JP5512514B2 - 改善された免疫グロブリンの産生をもたらす重鎖変異体 - Google Patents
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Description
組換えポリペプチド産生のための発現システムは周知であり、かつ最新の文献において報告されている。薬学的用途において使用されるポリペプチドの産生に関して、CHO細胞、BHK細胞、NS0細胞、Sp2/0細胞、COS細胞、HEK細胞、PER.C6(登録商標)細胞等の哺乳動物細胞が利用されている。ポリペプチドをコードする核酸は、例えば、発現プラスミド等のプラスミドの形態で、細胞中に導入される。発現プラスミドの不可欠な要素は、複製起点および選択マーカーを含む、例えば大腸菌等の原核生物プラスミド増殖ユニット、真核生物選択マーカー、ならびに各々が、プロモーター、構造遺伝子、およびポリアデニル化シグナルを含む転写終結因子を含む、関心対象の核酸の発現のための一つまたは複数の発現カセットである。哺乳動物細胞における一過性発現のために、SV40 OriまたはOriP等の哺乳動物の複製起点が包含されてもよい。プロモーターとして、構成的プロモーターまたは誘導性プロモーターを選択することができる。転写の最適化のために、5’非翻訳領域中にコザック配列が包含されてもよい。mRNAプロセッシングのために、ポリアデニル化シグナルも包含されてもよい。
(a)免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする配列番号:17、18、19、20、21、22、23、30または31の核酸を含む免疫グロブリン重鎖をコードする核酸で哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階、
(b)免疫グロブリンの発現に関して適切な条件下で、トランスフェクトされた哺乳動物細胞を培養する段階、
(c)培養液または細胞から、免疫グロブリンを回収する段階。
[本発明1001]
クラスIgAもしくはIgGの免疫グロブリンのC H 3ドメインのC末端部分のアミノ酸配列、またはクラスIgEもしくはIgMの免疫グロブリンのC H 4ドメインのC末端部分のアミノ酸配列をコードする核酸であって、C H 3ドメインもしくはC H 4ドメインのC末端部分の前記アミノ酸配列中に含まれるジペプチド グリシン-リジンが、核酸ggaaaa、または核酸ggcaaa、または核酸gggaaa、または核酸ggaaag、または核酸ggcaag、または核酸gggaagによってコードされることを特徴とする、核酸。
[本発明1002]
配列番号:1、3、4、5、6、7または8のアミノ酸配列より選択されるアミノ酸配列をコードすることを特徴とする、本発明1001の核酸。
[本発明1003]
ジペプチド グリシン-リジンをコードする核酸が、ヌクレオチドgまたはaに続くことを特徴とする、前記本発明のいずれかの核酸。
[本発明1004]
ジペプチド グリシン-リジンが、核酸ggaaaa、または核酸ggcaaa、または核酸gggaaaによってコードされることを特徴とする、前記本発明のいずれかの核酸。
[本発明1005]
C末端部分が、免疫グロブリン重鎖の一次アミノ酸配列の少なくとも20個のC末端アミノ酸を含むことを特徴とする、本発明1001の核酸。
[本発明1006]
クラスIgA、IgE、IgMまたはIgGの免疫グロブリン重鎖のC末端定常ドメインの一部をコードし、かつ配列番号:17、18、19、20、21、22、23、30または31の核酸より選択されることを特徴とする、本発明1001の核酸。
[本発明1007]
配列番号:17、18、19、22、23、30または31の核酸より選択されることを特徴とする、本発明1006の核酸。
[本発明1008]
配列番号:17、18、19、22または23の核酸より選択されることを特徴とする、本発明1007の核酸。
[本発明1009]
クラスIgG1またはIgG4のヒト免疫グロブリン重鎖のC末端定常ドメインの一部をコードすることを特徴とする、前記本発明のいずれかの核酸。
[本発明1010]
本発明1001の核酸を含むプラスミド。
[本発明1011]
本発明1001の核酸を含む細胞。
[本発明1012]
哺乳動物細胞であることを特徴とする、本発明1011の細胞。
[本発明1013]
哺乳動物細胞が、CHO細胞、HEK細胞またはBHK細胞より選択されることを特徴とする、本発明1012の細胞。
[本発明1014]
配列番号:17、18、19、20、21、22、23、30または31のヌクレオチド配列を有する核酸。
[本発明1015]
配列番号:17、18、19、22、23、30または31のヌクレオチド配列を有する、本発明1014の核酸。
[本発明1016]
配列番号:17、18、19、22または23のヌクレオチド配列を有する、本発明1015の核酸。
[本発明1017]
以下の段階を含む、哺乳動物細胞において免疫グロブリンを産生するための方法:
(a)免疫グロブリン重鎖をコードする核酸で哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階であって、配列番号:17、18、19、20、21、22、23、30または31の核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする、段階、
