KR20150134489A - Composition of cell culture media containing alpha-ketoglutarate for increasing the recombinant protein production and sialylation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재조합 단백질 생산 증가 및 시알산화 강화를 알파 케토글루타레이트을 포함하는 세포 배양용 배지 조성물 및 이의 용도에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민(glutamine)은 비함유된 배지 조성물은 세포의 비생산속도 및 세포의 생존율을 높여 목적 단백질의 최대 농도를 증가시키고, 목적 단백질의 시알산화를 배양 후반부까지 유지시킬 수 효과를 나타냄으로써, 종래의 기본배지를 사용할 경우보다 재조합 단백질이 현저히 증가하므로, 상기 본 발명의 배지는 동물세포를 이용하여 치료용 재조합 단백질을 생산하는 관련 산업분야의 산업적 이용에 유용하게 이용될 수 있다. The present invention relates to a culture medium composition for cell culture comprising alpha ketoglutarate and an increase in recombinant protein production and sialylation enhancement, and more particularly to a culture medium composition comprising alpha-ketoglutarate of the present invention, The culture medium containing no glutamine enhances the rate of non-production of cells and the survival rate of cells, thereby increasing the maximum concentration of the target protein and maintaining the sialylation of the target protein until the second half of the culture, The recombinant protein is significantly increased as compared with the case of using the basic medium. Therefore, the medium of the present invention can be usefully used for industrial use in the related industrial field for producing a therapeutic recombinant protein using animal cells.
Description
본 발명은 고농도의 재조합 단백질 생산 및 시알산화(sialydation)를 유지시켜 줄 수 있는 세포 배양용 배지 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 재조합 단백질을 발현하는 유전자가 형질감염된 세포주를 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)가 첨가된, 글루타민(glutamine) 비함유 배지를 이용하여 배양함으로써, 목적 단백질의 생산성을 증가시키고, 시알산화를 유지시킬 수 있는 배지 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell culture medium composition capable of maintaining a high concentration of recombinant protein production and sialydation. More specifically, the present invention relates to a cell culture culture medium containing a recombinant protein-expressing cell line transformed with alpha-ketoglutarate -ketoglutarate is added to a culture medium containing a glutamine-free medium to increase the productivity of a target protein and maintain sialylation.
암, 감염성 질환 또는 자가 면역 질환의 진단, 예방 및 치료를 위한 치료제로서 단일클론 항체의 대량 생산이 1975년 영국의 밀스타인(Milstein) 박사와 콜러(Kohler) 박사에 의해 마우스의 하이브리도마 기술 개발을 통해 가능해졌다. 그러나, 하이브리도마 기술을 이용해 생산된 마우스의 단일클론 항체를 인체에 반복 투여하였을 경우, 인체의 면역반응을 유발하는 부작용이 생겼고, 그 효과가 감소하는 현상을 발견하였다. 따라서, 유전공학 기술과 단백질 공학기술을 이용하여 마우스 단일클론항체를 인간화 시키는 기술이 개발되었으며, 여러 선진국에서 경쟁적으로 다양한 질환의 예방, 진단 및 치료를 위한 의약품으로서 인간화 항체 개발을 수행하고 있다. 최근에는 인간화된 단일클론항체뿐만 아니라 다양한 재조합 단백질 의약품을 개발하고 있으며, 임상적으로 큰 효과를 보이고 있다. 이러한 인간화된 재조합 항체를 포함하는 치료용 재조합 단백질을 임상적으로 실험하고, 나아가 상품화하기 위해서는 경제적인 대량 생산이 필수적이다.
Mass production of monoclonal antibodies as therapeutic agents for the diagnosis, prophylaxis and treatment of cancer, infectious diseases or autoimmune diseases was developed by Dr. Milstein and Kohler of the United Kingdom in 1975 in the development of mouse hybridoma technology . However, when a monoclonal antibody of a mouse produced using the hybridoma technique is repeatedly administered to the human body, side effects that cause the immune response of the human body have occurred, and the effect has been found to be reduced. Therefore, techniques for humanizing mouse monoclonal antibodies using genetic engineering technology and protein engineering technology have been developed, and humanized antibodies have been developed as pharmaceuticals for the prevention, diagnosis and treatment of various diseases competitively in various advanced countries. In recent years, humanized monoclonal antibodies as well as various recombinant protein drugs have been developed and have shown great clinical effects. In order to clinically test therapeutic recombinant proteins containing such humanized recombinant antibodies and further commercialize them, economic mass production is essential.
재조합 단백질 또는 재조합 바이러스 의약품을 생산하기 위해 사용되는 숙주 세포로는 대장균, 효모 및 동물세포 등이 있으며, 상기 숙주 세포 중에서 동물 세포를 숙주로 하여 제조하는 재조합 의약품의 비중이 나날이 증가하고 있다. 이러한 동물 세포로는 CHO(Chinese Hamster Ovary), BHK(Baby Hamster Kidney), NS0 골수종 세포 등이 널리 이용되고 있다. 동물세포 유래의 재조합 의약품을 산업적으로 생산하기 위해서는 동물 세포를 배양해야 하는데, 최근에는 동물 세포를 배양하는 방법으로 무혈청 배지를 사용하는 배양 방법이 널리 보편화되고 있다.
Host cells used for producing recombinant protein or recombinant virus drugs include Escherichia coli, yeast, and animal cells. Among these host cells, the proportion of recombinant drugs produced using animal cells as a host is increasing day by day. As such animal cells, Chinese hamster ovary (CHO), baby hamster kidney (BHK) and NS0 myeloma cells are widely used. In order to industrially produce recombinant pharmaceuticals derived from animal cells, animal cells must be cultured. Recently, culture methods using serum-free medium as a method of culturing animal cells have become widely used.
치료용 재조합 단백질의 대량 생산을 위해 산업적으로 이용되고 있는 방법으로는 디하이드로폴레이트 환원효소(dihydrofolate reductase, DHFR)가 결핍된 CHO 세포주(CHO dhfr(-)), CHO K1 세포주(subclone from the parental CHO cell), BHK(Baby Hamster Kidney fibroblasts) 세포주 및 NS0(murine myeloma) 세포주 등을 이용한 방법이 있다. 이들 세포주 중에서 CHO dhfr(-) 세포주는 치료용 재조합 단백질을 산업적으로 대량 생산하기 위하여 가장 널리 사용되고 있는 숙주세포주이다. CHO dhfr(-) 세포주가 산업적으로 가장 선호되는 이유는 하기와 같다. The CHO cell line (CHO dhfr (-)) deficient in dihydrofolate reductase (DHFR), the CHO K1 cell line (subclone from the parental CHO cell, BHK (baby hamster kidney fibroblasts) cell line, and NS0 (murine myeloma) cell line. Among these cell lines, the CHO dhfr (-) cell line is the most widely used host cell line for industrial mass production of therapeutic recombinant proteins. The reason why the CHO dhfr (-) cell line is the most preferred in industry is as follows.
