KR20200127979A - 바이러스 오염물질을 확인하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

바이러스 오염물질을 확인하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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리제너론 파마슈티칼스 인코포레이티드
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Abstract

본 개시는 전체 게놈 물질을 DNA/RNA 바이러스 게놈을 선호하도록 편향시키기 위한 합리화된 샘플 제조 공정, VERA(인공물 감소에 의한 바이러스 농축(Viral Enrichment by Reducing Artifacts)에 대한 것이다. 상기 숙주 게놈 인공물의 감소는 샘플 획득으로부터 8시간 내에 완료될 수 있다. 신속 라이브러리 제조 프로토콜(약 15분) 및 실시간 나노포어 시퀀싱을 사용하여, 잠재적인 바이러스 오염, 예를 들어 RNA 바이러스 오염이 샘플 획득으로부터 1작업일 내에 확인될 수 있다.

Description

바이러스 오염물질을 확인하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 일반적으로 핵산, 특히 세포 배양에 존재하는 바이러스 핵산 서열의 시퀀싱 방법에 대한 것이다.
차세대 시퀀싱(NGS) 및 다른 고처리량 시퀀싱(HTS) 플랫폼은 생물약학 산업에서 바이러스 안전성 평가를 재정의할 가능성을 갖는다. 폴리머라제 연쇄 반응(PCR)-기반 접근이 민감하고, 저렴하고, 신속하지만, NGS-기반 접근은 특정 임상 또는 제조 샘플에 존재하는 모든 바이러스 게놈의 광범위 평가를 허용한다. 제조 공정 동안 잠재적 오염물질의 체계적 감독을 위한 도구로서 상기 기술의 활용은 외래 제제의 메타게놈 검출을 위해 요구되는 워크플로우에 의해 방해받았다. 구체적으로, 샘플 제조 전략의 최적화, 합리화되고 자동화된 라이브러리 제조, 및 시간에 민감한 데이터 분석 워크플로우가 일상적 바이러스 스크리닝 측정을 위해 NGS 기술을 채택하는 데 요구된다.
바이러스 게놈은 복잡하고 다양하며 RNA 바이러스는 특히 새로운 HTS 워크플로우 동안 적절한 라이브러리 제조를 복잡하게 만든다. 상대적으로 용이하게 검출될 수 있는 미생물 및 미코플라즈마에 의한 오염과는 대조적으로, 바이러스 오염은 일부 바이러스의 검출 어려움 및 감염된 세포 배양을 처리하는 효과적인 방법의 부재로 인해 심각한 위협을 제공한다.
따라서, 세포 배양에서 바이러스 오염을 검출하고 확인하는 새로운 방법에 대한 필요성이 존재한다.
하나의 구현예는 전체 게놈 물질을 바이러스 게놈을 선호하도록 편향시키기 위한 합리화된 샘플 제조 공정, VERA(인공물 감소에 의한 바이러스 농축)를 제공한다. 상기 숙주 게놈 물질의 감소는 샘플 획득으로부터 8시간 미만 내에 완료될 수 있다. 신속 라이브러리 제조 프로토콜(약 15분) 및 실시간 나노포어 시퀀싱을 사용하여, 잠재적인 바이러스 오염이 샘플 획득으로부터 1작업일 내에 확인될 수 있다.
도 1은 세포 배양 샘플에서 바이러스 핵산을 검출하고 확인하는 예시적인 방법의 다이어그램이다. 세포 배양 샘플에서 바이러스 핵산을 확인하는 방법에는 세포 배양 샘플에서 진핵생물 세포를 용해시키는 단계가 포함된다. 세포 용해는 기계적 용해 기법, 예컨대 초음파분쇄 또는 균질화를 사용하여 수행될 수 있다. 세포를 용해시키기 위한 바람직한 방법은 통상적인 냉동-해동 기법이다. 세포 배양에서 세포가 용해되면, 세포성 파편이 샘플로부터 제거된다. 세포성 파편은 비제한적으로 원심분리, 크기 여과, 또는 이의 조합을 포함하는 통상적인 기법을 사용하여 제거될 수 있다. 대부분의 세포성 파편이 샘플로부터 제거되는 경우, 샘플이 농축되어 잔류물이 생성된다. 이어서 잔류물은 뉴클레아제로 처리되어 진핵생물 핵산을 소화시킨다. 바이러스 입자는 바이러스 핵산을 보호하므로, 바이러스 핵산은 뉴클레아제 처리에 의해 소화되지 않는다. 하나의 구현예에서, 잔류물은 Benzonase®, Omni Cleave™, 및 RiboShredder™의 조합으로 처리되어 배양에서 숙주 세포 DNA 및 RNA를 소화시킨다. 뉴클레아제로의 처리 후, 바이러스 핵산은 잔류물로부터 추출된다. 바이러스 핵산은, 예를 들어 실시간 나노포어 시퀀싱에 의해 시퀀싱되고, 증폭 없이 확인된다. 소정 구현예에서, 시퀀싱으로부터 수득되는 바이러스 판독은 시퀀싱으로부터 수득되는 세포성 핵산 판독보다 많다.
개시되는 방법의 또 다른 구현예에서, 바이러스 판독은 시퀀싱으로부터 수득되는 전체 판독의 적어도 51%이거나, 시퀀싱으로부터 수득되는 전체 판독의 50 내지 99%이거나, 시퀀싱으로부터 수득되는 전체 판독의 적어도 80%, 85%, 또는 90%이다.
일반적으로, 세포 배양에서의 세포는 진핵생물 세포, 예를 들어 차이니즈 햄스터 난소 세포이다. 일부 구현예에서, 세포는 단백질 약물 제품을 분비한다. 단백질 약물 제품은 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 융합 단백질, 또는 재조합 단백질일 수 있다.
소정 구현예에서, 바이러스는 RNA 바이러스, DNA 바이러스 또는 이의 조합이다. 바이러스는 단일 가닥 또는 이중 가닥일 수 있다. 검출될 수 있는 예시적인 바이러스에는 비제한적으로 MVM(마우스 미세(Minute) 바이러스), MSV1, P12/EMC, 마우스 뇌척수염 바이러스, 마우스 아데노바이러스, 락테이트 탈수소효소 바이러스(LDV), 폴리오마 바이러스, 마우스 간염 바이러스(MHV) 센다이 바이러스, 림프구 맥락수막염 바이러스(LCM), 레오-바이러스 3형, 킬햄(Kilham) 래트 바이러스, 및 툴란(Toolan) H-1 바이러스가 포함된다.
도 1A~1H는 세포 배양에서 바이러스 핵산을 검출하는 방법의 하나의 구현예의 다이어그램이다.
도 2는 단일 샘플, 무작위 프라이머 PCR을 이용하는 VERA, 및 표적화된 프라이머 PCR을 이용하는 VERA에 대한 평균 바이러스 판독 수의 막대 그래프이다.
도 3a는 잔류물로부터 채취된 경우 판독의 95%가 진핵생물(숙주에 해당함)이고 2%가 바이러스임을 나타내는 다이어그램이다. 도 3b는 샘플이 뉴클레아제로 처리되는 경우 판독의 97%가 진핵생물이고 2%가 바이러스임을 나타내는 다이어그램이다.
도 4는 대부분의 진핵생물 DNA가 VERA를 사용해서 제거됨을 나타내는 에티듐 브로마이드 겔이다.
