JP3510858B2 - 動物細胞培養用培地およびそれを使用してタンパク質を製造する方法 - Google Patents
動物細胞培養用培地およびそれを使用してタンパク質を製造する方法Info
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Description
ンパク質を製造する方法に関する。詳しくは、本発明は
魚肉抽出物又は魚肉の酵素分解物を含み、哺乳動物由来
のタンパク質やその分解物等の成分を含まない動物細胞
培養用培地およびそれを使用してタンパク質を製造する
方法に関する。
パク質を得ようとする場合、あるいは所望のタンパク質
をコードする遺伝子を導入した動物細胞を培養して所望
のタンパク質等を製造する場合には、塩類、糖類、アミ
ノ酸類、およびビタミン類等の基礎栄養物のほかに、該
動物細胞の増殖のために、通常哺乳動物由来の抽出物、
具体的には牛胎児血清などの血清が5〜20%の範囲で
培地に添加されている。しかしながら、かかる哺乳動物
由来の血清は、培地のコストの75〜95%を占めるこ
と、品質にロット間差があるため安定した増殖が得られ
ないという欠点がある。また、哺乳動物由来の血清はオ
ートクレーブ等で滅菌できないので、ウイルス又はマイ
コプラズマ汚染される可能性があり、その多くは無害で
あるものの、安定生産という点からは付加的な未知の要
因となりうる。更に血清には500種以上のタンパク質
が含まれており、このため培養培地からの細胞産物であ
る所望のタンパク質の単離、精製を複雑化する。このよ
うな安定生産上の問題を解消するために、血清の代わり
として、フェツイン、インスリン、トランスフェリンな
どの血清由来の純化されたタンパク質を使用する方法が
行われている。また、製造コストの観点から、哺乳動物
より抽出された培地成分を使用する方法も試みられてい
る。
病(mad cow disease)、ウシ海綿状脳症(Bovine Spon
giform Encephalopathy:BSE)、感染性海綿状脳症(Tr
ansmissible Spongiform Encephalopathy:TES)、更に
はクロイツフェルト・ヤコブ病(Creutzfeld-Jakob Dis
ease:CJD)などとの関係が懸念され、安全性の点から
これら哺乳動物由来の成分を含有しない動物細胞培養用
培地の出現が望まれている。
な哺乳動物由来の成分を添加しないこと、培養の早い時
期に細胞の生存率の著しい低下が生じ、培養液中の生細
胞数が減少するため長期培養あるいは大量培養を行うこ
とができないという問題があった。本発明はかかる問題
のない、哺乳動物由来の成分を含まない動物細胞培養用
培地、およびそれを使用してタンパク質を製造する方法
を提供することを目的とするものである。
抗体タンパク質をコードする遺伝子で形質転換されたCH
O細胞を用い、従来の動物細胞培養用培地から哺乳動物
由来の成分を除いた培地に種々の物質を添加し、該CHO
細胞の増殖を促進して抗体タンパク質を高濃度に産生さ
せるような物質を得るべく鋭意検討した結果、魚肉抽出
物又は魚肉の酵素分解物を加えることにより所期の目的
が達成されることを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。
む動物細胞培養用培地、ならびにそれを使用してタンパ
ク質を製造する方法に関する。
有する培地、ならびに牛肉加水分解物を10g/L含有する
培地中で培養したCHO細胞の生細胞数を示すグラフであ
る。
有する培地、ならびに牛肉加水分解物を10g/L含有する
培地中で培養したCHO細胞の細胞生存率(%)を示すグ
ラフである。
有する培地、ならびに牛肉加水分解物を10g/L含有する
培地中で培養したCHO細胞が培地中に産生した抗体タン
パク質濃度(mg/L)を示すグラフである。
胞培養装置を用いた細胞培養結果を示す。図中のそれぞ
れの縦軸は生細胞数、細胞生存率、抗体タンパク質の産
生量を、横軸は培地Bを用いて培養を開始してからの培
養日数を示す。
載する全ての文献を参照として本明細書中に援用する。
含む動物細胞培養用培地である。本発明によれば、従来
動物細胞培養用培地として一般的に使用されている培地
において哺乳動物由来の成分を添加しなくとも良好に動
物細胞を培養することができる。
鮪、鯖、秋刀魚、鰯、鰺、鮭などの赤身魚や、鱈、鱸、
