LT7071B - Cell culture method - Google Patents
Cell culture method Download PDFInfo
- Publication number
- LT7071B LT7071B LT2023552A LT2023552A LT7071B LT 7071 B LT7071 B LT 7071B LT 2023552 A LT2023552 A LT 2023552A LT 2023552 A LT2023552 A LT 2023552A LT 7071 B LT7071 B LT 7071B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- cell
- protein
- nucleic acid
- inducible promoter
- cell culture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
TECHNIKOS SRITISTECHNICAL FIELD
Šis išradimas yra susijęs su sistema, skirta ekspresuoti rekombinantinius baltymus panaudojant E. coli.The present invention relates to a system for expressing recombinant proteins using E. coli.
TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART
Escherichia coli yra dažnai pasirenkamas mikroorganizmas rekombinantiniams baltymams gaminti. Pagrindinės šio populiarumo priežastys yra dideli augimo tempai ir raiškos lygis, taip pat reikalingos paprastos ir nebrangios auginimo terpės. Tačiau E. coli yra prastai sekretuoja baltymus, o tarpląstelinių baltymų gamybos metodai, kuriuose naudojami E. coli, reikalauja ląstelių ardymo ir ląstelių nuolaužų pašalinimo. Priešingai, užląstelinė rekombinantinių baltymų ir fermentų gamyba labai sumažina bioproceso gamybos metodo sudėtingumą ir pagerina rekombinantinio produkto kokybę, kartu supaprastina baltymų aptikimą ir gryninimą. Be to, buvo įrodyta, kad aplinka, kurioje nėra su ląstelėmis susijusio proteolitinio skilimo, sukuria optimalią aplinką baltymų erdvinių struktūrų susidarymui.Escherichia coli is a frequently chosen microorganism for the production of recombinant proteins. The main reasons for this popularity are the high growth rates and resolution levels, as well as the simple and inexpensive culture media required. However, E. coli is a poor protein secreter, and methods for intracellular protein production using E. coli require cell disruption and removal of cellular debris. In contrast, cellular production of recombinant proteins and enzymes greatly reduces the complexity of the bioprocess production method and improves the quality of the recombinant product, while simplifying protein detection and purification. Furthermore, an environment free of cell-associated proteolytic degradation has been shown to provide an optimal environment for the formation of protein spatial structures.
Siekiant palengvinti tarpląstelinių baltymų gamybą iš E. coli, gali būti naudojamos įvairios technologijos. Paprastai pradiniai šių metodų etapai apima bakterijų ląstelių ūžavimą arba suardymą tam, kad būtų suardyta bakterijų ląstelių sienelė ir ląsteliniai baltymai galėtų išsiskirti į tarpląstelinę aplinką. Po šio atpalaidavimo reikalingi baltymai yra išgryninami iš ekstraktų, įprastai atliekant kelis chromatografijos etapus.Various technologies can be used to facilitate the production of intracellular proteins from E. coli. Typically, the initial steps of these methods involve lysing or disrupting bacterial cells to disrupt the bacterial cell wall and release cellular proteins into the extracellular environment. After this release, the required proteins are purified from the extracts, usually by several chromatographic steps.
Įrodyta, kad keli metodai yra naudotini siekiant išlaisvinti tarpląstelinius baltymus iš bakterijų ląstelių. Tarp jų yra cheminės ližės naudojimas, fiziniai ardymo metodai arba cheminių ir fizinių metodų derinys (Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234 (1982)).Several methods have been shown to be useful for the release of intracellular proteins from bacterial cells. These include the use of chemical lysing, physical disruption methods, or a combination of chemical and physical methods (Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234 (1982)).
Cheminiai bakterijų ląstelių sienelių ardymo metodai, kurie pasirodė tinkami, apima ląstelių apdorojimą organiniais tirpikliais, tokiais kaip toluenas, (Putnam, S. L., and Koch, A. L., Anai. Biochem. 63:350-360 (1975); Laurent, S. J., and Vannier, F. S., Biochimie 59:747-750 (1977); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234 (1982)), chaotropais, tokiais kaip guanidino druskos (Hettwer, D., and Wang, H., Biotechnol. Bioeng. 33:886-895 (1989)), antibiotikais, tokiais kaip polimiksinas B (Schupp, J. M., etai., BioTechniques 19:18-20 (1995); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234 (1982)), arba fermentais, tokiais kaip lizocimas arba lizostafinas (McHenty, C. S., and Kornberg, A., J. Biol. Chem. 252(18):6478-6484 (1977); Cull, M., and McHenry, C. S., Meth. Enzymol. 182:147-153 (1990); Hughes, A. J., Jr., et al., J. Cell Biochem. Suppl. 016 (Part B):84 (1992); Sambrook, J., et al., in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), pp. 17- 38; Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York: John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1-4.47). Šių įvairių cheminių medžiagų poveikį galima sustiprinti tuo pačiu metu apdorojant bakterijų ląsteles detergentais, tokiais kaip Triton X-100®, natrio dodecilsulfatas (SDS) arba Brij 35 (Laurent, S. J., and Vannier, F. S., Biochimie 59:747-750 (1977); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211234 (1982); Hettwer, D., and Wang, H., Biotechnol. Bioeng, 33:886-895 (1989); Cull, M., and McHenry, C. S., Meth. Enzymol. 182:147-153 (1990); Schupp, J. M., et ai., BioTechniques 19:18-20 (1995)), arba baltymais ar protaminais, tokiais kaip galvijų serumo albuminas ar spermidinas (McHenry, C. H. and Kornberg, A., J. Biol. Chem. 252(18): 6478-6484 (1977); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234 (1982); Hughes, A. J., Jr., et al., J. Cell Biochem. Suppl. 0 16 (Part B):84 (1992)).Chemical methods of disrupting bacterial cell walls that have proven suitable include treating the cells with organic solvents such as toluene (Putnam, S.L., and Koch, A.L., Anai. Biochem. 63:350-360 (1975); Laurent, S.J., and Vannier , F. S., Biochimie 59:747-750 (1977); Felix, H., Biochem. 120:211-234 (1982)) by chaotropes such as guanidine salts (Hettwer, D., Biotechnol. Bioeng. 33:886-895 (1989)), antibiotics such as polymyxin B (Schupp, J.M., et al., BioTechniques 19:18-20 (1995); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211 -234 (1982)), or enzymes such as lysozyme or lysostaphin (McHenty, C.S., and Kornberg, A., J. Biol. Chem. 252(18):6478-6484 (1977); Cull, M., and McHenry, C.S., Meth. 182:147-153;Hughes, J., Suppl. 016 (1992); , et al., in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), pp. 17-38; Ausubel, F.M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York: John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1-4.47). The effects of these various chemicals can be enhanced by simultaneously treating the bacterial cells with detergents such as Triton X-100®, sodium dodecyl sulfate (SDS) or Brij 35 (Laurent, S.J., and Vannier, F.S., Biochimie 59:747-750 (1977) ; Felix, H., Biochem. 120:211234; Hettwer, H., Bioeng., 33:886-895 (1989). , Meth. Enzymol. 182:147-153 (1990); Schupp, J.M., et al., BioTechniques 19:18-20 (1995)), or proteins or protamines such as bovine serum albumin or spermidine (McHenry, C.H. and Kornberg, A. Biol. 252(1977); Anai. Biochem. 1982 ., J. Cell Biochem. Suppl. 0 16 (Part B):84 (1992)).
Be šių įvairių cheminių apdorojimo būdų, buvo naudojami keli fiziniai ardymo metodai. Šie fiziniai metodai apima osmozinį šoką, pvz., ląstelių suspensiją hipotoniniame tirpale, kai yra arba nėra emulsiklių (Roberts, J. D., and Lieberman, M. W., Biochemistry 18:4499-4505(1979); Felix, H., Anai. Biochem. 120:211-234(1982)), džiovinimą (Mowshowitz, D. B., Anai. Biochem. 70:94-99 (1976)), maišymą su granulėmis, tokį kaip malimą rutuliniame malūne (Felix, H., Anai. Biochem. 120:211234 (1982); Cull, M., and McHenry, C. S., Meth. Enzymol. 182:182:147-153 (1990)), temperatūrinį šoką, pvz., sušaldymo-atšildymo ciklai (Lazzarini, R. A., and Johnson L. D., Nature New Biol. 243:17-20 (1975); Felix, H., Anal, Biochem. 120:211-234(1982)), apdorojimą ultragarsu (Amos, H., et al., J. Bacteriol. 94:232-240 (1967); Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York, John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1-4.47) suardymą slėgiu, pvz., panaudojant prancūziško preso slėgio kamerą (Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York, John Wiley & Sons (1993), pp. 16.8.6-16.8.8). Kiti metodai apjungia šiuos cheminius ir fizinius suardymo metodus, pvz., apdorojimą lizocimu, po kurio atliekamas apdorojimas ultragarsu arba slėgiu, siekiant maksimaliai padidinti ląstelių ardymą ir baltymų išsiskyrimą (Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York, John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1 -4.47).In addition to these various chemical treatments, several physical degradation methods have been used. These physical methods include osmotic shock, eg, cell suspension in hypotonic solution in the presence or absence of emulsifiers (Roberts, J.D., and Lieberman, M.W., Biochemistry 18:4499-4505(1979); Felix, H., Anai. Biochem. 120 :211-234(1982)), drying (Mowshowitz, D.B., Anai. Biochem. 70:94-99 (1976)), mixing with granules such as ball milling (Felix, H., Anai. Biochem. 120: 211234 (1982); Cull, M., and McHenry, Meth. Enzymol. 182:182:147-153 (1990)), e.g. freeze-thaw cycles (Lazzarini, R. A., Nature New Biol. 243:17-20 (1975); Felix, H., Biochem. 120:211-234 (1982) sonication (Amos, H., et al., J. Bacteriol. 94: 232-240 (1967); Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York, John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1-4.47) using a French press pressure chamber (Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York, John Wiley & Sons (1993), pp. 16.8.6-16.8.8). Other methods combine these chemical and physical disruption methods, such as lysozyme treatment followed by sonication or pressure to maximize cell disruption and protein release (Ausubel, F. M., et al., in Current Protocols in Molecular Biology, New York , John Wiley & Sons (1993), pp. 4.4.1 -4.47).
Šie suardymo metodai turi keletą privalumų, įskaitant jų gebėjimą greitai ir visiškai suardyti bakterijų ląsteles taip, kad būtų maksimaliai padidintas tarpląstelinių baltymų išsiskyrimas.These disruption methods have several advantages, including their ability to rapidly and completely disrupt bacterial cells in a way that maximizes the release of intracellular proteins.
Tačiau šie metodai taip pat turi ryškių trūkumų. Pavyzdžiui, fiziniai metodai iš esmės apima bakterijų ląstelių sienelių ir plazmos membranų suplėšymą ir suskaidymą. Dėl šių procesų gaunami ekstraktai, kuriuose yra daug kietųjų dalelių, tokių kaip membranos arba ląstelės sienelės fragmentai, kurie turi būti pašalinti iš ekstraktų, įprastai centrifuguojant, prieš išgryninant rekombinantinius baltymus. Šis centrifugavimo poreikis apriboja serijos, kurią galima apdoroti vienu kartu, dydį iki turimos centrifūgos tūrio dydžio; taigi, didelio gamybos masto preparatai yra neįgyvendinami, o gal net neįmanomi. Be to, fiziniai metodai ir daugelis cheminių metodų įprastai lemia ne tik norimų tarpląstelinių baltymų, bet ir nepageidaujamų nukleorūgščių bei membraninių lipidų išsiskyrimą iš ląstelių (pastarųjų ypač atsiranda naudojant organinius tirpiklius). Šie nepageidaujami ląstelių komponentai taip pat apsunkina tolesnius pageidaujamų baltymų gryninimo procesus, nes padidina ekstraktų klampumą (Sambrook, J., et al., in: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), pp 17-38; Cull, M., and McHenry, C. S., Meth. Enzymol. 182:147-153 (1990)) ir su dideliu avidiškumu bei giminingumu jungiasi prie nukleorūgštis modifikuojančių baltymų, tokių kaip DNR polimerazės, RNR polimerazės ir restrikcijos fermentai.However, these methods also have distinct drawbacks. For example, physical methods essentially involve tearing and breaking down bacterial cell walls and plasma membranes. These processes result in extracts that contain many solids, such as membrane or cell wall fragments, which must be removed from the extracts by conventional centrifugation before the recombinant proteins can be purified. This need for centrifugation limits the size of the batch that can be processed at one time to the size of the available centrifuge volume; thus, large-scale production preparations are impractical, if not impossible. In addition, physical methods and many chemical methods usually lead to the release of not only desired intracellular proteins, but also unwanted nucleic acids and membrane lipids from cells (the latter especially occur with organic solvents). These unwanted cellular components also complicate subsequent purification processes of desired proteins by increasing the viscosity of the extracts (Sambrook, J., et al., in: Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor, N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989), pp 17-38; Cull, C.S., Meth. Enzymol. 182:147-153 (1990)) and binds with high avidity and affinity to nucleic acid modifying proteins such as DNA polymerases. RNA polymerases and restriction enzymes.
Natūraliai atsirandantys lizuojantys ir simbiontiniai bakteriofagai turi galimybę išprovokuoti šeimininko ląstelių ližę, ekspresuodami specifinius baltymus lizinio ciklo metu. Šie lizinuojantys baltymai buvo nustatyti ir plačiai ištirti, pavyzdžiui, T4 ir T7 bakteriofaguose. Lizuojantys baltymai apima ir holinus, ir lizocimus. Holinai suformuoja stabilius ir nespecifinius citoplazminės membranos pažeidimus, kurie suteikia galimybę lizocimams patekti į peptidoglikano sluoksnį. Lizocimai pasižymi muraliziniu aktyvumu prieš tris skirtingus ląstelės sienelės peptidoglikano polimero kovalentinių ryšių tipus (glikozidinius, amidinius ir peptidinius). Kartu holino ir lizocimo aktyvumas suardo dvi gramneigiamų bakterijų ląstelių membranas ir taip sukelia ląstelių ližę.Naturally occurring lytic and symbiotic bacteriophages have the ability to induce host cell lysis by expressing specific proteins during the lytic cycle. These lysing proteins have been identified and extensively studied, for example, in T4 and T7 bacteriophages. Lysing proteins include both holins and lysozymes. Cholins form stable and non-specific lesions in the cytoplasmic membrane that allow lysozymes to enter the peptidoglycan layer. Lysozymes exhibit muralis activity against three different types of covalent bonds (glycosidic, amide and peptide) in the peptidoglycan polymer of the cell wall. Together, the activity of choline and lysozyme disrupts the two cell membranes of gram-negative bacteria, thereby causing cell lysis.
