JP7306270B2 - 免疫グロブリン結合性タンパク質 - Google Patents

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Description

本発明は、免疫グロブリンに特異的に結合するタンパク質に関する。より詳しくは、本発明は、アルカリに対する安定性に優れた免疫グロブリン結合性タンパク質に関する。
抗体医薬は生体内の免疫機能を担う分子である抗体(免疫グロブリン)を利用した医薬である。抗体医薬は抗体が有する可変領域の多様性により標的分子に対し高い特異性と親和性をもって結合する。そのため抗体医薬は副作用が少なく、また、近年では適応疾患が広がってきていることもあり市場が急速に拡大している。
抗体医薬の製造は培養工程と精製工程を含み、培養工程では生産性を向上させるために抗体産生細胞の改質や培養条件の最適化が図られている。また、精製工程では粗精製としてアフィニティークロマトグラフィーが採用され、その後の中間精製、最終精製、およびウイルス除去を経て製剤化される。
精製工程では抗体分子を特異的に認識するアフィニティー担体が用いられ、当該担体で用いられるリガンドタンパク質には抗体(免疫グロブリン)に結合する性質を有したプロテインAやプロテインGが用いられている。抗体医薬を製造する際は、その生産コストを低く保つため、これらアフィニティー担体は複数回使用され、使用後は当該担体に残存した不純物を除去する工程を行なう。前記不純物を除去する工程では、通常、水酸化ナトリウムを用いた定置洗浄を行ない、この工程によりアフィニティー担体を再生させる。従って、前記リガンドタンパク質は、前記工程を行なっても、抗体への結合性が維持されるだけの化学的安定性を有する必要がある。
化学的安定性を有する、アフィニティー担体で用いられるリガンドタンパク質の一例としては、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属細菌由来のプロテインA(SpA)のドメインCのアミノ酸配列を利用したアルカリ安定クロマトグラフィーリガンド(特許文献1)や、前記プロテインAのドメインB、ドメインC、ドメインZのうち、いずれかのドメインの一部のアミノ酸配列が欠失したアミノ酸配列から構成されるアフィニティークロマトグラフィーリガンド(特許文献2)が挙げられる。また、ドメインZにおいて29番目のグリシンをアラニンに置換することにより、構造が安定化することが知られている(非特許文献1)。
特表2010-504754号公報 特開2012-254981号公報
Bjorn Nilsson他,Protein Engineering,1(2),107-113,1987
本発明の課題はアルカリに対する安定性が向上した免疫グロブリン結合性タンパク質を提供することである。
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属細菌由来のプロテインA(SpA)のドメインCにおける安定性向上に関与したアミノ酸残基を特定し、当該アミノ酸残基を他の特定のアミノ酸残基に置換することでアルカリに対して優れた安定性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の態様を包含する。
[1]
プロテインAのイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(1)から(8)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、免疫グロブリン結合性タンパク質:
(1)配列番号1の2番目のアスパラギン酸に相当するアミノ酸残基がグルタミン酸に置換
(2)配列番号1の49番目のリジンに相当するアミノ酸残基がメチオニンに置換
(3)配列番号1の21番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がチロシンに置換
(4)配列番号1の58番目のリジンに相当するアミノ酸残基がグルタミン酸、バリン、グリシン、またはアスパラギン酸に置換
(5)配列番号1の3番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がイソロイシンまたはスレオニンに置換
(6)配列番号1の11番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がリジンまたはチロシンに置換
(7)配列番号1の15番目のグルタミン酸に相当するアミノ酸残基がアラニンに置換
(8)配列番号1の40番目のバリンに相当するアミノ酸残基がアラニンに置換。
[2]
以下の(a)、(b)、(c)、または(d)に記載のタンパク質である、前記免疫グロブリン結合性タンパク質:
(a)配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、前記少なくとも1つのアミノ酸置換を有するタンパク質;
(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、前記少なくとも1つのアミノ酸置換を有し、さらに前記少なくとも1つのアミノ酸置換の位置以外の1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質;
(c)配列番号1に記載のアミノ酸配列において前記少なくとも1つのアミノ酸置換を有するアミノ酸配列全体に対して70%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、前記少なくとも1つのアミノ酸置換が残存したアミノ酸配列を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質;
(d)前記(a)、(b)、または(c)に記載のタンパク質のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、さらに、以下の(9)から(13)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、タンパク質:
(9)配列番号1の29番目のグリシンに相当するアミノ酸残基がアラニンに置換
(10)配列番号1の4番目のリジンに相当するアミノ酸残基がアルギニンに置換
(11)配列番号1の7番目のリジンに相当するアミノ酸残基がグルタミン酸に置換
(12)配列番号1の6番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がアスパラギン酸に置換
(13)配列番号1の42番目のリジンに相当するアミノ酸残基がアルギニンに置換。
[3]
配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(3-1)および/または(4-1)に示すアミノ酸置換を少なくとも有する、前記免疫グロブリン結合性タンパク質:
(3-1)配列番号1の21番目のアスパラギンがチロシンに置換
(4-1)配列番号1の58番目のリジンがグルタミン酸に置換。
[4]
配列番号8、9、13、15、17、19、および21のいずれかに記載のアミノ酸配列を含む、前記免疫グロブリン結合性タンパク質。
[5]
配列番号17に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(I)から(V)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、前記免疫グロブリン結合性タンパク質:
(I)配列番号17の3番目のアスパラギンがイソロイシンまたはスレオニンに置換
(II)配列番号17の11番目のアスパラギンがリジンまたはチロシンに置換
(III)配列番号17の58番目のグルタミン酸がバリン、グリシン、またはアスパラギン酸に置換
(IV)配列番号17の15番目のグルタミン酸がアラニンに置換
(V)配列番号17の40番目のバリンがアラニンに置換。
[6]
配列番号28から32、34、35、および37から40のいずれかに記載のアミノ酸配列を含む、前記免疫グロブリン結合性タンパク質。
[7]
配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(2-1)に示すアミノ酸置換を少なくとも有する、前記免疫グロブリン結合性タンパク質:
(2-1)配列番号1の49番目のリジンがメチオニンに置換。
[8]
配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、前記免疫グロブリン結合性タンパク質。
[9]
前記免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド。
[10]
前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクター。
[11]
前記ポリヌクレオチドまたは前記発現ベクターを有する形質転換体。
[12]
エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)である、前記形質転換体。
[13]
前記形質転換体を培養することにより前記免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させる工程と、発現した前記タンパク質を回収する工程とを含む、免疫グロブリン結合性タンパク質の製造方法。
[14]
不溶性担体と、該不溶性担体に固定化された前記免疫グロブリン結合性タンパク質とを備える、免疫グロブリン吸着剤。
[15]
前記吸着剤を充填したカラムに免疫グロブリンを含む溶液を添加して当該免疫グロブリンを前記吸着剤に吸着させる工程と、前記吸着剤に吸着した免疫グロブリンを溶出させる工程とを含む、免疫グロブリンの分離方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、特定の免疫グロブリン結合性タンパク質である。「免疫グロブリン結合性タンパク質」とは、免疫グロブリンに対する結合性を有するタンパク質を意味する。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、免疫グロブリンに対する結合性を有する。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、具体的には、免疫グロブリンのFc領域に対する結合性を有するものであってもよい。免疫グロブリンに対する結合性を、「免疫グロブリン結合活性」または「抗体結合活性」ともいう。免疫グロブリン結合活性は、例えば、ELISA法により測定することができる。ELISA法は、例えば、実施例に記載の条件で実施することができる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、プロテインAのイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、特定位置におけるアミノ酸置換を有するタンパク質が挙げられる。プロテインAのイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列であって、特定位置におけるアミノ酸置換を有さないものを、「非改変型アミノ酸配列」ともいう。プロテインAのイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列であって、特定位置におけるアミノ酸置換を有するものを、「改変型アミノ酸配列」ともいう。すなわち、改変型アミノ酸配列は、特定位置におけるアミノ酸置換を有すること以外は非改変型アミノ酸配列と同一のアミノ酸配列であってよい。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、特定位置におけるアミノ酸置換を有すること以外は非改変型アミノ酸配列と同一のアミノ酸配列を含むタンパク質であってよい。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、改変型アミノ酸配列を含むタンパク質であってよい。非改変型アミノ酸配列は、天然に見出されるアミノ酸配列であってもよく、そうでなくてもよい。非改変型アミノ酸配列は、例えば、所望の性質を有するように改変されていてもよい。非改変型アミノ酸配列は、例えば、特定位置におけるアミノ酸置換以外のアミノ酸置換を有していてもよい。
プロテインAとしては、スタフィロコッカス(Staphylococcus)属細菌由来のプロテインA(SpA)が挙げられる。スタフィロコッカス属細菌としては、スタフィロコッカス・オーレウス(Staphylococcus aureus)が挙げられる。イムノグロブリン結合ドメインとしては、ドメインC、ドメインE、ドメインD、ドメインA、ドメインBが挙げられる。イムノグロブリン結合ドメインとしては、特に、ドメインCが挙げられる。スタフィロコッカス・オーレウス由来のSpAのドメインCとしては、GenBank No.AAA26676の270番目から327番目までのアミノ酸残基が挙げられる。当該ドメインCのアミノ酸配列を配列番号1に示す。また、スタフィロコッカス・オーレウス由来のSpAのドメインEとしては、GenBank No.AAA26676の37番目から92番目までのアミノ酸残基が挙げられる。また、スタフィロコッカス・オーレウス由来のSpAのドメインDとしては、GenBank No.AAA26676の93番目から153番目のアミノ酸残基が挙げられる。また、スタフィロコッカス・オーレウス由来のSpAのドメインAとしては、GenBank No.AAA26676の154番目から211番目のアミノ酸残基が挙げられる。また、スタフィロコッカス・オーレウス由来のSpAのドメインBとしては、GenBank No.AAA26676の212番目から269番目のアミノ酸残基が挙げられる。すなわち、非改変型アミノ酸配列として、具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列等の上記例示したイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列が挙げられる。また、改変型アミノ酸配列として、具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列等の上記例示したイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列において特定位置におけるアミノ酸置換を有するアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質として、具体的には、配列番号1に記載のアミノ酸配列等の上記例示したイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、特定位置におけるアミノ酸置換を有するタンパク質が挙げられる。言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、特定位置におけるアミノ酸置換を有すること以外は配列番号1に記載のアミノ酸配列等の上記例示したイムノグロブリン結合ドメインのアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列を含むタンパク質であってよい。
タンパク質がアミノ酸配列を含むことを、「タンパク質がアミノ酸配列からなるアミノ酸残基を含む」ともいう。タンパク質またはアミノ酸配列がアミノ酸置換を有することを、「タンパク質またはアミノ酸配列においてアミノ酸置換が生じる」ともいう。タンパク質またはアミノ酸配列を構成するアミノ酸を、「アミノ酸残基」ともいう。
