JP7311966B2 - 細菌細胞培養物中で多糖を生成するための培地および発酵方法 - Google Patents

細菌細胞培養物中で多糖を生成するための培地および発酵方法 Download PDF

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Description

本発明は、細菌細胞培養物中で多糖を生成するための培地および発酵方法に関する。一態様では、本発明は、植物加水分解産物、酵母抽出物および炭素供給源を含む複合培養培地に関する。別の態様では、本発明は、約50mM超の総濃度のアミノ酸を有する限定培地に関する。本発明のさらなる態様は、多糖を生成する細菌を生育させるための、流加および灌流による発酵方法の使用に関する。
細胞表面の多糖は、ペプチドグリカン層、細胞壁および莢膜を含む最も外側の細菌細胞膜または細菌細胞表面上に少なくとも一部が位置する多糖を指す。細胞表面の多糖、特に、莢膜多糖は、治療剤としていっそう重要性を増している。典型的には、細胞表面の多糖は、in vivoでの免疫応答の誘発と関連がある。多糖ワクチンのいくつかの例として、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)が引き起こす侵襲性疾患、例として、肺炎、熱性菌血症および髄膜炎の予防のための23価ワクチンであるPNEUMOVAX(登録商標)23;髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)が引き起こす侵襲性疾患の予防のための4価ワクチンであるMENCEVAX(登録商標);いずれもサルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)Viが引き起こす腸チフス熱を予防するTYPHERIX(登録商標)およびTYPHIM VI(登録商標)が挙げられる。
多糖は、それら自体で免疫原性を示すが、多糖のタンパク質担体へのコンジュゲーションが、免疫原性を、特に、乳児および高齢者において改善するために使用されている。ワクチン内部に含有させる多糖を表面上に呈示する細菌に対しては、当該多糖とタンパク質担体との化学結合が免疫応答を誘発し、したがって、疾患を予防する。したがって、病原性細菌に由来する多糖を使用するワクチン接種には、宿主の免疫をブーストするための戦略となる可能性がある。
多糖とタンパク質とのコンジュゲートワクチンがいくつか現時点で利用可能であり、必要性が満たされていない治療領域に対処するためにさらにいくつかが開発の途上にある。例えば、侵襲性の肺炎球菌疾患から保護するために使用される肺炎球菌コンジュゲートワクチン3種、すなわち、PREVNAR(登録商標)(いくつかの国ではPREVENAR(登録商標)と呼ばれている)(7価ワクチン)、SYNFLORIX(登録商標)(10価ワクチン)、およびPREVNAR13(登録商標)(13価ワクチン)が、世界市場で利用可能である。MENINGITEC(登録商標)、MENJUGATE(登録商標)およびNEISVAC-C(登録商標)は、髄膜炎菌血清群Cコンジュゲートワクチンであり、一方、MENVEO(登録商標)、MENACTRA(登録商標)およびNIMENRIX(登録商標)は、髄膜炎菌(N.meningitidis)血清群A、C、YおよびW-135から保護する4価髄膜炎菌コンジュゲートワクチンである。HIBERIX(登録商標)は、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)b型が引き起こす疾患を予防する。
B群連鎖球菌(GBS)としてもまた公知のストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)血清型Ia、Ib、II、IIIおよびVの1価の、多糖とタンパク質とのコンジュゲートが個々に、妊娠していない成人における第一相および第二相臨床治験において評価されたことがある(Brigtsen,A.K.ら、Journal of Infectious Diseases、185(9):1277~1284(2002);Baker,C.J.ら、J.Infect.Dis.、188(1):66~73(2003);Baker,C.J.ら、J.Infect.Dis.、189(6):1103~1112(2004);Baker,C.J.ら、Vaccine、25(1):55~63(2007))。II-TTとIII-TTとの2価グリココンジュゲートワクチン、ならびにIa-CRM197、Ib-CRM197およびIII-CRM197グリココンジュゲートを含む3価ワクチンもまた研究されたことがある(Baker、JID、2003;Clicaltrials.gov NCT01193920、NCT01412801およびNCT01446289)。しかし、いずれのGBSワクチンもまだ承認されるに至っていない。
また、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)が引き起こす手術部位の感染を予防するために、莢膜多糖とタンパク質とのコンジュゲートを含むワクチンが開発されつつある(Anderson,A.S.ら、Hum.Vaccin.Immunother.、8(11):1585~1594(2012))。
したがって、多糖を細菌細胞培養により生成するための改善されたシステムを開発する必要がある。
これらおよびその他の必要性を満たすために、本発明は、細菌細胞培養物中で多糖を生成するための培地および発酵方法に関し、本発明には、全体が参照により本明細書に組み込まれている2015年11月17日出願の米国仮特許出願第62/256,347号に開示されている発明が含まれる。以下の条項において、本発明のいくつかの態様および実施形態を記載する。
本発明の一態様は、多糖を生成する細菌細胞を培養する培地であって、植物加水分解産物、酵母抽出物および炭素供給源を含む培地に関する。一実施形態では、植物加水分解産物は、大豆加水分解産物、例として、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP4601(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP5603(Kerry Group Services Ltd.)、HY-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、AMI-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY BL4(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY BL7(Kerry Group Services Ltd.)、SHEFTONE D(Kerry Group Services Ltd.)、SE50M、SE50MK、大豆ペプトン、BACTO Soytone(Difco Laboratories Inc.)、NUTRISOY2207(Archer Daniels Midland Company(ADM))、NUTRISOY(ADM)、NUTRISOY FLOUR(ADM)または大豆ミールであり得る。別の実施形態では、大豆加水分解産物の濃度は、約5g/L~約75g/Lの間、例として、約10g/L~約50g/Lの間、または約28g/Lであり得る。
さらなる実施形態では、酵母抽出物は、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物または合成酵母抽出物であり得る。特定の実施形態では、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST441(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST455(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST504(Kerry Group Services Ltd.)またはULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)である。さらに別の実施形態では、酵母抽出物の濃度は、約1g/L~約50g/Lの間、例として、約5g/L~約25g/Lの間、または約10g/Lである。
一実施形態では、炭素供給源は、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロースまたはマンノースであり得る。特定の実施形態では、炭素供給源はグルコースである。さらなる実施形態では、炭素供給源の濃度は、約25g/L~約100g/Lの間、例として、約50g/L~約90g/Lの間、または約80g/Lである。
一実施形態では、培地は、リン酸塩を含有する成分、例として、NaHPO、KHPOまたはKHPOをさらに含む。
別の実施形態では、培地は、少なくとも1種のアミノ酸、ビタミン、ヌクレオシドまたは無機塩をさらに含む。
本発明の別の態様は、多糖を生成する細菌細胞を培養する、化学的に限定された培地であって、約50mM超の総濃度のアミノ酸を有する培地に関する。一実施形態では、培地は、約1.5mM~約60.0mMの間、例として、約5.0mM~約15.0mMの間、または約7.5mMの総濃度のグリシンを含む。別の実施形態では、培地は、約1.0mM~約30.0mMの間、例として、約1.0mM~約20.0mMの間、または約4.0mMの総濃度のアルギニンを含む。さらなる実施形態では、培地は、約0.1mM~約5.0mMの間、例として、約0.1mM~約3.5mMの間、または約0.4mMの総濃度のシステインを含む。さらに別の実施形態では、培地は、約5.0mM~約75.0mMの間、例として、約5.0mM~約15.0mMの間、または約7.5mMの総濃度のセリンを含む。別の実施形態では、培地は、約1.0mM~約30.0mMの間、例として、約1.0mM~約20.0mMの間、または約4.0mMの総濃度のグルタミンを含む。さらなる実施形態では、培地は、約0.1mM~約5.0mMの間、例として、約1.0mM~約3.5mMの間または約2.9mM~約3.0mMの間の総濃度のチロシンを含む。さらに別の実施形態では、培地は、約5.0mM~約50.0mMの間、例として、約10.0mM~約30.0mMの間、または約20.0mMの総濃度のアスパラギンを含む。特定の実施形態では、培地は、アスパラギンを含有しない。
一実施形態では、培地は、カリウム塩、例として、塩化カリウムまたは硫酸カリウムをさらに含む。ある実施形態では、カリウム塩の総濃度は、約0.1g/L~約25g/Lの間、例として、約0.2g/L~約1.25g/Lの間、または約0.9g/Lである。
一実施形態では、培地は、炭素供給源、例として、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロースまたはマンノースをさらに含む。特定の実施形態では、炭素供給源はグルコースである。ある実施形態では、炭素供給源の総濃度は、約25g/L~約100g/Lの間、例として、約25g/L~約80g/Lの間、または約50g/Lであり得る。
一実施形態では、培地は、炭酸水素ナトリウムをさらに含む。ある実施形態では、炭酸水素ナトリウムの濃度は、約0.1g/L~約20g/Lの間、例として、約0.5g/L~約1.0g/Lの間、または約0.84g/Lであり得る。
一実施形態では、培地は、酵母抽出物、例として、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物または合成酵母抽出物をさらに含む。特定の実施形態では、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST441(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST455(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST504(Kerry Group Services Ltd.)またはULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)である。さらなる実施形態では、酵母抽出物の濃度は、約1g/L~約50g/Lの間、例として、約5g/L~約25g/Lの間、または約10g/Lである。
特定の実施形態では、培地は、少なくとも約50mMのアミノ酸;カリウム塩、炭素供給源を含み、酵母抽出物を任意選択により含む。
別の実施形態では、培地は、少なくとも約50mMのアミノ酸、約5.0mM~約15.0mMの間のグリシン、約0.2g/L~約1.25g/Lの間のカリウム塩、約25g/L~約100g/Lの間の炭素供給源、および約5g/L~約25g/Lの間の酵母抽出物を含む。
さらなる実施形態では、培地は、少なくとも約60mMのアミノ酸、約7.5mMのグリシン、約0.9g/Lの塩化カリウム、50g/Lのグルコース、および約10g/Lの限外ろ過された酵母抽出物を含む。
本発明のさらなる態様は、多糖を生成する細菌を生育させる方法であって、a)本発明の培地をバイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、発酵により生育させるステップとを含み、前記生育は、培地への栄養素の一定速度での添加を含む、方法に関する。一実施形態では、栄養素は、炭素供給源、例として、グルコースである。一実施形態では、細菌が、少なくとも9.0の600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度を示すまで、生育を実施する。別の実施形態では、生育させた細菌は、少なくとも9.0の600nmにおけるODにより決定される細胞密度を示す。別の実施形態では、細菌が少なくとも約250mg/Lの多糖の濃度を示すまで、生育を実施する。別の実施形態では、生育させた細菌は、少なくとも約250mg/Lの多糖の濃度を示す。さらなる実施形態では、多糖を生成する細菌は、ストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、フェシウム菌(Enterococcus faecium)およびエンテロコッカス・フェカリス(Enterococcus faecalis)からなる群から選択される。
本発明のさらに別の態様は、多糖を生成する細菌を生育させる方法であって、a)上記の記載に従う培地を、バイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、灌流により生育させるステップとを含み、生育は、(i)培養物から、使用済みの培地を除去すること、(ii)新鮮な培地を添加すること、および(iii)細菌を保持することを含む、方法に関する。一実施形態では、灌流速度は、約0.07の1時間当たりの、開始培養物体積に対するフィード体積(VVH)~約2.00VVHの間、例として、約0.67VVH~約1.33VVHの間、または約1.20VVHである。別の実施形態では、灌流速度は可変である。例えば、一実施形態では、灌流は、第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで増加させる。別の実施形態では、灌流は、第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで減少させる。
一実施形態では、灌流の持続期間は、約1時間~約15時間の間、例として、約1時間~約10時間の間、または約7時間である。
別の実施形態では、生育させた細菌の細胞の成長は、回分発酵システムにおける細胞の成長よりも少なくとも2倍大きい。一実施形態では、細菌が、少なくとも20.0の600nmにおけるODにより決定される細胞密度を示すまで、生育を実施する。さらなる実施形態では、生育させた細菌は、少なくとも20.0の600nmにおけるODにより決定される細胞密度を示す。さらに別の実施形態では、細菌が少なくとも約600mg/Lの多糖の濃度を示すまで、生育を実施する。さらに別の実施形態では、生育させた細菌は、少なくとも約600mg/Lの多糖の濃度を示す。