도 5a는 샘플이 Benzonase®, OmniCleave™, 및 RiboShredder™의 조합으로 처리되는 경우 전체 판독의 87%가 바이러스이고 12%가 진핵생물임을 나타내는 다이어그램이다. 도 5b는 샘플이 Benzonase®, OmniCleave™, 및 RiboShredder™의 조합으로 처리되는 경우 전체 판독의 92%가 바이러스이고 5%가 진핵생물임을 나타내는 다이어그램이다.
I. 정의
본원에서 청구되는 발명을 설명하는 맥락에서(특히 청구범위의 맥락에서) 용어 "a", "an", "the" 및 유사 참조어의 사용은 본원에서 달리 나타내거나 맥락 상 명확히 금기되지 않는 한, 단수 및 복수 둘 다를 커버하는 것으로 간주되어야 한다.
본원에서 값의 범위의 열거는 본원에서 달리 나타내지 않는 한, 단순히 범위 내에 속하는 각각의 별도 값을 개별적으로 언급하는 약칭 방법으로서 작용하는 것이며, 각각의 별도 값은 이것이 개별적으로 본원에서 열거되는 것과 마찬가지로 명세서에 포함된다.
용어 "약"의 사용은 대략 ±10% 범위의 언급된 값의 위 또는 아래의 값을 설명하려는 것이다; 다른 구현예에서 값은 대략 ±5% 범위의 언급된 값의 위 또는 아래의 값의 범위일 수 있다; 다른 구현예에서, 값은 대략 ±2% 범위의 언급된 값의 위 또는 아래의 값의 범위일 수 있다; 다른 구현예에서, 값은 대략 ±1% 범위의 언급된 값의 위 또는 아래의 값의 범위일 수 있다. 선행 범위는 맥락에 의해 명확해지는 것이며, 추가 제한은 시사되지 않는다. 본원에서 기재되는 모든 방법은 본원에서 달리 나타내거나 달리 맥락 상 명확히 금기되지 않는 한, 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에서 제공되는 임의의 모든 예, 또는 예시적 언어(예로, "예컨대")의 사용은 단순히 발명을 더 잘 예시하려는 것이며, 달리 청구되지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 부과하지 않는다. 명세서에서의 어떤 언어도 임의의 청구되지 않는 요소를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 나타내는 것으로서 간주되지 않는다.
시퀀싱에 관한 용어 "판독"은 시퀀싱 공정의 종료 후 수득되며 궁극적으로 전체 핵산 서열의 섹션의 서열인 뉴클레오타이드 클러스터의 핵산 서열을 나타낸다. "판독"은 미가공 신호로부터 유도되는 뉴클레오타이드 스트링의 기본 호출 값이다.
"단백질"은 펩타이드 결합에 의해 서로 연결된 2개 이상의 아미노산 잔기를 포함하는 분자를 나타낸다. 단백질에는 폴리펩타이드 및 펩타이드가 포함되며 또한 개질, 예컨대 글리코실화, 지질 부착, 설페이트화, 글루탐산 잔기의 감마-카복실화, 알킬화, 하이드록실화 및 ADP-리보실화가 포함될 수 있다. 단백질은 단백질-기반 약물을 포함하는 과학적 또는 상업적 관심 단백질일 수 있고, 단백질에는 특히 효소, 리간드, 수용체, 항체 및 키메라 또는 융합 단백질이 포함된다. 단백질은 널리 알려진 세포 배양 방법을 사용하여 다양한 유형의 재조합 세포에 의해 생산되며, 일반적으로 유전 조작 기법(예로, 키메라 단백질을 인코딩하는 서열, 또는 코돈-최적화된 서열, 인트론-부재 서열 등)에 의해 이것이 에피솜으로 잔류하거나 세포의 게놈 내로 통합될 수 있는 세포 내로 도입된다.
"항체"는 디설파이드 결합에 의해 상호-연결된 2개의 중쇄(H) 및 2개의 경쇄(L)인 4개의 폴리펩타이드쇄로 구성되는 면역글로불린 분자를 나타낸다. 각각의 중쇄는 중쇄 가변 영역(HCVR 또는 VH) 및 중쇄 불변 영역을 갖는다. 중쇄 불변 영역은 3개의 도메인, CH1, CH2 및 CH3을 포함한다. 각각의 경쇄는 경쇄 가변 영역 및 경쇄 불변 영역을 갖는다. 경쇄 불변 영역은 하나의 도메인(CL)으로 구성된다. VH 및 VL 영역은 프레임워크 영역(FR)으로 명명되는, 보다 보존된 영역이 산재된, 상보성 결정 영역(CDR)으로 명명되는 고가변성 영역으로 추가 세분될 수 있다. 각각의 VH 및 VL은 아미노 말단부터 카복시 말단까지 하기 순서: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4로 배열되는, 3개의 CDR 및 4개의 FR로 이루어진다. 용어 "항체"에는 임의의 이소형 또는 서브클래스의 글리코실화 및 비-글리코실화 면역글로불린 둘 다에 대한 언급이 포함된다. 용어 "항체"에는 재조합 수단에 의해 제조되거나, 발현되거나, 생성되거나, 단리된 항체 분자, 예컨대 항체를 발현하기 위해 전달감염된 숙주 세포로부터 단리된 항체가 포함된다. 용어 항체에는 또한 이중특이적 항체가 포함되며, 여기에는 하나를 초과하는 상이한 에피토프에 결합할 수 있는 이종사량체 면역글로불린이 포함된다. 이중특이적 항체는 본 출원에 참조로 포함되는 US 특허 공개 번호 2010/0331527에 일반적으로 기재되어 있다.
"세포 배양"은 용기, 예컨대 플라스크 또는 바이오리액터에서의 세포의 번식 또는 증식을 나타내며, 비제한적으로 공급-회분 배양, 연속식 배양, 관류 배양 등이 포함된다.
Benzonase®는 전용 pNUC1 생산 플라스미드(US 특허 번호 5,173,418)를 함유하는 대장균 균주 W3110에서 생산되는 세라티아 마르세센스(Serratia marcescens)로부터의 유전 조작된 엔도뉴클레아제를 나타낸다.
QmniCleave™는 단일- 및 이중-가닥 DNA 및 RNA를 디-, 트리-, 및 테트라-뉴클레오타이드로 분해하는 재조합 대장균 균주로부터 고도 정제된 효소인 OmniCleave™ 엔도뉴클레아제를 나타낸다. OmniCleave 엔도뉴클레아제는 동일한 기질 특이성을 가지며 세라티아 마르세센스로부터 유래되는 효소인 Benzonase®와 동일한 산물을 산출한다.
RiboShredder™는 DNA 및 단백질 정제 절차에서 원치않는 RNA를 완전 분해하는 비-포유류 RN아제의 전용 브랜드를 나타낸다. RiboShredder™는 Epicentre에서 상업적으로 이용 가능하다.
본원에서 사용되는 "증폭"은 DNA 또는 RNA 절편의 여러 카피의 생산을 나타낸다. 증폭은 보통 폴리머라제 연쇄 반응에 의해 유도된다.
본원에서 사용되는 "PCR"은 단일 카피의 DNA, 또는 RNA 절편을 증폭하여, 특정 DNA 또는 RNA 서열의 수천 내지 수백만 개 카피를 생성하는 데 사용되는 분자 생물학 기법인 폴리머라제 연쇄 반응을 나타낸다. PCR은 보통 클로닝을 위해 또는 다른 분석 절차에서 사용되기 위해 DNA 또는 RNA 절편의 카피수를 증폭하기 위해 사용된다.
