JP2990708B2 - 有用たん白質の産生方法 - Google Patents

有用たん白質の産生方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、有用たん白質をコードするDNAを組込んだ
動物細胞をミクロキャリヤー上で培養、維持することに
より、該有用たん白質を産生する方法に関する。
[従来の技術] 近年、遺伝子操作技術の応用により、各種有用たん白
質に対応するDNAを大腸菌をはじめとする原核細胞ある
いは動物細胞などの真核細胞に導入し、その情報を発現
させることにより、該有用たん白質を産生せしめること
が可能となってきた。
原核細胞を用いる系と真核細胞を用いる系のたん白質
の生産性の比較については、現時点では一般的には大腸
菌などを用いる原核細胞系の方が有利と考えられてい
る。しかしながら、糖たん白質などpost translational
modificationを要するものについては、原核細胞系で
はその機構が欠除しているために産生させることができ
ないものがある。これらのことから、動物細胞を宿主と
して用いる遺伝子操作によるたん白質産生系が注目を集
めている。本発明は、このように外来遺伝子を導入、増
幅された動物細胞を培養、増殖させ、該外来遺伝子にコ
ードされるたん白質を産生せしめることを特徴とする有
用たん白質の産生方法に関するものである。
動物細胞に外来遺伝子を導入、発現させる試みは数多
くある(例えば、蛋白質・核酸・酵素、臨時増刊1983.1
2 vol.28 No.14、“組換え遺伝子の細胞への導入と発
現”)。その例としては、マウス由来C127−1細胞を宿
主、ウシパピローマウィルス(BPV)をベクターとし
て、ヒトインターフェロンαおよびγを持続的に産生さ
せる方法〔R.Fukunaga et al.,Proc.NAS,81,5086(198
4)〕、あるいは2.チャイニーズハムスター由来CHO細胞
を宿主、アデノウイルスをベクターとして、ヒトインタ
ーフェロンγを持続的に産生させる方法〔J.Haynes,C.W
eissmann,Nucl.Acid.Res.,11,687(1983)〕などが挙げ
られる。
しかしながら、上記に例として挙げた動物細胞はいず
れも接着依存性細胞であるため、遺伝子操作を施した動
物細胞を培養する際には浮遊培養による培養はできな
い。従って、このような接着依存性細胞を増殖させるた
めには一般に単層培養を行なう。単層培養法は、いまだ
にローラー培養などが主流を占め、手間のかかること、
およびバクテリアやかびなどに汚染されやすいなどの欠
点があり、試験研究用規模の域を出ない場合が多い。
そこで本発明者らは、ミクロキャリヤー培養法を用い
ることにより、遺伝子操作を施した動物細胞を大量に培
養し、かつ長期間にわたって維持させる方法を見い出
し、目的とする有用たん白質を大量に生産する方法を開
発した(特開昭62−32896)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら上記方法では、細胞を増殖、維持する上
で必要な成分である血清を添加した培地を使用して細胞
を維持しているため、産生される有用たん白質に血清た
ん白質が混入されやすく、有用たん白質を医薬として使
用する場合は問題となる。また、これを除去するための
精製工程は非常に複雑で手間がかかる。
本発明の目的は、上記問題点を解決し、無血清培地あ
るいはそれに0.1%以下の血清アルブミンを添加した培
地を用い有用たん白質を大量生産する方法を提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的は、以下の本発明により達成される。
すなわち本発明は、動物細胞、好ましくは有用たん白
質をコードするDNAを組込んだベクターを含む動物細胞
をミクロキャリヤー上に増殖、維持させることにより有
用物質生産を行うに際し、完全無たん白培地あるいはそ
れに0.1%以下のウシ血清アルブミンを添加した培地中
で、0.3〜0.6meq・HCl/gのイオン交換容量のミクロキャ
リヤーを用いて、該動物細胞を維持することを特徴とす
る有用たん白質の産生方法である。
本発明の有用たん白質は、遺伝子操作により産生でき
るものであれば特に限定されないが、例えば、ヒト・イ
ンターフェロンβ、ヒト・インターフェロンγあるいは
ヒト・インターロイキン2などが挙げられる。
有用たん白質をコードするDNAを組込んだベクター
は、動物細胞中で増幅しうる性質を有するものであり、
好ましくは1)pBR322の複製開始点などの大腸菌中での
複製に必要な複製開始点、ウシパピローマウィルス、タ
イプI(BPV−1)DNAのPvu II切断長鎖フラグメント、
SV40プロモーター(初期または後期)、有用たん白質を
コードするDNAおよびpolyrA付加シグナルを含むベクタ
ー、あるいは、2)大腸菌中での複製に必要な複製開始
点、SV40初期プロモーター、その下流に連結したジヒド
ロ葉酸還元酵素(DHFR)をコードするDNA、有用たん白
質をコードするDNAおよびpolyrA付加シグナルを含むベ
クターなどが用いられる。動物細胞は、有用たん白質を
コードするDNAを組込んだベクターの増殖を許容する性
質を有するものであり、好ましくはマウスC127−1細
胞、あるいはCHO dhfr-(ジヒドロ葉酸還元酵素欠損チ
ャイニーズハムスター オバリー細胞)などが用いられ
る。
通常、前記1)のベクターにはマウスC127−1細胞
が、前記2)のベクターにはCHOdhfr-細胞が用いられ
る。
ミクロキャリヤーとしては、正に荷電した化学残基を
有する多糖類微小粒子(例えば、ジエチルアミノエチル
化した架橋デキストラン微粒子、ジメチルアミノプロピ
ル化したポリアクリルアミド微粒子など)、あるいはコ
ラーゲン被覆架橋デキストラン微粒子で、表面電荷が0.