さらなる実施形態では、多糖を生成する細菌は、ストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、フェシウム菌(Enterococcus faecium)およびエンテロコッカス・フェカリス(Enterococcus faecalis)からなる群から選択される。
本発明は、多糖を細菌細胞培養により生成するための培地および方法を提供する。特に、本発明は、被包性細菌の莢膜多糖の生成を最大化するシステムを提供する。
本組成物および方法を記載する前に、本発明は、記載する特定の方法および実験条件に限定されず、したがって、方法および条件は、変化させることができることを理解されたい。また、本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記載するためのものに過ぎず、制限する意図はないことも理解されたい。
本発明の実行または試験において、本明細書に記載する方法および材料に類似するかまたはそれらと同等である任意の方法および材料を使用することができるが、好ましい方法および材料をここに記載する。本明細書で言及する刊行物は全て、それらの全体が参照により組み込まれている。
本明細書で使用する用語は、当業者が認識し、当業者に公知である意味を有するが、利便性および完全性のために、特定の用語およびそれらの意味を、本明細書の下記および全体を通して記載する。
単数形「ある(a)」、「ある(an)」および「その(the)」は、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、文脈からそうでないことが明らかでない限り、複数形への言及を含む。したがって、例えば、「方法」について言及する場合には、1つもしくは複数の方法、ならびに/または本明細書に記載する型および/もしくは本開示等の読解により当業者に明らかになるであろう型のステップが含まれる。
用語「約」または「およそ」は、統計学的に意味のある範囲内の値を意味する。そのような範囲は、所与の値または範囲の1桁以内、典型的には、20%以内、より典型的にはその上、10%以内、さらにより典型的には、5%以内であり得る。用語「約」または「およそ」が包含する許容可能な変動は、研究下の特定のシステムに依存し、当業者により容易に理解され得る。本出願内で範囲に言及する場合は常に、当該範囲に属するあらゆる整数もまた、本発明の実施形態であることを企図する。
用語「回分培養」(batch culture)は、本明細書で使用する場合、細胞を培養する方法であって、培地および細胞自体を含めた、細胞を培養する際に最終的に使用されるであろう構成成分全てを、培養プロセスの開始時に提供する方法を指す。回分培養は、典型的にはある時点で停止し、培地中の細胞および/または構成成分を収集し、任意選択により精製する。
用語「バイオリアクター」は、本明細書で使用する場合、細菌細胞培養物の成長のために使用する任意の槽を指す。バイオリアクターは、細菌細胞の培養に有用である限り、任意のサイズであり得る。典型的には、バイオリアクターは、少なくとも1リットルであり、10;50;100;250;500;1,000;2,500;5,000;8,000;10,000;もしくは12,000リットル以上、または間にある任意の体積であり得る。典型的には、培養期間の間は、これらに限定されないが、pHおよび温度を含めた、バイオリアクターの内部条件を制御する。バイオリアクターは、ガラス、プラスチックまたは金属を含めた、本発明の培養条件下で、培地中に細菌細胞培養物を懸濁させて保持するのに適切である任意の材料から構成することができる。用語「生成用バイオリアクター」は、本明細書で使用する場合、目的の多糖の生成において使用する最終的なバイオリアクターを指す。大規模な細胞培養による生成用バイオリアクターの体積は、典型的には、少なくとも500リットルであり、1,000;2,500;5,000;8,000;10,000;もしくは12,0000リットル以上、または間にある任意の体積であり得る。当業者であれば、本発明の実行において使用するのに適切なバイオリアクターを理解し、選ぶことが可能である。
用語「莢膜多糖(capusular polysaccharideまたはcapusule polysaccharide)」は、グリコポリマーを指し、こうしたグリコポリマーは、グリコシド連結によりつながる、1つまたは複数の単糖の反復単位を含む。莢膜多糖は典型的には、細菌細胞の周囲にカプセル様の層を形成する。
用語「細胞密度」は、本明細書で使用する場合、所与の体積の培地中に存在する細胞の数を指す。
用語「細胞生存率」は、本明細書で使用する場合、培養物中の細胞の、所与のセットの培養条件または実験の変更形態下で生存する能力を指す。また、この用語は、本明細書で使用する場合、特定の時期における培養物中の生きている細胞と死んでいる細胞との総数に関する、当該時期において生存中である細胞の部分も指す。
「含む(comprises)」、「含んだ(comprised)」、「含む(comprising)」、「含有する(contains)」、「含有する(containing)」等の用語は、米国特許法においてそれらに与えられている意味を有し得、例えば、それらは、「含む(includes)」、「含んだ(included)」、「含む(including)」等を意味することができる。そのような用語は、特定の成分またはセットの成分を、いずれのその他の成分も除外することなく含むことを指す。
用語「からなる(consisit of)」および「からなる(consisting of)」は、米国特許法においてそれらに帰属する意味を有し、すなわち、これらの用語は条件固定型であることを意味する。したがって、これらの用語は、特定の成分またはセットの成分を含み、全てのその他の成分を除外することを指す。
「から本質的になる(consisting essentially of)」および「から本質的になる(consists essentially of)」等の用語は、米国特許法においてそれらに与えられている意味を有し、例えば、それらの用語により、本発明の新規のまたは基本的な特徴から外れない追加の成分またはステップを含むことが可能になる;すなわち、それらの用語により、本発明の新規のまたは基本的な特徴から外れる、追加の、記載されていない成分またはステップは除外され、それらの用語により、先行技術、例として、本明細書に引用するかまたは参照により本明細書に組み込まれている当技術分野の文献の成分またはステップは除外される;とりわけ、その理由は、特許性のある、例えば、新規の、自明でない考案である実施形態を、先行技術に比して、例えば、本明細書に引用するかまたは参照により本明細書に組み込まれている文献に比して定義することが、本記載の目標であるからである。
用語「培養物」、「細胞培養物」および「細菌細胞培養物」は、本明細書で使用する場合、細胞集団の生存および/または成長に適切な条件下の培地中に懸濁している細菌細胞集団を指す。これらの用語は、本明細書で使用する場合、細菌細胞集団と当該集団が懸濁している培地とを含む組合せを指すことができ、このことは、当業者に明らかである。
用語「二糖」は、本明細書で使用する場合、グリコシド結合により一緒になって連結している、2つの単糖の単位または部分から構成される多糖を指す。
用語「流加培養」は、本明細書で使用する場合、細胞を培養する方法であって、培養プロセスの開始に続いて、何らかの時期において、追加の構成成分を培養物に提供する方法を指す。提供する構成成分は典型的には、培養プロセスの間に枯渇してしまった、細胞のための栄養補充物質を含む。流加培養は、典型的にはある時点で停止し、培地中の細胞および/または構成成分を収集し、任意選択により精製する。
「培地」、「細胞を培養する培地」、「細菌を培養する培地」および「培養培地」というこれらの用語は、本明細書で使用する場合、成長しつつある細菌細胞に栄養を与える栄養素を含有する溶液を指す。典型的には、これらの溶液は、細胞が最低限の成長および/または生存のために必要とする必須アミノ酸および非必須アミノ酸、ビタミン、エネルギー供給源、脂質ならびに微量元素を提供する。また、溶液は、ホルモンおよび増殖因子を含めた、成長および/または生存を、最低限の速度を上回って増強する構成成分も含有することができる。溶液は、好ましくは、細胞の生存および増殖に最適なpHおよび塩濃度に調合する。培地はまた、「限定培地」、すなわち、タンパク質、加水分解産物、または不明の組成の構成成分を含有しない無血清培地である場合もある。限定培地は、動物に由来する構成成分を含有せず、全ての構成成分が、公知の化学構造を有する。
用語「代謝老廃物」は、本明細書で使用する場合、特に、莢膜多糖の生成に関して、細胞培養物に何らかの形で有害である正常なまたは正常でない代謝プロセスの結果として、細胞培養により生成される化合物を指す。例えば、代謝老廃物は、細胞培養物の成長もしくは生存率に有害である場合があり、または生成される莢膜多糖の量を減少させる場合がある。例示的な代謝老廃物として、グルコース代謝の結果として生成する乳酸塩、およびグルタミン代謝の結果として生成するアンモニウムが挙げられる。本発明の1つの目標は、細菌細胞培養物中の代謝老廃物の生成の緩慢化、そうした代謝老廃物の低下であり、またはそうした代謝老廃物の排除でもある。
「単糖」は、本明細書で使用する場合、オリゴ糖中の単一の糖残基を指す。
「オリゴ糖」は、本明細書で使用する場合、単糖の単位または部分を2つ以上含有する化合物を指す。オリゴ糖の文脈内では、個々のモノマーの単位または部分は、ヒドロキシル基を通して、別の単糖の単位または部分に結合しているかまたは結合することができる単糖である。オリゴ糖は、保護されている、単一の残基の糖からの化学合成かまたは生物学的に生成された多糖の化学分解のいずれかにより調製することができる。代わって、オリゴ糖は、in vitroでの酵素による方法により調製することもできる。
用語「灌流培養」は、本明細書で使用する場合、細胞を培養する方法であって、培養プロセスの開始に続いて、追加の構成成分を、培養物に連続的または半連続的に提供する方法を指す。提供する構成成分は典型的には、培養プロセスの間に枯渇してしまった、細胞のための栄養補充物質を含む。培地中の細胞および/または代謝老廃物等の構成成分を一部、典型的には連続的または半連続的な方式で収集し、任意選択により精製する。
用語「多糖」(PS)は、少なくとも5つの単糖の単位または部分の、線状または分枝状のポリマーを指す。明確には、より多くの数の反復単位を、本明細書では多糖と呼び、この場合、nは約5つ超、例として、約10個超である。
用語「糖」は、本明細書で使用する場合、単一の糖部分または単糖単位、ならびに共有結合的に連結して、二糖、オリゴ糖および多糖を形成している、2つ以上の単一の糖部分または単糖単位の組合せを指す。用語「糖」は、用語「炭水化物」と交換可能に使用することができる。
用語「播種」は、本明細書で使用する場合、バイオリアクターまたは別の槽に、細胞培養物を提供するプロセスを指す。細胞は、別のバイオリアクターまたは槽中であらかじめ増殖させておくことができる。代わって、細胞を、凍結しておき、バイオリアクターまたは槽に細胞を提供する直前に、解凍することもできる。この用語は、単一細胞を含めた、任意の数の細胞を指す。
用語「タイター」は、本明細書で使用する場合、所与の量の培地体積で除算した、細菌細胞培養により生成された多糖の総量を指す。タイターは典型的には、培地1リットル当たりの多糖のミリグラムの単位で表現する。
用語「ワクチン」または「ワクチン組成物」は、交換可能に使用し、動物において免疫応答を誘発する少なくとも1つの免疫原性組成を含む医薬組成物を指す。
細菌
細胞壁多糖を有する任意の細菌を、本発明に従って利用することができる。好ましい実施形態では、細菌は被包性細菌である。本発明に従って使用することができる被包性細菌の非限定的な例として、ストレプトコッカス・アガラクチア(S.agalactiae)および肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)等の連鎖球菌属の種、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、フェシウム菌(Enterococcus faecium)、ならびにエンテロコッカス・フェカリス(Enterococcus faecalis)が挙げられる。より好ましい実施形態では、細菌は、細心の注意を要する成長要件を有する。細心の注意を要する細菌として、これらに限定されないが、連鎖球菌属の種(例えば、ストレプトコッカス・アガラクチア(S.agalactiae)および肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae))が挙げられる。
B群連鎖球菌(GBS)としてもまた公知のストレプトコッカス・アガラクチア(S.agalactiae)には、10種の異なる血清型があり、それらはいずれも、本発明において使用することができる。それらの血清型には、Ia、Ib、II、III、IV、V、VI、VII、VIIIおよびIXが含まれる。GBS莢膜多糖は全て、分枝状の反復構造を有し、末端に、細菌の病原性に必要である、α2-3連結シアル酸を有する。本発明において使用することを企図するGBS株のいくつかの例として、これらに限定されないが、090、A909(ATCCアクセッション番号:BAA-1138)、515(ATCCアクセッション番号:BAA-1177)、B523、CJB524、MB4052(ATCCアクセッション番号:31574)、H36B(ATCCアクセッション番号:12401)、S40、S42、MB4053(ATCCアクセッション番号:31575)、M709、133、7357、PFEGBST0267、MB4055(ATCCアクセッション番号:31576)、18RS21(ATCCアクセッション番号:BAA-1175)、S16、S20、V8(ATCCアクセッション番号:12973)、DK21、DK23、UAB、5401、PFEGBST0708、MB4082(ATCCアクセッション番号:31577)、M132、110、M781(ATCCアクセッション番号:BAA-22)、D136C(3)(ATCCアクセッション番号:12403)、M782、S23、120、MB4316(M-732;ATCCアクセッション番号:31475)、M132、K79、COH1(ATCCアクセッション番号:BAA-1176)、PFEGBST0563、3139(ATCCアクセッション番号:49446)、CZ-NI-016、PFEGBST0961、1169-NT1、CJB111(ATCCアクセッション番号:BAA-23)、CJB112、2603V/R(ATCCアクセッション番号:BAA-611)、NCTC10/81、CJ11、PFEGBST0837、118754、114852、114862、114866、118775、B4589、B4645、SS1214、CZ-PW-119、7271、CZ-PW-045、JM9130013、JM9130672、IT-NI-016、IT-PW-62、およびIT-PW-64が挙げられる。
肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)には、90種超の異なる血清型があり、それらはいずれも、本発明において使用することを企図する。例として、これらに限定されないが、血清型1、2、3、4、5、6A、6B、7A、7C、7F、8、9N、9L、9V、10A、10B、11A、11F、12A、12F、14、15A、15B、15C、17A、17F、18C、19A、19F、20、22F、23A、23B、23F、24F、33F、35、38、39、40および42が挙げられる。本発明において、例えば、一実施形態では、肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)の血清型8、10A、11A、12F、15B、22Fまたは33Fを使用することができる。本発明において、別の実施形態では、肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)の血清型1、3、4、5、6A、6B、7F、9V、14、18C、19A、19Fおよび23Fを使用することができる。