平目、鰈、鯛などの白身魚などの魚肉が挙げられ、好ま
しくは鰹、ソウダガツオ、鱈、鯖、鮭、鰯である。
適当な断片に切断したりあるいはミンチしてペースト状
にして、その可溶性成分を熱水、例えば90−95℃の熱水
で数十分から数十時間抽出することによって得ることが
出来る。具体的には、鰹節製造時の鰹煮汁や缶詰製造時
のクックドレン等が挙げられる。
をそのまま、あるいは、ミンチしてペースト状にしたも
の、あるいは上記のようにして得られた魚肉抽出物に適
量の水を加え、必要に応じて加熱してタンパク変性させ
た後、タンパク質分解酵素で処理し、適宜遠心分離や濾
過等により油分や不溶化物を除去することによって得る
ことができる。かかる魚肉抽出物あるいは魚肉の酵素分
解物はpHを7−7.4程度に調整して使用するのがよい。
テイナーゼ及び/又はペプチダーゼが挙げられる。本発
明では、プロテイナーゼの語は、タンパク質を基質とし
てタンパク質を加水分解する酵素をいい、ペプチダーゼ
の語は、ペプチドを基質とするペプチド結合加水分解酵
素をいう。すなわち、プロテアーゼのタンパク質基質に
対する活性をプロテイナーゼ活性、ペプチド基質に対す
る活性をペプチダーゼ活性として区別することができ
る。タンパク質基質に対するプロテアーゼの活性によっ
て、ペプチド結合鎖の中程からの切断を触媒するときに
はプロテイナーゼという用語を用い、従ってエンドペプ
チダーゼは本明細書ではプロテイナーゼの1種として使
用している。
ン、フィシンなどの植物起源の酵素およびカビ、細菌、
酵母などの微生物起源の酵素で、エンドペプチダーゼ、
エキソペプチダーゼ、アミノペプチダーゼ、カルボキシ
ペプチダーゼ、ジペプチダーゼなどの酵素等が挙げられ
る。これらの酵素は単独あるいは併用して使用すること
ができる。併用する場合は、それらを同時に添加しても
よいし、段階的に添加してもよい。
ロテイナーゼで処理し、次いでペプチダーゼで処理して
得られる魚肉の酵素分解物が好ましい。
通常、pH2−12、好ましくはpH4−8で、30−90℃、好
ましくは40−65℃の温度で、30分−72時間、好ましくは
3−24時間行う。その際、酵素は基質としてのタンパク
質の0.01−10%、好ましくは0.5−5%、さらに好まし
くは1−3%程度使用する。
加温などによって失活させた後、遠心分離や濾過等を適
宜行って油分や不溶化物を除去することによって酵素分
解物を調製することができる。
地で使用されている各成分が適宜使用できるが、これら
にはアミノ酸、ビタミン類、脂質因子、エネルギー源、
浸透圧調節剤、鉄源、pH緩衝剤を含む。上記成分のほ
か、例えば、微量金属元素、界面活性剤、増殖補助因
子、ヌクレオシドなどを添加しても良い。
アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-システイン、L-シ
スチン、L-グルタミン、L-グルタミン酸、グリシン、L-
ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジン、
L-メチオニン、L-オルニチン、L-フェニルアラニン、L-
プロリン、L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファ
ン、L-チロシン、L-バリン等、好ましくはL-アラニン、
L-アルギニン、L-アスパラギン、L-アスパラギン酸、L-
シスチン、L-グルタミン、L-グルタミン酸、グリシン、
L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リジ
ン、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-プロリン、
L-セリン、L-スレオニン、L-トリプトファン、L-チロシ
ン、L-バリン等のアミノ酸類;i−イノシトール、ビオ
チン、葉酸、リポ酸、ニコチンアミド、ニコチン酸、p-
アミノ安息香酸、パントテン酸カルシウム、塩酸ピリド
キサール、塩酸ピリドキシン、リボフラビン、塩酸チア
ミン、ビタミンB12、アスコルビン酸等、好ましくはビ
オチン、葉酸、リポ酸、ニコチン酸アミド、パントテン
酸カルシウム、塩酸ピリドキサール、リボフラビン、塩
酸チアミン、ビタミンB12、アスコルビン酸等のビタミ
ン類;塩化コリン、酒石酸コリン、リノール酸、オレイ
