of being able to synthesize non-naturally occurring proteins, such as by incorporating non-naturally occurring 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 SICREX method, and a tagged Fab antibody can be efficiently and rapidly prepared.

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。   Among the cell-free protein synthesis systems currently widely used are the following. That is, a system of E. coli S30 extract (prokaryotic system), a system of wheat embryo extract (eukaryotic system), and a system of rabbit reticulocyte lysate (eukaryotic system). These systems are also commercially available as kits and can be easily used.

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 a system for E. coli S30 extract has been the oldest, and attempts have been made to synthesize various proteins using this system. The E. coli 30S fraction is prepared through the steps of collecting E. coli, disrupting cells, and purifying. Preparation of E. coli 30S fraction and cell-free transcription-translation coupling reaction are described in 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 Ellman et al. (Ellman, J. et al .: Methods Enzymol., 202, 301-336 (1991)) can be used as a reference.

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 being able to efficiently synthesize high quality eukaryotic proteins and is often used in synthesizing eukaryotic proteins that are difficult to synthesize in the E. coli S30 extract system Be done. Recently, it has been reported that a highly efficient and stable synthetic system can be constructed by preparing an extract from embryos from which seed endosperm components have been washed out (Madin, K. et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564, 2000). After that, technology development such as mRNA non-translational sequences with high translation promoting ability, protein synthesis method for multi-item functional analysis using PCR, construction of dedicated high expression vector, etc. was performed (Sawasaki, T. et al .: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99: 14652-14657, 2002), applications to various fields are expected.

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 the wheat germ and separating the supernatant by gel filtration. The translation reaction can be referred to the method of Anderson et al. (Anderson, CW, et al .: Methods Enzymol., 101, 638-644 (1983)). An improved method is also reported, for example, the method of Kawarazaki et al. (Kawasaki, Y. et al .: Biotechnol. Prog., 16, 517-521 (2000)) or the method of Madin et al. (Madin, K. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 559-564 (2000), etc. can be referred to. In addition, with respect to the system of wheat germ extract, WO 00/68412 A1, WO 01/27260 A1, WO 2002/024939 A1, WO 2005/063979 A1, JP 6-7134 A, JP 2002 529531 A, JP 2005-355513, JP 2006-042601, JP 2007-097438, JP 2008-029203, and the like are referred to.

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. For rabbit reticulocyte lysate, rabbits are intravenously injected with phenylhydrazine for several days to obtain anemia, and blood is collected after a predetermined period of time (for example, on the eighth day), and the hemolyzed solution is then subjected to ultracentrifugation treatment etc. can get. The preparation of rabbit reticulocyte lysate can be carried out 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, and for example, extracts of bacteria other than E. coli and plants other than wheat, extracts derived from insects, extracts derived from animal cells It is also possible to use a liquid or a system constructed based on genomic information.

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 generated tagged Fab antibody can be recovered by a conventional method (centrifugation, filtration, affinity chromatography, etc.). If a tag sequence for recovery (for example, a histidine tag) is incorporated into the Hc gene and the Lc gene, it is possible to recover easily and simply using the tag sequence.

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 is obtained. Thus, the second aspect of the present invention provides a tagged Fab antibody to which a leucine zipper has been added. In the tagged Fab antibody of the present invention, one of the 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) Is attached to. The addition position, structure, and other characteristics of leucine zipper peptides A and B conform to the explanation in the first aspect. The corresponding description in the above 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 (tagged Fab antibody or Fab antibody from which the tag has been removed). For example, low molecular weight compounds, proteins (eg, enzymes), toxins, labeling substances and the like can be fused or conjugated to add functions or modify properties. Examples of labeling substances include fluorescent dyes such as fluorescein, rhodamine, Texas red, Oregon green, etc., enzymes such as horseradish peroxidase, microperoxidase, alkaline phosphatase, β-D-galactosidase, etc., chemiluminescent or chemiluminescent compounds such as luminol and acridine dye. And radioactive isotopes such as 3 H, 13 C, 32 P, 131 I, 125 I, and biotin. On the other hand, when the antibody of the present invention is produced as an antibody of 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 antibodies useful as research tools, diagnostic agents, or drugs. For example, the 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. In addition, it is also possible to prepare an antibody derived from a specific subject (for example, a patient suffering from a specific disease), and use the obtained antibody to perform a diagnosis (e.g. evaluation of a pathological condition or a therapeutic effect). It is possible. On the other hand, an antibody obtained by using the preparation method of the present invention can also be used as a therapeutic antibody. For example, an antibody prepared from immune cells of a person showing resistance to a specific infectious disease may be used as a therapeutic or prophylactic antibody for the infectious disease. In addition, it is preferable to use the antibody from which the tag was removed, when applying to a pharmaceutical.