同様に、黄色ブドウ球菌(S.aureus)の任意の被包性株も、本発明において使用することができる。好ましくは、血清型5または8の莢膜多糖を生成する黄色ブドウ球菌(S.aureus)株、例として、Reynolds、Becker、Newman、PS80、JL278およびJL812を企図する。
髄膜炎菌(N.meningitidis)血清群A、C、YおよびW-135の任意の株を、本発明において使用することができる。
大腸菌(E.coli)の任意の株を、本発明において使用することができる。
サルモネラ・チフィ(S.typhi)Viの任意の株を、本発明において使用することができる。
インフルエンザ菌(H.influenza)b型の任意の株を、本発明において使用することができる。
肺炎桿菌(K.pneumoniae)の任意の株を、本発明において使用することができる。
エンテロコッカス・フェカリス(E.faecalis)を、本発明において使用することができる。
本発明において使用することができるフェシウム菌(E.faecium)の例示的な株として、表1に列挙するものが挙げられる。
Figure 0007311966000001
Figure 0007311966000002
さらに、任意の数の、細胞壁多糖を有する市販および非市販の細菌も、本発明に従って利用することができる。当業者であれば、いくつかの細菌は、異なる栄養要件を有し、かつ/または最適な成長には、異なる培養条件を必要とする場合があるであろうことを理解し、必要に応じて条件を改変することが可能であろう。
多くの場合、多糖を高いレベルで生成する細菌の株を選択するかまたは遺伝子工学的に操作する。いくつかの実施形態では、多糖を高いレベルで生成するように、細菌細胞を遺伝子工学的に操作する。
細胞を培養する培地
本発明は、細菌細胞培養物中での多糖の生成を最大化する多様な培地処方を提供する。
複合培地
特に、細心の注意を要する細菌および/または細胞壁多糖を生成する細菌のための細菌細胞培養物はしばしば、複合培地、例として、Columbiaブロス、Luria-Bertani(LB)ブロス、Todd-Hewittブロス、GC培地、血液ブイヨンまたはブレインハートインフュージョンブロス中で成長させる。したがって、細菌の成長および多糖の生成を最大化するために、複合培地を開発した。一態様では、本発明は、植物加水分解産物、酵母抽出物および炭素供給源を含む複合培養培地に関する。
適切な植物加水分解産物として、これらに限定されないが、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP4601(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP5603(Kerry Group Services Ltd.)、HY-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、AMI-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY(Quest)、N-Z-SOY BL4(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY BL7(Quest)、SHEFTONE D(Kerry Group Services Ltd.)、SE50M、SE50MK、大豆ペプトン、BACTO soytone(Difco Laboratories Inc.)、NUTRISOY2207(ADM)、NUTRISOY(ADM)、NUTRISOY flour(ADM)、および大豆ミールが挙げられる。好ましい実施形態では、植物加水分解産物は、大豆加水分解産物である。好ましくは、大豆加水分解産物は、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)である。
培養培地中の植物加水分解産物の濃度は、約5g/L~約75g/Lの間、例として、約5g/L~約65g/Lの間、約5g/L~約55g/Lの間、約5g/L~約45g/Lの間、約5g/L~約35g/Lの間、約10g/L~約70g/Lの間、約10g/L~約60g/Lの間、約10g/L~約50g/Lの間、約10g/L~約40g/Lの間、約15g/L~約75g/Lの間、約15g/L~約65g/Lの間、約15g/L~約55g/Lの間、約15g/L~約45g/Lの間、約20g/L~約70g/Lの間、約20g/L~約60g/Lの間、または約20g/L~約50g/Lの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、培養培地中の植物加水分解産物の濃度は、約10g/L~約50g/Lの間であり、最も好ましくは、約28g/Lである。
本発明において使用するのに適切な酵母抽出物は、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物および合成酵母抽出物を含むことができる。一態様では、酵母抽出物は、BD BBL(BD Biosciences)、BD BACTO(BD Biosciences)、HY YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST441(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST455(Kerry Group Services Ltd.)、またはHY YEST504(Kerry Group Services Ltd.)である。別の態様では、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、またはULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)である。さらなる態様では、酵母抽出物は、合成酵母抽出物、例として、BD RECHARGE(BD Biosciences)である。最も好ましくは、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)である。
培養培地中の酵母抽出物の濃度は、約1g/L~約50g/L、例として、約1g/L~約40g/Lの間、約1g/L~約30g/Lの間、約1g/L~約25g/Lの間、約1g/L~約20g/Lの間、約1g/L~約15g/Lの間、約1g/L~約10g/Lの間、約5g/L~約50g/Lの間、約5g/L~約40g/Lの間、約5g/L~約30g/Lの間、約5g/L~約25g/Lの間、約5g/L~約20g/Lの間、約5g/L~約15g/Lの間、約10g/L~約50g/Lの間、約10g/L~約40g/Lの間、約10g/L~約30g/Lの間、約10g/L~約35g/Lの間、約10g/L~約30g/Lの間、約10g/L~約25g/Lの間、約10g/L~約20g/Lの間、約15g/L~約50g/Lの間、約15g/L~約40g/Lの間、約15g/L~約30g/Lの間、または約15g/L~約25g/Lの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、培養培地中の酵母抽出物の濃度は、約5g/L~約25g/Lの間であり、最も好ましくは、約10g/Lである。
任意の炭素供給源を、本発明の培養培地中で使用することができる。適切な炭素供給源は、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロース、および/またはマンノースを含む。好ましくは、培養培地中の炭素供給源は、グルコースである。
培養培地中の炭素供給源の濃度は、約25g/L~約100g/L、例として、約25g/L~約90g/Lの間、約25g/L~約80g/Lの間、約25g/L~約70g/Lの間、約25g/L~約60g/Lの間、約25g/L~約50g/Lの間、約50g/L~約100g/Lの間、約50g/L~約90g/Lの間、約50g/L~約80g/Lの間、約50g/L~約70g/Lの間、約60g/L~約100g/Lの間、約60g/L~約90g/Lの間、約60g/L~約80g/Lの間、約70g/L~約100g/Lの間、または約70g/L~約90g/Lの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、培養培地中の炭素供給源の濃度は、約50g/L~約90g/Lの間であり、最も好ましくは、約80g/Lである。
したがって、発明者らは、植物加水分解産物と酵母抽出物と炭素供給源との組合せが、最大の細菌細胞成長および多糖生成を支援するのに役立つことを発見した。一態様では、本発明は、植物加水分解産物、酵母抽出物および炭素供給源を含む培養培地に関する。植物加水分解産物は、当技術分野で公知の任意の適切な植物加水分解産物、例として、上記に記載したものであり得る。好ましくは、加水分解産物は、大豆加水分解産物である。より好ましくは、大豆加水分解産物は、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)である。当技術分野で公知の任意の酵母抽出物、例として、上記に記載したものを使用することができる。好ましい実施形態では、酵母抽出物は、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)である。
一態様では、本発明の複合培養培地は、リン酸塩を含有する成分、例として、NaHPO、KHPOまたはKHPOを含むことができる。
別の態様では、培養培地は、成長を増強することが当技術分野で公知の多様なその他の因子、例として、アミノ酸、ビタミン、ヌクレオシドおよび無機塩を含むことできる。
さらに別の態様では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかを使用して、本発明の複合培地を使用する細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度が、少なくとも15.0、例として、少なくとも16.0、17.0、18.0、19.0、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0または30.0になるまで、生育を実施する。好ましい実施形態では、細胞密度が少なくとも15.0になるまで、生育を実施する。さらに別の態様では、本発明の複合培地を使用する細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度は、少なくとも15.0、例として、少なくとも16.0、17.0、18.0、19.0、20.0、21.0、22.0、23.0、24.0、25.0、26.0、27.0、28.0、29.0または30.0であり得る。好ましい実施形態では、細胞密度は、少なくとも15.0である。
GBS多糖の収率を、シアル酸の濃度を測定することによって決定することができる。ペレット化した細胞を、当技術分野で周知の方法により消化することによって、細胞に結合している多糖から、シアル酸を放出させる。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による陰イオン交換クロマトグラフィー(AEX)によって、消化物をアッセイすることができる。次いで、シアル酸の値に、反復単位重量変換係数をかけることによって、多糖の濃度を決定する。例えば、GBSのそれぞれの血清型についての変換係数を、以下に示す:Ia、IbおよびIII=3.24;IIおよびV=4.29;ならびにIV=3.77。肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)またはその他の被包性細菌についての多糖の定量化は、最初に、洗剤、例として、デオキシコール酸ナトリウム(DOC)もしくはN-ラウリル-サルコシンナトリウム(NLS)を用いる処理;高温での酸処理;塩基処理;および/または機械的溶解により、細胞壁から莢膜多糖を放出させることによって行う。次いで、分子ふるいクロマトグラフィー(SEC)HPLCを使用して、放出させた、未精製溶解液中の多糖を、認証済みの標準物質に対してアッセイする。
一態様では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかを使用して、本発明の複合培地を使用する細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度が、少なくとも約200mg/L、例として、少なくとも約250mg/L;300mg/L;350mg/L;400mg/L;450mg/L;500mg/L;550mg/L;600mg/L;650mg/L;または700mg/Lになるまで、生育を実施する。好ましい実施形態では、多糖の濃度が少なくとも約600mg/Lになるまで、生育を実施する。一態様では、本発明の複合培地を使用する細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度は、少なくとも約200mg/L、例として、少なくとも約250mg/L;300mg/L;350mg/L;400mg/L;450mg/L;500mg/L;550mg/L;600mg/L;650mg/L;または700mg/Lであり得る。好ましい実施形態では、多糖の濃度は、少なくとも約600mg/Lである。
限定培地
しかし、複合培地には、一貫性を欠く可能性があることを考慮して、化学的に限定された培地もまた、細菌の成長および多糖の生成を最大化するために検討した。驚くべきことに、出願人に独占所有権のある、哺乳動物細胞を培養する培地が、細胞の成長および多糖の生成の両方を予想外に高めることを発見した;これらの培地は、全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第7,294,484号に開示されている。具体的には、本発明者らは、約50mM超のアミノ酸の総濃度を有する限定培地が、細胞の成長および多糖の生成の両方を予想外に高めることを見出した。例示的な、哺乳動物細胞を培養する培地を、下記の表2に示す。本発明の培地処方と比較して、従来の培地処方は、比較的低いレベルの総アミノ酸から始まる。例えば、DME-F12として公知の、細胞を培養する従来の培地(ダルベッコ変法イーグル培地とハムF12培地との50:50の混合物)は、7.29mMのアミノ酸の総含有量を有し、RPMI-1640として公知の、細胞を培養する従来の培地は、6.44mMのアミノ酸の総含有量を有する(例えば、いずれも参照により本明細書に組み込まれている、H.J.Morton、In Vitro、6:89~108(1970);R.G.Ham、Proc.Nat.Assoc.Sci.(USA)、53:288~293(1965);G.E.Mooreら、J.Am.Medical Assn.、199:519~24(1967)を参照されたい)。
Figure 0007311966000003
Figure 0007311966000004