(b)免疫グロブリンの発現に関して適切な条件下で、トランスフェクトされた哺乳動物細胞を培養する段階、
(c)培養液または細胞から免疫グロブリンを回収する段階。
[本発明1018]
哺乳動物細胞が、免疫グロブリン重鎖をコードする発現カセットおよび免疫グロブリン軽鎖をコードする発現カセットを含む一つの核酸でトランスフェクトされることを特徴とする、本発明1017の方法。
[本発明1019]
哺乳動物細胞が二つの核酸でトランスフェクトされることを特徴とする方法であって、第一の核酸が、免疫グロブリン軽鎖をコードする発現カセットを含み、かつ第二の核酸が、免疫グロブリン重鎖をコードする発現カセットを含む、本発明1017の方法。
[本発明1020]
哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階が、免疫グロブリン重鎖をコードする核酸を用いることを特徴とする方法であって、配列番号:17、18、19、22、23、30または31の核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする、本発明1017から1019のいずれかの方法。
[本発明1021]
哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階が、免疫グロブリン重鎖をコードする核酸を用いることを特徴とする方法であって、配列番号:17、18、19、22または23の核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする、本発明1020の方法。
[本発明1022]
哺乳動物細胞において免疫グロブリンの発現を改善するための方法であって、免疫グロブリン重鎖をコードする核酸が、該免疫グロブリン重鎖のC H 3ドメインもしくはC H 4ドメイン中に含まれるジペプチド グリシン-リジンをコードする核酸ggaaaa、または核酸ggcaaa、または核酸gggaaa、または核酸ggaaag、または核酸ggcaag、または核酸gggaagを含む、方法。
本発明は、クラスIgAもしくはIgG免疫グロブリンのCH3ドメインのC末端部分のアミノ酸配列、またはクラスIgEもしくはIgM免疫グロブリンのCH4ドメインのC末端部分のアミノ酸配列をコードする核酸であって、CH3ドメインまたはCH4ドメインのC末端部分の前記アミノ酸の配列中に含まれるジペプチド グリシン-リジンが、核酸ggaaaa、または核酸ggcaaa、または核酸gggaaa、または核酸ggaaag、または核酸ggcaag、または核酸gggaagによってコードされ、かつジペプチド グリシン-リジンをコードする核酸が、任意でヌクレオチドgまたはヌクレオチドaのいずれかに続く、核酸を含む。
(a)免疫グロブリン重鎖をコードする核酸で哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階であって、配列番号:17、18、19、20、21、22、または23、または30または31の核酸より選択される核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端ドメインの一部をコードする、段階、
(b)免疫グロブリンの発現に関して適切な条件下において、トランスフェクトされた哺乳動物細胞を培養する段階、
(c)培養液または細胞から免疫グロブリンを回収する段階。
配列番号:01 ヒトIgAクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:02 ヒトIgDクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:03 ヒトIgEクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:04 ヒトIgMクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:05 ヒトIgG1クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:06 ヒトIgG2クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:07 ヒトIgG3クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:08 ヒトIgG4クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分
配列番号:09 ヒトIgAクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:10 ヒトIgDクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:11 ヒトIgEクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:12 ヒトIgMクラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:13、28 ヒトIgG1クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列(変種1および2)
