JP2019528794A - Fgf21応答性レポーター遺伝子細胞株 - Google Patents

Fgf21応答性レポーター遺伝子細胞株 Download PDF

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Abstract

本発明は、哺乳動物FGF21応答性レポーター細胞株、及びそれを使用して試験試料中のFGF21活性を検出し、任意に定量する方法に関する。本発明はさらに、本発明のレポーター細胞株を使用して試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、任意に定量する方法に関する。

Description

本発明は、哺乳動物FGF21応答性レポーター細胞株及びそれを使用して試験試料中のFGF21活性を検出し、任意に定量する方法に関する。本発明はさらに、本発明のレポーター細胞株を使用して試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、任意に定量する方法に関する。
ヒト線維芽細胞増殖因子21(FGF21)は、ヒトのFGF19及びFGF23を含む異型線維芽細胞増殖因子のファミリーのメンバーである。FGF21は脂肪細胞におけるグルコース取り込みを刺激し、またFGF21はHMGCS2(3−ヒドロキシ−3−メチルグルタリル−CoAシンターゼ)によって特異的に誘導されて、絶食時の炭水化物欠乏時に脂質由来のエネルギーを提供する。FGF21は、2型糖尿病に罹患した患者における血糖管理、並びに体重増加の管理を改善する可能性を有する(W.Y.及びLeung、2016;Kliwer及びMangelsdorf、2010;Fisherら)。
FGF21の類似体については現在、2型糖尿病に罹患した患者について臨床試験が行なわれており、FGF21及び関連する類似体の両方に応答する中和抗体の効力の定量化のための高感度で特異的なアッセイが必要とされている。FGF21は、チロシンキナーゼFGFR1c受容体及びベータ−Klotho、即ちFGF21シグナル伝達経路の最適な結合及び活性化に極めて重要である2つのグリコシダーゼドメインを有するシングルパス膜貫通タンパク質から構成されるヘテロ二量体細胞表面受容体を介してシグナル伝達する(Wang及びSun、2009年)。FGF21が、ベータ−Klotho共受容体の存在下でFGFR1c受容体に結合することにより、ras/raf MAPキナーゼシグナル伝達カスケードの活性化、ERK1/2の活性化並びにElk−1及びSRFのリン酸化及び活性化がもたらされる(Wangら、1997年)。ヒト血清中に存在する多数の他の増殖因子及びサイトカインもまた、同じシグナル伝達経路を利用するので、FGF21に対する高感度かつ特異的なアッセイの開発を困難にしている。
したがって、正常なヒト血清からの干渉を最小限に抑えながら、FGF21活性の検出のためのFGF21応答性レポーター遺伝子細胞株が必要とされている。
本発明は、上記の先行技術に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、哺乳動物FGF21応答性レポーター細胞株を提供することである。とくに、本発明の目的は、FGF21活性の存在に感受性を有し、FGF21と同じシグナル伝達経路を使用し、FGF21と同じシグナル伝達経路を使用するヒト血清中に存在する他の増殖因子からの干渉を受けない、哺乳動物FGF21応答レポーター細胞株を提供することである。
この問題を解決するため、本発明は、以下を含む哺乳動物細胞株を提供する:
(i)下流プロモーター配列に作動可能に結合する異種シス作用調節配列を含む第1の異種ポリヌクレオチドであって、前記プロモーターが第1のレポータータンパク質をコードするオープンリーディングフレームに作動可能に結合する、第1の異種ポリヌクレオチド;
(ii)キメラ転写因子をコードする第2の異種ポリヌクレオチドであって、前記キメラ転写因子が前記シス作用調節配列に結合可能である異種DNA結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインを含む、第2の異種ポリヌクレオチド;及び
(iii)チロシンキナーゼFGFR1c及びベータ−Klothoタンパク質を含む細胞表面結合ヘテロ二量体受容体タンパク質。
本発明の別の側面は、試験試料中のFGF21活性を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)試験試料を提供する工程、
(ii)前記試験試料を本発明に従う細胞株に接触させる工程、
(iii)前記細胞株における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
を含む、方法を提供する。
本発明の更なる側面は、試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)含有試験試料を提供する工程、
(ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が本発明に従う細胞株を含む、工程、
(iii)前記第1の細胞試料を前記試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
(iv)前記第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
(iv)前記第1の細胞試料の細胞における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定し、前記第2の細胞試料の細胞における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1及び第2の細胞試料中の前記レポーター活性の間の比を提供する工程であって、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
を含む、方法に関する。
したがって、本発明は、正常なヒト血清又はFGF21と同じシグナル伝達経路を使用するヒト血清中に存在する他の増殖因子からの干渉を最小限に抑えながら、FGF21活性を検出することができる細胞株、及び種々の状況でのその使用を提供する。その更なる結果として、本発明は、その全ての側面において、信頼性のある結果を提供するために、FGF21と同じシグナル伝達経路を使用する他の増殖因子(FGF21以外)を最小限化又は除去するためのいかなる試料操作も必要としない。