したがって、本発明は、少なくとも約50mM、例として、少なくとも約55mM、少なくとも60mM、少なくとも70mM、および少なくとも75mMのアミノ酸の総濃度を有する、細胞を培養する培地に関する。好ましい実施形態では、アミノ酸の総濃度は、少なくとも60mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のグリシンの総濃度は、約1.5mM~約60.0mMの間、例として、約1.5mM~約50.0mMの間、約1.5mM~約40.0mMの間、約1.5mM~約30.0mMの間、約1.5mM~約20.0mMの間、約1.5mM~約15.0mMの間、約1.5mM~約10.0mMの間、約1.5mM~約7.5mMの間、約1.5mM~約5.0mMの間、約5.0mM~約60.0mMの間、約5.0mM~約50.0mMの間、約5.0mM~約40.0mMの間、約5.0mM~約30.0mMの間、約5.0mM~約20.0mMの間、約5.0mM~約15.0mMの間、約5.0mM~約10.0mMの間、約5.0mM~約7.5mMの間、約7.5mM~約60.0mMの間、約7.5mM~約50.0mMの間、約7.5mM~約40.0mMの間、約7.5mM~約30.0mMの間、約7.5mM~約20.0mMの間、約7.5mM~約15.0mMの間、または約7.5mM~約10.0mMの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のグリシンの総濃度は、約5.0mM~約15.0mMの間であり、最も好ましくは、約7.5mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のアルギニンの総濃度は、約1.0mM~約30.0mMの間、例として、約1.0mM~約20.0mMの間、約1.0mM~約15.0mMの間、約1.0mM~約10.0mMの間、約1.0mM~約7.5mMの間、約1.0mM~約5.0mMの間、約4.0mM~約20.0mMの間、約4.0mM~約15.0mMの間、約4.0mM~約10.0mMの間、約4.0mM~約7.5mMの間、約10.0mM~約30.0mMの間、約10.0mM~約25.0mMの間、約10.0mM~約20.0mMの間、約10.0mM~約15.0mMの間、約15.0mM~約30.0mMの間、約15.0mM~約25.0mMの間、または約15.0mM~約20.0mMの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のアルギニンの総濃度は、約1.0mM~約20.0mMの間であり、最も好ましくは、約4.0mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のシステインの総濃度は、約0.1mM~約5.0mMの間、例として、約0.1mM~約4.5mMの間、約0.1mM~約4.0mMの間、約0.1mM~約3.5mMの間、約0.1mM~約3.0mMの間、約0.1mM~約2.5mMの間、約0.4mM~約5.0mMの間、約0.4mM~約4.5mMの間、約0.4mM~約4.0mMの間、約0.4mM~約3.5mMの間、約0.4mM~約3.0mMの間、約0.4mM~約2.5mMの間、または約0.4mM~約2.0mMの間であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のシステインの総濃度は、約0.1mM~約3.5mMの間であり、最も好ましくは、約0.4mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のセリンの総濃度は、約5.0mM~約75.0mMの間、例として、約5.0mM~約50.0mMの間、約5.0mM~約40.0mMの間、約5.0mM~約30.0mMの間、約5.0mM~約20.0mMの間、約5.0mM~約20.0mMの間、約5.0mM~約15.0mMの間、約10.0mM~約75.0mMの間、約10.0mM~約50.0mMの間、約10.0mM~約40.0mMの間、約10.0mM~約30.0mMの間、約10.0mM~約20.0mMの間、約15.0mM~約75.0mMの間、約15.0mM~約50.0mMの間、約15.0mM~約40.0mMの間、約15.0mM~約30.0mMの間、または約20.0mM~約50.0mMの間であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のセリンの総濃度は、約5.0mM~約15.0mMの間であり、最も好ましくは、約7.5mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のグルタミンの総濃度は、約1.0mM~約30.0mMの間、例として、約1.0mM~約20.0mMの間、約1.0mM~約15.0mMの間、約1.0mM~約10.0mMの間、約1.0mM~約7.5mMの間、約1.0mM~約5.0mMの間、約4.0mM~約20.0mMの間、約4.0mM~約15.0mMの間、約4.0mM~約10.0mMの間、約4.0mM~約7.5mMの間、約10.0mM~約30.0mMの間、約10.0mM~約25.0mMの間、約10.0mM~約20.0mMの間、約10.0mM~約15.0mMの間、約15.0mM~約30.0mMの間、約15.0mM~約25.0mMの間、または約15.0mM~約20.0mMの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のグルタミンの総濃度は、約1.0mM~約20.0mMの間であり、最も好ましくは、約4.0mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のチロシンの総濃度は、約0.1mM~約5.0mMの間、例として、約0.1mM~約4.5mMの間、約0.1mM~約4.0mMの間、約0.1mM~約3.5mMの間、約0.1mM~約3.0mMの間、約0.1mM~約2.5mMの間、約1.0mM~約5.0mMの間、約1.0mM~約4.5mMの間、約1.0mM~約4.0mMの間、約1.0mM~約3.5mMの間、約1.0mM~約3.0mMの間、約1.0mM~約2.5mMの間、または約1.0mM~約2.0mMの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のチロシンの総濃度は、約1.0mM~約3.5mMの間であり、最も好ましくは、約2.9mMまたは約3.0mMである。
本発明のある態様では、細菌細胞を培養する培地中のアスパラギンの総濃度は、約5.0mM~約50.0mMの間、例として、約5.0mM~約40.0mMの間、約5.0mM~約30.0mMの間、約5.0mM~約25.0mMの間、約5.0mM~約20.0mMの間、約5.0mM~約15.0mMの間、約5.0mM~約10.0mMの間、約10.0mM~約50.0mMの間、約10.0mM~約40.0mMの間、約10.0mM~約30.0mMの間、約10.0mM~約25.0mMの間、約10.0mM~約20.0mMの間、約15.0mM~約50.0mMの間、約15.0mM~約40.0mMの間、約15.0mM~約30.0mMの間、約15.0mM~約25.0mMの間、または約15.0mM~約20.0mMの間であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のアスパラギンの総濃度は、約10.0mM~約30.0mMの間であり、最も好ましくは、約20.0mMである。
本発明の別の態様では、細胞を培養する培地は、アスパラギンを含有しない。
本発明者らはまた、カリウムは、多糖の生成に有益な塩であり、成長とは無関係であることも見出した。したがって、本発明の一態様では、細胞を培養する培地は、カリウム塩、例として、塩化カリウムまたは硫酸カリウムを含む。
一実施形態では、細胞を培養する培地中のカリウム塩の濃度は、約0.1g/L~約25g/Lの間、例として、約0.1g/L~約20g/Lの間、約0.1g/L~約10g/Lの間、約0.1g/L~約5g/Lの間、約0.1g/L~約1.5g/Lの間、約0.1g/L~約1.25g/Lの間、約0.1g/L~約1.0g/Lの間、約0.1g/L~約0.9g/Lの間、約0.1g/L~約0.8g/Lの間、約0.1g/L~約0.7g/Lの間、約0.1g/L~約0.6g/Lの間、約0.1g/L~約0.5g/Lの間、約0.2g/L~約1.5g/Lの間、約0.2g/L~約1.25g/Lの間、約0.2g/L~約1.0g/Lの間、約0.2g/L~約0.9g/Lの間、約0.2g/L~約0.8g/Lの間、約0.2g/L~約0.7g/Lの間、約0.2g/L~約0.6g/Lの間、約0.2g/L~約0.5g/Lの間、約0.3g/L~約1.5g/Lの間、約0.3g/L~約1.25g/Lの間、約0.3g/L~約1.0g/Lの間、約0.3g/L~約0.9g/Lの間、約0.3g/L~約0.8g/Lの間、約0.3g/L~約0.7g/Lの間、約0.3g/L~約0.6g/Lの間、約0.3g/L~約0.5g/Lの間、約0.5g/L~約1.5g/Lの間、約0.5g/L~約1.25g/Lの間、または約0.5g/L~約1.0g/Lの間であり得る。好ましい実施形態では、細菌細胞を培養する培地中のカリウム塩の総濃度は、約0.2g/L~約1.25g/Lの間であり、最も好ましくは、約0.9g/Lである。
本発明の一態様では、細胞を培養する本発明の培地は、炭素供給源を含有する。適切な炭素供給源は、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロース、および/またはマンノースを含む。好ましい実施形態では、炭素供給源は、グルコースである。
細菌細胞を培養する培地中の炭素供給源の総濃度は、約25g/L~約100g/Lの間、例として、約25g/L~約90g/Lの間、約25g/L~約80g/Lの間、約25g/L~約70g/Lの間、約25g/L~約60g/Lの間、約25g/L~約50g/Lの間、約50g/L~約100g/Lの間、約50g/L~約90g/Lの間、約50g/L~約80g/Lの間、約50g/L~約70g/Lの間、約60g/L~約100g/Lの間、約60g/L~約90g/Lの間、約60g/L~約80g/Lの間、約70g/L~約100g/Lの間、または約70g/L~約90g/Lの間の範囲であり得る。好ましい実施形態では、培養培地中の炭素供給源の濃度は、約25g/L~約80g/Lの間であり、最も好ましくは、約50g/Lである。
別の態様では、細胞を培養する培地を、嫌気的に成長させる細菌の炭酸水素ナトリウム必要量に適合するように改変する。嫌気的に成長させる、多糖を生成する細菌のいくつかの例として、ストレプトコッカス・アガラクチア(S.agalactiae)および肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)が挙げられる。一実施形態では、約0.1g/L~約20g/Lの炭酸水素ナトリウムを、培地に添加する。例えば、炭酸水素ナトリウムの濃度は、約0.1g/L~約15g/Lの間、約0.1g/L~約10g/Lの間、約0.1g/L~約5.0g/Lの間、約0.1g/L~約3.0g/Lの間、約0.1g/L~約2.0g/Lの間、約0.1g/L~約1.25g/Lの間、約0.1g/L~約1.0g/Lの間、約0.1g/L~約0.9g/Lの間、約0.1g/L~約0.8g/Lの間、約0.1g/L~約0.7g/Lの間、約0.1g/L~約0.6g/Lの間、約0.1g/L~約0.5g/Lの間、約0.5g/L~約20g/Lの間、約0.5g/L~約15g/Lの間、約0.5g/L~約10g/Lの間、約0.5g/L~約5.0g/Lの間、約0.5g/L~約3.0g/Lの間、約0.5g/L~約2.0g/Lの間、約0.5g/L~約1.25g/Lの間、約0.5g/L~約1.0g/Lの間、約0.5g/L~約0.9g/Lの間、約0.5g/L~約0.8g/Lの間、約0.5g/L~約0.7g/Lの間、約0.75g/L~約20g/Lの間、約0.75g/L~約15g/Lの間、約0.75g/L~約10g/Lの間、約0.75g/L~約5.0g/Lの間、約0.75g/L~約3.0g/Lの間、約0.75g/L~約2.0g/Lの間、約0.75g/L~約1.25g/Lの間、約0.75g/L~約1.0g/Lの間、または約0.75g/L~約0.9g/Lの間であり得る。好ましくは、炭酸水素ナトリウムの濃度は、約0.84g/L、または約1.8g/L~約2.4g/Lの間である。
本発明の一態様では、細菌細胞を培養する限定培地は、酵母抽出物を含む。本発明において使用するのに適切な酵母抽出物は、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物および合成酵母抽出物を含むことができる。一態様では、酵母抽出物は、BD BBL(BD Biosciences)、BD BACTO(BD Biosciences)、HY YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY YEST441(Kerry,Inc.、Kerry Group Services Ltd.)、HY YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、またはHY YEST504(Kerry Group Services Ltd.)である。別の態様では、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、またはULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)である。さらなる態様では、酵母抽出物は、合成酵母抽出物、例として、BD RECHARGE(BD Biosciences)である。最も好ましくは、酵母抽出物は、限外ろ過された酵母抽出物、例として、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)である。
培養培地中の酵母抽出物の濃度は、約1g/L~約50g/Lの間、例として、約1g/L~約40g/Lの間、約1g/L~約30g/Lの間、約1g/L~約25g/Lの間、約1g/L~約20g/Lの間、約1g/L~約15g/Lの間、約1g/L~約10g/Lの間、約5g/L~約50g/Lの間、約5g/L~約40g/Lの間、約5g/L~約30g/Lの間、約5g/L~約25g/Lの間、約5g/L~約20g/Lの間、約5g/L~約15g/Lの間、約10g/L~約50g/Lの間、約10g/L~約40g/Lの間、約10g/L~約30g/Lの間、約10g/L~約35g/Lの間、約10g/L~約30g/Lの間、約10g/L~約25g/Lの間、約10g/L~約20g/Lの間、約15g/L~約50g/Lの間、約15g/L~約40g/Lの間、約15g/L~約30g/Lの間、または約15g/L~約25g/Lの間であり得る。好ましい実施形態では、培養培地中の酵母抽出物の濃度は、約5g/L~約25g/Lの間であり、最も好ましくは、約10g/Lである。
本発明の一態様は、少なくとも約50mMのアミノ酸;カリウム塩、炭素供給源を含み、酵母抽出物を任意選択により含む、細胞を培養する限定培地に関する。
一実施形態では、細胞を培養する培地は、少なくとも約50mMのアミノ酸、約5.0mM~約15.0mMの間のグリシン、約0.2g/L~約1.25g/Lの間のカリウム塩、約25g/L~約80g/Lの間の炭素供給源、および約5g/L~約25g/Lの間の酵母抽出物を含む。
好ましい実施形態では、細胞を培養する培地は、少なくとも約60mMのアミノ酸、約7.5mMのグリシン、約0.9g/Lの塩化カリウム、50g/Lのグルコース、および約10g/Lの限外ろ過された酵母抽出物を含む。
さらに、上記に列挙した条件のうちのいずれかを、単独でまたは多様に相互に組み合わせてのいずれかで使用することができることも、当業者は認識するであろう。当業者は、上記の特徴の1つ、一部または全部を示す培地処方を利用することによって、細胞の成長および/または生存率を最適化すること、ならびに多糖の生成を最大化することが可能になるであろう。