E. coli buvo sukonstruota taip, kad ekspresuotų T4 bakteriofago lizinius baltymus tam, kad būtų užtikrinta užprogramuota ląstelių ližė, siekiant pagerinti rekombinantinių baltymų gamybos tolesnio apdorojimo efektyvumą ir ekonomiškumą ( M. Morita, K. Asami, Y. Tanji, and H. Unno, “Programmed Escherichia coli Cell Lysis by Expression of Cloned T4 Phage Lysis Genes,” Biotechnology Progress , vol. 17, (no. 3), pp. 573-576, 2001).E. coli was engineered to express T4 bacteriophage lysis proteins to provide programmed cell lysis to improve the downstream efficiency and cost-effectiveness of recombinant protein production (M. Morita, K. Asami, Y. Tanji, and H. Unno, "Programmed Escherichia coli Cell Lysis by Expression of Cloned T4 Phage Lysis Genes," Biotechnology Progress , vol. 3, pp. 573-576, 2001).
Konstruktai Escherichia coli pagrindu yra auksinis standartas rekombinantinių baltymų gamyboje, kai modifikacijos po transliacijos yra nebūtinos. Pagrindinės E. coli populiarumo priežastys yra dideli augimo tempai ir ekspresijos lygiai, taip pat paprastos ir nebrangios auginimo terpės.Escherichia coli-based constructs are the gold standard for the production of recombinant proteins where post-translational modifications are unnecessary. The main reasons for the popularity of E. coli are its high growth rates and expression levels, as well as its simple and inexpensive culture media.
Tačiau E. coli nėra tobulas šeimininkas, nes jos įprastai neišskiria baltymų į tarpląstelinę terpę. Taigi viena problema, susijusi su metodais, kuriuose naudojamos E. coli, yra ta, kad ląstelių ardymo žingsnis tampa ribojimu ir nėra ekonomiškai efektyvus bandomuoju ar pramoniniu mastu, kai siekiama įgyvendinti uždarą ir (arba) nuolatinį proceso vyksmą.However, E. coli is not a perfect host because it does not normally secrete proteins into the extracellular medium. Thus, one problem with methods using E. coli is that the cell disruption step becomes limiting and is not cost-effective on a pilot or industrial scale when implementing a closed and/or continuous process.
Viena su šiais metodais susijusių problemų yra ta, kad gauti rekombinantiniai baltymai įprastai turi priemaišų. Tai, pavyzdžiui, yra problema gaminant nukleorūgštis modifikuojančius fermentus, nes fermentų preparatai įprastai yra užteršti nukleorūgštimis (pvz., RNR ir DNR). Ši phemaišinė nukleorūgštis gali būti ne tik iš organizmų, kurie yra fermento šaltinis, bet ir iš nežinomų organizmų, esančių reagentuose ir medžiagose, naudojamose fermentui valyti po jo išsiskyrimo iš ląstelių. Tai ypač aktualu atvirkštinės transkriptazės arba DNR polimerazės fermentams, nes jie yra įprastai naudojami nukleorūgščių molekulių amplifikacijos ir sintezės metoduose (pvz., polimerazės grandininėje reakcijoje (PGR), ypač RT-PGR). Tokiame pavyzdyje užterštos DNR arba RNR buvimas fermentų preparatuose yra didelė problema, nes tai gali sukelti klaidingus amplifikacijos arba sintezės rezultatus. Be to, augant fermentų, kaip biokatalizatorių, poreikiui farmacijoje, fermentų preparatų kokybei keliami papildomi reikalavimai, tokie kaip specifiškumas, nuoseklumas pereinant nuo vienos serijos prie kitos, gyvūninės kilmės priemaišų ir antibiotikų nebuvimas, būtinai turi atitikti norminius reikalavimus.One problem with these methods is that the resulting recombinant proteins usually contain impurities. This is, for example, a problem in the production of nucleic acid-modifying enzymes, as enzyme preparations are typically contaminated with nucleic acids (eg, RNA and DNA). This phemeric nucleic acid can come not only from the organisms that are the source of the enzyme, but also from unknown organisms present in the reagents and materials used to purify the enzyme after its release from the cells. This is particularly true for reverse transcriptase or DNA polymerase enzymes, as they are commonly used in nucleic acid molecule amplification and synthesis methods (eg polymerase chain reaction (PCR), especially RT-PCR). In such a sample, the presence of contaminating DNA or RNA in enzyme preparations is a major problem, as it can lead to false amplification or synthesis results. In addition, with the growing demand for enzymes as biocatalysts in pharmaceuticals, additional requirements are placed on the quality of enzyme preparations, such as specificity, consistency when passing from one series to another, the absence of impurities of animal origin and antibiotics, which must necessarily meet regulatory requirements.
Taigi, išlieka rekombinantinių baltymų, apimančių E. coli, kuriuose iš esmės nėra priemaišų, tokių kaip nukleorūgštys, gamybos metodų poreikis. Šie metodai gali pašalinti užteršimo riziką, pavyzdžiui, iš aplinkos ir personalo, ir įgalinti greitesnį ir lygiagretų gamybos procesą vieno proceso atlikimo vietoje.Thus, there remains a need for methods of producing recombinant proteins comprising E. coli that are substantially free of impurities such as nucleic acids. These methods can eliminate the risk of contamination, for example from the environment and personnel, and enable a faster and parallel production process at a single process site.
TRUMPAS IŠRADIMO APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Pagal šį išradimą yra pateiktas nuskaidrintos ląstelių kultūros, apimančios rekombinantinį baltymą, gamybos būdas, kur metodas apima:According to the present invention, there is provided a method for producing a clarified cell culture comprising a recombinant protein, wherein the method comprises:
i) bioreaktoriaus inokuliavimą ląstele šeimininke tam, kad būtų gauta ląstelių kultūra, kur minėta ląstelė šeimininkė yra Escherichia coli, transformuota raiškos sistema, apimančia:(i) inoculating the bioreactor with a host cell to obtain a cell culture, wherein said host cell is Escherichia coli, a transformed expression system comprising:
a) nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, funkcionaliai susietą su pirmuoju indukuojamu promotoriumi, kur baltymas yra Molonio pelių leukemijos viruso atvirkštinė transkriptazė (MMLV-RT); ir(a) a nucleic acid encoding a recombinant protein operably linked to a first inducible promoter, wherein the protein is Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase (MMLV-RT); and
b) nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, funkcionaliai susietą su antruoju indukuojamu promotoriumi;b) a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein in frame with a nucleic acid encoding a PelB secretory signal peptide operably linked to a second inducible promoter;
ii) ląstelių kultūros fermentavimą, esant tokioms sąlygoms, kurios:(ii) cell culture fermentation under conditions which:
a) suteikia galimybę ekspresuoti rekombinantinį polipeptidą; ir(a) enables expression of the recombinant polypeptide; and
b) suteikia galimybę prasiskverbti į ląstelę taip, kad susidarytų sferoplastas, išskiriantis rekombinantinį polipeptidą;(b) enables cell penetration to form a spheroplast that secretes the recombinant polypeptide;
iii) nuskaidrinimą fermentuotos ląstelių kultūros, apimančios išskiriamą rekombinantinį baltymą, kur minėtas nuskaidrinimas apima:iii) purification of the fermented cell culture comprising the secreted recombinant protein, wherein said purification comprises:
a) flokuliavimo agento pridėjimą į ląstelių kultūrą, kur flokuliavimo agentas yra polietileniminas (PEI);a) adding a flocculating agent to the cell culture, wherein the flocculating agent is polyethyleneimine (PEI);
b) flokuliuotų ląstelių kultūros pirminio nuskaidrinimo etapą, panaudojant pirmąjį nuskaidrinimo filtrą, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai apie 0,4 ųm arba didesnes sulaikymo ribas, kur nuskaidrinimo etapas neapima centrifugavimo.b) a pre-clarification step of the flocculated cell culture using a first clarification filter having a pore size of at least about 0.4 µm or greater retention limits, wherein the clarification step does not include centrifugation.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, metodas papildomai apima antrinį nuskaidrinimo etapą, panaudojant antrąjį filtrą, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai apie 0,22 ųm sulaikymo ribas.Conveniently, in the methods of the present invention, the method further comprises a secondary clarification step using a second filter having a pore size that provides retention limits of at least about 0.22 um.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, pirminiame nuskaidrinimo etape naudojamas pirmasis filtras, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai nuo maždaug 0,4 iki maždaug 0,8 pm sulaikymo ribas.Suitably, in the methods of the present invention, the primary clarification step uses a first filter having a pore size that provides retention limits of at least about 0.4 to about 0.8 pm.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, antrinio nuskaidrinimo etape naudojamas antrasis filtras, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai nuo maždaug 0,4 iki maždaug 0,8 pm arba mažiausiai nuo maždaug 1,0 iki maždaug 3,0 pm sulaikymo ribas.Suitably, in the methods of the present invention, the secondary clarification step includes a second filter having a pore size that provides retention limits of at least about 0.4 to about 0.8 pm, or at least about 1.0 to about 3.0 pm.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, pirminis nuskaidrinimo etapas ir (arba) antrinis nuskaidrinimo etapas yra mikrofiltravimas, pasirinktinai, kur pasirinktinai mikrofiltravimas yra giluminis filtravimas.Suitably, in the methods of the present invention, the primary clarification step and/or the secondary clarification step is microfiltration, optionally, wherein the microfiltration is optionally deep filtration.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, mikrofiltravimas yra pasirenkamas iš normalaus srauto filtravimo (NFF) arba tangentinio srauto filtravimo (TFF).Suitably, in the methods of the present invention, microfiltration is selected from normal flow filtration (NFF) or tangential flow filtration (TFF).
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, nuskaidrintos ląstelių kultūros drumstumas yra mažesnis nei maždaug 20 NTU.Suitably, in the methods of the present invention, the clarified cell culture has a turbidity of less than about 20 NTU.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, procesas atliekamas uždaroje sistemoje taip, kad tarp bioreaktoriaus ir pirmojo bei antrojo nuskaidrinimo filtrų būtų palaikomas sterilus srautas.Conveniently, in the methods of the present invention, the process is carried out in a closed system such that a sterile flow is maintained between the bioreactor and the first and second clarification filters.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, procesas taip pat apima pakopą, kai su minėta nuskaidrinta ląstelių kultūra vykdomos viena arba daugiau iš minėto rekombinantinio baltymo gryninimo pakopų.Conveniently, in the methods of the present invention, the process also includes the step of subjecting said clarified cell culture to one or more of the purification steps of said recombinant protein.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, stabilizavimo agentas apima sacharozę, Na2SO4 ir Brij 35, pasirinktinai 1 M sacharozę, 0,5 M Na2SO4 ir 0,5 % Brij 35.Suitably, in the methods of the present invention, the stabilizing agent comprises sucrose, Na2SO4 and Brij 35, optionally 1 M sucrose, 0.5 M Na2SO4 and 0.5% Brij 35.
Šis išradimas taip pat pateikia baltymo gamybos būdą, apimantį:The present invention also provides a method of producing a protein comprising:
i) rekombinantinės Escherichia coli ląstelės kultivavimą tokiomis sąlygomis, kurios:(i) culturing a recombinant Escherichia coli cell under conditions which:
a) suteikia galimybę ekspresuoti baltymą; ir(a) enables expression of the protein; and
b) suteikia galimybę prasiskverbti į ląstelę taip, kad susidarytų sferoplastas, kuris sekretuoja rekombinantinį polipeptidą; ir ii) baltymo išskyrimą iš kultūros be visiško rekombinantinės ląstelės ūžavimo, kur ląstelė apima raiškos sistemą, apimančią:(b) enables cell penetration to form a spheroplast that secretes the recombinant polypeptide; and (ii) isolating the protein from the culture without complete knockdown of the recombinant cell, wherein the cell comprises an expression system comprising:
a) nukleorūgštį, koduojančią baltymą, funkcionaliai susietą su pirmuoju indukuojamu promotoriumi, kur baltymas yra Molonio pelių leukemijos viruso atvirkštinė transkriptazė (MMLV-RT); ir(a) a nucleic acid encoding a protein operably linked to a first inducible promoter, wherein the protein is Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase (MMLV-RT); and
b) nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, funkcionaliai susietą su antruoju indukuojamu promotoriumi.(b) a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein in frame with a nucleic acid encoding a PelB secretory signal peptide operably linked to a second inducible promoter.
Tinkamu būdu, išradimo metodai neapima: (i) mechaninio ląstelių ardymo; (ii) egzogeninio fermento, kuris ardo ląstelės sienelę, pridėjimo; ir (iii) ląstelės transformavimo raiškos vektoriais, kurių sudėtyje yra nukleorūgštis, koduojanti egzogeninį fermentą, kuris ardo citoplazminę membraną.Suitably, the methods of the invention do not include: (i) mechanical cell disruption; (ii) addition of an exogenous enzyme that degrades the cell wall; and (iii) transforming the cell with expression vectors containing a nucleic acid encoding an exogenous enzyme that disrupts the cytoplasmic membrane.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, nukleorūgštis, koduojanti baltymą, funkcionaliai susietą su pirmuoju indukuojamu promotoriumi, yra pirmajame konstrukte, o nukleorūgštis, koduojanti T4 lizocimą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, yra antrajame konstrukte.Conveniently, in the methods of the present invention, the nucleic acid encoding the protein operably linked to the first inducible promoter is present in the first construct, and the nucleic acid encoding T4 lysozyme in frame with the nucleic acid encoding the PelB secretory signal peptide is present in the second construct.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, pirmasis indukuojamas promotorius ir antrasis indukuojamas promotorius yra indukuojami nuosekliai.Conveniently, in the methods of the present invention, the first inducible promoter and the second inducible promoter are induced sequentially.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, pirmasis indukuojamas promotorius ir antrasis indukuojamas promotorius yra indukuojami vienu metu.Conveniently, in the methods of the present invention, the first inducible promoter and the second inducible promoter are simultaneously induced.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, pirmasis indukuojamas promotorius yra IPTG indukuojamas promotorius, pasirinktinai kur IPTG indukuojamas promotorius yra PT7.Suitably, in the methods of the present invention, the first inducible promoter is an IPTG-inducible promoter, optionally wherein the IPTG-inducible promoter is PT7.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, antrasis indukuojamas promotorius yra arabinozės indukuojamas promotorius, kur pasirinktinai arabinozės indukuojamas promotorius yra araB.Suitably, in the methods of the present invention, the second inducible promoter is an arabinose-inducible promoter, wherein optionally the arabinose-inducible promoter is araB.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, T4 lizocimo fermentą koduoja genas E.Conveniently, in the methods of the present invention, the T4 lysozyme enzyme is encoded by the gene E.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, E. coli yra Escherichia coli JS007 kamienas arba Escherichia coli B kamienas.Suitably, in the methods of the present invention, the E. coli is Escherichia coli JS007 strain or Escherichia coli B strain.