첫째, 단백질의 번역 후 수정과정(posttranslational modification), 즉 당쇄화(glycosylation) 과정 및 인산화(phosphorylation) 과정이 인간 세포와 유사하여 인체의 면역 반응을 최소화하며, 인체 내에서 효과가 높은 치료용 재조합 단백질의 생산이 가능하다. 둘째, 부유 배양이 가능하여 고농도 배양 및 대량 생산 공정에 적용하기 좋다. 셋째, 디하이드로폴레이트 환원효소/메쏘트렉세이트(dihydrofolate reductase, DHFR/methotrexate, MTX) 유전자 증폭 시스템을 이용하여 높은 치료용 재조합 단백질의 생산이 가능하다. 넷째, 오랜 연구를 통해 안전성이 검증되어 있기 때문에 FDA와 같은 감독기관으로부터 허가를 쉽게 받을 수 있다. First, posttranslational modification, that is, glycosylation process and phosphorylation process of the protein is similar to human cell, minimizing the immune reaction of the human body, Can be produced. Secondly, floating culture is possible, so it is suitable for high concentration culture and mass production process. Third, it is possible to produce high therapeutic recombinant proteins by using dihydrofolate reductase (DHFR / methotrexate, MTX) gene amplification system. Fourth, since the safety has been verified through long-term studies, it is easy to obtain permission from the regulatory body such as FDA.
상기 CHO dhfr(-) 세포주에 치료용 재조합 단백질 유전자가 포함된 벡터를 형질감염시켜 전환시킴으로써 치료용 재조합 단백질을 생산하는 재조합 CHO 세포주가 제조된다.
The CHO dhfr (-) cell line is transformed by transfection with a vector containing a therapeutic recombinant protein gene to produce a recombinant CHO cell line that produces a therapeutic recombinant protein.
암모니아는 재조합 단백질의 품질을 결정하는 주요 요소인 당쇄화 과정에 큰 영향을 미친다. 그 중에서도 특히, 배지 내에 축적된 암모니아는 목적 단백질 당쇄화 구조의 마지막 부분에 붙어있는 시알산(sialic acid)를 감소시킴으로써 목적 단백질의 안정성을 감소시키고, 생체 내 반감기에 영향을 미치며, 불균질성을 유발한다(Gawlitzek et al., 2000; Yang and Butler, 2000). 배지 내 축적되는 대부분의 암모니아는 글루타민의 대사를 통해 생성된다고 알려져 있다(Schneider et al., 1996). 따라서 배지 내 암모니아의 축적을 막기 위해 글루타민을 다른 배지 조성물로 대체하기 위한 연구들이 꾸준히 수행되어 왔다. 글루타민을 대신하여 글루타메이트(glutamate, Hong et al., 2010), 파이루베이트(pyruvate, Genzel et al., 2005), dipeptide (Gillmeister et al., 2009)이 사용되고 있으며, 글루타민은 세포내에서 나이트로젠 (N)의 제공자로 사용될 뿐만 아니라 대사를 통해 시트르산 회로 (TCA cycle)로 들어가며 다양한 역할을 수행하게 된다.
Ammonia significantly affects the glycosylation process, which is a major factor in determining the quality of recombinant proteins. In particular, ammonia accumulated in the medium reduces the stability of the target protein by reducing the sialic acid attached to the end of the target protein glycosylation structure, affects the in vivo half-life, and causes heterogeneity (Gawlitzek et al., 2000; Yang and Butler, 2000). Most of the ammonia accumulated in the medium is known to be produced by the metabolism of glutamine (Schneider et al., 1996). Thus, studies have been routinely conducted to replace glutamine with other medium compositions to prevent the accumulation of ammonia in the medium. Glutamate (Hong et al., 2010), pyruvate (Genzel et al., 2005) and dipeptide (Gillmeister et al., 2009) have been used in place of glutamine, (N) as well as enter the citrate cycle (TCA cycle) through metabolism and perform various roles.
알파-케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)는 현재 활발히 연구되고 있는 시안화물 해독제로 자연적 시안화물 체내 해독과정 중 시안화물과 결합하여 알파-케토글루타레이트 시안히드린을 형성하여 해독을 한다. N-아세틸시스테인과 같이 사용할 경우 미토콘드리아 에너지 대사를 회복시킬 수 있는 것으로 알려져 있으나(Satpute RM, Hariharakrishnan J, Bhattacharya R. Alpha-ketoglutarate and N-acetyl cysteine protect PC12 cells from cyanide-induced cytotoxicity and altered energy metabolism. Neurotoxicology 2008;29:170-178.), 상기 알파-케토글루타레이트를 이용한 배지 조성물에 대해서는 알려진 바 없다.
Alpha-ketoglutarate is a currently active cyanide antidote, which binds to cyanide during the decryption of natural cyanide to form alpha-ketoglutarate cyanhydrin, which is then decrypted. N-acetylcysteine is known to restore mitochondrial energy metabolism (Satpute RM, Hariharakrishnan J, Bhattacharya R. Alpha-ketoglutarate and N-acetylcysteine protect PC12 cells from cyanide-induced cytotoxicity and altered energy metabolism. Neurotoxicology 2008; 29: 170-178.), There is no known medium composition using the alpha-ketoglutarate.
이에, 본 발명자들은 글루타민(glutamine)이 시트르산 회로로 들어가 역할을 수행한다는 사실에 기초로, 시트르산 회로에 포함된 다른 성분들 중, 글루타민을 대체할 수 있는 성분을 찾고자 노력한 결과, 알파 케토글루타레이트가 보충된 글루타민 비함유 배지는 목적 단백질의 생산을 증강시킬 수 있으며, 시알산화를 유지시킬 수 있음을 확인함으로써, 상기 알파 케토글루타레이트가 보충된 글루타민 비함유 배지는 목적 단백질의 생산성을 증가시키고, 시알산화(sialydation)를 유지시킬 수 있는 배지 조성물로 유용하게 사용될 수 있음을 밝힘으로써, 상기 본 발명을 완성하였다.
Based on the fact that glutamine enters the citric acid circuit, the present inventors have tried to find a substitute for glutamine among the other components contained in the citric acid circuit. As a result, the inventors have found that alpha-ketoglutarate Confirmed that the supplemented glutamine-free medium could enhance production of the target protein and could sustain sialylation, the glutamine-free medium supplemented with the alpha ketoglutarate increased the productivity of the target protein , And sialydation. The present invention has been accomplished on the basis of these findings.
본 발명의 목적은 목적 단백질의 생산성을 증가시키고, 시알산화(sialydation)를 유지시킬 수 있는 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)는 포함하나, 글루타민(glutamine)은 포함되지 않는 세포 배양용 배지 조성물 및 이의 용도를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a culture medium composition for cell culture which contains alpha-ketoglutarate which can increase the productivity of a target protein and maintain sialydation, but does not contain glutamine And its use.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기본 배지에 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 함유하는 세포 배양용 배지 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a medium composition for cell culture containing alpha-ketoglutarate in a basic medium.