さらに、上記の正常な血清中に存在する天然Elk−1等の増殖因子の存在によって引き起こされるホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子活性の非特異的な増加を減少させる手段を提供することに加えて、本発明はさらに、表1に示すように、ヒトFGF−21の検出感度を高める。したがって、本発明に従ってトランスフェクトした細胞により、ヒトFGF−21の検出感度が高められる。
したがって、一態様では、本発明は、正常なヒト血清又はFGF21と同じシグナル伝達経路を使用するヒト血清中に存在する他の成長因子からの干渉を最小限に抑えながら、FGF21活性を検出することができる細胞を提供する。
別の態様では、本発明は、当技術分野で使用される他の細胞株と比較して、ヒトFGF−21の検出感度が高い細胞株を提供する。
なお更なる態様では、本発明は、正常なヒト血清又はFGF21と同じシグナル伝達経路を使用するヒト血清中に存在する他の成長因子からの干渉を最小限に抑えながら、FGF21活性を検出することができ、同時に、当技術分野で使用される他の細胞株と比較して、ヒトFGF21の検出感度の高い細胞株を提供する。
例えば、天然β−Klotho遺伝子でトランスフェクトしたHEK293細胞は、FGF21について約24ng/mlのEC50を示したが、コドン最適化β−Klotho遺伝子でトランスフェクトしたHEK293細胞は、FGF−21について約7.0ng/mlのEC50を示した。これは、コドン最適化β−Klotho遺伝子を含有する細胞の感受性が強められたことを反映している。さらに、天然β−Klotho遺伝子でトランスフェクトしたJurkat細胞は、FGF−21について172ng/mlのEC50を示した(表1)。
したがって、一側面では、本発明は、本発明に従ってトランスフェクトした細胞のEC50が、対応する1つ又は複数の天然遺伝子でトランスフェクトした細胞と比較して、少なくとも減少するように、より高い感度でFGF−21を検出することができる細胞に関する。遺伝子は、例えばβ−Klotho遺伝子であるが、それ以外に他の又は更なる遺伝子を含み得る。減少は、約2倍、例えば約3倍、例えば約4倍、例えば約5倍、例えば6倍、例えば7倍、例えば約8倍、例えば9倍、例えば10倍、例えば50倍、例えば約100倍、又は約1000倍であり得る。
図1は、キメラElk−1−Gal4転写因子の構造を示す。
図2は、FGF21応答性レポーター遺伝子細胞株:分子構築物を示す。
図3は、最適化合成ベータ−Klotho遺伝子(配列番号1)及び天然ベータ−Klotho遺伝子のアラインメントを示す。
図4は、漸増濃度のヒトFGF21で処理した最適化合成ベータ−Klotho遺伝子でトランスフェクトしたHEK293細胞の応答を示す。
図5は、最適化合成ベータ−Klotho遺伝子及び天然ベータ−Klotho遺伝子でそれぞれトランスフェクトしたJurkat細胞及びHEK293細胞の応答の比較を示す。
図6は、最適化合成ベータ−Klotho遺伝子及び天然ベータ−Klotho遺伝子(optimized synthetic native beta−Klotho gene)でトランスフェクトしたHEK293細胞の応答に対する正常なヒト血清の効果を示す。
図7は、本発明に記載したキメラgal4−Elk−1転写因子又は6倍縦列反復の標準天然Elk−1認識配列(配列番号8、図8)のいずれかの制御下で、ホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子でトランスフェクトしたHEK293細胞に対する正常血清の効果を示す。図7に示すように、10%正常血清を含有するDMEM培養培地でのHEK293細胞の処理によって、6倍縦列反復の標準Elk−1認識配列の制御下におけるホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子の活性は、DMEM培養培地単独での細胞と比較して、約32%増加した。対照的に、キメラgal4−Elk−1(Elk−)の制御下にてホタルルシフェラーゼレポーター遺伝子でトランスフェクトしたHEK293細胞については、DMEM培養培地単独での細胞と比較して、10%正常血清を含有するDMEMの存在下でのホタルルシフェラーゼの活性は9.5%増加したに過ぎなかった。
図8は、6倍縦列反復の標準天然Elk−1認識配列を示す。
表1は、凍結、解凍及び使用のフォーマット(freeze,thaw and use format)における最適化合成ベータKlotho遺伝子及び天然ベータKlotho遺伝子でトランスフェクトした細胞の応答の比較を示す。
発明の詳細な説明
本発明の態様の説明において、明確化のために特定の用語を使用する。しかしながら、本発明は、そのように選択した特定の用語に限定されることを意図するものではなく、各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様に作用する全ての技術的均等物を含むと理解される。
本発明者らは、レポーター細胞株、及びそれを使用して試験試料中のFGF21活性を検出/定量する方法を提供する。本発明者らはさらに、FGF21に対する抗体を検出/定量する方法を提供する。一方法には、FGF21活性を中和する抗体の能力を試験することが含まれる。
FGF21に特異的で、かつFGF21と同じシグナル伝達経路を使用するヒト血清中に存在する他の増殖因子からの干渉を受けないレポーター遺伝子アッセイを開発するために、本発明者らは、T細胞株Jurkat細胞(ATCC(登録商標)TIB−152)及び胎児腎臓細胞株HEK293細胞(ATCC(登録商標)CRL−1573)を含むヒト細胞を、哺乳動物細胞には存在しないDNA結合ドメイン、例えばGal4の結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインからなるキメラ転写因子により調節されるホタルルシフェラーゼ(FL)レポーター遺伝子構築物で同時トランスフェクトした。キメラ転写因子のみがレポーター遺伝子を調節する配列、例えばgal4の上流活性化配列(UAS)に結合するように、細胞を、キメラ転写因子をコードする発現因子で同時トランスフェクトした。天然内因性Elk−1は、野生型細胞におけるのと同一の様式で産生され、作用するが、専らキメラ転写因子によって調節されるFLレポーター遺伝子を調節するキメラプロモーターには結合することも、これを活性化することもない。さらに、細胞を、構成的プロモーターの制御下でウミシイタケ(Renilla)ルシフェラーゼをコードする遺伝子、並びにFGFR1c受容体鎖及びベータ−Klotho共受容体をコードする各発現ベクターで同時トランスフェクトした。得られたレポーター遺伝子細胞株をFGF21についての高感度かつ特異的なアッセイの確立の基礎として使用したところ、正常なヒト血清からの干渉を最小限に抑えて、Jurkat細胞及びHEK293細胞についてEC50がそれぞれ170及び24ng/mlであった。FGF21応答性細胞は、米国特許第9188580号に記載されている凍結、解凍及び使用のフォーマットで産生される。