本発明において開示するこれらの培地処方のうちのいずれにも必要に応じて、特定のイオン(例として、ナトリウム、塩化物、カルシウム、マグネシウムおよびリン酸塩)、緩衝剤、ビタミン、微量元素(非常に低い最終濃度で通常存在する無機化合物)、アミノ酸、脂質、タンパク質加水分解産物、またはグルコースもしくはその他のエネルギー供給源を任意選択により補充することができる。これらの任意選択の補充物質は、培養開始時に添加してもよく、または枯渇した栄養素を補充するためにかもしくは別の理由で、後の時点で添加してもよい。開示する培地処方中に含めることができる、望ましいまたは必要な補充物質はいずれも、当業者により理解されるであろう。
別の態様では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかにより、本発明の限定培地を使用する細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度が、少なくとも9.0、例として、少なくとも9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5、18.0、18.5、19.0、19.5または20.0になるまで、生育を実施する。好ましい実施形態では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかにより、細胞密度が少なくとも9.0になるまで、生育を実施する。
シアル酸を含有する多糖、例として、GBSについては、多糖の収率を、シアル酸の濃度を測定することによって決定することができる。ペレット化した細胞を、当技術分野で周知の方法により消化することによって、細胞に結合している多糖から、シアル酸を放出させる。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による陰イオン交換クロマトグラフィー(AEX)によって、消化物をアッセイする。次いで、シアル酸の値に、反復単位重量変換係数をかけることによって、多糖の濃度を決定する。例えば、GBSのそれぞれの血清型についての変換係数を、以下に示す:Ia、IbおよびIII=3.24;IIおよびV=4.29;ならびにIV=3.77。
一態様では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかを使用して、本発明の限定培地を使用する細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度が、少なくとも約250mg/L、例として、少なくとも約300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L、500mg/L、550mg/L、600mg/L、650mg/L、700mg/L、750mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1500mg/L、または2000mg/Lになるまで、生育を実施する。好ましい実施形態では、本明細書に開示する方法のうちのいずれかを使用して、多糖の濃度が少なくとも約250mg/Lになるまで、生育を実施する。一態様では、本発明の限定培地を使用する細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度は、少なくとも約250mg/L、例として、少なくとも約300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L、500mg/L、550mg/L、600mg/L、650mg/L、700mg/L、750mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1500mg/L、または2000mg/Lであり得る。好ましい実施形態では、多糖の濃度は、少なくとも約250mg/Lである。
発酵方法
本発明は、多糖を生成する細菌を生育させるための発酵方法を提供する。一態様では、多糖の生成を最大化するために、本発明の生育方法を、本明細書に記載する複合培地および限定培地と組み合わせて使用する。
種の成長
一実施形態では、本発明の方法における多糖を生成する細菌の成長は、少なくとも2つの相、すなわち、種の成長の相および発酵の相において進行する。まず種培養物を、ストック培養物、例えば、ワーキング細胞バンクからの植菌により成長させる。この種を使用して、第2の種培養物への植菌または比較的大きな発酵培養物への植菌のいずれかを行う。当技術分野で理解されているように、使用する種培養物の数は、例えば、発酵のステップのサイズおよび体積に依存し得る。
したがって、一態様では、本発明は、多糖を生成する細菌を培養する方法に関する。この方法は、細胞の成長を促進する条件下にある第1の培養培地中で、多糖を生成する細菌細胞を培養するステップと、前記第1の培養のステップ後に、第2の培養培地に前記第1の培地の全部または一部を植菌するステップと、細胞の成長および/または多糖の生成を促進する条件下で、前記植菌した第2の培地を培養するステップとを含む。この方法は、前記第2の培地から多糖を単離するステップをさらに含むことができる。一実施形態では、多糖を生成する細菌を、種培養物と呼ばれている第1の培養培地中で成長させる。一実施形態では、種培養物は、上記の記載に従う培養培地、および培地中で成長させた、ストック培養物からの植菌を含む。一実施形態では、第1の培養培地と第2の培養培地とが同じである。別の実施形態では、第1の培養培地と第2の培養培地とが異なる。
一般に、種の成長の1つ(または複数の)相を実施して、保存されていた培養物に由来する微生物の分量をスケールアップし、その結果、それらの微生物を、発酵の相のための植菌材料として使用することができる。発酵培養物に植菌するために使用する生存細胞の体積および分量は、保存されていた培養物から採取する場合よりもむしろ、活発に成長しつつある培養物(例えば、種培養物)から採取する場合に、正確に制御することができる。
さらに、発酵培地に植菌するために、種の成長の2つ以上(例えば、2または3つ)の相を使用して、多糖を生成する細菌の分量をスケールアップすることもできる。代わって、所望により、発酵の相において、保存されていた培養物から直接植菌することによって、多糖を生成する細菌の成長を直接進行させることもできる。
発酵の相を開始するために、多糖を生成する細菌を含有する種培養物の一部または全部を使用して、発酵培養培地に植菌することができる。種培養物の、発酵培地に植菌するために使用するのに適切な濃度を、当業者であれば決定することができる。
大規模な環境では、最大の細胞成長および/または多糖生成をもたらすために、発酵を使用することができる。一実施形態では、多糖を生成する細菌を、発酵培養物として成長させる。一実施形態では、第1の培地中で成長させた種培養物から、発酵培養物に植菌し、発酵培養を、第2の培地中で実施する。一実施形態では、第2の培地は、上記の記載に従う複合培地または限定培地であり得る。別の実施形態では、第1の培地と第2の培地とが同じである。
流加発酵のプロセス
一実施形態では、上記に記載した複合培地および限定培地を使用する流加培養のシステムにおいて、多糖を生成する細菌細胞を培養する。流加システムでは、培養を、細胞を植菌して開始し、培養の間に少なくとも1つの栄養素を添加して補充し、細胞の収集を単回行って終結させる。一実施形態では、栄養素は、一定速度で添加する。
一態様では、炭素供給源は、培養の間に添加する栄養素である。炭素供給源は、複合培地および/または限定培地のための上記に記載した任意の炭素供給源であり得る。好ましい実施形態では、炭素供給源は、グルコースである。
本発明のある態様では、回分する炭素供給源の量/フィードする炭素供給源の量は、約10%/90%、15%/85%、20%/80%、25%/75%または30%/70%であり得る。例えば、好ましい実施形態では、炭素供給源の総濃度の20%を回分し、培養の過程にわたり、残りの80%を一定速度でフィードする。別の実施形態ではまた、炭素供給源の総濃度の20%を回分し、培養の過程にわたり、残りの炭素供給源を一定でない速度でフィードすることもできる。
さらに別の態様では、細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度が、少なくとも9.0、例として、少なくとも9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5、18.0、18.5、19.0、19.5または20.0になるまで、流加発酵のプロセスを実施する。好ましい実施形態では、細胞密度が少なくとも9.0になるまで、流加発酵のプロセスを実施する。
さらに別の態様では、本発明の流加培養のシステムによる細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度は、少なくとも9.0、例として、少なくとも9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5、18.0、18.5、19.0、19.5または20.0であり得る。好ましい実施形態では、細胞密度は、少なくとも9.0である。
シアル酸を含有する多糖、例として、GBSについては、多糖の収率を、シアル酸の濃度を測定することによって決定することができる。ペレット化した細胞を、当技術分野で周知の方法により消化することによって、細胞に結合している多糖から、シアル酸を放出させる。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による陰イオン交換クロマトグラフィー(AEX)によって、消化物をアッセイする。次いで、シアル酸の値に、反復単位重量変換係数をかけることによって、多糖の濃度を決定する。例えば、GBSのそれぞれの血清型についての変換係数を、以下に示す:Ia、IbおよびIII=3.24;IIおよびV=4.29;ならびにIV=3.77。肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)またはその他の被包性細菌についての多糖の収率は、最初に、洗剤、例として、デオキシコール酸ナトリウム(DOC)もしくはN-ラウリル-サルコシンナトリウム(NLS)を用いる処理;高温での酸処理;塩基処理;および/または機械的溶解により、細胞壁から莢膜多糖を放出させることによって定量化することができる。次いで、分子ふるいクロマトグラフィー(SEC)HPLCを使用して、放出させた、未精製溶解液中の多糖を、認証済みの標準物質に対してアッセイする。
一態様では、細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度が、少なくとも約250mg/L、例として、少なくとも約300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L、500mg/L、550mg/L、600mg/L、650mg/L、700mg/L、750mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1500mg/L、または2000mg/Lになるまで、流加発酵のプロセスを実施する。好ましい実施形態では、多糖の濃度が少なくとも約250mg/Lになるまで、流加発酵のプロセスを実施する。
一態様では、本発明の流加培養のシステムによる細菌細胞培養物の、SEC HPLCにより決定される多糖の濃度は、少なくとも約250mg/L、例として、少なくとも約300mg/L、350mg/L、400mg/L、450mg/L、500mg/L、550mg/L、600mg/L、650mg/L、700mg/L、750mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1500mg/L、または2000mg/Lであり得る。好ましい実施形態では、多糖の濃度は、少なくとも約250mg/Lである。
灌流発酵のプロセス
一実施形態では、灌流培養のシステムにおいて、多糖を生成する細菌細胞を培養する。上記に記載した複合培地および限定培地を使用する灌流培養において、最大の多糖生成を得ることができることを、発明者らは発見した。灌流システムの利点は、新鮮な培地を連続的に添加することができることである。さらに、このシステムでは、細胞生存率を維持しながら、代謝老廃物を、生成の間に除去することもできる。
灌流培養のシステムは、新鮮な培地を細胞に提供し、かつ同時に、使用済みの培地を除去することを含むことができる;使用済みの培地は、細胞を実質的に含有しないか、またはバイオリアクター中の細胞の濃度よりも実質的に低い細胞の濃度を含む。灌流培養では、例えば、ろ過、超音波ろ過、遠心分離または沈降により、細胞を保持することができる。
一実施形態では、使用済みの培地を、細胞から分離し、除去し、一方、細胞は、バイオリアクター中に保持するかまたはバイオリアクターに戻す。分離のステップは、通常のフローろ過および/またはクロスフローろ過であり得る。一実施形態では、前記ろ過システムは、中空糸フィルターを含む。別の実施形態では、前記ろ過システムは、フラットシートカセットを含む。別の実施形態では、細胞は、使用済みの培地から、遠心分離のステップにより分離する。別の実施形態では、細胞は、使用済みの培地から、超音波による分離のステップにより分離する。別の実施形態では、細胞は、使用済みの培地から、沈降システムにより分離する。
一実施形態では、灌流速度は、約0.07VVH~約2.00VVHの間、例として、約0.07VVH~約1.33VVHの間、約0.07VVH~約1.20VVHの間、約0.07VVH~約1.07VVHの間、約0.07VVH~約0.93VVHの間、約0.07VVH~約0.80VVHの間、約0.07VVH~約0.67VVHの間、約0.07VVH~約0.53VVHの間、約0.07VVH~約0.40VVHの間、約0.07VVH~約0.27VVHの間、約0.13VVH~約2.00VVHの間、約0.13VVH~約1.33VVHの間、約0.13VVH~約1.20VVHの間、約0.13VVH~約1.07VVHの間、約0.13VVH~約0.93VVHの間、約0.13VVH~約0.80VVHの間、約0.13VVH~約0.67VVHの間、約0.13VVH~約0.53VVHの間、約0.13VVH~約0.40VVHの間、約0.13VVH~約0.27VVHの間、約0.27VVH~約2.00VVHの間、約0.27VVH~約1.33VVHの間、約0.27VVH~約1.20VVHの間、約0.27VVH~約1.07VVHの間、約0.27VVH~約0.93VVHの間、約0.27VVH~約0.80VVHの間、約0.27VVH~約0.67VVHの間、約0.27VVH~約0.53VVHの間、約0.27VVH~約0.40VVHの間、約0.40VVH~約2.00VVHの間、約0.40VVH~約1.33VVHの間、約0.40VVH~約1.20VVHの間、約0.40VVH~約1.07VVHの間、約0.40VVH~約0.93VVHの間、約0.40VVH~約0.80VVHの間、約0.40VVH~約0.67VVHの間、約0.53VVH~約2.00VVHの間、約0.53VVH~約1.33VVHの間、約0.53VVH~約1.20VVHの間、約0.53VVH~約1.07VVHの間、約0.53VVH~約0.93VVHの間、約0.53VVH~約0.80VVHの間、約0.53VVH~約0.67VVHの間、約0.67VVH~約2.00VVHの間、約0.67VVH~約1.33VVHの間、約0.67VVH~約1.20VVHの間、約0.67VVH~約1.07VVHの間、約0.67VVH~約0.93VVHの間、または約0.67VVH~約0.80VVHの間であり得る。一実施形態では、灌流速度は、約0.67VVH~約1.33VVHの間であり、好ましくは、約1.20VVHである。
一態様では、灌流培養の持続期間は、約1時間~約15時間の間、例として、約1時間~約14時間の間、約1時間~約13時間の間、約1時間~約12時間の間、約1時間~約11時間の間、約1時間~約10時間の間、約1時間~約9時間の間、約1時間~約8時間の間、約1時間~約7時間の間、約1時間~約6時間の間、約1時間~約5時間の間、約5時間~約15時間の間、約5時間~約14時間の間、約5時間~約13時間の間、約5時間~約12時間の間、約5時間~約11時間の間、約5時間~約10時間の間、約5時間~約9時間の間、約5時間~約8時間の間、または約5時間~約7時間の間であり得る。一実施形態では、灌流培養の持続期間は、約1時間~約10時間の間であり、好ましくは、約7時間である。