3〜0.6meg・HCl/gのイオン交換容量を持つものが用いら
れる。
有用たん白質をコードするDNAを組込んだベクターを
含む動物細胞をミクロキャリヤー上で増殖させる際の培
地は、通常の培地を用いることができるが、C127細胞の
場合はウシ胎児血清(FCS)2〜10%添加ダルベッコー
変法イーグルMEM培地を、CHO dhfr-細胞の場合は、ウ
シ胎児血清2〜10%添加MEMアルファ培地(ヌクレオシ
ド非添加)を用いる。
維持培地とは、増殖させた細胞を維持させるための培
地であり、本発明では血清を添加しない完全無たん白培
地、すなわちダルベッコー変性MEM培地(D−MEM)、ME
Mアルファ培地などの基本培地のみか、あるいはこれら
に0.1%以下のウシ血清アルブミンを添加したものを用
いる。
インターフェロン、インターロイキン2などの有用た
ん白質を産生させる場合は、この維持培地を有用たん白
質産生用の培地として使用できる。
[実 施 例] 以下に、マウス由来C127−1細胞を宿主、BPVをベク
ターとしてヒトインターフェロンγを発現する細胞、お
よびチャイニーズハムスター由来CHO細胞を宿主、アデ
ノウィルスをベクターとして、ヒトインターフェロンγ
を発現する細胞を用いた実施例で具体的に本発明を説明
する。いうまでもないが、本発明は以下に述べる実施例
に限定されるものではない。
実施例1 BPVγ/C127細胞の構築 pSVIFNγ/BPV97(p)(特開昭61−52286号)を組込んだ
C127−1細胞〔D.R.Lowy et al.,J,Virol,26,191,197
8〕のクローンNo.64−1(特開昭61−52286号)を得
た。以後、このクローン細胞をBPVγ/C127細胞と呼ぶ。
種細胞の培養 BPVγ/C127細胞7×105ケをウシ胎児血清(FCS)10%
およびグルコース1g/を添加したダルベッコー変法イ
ーグルMEM培地(D−MEM)(日本製薬製)10mlに懸濁
し、プラスチックフラスコ(コーニング社製、25100、
細胞接着面積25cm2)中、37℃にて培養する。通常、3
〜4日でconfluent monolayer(細胞数6〜8×106ケ/
フラスコ)を形成する。0.25%トリブシン(Difco社
製、1:250)を用いて常法に従い細胞懸濁液を調整す
る。
ミクロキャリヤー培養によるインターフェロン産生
実験 プラスチックフラスコ中で培養した種細胞をルー瓶
(細胞接着面積約150cm2)に継代する。confluent mono
layer(3〜4×107/ルー瓶)を形成させた後、トリプ
シナイズし細胞懸濁液を調整する。0.3〜0.65meq・HCl/
gのイオン交換容量を持つミクロリャリヤー(“Dormace
ll";Pfeifer & Langen Dormagen社)0.6gをFCS5%およ
び1g/グルコース添加D−MEM190mlに懸濁し、上記細
胞懸濁液(2.4×107細胞/10ml FCS5%添加D−MEM)と
ともに500ml容量のスピナー瓶中で撹拌培養する。2〜
3日毎に培養液の90%を新しい培養液(FCS5%およびグ
ルコース1g/添加D−MEM)に交換する。通常、培養開
始後6日目にミクロキャリヤー上にconfluent monolaye
rを形成する。
この時点以降、2〜3日毎に90%の培地を血清不含の
D−MEMあるいはそれに0.1%以下のウシ血清アルブミン
(BSA)を含むD−MEMに交換し、2〜3ヶ月間長期培養
を行なう。インターフェロンは構成的に培養液中に分泌
されるので、2〜3日毎にインターフェロン原液が得ら
れる。結果を第1〜3図に示す。
第1図は、イオン交換容量の異なる4種類のミクロキ
ャリヤー(“Dormacell")を用い、交換容量の差がイン
ターフェロン産生と細胞の長期間培養維持に及ぼす影響
を調べたものである。維持培地はD−MEMを用いた。
第2図は、BPVγ/C127細胞を増殖培地で増殖させ、細
胞がconfluentになってから無血清維持培地(D−MEM)
に替えて、15日間培養して得られたインターフェロン産
生量を細胞当りで調べたものである。これよりインター
フェロン産生は、イオン交換容量の増加を共に低下する
ことがわかる。
第3図は、第1図、第2図で良好な結果を得た0.3meq
・HCl/gの交換容量を持つミクロキャリヤーを用い、無
血清条件下と0.1%BSA存在下で細胞を長期間維持した結
果と、2〜3日毎の培地交換で得られたインターフェロ
ン産生量を示している。この結果は、BPVγ/C127細胞
