JP5209693B2 - Methods for expressing recombinant proteins in CHO cells - Google Patents
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Description
本発明は、CHO株化細胞に組換え産物遺伝子を発現するための方法に、並びに組換えCHO宿主細胞および新規の発現ベクター構築物に関する。
[背景技術]
The present invention relates to methods for expressing recombinant product genes in CHO cell lines, as well as recombinant CHO host cells and novel expression vector constructs.
[Background technology]
チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)哺乳類発現系は、組換えタンパク質の産生に広く使用されている。ハイブリドーマ株化細胞などのリンパ球系の株化細胞を除けば、これは、簡便かつ効果的な動物細胞の高密度懸濁液バッチ培養法が可能なわずかな細胞種のうちの1つである。さらに、これらは、非常に高い産物収率が可能であり、代謝ストレスに対して比較的強いが、リンパ球は、産業的な規模で培養することが困難である。かなりの費用が生じることを考慮すると、バイオリアクタの稼働あたりの組換えタンパク質の収率を最大にすることは、最も重要である。培地組成物の選択およびバイオリアクタ・デザインおよび操作は、収率に影響を与えるパラメータであり、最適化は非常に複雑となろう。さらに予測される通り、産物タンパク質の発現を制御するプロモーターの強度または転写活性の増加も、収率を増大させる。単一細胞レベルでの増分は、高密度のバッチまたは流加回分培養における産物収率のかなりの改善に換算されると考えられ、106〜107細胞/mlの範囲の細胞密度で定常期の遺伝子発現を示す。 The Chinese hamster ovary cell (CHO) mammalian expression system is widely used for the production of recombinant proteins. With the exception of lymphoid cell lines, such as hybridoma cell lines, this is one of the few cell types that allows simple and effective high-density suspension batch culture of animal cells. . In addition, they are capable of very high product yields and are relatively resistant to metabolic stress, but lymphocytes are difficult to culture on an industrial scale. In view of the considerable costs incurred, it is most important to maximize the yield of recombinant protein per bioreactor run. Media composition selection and bioreactor design and operation are parameters that affect yield and optimization will be very complex. Furthermore, as expected, an increase in the strength or transcriptional activity of the promoter that controls the expression of the product protein also increases the yield. Increments at the single cell level would translate into a significant improvement in product yield in dense batches or fed-batch cultures, with stationary densities at cell densities in the range of 10 6 to 10 7 cells / ml The gene expression of is shown.
米国特許第5,866,359号は、弱いプロモーターからアデノウイルスのE1Aタンパク質を同時発現することによって、CHOおよびNSO細胞において、もとから強いhCMVプロモーターからの発現を増強する方法を記載している。E1Aは、細胞周期調節に対して作用するであろう多機能性の転写制御因子であり、独立して転写を活性化および抑制する機能的なドメインを有する。E1A発現を適切な低レベルの発現に微調整することは、遺伝子トランス活性化の間に理想的なバランスを達成し、一方で細胞周期進行に対してのネガティブな影響を回避するための同時発現アプローチの成功のために重大である。不利な点として、E1A発現を推進するプロモーターの慎重な選択とは別に、この系では、関心対象の組換えタンパク質を発現する以外に、E1Aを発現する細胞のタンパク質合成能力の一部を遮断してしまう。 US Pat. No. 5,866,359 describes a method for enhancing expression from an originally strong hCMV promoter in CHO and NSO cells by co-expressing adenoviral E1A protein from a weak promoter. E1A is a multifunctional transcriptional regulator that may act on cell cycle regulation and has functional domains that independently activate and repress transcription. Fine-tuning E1A expression to an appropriate low level of expression achieves an ideal balance during gene transactivation while co-expression to avoid negative effects on cell cycle progression Critical for the success of the approach. Disadvantages, apart from careful selection of promoters that drive E1A expression, in addition to expressing the recombinant protein of interest, this system blocks some of the protein synthesis capacity of cells expressing E1A. End up.
国際公開公報第95/17516号は、B-株化細胞統のリンパ球、たとえば広く使用されているNSO骨髄腫細胞の非常に活性な遺伝子座に対して発現ベクター構築物をターゲッティングするための、マウス免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子座の使用を記載している。NSO細胞は、本質的にマウスのプラズマ細胞またはB細胞の腫瘍株化細胞である。該免疫グロブリン座を収容するクロマチンは、B細胞のみにおいて、その完全に活性な開口状態(open state)にあり、これらの遺伝子座に組み込まれた天然の免疫グロブリン・プロモーターまたは組換え発現構築物を高い転写活性にすることができる。 WO 95/17516 describes mice for targeting expression vector constructs to highly active loci of B-cell lineage lymphocytes, such as the widely used NSO myeloma cells. Describes the use of the immunoglobulin gamma 2A locus. NSO cells are essentially mouse plasma cells or B cell tumor cell lines. The chromatin that houses the immunoglobulin loci is in its fully active open state in B cells only, and has a higher natural immunoglobulin promoter or recombinant expression construct incorporated into these loci. It can be transcriptional activity.
不利な点として、相同的組換えの原理のために、ターゲッティング配列は、組換え誘導の(recombinatorial)ホットスポットを収容するガンマ2Aターゲッティング配列の配列に一致するマウスの株化細胞においてのみ効率的にターゲットすると考えられ;高レベルの発現のためには、ガンマ2A遺伝子座領域は、転写的に活性なゲノム領域でなければならず、B細胞タイプに対する相同的組換えについてはその有効性が制限される。 Disadvantageously, because of the principle of homologous recombination, the targeting sequence is efficiently only in mouse cell lines that match the sequence of the gamma 2A targeting sequence that accommodates recombinatorial hot spots. For high levels of expression, the gamma 2A locus region must be a transcriptionally active genomic region, limiting its effectiveness for homologous recombination against B cell types The
本発明の目的は、標準的なプロモーターから発現を増強することができる、バイオテクノロジーにおけるCHOタンパク質発現のためのもう一つの発現系を発明することである。本発明によれば、驚いたことに、この目的は、元来はマウスB細胞の相同的組換えのために発明された遺伝子ターゲッティング配列を有するCHO細胞のための遺伝子発現ベクターを備えることによって達成される。
[発明の開示]
The object of the present invention is to invent another expression system for CHO protein expression in biotechnology that can enhance expression from standard promoters. Surprisingly, according to the present invention, this object is achieved by providing a gene expression vector for CHO cells with gene targeting sequences originally invented for homologous recombination of mouse B cells. Is done.
[Disclosure of the Invention]
[発明を実施するための最良の形態] [Best Mode for Carrying Out the Invention]
本発明によれば、哺乳類細胞における組換遺伝子の発現のためのDNA配列は、組換え産物遺伝子、および組換え産物遺伝子を発現させるためのプロモーター、好ましくはCMVプロモーターを含み、該プロモーターからの発現を増強することができるマウスの免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子座のDNA配列またはこれらの断片または配列変種をさらに含む。本発明によれば、このようなDNA配列は、CHO細胞における組換え産物遺伝子の発現のための有用な発現ベクター構築物である。 According to the present invention, the DNA sequence for expression of the recombinant gene in mammalian cells includes a recombinant product gene and a promoter for expressing the recombinant product gene, preferably a CMV promoter, and expression from the promoter. Further comprising a DNA sequence of a mouse immunoglobulin gamma 2A locus or a fragment or sequence variant thereof that can enhance According to the present invention, such DNA sequences are useful expression vector constructs for the expression of recombinant product genes in CHO cells.
本発明によれば、組換えタンパク質を発現する方法は、
a. CHO細胞において活性であり、組換え産物タンパク質の発現を推進するプロモーターを含む発現ベクターをトランスフェクトし、かつプロモーターの活性を増強するマウスのIgG2A遺伝子座DNAまたはDNA配列変種またはそのDNA断片をさらに含むCHO細胞を培養する工程と、
b. 産物タンパク質を収集する工程と、
を含む。
According to the present invention, a method for expressing a recombinant protein comprises:
a mouse IgG2A locus DNA or DNA sequence variant or DNA fragment thereof that is active in CHO cells and is transfected with an expression vector containing a promoter that drives expression of the recombinant product protein and enhances the activity of the promoter; A step of culturing further CHO cells,
b. collecting the product protein;
including.
本発明に従った組換え産物遺伝子は、多量に発現されまたは収集されることが要求される産物タンパク質である。これは、関心対象の任意のタンパク質、たとえばインターロイキンもしくは酵素などの治療的なタンパク質、または抗体もしくはその断片などの多量体のタンパク質のサブユニットであってもよい。組換え産物遺伝子は、宿主産生株細胞から一旦発現されたポリペプチドを分泌することができるシグナル配列をコードする配列部分を含んでいてもよい。本発明のさらに好ましい態様において、産物タンパク質は、分泌されるタンパク質である。より好ましくは、第1のまたは産物タンパク質は、抗体もしくは操作された抗体、またはこれらの断片であり、最も好ましくは、免疫グロブリンG(IgG)抗体である。 A recombinant product gene according to the present invention is a product protein that is required to be expressed or collected in large quantities. This may be a subunit of any protein of interest, for example a therapeutic protein such as an interleukin or enzyme, or a multimeric protein such as an antibody or fragment thereof. The recombinant product gene may include a sequence portion encoding a signal sequence capable of secreting a polypeptide once expressed from the host-producing strain cell. In a further preferred embodiment of the invention, the product protein is a secreted protein. More preferably, the first or product protein is an antibody or engineered antibody, or a fragment thereof, most preferably an immunoglobulin G (IgG) antibody.
マウス免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子座位(IgG2A)のDNA配列は、元来は組換え遺伝子産物の高発現を示す安定な組換えリンパ様B株化細胞を作製するためのゲノムのターゲッティング配列として使用するために、国際公開公報第95/17516号において発明された。Bリンパ球またはプラズマ細胞は、おそらく細胞タイプ特異的なエンハンサー/転写制御因子の活性および開放性のクロマチン構造のために、通常非常に高レベルの免疫グロブリンRNAをIg重鎖遺伝子座から発現する。本発明の好ましいマウス免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子配列は、国際公開公報第95/17516号において使用したターゲッティング配列と同じである。これは、CH1エキソンのほとんどの5’部分を除く、マウスのIgガンマ2Aのコード領域の全てを含む5.1kbのBamHIゲノム断片である(Yamawaki-Kataoka, Y.ら、Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. (1982) 79: 2623-2627; Hall, B.ら、Molecular Immunology (1989) 26: 819-826; Yamawaki-Kataoka, Y.ら、Nucleic Acid Research (1981) 9: 1365-1381)。本発明によれば、部位特異的な相同遺伝子組換えの促進が免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子配列(IgG2A)に関連した性質ではない。従って、好ましくは、CHO細胞の一過性または安定発現の条件下の両方において、プロモーターから、好ましくは以下に記載したhCMVプロモーターからの組換え産物遺伝子の発現の増強において機能的であるか、または増強することができるIgG2A遺伝子配列の変種配列または配列断片または変種配列の断片のいずれもが本発明に含まれる。 The DNA sequence of the mouse immunoglobulin gamma 2A locus (IgG2A) is originally used as a genomic targeting sequence to generate stable recombinant lymphoid B cell lines that show high expression of the recombinant gene product. Invented in International Publication No. 95/17516. B lymphocytes or plasma cells usually express very high levels of immunoglobulin RNA from the Ig heavy chain locus, presumably due to cell type-specific enhancer / transcription regulator activity and open chromatin structure. The preferred mouse immunoglobulin gamma 2A gene sequence of the present invention is the same as the targeting sequence used in WO 95/17516. This is a 5.1 kb BamHI genomic fragment containing all of the mouse Ig gamma 2A coding region except for the most 5 'part of the CH1 exon (Yamawaki-Kataoka, Y. et al., Proc. Natl. Acad. Sci). USA (1982) 79: 2623-2627; Hall, B. et al., Molecular Immunology (1989) 26: 819-826; Yamawaki-Kataoka, Y. et al., Nucleic Acid Research (1981) 9: 1365-1381). According to the present invention, the promotion of site-specific homologous gene recombination is not a property related to the immunoglobulin gamma 2A gene sequence (IgG2A). Accordingly, it is preferably functional in enhancing expression of the recombinant product gene from a promoter, preferably from the hCMV promoter described below, either under transient or stable expression conditions of CHO cells, or Any variant sequence or sequence fragment or variant sequence fragment of an IgG2A gene sequence that can be enhanced is encompassed by the present invention.
