JP2020520650A - 胸腺細胞上清を産生するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
モノクローナル抗体を分泌する細胞を得るためには、Koehler and Milsteinによって開発されたハイブリドーマ技術が広く使用される。しかし、ハイブリドーマ技術においては、免疫化された実験動物個体から得られたB細胞の一部のみを融合および増殖できるにすぎない。B細胞の供給源は一般に、免疫化された実験動物個体の脾臓のような臓器である。
・ホルボール-12-ミリステート-13-アセテート(PMA)およびフィトヘマグルチニンM(PHA-M)の存在下において、胸腺細胞と単核細胞(マクロファージ)とを0.5:1.2またはそれ以上の細胞比で最長60時間にわたり共培養する段階、ならびに
・該細胞から共培養培地を分離することにより、胸腺細胞上清を産生する段階。
・本明細書において記載される方法で産生されたTSNの存在下において1つまたは複数のB細胞をEL4-B5細胞と共培養する段階。
・1〜4個の蛍光色素/フルオロフォアで標識化されたB細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階。
本明細書における「抗体」という用語は、天然に存在するその構造変異体を含む、天然に存在する抗体を意味するように使用される。
以下において本発明はウサギB細胞を用いて例証される。これは一例であり、限定と解釈されるべきではない。本発明は任意の供給源のB細胞を用いて実施することができる。
ウサギ胸腺細胞上清(TSN)を調製することによってウサギ特異的サイトカインを生成した。そのために、ウサギT細胞およびウサギマクロファージが使用された(例えばWeber, M.,et al.,J. Immunol. Meth.(2003);Steenbakkers, P.G., et al., Mol.Biol.Rep.(1994)を参照のこと)。ウサギT細胞前駆細胞は4〜5週齢のウサギの胸腺から単離することができる(例えば国際公開公報第2011/147903号;Seeber, S., et al., PLoS ONE(2014)e86184を参照のこと)。
本明細書においては、胸腺細胞上清(TSN)を産生するための改良された方法が記載される。本明細書において記載される方法によって産生されるTSNは、好適な共培養培地における任意の供給源由来の単一細胞として捕集されたB細胞のフィーダー細胞との共培養において添加剤として使用することができる。
・ホルボール-12-ミリステート-13-アセテート(PMA)およびフィトヘマグルチニンM(PHA-M)の存在下において、胸腺細胞と単核細胞とを0.5:1.2またはそれ以上の細胞比で最長60時間にわたり共培養する段階、ならびに
・該細胞から共培養培地を分離することにより、胸腺細胞上清を産生する段階。
(表)
(表)
免疫化
治療用抗体を生成するために、治療標的を用いて(単独で、または免疫原性刺激物質と組み合わせて)非ヒト動物を免疫化して免疫応答を誘発する、または、ファージディスプレイライブラリのような合成的アプローチを使用する。トランスジェニック動物(即ちヒト免疫系を有する)またはヒトファージディスプレイライブラリを使用すれば、ヒト抗体が得られる。さもなければその後ヒト化される非ヒト動物抗体が得られる。まれな可能性として、疾患から回復したヒトの血液から潜在的な治療用抗体が得られることがある。
血液からは、多様性の高い抗体産生B細胞が提供される。そこから得られるB細胞クローンはCDR内にほとんど同一ではない、またはほとんど重複しないアミノ酸配列を有する抗体を分泌するため、高度な多様性を示す。
ある抗原に特異的に結合する抗体を産生するB細胞を、例えば末梢血単核細胞(PBMC)から濃縮させることができる。したがって、本明細書において記載される全ての方法のある態様において、B細胞集団は末梢血単核細胞(PBMC)から濃縮される。
(表)成熟マウス(A〜J)、ハムスター(K)およびウサギ(L〜N)のB細胞を決定するための免疫蛍光標識化
