JP6755465B2 - 共発現プラスミド - Google Patents
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Description
[1]ビフィドバクテリウム属細菌内で発現する、以下の(1)〜(4)のDNAを順次含む分泌発現カセットを、2種類含むことを特徴とする共発現プラスミド。
(1)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するプロモーターDNA;
(2)分泌シグナルペプチドをコードするDNA;
(3)異種ポリペプチドをコードするDNA;
(4)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するターミネーターDNA;
[2]分泌シグナルペプチドをコードするDNAの下流にリンカーペプチドをコードするDNAが連結されていることを特徴とする上記[1]記載の共発現プラスミド。
[3]ビフィドバクテリウム属細菌で機能するプロモーターが、P30プロモーター、P54プロモーター及びHuプロモーターから選択される1又は2のプロモーターであることを特徴とする上記[1]又は[2]記載の共発現プラスミド。
[4]ビフィドバクテリウム属細菌で機能するターミネーターが、Huターミネーター及びT2ターミネーターから選択される1又は2のターミネーターであることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[5]分泌シグナルペプチドが、以下のa)又はb)のアミノ酸配列を有することを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれか記載の共発現プラスミド。
a)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列;
b)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列であって、該アミノ酸配列からなるペプチドがビフィドバクテリウム属細菌において分泌シグナルペプチドとして機能するアミノ酸配列;
[6]異種ポリペプチドが、一本鎖抗体であることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[7]一本鎖抗体が、抗PD−1抗体であることを特徴とする上記[6]記載の共発現プラスミド。
[8]一本鎖抗体が、抗CTLA−4抗体であることを特徴とする上記[6]記載の共発現プラスミド。
[9]一本鎖抗体が、抗HER2抗体であることを特徴とする上記[6]記載の共発現プラスミド。
[10]異種ポリペプチドが、サイトカインであることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[11]サイトカインが、TNF−αであることを特徴とする上記[10]記載の共発現プラスミド。
[12]サイトカインが、IFN−γであることを特徴とする上記[10]記載の共発現プラスミド。
[13]異種ポリペプチドが、抗PD−1抗体と抗CTLA−4抗体との組合せであることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[14]異種ポリペプチドが、TNF−αとIFN−γとの組合せであることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[15]異種ポリペプチドが、抗HER2抗体とIFN−γとの組合せであることを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか記載の共発現プラスミド。
[16]上記[1]〜[15]のいずれか記載の共発現プラスミドで形質転換されたビフィドバクテリウム属細菌。
[17]ビフィドバクテリウム・ロンガムである上記[16]記載のビフィドバクテリウム属細菌。
[18]上記[16]又は[17]記載のビフィドバクテリウム属細菌を含む医薬組成物。
2)配列番号81に示されるリンカーペプチド配列(SP45の下流);
3)配列番号83に示されるリンカーペプチド配列(SP50の下流);
4)配列番号85に示されるリンカーペプチド配列(SP52の下流);
5)配列番号87に示されるリンカーペプチド配列(SP55の下流);
6)配列番号89に示されるリンカーペプチド配列(SP58の下流);
7)配列番号91に示されるリンカーペプチド配列(SP64の下流);
8)配列番号93に示されるリンカーペプチド配列(SP66の下流);
9)配列番号95に示されるリンカーペプチド配列(SP67の下流);
10)配列番号97に示されるリンカーペプチド配列(SP68の下流);
11)配列番号99に示されるリンカーペプチド配列(SP69の下流);
上記リンカーペプチドのアミノ酸残基数としては、0〜30残基を挙げることができ、0〜25残基が好ましく、0〜20残基がより好ましく、0〜15残基がさらに好ましく、0〜10残基がさらに好ましく、1〜10残基が特に好ましい。
1)配列番号78に示されるDNA配列(SP7の下流);
2)配列番号80に示されるDNA配列(SP45の下流);
3)配列番号82に示されるDNA配列(SP50の下流);
4)配列番号84に示されるDNA配列(SP52の下流);
5)配列番号86に示されるDNA配列(SP55の下流);
6)配列番号88に示されるDNA配列(SP58の下流);
7)配列番号90に示されるDNA配列(SP64の下流);
8)配列番号92に示されるDNA配列(SP66の下流);
9)配列番号94に示されるDNA配列(SP67の下流);
10)配列番号96に示されるDNA配列(SP68の下流);
11)配列番号98に示されるDNA配列(SP69の下流);
(1)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するプロモーターDNA;
(2)以下のa)又はb)に示されるアミノ酸配列からなる分泌シグナルペプチドをコードするDNA;
a)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列;
b)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列であって、該アミノ酸配列からなるペプチドがビフィドバクテリウム属細菌においてシグナルペプチドとして機能するアミノ酸配列;
(3)リンカーペプチドをコードするDNA;
(4)異種ポリペプチドをコードするDNA;
(5)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するターミネーターDNA;
の各DNAを、(1)を上流側として(5)を下流側として、(1)〜(5)のDNAを順次含むように連結する方法を例示することができ、本発明における分泌発現カセットの作製は、市販の実験書、例えば、遺伝子マニュアル講談社、高木康敬編遺伝子操作実験法講談社、モレキュラー・クローニング[コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー(1982)]、モレキュラー・クローニング第2版[コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー(1989)]、メソッズ・イン・エンザイモロジー 194(1991)、実験医学別冊・酵母による遺伝子実験法、羊土社(1994)等に記載された方法にしたがって行うことができる。
[ヒトTNF−α及びヒトIFN−γ共発現ビフィドバクテリウム属細菌AG8TL株の作製]
(概要)
ヒトTNF−αを分泌する発現カセット(ヒトTNF−α分泌発現カセット)と、ヒトIFN−γを分泌する発現カセット(ヒトIFN−γ分泌発現カセット)とを含み、大腸菌−ビフィドバクテリウム属細菌シャトルベクターである、共発現プラスミドpAG8TLを作製した。かかるpAG8TLを用いてビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーション法により行い、ヒトTNF−α及びヒトIFN−γ共発現ビフィドバクテリウム属細菌AG8TL株を取得した。実施例1〜3において使用したプライマーを以下の表1に示す。
ヒトTNF−α分泌発現カセットとして、(1)P30プロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカー連結体SP7L20をコードするDNA、(3)ヒトTNF−αタンパク質のアミノ酸配列をコードするDNA、及び(4)d0013ターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(4)を下流(3’末端)側として、(1)〜(4)のDNAを順次含むカセットを作製した。
ヒトIFN−γ分泌発現カセットとして、(1)HuプロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカー連結体SP69L20をコードするDNA、(3)ヒトIFN−γタンパク質のアミノ酸配列をコードするDNA、及び(4)HuターミネーターDNA(ビフィドバクテリウム・ロンガム由来)を、(1)を上流(5’末端)側として(4)を下流(3’末端)側として、(1)〜(4)のDNAを順次含むカセットを作製した。
プラスミドpAG8TLの作製にあたり、まず、プラスミドpAG8を作製した。
(hTNF−αインサート断片の調製)
国際公開2011/093465号パンフレットに記載されているプラスミドpSP3B−TNFα(図1参照)(1ng)を鋳型として、上記表1記載のGA100_primer(フォワード)及びGA101_primer(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量20μLとして、PrimeSTAR HS(Premix)キット(タカラバイオ株式会社製)(以下、「STARキット」)を用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、65℃にて5秒、75℃にて40秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行い、約0.5kbpのh(ヒト)TNF−αインサート断片増幅産物を調製した。
プラスミドpHG−2(図2)の直鎖化断片(配列番号1)を鋳型として、表1記載のGA104_primer(フォワード)及びGA103_primer(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量20μLとして、STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、65℃にて5秒、75℃にて5分を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行い、約5kbpの5’−Huプロモーター−SP69L20−ヒトIFN−γタンパク質−Hisタグ−Huターミネーター−pTB rep unit−SPCMr−pUCori−P30プロモーター−SP7L20−3’ベクター断片増幅産物を調製した。
d0013ターミネーター:配列番号1の第16番から第129番までの塩基配列
Huプロモーター:配列番号1の第136番から第496番までの塩基配列
SP69L20:配列番号1の第497番から第646番までの塩基配列
ヒトIFN−γタンパク質:配列番号1の第647番から第1075番までの塩基配列
Hisタグ:配列番号1の第1076番から第1093番までの塩基配列
Huターミネーター:配列番号1の第1097番から第1210番までの塩基配列
ビフィドバクテリウム属細菌複製起点pTB6 rep unit:配列番号1の第1217番から第2812番までの塩基配列
スペクチノマイシン耐性遺伝子SPCMr:配列番号1の第2819番から第3897番までの塩基配列
大腸菌複製起点、pUCori:配列番号1の第3904番から第4571番までの塩基配列
P30プロモーター:配列番号1の第4572番から第4806番までの塩基配列
SP7L20:配列番号1の第4807番から第4965番までの塩基配列。
上記で調製したベクター断片増幅産物及びインサート断片増幅産物をIn−Fusion(登録商標)HD Cloningキット(タカラバイオ株式会社製)(以下、「HDキット」)を用いて連結した。すなわち、マイクロチューブに、上記ベクター断片増幅産物50ngとインサート断片増幅産物13ngとを添加し、キット内の5×In−Fusion HD Enzymepremix 2μL、Cloning Enhancer 1μLをさらに添加し、0.1×TEバッファー(1mM Tris−HCl、0.1mM EDTA、pH7.5)にて反応液容量を10μLに調整した。これを37℃にて15分間保温した後、さらに50℃にて15分間保温した。その他の手順は、キットの製品説明書にしたがい、インフュージョン反応液1を調製した。
1μLの上記インフュージョン反応液1を用いて、大腸菌HST16CRコンピテント細胞(タカラバイオ株式会社製)の形質転換を製品説明書にしたがい行った。形質転換後の菌懸濁液は、75μg/mLスペクチノマイシン含有LB寒天培地に塗布し、37℃にて一晩振とう培養した。上記寒天培地上に形成された大腸菌コロニーを75μg/mLスペクチノマイシン含有LB液体培地にて37℃にて一晩培養し、これよりQIAprepSpin Miniprepキット(キアゲン社製)を用いてプラスミドを抽出した。抽出したプラスミドにおける上記ヒトTNF−α分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットを含む領域1(5’−P30プロモーター−SP7L20−ヒトTNF−αタンパク質−d0013ターミネーター−Huプロモーター−SP69L20−ヒトIFN−γタンパク質−Hisタグ−Huターミネーター−3’)の配列を決定するため、Big Dye(登録商標)Terminator v3.1 Cycle Sequencingキット(アプライドバイオシステムズ社製)を用いてシーケンス反応を行った。抽出したプラスミドをpAG8と名付けた。pAG8のヒトTNF−α分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットを含む領域1の配列を配列番号2に示す。
上記pAG8を鋳型として、表1記載のGA2_primer(フォワード)及びGA6_primer(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとして、98℃にて10秒、65℃にて5秒、75℃にて3分15秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行ったほかは、上記(プラスミドpAG8の作製)と同様の手順にて、約3.3kbpのPCR増幅産物Aを調製した。