ン酸、コレステロール等、好ましくは塩化コリン等の脂
質因子;グルコース、ガラクトース、マンノース、フル
クトース等、好ましくはグルコース等のエネルギー源;
塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム等、好ま
しくは塩化ナトリウム等の浸透圧調節剤;EDTA鉄、クエ
ン酸鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第
二鉄、硝酸第二鉄等、好ましくは塩化第二鉄、EDTA鉄、
クエン酸鉄等の鉄源類;炭酸水素ナトリウム、塩化カル
シウム、リン酸二水素ナトリウム、HEPES、MOPS等、好
ましくは炭酸水素ナトリウム等のpH緩衝剤を含む培地を
例示できる。
酸亜鉛、硫酸マグネシウム、塩化ニッケル、塩化スズ、
塩化マグネシウム、亜ケイ酸ナトリウム等、好ましくは
硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム等の微量金属元
素;Tween80、プルロニックF68等の界面活性剤;および
組換え型インシュリン、組換え型IGF、組換え型EGF、組
換え型FGF、組換え型PDGF、組換え型TGF-α、塩酸エタ
ノールアミン、亜セレン酸ナトリウム、レチノイン酸、
塩酸プトレッシン等、好ましくは亜セレン酸ナトリウ
ム、塩酸エタノールアミン、組換え型IGF、塩酸プトレ
ッシン等の増殖補助因子;デオキシアデノシン、デオキ
シシチジン、デオキシグアノシン、アデノシン、シチジ
ン、グアノシン、ウリジン等のヌクレオシドなどを添加
してもよい。なお上記本発明の好適例においては、スト
レプトマイシン、ペニシリンGカリウム及びゲンタマイ
シン等の抗生物質や、フェノールレッド等のpH指示薬を
含んでいても良い。
胞培養用培地、例えば、BME培地、MEM培地、DM
EM培地、F10培地、F12培地などの培地に、哺乳
動物由来の成分に代えて、魚肉抽出物又は魚肉の酵素分
解物を添加して調製してもよい。
は、Brix 0.5-3%、特に好ましくはBrix 1-2%程度の濃
度となるように培地に魚肉抽出物又は魚肉の酵素分解物
を添加する。なお、上記濃度は屈折糖度計により測定し
た可溶性固形分を指標にした濃度である。
05−1500mg/L、ビタミン類は0.001−10mg/L、脂質因子
は0−200mg/L、エネルギー源は1−20g/L、浸透圧調節
剤は0.1−10000mg/L、鉄源は0.1−500mg/L、pH緩衝剤は
1−10000mg/L、微量金属元素は0.00001−200mg/L、界
面活性剤は0−5000mg/L、増殖補助因子は0.05−10000
μg/Lおよびヌクレオシドは0.001−50mg/Lの範囲であ
り、培養する動物細胞の種類、所望のタンパク質の種類
などにより適宜決定できる。
はpH6.8〜7.6、多くの場合pH7.2〜7.4
である。
胞を好適に培養するのに使用できる。例えば、遺伝子工
学的操作によって所望の抗体あるいは生理活性物質の遺
伝子を組み込んだCOG細胞やCHO細胞、あるいは、抗体を
産生するマウス−ヒト、マウス−マウス、マウス−ラッ
ト等のハイブリドーマに代表される融合細胞を培養する
ことが可能である。特に、CHO細胞の培養に好適であ
る。勿論、本発明の動物細胞培養用培地は、動物細胞を
培養して該動物細胞の産生する天然型タンパク質を得よ
うとする場合にも使用でき、上述した細胞の他に、BH
K細胞、HeLa細胞などの培養にも使用できる。
適宜好適な条件を決定すればよい。例えばCHO細胞であ
れば通常、気相のCO2濃度が0−40%、好ましくは、2
−10%の雰囲気下、30−39℃、好ましくは、37℃程度
で、1−14日間培養すればよい。
えば発酵槽型タンク培養装置、エアーリフト型培養装
置、カルチャーフラスコ型培養装置、スピンナーフラス
コ型培養装置、マイクロキャリアー型培養装置、流動層
型培養装置、ホロファイバー型培養装置、ローラーボト
ル型培養装置、充填槽型培養装置等を用いて培養するこ
とができる。
り、動物細胞により生産されたタンパク質を培地中に得
ることができる。動物細胞のタンパク質の生産は、単に
それを培養するのみで良いものや、特殊な操作を必要と
するものも存在するがそれらの操作又は条件等は培養す
る動物細胞により適宜決定すれば良い。例えば遺伝子工