용어 "실시간, 나노포어 시퀀싱"은 나노포어를 통한 핵산 분자에 의한 현재의 손상으로 인해 시퀀싱이 진행 중인 동안의 시퀀싱 분석을 나타낸다.
II. 세포 배양에서 바이러스를 검출하는 방법
세포 배양에 존재하는 바이러스를 확인하고 시퀀싱하는 대표적 방법에는 하기 단계: 배양되는 세포를 용해시키는 단계, 세포성 파편을 제거하는 단계, 샘플을 농축하여 바이러스 핵산을 농축하는 단계, 농축된 샘플에 존재하는 세포로부터 방출된 핵산을 효소적으로 소화시키는 단계, 소화된 샘플로부터 바이러스 핵산을 추출하는 단계, 및 바이러스 핵산을 시퀀싱하여 바이러스를 확인하는 단계가 포함된다.
A. 세포의 용해
세포 배양 샘플은 배양되는 세포를 손상시키거나 용해시키기 위해 처리된다. 전형적으로 세포는 진핵생물 세포, 예컨대 차이니즈 햄스터 난소 세포이다. 세포 배양에서 사용될 수 있는 다른 세포 및 세포주의 예가 아래에 제공된다.
세포를 용해시키기 위한 기법은 당분야에 잘 알려져 있다. 바람직한 구현예에서, 세포는 냉동-해동 기법을 사용하여 용해된다. 예를 들어 세포 플라스크는 하룻밤 동안 냉동된 후 사용 전에 해동된다.
하나의 구현예에서, 세포는 비제한적으로 와링 블렌더(Waring Blender) 및 폴리트론(Polytron)이 포함되는 기계적 장치를 사용하여 용해된다. 회전 블레이드는 세포 및 조직을 연마하고 분산시킨다.
또 다른 구현예에서, 세포는, 예를 들어 도운스(Dounce) 균질화기, 포터-엘브젬(Potter-Elvehjem) 균질화기 또는 프렌치 프레스를 사용하여 액체 균일화를 거친다. 세포 또는 조직 현탁액은 좁은 공간을 통해 이들에 압력히 가해짐으로써 전단된다.
또 다른 구현예에서, 세포는 초음파분쇄기를 사용하여 초음파분쇄에 의해 용해된다. 고주파 음파가 세포를 전단한다.
B. 세포성 파편의 제거
세포의 용해는 세포성 파편을 생성한다. 세포성 파편은 통상적 기법, 예컨대 원심분리, 크기 여과, 또는 이의 조합을 사용하여 제거될 수 있다.
1. 원심분리
하나의 구현예에서, 세포성 파편은 저속 원심분리를 사용하여 제거된다. 전형적으로, 샘플은 5분 동안 1,600 × g에서 샘플을 원심분리하여 청정화된다. 이어서 상청액이 제거된다.
2. 여과
하나의 구현예에서 세포성 파편은 샘플을 여과하여 제거된다. 예를 들어, 샘플은 0.2 내지 0.45 ㎛의 지름을 갖는 포어를 포함하는 필터를 통해 여과될 수 있다. 적합한 필터는 상업적으로 이용 가능하다. 소정 구현예에서, 샘플은 먼저 원심분리된 후, 상청액이 여과되어 비제한적으로 소기관, 예컨대 핵을 포함하는 추가적인 세포성 파편을 제거한다. 또 다른 구현예에서 샘플은 0.8 ㎛ 필터를 사용하여 여과된다.
그 뒤, 생성 여액이 농축된다.
C. 샘플의 농축
여액은, 예를 들어 Amicon® 100 kDa 농축기를 사용하여 제조업체의 지침에 따라 농축된다. 전체 바이러스 핵산 회수를 증가시키는 여액의 다른 농축 방식에는 비제한적으로 동결건조가 포함된다. 하나의 구현예에서, 샘플은 투석여과에 의해 농축된다.
D. 뉴클레아제 처리
이어서 농축된 샘플은 뉴클레아제로 처리되어 세포 배양에서 세포로부터의 핵산을 소화시킨다. 감염 바이러스는 바이러스 캡시드의 보호 성질로 인해 상기 단계에서 뉴클레아제 처리에 대해 보호된다.
하나의 구현예에서, 농축된 샘플은 Benzonase®, OmniCleave™, RiboShredder™, 및 이의 조합으로 처리된다. RN아제 칵테일 믹스(Ambion® RN아제 Cocktail™은 2개의 고도 정제된 리보뉴클레아제, RN아제 A(500 U/㎖) 및 RN아제 T1(20,000 U/㎖)의 혼합물임)가 또한 사용될 수 있다.
하나의 구현예에서, 바이러스 여액 2부피가 100 kDa 통과 필터를 포함하는 Amicon 15 마이크로농축기에 걸쳐 별도로 분포된다. 필요한 경우 인산염 완충 식염수 용액이 튜브의 밸런스를 맞추기 위해 사용될 수 있다. 튜브는 Allegra 6 원심분리기 상에서 최대 속도로 15분 동안 회전된다. 잔류물 부피가 확인된다. 튜브는 필요한 경우 최대 속도에서 다시 15분 동안 회전된다. 각각의 마이크로농축기에서의 잔류물 부피는 대략 200 ㎕여야 한다. 잔류물은 각각의 마이크로농축기로부터 조심스럽게 제거되고 잔류물은 새로운 튜브에 풀링된다. 전체 잔류물의 50 ㎕가 각각의 샘플로부터 제거되어 샘플 DP 및 샘플 DR로 표지된다.
단계 4.4에서 수행된 바와 같이 Amicon 4에서 부피를 4 ㎖로 만들기 위해 1X DN아제 완충액이 2개의 별도 풀링된 잔류물에 첨가되지만, 50 ㎕ 부피를 200 ㎕로 낮춘다.
각각의 완충액 교환된 잔류물의 부피에, 2 X 부피의 OmniCleave, 2 X 부피의 Benzonase, 2 X 부피의 RN아제 칵테일 효소 믹스, 및 충분한 10X DN아제 완충액을 첨가하여 최종 1X DN아제 완충액으로 만든다. 튜브는 2시간 동안 1000 RPM으로 37℃에서 열혼합기에서 인큐베이션된다.
사용될 수 있는 다른 뉴클레아제에는 비제한적으로 DN아제 I, DN아제 II, 뉴클레아제 S1, RN아제 A, RN아제 B, RN아제 I, RN아제 T1, RN아제 T2, RN아제 H, 엑소뉴클레아제 I, 엑소뉴클레아제 II, 엑소뉴클레아제 III, 엑소뉴클레아제 IV, 엑소뉴클레아제 V, 람다 엑소뉴클레아제, 엔도뉴클레아제 I, 엔도뉴클레아제 II, 엔도뉴클레아제 III, 엔도뉴클레아제 IV, 엔도뉴클레아제 V, 엔도뉴클레아제 VI, 엔도뉴클레아제 VII, 엔도뉴클레아제 VIII, 및 비제한적으로 AatII, Acc, AccI, AclI, AatII, Acc65I, AccI, AclI, AfeI, AflII, AgeI, ApaI, ApaLI, ApoI, AscI, AseI, AsiSI, AvrII, BamHI, BclI, BglII, Bme1580I, BmtI, BsaHI, BsiEI, BsiWI, BspEI, BspHI, BsrGI, BssHII, BstBI, BstZl7I, BtgI, ClaI, DraI, EaeI, EagI, EcoRI, EcoRV, FseI, FspI, HaeII, HincII, HindIII, HpaI, KasI, KpnI, MfeI, MluI, MscI, MspAII, MfeI, MluI, MscI, NaeI, NarI, NcoI, NdeI, NgoMIV, NheI, Notl, NruI, NsiI, NspI, PacI, PciI, PmeI, PmlI, PsiI, PspOMI, PstI, PvuI, PvuII, SacI, SacII, SalI, SbfI, ScaI, SfcI, SfoI, SgrAI, SmaI, SmlI, SnaBI, SpeI, SphI, SspI, StuI, SwaI, XbaI, XhoI, 및 XmaI을 포함하는 부위 특이적 엔도뉴클레아제가 포함된다.