Tinkamu būdu, šio išradimo metoduose, fermentavimas arba kultivavimas apima temperatūros pakeitimą iš pirmosios temperatūros į antrąją temperatūrą, kur pasirinktinai antroji temperatūra yra žemesnė nei pirmoji temperatūra.Suitably, in the methods of the present invention, the fermentation or culturing comprises changing the temperature from a first temperature to a second temperature, wherein optionally the second temperature is lower than the first temperature.
Išradimas taip pat pateikia rekombinantinį baltymą, pagamintą naudojant šio išradimo metodus.The invention also provides a recombinant protein produced using the methods of the invention.
TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Išradimo įgyvendinimo variantai toliau aprašomi kartu su nuoroda į pridedamus brėžinius, kuriuose:Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, in which:
paveiksle parodytos plazmidžių struktūros: (A) tikslinio geno raiškos vektorius pMuLV-RT-Km, (B) T4 geno gpe raiškos vektorius pAra-pelB-gpe.the plasmid structures are shown in the figure: (A) target gene expression vector pMuLV-RT-Km, (B) T4 gene gpe expression vector pAra-pelB-gpe.
paveiksle parodytas mikroskopinis E. coli ląstelių vaizdas prieš ir po gpe geno raiškos indukcijos.the figure shows a microscopic image of E. coli cells before and after induction of gpe gene expression.
paveiksle parodyta E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe kultūros augimo optinio tankio kreivė.figure shows the optical density curve of the growth of E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe culture.
paveiksle parodyta E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe kultivuojamų ląstelių biomasės ir terpės mėginių 12 % SDS-PAGE gelis: (1) „PageRuler™ Prestained Protein Ladder“ (Thermo Fisher), (2) - auginimo terpės mėginys prieš tikslinio geno indukciją, (3) - auginimo terpės mėginys praėjus 5 valandoms po tikslinio geno indukcijos 0,1 mM IPTG, (4) - auginimo terpės mėginys praėjus 2 valandoms po ližės geno indukcijos 0,5 g/l L-arabinoze ir praėjus 7 valandoms po tikslinio geno indukcijos 0,1 mM IPTG, (5) - „PageRuler™ Prestained Protein Ladder“ (Thermo Fisher), (6) - biomasės mėginys prieš tikslinio geno indukciją; (7) - biomasės mėginys praėjus 5 valandoms po tikslinio geno indukcijos 0,1 mM IPTG, (8) - biomasės mėginys praėjus 2 valandoms po ližės geno indukcijos 0,5 g/l Larabinoze ir praėjus 7 valandoms po tikslinio geno indukcijos 0,1 mM IPTG.Figure shows a 12% SDS-PAGE gel of E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe cultured cell biomass and media samples: (1) PageRuler™ Prestained Protein Ladder (Thermo Fisher), (2) culture medium sample before target gene induction, (3) - culture medium sample 5 hours after target gene induction with 0.1 mM IPTG, (4) - culture medium sample 2 hours after lick gene induction with 0.5 g/l L-arabinose and 7 hours after target gene induction with 0.1 mM IPTG, (5) - PageRuler™ Prestained Protein Ladder (Thermo Fisher), (6) - biomass sample before target gene induction; (7) - biomass sample 5 hours after target gene induction with 0.1 mM IPTG, (8) - biomass sample 2 hours after lick gene induction with 0.5 g/l Larabinose and 7 hours after target gene induction with 0.1 mM IPTG.
paveiksle pavaizduota MuLV-RT raiška Biostat A.the figure shows the resolution of MuLV-RT in Biostat A.
paveiksle pateikta nuskaidrinimo proceso schema, naudojama įvairiems rekombinantiniams baltymams, tokiems kaip MMLV-RT (atvirkštinė transkriptazė), gauti.Figure 1 shows a schematic of the purification process used to obtain various recombinant proteins such as MMLV-RT (reverse transcriptase).
DETALUS APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION
Skaitytojo dėmesys nukreipiamas į visus straipsnius ir dokumentus, kurie yra pateikti kartu su šia specifikacija arba iki jos pateikimo, susijusius su šia paraiška, ir kurie yra atviri visuomenei susipažinti su šia specifikacija, o visų tokių straipsnių ir dokumentų turinys čia įtrauktas kaip nuoroda.The reader's attention is directed to all articles and documents that are filed with or prior to this specification relating to this application and that are open to the public in connection with this specification, and the contents of all such articles and documents are incorporated herein by reference.
Atitinkamai, išradimas pateikia išgrynintos ląstelių kultūros, apimančios rekombinantinį baltymą, gamybos būdą, kur metodas apima:Accordingly, the invention provides a method for producing a purified cell culture comprising a recombinant protein, wherein the method comprises:
i) bioreaktoriaus inokuliavimą ląstele šeimininke tam, kad būtų gauta ląstelių kultūra, kur minėta ląstelė šeimininkė yra Escherichia coli, transformuota raiškos sistema, apimančia:(i) inoculating the bioreactor with a host cell to obtain a cell culture, wherein said host cell is Escherichia coli, a transformed expression system comprising:
a) nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, funkcionaliai susietą su pirmuoju indukuojamu promotoriumi, kur baltymas yra Molonio pelių leukemijos viruso atvirkštinė transkriptazė (MMLV-RT); ir(a) a nucleic acid encoding a recombinant protein operably linked to a first inducible promoter, wherein the protein is Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase (MMLV-RT); and
b) nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, funkcionaliai susietą su antruoju indukuojamu promotoriumi;b) a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein in frame with a nucleic acid encoding a PelB secretory signal peptide operably linked to a second inducible promoter;
ii) ląstelių kultūros fermentavimą, esant tokioms sąlygoms, kurios:(ii) cell culture fermentation under conditions which:
a) suteikia galimybę ekspresuoti rekombinantinį polipeptidą; ir(a) enables expression of the recombinant polypeptide; and
b) suteikia galimybę prasiskverbti į ląstelę taip, kad susiformuotų sferoplastas, išskiriantis rekombinantinį polipeptidą;(b) enables cell penetration to form a spheroplast that secretes the recombinant polypeptide;
ku r minėta fermentavimo pakopa apima stabilizuojančio agento pridėjimą į ląstelių kultūrą;wherein said fermentation step comprises adding a stabilizing agent to the cell culture;
iii) nuskaidrinimą fermentuotos ląstelių kultūros, apimančios išskiriamą rekombinantinį baltymą, kur minėtas nuskaidrinimas apima:iii) purification of the fermented cell culture comprising the secreted recombinant protein, wherein said purification comprises:
a) flokuliavimo agento pridėjimą į ląstelių kultūrą, kur flokuliavimo agentas yra polietileniminas (PEI);a) adding a flocculating agent to the cell culture, wherein the flocculating agent is polyethyleneimine (PEI);
b) flokuliuotų ląstelių kultūros pirminio nuskaidrinimo etapą, panaudojant pirmąjį nuskaidrinimo filtrą, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai apie 0,4 ųm arba didesnes sulaikymo ribas, kur nuskaidrinimo etapas neapima centrifugavimo.b) a pre-clarification step of the flocculated cell culture using a first clarification filter having a pore size of at least about 0.4 µm or greater retention limits, wherein the clarification step does not include centrifugation.
Kaip privalumą išradėjai nustatė, kad rekombinantiniai E. coli sferoplastai išskiria baltymą iki ląstelių ližės.As an advantage, the inventors have found that recombinant E. coli spheroplasts secrete the protein prior to cell lysis.
Išradėjai parodė, kad koordinuota nukleorūgšties, koduojančios T4 lizocimą, susietą su pektato liazės B (PelB) sekrecijos signaline seka ekspresija kartu su nukleorūgšties, koduojančios rekombinantinį polipeptidą (pvz., MMuLV-RT), užtikrina labai veiksmingą būdą ekspresuoti didelius rekombinantinio baltymo kiekius, pvz. MMuLV-RT, be reikmės surinkti rekombinantines ląsteles iš fermentacijos kultūros ir vėliau ląsteles lizuoti mechaniniu arba fermentiniu būdu taip, kad būtų atpalaiduotas rekombinantinis baltymas. Tuo atveju, kai T4 fago lizocimo genas yra klonuojamas po griežtai kontroliuojamo promotohaus, tokio kaip araB, T4 fago lizocimo periplazminis kaupimasis gali būti sužadintas pridedant induktoriaus (pvz., arabinozės) tinkamu fermentacijos proceso metu. T4fago lizocimo raiška su PelB signaline seka palengvina T4 lizocimo perkėlimą į periplazminę sritį, kur fermentas suardo peptidoglikano sluoksnį, ir dėl to ląstelėje atsiranda morfologinių pokyčių, dėl kurių susidaro sferoplastas.The inventors have shown that the coordinated expression of a nucleic acid encoding T4 lysozyme linked to a pectate lyase B (PelB) secretion signal sequence together with a nucleic acid encoding a recombinant polypeptide (e.g., MMuLV-RT) provides a highly efficient way to express large amounts of recombinant protein, e.g. . MMuLV-RT, without the need to harvest the recombinant cells from the fermentation culture and subsequently lyse the cells mechanically or enzymatically to release the recombinant protein. In the event that the T4 phage lysozyme gene is cloned under a tightly controlled promoter such as araB, periplasmic accumulation of T4 phage lysozyme can be induced by the addition of an inducer (eg, arabinose) during the appropriate fermentation process. Expression of T4phage lysozyme with a PelB signal sequence facilitates translocation of T4 lysozyme to the periplasmic region, where the enzyme degrades the peptidoglycan layer, leading to morphological changes in the cell leading to spheroplast formation.
Rekombinantinis polipeptido genas, pvz., MMuLV-RT genas, yra klonuojamas kontroliuojant indukuojamam promotoriui, tokiam kaip Ptac arba lacllV5, baltymo raiška gali būti indukuojama pridedant induktorių, tokį kaip IPTG, tinkamu fermentacijos proceso momentu. Realizavus rekombinantinio peptido, pvz., MMuLVRT ir T4 fago lizocimo, nukleorūgšties ekspresiją taip, kad ji būtų kontroliuojama atskiro promotoriaus, jų ekspresija gali nepriklausomai reguliuoti kiekvieno fermento gamybą fermentacijos metu. Išradėjai parodė, kad T4 lizocimo sukelti sferoplastai išskiria rekombinantinį baltymą, pvz., MMuLV-RT, į kultūros supernatantą, nereikalaujant sekrecijos signalinės sekos. Išradėjai pastebėjo, kad rekombinantinio baltymo, pvz., MMuLV-RT, raiška neturi žalingo poveikio ląstelei-šeimininkei. Iš tiesų išradėjai parodė, kad indukuoti sferoplastai galėjo de novo ekspresuoti rekombinantinį peptidą, pvz., MMuLV-RT, mažiausiai 2 valandas po T4 lizocimo indukcijos. Be to išradėjai pademonstravo, kad gautą fermentuotą ląstelių kultūrą galima sėkmingai nuskaidrinti naudojant nuskaidrinimo filtrą, kurio porų dydis neįprastai didelis, kas užtikrina mažiausiai apie 0,4 ųm sulaikymo ribas. Tai buvo visiškai netikėta, nes nustatyti E.coli bakterijai rekomenduojami pirminiai nuskaidrinimo metodai pagrįsti tangentiniu srauto filtravimu, panaudojant filtrą, kurio porų dydis < 0,2 ųm, kartu su centrifugavimu tam, kad būtų pašalintos ląstelių nuolaužos.A recombinant polypeptide gene, such as the MMuLV-RT gene, is cloned under the control of an inducible promoter such as Ptac or lacllV5, and protein expression can be induced by adding an inducer such as IPTG at an appropriate point in the fermentation process. By realizing nucleic acid expression of a recombinant peptide such as MMuLVRT and T4 phage lysozyme under the control of a separate promoter, their expression can independently regulate the production of each enzyme during fermentation. The inventors have shown that spheroplasts induced by T4 lysozyme secrete a recombinant protein, such as MMuLV-RT, into the culture supernatant without the need for a secretion signal sequence. The inventors observed that expression of a recombinant protein such as MMuLV-RT has no deleterious effect on the host cell. Indeed, the inventors showed that induced spheroplasts were able to de novo express a recombinant peptide, such as MMuLV-RT, at least 2 hours after T4 lysozyme induction. In addition, the inventors have demonstrated that the resulting fermented cell culture can be successfully clarified using a clarification filter with an unusually large pore size, which provides retention limits of at least about 0.4 um. This was completely unexpected, as the primary clarification methods recommended for E.coli are based on tangential flow filtration using a filter with a pore size < 0.2 um, combined with centrifugation to remove cell debris.
Papildomai išradėjai įrodė, kad sferoplastų fermentuotos ląstelių kultūros gali būti efektyviai išvalytos neatliekant centrifugavimo. Atsisakius centrifugavimo pakopos būtinumo, fermentacija ir nuskaidrinimas gali būti vykdomi uždaroje sistemoje, tokiu būdu pašalinant išorinio užteršimo rizika.Additionally, the inventors have demonstrated that spheroplast-fermented cell cultures can be efficiently purified without centrifugation. By eliminating the need for a centrifugation step, fermentation and clarification can be carried out in a closed system, thus eliminating the risk of external contamination.