本発明者らは、レポーター細胞をさらに改善する方法をさらに調べた。とくに、本発明者らは、正常なヒト血清からの干渉を最小限に抑えながら、FGF21活性の検出に対する感度を高める方法を調べた。
定義
ベクター
「ベクター」又は「ベクター構築物」という用語は、組換え遺伝物質を宿主細胞に移入するためのビヒクルとして使用されるDNA分子を指す。4つの主要な種類のベクターはプラスミド、バクテリオファージ及び他のウイルス、コスミド、並びに人工染色体である。ベクター自体は、一般的に、インサート(異種核酸配列、導入遺伝子)及びベクターの「骨格」として働くより大きな配列からなるDNA配列である。遺伝情報を宿主に移入するベクターの目的は、典型的には標的細胞においてインサートを単離、増殖、又は発現させることである。発現ベクター(発現構築物)と呼ばれるベクターは、標的細胞中での異種配列の発現に特異的に適合されており、一般的に、異種配列の発現を駆動するプロモーター配列を有する。本発明の態様で利用するベクターの選択は、ポリペプチド又はポリヌクレオチドをコードするベクターの具体的な用途に依存する。
作動可能に結合する
「作動可能に結合する」という用語は、遺伝子又はオープンリーディングフレーム等の機能単位の一部である各要素の結合を指す。したがって、プロモーターを、ポリペプチドをコードする核酸配列(オープンリーディングフレーム、ORF)に作動可能に結合することによって、2つの要素は機能単位の一部−遺伝子となる。核酸配列への発現制御配列(プロモーター)の結合により、プロモーターによって導かれる核酸配列の転写が可能になる。ポリペプチドをコードする2つの異種核酸配列を作動可能に結合させることによって、その配列は、機能単位の一部−異種核酸配列によってコードされる(encoding)アミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードするオープンリーディングフレームとなる。2つのアミノ酸配列を作動可能に結合させることにより、その配列は,同じ機能単位の一部−ポリペプチドとなる。2つの異種アミノ酸配列を作動可能に結合することにより、ハイブリッド(融合)ポリペプチドが生成される。
本発明の第1の側面は、以下を含む哺乳動物細胞株に関する:
(i)下流プロモーター配列に作動可能に結合する異種シス作用調節配列を含む第1の異種ポリヌクレオチドであって、前記プロモーターが第1のレポータータンパク質をコードするオープンリーディングフレームに作動可能に結合する、第1の異種ポリヌクレオチド;
(ii)キメラ転写因子をコードする第2の異種ポリヌクレオチドであって、前記キメラ転写因子が、前記シス作用調節配列に結合可能である異種DNA結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインを含む、第2の異種ポリヌクレオチド;及び
(iii)チロシンキナーゼFGFR1c及びベータ−Klothoタンパク質を含む細胞表面結合ヘテロ二量体受容体タンパク質。
本発明の哺乳動物細胞株(レポーター細胞株とも呼ばれる)は、試験試料中のFGF21活性の存在についてアッセイするのに有用である。レポーター細胞株はさらに、FGF21の類似体の活性及び効力を試験(スクリーニング又は確認等)するのに使用することができる。同様に、本発明の哺乳動物細胞株は、FGF21の活性を中和する抗体についてその能力(及び効力)を試験(スクリーニング又は確認等)するのに使用することができる。
哺乳動物細胞におけるレポーター遺伝子のバックグラウンド活性を最小限化するために、本発明者らは、好ましくは、DNA結合ドメイン及び同族シス作用調節配列を使用するが、それはレポーター系の宿主として使用される哺乳動物細胞の遺伝的バックグラウンドには存在しない。有用なDNA結合ドメイン/シス作用調節配列は、典型的には、酵母又は細菌等の、哺乳動物とは遠く離れた関係の生物に見られる。したがって、本発明の一態様では、異種DNA結合ドメイン及びその同族シス作用調節配列は酵母又は細菌起源(bacterial of origin)のものである。
異種DNA結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインを含み、かつ第1のレポータータンパク質をコードするレポーター遺伝子を導くプロモーターの上流の同族シス作用調節配列に結合するキメラ転写因子のリクルートメントにより、プロモーターの転写複合体の形成が刺激され、これにより第1のレポータータンパク質が発現される。レポーターの刺激による発現は、FGF21シグナル伝達経路によって媒介される。
好ましい態様では、シス作用調節配列は上流活性化配列(UAS)であり、前記異種DNA結合ドメインは前記上流活性化配列に結合可能であるDNA結合ドメインである。
さらにより好ましい態様では、シス作用性調節配列はガラクトース応答性上流活性化配列(UAS)であり、前記異種DNA結合ドメインはDNA結合ドメインガラクトース応答性転写因子GAL4(GAL4DB)である。
別の態様では、シス作用調節配列はLexAのDNA結合部位であり、前記異種DNA結合ドメインはリプレッサーLexAタンパク質のDNA結合ドメインである。
他の有用な系には、TetR/TetO系及びCumate/CuO系が含まれる。
本発明のレポーター細胞株を樹立化するための宿主として使用される細胞はベータ−Klothoタンパク質を内因的に発現し、該タンパク質はチロシンキナーゼFGFR1c及びベータ−Klothoタンパク質を含む細胞表面結合ヘテロ二量体受容体タンパク質の一部を形成することができる。
しかしながら、好ましい態様では、ベータKlothoタンパク質をコードし、それを発現するように適合された発現ベクターを、哺乳動物細胞に導入する。したがって、一態様では、細胞には、ベータ−Klothoタンパク質をコードする下流オープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターを含む異種ポリヌクレオチドが含まれ、そこから前記ベータ−Klothoタンパク質が発現する。異種ポリヌクレオチドは典型的に発現ベクターである。ベータ−Klothoタンパク質をコードする下流オープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターは、典型的には、細胞株においてベータ−Klothoタンパク質の構成的発現を提供するプロモーターである。細胞株においてベータKlothoタンパク質の発現を導くのに有用なプロモーターの例には、非限定的に、サイトメガロウイルス(CMV)初期エンハンサー/プロモーター、SV40プロモーター、UBCプロモーター、PGKプロモーター、ヒトβ−アクチン(hACTB)、ヒト伸長因子−1α(hEF−1α)、チミジンキナーゼ(TK)プロモーター及びサイトメガロウイルス初期エンハンサー/チキンβ−アクチン(CAG)プロモーターからなるリストから選択される構成的に活性なプロモーターが含まれる。