PCR増幅産物Aを50ng、PCR増幅産物Bを33ng使用したほかは、上記(インフュージョン反応1)と同様の手順にて、上記PCR増幅産物AとPCR増幅産物Bとを連結し、インフュージョン反応液2を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液2を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおけるヒトTNF−α分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットを含む領域2(5’−P30プロモーター−SP7L20−ヒトTNF−αタンパク質−d0013ターミネーター−Huプロモーター−SP69L20−ヒトIFN−γタンパク質−Huターミネーター−3’)の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドをpAG8TLと名付けた。pAG8TLのヒトTNF−α分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットを含む領域2の配列を配列番号3に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドpAG8TL(250ng)を用いて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステム(ジーンパルサーII、バイオ・ラッドラボラトリーズ株式会社製)により行なった。電気ショック(2kV、25μF、200Ω)後は、キュベット(2mmギャップ)に800μLのIMR液体培地と50μLのビタミンC添加液との混合液を即時に添加し、これを滅菌済みの2mLマイクロチューブに回収した。この2mLチューブの蓋をゆるめて、脱酸素・炭酸ガス発生剤(アネロパック(登録商標)・ケンキ、三菱ガス化学株式会社製)とともに密閉容器に入れ、37℃に設定したインキュベーターにて3時間保温した。
[ヒトTNF−α単独発現株TNF11株の作製]
共発現ビフィドバクテリウム属細菌AG8TL株に対応するヒトTNF−α単独発現株TNF11株を以下のとおり作製した。
PCR増幅産物60を50ng、PCR増幅産物61を20ng使用したほかは、上記(インフュージョン反応1)と同様の手順にて、上記PCR増幅産物60とPCR増幅産物61とを連結し、インフュージョン反応液3を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液3を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおけるヒトTNF−α分泌発現カセット(5’−P30プロモーター−SP7L20−ヒトTNF−αタンパク質−d0013ターミネーター)の配列決定を行った。抽出したプラスミドをpTNF11と名付けた。pTNF11のプラスミド構成を図3に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドpTNF11(500ng)を用いたほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pTNF11株(以下、TNF11株という)とした。
[ヒトIFN−γ単独発現株hIFNg33TL株の作製]
共発現ビフィドバクテリウム属細菌AG8TL株に対応するヒトIFN−γ単独発現株hIFNg33TL株を、以下のとおり作製した。
hIFN−γ遺伝子については、ジェンスクリプトジャパン株式会社に合成を依頼した。hIFN−γ配列は、Accession#CAA31639の成熟タンパク質のアミノ酸配列(Gln24−Gln166)に基づき、コドンをビフィドバクテリウム・ロンガムNCC2705に最適化した(納品プラスミド:pUC57−hIFNg)。配列番号4に人工合成したhIFN−γのDNA配列を示した。
PCR増幅産物vector1を50ng、PCR増幅産物insert1を12ng使用したほかは、上記(インフュージョン反応1)と同様の手順にて、上記PCR増幅産物vector1とPCR増幅産物insert1とを連結し、インフュージョン反応液4を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液4(2μL)を用いて大腸菌HST16CRの形質転換を行い、組換え大腸菌からのプラスミド抽出、抽出したプラスミドDNAの全長配列決定を行った。抽出したプラスミドをphIFNg(非分泌型プラスミド)と名付けた。
上記phIFNgを鋳型として、表1記載のhIFNG4_primer(フォワード)及びHu−mCCL21−vecR1_primer(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとして、98℃にて10秒、55℃にて5秒、75℃にて4分20秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行ったほかは、上記(プラスミドpAG8の作製)と同様の手順にて、約4.3kbpのPCR増幅産物vector2を調製した。
PCR増幅産物vector2を50ng、PCR増幅産物insert2を5ng使用したほかは、上記(インフュージョン反応1)と同様の手順にて、上記PCR増幅産物vector2とPCR増幅産物insert2とを連結し、インフュージョン反応液5を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液3(2μL)を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおけるヒトIFN−γ分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP69L20−ヒトIFN−γタンパク質−Hisタグ−Huターミネーター−3’)の配列決定を行った。抽出したプラスミドをphIFNg33と名付けた。phIFNg33のプラスミド構成を図4(a)に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドphIFNg33(605ng)を用いたことのほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/phIFNg33株(hIFNg33株という)とした。
PCR増幅産物Cを18ng、PCR増幅産物Dを50ng使用したほかは、上記(インフュージョン反応1)と同様の手順にて、上記PCR増幅産物CとPCR増幅産物Dとを連結し、インフュージョン反応液6を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液6を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおけるヒトIFN−γ分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP69L20−ヒトIFN−γタンパク質−Huターミネーター−3’)の配列決定を行った。抽出したプラスミドをphIFNg33TLと名付けた。phIFNg33TLのプラスミド構成を図4(b)に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドphIFNg33TL(435ng)を用いたことのほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/phIFNg33TL株(hIFNg33TL株という)とした。
[AG8TL株におけるhTNF−α及びhIFN−γの分泌確認]
AG8TL株の培養上清中のヒトTNF−αタンパク質とヒトIFN−γタンパク質の分泌の有無をELISA法にて以下のとおり確認した。陰性コントロール株としてビフィドバクテリウム・ロンガム105A/pBEshuttle株(以下、BEshuttle株という)についても同様に実施した。
上記AG8TL株、TNF11株、及びhIFNg33TL株、BEshuttle株を、スペクチノマイシン(終濃度75μg/mL)及びビタミンC添加液(100mLあたりアスコルビン酸35g、L−システイン塩酸塩一水和物2g及び炭酸ナトリウム11gを含む溶液)100μLを添加したMRS(ベクトン・ディッキンソン社製)液体培地10mLに植菌し、37℃にて24時間嫌気培養し、活性化培養液とした。次に、DMEM(Cat No.11885−084:ライフテクノロジーズ社製):MRSを9:1の割合で混合した培地20mLに、ビタミンC添加液100μL、スペクチノマイシンを75μg/mLになるよう添加し、上記活性化培養液100μLを植菌した。これを37℃にて18時間嫌気培養した。
上記嫌気培養後の各株の培養液を遠心分離後、各株の培養上清を回収し、ELISAに供した。同様の操作をBEshuttle株についても行い、陰性コントロールとした。TNF−α測定用のELISAキットとしては、Quantikine Human TNFα/TNFSF1A Immunoassay(R&D systems社製)を、hIFN−γ測定用のELISAキットとしては、Quantikine Human IFN−γ Immunoassay(R&D systems社製)を用いた。ELISAの操作は、各ELISAキットの製品マニュアルにしたがって実施した。結果を以下の表2に示す。
表2から明らかなとおり、AG8TL株の培養上清中には、hTNF−αタンパク質とhIFN−γタンパク質との両方がみとめられた。陽性対照の単独発現株であるTNF11株培養上清中にはhTNF−αタンパク質がみとめられ、hIFNg33TL株の培養上清中にはヒトIFN−γタンパク質がみとめられた。
[AG8TL株のKPL−1細胞増殖抑制活性の検討]
(培養上清粗精製物の調製)
実施例4の(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と(培養上清の回収及びELISA)と同様の手順にて調製した上記AG8TL株、TNF11株、及びhIFNg33TL株の培養上清各7mLをアミコンウルトラ−4,MWCO:10k(ミリポア社製)を用いて濃縮後、PBSバッファー(pH7.4)にて3回洗浄、濃縮し、0.5mLずつ各株の培養上清粗精製物として調製した。陰性コントロール株としてビフィドバクテリウム・ロンガム105A/pBEshuttle株の培養上清粗精製物についても同様に調製した。上記各株の培養上清粗精製物を細胞増殖抑制活性の測定に使用した。hTNF−α及びhIFN−γの濃度は、上記TNF−α測定用のELISAキットと上記hIFN−γ測定用のELISAキットを用いて見積もった。
ヒト乳癌細胞株であるKPL―1細胞(川崎医科大学紅林淳一教授より供与)を使用して、細胞増殖抑制活性の測定を行った。KPL−1細胞を100mmペトリディッシュにて10%ウシ胎児血清(EQUITECH−BIO社製)/ダルベッコ改変イーグル培地(高グルコース)(シグマ−アルドリッチ社製)で培養した。かかる試験培地を除去後、PBS(−)(和光純薬工業株式会社製)にて洗浄し、0.25%Trypsin−EDTA(ライフテクノロジーズ社製)を添加して細胞を回収し、遠心分離後、上清を除去し、上記試験培地にて6×103cells/mLになるように細胞を懸濁し、細胞懸濁液を調製した。
図5から明らかなとおり、AG8TL株分泌物は、TNF11株単独又はhIFNg33TL株単独の分泌物に比べ、KPL−1細胞の増殖を顕著に抑制した。すなわち、分泌物がhTNF−αであるTNF11株において増殖率は89.9%を示し、分泌物がhIFN−γであるhIFNg33TL株において増殖率は83%を示したのに対し、分泌物がhTNF−αとhIFN−γであるAG8TL株において増殖率は35.5%を示し、AG8TL株がヒト乳癌細胞株に対して強い増殖抑制効果が有することが確認された。かかる結果は、hTNF−α分泌物とhIFN−γ分泌物との併用効果によるものと考えられる。
[AG8TL株のMIA PaCa−2細胞増殖抑制活性の検討]
KPL−1細胞の代わりに、ヒト膵臓癌由来細胞MIA PaCa−2細胞(独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンターより入手)を用いたほかは、実施例5と同様の手順にてMIA PaCa−2細胞に対する増殖抑制活性を検討した。ただし、MIA PaCa−2細胞の96穴プレートへ分注した細胞懸濁液の播種濃度は、1×104cells/mLとした。結果を図6に示す。
図6から明らかなとおり、AG8TL株分泌物は、TNF11株単独又はhIFNg33TL株単独の分泌物に比べ、MIA PaCa−2細胞の増殖を顕著に抑制した。すなわち、分泌物がhTNF−αであるTNF11株において増殖率は51.6%を示し、分泌物がhIFN−γであるhIFNg33TL株において増殖率が75.4%を示したのに対し、分泌物がhTNF−αとhIFN−γであるAG8TL株において増殖率は24.2%を示し、AG8TL株がヒト膵臓癌細胞株に対して強い増殖抑制効果が有することが確認された。かかる結果は、hTNF−α分泌物とhIFN−γ分泌物との併用効果によるものと考えられる。
[AG8TL株の増殖抑制活性の中和抗体による特異性検討]
AG8TL株の培養上清粗精製物の細胞増殖抑制活性が、hTNF−α及びhIFN−γが分泌されたことによるものであることを確認するため、中和抗体であるHuman IFN−γ Antibody及びHuman TNF−α Antibody(共にR&D systems社製)を用いた検討を以下のとおり行った。
図7からも明らかなとおり、AG8TL株培養上清粗精製物添加時のMIA PaCa−2細胞増殖率は15.3%を示したが、抗hIFN−γ抗体単独添加時、抗hTNF−α抗体単独添加時の細胞増殖率は、それぞれ31.8%、44.4%と増加した。抗hIFN−γ抗体及び抗hTNF−α抗体の両抗体添加時の細胞増殖率は74.1%とさらに増加した。これは、AG8TL株の分泌したhTNF−α及びhIFN−γの生物活性が抗体により中和された結果であり、MIA PaCa−2細胞増殖抑制は、AG8TL株の分泌するhTNF−α及びhIFN−γによるものであると考えられる。
[抗hPD−1scFv03及び抗hCTLA−4scFv02共発現ビフィドバクテリウム属細菌PC1株及びCP1株の作製]
(概要)
抗hPD−1scFv03を分泌する発現カセット(抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット)と、抗hCTLA−4scFv02FLAGを分泌する発現カセット(抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセット)とを含み、大腸菌−ビフィドバクテリウム属細菌シャトルベクターである、共発現プラスミドpPC1及びpCP1を作製した。かかるpPC1とpCP1とを用いてビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーション法により行い、抗hPD−1scFv03及び抗hCTLA−4scFv02共発現ビフィドバクテリウム属細菌PC1株とCP1株とを取得した。実施例8において使用したプライマーを以下の表4に示す。
pPC1及びpCP1の作製にあたり、まず、抗ヒトPD−1scFv03の分泌型プラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03を作製した。
抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセットとして、(1)HuプロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカー連結体SP7L20をコードするDNA、(3)抗hPD−1scFv03のアミノ酸配列(重鎖配列、リンカー(GGGGS)3、軽鎖配列を含む)をコードするDNA、及び(4)Hisタグ配列をコードするDNA、(5)HuターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(5)を下流(3’末端)側として、(1)〜(5)のDNAを順次含むカセット(上記抗hPD−1scFv03のアミノ酸配列における重鎖配列、リンカー(GGGGS)3、軽鎖配列を含む)をコードするDNAの塩基配列は、以下の表5(1)に示される文献を参照した。