또한, 본 발명은 In addition,
1) 기본 배지에 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민이 포함되지 않은 배지에 목적하는 재조합 단백질을 생산하는 형질 전환체를 배양하고 배양액을 수득하는 단계; 및1) culturing a transformant containing alpha-ketoglutarate in the basic medium and producing the desired recombinant protein in a medium containing no glutamine, and obtaining a culture; And
2) 상기 단계 1)의 배양액으로부터 재조합 단백질을 분리하는 단계를 포함하는 재조합 단백질 생산 방법을 제공한다.
2) separating the recombinant protein from the culture medium of step 1).
본 발명은 고농도의 재조합 단백질 생산 및 시알산화(sialydation)를 유지시켜 줄 수 있는 세포 배양용 배지 조성물에 관한 것으로, 재조합 단백질을 발현하는 유전자가 형질감염된 세포주를 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민(glutamine)은 비함유된 배지를 이용하여 배양한 결과, 세포의 비생산속도 및 세포의 생존율을 높여 목적 단백질의 최대 농도를 증가시키고, 목적 단백질의 시알산화를 배양 후반부까지 유지시킬 수 효과를 나타냄으로써, 종래의 기본배지를 사용할 경우보다 재조합 단백질이 현저히 증가하므로, 상기 배지를 동물세포를 이용하여 치료용 재조합 단백질을 생산하는 관련 산업분야의 산업적 이용에 유용하게 이용될 수 있다.
The present invention relates to a culture medium composition for cell culture which can maintain a high concentration of recombinant protein production and sialydation. The present invention relates to a cell culture medium composition capable of maintaining a high concentration of recombinant protein and sialydation, wherein the cell line transfected with the gene expressing the recombinant protein is alpha-ketoglutarate, As a result of culturing using a medium containing no glutamine, it is possible to increase the non-production rate of the cells and the cell survival rate, thereby increasing the maximum concentration of the target protein, and maintaining the sialylation of the target protein until the latter half of the culture The recombinant protein is remarkably increased as compared with the case of using the conventional basic culture medium. Therefore, the culture medium can be usefully used for industrial use in related industrial fields for producing therapeutic recombinant proteins using animal cells .
도 1은 치료용 재조합 단백질을 생산하는 세포주 A(Cell line A)를 125mL 플라스크에서 회분식 배양을 하였을 때, 세포 성장, 세포 생존율, 치료용 재조합 단백질 농도 및 암모니아의 농도를 나타낸 그래프이다:
Cell line A 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line A 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line A 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
도2 는 치료용 재조합 단백질을 생산하는 세포주 B(Cell line B)를 125mL 플라스크에서 회분식 배양을 하였을 때, 세포 성장, 세포 생존율, 치료용 재조합 단백질 농도 및 암모니아의 농도를 나타낸 그래프이다:
Cell line B 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line B 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line B 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
도 3은 치료용 재조합 단백질을 생산하는 세포주 A(Cell line A)를 3L 생물반응기에서 회분식 배양을 하였을 때, 세포 성장, 세포 생존율, 치료용 재조합 단백질 농도 및 암모니아의 농도를 나타낸 그래프이다:
Cell line A 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line A 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line A 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
도 4는 치료용 재조합 단백질을 생산하는 세포주 B(Cell line B)를 3L 생물반응기에서 회분식 배양을 하였을 때, 세포 성장, 세포 생존율, 치료용 재조합 단백질 농도 및 암모니아의 농도를 나타낸 그래프이다:
Cell line B 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line B 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line B 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
도 5는 생물반응기에서 수집한 샘플을 정제한 후 시알산의 양을 측정한 그래프이다:
(A): 세포주 A (Cell line A); 및
(B): 세포주 B (Cell line B).
Cell line A 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line A 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line A 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
Cell line B 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line B 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line B 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
도 6은 생물반응기에서 수집한 샘플에서 alpha 2,3-sialyltransferase (α(2,3)-ST)와 sialidase의 활성도롤 측정한 그래프이다:
(A) 및 (B): 세포주 A에서 각각 수집한 샘플을 분석한 그래프; 및
(C) 및 (D)는 세포주 B에서 각각 수집한 샘플을 분석한 그래프.
Cell line A 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line A 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line A 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.
Cell line B 대조군 +: 기본 배지에 4mM의 글루타민 (Gln)이 들어간 대조군;
Cell line B 대조군 -: 기본 배지에 글루타민이 비함유된 대조군; 및
Cell line B 실험군: 글루타민 비함유와 알파 케토글루타레이트 4mM이 들어간 실험군.FIG. 1 is a graph showing cell growth, cell viability, therapeutic protein concentration, and ammonia concentration when a cell line A (cell line A) producing a therapeutic recombinant protein was batch cultured in a 125 mL flask:
Cell line A control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line A control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line A: Experimental group containing glutamine-free and alpha-ketoglutarate at 4 mM.
FIG. 2 is a graph showing cell growth, cell viability, therapeutic protein concentration, and ammonia concentration when batch-wise cultured cell line B (Cell line B) for the treatment recombinant protein is in a 125 mL flask:
Cell line B control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line B control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line B: Experimental group containing glutamine-free and alpha ketoglutarate at 4 mM.
FIG. 3 is a graph showing cell growth, cell survival rate, therapeutic protein concentration, and ammonia concentration when the cell line A producing the therapeutic recombinant protein (cell line A) was batch-cultured in a 3 L bioreactor:
Cell line A control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line A control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line A: Experimental group containing glutamine-free and alpha-ketoglutarate at 4 mM.
4 is a graph showing cell growth, cell survival rate, therapeutic recombinant protein concentration, and ammonia concentration when the cell line B producing the therapeutic recombinant protein was batch cultured in a 3L bioreactor:
Cell line B control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line B control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line B: Experimental group containing glutamine-free and alpha ketoglutarate at 4 mM.
5 is a graph showing the amount of sialic acid measured after purifying a sample collected in a bioreactor:
(A): Cell line A (Cell line A); And
(B): Cell line B (Cell line B).
Cell line A control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line A control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line A: Experimental group containing glutamine-free and alpha-ketoglutarate at 4 mM.
Cell line B control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line B control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line B: Experimental group containing glutamine-free and alpha ketoglutarate at 4 mM.
Figure 6 is a graph showing the activity of
(A) and (B): a graph obtained by analyzing samples collected in cell line A; And
(C) and (D) are graphs obtained by analyzing samples collected from the cell line B, respectively.
Cell line A control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line A control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line A: Experimental group containing glutamine-free and alpha-ketoglutarate at 4 mM.
