KR20240065185A - 무혈청 세포 배양 배지 - Google Patents

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KR20240065185A
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샤디아 오쇼디
에이미 죤슨
숀 로렌스
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리제너론 파마슈티칼스 인코포레이티드
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Abstract

본 명세서는 개선된 무혈청 동물 세포 배양 배지를 설명하는데, 이것은 원하는 단백질의 생산에 사용될 수 있다. 오르니틴, 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합은 생균 밀도를 개선하기 위해, 세포 배가 시간을 감소시키기 위해, 및 원하는 단백질의 생산을 증가시키기 위해 무혈청 배지 또는 화학적으로 한정된 배지에 추가될 수 있다.

Description

무혈청 세포 배양 배지{SERUM-FREE CELL CULTURE MEDIUM}
분야
본 발명은 세포 배양 및 재조합 단백질 생산용 배지에 관한 것이다. 본 발명은 구체적으로는 단백질 생체 치료제 생산용 재조합 CHO 세포를 배양하기 위한 무혈청 배지에 관한 것이다.
배경
혈청 또는 단백질 가수분해물 구성요소 (즉, 펩톤 및 트립톤)를 포함하는 세포 배양 배지는 배양된 세포로부터 재조합 단백질의 생산에 사용된 오랜 역사를 가지고 있다. 이 구성요소들은 성장 인자 및 세포 성장 및 배양에 유익한 다양한 다른 비특성화 요소들을 함유한다. 하지만, 그것들은 또한 성장을 감소시키거나 그렇지 않으면 재조합 단백질 생산에 부정적인 영향을 주는 비특성화 요소를 함유한다. 그것들은 또한 변이성의 바람직하지 않은 잠재적 공급원일 수 있다. 그것들의 문제점에도 불구하고, 혈청 및 가수분해물 사용의 이점이 약점들 중 일부보다 더 크고 많은 세포 배양 적용에 널리 사용되어 왔다.
인간 생물학적 치료제 (생체 의약)는 일반적으로 포유동물 세포 배양, 특히 CHO 세포 배양에서 생산된다. 상기 세포 배양에서 비특성화 또는 부분적으로 특성화된 구성요소의 존재는 인체용 생체 의약의 제조에 매우 바람직하지 않다. 이러한 비특성화 또는 부분적으로 특성화된 구성요소의 사용은 생산 및 조절 불일치를 도입할 뿐만 아니라, 생산 배양의 바이러스 또는 균류 감염의 가능성을 증가시킨다.
약물 생산 수율 및 조성에서 로트 간(lot-to-lot) 가변성의 감소는 배양 공정을 선택하는데 있어서 중요한 또 다른 인자이다. 혈청, 가수분해물, 및 다른 비한정 요소는 생체 의약 생산 로트(lot)의 수율, 조성, 및 품질에서의 가변성을 도입한다. 배지 요소의 품질 및 순도는 또한 수율에 영향을 미칠 수도 있는데, 약물 역가가 종종 부분적으로 영양소의 특정한 균형을 유지하는데 의존하기 때문이다. 영양소의 상대량이 배지 로트마다 다른 경우에, 약물 수율이 달라질 수 있으며 이 변동량은 허용 불가능하거나 또는 비경제적일 수 있다.
혈청 함유 또는 가수분해물-기반 배지의 사용은 다운스트림(downstream) 가공 과제를 도입한다. 배양에서 원하는 생체 의약의 농도는 일반적으로 리터 당 그램을 따른다. 배지에서 혈청 및 가수분해물의 존재는 10 g/L 이상의 비특성화 펩티드 및 단백질을 추가할 수 있으며, 이것들은 이후의 가공 단계에서 제거되어야 한다. 혈청 및 가수분해물은 또한 배지에서 금속 및 다른 미량의 요소의 양의 가변성을 도입할 수 있다. 그러므로 배양 배지로부터 혈청 및 가수분해물의 제거는 이 차이 및 약물 물질의 생산 및 가공에 대한 잠재적 부담을 제거한다.
다른 것들 중에서, 혈청이 없고 가수분해물이 없는 배지 사용의 이점은 비용 감소, 약물 로트 간 가변성 감소, 비한정 및 비정제 구성요소로부터 외래 병원체를 도입할 위험의 최소화를 포함한다. 게다가, 배지가 한정되고 배취(batch) 실행 사이에서 균일한 경우, 현재 배지에 대하여 새로운 배지 배취를 테스트하기 위한 자격 실행은 유사하게 최소화된다. 따라서, 업계에는 포유동물 세포를 배양하기 위한 배지가 필요한데, 배지는 화학적으로 한정되고 혈청 및 가수분해물이 없거나, 또는 그것은 혈청이 없고 낮은 관리 가능 수준의 가수분해물을 함유하며, 건강하고 활발한 세포 성장 및 유지, 및 생체 의약 약물 물질의 고역가 생산을 허용한다.
요약
발명자들은 혈청이 없는 세포 배양 배지 ("OS" 배지)에서, 푸트레신의 유무에 상관없이, 오르니틴의 포함이 세포 생존률 및 밀도를 증가시키고, 세포 배가 시간(doubling time)을 감소시키며, 상기 세포에 의한 고역가 단백질 생산을 허용한다는 놀라운 발견을 하였다. 발명자들은 또한 소량 또는 미량의 단백질 가수분해물을 함유하거나 화학적으로 한정된 (즉, 단백질 가수분해물을 함유하지 않는) OS 배지가 특히 회복된 세포 생존률 및 밀도, 세포 배가 시간, 및 고역가 단백질 생산을 제공한다는 것을 발견하였다.
한 양태에서, 본 발명은 세포 배양 배지를 제공하는데, 이것은 혈청이 없고 적어도 0.09 mM ± 0.014 mM 오르니틴을 포함한다. 한 구체예에서, 오르니틴은 배지에서 0.09 ± 0.014 mM 내지 0.9 ± 0.14 mM, 예를 들어, 0.09 ± 0.014 mM, 0.3 ± 0.05 mM, 0.6 ± 0.09 mM, 또는 0.9 ± 0.14 mM 오르니틴의 범위에 있는 농도로 존재한다. 일부 구체예에서, 배지는 또한 적어도 0.20 ± 0.03 mM 푸트레신을 함유한다. 일부 구체예에서, 추가적인 푸트레신은 0.20 ± 0.03 mM 내지 0.714 ± 0.11 mM, 예를 들어, 0.20 ± 0.03 mM, 0.35 ± 0.06, 또는 0.714 ± 0.11 mM 푸트레신의 범위에 있는 농도로 되어 있다. 일부 구체예에서, 배지는 ≤ 7.5 g/L 가수분해물을 함유한다. 일부 구체예에서, 배지는 가수분해물이 없다.
한 구체예에서, 배지는 화학적으로 한정된 기본 배지, 예를 들어, 맞춤형 제형 또는 상업적으로 이용 가능한 기본 배지를 함유한다. 한 구체예에서, 완전 배지는 화학적으로 한정되고, 혈청이 없으며 가수분해물이 없다.
일부 구체예에서, 배지는, 그것의 유용한 농도 (즉, 1X)로 되어 있으며, 아미노산 또는 아미노산 염의 혼합물의 적어도 40 ± 6 mM 또는 적어도 70 ± 10.5 mM을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 아미노산의 혼합물의 적어도 40 mM을 함유한다. 이 또는 또 다른 구체예에서, 배지는 아미노산의 혼합물의 적어도 70 mM을 함유한다. 한 구체예에서, 아미노산의 혼합물 (주목할만하게 글루타민을 제외하며, 이것은 사용점(point of use) 첨가제로서 배지에 다시 추가될 수도 있다)은 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 및 발린을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 하나 이상의 지방산을 함유한다. 한 특정 구체예에서, 배지는 지방산 (또는 지방산 유도체) 및 알파 토코페롤의 혼합물을 함유한다. 지방산 또는 지방산 유도체는 리놀레산, 리놀렌산, 티옥산, 올레산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 라우르산, 베헨산, 데칸산, 도데칸산, 헥산산, 리그노세르산, 미리스트산, 및 옥탄산으로 구성된 군으로부터 선택된다.
일부 구체예에서, 배지는 뉴클레오시드의 혼합물을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 염의 혼합물을 함유한다. 염은 2가 양이온, 예를 들어, 칼슘 및 마그네슘을 포함한다. 한 구체예에서, 배지는 칼슘 클로라이드 및 마그네슘 술페이트를 함유한다. 다른 염들은 포스페이트의 염을 포함할 수도 있다.
특정 구체예에서, 배지는 (1) ≤ 7.5 g/L의 가수분해물을 함유하고, (2) 혈청이 없으며, (3) 0.09 ± 0.014 mM, 0.3 ± 0.05 mM, 0.6 ± 0.09 mM, 또는 0.9 ± 0.14 mM 오르니틴을 함유하고, (4) 선택적으로 추가로 0.20 ± 0.03 mM, 0.35 ± 0.06, 또는 0.714 ± 0.11 mM 푸트레신을 함유하며, (5) 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 및 발린을 포함하는 아미노산 혼합물의 적어도 약 40 mM 또는 적어도 약 70 mM을 함유하고, (6) 토코페롤 및 지방산 혼합물을 함유하며, (7) 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴을 포함하는 뉴클레오시드의 혼합물을 함유하고, 칼슘, 마그네슘, 및 포스페이트의 염을 함유한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 세포 배양 배지, 예를 들어, 상기 언급된 양태에서 설명된 배지의 어떤 구체예에서 세포를 배양하는 방법을 제공한다. 한 구체예에서, 방법은 (1) ≤ 7.5 g/L 가수분해물을 함유하거나, 또는 가수분해물을 함유하지 않고, (2) 혈청이 없으며, (3) 적어도 0.09 mM ± 0.014 mM의 농도로 오르니틴을 함유하고, (4) 선택적으로 푸트레신, 적어도 0.20 ± 0.03 mM을 함유하는 배지에서 세포 또는 세포들을 번식시키거나 유지하는 단계를 이용한다.
일부 구체예에서, 세포 또는 세포들은 포유동물 세포, 조류 세포, 곤충 세포, 효모 세포, 또는 박테리아 세포이다. 한 구체예에서, 세포는 재조합 단백질의 생산에 유용한 포유동물 세포, 예를 들어, CHO 세포 또는 유도체 CHO-K1이다. 일부 구체예에서, 세포는 원하는 단백질, 예를 들어, 생체 치료 단백질을 발현한다. 생체 치료 단백질은 항원 결합 단백질일 수도 있으며, 이것은 Fc 도메인을 함유할 수도 있다. 일부 구체예에서, 원하는 단백질은 수용체-Fc-융합 단백질, 예를 들어, ScFv 분자 또는 트랩(trap) 분자이다. 트랩 분자는 VEGF 트랩 및 IL-1 트랩 단백질을 포함한다. 일부 구체예에서, 원하는 단백질은 항체, 예를 들어, 인간화된 단클론성 항체, 이중 특이적 항체, 또는 항체 단편이다.
무혈청 배지에서 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합을 포함함으로써 세포 성장에 대한 긍정적인 효과가 제공되면, 본 방법에 따라 배양된 세포는 30시간 이하의 평균 배가 시간을 갖는다. 한 구체예에서, 세포 배가 시간은 24시간 이하이다. 한 구체예에서, 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 배지에서의 세포 성장과 비교할 때, 본 방법에 따라 성장한 세포는 비교기 대조군 배양의 배가 시간의 적어도 3분의 1인 평균 배가 시간을 갖는다.
유사하게, 무혈청 배지에서 오르니틴 단독 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합의 포함은 배양된 세포가 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합을 포함하지 않은 것보다 더 높은 생균 수 밀도에 도달하게 한다. 혈청이 없고 가수분해물이 없는 OS 배지의 한 구체예에서, 세포 배양은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 유사한 세포 배양 배지의 유사한 세포 배양보다 적어도 15% 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있다. 혈청이 없고 가수분해물이 없는 OS 배지의 또 다른 구체예에서, 세포 배양은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 유사한 세포 배양 배지의 유사한 세포 배양보다 적어도 3배 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 세포 배양 배지에 하나 이상의 사용점 첨가제를 추가하는 단계를 포함한다. 일부 구체예에서, 사용점 첨가제는 NaHC03, 글루타민, 인슐린, 글루코스, CuS04, ZnS04, FeCl3, NiS04, Na4 EDTA, 및 Na3 시트레이트 중 어느 하나 이상이다. 한 구체예에서, 방법은 세포 배양 배지에 하기 사용점 화학물질 각각을 추가하는 단계를 이용한다: NaHC03, 글루타민, 인슐린, 글루코스, CuS04, ZnS04, FeCl3, NiS04, Na4 EDTA, 및 Na3 시트레이트. 일부 구체예에서, 사용점 첨가제는 처음부터 배지에 포함될 수 있다.