配列番号11に示された抗hPD−1scFv03については、ジェンスクリプトジャパン株式会社にて、大腸菌用プラスミドpUC57にサブクローニングされ、プラスミドpUC57−hPD−1scFv03として人工遺伝子合成された。
上記プラスミドpUC57−hPD−1scFv03(500pg)を鋳型として、上記表4に記載のIns−hPD−1scFv03−F1プライマー(フォワード)及びIns−hPD−1scFv03−R1プライマー(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量30μLとして、STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて60秒を1サイクルとして、30サイクル行った。増幅されたインサートPCR産物を2%アガロースゲルにて電気泳動した後、QIAquick Gel Extractionキット(キアゲン株式会社製)(以下、「QIAGel」を用いて精製し、約0.7kbpの抗hPD−1scFv03インサート断片(1)を調製した。
配列番号14に記載されているベクター直鎖化断片(500pg)を鋳型として、上記表4に記載されている、TGA−Hu−Terminator−Fプライマー(フォワード)及びvec−SP7L20−R1プライマー(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量30μLとして、STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムは、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて5分を1サイクルとして、30サイクル行った。増幅されたPCR産物を0.8%アガロースゲルにて電気泳動した後、QIAGelを用いて精製し、約4.0kbpの5’−Huターミネーター−pTB6rep unit−SPCMr−pUCori−Huプロモーター−SP7L20−3’ベクター断片(1)を調製した。
上記で調製されたベクター断片(1)と上記抗hPD−1scFv03インサート断片(1)とを上記In−Fusion(登録商標)HD Cloningキットを用いて連結した。すなわち、マイクロチューブに、キット内の上記ベクターとインサートとを1:5のモル比にて添加後、2μLの5×In−Fusion HD Enzyme premixを添加し、反応液容量を10μLに調整した。これを50℃にて15分間保温した。その他の手順は、キットの製品説明書にしたがい、インフュージョン反応液7を調製した。
5μLの上記インフュージョン反応液7を用いたほかは、前記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて、上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。ただし、形質転換後、寒天培地上に形成された大腸菌コロニーを75μg/mLスペクチノマイシン含有LB液体培地にて30℃にて一晩振とう培養した。抽出したプラスミドにおける抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hPD−1scFv03−Hisタグ−Huターミネーター−3’)の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドをpHuSP7L20−hPD−1scFv03と名付けた。pHuSP7L20−hPD−1scFv03の構成を図8(A)に、配列を配列番号6に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03(550ng)を用いたことのほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP7L20−hPD−1scFv03株(以下hPD−1scFv03株という)とした。
pPC1及びpCP1の作製にあたり、まず、FLAGタグがない、抗hCTLA−4scFv02の分泌型プラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02を作製した。
抗ヒトCTLA−4scFv02分泌発現カセットとして、(1)HuプロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカー連結体SP7L20をコードするDNA、(3)抗hCTLA−4scFv02のアミノ酸配列(重鎖配列、リンカー(GGGGS)3、軽鎖配列を含む)をコードするDNA、及び(4)Hisタグ配列をコードするDNA、(5)HuターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(5)を下流(3’末端)側として、(1)〜(5)のDNAを順次含むカセット(上記抗hCTLA−4scFv02のアミノ酸配列における重鎖配列、リンカー(GGGGS)3、軽鎖配列を含む)をコードするDNAの塩基配列は、上記の表5(2)に示される文献を参照した。
配列番号12に示されたhCTLA−4scFv02については、ジェンスクリプトジャパン株式会社にて、大腸菌用プラスミドpUC57にサブクローニングされ、プラスミドpUC57−hCTLA−4scFv02として人工遺伝子合成された。
上記プラスミドpUC57−hCTLA−4scFv02を鋳型として、上記表4に記載のIns−hCTLA−4scFv02−F1(フォワード)及びIns−hCTLA−4scFv02−R1(リバース)のプライマーセットを用いたほかは、上記(抗hPD−1scFv03インサート断片の調製1)と同様の手順にて、約0.8kbpの抗hCTLA−4scFv02インサート断片を調製した。
上記ベクター断片(1)と上記抗hCTLA−4scFv02インサート断片とを用いたほかは、上記(インフュージョン反応7)におけるインフュージョン反応と同様の手順にてインフュージョン反応液を調製した。
5μLの上記インフュージョン反応液8を用いたほかは、前記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03のDNA配列確認)と同様の手順にて、大腸菌HST08コンピテント細胞の形質転換を行い、抽出したプラスミドにおける抗ヒトCTLA−4scFv02分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hCTLA−4scFv02−Hisタグ−Huターミネーター−3’)の配列を決定するためシーケンス反応を行い、抽出したプラスミドをpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02と名付けた。pHuSP7L20−hCTLA−4scFv02の構成を図8(B)に、配列を配列番号7に示す。
(抗hCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセットを含むベクター断片の調製)
上記プラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02(500pg)を鋳型として、上記表4に記載のhCTLA−4scFv02−FLAG−F1(フォワード)及びhCTLA−4scFv02−FLAG−R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、PCR産物の両末端15bpずつが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量30μLとして、前記STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて5分を1サイクルとして、30サイクル行い、約4.8kbpの抗hCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセットを含むベクター断片増幅産物を調製した。
上記で調製された抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセットを含むベクター断片増幅産物をIn−Fusion(登録商標)HD Cloningキットを用いてインフュージョン反応を行い、自己閉環させた。すなわち、マイクロチューブに、上記ベクター断片増幅産物5μLとCloning Enhancer 2μLを混合した反応液を37℃にて15分間、引き続き80℃にて15分間保温した。次にこの反応液の0.5μLと、2μLの5×In−Fusion HD Enzyme premixを添加し、反応液容量を10μLに調整した。これを50℃にて15分間保温した。その他の手順は、キットの製品説明書にしたがい、インフュージョン反応液9を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03のDNA配列確認)と同様の手順にて上記5μLのインフュージョン反応液9を用いて上記大腸菌HST08コンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおける抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗ヒトCTLA−4scFv02−FLAGタグ−Huターミネーター−3’)の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドをpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAGと名付けた。pHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAGの構成を図8(C)に、配列を配列番号8に示す。
256ngの上記プラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAGを用いたほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAG株(以下hCTLA−4scFv02株という)とした。
抗hPD−1scFv03及び抗hCTLA−4scFv02の両方を分泌する共発現株PC1株及びCP1株を作製した。PC1株は、図9(a)に示すように、大腸菌複製起点pUCoriの3’末端側に続く分泌発現カセットが、抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット、これに続いて抗ヒトCTLA−4scFv02分泌発現カセットの順に配置されたプラスミドを有しており、CP1株は図9(b)に示すように、大腸菌複製起点pUCoriの3’末端側に続く分泌発現カセットが、抗ヒトCTLA−4scFv02分泌発現カセット、これに続いて抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセットの順に配置されたプラスミドを有している。
(抗hCTLA−4scFv02FLAGインサート断片の調製)
プラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAG(500pg)(配列番号8)を鋳型として、上記表4記載のInF_Hu Prom_F1(フォワード)及びInF_Hu Term−pTB6_R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量30μLとして、上記STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて2分を1サイクルとして、30サイクル行った。増幅されたインサートPCR産物を0.8%アガロースゲルにて電気泳動した後、QIAGelを用いて精製し、約1.4kbpの抗ヒトCTLA−4scFv02FLAGインサート断片を調製した。
上記プラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03(500pg)(配列番号6)を鋳型として、上記表4記載のInF_pTB6rep_F1(フォワード)及びInF_HuTerm−HuProm_R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計した。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量30μLとして、上記PrimeSTAR HS(Premix)キットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、55℃にて5秒、72℃にて5分を1サイクルとして、30サイクル行った。増幅されたインサートPCR産物を0.8%アガロースゲルにて電気泳動した後、QIAquick Gel Extraction キットを用いて精製し、約4.7kbpの抗hPD−1scFv03分泌発現カセットを含むベクター断片(2)を調製した。
上記で調製されたベクター断片(2)と上記抗ヒトCTLA−4scFv02FLAGインサート断片とを上記In−Fusion(登録商標)HD Cloning キットを用いて連結した。すなわち、マイクロチューブに、キット内の上記ベクターとインサートとを1:3のモル比にて添加後、2μLの5×In−Fusion HD Enzyme premixを添加し、反応液容量を10μLに調整した。これを50℃にて15分間保温した。その他の手順は、キットの製品説明書にしたがい、インフュージョン反応液10を調製した。
2μLの上記インフュージョン反応液10を用いたほかは、前記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03のDNA配列確認)と同様の手順にて、上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおける抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hPD−1scFv03−Hisタグ−Huターミネーター−3’)及び抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hCTLA−4scFv02−FLAGタグ−Huターミネーター−3’)の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドをpPC1と名付けた。pPC1の構成を図9(a)に、pPC1のDNA配列を配列番号9に示す。
250ngの上記プラスミドpPC1を用いたほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC1株(以下PC1株という)とした。
(抗hPD−1scFv03インサート断片の調製2)