前記特定位置におけるアミノ酸置換は、具体的には、Asp2Glu(この表記は配列番号1の2番目のアスパラギン酸に相当するアミノ酸残基がグルタミン酸に置換されていることを表す、以下同じ)、Lys49Met、Asn21Tyr、Lys58Glu、Lys58Val、Lys58Gly、Lys58Asp、Asn3Ile、Asn3Thr、Asn11Lys、Asn11Tyr、Glu15Ala、およびVal40Alaから選択される少なくとも一つのアミノ酸置換である。言い換えると、前記特定位置におけるアミノ酸置換は、具体的には、(1)Asp2Glu、(2)Lys49Met、(3)Asn21Tyr、(4)Lys58Glu、Lys58Val、Lys58Gly、またはLys58Asp(5)Asn3IleまたはAsn3Thr、(6)Asn11LysまたはAsn11Tyr、(7)Glu15Ala、および(8)Val40Alaから選択される少なくとも一つのアミノ酸置換である。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、これらのアミノ酸置換から選択される1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、または8つのアミノ酸置換を有していてよい。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、少なくとも、Asp2Gluおよび/またはLys49Metのアミノ酸置換を有していてもよい。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、少なくとも、Asp2Glu、Lys49Met、Asn21Tyr、およびLys58Gluから選択される少なくとも一つのアミノ酸置換を有していてもよい。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、少なくとも、Asp2Glu、Lys49Met、Asn21Tyr、Lys58Glu、Lys58Val、Asn3Ile、Asn3Thr、Asn11Lys、およびAsn11Tyrから選択される少なくとも一つのアミノ酸置換を有していてもよい。また、中でも、Asn21TyrおよびLys58Gluは、アルカリに対する安定性が特に向上したアミノ酸置換である。そのため、Asn21TyrまたはLys58Gluのアミノ酸置換を少なくとも有する免疫グロブリン結合性タンパク質は、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の好ましい例である。また、Asn21TyrおよびLys58Gluのアミノ酸置換を少なくとも有する免疫グロブリン結合性タンパク質は、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の特に好ましい例である。また、Lys49Metのアミノ酸置換を少なくとも有する免疫グロブリン結合性タンパク質も、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の好ましい例である。
なお、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、少なくとも1つのその他のアミノ酸置換をさらに有してもよい。他のアミノ酸置換としては、構造安定性が増すことが知られているGly29Alaのアミノ酸置換(Bjorn Nilsson他,Protein Engineering,1(2),107-113,1987)が挙げられる。また、他のアミノ酸置換としては、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn6Asp、Lys42Argのアミノ酸置換も挙げられる。すなわち、改変型アミノ酸配列としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)において前記特定位置におけるアミノ酸置換およびGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列も挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)を含み、ただし当該アミノ酸配列において、前記特定位置におけるアミノ酸置換およびGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有するタンパク質も挙げられる。言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、前記特定位置におけるアミノ酸置換およびGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有すること以外は上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)と同一のアミノ酸配列を含むタンパク質であってもよい。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が2つまたはそれ以上のアミノ酸置換を有する場合、それらアミノ酸置換の組み合わせは特に制限されない。
アミノ酸置換の組み合わせとして、具体的には、例えば、Lys7Glu、Asn21TyrおよびGly29Alaのアミノ酸置換;Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29Ala、Lys49MetおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Asn3Ile、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Asn3Thr、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Tyr、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Valのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Glyのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29Ala、Val40AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Asn3Ile、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Aspのアミノ酸置換;Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Valのアミノ酸置換が挙げられる。
すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質として、より具体的には、下記の免疫グロブリン結合性タンパク質が挙げられる。これらの免疫グロブリン結合性タンパク質はアルカリに対する安定性が向上する点で好ましい。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてAsn21Tyrのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号8に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号9に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys7Glu、Asn21TyrおよびGly29Alaのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号13に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号15に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号17に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29Ala、Lys49MetおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号19に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号21に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてAsn3Ile、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号28に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてAsn3Thr、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号29に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号30に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Tyr、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号31に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Valのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号32に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys49Metのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号34に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Glyのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号35に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29Ala、Val40AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号37に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてAsn3Ile、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号38に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Aspのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号39に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Valのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号40に記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質)。
また、アミノ酸置換の組み合わせとして、具体的には、例えば、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluと、以下の(I)から(V)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換との組み合わせが挙げられる:
(I)Asn3IleまたはAsn3Thr
(II)Asn11LysまたはAsn11Tyr
(III)Lys58Val、Lys58Gly、またはLys58Asp
(IV)Glu15Ala
(V)Val40Ala。
すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質として、より具体的には、配列番号17に記載のアミノ酸配列(配列番号1に記載のアミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有するアミノ酸配列)を含み、ただし当該アミノ酸配列において、前記(I)から(V)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有するタンパク質も挙げられる。そのようなタンパク質としては、特に、上述した配列番号28から32、34、35、および37から40のいずれかに記載のアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性タンパク質が挙げられる。なお、ここで(III)を選択した場合、配列番号17に含まれるLys58Gluのアミノ酸置換はLys58Val等のアミノ酸置換で上書きされるため、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質はLys58Gluのアミノ酸置換を有さない。(I)から(V)のアミノ酸置換は、いずれも、配列番号17を参照配列として適宜読み替えることができる。すなわち、例えば、ここでいう「Lys58Val」は、配列番号17の58番目のグルタミン酸がバリンに置換されるアミノ酸置換として読み替えることができる。他のアミノ酸配列を参照配列とする場合も同様である。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、特に、配列番号17に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(A1)から(A3)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有するタンパク質も挙げられる:
(A1)Asn3IleまたはAsn3Thr
(A2)Asn11LysまたはAsn11Tyr
(A3)Lys58Val。
また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、特に、配列番号30に記載のアミノ酸配列(配列番号1に記載のアミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有するアミノ酸配列)を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(B1)および/または(B2)のアミノ酸置換を有するタンパク質も挙げられる:
(B1)Glu15Ala
(B2)Lys58Gly。
また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、特に、配列番号34に記載のアミノ酸配列(配列番号1に記載のアミノ酸配列においてLys4Arg、Lys7Glu、Asn11Lys、Glu15Ala、Asn21Tyr、Gly29AlaおよびLys58Gluのアミノ酸置換を有するアミノ酸配列)を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(C1)から(C3)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有するタンパク質も挙げられる:
(C1)Asn3Ile
(C2)Lys58ValまたはLys58Asp
(C3)Val40Ala。
配列番号1に記載のアミノ酸配列において上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有するアミノ酸配列を、「配列番号1由来置換アミノ酸配列」ともいう。配列番号1由来置換アミノ酸配列は、言い換えると、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)が生じた配列番号1に記載のアミノ酸配列である。また、配列番号1由来置換アミノ酸配列は、言い換えると、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有すること以外は配列番号1に記載のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列である。
また、改変型アミノ酸配列としては、上記例示した改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1由来置換アミノ酸配列)のバリアント配列も挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、上記例示した改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1由来置換アミノ酸配列)のバリアント配列を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。以下、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列の場合を例示して説明するが、当該説明は任意の改変型アミノ酸配列のバリアント配列にも準用できる。