このような「機能的な」変種は、たとえば塩基の挿入、欠失、または点突然変異を含み、当該技術分野において周知の方法によって、たとえば、プライマー定方向PCR(primer-directed PCR)、「エラー−プローン(error-prone)」PCR、「遺伝子-混合(gene-shuffling)」と呼ばれる重複するDNA断片のPCR-リアセンブリによって、またはインビトロでの細菌クローンのランダム突然変異誘発に続くライブラリー・トランスフェクション、およびCHO細胞中での機能的な選択によって作製される。たとえば、ランダム突然変異誘発は、 Miller, J. , Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory 1972)に記載されているように、アルキル化化学またはUV照射によって達成することができる。任意に、宿主菌の天然の変位誘発株を使用してもよい。 Such “functional” variants include, for example, base insertions, deletions, or point mutations, and may be performed by methods well known in the art, eg, primer-directed PCR, “error” -Library transfer following PCR-reassembly of overlapping DNA fragments called "error-prone" PCR, "gene-shuffling" or following random mutagenesis of bacterial clones in vitro And functional selection in CHO cells. For example, random mutagenesis can be achieved by alkylation chemistry or UV irradiation as described in Miller, J., Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring Harbor Laboratory 1972). Optionally, a natural displacement-inducing strain of the host bacterium may be used.
好ましくは、このような変種配列または配列断片は、天然のマウスの免疫グロブリン・ガンマ2A遺伝子座の対応する部分に対してDNA配列の少なくとも65%、より好ましくは75%、最も好ましくは90%相同的である。たとえば、免疫グロブリン・ガンマ2A配列内に直線化のための独特の部位を提供するために、膜エキソン2(M2)の39塩基対上流にある天然に存在するStuI部位にSalI制限部位を挿入することが可能であり;このような配列変種は、元来は部位特異的組換えターゲッティングのために発明されたが、本発明に関しても同様に使用することができる。 Preferably, such variant sequences or sequence fragments are at least 65%, more preferably 75%, most preferably 90% homologous to the corresponding portion of the native mouse immunoglobulin gamma 2A locus. Is. For example, a SalI restriction site is inserted into the naturally occurring StuI site 39 base pairs upstream of membrane exon 2 (M2) to provide a unique site for linearization within the immunoglobulin gamma 2A sequence Such sequence variants were originally invented for site-specific recombination targeting, but can be used with the present invention as well.
「プロモーター」は、RNAポリメラーゼをDNAに結合させて、RNA合成を開始させるようにするDNA配列として定義される。本発明によれば、これは、CHO細胞において活性であるプロモーターである。このようなプロモーターは、好ましくは強力なプロモーターである。強力なプロモーターは、CHO-KI細胞において、hCMVコア・プロモーター/エンハンサー断片(米国特許第5168062号に記載されたもの)と同等か、または高く、高頻度でmRNAの開始を生じさせるものである。このようなプロモーターは、米国特許第5589392合で引用されるように、細胞タイプ依存的な強力なプロモーターであってもよく、または好ましくは、遍在性に活性な強力なプロモーター、より好ましくは、たとえばSV40ウイルスの初期および後期プロモーター、ヒトサイトメガロウイルス(hCMV)のまたはマウスサイトメガロウイルス(mCMV)の前初期プロモーター、単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ・プロモーター(TK)、またはラウス肉腫ウイルスの末端反復配列プロモーター(RS-LTR)などの構成的に活性なウイルスのプロモーターであり、より好ましくは、米国特許第5,385,839号および/または欧州特許第-323997-A1号に記載されている2.1kbのPstI断片によって定義されるhCMV-MIEプロモーターまたはこれらのプロモーター活性を有する機能的部分である。欧州特許第323997-A1号に記載されているように、hCMVの主要前初期(major immediate early:MIE)遺伝子の完全な第1の機能的なイントロンを有するhCMVプロモーター構築物は、本発明の特に好ましい態様である。 A “promoter” is defined as a DNA sequence that causes RNA polymerase to bind to DNA and initiate RNA synthesis. According to the present invention, this is a promoter that is active in CHO cells. Such a promoter is preferably a strong promoter. Strong promoters are those that cause mRNA initiation at high frequency in CHO-KI cells, equivalent to or higher than the hCMV core promoter / enhancer fragment (as described in US Pat. No. 5,168,062). Such a promoter may be a cell type dependent strong promoter, as cited in US Pat. No. 5,858,932, or preferably a ubiquitously active strong promoter, more preferably, For example, SV40 virus early and late promoters, human cytomegalovirus (hCMV) or mouse cytomegalovirus (mCMV) immediate early promoter, herpes simplex virus thymidine kinase promoter (TK), or Rous sarcoma virus terminal repeats A constitutively active viral promoter such as a promoter (RS-LTR), more preferably by a 2.1 kb PstI fragment as described in US Pat. No. 5,385,839 and / or European Patent No. -323997-A1 HCMV-MIE promoters defined or functional with these promoter activities A minute. A hCMV promoter construct having the complete first functional intron of the major immediate early (MIE) gene of hCMV, as described in European Patent No. 323997-A1, is particularly preferred according to the present invention. It is an aspect.
好ましくは、本発明に使用されるhCMVプロモーターは、プロモーターの上流/エンハンサー部分の「モジュレーター」配列部分を欠失している。「モジュレーター」配列は、CHO細胞におけるhCMVプロモーター活性およびMIE転写開始部位に関して位置-750〜位置-1150の範囲に、特に一過性のトランスフェクションにおいて有害であることが見いだされた(Meierら、1996, Intervirology 39: 331-342, Regulation of hCMV immediate-early gene expression)。モジュレーター配列なしでは、(モジュレーター・ネガティブまたは短くmod-)hCMVプロモーターに対するIgG2A宿主のスポットの配列の存在の増強効果は、さらにはっきりする。 Preferably, the hCMV promoter used in the present invention lacks the “modulator” sequence portion of the upstream / enhancer portion of the promoter. "Modulator" sequences have been found to be deleterious in the range of position -750 to position -1150 with respect to hCMV promoter activity and MIE transcription start site in CHO cells, especially in transient transfection (Meier et al., 1996). , Intervirology 39: 331-342, Regulation of hCMV immediate-early gene expression). Without the modulator sequence, the enhancing effect of the presence of the IgG2A host spot sequence on the (CM-negative or short mod-) hCMV promoter is even more pronounced.
一過性のトランスフェクションは、ベクターが有する選択マーカーに対していずれの選択圧も適用しないことによって特徴づけられる。一過性のトランスフェクションから生じる細胞のプールまたはバッチは、外来DNAを取り込んで発現する細胞および取り込まなかった細胞を含むプールされた細胞群である。外来発現カセットを発現する細胞は、通常これらのゲノムにトランスフェクトされたDNAがいまだ組み込まれておらず、一過性にトランスフェクトされた細胞プールの培養により、外来DNAを失って、集団においてトランスフェクトした細胞を過成長させる傾向がある。したがって、発現は、トランスフェクション直後の期間において最も強く、時間とともに減少する。好ましくは、本発明に従った一過性のトランスフェクタントは、トランスフェクション後90時間まで選択圧の非存在下で細胞培養において維持されている細胞であることが理解される。 Transient transfection is characterized by not applying any selection pressure against the selectable marker carried by the vector. A pool or batch of cells resulting from transient transfection is a pool of cells that contain cells that have taken up and expressed foreign DNA and cells that have not taken up. Cells expressing the foreign expression cassette usually do not yet have the DNA transfected into these genomes yet, and transiently transfected cell pools lose the foreign DNA and transfect in the population. There is a tendency to overgrow the affected cells. Thus, expression is strongest in the period immediately after transfection and decreases with time. Preferably, transient transfectants according to the present invention are understood to be cells that are maintained in cell culture in the absence of selective pressure for up to 90 hours after transfection.
好ましくは、本発明に従ったトランスフェクトされたCHO宿主細胞は、特に、前述のようにhCMVプロモーターと組み合わせて、安定にトランスフェクトされた宿主細胞である。安定なトランスフェクションは、新たに導入された外来DNAが、通常ランダムな、非相同的な組換イベントによってゲノムDNAに組み込まれることを意味し;ベクター配列の場合には、本発明に従った安定トランスフェクションは、たとえばゲノムの組込みによって余分となる細菌コピー数制御領域などの、組換え産物遺伝子の発現に直接関与しないベクター配列部分の損失を生じてもよい。トランスフェクトされた宿主細胞は、ゲノム内に発現ベクターの少なくとも一部または異なる一部を組み込んでいる。同様に、少なくともインビボにおいて、本発明の発現ベクターの必須エレメント、すなわち適切なプロモーターの制御下の産物遺伝子およびホットスポットIgG2A配列の機能的相当物を生じる2つまたはいくつかのDNA断片によるCHO細胞のトランスフェクションも、このようなトランスフェクトされた宿主細胞の定義に含まれる。断片化されたDNAのトランスフェクション後の機能的なDNA配列のインビボでの構築は、たとえば国際公開公報第99/53046号に記載されている。このような安定組込みは、遺伝子増幅のためのさらなる選択圧に対する暴露により、CHO細胞中に二重微小染色体(double minute)を生じる可能性もある。これは、今の意味において「安定」に含まれる。CHOにおける本発明の発現ベクターのランダムなゲノムの組込みにより、ターゲッティング配列が存在すると、組換え産物タンパク質の発現のためのプロモーター活性を増強する。このような効果は、観察されていないし、プラズマ細胞腫/骨髄腫株化細胞を含む成熟マウスB株化細胞の相同遺伝子ターゲッティングによっても予測され得ず;そこでは、IgG2A遺伝子座が組換え誘導性の(recombinatorial)「ホットスポット」であることが判明したので、IgG2Aターゲッティング配列は、単に高収率の相同的成分の頻度を増大する役割を果たすだけであった。前に述べたとおり、免疫グロブリンのゲノム領域のクロマチンは、最適にターゲットされるB細胞株において、開口性の非常に活性な状態である。 Preferably, the transfected CHO host cell according to the present invention is a stably transfected host cell, especially in combination with the hCMV promoter as described above. Stable transfection means that newly introduced foreign DNA is usually integrated into genomic DNA by a random, non-homologous recombination event; in the case of vector sequences, Transfection may result in the loss of portions of the vector sequence that are not directly involved in the expression of the recombinant product gene, such as bacterial copy number control regions that are redundant due to genomic integration. The transfected host cell has incorporated at least a portion of the expression vector or a different portion within the genome. Similarly, in CHO cells with two or several DNA fragments that at least in vivo yield the essential elements of the expression vector of the invention, i.e. the product gene under the control of a suitable promoter and the functional equivalent of a hot spot IgG2A sequence. Transfection is also included in the definition of such transfected host cells. In vivo construction of functional DNA sequences after transfection of fragmented DNA is described, for example, in WO 99/53046. Such stable integration can also result in double minute chromosomes in CHO cells upon exposure to additional selective pressure for gene amplification. This is included in “stable” in the present sense. Due to the random genomic integration of the expression vector of the invention in CHO, the presence of the targeting sequence enhances the promoter activity for the expression of the recombinant product protein. Such an effect has not been observed and cannot be predicted by homologous gene targeting of mature mouse B cell lines including plasmacytoma / myeloma cell lines; where the IgG2A locus is recombination-inducible The IgG2A targeting sequence only served to increase the frequency of high yielding homologous components, since it was found to be a “recombinatorial” “hot spot”. As stated previously, chromatin in the genomic region of immunoglobulins is an open and highly active state in optimally targeted B cell lines.