上記プラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03(500pg)(配列番号6)を鋳型として、上記表4記載のInF_HuProm_F1(フォワード)及びInF_HuTerm−pTB6_R1リバース)のプライマーセットを用いたほかは、上記(抗ヒトCTLA−4scFv02FLAGインサート断片の調製)と同様の手順でPCR増幅及びゲル抽出キットによる精製を行った。約1.4kbpの抗hPD−1scFv03インサート断片(2)を調製した。
上記プラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAG(配列番号8)を鋳型として、上記表4記載のInF_pTB6rep_F1(フォワード)及びInF_HuTerm−HuProm_R1(リバース)のプライマーセットを用いたほかは、上記(抗hPD−1scFv03インサート断片の調製2)と同様の手順でPCR増幅及びゲル抽出キットによる精製を行った。約4.8kbpの抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセットを含むベクター断片(3)を調製した。
上記で調製されたベクター断片(3)と上記抗hPD−1scFv03インサート断片(2)を用いたほかは、上記(インフュージョン反応10)と同様の手順でインフュージョン反応液11を調製した。
2μLの上記インフュージョン反応液11を用いたほかは、前記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03のDNA配列確認)と同様の手順にて、上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおける抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hPD−1scFv03−Hisタグ−Huターミネーター−3’)と抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセット(5’−Huプロモーター−SP7L20−抗hCTLA−4scFv02−FLAGタグ−Huターミネーター−3’)の配列決定を上記(大腸菌の形質転換及びpPC1のDNA配列確認)と同様の手順で行った。抽出したプラスミドをpCP1と名付けた。pCP1の構成を図9(b)に、pCP1のDNA配列を配列番号10に示す。
250ngの上記プラスミドpCP1を用いたほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pCP1株(以下CP1株という)とした。
[PC1株及びCP1株における抗hPD−1scFv及び抗hCTLA−4scFv分泌確認]
PC1株及びCP1株の培養上清中の抗hPD−1scFv03(ヒスチジンタグ付)及び抗hCTLA−4scFv02(FLAGタグ付)の有無をウェスタンブロッティング法にて以下のとおり確認した。陰性コントロール株としてBEshuttle株についても同様に実施した。
上記PC1株及びCP1株、hPD−1scFv03株、hCTLA−4scFv02株、BEshuttle株について実施例4(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と同様の手順にて上記ビフィドバクテリウム属細菌を培養し、培養上清を回収した。この培養上清中のタンパク質をトリクロロ酢酸(TCA、和光純薬工業株式会社製)により沈殿させ、アセトンにて洗浄後、SDS−PAGE用バッファーに溶解し、95℃にて3分間熱処理を行い、各培養上清濃縮物とした。
上記各培養上清濃縮物(培養液0.1mL相当)をミニプロティアン(登録商標)TGXTMゲル(4〜20%)(バイオラッド社製)にて電気泳動し、ゲルをPVDF膜(メンブラン)(iBlot Transfer Stacks、ライフテクノロジーズ社製)にiBlotトランスファーデバイス(ライフテクノロジーズ社製)を用いて転写した。ブロッティング終了後のPVDF膜をブロッキング(2%ECL Prime Blocking agent(GEヘルスケアジャパン株式会社製)in TTBS)した。電気泳動及び膜へのブロッティングは、2セット行い、一枚目のPVDF膜は抗hPD−1scFv03を検出するために一次抗体として抗ヒスチジン抗体(THE His Tag Antibody,mAb,Mouse)(GenScript社製)を、二次抗体としてECL peroxidase labelled anti−mouse antibody(GEヘルスケア社製)を使用した。もう一つのPVDF膜は抗hCTLA−4scFv02を検出するために一次抗体として抗FLAG抗体Monoclonal ANTI−FLAG M2 Antibody(produced in mouse)(シグマ社製)を、二次抗体としてECL peroxidase labelled anti−mouse antibody(GEヘルスケア社製)を使用した。抗体反応終了後のメンブランを、Western Lightning Ultra(パーキンエルマー社製)を用いて発光させた。これをイメージング装置MYECL Imager(Thermo Scientific社製)にて解析した。結果を図10に示す。
図10から明らかなとおり、抗hPD−1scFv03のC末端にHisタグ融合している抗ヒトPD−1scFv03分泌発現カセット及び、抗hCTLA−4scFv02のC末端にFLAGタグ融合している抗ヒトCTLA−4scFv02FLAG分泌発現カセットを含むPC1株(A、Bともレーン1)及びCP1株(A、Bともレーン2)の培養上清中には、抗hPD−1scFv03と抗hCTLA−4scFv02の両方がみとめられた。また、PC1株(A:レーン1)とCP1株(A:レーン2)のhPD−1scFv分泌タンパク質の大きさとhPD−1scFv03単独発現株(A:レーン3)のhPD−1scFv分泌タンパク質の大きさは同じであり、PC1株(B:レーン1)とCP1株(B:レーン2)のhCTLA−4scFv分泌タンパク質の大きさとhCTLA−4scFv02単独発現株(B:レーン4)のhCTLA−4scFv分泌タンパク質の大きさは同じであった。したがって、共発現ビフィドバクテリウム属細菌株PC1株及びCP1株は培養上清中に抗hPD−1scFvと抗hCTLA−4scFvの両方を分泌できる組換えビフィドバクテリウム属細菌株であることが確認された。
[PC1株が分泌する抗体のhPD−1及びhCTLA−4への結合確認]
上記共発現株PC1株の培養上清より精製した抗hPD−1scFv03のヒトPD−1(hPD−1)との結合活性の有無、抗hCTLA−4scFv02のヒトCTLA−4との結合活性の有無につき、ELISA法にて確認した。
表6及び図11から明らかなとおり、共発現株PC1株の培養上清より精製した抗hPD−1scFv03はhPD−1と結合した。また、表7及び図12より明らかなとおり、抗hCTLA−4scFv02はhCTLA−4と結合した。一方、抗hPD−1scFv03はhCTLA−4及びmPD−1とは結合せず、また抗hCTLA−4scFv02はhPD−1及びmCTLA−4とは結合しなかった。このことから、共発現株PC1株が分泌した抗hPD−1scFv03及び抗hCTLA−4scFv02は、対応する抗原タンパク質と特異的に結合していることが確認された。
[ヒトPD−1に対するヒトPD−L1の結合反応における抗hPD−1scFvの競合的阻害活性]
PD−1にリガンドPD−L1が結合すると、T細胞に負のシグナルが伝達され、免疫反応を抑制する(免疫寛容)とされている。そこで、ヒトPD−1に対するヒトPD−L1の結合反応における抗hPD−1scFvの競合的阻害活性について検討した。
表8及び図13から明らかなとおり、1000ng/mLのhPD−L1のhPD−1への結合に対する阻害率は、10000ng/mLの抗hPD−1scFv03で69.3%であった。以上の結果より、1000ng/mLのhPD−L1のhPD−1への結合に対して、抗hPD−1scFv03は10000ng/mL以上の濃度で競合的に結合阻害することが示された。
[ヒトCTLA−4に対するヒトCD80及びヒトCD86との結合反応におけるhCTLA−4scFvの競合的阻害活性の確認]
上記共発現株PC1株の培養上清より精製した抗hCTLA−4scFv02を用いて、ヒトCTLA−4(hCTLA−4)に対するヒトCD80(hCD80)及びヒトCD86(hCD86)との結合に対する競合的結合阻害活性の確認をELISA法により行った。陰性コントロールとして抗hPD−1scFv03を用いた。
表9及び表10並びに図14及び図15から明らかなとおり、1000ng/mLのhCD80及びhCD86のhCTLA−4への結合に対する阻害率は、1000ng/mLの抗hCTLA−4scFv02でそれぞれ43.7%及び70.0%であり、10000ng/mLの抗hCTLA−4scFv02でそれぞれ81.7%及び100.0%であった。1000ng/mLのhCD80及びhCD86のhCTLA−4への結合に対して、抗hCTLA−4scFv02は1000ng/mL以上の濃度で競合的に結合阻害することが示された。
[共発現ビフィドバクテリウム属細菌より精製した抗hPD−1scFv及び抗hCTLA−4scFvの細胞への結合:抗原過剰発現細胞株を用いた検討]
上記共発現株PC1株の培養上清より精製した抗hPD−1scFvとヒトPD−1(hPD−1)発現細胞との結合の有無、及び抗hCTLA−4scFvとヒトCTLA−4(hCTLA−4)発現細胞との結合の有無を、以下の抗原タンパク質を過剰発現させた細胞を用いてフローサイトメトリー法で検討した。
図16から明らかなとおり、PC1株より精製した抗PD−1scFv03は、ヒトPD−1高発現細胞(ラットCD2高発現細胞)に特異的に結合することが確認された。同様に、図17から明らかなとおり、PC1株より精製した抗CTLA−4scFv02は、ヒトCTLA−4高発現細胞(ラットCD2高発現細胞)に特異的に結合することが確認された。これらの結果より、共発現株PC1株より精製したscFvは、ヒトPD−1及びヒトCTLA−4過剰発現細胞に特異的に結合することが確認された。
[抗HER2scFv及びhIFN−γ共発現ビフィドバクテリウム属細菌株HG−2株の作製]
(概要)
抗HER2scFvを分泌する発現カセット(抗HER2scFv分泌発現カセット)と、hIFN−γを分泌する発現カセット(ヒトIFN−γ分泌発現カセット)とを含み、大腸菌ービフィドバクテリウム属細菌シャトルベクターである、共発現プラスミドpHG−2を作製した(図2)。かかるpHG−2を用いてビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーション法により行い、抗HER2scFv及びhIFN−γ共発現ビフィドバクテリウム属細菌HG−2株を取得した。実施例13において使用したプライマーを以下の表11に示す。
プラスミドpHG−2の作製にあたり、まず、プラスミドpHG−1を作製した。
(hIFNgインサート断片の調製)
プラスミドphIFNg33(配列番号16)を鋳型として、上記表11記載のHu−HuT_ins_F1(フォワード)及びHuT−pTB6_ins_R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計された。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量20μLとして、STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、65℃にて5秒、72℃にて72秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行い、約1.1kbpのhIFNgインサート断片増幅産物を調製した。
pP30SP7L20−bHER2(配列番号15)を鋳型として、表11記載のpTB6_Vec_F1(フォワード)及びHu−term_Vec_R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。プライマー配列は、インサート断片とベクター断片の末端15bpが重複するように設計された。各プライマー濃度を0.2μM、反応容量20μLとして、STARキットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとしては、98℃にて10秒、65℃にて5秒、72℃にて4分45秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行い、約4.6kbpのベクター断片増幅産物を調製した。
上記で調製した4.6kbpのベクター断片増幅産物及び約1.1kbpのインサート断片をIn−Fusion(登録商標)HD Cloningキット(タカラバイオ株式会社製)を用いて連結した。まずClontech社のウェブサイトIn−Fusion(登録商標)Molar Ratio Calculator(http://bioinfo.clontech.com/infusion/molarRatio.do)にて必要なインサート量及びベクター量を算出し、ベクター:インサート=1:2のモル比とした。5×In−Fusion HD Enzymes premix2μL、Cloning Enhancer 1μL、インサート及びベクターの必要量を混合し、0.1×TEバッファー(1mM Tris−HCl、0.1mM EDTA、pH7.5)で反応系の総量を10μLとした。37℃にて15分間反応後、50℃にて15分間反応し、4℃に静置した。その他の手順は、キットの製品説明書にしたがい、インフュージョン反応液12を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液12を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおける抗HER2scFv分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットのDNA配列の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドpHG−1と名付けた。プラスミドpHG−1のDNA配列を配列番号17に示す。
プラスミドpHG−1の抗HER2scFv発現分泌カセットのターミネーターをHuターミネーターからd0013ターミネーターへ交換した。上記pHG−1を鋳型として、上記表11記載のHu_Vec_F1(フォワード)及びbHER2−His_Vec_R1(リバース)のプライマーセットを用いてPCR増幅を行った。増幅のプログラムとして、98℃にて10秒、65℃にて5秒、72℃にて5分45秒を1サイクルとして、30サイクル行った後、72℃にて30秒伸長反応を行ったほかは、上記(プラスミドpAG8の作製)と同様の手順にて、約5.6kbpのベクター断片増幅産物を調製した。
上記で調製されたベクター断片とインサート断片を用いたほかは、上記(インフュージョン反応10)と同様の手順でインフュージョン反応液13を調製した。
上記(大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様の手順にて上記インフュージョン反応液13を用いて上記大腸菌HST16CRコンピテント細胞の形質転換、組換え大腸菌からのプラスミド抽出を行った。抽出したプラスミドにおける抗HER2scFv分泌発現カセット及びヒトIFN−γ分泌発現カセットのDNA配列の配列決定を同様の手順にて行った。抽出したプラスミドpHG−2と名付けた。プラスミドpHG−2のDNA配列を配列番号100に示す。