配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列は、前記特定位置におけるアミノ酸置換が残存するように(すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が前記特定位置におけるアミノ酸置換を有するように)設定されるものとする。また、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列は、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換が残存するように(すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質がGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有するように)設定されてもよい。また、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列は、例えば、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)から選択される、配列番号1由来置換アミノ酸配列が有さない1つ以上のアミノ酸置換を追加的に有していてもよい。例えば、配列番号1由来置換アミノ酸配列がGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有さない場合に、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列がGly29Ala等の他のアミノ酸置換を有していてもよい。
配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列としては、配列番号1由来置換アミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、免疫グロブリン結合活性を有する限り、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)に加えて、さらに、配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含んでいてもよい。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有し、さらに1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有し、さらに1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むこと以外は配列番号1と同一のアミノ酸配列を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質であってもよい。なお、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、前記特定位置におけるアミノ酸置換が残存するように選択されるものとする。すなわち、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、例えば、前記特定位置以外の位置に生じてよい。また、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換が残存するように選択されてもよい。すなわち、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、例えば、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換以外の位置に生じてもよい。また、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、例えば、上記例示したアミノ酸置換から選択される、配列番号1由来置換アミノ酸配列が有さない1つ以上のアミノ酸置換を含んでいてもよい。前記「1若しくは数個」とは、アミノ酸残基のタンパク質の立体構造における位置やアミノ酸残基の種類によっても異なるが、具体的には、例えば、1から30個、1から20個、1から10個、1から9個、1から8個、1から7個、1から6個、1から5個、1から4個、1から3個、1から2個、1個のいずれかを意味する。上記のアミノ酸残基の置換の一例としては、物理的性質および/または化学的性質が類似したアミノ酸間で置換が生じる保守的置換が挙げられる。保守的置換の場合、一般に、置換が生じているものと置換が生じていないものとの間でタンパク質の機能が維持されることが当業者において知られている。保守的置換の一例としては、グリシンとアラニン間、セリンとプロリン間、またはグルタミン酸とアラニン間での置換が挙げられる(タンパク質の構造と機能,メディカル・サイエンス・インターナショナル社,9,2005)。また、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加には、例えば、タンパク質またはそれをコードする遺伝子が由来する微生物の個体差や種の違いに基づく場合などの天然に生じる変異(mutant又はvariant)によって生じるものも含まれる。
また、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列としては、配列番号1由来置換アミノ酸配列に対して高い相同性を有するアミノ酸配列も挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列において上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有するアミノ酸配列に対して高い相同性を有するアミノ酸配列を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。なお、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化は、前記特定位置におけるアミノ酸置換が残存するように選択されるものとする。すなわち、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化は、例えば、前記特定位置以外の位置に生じてよい。また、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化は、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換が残存するように選択されてもよい。すなわち、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化は、例えば、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換以外の位置に生じてもよい。また、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化は、例えば、上記例示したアミノ酸置換から選択される、配列番号1由来置換アミノ酸配列が有さない1つ以上のアミノ酸置換を含んでいてもよい。「高い相同性」とは、70%以上、80%以上、90%以上、または95%以上の相同性を意味してよい。「相同性」とは、類似性(similarity)または同一性(identity)を意味してよい。「相同性」とは、特に、同一性(identity)を意味してもよい。アミノ酸配列の相同性は、BLAST等のアラインメントプログラムを利用して決定することができる。例えば、アミノ酸配列の同一性とは、blastpを用いて算出されるアミノ酸配列間の同一性を意味してよく、具体的には、blastpをデフォルトのパラメータで用いて算出されるアミノ酸配列間の同一性を意味してもよい。
また、改変型アミノ酸配列としては、上記例示したバリアント配列において、さらに、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)から選択される1つ以上のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列も挙げられる。例えば、改変型アミノ酸配列は、少なくとも前記特定位置におけるアミノ酸置換を有するバリアント配列において、さらに、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列であってよい。
また、非改変型アミノ酸配列としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)のバリアント配列も挙げられる。すなわち、改変型アミノ酸配列としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)のバリアント配列において、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有するアミノ酸配列も挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)のバリアント配列を含み、ただし当該バリアント配列において、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有し、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、上記例示したアミノ酸置換を有すること以外は上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列)のバリアント配列と同一のアミノ酸配列を含むタンパク質であってもよい。以下、配列番号1に記載のアミノ酸配列のバリアント配列の場合を例示して説明するが、当該説明は任意の非改変型アミノ酸配列のバリアント配列にも準用できる。
配列番号1に記載のアミノ酸配列のバリアント配列としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含むアミノ酸配列が挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、1若しくは数個の位置での1若しくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含み、さらに上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有し、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、例えば、前記特定位置以外の位置に生じてよい。また、上記のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加は、例えば、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換以外の位置に生じてもよい。
配列番号1に記載のアミノ酸配列のバリアント配列としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列に対して高い相同性を有するアミノ酸配列も挙げられる。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質としては、配列番号1に記載のアミノ酸配列に対して高い相同性を有するアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列(配列番号1に記載のアミノ酸配列に対して高い相同性を有するアミノ酸配列)において、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有し、かつ、免疫グロブリン結合活性を有するタンパク質も挙げられる。上記のような相同性の範囲でのアミノ酸残基の変化は、例えば、前記特定位置以外の位置に生じてよい。また、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸残基の変化は、例えば、Gly29Ala等の他のアミノ酸置換以外の位置に生じてもよい。
その他、配列番号1に記載のアミノ酸配列のバリアント配列については、配列番号1由来置換アミノ酸配列のバリアント配列についての記載を準用できる。
「配列番号1に記載のアミノ酸配列におけるX番目のアミノ酸」とは、配列番号1に記載のアミノ酸配列のN末端から数えてX位の位置に存在するアミノ酸を意味する。或るアミノ酸配列における「配列番号1に記載のアミノ酸配列におけるX番目のアミノ酸に相当するアミノ酸残基」とは、当該或るアミノ酸配列におけるアミノ酸残基であって、当該或るアミノ酸配列と配列番号1のアミノ酸配列とのアラインメントにおいて配列番号1に示すアミノ酸配列におけるX番目のアミノ酸と同一の位置に配列されるアミノ酸残基を意味する。例えば、Asp2Gluのアミノ酸置換の場合、或るアミノ酸配列における「配列番号1の2番目のアスパラギン酸に相当するアミノ酸残基」とは、当該或るアミノ酸配列におけるアミノ酸残基であって、当該或るアミノ酸配列と配列番号1のアミノ酸配列とのアラインメントにおいて配列番号1に示すアミノ酸配列における2番目のアスパラギン酸と同一の位置に配列されるアミノ酸残基を意味する。なお、配列番号1に記載のアミノ酸配列における「配列番号1に記載のアミノ酸配列におけるX番目のアミノ酸に相当するアミノ酸残基」とは、配列番号1に記載のアミノ酸配列におけるX番目のアミノ酸そのものを意味する。すなわち、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)の位置は、必ずしも本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質における絶対的な位置を示すものではなく、配列番号1に記載のアミノ酸配列に基づく相対的な位置を示すものである。すなわち、例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が、上記例示したアミノ酸置換の位置よりもN末端側にアミノ酸残基の挿入、欠失、または付加を含む場合、それに応じて当該アミノ酸置換の絶対的な位置は変動し得る。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質における上記例示したアミノ酸置換の位置は、例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質のアミノ酸配列と配列番号1に記載のアミノ酸配列とのアラインメントにより特定することができる。アラインメントは、例えば、BLAST等のアラインメントプログラムを利用して実施することができる。配列番号1に記載のアミノ酸配列のバリアント配列等の任意のアミノ酸配列における上記例示したアミノ酸置換の位置についても同様である。また、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)の置換前のアミノ酸残基は、配列番号1に記載のアミノ酸配列における置換前のアミノ酸残基の種類を示すものであって、配列番号1に記載のアミノ酸配列以外の非改変型アミノ酸配列においては保存されていてもよく、いなくてもよい。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、改変型アミノ酸配列を1個のみ含んでいてもよく、改変型アミノ酸配列を複数個含んでいてもよい。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、改変型アミノ酸配列を2個以上、3個以上、4個以上、または5個以上含んでいてもよく、10個以下、7個以下、5個以下、4個以下、3個以下、または2個以下含んでいてもよく、それらの矛盾しない組み合わせの個数含んでいてもよい。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が複数個の改変型アミノ酸配列を含む場合、それら複数個の改変型アミノ酸配列のアミノ酸配列は同一であってもよく、そうでなくてもよい。それら複数個の改変型アミノ酸配列は、例えば、適切なリンカーを介して互いに連結されていてよい。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、改変型アミノ酸配列からなるものであってもよく、他のアミノ酸配列(例えばオリゴペプチド)をさらに含んでいでもよい。すなわち、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、そのN末端側またはC末端側に他のアミノ酸配列をさらに含んでいでもよい。言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質においては、例えば、改変型アミノ酸配列のN末端側またはC末端側に他のアミノ酸配列が付加されていてもよい。他のアミノ酸配列は、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の免疫グロブリン結合性や安定性を損なわない限り、特に制限されない。例えば、他のアミノ酸配列の種類や長さは、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の免疫グロブリン結合性や安定性を損なわない限り、特に制限されない。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、選択したイムノグロブリン結合ドメインに加えて、他のイムノグロブリン結合ドメインの一部を含んでいてもよい。例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質がドメインCの改変型アミノ酸配列を含む場合、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、さらに、プロテインAのドメインCのN末端側領域(ドメインE、ドメインD、ドメインA、ドメインB/Z)の一部を含んでいてもよく、プロテインAのドメインCのC末端側領域の一部を含んでいてもよい。
