JP6971221B2 - 組換えタンパク質のガラクトース含有量を増加させる方法 - Google Patents
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Description
非特許文献4は、抗体ガラクトシル化が、抗体を産生する細胞にウリジン、塩化マンガンおよびガラクトースを供給することによって調節され得ることを開示している。同様に、特許文献1は、マンガンおよび/またはガラクトース含有細胞培養補充物を使用してガラクトシル化を制御する方法を提供している。
非特許文献5においては、pHおよび溶存酸素張力を包含する単一のおよび組み合わせた化学的および機械的ストレスパラメーターのグリコシル化に対する効果が調査されている。
a)組換えタンパク質をコードする1つ以上の組換え核酸分子で形質転換された哺乳動物細胞を細胞培養培地中、第1のpHで第1の期間、培養する工程と;
b)この哺乳動物細胞をこの細胞培養培地中、第1のpHとは異なる第2のpHで第2の期間、培養する工程と;
c)下記の成分:
(i)1つまたは複数のヌクレオシド;
(ii)1つまたは複数の遷移金属塩;および
(iii)1つまたは複数の糖
の2つ以上を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と
を備える、方法に関する。
a)組換えタンパク質をコードする1つ以上の組換え核酸分子で形質転換された哺乳動物細胞を細胞培養培地中、第1のpHで第1の期間、培養する工程と;
b)この哺乳動物細胞をこの細胞培養培地中、第1のpHとは異なる第2のpHで第2の期間、培養する工程と;
c)下記の成分:
(i)1つまたは複数のヌクレオシド;
(ii)1つまたは複数の遷移金属塩;および
(iii)1つまたは複数の糖
の2つ以上を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と;
d)組換えタンパク質を含んでなる細胞培養液を回収する工程と;
e)組換えタンパク質を得る工程と
を備える、方法に関する。
また好適には、哺乳動物細胞はチャイニーズハムスター卵巣細胞である。
好適な実施形態において、組換えタンパク質はFc含有タンパク質である。
好適には、ヌクレオシドはウリジンであり、より好適には、組成物内のウリジンの濃度は1〜20mmol/L(mM)である。
好適には、糖はガラクトースであり、より好適には、組成物内のガラクトースの濃度は5mmol/L〜100mmol/Lである。
a)抗体の軽鎖および重鎖をコードする1つまたは複数の組換え核酸分子で形質転換されたチャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.15で第1の期間、培養する工程と;
b)このチャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.00で第2の期間、培養する工程と;
c)下記の成分:
(i)1〜20mmol/Lのウリジン;
(ii)0.002mmol/L〜0.1mmol/Lの塩化マンガン(II);および
(iii)5mmol/L〜100mmol/Lのガラクトース
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と;
d)リツキシマブを含んでなる細胞培養液を回収する工程と;
e)リツキシマブを得る工程と
を備える方法に関する。
a)治療用抗体の軽鎖および重鎖をコードする1つまたは複数の組換え核酸分子で形質転換されたチャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.15で第1の期間、培養する工程と;
b)このチャイニーズハムスター卵巣細胞をこの細胞培養培地中、pH7.00で第2の期間、培養する工程と;
c)下記の成分:
(i)ウリジン;
(ii)塩化マンガン(II);および
(iii)ガラクトース
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と
を備える、方法に関する。
別の好適な実施形態において、細胞は、第2のpHで6〜7日間培養される。
また好適には、組成物は、L−バリン、L−システイン、L−フェニルアラニンおよびL−セリンからなる群から選択される1つ以上のアミノ酸をさらに含有する。
また好適には、工程(c)の供給は、成分(i)および(iii)が添加されていない組成物の供給工程によって開始される。
また好適には、工程(c)の組成物は、チミジン、フルクトース、マンノース、スクロースおよびN−アセチルマンノサミンの1つまたは複数を含有しない。