하나의 구현예에서 샘플은 37℃에서 진탕기(즉, 열혼합기) 상에서 2 시간 소화를 위해 하나 이상의 뉴클레아제로 처리된다. 2X 뉴클레아제:잔류물 부피가 충분하다(2X OmniCleave, 2X Benzonase, 2X RN아제 칵테일). 추가로 10X DN아제 완충액이 1X의 최종 농도로 첨가된다. 따라서 상이한 샘플 부피는 효소:잔류물의 비를 스케일 업하거나 다운하여 용이하게 처리될 수 있다.
E. 바이러스 핵산의 추출
뉴클레아제 칵테일로의 소화 후, 바이러스 핵산이 샘플로부터 추출된다. 하나의 구현예에서 0.5 M EDTA가 튜브에 첨가된 후 3 mM EDTA의 최종 농도로 추출된다. 바이러스 핵산은 ThemoFisher로부터 PureLink™ 바이러스 RNA/DNA Mini 키트를 사용하여 추출될 수 있다.
세척 완충액을 제조하기 위해, 60 ㎖ 96~100% 에탄올이 키트에 포함된 15 ㎖ 세척 완충액(WII)에 첨가된다. 세척 완충액 표지 상에 체크하여 에탄올이 첨가됨을 나타내고, 실온에 둔다.
담체 RNA는 샘플(≤500 ㎕ 샘플에 있어서) 당 5.6 ㎍ 담체 RNA를 사용하여 제조된다. 샘플 당 더 적은 담체 RNA가 사용될 수 있지만, 각각의 샘플 유형에 대해 필요한 담체 RNA의 양 및 후속 용도가 검증되어야 한다.
담체 RNA(5.6 ㎍/샘플) 제조하기:
1. 310 ㎕ RN아제-비함유수(키트와 함께 포함됨)를 키트와 함께 튜브에 공급된 310 ㎍ 동결건조된 담체 RNA에 첨가하여 1 ㎍/㎕ 담체 RNA 스톡 용액을 수득한다.
2. 철저히 혼합하고 용액을 더 작은 분취량으로 분취한다. 분취량을 -20℃에서 보관한다.
반복 냉동 및 해동을 피한다.
3. 하기 식을 사용해서 요망되는 수의 샘플을 동시에 가공하기 위해 필요한 용해 완충액/담체 RNA 믹스의 부피를 계산한다:
N × 0.21 ㎖(용해 완충액의 부피/반응) = A ㎖
A ㎖ × 28 ㎕/㎖ = B ㎕
식 중,
N = 샘플의 수
A = 용해 완충액(L22)의 계산된 부피
B = 용해 완충액(L22)에 첨가하기 위한 1 ㎍/㎕ 담체 RNA 스톡 용액의 계산된 부피
4. 요구되는 양의 1 ㎍/㎕ 담체 RNA 스톡 용액을 해동한다.
5. 멸균 튜브에, 담체 RNA 스톡 용액의 부피(B, 상기와 같이 계산됨)를 용해 완충액의 부피(A, 상기와 같이 계산됨)에 첨가한다. 온건하게 상하 피펫팅한다. 발포체를 생성하므로 볼텍싱은 피한다.
6. 사용 전까지 4℃에서 보관한다. 1시간 이내의 완충액을 사용한다.
용해물 제조하기
200 ㎕ 원료 물질에 대한 용해물 제조 프로토콜이 아래에 기재된다. 200 ㎕ 초과(500 ㎕ 이하) 샘플 부피를 가공하려는 경우, 시약 부피를 이에 따라 스케일업한다.
1. 25 ㎕ 프로티나제 K를 멸균 마이크로원심분리 튜브로 첨가한다.
2. 200 ㎕의 세포-비함유 샘플을 마이크로원심분리 튜브로 첨가한다.
주: 200 ㎕ 미만 샘플을 가공하려는 경우, PBS(인산염 완충 식염수) 또는 0.9% NaCl을 사용하여 샘플의 최종 부피를 200 ㎕로 조정한다.
3. 200 ㎕ 용해 완충액(5.6 ㎍ 담체 RNA 함유)을 첨가한다. 튜브 뚜껑을 닫고 15초 동안 볼텍싱에 의해 혼합한다.
4. 15분 동안 56℃에서 인큐베이션한다.
5. 250 ㎕의 96~100% 에탄올을 튜브에 첨가하고, 뚜껑을 닫고, 15초 동안 볼텍싱에 의해 혼합한다.
용해물을 실온에서 5분 동안 인큐베이션한다.
정제하기
1. 상기 용해물을 수집 튜브의 바이러스 회전 칼럼에 첨가한다.
2. 칼럼을 1분 동안 6800 × g에서 원심분리한다. 수집 튜브를 폐기한다. 회전 칼럼을 새로운 세척 튜브에 배치한다.
3. 칼럼을 에탄올을 함유하는 500 ㎕ 세척 완충액(WII)으로 세척한다. 1분 동안 6800 × g에서 원심분리한다. 플로우 쓰루는 폐기한다.
4. 세척 단계 3을 500 ㎕ 세척 완충액(WII)으로 1회 반복한다.
5. 수집 튜브를 폐기하고 회전 칼럼을 또 다른 깨끗한 세척 튜브에 배치한다.
6. 회전 칼럼을 1분 동안 최대 속도에서 원심분리하여 임의의 잔여 세척 완충액(WII)을 제거한다.
7. 회전 칼럼을 깨끗한 1.7 ㎖ 회수 튜브에 배치한다.
8. 키트와 함께 공급된 10~50 ㎕ 멸균 RN아제-비함유수(E3)로 용출한다(물을 카트리지 중앙에 첨가한다).
9. 1분 동안 실온에서 인큐베이션한다. 회전 칼럼을 1분 동안 최대 속도에서 원심분리하여 핵산을 용출한다. 회수 튜브는 정제된 바이러스 핵산을 함유한다. 회전 칼럼을 폐기한다.
10. 정제된 바이러스 RNA/DNA를 -80℃에서 보관하거나 RNA/DNA를 요망되는 후속 용도를 위해 사용한다.
F. 시퀀싱
바이러스 핵산이 추출되면, 시퀀싱을 위한 라이브러리 제조를 개시할 수 있다. 중요하게는, 시퀀싱 전에 바이러스 핵산이 증폭되지 않는다. 하나의 구현예에서 라이브러리 제조는 제조업체의 지침에 따라 SQK-LSK308(1D2) 또는 SQK-RAD004(신속) ONT 라이브러리 제조 키트로 수행되었다. SQK-RAD004는 15분 신속 라이브러리 제조 키트인 반면 SQK-LSK308은 더 길고(약 3 시간) 더 강력한 라이브러리 제조이다.