配列番号:14、29 ヒトIgG2クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列(変種1および2)
配列番号:15 ヒトIgG3クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:16 ヒトIgG4クラス免疫グロブリンの重鎖定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列のC末端部分をコードする核酸配列
配列番号:17 IgAクラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列
配列番号:18 IgEクラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列
配列番号:19 IgMクラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH4)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列
配列番号:20、30 IgG1クラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列(変種1および2)
配列番号:21、31 IgG2クラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列(変種1および2)
配列番号:22 IgG3クラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列
配列番号:23 IgG4クラス免疫グロブリンのC末端定常ドメイン(CH3)アミノ酸配列の一部をコードする、本発明による核酸配列
配列番号:24〜27 実施例において使用される核酸プライマー
組換えDNA技術
Sambrook et al., 1989(前記)において記載されるような標準的方法が、DNAを操作するために使用された。全ての分子生物学的試薬は(そうでないと示されない限りは)市販されており、製造者の使用説明書に従って使用された。
MediGenomix GmbH (Martinsried, Germany)で遂行された二重鎖シーケンシングによって、DNA配列を決定した。
GCG(Genetic Computer Group, Madison, Wisconsin, USA)のソフトウェアパッケージバージョン10.2およびInfomaxのVector NTI Advanceスイートバージョン8.0を、配列の創出、マッピング、解析、注解および図解に関して使用した。
10% FCS(Hycloneから得られたウシ胎児血清、Thermo Fisher Scientific Inc.,カタログ番号:SH3007.03)を含むMEMα培養液(Invitrogen Corp., Gibco(登録商標)カタログ番号:22571)中で、CHO-DXB11細胞を増殖させた。2 mMグルタミン(Gibco(登録商標)、カタログ番号:25030)、1%(v/v)MEM非必須アミノ酸(Gibco(登録商標)、カタログ番号: 11140)、10%(v/v)超低量IgG FCS(Gibco(登録商標)、カタログ番号: 16250)および250μg/ml G418(Roche Applied Sciences, Roche Diagnostics GmbH, Germany, カタログ番号:1464981)を添加したDMEM中で、HEK-293-EBNA細胞(ATCC♯CRL-10852)を培養した。CHO-DG44細胞の培養のための培養液は、10%(v/v)透析FCS(Gibco(登録商標)、カタログ番号: 26400)および2%(v/v)HTサプリメント(Gibco(登録商標)、カタログ番号:41065)を添加したMEMα培養液(Gibco(登録商標)、カタログ番号:22561)であった。安定にトランスフェクトされたCHO DG44細胞株の選択のために、HTサプリメントを取り除き、20〜500 nMメトトレキサート(MTX)を単独で、または400μg/mlハイグロマイシンB(Roche Diagnostics GmbH, Roche Applied Sciences, Germany, カタログ番号:10843555001)と組み合わせて添加した。全ての細胞株を37℃で、5% CO2を含む加湿インキュベーター中で維持した。ヌクレオフェクション(Amaxa GmbH, Germany)、またはFuGENE 6(Roche Diagnostics GmbH, Roche Applied Sciences, Germany, カタログ番号:1815075)を使用するリポフェクションのいずれかによって、細胞のトランスフェクトを遂行した。
細胞培養上清由来の免疫グロブリンをプロテインA-セファロースビーズを用いて沈降し、SDS/ポリアクリルアミドゲル電気泳動(ドデシル硫酸ナトリウム、SDS-PAGE)およびウェスタンブロッティングによって解析した。