本発明の例示的な実施形態を詳細に記載する前に、本発明の理解にとって重要な定義を示す。この明細書および添付した特許請求の範囲において使用される場合、単数形の「1つの(a)」および「1つの(an)」は、文脈が明確に他を指示しない限り、それぞれの複数も包含する。本発明の文脈において、「約」および「およそ」という用語は、該当する特徴の技術的効果を依然として保証すると当業者が理解する精度の区間を示す。この用語は、典型的には、±20%、好適には±15%、より好適には±10%、さらにより好適には±5%の示した数値からの偏差を示す。「含む」という用語は、限定的ではないことを理解されたい。本発明の目的において、「からなる」という用語は、「含む」という用語の好適な実施形態であると考えられる。これ以降において、群が特定の数以上の実施形態を含むと定義される場合、これはまた、好適にはこれらの実施形態のみからなる群も包含することを意味する。さらに、本明細書中および特許請求の範囲中の「第1の」、「第2の」、「第3の」、または「(a)」、「(b)」、「(c)」、「(d)」などの用語は、類似要素を識別するために使用され、必ずしも連続的または時系列的な順序を記載するためではない。そのように使用される用語は適切な状況下では交換可能であり、本明細書に記載された本発明の実施形態は、本明細書に記載または説明されている以外の順序で操作可能であることを理解されたい。「第1の」、「第2の」、「第3の」、または「(a)」、「(b)」、「(c)」、「(d)」、「i」、「ii」などの用語が方法または使用またはアッセイの複数の工程に関する場合、それらの工程間の時間または時間的間隔の一貫性はなく、すなわち、それらの工程は同時に行なわれ得るか、または、本明細書の上記または下記に述べられた本願において特段の指示がない限り、このような工程間に秒、分、時間、日、週、月または年の時間間隔があり得る。
「組換えタンパク質」という用語は、哺乳動物の宿主細胞に導入された組換え核酸分子に遺伝子が担持されている、組換えタンパク質をコードする遺伝子の転写および翻訳の結果として哺乳動物細胞培養物によって生産され得る、任意のタンパク質を指す。その組換えタンパク質は、使用される哺乳動物細胞中に天然には産生される可能性がないか、または、その組換えタンパク質は、使用される哺乳動物細胞中に天然に産生されるが、より低レベルであり得る。好適には、その組換えタンパク質は、哺乳動物宿主細胞によって天然には産生されない。
インフリキシマブは、例えば国際公開第92/16553号に詳細に記載されているキメラ抗TNFα抗体である。
ベバシズマブは、例えば国際公開第98/45331号に詳細に記載されているヒト化抗VEGF抗体である。
アダリムマブは、例えば国際公開第97/29131号に詳細に記載されているヒト抗TNFα抗体である。
一実施形態において、その抗体はリツキシマブまたはベバシズマブであり得る。
本発明の方法において、組換えタンパク質は哺乳動物細胞において生産される。本発明の組換え抗体の発現に適した哺乳動物宿主細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(DHFR選択可能マーカーと共に使用されるdhfr陰性CHO細胞を含む)、NS0ミエローマ細胞、COS細胞、SP2細胞、サル腎臓CV1、ヒト胚腎臓株293;ベビーハムスター腎臓細胞(BHK)、マウスセルトリ細胞(TM4)、アフリカミドリザル腎臓細胞(VERO−76)、ヒト子宮頚がん細胞(HELA);イヌ腎臓細胞(MDC)、バッファローラット肝細胞(BRL 3 A)、ヒト肺細胞(W138)、ヒト肝細胞(Hep G2)、マウス乳腺腫瘍細胞(MMT 060562)、TRI細胞、MRC 5細胞およびFS4細胞を包含する。好適には、宿主細胞はげっ歯類に由来する。より好適には、その哺乳動物細胞はチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞であり、さらにより好適には、その細胞はCHO−K1細胞であり、最適には、その細胞は、無血清培地中での成長に適したCHO−K1細胞(CHO−S)であり、かつ/またはインビトロジェン社(Invitrogen)から入手することができる(カタログ番号R−800−07)。
「第1のpH」とも呼ばれる、本発明の方法の工程a)における細胞培養培地のpHは、好適にはNa2CO3またはH3PO4を添加することによって、第1の期間の間、pH7.15〜7.25の間の範囲に維持される。第1の期間は、細胞培養培地への哺乳動物細胞の接種後、60〜80時間、好適には63〜79時間、より好適には66〜78時間、最適には70時間である。
別の実施形態において、供給に使用される組成物は、チミジン、フルクトース、マンノース、スクロースおよびN−アセチルマンノサミンを含有しない。
c1)成分(i)〜(iii)が添加されていない組成物を接種後3日目に供給する工程、
c2)成分(i)〜(iii)が添加された組成物を接種後5日目に供給する工程、および、