Taigi E. coli, transformuotų raiškos sistema, kuri sudarė sąlygas ląstelės pralaidumui, kartu su nuskaidrinimo procesu, kuriam nereikalingas centrifugavimas, ne tik sumažina užteršimo riziką baltymų gamybos metu, bet ir papildomai eliminuoja eilę tolesnių apdorojimo būdų gamybos etapuose, įskaitant: ląstelių surinkimą, mechaninį ir (arba) fermentinį ląstelių ūžavimą, ląstelių nuolaužų atskyrimą, nukleorūgščių nusodinimą, po kurio vyksta atskyrimas naudojant filtravimą arba centrifugavimą. Taigi apibrėžti metodai užtikrina didelę baltymų išeigą esant dideliam ląstelių tankiui ir padidintam mastui. Be to, eliminavus poreikį lizuoti ląsteles šeimininkes ir susijusius centrifugavimo etapus, sutrumpėja didelio masto apdorojimo laikas nei naudojant įprastus metodus ūžavimo pagrindu.Thus, the E. coli transformed expression system, which enabled cell permeability, combined with a clarification process that does not require centrifugation, not only reduces the risk of contamination during protein production, but additionally eliminates a series of further processing methods in the production stages, including: cell harvesting, mechanical and/or enzymatic cell lysing, separation of cell debris, precipitation of nucleic acids followed by separation by filtration or centrifugation. Thus, the defined methods provide high protein yields at high cell densities and scale-up. In addition, eliminating the need to lyse host cells and the associated centrifugation steps reduces large-scale processing times compared to conventional churning-based methods.
Raiškos sistemaResolution system
Išradimo būdas naudoja raiškos sistemą. Sistema apima i) nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, funkcionaliai susietą su pirmuoju indukuojamu promotoriumi; ir ii) nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, funkcionaliai susietą su antruoju indukuojamu promotoriumi, kur baltymas yra MMuLV-RT.The method of the invention uses a resolution system. The system comprises i) a nucleic acid encoding a recombinant protein operably linked to a first inducible promoter; and ii) a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein in frame with a nucleic acid encoding a PelB secretory signal peptide operably linked to a second inducible promoter, wherein the protein is MMuLV-RT.
Čia vartojamas terminas „MMuLV-RT“, „Molonio pelių leukemijos viruso atvirkštinė transkriptazė“ arba „MuLV-RT“ reiškia DNR polimerazę, kuri sintetina komplementarią DNR grandinę nuo viengrandės RNR, DNR arba RNR:DNR hibrido. MMuLV-RT baltymas gali apimti seką SEQ ID Nr. 1.As used herein, the term "MMuLV-RT," "Molonius murine leukemia virus reverse transcriptase," or "MuLV-RT" refers to a DNA polymerase that synthesizes the complementary strand of DNA from single-stranded RNA, DNA, or an RNA:DNA hybrid. The MMuLV-RT protein may comprise the sequence of SEQ ID NO. 1.
Čia vartojamas terminas „T4 lizocimas“, „E baltymas“ arba „gpe“ reiškia citoplazminę muramidazę, kuri palengvina T4 fagu užkrėstų bakterijų ląstelių ližę, tokiu būdu atpalaiduojant replikuotas fago daleles (Tsugitaand Inouye, J. Mol. Biol., 37: 20112 (1968); Tsugita and Inouye, J. Biol. Chem., 243: 391-97 (1968), Uniprot accession: D9IEF7), arba mutantą, darinį arba fragmentą, turintį DNR polimerazės aktyvumą. Ją koduoja T4 bakteriofago genas, ir ji hidrolizuoja ryšius tarp N-acetilgliukozamino ir Nacetilmuramo rūgšties liekanų standžiajame E. coli ląstelės apvalkalo peptidoglikano sluoksnyje. Fermentas yra vienos polipeptidinės grandinės, kurios molekulinė masė yra 18,3 kDa. Ji yra maždaug 250 kartų aktyvesnė nei HEW-lizocimas bakterinio peptidoglikano atžvilgiu (Matthews et al., J. Mol. Biol., 147: 545-558 (1981)). Optimali pH vertė T4 lizocimo fermento aktyvumui yra 7,3, o HEW-lizocimui - 9 (The Worthington Manual ; pp 219- 221). T4 fermentas gali turėti seką, apibrėžtą NCBI referentinę seką: NP_049736.1. T4 fermentas gali turėti seką SEQ ID Nr. 2.As used herein, the term "T4 lysozyme," "E protein," or "gpe" refers to a cytoplasmic muramidase that facilitates lysis of T4 phage-infected bacterial cells, thereby releasing replicated phage particles (Tsugitaand Inouye, J. Mol. Biol., 37: 20112 ( 1968); Tsugita and Inouye, J. Biol. Chem., 243: 391-97 (1968), Uniprot accession: D9IEF7), or a mutant, derivative or fragment having DNA polymerase activity. It is encoded by the T4 bacteriophage gene and hydrolyzes the bonds between N-acetylglucosamine and N-acetylmuramic acid residues in the rigid peptidoglycan layer of the E. coli cell envelope. The enzyme is a single polypeptide chain with a molecular weight of 18.3 kDa. It is approximately 250-fold more active than HEW-lysozyme on bacterial peptidoglycan (Matthews et al., J. Mol. Biol., 147: 545-558 (1981)). The optimal pH value for T4 lysozyme enzyme activity is 7.3, and for HEW-lysozyme - 9 (The Worthington Manual; pp 219-221). The T4 enzyme may have the sequence defined in NCBI reference sequence: NP_049736.1. The T4 enzyme may have the sequence SEQ ID NO. 2.
Čia vartojamas terminas „rekombinantinis“ reiškia baltymus, kurie yra sukonstruoti, paruošti, ekspresuoti, sukurti, pagaminti ir (arba) išskirti rekombinantinėmis priemonėmis, tokiomis kaip, polipeptidai, ekspresuojami naudojant rekombinantinį raiškos vektorių, transfekuotą į ląstelę šeimininkę. Kai kuriuose įgyvendinimo variantuose rekombinantinis baltymas yra funkcinis variantas, gautas iš žinomo MMuLV-RT polipeptido. Kai kuriuose įgyvendinimo variantuose funkcinio varianto polipeptido seka yra mažiausiai 70 %, 75 %, 80 %, 82 %, 84 %, 85 %, 86 %, 87 %, 88 %, 89 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %, 99 %, identiška MMuLV-RT polipeptido sekai SEQ ID Nr. 1. Dviejų sekų tapatumo procentinė dalis priklauso nuo identiškų sekų padėčių skaičiaus, atsižvelgiant į tarpų skaičių ir kiekvieno tarpo ilgį, kurį reikia įvesti tam, kad dvi sekos būtų optimaliai suderintos. Sekų palyginimas ir dviejų sekų tapatumo procentinis nustatymas gali būti atliktas naudojant matematinį algoritmą. Priimtiname įgyvendinimo variante dviejų aminorūgščių sekų identiškumo procentinės dalis yra nustatoma naudojant (Needleman ir kt. (1970) J. Mol. Biol. 48:444-453) algoritmą, kuris buvo įtrauktas į GAP programą GCG programinės įrangos pakete (galima rasti adresu http;//www..QC:g..ęom), naudojant BLOSUM 62 matricą arba PAM250 matricą ir tarpo svorį lygų 16, 14, 12, 10, 8, 6 arba 4, o ilgio svorį lygų 1, 2, 3, 4, 5 arba 6. Dar kitame priimtiname įgyvendinimo variante procentinis dviejų nukleotidų sekų tapatumas nustatomas naudojant GAP programą GCG programinės įrangos pakete (galima rasti adresu http://www.gcg.com), naudojant NWSgapdna.CMP matricą ir tarpo svorį lygų 40, 50, 60, 70 arba 80, o ilgio svorį lygų 1, 2, 3, 4, 5 arba 6. Ypač pageidautinas parametrų rinkinys (ir tas, kuris turėtų būti naudojamas, jei specialistas nėra tikras, kokius parametrus reikėtų taikyti tam, kad nustatytų, ar molekulė išsitenka išradimo sekos tapatumo arba homologijos apribojimuose) yra BLOSUM 62 balų skaičiavimo matrica su tarpo bauda lygia 12, tarpo išplėtimo bauda 4, ir rėmelio poslinkio tarpo bauda lygia 5. Kaip alternatyvą, dviejų aminorūgščių arba nukleotidų sekų procentinį tapatumą galima nustatyti naudojant algoritmą (Meyers ir kt. (1989) CABIOS 4:11-17)), kuris buvo įtrauktas į ALIGN programą (2.0 versija), naudojant PAM120 svorio liekanos lentelę, tarpo ilgio baudą lygią 12 ir tarpo baudą lygią 4.As used herein, the term "recombinant" refers to proteins that are engineered, prepared, expressed, engineered, produced and/or isolated by recombinant means, such as polypeptides expressed using a recombinant expression vector transfected into a host cell. In some embodiments, the recombinant protein is a functional variant derived from a known MMuLV-RT polypeptide. In some embodiments, the polypeptide sequence of the functional variant is at least 70%, 75%, 80%, 82%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93 %, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% identical to MMuLV-RT polypeptide sequence SEQ ID NO. 1. The percentage of identity between two sequences depends on the number of identical sequence positions, taking into account the number of gaps and the length of each gap that must be introduced to optimally align the two sequences. Comparison of sequences and determination of the percentage identity between two sequences can be performed using a mathematical algorithm. In a preferred embodiment, the percent identity between two amino acid sequences is determined using the (Needleman et al. (1970) J. Mol. Biol. 48:444-453) algorithm that was incorporated into the GAP program in the GCG software package (available at http; //www..QC : g..ęom) using BLOSUM 62 matrix or PAM250 matrix and gap weight equal to 16, 14, 12, 10, 8, 6 or 4 and length weight equal to 1, 2, 3, 4, 5 or 6. In yet another acceptable embodiment, the percent identity between two nucleotide sequences is determined using the GAP program in the GCG software package (available at http://www.gcg.com) using the NWSgapdna.CMP matrix and a gap weight of 40, 50, 60, 70, or 80, and a length weight of 1, 2, 3, 4, 5, or 6. A set of parameters is particularly desirable (and one that should be used if the practitioner is unsure which parameters should be applied to determine whether molecule falls within the sequence identity or homology constraints of the invention) is a BLOSUM 62 scoring matrix with a gap penalty of 12, a gap expansion penalty of 4, and a frameshift gap penalty of 5. Alternatively, the percent identity between two amino acid or nucleotide sequences can be determined using the algorithm (Meyers etc. (1989) CABIOS 4:11-17)) which was entered into the ALIGN program (version 2.0) using the PAM120 weight residue table, a gap length penalty of 12 and a spacing penalty of 4.
Raiškos sistemos, skirtos panaudoti pagal šio išradimo būdą, gali būti suformuotos naudojant metodus, kurie yra gerai žinomi šioje srityje. Apskritai, cDNR arba genominė DNR, koduojanti rekombinantinį baltymą, tokį kaip MMuLV-RT arba T4 lizocimas, yra tinkamai įterpiama į replikuojamą vektorių, skirtą raiškai E. coli ląstelėse, kontroliuojant E. coli tinkamu promotoriumi. Tinkami vektoriai yra gerai žinomi šioje srityje, o atitinkamo vektoriaus pasirinkimas priklausys nuo nukleorūgšties, kuri bus įterpiama į vektorių, dydžio ir ląstelės šeimininkės, kuri turi būti transformuojama vektoriumi. Kiekvienas vektorius turi įvairių komponentų. Pavyzdžiui, bakterinės transformacijos vektoriai apims rekombinantinio polipeptido signalinę seką ir taip pat rekombinantinio polipeptido promotorių. Pageidautina, kad jie apimtų replikacijos pradžią ir vieną arba daugiau žymeklių genų.Expression systems for use in the method of the present invention can be formed using methods well known in the art. In general, a cDNA or genomic DNA encoding a recombinant protein such as MMuLV-RT or T4 lysozyme is suitably inserted into a replicable vector for expression in E. coli cells under the control of an appropriate E. coli promoter. Suitable vectors are well known in the art and the selection of an appropriate vector will depend on the size of the nucleic acid to be inserted into the vector and the host cell to be transformed by the vector. Each vector has different components. For example, bacterial transformation vectors will include a recombinant polypeptide signal sequence as well as a recombinant polypeptide promoter. Preferably, they include the origin of replication and one or more marker genes.
Pageidautina, kad vektoriai būtų gauti iš rūšių, suderinamų su ląstele šeimininke, ir būtų naudojami kartu su bakteriniais šeimininkais, t. y. vektorius, suderinamas su E. coli. Pageidautina, kad vektoriuje būtų replikacijos vieta ir žymenys, kurie užtikrintų transformuotų ląstelių fenotipinę atranką. Raiškos vektoriai, skirti naudoti šiame išradime, pageidautina turi nukleorūgšties seką, kuri leidžia vektoriui replikuotis vienoje arba keliose pasirinktose ląstelėse šeimininkėse. Yra gerai žinomos tokios įvairių bakterijų sekos.Preferably, the vectors are derived from species compatible with the host cell and are used in conjunction with bacterial hosts, i.e. i.e. vector compatible with E. coli. Preferably, the vector contains a site of replication and markers to ensure phenotypic selection of the transformed cells. Expression vectors for use in the present invention preferably have a nucleic acid sequence that allows the vector to replicate in one or more selected host cells. Such sequences are well known for various bacteria.
Raiškos vektoriai, skirti naudoti šiame išradime, pageidautina turi atrankos geną arba atrankai skirtą žymenį. Šis genas koduoja baltymą, būtiną transformuotų ląstelių šeimininkų, auginamų selektyvioje auginimo terpėje, išgyvenimui arba augimui. Ląstelės šeimininkės, netransformuotos vektoriumi, bet turinčios atrankos geną, auginimo terpėje neišgyvena. Tipiški atrankos genai koduoja baltymus, kurie (a) suteikia atsparumą antibiotikams arba kitiems toksinams, pvz., ampicilinui, neomicinui, metotreksatui arba tetraciklinui, (b) papildo auksotrofinius trūkumus arba (c) aprūpina svarbiomis maistinėmis medžiagomis, kurių nėra kompleksinėje terpėje.Expression vectors for use in the present invention preferably contain a selectable gene or a selectable marker. This gene encodes a protein essential for the survival or growth of transformed host cells grown in a selective culture medium. Host cells not transformed by the vector but carrying the selection gene do not survive in the culture medium. Typical selection genes encode proteins that (a) confer resistance to antibiotics or other toxins such as ampicillin, neomycin, methotrexate, or tetracycline, (b) complement auxotrophic deficiencies, or (c) supply important nutrients not present in the complex medium.