クラスIgG1免疫グロブリンのための発現プラスミドの調製
プラスミド4831(以下、p4831と示される)は、真核生物細胞における抗IGF-1R-抗体の発現のための発現プラスミドである(エキソン-イントロン構成を維持する、ゲノム様に構成された発現カセット)(配列に関しては、例えば米国特許第2005/0008642号または欧州特許第1 646 720号を参照のこと)。このプラスミドは、以下の機能的要素を含む:
・ベクターpUC18由来の複製起点(pUC起点)、
・大腸菌においてアンピシリン耐性を付与するβ(ベータ)-ラクタマーゼ遺伝子(Amp)、
・以下の要素を含むγ1-重鎖の発現のための発現カセット
・ヒトサイトメガロウイルス由来の主要前初期プロモーターおよびエンハンサー(hCMV IE1プロモーター)、
・コザック配列を含む合成5’UTR、
・シグナル配列のイントロン(L1_イントロン_L2)を含むマウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列、
・3’末端のスプライスドナー部位と共に配置される重鎖可変領域(VH)のcDNA、
・マウス免疫グロブリンμ-エンハンサー領域、
・エキソンCH1、ヒンジ、CH2およびCH3、介在性イントロンならびにポリアデニル化シグナル配列を保持しかつ任意で変異を含む3’UTRを含む、ヒト免疫グロブリン重鎖γ1-遺伝子(IGHG1)、
・以下の要素を含むκ-軽鎖の発現のための発現カセット
・ヒトサイトメガロウイルス由来の主要前初期プロモーターおよびエンハンサー(hCMV IE1プロモーター)、
・コザック配列を含む合成5’UTR、
・シグナル配列のイントロン(L1_イントロン_L2)を含むマウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列、
・3’末端のスプライスドナー部位と共に配置される軽鎖可変領域(VL)のcDNA、
・イントロンのマウスIg-κエンハンサー領域、
・IGKCエキソンおよびポリアデニル化シグナル配列を保持するIGK 3’UTRを含む、ヒト免疫グロブリンκ遺伝子(IGK)、
・以下を含む、真核生物細胞における選択に関して適切なハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ転写ユニット
・SV40初期プロモーターおよび起点、
・ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼコード配列(HygB)
・SV40初期ポリアデニル化シグナル
・以下を含む、真核生物細胞における栄養要求性選択に関して適切な、マウスジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の発現のための発現カセット
・SV40初期プロモーターおよび起点の短縮型バージョン、
・マウスDHFRのためのコード配列、
・SV40初期ポリアデニル化シグナル。
改変型CH3ドメインを含むクラスIgG1免疫グロブリンのための発現プラスミドの調製
異常にスプライシングされたγ1 mRNA前駆体に起因する副産物の生成を防ぐため、4573位のTをCに変異することによって、p4831のCH3エキソンの内在性スプライス部位を破壊した。同時に、BsmA I制限部位の除去のためにT4567をCに置換した。
・大腸菌においてこのプラスミドの複製を可能にするベクターpUC18由来の複製起点(pUC Ori)
・大腸菌においてアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子(Amp)
・以下の要素を含むγ1-重鎖の発現のための発現カセット
・ヒトサイトメガロウイルス由来の主要前初期プロモーターおよびエンハンサー(hCMV IE1プロモーター)、
・コザック配列を含む合成5’UTR、
・シグナル配列のイントロン(L1_イントロン_L2)を含むマウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列、
・3’末端のスプライスドナー部位と共に配置される重鎖可変領域(VH)のcDNA、
・マウス免疫グロブリンμ-エンハンサー領域、
・エキソンCH1、ヒンジ、CH2およびCH3、介在性イントロンならびにポリアデニル化シグナル配列を保持しかつ任意で変異を含む3’UTRを含む、ヒト免疫グロブリン重鎖γ1-遺伝子(IGHG1)。
を使用して、部位特異的突然変異誘発によりP4817を操作した。
実施例1および2による核酸の発現、産生された免疫グロブリンの単離、ならびに産生された免疫グロブリンの解析
プラスミドp4831およびp4855を、CHO-DXB11細胞中に一過的にトランスフェクトした。この細胞を非選択的条件下で培養した。3日間の培養後、細胞培養液上清を回収し、分泌された免疫グロブリンをプロテインA-セファロースビーズを用いて精製した。抗ヒトIgG抗体(H+L)を用いた免疫グロブリンのウェスタンブロット解析によって、p4831でトランスフェクトされた細胞は80 kDaの副産物を発現するが、p4855でトランスフェクトされた細胞は発現しないことが示された(図4)。