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドpHG−2(500ng)を用いたほかは、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHG−2(以下、HG−2株という)とした。
[HG−2株における抗HER2scFv及びhIFN−γの分泌確認]
HG−2株の培養上清中の抗HER2scFv及びhIFN−γの有無をウェスタンブロッティング法にて以下のとおり確認した。
上記HG−2株、ヒトIFN−γ分泌発現カセットの一方のみを持つ単独発現株であるP30SP7L20−bHER2(プラスミドpP30SP7L20−bHER2導入株)株、hIFNg33株について実施例4(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と同様の手順にて上記ビフィドバクテリウム属細菌を培養し、培養上清を回収した。この培養上清中のタンパク質をトリクロロ酢酸(TCA、和光純薬工業株式会社製)により沈殿させ、アセトンにて洗浄後、SDS−PAGE用バッファーに溶解し、95℃にて3分間熱処理を行い、各培養上清濃縮物とした。
上記各培養上清濃縮物(培養液0.1mL相当)を実施例9の(ウェスタン解析)と同様の手順にて、ブロッティング終了後の膜をブロッキングした。その後、一次抗体として抗ヒスチジン抗体である上記THE His Tag Antibody,mAb,Mouseを、二次抗体として、上記ECL peroxidaselabelled anti−mouse antibodyを使用し、抗体反応終了後のメンブランを、上記Western Lightning Ultraを用いて発光させた。これをイメージング装置Fluor − S Max(BIO−RAD社製)にて解析した。結果を図18に示す。
図18から明らかなとおり、HG−2株では、抗HER2scFvとhIFN−γの両方が検出されており、その大きさは、それぞれの単独発現株の分泌物と同様であった。なお、レーンMはマーカー、レーン1は抗HER2scFv単独発現株(P30SP7L20−bHER2株)からの分泌タンパク質、レーン2はhIFN−γ単独発現株(hIFNg33株)からの分泌タンパク質、レーン3は抗HER2scFv及びhIFN−γ共発現株(HG−2株)からの分泌タンパク質をロードした。
[HG−2株分泌物の生理活性の検討]
(培養上清濃縮物の調製とhINF−γタンパク質の発現量確認)
上記HG−2株、P30SP7L20−bHER2株、hIFNg33株、BEshuttle株についてそれぞれMRS(75μg/mLスペクチノマイシン、1%ビタミンC添加液)液体培地に1%植菌し、37℃にて24時間嫌気培養した(活性化培養)。DMEM培地(低グルコース,Life technologies社製)18mLにMRS液体培地2mLを加えたDMEM/MRS(75μg/mLスペクチノマイシン、0.5%ビタミンC添加液)培地に活性化培養液0.5%を植菌した。これを37℃にて18時間嫌気培養した(本培養)。この培養液20mLを遠心分離し、培養上清13mLを回収した後、ポアサイズ0.2μmのフィルターで濾過して菌体を除去した。この培養上清10mLをAmicon Ultra−4(Millipore社製)で濃縮した後、PBS(−)に置換し500μLとした(ビフィドバクテリウム属細菌培養上清の濃縮物(PBS置換))。各細菌培養上清濃縮物を前記hIFN−γ測定用のELISAキットを用いて、ELISA法により培養上清中のIFN−γ量を測定した。測定結果を以下の表12に示した。
抗HER2scFvの生理活性は、P30SP7L20−bHER2株の培養上清よりHisタグ精製した抗HER2scFv(PBS置換)をHER2陽性細胞(NCI−N87(胃癌)細胞)に添加し、細胞増殖抑制活性を測定した。即ち、NCI−N87細胞をRPMI1640培地(10%(v/v)FBS)にて37℃にて5%CO2の条件下で培養後、96穴プレートに2×104cellsずつ播種し37℃にて5%CO2の条件下で24時間培養した。その後古い培地を吸引除去し、新しいRPMI1640培地(10%(v/v)FBS)を98μLずつ添加した。次に、測定試料としてPBS(−)、抗HER2scFvを244ng/mL〜1mg/mLに調整したものを2μLずつ添加した。このプレートを37℃にて5%CO2の条件下で5日間培養した。
図19から明らかなとおり、上記ビフィドバクテリウム・ロンガムRe−105A/pP30SP7L20−bHER2より精製した抗HER2scFvは、NCI−N87胃癌細胞に対し用量依存性の細胞増殖抑制活性を示し、組換えビフィドバクテリウム属細菌が分泌した抗HER2scFvは生理活性を有することを確認した。
(HG−2株が分泌した抗HER2scFv及びhIFN−γの癌細胞増殖抑制活性1)
共発現株により分泌されたタンパク質である抗HER2scFv及びhINF−γ)の生理活性は、HER2陽性細胞(NCI−N87細胞)に実施例15で得たビフィドバクテリウム属細菌(HG−2株)培養上清の濃縮物(PBS置換)を添加し、増殖抑制活性を調べることにより判定した。すなわち、NCI−N87細胞をRPMI1640培地(10%(v/v)FBS)にて37℃にて5%CO2の条件下で培養後、96穴プレートに2×104cellsずつ播種し37、5%CO2の条件下で24時間培養した。この細胞培養液より古い培地を吸引除去し、新しいRPMI1640培地(10%(v/v)FBS)を90μLずつ添加した。次に、測定試料としてPBS(−)、BEshuttle株培養上清濃縮物(ネガティブコントロール)、P30SP7L20−bHER2株培養上清濃縮物、hINFg33株培養上清濃縮物(hIFN−γ濃度を2000ng/mLになるようにPBSで希釈して調整)、HG−2株培養上清濃縮物、及びリコンビナントhIFN−γ(ポジティブコントロール、hIFN−γ濃度を2000ng/mLになるように調整)を10μLずつ添加した。このプレートを37℃にて5%CO2の条件下で5日間培養した。
[抗HER2scFv及びhIFN−γ共発現株の腫瘍内分泌の確認]
ヒト胃癌細胞株NCI−N87の担癌ヌードマウスを用いて、腫瘍内のビフィドバクテリウム属細菌の局在をグラム染色にて、抗HER2scFvとhIFN−γの局在を抗ヒスチジンタグ抗体及び抗hIFN−γ抗体による免疫組織染色にて確認した。
上記薄切スライド標本を風乾し、4%PFA(和光純薬工業社製)に10分間浸漬し固定した。固定後、前染色としてバーミーMクリスタルバイオレット溶液(武藤化学社製)にて2分間染色した後、バーミーMヨウ素・水酸化ナトリウム溶液(武藤化学社製)に1分間反応させた。バーミーMアセトン・エチルアルコール混合液(武藤化学社製)にて脱色後、バーミーM0.1%フクシン液(武藤化学社製)にて1分間染色した。染色後、精製水にて洗浄し、99.5%エタノール(和光純薬工業社製)で脱水し、レモゾール(和光純薬工業社製)で透徹後、エンテランニュー(MERCK KGaA社製)で封入した。結果を図21に示す。
上記薄切スライド標本を風乾し、4%PFA(和光純薬工業社製)に約4時間浸漬し固定した。固定後、精製水にて1分間洗浄し、1×PBS(−)で5分間の洗浄を3回実施した。組織の周辺の水分を拭き取り、Dako pen(Dako社製)で組織の周囲を囲み、3%BSA−PBSを組織に滴下し60分間反応させ、非特異的結合の阻害を実施した。Anti−His−tag mAb−Alexa Fluor(登録商標)594(MBL社製)及びFITC Anti−human IFN−γ抗体(BioLegend社製)をCan Get Signal(登録商標)immunostain(TOYOBO社製)で混合希釈し、抗体反応液として組織に滴下し4℃にて、一晩反応させた。抗体反応後、1×PBS(−)にて5分間の洗浄を3回実施し、VECTASHIELD(登録商標)Mounting Medium with DAPIで封入した。上記の染色した切片を顕微鏡DM5000B(Leica社製)で鏡検し画像を撮影した。結果を図22及び23に示す。
図21から明らかなとおり、グラム染色により、HG−2株(A)及びBEshuttle株(B)それぞれについて腫瘍組織中に菌の存在が確認された(図21(A)及び(B)、矢印部分)。一方、抗hIFN−γ抗体による免疫組織染色により、共発現株HG−2株を投与した担癌マウスの腫瘍組織において、hIFN−γ陽性像が確認された(図22、矢印で示す緑色部分)。また、ヒスチジンタグの免疫組織染色によりヒスチジンタグ陽性像(抗HER2scFv及びhIFN−γ)が確認された(図23、矢印で示す赤色部分)。これらの結果より、HG−2株をヒト胃癌NCI−N87担癌マウスに静脈内投与すると、腫瘍内にHG−2株が生着し、HG−2株から分泌されたhIFN−γ及び抗HER2scFvタンパク質が腫瘍内に同時に存在していることが確認された。
[抗ヒトPD−1scFv03−His及び抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG共発現株の作製]
抗ヒトPD−1scFv03−His及び抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAGを分泌する、大腸菌−ビフィドバクテリウム属細菌シャトルベクターである、共発現プラスミドpPC2、pPC3、pPC4、pPC5、pPC6、pPC7、及びpPC8を作製し、これら7種類の共発現プラスミドそれぞれを用いてビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換を行った。
抗hPD−1scFv03−His分泌発現カセットとして、(1)HuプロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体をコードするDNA、(3)抗hPD−1scFv03アミノ酸配列をコードするDNA、(4)Hisタグ配列をコードするDNA、及び(5)HuターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(5)を下流(3’末端)側として、(1)〜(5)のDNAを順次含むカセットを作製した。上記シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体としては、SP50L5(配列番号61のアミノ酸配列に配列番号83の最初の5個のアミノ酸配列(Ala Thr Leu Thr Pro)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)、SP67L10(配列番号73のアミノ酸配列に配列番号95の最初の10個のアミノ酸配列(Ala Gly Val Asp Tyr Leu Pro Thr Ile Gly)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)、又はSP69L1(配列番号77のアミノ酸配列に配列番号99の最初の1個のアミノ酸配列(Asp)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)を使用した。
抗hCTLA−4scFv01−FLAG分泌発現カセットとして、(1)P30プロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体をコードするDNA、(3)抗hCTLA−4scFv01のアミノ酸配列をコードするDNA、(4)FLAGタグ配列をコードするDNA、及び(5)T2ターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(5)を下流(3’末端)側として、(1)〜(5)のDNAを順次含むカセットを作製した。上記シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体としては、SP50L5(配列番号61のアミノ酸配列に配列番号83の最初の5個のアミノ酸配列(Ala Thr Leu Thr Pro)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)、SP67L1(配列番号73のアミノ酸配列に配列番号95の最初の1個のアミノ酸配列(Ala)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)、又はSP68L1(配列番号75のアミノ酸配列に配列番号97の最初の1個のアミノ酸配列(Asp)が結合した分泌シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体)を使用した。
また、作製方法の概要を図25に示す。
(1)第1工程では、共発現プラスミドpPC2〜pPC8の作製に使用した鋳型プラスミド(pHuSPxLy−hPD−1scFv03−His(SPxLy=SP50L5,SP67L10,SP69L1))を作製した。
(2)第2工程では、抗hPD−1scFv03−His発現プラスミドpHuSPxLy−hPD−1scFv03−His(SPxLy=SP50L5,SP67L10,SP69L1)の抗hPD−1scFv03−His発現カセットの下流にT2ターミネーター断片を挿入したプラスミドpHuSPxLy−hPD−1scFv03−His−T2(SPxLy=SP50L5,SP67L10,SP69L1)を作製した。
(3)第3工程では、第2工程にて作製したプラスミドのHuターミネーターとT2ターミネーターの間に、抗hCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット(但し、ターミネーターを除く)を挿入し、共発現プラスミドpPC2〜pPC8の作製を行った。
A工程:実施例8にて作製したプラスミドpHuSP7L20−hPD−1scFv03(scFv配列の3’末端にヒスチジンタグが付加)を鋳型DNAとして作製した直鎖ベクター(vector)と、105−AゲノムDNAから作製したSP50インサート(insert)、SP67インサート、SP69インサートとのPCR産物を調製した。プライマーは、PCR産物の末端15bpが、次工程のIn−fusion反応において連結する隣接PCR産物の末端15bpと同配列になるよう設計した。伸長反応時間は1kbpあたり1分を目安とした。ここでのPCR増幅工程を「PCR増幅工程1」とする)。
(T2ターミネーターの作製)
(配列番号101)をジェンスクリプトジャパン株式会社に合成を依頼し、T2ターミネーターと名付けた。プラスミドベクターpUC57に組込まれたDNA(Bba-B0015 in pUC57)として納品された。
実施例8にて作製したプラスミドpHuSP7L20−hCTLA−4scFv02FLAGのHuプロモーターをP30プロモーターに置換した。概要を図26に示す。
上記で作製したプラスミドphCTLA1のシグナルペプチド配列をSP7からSP50、SP67及びSP68に置換した。
作製概要を図27に示した。
WO2015/166640における[pHuSP7L20−scFv−CTLA−4−1の作製]を参照して、pHuSP7L20−scFv−CTLA−4−1を作製し、本実施例においては、pHuSP7L20−hCTLA−4scFv01−Hisと名付けた。
上記で作製したプラスミドpP30SPx’Ly’−hCTLA−4scFv01−His(SPx’Ly’=SP50L5,SP67L1,SP68L1)のヒスチジンタグをFLAGタグに変更した。概要を図28に示す。以降、抗hCTLA−4scFvの場合にSPx’Ly’と表すことがある。