「発現ベクター」は、本明細書において、ベクターをトランスフェクション後に、適切な哺乳類宿主株化細胞においてこれらのmRNAの転写および翻訳のために必要とされるDNA配列として定義される。適切に構築された発現ベクターは、通常以下を含むべきである:動物細胞において選択可能な少なくとも1つの発現可能なマーカー、上流のプロモーター領域の制御下に、組換え産物遺伝子のための発現カセットを挿入するための限定された数の有用な制限部位。特に、一過性の/エピソームの発現だけのために使用される場合、これは、真核生物の宿主細胞中で自己複製/エピソーム維持のための、エプスタイン・バー・ウイルス(EBV)またはSV40ウイルス起源などの複製開始点をさらに含んでもよいが、選択可能なマーカーを欠いていてもよい。発現ベクターは、たとえば直線的なDNA断片、核ターゲッティング配列を含むかまたはトランスフェクション試薬との相互作用のために特別に最適化されているDNA断片、動物ウイルス、または細菌において往復および産生することができる適切なプラスミドである(しかし、これらに限定されない)。チミジンキナーゼ(tk)、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)、またはグルタミンシンテターゼ(GS)などの一般に使用される任意の選択マーカーを使用してもよい。好ましい態様において、発現可能なGS選択マーカーが使用される(Bebbingtonら、1992, High-level expression of a recombinant antibody from myeloma cells using a glutamine synthetase gene as an amplifiable selectable marker, Bio/Technology 10: 169-175; Cockettら、1990, High level expression of tissue inhibitor of metalloproteinases in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells using Glutamine synthetase gene amplification, Bio/Technology 8: 662-667)。GS系は、治療的なタンパク質の産生のために特に重要な2つだけしかない系のうちの1つである。ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)と比較して、GS系では、初期のトランスフェクタント(tranfectant)から非常に生産的な株化細胞を作製できることが多く、したがって遺伝子増幅を達成するために、選択剤の濃度を増大して存在させ、多回の選択の必要が回避され、開発の間に何倍もの利点を供与する(Brownら、1992, Process development for the production of recombinant antibodies using the glutamine synthetase (GS) system, Cytotechnology 9: 231-236)。マーカー遺伝子の発現のための第2の転写ユニットと同様に、発現ユニットは、たとえば、当該技術分野において通常使用されている内部リボソーム導入部位(internal ribosome entory sites)の使用により、産物遺伝子およびマーカー遺伝子の両方のためにモノシストロンの(monocistronic)発現カセットを使用することができることは言うまでもない。その逆も同様に、本発明のホットスポットIgG2A配列並びにプロモーターおよび/またはマーカー・カセットを含む産物タンパク質のための発現カセットは、単一の発現ベクターにおいてシスに作用する必要がないこと;エレメントは、別々の同時トランスフェクトされたベクターでもうまく行われ、または次いでDNA断片が、単一の、鎖状の組込み部位で染色体性に、組み込まれてもよいであろうことは、言うまでもない。 An “expression vector” is defined herein as the DNA sequence required for transcription and translation of these mRNAs in a suitable mammalian host cell after transfection of the vector. A properly constructed expression vector should usually contain: at least one expressible marker selectable in animal cells, an expression cassette for the recombinant product gene under the control of the upstream promoter region. A limited number of useful restriction sites for insertion. In particular, when used only for transient / episomal expression, this is an Epstein-Barr virus (EBV) or SV40 virus for self-renewal / episomal maintenance in eukaryotic host cells It may further include an origin of replication such as origin, but may lack a selectable marker. Expression vectors can, for example, reciprocate and produce in linear DNA fragments, DNA fragments that contain nuclear targeting sequences or are specifically optimized for interaction with transfection reagents, animal viruses, or bacteria. Suitable plasmids that can be (but are not limited to). Any commonly used selectable marker such as thymidine kinase (tk), dihydrofolate reductase (DHFR), or glutamine synthetase (GS) may be used. In a preferred embodiment, an expressible GS selectable marker is used (Bebbington et al., 1992, High-level expression of a recombinant antibody from myeloma cells using a glutamine synthetase gene as an amplifiable selectable marker, Bio / Technology 10: 169-175 1990, High level expression of tissue inhibitor of metalloproteinases in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells using Glutamine synthetase gene amplification, Bio / Technology 8: 662-667). The GS system is one of only two systems that are particularly important for the production of therapeutic proteins. Compared to dihydrofolate reductase (DHFR), the GS system is often able to generate highly productive cell lines from early transfectants and is therefore selected to achieve gene amplification Increased concentrations of agents are present, avoiding the need for multiple selections and providing many times the benefits during development (Brown et al., 1992, Process development for the production of recombinant antibodies using the glutamine synthetase ( GS) system, Cytotechnology 9: 231-236). Similar to the second transcription unit for the expression of the marker gene, the expression unit can be used, for example, by the use of internal ribosome entory sites commonly used in the art. Of course, a monocistronic expression cassette can be used for both. Vice versa, the expression cassette for the product protein comprising the hotspot IgG2A sequence of the invention and the promoter and / or marker cassette need not act cis in a single expression vector; It goes without saying that this could be done successfully with separate co-transfected vectors, or the DNA fragment could then be chromosomally integrated at a single, chained integration site.
本発明のさらなる目的は、本発明のDNA配列をトランスフェクトされたCHO宿主細胞である。更なる目的は、このような宿主細胞のトランスフェクションのための方法およびこのような宿主細胞における組換え産物遺伝子の発現のための方法である。本発明の本願明細書中の好ましい態様でなされる説明および参照は、同様に全てのこれらの本発明のさらなる目的にも関する。本発明のDNA配列またはベクターをトランスフェクトした宿主細胞は、一過性または安定にトランスフェクトされた株化細胞であると解釈されるべきであることに留意する必要がある。所与の宿主細胞タイプに適しているならば、当業者に周知なもの、たとえばエレクトロポレーション、リン酸Ca沈澱、DEAE-デキストラントランスフェクション、リポフェクションなどの任意のトランスフェクション技術を本発明に従って使用することができる。 A further object of the present invention is a CHO host cell transfected with the DNA sequence of the present invention. A further object is a method for transfection of such host cells and a method for the expression of recombinant product genes in such host cells. The descriptions and references made in the preferred embodiments of the invention herein relate to all these further objects of the invention as well. It should be noted that a host cell transfected with a DNA sequence or vector of the invention should be construed as a transient or stably transfected cell line. Any transfection technique known to those skilled in the art, such as electroporation, calcium phosphate precipitation, DEAE-dextran transfection, lipofection, etc., is used according to the present invention, if appropriate for a given host cell type. be able to.
適切な宿主株化細胞は、任意のチャイニーズ・ハムスター卵巣(CHO)株化細胞であることができる(Puckら、1958, J. Exp. Med. 108: 945-955)。「宿主細胞」の用語は、培養中に増殖ができ、所望のタンパク質組換え産物タンパク質を発現する細胞をいう。適切な株化細胞は、たとえばCHOK1(ATCC CCL-61)、CHO pro3-、CHO DG44、CHOP12、またはdhfr-CHO株化細胞DUK-BII(Chassinら、PNAS 77,1980, 4216-4220)、またはDUXB11(Simonsenら、PNAS 80,1983, 2495-249)であることができる。CHO細胞では、免疫グロブリン遺伝子座が不活性であり、したがって、クロマチンは高密度にパックされたか、または閉じた状態にある。したがって、免疫グロブリン座に組み込まれたいずれの遺伝子構築物も、それ自体が発現カセットの両側のクロマチンの開口を促進するフランキング遺伝子座制御領域を含まない限り、クロマチンの特異的な状態のために、組換えタンパク質の高レベルの発現を生じることができない。さらに、免疫グロブリン遺伝子配列および特にそのイントロン部分は、種の間、たとえばマウスからハムスターの間でかなりの相違を示す。
免疫グロブリン座のプロモーターまたはエンハンサーエレメントは、種および組織に特異的であり、B細胞のみにおいて活性であるはずである。また、本発明のマウスのIgG2A配列は、完全なIgG重鎖をコードする全長転写産物を引き起こす任意の天然の免疫グロブリン・プロモーターの非存在下において、CHO細胞の遺伝子発現を増強する。好ましくは、本発明のIgG2A配列は、このようなプロモーターを欠いている。驚いたことに、マウスのIgG2Aターゲッティング配列は、本発明に従った発現ベクターでのCHO細胞の一過性のトランスフェクションにより、CHO細胞の遺伝子発現をさらに改善し(図1);このような一過性の発現は、本発明に従った方法のさらなる好ましい態様である。一般にトランスフェクション後の約20〜50時間に生じる一過性の発現アッセイ法では、トランスフェクトされたベクターは、エピソームのエレメントとして維持されて、ゲノムにはまだ組み込まれていない。
A suitable host cell line can be any Chinese hamster ovary (CHO) cell line (Puck et al., 1958, J. Exp. Med. 108: 945-955). The term “host cell” refers to a cell that can proliferate in culture and expresses the desired protein recombinant product protein. Suitable cell lines include, for example, CHOK1 (ATCC CCL-61), CHO pro3-, CHO DG44, CHOP12, or dhfr-CHO cell line DUK-BII (Chassin et al., PNAS 77,1980, 4216-4220), or DUXB11 (Simonsen et al., PNAS 80, 1983, 2495-249). In CHO cells, the immunoglobulin locus is inactive, and thus chromatin is packed densely or closed. Thus, any genetic construct incorporated into an immunoglobulin locus, due to the specific state of chromatin, unless it itself contains flanking locus control regions that facilitate opening of the chromatin on both sides of the expression cassette, Inability to produce high levels of expression of the recombinant protein. Furthermore, the immunoglobulin gene sequences and in particular their intron parts show considerable differences between species, for example between mice and hamsters.