특정 구체예에서, 양태는 (1) 0.09 ± 0.014 mM, 0.3 ± 0.05 mM, 0.6 ± 0.09 mM, 또는 0.9 ± 0.14 mM 세포 배양 배지의 오르니틴; (2) 선택적으로 추가로 0.20 ± 0.03 mM, 0.35 ± 0.06, 또는 0.714 ± 0.11 mM의 푸트레신; (3) 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 및 발린을 포함하는 아미노산 혼합물의 적어도 약 40 mM 또는 적어도 약 70 mM; (4) 토코페롤 및 지방산 혼합물; (6) 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴을 포함하는 뉴클레오시드의 혼합물, 및 (7) 칼슘, 마그네슘, 및 포스페이트의 염을 함유하는 무혈청 배지에서 세포를 배양하는 방법을 제공하며, 본 방법에 따라 배양된 세포는 24시간 미만 또는 비교기 대조군 배양의 적어도 3분의 1의 배가 시간인 평균 배가 시간을 갖고; 배양된 세포는 0.09 ± 0.015 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 유사한 세포 배양 배지의 유사한 세포 배양보다 적어도 15% 더 높거나 적어도 3배 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 세포 배양은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 유사한 세포 배양 배지의 유사한 세포 배양보다 적어도 3배 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있다. 한 구체예에서, 배지는 ≤ 7.5 g/L 가수분해물을 함유하고; 또 다른 구체예에서는, 가수분해물이 없다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 (1) 원하는 단백질을 암호화하는 핵산 서열을 세포로 도입하는 단계; (2) 상기 핵산 서열을 가지고 있는 세포를 선택하는 단계; (3) 첫 번째 양태에서 설명된 무혈청 세포 배양 배지의 구체예에서 또는 두 번째 양태에서 설명된 방법 중 어떤 구체예에 따라 선택된 세포를 배양하는 단계; 및 (4) 세포에서 원하는 단백질을 발현하는 단계를 이용함으로써 배지로 분비되는 원하는 단백질을 생산하는 방법을 제공한다. 일부 구체예에서, 단백질의 생산에 사용된 세포는 생체 치료제를 생산할 수 있는 포유동물 세포, 예를 들어, CHO, 293, 및 BHK 세포, 또는 그것들의 어떤 유도체도 된다. 한 구체예에서, 세포는 CHO 세포, 예를 들어, CHO-K1 세포이다.
일부 구체예에서, 원하는 단백질은 항원 결합 단백질이다. 일부 구체예에서, 원하는 단백질은 Fc 도메인을 가진 단백질이다. 일부 경우에서, 상기 두 개의 원하는 단백질은, 예를 들어, 수용체-Fc-융합 단백질, 항체, 및 ScFv 단백질의 경우에서, 중복될 수도 있다. 따라서, 일부 구체예에서, 원하는 단백질은 항체, 예를 들어, 인간 항체 또는 인간화된 항체, 항체 단편, 예를 들어, Fab 또는 F(ab')2, 이중 특이적 항체, 트랩 분자, 예를 들어, VEGF-Trap 또는 IL-1-Trap, ScFv 분자, 가용성 TCR-Fc 융합 단백질, 등이다.
한 구체예에서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 (또는 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신)을 함유하는 무혈청 세포 배양 배지 ("비-OS" 배지)에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 7%, 적어도 14%, 적어도 80%, 적어도 2배, 또는 적어도 3배 더 높은 평균 7일 역가로 생산될 수 있다.
특정 구체예에서, 원하는 단백질은 (1) 원하는 단백질, 예를 들어, 항체 또는 다른 항원-결합 단백질을 암호화하는 핵산 서열을 CHO 세포로 도입하고; (2) 상기 핵산 서열을 가지고 있는 세포를 선택하고; (3) (a) 0.09 ± 0.014, 0.3 ± 0.05 mM, 0.6 ± 0.09 mM, 또는 0.9 ± 0.14 mM의 오르니틴; (b) 선택적으로 추가로 0.20 ± 0.03 mM, 0.35 ± 0.06, 또는 0.714 ± 0.11 mM의 푸트레신; (c) 다음을 포함하는 아미노산의 혼합물의 적어도 40 mM 또는 적어도 70 mM: 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 및 발린; (d) 토코페롤 및 지방산 혼합물; (e) 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴을 포함하는 뉴클레오시드의 혼합물, 및 (f) 칼슘, 마그네슘, 및 포스페이트의 염을 포함하는 무혈청 세포 배양 배지에서 선택된 세포를 배양하고; (4) CHO 세포에서 배지로 분비되는 원하는 단백질을 발현시킴으로써 생산된다. 일부 구체예에서, 무혈청 세포 배양 배지는 ≤ 7.5 g/L 가수분해물을 포함할 수도 있거나; 또는 다른 구체예에서는 가수분해물을 전혀 포함하지 않을 수도 있다.
상세한 설명
본 출원인들은 오르니틴, 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합의 추가 ("OS 배지")가 오르니틴을 거의 또는 전혀 함유하지 않거나 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합을 거의 또는 전혀 함유하지 않은 무혈청 배지 ("비-OS 배지")에 비해 세포 배양에서 세포에 의한 생균 밀도, 세포 배가 시간, 및 단백질 생산을 개선한다는 놀라운 발견을 하였다.
본 세포 배양 및 방법이 설명되기 전에, 본 발명은 설명된 특정 방법 및 실험 조건에 제한되지 않는데, 이러한 방법 및 조건이 달라질 수도 있기 때문이라고 생각되어야 한다. 또한 본원에서 사용된 용어는 단지 특정 구체예를 설명할 목적만을 위한 것이며, 제한하려는 것은 아니라고 생각되어야 한다.
달리 한정되지 않으면, 본 출원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 보통 본 발명이 속한 업계의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 의미를 갖는다. 본 출원에서 설명된 것들과 유사하거나 동등한 어떤 방법 및 재료가 본 발명의 실행 또는 테스트에 사용될 수 있지만, 특정한 구체적인 방법 및 재료가 지금 설명된다. 단위, 접두사, 및 부호는 SI 허용된 형태로 나타날 수도 있다. 본원에서 언급된 수치 범위는 개방형 괄호로 묶여 있으며(open-bracketed), 그것들이 범위를 한정하는 숫자를 포함한다는 것을 의미한다. 달리 언급되지 않으면, 용어 "a" 또는 "an"은 "~중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 본원에서 사용된 표제어는 단지 조직적인 목적만을 위한 것이며 설명된 주제를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본원에서 설명된 방법 및 기술은 달리 지시되지 않으면 일반적으로 업계에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 및 본 명세서 전체에 걸쳐 인용되고 논의된 다양한 일반적이고 더 구체적인 참고문헌에서 설명된 바와 같이 수행된다. 예를 들어, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N. Y. (2001) 및 Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates (1992), Harlow and Lane Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1990), 및 Julio E. Celis, Cell Biology: A Laboratory Handbook, 2nd ed., Academic Press, New York, N.Y. (1998), 및 Dieffenbach and Dveksler, PCR Primer: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1995)를 참고하면 된다. 본 개시물 전체에 걸쳐 언급된 모든 간행물은 그 전문이 본원에서 참고로 포함된다.
정의
본원에서 사용된 바와 같이, "펩티드," "폴리펩티드" 및 "단백질"은 전체에 걸쳐 교체 가능하게 사용되며 펩티드 결합에 의해 서로 결합된 둘 이상의 아미노산 잔기를 포함하는 분자를 나타낸다. 펩티드, 폴리펩티드 및 단백질은 또한 글리코실화, 지질 부착, 황산화, 글루탐산 잔기의 감마-카르복시화, 알킬화, 히드록시화 및 ADP-리보실화와 같은 변형을 포함할 수도 있다. 펩티드, 폴리펩티드, 및 단백질은 과학적 또는 상업적으로 흥미를 끌 수 있으며, 단백질-기반 약물을 포함한다. 펩티드, 폴리펩티드, 및 단백질은, 다른 것들 중에서도, 항체 및 키메라 또는 융합 단백질을 포함한다. 펩티드, 폴리펩티드, 및 단백질은 세포 배양 방법을 사용하여 재조합 동물 세포주에 의해 생산된다.
용어 "이종 기원 폴리뉴클레오티드 서열"은, 본원에서 사용된 바와 같이, 원하는 단백질, 예를 들어, 생체 의약 약물 물질로서 생산되는 키메라 단백질 (트랩 분자와 유사함), 항체 또는 항체 일부 (예를 들어, VH, VL, CDR3)를 암호화하는 핵산 폴리머를 나타낸다. 이종 기원 폴리뉴클레오티드 서열은 유전자 조작 기술에 의해 제작되어서 세포로 도입될 수도 있는데 (예를 들어, 키메라 단백질을 암호화하는 서열, 또는 코돈-최적화된 서열, 무인트론(intronless) 서열, 등), 그것은 에피솜으로서 존재하거나 세포의 게놈으로 통합될 수도 있다. 이종 기원 폴리뉴클레오티드 서열은 생산 세포 게놈 내 이소성 부위로 도입되는 자연 발생한 서열일 수도 있다. 이종 기원 폴리뉴클레오티드 서열은 또 다른 유기체로부터 자연적으로 발생한 서열, 예를 들어, 인간 오쏠로그(ortholog)를 암호화하는 서열일 수도 있다.
"항체"는 이황화 결합에 의해 서로 연결된 네 개의 폴리펩티드 사슬, 두 개의 중쇄 (H) 및 두 개의 경쇄 (L)로 구성된 면역글로불린 분자를 나타낸다. 각각의 중쇄는 중쇄 가변 영역 (HCVR 또는 VH) 및 중쇄 불변 영역을 갖는다. 중쇄 불변 영역은 세 개의 도메인, CH1, CH2 및 CH3를 함유한다. 각각의 경쇄는 경쇄 가변 영역 및 경쇄 불변 영역을 갖는다. 경쇄 불변 영역은 하나의 도메인 (CL)으로 구성된다. VH 및 VL 영역은 상보성 결정 영역 (complementarity determining region; CDR)으로 불리는, 초가변성의 영역으로 더 세분화될 수 있으며, 프레임워크 영역(framework region; FR)으로 불리는, 더 보존적인 영역과 함께 배치된다. 각각의 VH 및 VL은 세 개의 CDR 및 네 개의 FR로 구성되며, 다음 순서로 아미노-말단에서 카르복시-말단으로 배열된다: FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4. 용어 "항체"는 어떤 이소타입 또는 하위 분류의 글리코실화된 및 비-글리코실화된 면역글로불린 둘 다에 대한 지시대상을 포함한다. 용어 "항체"는 재조합 수단에 의해 제조되거나, 발현되거나, 생성되거나 분리된 항체 분자, 예를 들어, 항체를 발현하도록 트랜스펙션된 숙주 세포로부터 분리된 항체를 포함한다. 용어 항체는 또한 이중 특이적 항체를 포함하는데, 이것은 하나 이상의 다른 에피토프(epitope)에 결합할 수 있는 헤테로테트라머 면역글로불린을 포함한다. 이중 특이적 항체는 일반적으로 미국 특허 출원 공개 번호 2010/0331527에서 설명되며, 이것은 본 출원에 참고로 포함된다.