学的操作によりマウス−ヒトキメラ抗体をコードする遺
伝子を含むベクターでトランスフォームされたCHO細胞
では、前記のような条件下で培養を実施することによ
り、1−14日間、好ましくは7−10日間程度で所望のタ
ンパク質を培地中に得ることができる。これを常法(例
えば、抗体工学入門、地人書館、p.102-104;Affinity
Chromatography Principles & Methods、アマシャム
ファルマシア バイテク(株)、P.56-60など参照)に
従い単離、精製することによって、所望のタンパク質を
得ることができる。
などの組換え抗体(キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト型化
抗体を含む)、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、顆
粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、エリ
スロポエチン、インターフェロン、IL-1やIL-6等のイン
ターロイキン、t-PA、ウロキナーゼ、血清アルブミン、
血液凝固第VIII因子等の遺伝子組換えタンパク質を製造
することができる。
の酵素分解物を含有することにより、牛胎児血清等の高
価で品質のばらつきが大きいタンパク質を使用すること
無く、安定的に動物細胞を培養することが可能である。
更に本発明の魚肉抽出物又は魚肉の酵素分解物を含有す
る細胞培養用培地で動物細胞を培養することにより、近
年問題となっている異常プリオンあるいはウイルス等に
よる汚染の危険性は除去され、安全なバイオ医薬品を製
造し提供することができる。
すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。当業者にとっては種々の変更、改変が可能であり、
これらも本発明の範囲に含まれる。
ットしたもの500gに水2500gを加え、95℃の
温度で90分間抽出した。
縮し魚肉(鰯)抽出物64gを得た。
トしたもの1000gに水1500gを加え、植物由来
のパパイン4gで、pH6.0、50℃の条件下で1時
間インキュベートし、酵素分解を行った。次に、カビ由
来のエキソペプチダーゼ4gでさらに上記条件下で20
時間酵素分解を行った後、95℃に加熱することで酵素
を失活させた。その後遠心分離、濾過により不溶物、油
分を除去、濃縮して、本発明の魚肉(鰹)の酵素分解物
500gを調製した。
12培地(GIBCO BRL Products and Reference Guide,p.3
57-358)からチミジン、ヒポキサンチンを除去した培地
に以下の成分を添加したもの(以下において培地Aと記
載する)を用いた。
去した培地に以下の成分を添加したもの: アスコルビン酸30mg/L、 デオキシアデノシン(1H2O)10mg/L、 デオキシシチジン10mg/L、 デオキシグアノシン10mg/L、 アデノシン5mg/L、 シチジン5mg/L、 グアノシン5mg/L、 ウリジン5mg/L、 エタノールアミン(HCl)4mg/L、 プルロニックF-68 1000mg/L、 塩化第二鉄(6H2O)18.9mg/L 上記培地Aに、実施例2で調製した酵素分解物を最終
濃度Brix 1%あるいはBrix 2%で添加し、濾過滅菌し
た。
実施例10に記載されたヒトエロンゲーションファクタ
ーIαプロモーターを利用し、特開平8−99902号
公報の参考例2に記載された方法に準じて作成したヒト
型化PM−1抗体(抗ヒトIL−6レセプター抗体)を
産生するCHO細胞株を用いて試験した。
濃度Brix 1%あるいはBrix 2%含有する培地Aに上記CH
O細胞(1.5x105 cell/ml)を添加し、シェーカーフラス
コ型細胞培養装置を用いて37℃、5%CO2のインキュベ
ーター条件下で10日間培養した。
れた抗体タンパク質の産生量を測定した。産生量は逆相
系高速液体クロマトグラフィーを使用して測定した。
解物10g/L(PrimatoneTM:米国、Quest 社製)を含む培
地を調製し、同様の方法でCHO細胞を培養した。
酵素分解物Brix 1%を含有する培地で培養したCHO細胞
は対照と同等の細胞増殖を示した。また鰹の酵素分解物
Brix 2%を含有する培地で培養したCHO細胞は対照以上
の抗体タンパク質の産生量が得られた。