The promoter or enhancer element of the immunoglobulin locus is species and tissue specific and should be active only in B cells. The mouse IgG2A sequences of the present invention also enhance CHO cell gene expression in the absence of any native immunoglobulin promoter that causes full-length transcripts encoding complete IgG heavy chains. Preferably, the IgG2A sequence of the present invention lacks such a promoter. Surprisingly, the mouse IgG2A targeting sequence further improved gene expression in CHO cells by transient transfection of CHO cells with an expression vector according to the present invention (FIG. 1); Transient expression is a further preferred embodiment of the method according to the invention. In transient expression assays that generally occur about 20-50 hours after transfection, the transfected vector is maintained as an episomal element and has not yet been integrated into the genome.
たとえば、米国特許第5633162に記載したように、哺乳類株化細胞のための適切な培地および培養方法は、当該技術分野において周知である。研究室フラスコまたは低密度細胞培養のための、および特定の細胞種の要求に適した標準的な細胞培養培地の例は:たとえばRoswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium (Morre, G., The Journal of the American Medical Association, 199, p. 519 f. 1967)、L-15培地(Leibovitz, A.ら、Amer. J. of Hygiene, 78, lp. 173 ff, 1963)、ダルベッコイーグル修飾培地(DMEM)、イーグル最小必須培地(MEM)、Ham's F12培地(Ham, R.ら、Proc. Natl. Acad. Sc. 53, p288 ff. 1965)、またはアルブミン、トランスフェリン、およびレシチンを欠いているIscovesの修飾DMEM(Iscovesら、J. Exp. med. 1, p. 923 ff., 1978)である。たとえば、Ham's F10またはF12培地は、CHO細胞培養のために特にデザインされた。CHO細胞培養に特に適応されたその他の培地は、EP-481791に記載されている。このような培地には、ウシ胎児血清(FBS、ウシ胎児血清FCSとも呼ばれている)を補うことができ、後者により、あり余る程のホルモンおよび成長因子の天然の供与源を提供することができることが既知である。哺乳類細胞の細胞培養は、今日では、科学の教科書およびマニュアルに十分に記載されたルーチンの操作であり、これは、たとえばR. Ian Fresney, Culture of Animal cells, a manual, 4th edition, Wiley-Liss/N. Y. , 2000.に細部においてカバーされている。 For example, as described in US Pat. No. 5,563,162, suitable media and culture methods for mammalian cell lines are well known in the art. Examples of standard cell culture media for laboratory flasks or low density cell cultures and suitable for specific cell type requirements are: Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 medium (Morre, G., The Journal of the American Medical Association, 199, p. 519 f. 1967), L-15 medium (Leibovitz, A. et al., Amer. J. of Hygiene, 78, lp. 173 ff, 1963), Dulbecco Eagle modified medium (DMEM) ), Eagle's minimum essential medium (MEM), Ham's F12 medium (Ham, R. et al., Proc. Natl. Acad. Sc. 53, p288 ff. 1965), or modification of Iscoves lacking albumin, transferrin, and lecithin DMEM (Iscoves et al., J. Exp. Med. 1, p. 923 ff., 1978). For example, Ham's F10 or F12 media was specifically designed for CHO cell culture. Other media specifically adapted for CHO cell culture are described in EP-481791. Such media can be supplemented with fetal calf serum (FBS, also called fetal calf serum FCS), which provides a natural source of a plethora of hormones and growth factors. It is known that it can be done. Mammalian cell culture is today a routine procedure well documented in scientific textbooks and manuals, such as R. Ian Fresney, Culture of Animal cells, a manual, 4 th edition, Wiley- Covered in detail in Liss / NY, 2000.
好ましくは、本発明に従った細胞培養培地は、ウシ胎児血清(FCSまたはFBS)を欠いており、「無血清」とよばれる。無血清培地中の細胞は、最適の増殖のために、一般に無血清培地中にインスリンおよびトランスフェリンを必要とする。トランスフェリンは、国際公開公報第94/02592号に記載されているように、トロポロンなどの非ペプチド・キレート薬またはシデロホアによって少なくとも部分的に置換されていても、またはビタミンCなどの抗酸化物と組み合わせて有利に無機鉄の供与源のレベルを増大してもよい。大部分の株化細胞は、たとえば、上皮細胞成長因子(EGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、インスリン様の成長因子IおよびII(IGFI、IGFII)、その他を含む一つ以上の合成の成長因子(組換えポリペプチドを含む)が必要である。必要であろうその他のクラスの因子は:プロスタグランジン、輸送および結合タンパク質(たとえば、セルロプラスミン、高および低密度リポタンパク質、ウシ血清アルブミン(BSA))、ステロイドホルモンを含むホルモン、および脂肪酸を含む。ポリペプチド因子の試験は、増殖刺激性であることが見いだされているものの存在下において、段階的な様式で新たなポリペプチド因子を試験すると最適に行われる。これらの成長因子は、合成物または組換えである。動物細胞培養において周知のいくつかの方法論的なアプローチが存在し、典型例を以下に記載してある。最初の工程は、血清を補った培地から細胞を移して3〜6日後に生存し、および/またはゆっくり増殖する条件を得ることである。大部分の細胞種では、これは少なくともある程度が接種密度の働きによる。一旦、最適なホルモン/増殖因子/ポリペプチドの補充が見いだされれば、生存のための接種密度は、減少すると考えられる。より好ましい態様において、細胞培養培地は、胎児血清、および個々タンパク質成長因子の補充または組換えトランスフェリンなどのその他のタンパク質の両方ともがない無タンパク質である。 Preferably, the cell culture medium according to the present invention lacks fetal calf serum (FCS or FBS) and is called “serum free”. Cells in serum-free medium generally require insulin and transferrin in serum-free medium for optimal growth. Transferrin may be at least partially substituted with a non-peptide chelating agent such as tropolone or siderophore or combined with an antioxidant such as vitamin C, as described in WO 94/02592 Advantageously, the level of inorganic iron source may be increased. Most cell lines are composed of one or more synthetic cells including, for example, epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), insulin-like growth factors I and II (IGFI, IGFII), etc. Growth factors (including recombinant polypeptides) are required. Other classes of factors that may be required include: prostaglandins, transport and binding proteins (eg, ceruloplasmin, high and low density lipoproteins, bovine serum albumin (BSA)), hormones including steroid hormones, and fatty acids . Testing of polypeptide factors is best done by testing new polypeptide factors in a step-wise fashion in the presence of what has been found to be growth stimulating. These growth factors are synthetic or recombinant. There are several methodological approaches that are well known in animal cell culture and typical examples are described below. The first step is to transfer the cells from serum-supplemented medium to obtain conditions that survive and / or grow slowly after 3-6 days. For most cell types, this is due at least in part to the effect of seeding density. Once optimal hormone / growth factor / polypeptide supplementation is found, the inoculation density for survival will decrease. In a more preferred embodiment, the cell culture medium is protein-free without both fetal serum and other proteins such as individual protein growth factor supplementation or recombinant transferrin.
本発明の1つの方法の可能な態様、すなわち組換え産物タンパク質の発現および回収は、たとえば流加培養バイオリアクタにおける動物宿主細胞の高密度培養である。次いで、従来の下流のプロセシングを適用してもよい。その結果、高密度培養培地を使用されなければならない。このような高密度培養培地は、通常全てのアミノ酸、上で与えられた範囲のグルコースなどのエネルギー源、無機塩、ビタミン、微量元素(ミクロモルの範囲の終濃度で通常存在する無機化合物として定義される)、緩衝液、4つのヌクレオシドまたはこれらの準ずるヌクレオチド、グルタチオン(還元型)などの抗酸化物、ビタミンC、および重大な膜脂質、たとえばコレステロールまたはホスファチジルコリン、または脂質前駆体、たとえばコリンもしくはイノシトールなどのその他の成分などの栄養性を補うことができる。高密度培地は、これらの化合物のほとんどまたは全てが濃縮されていると考えられ、本質的に等張性の培地のモル浸透圧濃度が調節されている無機塩を除いて、RPMI1640と比較するとGB2251249から受けることができる前術の標準的な培地よりも多量に(強化され)これらを含む。好ましくは、本発明に従った高密度培地は、トリプトファン以外の全てのアミノ酸が、75mg/l培地を上回るという点で、バランスが強化されている。好ましくは、一般的なアミノ酸要求性と連動して、グルタミンおよび/またはアスパラギンは、高密度培地中で1g/l、より好ましくは2g/lを上回る。本発明の状況において、高密度細胞培養は、少なくとも105細胞/mlもしくは以上、または好ましくは少なくとも106細胞/mlもしくは以上の生細胞の一時的な密度を有する動物細胞の集団として定義され、この集団は、一定のまたは増大した培養体積での細胞培養培地中において、単細胞またはより低い生存可能な細胞密度から連続して増殖された。 A possible embodiment of one method of the invention, ie the expression and recovery of the recombinant product protein is a high density culture of animal host cells, for example in a fed-batch bioreactor. Conventional downstream processing may then be applied. As a result, a high density culture medium must be used. Such high density culture media are usually defined as all amino acids, energy sources such as glucose in the range given above, inorganic salts, vitamins, trace elements (inorganic compounds normally present at final concentrations in the micromolar range). Buffer, 4 nucleosides or their equivalent nucleotides, antioxidants such as glutathione (reduced), vitamin C, and critical membrane lipids such as cholesterol or phosphatidylcholine, or lipid precursors such as choline or inositol Can supplement the nutritional properties of other ingredients. A high density medium is thought to be enriched in most or all of these compounds and is GB2251249 compared to RPMI1640, except for inorganic salts where the osmolarity of the isotonic medium is regulated. These contain higher amounts (enhanced) than the standard medium from previous surgery that can be received from. Preferably, the high density medium according to the present invention has an enhanced balance in that all amino acids except tryptophan are above 75 mg / l medium. Preferably, in conjunction with general amino acid requirements, glutamine and / or asparagine is greater than 1 g / l, more preferably greater than 2 g / l in high density media. In the context of the present invention, high density cell culture is defined as a population of animal cells having a temporary density of live cells of at least 10 5 cells / ml or more, or preferably at least 10 6 cells / ml or more, This population was grown continuously from single cells or lower viable cell density in cell culture medium at constant or increased culture volume.