바람직한 구현예에서, Oxford Nanopore Technologies의 3세대 시퀀서(MinION™)를 사용하여 바이러스 핵산을 시퀀싱한다. MinION™은 실시간으로 시퀀싱 데이터를 생성하여 샘플 수령으로부터 동시 확인까지의 시간을 크게 감소시키는 소형 휴대용 시퀀서이다. 외래 제제 핵산의 원상태 시퀀싱이 또한 시간 소모적인 증폭 단계(표적화된 또는 새로운 단계)의 필요성을 제거한다. 데이터는 판독을 RefSeq로부터의 바이러스, 박테리아, 및 진균 데이터와 정렬하며 주기적으로 업데이트되는 플랫폼인 ONT의 WIMP 소프트웨어를 사용하여 분석된다. 대응하는 "진핵생물" 또는 "박테리아" 정렬은 CHO(숙주) 판독의 진균(진핵생물) 데이터베이스로의 부분적 정렬 또는 시약으로부터의 오염물질로부터 유래될 가능성이 가장 높은 위양성을 나타낸다.
바람직한 구현예에서, 바이러스 핵산은 RT-PCR에 의해 시퀀싱된다. 본원에서 사용되는 "RT-PCR"은 전통적 PCR의 변형인 역전사 폴리머라제 연쇄 반응을 나타낸다. RT-PCR은 RNA로부터 상보적 DNA(cDNA) 전사체의 생성을 통해 유전자 발현을 정량적으로 검출하기 위해 사용되는 분자 생물학 기법이다. RT-PCR 동안, RNA 분자는 역전사효소에 의해 이의 cDNA 서열로 전환된다. cDNA 합성을 위해 사용되는 프라이머는 서열 비특이적 프라이머(예컨대 무작위 헥사머의 혼합물 또는 올리고-dT 프라이머), 또는 서열 특이적 프라이머일 수 있다. 무작위 헥사머는 전체 RNA 풀에 무작위로 부착될 수 있는 6개 뉴클레오타이드 서열의 모든 가능한 조합의 혼합물이다. 올리고-dT 프라이머는 mRNA 분자의 폴리-A 테일과 상보적이며, mRNA 분자로부터 cDNA를 합성하기 위해서만 사용될 수 있다. 전통적으로, mRNA로부터 합성되는 cDNA가 표준 PCR 절차를 사용하여 증폭된다.
개시된 방법을 사용하여 검출되고 시퀀싱될 수 있는 바이러스에는 비제한적으로 한타바이러스, 림프구 맥락수막염 바이러스, 래트 로타바이러스, 레오바이러스 3형, 센다이바이러스, 쥐수두 바이러스, K 바이러스, 킬햄 래트 바이러스, P12, EMC, MAV1, 락테이트 탈수소효소 바이러스, 마우스 미세 바이러스, 타일러(Theiler) 바이러스, 마우스 간염 바이러스, 마우스 로타바이러스, 폴리오마바이러스, 래트 코로나바이러스 레트로바이러스, 시알로아크리오아데니티스 바이러스, 흉선 바이러스, HI 바이러스, 쥣과 백혈병 바이러스, 및 소 바이러스성 설사 바이러스가 포함된다.
세포 배양을 감염시키는 인간 바이러스 병원체에는 비제한적으로 아데노바이러스, 사이토메갈로바이러스, 엔테르바이러스, 단순 헤르페스 바이러스, 인플루엔자 바이러스, 파라인플루엔자 바이러스, 리노바이러스, 호흡기 세포융합 바이러스, 및 바리셀라 조스터 바이러스가 포함된다.
III. 관심 단백질
본원에서 개시되는 세포 배양에서의 세포는 전형적으로 관심 단백질을 발현하거나 분비한다. 원핵생물 또는 진핵생물 세포에서 발현에 적합한 임의의 관심 단백질은 제공되는 조작된 숙주 세포 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 관심 단백질에는 비제한적으로 항체 또는 이의 항원-결합 단편, 키메라 항체 또는 이의 항원-결합 단편, ScFv 또는 이의 단편, Fc-융합 단백질 또는 이의 단편, 성장 인자 또는 이의 단편, 사이토카인 또는 이의 단편, 또는 세포 표면 수용체의 세포외 도메인 또는 이의 단편이 포함된다. 관심 단백질은 단일 서브유닛으로 구성되는 단순 폴리펩타이드, 또는 2개 이상의 서브유닛을 포함하는 복합 멀티서브유닛 단백질일 수 있다. 관심 단백질은 생물약학 제품, 식품 첨가제 또는 보존제, 또는 정제 및 품질 표준을 거치는 임의의 단백질 제품일 수 있다.
일부 구현예에서, 단백질 제품(관심 단백질)은 항체, 인간 항체, 인간화 항체, 키메라 항체, 모노클로날 항체, 다중특이적 항체, 이중특이적 항체, 항원 결합 항체 단편, 단일쇄 항체, 디아바디, 트리아바디 또는 테트라바디, Fab 단편 또는 F(ab')2 단편, IgD 항체, IgE 항체, IgM 항체, IgG 항체, IgG1 항체, IgG2 항체, IgG3 항체, 또는 IgG4 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 IgG1 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 IgG2 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 IgG4 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG4 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1 항체이다. 하나의 구현예에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1/IgG4 항체이다.
일부 구현예에서, 항체는 항-프로그래밍된 세포사 1 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0203579A1에 기재된 바와 같은 항-PD1 항체), 항-프로그래밍된 세포사 리간드-1(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0203580A1에 기재된 바와 같은 항-PD-L1 항체), 항-Dll4 항체, 항-안지오포이에틴-2 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,402,898에 기재된 바와 같은 항-ANG2 항체), 항-안지오포이에틴-유사 3 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,018,356에 기재된 바와 같은 항-AngPtl3 항체), 항-혈소판 유래 성장 인자 수용체 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,265,827에 기재된 바와 같은 항-PDGFR 항체), 항-Erb3 항체, 항-프로락틴 수용체 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,302,015에 기재된 바와 같은 항-PRLR 항체), 항-보체 5 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0313194A1에 기재된 바와 같은 항-C5 항체), 항-TNF 항체, 항-표피 성장 인자 수용체 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,132,192에 기재된 바와 같은 항-EGFR 항체 또는 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0259423A1에 기재된 바와 같은 항-EGFRvIII 항체), 항-프로단백질 전환효소 서브틸리신 켁신(Kexin)-9 항체(예로 U.S. 특허 번호 8,062,640 또는 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0044730A1에 기재된 바와 같은 항-PCSK9 항체), 항-성장 및 분화 인자-8 항체(예로 U.S. 특허 번호 8,871,209 또는 9,260,515에 기재된 바와 같은, 항-미오스타틴 항체로도 알려져 있는 항-GDF8 항체), 항-글루카곤 수용체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0337045A1 또는 US2016/0075778A1에 기재된 바와 같은 항-GCGR 항체), 항-VEGF 항체, 항-IL1R 항체, 인터류킨 4 수용체 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0271681A1 또는 U.S. 특허 번호 8,735,095 또는 8,945,559에 기재된 바와 같은 항-IL4R 항체), 항-인터류킨 6 수용체 항체(예로 U.S. 