産生量に及ぼす効果 鰹、鰯、鮭、ソウダガツオ、鱈、鯖を原料とした魚肉
の酵素分解物を非哺乳動物由来培地に添加して抗体タン
パク質の産生量の検討を行った。
製した。すなわち、魚肉をミンチ状にカットし、植物由
来のエンドペプチダーゼであるパパインで酵素分解を行
った。次にカビ由来のエキソペプチダーゼでさらに酵素
分解を行い加温することで酵素を失活させた。遠心分
離、濾過により不溶物、油分を除去、濃縮して魚肉の酵
素分解物を調製した。
L−6レセプター抗体)蛋白をコードする遺伝子及びdh
fr選択マーカー遺伝子で形質転換されたdhfr(−)のCH
O細胞を、鰹、鰯、鮭、ソウダカツオ、鱈、鯖の酵素分
解物を最終濃度10g/L(Brix 1%)あるいは15g/L(Brix
1.5%)含有する培地Bに添加し、シェーカーフラスコ
型細胞培養装置を用いて37℃、5%CO2のインキュベー
ター条件下で10日間培養した。そして生細胞数、細胞生
存率、抗体タンパク質の産生量を測定した。培地Bの成
分を以下に示す。
去した培地に以下の成分を添加したもの: アスコルビン酸12.5mg/L、 デオキシアデノシン(1H2O)2.5mg/L、 デオキシシチジン2.5mg/L、 デオキシグアノシン2.5mg/L、 アデノシン2.5mg/L、 シチジン2.5mg/L、 グアノシン2.5mg/L、 ウリジン5.0mg/L、 プトレッシン(2HCl)0.2mg/L、 エタノールアミン(HCl)0.975mg/L、 プルロニックF-68 500mg/L、 クエン酸鉄10mg/L 結果 得られた結果を図4に示す。魚肉の加水分解物による
抗体タンパク質の産生量には違いが見られた。すなわ
ち、魚肉の酵素分解物の最終濃度がBrix 1%(10g/L)添
加の場合、産生量が高い順に鰹>ソウダガツオ>鱈>鮭
>鯖>鰯である。また魚肉の酵素分解物の最終濃度がBr
ix 1.5%(15g/L)添加の場合は鰹>ソウダガツオ>鱈
>鯖>鮭>鰯である。
分解物が抗体タンパク質産生量に及ぼす効果は異なる
が、抗体蛋白をコードする遺伝子及びdhfr選択マーカー
遺伝子で形質転換されたdhfr(−)のCHO細胞の増殖と
抗体タンパク質の産生にいずれも効果があることが明ら
かとなった。
Claims (12)
- 【請求項1】動物細胞を培養して所望のタンパク質を製
造するための培地であって、魚肉の酵素分解物及び/又
は魚肉抽出物を含み、哺乳動物由来の成分を含まないこ
とを特徴とする動物細胞培養用培地。 - 【請求項2】培地が魚肉抽出物を含む請求項1記載の動
物細胞培養用培地。 - 【請求項3】培地が魚肉の酵素分解物を含む請求項1記
載の動物細胞培養用培地。 - 【請求項4】魚肉の酵素分解物が、魚肉又は魚肉抽出物
をタンパク質分解酵素で処理して得られたものである請
求項1又は3記載の動物細胞培養用培地。 - 【請求項5】タンパク質分解酵素が、プロテイナーゼ及
び/又はペプチダーゼである請求項4記載の動物細胞培
養用培地。 - 【請求項6】魚肉の酵素分解物が、魚肉又は魚肉抽出物
をプロテイナーゼ処理し、次いで、ペプチターゼ処理し
て得られるものである請求項4記載の動物細胞培養用培
地。 - 【請求項7】動物細胞培養用培地が、アミノ酸、ビタミ
ン類、脂質因子、エネルギー源、浸透圧調節剤、鉄源お
よびpH緩衝剤を含む請求項1−6のいずれかに記載の
動物細胞培養用培地。 - 【請求項8】動物細胞が、所望のタンパク質をコードす
る遺伝子を導入されたものである請求項1−7のいずれ
かに記載の動物細胞培養用培地。 - 【請求項9】所望のタンパク質が、抗体又は生理活性物
質である請求項1−8のいずれかに記載の動物細胞培養
用培地。 - 【請求項10】動物細胞が、CHO 細胞である請求項1−
9のいずれかに記載の動物細胞培養用培地。 - 【請求項11】魚肉が、鰹、ソウダガツオ、鱈、鯖、鮭
および鰯からなる群より選ばれる1種以上である請求項
1−10のいずれかに記載の動物細胞培養用培地。 - 【請求項12】動物細胞を培養して所望のタンパク質を
製造する方法において、該培養を魚肉の酵素分解物及び
/又は魚肉抽出物を含み、哺乳動物由来の成分を含まな
いことを特徴とする動物細胞培養用培地を使用して行う
タンパク質の製造方法。
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