さらに好ましい態様において、流加培養法は、GB2251249に記載されたように、少なくともグルタミンを、任意に1またはいくつかのその他のアミノ酸、好ましくはグリシンと共に、別々のフィードによってグルコース濃度を制御するのとは別に、これらの濃度を維持するために培地中の細胞培養に供給する培養システムである。好ましくは、より多く、グルタミンおよび任意に1つまたはいくつかのその他のアミノ酸のフィードは、EP-229,809-Aに記載されているように、細胞培養に対してグルコースなどの1つまたは複数のエネルギー源をフィードすることと組み合わせる。フィードは、通常、培養の開始後25〜60時間に開始され;たとえば、細胞が約106細胞/mlの密度に達したときに、フィードを始めることが有用である。培養された動物細胞では、「グルタミン分解(glutaminolysis)」(McKeehanら、1984, Glutaminolysis in animal cells, in: Carbohydrate Metabolism in Cultured Cells, ed. M. J. Morgan, Plenum Press, New York, pp. 11-150)が、増殖期の間の重要なエネルギー源になるであろうことが当該技術分野において周知である。総グルタミンおよび/またはアスパラギン・フィード(アスパラギンによるグルタミンの置換については、Kurano, N.ら、1990, J. Biotechnology 15,113-128を参照されたい)は、通常、1培養体積あたり0.5〜10gの、好ましくは1培養体積あたり1〜2gの範囲あり;フィードに存在することができるその他のアミノ酸は、培養1リットルにつき10〜300mgの総フィードであり、特にグリシン、リジン、アルギニン、バリン、イソロイシン、およびロイシンは、通常少なくとも150〜200mgのその他のアミノ酸と比較して多量である。フィードは、ショット添加(shot-addition)として、または連続的にポンプによるフィードとして添加することができ、好ましくは、フィードは、ほぼ連続的にバイオリアクタにポンプで送りこまれる。pHは、バイオリアクタ中での流加培養の間に、塩基または緩衝液を添加することにより、所与の株化細胞にとって最適なほぼ生理学的なpHに慎重に制御されることは言うまでもない。グルコースがエネルギー源として使用されるときに、総グルコース・フィードは、培養1リットルにつき通常1〜10、好ましくは3〜6グラムである。アミノ酸の含有とは別に、フィードは、好ましくは培養1リットルにつき5〜20mgの範囲の低量のコリンを含む。より好ましくは、このようなコリンのフィードは、本質的に米国特許第6048728号に記載したように、特にグルタミンのフィーディングと組み合わせて、エタノールアミンの補充と組み合わされる。GS-マーカーシステムの使用により、内因的に産生されるものに加えて過剰のグルタミンの蓄積により、アンモニア産生および随伴する毒性を生じるので、非GS発現系と比較して少量のグルタミンが必要とされるであろうことは言うまでもない。GSについては、培地またはフィード中のグルタミンは、大部分はその相当物および/または前駆体(すなわち、アスパラギンおよび/またはグルタミン酸)によって置換される。 In a further preferred embodiment, the fed-batch method controls glucose concentration with a separate feed, as described in GB2251249, with at least glutamine, optionally with one or several other amino acids, preferably glycine. Separately, it is a culture system that supplies cell cultures in a medium to maintain these concentrations. Preferably, the feed of more glutamine and optionally one or several other amino acids is one or more energies such as glucose to the cell culture as described in EP-229,809-A. Combined with feeding sources. Feeding is usually initiated 25-60 hours after the start of culture; for example, it is useful to begin feeding when cells reach a density of about 10 6 cells / ml. In cultured animal cells, "glutaminolysis" (McKeehan et al., 1984, Glutaminolysis in animal cells, in: Carbohydrate Metabolism in Cultured Cells, ed. MJ Morgan, Plenum Press, New York, pp. 11-150) Is well known in the art to be an important source of energy during the growth phase. Total glutamine and / or asparagine feed (see Kurano, N. et al., 1990, J. Biotechnology 15,113-128 for replacement of glutamine with asparagine) is usually 0.5-10 g per culture volume, preferably Range from 1-2 g per culture volume; other amino acids that can be present in the feed are 10-300 mg total feed per liter of culture, especially glycine, lysine, arginine, valine, isoleucine, and leucine Is usually higher than at least 150-200 mg of other amino acids. The feed can be added as a shot-addition or continuously as a pump feed, preferably the feed is pumped almost continuously into the bioreactor. It will be appreciated that the pH is carefully controlled during the fed-batch culture in the bioreactor by adding a base or buffer to an approximately physiological pH that is optimal for a given cell line. When glucose is used as an energy source, the total glucose feed is usually 1-10, preferably 3-6 grams per liter of culture. Apart from the amino acid content, the feed preferably contains a low amount of choline in the range of 5-20 mg per liter of culture. More preferably, such a choline feed is combined with ethanolamine supplementation, particularly in combination with glutamine feeding, essentially as described in US Pat. No. 6,048,728. The use of the GS-marker system requires a small amount of glutamine compared to non-GS expression systems because the accumulation of excess glutamine in addition to that produced endogenously results in ammonia production and associated toxicity. Needless to say. For GS, glutamine in the medium or feed is largely replaced by its equivalents and / or precursors (ie, asparagine and / or glutamic acid).
宿主細胞における発現によって産物タンパク質を生じる産物遺伝子のために少なくとも(第1の)転写ユニットを含む発現ベクターであって、この転写ユニットが、マウス・サイトメガロウイルス・プロモーター(mCMVプロモーター)の制御下にあり、かつグルタミンシンテターゼ(GS)マーカー遺伝子を含む第2の転写ユニットをさらに含む発現ベクターを発明することは、本発明のさらなる独立した目的である。このような産物遺伝子または関心対象の遺伝子(GOI)(これは、名付けられてもよい)は、たとえば免疫グロブリン・コード配列であることができる。グルタミンシンテターゼ・マーカー遺伝子は、任意の酵素的に活性なGSコード配列であり、これは天然の遺伝子配列またはこれらの変種である。上記のとおりの上記「機能的な変種」の定義は、同様にここでも適用され、配列相同性の好ましい範囲を含む。好ましくは、GSマーカー遺伝子は、哺乳類GSマーカー遺伝子またはこれらの誘導体である。驚くべきことに、このような発現ベクターは、たとえば関心対象の遺伝子を収容する第1の転写ユニットがhCMVプロモーターの制御下にある発現ベクターよりも、CHO細胞でのトランスフェクションに対して非常により高いトランスフェクション率にすることができる。CHO細胞では、mCMVプロモーターの転写活性が、hCMVプロモーターのものより非常に高いという事実にもかかわらず;通常、トランスフェクションにより、より高い代謝負荷では、トランスフェクションによるクローンの生存を減少し、より少ない数のトランスフェクタントを生じると考えられている。したがって、本効果が、発現される産物タンパク質の量または予想外の毒性に明白な様式で相関する可能性はなく、後者は、おそらくトランスフェクタントの増殖に悪影響を与える。実際に、本知見は当業者のいずれの予測とも正反対のものである。 An expression vector comprising at least a (first) transcription unit for a product gene that yields a product protein upon expression in a host cell, the transcription unit being under the control of a mouse cytomegalovirus promoter (mCMV promoter) It is a further independent object of the present invention to invent an expression vector that further comprises a second transcription unit comprising a glutamine synthetase (GS) marker gene. Such a product gene or gene of interest (GOI), which may be named, can be, for example, an immunoglobulin coding sequence. A glutamine synthetase marker gene is any enzymatically active GS coding sequence, which is a natural gene sequence or a variant thereof. The above definition of “functional variant” as described above applies here as well and includes the preferred range of sequence homology. Preferably, the GS marker gene is a mammalian GS marker gene or a derivative thereof. Surprisingly, such an expression vector is much higher for transfection in CHO cells than, for example, an expression vector in which the first transcription unit containing the gene of interest is under the control of the hCMV promoter Transfection rate can be achieved. In CHO cells, despite the fact that the transcriptional activity of the mCMV promoter is much higher than that of the hCMV promoter; usually, transfection reduces the survival of clones by transfection at higher metabolic loads and is less It is believed to produce a number of transfectants. Thus, there is no possibility that this effect correlates in an obvious manner with the amount of product protein expressed or unexpected toxicity, the latter probably adversely affecting the growth of transfectants. Indeed, this finding is the exact opposite of any prediction of those skilled in the art.
本発明に記載の更なる目的は、このような発現ベクターであって、エピソームに維持することができるか、またはゲノムに安定に組み込むことができるベクターがトランスフェクトされた動物宿主細胞、特にCHO細胞、およびトランスフェクション方法である。同様に、インビボで本発明の目的の転写ユニットの機能的な相当物を生じる2つ以上の遺伝子断片を動物細胞、特にCHO細胞にトランスフェクションすることは、このようなトランスフェクトされた宿主細胞の定義の範囲内である。好ましくは、前記宿主細胞は、第1および第2の転写ユニットが染色体性に組み込まれることを意味する安定にトランスフェクトされた細胞である。 A further object according to the invention is such an animal host cell, in particular a CHO cell, which has been transfected with such an expression vector, which can be maintained episomally or can be stably integrated into the genome. , And transfection methods. Similarly, transfection of animal cells, particularly CHO cells, in vivo with two or more gene fragments that yields the functional equivalent of the transcription unit of interest of the present invention in vivo is possible for such transfected host cells. Within the definition. Preferably, the host cell is a stably transfected cell meaning that the first and second transcription units are chromosomally integrated.
更なる目的は、好ましくは、少なくとも産物遺伝子のための第1の転写ユニットであって、該第1のユニットは、宿主細胞において発現することによって産物タンパク質生じ、かつ該第1の転写ユニットは、さらにマウス・サイトメガロウイルス・プロモーター(mCMVプロモーター)の制御下にある第1の転写ユニットを含み、さらにグルタミンシンテターゼ(GS)マーカー遺伝子を含む第2の転写ユニットを含む発現ベクターを使用するときに、CHO細胞のトランスフェクション率を高めるmCMVプロモーターの使用である。異なるベクターに有する第1および第2の発現か、または個々の発現ユニットを収容する単離した遺伝子断片として、トランスフェクトすることもできるであろう。さらに、GSを予め組換えて、mCMVを収容する第1の転写ユニットと共に発現するCHO細胞をトランスフェクトすることもできるであろう。本発明によれば、「トランスフェクション率を高めること」は、本発明に従ったmCMVプロモーターおよび発現ベクターの存在下におけるトランスフェクション率を、発現ベクターのmCMVプロモーターが、米国特許第5658759号において定義され、およびたとえば、本発明の配列番号3に記載したようにhCMV-第1のイントロン・エンハンサー/プロモーター構築物に置換されていることを除いて同一のトランスフェクションおよび細胞培養条件下で、同じトランスフェクション率の発現ベクターおよび宿主細胞と比較することによって定義される。所与の同一の産物遺伝子について、このhCMV-イントロンMIE-プロモーター構築物は、トランスフェクション率の増強の要求される効果を決定するための標準として役立つ。好ましくは、mCMVプロモーターの使用により、少なくとも10倍のトランスフェクション率の増強を生じる。 A further object is preferably a first transcription unit for at least the product gene, wherein the first unit yields a product protein by expression in a host cell, and the first transcription unit comprises: When using an expression vector further comprising a first transcription unit under the control of the mouse cytomegalovirus promoter (mCMV promoter), and further comprising a second transcription unit comprising a glutamine synthetase (GS) marker gene, Use of the mCMV promoter to increase the transfection rate of CHO cells. It could also be transfected as first and second expression in different vectors or as isolated gene fragments containing individual expression units. Furthermore, CHO cells that have been pre-recombined and expressed with a first transcription unit containing mCMV could be transfected. According to the present invention, “increasing the transfection rate” is defined as the transfection rate in the presence of the mCMV promoter and expression vector according to the present invention, wherein the expression vector mCMV promoter is defined in US Pat. No. 5,658,759. And, for example, the same transfection rate under the same transfection and cell culture conditions except that it has been replaced with the hCMV-first intron enhancer / promoter construct as described in SEQ ID NO: 3 of the present invention Defined by comparison with the expression vector and host cell. For a given identical product gene, this hCMV-intron MIE-promoter construct serves as a standard for determining the required effect of enhanced transfection rates. Preferably, use of the mCMV promoter results in at least a 10-fold increase in transfection rate.