クラスIgG4免疫グロブリンのための発現プラスミドの調製
プラスミド5031は、真核生物の組織培養細胞におけるヒト抗P-セレクチン抗体の、一過的でかつ安定な発現のために設計された。例示的な抗Pセレクチン抗体に関しては、例えば欧州特許第1 737 891号または米国特許第2005/0226876号を参照のこと。P5031は、以下の要素から構成される:
・大腸菌においてこのプラスミドの複製を可能にするベクターpUC18由来の複製起点(pUC起点)
・大腸菌においてアンピシリン耐性を与えるβ-ラクタマーゼ遺伝子(Amp)
・以下の要素を含むヒトγ4-重鎖の発現のための発現カセット
・ヒトサイトメガロウイルス由来の主要前初期プロモーターおよびエンハンサー(hCMV IE1プロモーター)、
・コザック配列を含む合成5’UTR、
・シグナル配列のイントロン(L1_イントロン_L2)を含むマウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列、
・3’末端のスプライスドナー部位と共に配置される重鎖可変領域(VH)のcDNA、
・マウスIg μ-エンハンサー領域、
・エキソンCH1、ヒンジ、CH2およびCH3、介在性イントロンならびにポリアデニル化シグナル配列を保持しかつ任意で変異を含む3’UTRを含む、ヒト免疫グロブリン重鎖γ4-遺伝子(IGHG4)、
・以下の要素を含むヒトκ-軽鎖の発現のための発現カセット
・ヒトサイトメガロウイルス由来の主要前初期プロモーターおよびエンハンサー(hCMV IE1プロモーター)、
・コザック配列を含む合成5’UTR、
・シグナル配列のイントロン(L1_イントロン_L2)を含むマウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列、
・3’末端のスプライスドナー部位と共に配置される軽鎖可変領域(VL)のcDNA、
・イントロンのマウスIg-κエンハンサー領域、
・IGKCエキソンおよびポリアデニル化シグナル配列を保持するIGK 3’UTRを含むヒト免疫グロブリンκ遺伝子(IGK)、
・以下を含む真核生物細胞における選択に関して適切なハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼ転写ユニット
・SV40初期プロモーターおよび起点、
・ハイグロマイシンBホスホトランスフェラーゼコード配列(HygB)
・SV40初期ポリアデニル化シグナル、
・以下を含む、真核生物細胞における栄養要求性選択に関して適切な、マウスジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の発現のための発現カセット
・SV40初期プロモーターおよび起点の短縮型バージョン、
・マウスDHFRのためのコード配列、
・SV40初期ポリアデニル化シグナル。
改変型CH3ドメインを含むクラスIgG4免疫グロブリンのための発現プラスミドの調製
実施例3に従って、改変を導入した。簡単に述べると、BsmAI制限部位の除去のために同様にCに置換された第二のヌクレオチドT4559と共に、T4565をCに変異した。部位特異的突然変異誘発のため、オリゴヌクレオチド3
を使用した。得られたプラスミドをp5032と命名した。
実施例5による核酸の発現、産生された免疫グロブリンの単離、および産生された免疫グロブリンの解析
プラスミドp5031およびp5032を、HEK-293-EBNA細胞中に一過的にトランスフェクトした。この細胞を、非選択的条件下で培養した。3日間の培養後に、細胞培養液上清を回収し、分泌された免疫グロブリンをプロテインA-セファロースビーズを用いて精製した。抗ヒトIgG-抗体(H+L)を用いた免疫グロブリンのウェスタンブロット解析によって、p5031でトランスフェクトされた細胞は、80 kDaの副産物を発現したことが示されたが(図6、レーン1+2)、一方、p5032でトランスフェクトされた細胞は、いかなる副産物も発現しなかった(図6、レーン3+4)。
Claims (2)
- 以下の段階を含む、哺乳動物細胞における免疫グロブリンの産生において、望ましくない副産物の形成が減少された条件下で、免疫グロブリンを産生するための方法:
(a)免疫グロブリン重鎖をコードする発現カセットおよび免疫グロブリン軽鎖をコードする発現カセットを含む一つの核酸で哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階であって、配列番号:20または30の核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする、段階、
(b)免疫グロブリンの発現に関して適切な条件下で、トランスフェクトされた哺乳動物細胞を培養する段階、および
(c)培養液または細胞から免疫グロブリンを回収する段階。 - 哺乳動物細胞をトランスフェクトする段階が、免疫グロブリン重鎖をコードする核酸を用いることを特徴とする方法であって、配列番号:30の核酸が、免疫グロブリン重鎖のC末端部分をコードする、請求項1記載の方法。
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