本明細書において記載される方法はB細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階を含む。本明細書において記載される全ての方法のある態様において、単一細胞として捕集する段階は、蛍光標識細胞分取(FACS)によって行われる。FACSで単一細胞を捕集するために必要な標識化に使用される表面マーカーは、本明細書において概要を述べられる特定のマーカーの組み合わせであり得る。
単一細胞として捕集されたB細胞は、本明細書において記載される方法で産生されたTSNの添加剤としての存在下でフィーダー細胞と共培養することができる。ある態様において、B細胞はフィーダー細胞としてのマウスEL-4 B5細胞と共培養される。
共培養後に分泌されたIgGを(定性的および定量的に)測定するために、ELISA法のような当業者に公知の全ての方法を一般に使用することができる。本明細書において記載される全ての方法のある態様においては、ELISA法が用いられる。
本明細書において記載されるある局面は、以下の段階を含む、(免疫グロブリンを産生するために)1つまたは複数のB細胞を共培養するための方法である:
・本明細書において記載される方法で作製されたTSNの存在下において1つまたは複数のB細胞をフィーダー細胞と共培養する(およびそれによって免疫グロブリンを産生する)段階。
・細胞または培養培地から免疫グロブリンを回収し、それによって免疫グロブリンを産生する段階。
・1〜3個の蛍光色素/フルオロフォアで標識化されたB細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階。
・異なる蛍光色素に各々が連結されている抗体であり、異なるB細胞表面抗原に各々が特異的に結合する2〜4個の抗体と接触させて、1〜3個の蛍光色素だけで標識化されるB細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階。
a)(任意で、予め決められた2〜4個の異なるB細胞表面マーカーに特異的に結合する2〜4個の蛍光標識抗体とB細胞集団をインキュベートすることによって)1〜3個の蛍光色素でB細胞集団のB細胞を標識化する段階、
b)任意で、共培養培地において該細胞をインキュベートする段階、
c)1〜3個の蛍光色素で標識化された(および任意で他の蛍光色素では標識化されていない)B細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階、
d)任意で、単一細胞として捕集された該B細胞を遠心分離する段階、
e)フィーダー混合物を添加した共培養培地において、単一細胞として捕集された各々の該B細胞を(個々に)フィーダー細胞と共培養する段階、
f)段階e)において増殖しかつ抗体を分泌するB細胞クローンを選択する段階。
a)(任意で、予め決められた2〜4個の異なるB細胞表面マーカーに特異的に結合する2〜4個の蛍光標識抗体とB細胞集団をインキュベートすることによって)1〜3個の蛍光色素でB細胞集団のB細胞を標識化する段階、
b)任意で、共培養培地において該細胞をインキュベートする段階、
c)1〜3個の蛍光色素で標識化された(および任意で他の蛍光色素では標識化されていない)B細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階、
d)任意で、単一細胞として捕集された該B細胞を遠心分離する段階、
e)フィーダー混合物を添加した共培養培地において、単一細胞として捕集された各々の該B細胞を(個々に)フィーダー細胞と共培養する段階、
f)段階e)の、抗体を分泌するB細胞クローンを選択する段階、
g)i)段階f)において選択されたB細胞クローンから分泌される抗体の可変ドメインをコードする1つまたは複数の核酸を得る段階、
ii)B細胞クローンがヒトB細胞クローンでない場合、可変ドメインをヒト化し、個々のコード核酸を提供する段階、および
iii)1つまたは複数の発現ベクターに1つまたは複数の核酸を導入する段階、
h)段階g)の1つまたは複数の発現ベクターによってトランスフェクトされた細胞を培養する段階、および、細胞または培養上清から抗体を回収し、それにより抗体を産生する段階。