Cell line B control +: Control group containing 4 mM glutamine (Gln) in the basal medium;
Cell line B control -: Control group without glutamine in basal medium; And
Cell line B: Experimental group containing glutamine-free and alpha ketoglutarate at 4 mM.
이하, 본 발명의 용어를 상세히 설명한다.
Hereinafter, the terminology of the present invention will be described in detail.
본 발명의 용어 "회분식배양(batch culture)"은 처음 공급한 원료기질이 모두 소비될 때까지 배양을 계속하는 방법으로 기질의 농도, 대사생산물의 농도, 세포의 농도 등이 시간에 따라 계속 변화하는 배양법을 의미한다.The term " batch culture "of the present invention is a method of continuing cultivation until all the raw material substrates are consumed, and the concentration of the substrate, the concentration of the metabolite product, the concentration of the cells, Culture method.
본 발명의 용어 "유가식 배양(fed-batch culture)"은 배지를 간헐적으로 공급하는 배양법으로서 배양액 중의 기질 농도를 임의로 제어할 수 있고, 기질은 적당한 속도로 첨가되며 유출이 없기 때문에 공급되는 기질의 양을 자유롭게 제어할 수 있는 장점이 있다. 유가식 배양은 주로 기질이 비교적 낮은 농도에서 세포의 생장을 저해하는 경우, 특정 기질의 농도가 높아지면 목적생산물의 생산이 억제되는 경우, 또는 영양요구성주(auxotroph)의 배양에서 특정 요구물질의 첨가가 필요한 경우에 사용할 수 있는 배양법을 의미한다.
The term " fed-batch culture "of the present invention is a culture method in which a medium is fed intermittently, wherein the substrate concentration in a culture medium can be arbitrarily controlled, the substrate is added at a proper rate, There is an advantage that the amount can be freely controlled. The fed-batch culture is mainly used when the substrate inhibits cell growth at a relatively low concentration, when production of the desired product is inhibited when the concentration of the specific substrate is increased, or when addition of a specific required substance is required in culturing the auxotroph Means a culture method that can be used when necessary.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 기본 배지에 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 함유하는 세포 배양용 배지 조성물을 제공한다.The present invention provides a culture medium for cell culture containing alpha-ketoglutarate in a basic medium.
상기 기본 배지는 동물세포 배양용 배지 또는 이들의 변형된 배지로부터 사용되는 공지된 배지를 의미하며 시판중인 무혈청 배지, 무단백 배지 및 화학 정의 배지(chemically defined media)로부터 선택되는 것이 바람직하고, 상기 기본 배지에는 글루타민(glutamine)이 포함되지 않는 것이 보다 바람직하다. The above-mentioned basic medium means a known medium used from an animal cell culture medium or a modified medium thereof and is preferably selected from commercially available serum-free medium, endless white medium and chemically defined medium, It is more preferable that the basic medium does not contain glutamine.
상기 무혈청 배지는 재조합 의약품을 생산하는데 널리 이용되고 있는 숙주세포를 배양하는데 사용되는 배지로 SFM4CHO 배지(HyClone), Iscove's 배지, Ultra-CHO-배지(BioWhittaker) 또는 EX-Cell(JHR Bioscience)인 것이 바람직하고, 인슐린형 성장인자 Ⅰ(Insulin like growth factor Ⅰ, IGF-Ⅰ), 변형 표피 성장인자(Long epidermal growth factor, Long EGF), 소듐 셀레니트(Sodium selenite), 퓨트레신(Putrescine), 에탈올아민(Ethanolamine), 글루타치온(Glutathione), 레티노익산(Retinoic acid), 전환성장인자 β1(Human transfor ming growth factor β1, hTGF-β1), 페릭 클로라이드(Ferric chloride) 및 플루로닉 F68(Pluronic F68)이 첨가될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The serum-free medium is SFM4CHO medium, Iscove's medium, Ultra-CHO medium (BioWhittaker), or EX-Cell (JHR Bioscience) medium used for culturing host cells widely used for producing recombinant pharmaceuticals (IGF-I), long epidermal growth factor (EGF), sodium selenite, putrescine, and insulin-like growth factor I (Human transfor ming growth factor? 1, hTGF-? 1), ferric chloride, and Pluronic F68. But the present invention is not limited thereto.
상기 무단백 배지는 동물 유래 혈청을 포함하지 않는 무혈청 배지에서 특히 분자량 10 kDa 이상의 단백질이 전혀 첨가되지 않은 배양 배지로서, ProCH05 배지인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.The above-mentioned media is preferably a ProCH05 medium, but is not limited thereto, in a serum-free medium containing no animal-derived serum, in particular, a medium in which no protein having a molecular weight of 10 kDa or more is added at all.
상기 화학 정의 배지는 동물 유래의 성분이 없고, 모든 성분이 공지된 화학적 구조를 가지며 미지 조성물의 성분, 단백질 또는 가수분해물이 전혀 없는 무혈청 배지이며, 상기 화학 정의 배지는 PF-CHO(JHR-Bioscience)와 같은 단백질 없는 배지, ProCHO 4CDM(Bio Whittaker) 또는 SMIF 7(Gibco/BRL-Life Technologies)와 같은 화학적으로 규명된 배지인 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.Wherein the chemically defined medium is a serum-free medium free from animal-derived components, all components having a known chemical structure, no component of the unknown composition, no protein or hydrolyzate, and the chemically defined medium is PF-CHO (JHR-Bioscience ), A chemically defined medium such as
상기 알파 케토글루타레이트의 첨가 농도가 1 mM 이하인 경우에는 낮은 세포 성장 억제와 낮은 목적 단백질 생산성을 보이고, 10 mM 이상의 경우에는 목적 단백질의 생산성이 현저히 낮아지므로, 알파 케토글루타레이트의 첨가 농도는 1 내지 10 mM의 농도로 첨가되는 것이 바람직하고 1 내지 8 mM의 농도로 첨가되는 것이 보다 바람직하고, 4 mM의 농도로 첨가되는 것이 가장 바람직하다.When the added concentration of the alpha ketoglutarate is 1 mM or less, it exhibits low cell growth inhibition and low target protein productivity. When the addition concentration is 10 mM or more, the productivity of the target protein is remarkably low. Therefore, It is preferably added at a concentration of 1 to 10 mM, more preferably at a concentration of 1 to 8 mM, and most preferably at a concentration of 4 mM.
상기 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민(glutamine)은 비함유된 본 발명의 배지 조성물은 시알산(Sialic acid)화를 유지시키고, 재조합 단백질의 생산성을 향상시킨다.The medium composition of the present invention containing the alpha-ketoglutarate and not containing glutamine maintains sialic acid and improves the productivity of the recombinant protein.