용어 항체의 "항원-결합 부분" (또는 "항체 단편")은 항원에 특이적으로 결합하는 능력을 보유한 항체의 하나 이상의 단편을 나타낸다. 용어 항체의 "항원-결합 부분" 내에 포함되는 결합 단편의 예는 (i) Fab 단편, VL, VH, CL 및 CH1 도메인으로 구성된 1가 단편, (ii) F(ab')2 단편, 힌지 영역(hinge region)에서 이황화물 다리(disulfide bridge)에 의해 결합된 두 개의 Fab 단편을 포함하는 2가 단편, (iii) VH 및 CH1 도메인으로 구성된 Fd 단편, (iv) 항체의 단일 갈래의 VL 및 VH 도메인으로 구성된 Fv 단편, (v) VH 도메인으로 구성된 dAb 단편 (Ward et al. (1989) Nature 241:544-546), (vi) 분리된 CDR, 및 (vii) Fv 단편의 두 개의 도메인, VL 및 VH로 구성되고, VL 및 VH 영역이 짝을 지어 1가 분자를 형성하는 단일 단백질 사슬을 형성하도록 합성 결합자(linker)에 의해 결합된 scFv를 포함한다. 단일 사슬 항체의 다른 형태, 예를 들어, 디아바디(diabody)는 또한 용어 "항체" 하에 포함된다 (예를 들어, Holliger et al. (1993) PNAS USA 90:6444-6448; Poljak et al. (1994) Structure 2:1121-1123 참조).
게다가, 항체 또는 이것의 항원-결합 부분은 더 큰 면역 부착 분자의 일부일 수도 있으며, 항체 또는 항체 일부와 하나 이상의 다른 단백질 또는 펩티드와 공유 또는 비공유 결합에 의해 형성된다. 이러한 면역 부착 분자의 예는 테트라머 scFv 분자를 만들기 위한 스트렙타비딘 코어 영역의 사용 (Kipriyanov et al. (1995) Human Antibodies and Hybridomas 6:93-101) 및 2가 및 비오티닐화된 scFv 분자를 만들기 위한 시스테인 잔기, 마커 펩티드 및 C-말단 폴리히스티딘 태그(tag)의 사용 (Kipriyanov et al. (1994) Mol. Immunol. 31:1047-1058)을 포함한다. 항체 일부, 예를 들어, Fab 및 F(ab')2 단편은 통상적인 기술을 사용하여, 예를 들어, 전체 항체의 파파인(papain) 또는 펩신 소화를 통해 전체 항체로부터 제조될 수 있다. 게다가, 항체, 항체 일부 및 면역 부착 분자는 업계에 흔히 알려져 있는 표준 재조합 DNA 기술을 사용하여 얻어질 수 있다. (Sambrook et al., 1989 참조).
용어 "인간 항체"는 인간 생식세포 계열(germline) 면역글로불린 서열로부터 유래된 가변 및 불변 영역을 가진 항체를 포함하려는 것이다. 본 발명의 인간 항체는, 예를 들어, CDR 및 특히 CDR3에서 인간 생식세포 계열 면역글로불린 서열에 의해 암호화되지 않는 아미노산 잔기 (예를 들어, 시험관 내(in vitro) 무작위적 또는 부위-특이적 돌연변이 생성에 의해 또는 생체 내(in vivo) 체세포 돌연변이에 의해 도입된 돌연변이)를 포함할 수도 있다. 하지만, 용어 "인간 항체"는, 본원에서 사용된 바와 같이, 또 다른 포유동물 종, 예를 들어, 마우스의 생식세포 계열로부터 유래된 CDR 서열이 인간 프레임워크 서열로 이식된 항체를 포함하려는 것은 아니다.
용어 "재조합 인간 항체"는, 본원에서 사용된 바와 같이, 재조합 수단에 의해 제조되거나, 발현되거나, 생성되거나 또는 분리된 모든 인간 항체, 예를 들어, 숙주 세포로 트랜스펙션된 재조합 발현 벡터를 사용하여 발현된 항체, 재조합, 조합된 인간 항체 라이브러리로부터 분리된 항체, 인간 면역글로불린 유전자에 대한 이식 유전자를 가진 동물 (예를 들어, 마우스)로부터 분리된 항체 (예를 들어, Taylor et al. (1992) Nucl. Acids Res. 20:6287-6295 참조) 또는 인간 면역글로불린 유전자 서열의 다른 DNA 서열로의 스플라이싱(splicing)을 수반하는 어떤 다른 수단에 의해서도 제조되거나, 발현되거나, 생성되거나 또는 분리되는 항체를 포함하려는 것이다. 이러한 재조합 인간 항체는 인간 생식세포 계열 면역글로불린 서열로부터 유래된 가변 및 불변 영역을 갖는다. 하지만, 특정 구체예에서, 이러한 재조합 인간 항체는 시험관 내 돌연변이 생성 (또는, 인간 Ig 서열에 대한 이식 유전자를 가진 동물이 사용될 때, 생체 내 체세포 돌연변이 생성)을 받고 따라서 재조합 항체의 VH 및 VL 영역의 아미노산 서열은 인간 생식세포 계열 VH 및 VL 서열로부터 유래되고 이것들과 관련되는 한편, 생체 내에서 인간 항체 생식세포 계열 레퍼토리 내에 자연적으로 존재하지 않을 수도 있는 서열이다.
"Fc 융합 단백질"은 둘 이상의 단백질의 일부 또는 모두를 포함하며, 이것들 중 하나는 면역글로불린 분자의 Fc 부분이고, 이것들은 달리 자연에서 함께 발견되지 않는다. 항체-유래된 폴리펩티드의 다양한 부분에 융합된 특정한 이종 기원 폴리펩티드를 포함하는 융합 단백질 (Fc 도메인 포함)의 제조는, 예를 들어, Ashkenazi et al., Proc. Natl. Acad. ScL USA 88: 10535, 1991; Byrn et al., Nature 344:677, 1990; 및 Current Protocols in Immunology, Suppl. 4, pages 10.19.1 - 10.19.11, 1992에서 Hollenbaugh et al., "Construction of Immunoglobulin Fusion Proteins"에 의해 설명되었다. "수용체 Fc 융합 단백질"은 Fc 모이어티에 커플링된 수용체의 하나 이상의 세포 외 도메인(들)을 포함하는데, 이것은 일부 구체예에서, 힌지 영역에 이어서 면역글로불린의 CH2 및 CH3 도메인을 포함한다. 일부 구체예에서, Fc-융합 단백질은 하나 이상의 리간드(들)에 결합하는 둘 이상의 별개의 수용체 사슬을 함유한다. 예를 들어, Fc-융합 단백질은 트랩, 예를 들어, IL-1 트랩 (예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 IL-1R1 세포 외 영역에 융합된 IL-1RAcP 리간드 결합 영역을 함유하는 릴로나셉트; 미국 특허 번호 6,927,004 참조), 또는 VEGF 트랩 (예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 VEGF 수용체 Flk1의 Ig 도메인 3에 융합된 VEGF 수용체 Flt1의 Ig 도메인 2를 함유하는 아플리버셉트; 미국 특허 번호 7,087,411 및 7,279,159 참조)이다.
배지
본 발명은 세포를 배양하고 생체 의약 약물 물질을 생산하는데 유용한 무혈청 배지를 제공한다. "혈청이 없는"은 동물 혈청, 예를 들어, 태아 소 혈청을 함유하지 않는 세포 배양 배지에 적용된다. 무혈청 배지는 ≤ 7.5 g/L의 가수분해물, 예를 들어, 대두 가수분해물을 함유할 수도 있다. 본 발명은 또한 화학적으로 한정된 배지를 제공하는데, 이것은 혈청이 없을 뿐만 아니라, 가수분해물이 없다. "가수분해물이 없는"은 동물 또는 식물 단백질 가수분해물, 예를 들어, 펩톤, 트립톤 등과 같은 외인성 단백질 가수분해물을 함유하지 않는 세포 배양 배지에 적용된다.
세포 배양 배지로부터 혈청의 제거 및 가수분해물의 감소 또는 제거는, 로트 간 가변성을 감소시키고 다운스트림 가공 단계를 향상시키는 한편, 불행하게도 세포 성장, 생존률 및 단백질 발현을 감소시킨다. 따라서, 화학적으로 한정된 혈청이 없고 가수분해물이 적거나 없는 배지는 세포 성장 및 단백질 생산을 개선하기 위해 추가적인 성분을 필요로 한다. 본 발명의 세포 배양 배지는 폴리아민과 같은 추가적인 성분이 보충되거나 아미노산, 염, 당, 비타민, 호르몬, 성장 인자, 버퍼, 항생제, 지질, 미량의 요소 등과 같은 구성요소의 농도가 증가될 수도 있으며, 배양되는 세포의 필요조건 또는 원하는 세포 배양 파라미터에 의존적이다. 구체적으로, 본원에서 세포 배양 배지는 세포 성장, 세포 생존률, 및 재조합 단백질 생산을 개선하기 위해 오르니틴, 푸트레신, 또는 둘 다가 보충된다 ("OS 배지").
일부 구체예에서, OS 배지는 적어도 약 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 540, 545, 550, 555, 560, 565, 568, 567, 568, 569, 570, 571, 572, 573, 574, 575, 576, 577, 578, 579, 580, 581, 582, 583, 584, 585, 586, 587, 588, 589, 590, 591, 592, 593, 594, 595, 596, 597, 598, 599, 600, 601, 602, 603, 604, 605, 606, 607, 608, 609, 610, 611, 612, 613, 614, 615, 616, 617, 618, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 700, 750, 800, 850, 또는 900 μM의 농도 (리터 당 마이크로몰로 표현됨)로 오르니틴을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 약 85, 90, 95, 100, 105, 110, 113, 또는 115 μM의 농도로 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 100 μM ± 15 μM 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 15 mg/L ± 2.25 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 약 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 또는 345 μM의 농도로 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 300 μM ± 45 μM 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 50 mg/L ± 7.5 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 약 510, 515, 520, 525, 530, 535, 540, 545, 550, 555, 560, 565, 570, 575, 580, 585, 590, 595, 600, 605, 610, 615, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 655, 660, 665, 670, 675, 680, 685, 또는 690 μM의 농도로 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 600 μM ± 90 μM 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 100 mg/L ± 15 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 765, 770, 775, 780, 785, 790, 795, 800, 805, 810, 815, 820, 825, 830, 835, 840, 845, 850, 855, 860, 865, 870, 875, 880, 885, 890, 895, 900, 905, 910, 915, 920, 925, 930, 935, 940, 945, 950, 955, 960, 965, 970, 975, 980, 985, 990, 995, 1,000, 1,005, 1,010, 1,015, 1,020, 1,025, 1,030, 또는 1,035 μM의 농도로 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 900 μM ± 135 μM 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 150 mg/L ± 22.5 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다.
푸트레신은 선택적으로 오르니틴 보충된 배지에 추가될 수도 있다. 푸트레신은 일부 세포 배양 배지 제형의 구성요소로서, 매우 낮은 농도로 포함되었다; 예를 들어, 0.02-0.08 mg/L 푸트레신을 설명하는 WO 2005/028626; 미국 특허 번호 5,426,699 (0.08 mg/L); 미국 특허 번호 RE30,985 (0.16 mg/L); 미국 특허 번호 5,811,299 (0.27 mg/L); 미국 특허 번호 5,122,469 (0.5635 mg/L); 미국 특허 번호 5,063,157 (1 mg/L); WO 2008/154014 (~100 μM - ~1000 μM); 미국 특허 출원 번호 2007/0212770 (0.5-30 mg/L 폴리아민; 2 mg/L 푸트레신; 2 mg/L 푸트레신 + 2 mg/L 오르니틴; 2 mg/L 푸트레신 + 10 mg/L 오르니틴) 참고하면 된다.
일부 구체예에서, 배지는 오르니틴 및 푸트레신의 조합을 함유하는데, 푸트레신은 적어도 약 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350, 355, 260, 365, 370, 375, 380, 385, 390, 395, 400, 405, 또는 410 μM의 농도일 수 있다.
일부 구체예에서, 배지는 약 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 또는 230 μM의 농도로 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 90 μM ± 14 μM 오르니틴에 더하여 200 μM ± 30 μM 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 15 mg/L ± 2.25 mg/L 오르니틴·HCl에 더하여 30 mg/L ± 4.5 mg/L 푸트레신·2HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 390, 395, 400, 또는 405 μM의 농도로 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 90 μM ± 14 μM 오르니틴에 더하여 350 μM ± 52.5 μM 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 15 mg/L ± 2.25 mg/L 오르니틴·HCl에 더하여 57 mg/L ± 8.55 mg/L 푸트레신·2HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 약 595, 600, 605, 610, 615, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 655, 660, 665, 670, 675, 680, 685, 690, 695, 700, 705, 710, 715, 720, 725, 730, 735, 740, 745, 750, 755, 760, 765, 770, 775, 780, 785, 790, 795, 800, 또는 805 μM의 농도로 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 90 μM ± 14 μM 오르니틴에 더하여 714 μM ± 105 μM 푸트레신을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 ≥ 15 mg/L ± 2.25 mg/L 오르니틴·HCl에 더하여 115 mg/L ± 17.25 mg/L 푸트레신·2HCl을 함유한다.