特定の一態様では、灌流速度は、培養の持続期間にわたり可変であり得る(増加または減少させることができる)。一実施形態では、灌流システムは、第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで増加させる。別の実施形態では、灌流システムは、第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで減少させる。追加の実施形態では、灌流速度は、複数回変化させることができる。
一態様では、灌流速度は、培養の持続期間にわたり一定に保つ。
本発明の別の態様では、灌流システムにおける細胞の成長は、回分発酵システムにおける細胞の成長よりも、少なくとも1.1倍、例として、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4または2.5倍大きくなり得る。好ましい実施形態では、灌流システムにおける細胞の成長は、回分発酵システムにおける細胞の成長よりも少なくとも2倍大きい。
さらに別の態様では、細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度が、少なくとも20.0、例として、少なくとも25.0、30.0、35.0、40.0、45.0、50.0、55.0または60.0になるまで、灌流発酵のプロセスを実施する。好ましい実施形態では、細胞密度が少なくとも20.0になるまで、灌流発酵のプロセスを実施する。
さらに別の態様では、本発明の灌流システムによる細菌細胞培養物の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度は、少なくとも20.0、例として、少なくとも25.0、30.0、35.0、40.0、45.0、50.0、55.0または60.0であり得る。好ましい実施形態では、細胞密度は、少なくとも20.0である。
本発明の別の態様では、灌流システムにおける多糖の濃度は、回分発酵システムにおける多糖の濃度よりも、少なくとも1.5倍、例として、少なくとも1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4または3.5倍高い。好ましい実施形態では、灌流システムにおける多糖の濃度は、回分発酵システムにおける多糖の濃度よりも少なくとも2倍高い。
シアル酸を含有する多糖、例として、GBSについては、多糖の収率を、シアル酸の濃度を測定することによって決定することができる。ペレット化した細胞を、当技術分野で周知の方法により消化することによって、細胞に結合している多糖から、シアル酸を放出させる。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による陰イオン交換クロマトグラフィー(AEX)によって、消化物をアッセイする。次いで、シアル酸の値に、反復単位重量変換係数をかけることによって、多糖の濃度を決定する。例えば、GBSのそれぞれの血清型についての変換係数を、以下に示す:Ia、IbおよびIII=3.24;IIおよびV=4.29;ならびにIV=3.77。肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)またはその他の被包性細菌についての多糖の収率は、最初に、洗剤、例として、デオキシコール酸ナトリウム(DOC)もしくはN-ラウリル-サルコシンナトリウム(NLS)を用いる処理;高温での酸処理;塩基処理;および/または機械的溶解により、細胞壁から莢膜多糖を放出させることによって定量化することができる。次いで、分子ふるいクロマトグラフィー(SEC)HPLCを使用して、放出させた、未精製溶解液中の多糖を、認証済みの標準物質に対してアッセイする。
一態様では、細菌細胞培養物の、シアル酸の濃度により決定される多糖の濃度が、少なくとも約600mg/L、例として、少なくとも約650mg/L;700mg/L;750mg/L;800mg/L;850mg/L;900mg/L;950mg/L;1,000mg/L;1,500mg/L;または2,000mg/Lになるまで、灌流発酵のプロセスを実施する。好ましい実施形態では、多糖の濃度が少なくとも約600mg/Lになるまで、灌流発酵のプロセスを実施する。
一態様では、本発明の灌流システムによる細菌細胞培養物の、SEC HPLCにより決定される多糖の濃度は、少なくとも約600mg/L、例として、少なくとも約650mg/L;700mg/L;750mg/L;800mg/L;850mg/L;900mg/L;950mg/L;1,000mg/L;1,500mg/L;または2,000mg/Lであり得る。好ましい実施形態では、多糖の濃度は、少なくとも約600mg/Lである。
以下の実施例により、本発明のいくつかの実施形態を実証する。しかし、これらの実施例は、例証のためのものに過ぎず、本発明の条件および範囲に関して全面的に決定的であることは意図しないことを理解されたい。典型的な反応条件(例えば、温度、反応時間等)が示されている場合には、特定の範囲を上回る条件および特定の範囲を下回る条件のいずれもまた、好都合である程度は一般に下がるが、使用することができることを理解すべきである。別段の特定がない限り、本明細書で言及する部およびパーセントは全て、重量ベース、温度は全て、セ氏温度で表現する。
さらに、以下の実施例は、標準的な技法を使用して実施し、それらの技法は、当業者にとって周知のかつ日常的なものであり、ただし、そうでない場合には詳細に記載した。上記で書き留めたように、以下の実施例は、例示の目的で提示するのであって、いかなる場合であっても、それらを本発明の範囲を制限するものであると解釈してはならない。
(実施例1)
本発明の限定培地
出願人に独占所有権のある、哺乳動物細胞を培養する限定培地(「R17」)を、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)を成長させるために改変して、「改変型AS3」培地(「mAS3」ともまた呼ぶ)を創製した。改変型AS3培地は、下記の表3の構成成分を用いて調合した。血清型4、5、6A、6B、14および23Fのために調製する培地は、30g/Lのデキストロースおよび0.6g/Lの硫酸マグネシウムを用いて調合した。血清型1、3、6B、7F、9V、18C、19Aおよび19Fの場合には、30g/Lのデキストロースを、リアクター中の培地に添加した。
Figure 0007311966000005
R17粉末中のアミノ酸、ビタミンおよび塩の組成の完全な説明を、下記の表4に提供する。
Figure 0007311966000006
2Lのバイオリアクター中で、温度を、36℃に制御し、pHを、NaOHを塩基滴定剤として使用して7.0に制御して、回分発酵を実施した。血清型1、3、4、6A、6B、7F、9V、18C、19Aおよび19Fについては、Nのオーバーレイを用いて、血清型6B(2)、14および23Fについては、空気を用いて、発酵槽を不活性化し、血清型5については、オーバーレイは使用しなかった。発酵物を、200RPMで撹拌した。結果を、下記の表5に示す。
Figure 0007311966000007
肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型13種は、化学的に限定された改変型AS3培地を使用する回分培養において、首尾よく成長した。
(実施例2)
市販されている限定培地と本発明の限定培地との比較
イーグル最小必須培地(EMEM)は、市販されている、細胞を培養する限定培地であり、GBSの多様な血清型を使用して、R17と比較試験した。嫌気的に成長させるGBSの炭酸水素ナトリウム必要量に適合するように、ラベルの使用説明から、それぞれの処方を改変した。また、細菌培養物中で達成可能なより高い細胞密度を支援するために、それぞれの培地に、高い濃度のグルコースも補充した。細菌用培地として改変したEMEM(「細菌用EMEM」)についての処方を、以下に示す:20.2g/LのEMEM粉体、1.17g/LのL-グルタミン、0.84g/Lの炭酸水素ナトリウム、および80g/Lのグルコース。GBSの成長のために、(実施例1の記載に従う)GBS mAS3の、mAS3の組成を特別に作り(以下、「GBS mAS3」)、これを以下に示す:(300mMの酸性シスチン原液に代わって)0.21g/LのL-システインHCl、(1mL/Lに代わって)2mL/Lの微量元素E、1000×、0.84g/Lの炭酸水素ナトリウム、および(25g/Lのデキストロース無水に代わって)80g/Lのグルコース。
10Lのバイオリアクターの規模で、温度を、37℃に制御し、pHを、NaOHを塩基滴定剤として使用して7.0に制御して、発酵を実施した。Nのオーバーレイを用いて、回分体積に関して0.1vvmで、発酵槽を不活性化し、発酵物を十分にかき混ぜて撹拌して、1/時間のkLaを達成した。結果を、下記の表6に示す。
Figure 0007311966000008
成長および多糖の濃度の両方において、GBS mAS3培地は、細菌用EMEM培地に対して、驚くべき優位性を示した。
(実施例3)
複合培地と本発明の限定培地との比較
実施例1の記載に従う改変型AS3培地と大豆加水分解産物に基づく複合培地(BPDv3)とを、肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)の多様な血清型について比較した。28g/LのHYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)、54g/Lのグルコース、3.5g/LのNaCl、0.7g/LのKHPO、0.0182g/LのCaCl・2HO、1g/LのMgSO・7HO、0.84g/LのNaHCO、3g/Lの塩化アンモニウム、0.25g/Lのウリジン、0.25g/Lのアデノシン、0.03g/Lのナイアシンアミド、0.03g/LのピリドキシンHCl、0.0075g/Lのパントテン酸、および0.003g/LのPABAから、BPDv3を構成した。血清型12Fのための培地には、1g/Lのグルタミン酸一ナトリウムを補充し、血清型8のための培地は、0.5g/Lの塩化アンモニウムおよび36g/Lのグルコースを含有するように改変した。改変型AS3培地において、複合培地と比較して、多糖のタイターの一貫した改善は得られなかったが、改変型AS3培地は、ほとんど全ての血清型において成長の改善を示した(表7を参照されたい)。
Figure 0007311966000009
(実施例4)
アミノ酸の消費
GBS血清型IIIの発酵の過程の間のアミノ酸の消費の分析を実施して、アミノ酸が枯渇するかどうかを決定した。植菌前および収集時の(実施例2の記載に従う)GBS mAS3中のアミノ酸の濃度の分析を、表8に提示する。
Figure 0007311966000010
必要であることが予測されたアミノ酸は枯渇しなかったが、ストレプトコッカス・アガラクチア(S.agalactiae)がそれらに対しておそらく原栄養株であるアミノ酸4種は枯渇した。アルギニン、グリシンおよびセリンは、定量化の限界未満まで枯渇した。HPLCの方法による測定が困難であるシステインは、いずれの試料採取時においても検出されなかった。その他のアミノ酸は全て、収集時に依然として過剰であった。
次いで、多様なGBSの血清型の発酵において、GBS mAS3培地に、これら4種の枯渇したアミノ酸を、ベースの粉末R17処方に関して4×の濃度で補充した(16mMのarg、1.6mMのcys、6mMのgly、および40mMのser)。結果を、下記の表9に示す。
Figure 0007311966000011
CGRS補充培地を用いて試験した6種の血清型全てにおいて、成長の顕著な改善が観察された。全ての血清型について、多糖のタイターが増加したわけではないが、成長の改善により、さらなる試験が奨励された。
(実施例5)
枯渇したアミノ酸のさらなる分析
枯渇したアミノ酸のそれぞれの、成長の改善に対する重要性を、実験において評価し、この場合、GBSの血清型Vをモデルとして使用して、これら4種のそれぞれを培地から順次に除去した。グリシンが唯一、成長の改善に寄与することが予想外に見出された(表10を参照されたい)。
Figure 0007311966000012
このことは、GBSの血清型Vをモデルとして再び使用して、これら4種のアミノ酸のそれぞれを個々に補充した、フォローアップ研究において確認された。グリシンが、これら4種の枯渇したアミノ酸のうち、成長および多糖の生成を改善する唯一のアミノ酸であることが、この研究により確認された(表11を参照されたい)。
Figure 0007311966000013
次いで、グリシンを唯一の補充物質として添加することの重要性を、GBSのいくつかの血清型において試験した。GBS mAS3、4種のアミノ酸全てを補充したGBS mAS3、およびグリシンのみを補充したGBS mAS3の性能を比較した。結果を、下記の表12に示す。
Figure 0007311966000014
一般に、成長を改善するのに、グリシンのみを補充すれば十分であり、改善は、4種のアミノ酸全てによる補充とほぼ同等であった。しかし驚くべきことに、グリシンのみによる補充は、GBS mAS3、および4種のアミノ酸全てによる補充よりも、多糖の高いタイターをもたらした。
(実施例6)
グリシンの濃度の比較
グリシン単独の添加に伴う、多糖の予想外に高い生成を考慮して、GBS mAS3処方への6mMのグリシンの添加で、最大の成長および多糖のタイターが得られるかどうかを決定するために、実験を実施した。この実験では、GBSの血清型Vをモデルとして使用して、0.15mM~123.2mMのグリシンの添加を比較した。下記の表13のデータから、わずか1.5mMのグリシンまたは61.6mMものグリシンの添加が、6mMのグリシンの添加で認められるのと同じ、多糖のタイターの改善を支援することが示されている。
Figure 0007311966000015
(実施例7)
GBS mAS3培地の非必須構成成分の決定
発酵の全体を通してかつ終点において炭素供給源が過剰にあることを保証するために、GBS mAS3処方、およびグリシンを含有する、実施例5および6のその誘導処方に、80g/Lのグルコースを含有させた。一般に、成長および多糖の生成が停止していた場合、約30g/Lのグルコースが、消費されずに残留していた(データ未公開)。したがって、より効率的な培地を得ることができるかどうかを決定するために、実験を実施した。GBSの血清型Vをモデルとして用いて、80g/L、70g/L、60g/Lおよび50g/Lのグルコースの濃度を有するグリシン補充GBS mAS3培地を試験した。50g/Lのグルコースの濃度により、残余のグルコースは生じず、また、多糖のタイターも損なわれないことが、下記の表14のデータから示されている。
Figure 0007311966000016
同様に、R17粉末に添加するアミノ酸および塩全ての重要性についても、ドロップアウト実験においてそれぞれを1種ずつ除くことによって調べた。この研究は、グリシン補充GBS mAS3培地中で、GBSの血清型Vを用いて実施した。下記の表15のデータから、チロシン、グルタミンおよびシステインは成長に必須であり、一方、アスパラギンはそうではなく、全ての塩が非必須であることが示されている。
Figure 0007311966000017
(実施例8)
ビタミンおよび塩/微量元素の消費