a)(任意で、予め決められた2〜4個の異なるB細胞表面マーカーに特異的に結合する2〜4個の蛍光標識抗体とB細胞集団をインキュベートすることによって)1〜3個の蛍光色素でB細胞集団のB細胞を標識化する段階、
b)任意で、共培養培地において該細胞をインキュベートする段階、
c)1〜3個の蛍光色素で標識化された(および任意で他の蛍光色素では標識化されていない)B細胞集団のB細胞を単一細胞として捕集する段階、
d)任意で、単一細胞として捕集された該B細胞を遠心分離する段階、
e)フィーダー混合物を添加した共培養培地において、単一細胞として捕集された各々の該B細胞を(個々に)フィーダー細胞と共培養する段階、
f)個々のB細胞の培養培地において分泌された抗体の結合特異性を決定する段階、
g)逆転写PCRおよびヌクレオチド配列決定によって、B細胞クローンから分泌される抗体の可変ドメインをコードする1つまたは複数の核酸を得る(およびそれにより、モノクローナル抗体の可変軽鎖および重鎖ドメインをコードする核酸を得る)段階、
h)B細胞が非ヒトB細胞である場合、可変軽鎖および重鎖ドメインをヒト化し、ヒト化可変ドメインをコードする核酸を提供する段階、
i)(ヒトまたはヒト化)抗体の発現のために、モノクローナル抗体の可変軽鎖および重鎖ドメインをコードする核酸を、1つまたは複数の発現ベクターに導入する段階、
j)発現ベクターを細胞に導入する段階、
k)該細胞を培養し、細胞または細胞培養上清から抗体を回収し、それにより抗体を産生する段階。
・抗体産生B細胞クローンから総RNAを抽出する段階、
・抽出されたポリA+ mRNAの単鎖cDNA合成/逆転写を行う段階、
・一連の種特異的プライマーを用いてPCRを行う段階、
・任意で、PCRプライマーを除去/PCR産物を精製する段階、
・任意で、PCR産物を配列決定する段階。
・可変軽鎖および重鎖ドメインをT4ポリメラーゼとインキュベートする段階
・発現ベクターを直線化および増幅させる段階、
・増幅された発現ベクターをT4ポリメラーゼとインキュベートする段階
・可変ドメインをコードする核酸の、増幅された発現ベクターへの配列やライゲーションに非依存的なクローニングを行う段階、ならびに
・ベクターで形質転換された大腸菌細胞のプールからベクターを調製する段階。
・固体表面上に固定化された(標的)抗原とB細胞集団をインキュベートし、固定化された抗原に結合したB細胞(のみ)を回収する段階。
組換えDNA技術
DNAを操作するために、Sambrook, J., et al.,Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York(1989)において説明されるように標準法を使用した。製造業者の説明書に従って分子生物学的試薬を使用した。
ELISA用のブロッキング緩衝液は1×PBSおよび1% BSAを含む。
実験動物はドイツ動物保護法(TierSCHG)に従って、および各欧州指針に従って維持した。
a)Cell Titer Glo(CTG)バイアビリティアッセイ
製造業者の説明書に従って、CTGバイアビリティアッセイ(Promega;#G7571)を使用した。
6日間のインキュベーション後、3Hチミジン(0.5μCi/ウェル)を加え、さらに16時間インキュベートした。マイクロプレートシンチレーションカウンター(Wallac)によって細胞増殖中の3Hチミジンの取り込みを測定した。
顕微鏡画像を得るために、高解像度カメラ(Leica DFC290 HD)と組み合わせたLeicaの位相差顕微鏡(Leica DM IL)を使用した。
単離したB細胞を滅菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄した。タンパク質を含まない1mlのPBS中に1×107細胞まで再懸濁し、CFSE(#C34554, Invitrogen/Molecular Probes)と共に最終濃度2.5μM、37℃で3〜10分間インキュベートした。過剰なFCS添加培地を加えることによってCFSEの充填を止めた。FCS含有培地による広範な洗浄の後、共培養試験にB細胞を使用した。CFSE希釈法の結果得られた、CD19+ゲーティング済みの(B)細胞の増殖は、指示時点より後にフローサイトメトリー分析(FL-1チャンネル)を行うことによって確証された。