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 of antibody expression using cell-free protein synthesis system Since cell-free protein synthesis system does not use living cells such as various microorganisms and animal cells, complicated operations such as gene transfer and culture are not required, and moreover, It has the advantage of being able to synthesize proteins in just a few hours. In the SICREX method, a Fab antibody is synthesized by cell-free protein synthesis using the obtained antibody gene as a template, and the synthesized Fab antibody is screened by ELISA (FIG. 1). However, there is room for improvement in the expression level of Fab antibody in a cell-free protein synthesis system, and the efficiency of Fab antibody is that the Fab formation efficiency formed by the disulfide bond between Hc and Lc may be low. It is an obstacle to screening. Therefore, LZA and LZB are added to the C-terminal of Hc and Lc constituting the Fab antibody, respectively, and Hc and Lc are paired (hereinafter referred to as "Fab-LZ complex") by the interaction of LZA and LZB, We aimed to improve the efficiency of Fab formation.

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 the efficacy 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 pIDTMSART-KAN carrying an anti-Aβ rabbit IgG Fab antibody gene: Ra_HcLc as a template, RaHc-pRSET-IFC-Fw and RaHc-linker-Rv, The Hc gene and Lc gene were amplified using RaLc-pRSET-IFC-Fw and RaLc-linker-Rv as primers, respectively (25 cycles at 94 ° C 15 seconds, 50 ° C 15 seconds, 68 ° C 30 seconds, Tks Gflex DNA Use polymerase). In addition, LZA gene was amplified using LZA-Fw and LZA-Rv using pLZA as a template (25 cycles of 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 LZB-Fw and LZB-Rv using pLZB as a template. The amplified Hc gene and LZA gene, Lc gene and LZB gene were linked by overlapping PCR using RaHc-pRSET-IFC-Fw and LZA-Rv, and RaLc-pRSET-IFC-Fw and LZB-Rv as primers, respectively. (25 cycles of 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 90 seconds, using Tks Gflex DNA polymerase). Inverse PCR was performed using pRSET-B as a template and pRSET-IFC-Fw and pRSET-IFC-Rv to obtain pRSET linearized vector. The ligated genes were respectively ligated to pRSET linearization vector using In-Fusion-Cloning kit (Clontech) to construct pRSET-Ra-Hc-LZA and pRSET-Ra-Lc-LZB. The constructed vector was transformed into E. coli DH5α strain by heat shock method. The DH5α strain was inoculated on a LB / chloramphenicol plate, colonies were collected, and the plasmid retained by the cells was extracted. Sequence analysis of the extracted plasmid was performed 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
50 μl / well of anti-FLAG-tag antibody (Funakoshi) diluted 2000-fold with PBS was aliquoted, incubated overnight at 4 ° C., and immobilized on Nunc immunoplate (Thermo scientific). After washing the plate once with PBS, 400 μl of 4% block ace solution (snow mark) was dispensed and blocking was performed for 45 minutes. Next, the plate is washed twice with PBST, and 50 μl each of rabbit Fab-LZ complex synthesized by cell-free protein synthesis using pRSET-Ra-Hc-LZA and pRSET-Ra-Lc-LZB template as primary antibodies The wells were added and allowed to react at 37 ° C. for 2 hours. After washing the plate three times with PBST, 100 μl each of a 2,000-fold diluted solution of anti-HA-biotin-labeled antibody (Cosmo Bio) as a secondary antibody was added to each well and allowed to react at room temperature for 2 hours. After washing three times with PBST, 100 μl of streptavidin-HRP (GE healthcare) diluted 2000-fold 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. After stopping the reaction by adding 50 μl of 2M H 2 SO 4 , 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 is synthesized under the same conditions as 1-1-2. The reaction solution is separated by non-reducing SDS-PAGE, and the separated protein is transferred to a nitrocellulose membrane (Advantec) as a Trans-blot SD cell ( It was transcribed using Bio-Rad). The transferred membrane was blocked overnight with 4% block ace solution (snow mark). After washing with PBST, the target protein was labeled with the anti-HA-tag antibody and Streptavidin-HRP used in 1-1-2., And detection was performed with ECL chromogenic 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 With the plasmid encoding the 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)。   Sequences necessary for transcription and translation reactions during cell-free protein synthesis, T7P fragment, T7T-LZA fragment (added to Hc gene), and T7T-LZB fragment (added to Lc gene) are added to the amplified antibody gene below. It added in the procedure shown. The T7P and T7T sequences were amplified by PCR using pRSET-LZA and pRSET-LZB as templates (at 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 30 seconds for 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 the primers pRSET-T7TF-OL-R and LZAFw, and pRSET-T7TF-OL-R and LZBFw, respectively. Subsequently, T7P fragment and T7T-LZA fragment or T7T-LZB fragment are added to the antibody gene by overlapping PCR (T7T-LZA fragment added to Hc gene and T7T-LZB fragment added to Lc gene), primer OL-F And OL-R (at 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 15 seconds for 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 BL21 Star (DE3) -derived S30 extract were used (FIG. 4). Also, ELISA was performed to evaluate the binding activity to the antigen. As the 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. Construction of template DNA for expression of anti-Listeria rabbit Fab-LZ complex T7P fragment, T7T-LZA fragment or T7T- in the same manner as in 1-1-4. The 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. Also, ELISA was performed to evaluate the binding activity to the antigen. As the antigen, Listeria (50 μg / ml) diluted with PBS was used. Moreover, Anti-rabbit IgG (H + L) -poly HRP conjugated (Cosmo Bio) was used as a 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. Result and consideration
2-1. Examination of the efficacy in antibody expression of LZA and LZB A part of mouse antibody Fab such as catalytic antibody 6D9 shows high Fab formation efficiency when it is synthesized by E. coli cell-free protein synthesis system, but not necessarily all The formation efficiency of mouse antibody Fab is not necessarily high. Also, no examples have been reported where active rabbit antibody Fab was expressed in a cell-free protein synthesis system. Therefore, by adding positively and negatively charged leucine zippers LZA and LZB to the C-terminal of Hc and Lc, respectively (FIG. 5), a heterodimer is formed by the interaction between LZA and LZB, and the Fab formation efficiency is increased. I hoped to be improved. In this section, the effect of LZA and LZB on the formation efficiency of rabbit Fab and the synthetic amount of rabbit and mouse active Fab was evaluated.