일부 구체예에서, 배지는 상기 나열된 푸트레신 및 오르니틴의 어떤 농도의 쌍별 조합(pair-wise combination)도 함유한다. 일부 구체예에서, 배지는 약 595, 600, 605, 610, 615, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 655, 660, 665, 670, 675, 680, 685, 690, 695, 700, 705, 710, 715, 720, 725, 730, 735, 740, 745, 750, 755, 760, 765, 770, 775, 780, 785, 790, 795, 800, 또는 805 μM 푸트레신, 및 약 510, 515, 520, 525, 530, 535, 540, 545, 550, 555, 560, 565, 570, 575, 580, 585, 590, 595, 600, 605, 610, 615, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 655, 660, 665, 670, 675, 680, 685, 또는 690 μM 오르니틴의 어떤 쌍별 조합도 함유한다. 예를 들어, 배지는, 한 구체예에서, 약 700 μM 푸트레신 플러스 510, 511, 512 μM, 등의 오르니틴 중 어느 하나; 또는 701 μM 푸트레신 플러스 510, 511, 512 μM, 등의 오르니틴 중 어느 하나; 등을 함유한다. 또한, 예를 들어, 배지는, 한 구체예에서, 약 600 μM 오르니틴 플러스 700, 701, 702 μM, 등의 푸트레신 중 어느 하나; 또는 601 μM 오르니틴 플러스 700, 701, 702 μM, 등의 푸트레신 중 어느 하나; 등을 함유한다. 일부 구체예에서, 배지는 702 μM ± 106 μM 푸트레신 + 593 μM ± 89 μM 오르니틴을 함유한다. 한 특정 구체예에서, 배지는 약 714 μM 푸트레신 및 593 μM 오르니틴을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 115 mg/L ± 17 mg/L 푸트레신·2HCl 및 100 mg/L ± 15 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다. 한 특정 구체예에서, 배지는 115 mg/L 푸트레신·2HCl 및 100 mg/L 오르니틴·HCl을 함유한다.
한 구체예에서 및 오르니틴 또는 푸트레신의 포함에 더하여, 배지는 적어도 50 μM, 적어도 60 μM, 적어도 70 μM, 적어도 80 μM, 적어도 90 μM, 적어도 100 μM, 적어도 110 μM, 적어도 115 μM, 적어도 120 μM, 적어도 125 μM, 적어도 130 μM, 적어도 135 μM, 적어도 140 μM, 적어도 145 μM, 적어도 150 μM, 적어도 155 μM, 적어도 160 μM, 적어도 165 μM, 또는 적어도 170 μM의 누적 농도로 뉴클레오시드의 혼합물을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 174 μM ± 26 μM 뉴클레오시드를 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 적어도 40 μM, 적어도 45 μM, 적어도 50 μM, 적어도 55 μM, 적어도 60 μM, 적어도 65 μM, 적어도 70 μM, 적어도 75 μM, 적어도 80 μM, 적어도 85 μM, 적어도 90 μM, 적어도 95 μM, 적어도 100 μM, 또는 적어도 105 μM의 누적 농도로 푸린 유도체를 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 106 μM ± 5 μM의 푸린 유도체를 함유한다. 푸린 유도체는 하이포잔틴 및 뉴클레오시드 아데노신 및 구아노신을 포함한다. 한 구체예에서, 배지는 적어도 30 μM, 적어도 35 μM, 적어도 40 μM, 적어도 45 μM, 적어도 50 μM, 적어도 55 μM, 적어도 60 μM, 또는 적어도 65 μM의 누적 농도로 피리미딘 유도체를 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 68 μM ± 5 μM의 피리미딘 유도체를 함유한다. 피리미딘 유도체는 뉴클레오시드 티미딘, 유리딘, 및 시티딘을 포함한다. 한 특정 구체예에서, 배지는 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘 및 하이포잔틴을 함유한다.
오르니틴 또는 푸트레신의 포함에 더하여, 한 구체예에서, 배지는 또한 적어도 40 mM의 누적 농도의 아미노산을 함유하는데, 글루타민의 양은 누계의 계산에 포함되지 않는다. 한 구체예에서, 글루타민은 배지에 포함되지 않지만, 세포의 배양 중에, 예를 들어, 단백질의 생산 중에 "사용점 첨가제"로서 배지에 공급될 수도 있다. 따라서, 일부 구체예에서, 예를 들어, 세포를 배양하기 위한 방법 또는 원하는 단백질을 생산하기 위한 방법에서, 배지는 사용점 첨가제로서 글루타민이 보충될 수도 있다. 이러한 한 구체예에서, 글루타민은 약 40 mM 미만, 약 35 mM 미만, 약 30 mM 미만, 약 25 mM 미만, 약 20 mM 미만, 약 15 mM 미만, 약 10 mM 미만, 약 8 mM 미만, 약 7 mM 미만, 약 6 mM 미만, 약 5 mM 미만, 약 4 mM 미만, 약 3 mM 미만, 또는 약 2.5 mM 미만의 양으로 추가된다. 한 구체예에서, 글루타민이 보충된 배지에서 글루타민의 양은 약 2 mM ± 0.5 mM이다.
한 구체예에서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 배지는 또한 적어도 15 mM, 적어도 24 mM, 적어도 25 mM, 적어도 26 mM, 적어도 27 mM, 적어도 28 mM, 적어도 29 mM, 또는 적어도 30 mM의 농도로 비-극성 측기를 가진 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 비-극성 측기를 가진 아미노산 약 30 mM을 함유한다. 한 구체예에서, 비-극성 측기를 가진 아미노산은 배지 내에 함유된 아미노산의 총량의 몰 기준으로 적어도 32%, 적어도 33%, 적어도 34%, 적어도 35%, 적어도 36%, 적어도 37%, 적어도 38%, 적어도 39%, 적어도 40%, 또는 적어도 41%이다. 한 구체예에서, 비-극성 측기를 가진 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 42% ± 1%이다. 비-극성 측기를 가진 아미노산은 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 프롤린, 페닐알라닌, 트립토판, 및 메티오닌을 포함한다.
한 구체예에서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 배지는 또한 약 10 mM 내지 34 mM, 약 11 mM 내지 33 mM, 약 12 mM 내지 32 mM, 약 13 mM 내지 31 mM, 약 14 mM 내지 30 mM, 약 15 mM 내지 29 mM, 약 16 mM 내지 28 mM, 약 17 mM 내지 27 mM, 약 18 mM 내지 26 mM, 약 19 mM 내지 25 mM, 약 20 mM 내지 24 mM, 약 21 mM 내지 23 mM, 또는 약 22 mM의 농도로 비전하 극성 측기를 가진 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 비전하 극성 측기를 가진 아미노산 약 22 mM을 함유한다. 또 다른 구체예에서, 배지는 비전하 극성 측기를 가진 약 12 mM 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 비전하 극성 측기를 가진 아미노산은 배지 내에 함유된 아미노산의 총량의 몰 기준으로 약 14% 내지 46%, 약 15% 내지 45%, 약 16% 내지 44%, 약 17% 내지 43%, 약 18% 내지 42%, 약 19% 내지 41%, 약 20% 내지 40%, 약 21% 내지 39%, 약 22% 내지 38%, 약 23% 내지 37%, 약 24% 내지 36%, 약 25% 내지 35%, 약 26% 내지 34%, 약 27% 내지 33%, 약 28% 내지 32%, 약 29% 내지 31%, 또는 약 30%이다. 한 구체예에서, 비전하 극성 측기를 가진 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 30% ± 3%이다. 비전하 극성 측기를 가진 아미노산은 글리신, 세린, 트레오닌, 시스테인, 티로신, 아스파라긴, 및 글루타민을 포함한다.
한 구체예에서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 배지는 또한 약 4 mM 내지 14 mM, 약 5 mM 내지 13 mM, 약 6 mM 내지 12 mM, 약 7 mM 내지 11 mM, 약 8 mM 내지 10 mM, 약 9 mM, 또는 약 4 mM의 농도로 pH 6에서 음전하를 가진 아미노산 (즉, 산성 아미노산)을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 9 mM의 산성 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 9 mM ± 1 mM의 산성 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 산성 아미노산은 배지 내에 함유된 아미노산의 총량의 몰 기준으로 약 8% 내지 18%, 약 9% 내지 17%, 약 10% 내지 16%, 약 11% 내지 15%, 약 12% 내지 14%, 또는 약 13%이다. 한 구체예에서, 산성 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 12.6% ± 1%이다. 산성 아미노산은 아스파르트산 및 글루탐산을 포함한다.
한 구체예에서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 배지는 또한 적어도 3.5 mM, 적어도 4 mM, 적어도 5 mM, 적어도 6 mM, 적어도 7 mM, 적어도 8 mM, 적어도 9 mM, 적어도 10 mM, 또는 적어도 11 mM의 농도로 pH 6에서 양전하를 가진 아미노산 (즉, 염기성 아미노산)을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 11 mM의 염기성 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 배지는 약 11.42 mM ± 1 mM의 염기성 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 염기성 아미노산은 배지 내에 함유된 아미노산의 총량의 몰 기준으로 적어도 5%, 적어도 6%, 적어도 7%, 적어도 8%, 적어도 9%, 적어도 10%, 적어도 11%, 적어도 12%, 적어도 13%, 적어도 14%, 또는 적어도 15%이다. 한 구체예에서, 염기성 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 16%이다. 한 구체예에서, 염기성 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 15.8% ± 2.4%이다. 한 구체예에서, 염기성 아미노산은 배지에서 아미노산의 몰 기준으로 약 21% ± 3.2%이다. 염기성 아미노산은 리신, 아르기닌, 및 히스티딘을 포함한다.
한 구체예에서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 배지는 또한 약 30 mM 비-극성 아미노산, 약 22 mM 비전하 극성 아미노산, 약 9 mM 산성 아미노산, 및 약 11 mM 염기성 아미노산을 함유한다. 한 구체예에서, 비-극성 아미노산은 배지에서 아미노산의 분자 단위로 약 42%이고, 비전하 극성 아미노산은 몰 기준으로 약 30%이며, 산성 아미노산은 몰 기준으로 약 13%이고, 염기성 아미노산은 몰 기준으로 약 16%이다.
오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합의 포함에 더하여, 한 구체예에서, 배지는 마이크로몰 양의 지방산 (또는 지방산 유도체) 및 토코페롤을 함유한다. 한 구체예에서, 지방산은 리놀레산, 리놀렌산, 티옥산, 올레산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 아라키돈산, 라우르산, 베헨산, 데칸산, 도데칸산, 헥산산, 리그노세르산, 미리스트산, 및 옥탄산 중 어느 하나 이상을 포함한다. 한 구체예에서, 배지는 토코페롤, 리놀레산, 및 티옥산을 함유한다.
한 구체예에서, 배지는 또한 비타민의 혼합물을 함유하는데, 이것은 적어도 약 700 μM 또는 적어도 약 2 mM의 누적 농도로 다른 영양소 및 필수 영양소를 포함한다. 한 구체예에서, 비타민의 혼합물은 D-비오틴, 콜린 클로라이드, 엽산, 미오이노시톨, 니아신아미드, 피리독신 HCl, D-판토텐산 (hemiCa), 리보플라빈, 티아민 HCl, 비타민 B12, 등 중 하나 이상을 함유한다. 한 구체예에서, 비타민의 혼합물은 D-비오틴, 콜린 클로라이드, 엽산, 미오이노시톨, 니아신아미드, 피리독신 HCl, D-판토텐산 (hemiCa), 리보플라빈, 티아민 HCl, 및 비타민 B12 모두를 포함한다.
본 발명의 배지의 다양한 구체예는 상기 설명된 구체예의 조합 중 어떤 것도 포함하며, 지시된 양의 오르니틴 또는 푸트레신, 플러스 그 중에서도 (a) 아미노산; (b) 선택적으로 뉴클레오시드; (c) 2가 양이온의 염; (d) 지방산 및 토코페롤; 및 (e) 비타민을 포함하는 화학적으로 한정된, 가수분해물이 없는 무혈청 배지를 포함한다. 일부 구체예에서, 모든 소량의 가수분해물이 OS 배지에 추가될 수도 있다.