また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、そのN末端側またはC末端側に、目的物を特異的に検出または分離する目的で有用なオリゴペプチドを含んでいてもよい。そのようなオリゴペプチドとしては、ポリヒスチジンやポリアルギニンが挙げられる。
また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、そのN末端側またはC末端側に、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質をクロマトグラフィー用の支持体等の固相に固定化する際に有用なオリゴペプチドを含んでいてもよい。そのようなオリゴペプチドとしては、リジンやシステインを含むオリゴペプチドが挙げられる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が上記のような他のアミノ酸配列を含む場合、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、予め他のアミノ酸配列を含む形態で製造されてもよいし、別途製造された上記のような他のアミノ酸配列が付加されてもよい。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が上記のような他のアミノ酸配列を含む場合、典型的には、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、上記のような他のアミノ酸配列を含む本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の全長アミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドから発現させることにより、製造することができる。すなわち、例えば、他のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドと本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質(例えば他のアミノ酸配列を含まないもの)をコードするポリヌクレオチドとを、他のアミノ酸配列が本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質のN末端側またはC末端側に付加されるように連結し、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させてもよい。また、例えば、化学的に合成した他のアミノ酸配列を本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質(例えば他のアミノ酸配列を含まないもの)のN末端側またはC末端側に化学的に結合させてもよい。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドから発現することにより、製造することができる。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドを、「本発明のポリヌクレオチド」ともいう。本発明のポリヌクレオチドは、具体的には、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドであってよい。
本発明のポリヌクレオチドは、例えば、化学合成法により、または、PCR法等のDNA増幅法により、取得できる。DNA増幅法は、例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするヌクレオチド配列等の増幅すべきヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを鋳型として実施することができる。鋳型とするポリヌクレオチドとしては、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現する生物のゲノムDNA、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質のcDNA、本発明のポリヌクレオチドを含むベクターが挙げられる。本発明のポリヌクレオチドのヌクレオチド配列は、例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質のアミノ酸配列からの変換により設計することができる。アミノ酸配列からヌクレオチド配列に変換する際には、標準のコドンテーブルを使用することができるが、本発明のポリヌクレオチドで形質転換する宿主におけるコドンの使用頻度を考慮して変換するのが好ましい。一例として、宿主がエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)の場合は、アルギニン(Arg)ではAGA/AGG/CGG/CGAが、イソロイシン(Ile)ではATAが、ロイシン(Leu)ではCTAが、グリシン(Gly)ではGGAが、プロリン(Pro)ではCCCが、それぞれ使用頻度が少ないため(いわゆるレアコドンであるため)、それらのコドンを避けるように変換してよい。コドンの使用頻度の解析は公的データベース(例えば、かずさDNA研究所のウェブサイトにあるCodon Usage Databaseなど)を利用することによっても可能である。
また、本発明のポリヌクレオチドは、例えば、上記例示したアミノ酸置換(すなわち前記特定位置におけるアミノ酸置換および任意でGly29Ala等の他のアミノ酸置換)を有さない免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドに、コードされるタンパク質が上記例示したアミノ酸置換を有するように変異を導入することによっても、取得できる。上記例示したアミノ酸置換を有さない免疫グロブリン結合性タンパク質としては、上記例示した非改変型アミノ酸配列(例えば配列番号1に記載のアミノ酸配列またはそのバリアント配列)を含むタンパク質が挙げられる。上記例示したアミノ酸置換を有さない免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、例えば、化学合成法により、または、PCR法等のDNA増幅法により、取得できる。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が2つ以上のアミノ酸置換を有する場合、それらのアミノ酸置換は、例えば、同時に、あるいは順次、導入されてよい。例えば、上記例示したアミノ酸置換から選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドに、コードされるタンパク質が上記例示したアミノ酸置換から選択される別の少なくとも1つのアミノ酸置換を有するように変異を導入してもよい。また、或る位置のアミノ酸残基を2回以上改変してもよい。例えば、既にLys58Gluのアミノ酸置換を有する免疫グロブリン結合性タンパク質にさらにLys58Valのアミノ酸置換を導入してもよい。
また、ポリヌクレオチドは、上記例示したアミノ酸置換を生じる変異に限られず、バリアント配列の構築のための変異等の任意の変異を導入して、本発明のポリヌクレオチドまたはそれを取得するための材料として利用してよい。
ポリヌクレオチドへ変異を導入する方法としては、エラープローンPCR法が挙げられる。エラープローンPCR法における反応条件は、ポリヌクレオチドに所望の変異を導入できる条件であれば特に制限されない。例えば、基質である4種類のデオキシヌクレオチド(dATP/dTTP/dCTP/dGTP)の濃度を不均一にし、MnClを0.01から10mM(好ましくは0.1から1mM)の濃度でPCR反応液に添加してPCRを行なうことで、ポリヌクレオチドに変異を導入することができる。また、ポリヌクレオチドへ変異を導入する方法としては、エラープローンPCR法以外にも、ポリヌクレオチドに変異原となる薬剤を作用させることにより、またはポリヌクレオチドに紫外線を照射することにより、ポリヌクレオチドに変異を導入する方法が挙げられる。変異原となる薬剤としては、ヒドロキシルアミン、N-メチル-N’-ニトロ-N-ニトロソグアニジン、亜硝酸、亜硫酸、ヒドラジン等の、当業者が通常用いる変異原性薬剤が挙げられる。このようなポリヌクレオチドへ変異を導入する方法は、上記例示したアミノ酸置換の導入に限られず、バリアント配列の構築(例えば、アミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加の導入や、上記のような相同性の範囲でのアミノ酸配列の変化)にも利用できる。
本発明のポリヌクレオチドは、例えば、その全長配列を一括して取得してもよく、その部分配列をそれぞれ取得して連結することにより取得してもよい。上記のような本発明のポリヌクレオチドを取得する手法についての説明は、その全長配列を一括して取得する場合に限られず、その部分配列を取得する場合にも準用できる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、具体的には、例えば、本発明のポリヌクレオチドを有する形質転換体に本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させることにより製造できる。本発明のポリヌクレオチドを有する形質転換体を、「本発明の形質転換体」ともいう。本発明の形質転換体は、本発明のポリヌクレオチドを有することに依拠して、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現することができる。すなわち、本発明の形質転換体は、言い換えると、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現可能な形質転換体である。
本発明の形質転換体は、例えば、本発明のポリヌクレオチドを用いて宿主を形質転換することにより得られる。すなわち、本発明の形質転換体は、例えば、本発明のポリヌクレオチドで形質転換された宿主であってよく、本発明のポリヌクレオチドを有する宿主であってよく、また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現可能な宿主であってよい。宿主は、本発明のポリヌクレオチドで形質転換されることにより本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現可能となるものであれば特に制限されない。宿主としては、動物細胞、昆虫細胞、微生物が挙げられる。動物細胞としては、COS細胞、CHO細胞、Hela細胞、NIH3T3細胞、HEK293細胞が挙げられる。昆虫細胞としては、Sf9、BTI-TN-5B1-4が挙げられる。微生物としては、酵母や細菌が挙げられる。酵母としては、Saccharomyces cerevisiae等のSaccharomyces属酵母、Pichia Pastoris等のPichia属酵母、Schizosaccharomyces pombe等のSchizosaccharomyces属酵母が挙げられる。細菌としては、エシェリヒア・コリ等のエシェリヒア属細菌が挙げられる。エシェリヒア・コリとしては、JM109株、BL21(DE3)株が挙げられる。なお、酵母やエシェリヒア・コリを宿主として用いると生産性の面で好ましく、エシェリヒア・コリを宿主として用いるとさらに好ましい。
本発明のポリヌクレオチドは、発現可能に本発明の形質転換体に保持されていればよい。本発明のポリヌクレオチドは、具体的には、宿主で機能するプロモーターの制御下で発現するように保持されていればよい。宿主で機能するプロモーターとしては、例えば、エシェリヒア・コリを宿主とする場合は、trpプロモーター、tacプロモーター、trcプロモーター、lacプロモーター、T7プロモーター、recAプロモーター、lppプロモーターが挙げられる。
本発明の形質転換体において、本発明のポリヌクレオチドは、例えば、ゲノムDNA外で自律複製するベクター上に存在していてよい。すなわち、本発明のポリヌクレオチドは、例えば、本発明のポリヌクレオチドを含む発現ベクターとして宿主に導入することができる。すなわち、本発明の形質転換体は、一態様において、本発明のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを有する形質転換体であってよい。本発明のポリヌクレオチドを含む発現ベクターを、「本発明の発現ベクター」ともいう。本発明の発現ベクターは、例えば、発現ベクターの適切な位置に本発明のポリヌクレオチドを挿入することにより得られる。なお、発現ベクターは、形質転換する宿主内で安定に存在し複製できるものであれば特に制限されない。発現ベクターとしては、例えば、エシェリヒア・コリを宿主とする場合は、pETプラスミドベクター、pUCプラスミドベクター、pTrcプラスミドベクターを例示できる。発現ベクターは、抗生物質耐性遺伝子等の選択マーカーを備えていてよい。また、前記適切な位置とは、発現ベクターの複製機能、選択マーカー、伝達性に関わる領域を破壊しない位置を意味する。前記発現ベクターに本発明のポリヌクレオチドを挿入する際は、発現に必要なプロモーター等の機能性ポリヌクレオチドに連結された状態で挿入すると好ましい。
また、本発明の形質転換体において、本発明のポリヌクレオチドは、例えば、ゲノムDNA上に導入されていてもよい。ゲノムDNAへの本発明のポリヌクレオチドの導入は、例えば、相同組み換えによる遺伝子導入法を利用して実施することができる。相同組み換えによる遺伝子導入法としては、Red-driven integration法(Datsenko, K. A, and Wanner, B. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 97:6640-6645 (2000))等の直鎖状DNAを用いる方法、温度感受性複製起点を含むベクターを用いる方法、宿主内で機能する複製起点を持たないベクターを用いる方法、ファージを用いたtransduction法が挙げられる。
本発明の発現ベクター等のポリヌクレオチドを用いた宿主の形質転換は、例えば、当業者が通常用いる方法で行なうことができる。例えば、宿主としてエシェリヒア・コリを選択する場合には、コンピテントセル法、ヒートショック法、エレクトロポレーション法等により形質転換することができる。形質転換後に適切な方法でスクリーニングすることにより、本発明の形質転換体を取得することができる。
各種微生物において利用可能な発現ベクターやプロモーター等の遺伝子工学的手法に関する情報については、例えば、「微生物学基礎講座8 遺伝子工学、共立出版、1987年」に詳細に記載されており、それらを利用することが可能である。