본 발명의 목적상 상기 재조합 단백질은 해당 단백질을 발현하도록 유전자 조작된 포유동물 숙주세포에서 발현된 단백질을 의미한다. 재조합 단백질은 포유동물 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 또한, 재조합 단백질은 숙주세포에 대해 외인성인, 즉 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 이종성인 것일 수 있다. 또는 재조합 단백질은 일부는 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 반면, 다른 일부는 숙주세포에 대해 외인성인 아미노산 서열을 함유한다는 점에서 키메라성일 수 있다. 본 발명의 목적상 상기 치료용 재조합 단백질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 트롬보포이에틴(TPO), 에리트로포이에틴(EPO), 혈액응고제(tPA), 단일클론항체 또는 Fc 함유 융합 단백질인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. For the purposes of the present invention, the recombinant protein refers to a protein expressed in a mammalian host cell genetically engineered to express the protein. The recombinant protein may be the same or similar to the normally expressed protein in the mammalian host cell. In addition, the recombinant protein may be heterologous to the host cell, i. E., Heterologous to the protein normally expressed in the host cell. Or recombinant proteins may be chimeric in that some contain the amino acid sequence that is identical or similar to that normally expressed in the host cell, while the other part is exogenous to the host cell. For the purpose of the present invention, the therapeutic recombinant protein is preferably, but not limited to, thrombopoietin (TPO), erythropoietin (EPO), blood coagulant (tPA), monoclonal antibody or Fc- But is not limited thereto.
상기 배지 조성물은 동물 세포주의 비생산속도(단위세포당 생산성, qp) 및 세포 생존율을 증가시킨다.The medium composition increases the rate of production of an animal cell line (productivity per unit cell, q p ) and cell viability.
상기 동물 세포주는 재조합 단백질을 발현하는 유전자를 형질전환 또는 형질주입이 가능한 세포가 바람직하고, CHO, CHO K1, VERO, BHK, HeLa, Cv1, MDCK, 293, 3T3, 골수(myeloma), PC12 및 WI38 세포인 것이 더욱 바람직하고, CHO 세포를 이용하는 것이 더욱 바람직하고, DHFR 유전자가 결실된 CHO(CHO dhfr(-))세포인 것이 바람직하다.
Preferably, the animal cell line is a cell capable of transfection or transfection of a gene expressing a recombinant protein, and CHO, CHO K1, VERO, BHK, HeLa, Cv1, MDCK, 293, 3T3, myeloma, PC12 and WI38 More preferably a CHO cell, more preferably a CHO (CHO dhfr (-)) cell in which a DHFR gene is deleted.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체하는 것이 배지 내 암모니아의 축적 농도와 치료용 재조합 단백질의 생산에 미치는 영향을 알아보기 위해, 재조합 CHO 세포를 글루타민 함유(4mM), 글루타민 비함유, 글루타민 비함유 및 알파 케토글루타레이트 함유(4mM)의 조건에서 플라스크 스케일(125mL)로 배양을 진행한 후, 배양에서 얻은 배지로부터 CHO 세포의 성장과 생존율, 목적 단백질의 생산량, 배지내 암모니아의 농도 변화를 확인한 결과, 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체하였을 때 더 높은 비생산속도를 보였으며, 세포의 생존 기간이 길어짐에 따라 목적 단백질의 최종 농도도 상승하였다. 뿐만 아니라 배지내에 암모니아가 축적되는 양도 글루타민 함유 배지의 1/5 수준으로 감소함을 확인하였다(도 1 및 도 2 참조). In a specific example of the present invention, we examined the effect of replacing glutamine with alpha ketoglutarate on the accumulation concentration of ammonia in culture medium and the production of recombinant protein for treatment, in which recombinant CHO cells were treated with glutamine-containing After culturing the cells in a flask scale (125 mL) under the conditions of no glutamine, no glutamine, and containing alpha ketoglutarate (4 mM), the growth and survival rate of CHO cells, Production, Ammonia concentration in culture medium was found to be higher than that of glutamine by alpha-ketoglutarate. The final concentration of target protein was also increased as the cell survival time increased. In addition, it was confirmed that the amount of ammonia accumulated in the medium decreased to 1/5 level of the glutamine containing medium (see FIG. 1 and FIG. 2).
또한, 본 발명자들은 상기 플라스크 배양에서 보인 알파 케토글루타레이트의 효과가 대규모 배양에서도 적용되는지 알아보기 위하여, 3L 동물세포반응기를 사용하여 같은 실험을 수행하였다. 그 결과, 상기 대규모 배양에서도 목적 단백질의 생산량 증가가 거의 유사하게 나타났으며, 배지 내 암모니아 축적 농도의 감소도 동일하게 나타났음을 확인하였다. 따라서 대규모 배양에서도 적용 가능하며, 산업적으로도 치료용 재조합 단백질을 생산하는 배양 과정에 적용 가능함을 확인하였다(도 3 및 도 4 참조). We also conducted the same experiment using a 3L animal cell reactor to see if the effect of alpha ketoglutarate shown in the flask culture was applicable to large scale cultures. As a result, the increase in the amount of the target protein was almost similar in the large-scale culture, and the decrease in the ammonia accumulation concentration in the medium was also the same. Therefore, it was confirmed that it can be applied to a large-scale culture and industrially applicable to a culture process for producing a therapeutic recombinant protein (see FIGS. 3 and 4).
또한, 본 발명자들은 상기 동물세포반응기를 사용하여 수행하였을 때 목적 단백질의 당쇄화 패턴중에 하나인 시알산화가 어떻게 변화하는지를 관찰하였다. 시알산화는 세포 배양 중에 배지내에 축적되는 암모니아에 의해 크게 저하되기 때문에, 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체한 배지 내에서는 암모니아의 축적이 감소함에 따라 시알산화가 더 오래 유지됨을 확인하였다(도 5 참조).In addition, the present inventors observed how sialylation, one of the glycosylation patterns of the target protein, was changed when carried out using the animal cell reactor. Since sialic oxidation is greatly reduced by the ammonia accumulated in the medium during cell culture, it was confirmed that sialylation is maintained longer as the accumulation of ammonia decreases in the medium in which glutamine is replaced with alpha ketoglutarate (Fig. 5 Reference).
또한 본 발명자들은 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체한 배지 내에서 생산된 목적 단백질이 시알산화가 강화됨에 따라 시알산화와 관련된 효소인 alpha 2,3-sialyltransferase (α(2,3)-ST)와 sialidase의 활성도롤 측정하였다. 알파 케토글루타레이트 함유 글루타민 비함유 배지 내에서 얻은 샘플에서 글루타민이 들어있는 배지에서 생산된 샘플에서보다 alpha 2,3-sialyltransferase (α(2,3)-ST, 시알산을 연결하는 효소)의 활성도가 높게 유지되며, sialidase (시알산을 분해하는 효소)도 낮게 유지됨을 확인하였다.The present inventors also found that alpha-2,3-sialyltransferase (alpha (2,3) -ST), an enzyme involved in sialylation, as a target protein produced in a medium in which glutamine is replaced with alpha ketoglutarate, And sialidase activity were measured. In a sample obtained in a glutamine-free medium containing alpha ketoglutarate, a sample of alpha-2,3-sialyltransferase (alpha (2,3) -ST, an enzyme that links sialic acid) It was confirmed that the activity was maintained high and the sialidase (enzyme for degrading sialic acid) was kept low.