출원인들은 본 발명의 실행에 있어서, 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합이 추가된, 다양한 기본 배지 또는 이것들의 조합 중 어느 하나 이상이 사용될 수도 있다고 생각한다. 기본 배지는 일반적으로 업계에 알려져 있으며 그 중에서도 Eagle's MEME (최소 필수 배지) (Eagle, Science, 1955, 112(3168):501-504), Ham's F12 (Ham, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA, 1965, 53:288-293), F-12K 배지, Dulbecco's 배지, Dulbecco's Modified Eagle Medium (Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1952 August; 38(8): 747-752), DMEM/Ham's F12 1:1, Trowell's T8, A2 배지 (Holmes and Wolf, Biophys. Biochem. Cytol., 1961, 10:389-401), Waymouth 배지 (Davidson and Waymouth, Biochem. J., 1945, 39(2):188-199), Williams E 배지 (William's et al., Exp. Cell Res., 1971, 69:105 et seq.), RPMI 1640 (Moore et al., J. Amer. Med. Assoc., 1967, 199:519-524), MCDB 104/110 배지 (Bettger et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA, 1981, 78(9):5588-5592), Ventrex HL-1 배지, 알부민-글로불린 배지 (Orr et al., Appl. Microbiol., 1973, 25(1):49-54), RPMI-1640 배지, RPMI-1641 배지, Iscove's Modified Dulbeco's 배지, McCoy's 5 A Medium, Leibovitz's L-15 Medium, 및 무혈청 배지, 예를 들어, EX-CELL™ 300 Series (JRH Biosciences, Lenexa, Kansas), 프로타민-아연-인슐린 배지 (Weiss et al., 1974, US 4,072,565), 비오틴-폴레이트 배지 (Cartaya, 1978, US Re30,985), 트랜스페린-지방산 배지 (Baker, 1982, US 4,560,655), 트랜스페린-EGF 배지 (Hasegawa, 1982, US 4,615,977; Chessebeuf, 1984, US 4,786,599), 및 다른 배지 치환군 (Inlow, US 6,048,728; Drapeau, US 7,294,484; Mather, US 5,122,469; Furukawa, US 5,976,833; Chen, US 6,180,401; Chen, US 5,856, 179; Etcheverry, US 5,705,364; Etcheverry, US 7,666,416; Ryll, US 6,528,286; Singh, US 6,924,124; Luan, US 7,429,491; 등 참조)을 포함한다.
특정 구체예에서, 배지는 화학적으로 한정되고 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신 둘 다의 조합에 더하여 다음을 함유한다: CaCl2 2H20; HEPES 버퍼, KCl; MgS04; NaCl; Na2HP04 또는 다른 포스페이트 염; 피루베이트; L-알라닌; L-아르기닌 HCl; L-아스파라긴 H20; L-아스파르트산; L-시스테인 HCl H20; L-글루탐산; 글리신; L-히스티딘 HCl H20; L-이소류신; L-류신; L-리신 HCl; L-메티오닌; L-오르니틴 HCl; L- 페닐알라닌; L-프롤린; L-세린; L-트레오닌; L-트립토판; L-티로신 2Na 2 H20; L-발린; D-비오틴; 콜린 클로라이드; 엽산; 미오이노시톨; 니아신아미드; 피리독신 HCl; D-판토텐산; 리보플라빈; 티아민 HCl; 비타민 B12; ρ-아미노벤조산; 에탄올아민 HCl; Pluronic F68; DL-a-토코페롤 포스페이트; 리놀레산; Na2Se03; 티옥산; 및 글루코스; 및 선택적으로 아데노신; 구아노신; 시티딘; 유리딘; 티미딘; 및 하이포잔틴 2Na.
한 구체예에서, 본 발명의 배지의 시작 삼투압은 200-500, 250-400, 275-350, 또는 약 300 mOsm이다. 본 발명의 배지에서 세포의 성장, 및 특히 유가식(fed batch) 프로토콜에 따르는 하기 어떤 피딩(feeding) 중에, 배양의 삼투압은 최대 약 350, 400, 450, 또는 500 mOsm 만큼 높이 증가할 수도 있다.
한정된 배지의 삼투압이 약 300 미만인 일부 구체예에서, 삼투압은 명시된 양을 초과하는 하나 이상의 염의 추가로 약 300이 된다. 한 구체예에서, 삼투압은 나트륨 클로라이드, 칼륨 클로라이드, 마그네슘 염, 칼슘 염, 아미노산 염, 지방산의 염, 나트륨 비카보네이트, 나트륨 카보네이트, 칼륨 카보네이트, 염인 킬레이터, 당 (예를 들어, 갈락토스, 글루코스, 수크로스, 프럭토스, 푸코스, 등), 및 이것들의 조합으로부터 선택된 삼투물질 중 하나 이상을 추가함으로써 원하는 수준으로 증가된다. 한 구체예에서, 삼투물질은 이미 한정된 배지에 존재하는 구성성분에서 그것의 농도 이상으로 추가된다 (예를 들어, 당은 당 구성성분에 대하여 명시된 농도 이상으로 추가된다).
상기 설명된 배지, 뿐만 아니라 적어도 약 90 μM 오르니틴을 함유하는 (또는 적어도 약 100 μM 오르니틴 플러스 적어도 약 200 μM 푸트레신의 조합을 함유하는) 어떤 다른 무혈청 배지의 모든 구체예는 하기 오르니틴 보충된 ("OS") 배지로 나타난다. 반대로, 오르니틴 (또는 오르니틴/푸트레신 조합)을 함유하지 않는 배지, 또는 100 μM 미만의 오르니틴을 함유하는 배지 (또는 100 μM 미만의 오르니틴 및 200 μM 미만의 푸트레신을 함유하는 배지)는 하기 비-오르니틴 보충된 ("비-OS") 배지로 나타난다.
세포 배양
본 발명은 상기 설명된 바와 같이 OS 배지에서 원하는 단백질을 발현하는 세포주를 포함하는 세포 배양을 제공한다. 한 구체예에서, 세포 배양은 인슐린을 함유하며, 이것은 사용점 구성성분으로서 배지에 추가될 수 있거나, 또는 배지 제형에 포함될 수 있다. 한 구체예에서, 세포주는 생체 치료 단백질을 생산할 수 있는 세포를 포함한다. 단백질 생체 치료제를 생산하는데 일상적으로 사용되는 세포주의 예는 그 중에서도 1차 세포, BSC 세포, HeLa 세포, HepG2 세포, LLC-MK 세포, CV-1 세포, COS 세포, VERO 세포, MDBK 세포, MDCK 세포, CRFK 세포, RAF 세포, RK 세포, TCMK-1 세포, LLCPK 세포, PK15 세포, LLC-RK 세포, MDOK 세포, BHK 세포, BHK-21 세포, CHO 세포, CHO-K1 세포, NS-1 세포, MRC-5 세포, WI-38 세포, BHK 세포, 3T3 세포, 293 세포, RK 세포, Per.C6 세포 및 닭 배아 세포를 포함한다. 한 구체예에서, 세포주는 대규모 단백질 생산에 적합한 CHO 세포주 또는 여러 특이적 CHO 세포 변형체 중 하나 이상, 예를 들어, CHO-K1이다.
"세포 배양" 또는 "배양"은 다세포 유기체 또는 조직의 외부에서 세포의 성장 및 증식을 의미한다. 포유동물 세포에 적합한 배양 조건은 업계에 알려져 있다. 예를 들어, Animal cell culture: A Practical Approach, D. Rickwood, ed., Oxford University Press, New York (1992)를 참고하면 된다. 포유동물 세포는 현탁액에서 고체 기질에 부착되어 배양될 수도 있다.
마이크로 담체가 있거나 없이, 및 배취, 유가식, 연속, 반연속, 또는 관류 방식으로 작동된 유동층 바이오리액터(bioreactor), 유공 섬유 바이오리액터, 회전 병, 셰이크 플라스크(shake flask), 또는 교반 탱크 바이오리액터가 포유동물 세포 배양에 이용 가능하다. 세포 배양 배지 또는 농축된 공급 배지가 배양 중에 연속적으로 또는 간격을 두고 배양에 추가될 수도 있다. 예를 들어, 배양은 하루에 한 번, 이틀마다, 사흘마다 공급될 수도 있거나, 또는 관찰되고 있는 특정 배지 구성성분의 농도가 원하는 범위 밖에 있을 때 공급될 수도 있다.
동물 세포, 예를 들어, CHO 세포는, 예를 들어, 약 25 ml의 배지를 가진 125 ml 용기, 약 50 내지 100 ml의 배지를 가진 250 ml 용기, 약 100 내지 200 ml의 배지를 가진 500 ml 용기의 소규모 배양에서 배양될 수도 있다. 대안으로 배양은, 예를 들어, 약 300 내지 1000 ml의 배지를 가진 1000 ml 용기, 약 500 내지 3000 ml의 배지를 가진 3000 ml 용기, 약 2000 내지 8000 ml의 배지를 가진 8000 ml 용기, 및 약 4000 내지 15000 ml의 배지를 가진 15000 ml 용기와 같이 대규모일 수 있다. 제조용 배양은 10,000 L 이상의 배지를 함유할 수 있다., 예를 들어, 단백질 치료제의 임상적 제조용 대규모 세포 배양이 전형적으로 몇 일, 또는 몇 주 동안 유지되는 동안, 세포는 원하는 단백질(들)을 생산한다. 이 기간 중에 배양은 구성요소, 예를 들어, 영양소 및 아미노산을 함유하는 농축된 공급 배지로 보충되며, 이것은 배양의 과정 중에 소모된다. 농축된 공급 배지는 어떤 세포 배양 배지 제형에도 기초할 수 있다. 이러한 농축된 공급 배지는 세포 배양 배지의 구성요소 대부분을, 예를 들어, 그것들의 정상적으로 유용한 양의 약 5X, 6X, 7X, 8X, 9X, 10X, 12X, 14X, 16X, 20X, 30X, 50X, 100x, 200X, 400X, 600X, 800X, 또는 약 1000X로, 함유할 수 있다. 농축된 공급 배지는 종종 유가식 공정에서 사용된다.
일부 구체예에서, 세포 배양 배지는 세포 성장 또는 단백질 생산의 과정 중에 첨가제, 사용점 구성성분, 또는 사용점 화학물질로도 알려져 있는 "사용점 첨가제"로 보충된다. 사용점 첨가제는 성장 인자 또는 다른 단백질, 버퍼, 에너지원, 염, 아미노산, 금속, 및 킬레이터 중 어느 하나 이상을 포함한다. 다른 단백질은 트랜스페린 및 알부민을 포함한다. 성장 인자는, 시토킨 및 케모킨을 포함하며, 일반적으로 업계에 알려져 있고, 세포 성장, 또는 일부 경우에서, 세포 분화를 자극하는 것으로 알려져 있다. 성장 인자는 보통 단백질 (예를 들어, 인슐린), 작은 펩티드, 또는 스테로이드 호르몬, 예를 들어, 에스트로겐, DHEA, 테스토스테론, 등이다. 일부 경우에서, 성장 인자는 세포 증식 또는 단백질 생산을 촉진하는 비-천연 화학물질, 예를 들어, 테트라히드로폴레이트 (THF), 메토트렉세이트, 등일 수도 있다. 단백질 및 펩티드 성장 인자의 비-제한 예는 안지오포이에틴, 뼈 형성 단백질 (BMPs), 뇌-유래 신경 영양 인자 (BDNF), 표피 성장 인자 (EGF), 에리트로포이에틴 (EPO), 섬유아세포 성장 인자 (FGF), 신경교 세포주-유래 신경 영양 인자 (GDNF), 과립구 콜로니-자극 인자 (G-CSF), 과립구 대식세포 콜로니-자극 인자 (GM-CSF), 성장 분화 인자-9 (GDF9), 간세포 성장 인자 (HGF), 간종양(hepatoma)-유래 성장 인자 (HDGF), 인슐린, 인슐린-유사 성장 인자 (IGF), 이동-자극 인자, 미오스타틴 (GDF-8), 신경 성장 인자 (NGF) 및 다른 뉴로트로핀, 혈소판-유래 성장 인자 (PDGF), 트롬보포이에틴 (TPO), 형질전환 성장 인자 알파(TGF-α), 형질전환 성장 인자 베타(TGF-β), 종양 괴사 인자-알파(TNF-α), 혈관 내피 성장 인자 (VEGF), wnt 신호전달 경로 작용제, 태반 성장 인자 (PIGF), 태아 소 소마토트로핀 (FBS), 인터류킨-1 (IL-1), IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, 등을 포함한다. 한 구체예에서, 세포 배양 배지는 사용점 첨가제 성장 인자 인슐린으로 보충된다. 한 구체예에서, 배지에서 인슐린의 농도, 즉, 추가 후 세포 배양 배지에서 인슐린의 양은 약 0.1 μM 내지 10 μM이다. 하나 이상의 사용점 첨가제는 또한 일부 구체예의 배지 제형에 포함될 수 있다.