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 tag and FLAG tag were added to C-terminal of LZA and LZB, respectively, and formation of rabbit IgG Fab-LZ complex was evaluated using sandwich ELISA. When signals were compared with those in which HA tag and FLAG tag were added to Hc of rabbit IgG Fab and C terminus of Lc, respectively, the rabbit IgG Fab-LZ complex showed higher signal (FIG. 6). Thus, it was suggested that a rabbit IgG Fab-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 remarkably low Fab formation efficiency due to the low bonding efficiency of disulfide bond between Hc and Lc. Therefore, it was examined whether a disulfide bond between Hc and Lc was formed in the rabbit IgG Fab-LZ complex. First, a rabbit IgG Fab-LZ complex was synthesized by a cell-free protein synthesis system, and cell-free protein synthesis products were analyzed by non-reducing SDS-PAGE and Western blot (FIG. 7). In rabbit IgG Fab, no disulfide bond was detected between Hc and Lc, but in rabbit IgG Fab-LZ complex, disulfide bond between Hc and Lc was detected. This is because the formation of heterodimers of LZA and LZB keeps Hc and Lc positioned close to each other, thus making the environment in which the disulfide bond between Hc and Lc is more likely to be formed. 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. Evaluation of expression and activity of anti-O157 mouse Fab-LZ complex As described above, even in the mouse Fab synthesized using a cell-free protein synthesis system, the Fab formation efficiency is low, so 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 amount and activity were compared using SDS-PAGE and ELISA. Fab formation was observed in the No. 6 IgM Fab and No. 6 IgM Fab-LZ complex (FIG. 8). In addition, although the amount of expression of No. 6 Fab-LZ complex was lower than No. 6 Fab, ELISA showed a high signal (FIG. 9). From this, it is considered that expression as a Fab-LZ complex improved the efficiency of Fab formation and increased the synthesis amount of active Fab. On the other hand, with regard to No. 16 IgM, No. 16 IgG, and No. 23 IgM, neither Fab nor Fab-LZ complex retained binding activity to the antigen. Also, none of these showed Fab formation.

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 The rabbit Fab is also expressed as a Fab-LZ complex in the same manner as the mouse Fab, and it is examined whether the synthesis amount of active Fab is increased The The results of ELISA and SDS-PAGE are shown in FIG. 10 and FIG. 11, respectively. In SDS-PAGE analysis, almost no disulfide bond between Hc and Lc was observed in any of the Fab and Fab-LZ complexes, but in ELISA, Fab-LZ showed higher signal in all clones . From this result, it is considered that, by introducing LZ, the rabbit Fab could be heterodimerized regardless of the formation of the disulfide bond 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. Summary By expressing mouse Fab and rabbit Fab as a Fab-LZ complex, we succeeded in improving the efficiency of Fab formation and increasing the synthesis amount of active Fab.