本発明の形質転換体が本発明の発現ベクターを有する場合、本発明の形質転換体から本発明の発現ベクターを調製することができる。例えば、本発明の形質転換体を培養して得られる培養物からアルカリ抽出法またはQIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)等の市販の抽出キットを用いて本発明の発現ベクターを調製することができる。
本発明の形質転換体を培養することにより、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させることができる。また、本発明の形質転換体を培養することにより本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させ、発現した前記タンパク質を回収することで、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を製造できる。すなわち、本発明は、例えば、本発明の形質転換体を培養することにより本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させる工程と、発現された前記タンパク質を回収する工程とを含む、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の製造方法を提供する。培地組成や培養条件は、宿主の種類や本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の特性等の諸条件に応じて適宜設定することができる。培地組成や培養条件は、例えば、宿主が増殖でき、且つ、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現できるように設定することができる。培地としては、例えば、炭素源、窒素源、無機塩、その他の各種有機成分や無機成分を適宜含有する培地を用いることができる。例えば、宿主がエシェリヒア・コリの場合、必要な栄養源を補ったLB(Luria-Bertani)培地(トリプトン 1%(w/v)、酵母エキス 0.5%(w/v)、塩化ナトリウム 1%(w/v))が好ましい培地の一例として挙げられる。なお、本発明の発現ベクターの導入の有無により本発明の形質転換体を選択的に増殖させるために、培地に当該発現ベクターに含まれる抗生物質耐性遺伝子に対応した抗生物質を添加して培養すると好ましい。例えば、当該発現ベクターがカナマイシン耐性遺伝子を含んでいる場合は培地にカナマイシンを添加すればよい。本発明のポリヌクレオチドがゲノムDNA上に導入されている場合も同様である。また、培地は、グルタチオン、システイン、シスタチン、チオグリコレートおよびジチオスレイトールからなる群から選択される一種類以上の還元剤を含有していてもよい。また、培地は、グリシン等の前記形質転換体から培養液へのタンパク質分泌を促す試薬を含有していてもよい。例えば、宿主がエシェリヒア・コリの場合、培地に対してグリシンを2%(w/v)以下で添加すると好ましい。培養温度は、例えば、宿主がエシェリヒア・コリの場合、一般に10℃から40℃、好ましくは20℃から37℃、より好ましくは25℃前後であってよい。培地のpHは、例えば、宿主がエシェリヒア・コリの場合、pH6.8からpH7.4、好ましくはpH7.0前後であってよい。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を誘導性のプロモーターの制御下で発現する場合は、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が良好に発現できるように誘導をかけると好ましい。発現誘導には、例えば、プロモーターの種類に応じた誘導剤を用いることができる。誘導剤としては、IPTG(Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside)を例示することができる。例えば、宿主がエシェリヒア・コリの場合、培養液の濁度(600nmにおける吸光度)が約0.5から1.0となったときに適当量のIPTGを添加し、引き続き培養することで、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の発現を誘導することができる。IPTGの添加濃度は、例えば、0.005から1.0mM、好ましくは0.01から0.5mMであってよい。IPTG誘導等の発現誘導は、例えば、当該技術分野において周知の条件で行なうことができる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、その発現形態に適した方法で培養物から分離して回収することができる。なお、「培養物」とは、培養により得られた培養液の全体またはその一部を意味する。当該一部は、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を含有する部分であれば特に制限されない。当該一部としては、培養された本発明の形質転換体の細胞や培養後の培地(すなわち培養上清)が挙げられる。例えば、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が培養上清に蓄積する場合、細胞を遠心分離操作によって分離し、得られる培養上清から本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を回収することができる。また、本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質が細胞内(ペリプラズムを含む)に蓄積する場合、細胞を遠心分離操作により回収した後、酵素処理剤や界面活性剤等を添加することにより細胞を破砕して、破砕物から本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質を回収することができる。培養上清や細胞破砕物からの本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の回収は、例えば、タンパク質の分離精製に用いられる公知の方法により行うことができる。そのような方法としては、硫安分画、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、等電点沈殿が挙げられる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、免疫グロブリン(抗体)の分離または分析に使用することができる。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、不溶性担体に固定化して使用することができる。すなわち、免疫グロブリン(抗体)の分離または分析は、具体的には、例えば、不溶性担体と、該不溶性担体に固定化された本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質とを備える、免疫グロブリン吸着剤を用いて実施することができる。不溶性担体と、該不溶性担体に固定化された本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質とを備える、免疫グロブリン吸着剤を、「本発明の免疫グロブリン吸着剤」ともいう。なお、「免疫グロブリンの分離」とは、夾雑物質共存下の溶液からの免疫グロブリンの分離に限らず、構造、性質、または活性等に基づく免疫グロブリン間の分離も包含される。不溶性担体は特に制限されない。不溶性担体としては、アガロース、アルギネート(アルギン酸塩)、カラゲナン、キチン、セルロース、デキストリン、デキストラン、デンプン等の多糖質を原料とした担体や、ポリビニルアルコール、ポリメタクレート、ポリ(2-ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリウレタン等の合成高分子を原料とした担体や、シリカ等のセラミックスを原料とした担体が例示できる。中でも、多糖質を原料とした担体や合成高分子を原料とした担体が不溶性担体として好ましい。前記好ましい担体の一例として、トヨパール(東ソー社製)等の水酸基を導入したポリメタクリレートゲル、Sepharose(GEヘルスケア社製)等のアガロースゲル、セルファイン(JNC社製)等のセルロースゲルが挙げられる。不溶性担体の形状は特に制限されない。不溶性担体は、例えば、カラムに充填できる形状であってよい。不溶性担体は、例えば、粒状物または非粒状物であってよい。また、不溶性担体は、例えば、多孔性または非多孔性であってもよい。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、例えば、共有結合により不溶性担体に固定化することができる。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、具体的には、例えば、不溶性担体が有する活性基を介して本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質と不溶性担体とを共有結合させることにより、不溶性担体に固定化することができる。すなわち、不溶性担体は、活性基を有していてよい。不溶性担体は、例えば、その表面に活性基を有していてよい。活性基としては、N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)活性化エステル基、エポキシ基、カルボキシル基、マレイミド基、ハロアセチル基、トレシル基、ホルミル基、ハロアセトアミドが挙げられる。活性基を有する不溶性担体としては、例えば、活性基を有する市販の不溶性担体をそのまま用いてもよいし、不溶性担体に活性基を導入して用いてもよい。活性基を有する市販の担体としては、TOYOPEARL AF-Epoxy-650M、TOYOPEARL AF-Tresyl-650M(いずれも東ソー社製)、HiTrap NHS-activated HP Columns、NHS-activated Sepharose 4 Fast Flow、Epoxy-activated Sepharose 6B(いずれもGEヘルスケア社製)、SulfoLink Coupling Resin(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)が例示できる。
担体表面に活性基を導入する方法としては、担体表面に存在する水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基等に対して2個以上の活性部位を有する化合物の一方を反応させる方法が例示できる。
例えば、担体表面に存在する水酸基やアミノ基にエポキシ基を導入する化合物としては、エピクロロヒドリン、エタンジオールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルが例示できる。
また、例えば、担体表面に存在するエポキシ基にカルボキシル基を導入する化合物としては、2-メルカプト酢酸、3-メルカプトプロピオン酸、4-メルカプト酪酸、6-メルカプト酪酸、グリシン、3-アミノプロピオン酸、4-アミノ酪酸、6-アミノヘキサン酸を例示できる。
また、例えば、担体表面に存在する水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基にマレイミド基を導入する化合物としては、N-(ε-マレイミドカプロン酸)ヒドラジド、N-(ε-マレイミドプロピオン酸)ヒドラジド、4-(4-N-マレイミドフェニル)酢酸ヒドラジド、2-アミノマレイミド、3-アミノマレイミド、4-アミノマレイミド、6-アミノマレイミド、1-(4-アミノフェニル)マレイミド、1-(3-アミノフェニル)マレイミド、4-(マレイミド)フェニルイソシアナート、2-マレイミド酢酸、3-マレイミドプロピオン酸、4-マレイミド酪酸、6-マレイミドヘキサン酸、N-(α-マレイミドアセトキシ)スクシンイミドエステル、(m-マレイミドベンゾイル)N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、スクシンイミジル-4-(マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボニル-(6-アミノヘキサン酸)、スクシンイミジル-4-(マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボン酸、(p-マレイミドベンゾイル)N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、(m-マレイミドベンゾイル)N-ヒドロキシスクシンイミドエステルを例示できる。
また、例えば、担体表面に存在する水酸基やアミノ基にハロアセチル基を導入する化合物としては、クロロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸、クロロ酢酸クロリド、ブロモ酢酸クロリド、ブロモ酢酸ブロミド、クロロ酢酸無水物、ブロモ酢酸無水物、ヨード酢酸無水物、2-(ヨードアセトアミド)酢酸-N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、3-(ブロモアセトアミド)プロピオン酸-N-ヒドロキシスクシンイミドエステル、4-(ヨードアセチル)アミノ安息香酸-N-ヒドロキシスクシンイミドエステルを例示できる。
また、担体表面に活性基を導入する方法としては、担体表面に存在する水酸基やアミノ基にω-アルケニルアルカングリシジルエーテルを反応させた後、ハロゲン化剤でω-アルケニル部位をハロゲン化することにより活性化する方法も例示できる。ω-アルケニルアルカングリシジルエーテルとしては、アリルグリシジルエーテル、3-ブテニルグリシジルエーテル、4-ペンテニルグリシジルエーテルを例示できる。ハロゲン化剤としては、N-クロロスクシンイミド、N-ブロモスクシンイミド、N-ヨードスクシンイミドを例示できる。
また、担体表面に活性基を導入する方法としては、担体表面に存在するカルボキシル基に対して縮合剤と添加剤を用いて活性基を導入する方法も例示できる。縮合剤としては、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)、ジシクロヘキシルカルボジアミド、カルボニルジイミダゾールを例示できる。添加剤としては、N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)、4-ニトロフェノール、1-ヒドロキシベンズトリアゾールを例示できる。
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質の不溶性担体への固定化は、例えば、緩衝液中で実施することができる。緩衝液としては、酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、MES(2-Morpholinoethanesulfonic acid)緩衝液、HEPES(4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)緩衝液、トリス緩衝液、ホウ酸緩衝液を例示できる。固定化させるときの反応温度は、例えば、活性基の反応性や免疫グロブリン結合性タンパク質の安定性等の諸条件に応じて適宜設定することができる。固定化させるときの反応温度は、例えば、5℃から50℃であってよく、好ましくは10℃から35℃であってよい。