表18に示す鋳型DNA及びプライマーを使用して、上記PCR増幅1と同様にPCR産物を調製した。
1..1384 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..544 SP50L5
545..1249 抗ヒトPD−1scFv03
1250..1267 Hisタグ
1268..1270 停止コドン
1271..1384 Huターミネーター
1385..2618 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1385..1619 P30プロモーター
1620..1721 SP67L1
1722..2462 抗ヒトCTLA−4scFv01
2463..2486 FLAGタグ
2487..2489 停止コドン
2490..2618 T2ターミネーター
1..1384 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..544 SP50L5
545..1249 抗ヒトPD−1scFv03
1250..1267 Hisタグ
1268..1270 停止コドン
1271..1384 Huターミネーター
1385..2648 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1385..1619 P30プロモーター
1620..1751 SP68L1
1752..2492 抗ヒトCTLA−4scFv01
2493..2516 FLAGタグ
2517..2519 停止コドン
2520..2648 T2ターミネーター
1..1330 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..490 SP67L10
491.. 1195 抗ヒトPD−1scFv03
1196..1213 Hisタグ
1214..1216 停止コドン
1217..1330 Huターミネーター
1331..2645 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1331..1565 P30プロモーター
1566..1748 SP50L5
1749..2489 抗ヒトCTLA−4scFv01
2490..2513 FLAGタグ
2514..2516 停止コドン
2517..2645 T2ターミネーター
1..1330 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..490 SP67L10
491..1195 抗ヒトPD−1scFv03
1196..1213 Hisタグ
1214..1216 停止コドン
1217..1330 Huターミネーター
1331..2594 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1331..1565 P30プロモーター
1566..1697 SP68L1
1698..2438 抗ヒトCTLA−4scFv01
2439..2462 FLAGタグ
2463..2465 停止コドン
2466..2594 T2ターミネーター
1..1294 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1177 Hisタグ
1178..1180 停止コドン
1181..1294 Huターミネーター
1295..2609 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1295..1529 P30プロモーター
1530..1712 SP50L5
1713..2453 抗ヒトCTLA−4scFv01
2454..2477 FLAGタグ
2478..2480 停止コドン
2481..2609 T2ターミネーター
1..1294 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1177 Hisタグ
1178..1180 停止コドン
1181..1294 Huターミネーター
1295..2528 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1295..1529 P30プロモーター
1530..1631 SP67L1
1632..2372 抗ヒトCTLA−4scFv01
2373..2396 FLAGタグ
2397..2399 停止コドン
2400..2528 T2ターミネーター
1..1294 抗ヒトPD−1scFv03−His発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1177 Hisタグ
1178..1180 停止コドン
1181..1294 Huターミネーター
1295..2558 抗ヒトCTLA−4scFv01−FLAG発現カセット
1295..1529 P30プロモーター
1530..1661 SP68L1
1662..2402 抗ヒトCTLA−4scFv01
2403..2426 FLAGタグ
2427..2429 停止コドン
2430..2558 T2ターミネーター
上記形質転換した大腸菌より抽出したプラスミドpPC2、pPC3、pPC4、pPC5、pPC6、pPC7及びpPC8を5μLずつ用いた他は、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC2(以下、PC2株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC3(以下、PC3株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC4(以下、PC4株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC5(以下、PC5株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC6(以下、PC6株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC7(以下、PC7株という)及びビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC8(以下、PC8株という)とした。
[PC2TL株−PC8TL株の作製]
臨床開発を念頭に、上記実施例18にて作製したプラスミドよりscFvのマーカータグ(ヒスチジンタグ/FLAGタグ)及び大腸菌中でのプラスミド複製起点pUCoriを除去した、抗ヒトPD−1scFv03及び抗ヒトCTLA−4scFv01を共発現するプラスミドpPC2TL〜pPC8TLを作製した。これらのプラスミドにてビフィドバクテリウム・ロンガム105−Aの形質転換を行い、共発現株PC2TL株〜PC8TL株を取得した。
抗hPD−1scFv03分泌発現カセットとして、(1)HuプロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体をコードするDNA、(3)抗hPD−1scFv03アミノ酸配列をコードするDNA、及び(4)HuターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(4)を下流(3’末端)側として、(1)〜(4)のDNAを順次含むカセットを作製した。上記シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体としては、SP50L5、SP67L10又はSP69L1を使用した。
抗hCTLA−4scFv01分泌発現カセットとして、(1)P30プロモーターDNA、(2)シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体をコードするDNA、(3)抗hCTLA−4scFv01のアミノ酸配列をコードするDNA、及び(4)T2ターミネーターDNAを、(1)を上流(5’末端)側として(4)を下流(3’末端)側として、(1)〜(4)のDNAを順次含むカセットを作製した。上記シグナルペプチド−リンカーペプチド連結体としては、SP50L5、SP67L1又はSP68L1を使用した。
プラスミドの作製方法の概要を図30に示した。以下の4工程よりなる。
(1)第1工程では、共発現プラスミドpPC2TL−pPC8TLの作製に使用した鋳型プラスミドpHuSPxLy−hPD−1scFv03TLを作製した。
(2)第2工程では、抗hPD−1scFv03(タグ無)発現プラスミドの抗PD−1scFv03発現カセットの下流にT2ターミネーター断片を挿入したプラスミドpHuSPxLy−hPD−1scFv03TL−T2(SPxLy=SP50L5,SP67L10,SP69L1)を作製した。
(3)第3工程では、第2工程にて作製したプラスミドのHuターミネーターとT2ターミネーターの間に、抗hCTLA−4scFv01(タグ無)発現カセット(但し、ターミネーターを除く)を挿入したプラスミドpPC2TLS〜pPC8TLSを作製した。
(4)第4工程では、第3工程にて作製したプラスミドより大腸菌中でのプラスミド複製起点であるpUCori断片を制限酵素にて切断、除去後、自己閉環した共発現プラスミド(タグなし、非シャトル)pPC2TL〜pPC8TLの作製を行った。
前記pHuSP50L5−hPD−1scFv03−Hisを鋳型DNAとして、pCDshuttle_F1_プライマー(配列番号126)をフォワードプライマーとして、GA6_プライマーをリバースプライマーとして用いていずれも上記PCR増幅1と同様にPCR産物A−1(3261bp)を調製した。pHuSP50L5−hPD−1scFv03−His、pHuSP67L10−hPD−1scFv03−His及びpHuSP69L1−hPD−1scFv03−Hisをそれぞれ鋳型DNAとして、GA5_primer_revプライマーをフォワードプライマーとして、hPD1scFv03−1_プライマー(配列番号127)をリバースプライマーとして用いて上記PCR増幅1と同様にPCR産物B−SP50L5(1502bp)、B−SP67L10(1448bp)、B−SP69L1(1412bp)をそれぞれ調製した
表22に示す鋳型DNA及びプライマーを使用して、上記PCR増幅1と同様にPCR産物を調製した。
表24に示す鋳型DNA及びプライマーを使用して、上記PCR増幅1と同様にPCR産物を調製した。
上記プラスミド作製の第3工程にて作製したプラスミドpPC2TLS〜pPC8TLS各2μgに、制限酵素BamHI及びBglII(サーモサイエンティフィク社製)を各10ユニットずつ添加し、37oCで3時間の保温により切断した。BamHI及びBglII認識部位は、図30に示すとおり、大腸菌中でのプラスミド複製起点であるpUCoriの隣接部分に1箇所ずつある。制限酵素処理後のDNA溶液の一部を用いて、プラスミドDNAが予定のサイズ(約5.3kbp及び約0.7kbp)に切断されていることを、0.8%アガロースゲルを用いて電気泳動にて確認した。
上記制限酵素処理後のDNAを、アガロースゲルを用いた電気泳動にて分離し、約5.3kbpのDNAバンドを切出し、QIAGelを用いてDNA抽出を行った。このDNA濃度をアガロースゲル電気泳動にて見積もった。
上記の約5.3kbpの精製DNAをRapid DNA Ligation キット(サーモサイエンティフィック社製)を用いてセルフライゲーション反応を行った。反応終了後の溶液を、QIAquick PCR Purification Kit(キアゲン株式会社製)により精製し、pPC2TL、pPC3TL、pPC4TL、pPC5TL、pPC6TL、pPC7TL及びpPC8TLを作製した。
上記プラスミド作製の第4工程にて調製したプラスミドpPC2TL、pPC3TL、pPC4TL、pPC5TL、pPC6TL、pPC7TL及びpPC8TLを5μL用いた他は、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体をビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC2TL(以下、PC2TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC3TL(以下、PC3TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC4TL(以下、PC4TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC5TL(以下、PC5TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC6TL(以下、PC6TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC7TL(以下、PC7TL株という)及びビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pPC8TL(以下、PC8TL株という)とした。
上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換11)にて取得したビフィドバクテリウム属細菌形質転換体の菌体に、リゾチーム(和光純薬工業社製)とProteinaseK(キアゲン株式会社製)とをそれぞれ40mg/mL及び0.4mg/mLになるよう1mMのTris−HCl−0.1mM EDTA バッファー(pH8.0)にて調製した、リゾチーム−ProteinaseK混合液1.5mLを加えて懸濁し、37℃にて約1.5時間保温した。遠心分離にて上清を除去した菌体を用いて、QIAprep Spin Miniprep Kit(キアゲン株式会社製)にてプラスミドDNAを抽出した。上記(実施例1:大腸菌の形質転換及びプラスミドpAG8のDNA配列確認)と同様に、抽出したプラスミドの全長DNA配列決定を行った。抽出したプラスミドをプラスミドpPC2TL、pPC3TL、pPC4TL、pPC5TL、pPC6TL、pPC7TL及びpPC8TLと名付けた。概要を以下に示す。プラスミドpPC2TL、pPC3TL、pPC4TL、pPC5TL、pPC6TL、pPC7TL及びpPC8TLの発現カセット配列は、抗hPD−1scFv03の発現カセット配列及び抗hCTLA−4scFv01の発現カセット配列がいずれもタグ配列を含まないこと以外は、それぞれpPC2、pPC3、pPC4、pPC5、pPC6、pPC7及びpPC8配列と同じである。
1..1366 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..544 SP50L5
545..1249 抗ヒトPD−1scFv03
1250..1252 停止コドン
1253..1366 Huターミネーター
1367..2576 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1367..1601 P30プロモーター
1602..1703 SP67L1
1704..2444 抗ヒトCTLA−4scFv01
2445..2447 停止コドン
2448..2576 T2ターミネーター