버퍼는 일반적으로 업계에 알려져 있다. 본 발명은 어떤 특정 버퍼 또는 버퍼들에 제한되지 않으며, 당업자는 특정 단백질을 생산하는 특정 세포주와 함께 사용에 적절한 버퍼 또는 버퍼 시스템을 선택할 수 있다. 한 구체예에서, 사용점 첨가 버퍼는 NaHC03이다. 한 구체예에서, 사용점 첨가 버퍼는 NaHC03를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 버퍼는 HEPES이다.
세포 배양에서 사용점 첨가제로서 사용되는 에너지원은 또한 업계에 잘 알려져 있다. 제한하지 않으면서, 한 구체예에서, 사용점 첨가제 에너지원은 글루코스이다. 특정 세포주 및 생산되는 단백질의 특정한 및 구체적인 필요조건이 제공되면, 한 구체예에서는, 글루코스가 배지에서 약 1 내지 20 mM의 농도로 추가될 수 있다. 일부 경우에서, 글루코스는 10 g/L까지의 높은 수준으로 추가될 수 있다.
킬레이터는 유사하게 세포 배양 및 단백질 생산의 업계에 잘 알려져 있다. 테트라나트륨 EDTA 탈수물 및 시트레이트는 업계에서 사용되는 두 개의 흔한 킬레이터이지만, 다른 킬레이터가 본 발명의 실행에 이용될 수도 있다. 한 구체예에서, 사용점 첨가제 킬레이터는 테트라나트륨 EDTA 디히드레이트이다. 한 구체예에서, 사용점 첨가제 킬레이터는 시트레이트, 예를 들어, Na3C6H507이다.
한 구체예에서, 세포 배양은 하나 이상의 사용점 첨가제 아미노산, 예를 들어, 예를 들어, 글루타민으로 보충될 수도 있다. 한 구체예에서, 세포 배양 배지는 사용점 첨가제 글루타민으로 약 1 mM 내지 13 mM의 최종 농도로 보충된다.
다른 사용점 첨가제는 다양한 금속 염, 예를 들어, 철, 니켈, 아연 및 구리의 염 중 하나 이상을 포함한다. 한 구체예에서, 세포 배양 배지는 구리 술페이트, 아연 술페이트, 철 클로라이드, 및 니켈 술페이트 중 어느 하나 이상으로 보충된다.
한 구체예에서, 세포 배양 배지는 다음 사용점 첨가제 중 하나 이상 또는 이것들 모두로 보충된다: 약 29.8 mM NaHC03, 약 2 mM 글루타민, 약 0.86 μM 인슐린, 약 11.1 mM 글루코스, 약 6.54 μM 아연 술페이트, 약 0.168 μM 구리 술페이트, 약 75 μM 철 클로라이드, 약 0.639 μM 니켈 술페이트, 약 85 μM EDTA, 및 약 50 μM 시트레이트.
한 구체예에서, 배지는 유가식 공정에 따라 세포 배양 중에 간격을 두고 보충된다. 유가식 배양은 일반적으로 업계에 알려져 있으며, 최적화된 단백질 생산에 이용된다 (Y.M. Huang et al., Biotechnol Prog. 2010 Sep-Oct;26(5):1400-10을 참고하면 된다).
세포 생존률, 생균 밀도, 및 세포 배가는 오르니틴 또는 푸트레신이 없는 배양에서 성장한 세포에 비해 개선된다. 세포 생존률에 관하여, OS 배지에서 성장한 세포는 비-OS 배지에서 성장한 유사하거나 동일한 세포의 생존률보다 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도, 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%, 적어도 100%, 또는 적어도 3배 더 높은 생존률을 나타낸다.
일부 구체예에서, OS 배지에서 생존 가능한 포유동물 세포의 배가 속도는 비-OS 배지에서 배양된 포유동물 세포의 배가 속도보다 적어도 5%, 적어도 6%, 적어도 7%, 적어도 8%, 적어도 9%, 적어도 10%, 적어도 11%, 적어도 12%, 적어도 13%, 적어도 14%, 적어도 15%, 적어도 16%, 적어도 17%, 적어도 18%, 적어도 19%, 적어도 20%, 적어도 21%, 적어도 22%, 적어도 23%, 적어도 24%, 적어도 25%, 적어도 26%, 적어도 27%, 적어도 28%, 적어도 29%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 100%, 또는 적어도 3배 더 크다. 일부 구체예에서, OS 배지에서 생존 가능한 포유동물 세포의 배가 속도는 비-OS 배지에서 포유동물 세포의 배가 속도보다 약 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24%, 25%, 26%, 27%, 28%, 29%, 또는 30% 더 크다.
일부 구체예에서, 활발하게 순환하는 포유동물 세포의 배가 시간은 OS 배지에서 30시간 미만, 29시간 미만, 28시간 미만, 27시간 미만, 26시간 미만, 25시간 미만, 24시간 미만, 23시간 미만, 22시간 미만, 21시간 미만, 20시간 미만, 19시간 미만 또는 18시간 미만이다. 일부 구체예에서, 활발하게 성장하는 포유동물 세포의 배가 시간은 OS 배지에서 28시간 미만이다. 일부 구체예에서, 포유동물 세포의 배가 시간은 OS 배지에서 약 27 ± 1시간, 약 26 ± 1시간, 약 25 ± 1시간, 약 24 ± 1시간, 약 23 ± 1시간, 약 22 ± 1시간, 또는 약 21 ± 1시간이다. 일부 구체예에서, 활발하게 순환하는 포유동물 세포의 배가 시간은 OS 배지에서 약 24 ± 1시간이다. 일부 구체예에서, OS 배지에서 배양된 활발하게 분열하는 세포의 배가 시간은 비-OS 배지에서 배양된 활발하게 순환하는 세포의 배가 시간보다 적어도 15%, 적어도 16%, 적어도 17%, 적어도 18%, 적어도 19%, 적어도 20%, 또는 적어도 25% 더 짧다.
단백질 생산
화학적으로 한정된 OS 및 OS 배지에서 세포를 배양하는 방법에 더하여, 본 발명은 OS 배지에서 배양된 세포에서 단백질, 예를 들어, 치료적으로 유효한 항체 또는 다른 생체 의약 약물 물질을 생산하는 방법을 제공한다.
일부 구체예에서, OS 배지에서 배양된 포유동물 세포에 의한 단백질 생산 속도는 비-OS 배지에서 배양된 동일한 포유동물 세포에 의한 단백질 생산 속도보다 적어도 5%, 10%, 15%, 또는 20% 더 크다. 일부 구체예에서, OS 배지에서 배양된 세포에서 단백질 생산 속도는 적어도 1 pg/세포/일 ("PCD"), 적어도 2 PCD, 적어도 3 PCD, 적어도 4 PCD, 적어도 5 PCD, 적어도 6 PCD, 적어도 7 PCD, 적어도 8 PCD, 적어도 9 PCD, 적어도 10 PCD, 적어도 15 PCD, 적어도 20 PCD, 적어도 25 PCD, 적어도 30 PCD, 적어도 35 PCD, 적어도 40 PCD, 적어도 45 PCD, 적어도 50 PCD, 적어도 75 PCD, 또는 적어도 100 PCD이다.
일부 구체예에서, OS 배지에서 배양된 세포의 단백질 생산 수율 또는 역가는, 배양 배지의 리터 당 단백질 생성물의 그램으로 표현될 수 있으며, 적어도 100 mg/L, 적어도 1 g/L, 적어도 1.2 g/L, 적어도 1.4 g/L, 적어도 1.6 g/L, 적어도 1.8 g/L, 적어도 2 g/L, 적어도 2.5 g/L, 적어도 3 g/L, 적어도, 3.5 g/L, 적어도 4 g/L, 적어도 4.5 g/L, 적어도 5 g/L, 적어도 5.5 g/L, 적어도 6 g/L, 적어도 6.5 g/L, 적어도 7 g/L, 적어도 7.5 g/L, 적어도 8 g/L, 적어도 8.5 g/L, 적어도 9 g/L, 적어도 9.5 g/L, 적어도 10 g/L, 또는 적어도 20 g/L이다.
일부 구체예에서, 단백질 생성물 (원하는 단백질)은 항체, 인간 항체, 인간화된 항체, 키메라 항체, 단클론성 항체, 다중 특이적 항체, 이중 특이적 항체, 항원 결합 항체 단편, 단일 사슬 항체, 디아바디, 트리아바디 또는 테트라바디, Fab 단편 또는 F(ab')2 단편, IgD 항체, IgE 항체, IgM 항체, IgG 항체, IgG 1 항체, IgG2 항체, IgG3 항체, 또는 IgG4 항체이다. 한 구체예에서, 항체는 IgG1 항체이다. 한 구체예에서, 항체는 IgG2 항체이다. 한 구체예에서, 항체는 IgG4 항체이다.
일부 구체예에서, 원하는 단백질은 Fc 모이어티(moiety) 및 또 다른 도메인을 함유하는 재조합 단백질 (예를 들어, Fc-융합 단백질)이다. 일부 구체예에서, Fc-융합 단백질은 수용체 Fc-융합 단백질이며, 이것은 Fc 모이어티에 커플링된 수용체의 하나 이상의 세포 외 도메인(들) 중 하나 이상을 함유한다. 일부 구체예에서, Fc 모이어티는 힌지 영역에 이어서 IgG의 CH2 및 CH3 도메인을 포함한다. 일부 구체예에서, 수용체 Fc-융합 단백질은 단일 리간드 또는 다수의 리간드에 결합하는 둘 이상의 별개의 수용체 사슬을 함유한다. 예를 들어, Fc-융합 단백질은 트랩, 예를 들어, IL-1 트랩 (예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 IL-1R1 세포 외 영역에 융합된 IL-1RAcP 리간드 결합 영역을 함유하는 릴로나셉트; 미국 특허 번호 6,927,004 참조, 이것은 그 전문이 본원에 참고로 포함됨), 또는 VEGF 트랩 (예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 VEGF 수용체 Flk1의 Ig 도메인 3에 융합된 VEGF 수용체 Flt1의 Ig 도메인 2를 함유하는 아플리버셉트; 미국 특허 번호 7,087,411 및 7,279,159 참조)이다.
본 발명은 단백질 생산을 위해 어떤 특정 타입의 세포에 제한되지 않는다. 단백질 생산에 적합한 세포 타입의 예는 포유동물 세포, 곤충 세포, 조류 세포, 박테리아 세포, 및 효모 세포를 포함한다. 세포는 줄기 세포 또는 재조합 유전자 발현을 위한 벡터로 형질전환된 재조합 세포, 또는 바이러스 생성물을 생산하기 위한 바이러스로 트랜스펙션된 세포일 수도 있다. 세포는 원하는 단백질을 암호화하는 재조합 이종 기원 폴리뉴클레오티드 구조를 함유할 수도 있다. 상기 구조는 에피솜일 수도 있거나 또는 그것은 세포의 게놈에 물리적으로 통합된 요소일 수 있다. 세포는 또한 이종 기원 폴리펩티드 구조에서 암호화된 단백질을 갖지 않으면서 원하는 단백질을 생산할 수도 있다. 다시 말해서, 세포는 원하는 단백질을 자연적으로 암호화할 수도 있으며, 예를 들어, 예를 들어, 항체를 생산하는 B-세포가 있다. 세포는 또한 1차 세포, 예를 들어, 닭 배아 세포, 또는 1차 세포주일 수도 있다. 유용한 세포의 예는 BSC 세포, LLC-MK 세포, CV-1 세포, COS 세포, VERO 세포, MDBK 세포, MDCK 세포, CRFK 세포, RAF 세포, RK 세포, TCMK-1 세포, LLCPK 세포, PK15 세포, LLC-RK 세포, MDOK 세포, BHK-21 세포, 닭 배아 세포, NS-1 세포, MRC-5 세포, WI-38 세포, BHK 세포, 293 세포, RK 세포, Per.C6 세포 및 CHO 세포를 포함한다. 다양한 구체예에서, 세포주는 CHO 세포 유도체, 예를 들어, CHO-K1, CHO DUX B-11, CHO DG-44, Veggie-CHO, GS-CHO, S-CHO, 또는 CHO lec 돌연변이 라인이다.