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. Preparation of Rabbit Peripheral Blood-Derived Fab-LZ Complex The variation of the antigen determination site of the rabbit antibody is more abundant than in mice, and immunization and blood collection of rabbits are much easier than in humans and mice. In order to establish the SICREX method using rabbit peripheral blood, the following study was conducted. It should be noted that, by establishing a system targeting rabbit as a target animal, it becomes possible to obtain an antibody gene having high binding activity, and it is considered that experiments etc. 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
A dead cell of Listeria monocytogenes (hereinafter referred to as L. monocytogenes) was used as an antigen to immunize a rabbit (NZW). A total of 1.5 ml of complete adjuvant was added to 1 ml of a solution of L. monocytegenes (5 × 10 8 CFU) / PBS per animal and sonicated, and then the whole was injected by subcutaneous injection. Two weeks later, 1.5 ml of incomplete adjuvant was added to 1 ml of an antigen 5 × 10 8 CFU / PBS solution, and after sonication, the whole was subcutaneously injected. After another 10 days, 2.5 ml of a 5 × 10 8 CFU / PBS solution of antigen 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 which widely inhabits humans and animals, and is known as a causative agent causing listeriosis as a zoonotic disease. Listeriosis may progress to encephalomyelitis and sepsis in infants, the elderly, immunocompromised persons, and people with underlying diseases, and it has been reported that mortality is high. In addition, many cases of infection that use food as a route of infection have been reported, so they are regarded as important in food hygiene surveillance. Although inspection of L. monocytogenes from food is generally performed by a culture method, it takes one week for the inspection, and immunochromatographic kits etc. that can quickly confirm the presence or absence of L. monocytogenes simply by flowing the sample are available. It is beginning to be used. Therefore, since the demand for anti-L. Monocytogenes antibodies in the food industry is expected to increase in the future, it is possible to establish a method for producing anti-L. Monocytogenes antibodies with higher affinity at lower cost and faster. It will bring great benefits in ensuring food safety in 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 Blood was collected from an ear vein from an individual for whom an increase in antibody titer had been confirmed, in accordance with the handling regulations for animal experiments and the like at Nagoya University. The resulting 16 ml blood sample was divided into 4 ml aliquots and suspended by adding 2 ml PBS. After that, 4.5 ml of Pancoll (Funakoshi Co., Ltd.) was placed in a new sample tube, and a suspended blood sample was added thereon to load it. The sample tube was centrifuged (400 × g, 40 minutes, RT). The sample after centrifugation was separated into several layers, but the top layer was a plasma layer (serum layer) of blood, which was collected for antibody titer measurement and stored at 4 ° C. Then, 8 ml of a collection of B cells in the lower layer was collected in a new sample tube. Three volumes of PBS were added to the collected B cell solution, centrifuged at 400 g for 10 minutes, the supernatant was discarded, and resuspended in 1 ml PBS. This was used as a lymph cell 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 Nonspecific Binding Lymphocytes In order to remove lymphocytes that bind nonspecifically to magnetic beads, nonspecific binding lymphoid cells were removed using magnetic beads. In addition, the magnetic beads are NH beads Sepa-Max (registered trademark), which are magnetic beads to which a goat polyclonal antibody against E. coli O157 is bound. O157 (hereinafter, NH beads) (Cosmo Bio Inc.) or DynaBeads M-280 Streptavidin (hereinafter, SA beads) (Invitogen) in which streptavidin is bound to the surface of magnetic beads was used. 1-2. 1 ml of the prepared lymph cell solution and 5 μl of NH beads or SA beads were mixed and allowed to stand at room temperature for 2 minutes, and then set on a magnetic stand to collect the supernatant, which was used for 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. Enrichment of antibody-presenting B cells (IgM-presenting B cells) Enrichment of cells that present on the cell surface antibodies that specifically bind to an antigen was performed. After complexes of antigen and magnetic beads were formed, antigen-specific IgM-displaying B cells were isolated by collecting B cells bound to the antigen-bead complexes using a magnetic stand. SA beads were used for magnetic beads, and live cells of L. monocytogenes were used for 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。
Preparation of bacterial solution L. monocytogenes used as an antigen was shake-cultured for 15 hours each on Brain Heart Infusion (Bacto). The culture was centrifuged at 3,000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant, and PBS was added to wash. After repeating the same operation, 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). Antigen L. monocytogenes Biotinylation Antigen L. monocytogenes 50 μl (2.0 × 10 9 ) and 100 mM biotin 1 μl (final concentration 1 mM) are mixed, 50 mM MES buffer (pH = 5.0) is added and 100 μl is added. The mixture was stirred at room temperature for 15 minutes (about 7 to 8 revolutions per minute) using a rotary disc (Microtube rotator MTR-103 (As One Corporation)). Further, 3 mg of EDC was added and stirred at room temperature for 2 hours using a rotary disc. Then, it 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 disk. Washing with 200 μl of PBS solution was performed and suspended in 100 μl of PBS solution. The solution containing the complex of antigen and beads was set on a magnetic stand, allowed to stand on ice for 10 minutes, the supernatant was removed, and the beads were washed with 100 μl of PBS solution. The sample was again set on a magnetic stand, allowed to stand on ice for 5 minutes, the supernatant was removed, and suspended in 100 μl of PBS. Common staining was used to confirm that antigen-bead complexes were formed.

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 a solution containing the complex of antigen and beads obtained in 1-4 (c) and 100 μl of a solution containing B cells were mixed, and stirred at room temperature for 1 hour using a rotating disk. The sample was set on a magnetic stand, allowed to stand on ice for 10 minutes, the supernatant was removed, and washed with 200 μl of PBS solution. It was again set on a magnetic stand, 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 the cells was measured using a Bürker-Turk hemocytometer (Nippon Clinical Instruments Industry 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-displaying B cells were isolated one by one from the lymph cell solution obtained in 1-4 (d) under a microscope using a micromanipulator. Lymphocyte solution was diluted with PBS to 1.0 × 10 4 cells / ml, and 100 μl was added to a petri dish. Confirm bead-antigen-B cell complex with a microscope, isolate by aspirating cells using Pasteur filled with 2.5 μl of PBS at the tip, DEPC water (Invitrogen) and RNase OUT (Invitrogen) The tip of Pasteur was folded into a microtube contained to collect the cells.

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. Redesign of Primers In order to further streamline the SICREX method using rabbit peripheral blood, primers that associate with rabbit antibody genetic sequences were redesigned. These primers collect sequence data from the “Sequences of Proteins of Immunological Interest” (Kabat et al., 1991) and the database of IMGT, rearrange and compare all sequences using Multalin, and compare antibody sequences. We designed a primer that can be covered.