1..1366 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..544 SP50L5
545..1249 抗ヒトPD−1scFv03
1250..1252 停止コドン
1253..1366 Huターミネーター
1367..2606 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1367..1601 P30プロモーター
1602..1733 SP68L1
1734..2474 抗ヒトCTLA−4scFv01
2475..2477 停止コドン
2478..2606 T2ターミネーター
1..1312 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..490 SP67L10
491.. 1195 抗ヒトPD−1scFv03
1196..1198 停止コドン
1199..1312 Huターミネーター
1313..2603 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1313..1547 P30プロモーター
1548..1730 SP50L5
1731..2471 抗ヒトCTLA−4scFv01
2472..2474 停止コドン
2475..2603 T2ターミネーター
1..1312 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..490 SP67L10
491..1195 抗ヒトPD−1scFv03
1196..1198 停止コドン
1199..1312 Huターミネーター
1313..2552 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1313..1547 P30プロモーター
1548..1679 SP68L1
1680..2420 抗ヒトCTLA−4scFv01
2421..2423 停止コドン
2424..2552 T2ターミネーター
1..1276 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1162 停止コドン
1163..1276 Huターミネーター
1277..2567 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1277..1511 P30プロモーター
1512..1694 SP50L5
1695..2435 抗ヒトCTLA−4scFv01
2436..2438 停止コドン
2439..2567 T2ターミネーター
1..1276 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1162 停止コドン
1163..1276 Huターミネーター
1277..2486 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1277..1511 P30プロモーター
1512..1613 SP67L1
1614..2354 抗ヒトCTLA−4scFv01
2355..2357 停止コドン
2358..2486 T2ターミネーター
1..1276 抗ヒトPD−1scFv03発現カセット
1..361 Huプロモーター
362..454 SP69L1
455..1159 抗ヒトPD−1scFv03
1160..1162 停止コドン
1163..1276 Huターミネーター
1277..2516 抗ヒトCTLA−4scFv01発現カセット
1277..1511 P30プロモーター
1512..1643 SP68L1
1644..2384 抗ヒトCTLA−4scFv01
2385..2387 停止コドン
2388..2516 T2ターミネーター
[共発現ビフィドバクテリウム属細菌株におけるscFv分泌確認]
共発現株PC2株〜PC8株の培養上清中の抗hPD−1scFv03−His及び抗hCTLA−4scFv01−FLAGの分泌の有無をウェスタンブロッティング法にて以下のとおり確認した。陰性コントロール株として前記BEshuttle株についても同様に実施した。
上記PC2株〜PC8株、及び実施例8で作製したPC1株、及びBEshuttle株について、実施例4(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と同様の手順にて培養し、培養上清を回収した。培養上清のTCAによる濃縮を、上記実施例9(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と同様の手順にて行い、各培養上清濃縮物を得た。
上記各培養上清濃縮物(各培養液0.01mL相当)を用いて、実施例9(ウェスタン解析)と同様の方法にて、ウェスタン解析を行った。但し、ゲルから膜への転写はTrans−Blot Turbo(バイオ・ラッド社製)を使用し、ブロッキング溶液は、前記2%ECL Advance Blocking Agentを用いた。抗hPD−1scFv03−Hisについての結果を図31(A)に、抗hCTLA−4scFv01−FLAGについての結果を図31(B)に示す。
図31A及びBから明らかなとおり、PC2株(A、Bともレーン1)、PC3株(A、Bともレーン2)、PC4株(A、Bともレーン3)、PC5株(A、Bともレーン4)、PC6株(A、Bともレーン5)、PC7株(A、Bともレーン6)及びPC8株(A、Bともレーン7)及びPC1株(A、Bともレーン9)の培養上清中には、抗hPD−1scFv03−Hisと抗hCTLA−4scFv01−FLAGの両方の分泌がみとめられた(ただし、PC1株は抗hCTLA−4scFv02−FLAG)。また、PC2株〜PC8株から分泌された抗hPD−1scFv03−His及び抗hCTLA−4scFv01−FLAGの量は、PC1株から分泌された一本鎖抗体量よりも多かった。
[共発現株PC2TL株〜PC8TL株におけるscFvの分泌確認]
上記共発現株PC2TL株〜PC8TL株が分泌する抗体について、ヒトPD−1(hPD−1)との結合活性の有無、及びヒトCTLA−4との結合活性の有無につき、ELISA法にて確認した。
上記実施例19で作製した共発現ビフィドバクテリウム属細菌PC2TL株〜PC8TL株及びBEshuttle株について、実施例4(組換えビフィドバクテリウム属細菌の培養)と同様の手順にて培養し、培養上清を回収した。PC2TL株〜PC8TL株の培養上清を、BEshuttle株の培養上清にて適宜希釈して、ELISA用試料とした。
96穴プレート(マキシソープ、C型、Nunc社製)に、1μg/mLのhPD−1液(抗原として使用。Recombinant Human PD−1 Fc Chimera、R&D Systems社を1×PBSにて調製)をそれぞれ100μLずつ分注し、プレート上部にシールを貼り4℃にて一晩静置して抗原を固相化した。プレートより液を除去後、1×PBSを400μLずつ分注し、液を除去した。これを3回繰り返し洗浄(以下「PBS洗浄」)した。
1)プレートに固相化する抗原として、1μg/mLのhCTLA−4溶液((Recombinant Human CTLA−4−Fc Chimera、バイオレジェンド社製)を1×PBSにて調製)を使用し、2)陽性対照として、BEshuttle株の培養上清に抗hCTLA−4scFv01精製物を用い、3)ビオチン化ProteinL溶液濃度を0.05μg/mLとした点を除き、上記(抗hPD−1scFv03の分泌評価)と同様の方法にて実施した。結果を表26に示す。
表26から明らかなとおり、ELISA共発現株PC2TL株〜PC8TL株の培養上清は、固相化したヒトPD−1及びヒトCTLA−4の両方に結合する活性を有していた。なお、かかるscFvの結合活性は、対応する抗原に特異的であることを確認している(データ記載せず)。
上記共発現ビフィドバクテリウム属細菌PC2株〜PC8株に対応する抗hPD−1scFv03−His単独発現株及び抗hCTLA−4scFv01−FLAG単独発現株を表27に示す。
上記実施例18にて作製したプラスミドpHuSP50L5−hPD−1scFv03−His、pHuSP67L10−hPD−1scFv03−His及びpHuSP69L1−hPD−1scFv03−Hisを用いて、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体を、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP50L5−hPD−1scFv03−His(以下、P1H株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP67L10−hPD−1scFv03−His(以下、P2H株という)及びビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP69L1−hPD−1scFv03−His(以下P3H株という)とした。
上記共発現ビフィドバクテリウム属細菌PC2TL−PC8TL株に対応する抗hPD−1scFv03単独発現株及び抗hCTLA−4scFv01単独発現株を表28に示した。
上記実施例19にて作製したプラスミドpHuSP50L5−hPD−1scFv03TL、pHuSP67L10−hPD−1scFv03TL及びpHuSP69L1−hPD−1scFv03TLを用いて、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体を、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP50L5−hPD−1scFv03TL(以下、P1TL株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP67L10−hPD−1scFv03TL(以下、P2TL株という)及びビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pHuSP69L1−hPD−1scFv03TL(以下P3TL株という)とした。
抗hCTLA−4scFv01発現プラスミドpC1TLB、pC2TLB及びpC3TLBの作製方法の概要を図32に示した。プラスミドpC1F、pC2F及びpC3Fより、FLAGタグ除去及びT2ターミネーターへの置換を行うT2置換工程と、プラスミドpC1TL、pC2TL,pC3TLからpUCoriを除去するpUCori除去工程との、2つの工程よりなる。
表29に示す鋳型DNA及びプライマーを使用して、上記PCR増幅1と同様にPCR産物を調製した。
上記pC1TL、pC2TL、pC3TLからのpUCori除去は、上記実施例19の共発現プラスミドpPC2TL〜pPC8TL作製の第3工程と同様の方法にて行い、pC1TLB、pC2TLB及びpC3TLBを得た。
上記プラスミドpC1TLB、pC2TLB及びpC3TLBを用いて、上記(ビフィドバクテリウム属細菌の形質転換1)と同様の手順にて、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A株の形質転換をエレクトロポレーションシステムにて実施した。得られた形質転換体を、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pC1TLB(以下、C1TLB株という)、ビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pC2TLB(以下、C2TLB株という)及びビフィドバクテリウム・ロンガム105−A/pC3TLB(以下、C3TLB株という)とした。
(細胞への結合)
共発現株PC2株〜PC8株に対応する抗hCTLA−4scFv01−FLAG単独発現株より精製した抗hCTLA−4scFv01−FLAGを用いた細胞への結合を検討した。
図33から明らかなとおり、C1F株、C2F株及びC3F株由来のscFvは全て細胞内ドメイン欠損hCTLA−4発現HEK293T細胞に結合した。これより、C1F株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC4株及びPC6株、C2F株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC2株及びPC7株、ならびにC3F株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC3株、PC5株及びPC8株より各々分泌される抗hCTLA−4scFv01−FLAGもhCTLA−4発現細胞に結合できると推察された。図33(a)よりhCTLA−4を発現しないMock細胞にもわずかに結合が認められたが、図37(d)の結果から、共発現PC4株より精製した抗hCTLA−4scFv01−FLAGではMock細胞への結合は認められないことから、C1F株、C2F株及びC3F株由来のscFvのMock細胞への結合は非特異的な結合であると考えられる。
(抗hCTLA−4scFv01単独発現株より精製した抗hCTLA−4scFv01を用いた細胞への結合)
共発現株PC2TL株〜PC8TL株に対応する、抗hCTLA−4scFv01単独発現株C1TLB株、C2TLB株及びC3TLB株の各培養上清より、抗hCTLA−4scFv01をProteinLカラムにて精製した。細胞内ドメイン欠損hCTLA−4を、レトロウイルスベクターを用いて過剰発現させたHEK293T細胞に、1μg/mLに調製した精製scFvを100μL添加し30分間氷上にて静置した。細胞を洗浄後、ビオチン化ProteinLを100μL加え、30分間静置し、細胞に結合したscFvにproteinLを結合させた。細胞を洗浄後、0.5μg/mLに調製したBrilliant Violet421Streptavidinを100μL加え30分間静置した。細胞を洗浄後、フローサイトメトリーを用いて解析した。結果を図34に示す。
図34から明らかなとおり、C1TLB株、C2TLB株及びC3TLB株由来のscFvは全てhCTLA−4発現細胞に結合した。これより、C1TLB株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC4TL株及びPC6TL株、C2TLB株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC2TL株及びPC7TL株、ならびにC3TLB株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC3TL株、PC5TL株及びPC8TL株より各々分泌される抗hCTLA−4scFv01もhCTLA−4発現細胞に結合できると推察される。
(抗hPD−1scFv03−His単独発現株より精製した抗PD−1scFv03−Hisを用いた細胞への結合)
共発現株PC2株〜PC8株に対応する、抗PD−1scFv03−His単独発現菌P1H株、P2H株及びP3H株の各培養上清より、抗PD−1scFv03−HisをPtoteinLにて精製した。hPD−1をレトロウイルスベクターを用いて過剰発現させたHEK293T細胞に、1μg/mLに調製した精製scFvを100μL添加し30分間氷上にて静置した。細胞を洗浄後、ビオチン化ProteinLを100μL加え、30分間静置し、細胞に結合したscFvにproteinLを結合させた。細胞を洗浄後、0.5μg/mLに調製したBrilliant Violet421Streptavidinを100μL加え30分間静置した。細胞を洗浄後、フローサイトメトリーを用いて解析した。結果を図35に示す。