本発明者らは、天然ベータ−Klothoタンパク質を含む発現構築物と比較して、コード配列(ORF)が哺乳動物宿主細胞での発現について最適化された、ベータ−Klothoタンパク質をコードする発現構築物を導入することによって、レポーター系のEC50が有意に改善されることを見出した。
したがって、本発明の一態様では、ベータKlothoタンパク質をコードするオープンリーディングフレームは、前記細胞での発現についてコドン最適化された。特定の態様では、オープンリーディングフレームは、配列番号1に記載の配列、又は配列番号1に対して少なくとも75%の配列同一性を有する配列、例えば配列番号1に対して79%の配列同一性、例えば配列番号1に対して85%の配列同一性、例えば配列番号1に対して90%の配列同一性、例えば配列番号1に対して95%の配列同一性、例えば配列番号1に対して97%の配列同一性、例えば配列番号1に対して98%の配列同一性、例えば配列番号1に対して99%の配列同一性を有する配列を含むか又はそれからなる。
好ましい態様では、哺乳動物細胞は、ベータ−Klothoタンパク質をコードする下流オープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターを含む異種ポリヌクレオチドを含み、そこから前記ベータ−Klothoタンパク質が発現するが、ここで前記オープンリーディングフレームの配列は、配列番号1に記載の配列を含むか又はそれからなる。
レポーター系では、用途に適した任意のレポーター遺伝子を使用することができる。通常、該系には、試験ラボでの樹立化が容易で、感受性が強いレポーターを使用する。典型的には、レポーター遺伝子は、レポータータンパク質をコードし、これは酵素又は蛍光タンパク質である。
一態様では、レポーター遺伝子(第1のレポーター遺伝子)は酵素をコードする。好ましい態様では、レポーター(第1のレポーター)は、ホタルルシフェラーゼ又はウミシイタケルシフェラーゼ等のルシフェラーゼである。
別の態様では、レポーター遺伝子(第1のレポーター遺伝子)は蛍光タンパク質をコードし、第1のレポータータンパク質は蛍光タンパク質である。有用な蛍光タンパク質には、緑色蛍光タンパク質(GFP)及び関連蛍光タンパク質、例えば増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)、青色蛍光タンパク質(BFP)及び異なる励起/発光スペクトルを示すそれらのバリアントが含まれる。
本発明者らは、本発明のレポーター細胞株(哺乳動物細胞)に第2のレポーター遺伝子を導入するのが有用であることを見出した。第2のレポーター遺伝子は、典型的には、第2のレポータータンパク質をコードするオープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターを含むポリヌクレオチドの形態で導入される。第2のレポーターの発現を導くプロモーターは、典型的には、本発明のレポーター細胞株を樹立化するのに使用される哺乳動物宿主細胞において構成的に活性である。有用な構成的に活性なプロモーターには、非限定的に、サイトメガロウイルス(CMV)初期エンハンサー/プロモーター、SV40プロモーター、UBCプロモーター、PGKプロモーター、ヒトβアクチン(hACTB)、ヒト伸長因子−1α(hEF−1α)、チミジンキナーゼ(TK)プロモーター及びサイトメガロウイルス初期エンハンサー/チキンβ−アクチン(CAG)プロモーターが含まれる。
哺乳動物細胞における第2のレポータータンパク質の導入により、試料間変動が減少する。第2のレポータータンパク質の適用により、細胞の欠失(loss)又は播種された細胞数の変動による細胞密度の試料間変動を補償するための手段がもたらされる。
任意のルシフェラーゼの構成的発現を使用する利点は、結果がレポーター遺伝子細胞の欠失によって影響されず、また結果が血清マトリックス効果によって影響されず、そして一定の容易に検出可能なレベルのルシフェラーゼ活性が得られることである。これら全ては、他の(第2の)ルシフェラーゼの構成的発現の測定の使用によって得られる正規化により補償することができる。このような正規化を使用しない単一のレポーター遺伝子手順の使用では、これらの利点のいずれも得ることができない。
第1及び第2のレポータータンパク質が存在する場合、レポーターは典型的には同じ検出手段を使用するように選択される。例えば、第1のレポーターが増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)等の蛍光タンパク質である場合、第2のレポータータンパク質は典型的にはこのクラスの別の種の蛍光タンパク質であり、異なる励起/発光スペクトルを示す。
好ましい態様では、第1のレポータータンパク質がルシフェラーゼであり、第2のレポーター(構成的に発現される)もルシフェラーゼであるが、但し各ルシフェラーゼは同一ではない。この場合、両方のルシフェラーゼの活性は容易に検出可能であり、アッセイプレートの同じウェル中で連続的に読み取ることができる。例えば、レポーター遺伝子構築物がホタルルシフェラーゼ(第1のレポータータンパク質)を産生する場合、構成的に産生されるのは第2のルシフェラーゼ(第2のレポータータンパク質)、例えばウミシイタケルシフェラーゼであり得る。第2のルシフェラーゼの活性に対して正規化された第1のルシフェラーゼの活性は、US2011/0189658に記載されている。アッセイを行う場合、第1のレポーター遺伝子ルシフェラーゼを測定した後で、次に試薬を加えてその特定のルシフェラーゼをクエンチし、これにより、次の読み取りで構成的構築物からのルシフェラーゼのみを読み取り、次にこれを正規化の目的のために使用する。これを実施例1でより詳細に説明する。
任意のルシフェラーゼの構成的発現を使用する利点は、結果がレポーター遺伝子細胞の欠失によって影響されず、また結果が血清マトリックス効果によって影響されず、そして一定の容易に検出可能なレベルのルシフェラーゼ活性が得られることである。これら全ては、他の(第2の)ルシフェラーゼの構成的発現の測定の使用によって得られる正規化により補償することができる。このような正規化を使用しない単一のレポーター遺伝子手順の使用では、これらの利点のいずれも得ることができない。