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. PCR was used Veriti TM (Applied Biosystem, USA) or C1000TM Thermal Cycler (Bio-Rad) . Preparation of cDNA was performed according to the protocol of the product using SUPERSCRIPT III First-Strand Synthesis System for RT-PCR (Invitrogen, USA) (90 minutes at 47 ° C., 15 minutes at 70 ° C., 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 separately amplify the H chain and L chain genes, 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 Leave at 4 ° C). Subsequently, 2 nd PCR was performed using Tks Gflex DNA polymerase (Takara Bio Inc.) using the 1 st PCR product as a template (after 1 minute at 94 ° C., 98 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68) 25 cycles in 30 seconds, 68 ° C for 7 minutes, left at 4 ° C). In addition, all the above-mentioned PCR operation was performed using a 96 well plate.

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, TA cloning was performed on the PCR product using pGEM-T easy vector and DNA Ligation Kit (Mighty Mix) (Takara Bio Inc.). Transform E. coli DH5α competent cells by the heat shock method, and apply 50 μl / ml of final concentration of ampicillin, 40 μl / ml of IPTG, 4% X-gal aseptically onto an LB plate, and keep at 37 ° C for 15 hours Cultured. The resulting white colonies were collected with a toothpick, suspended in 20 μl of NaOH and subjected to alkaline lysis, and PCR was performed using 1 μl of the suspension as a template (94 ° C. for 5 minutes, 94 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 20 seconds) , 72 ° C. for 1 minute and 30 seconds for 25 cycles, 72 ° C. for 7 minutes, leaving at 4 ° C.). The primers shown in FIG. 16 were used in this PCR. The solution after PCR was purified by Fast Gene gel / PCR extraction kit (Fast Gene). Among them, 1 μl was used as a template and sequencing reaction was performed according to the protocol attached to the kit, using Big Dye Terminator Ver.3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems). After the reaction, ethanol precipitation was performed to recover DNA. To the recovered DNA, 15 μl of Hi-Di Formamide (Applied Biosystems) was added, and sequence analysis was performed with ABI PRISM 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystems) at 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
To the antibody gene obtained in 1-7, T7P and T7T, which are sequences necessary for transcription and translation reaction in cell-free protein synthesis, were added in the following procedure. The T7P and T7T sequences were amplified by PCR using pRSET-B vector (Invitrogen) as a template (25 cycles of 94 ° C for 5 minutes, 96 ° C for 30 seconds, 55 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds, 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, a gene fragment containing a promoter and a terminator was amplified using In-F and In-R by overlapping PCR (after 1 minute at 94 ° C., 98 ° C. for 10 seconds, 50 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 45 seconds 25 cycles, 68 ° C for 7 minutes, left at 4 ° C). 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 molecule in cell-free protein synthesis system The 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. Using the overlap PCR product as a template, the cell-free protein synthesis reaction solution shown in FIG. 4 was added 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 to 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 aliquoted, and the antigen was fixed to the plate by incubating overnight at 4 ° C. After washing the plate once with PBS, 400 μl of 4% skimmed milk solution was dispensed for blocking for 45 minutes. Next, the plate was washed twice with PBST, and 50 μl each of antibody molecules prepared in 1-10 (solution obtained by diluting the cell-free reaction solution with PBS) were added to the wells and reacted at 37 ° C. for 2 hours. After washing the plate three times with PBST, 100 μl of a 2,000-fold diluted solution of the secondary antibody Anti-rabbit IgM + IgG (H + L) -poly HRP conjugate (Funakoshi Co., Ltd.) is added to wells and reacted for 2 hours at room temperature I did. 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. After stopping the reaction by adding 50 μl of 2 MH 2 SO 4 , 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. DNA construction for anti-L. Monocytogenes rabbit Fab-LZ complex expression
The DNA construction for expressing the antibody gene obtained in 1-7 as a Fab-LZ complex was carried out according to the following procedure (FIG. 18). The primer raV-Lc-1F was amplified with a primer that specifically binds to the C-terminus of the constant region of H chain and L chain (after 94 ° C. for 1 minute, 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 15 seconds, 68 ° C. for 30 seconds For 25 cycles, 68 ° C for 7 minutes, 4 ° C). The primers used for these PCRs are shown in FIG. After T7P and LZ-T7T are added by overlapping PCR in the same manner as described in 1-1-4. Using the amplified gene fragment as a template (T7T-LZA fragment in Hc gene, T7T-LZB in Lc gene) The fragment was added) and expressed by 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. Result and consideration
2-1. Examination of concentration of antibody-displayed B cells (IgM-displayed B cells) using magnetic beads
A complex of SA beads and L. monocytogenes and a magnetic stand were used to concentrate cells presenting antibody specific for the antigen. As a result, about 10,000 cells were obtained. In addition, when observed with a microscope, it was possible to observe that SA beads and B cells were bound via the antigen L. monocytogenes. Since this concentration selects for the complex of the antigen L. monocytogenes and magnetic beads, in principle, cells presenting an antibody that recognizes L. monocytogenes are specifically selected. In addition, since the operation for removing non-specifically binding B cells to magnetic beads was performed in advance, it was judged that cells presenting antibody specific to the antigen could be concentrated using this method. A total of 13 cells were isolated one by one using a micromanipulator while confirming the magnetic bead-antigen-B cell complex under a microscope while concentrating the concentrated B cell solution. One cell RT-PCR was performed using the isolated 13 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 single cell-derived antibody gene by RT-PCR and two-step PCR
Amplification of a single cell-derived antibody gene was attempted using the antigen-specific antibody-displayed B cells isolated in 1-5. The antibody gene was amplified by reverse transcription reaction and 2-step PCR using 13 cells isolated by a micromanipulator, and electrophoresis was performed (FIG. 20). As a result, in the L chain, a band was observed around 700 bp in 6 of 13 cells. From this, it was suggested that the designed primer could not completely cover the antibody gene sequence of the rabbit L chain in the case of the L chain. Therefore, it is considered necessary to further improve primer design, PCR conditions and the like for gene amplification of L chain. On the other hand, in the H chain, amplification of the antibody gene of IgM type was confirmed in about 700 bp in all cells. From this, it was suggested that the designed primers could cover antibody gene sequences of IgM type. In addition, it was possible to confirm gene amplification in 2 cells in all cells of the IgG type H chain. Although No. 16 was used as a negative control without cells as a template, antibody gene amplification in that well could not be confirmed. This suggests that the possibility of contamination is low. Sequence analysis of six pairs (IgM: No. 1, No. 6, No. 9, No. 12 and IgG No. 4, No. 9) whose amplification could be confirmed in H chain, L chain and both genes (experiment 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 six pairs (IgM: No. 1, No. 6, No. 9, No. 12 and IgG No. 4, No. 9) whose amplification could be confirmed in the H chain, L chain, and both genes. . The obtained base sequence was searched for a similar base sequence using a data bank of BLAST (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi), and as a result, No. 1, No. 6, No. .9 and No. 12 were confirmed to be IgM type antibody genes, and No. 4, No and 9 were confirmed to be IgG type antibody genes. At this time, cells used as templates for RT-PCR were considered to be antibody-displayed B cells, but IgG type antibody genes could also be amplified. As the reason, it is considered that the memory cell-derived antibody gene is amplified because the memory cell presenting the IgG type antibody is also present in the concentrated lymphoid cell solution.