특허 번호 7,582,298, 8,043,617 또는 9,173,880에 기재된 바와 같은 항-IL6R 항체), 항-IL1 항체, 항-lL2 항체, 항-IL3 항체, 항-IL4 항체, 항-IL5 항체, 항-IL6 항체, 항-IL7 항체, 항-인터류킨 33(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0271658A1 또는 US2014/0271642A1에 기재된 바와 같은 항-IL33 항체), 항-호흡기 세포융합 바이러스 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0271653A1에 기재된 바와 같은 항-RSV 항체), 항-분화 클러스터 3(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295A1 및 US20150266966A1, 및 U.S. 출원 번호 62/222,605에 기재된 바와 같은 항-CD3 항체), 항-분화 클러스터 20(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295 A1 및 US20150266966A1, 및 U.S. 특허 번호 7,879,984에 기재된 바와 같은 항-CD20 항체), 항-CD19 항체, 항-CD28 항체, 항-분화 클러스터-48(예로 U.S. 특허 번호 9,228,014에 기재된 바와 같은 항-CD48 항체), 항-Fel d1 항체(예로 U.S. 특허 번호 9,079,948에 기재된 바와 같음), 항-중동 호흡기 증후군 바이러스(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2015/0337029A1에 기재된 바와 같은 항-MERS 항체), 항-에볼라 바이러스 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2016/0215040에 기재된 바와 같음), 항-지카 바이러스 항체, 항-림프구 활성화 유전자 3 항체(예로 항-LAG3 항체, 또는 항-CD223 항체), 항-신경 성장 인자 항체(예로 U.S. 특허 출원 공개 번호 US2016/0017029 및 U.S. 특허 번호 8,309,088 및 9,353,176에 기재된 바와 같은 항-NGF 항체) 및 항-액티빈 A 항체로 구성되는 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 이중특이적 항체는 항-CD3 x 항-CD20 이중특이적 항체(U.S. 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295A1 및 US20150266966A1에 기재된 바와 같음), 항-CD3 x 항-뮤신 16 이중특이적 항체(예로, 항-CD3 x 항-Muc16 이중특이적 항체), 및 항-CD3 x 항-전립샘-특이적 막 항원 이중특이적 항체(예로, 항-CD3 x 항-PSMA 이중특이적 항체)로 구성되는 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 관심 단백질은 아브식지맙(abciximab), 아달리무맙(adalimumab), 아달리무맙-아토(adalimumab-atto), 아도-트라스투주맙(ado-trastuzumab), 알렘투주맙(alemtuzumab), 알리로쿠맙(alirocumab), 아테졸리주맙(atezolizumab), 아벨루맙(avelumab), 바실릭시맙(basiliximab), 벨리무맙(belimumab), 벤랄리주맙(benralizumab), 베바시주맙(bevacizumab), 베즐로톡수맙(bezlotoxumab), 블리나투모맙(blinatumomab), 브렌툭시맙 베도틴(brentuximab vedotin), 브로달루맙(brodalumab), 카나키누맙(canakinumab), 카프로맙 펜데타이드(capromab pendetide), 세르톨리주맙 페골(certolizumab pegol), 세미플리맙(cemiplimab), 세툭시맙(cetuximab), 데노수맙(denosumab), 디누툭시맙(dinutuximab), 두필루맙(dupilumab), 두르발루맙(durvalumab), 에쿨리주맙(eculizumab), 엘로투주맙(elotuzumab), 에미시주맙(emicizumab)-kxwh, 엠탄시네알리로쿠맙(emtansinealirocumab), 에비나쿠맙(evinacumab), 에볼로쿠맙(evolocumab), 파시누맙(fasinumab), 골리무맙(golimumab), 구셀쿠맙(guselkumab), 이브리투모맙 티욱세틴(ibritumomab tiuxetan), 이다루시주맙(idarucizumab), 인플릭시맙(infliximab), 인플릭시맙-abda, 인플릭시맙-dyyb, 이필리무맙(ipilimumab), 익세키주맙(ixekizumab), 메폴리주맙(mepolizumab), 네시투무맙(necitumumab), 네스바쿠맙(nesvacumab), 니볼루맙(nivolumab), 오빌톡삭시맙(obiltoxaximab), 오비누투주맙(obinutuzumab), 오크렐리주맙(ocrelizumab), 오파투무맙(ofatumumab), 올라라투맙(olaratumab), 오말리주맙(omalizumab), 파니투무맙(panitumumab), 펨브롤리주맙(pembrolizumab), 페르투주맙(pertuzumab), 라무시루맙(ramucirumab), 라니비주맙(ranibizumab), 락시바쿠맙(raxibacumab), 레슬리주맙(reslizumab), 리누쿠맙(rinucumab), 리툭시맙(rituximab), 사릴루맙(sarilumab), 세쿠키누맙(secukinumab), 실툭시맙(siltuximab), 토실리주맙(tocilizumab), 토실리주맙(tocilizumab), 트라스투주맙(trastuzumab), 트레보그루맙(trevogrumab), 우스테키누맙(ustekinumab), 및 베돌리주맙(vedolizumab)으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 관심 단백질은 Fc 모이어티 및 또 다른 도메인을 함유하는 재조합 단백질(예로, Fc-융합 단백질)이다. 일부 구현예에서, Fc-융합 단백질은 수용체 Fe-융합 단백질이며, 이는 Fc 모이어티에 커플링된 수용체의 하나 이상의 세포외 도메인(들)을 함유한다. 일부 구현예에서, Fc 모이어티는 IgG의 CH2 및 CH3 도메인이 뒤따르는 힌지 영역을 포함한다. 일부 구현예에서, 수용체 Fc-융합 단백질은 단일 리간드 또는 다중 리간드에 결합하는 2개 이상의 구별되는 수용체 사슬을 함유한다. 예를 들어, Fc-융합 단백질은 트랩(TRAP) 단백질, 예컨대 TL-1 트랩(예로, hIgG1의 Fc에 융합된 IL-1R1 세포외 영역에 융합된 IL-1RAcP 리간드 결합 영역을 함유하는 릴로나셉트(rilonacept); 본원에 그 전문이 참조로 포함되는 U.S. 특허 번호 6,927,004 참고), 또는 YEGF 트랩(예로, hIgG1의 Fc에 융합된 VEGF 수용체 Flk1의 Ig 도메인 3에 융합된 VEGF 수용체 Flt1의 Ig 도메인 2를 포함하는, 아플리베르셉트(aflibercept) 또는 지브(ziv)-아플리베르셉트; U.S. 특허 번호 7,087,411 및 7,279,159 참고)이다. 다른 구현예에서, Fc-융합 단백질은 ScFv-Fc-융합 단백질이며, 이는 하나 이상의 항원-결합 도메인(들), 예컨대 Fc 모이어티에 커플링된 항체의 가변 중쇄 단편 및 가변 경쇄 단편 중 하나 이상을 함유한다.
IV. 세포 배양
본원에서 기재된 세포 배양은 "공급-회분 세포 배양" 또는 "공급-회분 배양"일 수 있고, 이는 세포 및 배양 배지가 처음에 배양 용기에 공급되고, 중간에 추가 배양 영양분이 배양 종료 전에 주기적인 세포 및/또는 산물 수확을 포함하거나 포함하지 않고 배양 동안 별도의 증분으로 배양에 천천히 공급되는 회분 배양을 나타낸다. 공급-회분 배양에는 주기적으로 전체 배양(세포 및 배지가 포함될 수 있음)이 제거되고 신선 배지로 대체되는 "반연속식 공급-회분 배양"이 포함된다. 공급-회분 배양은 단순한 "회분 배양"과 구별되며, 회분 배양에서는 세포 배양의 모든 성분(동물 세포 및 모든 배양 영양분 포함)이 배양 공정 시작 시 배양 용기에 공급된다. 공급-회분 배양은 상청액이 표준 공급-회분 공정 동안 배양 용기로부터 제거되지 않는 한 "관류 배양"과 상이할 수 있고, 반면에 관류 배양에서는, 세포가, 예로 여과에 의해 배양에 국한되고, 배양 배지가 연속적으로 또는 간헐적으로 도입되고 배양 용기로부터 제거된다. 그러나, 공급-회분 세포 배양의 평가 목적을 위한 샘플의 제거는 고려된다. 공급-회분 공정은 최대 작업 부피 및/또는 단백질 생산에 도달한 것으로 결정될 까지 계속되고, 이후 단백질이 수확된다.