図35から明らかなとおり、P1H株、P2H株及びP3H株由来のscFvは全てhPD−1発現細胞に結合した。これより、P1H株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC2株及びPC3株、P2H株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC4株及びPC5株、ならびにP3H株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC6株、PC7株及びPC8株より各々分泌される抗PD−1scFv03−HisもhPD−1発現細胞に結合できると推察される。
(抗hPD−1scFv03単独発現株より精製した抗hPD−1scFv03を用いた細胞への結合)
共発現株PC2TL株〜PC8TL株に対応する、PD−1scFv03単独発現ビフィドバクテリウム属細菌P1TL株、P2TL株及びP3TL株の各培養上清より、抗hPD−1scFv03をProteinLカラムにて精製した。hPD−1を、レトロウイルスベクターを用いて過剰発現させたHEK293T細胞に、1μg/mLに調製した精製scFvを100μL添加し30分間氷上にて静置した。細胞を洗浄後、ビオチン化ProteinLを100μL加え、30分間静置し細胞に結合したscFvにproteinLを結合させた。細胞を洗浄後、0.5μg/mLに調製したBrilliant Violet421Streptavidinを100μL加え30分間静置した。細胞を洗浄後、フローサイトメトリーを用いて解析した。結果を図36に示す。
図36から明らかなとおり、P1TL株、P2TL株及びP3TL株由来のscFvは全てhPD−1発現細胞に結合した。これより、P1TL株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC2TL株及びPC3TL株、P2TL株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC4TL株及びPC5TL株、ならびにP3TL株と同一のscFvを分泌する共発現株のPC6TL株、PC7TL株及びPC8TL株より各々分泌される抗PD−1scFv03もhPD−1発現細胞に結合できると推察される。
(共発現株PC4株より精製したscFvを用いた細胞への結合)
共発現株PC4株の培養上清よりHis−tag用精製カラムにて抗hPD−1scFv03−Hisを、またFLAG−tag用精製カラムにて抗hCTLA−4scFv01−FLAGを精製した。上記[実施例26]と同様の方法にて、抗hPD−1scFv03のhPD−1発現細胞への結合を、また[実施例24]と同様の方法にて、抗hCTLA−4scFv01のhCTLA−4発現細胞への結合を検討した。ポジティブコントロールとしてPE標識抗hPD−1抗体(clone:EH12.2H7)及びPE標識抗hCTLA−4抗体(clone:L3D10)を用いた。結果を図37に示す。
(抗hCTLA−4scFv01−FLAG単独発現株より精製した抗hCTLA−4scFv01−FLAGを用いた抗原への親和性(ビアコア))
共発現株PC2株〜PC8株に対応する、抗hCTLA−4scFv01−FLAG単独発現ビフィドバクテリウム属細菌C1F、C2F及びC3Fの培養上清より抗hCTLA−4scFv01−FLAGをProteinLカラムにてそれぞれ精製した。精製した各抗hCTLA−4scFv01−FLAGとhCTLA−4(ヒトIgG1Fcとの融合タンパク)との結合カイネティックパラメータ測定を、Biacoreシステム(GEヘルスケア社製)を用いた表面プラズモン共鳴によりおこなった。カルボキシルメチルデキストランが金膜表面上にコートされた基盤にマウス抗ヒトIgG(Fc)モノクローナル抗体(GEヘルスケア社製)をアミンカップリング法にて結合し、リガンドとしてFc融合組換えhCTLA−4(Biolegend)をキャプチャーした。アナライトとして精製したscFvを0.7404、2.2222、6.6667、20及び60nMに調製し、濃度が薄いものから連続的に結合させるシングルサイクルカイネティクス法で解析を行った。得られたデータの解析はBIA評価用ソフト(GEヘルスケア社製)を用いた。結果を表30に示す。
表30より明らかなとおり、単発現株C1F、C2F及びC3Fから分泌されたscFvは高いKD値を示しており、hCTLA‐4に対する親和性を有していた。共発現株のPC4株及びPC6株より分泌される抗hCTLA−4scFvもC1F株由来のscFvと同様のhCTLA−4に対する親和性を有すると推察される。同様に、共発現株のPC2株及びPC7株のscFvはC2F株のscFvと、PC3株、PC5株及びPC8株のscFvはC3F株のscFvと同様のhCTLA−4に対する親和性を有すると推察される。
(抗hCTLA−4scFv01単独発現株より精製した抗hCTLA−4scFv01を用いた抗原への親和性(ビアコア))
共発現株PC2TL株〜PC8TL株に対応する、抗hCTLA−4scFv01単独発現ビフィドバクテリウム属細菌C1TLB株、C2TLB株及びC3TLB株の培養上清より抗hCTLA−4scFv01をProteinLカラムにてそれぞれ精製し、hCTLA−4(ヒトIgG1Fcとの融合タンパク)との結合カイネティックパラメータ測定を、Biacoreシステムを用いた表面プラズモン共鳴により行った。以下、実施例29と同様に解析を行った。結果を表30に示す。
表30から明らかなとおり、単発現株C1TLB、C2TLB及びC3TLBから分泌されたscFvは高いKD値を示しており、hCTLA−4に対する親和性を有していた。共発現株のPC4TL及びPC6TL株より分泌されるscFvもC1TLB株由来のscFvと同様のhCTLA−4に対する親和性を有すると推察される。同様に、共発現株のPC2TL株及びPC7TL株のscFvはC2TLB株のscFvと、PC3TL株、PC5TL株及びPC8TL株のscFvはC3TLB株のscFvと同様のhCTLA−4に対する親和性を有すると推察される。
(抗hPD−1scFv03−His単独発現株より精製した抗hPD−1scFv03−Hisを用いた抗原への親和性(ビアコア))
共発現株PC2株〜PC8株に対応する、抗hPD−1scFv03−His単独発現ビフィドバクテリウム属細菌P1H株、P2H株及びP3H株の培養上清より抗hPD−1scFv03−HisをProteinLカラムにてそれぞれ精製し、hPD−1(ヒトIgG1Fcとの融合タンパク)との結合カイネティックパラメータ測定を、Biacoreシステムを用いた表面プラズモン共鳴によりおこなった。リガンドとしてFc融合組換えhPD−1(R&D)をキャプチャーした他は、実施例29と同様に解析を行った。結果を表31に示す。
表31から明らかなとおり、単発現株P1H、P2H及びP3Hから分泌されたscFvは高いKD値を示しており、hPD−1に対する親和性を有していた。共発現株のPC2株及びPC3株より分泌されるscFvもP1H株由来scFvと同様のhPD−1に対する親和性を有すると推察される。同様に、共発現株のPC4株及びPC5株のscFvはP2H株のscFvと、PC6株、PC7株及びPC8株のscFvはP3H株のscFvと同様のhPD−1に対する親和性を有すると推察される。
(抗hPD−1scFv03単独発現株より精製した抗hPD−1scFv03を用いた抗原への親和性(ビアコア))
共発現株PC2TL株〜PC8TL株に対応する、抗hPD−1scFv03単独発現ビフィドバクテリウム属細菌P1TL株、P2TL株及びP3TL株の培養上清より抗hPD−1scFv03をProteinLカラムにてそれぞれ精製し、hPD−1(ヒトIgG1Fcとの融合タンパク)との結合カイネティックパラメータ測定を、Biacoreシステムを用いた表面プラズモン共鳴によりおこなった。リガンドとしてFc融合組換えhPD−1(R&D)をキャプチャーした他は、実施例29と同様に解析を行った。結果を表31に示す。
表31から明らかなとおり、単発現株P1TL、P2TL及びP3TLから分泌されたscFvは高いKD値を示しており、hPD−1に対する親和性を有していた。共発現株のPC2TL株及びPC3TL株より分泌されるscFvもP1TL株由来scFvと同様のhPD−1に対する親和性を有すると推察される。同様に、共発現株のPC4TL株及びPC5TL株のscFvはP2TL株のscFvと、PC6TL株、PC7TL株及びPC8TL株のscFvはP3TL株のscFvと同様のhPD−1に対する親和性を有すると推察される。
(共発現株PC4株のscFvによる抗原・リガンドの結合阻害活性)
共発現株PC4株の培養上清よりHis−tag用精製カラムにて抗hPD−1scFv03−Hisを、またFLAG−tag用精製カラムにて抗hCTLA−4scFv01−FLAGを精製した。これらを用いて、各抗原との結合に対するリガンドとの競合活性(ELISA)の評価を行った。
試料添加操作を除き、実施例21の(抗hPD−1scFv03の分泌評価)と同様の方法にて操作した。試料は、共発現株PC4株の培養上清よりHis−tag精製して得た2nM(固定濃度)の抗hPD−1scFv03−Hisと、各種濃度(640nM、320nM、160nM、80nM、40nM、20nM、5nM、0.5nM、0nM)のヒトPD−L1溶液(Recombinant Human B7−H1/PD−L1FcChimera、R&D systems、以下hPD−L1という)との混合液を用いた。また、コントロールとして、2nMの抗hCTLA−4scFv01−FLAG(C1F株由来)、640nMのhPD−L1を試料としたウェルも設けた。hPD−1/抗hPD−1scFv03−Hisの結合に対するhPD−L1の結合阻害率を、式1により算出した。PC4株より精製したhPD−1scFv03とhPD−1の結合に対するhPD−L1による結合阻害活性について、結果を表32に示す。
試料添加操作を除き、実施例21の(抗hCTLA−4scFv01の分泌評価)と同様の方法にて操作した。試料は、共発現株PC4株よりFLAG−tag精製して得た1nMの抗hCTLA−4scFv01−FLAGと各種濃度のヒトCD80(Recombinant Human B7−1/CD80 Fc Chimera、R&D Systems、以下hCD80という)(30nM、20nM、10nM、5nM、3nM、及び0nM)の混合液、及び1nMの抗hCTLA−4 scFv01−FLAGと各種濃度のヒトCD86(Recombinant Human B7−1/CD86 Fc Chimera、R&D Systems、以下hCD86という)(100nM、80nM,60nM,40nM,20nM及び0nM)の混合液を用いた。また、コントロールとして、1nMの抗hPD−1scFv03−His(P2H株由来)、30nMのhCD80のみ、或いは100nMのhCD86のみを試料としたウェルも設けた。hCTLA−4/抗hCTLA−4scFv01−FLAGの結合に対するhCD80或いはhCD86の結合阻害率を、式2により算出した。
競合ELISAの結果を、表33(リガンドとしてhCD80を使用)及び表34(リガンドとしてhCD86を使用)に示す。
Claims (17)
- ビフィドバクテリウム属細菌内で発現する、以下の(1)〜(4)のDNAを順次含む分泌発現カセットを、2種類含むことを特徴とする共発現プラスミドであって、
(1)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するプロモーターDNA;
(2)分泌シグナルペプチドをコードするDNA;
(3)異種ポリペプチドをコードするDNA;
(4)ビフィドバクテリウム属細菌で機能するターミネーターDNA;
かつ、分泌シグナルペプチドが、以下のa)又はb)のアミノ酸配列を有することを特徴とする共発現プラスミド。
a)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列;
b)配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77のいずれかに示されるアミノ酸配列において、1又は数個のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列であって、配列番号57、59、61、63、65、67、69、71、73、75、及び77に示されるアミノ酸配列のいずれかとの配列同一性が95%以上である、アミノ酸配列からなるペプチドがビフィドバクテリウム属細菌において分泌シグナルペプチドとして機能するアミノ酸配列; - 分泌シグナルペプチドをコードするDNAの下流にリンカーペプチドをコードするDNAが連結されていることを特徴とする請求項1記載の共発現プラスミド。
- ビフィドバクテリウム属細菌で機能するプロモーターが、P30プロモーター、P54プロモーター及びHuプロモーターから選択される1又は2のプロモーターであることを特徴とする請求項1又は2記載の共発現プラスミド。
- ビフィドバクテリウム属細菌で機能するターミネーターが、Huターミネーター及びT2ターミネーターから選択される1又は2のターミネーターであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の共発現プラスミド。
- 異種ポリペプチドが、一本鎖抗体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の共発現プラスミド。
- 一本鎖抗体が、抗PD−1抗体であることを特徴とする請求項5記載の共発現プラスミド。
- 一本鎖抗体が、抗CTLA−4抗体であることを特徴とする請求項5記載の共発現プラスミド。
- 一本鎖抗体が、抗HER2抗体であることを特徴とする請求項5記載の共発現プラスミド。
- 異種ポリペプチドが、サイトカインであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の共発現プラスミド。
- サイトカインが、TNF−αであることを特徴とする請求項9記載の共発現プラスミド。
- サイトカインが、IFN−γであることを特徴とする請求項9記載の共発現プラスミド。
- 異種ポリペプチドが、抗PD−1抗体と抗CTLA−4抗体との組合せであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の共発現プラスミド。
- 異種ポリペプチドが、TNF−αとIFN−γとの組合せであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の共発現プラスミド。
- 異種ポリペプチドが、抗HER2抗体とIFN−γとの組合せであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の共発現プラスミド。
- 請求項1〜14のいずれか記載の共発現プラスミドで形質転換されたビフィドバクテリウム属細菌。
- ビフィドバクテリウム・ロンガムである請求項15記載のビフィドバクテリウム属細菌。
- 請求項15又は16記載のビフィドバクテリウム属細菌を含む医薬組成物。
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