樹立化のための宿主として使用する細胞株は、無傷の(intact)FGF21シグナル伝達経路を含む任意の哺乳動物細胞株であり得、したがって、ベータ−Klotho共受容体の存在下でのFGF21のFGFR1c受容体への結合により、ras/raf MAPキナーゼシグナル伝達カスケードの活性化、ERK1/2の活性化並びにElk−1及びSRFのリン酸化及び活性化がもたらされる。あるいは、受容体が存在せず、シグナル伝達経路が根本的に欠如している場合、例えばベータ−Klotho共受容体の異種発現によって、シグナル伝達経路を回復することが可能でなければならない。好ましくは、本発明の哺乳動物細胞は、FGF21シグナル伝達経路が無傷である場合の哺乳動物宿主細胞に基づく。
本発明の一態様では、細胞株は、HEK293、Jurkat、K652及びU937からなる群から選択される。好ましい態様では、細胞株はHEK293である。
本発明は、正常なヒト血清からの干渉を最小限に抑えながら、感度を向上させるために、FGF21応答性細胞について先に適用した米国特許第9188580号に記載されている凍結、解凍及び使用のフォーマットを実質的に改善する。本明細書で実施例1に開示したように、改善された感度自体は、EC50における実質的な改善、並びにEC50及びLLOQ(より低い定量下限値)における実質的な改善おいて現れる。
これらの特徴は、本発明によって得られるが、本発明では、HEK293細胞を、先に使用したのと同じレポーター遺伝子構築物、キメラElk−1転写因子、及びFGFR1c受容体鎖、しかし天然の遺伝子に対して79%の相同性を有する最適化合成ベータ−Klotho遺伝子、並びに構成的プロモーターの制御下でのウミシイタケルシフェラーゼをコードする遺伝子で同時トランスフェクトした。合成ベータKlotho遺伝子は、翻訳を最適化ために統計的に最も頻繁に利用されるコドンを使用し、それによってベータKlotho共受容体がFGF21のその受容体への結合及びシグナル伝達経路の活性化を促進する効率を高めるように設計された。得られた細胞株は、同じクローニング方法を使用するが、天然ベータ−Klotho遺伝子を利用して先に樹立化したFGF21応答性Jurkat又はHEK293細胞株よりも著しく感受性が強い。
本明細書中で考察されるように、本発明の哺乳動物細胞株は、試験試料中のFGF21活性の存在をアッセイするのに有用である。別の側面では、本発明のレポーター細胞株は、FGF21の類似体の活性及び効力を試験(例えばスクリーニング又は確認等)するのに使用される。同様に、本発明のレポーター細胞株は、FGF21の活性を中和する能力(及び効力)について抗体を試験(スクリーニング又は確認等)するのに使用することができる。
したがって、本発明の一側面は、試験試料中のFGF21活性を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)試験試料を提供する工程、
(ii)前記試験試料を特許請求の範囲の先行する請求項(the preceding claims)のいずれか一項に記載の細胞株に接触させる工程、
(iii)前記細胞株における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
を含む、方法を提供する。
前記方法は、FGF21活性又はFGF21の類似体の活性/効力を検出/定量するのに使用することができる。
好ましい態様では、前記方法は、第2のレポータータンパク質を、例えば試料間の変動を補償する手段として使用する。
したがって、一態様では、細胞株は第2のレポータータンパク質を発現し、前記方法は、
(iv)前記細胞株における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1のレポータータンパク質及び第2のレポータータンパク質の活性の間の比を提供する工程、
をさらに含む。
更なる側面は、試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)含有(comprising)試験試料を提供する工程、
(ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が特許請求の範囲の先行する請求項のいずれか一項に記載の細胞株を含む、工程、
(iii)第1の細胞試料を試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
(iv)第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
(iv)第1の細胞試料の細胞における第1のレポータータンパク質の活性を測定し、そして第2の細胞試料の細胞における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1及び第2の細胞試料におけるレポーター活性の間の比を提供する工程であって、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
を含む、方法に関する。
好ましい態様では、前記方法は、第2のレポータータンパク質を、例えば試料間の変動を補償する手段として使用する。
したがって、一態様では、試験試料中に存在するFGF21に対する抗体を検出し、任意に定量する方法は、
(i)含有試験試料を提供する工程、
(ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が特許請求の範囲の先行する請求項のいずれか一項に記載の細胞株を含み、前記細胞株が第2のレポータータンパク質を発現する、工程、
(iii)第1の細胞試料を、試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
(iv)第2の細胞試料を、FGF21に接触させる工程、
(iv)第1の細胞試料の細胞における第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定し、そして第2の細胞試料の細胞における第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1の細胞試料における第1及び第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第1の比を提供し、第2の細胞試料における第1及び第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第2の比を提供する工程、
(vi)工程(v)の第1の比及び第2の比の間の第3の比を提供する工程であって、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
を含む。