グリシン補充GBS mAS3培地中で、GBS血清型IIIをモデルとして使用して、残余のビタミンおよび塩/微量元素を、開始濃度と比して評価した。総数13種のビタミン、すなわち、ビオチン、コリンシアノコバラミン(choline cyanocobalamin)、葉酸、ナイアシン、ナイアシンアミド、ニコチンアミド、p-アミノ安息香酸、パントテン酸、ピリドキサール、ピリドキサミン、ピリドキシン、リボフラビンおよびチアミンについて調べた。発酵の間に、12種のアミノ酸は、濃度の顕著な変化を示さなかった。ナイアシンアミドは、発酵の過程の間に枯渇してゼロになることが見出されたが、ナイアシンの蓄積が伴うことにより、このビタミンファミリーは枯渇しないことが指し示されるであろう(データ未公開)。
塩および微量元素32種を分析した。これらのうち18種が検出限界未満であった。それらの18種を以下に示す:銀、アルミニウム、ヒ素、ベリリウム、カドミウム、クロム、銅、水銀、リチウム、マンガン、ニッケル、鉛、ルビジウム、セレニウム、スズ、チタン、タリウムおよびバナジウム。検出可能な塩および微量元素14種のうち12種は、最初の、培地への植菌から、収集後まで、濃度の実質的な低下を示さなかった(表16を参照されたい)。濃度の低下を示したのは、亜リン酸およびカリウムの2種であった。亜リン酸は、細胞の成長のために消費されるので、その濃度の低下が予測されたが、亜リン酸は、成長制限性ではなく、その理由は収集時に過剰に残留したからである。しかし、カリウムの濃度の低下は予想外であった。
Figure 0007311966000018
これらのデータは、2種の研究をもたらし、この場合、GBS血清型IIIの発酵において、グリシン補充GBS mAS3培地に、追加の2倍量の塩化カリウム(0.31g/LのR17粉末に0.6g/Lを追加)を添加することの効果を調べた。表17に示す結果から、KCl濃度の増加は、成長とは無関係に、多糖のタイターにとって有益であったことが示されている。
Figure 0007311966000019
さらなる研究では、より完全な範囲のKClの濃度(ベースの粉末(basal powder)R17中に含有される0.31g/LのKClに0.03g/L~24g/Lを追加)を、成長および多糖の合成に対するそれらの効果について調べた。表18に示す結果から、R17粉末に追加した0.3~24g/LのKClの濃度により、成長および多糖の生成の改善がもたらされることが示されている。
Figure 0007311966000020
(実施例9)
mAS3opt50培地の処方
GBS mAS3培地おいて、グリシンおよびKClの増加、グルコースの濃度の減少、ならびにマグネシウム、アスパラギンおよびNaClの削除を組み込んで、培地を構成した(「mAS3opt50」)。GBSの血清型6種について、新しい処方を、GBS mAS3培地と比較して試験した。表19に示すように、改めて調合した培地は、成長、およびそれに伴う、多糖のタイターの実質的な改善をもたらす。
Figure 0007311966000021
(実施例10)
mAS3opt50における、多糖の収率に対するグリシンおよびKClの寄与
ドロップアウトのアプローチを使用して、mAS3opt50培地において、多糖の収率に対するグリシンおよびKClの補充の重要性を実証した。表20に示すデータから、いずれもが高い収率の支援において重要であることが明らかに示されている。
Figure 0007311966000022
(実施例11)
mAS3opt50の、複合培地および酵母抽出物を補充した複合培地との比較
開始複合培地(「HP」)は、大豆加水分解産物に基づく処方であった:28g/LのHYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)、3.5g/LのNaCl、0.7g/LのKHPO、0.0182g/LのCaCl・2HO、1g/LのMgSO・7HO、0.84g/LのNaHCO、および80g/Lのグルコース。この培地中でのGBSの血清型6種の発酵は、mAS3opt50中よりも実質的に低い成長およびタイターをもたらした。したがって、HPに、限外ろ過された酵母抽出物であるAMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)10g/Lを補充した(「HPYE」)。HPYE培地は、HP培地と比較して、細胞密度および多糖のタイターを実質的に改善していた。HPYEは、ほとんど全ての血清型において、mAS3opt50と比較して、成長の増加を示し、一方、HPYE培地中の多糖のタイターは、若干より低かった。全てのデータを、下記の表21に示す。
Figure 0007311966000023
(実施例12)
複合培地中の酵母抽出物の量の増減
最適な成長および多糖の生成をもたらすために、酵母抽出物の量の増減を実施して、補充する酵母抽出物の濃度を決定した。GBSの血清型Vをモデルとして使用して、酵母抽出物の補充の効果を、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)を0g/L、2.5g/L、5g/L、10g/L、20g/Lおよび40g/Lで用いて判定した。表22に示すように、これらのデータから、わずか2.5g/Lの酵母による補充が、成長および莢膜多糖の生成を刺激するのに十分であることが示された。しかし、補充した酵母抽出物の最適濃度は、10g/Lであった;その理由は、より高い量を添加しても、追加の利益が得られなかったからである。
Figure 0007311966000024
(実施例13)
限定培地への酵母抽出物の補充
複合培地における、多糖のタイターに対する酵母抽出物による補充のプラスの影響を考慮して、GBS mAS3への、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)による補充について調べる実験を実施した。限外ろ過された酵母抽出物を補充したGBS mAS3(「R17YE」)を、GBS mAS3およびmAS3opt50と比較した。R17への酵母抽出物の補充は、多糖のタイターを、GBS mAS3およびmAS3opt50の両方と比較して、劇的に改善した(表23を参照されたい)。
Figure 0007311966000025
次いで、種々の濃度の、限外ろ過された酵母抽出物による補充と、種々の濃度の、BD Biosciencesから市販されている「合成」酵母抽出物(BD RECHARGE)による補充とを比較するための研究を実施した。GBSの血清型Vをモデルとして使用した。表24に示すデータから、20g/Lの酵母抽出物は(限外ろ過されたものまたは合成のもののいずれであっても)、成長の改善をもたらすが、多糖のタイターの対応する増加はないことが示されている。合成酵母抽出物による補充は、GBS mAS3対照よりも、成長を改善するが、限外ろ過された酵母抽出物を用いて得られる最大のタイターはもたらさない。
Figure 0007311966000026
(実施例14)
グルコースの一定したフィードによる発酵の分析
多様なGBSの血清型をモデルとして使用して、mAS3opt50培地を用いて、グルコースの一定したフィードを、多糖のタイターの支援におけるその効果について調べた。50g/Lのグルコースの回分と、グルコースのフィードによる発酵(10g/Lのグルコースを回分し、残りの40g/Lを、EFT3~4時間において開始して、一定速度で7時間かけてフィードした)とを比較すると、全ての血清型にわたり、同等の成長および多糖のタイターが得られることが示された(表25を参照されたい)。これ以外の、発酵を制御するパラメータは、実施例2で提示したパラメータであった。
Figure 0007311966000027
(実施例15)
HPYE培地およびGBS mAS3培地を用いるグルコース流加発酵
また、GBSの血清型Vをモデルとして使用して、HPYE培地およびGBS mAS3培地についての流加発酵も調べた。発酵を、10g/Lのグルコースを回分して開始し、次いで、EFT3~4時間後に、70g/Lのグルコースを、5時間かけてフィードした。これ以外には、実施例2の記載に従って、発酵物を調合した。表26に提示するデータから、流加のアプローチは、GBS mAS3について、回分のアプローチと比して、ほぼ同等の生産性をもたらすことが示されている。HPYEにおいて、フィードするアプローチは、多糖の生成を支援するが、生産性は、回分よりも若干低い。
Figure 0007311966000028
(実施例16)
灌流発酵
肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)の血清型13種に対して、実施例1に記載した改変型AS3培地を使用する灌流実験を実施した。培地に植菌し、2Lのバイオリアクター中の回分モードで、OD600が3~7に達するまで約4~10時間運転した。次いで、培養物を、灌流システムを通して循環させ、この場合、使用済みの培地および老廃物を除去し、新鮮な培地の導入により、培養物体積を保った。灌流を、0.13VVHの初速度で開始し、3~5時間かけて0.80VVHまで徐々に引き上げ、この時点で、灌流バッチを終了した。下記の表27に示すデータから、実施例1の回分発酵と比較して、バイオマスのレベルの顕著な増加、およびそれに対応する、多糖の生成の増加が示されている。
Figure 0007311966000029
(実施例17)
3種の異なる培地における、灌流による発酵方法と回分による発酵方法との比較
GBS mAS3またはHPYEをベースの培地として使用する灌流実験を実施した。1×の培地(0.5×のグルコースを含有する)に植菌し、(5Lの作業体積を)回分モードで約3時間運転した。ODが1~5ODに近づくと、0.5×の培地を用いる灌流を、0.13VVHの初速度で開始し、およそ1時間行った。速度を6~7時間かけて1.20VVHまで引き上げ、この時点で、灌流バッチを終了した。下記の表28に示す、GBS mAS3の灌流についてのデータから、回分モードに比して、細胞密度のおよそ1.4~2倍の増加、およびそれに伴う、多糖のタイター増加が示されている。
Figure 0007311966000030
HPYE複合培地に基づく灌流についてのデータを、下記の表29に示す。一般に、灌流の結果、回分に比して、細胞密度の2倍超の増加、および多糖のタイターの2~3.5倍の改善が得られた。
Figure 0007311966000031
血清型IVをモデルとして使用して、mAS3opt50に基づく培地における灌流も同様に実施した。収集時に得たOD600は16.7であり、多糖の生成は667mg/Lであった。比較すると、実施例8に提示した、mAS3opt50による回分発酵は、10.4の細胞密度および360mg/Lの多糖の生成の値をもたらし、約1.9倍の生産性の改善を証明した。
要約すると、灌流発酵の結果、利用した3種の培地全てにおいて、回分の性能に比して、約2倍またはより良好な多糖の生産性の増加が得られた。
本発明の態様
本発明の追加の実施形態を、以下の条項により記載する。
C1.多糖を生成する細菌細胞を培養する培地であって、植物加水分解産物、酵母抽出物および炭素供給源を含む培地。
C2.植物加水分解産物が、大豆加水分解産物である、C1に記載の培地。
C3.大豆加水分解産物が、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP4601(Kerry Group Services Ltd.)、HYPEP5603(Kerry Group Services Ltd.)、HY-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、AMI-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY BL4(Kerry Group Services Ltd.)、N-Z-SOY BL7(Kerry Group Services Ltd.)、SHEFTONE D(Kerry Group Services Ltd.)、SE50M、SE50MK、大豆ペプトン、BACTO soytone(Difco Laboratories Inc.)、NUTRISOY2207(ADM)、NUTRISOY(ADM)、NUTRISOY flour(ADM)および大豆ミールからなる群から選択される、C2に記載の培地。
C4.大豆加水分解産物が、HYPEP1510(Kerry Group Services Ltd.)である、C3に記載の培地。
C5.植物加水分解産物の濃度が、約5g/L~約75g/Lの間である、C1からC4のいずれか一項に記載の培地。
C6.植物加水分解産物の濃度が、約10g/L~約50g/Lの間である、C5に記載の培地。
C7.植物加水分解産物の濃度が、約28g/Lである、C6に記載の培地。
C8.酵母抽出物が、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物または合成酵母抽出物である、C1からC7のいずれか一項に記載の培地。
C9.酵母抽出物が、限外ろ過された酵母抽出物である、C8に記載の培地。
C10.限外ろ過された酵母抽出物が、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、ULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST441(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST455(Kerry Group Services Ltd.)またはHY-YEST504(Kerry Group Services Ltd.)である、C9に記載の培地。
C11.酵母抽出物の濃度が、約1g/L~約50g/Lの間である、C1からC10のいずれか一項に記載の培地。
C12.酵母抽出物の濃度が、約5g/L~約25g/Lの間である、C11に記載の培地。
C13.酵母抽出物の濃度が、約10g/Lである、C12に記載の培地。
C14.炭素供給源が、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロースおよびマンノースからなる群から選択される、C1からC13のいずれか一項に記載の培地。
C15.炭素供給源が、グルコースである、C14に記載の培地。
C16.炭素供給源の濃度が、約25g/L~約100g/Lの間である、C1からC15のいずれか一項に記載の培地。
C17.炭素供給源の濃度が、約50g/L~約90g/Lの間である、C16に記載の培地。
C18.炭素供給源の濃度が、約80g/Lである、C17に記載の培地。
C19.大豆加水分解産物、限外ろ過された酵母抽出物、およびグルコースを含む、C1からC18のいずれか一項に記載の培地。
C20.リン酸塩を含有する成分をさらに含む、C1からC19のいずれか一項に記載の培地。
C21.リン酸塩を含有する成分が、NaHPO、KHPOまたはKHPOである、C20に記載の培地。
C22.少なくとも1種のアミノ酸、ビタミン、ヌクレオシドまたは無機塩をさらに含む、C1からC21のいずれか一項に記載の培地。
C23.多糖を生成する細菌細胞を培養する培地であって、約50mM超の総濃度のアミノ酸を有する培地。
C24.約1.5mM~約60.0mMの間の総濃度のグリシンを含む、C23に記載の培地。
C25.グリシンの総濃度が、約5.0mM~約15.0mMの間である、C24に記載の培地。
C26.グリシンの総濃度が、約7.5mMである、C25に記載の培地。
C27.約1.0mM~約30.0mMの間の総濃度のアルギニンを含む、C23からC26のいずれか一項に記載の培地。
C28.アルギニンの総濃度が、約1.0mM~約20.0mMの間である、C27に記載の培地。
C29.アルギニンの総濃度が、約4.0mMである、C28に記載の培地。
C30.約0.1mM~約5.0mMの間の総濃度のシステインを含む、C23からC29のいずれか一項に記載の培地。
C31.システインの総濃度が、約0.1mM~約3.5mMの間である、C30に記載の培地。
C32.システインの総濃度が、約0.4mMである、C31に記載の培地。
C33.約5.0mM~約75.0mMの間の総濃度のセリンを含む、C23からC32のいずれか一項に記載の培地。