本発明の免疫グロブリン吸着剤は、例えば、カラムに充填して免疫グロブリン(抗体)の分離に使用することができる。具体的には、例えば、本発明の免疫グロブリン吸着剤を充填したカラムに免疫グロブリンを含む溶液を添加して当該免疫グロブリンを前記吸着剤に吸着させ、前記吸着剤に吸着した免疫グロブリンを溶出させることで、免疫グロブリンを分離することができる。すなわち、本発明は、例えば、本発明の免疫グロブリン吸着剤を充填したカラムに免疫グロブリンを含む溶液を添加して当該免疫グロブリンを前記吸着剤に吸着させる工程と、前記吸着剤に吸着した免疫グロブリンを溶出させる工程とを含む、免疫グロブリンの分離方法を提供する。免疫グロブリンを含む溶液は、例えば、ポンプ等の送液手段を用いてカラムに添加することができる。液体をカラムに添加することを、「液体をカラムに送液する」ともいう。なお、免疫グロブリンを含む溶液は、カラムに添加する前に予め適切な緩衝液を用いて溶媒置換してよい。また、免疫グロブリンを含む溶液をカラムに添加する前に、適切な緩衝液を用いてカラムを平衡化してよい。カラムの平衡化により、例えば、免疫グロブリンをより高純度に分離できると期待される。溶媒置換や平衡化に用いる緩衝液としては、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、MES緩衝液が例示できる。そのような緩衝液には、例えば、さらに、10mMから100mMの塩化ナトリウム等の無機塩を添加してもよい。溶媒置換に用いる緩衝液と平衡化に用いる緩衝液は、同一であってもよく、なくてもよい。また、免疫グロブリンを含む溶液のカラムへの通液後に夾雑物質等の免疫グロブリン以外の成分がカラムに残存している場合、免疫グロブリン吸着剤に吸着した免疫グロブリンを溶出する前に、そのような成分をカラムから除去してよい。免疫グロブリン以外の成分は、例えば、適切な緩衝液を用いてカラムから除去することができる。免疫グロブリン以外の成分の除去に用いる緩衝液については、例えば、溶媒置換や平衡化に用いる緩衝液についての記載を準用できる。免疫グロブリン吸着剤に吸着した免疫グロブリンは、例えば、免疫グロブリンとリガンド(本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質)との相互作用を弱めることにより、溶出することができる。免疫グロブリンとリガンド(本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質)との相互作用を弱める手段としては、緩衝液によるpHの低下、カウンターペプチドの添加、温度上昇、塩濃度変化が例示できる。免疫グロブリン吸着剤に吸着した免疫グロブリンは、具体的には、例えば、適切な溶出液を用いて溶出することができる。溶出液としては、溶媒置換や平衡化に用いる緩衝液よりも酸性側の緩衝液が挙げられる。そのような緩衝液としては、クエン酸緩衝液、グリシン塩酸緩衝液、酢酸緩衝液を例示できる。溶出液のpHは、例えば、免疫グロブリンの機能(抗原への結合性等)を損なわない範囲で設定することができる。
このようにして免疫グロブリン(抗体)の分離を実施することにより、例えば、分離された免疫グロブリンが得られる。すなわち、免疫グロブリンの分離方法は、一態様において、免疫グロブリンの製造方法であってよく、具体的には、分離された免疫グロブリンの製造方法であってよい。免疫グロブリンは、例えば、免疫グロブリンを含有する溶出画分として得られる。すなわち、溶出された免疫グロブリンを含有する画分を分取することができる。画分の分取は、例えば、常法により行なうことができる。画分を分取する方法としては、一定の時間ごとや、一定の容量ごとに回収容器を交換する方法や、溶出液のクロマトグラムの形状に合わせて回収容器を換える方法や、オートサンプラー等の自動フラクションコレクター等により画分の分取をする方法が挙げられる。さらに、免疫グロブリンを含有する画分から免疫グロブリンを回収することもできる。免疫グロブリンを含有する画分からの免疫グロブリンの回収は、例えば、タンパク質の分離精製に用いられる公知の方法により行うことができる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。
実施例1 免疫グロブリン結合性タンパク質発現ベクターの作製
(1)
配列番号1に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質のアミノ酸配列から、エシェリヒア・コリ型コドンを用いて変換することで、配列番号3に記載のヌクレオチド配列を設計した。
(2)
(1)で設計したヌクレオチド配列を合成した後、PCRを用いて配列番号3に記載のヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号4(5’-TAGCCATGGGCGCGGATAACAAGTTC-3’)および配列番号5(5’-CTACTCGAGTTTCGGAGCTTGCGCATC-3’)に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、表1に示す組成からなる反応液を調製後、当該反応液を98℃で10秒間の第1ステップ、55℃で5秒間の第2ステップ、72℃で60秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル繰り返すことで実施した。
Figure 0007306270000001
(3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクターpET-SpAを抽出した。
(5)
得られた抽出物のうち、免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチドおよびその周辺領域について、チェーンターミネータ法に基づくBig Dye Terminator Cycle Sequencing ready Reaction kit(ライフサイエンス社製)を用いてサイクルシークエンス反応に供し、全自動DNAシークエンサーABI Prism 3700 DNA analyzer(ライフサイエンス社製)にてヌクレオチド配列を解析した。なお当該解析の際、配列番号6(5’-TAATACGACTCACTATAGGG-3’)または配列番号7(5’-TATGCTAGTTATTGCTCAG-3’)に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをシークエンス用プライマーとして使用した。
配列解析の結果、発現ベクターpET-SpAに配列番号3に記載のヌクレオチド配列からなるポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。
実施例2 免疫グロブリン結合性タンパク質への変異導入およびライブラリーの作製
実施例1で作製した発現ベクターpET-SpAに挿入されている免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド部分(配列番号3)にエラープローンPCRによりランダムに変異を導入した。
(1)
実施例1で作製したpET-SpAを鋳型DNAとして用い、エラープローンPCRを行なった。エラープローンPCRは、表2に示す組成の反応液を調製後、当該反応液を95℃で2分間熱処理し、95℃で30秒間の第1ステップ、50℃で30秒間の第2ステップ、72℃で90秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で7分間熱処理することで行なった。前記エラープローンPCRにより免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド(配列番号3)に良好に変異が導入され、その平均変異導入率は1.15%から1.26%であった。
Figure 0007306270000002
(2)
得られたPCR産物を精製後、制限酵素NcoIとXhoIで消化し、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションした。
(3)
ライゲーション反応終了後、反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換し、50μg/mLのカナマイシンを含むLBプレート培地で培養(37℃、16時間)した後、プレート上に形成したコロニーをランダム変異体ライブラリーとした。
実施例3 アルカリ安定化免疫グロブリン結合性タンパク質のスクリーニング(その1)
(1)
実施例2で作製したランダム変異体ライブラリー(形質転換体)約1900株を50μg/mLのカナマイシンを含む2×YT液体培地(トリプトン 1.6%(w/v)、酵母エキス 1%(w/v)、塩化ナトリウム 0.5%(w/v))250μLに接種し、96ウェルディープウェルプレートを用いて37℃で終夜振とう培養した。
(2)
培養後、50μg/mLのカナマイシン、0.3%のグリシン、0.05mMのIPTG(Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside)を含む2×YT液体培地500μLに5μLの培養液を植え継ぎ、96ウェルディープウェルプレートを用いてさらに20℃で終夜振とう培養した。
(3)
培養後、遠心操作によって得られた培養上清を純水で40倍に希釈した。希釈した溶液を2M NaOHと等量混合し25℃で16時間アルカリ処理を行なった。その後、4倍量の1Mトリス緩衝液(pH7.0)で中和した。
(4)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を下記に示すELISA法にて測定し、アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、アルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性で除することで残存活性を算出した。
(4-1)Tris-Buffered Saline(TBS)を用いて10μg/mLに調製したヒト抗体であるガンマグロブリン製剤(化学及血清療法研究所製)を96ウェルマイクロプレートのウェルに分注し固定化した(4℃、16時間)。固定化後、TBSを用いて1%(w/v)に調製したBovine Serum Albumin(Sigma-Aldrich社製)を用いてブロッキングした。
(4-2)洗浄緩衝液(0.05M Tris、0.15M NaCl、0.05%(w/v) Tween 20(商品名))で96ウェルマイクロプレートのウェルを洗浄後、抗体結合活性を評価する免疫グロブリン結合性タンパク質を含む溶液を添加し、免疫グロブリン結合性タンパク質と固定化ガンマグロブリンとを反応させた(30℃、1時間)。
(4-3)反応終了後、前記洗浄緩衝液で洗浄し、100ng/mLに希釈したAnti-6-His Antibody(BETHYL LABORATORIES社製)を100μL/well添加し反応させた(30℃、1時間)。
(4-4)反応終了後、前記洗浄緩衝液で洗浄し、TMB Peroxidase Substrate(KPL社製)を50μL/wellで添加した。次に1M リン酸を50μL/well添加することで反応を停止し、マイクロプレートリーダー(テカン社製)にて450nmの吸光度を測定した。
(5)
(4)で算出した残存活性より、天然型(アミノ酸置換がない)免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)と比較してアルカリ安定性が向上した(残存活性が向上した)免疫グロブリン結合性タンパク質を発現する形質転換体を選択した。
(6)
選択した形質転換体を培養し、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクターを調製した。
(7)
得られた発現ベクターに挿入された免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド領域のヌクレオチド配列を実施例1(5)に記載の方法により解析し、アミノ酸置換箇所を特定した。
選択した形質転換体が発現する免疫グロブリン結合性タンパク質の、天然型(アミノ酸置換がない)免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)に対するアミノ酸置換位置および0.5M NaOHを用いて25℃で15時間アルカリ処理したときの残存活性[%]をまとめた結果を表3および表4に示す。配列番号1に記載のアミノ酸配列において、Asp2Glu(この表記は配列番号1の2番目のアスパラギン酸がグルタミン酸に置換されていることを表す、以下同様)、Lys4Arg、Lys49Met、Asn6Asp、Lys7Glu、Asn21Tyr、Lys42Arg、Lys58Gluのいずれかのアミノ酸置換が少なくとも1つ生じた免疫グロブリン結合性タンパク質は、天然型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)と比較しアルカリ安定性が向上しているといえる。
Figure 0007306270000003
Figure 0007306270000004
表3および表4に示すアミノ酸置換された免疫グロブリン結合性タンパク質のうち、最も残存活性の高い、Asn21Tyrのアミノ酸置換が生じた免疫グロブリン結合性タンパク質をSpA1と命名し、SpA1をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターをpET-SpA1と命名した。SpA1のアミノ酸配列を配列番号8に、SpA1をコードするヌクレオチド配列を配列番号10に、それぞれ示す。
実施例4 アミノ酸置換免疫グロブリン結合性タンパク質の作製
(1)
天然型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)に対し、構造安定化に寄与するGly29Alaのアミノ酸置換(Protein Engineering,1,107-113;非特許文献1)を導入したタンパク質(SpA’と命名)をコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクター(pET-SpA’と命名)を作製した。SpA’のアミノ酸配列を配列番号11に、SpA’をコードするヌクレオチド配列を配列番号12に、それぞれ示す。
(2)
実施例3で明らかになった、免疫グロブリン結合性タンパク質のアルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積することで、更なる安定性の向上を図った。具体的には、以下の(a)から(e)に示す5種類の免疫グロブリン結合性タンパク質を設計し、作製した。
(a)SpA’に対し、さらにLys7GluおよびAsn21Tyrのアミノ酸置換を導入したタンパク質(SpA2と命名)
(b)SpA2に対し、さらにLys58Gluのアミノ酸置換を導入したタンパク質(SpA3aと命名)
(c)SpA3aに対し、さらにLys4Argのアミノ酸置換を導入したタンパク質(SpA4aと命名)
(d)SpA4aに対し、さらにLys49Metのアミノ酸置換を導入したタンパク質(SpA5aと命名)
(e)SpA’に対し、Lys4Arg、Lys7GluおよびLys58Gluのアミノ酸置換を導入したタンパク質(SpA3bと命名)
以下、(a)から(e)に示す5種類の免疫グロブリン結合性タンパク質の作製方法について説明する。
(a)SpA2
(a-1)
実施例3で明らかになった、アルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換の中から、Lys7GluおよびAsn21Tyrを選択し、それらのアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積したタンパク質SpA2を設計した。
(a-2)
(a-1)で設計したSpA2をコードするヌクレオチド配列を合成した後、PCRを用いて前記ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号23(5’-TAGCCATGGGCGCGGACAACAAA-3’)および配列番号26(5’-CTACTCGAGTTTTGGCGCTTGTGCATC-3’)に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、表1に示す組成からなる反応液を調製後、当該反応液を98℃で30秒間熱処理し、98℃で10秒間の第1ステップ、55℃で5秒間の第2ステップ、72℃で60秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で2分間熱処理することで行なった。
(a-3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化した後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(a-4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクター(pET-SpA2と命名)を抽出した。
(a-5)
pET-SpA2のヌクレオチド配列の解析を、実施例1(5)と同様の方法で行なった。配列解析の結果、発現ベクターpET-SpA2にSpA2をコードするポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。SpA2のアミノ酸配列を配列番号13に、SpA2をコードするヌクレオチド配列を配列番号14に、それぞれ示す。