따라서, 본 발명의 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민(glutamine)은 비함유된 배지 조성물은 세포의 비생산속도 및 세포의 생존율을 높여 목적 단백질의 최대 농도를 증가시키고, 목적 단백질의 시알산화를 배양 후반부까지 유지시킬 수 효과를 나타냄으로써, 종래의 기본배지를 사용할 경우보다 재조합 단백질이 현저히 증가하므로, 상기 본 발명의 배지는 동물세포를 이용하여 치료용 재조합 단백질을 생산하는 관련 산업분야의 산업적 이용에 유용하게 이용될 수 있다.
Accordingly, the medium composition containing the alpha-ketoglutarate of the present invention and not containing glutamine increases the rate of non-production of the cells and the survival rate of the cells, thereby increasing the maximum concentration of the target protein, The sialic oxidation of the target protein can be maintained until the second half of the culture, so that the recombinant protein is significantly increased as compared with the case of using the conventional basic medium. Therefore, the culture medium of the present invention can be used for producing a therapeutic recombinant protein And can be usefully used for industrial use in related industrial fields.
또한, 본 발명은 In addition,
1) 기본 배지에 알파 케토글루타레이트(alpha-ketoglutarate)를 포함하고, 글루타민이 포함되지 않은 배지에 목적하는 재조합 단백질을 생산하는 형질 전환체를 배양하고 배양액을 수득하는 단계; 및1) culturing a transformant containing alpha-ketoglutarate in the basic medium and producing the desired recombinant protein in a medium containing no glutamine, and obtaining a culture; And
2) 상기 단계 1)의 배양액으로부터 재조합 단백질을 분리하는 단계를 포함하는 재조합 단백질 생산 방법을 제공한다.2) separating the recombinant protein from the culture medium of step 1).
상기 단계 1)의 재조합 단백질은 해당 단백질을 발현하도록 유전자 조작된 포유동물 숙주세포에서 발현된 단백질을 의미한다. 재조합 단백질은 포유동물 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 또한, 재조합 단백질은 숙주세포에 대해 외인성인, 즉 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 이종성인 것일 수 있다. 또는 재조합 단백질은 일부는 숙주세포에서 정상 발현되는 단백질과 동일하거나 유사한 반면, 다른 일부는 숙주세포에 대해 외인성인 아미노산 서열을 함유한다는 점에서 키메라성일 수 있다. 본 발명의 목적상 상기 치료용 재조합 단백질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 트롬보포이에틴(TPO), 에리트로포이에틴(EPO), 혈액응고제(tPA), 단일클론항체 또는 Fc 함유 융합 단백질인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. The recombinant protein of step 1) above refers to a protein expressed in a mammalian host cell genetically engineered to express the protein. The recombinant protein may be the same or similar to the normally expressed protein in the mammalian host cell. In addition, the recombinant protein may be heterologous to the host cell, i. E., Heterologous to the protein normally expressed in the host cell. Or recombinant proteins may be chimeric in that some contain the amino acid sequence that is identical or similar to that normally expressed in the host cell, while the other part is exogenous to the host cell. For the purpose of the present invention, the therapeutic recombinant protein is preferably, but not limited to, thrombopoietin (TPO), erythropoietin (EPO), blood coagulant (tPA), monoclonal antibody or Fc- But is not limited thereto.
상기 배지는 동물세포 배양용 배지 또는 이들의 변형된 배지로부터 사용되는 공지된 배지를 의미하며 시판중인 무혈청 배지, 무단백 배지 및 화학 정의 배지(chemically defined media)로부터 선택되는 것이 바람직하다. The medium refers to a known medium used from an animal cell culture medium or a modified medium thereof, and is preferably selected from commercially available serum-free medium, endless white medium and chemically defined medium.
상기 단계 1)의 배양은 치료용 재조합 단백질을 발현하도록 형질전환된 세포주를 회분식 배양 환경에서 배양하는 것이 바람직하나 유가식 배양과 연속식 배양 등 치료용 재조합 단백질을 생산하는 모든 공정에서 이용가능하다.It is preferable that the cell line transformed to express the therapeutic recombinant protein is cultured in a batch culture environment, but it can be used in all the processes for producing therapeutic recombinant proteins such as fed-batch culture and continuous culture.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following Examples and Experimental Examples.
<< 실시예1Example 1 > 치료용 재조합 단백질을 생산하는 재조합 > Recombinant Producing Therapeutic Recombinant Proteins CHOCHO 세포의 125 125 of cells mLmL 플라스크에서의 부유배양 Flotation culture in flasks
본 발명자들은 패혈증(Sepsis)과 관련된 Fc 단백질(Fc-fusion protein)과 같은 치료용 재조합 단백질을 생산하는 재조합 CHO 세포 2종(이수 앱지스, 한국)을 무혈청 배지와 125 mL 플라스크(Corning, Corning, NY)를 사용하여 기본배지에 글루타민 함유(4mM), 글루타민 미함유, 글루타민 미함유와 알파 케토글루타레이트 함유(4mM)의 배지 조건에서 부유배양을 수행하였다.The present inventors have found that Fc-fusion protein associated with sepsis (4 mM), glutamine-free, glutamine-free, and glutamine-containing glutamate in a basic medium using serum-free medium and 125 mL flask (Corning, Corning, NY) The suspension culture was carried out under the conditions of no-containing and alpha-ketoglutarate-containing medium (4 mM).
실제 배양 부피는 50 mL 이었으며, 무혈청 배지 SFM4CHO(Hyclone, Logan, Utah)에 300 nM MTX를 첨가하여 회분식 배양을 하였다. 교반기(Adolf Kuhner AG, Birsfelden, Switzerland)의 속도는 110 rpm 이었으며, 초기 세포 농도는 2.0 × 105 cell/mL로 접종하였다. 추후의 다양한 분석을 위하여 매일 1 mL 부피의 배지를 회수하였다.
Actual culture volume was 50 mL, and 300 nM MTX was added to serum-free medium SFM4CHO (Hyclone, Logan, Utah) for batch culture. The speed of the agitator (Adolf Kuhner AG, Birsfelden, Switzerland) was 110 rpm and the initial cell concentration was 2.0 × 10 5 cells / mL. For further analysis, 1 mL of medium was collected every day.