c3)成分(i)〜(iii)が添加された組成物を接種後7日目に供給する工程
を含んでなる。
組換えタンパク質が本発明の方法によって生産された後、産物が回収される。哺乳動物細胞から発現される組換えタンパク質、特に抗体は、典型的には培養プロセスの間に細胞培養液へと分泌されるので、培養プロセスの終了時の産物回収は、組換えタンパク質を含んでなる細胞培養液を細胞から分離することによって起こる。細胞分離方法は、細胞破壊を最小限にするために穏やかにし、細胞破壊片の増加を回避し、免疫グロブリン産物の品質に影響する可能性があるプロテアーゼおよび他の分子の放出を回避する。通常、組換えタンパク質を含んでなる細胞培養液の回収は、遠心分離および/または濾過を含んでなり、それにより組換えタンパク質は上清および濾液中に、それぞれ存在する。エクスパンデットベッドカラムクロマトグラフィーは、遠心分離法/濾過法を回避する代替方法である。
本発明の方法は、以下の非限定的な実施例を参照することによって支持され、例示される。
1.1 細胞培養
細胞
無血清培地における成長に適合され、その優れた成長(撹拌培養において凝集が少ないことを包含する)およびトランスフェクション効率によってもともと選択された、一般のCHO K1細胞株の市販の懸濁液選択性サブクローンに由来する、チャイニーズハムスター卵巣細胞株S(CHO−S)は、インビトロジェン社(カタログ番号:R−800−07、Lot.1335750)から購入された。CHO−S細胞は、無血清の、既知組成のPowerCHO−2培地(ロンザ インコーポレイテッド社製、米国所在)における成長に適合された。
モデル抗体が発現するように遺伝子操作されたCHO細胞は、最初に、基本培地PowerCHO−2(ロンザ社製)において成長させた。最初の操作容量(接種培地プラス基本培地の容量)に対する供給物の比が、15%で、3倍濃縮された(3×)ExCell供給物(37g/L;SAFC)での培養の(接種後)3日目から1日おきに、ショット−ワイズモードで培養物に添加された。
プロテインAクロマトグラフィー
品質分析のために、得られたモデル抗体は、プロテインAクロマトグラフィーを使用して、発酵ブロスからアフィニティー精製された。この捕捉はFc担持分子に対する優れた選択率を提供し、それによって、単一工程において99.5%を超える夾雑物が除去される。
生細胞密度および生存率
生細胞密度および細胞生存率は、トリパンブルー染色法を使用して、Countess(商標)自動細胞カウンター(インビトロジェン社、米国カリフォルニア州カールスバッド(Carlsbad)所在、2008)によって決定された。
グルコース濃度は、Accu−Chek血糖計(ロシュ社(Roche)、ドイツ、マンハイム(Mannheim)所在)を用いて測定された。
溶存二酸化炭素含有量(pCO2)は、ABL80血液ガスアナライザー(ラジオメーター社(Radiometer)、デンマーク、ブレンスホイ(Bronshoj)所在)を用いて決定された。
in situ pHメーター再較正のためのアトライン(At−line)pH測定は、S47 SevenMulti pHメーター(メトラートレド社(Mettler Toledo)、スイス、チューリッヒ(Zurich)所在)を用いて実施された。
試料のオスモル濃度は、Advanced Model 2020マルチサンプル浸透圧計(アドバンスト インストルメント社(Advanced Instruments)、米国マサチューセッツ州ノーウッド(Norwood)所在)を用いて決定された。
(インプロセス)試料のタンパク質力価は、プロテインAアフィニティーHPLCによって決定された。
グリカンフォームの移動時間補正面積%で表したグリカン集団の相対比の決定は、レーザー誘起蛍光法検出を使用するキャピラリー電気泳動(CE−LIF)によって実施された。タンパク質試料(200μg)は、PNGase−Fと共に37℃で3時間インキュベーションすることによって脱グリコシル化された。タンパク質の沈澱は、冷却されたエタノールを使用して実施され、続いて乾燥させた。蛍光性誘導体化剤9−アミノピレン−1,4,6−トリスルホン酸(APTS)およびシアノ水素化ホウ素ナトリウムを使用する還元的アミノ化に続いて、55℃で90分間加熱を行った。試料がクエンチされ、488nm固体レーザーを装備したCE−LIFシステムを使用して電気泳動が行われた。グリカンの相対的含有量は、蛍光検出によって決定された。放出されたグリカンの量は、対応するピークの面積%値を使用して計算された。モデル抗体の4つの主要グリカン(G0F、G1F、G1’F、G2F)は、放出および安定性試験について評価された。合格基準は以下のとおりであった:G0F:40〜56面積%;G1F:28〜38面積%;G1’F:9〜13面積%、およびG2F:5〜12面積%。
・50μΜの内径(I.D.)のキャピラリー直径
・キャピラリーの長さ:全長(Lt)=50.2cm