C34.セリンの総濃度が、約5.0mM~約15.0mMの間である、C33に記載の培地。
C35.セリンの総濃度が、約7.5mMまたは約10mMである、C34に記載の培地。
C36.約1.0mM~約30.0mMの間の総濃度のグルタミンを含む、C23からC35のいずれか一項に記載の培地。
C37.グルタミンの総濃度が、約1.0mM~約20.0mMの間である、C36に記載の培地。
C38.グルタミンの総濃度が、約4.0mMである、C37に記載の培地。
C39.約0.1mM~約5.0mMの間の総濃度のチロシンを含む、C23からC38のいずれか一項に記載の培地。
C40.チロシンの総濃度が、約1.0mM~約3.5mMの間である、C39に記載の培地。
C41.チロシンの総濃度が、約2.9mMまたは約3.0mMである、C40に記載の培地。
C42.約5.0mM~約50.0mMの間の総濃度のアスパラギンを含む、C23からC41のいずれか一項に記載の培地。
C43.アスパラギンの総濃度が、約10.0mM~約30.0mMの間である、C42に記載の培地。
C44.アスパラギンの総濃度が、約20.0mMである、C43に記載の培地。
C45.アスパラギンを含有しない、C23からC41のいずれか一項に記載の培地。
C46.カリウム塩をさらに含む、C23からC45のいずれか一項に記載の培地。
C47.カリウム塩が、塩化カリウムまたは硫酸カリウムである、C46に記載の培地。
C48.カリウム塩の総濃度が、約0.1g/L~約25g/Lの間である、C46からC47のいずれか一項に記載の培地。
C49.カリウム塩の総濃度が、約0.2g/L~約1.25g/Lの間である、C48に記載の培地。
C50.カリウム塩の総濃度が、約0.9g/Lである、C49に記載の培地。
C51.炭素供給源をさらに含む、C23からC50のいずれか一項に記載の培地。
C52.炭素供給源が、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロースおよびマンノースからなる群から選択される、C51に記載の培地。
C53.炭素供給源が、グルコースである、C52に記載の培地。
C54.約25g/L~約100g/Lの間の総濃度の炭素供給源を含む、C51からC53のいずれか一項に記載の培地。
C55.炭素供給源の総濃度が、約25g/L~約80g/Lの間である、C54に記載の培地。
C56.炭素供給源の総濃度が、約50g/Lである、C55に記載の培地。
C57.炭酸水素ナトリウムをさらに含む、C23からC56のいずれか一項に記載の培地。
C58.約0.1g/L~約20g/Lの間の濃度の炭酸水素ナトリウムを含む、C57に記載の培地。
C59.炭酸水素ナトリウムの濃度が、約0.5g/L~約1.0g/Lの間である、C58に記載の培地。
C60.炭酸水素ナトリウムの濃度が、約0.84g/Lである、C59に記載の培地。
C61.酵母抽出物をさらに含む、C23からC60のいずれか一項に記載の培地。
C62.酵母抽出物が、酵母自己溶解物、限外ろ過された酵母抽出物および合成酵母抽出物からなる群から選択される、C61に記載の培地。
C63.酵母抽出物が、限外ろ過された酵母抽出物である、C62に記載の培地。
C64.限外ろ過された酵母抽出物が、AMBERFERM5902(Sensient Technologies Corp.)、BD DIFCO(BD Biosciences)、HYPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、ULTRAPEP YE(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST412(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST441(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST444(Kerry Group Services Ltd.)、HY-YEST455(Kerry Group Services Ltd.)またはHY-YEST504(Kerry Group Services Ltd.)である、C63に記載の培地。
C65.酵母抽出物の濃度が、約1g/L~約50g/Lの間である、C61からC64のいずれか一項に記載の培地。
C66.酵母抽出物の濃度が、約5g/L~約25g/Lの間である、C65に記載の培地。
C67.酵母抽出物の濃度が、約10g/Lである、C66に記載の培地。
C68.少なくとも約50mMのアミノ酸;カリウム塩、炭素供給源を含み、酵母抽出物を任意選択により含む、C23からC67のいずれか一項に記載の培地。
C69.少なくとも約50mMのアミノ酸、約5.0mM~約15.0mMの間のグリシン、約0.2g/L~約1.25g/Lの間のカリウム塩、約25g/L~約80g/Lの間の炭素供給源、および約5g/L~約25g/Lの間の酵母抽出物を含む、C68に記載の培地。
C70.少なくとも約60mMのアミノ酸、約7.5mMのグリシン、約0.9g/Lの塩化カリウム、50g/Lのグルコース、および約10g/Lの限外ろ過された酵母抽出物を含む、C69に記載の培地。
C71.多糖を生成する細菌を生育させる方法であって、a)C1からC70のいずれか一項に記載の培地をバイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、発酵により生育させるステップとを含み、前記生育が、培地への栄養素の一定速度での添加を含む、方法。
C72.栄養素が、炭素供給源である、C71に記載の生育方法。
C73.炭素供給源が、グルコースである、C72に記載の生育方法。
C74.生育させた細菌が、少なくとも9.0の細胞密度を示す、C71からC73のいずれか一項に記載の生育方法。
C75.生育させた細菌が、少なくとも約250mg/Lの多糖の濃度を示す、C71からC74のいずれか一項に記載の生育方法。
C76.多糖を生成する細菌が、ストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、フェシウム菌(Enterococcus faecium)およびエンテロコッカス・フェカリス(Enterococcus faecalis)からなる群から選択される、C71からC75のいずれか一項に記載の生育方法。
C77.多糖を生成する細菌を生育させる方法であって、a)C1からC70のいずれか一項に記載の培地をバイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、灌流により生育させるステップとを含み、生育が、(i)培養物から、使用済みの培地を除去すること、(ii)新鮮な培地を添加すること、および(iii)細菌を保持することを含む、方法。
C78.灌流速度が、約0.07VVH~約2.00VVHの間である、C77に記載の生育方法。
C79.灌流速度が、約0.67VVH~約1.33VVHの間である、C78に記載の生育方法。
C80.灌流速度が、約1.20VVHである、C79に記載の生育方法。
C81.灌流速度が可変である、C77に記載の生育方法。
C82.灌流を第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで増加させる、C81に記載の生育方法。
C83.灌流を第1の速度で開始し、速度を第2の速度まで減少させる、C81に記載の生育方法。
C84.灌流の持続期間が、約1時間~約15時間の間である、C77からC83のいずれか一項に記載の生育方法。
C85.灌流の持続期間が、約1時間~約10時間の間である、C84に記載の生育方法。
C86.灌流の持続期間が、約7時間である、C85に記載の生育方法。
C87.生育させた細菌の細胞の成長が、回分発酵システムにおける細胞の成長よりも少なくとも2倍大きい、C77からC86のいずれか一項に記載の生育方法。
C88.生育させた細菌が、少なくとも20.0の細胞密度に達している、C77からC87のいずれか一項に記載の生育方法。
C89.生育させた細菌が、少なくとも約600mg/Lの多糖の濃度に達している、C77からC88のいずれか一項に記載の生育方法。
C90.多糖を生成する細菌が、ストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、髄膜炎菌(Neisseria meningitidis)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ・チフィ(Salmonella typhi)、インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae)、肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、フェシウム菌(Enterococcus faecium)およびエンテロコッカス・フェカリス(Enterococcus faecalis)からなる群から選択される、C77からC89のいずれか一項に記載の生育方法。

Claims (37)

  1. 肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)またはストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)を培養するための限定培地であって、ここで該限定培地は、タンパク質、加水分解物、または不明の組成の構成成分を含有しない無血清培地であり、アミノ酸の総量が少なくとも60mMであり、グリシンの総濃度が1.5mM~60mMの間であり、0.31g/L~24.31g/Lの塩化カリウムを含み、かつ炭素供給源を含む、多糖を生成する細菌細胞を培養する培地。
  2. 炭素供給源が、グルコース、デキストロース、マンニトール、ラクトース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、ラフィノース、キシロースおよびマンノースからなる群から選択される、請求項1に記載の培地。
  3. 炭素供給源の濃度が、25g/L~100g/Lの間である、請求項1または2に記載の培地。
  4. 炭素供給源の濃度が、50g/L~90g/Lの間である、請求項3に記載の培地。
  5. リン酸塩を含有する成分をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の培地。
  6. リン酸塩を含有する成分が、NaHPO、KHPOまたはKHPOである、請求項5に記載の培地。
  7. 少なくとも1種のビタミン、ヌクレオシドまたは無機塩をさらに含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の培地。
  8. グリシンの総濃度が、5.0mM~15.0mMの間である、請求項1から7のいずれか一項に記載の培地。
  9. グリシンの総濃度が、7.5mMである、請求項8に記載の培地。
  10. 1.0mM~30.0mMの間の総濃度のアルギニンを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の培地。
  11. アルギニンの総濃度が、1.0mM~20.0mMの間である、請求項10に記載の培地。
  12. 0.1mM~5.0mMの間の総濃度のシステインを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の培地。
  13. システインの総濃度が、0.1mM~3.5mMの間である、請求項12に記載の培地。
  14. 5.0mM~75.0mMの間の総濃度のセリンを含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の培地。
  15. セリンの総濃度が、5.0mM~15.0mMの間である、請求項14に記載の培地。
  16. セリンの総濃度が、7.5mMまたは10mMである、請求項15に記載の培地。
  17. 1.0mM~30.0mMの間の総濃度のグルタミンを含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の培地。
  18. グルタミンの総濃度が、1.0mM~20.0mMの間である、請求項17に記載の培地。
  19. 0.1mM~5.0mMの間の総濃度のチロシンを含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の培地。
  20. チロシンの総濃度が、1.0mM~3.5mMの間である、請求項19に記載の培地。
  21. 5.0mM~50.0mMの間の総濃度のアスパラギンを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の培地。
  22. アスパラギンの総濃度が、10.0mM~30.0mMの間である、請求項21に記載の培地。
  23. 炭素供給源の総濃度が、25g/L~80g/Lの間である、請求項1から22のいずれか一項に記載の培地。
  24. 炭酸水素ナトリウムをさらに含む、請求項1から23のいずれか一項に記載の培地。
  25. 0.1g/L~20g/Lの間の濃度の炭酸水素ナトリウムを含む、請求項24に記載の培地。
  26. 炭酸水素ナトリウムの濃度が、0.5g/L~1.0g/Lの間である、請求項25に記載の培地。
  27. 多糖を生成する、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)およびストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)から選択される細菌を生育させる方法であって、a)請求項1から26のいずれか一項に記載の培地をバイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、発酵により生育させるステップとを含み、前記生育が、培地への栄養素の添加を含む、方法。
  28. 栄養素が、炭素供給源である、請求項27に記載の生育方法。
  29. 炭素供給源が、グルコースである、請求項28に記載の生育方法。
  30. 生育させた細菌が、少なくとも250mg/Lの多糖の濃度を示す、請求項27から29のいずれか一項に記載の生育方法。
  31. 多糖を生成する、肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae)およびストレプトコッカス・アガラクチア(Streptococcus agalactiae)から選択される細菌を生育させる方法であって、a)請求項1から26のいずれか一項に記載の培地をバイオリアクターに添加するステップと、b)培地に、多糖を生成する細菌を播種するステップと、c)細菌を、灌流により生育させるステップとを含み、生育が、(i)培養物から、使用済みの培地を除去すること、(ii)新鮮な請求項1から26のいずれか一項に記載の培地を添加すること、および(iii)細菌を保持することを含む、方法。
  32. 灌流速度が、0.07VVH~2.00VVHの間である、請求項31に記載の生育方法。
  33. 灌流速度が、0.67VVH~1.33VVHの間である、請求項32に記載の生育方法。
  34. 灌流の持続期間が、1時間~15時間の間である、請求項31から33のいずれか一項に記載の生育方法。
  35. 灌流の持続期間が、1時間~10時間の間である、請求項34に記載の生育方法。
  36. 生育させた細菌の細胞の成長が、回分発酵システムにおける細胞の成長よりも少なくとも2倍大きい、請求項31から35のいずれか一項に記載の生育方法。
  37. 生育させた細菌の、600nmにおける光学密度(OD)により決定される細胞密度が、少なくとも20.0の細胞密度に達している、請求項31から36のいずれか一項に記載の生育方法。
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