<< 실시예Example 2> 치료용 재조합 단백질을 생산하는 재조합 2> Recombinant Producing Therapeutic Recombinant Protein CHOCHO 세포의 3L 동물세포반응기에서의 부유배양 Suspension Culture of Cells in a 3L Animal Cell Reactor
본 발명자들은 상기 <실시예 1>과 동일한 치료용 재조합 단백질을 생산하는 2종의 재조합 CHO 세포를 무혈청 배지와 3 L 동물세포반응기(New Brunswick Scientific, Edison, NJ)를 사용하여 앞서 플라스크에서 수행한 것과 동일한 배지 조건에서 배양을 수행하였다. The present inventors performed two recombinant CHO cells producing the same therapeutic recombinant protein as in Example 1 above in a flask using a serum-free medium and a 3 L animal cell reactor (New Brunswick Scientific, Edison, NJ) And culturing was carried out under the same medium conditions as those described above.
상기 배양은 플라스크 배양에서 보인 단위세포당 치료용 재조합 단백질의 생산성 증가 및 최종 치료용 재조합 단백질의 생산성 증가 현상 및 배지내 암모니아 생산 감소의 현상이 대규모 배양에서도 적용되는지 알아보기 위하여 수행되었다. The culture was carried out in order to investigate whether the phenomenon of increased productivity of recombinant protein for treatment, productivity of recombinant protein for final treatment and reduction of ammonia production in medium per unit cell in flask culture was applied in large scale culture.
구체적으로, 실제 배양 부피는 2 L 이었으며, 무혈청배지 SFM4CHO(Hyclone, Logan, Utah)에 300 nM MTX를 첨가하여 회분식 배양을 하였다. pH는 7.2, 용존산소량은 50% 및 임펠러의 회전속도는 50 rpm으로 조절하였으며, 초기 세포 농도는 2.0 × 105 cell/mL로 접종하였다. 추후의 다양한 분석을 위하여 매일 50 mL 부피의 배지를 회수하였다.
Specifically, the actual culture volume was 2 L, and 300 nM MTX was added to serum-free medium SFM4CHO (Hyclone, Logan, Utah) to perform batch culture. The pH was adjusted to 7.2, the dissolved oxygen amount to 50% and the impeller rotation speed to 50 rpm. The initial cell concentration was 2.0 × 10 5 cells / mL. The medium was recovered in a volume of 50 mL per day for various subsequent analyzes.
<< 실험예Experimental Example 1> 알파 1> Alpha 케토글루타레이트를Ketoglutarate 통한 글루타민의 대체가 치료용 재조합 단백질의 생산과 암모니아 생성에 미치는 효과 확인 The Effect of Glutamine Replacement on the Production of Therapeutic Recombinant Proteins and Ammonia Production
본 발명자들은 알파 케토글루타레이트로 배지 내의 글루타민을 대체하였을 때 세포의 성장, 세포 생존율, 치료용 재조합 단백질의 생산성 및 암모니아의 생성이 어떻게 변화하는지 확인하였다. The present inventors confirmed how the growth of cells, the cell survival rate, the productivity of therapeutic recombinant proteins, and the production of ammonia changed when glutamine in the medium was replaced with alpha ketoglutarate.
구체적으로, 기본 무혈청배지에 각각 4mM 글루타민, 0mM 글루타민, 0mM 글루타민 + 4mM 알파 케토글루타레이트의 배지 조건에서 수행하였으며, 125 mL 플라스크에서 실험을 수행하였다. 매일 1 mL씩 회수한 배지를 가지고 효소결합면역흡수법(ELISA)을 통하여 치료용 재조합 단백질의 농도를 측정하였고, 암모니아의 농도는 YSU7100(Yellow Springs Instruments, Yellow Springs, OH)을 이용하여 측정하였다.Specifically, the culture was performed under the medium conditions of 4 mM glutamine, 0 mM glutamine, 0 mM glutamine + 4 mM alfa ketoglutarate in the basic serum-free medium, and the experiment was carried out in a 125 mL flask. The concentration of the therapeutic recombinant protein was measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) with the medium collected 1 mL each day, and the concentration of ammonia was measured using YSU7100 (Yellow Springs Instruments, Yellow Springs, OH).
상기 효소결합면역흡수법 측정은 먼저 96-웰 플레이트(Nunc)에 항-인간 IgG(Sigma)로 코팅을 하고, 0.1% 트윈-20(Sigma)이 포함된 PBS에 1% 소혈청알부민(bovine serum albumin(Sigma))이 포함된 용액으로 블라킹(blocking)을 하였다. 여기에 배양 샘플을 넣어 반응을 시킨 후, 퍼옥시다제가 결합된 염소 항-인간 IgG(peroxidase conjugated goat anti-human IgG (Sigma)로 결합을 시켰다. 3,3’,5,5’-테트라메틸벤지딘(tetramethylbenzidine(TMB))(Sigma) 용액으로 발색을 시킨 후 2.5M H2SO4을 이용하여 반응을 정지시키고 UV ELISA 리더(reader)에서 흡광도를 측정하였다.In the enzyme-linked immunosorbent assay, 96-well plates (Nunc) were coated with anti-human IgG (Sigma), and 1% bovine serum (Sigma) was added to PBS containing 0.1% Tween- albumin (Sigma)). After incubation, the reaction mixture was incubated with peroxidase-conjugated goat anti-human IgG (Sigma) conjugated goat anti-human IgG (3,3 ', 5,5'-tetramethyl The color was developed with a solution of tetramethylbenzidine (TMB) (Sigma), and the reaction was stopped using 2.5M H 2 SO 4 and the absorbance was measured in a UV ELISA reader.
그 결과, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 치료용 재조합 단백질을 생산하는 2 종의 세포주 모두에서 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체한 배지 조건에서 세포 생존율이 높게 유지되고, 배양기간이 길어지는 효과를 나타내고, 또한 생산성이 크게 증가하는 모습을 나타냈었으며, 배지 내 암모니아의 농도는 1/5 수준으로 크게 감소하는 현상을 나타내었다(도 1 및 도 2 참조).
As a result, as shown in Fig. 1 and Fig. 2, in all of the two cell lines producing the therapeutic recombinant protein, the cell survival rate was maintained at a high level in the culture medium in which glutamine was replaced with alpha ketoglutarate, And the productivity was greatly increased. The concentration of ammonia in the culture medium decreased to 1/5 level (see FIGS. 1 and 2).
<< 실험예Experimental Example 2> 대규모 배양에서 재조합 단백질의 생산량 증가 및 암모니아 생성 감소 효과 확인 2> Increased production of recombinant protein and reduction of ammonia production in large-scale culture
상기 <실험예 1>의 플라스크 배양에서 보인 치료용 단백질 생산성 증가 및 암모니아 생성 감소 효과가 대규모 배양에서도 적용되는지 확인하기 위하여, 상기 <실시예 2>에 개시된 바와 같이, 3 ℓ 동물세포 반응기를 이용하여 상기 <실시예 1>과 동일한 방법으로 재조합 단백질의 생산량 증가 및 암모니아 생성 감소를 확인하였다.In order to confirm that the increase in the productivity of the therapeutic protein and the decrease in the ammonia production in the flask culture of Example 1 were applied to the large-scale culture, as described in Example 2, a 3 L animal cell reactor In the same manner as in Example 1, the production of recombinant protein was increased and the production of ammonia was decreased.