・検出器までの長さ(Ld)=40.2cm
・ニュートラルキャピラリー
・PEOゲル
・20分のラン時間
・キャピラリー温度20℃
・試料保存温度10℃
生物活性
モデル抗体の生物活性は、補体依存性細胞障害(CDC)アッセイを使用して決定された。CDC法の基本原理は、モデル抗体が、標的細胞の表面上で発現されるその抗原に対して特異的に結合するということである。こうして形成された抗原−抗体複合体は補体系を活性化し、その結果、細胞は用量依存的に死滅する。生存細胞は、AlamarBlue(登録商標)試薬を添加することによって検出される。CDCのアッセイの評価は、試料と基準の両方の希釈系列について得られたシグモイド用量−応答曲線の比較に基づく。
2.1 オスモル濃度の最適化
細胞の栄養要求性による供給組成物の最適化のために、CHO細胞によって生産されるモデル抗体のタンパク質グリコフォーム/ガラクトシル化に対する供給組成物のオスモル濃度の影響は、1L流加発酵実験において分析された。
一定のpH、DO、撹拌速度および温度で代謝産物をモニタリングし、適切な栄養レベルを確認しながら、オスモル濃度は培養中に一貫して増加し、培養の後期に650mOsm/kgまで達したが、一方、生細胞密度は着実に減少した。
マイクロスケールでベンチトップバイオリアクターの特性を模したハイスループットダウンスケール発酵プラットフォームである、TAPバイオシステムズ社(TAP Biosystems、英国所在)のAMBR(Advanced Microscale Bioreactor)システムを使用してUMG供給とpHシフト適用の様々な時点でのわずかなpHシフトとの後に、得られた抗体のガラクトシル化パターンが調査された。
モデル抗体を発現するように遺伝子操作されたCHO細胞は、基本培地(PowerCHO−2、ロンザ インコーポレイテッド社、米国所在)で9日間培養された。(接種後)3日目から1日おきに、実験B(実施例2.1、テーブル1、ただしプロリンを除く)に従って補充された15%(3×)SF ExCell供給物(37g/L;SAFC)が培養物にショット−ワイズモードで添加された。UMG補充物(3mmol/Lのウリジン、0.06mmol/Lの塩化マンガン(II)および15mmol/Lのガラクトース)は、培養の(接種後)5日目および7日目に、カスタマイズされたSF ExCell供給物と共に添加された。
得られた抗体試料のガラクトシル化パターンに対する培養pHの効果がテーブル4に要約される。
Claims (18)
- 哺乳動物細胞にて生産される組換えタンパク質のガラクトース含有量を増加させる方法において、
a)前記組換えタンパク質をコードする1つ以上の組換え核酸分子で形質転換された哺乳動物細胞を細胞培養培地中、第1のpHで第1の期間、培養する工程であって、前記細胞培養培地はガラクトースを含まない、第1の期間、生細胞密度が4.5〜6.0×10 6 細胞/mlになるまで培養する工程と、
b)前記哺乳動物細胞を前記細胞培養培地中、前記第1のpHとは異なり、前記第1のpHよりも0.05〜0.3pH単位だけ小さい第2のpHで第2の期間、培養する工程と、
c)下記の成分
(i)1つまたは複数のヌクレオシドであって、前記ヌクレオシドはウリジンである、ヌクレオシド、
(ii)1つまたは複数の遷移金属塩であって、前記遷移金属塩はマンガン塩である、遷移金属塩、および
(iii)1つまたは複数の糖であって、前記糖はガラクトースである、糖
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と
を備え、工程(a)、(b)および(c)における前記培養物のオスモル濃度は400mOsm/kgよりも低い、方法。 - 哺乳動物細胞にて組換えタンパク質を生産するための方法において、
a)前記組換えタンパク質をコードする1つ以上の組換え核酸分子で形質転換された哺乳動物細胞を細胞培養培地中、第1のpHで第1の期間、生細胞密度が4.5〜6.0×10 6 細胞/mlになるまで培養する工程であって、前記細胞培養培地はガラクトースを含まない、第1の期間、培養する工程と、
b)前記哺乳動物細胞を前記細胞培養培地中、前記第1のpHとは異なり、前記第1のpHよりも0.05〜0.3pH単位だけ小さい第2のpHで第2の期間、培養する工程と、
c)下記の成分
(i)1つまたは複数のヌクレオシドであって、前記ヌクレオシドはウリジンである、ヌクレオシド、
(ii)1つまたは複数の遷移金属塩であって、前記遷移金属塩はマンガン塩である、遷移金属塩、および
(iii)1つまたは複数の糖であって、前記糖はガラクトースである、糖
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と、
d)前記組換えタンパク質を含んでなる細胞培養液を回収する工程と、
e)前記組換えタンパク質を得る工程と