Raiškos vektoriai, skirti naudoti šiame išradime, turi indukuojamą promotorių, kurį atpažįsta bakterinis organizmas šeimininkas, ir kuris yra funkcionaliai sujungtas su nukleorūgštimi, koduojančia dominantį polipeptidą, t. y. rekombinantinio baltymo, pvz., MMuLV-RT arba T4 lizocimo.Expression vectors for use in the present invention contain an inducible promoter that is recognized by the host bacterial organism and that is operably linked to a nucleic acid encoding a polypeptide of interest, ie. i.e. recombinant protein such as MMuLV-RT or T4 lysozyme.
Indukuojami promotoriai, tinkami naudoti su bakterinėmis šeimininkėmis, tokiomis kaip E. coli, apima β-laktamazės ir laktozės promotorių sistemas (Chang et al., Nature, 275: 615 (1978); Goeddel et al., Nature, 281: 544 (1979)), arabinozės promotorių sistemą, įskaitant araBAD promotorių (Guzman et ai., J. Bacteriol., 174: 7716-7728 (1992); Guzman et ai., J. Bacteriol., 177: 4121-4130 (1995); Siegele and Hu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94: 8168-8172 (1997)), ramnozės promotorių (Haldimann et ai., J. Bacteriol., 180: 1277-1286 (1998)), šarminės fosfatazės promotorių, triptofano (trp) promotohaus sistemą (Goeddel, Nucleic Acids Res., 8: 4057 (1980) ir EP 36,776), PLtetO-1 ir Plac/ara-1 promotorius (Lutz and Bujard, Nucleic Acids Res., 25: 1203-1210 (1997)) ir hibridinius promotorius, tokius kaip tac promotorius (deBoer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21-25 (1983)).Inducible promoters suitable for use with bacterial hosts such as E. coli include the β-lactamase and lactose promoter systems (Chang et al., Nature, 275: 615 (1978); Goeddel et al., Nature, 281: 544 (1979 )), the arabinose promoter system, including the araBAD promoter (Guzman et al., J. Bacteriol., 174: 7716-7728 (1992); Guzman et al., J. Bacteriol., 177: 4121-4130 (1995); Siegele and Hu, Proc. Acad. USA, 94: 8168-8172 (Haldimann et al., 180: 1277-1286) tryptophan (trp) promoter system (Goeddel, Nucleic Acids Res., 8: 4057 (1980) and EP 36,776), PLtetO-1 and Plac/ara-1 promoter (Lutz and Bujard, Nucleic Acids Res., 25: 1203-1210 (1997)) and hybrid promoters such as the tac promoter (deBoer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21-25 (1983)).
Čia vartojamas terminas „indukuojamas promotorius“ reiškia promotorių, kuris, prisijungęs prie transkripcijos faktoriaus, nukreipia transkripciją padidintu arba sumažintu greičiu.As used herein, the term "inducible promoter" refers to a promoter that, upon binding to a transcription factor, directs transcription at an increased or decreased rate.
Čia vartojamas terminas „transkripcijos faktorius“ reiškia bet kokius faktorius, kurie gali prisijungti prie promotoriaus reguliavimo arba kontrolės srities ir taip paveikti transkripciją. Transkripcijos faktoriaus sintezė arba promotorių surišimo gebėjimas ląstelėje šeimininkėje gali būti kontroliuojamas veikiant šeimininkę „induktoriumi“ arba pašalinant „represorių“ iš ląstelės šeimininkės terpės. Atitinkamai, norint reguliuoti indukuojamo promotoriaus raišką, į ląstelės šeimininkės auginimo terpę pridedamas induktohus arba iš jos pašalinamas represorius.As used herein, the term "transcription factor" refers to any factor that can bind to the regulatory or control region of a promoter and thereby affect transcription. Transcription factor synthesis or promoter binding ability in a host cell can be controlled by treating the host with an "inducer" or by removing a "repressor" from the host cell's environment. Accordingly, to regulate the expression of an inducible promoter, an inducer is added to or a repressor removed from the culture medium of the host cell.
Čia vartojama frazė „sukelti ekspresiją“ arba „indukuoti raišką“ reiškia padidinti transkripciją nuo specifinių genų, veikiant ląsteles, kuriose yra tokių genų, efektoriumi arba induktoriumi.As used herein, the phrase "causing expression" or "inducing expression" refers to increasing transcription from specific genes by acting on cells containing such genes as an effector or inducer.
Čia vartojamas terminas „induktorius“ yra cheminis arba fizinis agentas, kuris, patekęs į ląsteles, padidina transkripcijų nuo specifinių genų kiekį. Tai gali būti mažos molekulės, kurių poveikis būdingas tam tikriems operonams arba genų grupėms ir gali apimti cukrų, alkoholį, metalų jonus, hormonus, šilumą, šaltį ir panašiai. Pavyzdžiui, izopropiltio-3-galaktozidas (IPTG) ir laktozė yra lac UV5 promotoriaus induktoriai, o Larabinozė yra tinkamas arabinozės (araB) promotoriaus induktorius.As used herein, the term "inducer" is a chemical or physical agent that, when introduced into cells, increases the amount of transcription from specific genes. These may be small molecules whose effects are specific to particular operons or groups of genes and may include sugar, alcohol, metal ions, hormones, heat, cold, and the like. For example, isopropylthio-3-galactoside (IPTG) and lactose are inducers of the lac UV5 promoter, while Larabinose is a suitable inducer of the arabinose (araB) promoter.
Čia vartojamas terminas „indukuojamas promotorius“ yra promotorius, kuris, prisijungęs prie transkripcijos faktoriaus, nukreipia transkripciją padidintu arba sumažintu greičiu.As used herein, the term "inducible promoter" refers to a promoter that, upon binding to a transcription factor, directs transcription at an increased or decreased rate.
Čia vartojamas terminas „kontroliuojamas (-a)“ reiškia nukleorūgščių seką, funkcionaliai susietą su kita nukleorūgščių seka. Pavyzdžiui, promotorius arba stipriklis yra funkcionaliai susietas su koduojančia seka, jei tai veikia sekos transkripciją. Tam reikia, kad prijungtos DNR sekos būtų viena greta kitos ir, jei sekreciniai peptidai yra nuskaitymo rėmelyje.As used herein, the term "controlled" refers to a nucleic acid sequence operably linked to another nucleic acid sequence. For example, a promoter or enhancer is operably linked to a coding sequence if it affects transcription of the sequence. This requires that the attached DNA sequences are adjacent to each other and that the secretory peptides are in the reading frame.
Atitinkamai E. coli yra transformuojama naudojant pBR322, plazmidę, gautą iš E. coli rūšių. Žiūr. pvz., Bolivar et ai., Gene, 2: 95(1977). Plazmidėje pBR322 yra genų, suteikiančių atsparumą ampicilinui ir tetraciklinui tam, kad būtų galima identifikuoti transformuotas ląsteles. Plazmidė pBR322 arba kita mikrobinė plazmidė, arba fagas taip pat įprastai turi arba yra modifikuotas taip, kad jame būtų promotorių, kuriuos bakterinis organizmas gali naudoti atrenkamų žymenų genų raiškai. Išradimo raiškos sistema apima nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, funkcionaliai prijungtą prie pirmojo indukuojamo promotoriaus.Accordingly, E. coli is transformed using pBR322, a plasmid derived from E. coli species. See eg, Bolivar et al., Gene, 2: 95(1977). Plasmid pBR322 contains genes conferring resistance to ampicillin and tetracycline to allow identification of transformed cells. Plasmid pBR322 or another microbial plasmid or phage also typically contains or is modified to contain promoters that can be used by the bacterial organism to express selectable marker genes. An expression system of the invention comprises a nucleic acid encoding a recombinant protein operably linked to a first inducible promoter.
Šio išradimo raiškos sistema taip pat apima nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą rėmelyje su nukleorūgštimi, koduojančia PelB sekrecinį signalinį peptidą, funkcionaliai susietą su antruoju indukuojamu promotoriumi.The expression system of the present invention also comprises a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein in frame with a nucleic acid encoding a PelB secretory signal peptide operably linked to a second inducible promoter.
Čia vartojamas terminas „sekrecinis signalinis peptidas“ arba „signalinis peptidas“ reiškia peptidą, kuris gali būti naudojamas rekombinantiniam polipeptidui išskirti į bakterijos šeimininkės periplazmą. Heterologinio polipeptido signalas gali būti endogeninis bakterijoms arba jis gali būti egzogeninis, įskaitant signalus, būdingus polipeptidui, kurį gamina bakterijos šeimininkės. Paprastai signalinė seka gali būti vektoriaus komponentas arba polipeptidinės DNR, įterptos į vektorių, dalis. Pageidautina, kad vektorius turėtų nukleorūgštį, koduojančią signalinę seką T4 lizocimo baltymo N gale. Pageidautina, kad sekrecinis signalinis peptidas būtų pektato liazė B (PelB). Viename įgyvendinimo variante PelB seka gali būti iš Erwinia spp. Atitinkamai, čia atskleista gpe su pelb signaline seka, kuri apima seką SEQ ID Nr. 2. Sekrecijos signalinė seka gali būti tiesiogiai susieta su nukleotidų seka, koduojančia rekombinantinį polipeptidą, pvz. MMuLV-RT. Kaip alternatyva, tarp sekrecinio signalinio peptido ir nukleotidų sekos, koduojančios rekombinantinį polipeptidą, pvz. MMuLV-RT, gali būti tarpiklis. Tarpiklis gali apimti daugiau arba mažiau nei 9 nukleotidus, antai kaip, pavyzdžiui, nuo 5 iki 20 nukleotidų.As used herein, the term "secretory signal peptide" or "signal peptide" refers to a peptide that can be used to secrete a recombinant polypeptide into the periplasm of a bacterial host. The signal for the heterologous polypeptide may be endogenous to the bacteria or it may be exogenous, including signals specific to the polypeptide produced by the host bacteria. Typically, the signal sequence can be a component of the vector or part of the polypeptide DNA inserted into the vector. Preferably, the vector has a nucleic acid encoding a signal sequence at the N-terminus of the T4 lysozyme protein. Preferably, the secretory signal peptide is pectate lyase B (PelB). In one embodiment, the PelB sequence may be from Erwinia spp. Accordingly, disclosed herein is a gpe with a pelb signal sequence that comprises the sequence of SEQ ID NO. 2. The secretion signal sequence can be directly linked to the nucleotide sequence encoding the recombinant polypeptide, e.g. MMuLV-RT. Alternatively, between the secretory signal peptide and the nucleotide sequence encoding the recombinant polypeptide, e.g. MMuLV-RT, may be a spacer. The spacer may comprise more or less than 9 nucleotides, such as, for example, 5 to 20 nucleotides.
Konstruojant vektorius, turinčius vieną arba daugiau aukščiau aprašytų komponentų, naudojami gerai žinomi ligavimo metodai. DNR fragmentai suskaidomi ir vėl surišami tokia forma, kuri reikalinga tinkamiems vektoriams sukurti.For the construction of vectors containing one or more of the components described above, well-known ligation techniques are used. The DNA fragments are broken down and religated into the form needed to create suitable vectors.
Patvirtinimą, kad sukonstruotose plazmidėse ir vektoriuose yra teisingos sekos, galima gauti transformuojant E. coli K12 kamieną 294 (ATCC 31,446) arba kitus tinkamus kamienus ir atrenkant transformantus pagal atsparumą ampicilinui arba tetraciklinui.Confirmation that the constructed plasmids and vectors contain the correct sequences can be obtained by transforming E. coli K12 strain 294 (ATCC 31,446) or other suitable strains and selecting the transformants for ampicillin or tetracycline resistance.
Viename įgyvendinimo variante vektorius ekspresuoja MMuLV-RT, kontroliuojant IPTG indukuojamam Ptac promotoriui arba IPTG indukuojamam lacllV5 promotoriui. Pageidautina, kad vektorius būtų pBR322 vektorius. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pET29 vektorius. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pMuLV-RT-Km, kaip aprašyta čia.In one embodiment, the vector expresses MMuLV-RT under the control of the IPTG-inducible Ptac promoter or the IPTG-inducible lacllV5 promoter. Preferably, the vector is a pBR322 vector. In one embodiment, the vector is a pET29 vector. In one embodiment, the vector is pMuLV-RT-Km as described herein.
Viename įgyvendinimo variante vektorius ekspresuoja T4 fago lizocimą, turintį N gale PelB signalinę seką, kontroliuojamą araB promotoriaus. Pavyzdžiui, T4 bakteriofago lizocimo genas gpe su pelB signaliniu peptidu gali būti klonuojamas į pAra vektorių (Thermo Fisher) su araB promotoriumi (plazmidė pAra-pelB-gpe). Plazmidė pAra-pelB-gpe turi replikacijos pradžią, kilusią iš pACYC, ir atsparumo chloramfenikoliui geną, kuris leidžia panaudoti E. coli raiškos sistemas, kuriose yra ColE1 tipo plazmidės (1 pav.). Atitinkamai viename įgyvendinimo variante vektorius yra pAra-pelB-gpe. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pAra vektorius. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pBR322 vektorius. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pET29 vektorius. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pLysS-lacl-PcsP-pelB-gpe, kur lacl-PcsP yra šalčiu indukuojamas promotorius csp kartu su IPTG indukuojamu operonu lacl. Viename įgyvendinimo variante vektorius yra pACYC184-lacl-Pcsp-PelB-gpe.In one embodiment, the vector expresses a T4 phage lysozyme containing an N-terminal PelB signal sequence under the control of the araB promoter. For example, the T4 bacteriophage lysozyme gene gpe with the pelB signal peptide can be cloned into the pAra vector (Thermo Fisher) with the araB promoter (plasmid pAra-pelB-gpe). Plasmid pAra-pelB-gpe contains an origin of replication derived from pACYC and a chloramphenicol resistance gene, which allows the use of E. coli expression systems containing ColE1-type plasmids (Figure 1). Accordingly, in one embodiment, the vector is pAra-pelB-gpe. In one embodiment, the vector is a pAra vector. In one embodiment, the vector is a pBR322 vector. In one embodiment, the vector is a pET29 vector. In one embodiment, the vector is pLysS-lacl-PcsP-pelB-gpe, where lacl-PcsP is the cold-inducible promoter csp together with the IPTG-inducible operon lacl. In one embodiment, the vector is pACYC184-lacl-Pcsp-PelB-gpe.
Ląstelė šeimininkėThe host cell
Išradimo metode panaudojama ląstelė šeimininkė, t. y. E. coli, transformuota arba transfekuota aukščiau aprašytomis raiškos sistemomis.The method of the invention uses a host cell, i.e. i.e. E. coli transformed or transfected with the expression systems described above.