한 구체예에서, 세포는, CHO 세포이며, 정상 위치가 아닌 곳에서 단백질을 발현한다. 한 구체예에서, 단백질은 면역글로불린 중쇄 영역, 예를 들어, CH1, CH2, 또는 CH3 영역을 포함한다. 한 구체예에서, 단백질은 인간 또는 설치류 면역글로불린 CH2 및 CH3 영역을 포함한다. 한 구체예에서, 단백질은 인간 또는 설치류 면역글로불린 CH1, CH2, 및 CH3 영역을 포함한다. 한 구체예에서, 단백질은 힌지 영역 및 CH1, CH2, 및 CH3 영역을 포함한다. 특정 구체예에서, 단백질은 면역글로불린 중쇄 가변 도메인을 포함한다. 특정 구체예에서, 단백질은 면역글로불린 경쇄 가변 도메인을 포함한다. 특정 구체예에서, 단백질은 면역글로불린 중쇄 가변 도메인 및 면역글로불린 경쇄 가변 도메인을 포함한다. 특정 구체예에서, 단백질은 항체, 예를 들어, 인간 항체, 설치류 항체, 또는 키메라 인간/설치류 항체 (예를 들어, 인간/마우스, 인간/래트, 또는 인간/햄스터)이다.
생산 단계는 개개의 플라스크 및 셰이커 플라스크 또는 웨이브 백(wave bag)에서 1리터 바이오리액터, 및 대규모 산업용 바이오리액터까지 어떤 규모의 배양에서도 실행될 수 있다. 대규모 공정은 약 100 리터 내지 20,000 리터 이상의 부피에서 실행될 수 있다. 여러 수단, 예를 들어, 온도 변화 또는 화학적 유도 중 하나 이상이 단백질 생산을 제어하는데 사용될 수도 있다. 성장 단계는 생산 단계보다 더 높은 온도에서 발생할 수도 있다. 예를 들어, 성장 단계는 약 35℃ 내지 38℃의 제1 온도에서 발생할 수도 있고, 생산 단계는 약 29℃ 내지 37℃, 선택적으로 약 30℃ 내지 36℃ 또는 약 30℃ 내지 34℃의 제2 온도에서 발생할 수도 있다. 게다가, 단백질 생산의 화학적 유도물질, 예를 들어, 카페인, 부티레이트, 타목시펜, 에스트로겐, 테트라시클린, 독시시클린, 및 헥사메틸렌 비스아세트아미드 (HMBA)는 온도 변화와 동시에, 그 전에, 또는 그 후에 추가될 수도 있다. 유도물질이 온도 변화 후에 추가되는 경우에, 그것들은 온도 변화 후 1시간 내지 5일, 예를 들어, 온도 변화 후 1 내지 2일에 추가될 수 있다. 생산 세포 배양은 케모스태트(chemostat)에서와 같이 (C. Altamirano et al., Biotechnol Prog. 2001 Nov-Dec; 17(6):1032-41 참조), 연속적 공급 배양 시스템으로서, 또는 유가식 공정 (Huang, 2010)에 따라 실행될 수도 있다.
본 발명은 세포 배양 공정을 통해 단백질 생산을 개선하는데 유용하다. 본 발명에서 사용된 세포주는 상업적 또는 과학적으로 흥미로운 폴리펩티드를 발현하도록 유전적으로 조작될 수 있다. 세포주를 유전적으로 조작하는 것은 세포를 재조합 폴리뉴클레오티드 분자로 트랜스펙션, 형질전환 또는 형질도입하는 것, 또는 그렇지 않으면 숙주 세포가 원하는 재조합 폴리펩티드를 발현할 수 있도록 변화시키는 것 (예를 들어, 상동 재조합 및 유전자 활성화 또는 재조합 세포와 비-재조합 세포의 융합에 의해)을 수반한다. 원하는 폴리펩티드를 발현하도록 세포 또는 세포주를 유전적으로 조작하는 방법 및 벡터는 당업자에게 잘 알려져 있다.; 예를 들어, 다양한 기술이 Current Protocols in Molecular Biology. Ausubel et al., eds. (Wiley & Sons, New York, 1988, 및 분기별 업데이트); Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Laboratory Press, 1989); Kaufman, R. J., Large Scale Mammalian Cell Culture, 1990, pp. 15-69에서 예시된다. 배양에서 성장에 적합한 다양한 세포주는 American Type Culture Collection (Manassas, Va.) 및 상업적 제조업체로부터 이용 가능하다. 산업상 흔히 이용되는 세포주는 VERO, BHK, HeLa, CVI (Cos 포함), MDCK, 293, 3T3, 골수종(myeloma) 세포주 (예를 들어, NSO, NSI), PC12, WI38 세포, 및 중국 햄스터 난소 (CHO) 세포를 포함한다. CHO 세포는 복합 재조합 단백질, 예를 들어, 시토킨, 응고 인자, 및 항체의 생산에 널리 사용된다 (Brasel et al. (1996), Blood 88:2004-2012; Kaufman et al. (1988), J.Biol Chem 263:6352-6362; McKinnon et al. (1991), J Mol Endocrinol 6:231-239; Wood et al. (1990), J Immunol. 145:3011-3016). 디히드로폴레이트 리덕타제 (DHFR)-결핍 돌연변이 세포주 (Urlaub et al. (1980), Proc Natl Acad Sci USA 77: 4216-4220), DXBI 1 및 DG-44는 바람직한 CHO 숙주 세포주인데 효율적인 DHFR 선택 가능 및 증폭 가능 유전자 발현 시스템이 이 세포들에서 높은 수준의 재조합 단백질 발현을 허용하기 때문이다 (Kaufman RJ. (1990), Meth Enzymol 185:537-566). 게다가, 이 세포들은 부착 또는 현탁 배양으로서 다루기 쉽고 비교적 양호한 유전적 안정성을 나타낸다. CHO 세포 및 그것들에 의해 재조합에 의해 발현된 단백질은 광범위하게 특성화되었고 규제 기관에 의해 임상적 및 상업적 제조에서 사용에 대하여 승인되었다. 일부 구체예에서, CHO 세포주는 미국 특허 출원 공개 번호 2010/0304436 A1, 2009/0162901 A1 및 2009/0137416 A1, 및 미국 특허 번호 7,455,988 B2, 7,435,553 B2, 및 7,105,348 B2에서 설명된 세포주이다.
본 발명은 본원에서 설명된 특정 구체예에 의해 범위가 제한되는 것은 아니며, 이것들은 본 발명의 개개의 양태 또는 구체예의 예시로서 의도된다. 기능적으로 동등한 방법 및 구성요소가 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명의 다양한 변형은, 본원에서 설명된 것들에 더하여, 상기 언급된 설명 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 분명하다. 이러한 변형은 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명은, 부분적으로, 혈청이 없는 세포 배양 배지에 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신의 조합의 추가가 증가된 세포 성장, 생존률 및 원하는 단백질을 발현하는 재조합에 의해 조작된 동물 세포주 (또는 자연 세포)로부터 폴리펩티드 생산을 일으켜서, 이로 인해 배양 견고성을 향상시키고, 원하는 폴리펩티드의 수율을 개선한다는 발견에 기초한다.
실시예 1: 개선된 생균 배양 밀도
250mL 셰이크 플라스크를 CHO K1으로부터 유래된 재조합 항체 생산 세포주의 시드(seed) 배양으로부터 접종하였다. 접종된 세포를 7일 동안 36.5℃에서 키웠고 제3 일 및 제5 일에 글루코스를 공급하였다. 세포를 두 개의 별개의 화학적으로 한정된 (가수분해물이 없고 혈청이 없는) 배지 각각에서 성장시켰다. 첫 번째 배지는 약 75 mM 아미노산을 함유하였고 (배지 1), 두 번째 배지는 약 40 mM 아미노산을 함유하였으며 (배지 2), 두 제형 모두 2.5 μM (0.4 mg/L) 이하의 푸트레신을 함유하였다. 배지 조건의 또 다른 군은 7.5 g/L의 농도로 대두 가수분해물을 배지 2에 추가함으로써 발생하였다. 세 개의 대조군 배지 각각에 대하여, 약 593 μM 오르니틴 (100 mg/L L-오르니틴·HCl), 또는 약 593 μM 오르니틴 (100 mg/L L-오르니틴·HCl로서) 및 약 714 μM 푸트레신 (115 mg/L 푸트레신·2HCl로서)의 조합을 추가하였다. 3 mL 배양의 앨리쿼트(aliquot)를 제3 일, 제5 일, 및 제7 일에 제거하였고 생균 계수를 BioProfile FLEX™ 기구 (Nova Biomedical)에서 트리판 블루 배제를 사용하여 실행하였다. 제0 일에, 모든 배양은 mL 당 0.8x106 생존 가능한 세포를 함유하였다. 특정 배지 (배지 1, 배지 2, 또는 배지 2 + 대두)에 대하여, 7일 기간 동안의 생균 수는 오르니틴 또는 오르니틴 플러스 푸트레신으로 보충된 배지에서 성장한 CHO 세포가 생균 밀도를 증가시켰다는 것을 나타냈다. 효과는 7일 기간 동안 가수분해물이 없는 배지에서 특히 두드러졌다 (즉, 생균 밀도의 2배 내지 4배 이상 증가). 가수분해물이 없는 OS 배지 2는 대두 함유 비-OS 배지 2와 비교하여 수행하였으며 대두 가수분해물의 세포 성장 이점이 오르니틴 대체에 의해 복제될 수 있다는 것을 나타낸다. 배지 2 + 대두에 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신을 추가함으로써 증가된 세포 밀도를 또한 관찰하였다. 결과는 표 1에서 나타난다.
평균 생균 배양 밀도 (밀리리터 당 106 세포) 및 베이스라인보다 X배 증가
보충: 시간 미보충 오르니틴 오르니틴 + 푸트레신
배지 1 3일 2.4 / 1X 6.1 / 2.5X 5.0 / 2.1X
5일 3.4 / 1X 12.6 / 3.7X 12.4 / 3.6X
7일 3.6 / 1X 7.0 / 1.9X 6.8 / 1.9X
배지 2 3일 1.7 / 1X 5.1 / 3.0X 5.2 / 3.1X
5일 2.0 / 1X 7.6 / 3.8X 8.0 / 4.0X
7일 1.6 / 1X 5.9 / 3.7X 5.8 / 3.6X
배지 2 + 대두 가수분해물 3일 5.2 / 1X 5.4 / 1X 4.7 / 0.9X
5일 7.7 / 1X 9.3 / 1.2X 9.3 / 1.2X
7일 ND 9.6 / ND 9.1 / ND
*베이스라인은 특정 일에 특정 배지 제형에 대한 미보충 배지이다.
발명자들은 또한 약 75 mM의 아미노산 및 0.4 mg/L 푸트레신 HCl을 함유하는 배지3 ("배지 3")에서 생균 밀도에 대한 다양한 양의 오르니틴의 효과를 검사하였다. CHO K1으로부터 유래된 세포주를 생산하는 재조합 항체의 단일 시드 트레인(seed train) 배양을 사용하여 15 mL 작용 부피에서 0.4 X 106 세포/mL로 50 mL TubeSpin® Bioreactors (TPP)에 접종하였다. 세포를 3일 동안 37℃ 인큐베이터(incubator)에서 성장시켰다. 3 mL 배양의 앨리쿼트를 제3 일에 제거하였고 생균 계수를 BioProfile FLEX™ 기구 (Nova Biomedical)에서 트리판 블루 배제를 사용하여 실행하였다. 오르니틴의 세 가지 수준 모두는 세포 밀도를 평균적으로 (N=3) 2배보다 약간 더 많이 개선하였다. 결과는 표 2에서 나타난다.