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 of rabbit Fab using cell-free protein synthesis system and measurement of its activity
Of the antibody genes of H chain and L chain obtained by RT-PCR and two-step PCR carried out under the condition of 1 cell / well, wells No. 1 in which genes were amplified and sequenced in both H chain and L chain. Overlap PCR was performed using six pairs of No. 1, No. 4, No. 6, No. 9M, No. 9G, and No. 12 as a template to add promoter and terminator sequences necessary for a cell-free protein synthesis system. When ELISA was performed using the overlapping PCR product as a template to confirm the binding ability of Fab synthesized by the cell-free protein synthesis system to L. monocytogenes, no significant binding activity could be confirmed in any sample The It was thought that the low efficiency of Fab formation by the disulfide bond between the H chain and the L chain as this cause may affect the binding activity. Therefore, analysis of Fab expression by 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. Expression analysis of rabbit Fab by SDS-PAGE Overlap of antibody genes of obtained 6 pairs (wells 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 determine the presence or absence of Fab expression. Although expression of the antibody was confirmed in both the H chain and L chain, no formation of Fab was observed. As a factor of this result, the intramolecular and intermolecular H chain L chain disulfide bonds are complex in the positional relationship of cysteines, so the efficiency of Fab formation by disulfide bond in expression using a cell-free protein synthesis system Was considered low. Since the binding activity can be measured because the disulfide bond is not formed, the cell-free protein is a single chain antibody (scFv) in which the variable regions of H chain and L chain but not Fab are linked via a polylinker. It was expressed using a synthetic system, and it was decided 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, LZ) is known to have a function to form a protein dimer. By its function, it was hypothesized that the association of H chain and L chain by LZ would contribute to the formation efficiency of disulfide bond. The following experiments were conducted to examine its effectiveness. First, H chain and L of antibody genes of No. 9M and No. 9G in addition to wells No. 1 and No. 4 whose binding activity could be confirmed when expressed as single chain antibody (scFv) The sequences of promoter, terminator, and LZ necessary for the cell-free protein synthesis system were added to the strands using overlap PCR. When ELISA was performed to confirm the ability of Fab and Fab-LZ complexes synthesized by the cell-free protein synthesis system to bind to L. monocytogenes, all Fab-LZ complex samples bound approximately five times as much as Fab It was confirmed to have activity. In order to confirm whether this increase in binding activity was due to an increase in the efficiency of Fab formation due to LZ α-helix adhesion, expression of Fab-LZ complex was analyzed by SDS-PAGE using fluorescent lysine . A representative example (clone No. 4) of the nucleotide sequence encoding the Fab-LZ complex 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 complex by SDS-PAGE Express Fab-LZ complex in cell-free protein synthesis system, conduct SDS-PAGE with fluorescent lysine, and validate LZ It was investigated. As a result of non-reducing SDS-PAGE (FIG. 22) and reducing SDS-PAGE (FIG. 23), although both the H chain and the L chain could be confirmed to be expressed, the formation of Fab was not seen. From this, it was found that the association of H chain and L chain by LZ does not contribute to the increase in formation efficiency of disulfide bond. However, even if the formation of the disulfide bond is insufficient, if the H-chain and L-chain are adjacent due to the adhesion of α-helix between LZ, the binding activity is increased by forming the original conformation. It is thought that there is. From this, it was suggested that the fusion of LZ to the C-terminus of Fab contributes to the increase in the binding activity of Fab.