さらに上記の全ての関連した定義は、独立した本発明の目的に同様に適用する。本発明の目的は、先行条件としてマウスのIgG2Aターゲッティング配列の存在を必要としないことが強調されなければならない。 Furthermore, all relevant definitions above apply equally to the independent object of the invention. It should be emphasized that the object of the present invention does not require the presence of the murine IgG2A targeting sequence as a prerequisite.
マウスのサイトメガロウイルス(mCMV)は、ヘルペスウイルス(herpesviridae)の非常に多様な群のメンバーである。異なる宿主種のサイトメガロウイルスの間にさえ、広い変異があることもある。たとえば、mCMVは、生物学的性質、前初期(IE)遺伝子組織、および全体のヌクレオチド配列に関して、ヒトサイトメガロウイルス(hCMV)とはかなり異なる。また、mCMVの235kbpゲノムは、hCMVの大部分の内部および末端の反復の特徴を欠いている。従って、MCMVゲノムのアイソマー形態は、現存しない(Ebeling, A.ら、(1983), J. Virol. 47,421-433 ; Mercer, J. A.ら、(1983), Virology 129,94-106)。本発明によれば、本質的に米国特許第4968615号に記載されている大きな約2.1kbのPstI断片またはこれらの任意の機能的な断片と一致するプロモーター領域を使用することが可能である。より好ましい態様において、使用されるmCMVプロモーター断片は、転写開始部位(+0)を含み、上流域から約位置-500に伸びる。驚くべきことに、このような断片は、位置-500を越えてさらに上流に800塩基対伸びているプロモーター・カセットよりも強力に発現を促進することを見いだした。最も好ましい態様において、コア・プロモーター領域には、転写開始部位上流域から、しかし天然の転写開始部位から約位置-150のXhoI制限部位まで伸びているか、またはしかし天然の転写開始部位から位置-100の上流域まで伸び得ているものが使用される。転写開始部位は、組換え産物遺伝子の挿入のための適切な制限部位を含むように設計してもよいことは言うまでもない。
Murine cytomegalovirus (mCMV) is a member of a very diverse group of herpesviridae. There may be wide variation even between cytomegaloviruses of different host species. For example, mCMV differs significantly from human cytomegalovirus (hCMV) with respect to biological properties, immediate early (IE) gene organization, and overall nucleotide sequence. In addition, the 235 kbp genome of mCMV lacks most internal and terminal repeat features of hCMV. Thus, the isomeric form of the MCMV genome does not exist (Ebeling, A. et al. (1983), J. Virol. 47, 421-433; Mercer, JA et al. (1983), Virology 129, 94-106). In accordance with the present invention, it is possible to use a promoter region that is essentially identical to the large approximately 2.1 kb PstI fragment described in US Pat. No. 4,686,615 or any functional fragment thereof. In a more preferred embodiment, the mCMV promoter fragment used includes a transcription start site (+0) and extends from the upstream region to about position −500 . Surprisingly, such a fragment was found to promote expression more potently than a promoter cassette extending 800 base pairs further upstream from position -500 . In a most preferred embodiment, the core promoter region extends from the upstream region of the transcription start site, but extends from the natural transcription start site to the XhoI restriction site at about position -150, or is located at position -100 from the natural transcription start site The one that can be extended to the upstream region is used. It goes without saying that the transcription initiation site may be designed to include appropriate restriction sites for insertion of the recombinant product gene.
本発明によれば、mCMVプロモーターの制御下にある第1の転写ユニットは、少なくとも1つのイントロン配列を収容することも可能である。このような処置は、RNA転写物を安定させるために、および対応するmRNAからの効果的なタンパク質合成を促進するために、当該技術分野において周知である。しかし、トランスフェクション率に対して要求される効果を考慮することなく効果的にタンパク質合成をするために、mCMVプロモーター構築物中にmCMVの第1の、天然のイントロンを含むことは望ましくない。hCMVプロモーター(米国特許第5591639号を参照されたい)における状況とは対照的に、mCMVのこのような天然の第1のイントロンは、mCMVプロモーターからの組換遺伝子の発現を減少することが見いだされており、したがってさらに好ましい態様において除外される。 According to the present invention, the first transcription unit under the control of the mCMV promoter can also accommodate at least one intron sequence. Such treatment is well known in the art to stabilize RNA transcripts and to promote efficient protein synthesis from the corresponding mRNA. However, it is not desirable to include the first natural intron of mCMV in the mCMV promoter construct in order to effectively synthesize proteins without considering the required effect on transfection rates. In contrast to the situation in the hCMV promoter (see US Pat. No. 5,916,639), such a natural first intron of mCMV was found to reduce the expression of the recombinant gene from the mCMV promoter. Are therefore excluded in a further preferred embodiment.
GSマーカー遺伝子カセットの好ましい可能な態様の例は、配列表に挙げられている。配列番号1(pEE15.1hCMV/GFP+ホットスポット)+2(pEE14.4hCMV/GFP)は、SV40(初期および後期、それぞれ)プロモーター、弱いから中程度のプロモーターから発現される適切なGS遺伝子カセットの例を与え、かつhCMVプロモーターの制御下にGFP(緑色蛍光タンパク質)のための発現カセットをさらに含む。配列番号1は、SV40初期プロモーターの制御下で、図3に更に詳細に記載されているGS cDNA配列を記載する。配列番号2は、後期SV40プロモーターの制御下にあるイントロンを含む人工GS-ミニ遺伝子カセットを特定する。CHO細胞は、天然にグルタミン栄養要求体ではなく、したがって、たとえば、Cockettら、1990, High level expression of tissue inhibitor of metalloproteinases in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells using Glutamine synthetase gene amplification, Bio/Technology 8: 662-667に記載されている選択スキームを適用することができる。CHO細胞のための適切なトランスフェクション方法の例は、その中に同様に挙げられており;たとえば、古典的なリン酸カルシウム沈殿またはより現代的なリポフェクション技術を使用することができる。トランスフェクション率は、通常、トランスフェクションに供された細胞のプールから得られる、ポジティブにトランスフェクトされた細胞(一過性のトランスフェクション)またはクローン(選択期間後の安定なトランスフェクション)の数として定義される。本発明の目的の意味される効果は、たとえば配列番号3(pEE12.4 hCMV- GFP + SV40初期プロモーター/GS cDNA)または配列番号4(pEE12.4 mCMV-GFP + SV40初期プロモーター/GS cDNA)のいずれかのプラスミドで、リポフェクション(任意の商業的な試薬および製造業者プロトコル)によってCHO-K1細胞にトランスフェクトすることによって見ることができる。トランスフェクション細胞は、任意の従来の培地において培養してもよい。培地は、上記定義された胎児血清を補ったか、または無血清の培地であってもよい。好ましくは、細胞培養培地は、血清を補った培地、より好ましくは、ウシ胎児血清またはウシ胎児血清などの少なくとも1%(v/v)の胎児血清を、最も好ましくは少なくとも5%(v/v)胎児血清を補った細胞培地である。他の好ましい例として、トランスフェクション方法は、電気穿孔法で行われる。 Examples of preferred possible embodiments of the GS marker gene cassette are listed in the sequence listing. SEQ ID NO: 1 (pEE15.1hCMV / GFP + hotspot) + 2 (pEE14.4hCMV / GFP) is an example of a suitable GS gene cassette expressed from the SV40 (early and late) promoter, a weak to moderate promoter, respectively And further includes an expression cassette for GFP (green fluorescent protein) under the control of the hCMV promoter. SEQ ID NO: 1 describes the GS cDNA sequence described in more detail in FIG. 3 under the control of the SV40 early promoter. SEQ ID NO: 2 identifies an artificial GS-minigene cassette containing an intron under the control of the late SV40 promoter. CHO cells are not naturally glutamine auxotrophs, and thus, for example, Cockett et al., 1990, High level expression of tissue inhibitor of metalloproteinases in Chinese Hamster Ovary (CHO) cells using Glutamine synthetase gene amplification, Bio / Technology 8: 662 The selection scheme described in -667 can be applied. Examples of suitable transfection methods for CHO cells are listed therein as well; for example, classical calcium phosphate precipitation or more modern lipofection techniques can be used. Transfection rates are usually expressed as the number of positively transfected cells (transient transfections) or clones (stable transfections after the selection period), obtained from a pool of cells subjected to transfection. Defined. The effect meant for the purposes of the present invention is for example SEQ ID NO: 3 (pEE12.4 hCMV-GFP + SV40 early promoter / GS cDNA) or SEQ ID NO: 4 (pEE12.4 mCMV-GFP + SV40 early promoter / GS cDNA) Either plasmid can be seen by transfecting CHO-K1 cells by lipofection (any commercial reagent and manufacturer protocol). Transfected cells may be cultured in any conventional medium. The medium may be supplemented with fetal serum as defined above or a serum-free medium. Preferably, the cell culture medium is a serum-supplemented medium, more preferably at least 1% (v / v) fetal serum, such as fetal bovine serum or fetal calf serum, most preferably at least 5% (v / v ) Cell culture medium supplemented with fetal serum. As another preferred example, the transfection method is performed by electroporation.
実験1
CHO-K1細胞中にホットスポット配列を含むGFPベクターの一過性および安定な発現
10%のFCSを補った通常の細胞培地GMEM-S(Gibco、UK)中でCHO-K1細胞(ATCCCCL-61)を順応させて、培養した。GS選択のためには、培地は、以下の表1に記載したように完全にグルタミンフリーでなければならず;これには、透析されたFCSの使用を必要とする。全ての培養は、36.5℃において、125rpmで回転振盪フラスコで行った。リポフェクチン(Superfectin(商標)、Gibco、UK)をトランスフェクションのために使用し、トランスフェクタント・プールの緑の蛍光を488nmの励起によりFACSで測定した。あらゆるGS/GFPベクター構築物について、トランスフェクションを5回独立して行い、全てのデータは、5回の独立して解析されたプールからの平均値であった。トランスフェクションの48時間後の一過性のトランスフェクタントで開始して、蛍光ダイアグラムに対する細胞数において、生細胞プールのうちの高度に発現する細胞の上位スコアリングの10%を選択して平均蛍光を決定した(図1)。生存細胞群は、横向き散乱に対するフォワードの図のゲートのゲーティングによってあらかじめ選択した。
Experiment 1
Transient and stable expression of GFP vectors containing hot spot sequences in CHO-K1 cells
CHO-K1 cells (ATCCCCL-61) were adapted and cultured in normal cell culture medium GMEM-S (Gibco, UK) supplemented with 10% FCS. For GS selection, the medium must be completely glutamine free as described in Table 1 below; this requires the use of dialyzed FCS. All cultures were performed in rotating shake flasks at 125 rpm at 36.5 ° C. Lipofectin (Superfectin ™, Gibco, UK) was used for transfection and the green fluorescence of the transfectant pool was measured by FACS with 488 nm excitation. For all GS / GFP vector constructs, 5 transfections were performed independently and all data were averages from 5 independently analyzed pools. Starting with transient transfectants 48 hours after transfection, select 10% of the top-scoring of highly expressing cells in the live cell pool in the number of cells against the fluorescence diagram and average Fluorescence was determined (Figure 1). Viable cell populations were preselected by gating on the forward diagram gates for lateral scatter.