(b)SpA3a
(b-1)
実施例3で明らかになった、アルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換の中から、Lys7Glu、Asn21TyrおよびLys58Gluを選択し、それらのアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積したタンパク質SpA3aを設計した。
(b-2)
(b-1)で設計したSpA3aをコードするポリヌクレオチドを合成した後、PCRを用いて前記ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号23および配列番号27(5’-CTACTCGAGTTCTGGCGCTTGTGCATCGTTCAG-3’)に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、(a-2)と同様の方法でPCRを行なった。
(b-3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化した後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(b-4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kitを用いて発現ベクター(pET-SpA3aと命名)を抽出した。
(b-5)
pET-SpA3aのヌクレオチド配列の解析を、実施例1(5)と同様の方法で行なった。配列解析の結果、発現ベクターpET-SpA3aにSpA3aをコードするポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。SpA3aのアミノ酸配列を配列番号15に、SpA3aをコードするヌクレオチド配列を配列番号16に、それぞれ示す。
(c)SpA4a
(c-1)
実施例3で明らかになった、アルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換の中から、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21TyrおよびLys58Gluを選択し、それらのアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積したタンパク質SpA4aを設計した。
(c-2)
(c-1)で設計したSpA4aをコードするポリヌクレオチドを合成した後、PCRを用いて前記ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号24(5’-TAGCCATGGGCGCGGACAATCGATTC-3’)および配列番号27に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、(a-2)と同様の方法でPCRを行なった。
(c-3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化した後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(c-4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kitを用いて発現ベクター(pET-SpA4aと命名)を抽出した。
(c-5)
pET-SpA4aのヌクレオチド配列の解析を、実施例1(5)と同様の方法で行なった。配列解析の結果、発現ベクターpET-SpA4aにSpA4aをコードするポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。SpA4aのアミノ酸配列を配列番号17に、SpA4aをコードするヌクレオチド配列を配列番号18に、それぞれ示す。
(d)SpA5a
(d-1)
実施例3で明らかになった、アルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換の中から、Lys4Arg、Lys7Glu、Asn21Tyr、Lys49MetおよびLys58Gluを選択し、それらのアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積したタンパク質SpA5aを設計した。
(d-2)
(d-1)で設計したSpA5aをコードするポリヌクレオチドを合成した後、PCRを用いて前記ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号25(5’-TAGCCATGGGCGCGGACAACCGCTTCAACGAA-3’)および配列番号27に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、(a-2)と同様の方法でPCRを行なった。
(d-3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化した後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(d-4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kitを用いて発現ベクター(pET-SpA5aと命名)を抽出した。
(d-5)
pET-SpA5aのヌクレオチド配列の解析を、実施例1(5)と同様の方法で行なった。配列解析の結果、発現ベクターpET-SpA5aにSpA5aをコードするポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。SpA5aのアミノ酸配列を配列番号19に、SpA5aをコードするヌクレオチド配列を配列番号20に、それぞれ示す。
(e)SpA3b
(e-1)
実施例3で明らかになった、アルカリ安定性向上に関与するアミノ酸置換の中から、Lys4Arg、Lys7GluおよびLys58Gluを選択し、それらのアミノ酸置換をSpA’(配列番号11)に対し集積したタンパク質SpA3bを設計した。
(e-2)
(e-1)で設計したSpA3bをコードするポリヌクレオチドを合成した後、PCRを用いて前記ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを作製した。PCRは、前記合成したポリヌクレオチドを鋳型DNAとし、配列番号25および配列番号27に記載のヌクレオチド配列からなるオリゴヌクレオチドをPCRプライマーとして、(a-2)と同様の方法でPCRを行なった。
(e-3)
得られたポリヌクレオチドを精製し、制限酵素NcoIとXhoIで消化した後、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションし、当該ライゲーション産物を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換した。
(e-4)
得られた形質転換体を50μg/mLのカナマイシンを含むLB培地にて培養後、QIAprep Spin Miniprep kitを用いて発現ベクター(pET-SpA3bと命名)を抽出した。
(e-5)
pET-SpA3bのヌクレオチド配列の解析を、実施例1(5)と同様の方法で行なった。配列解析の結果、発現ベクターpET-SpA3bにSpA3bをコードするポリヌクレオチドが挿入されていることを確認した。SpA3bのアミノ酸配列を配列番号21に、前記SpA3bをコードするヌクレオチド配列を配列番号22に、それぞれ示す。
実施例5 アミノ酸置換免疫グロブリン結合性タンパク質のアルカリ安定性評価
(1)
実施例1で作製した天然型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)、および実施例4で作製した変異型(アミノ酸置換した)免疫グロブリン結合性タンパク質(SpA2(配列番号13)、SpA3a(配列番号15)、SpA4a(配列番号17)、SpA5a(配列番号19)、SpA3b(配列番号21))を発現する形質転換体を、それぞれ50μg/mLのカナマイシンを含む2mLの2×YT液体培地に接種し、37℃で終夜、好気的に振とう培養することで前培養を行なった。
(2)
50μg/mLのカナマイシンを添加した20mLの2×YT液体培地に前培養液を200μL接種し、37℃で好気的に振とう培養を行なった。
(3)
培養開始から3時間後、培養温度を20℃に変更し、終濃度0.1mMとなるようIPTGを添加し、20℃で終夜、好気的に振とう培養した。
(4)
培養終了後、遠心分離により集菌し、BugBuster Protein Extraction Reagent(メルク社製)を用いてタンパク質抽出液を調製した。
(5)
(4)で調製したタンパク質抽出液中の天然型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)、および変異型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号13、15、17、19および21)の抗体結合活性を、実施例3(4)に記載のELISA法を用いて測定した。
(6)
各タンパク質の濃度が等しくなるようTris-Buffered Saline(TBS)を用いて希釈し、得られたタンパク質溶液のうち、一方は1M NaOHと、もう一方はTBSと、それぞれ等量混合後、25℃で15時間静置した。
(7)
1Mトリス緩衝液(pH7.0)を4倍量加えた後、アルカリ処理(1M NaOHを混合)およびアルカリ未処理(TBSを混合)のタンパク質溶液の抗体結合活性を実施例3(4)に記載のELISA法によって測定した。アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、アルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性で除することで残存活性を算出し、アルカリ安定性を評価した。
結果を表5に示す。ここで評価した変異型免疫グロブリン結合性タンパク質(SpA2(配列番号13)、SpA3a(配列番号15)、SpA4a(配列番号17)、SpA5a(配列番号19)およびSpA3b(配列番号21))はいずれも、天然型免疫グロブリン結合性タンパク質(配列番号1)と比較し、残存活性が高くなっており、これら変異型免疫グロブリン結合性タンパク質のアルカリ安定性が向上していることが確認された。
Figure 0007306270000005
実施例6 アルカリ安定性向上免疫グロブリン結合性タンパク質への変異導入およびライブラリーの作製
実施例5で評価した変異型免疫グロブリン結合性タンパク質のうち、SpA4a(実施例4(c))を選択し、SpA4aをコードするポリヌクレオチド部分(配列番号18)にエラープローンPCRによりランダムに変異を導入した。
(1)
実施例4(c)で作製した発現ベクターpET-SpA4aを鋳型DNAとして用い、エラープローンPCRを行なった。エラープローンPCRは、表2に示す組成の反応液を調製後、当該反応液を95℃で2分間熱処理し、95℃で30秒間の第1ステップ、50℃で30秒間の第2ステップ、72℃で90秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で7分間熱処理することで行なった。前記エラープローンPCRにより変異型の免疫グロブリン結合性タンパク質(SpA4a)をコードするポリヌクレオチド(配列番号18)に良好に変異が導入され、その平均変異導入率は1.09%であった。
(2)
得られたPCR産物を精製後、制限酵素NcoIとXhoIで消化し、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションした。
(3)
ライゲーション反応終了後、反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換し、50μg/mLのカナマイシンを含むLBプレート培地で培養(37℃、16時間)した後、プレート上に形成したコロニーをランダム変異体ライブラリーとした。
実施例7 アルカリ安定化免疫グロブリン結合性タンパク質のスクリーニング(その2)
(1)
実施例6で作製したランダム変異体ライブラリー(形質転換体)約1000株を実施例3(1)から(2)に記載の方法で培養することで免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させた。
(2)
培養後、遠心操作によって得られた免疫グロブリン結合性タンパク質を含む培養上清を純水で40倍に希釈した。希釈した溶液を2M NaOHと等量混合し、60℃で30分間アルカリ処理を行なった。アルカリ処理後は4倍量の1Mトリス緩衝液(pH7.0)で中和した。
(3)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性とアルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、実施例3(4)に記載のELISA法にてそれぞれ測定した。
(4)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、アルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性で除することで残存活性を算出し、SpA4aと比較してアルカリ安定性が向上した(残存活性が向上した)免疫グロブリン結合性タンパク質を発現する形質転換体を選択した。
(5)
選択した形質転換体を培養し、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクターを調製した。
(6)
得られた発現ベクターに挿入された免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド領域のヌクレオチド配列を実施例1(5)に記載の方法により解析し、アミノ酸置換箇所を特定した。
(4)で選択した形質転換体が発現する免疫グロブリン結合性タンパク質のSpA4a(配列番号17)に対するアミノ酸置換位置および0.5M NaOHを用いて25℃、15時間アルカリ処理したときの残存活性[%]をまとめた結果を表6および表7に示す。配列番号17に記載のアミノ酸配列において、Asn3Ile、Asn3Thr、Asn11Lys、Asn11TyrおよびLys(Glu)58Val(この表記はSpA4a作製時に配列番号1の58番目のリジンが一度グルタミン酸に置換されたが、さらにバリンに置換されたことを表す)のいずれかのアミノ酸置換が少なくとも1つ生じた免疫グロブリン結合性タンパク質は、SpA4a(配列番号17)と比較しアルカリ安定性が向上しているといえる。
配列番号17に記載のアミノ酸配列において、Asn317Ile(この表記は配列番号17の3番目のアスパラギン酸がイソロイシンに置換されていることを表す、以下同じ)のアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA5bと命名)のアミノ酸配列を配列番号28に、Asn317Thrのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA5cと命名)のアミノ酸配列を配列番号29に、Asn1117Lysのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA5dと命名)のアミノ酸配列を配列番号30に、Asn1117Tyrのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA5eと命名)のアミノ酸配列を配列番号31に、Lys(Glu)5817Valのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA4bと命名)のアミノ酸配列を配列番号32に、それぞれ示す。
Figure 0007306270000006
Figure 0007306270000007
実施例8 アルカリ安定性向上免疫グロブリン結合性タンパク質への変異導入およびライブラリーの作製