本発明の態様を説明する場合、全ての可能な態様の組み合わせ及び変さらについては、明確に説明はしていない。それにもかかわらず、特定の手段が互いに異なる従属項に列記されているか又は異なる態様に記載されているという単なる事実によっては、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことは示されない。本発明は、記載された態様の全ての可能な組み合わせ及び変更を想定している。
本明細書における「含む(comprising)」、「含む(comprise)」、及び「含む(comprises)」という用語は、あらゆる場合において、それぞれ「からなる(consisting of)」、「からなる(consist of)」、及び「からなる(consist(s) of)」という用語で任意に置換可能であることを意図している。本発明は、以下の実施例を参照することによってより完全に理解されるであろう。しかしながら、それらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。全ての引用文献は参照により本明細書に援用される。
以下の非限定的な事項によって、以下に本発明を説明する。
項目1. 以下を含む哺乳動物細胞株:
(i)下流プロモーター配列に作動可能に結合する異種シス作用調節配列を含む第1の異種ポリヌクレオチドであって、前記プロモーターが第1のレポータータンパク質をコードするオープンリーディングフレームに作動可能に結合する、第1の異種ポリヌクレオチド;
(ii)キメラ転写因子をコードする第2の異種ポリヌクレオチドであって、前記キメラ転写因子が前記シス作用調節配列に結合可能である異種DNA結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインを含む、第2の異種ポリヌクレオチド;及び
(iii)チロシンキナーゼFGFR1c及びベータ−Klothoタンパク質を含む細胞表面結合ヘテロ二量体受容体タンパク質。
項目2. 前記異種DNA結合ドメイン及びその同族シス作用調節配列が、酵母又は細菌起源である、項目(claim)1に記載の哺乳動物細胞。
項目3. 前記シス作用調節配列が上流活性化配列(UAS)であり、前記異種DNA結合ドメインが前記上流活性化配列に結合可能であるDNA結合ドメインである、項目1又は2に記載の哺乳動物細胞。
項目4. 前記シス作用調節配列がガラクトース応答性上流活性化配列(UAS)であり、前記異種DNA結合ドメインがDNA結合ドメインガラクトース応答性転写因子GAL4(GAL4DB)である、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目5. 前記シス作用調節配列がLexAのDNA結合部位であり、前記異種DNA結合ドメインがリプレッサーLexAタンパク質のDNA結合ドメインである、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目6. 前記細胞が、ベータ−Klothoタンパク質をコードする下流オープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターを含む異種ポリヌクレオチドを含み、それから前記ベータ−Klothoタンパク質が発現する、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目7. ベータKlothoタンパク質をコードする前記オープンリーディングフレームが、前記細胞における発現についてコドン最適化されている、項目6に記載の哺乳動物細胞。
項目8. 前記オープンリーディングフレームが、配列番号1に記載の配列、又は配列番号1に対して少なくとも75%の配列同一性、例えば配列番号1に対して79%の配列同一性、例えば配列番号1に対して85%の配列同一性、例えば配列番号1に対して90%の配列同一性、例えば配列番号1に対して95%の配列同一性、例えば97配列番号1に対して98%の配列同一性、例えば配列番号1に対して99%の配列同一性を有する配列を含むか又はそれからなる、項目6又は7のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目9. 前記第1のレポータータンパク質がルシフェラーゼ等の酵素である、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目10. 前記第1のレポータータンパク質が蛍光タンパク質である、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目11. 前記細胞が第2のレポータータンパク質をさらに発現する、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目12. 前記第2のレポータータンパク質が構成的プロモーターから発現される、先行する項目のいずれか一つに記載の哺乳動物細胞。
項目13. 前記細胞株が、HEK293、Jurkat、K652及びU937からなる群から選択される、先行する項目のいずれか一つに記載の細胞株。
項目14. 試験試料中のFGF21活性を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)試験試料を提供する工程、
(ii)前記試験試料を、先行する項目のいずれか一つに記載の細胞株に接触させる工程、
(iii)前記細胞株における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
を含む、方法。
項目15. 前記細胞株が第2のレポータータンパク質を発現し、前記方法が、
(iv)前記細胞株における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1のレポータータンパク質及び第2のレポータータンパク質の活性の間の比を提供する工程、
をさらに含む、項目14に記載の方法。
項目16. 試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)含有試験試料を提供する工程、
(ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が、先行する項目のいずれか一つに記載の細胞株を含む、工程、
(iii)第1の細胞試料を、試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
(iv)第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
(iv)第1の細胞試料の細胞における第1のレポータータンパク質の活性を測定し、そして第2の細胞試料の細胞における第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1及び第2の細胞試料におけるレポーター活性の間の比を提供し、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