그 결과, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 동물세포반응기(bioreactor)를 통한 대규모 배양에서도 치료용 재조합 단백질의 생산량 증가 및 암모니아 생성 감소 현상이 두 세포주(세포주 A 및 세포주 B)에서 모두 유사하게 나타났음을 확인하였다. 따라서 산업적으로 치료용 재조합 단백질을 생산하는 배양에 적용할 수 있음을 확인하였다(도 3 및 도 4).
As a result, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, even in a large-scale culture with an animal cell reactor (bioreactor), both the increase in production of recombinant protein for treatment and the decrease in ammonia production were similar in both cell lines (cell line A and cell line B) Respectively. Therefore, it was confirmed that the present invention can be applied to cultivation for producing industrial therapeutic recombinant proteins (FIGS. 3 and 4).
<< 실험예Experimental Example 3> 치료용 재조합 단백질의 포함된 3> Therapeutic recombinant proteins included 시알산화Sial oxidation 확인 Confirm
상기 <실시예 2>의 생물반응기에서 수집한 샘플을 정제한 후, 시알산화 정도를 측정하였습니다.After the sample collected in the bioreactor of Example 2 was purified, the degree of sial oxidation was measured.
구체적으로, 상기 <실시예 2>와 동일한 방법으로 생물반응기에서 재조합 CHO 세포를 배양한 후, 제조사의 프로토콜에 따라, 단백질 A 친화성 크로마토크래피(protein A affinity chromatography)를 이용하여 Fc 단백질(Fc-fusion protein)을 정제하였다. 그런 다음, 상기 정제된 단백질의 시알산화 정도는 EnzyChromTM 시알산 분석 키트(BioAssay Systems, Hayward, CA)를 이용하여 확인하였다.Specifically, recombinant CHO cells were cultured in a bioreactor in the same manner as in Example 2, and then analyzed by protein A affinity chromatography according to the protocol of the manufacturer. Fc protein (Fc -fusion protein). The degree of sialylation of the purified protein was then confirmed using an EnzyChrom ™ sialic acid assay kit (BioAssay Systems, Hayward, Calif.).
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 세포주 A 와 세포주 B에서 모두 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체한 조건에서 시알산의 양이 배양 후반부까지 더 높게 유지됨을 확인하였다. As a result, as shown in Fig. 5, it was confirmed that the amount of sialic acid was kept higher until the second half of the culture under the condition that glutamine was replaced with alpha ketoglutarate in both cell line A and cell line B.
이러한 결과는 배지내 암모니아의 농도가 줄어듦에 따라 시알산화와 관련된 효소의 활성도와 연관이 있다고 확인하였다(도 5).
These results were confirmed to be related to the activity of enzymes involved in sialylation as the concentration of ammonia in the medium decreased (FIG. 5).
<< 실험예Experimental Example 4> 시알산 관련 효과의 활성도 측정 4> Measurement of activity of sialic acid-related effect
상기 <실시예 2>의 생물반응기에서 3일, 6일 및 8일째에 분리한 세포 배양 샘플에서 시일산과 관련된 효소의 활성도를 측정하였다.Activity of the enzyme related to the silicic acid was measured in the cell culture samples separated on the 3rd, 6th and 8th days in the bioreactor of Example 2 above.
구체적으로, 시알산을 연결하는 효소인 alpha 2,3-sialyltransferase (α(2,3)-ST)의 활성도를 측정하기 위하여, 상기 분리한 세포를 ice-cold PBS(phosphate-buffered saline)로 세척하고, 신선한 lysis 버퍼에 용해시킨후(Hwang and Lee, 2008), 제조사의 지시에 따라 sialyltransferase activity kit (R&D Systems, Minneapolis, MN)를 이용하여 α(2,3)-ST 활성을 측정하였다.Specifically, in order to measure the activity of
또한, 시알산을 분해하는 효소인 sialidase 활성을 측정하기 위하여 제조사의 지시에 따라, Amplex red neuraminidase assay kit (Molecular Probes/Invitrogen, Cergy Pontoise, France)를 이용하여 sialidase 활성을 측정하였다.Sialidase activity was measured using Amplex red neuraminidase assay kit (Molecular Probes / Invitrogen, Cergy Pontoise, France) according to the manufacturer's instructions to measure sialidase activity, an enzyme that degrades sialic acid.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 세포주 A 와 세포주 B에서 모두 알파 케토글루타레이트로 글루타민을 대체한 조건에서 시알산을 연결하는 효소인 alpha 2,3-sialyltransferase (α(2,3)-ST)가 배양 후반부까지 높게 유지됨을 관찰하였으며, 시알산을 분해하는 효소인 sialidase가 배양 후반부까지 낮게 유지됨을 확인하였다.
As a result, as shown in FIG. 6, in the cell line A and the cell line B, the
Claims (11)
A culture medium for cell culture comprising alpha-ketoglutarate in a basic medium.
The culture medium for cell culture according to claim 1, wherein the basic medium is serum-free medium, endless white medium or chemically defined medium.
The culture medium for cell culture according to claim 1, wherein the basic medium does not contain glutamine.
The culture medium for cell culture according to claim 1, wherein the alpha ketoglutarate is added at a concentration of 1 to 10 mM.
The culture medium for cell culture according to claim 1, wherein the culture medium composition maintains sialic acid and improves the productivity of the recombinant protein.
6. The method of claim 5, wherein the recombinant protein is selected from the group consisting of thrombopoietin (TPO), erythropoietin (EPO), tissue plasminogen activator (tPA) A monoclonal antibody and an Fc-containing fusion protein. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
The culture medium for cell culture according to claim 1, wherein the culture medium composition increases the rate of production of an animal cell line (productivity per unit cell, q p ) and cell viability.
The animal cell line according to claim 7, wherein the animal cell line is any one selected from the group consisting of CHO, CHO K1, VERO, BHK, HeLa, Cv1, MDCK, 293, 3T3, myeloma, PC12 and WI38 cells Wherein the cell culture medium composition is a cell culture medium.
The culture medium for cell culture according to claim 8, wherein the CHO or CHO K1 cell line is CHO (CHO dhfr (-)) cells in which the DHFR gene is deleted.
2) 상기 단계 1)의 배양액으로부터 재조합 단백질을 분리하는 단계를 포함하는 재조합 단백질 생산 방법.
1) culturing a transformant containing alpha-ketoglutarate in the basic medium and producing the desired recombinant protein in a medium containing no glutamine, and obtaining a culture; And
2) separating the recombinant protein from the culture of step 1).
[Claim 11] The method according to claim 10, wherein the medium of step 1) contains alpha ketoglutarate in a concentration of 1 to 10 mM.
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