7日間の共培養後に、共培養を行った96ウェルのマルチウェルプレートを300×gで5分間遠心分離した。150μlの上清を取り除き、第2の96ウェルマルチウェルプレートにおいてPBSで2:1の比で希釈した。
a)プレートのコーティング
ビオチン/ストレプトアビジン:滅菌ストレプトアビジンコーティング6ウェルプレート(細胞培養グレード)をPBS中0.5〜1(2)μg/mlの濃度のビオチン化抗原と共に室温で1時間インキュベートした。プレートは、使用前に滅菌PBSにおいて3回洗浄した。
各抗原でコーティングされた6ウェル組織培養プレートに、培地4ml当たりに6×106細胞まで播種し、インキュベーター内において37℃で1時間結合させた。1×PBSで1〜2回、ウェルを慎重に洗浄することにより、非接着細胞を除去した。インキュベーター内で37℃にて10分間のトリプシン処理を行って残存する接着細胞を剥離し、その後培地で2回洗浄した。細胞は免疫蛍光染色段階まで氷上で維持した。
Geneart GmbH(Regensburg, Germany)によって、cDNAをコードする望ましい遺伝子セグメントが調製された。以下に説明されるように、発現構築物のクローニングを容易にするために遺伝子セグメントは単一の制限エンドヌクレアーゼ切断部位に隣接される。サブクローニングされた遺伝子断片のDNA配列は、DNA配列決定によって確証された。
ウサギの免疫化
免疫化にはNZWウサギ(Charles River Laboratories International, Inc.)を使用した。pH7.0のK3PO4緩衝液に1mg/mlの濃度で抗原を溶解し、安定したエマルジョンが生じるまで完全フロイントアジュバント(CFA)と(1:1で)混合した。ウサギにエマルジョン2mlを皮内(i.d.)注射し、続いて各々1mlの第2の筋肉内(i.m.)注射および第3の皮下(s.c.)注射を1週間隔で行った。第4の1mlの筋肉内注射は2週後に行い、引き続き2回のさらなる1mlの皮下注射を4週間隔で行った。
臓器、血液およびマクロファージの取り出し
耳静脈、またはより多くの容量については耳動脈の穿刺によってウサギから血液を得た。第3、第4、第5、第6の免疫化の4〜6日後にウサギから全血(10ml)を採取し、FACSによる単一細胞選別に使用した。
密度勾配遠心分離法
製造業者の説明書A(Lympholyte(登録商標)-哺乳動物、Cedarlane)に従い、Lympholyte(登録商標)を用いた密度勾配遠心分離によって末梢血単核細胞(PBMC)の単離を行った。
赤血球の低張溶解
低張溶解による赤血球の破壊のために、塩化アンモニウム溶液(BD Lyse(商標))を水で1:10に希釈し、全血に対して1:16の比で加えた。赤血球を溶解するため、この混合物を暗所で15分間インキュベートした。インタクトな細胞から細胞デブリスを分離するために、溶液を800×gで10分間遠心分離した。上清を廃棄し、ペレットをPBS中に再懸濁し、再度洗浄し、遠心分離し、ペレットをPBS中に再懸濁した。実施例8。
マクロファージの枯渇
滅菌6ウェルプレート(細胞培養グレード)を使用して、非特異的な接着によってマクロファージおよび単球を枯渇させた。ウェルをKLH(キーホールリンペットヘモシアニン)またはストレプトアビジンのいずれかおよび対照ペプチドでコーティングした。各ウェルを3ml〜(最大)4mlの培地、および免疫化ウサギ個体由来の6×106までの末梢血単核細胞で満たし、インキュベーター内において37℃で60〜90分間結合さた。その後、リンパ球を含有する上清を遠心分離バイアルに移し、800×gで10分間遠心分離した。ペレットをPBS中に再懸濁した。
抗原特異的B細胞の濃縮