は、無血清条件下でも2〜3ケ月間にわたり、高い力価
のインターフェロン産生を続けながら培養維持できるこ
とを示している。
インターフェロン力価測定は、S.Rubinsteinらの方法
〔J.Virol,37,755,1981〕に従いFL細胞、Sindbis Virus
を用いたCPE50法により行なった。標準インターフェロ
ンとしては、NIH標準ヒトインターフェロンγとすり合
わせを行なった組換え大腸菌由来のヒトインターフェロ
ンγ8,300単位/mlを用いた(特開昭61−52286号参
照)。
実施例2 dhfr−γ/CHO細胞の構築 発現プラスミドpSVIFNγ/AdDHFRは、Scahillら〔Pro
c.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.80,4654−4658,1983〕とHayne
sら〔Nucleic Acids.Res.,2,687−706,1983〕の方法に
準じて構築され、Crahamら〔Virology,54,536−539,197
3〕の方法で細胞内に導入され高力価産生株を得た。
種細胞の培養 dhfr−γ/CHO細胞7×105ケをFCS10%を含むヌクレオ
シド不含のアルファ−MEM10mlに懸濁し、プラスチック
フラスコ(コーニング社製、25100、細胞接着面積25c
m2)中、37℃にて培養する。通常、3〜4日でConfuent
monolayer(細胞数6〜8×106/フラスコ)を形成す
る。
ミクロキャリヤー培養によるインターフェロン産生
実験 実施例1の(3)と同じ方法で、4種類の交換容量の
“Dormacell"を用い、dhfr−γ/CHO細胞を培養し、イン
ターフェロンを産生させた。維持培地はMEM−アルファ
培地を用いた。結果を第4図に示す。
[発明の効果] 本発明方法により、従来は困難であった有用たん白質
高産生の動物細胞の大量培養化が果たせ、その結果、大
量の有用たん白質を分泌生産することが可能となり、商
業生産を考える上でも効果的である。しかし、本発明方
法では、維持培地として血清を添加しない培地を用いる
ため、血清が混入されず高純度の有用たん白質を産生す
ることができる。さらに、高価な血清を必要としないた
めコストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、BPVγ/C127細胞のインターフェロン産生量お
よび細胞の長時間維持と、ミクロキャリヤーのイオン交
換容量との関係を示すものであり、イオン交換容量は、
○が0.30meq・HCl・g、■が0.50meq・HCl/g、▲が0.58
meq・HCl/g、●が0.65meq・HCl/gを各々示す。 第2図は、BPVγエーC127細胞による細胞当りのインタ
ーフェロン産生量および細胞数と、ミクロキャリヤーの
イオン交換容量との関係を示すものである。 第3図は、0.3meq・HCl/gのイオン交換容量を持つミク
ロキャリヤーを用い、BPVγ/C127細胞を長期間培養した
ときのインターフェロン産生量を示すものである。 第4図は、dhfr−γ/CHO細胞のインターフェロン産生量
とミクロキャリヤーのイオン交換容量との関係を示すも
のである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12P 21/00 - 21/02 C12N 15/09 - 15/28 WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG) Biotechnology Abs. (DIALOG) JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動物細胞をミクロキャリヤー上に増殖、維
    持させることにより、有用物質生産を行なうに際し、完
    全無たん白培地あるいはそれに0.1%以下のウシ血清ア
    ルブミンを添加した培地中で、0.3〜0.6meq・HCL/gのイ
    オン交換容量のミクロキャリヤーを用いて、該動物細胞
    を維持することを特徴とする有用たん白質の産生方法。
  2. 【請求項2】動物細胞が有用たん白質をコードするDNA
    を組込んだベクターを含むことを特徴とする請求項1記
    載の有用たん白質の産生方法。
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