を備え、工程(a)、(b)および(c)における前記培養物のオスモル濃度は400mOsm/kgよりも低い、方法。 - 前記組換えタンパク質は大規模で生産される、請求項2に記載の方法。
- 前記哺乳動物細胞はチャイニーズハムスター卵巣細胞である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組換えタンパク質はFc含有タンパク質である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物内のウリジンの濃度は1〜20mmol/Lである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記遷移金属塩は塩化マンガン(II)である、請求項6に記載の方法。
- 前記組成物内の塩化マンガン(II)の濃度は0.002mmol/L〜0.1mmol/Lである、請求項7に記載の方法。
- 前記組成物内のガラクトースの濃度は5mmol/L〜100mmol/Lである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- チャイニーズハムスター卵巣細胞においてリツキシマブのバイオシミラー抗体を生産するための方法において、
a)前記抗体の軽鎖および重鎖をコードする1つまたは複数の組換え核酸分子で形質転換されたチャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.15で第1の期間、生細胞密度が4.5〜6.0×10 6 細胞/mlになるまで培養する工程と、
b)前記チャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.00で第2の期間、培養する工程と、
c)下記の成分
(i)1〜20mmol/Lのウリジン、
(ii)0.002mmol/L〜0.1mmol/Lの塩化マンガン(II)、および
(iii)5mmol/L〜100mmol/Lのガラクトース
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と、
d)前記リツキシマブを含んでなる細胞培養液を回収する工程と、
e)前記リツキシマブを得る工程と
を備え、工程(a)、(b)および(c)における前記培養物のオスモル濃度は400mOsm/kgよりも低い、方法。 - チャイニーズハムスター卵巣細胞によって生産される治療用抗体のその基準抗体に対するバイオシミラリティーを改善するための方法において、
a)前記治療用抗体の軽鎖および重鎖をコードする1つまたは複数の組換え核酸分子で形質転換されたチャイニーズハムスター卵巣細胞を細胞培養培地中、pH7.15で第1の期間、生細胞密度が4.5〜6.0×10 6 細胞/mlになるまで培養する工程と、
b)前記チャイニーズハムスター卵巣細胞を前記細胞培養培地中、pH7.00で第2の期間、培養する工程と、
c)下記の成分
(i)ウリジン、
(ii)塩化マンガン(II)、および
(iii)ガラクトース
を含んでなる組成物を(b)の培養物に対して供給する工程と
を備え、工程(a)、(b)および(c)における前記培養物のオスモル濃度は400mOsm/kgよりも低い、方法。 - 前記細胞は前記第2のpHで6〜7日間培養される、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記温度は工程(a)、(b)および(c)の間、一定に保持される、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物はL−バリン、L−システイン、L−フェニルアラニンおよびL−セリンからなる群から選択される1つ以上のアミノ酸をさらに含有する、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(c)の供給は2回以上実施される、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記工程(c)の供給は、前記成分(i)および前記成分(iii)が添加されていない組成物の供給工程によって開始される、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(a)および(b)における前記培養培地はウリジンおよびガラクトースを含有しない、請求項1乃至16のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(c)の前記組成物はチミジン、フルクトース、マンノース、スクロースおよびN−アセチルマンノサミンの1つまたは複数を含有しない、請求項1乃至17のいずれか一項に記載の方法。
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