Čia vartojamas terminas „transformuotas“ arba „transformacija“ reiškia DNR įvedimą į organizmą taip, kad DNR būtų replikuojama arba kaip ekstrachromosominis elementas, arba kaip chromosominė integracija. Priklausomai nuo naudojamos ląstelės šeimininkės, transformacija yra atliekama naudojant standartinius tokioms ląstelėms tinkamus metodus.As used herein, the term "transformed" or "transformation" refers to the introduction of DNA into an organism such that the DNA is replicated either as an extrachromosomal element or as a chromosomal integration. Depending on the host cell used, transformation is performed using standard techniques appropriate for such cells.
Rekombinantinės ląstelės, skirtos naudoti šio išradimo metoduose, gali būti pagamintos panaudojant rekombinantines DNR technologijas, kurios yra žinomos tos srities specialistui (žiūr. pvz., Kotewicz, M. L., et ai., Nucl. Acids Res. 16:265 (1988); Soltis, D. A., and Skalka, A. M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:3372-3376 (1988)). Tokios rekombinantinės ląstelės gali būti auginamos taikant standartinius mikrobiologinius metodus, panaudojant auginimo terpę ir inkubavimo sąlygas, tinkamas tam tikrų rūšių aktyvioms kultūroms auginti, kurios yra gerai žinomos tos srities specialistui (žiūr. pvz., Brock, T. D., and Freeze, H., J. Bacteriol. 98(1):289-297 (1969); Oshima, T., and Imahori, K., Int. J. Syst. Bacteriol. 24(1):102-112(1974)).Recombinant cells for use in the methods of the present invention can be produced using recombinant DNA techniques known to those skilled in the art (see, e.g., Kotewicz, M.L., et al., Nucl. Acids Res. 16:265 (1988); Soltis , D. A., and A. M., Proc. Acad. Sci. 85:3372-3376). Such recombinant cells can be cultured by standard microbiological techniques using culture medium and incubation conditions suitable for the growth of certain types of active cultures, which are well known to those skilled in the art (see, e.g., Brock, T.D., and Freeze, H., J .Bacteriol. 98(1):289-297; Imahori, K. 24(1):102-112.
Transformacija reiškia DNR įvedimą į organizmą taip, kad DNR būtų replikuojama kaip ekstrachromosominis elementas, arba kaip chromosominė integracija. Priklausomai nuo naudojamos ląstelės šeimininkės, transformacija atliekama naudojant standartinius tokioms ląstelėms tinkamus metodus. Apdorojimas kalciu naudojant kalcio chloridą, kaip aprašyta Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), įprastai naudojamas bakterijų ląstelėms, kuriose yra esminių ląstelių sienelių barjerų. Kitame transformacijos būde panaudojamas polietileno glikolis/DMSO, kaip aprašyta Chung and Miller, Nucleic Acids Res., 16: 3580(1988). Dar vienas metodas yra technologijos, vadinamos elektroporacija, panaudojimas.Transformation refers to the introduction of DNA into an organism such that the DNA is replicated as an extrachromosomal element or as a chromosomal integration. Depending on the host cell used, transformation is performed using standard techniques appropriate for such cells. Calcium treatment with calcium chloride, as described in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), is commonly used for bacterial cells that contain essential cell wall barriers. Another transformation method uses polyethylene glycol/DMSO as described in Chung and Miller, Nucleic Acids Res., 16: 3580(1988). Another method is the use of a technology called electroporation.
Čia vartojamos sąvokos „ląstelė“, „ląstelių linija“ ir „ląstelių kultūra“ yra vartojamos pakaitomis, ir visos šios sąvokos apima palikuonis. Taigi, žodžiai „transformantai“ ir „transformuotos ląstelės“ apima pirminę ląstelę ir iš jų gautas kultūras, neatsižvelgiant į pasažų skaičių.As used herein, the terms "cell", "cell line" and "cell culture" are used interchangeably and all include progeny. Thus, the words "transformants" and "transformed cells" include the primary cell and the cultures derived therefrom, regardless of the number of passages.
Čia vartojama „Escherichia coli“ arba „E. coli“ reiškia gramneigiamą, fakultatyvinę anaerobinę lazdelės formos koliforminę Escherichia genties bakteriją. E. coli kaip šeimininkės kamienai, skirti rekombinantinių DNR produktų fermentacijai, yra gerai žinomi šioje srityje ir apima E. coli B (pvz., BL21(DE3) arba jos darinius, E. coli W3110 (ATCC 27,325), E. coli 294 (ATCC 31,446) ir E. coli*1776 (ATCC 31,537). Šio išradimo metoduose E. coli B kamienas arba JS007 kamienas yra tinkamiausias šeimininkas.Here, Escherichia coli or E. coli' means a gram-negative, facultative anaerobic rod-shaped coliform bacterium of the genus Escherichia. E. coli host strains for fermentation of recombinant DNA products are well known in the art and include E. coli B (eg, BL21(DE3) or derivatives thereof, E. coli W3110 (ATCC 27,325), E. coli 294 ( ATCC 31,446) and E. coli*1776 (ATCC 31,537) E. coli strain B or strain JS007 is the preferred host for the methods of this invention.
Pagal išradimo būdą bakterinės ląstelės gali būti transformuotos vienu arba dviem raiškos vektoriais, turinčiais nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, ir nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą. Viename įgyvendinimo variante bakterinės ląstelės yra transformuojamos dviem vektoriais, atitinkamai turinčiais nukleorūgštį, koduojančią rekombinantinį baltymą, ir nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimo baltymą. Alternatyviame įgyvendinimo variante nukleorūgštis, koduojanti rekombinantinį baltymą, ir nukleorūgštis, koduojanti T4 lizocimo baltymą, yra viename vektoriuje, kuriuo yra transformuojamos bakterinės ląstelės.According to the method of the invention, bacterial cells can be transformed with one or two expression vectors containing a nucleic acid encoding a recombinant protein and a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein. In one embodiment, bacterial cells are transformed with two vectors, respectively, containing a nucleic acid encoding a recombinant protein and a nucleic acid encoding a T4 lysozyme protein. In an alternative embodiment, the nucleic acid encoding the recombinant protein and the nucleic acid encoding the T4 lysozyme protein are present in the same vector used to transform the bacterial cells.
E. coli ląstelės yra transformuojamos aukščiau aprašytu (-iais) šio išradimo raiškos vektoriumi (-ais) ir kultivuojamos įprastose mitybinėse terpėse, modifikuotose taip, kaip būtų tinkamos įvairiems promotoriams indukuoti, jei indukcija vykdoma.E. coli cells are transformed with the expression vector(s) of the present invention described above and cultured in conventional nutrient media modified to be suitable for inducing the various promoters, if induction is to be effected.
Viename įgyvendinimo variante ląstelė šeimininkė yra E. coli, pageidautina E. coli B kamienas arba JS007 kamienas, transformuotas vektoriumi, ekspresuojančiu MMuLV-RT, kontroliuojant IPTG indukuojamam PTac arba IPTG indukuojamam lacllV5 promotoriui. Vektorius gali būti bet koks tinkamas vektorius, pvz., pBR322 vektorius.In one embodiment, the host cell is E. coli, preferably E. coli B strain or JS007 strain, transformed with a vector expressing MMuLV-RT under the control of the IPTG-inducible PTac or IPTG-inducible lacllV5 promoter. The vector can be any suitable vector, such as the pBR322 vector.
Viename įgyvendinimo variante ląstelė šeimininkė yra E. coli, pageidautina E. coli B kamienas, toks kaip BL21(DE3) arba JS007 kamienas, transformuotas vektoriumi, ekspresuojančiu T4 fago lizocimą, turintį N-galinę PelB signalinę seką, kontroliuojamą araB promotoriaus. Vektorius gali būti bet koks tinkamas vektorius toks kaip pBR322 vektorius.In one embodiment, the host cell is E. coli, preferably an E. coli B strain such as BL21(DE3) or JS007 strain, transformed with a vector expressing T4 phage lysozyme containing the N-terminal PelB signal sequence under the control of the araB promoter. The vector can be any suitable vector such as the pBR322 vector.
Viename įgyvendinimo variante ląstelė šeimininkė yra E. coli, pageidautina E. coli B kamienas arba JS007 kamienas, transformuotas vektoriumi, ekspresuojančiu MMuLV-RT, kontroliuojant IPTG indukuojamam promotoriui, tokiam kaip PT7 arba lacllV5 promotoriui, ir T4 fago lizocimą, turintį N-galinę PelB signalinę seką, kontroliuojant araB promotoriui. Vektorius gali būti bet koks čia aprašytas tinkamas vektorius, pavyzdžiui toks kaip pBR322 vektorius.In one embodiment, the host cell is E. coli, preferably E. coli B strain or JS007 strain, transformed with a vector expressing MMuLV-RT under the control of an IPTG-inducible promoter, such as the PT7 or lacllV5 promoter, and a T4 phage lysozyme containing N-terminal PelB signal sequence under the control of the araB promoter. The vector can be any suitable vector described herein, such as the pBR322 vector.
Ląstelių kultūraCell culture
Aukščiau aprašytos transformuotos ląstelės šeimininkės yra fermentuojamos taip, kad ekspresuotų nukleorūgštį, koduojančią polimerazę (pvz., MMuLV-RT) ir nukleorūgštį, koduojančią T4 lizocimą.The transformed host cells described above are fermented to express a nucleic acid encoding a polymerase (eg, MMuLV-RT) and a nucleic acid encoding T4 lysozyme.
Čia vartojami terminai „fermentavimas“ ir „kultivavimas“ vartojami pakaitomis, norint nurodyti dideliais kiekiais auginamas ląsteles auginimo terpėje. Tai apima eksponentinę fazę, kuriai būdingas ląstelių padvigubėjimas, todėl masinis augimas ir stacionari fazė, kai ląstelių augimo greitis ir žūties greitis yra vienodi, dažnai dėl augimą ribojančio veiksnio, tokio kaip pagrindinės maistinės medžiagos išeikvojimo ir (arba) slopinamojo produkto, tokio kaip organinės rūgšties, susidarymo.As used herein, the terms "fermentation" and "cultivation" are used interchangeably to refer to cells grown in large quantities in a culture medium. These include an exponential phase characterized by cell doubling, resulting in massive growth, and a stationary phase in which the cell growth rate and death rate are equal, often due to a growth-limiting factor such as depletion of a key nutrient and/or an inhibitory product such as an organic acid , formation.
Išradimo procese kiekvieno iš rekombinantinio baltymo ir T4 lizocimo raiška yra kontroliuojama susijusių promotorių indukcijos dėka. Kiekvieno baltymo, pvz., MMLV-RT ir T4 lizocimo promotorių indukcija gali būti atliekama nuosekliai arba vienu metu.In the process of the invention, expression of each of the recombinant protein and T4 lysozyme is controlled by induction of associated promoters. Induction of each protein, such as the MMLV-RT and T4 lysozyme promoters, can be performed sequentially or simultaneously.
Nukleorūgšties, koduojančios rekombinantinį baltymą ir T4 lizocimą, raiškos indukcija yra vykdoma, pageidautina, į kultūrą pridedant induktorių. Paprastai induktorius pridedamas po to, kai ląstelės yra kultivuojamos, kol pasiekiamas tam tikras optinis tankis, pvz., OD600 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0 arba didesnis. Viename įgyvendinimo variante T4 lizocimo induktorius yra pridedamas kartu su rekombinantinio baltymo induktoriumi. Viename įgyvendinimo variante T4 lizocimo induktorius yra pridedamas nuosekliai po rekombinantinio baltymo indukcijos.Induction of the expression of the nucleic acid encoding the recombinant protein and T4 lysozyme is carried out, preferably by adding an inducer to the culture. Typically, the inducer is added after the cells are cultured until a certain optical density is reached, such as OD600 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0 or higher. In one embodiment, the T4 lysozyme inducer is added together with the recombinant protein inducer. In one embodiment, the T4 lysozyme inducer is added sequentially after induction of the recombinant protein.
Viename įgyvendinimo variante kiekvieno rekombinantinio baltymo ir T4 lizocimo promotorių indukcija vyksta vienu metu. Šiame įgyvendinimo variante T4 lizocimo ir polimerazę koduojančios nukleorūgšties promotoriai gali būti identiški. Nors promotoriai gali būti bet kokie šiam tikslui tinkami promotoriai, pageidautina, kad rekombinantinio baltymo ir polimerazės promotoriai būtų IPTG indukuojami promotoriai, pavyzdžiui, T7 promotoriai.In one embodiment, induction of each recombinant protein and T4 lysozyme promoters occurs simultaneously. In this embodiment, the promoters of T4 lysozyme and the nucleic acid encoding the polymerase may be identical. Although the promoters can be any promoter suitable for this purpose, it is preferred that the promoters for the recombinant protein and the polymerase are IPTG-inducible promoters, such as the T7 promoter.
Viename įgyvendinimo variante kiekvieno rekombinantinio baltymo ir T4 lizocimo promotorių indukcija yra nuosekli, o T4 lizocimo promotoriaus indukcija prasideda maždaug po 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 arba daugiau valandų po rekombinantinio baltymo promotoriaus indukcijos. Šiame įgyvendinimo variante T4 lizocimą koduojančios nukleorūgšties ir polimerazę koduojančios nukleorūgšties promotoriai turi būti skirtingi tam, kad nukleorūgšties koduojamo rekombinantinio baltymo raiška būtų indukuota prieš nukleorūgšties koduojamo T4 lizocimo raišką arba daug aukštesniu lygiu, kai promotoriai yra indukuojami. Nors promotoriai gali būti bet kokie šiam tikslui tinkami promotoriai, pageidautina, kad rekombinantinio baltymo ir polimerazės promotoriai būtų atitinkamai arabinozės promotorius ir IPTG indukuojamas promotorius.In one embodiment, the induction of each of the recombinant protein and T4 lysozyme promoters is sequential, with induction of the T4 lysozyme promoter beginning about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more hours after induction of the recombinant protein promoter. In this embodiment, the promoters of the T4 lysozyme-encoding nucleic acid and the polymerase-encoding nucleic acid must be different so that expression of the nucleic acid-encoded recombinant protein is induced before expression of the nucleic acid-encoded T4 lysozyme or at a much higher level when the promoters are induced. Although the promoters can be any promoter suitable for this purpose, it is preferred that the promoters for the recombinant protein and the polymerase are an arabinose promoter and an IPTG-inducible promoter, respectively.