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 The use of a microscope and a micromanipulator has made it possible to isolate cell-by-cell from concentrated antibody-displayed B cells. In addition, by expressing it as a Fab-LZ complex, it was possible to confirm the binding activity that could not be measured with Fab.

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 by E. coli
In order to examine whether the interaction of LZA and LZB works effectively also in in vivo antibody preparation, Fab of mouse anti-E. Coli O157 antibody No. 6 (similar to the experiment of 1-1-4.) And Fab-LZ was expressed by E. coli Shuffle T7 express E. coli (New England Biorabs) for protein expression 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 The expression plasmid was constructed as follows. First, in the construction of a Fab expression vector, Fab regions of Hc and Lc of anti-O 157 antibody No. 6 are respectively primer 1F (TTAAGAAGGAGAttatacatATGGAGGTCCAGCTGCAACAGTC (SEQ ID NO: 125)) and 17R (TCCTTC ATTATTAGACGTAATCTGGAACATCGTATGGGTACATGGTACGCCTGGAATG) TAATAATCTAGAAGGAGATATCATATGGATGTTTTGATGACCCAAAC (SEQ ID NO: 127) and 18R (CATCGTCGTCCTTGTAGTCGGAACCGCCACACTCTTCTCTGTTGAAGCTC (SEQ ID NO: 128)) amplified (set at 30 seconds at 94 ° C., 30 seconds at 55 ° C., 25 cycles at 72 ° C. for 2 minutes, KOD plus) Similarly, pET22b vector (Novagen) was amplified with a set of primers pET22b-F (ccGACTACAGGACGACGATGACAAATAATAAGATCCGGCTGCTAACAAAAGC (SEQ ID NO: 129)) and pET22b-R (CATATGTATATCTCCTCTCTTAA (SEQ ID NO: 130)) (94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds) Second cycle at 72 ° C for 4 minutes, using KOD plus). These were treated with a restriction enzyme DpnI (Takara Bio), then purified using 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 LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin to obtain colonies having the desired 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, a set of primers 1F and 19R (AGCTGGGCGCTCCCACCACCGCCTGGAATGGGCACATGCAGATCTTTG (SEQ ID NO: 131)) and Fabs of anti-O157 antibody No. 6 Hc and Lc, respectively, and 2F and 20R (the same). 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 for amplifying LZA and LZB regions using pRSET-LZA and pRSET-LZB as a template, primer sets 15F (GGCGGTGGTGGGAGGCGCCCAGCTGAAAAGAG (SEQ ID NO: 133)) and 16R (TGATATCTCCTTCTAGATTATTAGCGTAATCTGGAACATCC (SEQ ID NO: 134)) and 8F (GGGGGTGGTGG ) And r9R (ATCGTCGTCCTTTGTAGTCGGAACCGCCCTCTTGGGCAGCCTTCTTCTC (SEQ ID NO: 136)) (94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 20 seconds for 25 cycles, using KOD plus)). Amplified Hc and LZA were ligated by overlapping PCR, and Lc and LZB were similarly ligated (94 cycles 30 seconds, 55 cycles 30 seconds, 72 cycles 1 minute for 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 desired 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 with the Fab expression vector (hereinafter, pET22b-m6 Fab) and Fab-LZ expression vector (hereinafter, pET22b-m6 Fab-LZ) obtained by the above method. In addition, what was similarly transduced in pET22b was used hereafter 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 of ampicillin, and shake culture was carried out at 37 ° C. overnight. Among them, 100 μL was inoculated into 20 mL of LBA medium, and shake culture was performed at 30 ° C. until OD 600 = 0.5. To this was aseptically added 1 M IPTG to a final concentration of 1 mM and ice-cooled, and then 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. Several tens of mg of 1.5 mL PBS and 0.1 mm diameter zirconia beads were added to the cells, transferred to a 2 mL tube, and the cells were disrupted by ice crusher (Tomy SEIKO Micro Smash, MS-100R) (5000 rpm, repeat 30 seconds 5 times). This was centrifuged at 13000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was used as a cell-disrupted 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 described in 1-1-5. Was followed. First, a suspension of E. coli O157 (GTC 03904, obtained from National BioResource Project) suspended in PBS in a Nunc polysoap 96 well plate so as to have an OD600 of 0.1 or 0.4% BSA (in PBS) 50 μL of the solution was added dropwise, and each was coated by standing overnight at 4 ° C. As a primary antibody, the above-described cell disruption soluble fraction was used, and as a secondary antibody, HRP-labeled anti-mouse Fab antibody (BETA90-100P) was used. In addition, 0.4% BSA was used as a blocking agent. In the detection reaction, 50 μL of BM Blue POD substrate soluble (Roche) was added, reacted at room temperature for 10 minutes, and then the reaction was stopped by adding 50 μL of 1 M sulfuric acid solution. The absorbance at 450 nm was measured by a plate reader (Tecan, M200). By this method, 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 exhibited a signal about 7.5 times higher than Fab when O157 was used as the antigen. From this, it was found that Fab-LZ was produced in an active state also in vivo, and showed a significantly higher signal as compared with Fab as in the case of preparation with a cell-free protein synthesis system. From the above, it was shown that the addition of LZ 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 comparative controls, those obtained by adding LZA and LZB to the variable regions (V regions) of Hc and Lc were recombinantly produced by E. coli in the same manner as described above, and evaluated by ELISA. First, the Hc and V regions were amplified with a set of primers 1F and 21R (CTGGGCGCTCCCCACCACCGCCGTAAAGCAACCAGTCCTCGTC (SEQ ID NO: 137)) and a set of 2F and 12R (GCTCCCACCACCGCCAGCATCAGCCCGTTTCAGCTCC (SEQ ID NO: 138)). This is ligated with the LZA and LZB fragments respectively by overlapping PCR in the same manner as when producing the Fab-LZ expression plasmid, and finally, the fragments of VH-LZA, VL-LZB and the linear pET22b by the Gibson Assembly system They were ligated (the constructed plasmid is hereinafter referred to as pET22b-m6V-LZ). Although the expression conditions and the ELISA conditions were the same as described above, PBS alone was also used as a negative control for the primary antibody, in addition to the soluble fraction of the pET22b transformant. In addition to HRP-labeled anti-mouse Fab antibody, an antibody against FLAG tag (HRP-labeled anti-FLAG tag antibody: GTX 77454, GeneTex) was used as a secondary antibody. A Flag tag sequence is added to the C-terminal side of Lc in all expression plasmids of m6 Fab, m6 Fab-LZ and m6 V-LZ.