各々の抗原をコーティング緩衝液で最終濃度2μg/mlまでに希釈した。この溶液3mlを6ウェルマルチウェルプレートのウェルに加え、室温にて一晩インキュベートした。使用前に上清を除去し、ウェルをPBSで2回洗浄した。B細胞溶液を細胞密度2×106細胞/mlに調整し、6ウェルマルチウェルプレートの各ウェルに3mlを(培地3〜4ml当たり6×106細胞まで)加えた。プレートを37℃で60〜90分間インキュベートした。上清を取り除き、ウェルを1×PBSで1〜4回慎重に洗浄することにより非接着細胞を除去した。粘着性の抗原特異的B細胞を回収するために、1mlのトリプシン/EDTA溶液をマルチウェルプレートのウェルに加え、37℃で10〜15分間インキュベートした。培地を加えることによってインキュベーションを停止し、上清を遠心分離バイアルに移した。ウェルをPBSで2回洗浄し、この上清を他の上清と混合した。800×gで10分間遠心分離して細胞をペレット化した。免疫蛍光染色まで氷上で細胞を維持した。任意でペレットをPBS中に再懸濁した。
T細胞の培養
各々3〜4週齢のマウスおよびハムスターまたは4〜5週齢のウサギの胸腺からT細胞を単離した。細胞を遠心分離し、直ちに培養するか、または4〜5×107細胞のアリコートにおいて凍結した。175 cm2培養フラスコ中でEL-4 B5培地において最低細胞密度5×105細胞/mlで胸腺細胞を播種し、37℃で48時間までインキュベートした(マクロファージが使用されるTSN産生法に依存して40〜48時間;実施例9および10を参照のこと)。
マクロファージの培養
各々少なくとも3ヶ月齢のマウスおよびハムスターの腹腔からマクロファージを単離した。マウスもしくはハムスター由来の腹腔マクロファージ、またはウサギ由来の血液単核細胞を、175cm2培養フラスコ中でEL-4 B5培地において少なくとも1×105細胞/mlの細胞密度で、37℃にて1.5時間培養した。その後培地を除去し、温かいEL-4 B5培地で洗浄することにより付着マクロファージから非付着細胞を除去し、続けて35mlの培地において約48時間培養を行った。
本発明に従ったT細胞とマクロファージの共培養
T細胞(実施例7、40時間の培養を参照のこと)およびマクロファージ(実施例8を参照のこと)を別々のフラスコにおいて培養した。双方の細胞集団を混ぜ合わせる前に、T細胞を800×gで10分間遠心分離した。上清を廃棄し、細胞ペレットを10mlのEL-4 B5培地中に再懸濁した。最終培養培地は細胞密度5×105細胞/mlに調整されたT細胞、培地1ml当たり10ngのホルボール-12-ミリステート-13-アセテート(PMA)、および培地1ml当たり5μgのフィトヘマグルチニンM(PHA-M)を含有していた(= T細胞懸濁液)。その後、マクロファージから培養培地を除去した(= 培地枯渇マクロファージ)。ある量/容量のT細胞懸濁液を、培地枯渇マクロファージを含有するフラスコに加え、1.25〜2×106マクロファージ/mlの最終規定マクロファージ細胞密度を得た。30〜46時間の共培養後、培養培地を取り出し、TSN溶液と名付けた。残存する細胞を除去するために、0.22μmフィルターでTSN溶液を濾過した。TSN溶液を(4.2mlの)アリコートで-80℃にて凍結させた。
最先端技術に従ったT細胞とマクロファージの共培養
T細胞(実施例7、48時間の培養を参照のこと)およびマクロファージ(実施例8を参照のこと)を別々のフラスコで培養した。双方の細胞集団を混合する前に、T細胞を800×gで10分間遠心分離した。上清を廃棄し、10mlのEL-4 B5培地中に細胞ペレットを再懸濁した。最終培養培地は細胞密度5×105細胞/mlに調整されたT細胞、培地1ml当たり10 ngのホルボール-12-ミリステート-13-アセテート(PMA)、および培地1ml当たり5μgのフィトヘマグルチニンM(PHA-M)を含有していた(= T細胞懸濁液)。その後、培養培地をマクロファージから除去した(= 培地枯渇マクロファージ)。ある量/容量のT細胞懸濁液を培地枯渇マクロファージ含有フラスコに加え、1×106マクロファージ/mlの最終マクロファージ細胞密度を得た。36時間の共培養後、培養培地を取り出し、TSN溶液と名付けた。残存する細胞を除去するために、0.22μmフィルターでTSN溶液を濾過した。TSN溶液を(4mlの)アリコートで-80℃にて凍結させた。
EL-4 B5細胞の培養
凍結E-L4 B5細胞を37℃の水浴中で急速解凍し、10mlのEL-4 B5培地で希釈した。300×gで10分間遠心分離した後、上清を廃棄し、ペレットを1ml培地中に再懸濁した。
B細胞とEL4-B5細胞との共培養