Kai T4 lizocimo induktorius pridedamas nuosekliai, tai induktorius įprastai pridedamas po to, kai susikaupia norimas kiekis rekombinantinio baltymo (pavyzdžiui, kai nustatoma pagal optinį tankį, pasiekiantį tikslinį kiekį, kuris buvo pastebėtas praeityje, ir kuris koreliuoja su norimu polipeptido kaupimusi). Įprastai T4 lizocimo indukcija vyksta po inokuliacijos, praėjus maždaug 75-90 %, pageidautina maždaug 80-90 % viso fermentacijos proceso laiko. Pavyzdžiui, T4 lizocimo promotoriaus indukcija gali įvykti praėjus maždaug 30 valandų, pageidautina 32 valandoms, iki maždaug 36 valandų po inokuliacijos fermentacijos procese, trunkančiame 40 valandų. Pavyzdžiui, T4 lizocimo promotoriaus indukcija gali įvykti praėjus maždaug 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 arba daugiau valandų po rekombinantinio baltymo (pvz., MMLV-RT) raiškos indukcijos.When the T4 lysozyme inducer is added sequentially, the inducer is typically added after the desired amount of recombinant protein has accumulated (eg, as determined by optical density reaching a target amount that has been observed in the past and that correlates with the accumulation of the desired polypeptide). Typically, induction of T4 lysozyme occurs after inoculation after about 75-90%, preferably about 80-90%, of the total fermentation time. For example, induction of the T4 lysozyme promoter can occur from about 30 hours, preferably 32 hours, to about 36 hours after inoculation in a 40 hour fermentation process. For example, induction of the T4 lysozyme promoter can occur about 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more hours after induction of expression of the recombinant protein (eg, MMLV-RT).
T4 lizocimo indukcija ląstelę padaro pralaidžia taip, kad susiformuotų sferoplastas, išskiriantis rekombinantinį baltymą (pvz., MMLV-RT). Čia vartojamas terminas „padaro pralaidžia“ reiškia angų padarymą ląstelės sienelėje jos visiškai nepašalinant. „Sferoplastas“ - tai ląstelė, kurioje gramneigiamos bakterijos ląstelės sienelė iš dalies prarandama, ir ji tampa sferine. Sferoplastizacija gali būti atliekama gramneigiamas bakterijas apdorojant lizocimu, penicilinu arba pan. Kadangi sferoplastizuotų gramneigiamų bakterijų ląstelių membrana iš dalies prarandama, informaciją apie tikslinio baltymo ir polipeptido sąveiką (elektrofiziologinius pokyčius) galima analizuoti elektrofiziologiniu metodu. Be to, to paties polipeptido didelė koncentracija yra vienos ląstelės sferoplaste, o tai yra palanki sąlyga išmatuoti polipeptido aktyvumą tiksliniame baltyme. Paprastai sferoplastai, kurie išlaiko iš esmės visas sferoplaste esančias nukleorūgštis, tuo pačiu leidžiant tarpląsteliniams baltymams (įskaitant rekombinantinį baltymą) judėti per sferoplasto membraną.Induction of T4 lysozyme permeabilizes the cell to form a spheroplast that secretes the recombinant protein (eg, MMLV-RT). As used herein, the term "permeabilizes" refers to making openings in the cell wall without removing it completely. A "spheroplast" is a cell in which the cell wall of a gram-negative bacterium is partially lost and becomes spherical. Spheroplastization can be performed by treating gram-negative bacteria with lysozyme, penicillin, or the like. Since the cell membrane of spheroplastized Gram-negative bacteria is partially lost, information about the interaction between the target protein and the polypeptide (electrophysiological changes) can be analyzed by electrophysiological method. Moreover, the same polypeptide is present in high concentration in the spheroplast of a single cell, which is a favorable condition for measuring the activity of the polypeptide on the target protein. Generally, spheroplasts that retain substantially all of the nucleic acids present in the spheroplast while allowing intracellular proteins (including recombinant protein) to move across the spheroplast membrane.
Paprastai kultivavimo etapas vyksta esant dideliam ląstelių tankiui, tai yra, kai ląstelių tankis yra nuo 15 iki 150 g sausos masės/litre, pageidautina mažiausiai apie 40, labiau pageidautina apie 40-150, labiausiai pageidautina nuo maždaug 40 iki 100. Be to kultivuoti galima naudojant bet kokius, net labai didelius 100 000 litrų tūrius. Pageidautina, kad tūris būtų apie 100 litrų arba didesnis, pageidautina bent apie 500 litrų, o labiausiai pageidautina nuo maždaug 500 litrų iki 100 000 litrų.Generally, the culturing step is carried out at a high cell density, that is, when the cell density is between 15 and 150 g dry weight/liter, preferably at least about 40, more preferably about 40-150, most preferably about 40 to 100. In addition, culturing can be using any, even very large volumes of 100,000 liters. The volume is preferably about 100 liters or more, preferably at least about 500 liters, and most preferably from about 500 liters to 100,000 liters.
E. coli ląstelės, naudojamos šiame išradime aprašytam dominančiam polipeptidui gaminti, yra kultivuojamos tinkamoje terpėje, kurioje promotoriai gali būti indukuojami, kaip įprastai aprašyta, pvz., Sambrook ir kt.The E. coli cells used to produce the polypeptide of interest described in the present invention are cultured in a suitable medium in which the promoters can be induced as conventionally described, e.g., Sambrook et al.
Sąvokos terpė, ląstelių auginimo terpė ir fermentacijos terpė čia vartojamos pakaitomis ir reiškia tirpalą, kuriame yra maistinių medžiagų, reikalingų bakterijoms, t. y. E. coli, augti. Paprastai ląstelių auginimo terpėje yra būtinų ir nepakeičiamų aminorūgščių, vitaminų, energijos šaltinių, lipidų ir mikroelementų, kurių ląstelei reikia minimaliam augimui ir (arba) išgyvenimui. Pageidautina, kad terpė būtų chemiškai apibrėžta tuo, kad visi jos komponentai ir jų koncentracija būtų žinomi. Jei ląstelės kultivuojamos periodinio tiekimo režimu, kaip aprašyta toliau, terminas „kultūros terpė“ reiškia ir bazinę, ir maitinimo terpę, jei nenurodyta kitaip. Terpės pH vertė gali būti bet koks pH nuo 5 iki 9, daugiausia priklausomai nuo šeimininko organizmo.The terms medium, cell culture medium, and fermentation medium are used interchangeably herein and refer to a solution containing nutrients required by bacteria, i.e. i.e. E. coli, grow. Generally, the cell culture medium contains essential and essential amino acids, vitamins, energy sources, lipids and micronutrients that the cell needs for minimal growth and/or survival. Preferably, the medium is chemically defined in that all its components and their concentrations are known. If cells are cultured in a fed-batch mode as described below, the term "culture medium" refers to both basal and nutrient medium, unless otherwise specified. The pH value of the medium can be anywhere between pH 5 and 9, depending mainly on the host organism.
Norint kaupti rekombinantinį geno produktą, t. y. rekombinantinį baltymą, tokį kaip MMLV-RT, ląstelė šeimininkė yra kultivuojama tokiomis sąlygomis, kurių pakanka geno produktui kaupti. Tokios sąlygos apima, pvz., temperatūrą, maistines medžiagas ir ląstelių tankio sąlygas, kurios leidžia ląstelėje ekspresuoti ir kaupti baltymus. Be to, tokios sąlygos yra tokios, kurioms esant ląstelė gali atlikti pagrindines ląstelines funkcijas - transkripciją, transliaciją ir baltymų perėjimą iš vieno ląstelės skyriaus į kitą, skirtą išskiriamiems baltymams, kaip tai žinoma šios srities specialistams.In order to accumulate the recombinant gene product, i.e. i.e. recombinant protein, such as MMLV-RT, the host cell is cultured under conditions sufficient to accumulate the gene product. Such conditions include, for example, temperature, nutrients, and cell density conditions that allow protein expression and accumulation within the cell. Moreover, such conditions are those under which the cell can perform the basic cellular functions of transcription, translation, and the movement of proteins from one cell compartment to another for secreted proteins, as is known to those skilled in the art.
Galimos skirtingos ląstelių kultūros strategijos, įskaitant kultūrą, auginamą uždarose talpose, perfuzinę kultūrą, nuolatinę kultūrą ir periodinio tiekimo kultūrą.Different cell culture strategies are available, including closed vessel culture, perfusion culture, continuous culture, and fed-batch culture.
Viename šio išradimo metodų įgyvendinimo variante temperatūra pakeičiama kultivavimo proceso metu iš pirmosios temperatūros į antrąją, t. y. temperatūra yra aktyviai mažinama. Pageidautina, kad antroji temperatūra būtų žemesnė nei pirmoji. Pirmoji temperatūra gali būti 37 °C ± 0,2 °C. Antroji temperatūra gali būti intervale nuo 25 °C iki 36 °C, pageidautina, kad ji būtų intervale nuo 28 °C iki 36 °C, labiau pageidautina, kad ji būtų nuo 28 °C iki 32 °C, labiausiai pageidautina, kad ji būtų nuo 29 °C iki 31 °C. Antroji temperatūra gali būti 29 °C, 30 °C arba 31 °C. Viename įgyvendinimo variante pirmoji temperatūra yra 37 °C, o antroji temperatūra yra 30 °C.In one embodiment of the methods of the present invention, the temperature is changed during the cultivation process from a first temperature to a second temperature, i.e. i.e. the temperature is actively reduced. Preferably, the second temperature should be lower than the first. The first temperature can be 37 °C ± 0.2 °C. The second temperature may be in the range of 25°C to 36°C, preferably in the range of 28°C to 36°C, more preferably in the range of 28°C to 32°C, most preferably in the range from 29 °C to 31 °C. The second temperature can be 29 °C, 30 °C or 31 °C. In one embodiment, the first temperature is 37°C and the second temperature is 30°C.
Genų raiška gali būti matuojama mėginyje tiesiogiai, pavyzdžiui, naudojant įprastą Northern blot metodą, siekiant kiekybiškai įvertinti mRNR transkripciją (Thomas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77: 5201-5205 (1980)).Gene expression can be measured in a sample directly, for example, using a conventional Northern blot technique to quantify mRNA transcription (Thomas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77: 5201-5205 (1980)).
Kai kuriuose įgyvendinimo variantuose bakterijos kultivuojamos bioreaktoriuje. Kaip aprašyta čia, buvo įrodyta, kad išradimo metodai yra ypač tinkami didelio masto gamybai, pvz., bioreaktoriuje arba talpose, kurių tūris didesnis nei 1 I. Kai kuriuose įgyvendinimo variantuose bioreaktorius yra mažiausiai apie 1 I tūrio, mažiausiai apie 5 I tūrio, mažiausiai apie 10 I tūrio, mažiausiai apie 15 I tūrio, mažiausiai apie 20 I tūrio, mažiausiai apie 30 I tūrio, mažiausiai apie 40 I tūrio, mažiausiai apie 50 I tūrio, mažiausiai apie 100 I tūrio, mažiausiai apie 200 I tūrio, mažiausiai apie 250 I tūrio, mažiausiai apie 500 I tūrio, mažiausiai apie 750 I tūrio, mažiausiai apie 1000 I tūrio, mažiausiai apie 1500 I tūrio, mažiausiai apie 2000 I tūrio, mažiausiai apie 2500 I tūrio, mažiausiai apie 3000 I tūrio, mažiausiai apie 3500 I tūrio, mažiausiai apie 4000 I tūrio, mažiausiai apie 5000 I tūrio, mažiausiai apie 7500 I tūrio, mažiausiai apie 10 000 I tūrio, mažiausiai 15 000 I tūrio, mažiausiai 20 000 I tūrio, mažiausiai 30 000 I tūrio, mažiausiai 50 000 I tūrio , mažiausiai apie 100 000 I tūrio, mažiausiai apie 150 000 I tūrio, mažiausiai apie 200 000 I tūrio, mažiausiai apie 250 000 I tūrio, mažiausiai apie 300 000 I tūrio, mažiausiai apie 350 000 I tūrio, mažiausiai apie 400 000 I tūrio, mažiausiai apie 450 000 I tūrio arba mažiausiai apie 500 000 I tūrio.In some embodiments, the bacteria are cultured in a bioreactor. As described herein, the methods of the invention have been shown to be particularly suitable for large-scale production, e.g., in a bioreactor or vessels having a volume greater than 1 L. In some embodiments, the bioreactor is at least about 1 L in volume, at least about 5 L in volume, at least about 10 L volume, at least about 15 L volume, at least about 20 L volume, at least about 30 L volume, at least about 40 L volume, at least about 50 L volume, at least about 100 L volume, at least about 200 L volume, at least about 250 I volume, at least about 500 I volume, at least about 750 I volume, at least about 1000 I volume, at least about 1500 I volume, at least about 2000 I volume, at least about 2500 I volume, at least about 3000 I volume, at least about 3500 I volume , at least about 4000 I volume, at least about 5000 I volume, at least about 7500 I volume, at least about 10,000 I volume, at least 15,000 I volume, at least 20,000 I volume, at least 30,000 I volume, at least 50,000 I volume, at least about 100,000 I volume, at least about 150,000 I volume, at least about 200,000 I volume, at least about 250,000 I volume, at least about 300,000 I volume, at least about 350,000 I volume, at least about 400,000 I volume, at least about 450,000 I in volume or at least about 500,000 I in volume.