を含む、方法。
項目17. 試験試料中に存在するFGF21に対する抗体を検出し、任意に定量する方法であって、前記方法が、
(i)含有試験試料を提供する工程、
(ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が先行する項目のいずれか一つに記載の細胞株を含み、前記細胞株が第2のレポータータンパク質を発現する、工程、
(iii)第1の細胞試料を、試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
(iv)第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
(iv)第1の細胞試料の細胞における第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定し、そして第2の細胞試料の細胞における第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
(v)第1の細胞試料における第1と第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第1の比を提供し、第2の細胞試料における第1と第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第2の比を提供する工程、
(vi)工程(v)の第1の比及び第2の比の間の第3の比を提供し、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる工程、
を含む、方法。
配列番号2から8に記載の配列は、本発明の哺乳動物細胞株の調製に有用な種々のポリヌクレオチドに関する。
例1
ヒト胎児腎臓細胞株HEK293(ATCC(登録商標)CRL−1573)を、FuGENE HDトランスフェクション試薬(Promegaカタログ番号E2311)を使用して、図1に示すように、Gal4 DNA結合ドメイン(nt1からnt390)に融合したElk−1のトランス活性化ドメイン(nt919からnt1275)からなるキメラ転写因子によって調節されるホタルルシフェラーゼ(FL)レポーター遺伝子構築物を用いて連続的に同時トランスフェクトした。Gal4 DNA結合ドメインは哺乳動物細胞には存在しないので、キメラ転写因子のみが、FLレポーター遺伝子の転写を調節するgal4の上流活性化配列(UAS)に結合する。細胞をさらに、FGF21誘導性FL活性を正規化するのに使用される構成的プロモーターの制御下で、ウミシイタケルシフェラーゼをコードする遺伝子、並びに最適化合成ベータ−Klotho遺伝子及びFGFR1c受容体鎖で同時トランスフェクトした(図2)。最適化合成ベータ−Klotho遺伝子は、天然の遺伝子と79%の相同性を示す(図3)。最適化合成ベータ−Klotho遺伝子のヌクレオチド配列を配列番号1に示す。安定なクローンを単離し、漸増濃度のヒトFGF21の存在下でFGF21応答性について特性決定し、次にサブクローニングした。適切なサブクローンを単離し、特性決定し、そして増殖させた。これにより、天然ベータ−Klotho遺伝子でトランスフェクトした細胞株と比較して、感受性が強められたFGF21応答性細胞株が得られた。したがって、得られたレポーター遺伝子細胞株は、漸増濃度のヒトFGF21で処理した場合に、約3.0ng/mlのEC50であり、感受性が強いことが見出された(図4)。正常なドナーからのヒト血清は、1/10の最終希釈で、漸増濃度のヒトFGF21を用いた処理に対する細胞の応答に有意に影響しなかった(図4)。
最適化合成ベータKlotho遺伝子を有するFGF21応答性HEK293細胞株を米国特許第9188580号に記載されている凍結、解凍、及び使用のフォーマットで使用し、漸増濃度のヒトFGF21で処理した場合、ホタルルシフェラーゼ活性のRLUとして表される細胞の応答は、天然ベータ−Klotho遺伝子でランスフェクトしたFGF21応答性Jurkat細胞株で観察されたものより明らかに優れていた(図5)。米国特許第9188580号に記載されている凍結、解凍、及び使用のフォーマットで使用した最適化合成ベータKlotho遺伝子を有するFGF21応答性HEK293細胞株は、米国特許第9188580号に記載されている凍結、融解、及び使用フォーマットで使用した天然ベータ−Klotho遺伝子でそれぞれトランスフェクトしたHEK293細胞及びJurlat細胞の約24ng/ml及び170ng/mlのEC50と比較して、約7.0ng/mlのEC50を示した(表1)。米国特許第9188580号に記載されている凍結、融解及び使用フォーマットで使用した最適化合成ベータ−Klotho遺伝子を有するHEK293細胞株は、正常なヒト血清からの有意な干渉を示さなかった(図6)。
参考文献
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Claims (22)

  1. 以下を含む哺乳動物細胞株:
    (i)下流プロモーター配列に作動可能に結合する異種シス作用調節配列を含む第1の異種ポリヌクレオチドであって、前記プロモーターが第1のレポータータンパク質をコードするオープンリーディングフレームに作動可能に結合する、第1の異種ポリヌクレオチド、
    (ii)キメラ転写因子をコードする第2の異種ポリヌクレオチドであって、前記キメラ転写因子が前記シス作用調節配列に結合可能である異種DNA結合ドメインに融合したElk−1のトランス活性化ドメインを含む、第2の異種ポリヌクレオチド、及び
    (iii)チロシンキナーゼFGFR1c及びベータ−Klothoタンパク質を含む細胞表面結合ヘテロ二量体受容体タンパク質。
  2. 前記DNA結合ドメインが哺乳動物細胞には存在しない、請求項1に記載の哺乳動物細胞株。
  3. 前記異種DNA結合ドメイン及びその同族シス作用調節配列が酵母又は細菌起源である、請求項1又は2のいずれかに記載の哺乳動物細胞。
  4. 前記シス作用調節配列が上流活性化配列(UAS)であり、かつ前記異種DNA結合ドメインが前記上流活性化配列に結合可能であるDNA結合ドメインである、請求項1から3のいずれかに記載の哺乳動物細胞。