생균 배양 밀도 (밀리리터 당 106 세포) 및 베이스라인보다 X배 증가
대조군 오르니틴 HCl
농도 (mg/mL) 0 50 100 150
생균 밀도 (106 세포/mL) 1.3 3.2 3.1 3.1
대조군보다 배 증가 1X 2.5X 2.4X 2.4X
*베이스라인은 미보충 배지 3이다.
실시예 2: 개선된 세포 배양 배가 시간
대수 성장 단계(logarithmic growth phase)에서 CHO K1 세포로부터 유래된 재조합 항체 생산 세포주의 배가 시간을 다양한 세포 배양 배지 조건 하에서 결정하였다. 시드 트레인 배양을 세 개의 별개의 배지 각각에서 14일의 기간 동안 250 mL 셰이커 플라스크에서 36.5℃에서 계대배양하였다: 배지 1, 배지 2, 및 대두 가수분해물을 함유하는 배지 2 (배지 2 + 대두). 1 mL의 앨리쿼트를 제0 일에 및 시드 트레인 계대배양의 시기에 (2 또는 3일마다) 각 조건으로부터 제거하였고, 생균 계수를 CDV™ 기구 (Nova Biomedical)에서 트리판 블루 배제를 사용하여 실행하였다. 100 mg/L로 오르니틴·HCl 또는 115 mg/L로 푸트레신·2HCl 및 100 mg/L로 오르니틴·HCl 둘 다로 보충되지 않거나 보충된 배지 1을 테스트하였다. 100 mg/L로 오르니틴·HCl 또는 115 mg/L로 푸트레신·2HCl 및 100 mg/L로 오르니틴·HCl 둘 다로 보충되지 않거나 보충된, 적은 푸트레신·2HCl (0.4 mg/L)이 들어있는 배지 2를 테스트하였다. 결과는 표 3 및 4에서 나타난다. 푸트레신 유무에 상관없이, 배지 1에 오르니틴 보충이 상당한 성장을 달성하기 위해 요구되었다. 가수분해물이 없는 배지 2를 오르니틴 또는 오르니틴 + 푸트레신으로 보충하는 것은 세포 배가 시간을 약 25% 내지 30%만큼 감소시켰다. 배가 시간은 또한 가수분해물 함유 배지 2에 오르니틴 또는 오르니틴 + 푸트레신의 추가 시 더 적은 정도로 감소되었다.
배지 1에서 세포 배가 시간 (시간) 및 베이스라인*에 비해 대략적인 퍼센트 배가 시간 감소
보충 배지 1
*없음 75
오르니틴 23 69%
푸트레신 + 오르니틴 21 72%
*베이스라인은 미보충 배지 1이다.
배지 2에서 세포 배가 시간 (시간) 및 베이스라인*에 비해 대략적인 퍼센트 배가 시간 감소
보충 배지 2 배지 2 + 대두
*미보충 27 22.5
오르니틴 21 22% 20.5 8.9%
푸트레신 + 오르니틴 19.5 28% 21 6.7%
*베이스라인은 미보충 배지 2이다.
실시예 3: 개선된 항체 역가
오르니틴 또는 오르니틴 + 푸트레신의 포함이 배양에서 세포 증식 및 생균 밀도를 개선한다는 것을 확립하면서, 발명자들은 재조합 단백질 생산 역가에 대한 상기 조건의 효과를 더 조사하였다. 발명자들은 CHO-K1 유래 세포주에 의한 재조합 IgG의 발현 및 분비를 검사하였다. 본 실험에서, 평균 항체 역가를 다양한 배지 포맷 하의 배양에서 제7 일에 검사하였다. 상기와 같이, 적은 푸트레신 (0.4mg/L 푸트레신·2HCl), 오르니틴 (100 mg/L 오르니틴·HCl), 및 오르니틴 및 푸트레신 둘 다 (100 mg/L 오르니틴·HCl / 115 mg/L 푸트레신·2HCl)가 들어있는 배지 1을 테스트하였다. 적은 푸트레신 (0.4mg/L 푸트레신·2HCl), 오르니틴 (100 mg/L 오르니틴·HCl), 및 오르니틴 및 푸트레신 둘 다 (100 mg/L 오르니틴·HCl / 115 mg/L 푸트레신·2HCl)가 들어있는 배지 2 및 배지 2 + 대두를 또한 테스트하였다. 모든 경우에서, 0.4 mg/L보다 높은 수준으로 오르니틴 또는 오르니틴 및 푸트레신의 포함은 훨씬 더 높은 단백질 역가, 즉, 적어도 약 2배 더 높은 역가를 발생시켰다. 결과는 표 5에서 나타난다.
평균 7일 항체 역가 및 베이스라인*에 비해 역가의 대략적인 배 증가
보충 배지 1 배지 2 배지 2 + 대두
미보충* 0.31 g/L
 1X 0.29 g/L
 1X 0.54 g/L
 1X
오르니틴 0.94 g/L
 3.0X 0.65 g/L
 2.2X 0.98 g/L
 1.8X
푸트레신 + 오르니틴 0.95 g/L
 3.1X 0.64 g/L
 2.2X 1.07 g/L
 2X
*베이스라인은 각 타입의 미보충 배지에 대한 역가로 설정된다.
발명자들은 또한 항체 생산에 대하여 배지 3에서 다양한 양의 오르니틴·HCl (즉, 50 mg/mL, 100 mg/mL, 및 150 mg/mL)의 효과를 검사하였다. CHO K1으로부터 유래된 재조합 항체 생산 세포주의 단일 시드 트레인 배양을 15 mL 작용 부피에서 0.4 X 106 세포/mL로 50 mL TubeSpin® Bioreactors (TPP)를 분주하는데 사용하였다. 세포를 3일 동안 37℃ 인큐베이터에서 성장시켰다. 오르니틴 보충의 세 가지 수준 모두는 항체 역가 평균적으로 (N=3) 약간 50%보다 약간 더 많이 개선하였다. 결과는 표 6에서 나타난다.
항체 역가 (리터 당 그램) 및 베이스라인*보다 역가의 X배 증가
대조군 오르니틴 HCl
보충 농도 (mg/mL) 0 50 100 150
항체 역가 (mg/mL) 79 120 127 124
대조군보다 배 증가 1X 1.5X 1.6X 1.6X
*베이스라인은 미보충 배지이다.

Claims (48)

  1. ≥ 0.09 mM ± 0.014 mM 오르니틴을 포함하며, 혈청이 없는 세포 배양 배지.
  2. 제1 항에 있어서, ≥ 0.20 ± 0.03 mM 푸트레신을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 0.09 ± 0.014 mM 내지 0.9 ± 0.14 mM 오르니틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.09 ± 0.014 mM, 0.3 ± 0.05 mM, 0.6 ± 0.09 mM, 또는 0.9 ± 0.14 mM로 오르니틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.20 ± 0.03 mM 내지 0.714 ± 0.11 mM 푸트레신을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  6. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.20 ± 0.03 mM, 0.35 ± 0.06, 또는 0.714 ± 0.11 mM로 푸트레신을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 배지는 가수분해물이 없는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 배지는 화학적으로 한정된 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노산 또는 이것의 염의 혼합물의 ≥ 40 ± 6 mM을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  10. 제9 항에 있어서, 아미노산의 혼합물은 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 트립토판, 티로신, 및 발린으로 구성되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  12. 제11 항에 있어서, 하나 이상의 지방산은 리놀레산, 리놀렌산, 티옥산, 올레산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 아라키돈산, 라우르산, 베헨산, 데칸산, 도데칸산, 헥산산, 리그노세르산, 미리스트산, 및 옥탄산으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서, 뉴클레오시드의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  14. 제13 항에 있어서, 뉴클레오시드의 혼합물은 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 아데노신, 구아노신, 시티딘, 유리딘, 티미딘, 및 하이포잔틴을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 2가 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  17. 제16 항에 있어서, 2가 양이온은 마그네슘, 칼슘, 또는 둘 다인 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서, Ca2+ 및 Mg2+를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 배양 배지.
  19. 세포를 배양하는 방법으로서, (a) 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 따르는 세포 배양 배지를 제공하는 단계, 및 (b) 세포 배양을 형성하기 위해 세포 배양 배지에서 세포를 번식시키거나 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19 항에 있어서, 세포는 포유동물 세포, 조류 세포, 곤충 세포, 박테리아 세포, 및 효모 세포로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제19 항 또는 제20 항에 있어서, 세포는 CHO 세포인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제19 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포는 원하는 단백질을 발현하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22 항에 있어서, 원하는 단백질은 항원 결합 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제22 항 또는 제23 항에 있어서, 원하는 단백질은 Fc 도메인을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제22 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 수용체-Fc- 융합 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25 항에 있어서, 수용체-Fc-융합 단백질은 트랩 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26 항에 있어서, 트랩 단백질은 IL-1 길항제 또는 VEGF 길항제인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제22 항 또는 제23 항에 있어서, 원하는 단백질은 항체 또는 항체 단편인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28 항에 있어서, 항제 또는 항체 단편은 재조합 인간 항체 또는 이것의 단편인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제19 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포는 ≤ 30시간의 평균 배가 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제19 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포는 ≤ 24시간의 평균 배가 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제19 항 내지 제31 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포는 < 0.3 ± 0.045 mM 오르니틴 및 < 0.2 ± 0.03 mM 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 성장한 세포의 적어도 3분의 1인 평균 배가 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제19 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 배양은 < 0.09 ± 0.014 mM 오르니틴 및 < 0.2 ± 0.03 mM 푸트레신을 함유하는 배지에서 유사한 세포 배양보다 적어도 15% 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제19 항 내지 제33 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 배양은 < 0.09 ± 0.014 mM 오르니틴 및 < 0.2 ± 0.03 mM 푸트레신을 함유하는 유사한 세포 배양 배지에서 유사한 세포 배양보다 적어도 3배 더 높은 생균 수 밀도를 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제19 항 내지 제34 항 중 어느 한 항에 있어서, 세포 배양 배지에 하나 이상의 사용점 첨가제를 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35 항에 있어서, 사용점 첨가제는 NaHC03, 글루타민, 인슐린, 글루코스, CuS04, ZnS04, FeCl3, NiS04, Na4 EDTA, 및 Na3 시트레이트 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제35 항 또는 제36 항에 있어서, NaHC03, 글루타민, 인슐린, 글루코스, CuS04, ZnS04, FeCl3, NiS04, Na4 EDTA, 및 Na3 시트레이트 각각은 사용점 첨가제로서 배지에 추가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 단백질을 생산하는 방법으로서, (a) 원하는 단백질을 암호화하는 서열을 포함하는 핵산을 세포로 도입하는 단계; (b) 핵산을 가지고 있는 세포를 선택하는 단계; (c) 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항의 세포 배양 배지에서 또는 제19 항 내지 제37 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 선택된 세포를 배양하는 단계; 및 (d) 세포에서 배지로 분비되는 원하는 단백질을 발현하는 단계를 포함하는 방법.
  39. 제38 항에 있어서, 세포는 CHO 세포, 293 세포 또는 BHK 세포인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제38 항 또는 제39 항에 있어서, 원하는 단백질은 항원-결합 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제38 항 내지 제40 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 Fc 도메인을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제38 항 내지 제41 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 수용체-Fc-융합 단백질 (트랩), 가용성 TCR-Fc 융합 단백질, 항체, Fc-융합 단백질, 및 ScFv 단백질로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제38 항 내지 제42 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 7% 더 높은 평균 7일 역가로 생산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제38 항 내지 제43 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 14% 더 높은 평균 7일 역가로 생산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제38 항 내지 제44 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 80% 더 높은 평균 7일 역가로 생산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제38 항 내지 제45 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 2배 더 높은 평균 7일 역가로 생산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제38 항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 0.09 ± 0.014 mM 미만 오르니틴 및 0.2 ± 0.03 mM 미만 푸트레신을 함유하는 세포 배양 배지에서 유사한 세포에 의해 생산된 평균 7일 역가보다 적어도 3배 더 큰 평균 7일 역가로 생산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제38 항 내지 제47 항 중 어느 한 항에 있어서, 원하는 단백질은 재조합 인간 항체인 것을 특징으로 하는 방법.
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