インキュベーター内で5%CO2の大気において、96ウェルプレートで210μl/ウェルのEL-4 B5培地を用いて、Pansorbin細胞(1:20000)(Calbiochem(Merck), Darmstadt, Deutschland)、実施例9または10に従って産生した5%胸腺細胞上清、およびγ照射EL4-B5マウス胸腺腫細胞(2×104細胞/ウェル)と共に単一選別B細胞を37℃で7日間培養した。スクリーニングのためにB細胞培養上清を除去し、可変領域遺伝子のクローニングのために直ちに細胞を採取した、または、100μl RLT緩衝液(Qiagen, Hilden, Germany)中において-80℃で凍結した。
(表)
実施例9および実施例10に従って産生された異なるロットのB細胞とEL-4 B5細胞との共培養
当技術分野において公知の方法と比較した、本明細書において記載されるTSN産生法の信頼性を示すために、実施例9および実施例10記載の方法を用いて複数のロットを調製した。結果は以下の表において示される。
実施例10記載の方法:
Claims (12)
- 以下の段階を含む、胸腺細胞上清を産生するための方法:
・ホルボール-12-ミリステート-13-アセテートおよびフィトヘマグルチニンMの存在下において、胸腺細胞と単核細胞とを0.5:1.2またはそれ以上の細胞比で最長60時間にわたり共培養する段階、ならびに
・該細胞から共培養培地を分離することにより、胸腺細胞上清を産生する段階。 - 胸腺細胞対単核細胞の比が0.5:1.25〜0.5:4である、請求項1記載の方法。
- 比が約0.5:2である、請求項1または2記載の方法。
- 共培養中の胸腺細胞の細胞密度が約5×105細胞/mlである、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- 共培養段階の前に、胸腺細胞が、培養培地において37℃で最長60時間にわたりインキュベートされる、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。
- 単核細胞が、細胞密度2×106細胞/mlで固体表面に接着されることによってPBMCから単離され、接着された単核細胞が、胸腺細胞との共培養段階の前に培養培地において約40時間インキュベートされる、請求項1〜5のいずれか一項記載の方法。
- 胸腺細胞と単核細胞との共培養段階の前に、胸腺細胞の培養培地が、10ng/ml ホルボール-12-ミリステート-13-アセテート(PMA)および5μg/mlフィトヘマグルチニンM(PHA-M)を含有する新鮮な培地で置き換えられる、請求項1〜6のいずれか一項記載の方法。
- 共培養段階が、単核細胞から培養培地を除去して胸腺細胞懸濁液を加えることによって、開始される、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
- 培地が、10%(v/v) FCS、ペニシリンおよびストレプトマイシンを含む1%(w/v)の200 mM グルタミン溶液、2%(v/v)の100 mM ピルビン酸ナトリウム溶液、ならびに1%(v/v)の1 M 2-(4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ピペラジン)-エタンスルホン酸(HEPES)緩衝液を添加した、0.05μM β-メルカプトエタノールをさらに含むRPMI培地である、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。
- 以下の段階を含む、1つまたは複数のB細胞を共培養するための方法:
・請求項1〜9のいずれか一項記載の方法によって作製されたTSNの存在下において、1つまたは複数のB細胞をEL4-B5細胞と共培養する段階。 - 請求項1〜9のいずれか一項記載の方法によって産生された胸腺細胞上清。
- B細胞とフィーダー細胞との共培養における、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法によって産生された胸腺細胞上清の使用。
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