実施例7で評価した変異型免疫グロブリン結合性タンパク質のうち、SpA5d(実施例6)を選択し、SpA5dをコードするポリヌクレオチド部分(配列番号33)にエラープローンPCRによりランダムに変異を導入した。
(1)
実施例6で作製したランダム変異体ライブラリーから得たSpA5dの発現ベクターを鋳型DNAとして用い、エラープローンPCRを行なった。エラープローンPCRは、表2に示す組成の反応液を調製後、当該反応液を95℃で2分間熱処理し、95℃で30秒間の第1ステップ、50℃で30秒間の第2ステップ、72℃で90秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で7分間熱処理することで行なった。前記エラープローンPCRにより変異型の免疫グロブリン結合性タンパク質(SpA5d)をコードするポリヌクレオチド(配列番号33)に良好に変異が導入され、その平均変異導入率は0.92%であった。
(2)
得られたPCR産物を精製後、制限酵素NcoIとXhoIで消化し、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションした。
(3)
ライゲーション反応終了後、反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換し、50μg/mLのカナマイシンを含むLBプレート培地で培養(37℃、16時間)した後、プレート上に形成したコロニーをランダム変異体ライブラリーとした。
実施例9 アルカリ安定化免疫グロブリン結合性タンパク質のスクリーニング(その3)
(1)
実施例8で作製したランダム変異体ライブラリー(形質転換体)約1000株を実施例3(1)から(2)に記載の方法で培養することで免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させた。
(2)
培養後、遠心操作によって得られた免疫グロブリン結合性タンパク質を含む培養上清を純水で40倍に希釈した。希釈した溶液を2M NaOHと等量混合し、62℃で30分間アルカリ処理を行なった。アルカリ処理後は4倍量の1Mトリス緩衝液(pH7.0)で中和した。
(3)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性とアルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、実施例3(4)に記載のELISA法にてそれぞれ測定した。
(4)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、アルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性で除することで残存活性を算出し、SpA5dと比較してアルカリ安定性が向上した(残存活性が向上した)免疫グロブリン結合性タンパク質を発現する形質転換体を選択した。
(5)
選択した形質転換体を培養し、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクターを調製した。
(6)
得られた発現ベクターに挿入された免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド領域のヌクレオチド配列を実施例1(5)に記載の方法により解析し、アミノ酸置換箇所を特定した。
(4)で選択した形質転換体が発現する免疫グロブリン結合性タンパク質のSpA5d(配列番号30)に対するアミノ酸置換位置および0.5M NaOHを用いて25℃、15時間アルカリ処理したときの残存活性[%]をまとめた結果を表8に示す。配列番号30に記載のアミノ酸配列において、Glu15AlaおよびLys(Glu)58Glyのいずれかのアミノ酸置換が少なくとも1つ生じた免疫グロブリン結合性タンパク質は、SpA5d(配列番号30)と比較しアルカリ安定性が向上しているといえる。
配列番号30に記載のアミノ酸配列において、Glu1530Ala(この表記は配列番号30の15番目のグルタミン酸がアラニンに置換されていることを表す、以下同じ)のアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA6aと命名)のアミノ酸配列を配列番号34に、Lys(Glu)5830Glyのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA5fと命名)のアミノ酸配列を配列番号35に、それぞれ示す。
Figure 0007306270000008
実施例10 アルカリ安定性向上免疫グロブリン結合性タンパク質への変異導入およびライブラリーの作製
実施例9で評価した変異型免疫グロブリン結合性タンパク質のうち、SpA6a(実施例8)を選択し、SpA6aをコードするポリヌクレオチド部分(配列番号36)にエラープローンPCRによりランダムに変異を導入した。
(1)
実施例8で作製したランダム変異体ライブラリーから得たSpA6aの発現ベクターを鋳型DNAとして用い、エラープローンPCRを行なった。エラープローンPCRは、表2、9、または10に示す組成の反応液を調製後、当該反応液を95℃で2分間熱処理し、95℃で30秒間の第1ステップ、50℃で30秒間の第2ステップ、72℃で90秒間の第3ステップを1サイクルとする反応を30サイクル行ない、最後に72℃で7分間熱処理することで行なった。前記エラープローンPCRにより変異型の免疫グロブリン結合性タンパク質(SpA6a)をコードするポリヌクレオチド(配列番号36)に良好に変異が導入され、その平均変異導入率は、表2の条件(組成)でPCRした場合が1.03%、表9の条件(組成)でPCRした場合が1.44%、表10の条件(組成)でPCRした場合が2.87%であった。
Figure 0007306270000009
Figure 0007306270000010
(2)
得られたPCR産物を精製後、制限酵素NcoIとXhoIで消化し、予め制限酵素NcoIとXhoIで消化した発現ベクターpET-28aにライゲーションした。
(3)
ライゲーション反応終了後、反応液を用いてエシェリヒア・コリBL21(DE3)株を形質転換し、50μg/mLのカナマイシンを含むLBプレート培地で培養(37℃、16時間)した後、プレート上に形成したコロニーをランダム変異体ライブラリーとした。
実施例11 アルカリ安定化免疫グロブリン結合性タンパク質のスクリーニング(その4)
(1)
実施例10で作製したランダム変異体ライブラリー(形質転換体)約2500株(表2の条件で得たライブラリーから約1000株、表9の条件で得たライブラリーから約1000株、および表10の条件で得たライブラリーから約500株)を実施例3(1)から(2)に記載の方法で培養することで免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させた。
(2)
培養後、遠心操作によって得られた免疫グロブリン結合性タンパク質を含む培養上清を純水で40倍に希釈した。希釈した溶液を2M NaOHと等量混合し、65~68℃で30分間アルカリ処理を行なった。アルカリ処理後は4倍量の1Mトリス緩衝液(pH7.0)で中和した。
(3)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性とアルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、実施例3(4)に記載のELISA法にてそれぞれ測定した。
(4)
アルカリ処理を行なったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性を、アルカリ処理を行わなかったときの免疫グロブリン結合性タンパク質の抗体結合活性で除することで残存活性を算出し、SpA6aと比較してアルカリ安定性が向上した(残存活性が向上した)免疫グロブリン結合性タンパク質を発現する形質転換体を選択した。
(5)
選択した形質転換体を培養し、QIAprep Spin Miniprep kit(QIAGEN社製)を用いて発現ベクターを調製した。
(6)
得られた発現ベクターに挿入された免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド領域のヌクレオチド配列を実施例1(5)に記載の方法により解析し、アミノ酸置換箇所を特定した。
(4)で選択した形質転換体が発現する免疫グロブリン結合性タンパク質のSpA6a(配列番号34)に対するアミノ酸置換位置および0.5M NaOHを用いて25℃、15時間アルカリ処理したときの残存活性[%]をまとめた結果を表11、表12、および表13に示す。配列番号34に記載のアミノ酸配列において、Val40Ala、Asn3Ile、Lys(Glu)58Asp、およびLys(Glu)58Valのいずれかのアミノ酸置換が少なくとも1つ生じた免疫グロブリン結合性タンパク質は、SpA6a(配列番号34)と比較しアルカリ安定性が向上しているといえる。
配列番号34に記載のアミノ酸配列において、Val4034Ala(この表記は配列番号34の40番目のバリンがアラニンに置換されていることを表す、以下同じ)のアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA7aと命名)のアミノ酸配列を配列番号37に、Asn334Ileのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA7bと命名)のアミノ酸配列を配列番号38に、Lys(Glu)5834Aspのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA6bと命名)のアミノ酸配列を配列番号39に、Lys(Glu)5834Valのアミノ酸置換が生じたタンパク質(SpA6cと命名)のアミノ酸配列を配列番号40に、それぞれ示す。
Figure 0007306270000011
Figure 0007306270000012
Figure 0007306270000013
本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質は、スタフィロコッカス属細菌由来プロテインAのドメインC等のイムノグロブリン結合ドメインの特定位置におけるアミノ酸残基を他の特定のアミノ酸残基に置換したアミノ酸配列を含むタンパク質である。本発明の免疫グロブリン結合性タンパク質はアルカリに対する安定性が向上しており、抗体(免疫グロブリン)を分離するための吸着剤におけるリガンドタンパク質として有用である。

Claims (13)

  1. 以下の(a)、(b)、(c)、または(d)に記載のタンパク質である、免疫グロブリン結合性タンパク質:
    (a)配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(3)のアミノ酸置換を有する、タンパク質:
    (3)配列番号1の21番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がチロシンに置換;(b)配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(3)のアミノ酸置換を有し、さらに前記(3)のアミノ酸置換の位置以外の1から5個の位置での1から5個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入、および/または付加を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有し、アルカリに対する安定性が向上した、タンパク質:
    (3)配列番号1の21番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がチロシンに置換;(c)配列番号1に記載のアミノ酸配列において以下の(3)のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列全体に対して90%以上の同一性を有するアミノ酸配列であって、前記(3)のアミノ酸置換が残存したアミノ酸配列を含み、かつ、免疫グロブリン結合活性を有し、アルカリに対する安定性が向上した、タンパク質:
    (3)配列番号1の21番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がチロシンに置換;(d)前記(a)、(b)、または(c)に記載のタンパク質のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、さらに、以下の(4)、および(9)から(13)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、タンパク質:
    (4)配列番号1の58番目のリジンに相当するアミノ酸残基がグルタミン酸に置換
    (9)配列番号1の29番目のグリシンに相当するアミノ酸残基がアラニンに置換
    (10)配列番号1の4番目のリジンに相当するアミノ酸残基がアルギニンに置換
    (11)配列番号1の7番目のリジンに相当するアミノ酸残基がグルタミン酸に置換
    (12)配列番号1の6番目のアスパラギンに相当するアミノ酸残基がアスパラギン酸に置換
    (13)配列番号1の42番目のリジンに相当するアミノ酸残基がアルギニンに置換。
  2. 配列番号8、13、15、17、および19のいずれかに記載のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質。
  3. 配列番号17に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(I)から(V)より選択される少なくとも1つのアミノ酸置換を有する、請求項1に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質:
    (I)配列番号17の3番目のアスパラギンがイソロイシンまたはスレオニンに置換
    (II)配列番号17の11番目のアスパラギンがリジンまたはチロシンに置換
    (III)配列番号17の58番目のグルタミン酸がバリン、グリシン、またはアスパラギン酸に置換
    (IV)配列番号17の15番目のグルタミン酸がアラニンに置換
    (V)配列番号17の40番目のバリンがアラニンに置換。
  4. 配列番号28から32、34、35、および37から40のいずれかに記載のアミノ酸配列を含む、請求項3に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質。
  5. 配列番号1に記載のアミノ酸配列を含み、ただし当該アミノ酸配列において、以下の(2-1)に示すアミノ酸置換を少なくとも有する、請求項1に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質:
    (2-1)配列番号1の49番目のリジンがメチオニンに置換。
  6. 配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質をコードするポリヌクレオチド。
  8. 請求項7に記載のポリヌクレオチドを含む発現ベクター。
  9. 請求項7に記載のポリヌクレオチドまたは請求項8に記載の発現ベクターを有する形質転換体。
  10. エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)である、請求項9に記載の形質転換体。
  11. 請求項9または10に記載の形質転換体を培養することにより請求項1から6のいずれか1項に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質を発現させる工程と、発現した前記タンパク質を回収する工程とを含む、免疫グロブリン結合性タンパク質の製造方法。
  12. 不溶性担体と、該不溶性担体に固定化された請求項1から6のいずれか1項に記載の免疫グロブリン結合性タンパク質とを備える、免疫グロブリン吸着剤。
  13. 請求項12に記載の吸着剤を充填したカラムに免疫グロブリンを含む溶液を添加して当該免疫グロブリンを前記吸着剤に吸着させる工程と、前記吸着剤に吸着した免疫グロブリンを溶出させる工程とを含む、免疫グロブリンの分離方法。
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