세포 배양은 보통 특정 성장상에서, 연속적으로 세포를 성장시키기 위해 사용되는 기법인 "연속적 세포 배양"일 수 있다. 예를 들어, 세포의 지속적 공급이 요구되는 경우 또는 특정 관심 단백질의 생산이 요구되는 경우, 세포 배양은 특정 성장상에서의 유지를 필요로 할 수 있다. 따라서, 조건은 세포를 그 특정상에서 유지하기 위해 연속적으로 모니터링되고 이에 따라 조정되어야 한다.
세포는 세포 배양 배지에서 배양된다. 용어 "세포 배양 배지" 및 "배양 배지"는 전형적으로 세포의 성장을 증강시키기 위해 필요한 영양분, 예컨대 탄수화물 에너지원, 필수(예로 페닐알라닌, 발린, 트레오닌, 트립토판, 메티오닌, 류신, 이소류신, 라이신, 및 히스티딘) 및 비필수(예로 알라닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 글리신, 프롤린, 세린, 및 티로신) 아미노산, 미량 원소, 에너지원, 지질, 비타민 등을 제공하는 포유류 세포의 성장을 위해 사용되는 영양분 용액을 나타낸다. 세포 배양 배지는 추출물, 예로 혈청 또는 펩톤(가수분해물)을 함유할 수 있고, 이는 세포 성장을 뒷받침하는 원료를 공급한다. 배지는 동물-유래 추출물 대신 효모-유래 또는 콩 추출물을 함유할 수 있다. 화학적으로 정의된 배지는 모든 화학 성분이 알려져 있는(즉, 알려진 화학 구조를 갖는) 세포 배양 배지를 나타낸다. 화학적으로 정의된 배지에는 동물-유래 성분, 예컨대 혈청- 또는 동물-유래 펩톤이 전혀 없다. 하나의 구현예에서, 배지는 화학적으로 정의된 배지이다.
용액은 호르몬 및 성장 인자를 포함하는, 성장 및/또는 생존을 최소율 초과로 증강시키는 성분을 또한 함유할 수 있다. 용액은 배양되는 특정 세포의 생존 및 증식을 위해 최적인 pH 및 염 농도로 제형화될 수 있다.
"세포주"는 세포의 연속 계대 또는 하위배양을 통해 특정 계통으로부터 유래되는 세포 또는 세포들을 나타낸다. 용어 "세포"는 "세포 집단"과 상호 교환적으로 사용된다.
용어 "세포"에는 재조합 핵산 서열을 발현하기 적합한 임의의 세포가 포함된다. 세포에는 원핵생물 및 진핵생물의 세포, 예컨대 박테리아 세포, 포유류 세포, 인간 세포, 비-인간 동물 세포, 조류 세포, 곤충 세포, 효모 세포, 또는 세포 융합물, 예컨대 하이브리도마 또는 쿼드로마가 포함된다. 소정 구현예에서, 세포는 인간, 원숭이, 유인원, 햄스터, 래트 또는 마우스 세포이다. 다른 구현예에서, 세포는 하기 세포: 차이니즈 햄스터 난소(CHO)(예로, CHO K1, DXB-11 CHO, Veggie-CHO), COS(예로, COS-7), 망막 세포, Vero, CV1, 신장(예로, HEK293, 293 EBNA, MSR 293, MDCK, HaK, BHK21), HeLa, HepG2, WT38, MRC 5, Colo25, HB 8065, HL-60, 림프구, 예로 Jurkat(T 림프구), 또는 Daudi(B 림프구), A431(표피), U937, 3T3, L 세포, C127 세포, SP2/0, NS-0, MMT 세포, 줄기 세포, 종양 세포, 및 상기 언급된 세포로부터 유래되는 세포주로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 세포는 하나 이상의 바이러스 유전자를 포함하며, 예로, 바이러스 유전자를 발현하는 망막 세포(예로, PER.C6® 세포)이다. 일부 구현예에서, 세포는 CHO 세포이다. 다른 구현예에서, 세포는 CHO K1 세포이다.
실시예
실시예 1: 증폭을 이용하지 않는 바이러스의 확인
물질 및 방법
쥣과 아데노바이러스 1(MAV1)(약 30,000 bp dsDNA 바이러스)을 CHO-K1 표시자 세포 상에서 7일 동안 성장시켰다. 세포 플라스크를 하룻밤 동안 냉동한 후 VERA 최적화 연구를 위한 사용 전에 해동하였다. 라이브러리 제조는 제조업체의 지침에 따라 SQK-LSK308(1D2) 또는 SQK-RAD004(신속) ONT 라이브러리 제조 키트로 수행하였다. SQK-RAD004는 15분 신속 라이브러리 제조 키트인 반면 SQK-LSK308은 더 길고(약 3 시간) 더 강력한 라이브러리 제조이다. 데이터는 판독을 RefSeq로부터의 바이러스, 박테리아, 및 진균 데이터베이스와 정렬하고 주기적으로 업데이트되는 플랫폼인 ONT의 WIMP 소프트웨어를 사용해서 분석하였다. 대응하는 "진핵생물" 또는 "박테리아" 정렬은 진균(진핵생물) 데이터베이스에 대한 CHO(숙주) 판독의 부분적 판독으로부터 유래될 가능성이 가장 높은 위양성을 나타낸다.
결과
최초 작업은 스톡 바이러스 역가로부터 잔류하는 소량의 바이러스 핵산을 증폭하기 위한 무작위 PCR 기법의 도입에 대해 초점을 맞췄다. 이는 다량의 전체 판독을 시퀀싱에 이용 가능하게 만들었으나 또한 모든 잔여 숙주 핵산을 증폭하여 시퀀싱-후 데이터 분해를 복잡하게 만들었다. 증폭을 이용하지 않고는 다량의 원상태 바이러스 판독을 시퀀싱하기 어려웠다. VERA와 무작위 프라이밍으로 바이러스 판독 정렬이 증가하지만 표적화된 PCR 프라이머를 사용하는 것만큼 효율적이지는 않다(도 2).
또 다른 실험에서, 2개의 DNA 바이러스(MVM 및 MAV1)를 7일 동안 CHO-K1 세포 상에서 성장시켰다. 상기 방법을 세포 상에서 수행하였다. 시퀀싱 판독을 Q > 7로 필터링하고(약 80% 정확도) 모든 통과 가능한 판독을 실시간 분석하였다. 대부분의 판독이 스파이크처리 바이러스에 대응한다(전체 판독의 98% 초과). 표 2에서 알 수 있듯이, VERA 프로토콜은 원상태 바이러스 판독을 시퀀싱하기 위해 숙주 세포 배경을 효과적으로 제거하며 5분 내에 오염물질을 확인할 수 있었다.