安定トランスフェクタントを作製するためには、GSマーカーは、25μMのMSX(メチオニンスルホキシミン(methionine sulphoximine)、Crockettら、ibd.)を有するグルタミンのない培地を補って、26日間規則的に培養を分割しながら細胞培養を続けることによって、トランスフェクションの24時間後に選択した。選択のためのMSXの能力に対するその他のアミノ酸の培地レベルの影響に留意されたい。Bebbingtonら、米国特許第5827739号を参照されたい。次いで、蛍光(Flurorescence)解析を上記概説したとおりに再び行った(図2)。 To generate stable transfectants, GS markers are regularly supplemented with glutamine-free medium with 25 μM MSX (methionine sulphoximine, Crockett et al., Ibd.) For 26 days. Selection was made 24 hours after transfection by continuing cell culture while dividing the culture. Note the effect of medium levels of other amino acids on the ability of MSX for selection. See Bebbington et al., US Pat. No. 5,827,739. Then, fluorescence analysis was performed again as outlined above (FIG. 2).
トランスフェクトされなかった細胞は、ネガティブ対照として役立った。CMVの第1の完全なイントロンを含むhCMVプロモーターの制御下でGFPの発現を推進するホットスポットベクター(pEE15.1「hCMV+ホットスポット」)は、配列番号1に与えられており、本質的に、pEE15.1ベクターは、図3に示してあり、その中のGFP配列は、ポリリンカーのEcoRI制限部位に挿入されている。配列番号3に対応するpEE12.4「hCMV」は、これがIgG2A配列を収容する5.1kbのBamH1断片を含まないことを除いては、pEE15.1hCMV+ホットスポット」と同じである。pEE12.4は、ベクター対照として役立てた。さらなるベクター対照pEE12.4「hCMV(Kozak-)」は、翻訳開始部位(GCCGCCACCATGG)を含む(coninciding)クローンニング部位のコザック配列を、プライマー定方向突然変異(Sambrookら、Molecular cloning, Cold Spring Harbor 1983)によって(ACCATGGTCCATGG)のフレームシフトされた機能的なコザック配列に突然変異させることによって作製して、本来のコザック配列および翻訳開始部位を弱めた。配列番号1のベクターは、さらにhCMVエンハンサー部分の400塩基対のモジュレーター領域を欠失させ、転写開始部位から〜750上流のエンハンサーエレメントを欠失させ、pEE15.1「hCMV(mod-)/GS cDNA」を生じるように設計した。配列番号2に対応する、pEE14.4「hCMV(mod-)」/GFPのGSミニ遺伝子とpEE15.1(s.図3)のGS cDNAカセットの交換によって、ベクターpEE15.1「hCMV(mod-)」/GSミニ遺伝子」を作製した。したがって、全てのトランスフェクトされた細胞は、GFPコード配列を含むプラスミドベクトルを収容していた。GSミニ遺伝子は、後期SV40プロモーターの制御下に、単一の、GS遺伝子の第1イントロンおよび約1kbの3’フランキングDNAを含み;ゲノムのGS DNAの3’部分は、トランスフェクトされた細胞に高コピー数のベクターDNA、したがってGSを生じると考えられている(米国特許第4770359号、Bebbingtonらを参照されたい)。本研究に
使用した全てのhCMVベクターは、そのcDNA配列からGSマーカー遺伝子を発現するが、GSミニ遺伝子の使用は、GSのコピー数および発現レベルの強力な効果を除くために、さらなる対照として含められる。
Cells that were not transfected served as negative controls. A hotspot vector (pEE15.1 “hCMV + hotspot”) that drives GFP expression under the control of the hCMV promoter containing the first complete intron of CMV is given in SEQ ID NO: 1, The pEE15.1 vector is shown in FIG. 3, in which the GFP sequence is inserted into the EcoRI restriction site of the polylinker. PEE12.4 “hCMV” corresponding to SEQ ID NO: 3 is the same as “pEE15.1hCMV + hotspot” except that it does not contain a 5.1 kb BamH1 fragment containing the IgG2A sequence. pEE12.4 served as a vector control. An additional vector control, pEE12.4 “hCMV (Kozak-)”, contains a Kozak sequence at the cloning site that contains the translation initiation site (GCCGCCACCATGG), a primer-directed mutation (Sambrook et al., Molecular cloning, Cold Spring Harbor 1983). ) To weaken the original Kozak sequence and translation initiation site (ACCATGGTCCATGG) by mutating to a frame-shifted functional Kozak sequence. The vector of SEQ ID NO: 1 further deletes the 400 base pair modulator region of the hCMV enhancer portion, deletes the enhancer element ˜750 upstream from the transcription start site, and pEE15.1 “hCMV (mod −) / GS cDNA Was designed to produce. By exchanging the GS minigene of pEE14.4 “hCMV (mod-)” / GFP and the GS cDNA cassette of pEE15.1 (s. FIG. 3) corresponding to SEQ ID NO: 2, the vector pEE15.1 “hCMV (mod-) ) “/ GS minigene”. Thus, all transfected cells contained a plasmid vector containing the GFP coding sequence. The GS minigene contains a single, first intron of the GS gene and approximately 1 kb of 3 ′ flanking DNA under the control of the late SV40 promoter; the 3 ′ portion of the genomic GS DNA is transfected into cells Are believed to produce high copy number vector DNA, and thus GS (see US Pat. No. 4,770,359, Bebbington et al.). All hCMV vectors used in this study express the GS marker gene from its cDNA sequence, but the use of the GS minigene is included as an additional control to eliminate the strong effects of GS copy number and expression level. It is done.
安定にトランスフェクトされたCHO細胞の作製および発現解析のために、直線化されたホットスポット・ベクターpEE15.1「hCMV+ホットスポット」ベクターでトランスフェクションを行った。SalIで直線化したプラスミドを、フランキングDNA部分と一定程度の相同性を共有するゲノム領域との組換えを潜在的に刺激するフリーのDNA末端の配列部分を含むIgG2Aで切断し、ハムスターCHO細胞において、マウスIgG2Aの潜在的なターゲッティング効果を試験した。PvuIは、細菌ラクタマーゼ・マーカー遺伝子で切断し、したがって異種のランダムな組換えを促進することができる。実際に、PvuIで直線化されたトランスフェクタントにおいて平均蛍光は高かったことから、ベクター直線化がいくらか影響すること、並びにCHO細胞の免疫グロブリン座に対するターゲッティングが本発明の効果の原因ではないであろうことの両方を示す。加えて、増強されたプロモーター活性の効果は、活性が一過性にトランスフェクトした細胞群で一貫して(consistingly)観察され、個々のベクター構築物の相対的な強度とよく相関していた。明らかであるが、ゲノムの組込みは、このトランスフェクションの初期段階には関与していない。 Transfection was performed with the linearized hotspot vector pEE15.1 “hCMV + hotspot” vector for generation and expression analysis of stably transfected CHO cells. A plasmid linearized with SalI is cleaved with IgG2A, which contains a free DNA-terminal sequence that potentially stimulates recombination with a genomic region that shares a certain degree of homology with the flanking DNA portion, and then hamster CHO cells The potential targeting effect of mouse IgG2A was tested. PvuI can be cleaved with a bacterial lactamase marker gene and thus promote heterogeneous random recombination. In fact, the mean fluorescence was high in transfectants linearized with PvuI, so that vector linearization has some influence and targeting to the immunoglobulin locus of CHO cells is not responsible for the effects of the present invention. Show both things. In addition, the effect of enhanced promoter activity was observed consistently in the transiently transfected population of cells and correlated well with the relative strength of the individual vector constructs. Clearly, genomic integration is not involved in this early stage of transfection.
図3は、約12830BPのpEE15.1ベクターを示す。GSマーカーおよびhCMV-p/イントロン発現カセットの詳細な説明は、米国特許第5827739号および米国特許第5591639号において見つかる。pEE15.1は、組換え産物タンパク質をコードするDNA配列が、ポリリンカー部位にまだ挿入されていれなかったことを除いては、本発明に従った発現ベクターの可能な態様である。GFPを収容するpEE15.1構築物の完全な13535塩基対の配列は、配列番号1に与えられており:そこにおいて、GFPコード配列は、塩基位置12814で中央に位置するEcoRI制限部位にインフレームで挿入されており;ATG開始コドンを収容し、開始コドンのコザック配列環境を最適化する独特の制限部位の導入が米国特許第5591639号に詳述されている。したがって、GFPタンパク質の発現は、hCMV-主要前初期遺伝子プロモーター(hCMV-MIEまたは略してhCMV)、すぐ続いてhCMV-MIE遺伝子の第1イントロン、続くNeoI部位の制御下にある(米国特許第5591639号)。ポリアデニル化は、ポリリンカー挿入部位のさらに下流のSV40ポリA部位によって確保される。pEE15.1は、SV40初期プロモーターの制御下にあり、かつSV40イントロン+polyAに続くハムスター由来のグルタミンシンテターゼ(GS)をコードするcDNA配列をさらに収容する。IgG2A遺伝子座または「ホットスポット」配列(重鎖定常領域、ヒンジ、膜アンカーを表す陰影をつけた箱CH1、Hi、CH2、CH3、M1、M2)は、すでに国際公開公報第9517516号およびその中で引用された文献に記載されているマウスIgG2A遺伝子座の5.1kbのBamHI断片である。独特の制限部位PvuIおよびSalIを示してある。 FIG. 3 shows the pEE15.1 vector of about 12830 BP. Detailed descriptions of GS markers and hCMV-p / intron expression cassettes can be found in US Pat. No. 5,827,739 and US Pat. No. 5,916,39. pEE15.1 is a possible embodiment of an expression vector according to the present invention, except that the DNA sequence encoding the recombinant product protein has not yet been inserted into the polylinker site. The complete 13535 base pair sequence of the pEE15.1 construct containing GFP is given in SEQ ID NO: 1 where the GFP coding sequence is in frame to the EcoRI restriction site centered at base position 12814. The introduction of a unique restriction site that accommodates the ATG start codon and optimizes the Kozak sequence environment of the start codon is detailed in US Pat. No. 5,916,393. Thus, expression of the GFP protein is under the control of the hCMV-major immediate early gene promoter (hCMV-MIE or hCMV for short), followed immediately by the first intron of the hCMV-MIE gene, followed by the NeoI site (US Pat. No. 5,916,939). issue). Polyadenylation is ensured by the SV40 polyA site further downstream of the polylinker insertion site. pEE15.1 further contains a cDNA sequence that is under the control of the SV40 early promoter and encodes a hamster-derived glutamine synthetase (GS) following the SV40 intron + polyA. IgG2A locus or “hot spot” sequence (shaded box representing heavy chain constant region, hinge, membrane anchor CH1, Hi, CH2, CH3, M1, M2) has already been published in WO 9517516 and Is a 5.1 kb BamHI fragment of the mouse IgG2A locus described in the literature cited in. Unique restriction sites PvuI and SalI are indicated.