  5. 前記シス作用調節配列がガラクトース応答性上流活性化配列(UAS)であり、かつ前記異種DNA結合ドメインが前記DNA結合ドメインガラクトース応答性転写因子GAL4(GAL4DB)である、請求項1から4のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  6. 前記シス作用調節配列がLexAのDNA結合部位であり、かつ前記異種DNA結合ドメインがリプレッサーLexAタンパク質のDNA結合ドメインである、請求項1から5のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  7. 前記細胞が、ベータ−Klothoタンパク質をコードする下流オープンリーディングフレームに作動可能に結合するプロモーターを含む異種ポリヌクレオチドを含み、それから前記ベータ−Klothoタンパク質が発現される、請求項1から6のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  8. ベータ−Klothoタンパク質をコードする前記オープンリーディングフレームが、前記細胞における発現についてコドン最適化されている、請求項1から7のいずれかに記載の哺乳動物細胞。
  9. 前記オープンリーディングフレームが、配列番号1に記載の配列、又は配列番号1に対して少なくとも75%の配列同一性、例えば配列番号1に対して79%の配列同一性、例えば配列番号1に対して85%の配列同一性、例えば配列番号1に対して90%の配列同一性、例えば配列番号1に対して95%の配列同一性、例えば配列番号1に対して97%の配列同一性、例えば配列番号1に対して98%の配列同一性、例えば配列番号1に対して99%の配列同一性を有する配列を含むか又はそれからなる、請求項1から8のいずれかに記載の哺乳動物細胞。
  10. 前記オープンリーディングフレームが、配列番号1に記載の配列を含むか又はそれからなる、請求項1から9のいずれかに記載の哺乳動物細胞。
  11. 前記第1のレポータータンパク質が酵素である、請求項1から10のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  12. 前記第1のレポータータンパク質がルシフェラーゼである、請求項1から11のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  13. 前記細胞が第2のレポータータンパク質をさらに発現する、請求項1から12のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  14. 前記第2のレポータータンパク質が構成的プロモーターから発現される、請求項1から13のいずれか一項に記載の哺乳動物細胞。
  15. 前記細胞株が、HEK293、Jurkat、K652及びU937からなる群から選択される、請求項1から14のいずれかに記載の細胞株。
  16. 前記細胞株がHEK293である、請求項1から15のいずれかに記載の細胞株。
  17. 試験試料中のFGF21活性を検出し、そして任意に定量する方法であって、前記方法が、
    (i)試験試料を提供する工程、
    (ii)前記試験試料を、請求項1から16のいずれか一項に記載の細胞株に接触させる工程、
    (iii)前記細胞株における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、を含む、方法。
  18. FGF21活性の検出及び任意選択的な定量が、正常なヒト血清の干渉を本質的に受けない、請求項17に記載の方法。
  19. 前記細胞株が第2のレポータータンパク質を発現し、前記方法が、
    (iv)前記細胞株における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
    (v)前記第1のレポータータンパク質及び前記第2のレポータータンパク質の活性の間の比を提供する工程、
    をさらに含む、請求項17から18のいずれかに記載の方法。
  20. 試験試料中に存在するFGF21に対する中和抗体を検出し、そして任意に定量する方法であって、前記方法が、
    (i)含有試験試料を提供する工程、
    (ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が請求項1から19のいずれか一項に記載の細胞株を含む、工程、
    (iii)前記第1の細胞試料を前記試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
    (iv)前記第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
    (iv)前記第1の細胞試料の細胞における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定し、そして前記第2の細胞試料の細胞における前記第1のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
    (v)第1及び第2の細胞試料における前記レポーター活性の間の比を提供する工程であって、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
    を含む、方法。
  21. FGF21に対する中和抗体の検出及び任意選択的な定量が、正常なヒト血清の干渉を本質的に受けない、請求項20記載の方法。
  22. 請求項20から21のいずれかに記載の試験試料中に存在するFGF21に対する抗体を検出し、そして任意に定量する方法であって、前記方法が、
    (i)含有試験試料を提供する工程、
    (ii)第1及び第2の細胞試料を提供する工程であって、前記細胞試料が請求項1から21のいずれか一項に記載の細胞株を含み、前記細胞株が第2のレポータータンパク質を発現する、工程、
    (iii)前記第1の細胞試料を前記試験試料に、続いてFGF21に接触させる工程、
    (iv)前記第2の細胞試料をFGF21に接触させる工程、
    (iv)前記第1の細胞試料の細胞における前記第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定し、そして前記第2の細胞試料の細胞における前記第1及び第2のレポータータンパク質の活性を測定する工程、
    (v)前記第1の細胞試料における前記第1及び第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第1の比を提供し、前記第2の細胞試料における前記第1及び第2のレポータータンパク質のレポーター活性の間の第2の比を提供する工程、
    (vi)工程(v)の第1の比及び第2の比の間の第3の比を提供する工程であって、1未満の比(第1/第2)が前記試料中のFGF21に対する抗体の存在の指標となる、工程、
    を含む、方法。
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