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 results of the ELISA are shown in FIG. A is an HRP-labeled anti-mouse Fab antibody as a secondary antibody, and B is an HRP-labeled anti-FLAG tag antibody as a secondary antibody. The signal of m6Fab-LZ was found to be the highest when compared to the negative control, m6Fab, and m6V-LZ. m6V-LZ did not differ from the negative control and was considered to be nonfunctional as an antibody. From this, even when LZ is added to the V region, the effect of LZ may not be obtained, and the effectiveness of adding LZ to the end of the Fab is supported.

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, active Fab antibodies can be efficiently prepared. In particular, when a cell-free protein synthesis system is used as an expression system, the manipulation can be simplified and speeded up, and Fab antibodies can be prepared in a short time. The antibodies obtained by the preparation method of the present invention are expected to be used in various applications such as research tools, diagnostic agents, and medicines.

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 above-mentioned invention. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive of the claims without departing from the scope of the claims. The contents of articles, published patent publications, patent publications, etc. specified in the present 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 (10)

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おり、
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、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 After each expressing a gene and an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region, mixing expression products.
Including
Of the pair of peptides constituting the leucine zipper, a first tag sequence encoding one of the peptides is added to the antibody H chain gene, and a second tag sequence encoding the other is added to the antibody L chain gene ,
A method of preparing a Fab antibody, 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に記載の調製法。   The preparation method according to claim 1, wherein the leucine zipper exerts an avidity by electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids in addition to the 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又は2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. Preparation method described. 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1〜3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 3, 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1〜4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 4, wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (i) to (viii):
(i) preparing 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 set of primers capable of amplifying the antibody H chain gene comprising the same third tag sequence at the 5 'end and encoding the VH region and the CH1 region, using the cDNA as a template To do;
(iv) PCR is performed using the above-mentioned cDNA as a template, using a primer set consisting of a plurality of primers containing the same fourth tag sequence at the 5 'end and capable of amplifying an antibody L chain gene encoding a VL region and a CL region. To do;
(v) performing PCR using the amplification product of step (iii) as a template, using a single primer containing the third tag sequence;
(vi) performing PCR using the amplification product of step (iv) as a template, using a single primer containing the fourth tag sequence;
(vii) adding the first tag sequence to the antibody heavy chain gene which is the amplification product of step (v);
(viii) adding the second tag sequence to an antibody light chain gene which is an 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1〜4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 4, wherein the antibody H chain gene and the antibody L chain gene are prepared by the following steps (I) to (IV):
(I) preparing 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 nested PCR using the cDNA as a template;
(IV) amplifying the antibody L chain gene by nested PCR 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鎖のCH1領域のC末端に付加されており、他方がL鎖のCL領域のC末端に付加されている、タグ付Fab抗体。   A tagged Fab antibody, wherein one of a pair of peptides constituting a leucine zipper is attached to the C-terminus of the CH1 region of the H chain, and the other is attached to the C-terminus of the CL region 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7に記載のタグ付Fab抗体。   8. The tagged Fab antibody according to claim 7, wherein the leucine zipper exerts an avidity by electrostatic interaction between positively charged amino acids and negatively charged amino acids in addition to the 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7又は8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 7 or 8, wherein said one peptide is attached to said H chain via a linker and said other peptide is attached to said L chain via a linker. 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9に記載のタグ付Fab抗体。

10. The tagged Fab antibody of claim 9, wherein the linker comprises a protease cleavage site.

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WO2021025126A1 (en) 2019-08-07 2021-02-11 国立大学法人東京工業大学 Production of protein solid material

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