実験2
mCMVp12.4-GFP構築物(配列番号4)でのCHO細胞のエレクトロポレーション
接着CHO-K1細胞(ATCCCCL-61)は、2mMのグルタミンを含み、さらに10%のFCSを補った、本質的にEP-481791に記載されたイサコフDMEM培地で培養した。任意に、実験1に記載のGSマーカー選択の前に、表1に述べたG-MEM培地およびさらに2mMのグルタミンを含むものを使用することができる。細胞を分離して、ペレットにし、最後に5.3×106細胞/mlの密度で無血清培地に2回再懸濁した。750μlの電気穿孔法バッチにつき、合計4×106細胞を電気穿孔した。エレクトロポレーションは、Methods in Molecular Biology, ed. JA Nickoloff ed, Humana Press 1995, Vol. 48/Chap. 8: Animal cell electroporation and electrofusion protocolsに記載されているとおりに行った。p12.4 mCMV-GFPベクターDNA(配列番号4)を直線化した。50μl(20μg)DNAを電気穿孔キュベットの750μL細胞に添加し、-300 Volts/750μFd-予想される約12-14ミリ秒の電気穿孔時間で電気穿孔した。電気穿孔後、T75フラスコ中で(10%の胎児血清を含むが、グルタミンを含まず、細部については表1を参照されたい)GS選択するために、800μlの体積の細胞を25mlの修正Glasgow-MEM(GMEM、Gibco)培地に移した。第2のフラスコに12.9mlを移すことによって、2×T75フラスコに分けて、37℃で10%のCO2中で一晩インキュベートする。
Experiment 2
Electroporation of CHO cells with mCMVp12.4-GFP construct (SEQ ID NO: 4) Adherent CHO-K1 cells (ATCCCCL-61) contain 2 mM glutamine and are essentially EP supplemented with 10% FCS. Cultured in Isakov DMEM medium described in -481791. Optionally, prior to the GS marker selection described in Experiment 1, the G-MEM medium described in Table 1 and further containing 2 mM glutamine can be used. Cells were detached and pelleted and finally resuspended twice in serum-free medium at a density of 5.3 × 10 6 cells / ml. A total of 4 × 10 6 cells were electroporated per 750 μl electroporation batch. Electroporation was performed as described in Methods in Molecular Biology, ed. JA Nickoloffed, Humana Press 1995, Vol. 48 / Chap. 8: Animal cell electroporation and electrofusion protocols. p12.4 mCMV-GFP vector DNA (SEQ ID NO: 4) was linearized. 50 μl (20 μg) DNA was added to 750 μL cells in an electroporation cuvette and electroporated with -300 Volts / 750 μFd—expected electroporation time of approximately 12-14 milliseconds. After electroporation, in a T75 flask (containing 10% fetal serum but no glutamine, see Table 1 for details), select a GS with an 800 μl volume of 25 ml modified Glasgow- Transferred to MEM (GMEM, Gibco) medium. Divide into 2 × T75 flasks by transferring 12.9 ml to the second flask and incubate at 37 ° C. in 10% CO 2 overnight.
翌日、37.5mlのGS-選択GMEMには、10%のFBS+33.3μMのMSX(メチオニンスルホキシミン)を補った培地を添加した。したがって、MSXは、最終的に〜25μMであった。さらに26日間インキュベーション後に、フラスコあたりのコロニー数によって、トランスフェクタントを計数した。培養フラスコの目視検査のための標準的な倒立顕微鏡での顕微鏡学的な目視検査により、陽性のコロニーは、明るく光った緑色に明るくなり、容易に計数することができる。 The next day, 37.5 ml of GS-selected GMEM was supplemented with 10% FBS + 33.3 μM MSX (methionine sulfoximine). Therefore, MSX was finally ˜25 μM. After an additional 26 days of incubation, transfectants were counted by the number of colonies per flask. By microscopic visual inspection with a standard inverted microscope for visual inspection of the culture flask, positive colonies become bright and bright green and can be easily counted.
配列番号4のmCMV構築物は、配列番号3のhCMV構築物と並行してトランスフェクトされた細胞よりも、20倍多くの病巣を生じた。ベクター構築物は、GFP発現を推進するCMVプロモーターエレメントが異なるだけであり、ベクターの残りのベクター部分は、同じであった(GS-マーカー;p12.4のcDNAGS-マーカー・カセットを含む)。細胞をトランスフェクション直後に96穴のプレートに希釈した場合、hCMVトランスフェクション細胞(約45コロニー)からよりも多くのコロニーが、mCMVトランスフェクション細胞(>400コロニー)から生じた。 The mCMV construct of SEQ ID NO: 4 produced 20 times more lesions than cells transfected in parallel with the hCMV construct of SEQ ID NO: 3. The vector construct differed only in the CMV promoter element driving GFP expression, and the remaining vector portion of the vector was the same (GS-marker; including the cDNA GS-marker cassette of p12.4). When cells were diluted into 96-well plates immediately after transfection, more colonies were generated from mCMV transfected cells (> 400 colonies) than from hCMV transfected cells (approximately 45 colonies).
表1:GS選択のための培地
A.保存液
1. 再蒸留水を400mlの一定分量でオートクレーブした
2. グルタミンを含まない10×グラスゴーMEM(GMEM)((GIBCO: 042-2541 in UK)。4℃で貯臓。
3. 7.5%の炭酸水素ナトリウム(GIBCO: 043-05080 in UK; 670-5080 in US)。4℃で貯臓。
4. 100×非必須アミノ酸(NEAA)(GIBCO: 043-01140 in UK; 320-1140 in US)。4℃で貯臓。
5. 100×グルタミン酸+アスパラギン(G+A):600mgのグルタミン酸および600mgのアスパラギン(Sigma)を添加。100mlの蒸留水中に作製し、2μmの滅菌フィルター(Nalgene)を通すことによって殺菌する。4℃で貯臓。
6. 1OOmMナトリウム・ピルベート(GIBCO: 043-01360 in UK; 320-1360 in US)
7. 50×ヌクレオシド:
35mgのアデノシン
35mgグアノシン
35mgシチジン
35mgウリジン
12mgチミジン
(それぞれSigmaから)。水で100mlに作製し、フィルター殺菌して、10mlの一定分量に-20℃で貯蔵する。
8. 透析されたFCS(GIBCO: 014-06300)。56℃で30分間、熱不活性化し、-20℃で貯蔵。GS選択を使用するときは、透析されたFCSを使用することが重要である。
9. 5000ユニット/mlで、ペニシリン-ストレプトマイシン(P/S: GIBCO: 043-05070 in UK; 600-5070 in US)。
10. 100mmのL.MSX(Sigma):18mg/mlのPBS溶液を調製する。フィルター殺菌し、-20℃で貯蔵。
B.培地標品
GMEM-S培地1を作製するために、無菌技術を使用して以下を与えられた順に添加する。
1. 水 400ml
2. 10×GMEM 50ml
3. 炭酸水素ナトリウム 18.1ml
4. NEAA 5ml
5. G+A 5ml
6. ピルビン酸ナトリウム 5ml
7. ヌクレオシド 10ml
8. 透析されたFCS 50ml
9. ペニシリン-ストレプトマイシン 5ml
GMEM-Sは、含む非必須アミノ酸、アラニン、アスパラギン酸、グリシン、プロリン、およびセリン(100μM)、グルタミン酸およびアスパラギン(500μM)、並びにアデノシン、グアノシン、シチジン、およびウリジン(30μM)およびチミジン(10μM)。
Table 1: Media for GS selection
A. Preservation solution
1. Autoclaved 400ml aliquot of double-distilled water
2. 10 x Glasgow MEM (GMEM) without Glutamine (GIBCO: 042-2541 in UK), stored at 4 ° C.
3. 7.5% sodium bicarbonate (GIBCO: 043-05080 in UK; 670-5080 in US). Store at 4 ° C.
4. 100 × Non-essential amino acids (NEAA) (GIBCO: 043-01140 in UK; 320-1140 in US). Store at 4 ° C.
5. 100 x glutamic acid + asparagine (G + A): Add 600 mg glutamic acid and 600 mg asparagine (Sigma). Make in 100 ml distilled water and sterilize by passing through a 2 μm sterile filter (Nalgene). Store at 4 ° C.
6. 1OOmM sodium pyruvate (GIBCO: 043-01360 in UK; 320-1360 in US)
7. 50 x nucleosides:
35mg adenosine
35mg guanosine
35mg cytidine
35mg uridine
12mg thymidine
(Each from Sigma). Make up to 100 ml with water, filter sterilize and store in aliquots of 10 ml at -20 ° C.
8. Dialyzed FCS (GIBCO: 014-06300). Heat inactivated at 56 ° C for 30 minutes and stored at -20 ° C. When using GS selection, it is important to use dialyzed FCS.
9. Penicillin-streptomycin at 5000 units / ml (P / S: GIBCO: 043-05070 in UK; 600-5070 in US).
10. Prepare 100 mm L.MSX (Sigma): 18 mg / ml PBS solution. Filter sterilized and stored at -20 ℃.
B. Medium preparation
To make GMEM-S Medium 1, add the following in the order given using aseptic technique.
1. 400ml water
2.10 × GMEM 50ml
3. Sodium bicarbonate 18.1ml
4. NEAA 5ml
5. G + A 5ml
6. Sodium pyruvate 5ml
7. Nucleoside 10ml
8. Dialyzed FCS 50ml
9. Penicillin-streptomycin 5ml
GMEM-S contains nonessential amino acids, alanine, aspartic acid, glycine, proline, and serine (100 μM), glutamic acid and asparagine (500 μM), and adenosine, guanosine, cytidine, and uridine (30 μM) and thymidine (10 μM).
本発明の可能な態様を図に示してある。示したものは、以下の通りである。 A possible embodiment of the invention is illustrated in the figure. What is shown is as follows.
Claims (7)
a. マウスサイトメガロウイルスの前初期プロモーターを含み、さらに前記プロモーターの活性を増強するマウスのIgGガンマ2A遺伝子座DNAの5.1 kb BamHl ゲノム断片を含む発現ベクターをトランスフェクトしたCHO細胞を培養する工程と、
b. 前記産物タンパク質を収集する工程と、
を含む方法。 A method for expressing a recombinant protein comprising:
a. culturing CHO cells transfected with an expression vector containing a 5.1 kb BamHl genomic fragment of mouse IgG gamma 2A locus DNA that contains a mouse cytomegalovirus immediate early promoter and further enhances the activity of the promoter ; ,
b. collecting the product protein;
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