실시예 2: 샘플의 여과
숙주 세포 파편(즉, 핵)을 더 잘 포획하기 위해 0.22 ㎛ 필터를 사용하였다. 상기 최초 VERA 절차(평가 #1A 및 평가 #1B)로부터 2개 샘플을 제조하였다. 평가 #1A에서는 임의의 뉴클레아제 처리를 거치지 않은 VERA로부터의 잔여 잔류물을 시퀀싱하려고 시도하였다(도 1, 단계 D). 평가 #1B는 뉴클레아제 칵테일 처리(OmniCleave + RiboShredder) 후 샘플을 시퀀싱하여 숙주 핵산을 소화시키기 위한 뉴클레아제 처리 후 더 많은 바이러스 시퀀싱 판독이 증가했는지 여부를 평가하였다(도 1, 단계 E). 어느 제조로도 바이러스는 확인되지 않았다. 확인되지 않은 임의의 잔여 판독을 구제하기 위해 도 2로부터의 무작위 PCR 기법을 사용하였고 MAV1 판독을 정확히 확인하였다. 그러나, MAV1에 대한 시퀀싱 계측은 두 제조 간에 변하지 않아, 전체 바이러스 판독이 전체 정렬된 판독의 2%만을 나타내었다(도 3a 및 3b).
또 다른 실험에서는 0.22 ㎛ 필터를 더 큰 0.45 ㎛ 필터로 대체하였다. VERA 절차로부터의 별도 뉴클레아제 처리의 분취량을 RN아제 1 단독(평가 #2A) 또는 상업적으로 이용 가능한 OmniCleave 뉴클레아제 칵테일(Test #2B)로 시퀀싱하였다. 이들 개별 처리는 각각 MAV1을 확인할 수 있었지만, 제한된 수의 판독으로부터만 가능했다. 대부분의 판독은 진핵생물 유기체에 맵핑되었고 맵핑된 판독의 1% 미만이 MAV1 유래였으므로 뉴클레아제 처리가 라이브러리 제조 문제와 관련될 수 있는 숙주 핵산을 완전히 제거할만큼 충분하지 않음을 나타내었다. 평가 #1에서와 같은 무작위 PCR 전략은 시도하지 않았다.
실시예 3: 뉴클레아제 처리
또 다른 실험에서는 0.45 ㎛ 필터를 유지하고 샘플을 (i) Benzonase®, (ii) OmniCleave™, 및 (iii) RiboShredder™의 뉴클레아제 칵테일로 처리하였다. 상기 단계 4.5로부터의 50 ㎕의 완충액 교환 잔류물에, 100 ㎕ OmniCleave, 100 ㎕ Benzonase, 100 ㎕ RiboShredder, 및 35 ㎕의 10X DN아제 완충액을 첨가하였다. 샘플을 2시간 동안 500 RPM으로 37℃에서 열혼합기에서 인큐베이션하였다. 2:1 뉴클레아제:잔류물이 바람직하다. 상기 조합 칵테일은 CHO gDNA, mRNA, 및 대부분의 rRNA를 제거하기 충분했다(도 4). 상기 조합의 뉴클레아제 처리를 사용하여 VERA 프로토콜의 시퀀싱 이중 제조로 전체 바이러스 판독의 순 증가를 일으켰다. MAV1에 맵핑된 전체 판독의 87% 및 92% 증가는 숙주 핵산 감소가 달성되었음을 시사하였다(도 5a 및 5b).
실시예 4: 자동화된 추출
DNA 바이러스(MVM, PI2, REQ2, 및/또는 MAV-1)를 CHO-K1 세포 내로 스파이크처리하였다. 세포를 초원심분리한 후 바이러스로 스파이크처리된 CHO-K1 세포 상에서 페놀/클로로포름 추출을 수행하였다. 세포로 VERA 프로토콜을 거친 후 바이러스로 스파이크처리된 CHO-K1 세포 상에서 자동화된 DNA 추출을 수행하였다. 사용되는 시약의 부피 및 인큐베이션 시간을 지시하는 정제 프로토콜이 사전-프로그래밍된 iPrep™ 정제 기기에 대해 iPrep™ PureLink™ 바이러스 키트를 사용하여 자동화된 추출을 수행하였다. 표 3에서 알 수 있듯이, 자동화된 추출은 바이러스 농도를 감소시켰다. 그러나, 초원심분리 후 높은 비율의 숙주 판독이 유지되었다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
상기 명세서에서 본 발명이 이의 소정 구현예에 관해 기재되었고 여러 상세사항을 예시 목적으로 나타내었으나, 당업자에게는 본 발명이 추가 구현예를 거치기 쉽고 본원에 기재된 소정 상세사항이 본 발명의 기본 원리에서 벗어나지 않고 상당히 변화될 수 있음이 자명할 것이다.
본원에서 인용된 모든 참고문헌은 이의 전문이 참조로 포함된다. 본 발명은 이의 정신 또는 필수 속성에서 벗어나지 않고 다른 구체 형태로 구현될 수 있고, 이에 따라 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서, 상기 명세서가 아니라 첨부되는 청구범위가 참조되어야 한다.

Claims (18)

  1. 샘플에서 바이러스를 확인하는 방법으로서,
    세포 배양 샘플에서 진핵생물 세포를 용해시키는 단계;
    상기 샘플로부터 세포성 파편을 제거하는 단계;
    상기 샘플을 농축하여 잔류물을 생성하는 단계;
    상기 잔류물을 뉴클레아제로 처리하여 진핵생물 핵산을 분해하는 단계;
    상기 뉴클레아제-처리 잔류물로부터 바이러스 핵산을 추출하는 단계; 및
    상기 바이러스 핵산을 시퀀싱하여 샘플에서 핵산을 증폭하지 않고 바이러스를 확인하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진핵생물 세포가 차이니즈 햄스터 난소 세포를 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진핵생물 세포가 단백질 약물 제품을 분비하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단백질 약물 제품이 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 융합 단백질, 및 재조합 단백질로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 세포 배양을 처리하여 확인된 바이러스를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세포가 냉동-해동 기법을 사용하여 용해되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 세포성 파편을 제거하는 단계가 용해된 샘플을 원심분리하여 상청액을 생성하는 단계 및 상청액을 여과하여 샘플로부터 세포성 파편을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이러스가 RNA 바이러스인 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이러스가 마우스 미세 바이러스(MVM), K 바이러스, 마우스 뇌척수염 바이러스, 및 마우스 아데노바이러스, MAV1, PI2, EMC, 락테이트 탈수소효소 바이러스(LDV), 폴리오마 바이러스, 마우스 간염 바이러스(MHV) 센다이 바이러스, 림프구 맥락수막염 바이러스(LCM), 레오-바이러스 3형, 킬햄 래트 바이러스, 및 툴란 H-1 바이러스로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  10. 세포 배양 샘플에서 바이러스 핵산을 검출하는 방법으로서,
    상기 세포 배양 샘플에서 세포를 용해시켜 세포성 파편을 생성하는 단계;
    상기 세포성 파편을 분리하여 상청액을 생성하는 단계;
    상기 상청액을 농축하여 잔류물을 생성하는 단계;
    상기 잔류물에서 진핵생물 핵산을 효소적으로 소화시키는 단계;
    상기 잔류물로부터 바이러스 핵산을 추출하는 단계;
    상기 추출된 바이러스 핵산을 증폭하지 않고 추출된 바이러스 핵산을 시퀀싱하는 단계를 포함하며, 시퀀싱으로부터 수득된 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 세포성 핵산 판독보다 많은 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 전체 판독의 적어도 51%인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 전체 판독의 50% 내지 99%인 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 전체 판독의 적어도 80%인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 전체 판독의 적어도 85%인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 바이러스 판독이 시퀀싱으로부터 수득된 전체 판독의 적어도 90%인 방법.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이러스가 RNA 바이러스인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시퀀싱이 샘플 제조 8시간 내에 완료되는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시퀀싱이 실시간 나노포어 시퀀싱인 방법.
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