Kadangi rekombinantinis polipeptidas (pvz., MMLV-RT) yra sėkmingai išskiriamas į ląstelių kultūros supernatantą auginimo proceso metu, rekombinantinis polipeptidas gali būti išskirtas auginimo proceso pabaigoje, atskiriant ląstelių kultūros supernatantą, apimantį rekombinantinį baltymą. Šis metodas sėkmingai pašalina poreikį lizuoti transformuotas ląsteles tam, kad būtų galima išskirti rekombinantinį baltymą. Taip sumažinamas ląstelių nuolaužų kiekis ir nukleorūgščių bei kitų molekulių išsiskyrimas, galintis turėti įtakos rekombinantinio baltyminio produkto kokybei. Ląstelių surinkimas reiškia fermentacijos / kultivavimo pabaigą. Ląstelės gali būti surenkamos bet kuriuo fermentacijos momentu, kuris laikomas pakankamu fermentacijos procesui užbaigti ir ekspresuojamam rekombinantiniam baltymui išgauti. Ląstelių surinkimas gali įvykti nuo 10 iki 60 valandų po sąlygų, leidžiančių ekspresuoti rekombinantinį baltymą, indukcijos. Pavyzdžiui, ląstelės gali būti surenkamos nuo 15 iki 40 valandų po indukcijos. Ląstelių surinkimo metu fermentuota auginimo terpė apima ląsteles, kurios buvo autolizuotos ir kurių membrana padaryta pralaidi. Pavyzdžiui, apie 50% arba daugiau surinktų ląstelių galėjo būti autolizuotos. Kaip alternatyva apie 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 80 % arba 85 % surinktų ląstelių buvo autolizuotos.Since the recombinant polypeptide (eg, MMLV-RT) is successfully secreted into the cell culture supernatant during the cultivation process, the recombinant polypeptide can be isolated at the end of the cultivation process by separating the cell culture supernatant containing the recombinant protein. This method successfully eliminates the need to lyse the transformed cells in order to isolate the recombinant protein. This reduces the amount of cellular debris and the release of nucleic acids and other molecules that can affect the quality of the recombinant protein product. Collecting the cells marks the end of the fermentation/cultivation. Cells can be harvested at any point in the fermentation considered sufficient to complete the fermentation process and yield the expressed recombinant protein. Cell harvesting can occur 10 to 60 hours after induction of conditions allowing expression of the recombinant protein. For example, cells can be harvested 15 to 40 hours after induction. At the time of cell harvesting, the fermented culture medium includes cells that have been autolyzed and membrane permeabilized. For example, about 50% or more of the harvested cells may have been autolyzed. Alternatively, about 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 80% or 85% of the harvested cells were autolysed.
Čia vartojami terminai „ląstelių ūžavimas“, „ližė“ arba „ūžavimas“ reiškia DNR išsiskyrimą iš ląstelės dėl visiško ląstelės membranos pažeidimo. Jei ląstelė netenkaAs used herein, the terms "cell lysis," "lick," or "lysing" refer to the release of DNA from a cell as a result of complete disruption of the cell membrane. If the cell is lost
DNR, ji gali būti vertinama kaip nebegyvybinga, t. y. mirusi. Priešingai, „membranos pralaidumas“ ir „pralaidumas“ reiškia ląstelės membranos vientisumo sutrikimą, kuris atsiranda dėl rekombinantinio produkto nutekėjimo į ląstelių kultūros supernatantą be visiškos ląstelės membranos ližės. Išradimo būdas leidžia išskirti rekombinantinį baltymą visiškai nesuardant ląstelių. Tiksliau, išradimo būdas numato rekombinantinio baltymo išskyrimą, kuris turi būti atliktas be mechaninio ląstelės ardymo; nepridedant egzogeninio fermento, kuris ardo ląstelės sienelę; be ląstelės transformacijos raiškos vektoriais, turinčiais nukleorūgštį, koduojančią egzogeninį fermentą, kuris ardo citoplazminę membraną, pvz. T4 holino baltymą. Atitinkamai, įgyvendinimo variantuose išradimo būdas neapima nė vieno iš šių veiksmų: (i) mechaninio ląstelių ardymo; (ii) egzogeninio fermento, kuris ardo ląstelės sienelę, pridėjimo; ir (iii) ląstelės transformavimo raiškos vektoriais, turinčiais nukleorūgštį, koduojančią egzogeninį fermentą, kuris ardo citoplazminę membraną, pvz. T4 holino baltymą.DNA, it can be considered non-viable, i.e. i.e. dead In contrast, "membrane permeability" and "permeability" refer to disruption of the integrity of the cell membrane that results from leakage of the recombinant product into the cell culture supernatant without complete lysis of the cell membrane. The method of the invention makes it possible to isolate the recombinant protein without completely disrupting the cells. More specifically, the method of the invention provides for the isolation of the recombinant protein, which must be carried out without mechanical disruption of the cell; without adding an exogenous enzyme that degrades the cell wall; without transforming the cell with expression vectors containing a nucleic acid encoding an exogenous enzyme that disrupts the cytoplasmic membrane, e.g. T4 choline protein. Accordingly, in embodiments, the method of the invention does not include any of the following steps: (i) mechanical cell disruption; (ii) addition of an exogenous enzyme that degrades the cell wall; and (iii) transforming the cell with expression vectors containing a nucleic acid encoding an exogenous enzyme that disrupts the cytoplasmic membrane, e.g. T4 choline protein.
Yra žinomi metodai, skirti stebėti ir rekombinantinio produkto išsiskyrimą, ir ląstelių ližę. Abiem bendras metodas yra žymenų molekulių aptikimas, pvz. užląstelinio produkto, parodančio išsiskyrimą arba DNR ližę. Išsiskyrimo matavimo metodai apima fotomethją (Dietzsch, J. Biotechnol., 163 , pp. 362-370 (2013); Wurm, Eng. Life Sci., 17 pp. 215-222 (2017)) ir didelio efektyvumo skysčių chromatografiją (Amand, Biotechnol. Prog., 30 , pp. 249-255 (2014); Kaiser Eng. Life Sci., 8 pp. 132-138 (2008);). Ližės matavimo metodai apima kolorimetrinius tyrimus rankiniu būdu valdomais fotometrais (at-line) arba suporuotus su skysčių valdymo sistemomis (at/on-line) (Rajamanickam, Anal. Bioanal. Chem., 409, pp. 667-671 (2017)) ir infraraudonųjų spindulių/ramano spektroskopiją (Abu- Absi, Pharm. Bioprocess., 2 , pp. 267-284 (2014); Buckley, Appl. Spectrosc., 71 , pp. 1085-1116 (2017); ΟΙθββη, Anai. Bioanal. Chem., 409 pp. 651-666 (2017); Sales, Biotechnol. Prog., 33 ,pp. 285-298 (2017)). Autolizė gali būti netiesiogiai nustatoma pagal DNR koncentraciją išgrynintose surinktose ląstelėse arba pagal talpą.Methods are known to monitor both release of the recombinant product and cell lysis. Common to both is the detection of marker molecules, e.g. of a cellular product showing release or DNA lysis. Methods for measuring release include photometry (Dietzsch, J. Biotechnol., 163, pp. 362-370 (2013); Wurm, Eng. Life Sci., 17 pp. 215-222 (2017)) and high performance liquid chromatography (Amand, Biotechnol., 30, pp. 249-255; Kaiser Eng., 8 pp. 138 (2008); Methods for measuring licks include colorimetric assays with hand-held photometers (at-line) or coupled with liquid control systems (at/on-line) (Rajamanickam, Anal. Bioanal. Chem., 409, pp. 667-671 (2017)) and infrared/Raman spectroscopy (Abu-Absi, Pharm. Bioprocess., 2, pp. 267-284 (2014); Buckley, Appl. Spectrosc., 71, pp. 1085-1116 (2017); ΟΙθββη, Anai. Bioanal. Chem., 409 pp. 651-666 (2017); Biotechnol., 33, pp. 285-298 (2017) Autolysis can be measured indirectly by DNA concentration in purified harvested cells or by capacity.
Sekretuoti rekombinantiniai baltymai yra jautrūs ląstelių kultūros nestabilumui, pavyzdžiui, agreguoja ir suformuoja netinkamą erdvinę struktūrą po sekrecijos / ląstelių ližės. Tam tikrų įgyvendinimo variantų atveju į ląstelių kultūrą pridedama stabilizuojančio agento. Stabilizatorius gali būti pridedamas prieš fermentaciją, jos metu arba po jos. Tinkamų stabilizatorių pavyzdžiai yra kalio chloridas, DTT, natrio chloridas, trehalozė, sacharozė, glicinas, betainas, manitolis, kalio citratas, CuCL, prolinas, ksilitolis, NDSB 201, CTAB, K2PO4 Na2SO4 ir Brij 35. Tam tikruose įgyvendinimo variantuose stabilizuojantis priedas gali apimti aminorūgštis, tokias kaip argininas.Secreted recombinant proteins are susceptible to instability in cell culture, such as aggregating and forming improper spatial structure after secretion/cell lysis. In certain embodiments, a stabilizing agent is added to the cell culture. The stabilizer can be added before, during or after fermentation. Examples of suitable stabilizers include potassium chloride, DTT, sodium chloride, trehalose, sucrose, glycine, betaine, mannitol, potassium citrate, CuCL, proline, xylitol, NDSB 201, CTAB, K2PO4 Na2SO4, and Brij 35. In certain embodiments, the stabilizing additive may include amino acids such as arginine.
Tam tikruose įgyvendinimo variantuose gali būti naudojamas nukleorūgšties inaktyvavimo agentas (pvz., benzonazė) tam, kad būtų pašalinta laisvą nukleorūgštis (DNR ir (arba) RNR) iš ląstelių kultūros. Nukleorūgšties inaktyvavimo agentas gali būti pridėtas prieš fermentaciją, jos metu arba po jos. Pageidautina, kad prieš skaidrinant ląstelių kultūrą nukleorūgščių inaktyvavimo agentas nebūtų centrifuguojamas. Taigi, bet kuris išradimo būdas gali apimti (i) nukleorūgšties (pvz., DNR) inaktyvavimo agento (tokio kaip benzonazės) pridėjimą į ląstelių kultūrą, nesant tolesnio centrifugavimo etapo.In certain embodiments, a nucleic acid inactivating agent (eg, benzonase) can be used to remove free nucleic acid (DNA and/or RNA) from the cell culture. The nucleic acid inactivating agent can be added before, during or after fermentation. Preferably, the nucleic acid inactivating agent is not centrifuged prior to cell culture clarification. Thus, any method of the invention may include (i) adding a nucleic acid (eg, DNA) inactivating agent (such as benzonase) to the cell culture in the absence of a further centrifugation step.
NuskaidrinimasClarification
Pagal šio išradimo metodus autolizuotos ir (arba) pralaidžios ląstelės yra atskiriamos nuo auginimo terpės prieš produkto išskyrimą ir produkto išgryninimą iš užląstelinės terpės nuskaidrinant.According to the methods of the present invention, autolyzed and/or permeabilized cells are separated from the culture medium prior to isolation of the product and purification of the product from the cell medium by clarification.
Čia vartojami terminai „nuskaidrinti“, „nuskaidrinimas“, „skaidrinimo pakopa“ reiškia procesą, apimantį vieną arba daugiau pakopų, naudojamą kietoms priemaišoms pašalinti iš ląstelių kultūros tam, kad būtų gautas skystas neapdorotas filtratas, kuriame yra rekombinantinis baltymas.As used herein, the terms "clarify", "clarification", "clarification step" refer to a process comprising one or more steps used to remove solid impurities from a cell culture to obtain a liquid crude filtrate containing a recombinant protein.
Nuskaidrinimo pakopos efektyvumas yra labai svarbus siekiant palengvinti tolesnius apdorojimo etapus, kai reikia išvalyti dominančią biomolekulę. Parametrai, galintys turėti įtakos nuskaidrinimo pakopai, apima bendrą ląstelių koncentraciją, ląstelių gyvybingumą, pradinį nuskaidrinimui skirtos ląstelės kultūros drumstumą, kultivuojamų ląstelių gaminamos biomolekulės koncentraciją ir ląstelių liekanų dydį. Čia vartojamas terminas bendra ląstelių koncentracija (TCC) reiškia ląstelių skaičių tam tikrame kultūros tūryje. Čia vartojamas terminas gyvybingų ląstelių koncentracija (VCC) reiškia gyvų ląstelių skaičių tam tikrame kultūros tūryje, nustatytą standartiniais, žinomais, gyvybingumo tyrimais. Čia vartojamas terminas „gyvybingumas“ reiškia gyvų ląstelių procentinį kiekį. Įprastai kuo didesnis TCC, tuo didesnė biomasė, kurią reikia pašalinti iš ląstelių kultūros, ir tuo didesnis poveikis nuskaidrinimui. Čia vartojamas terminas „drumstumas“ reiškia skysčio drumstumą arba miglotumą, kurį sukelia daug atskirų dalelių. Visų pirma, drumstumas rodo medžiagos ir mažų dalelių kiekį skystyje, galinčių išsklaidyti šviesą. Įprastai ląstelių kultūros drumstumas koreliuoja su esančiomis kultūroje ląstelėmis, ląstelių liekanomis, nukleorūgštimis ir ląstelių šeimininkių baltymu (HCP) papildomai prie rekombinantinio polipeptido.The efficiency of the clarification step is critical to facilitate subsequent processing steps that require the purification of the biomolecule of interest. Parameters that can affect the clarification step include total cell concentration, cell viability, initial turbidity of the cell culture for clarification, concentration of biomolecule produced by cultured cells, and size of cell debris. As used herein, the term total cell concentration (TCC) refers to the number of cells in a given culture volume. As used herein, the term viable cell concentration (VCC) refers to the number of viable cells in a given volume of culture as determined by standard known viability assays. As used herein, the term "viability" refers to the percentage of living cells. Generally, the higher the TCC, the greater the biomass to be removed from the cell culture and the greater the effect on clarification. As used herein, the term "turbidity" refers to the turbidity or turbidity of a liquid caused by a large number of individual particles. In particular, turbidity indicates the amount of matter and small particles in a liquid that can scatter light. Typically, cell culture turbidity correlates with cells in culture, cell debris, nucleic acids, and host cell protein (HCP) in addition to the recombinant polypeptide.
Nuskaidrinimo pakopa sumažina pradinį fermentuotos ląstelių kultūros drumstumą iki mažesnio nuskaidrintos ląstelių kultūros drumstumo tam, kad būtų gauta nuskaidyta ląstelių kultūra su didžiausia dominančios biomolekulės koncentracija ir mažesniu kiekiu kitos ląstelių kultūros medžiagos.The clarification step reduces the initial turbidity of the fermented cell culture to a lower turbidity of the clarified cell culture to produce a clarified cell culture with the highest concentration of the biomolecule of interest and a lower amount of other cell culture material.
Viename įgyvendinimo variante pradinis fermentuotų ląstelių kultūros drumstumas yra didesnis nei apie 10 000 NTU, apie 20 000 NTU, apie 30 000 NTU. Kai kuriuose įgyvendinimo variantuose pradinis fermentuotų ląstelių kultūros drumstumas yra tarp maždaug 10 000 NTU ir maždaug 150 000 NTU, tiksliau, apima nuo maždaug 30 000 NTU iki maždaug 100 000 NTU.In one embodiment, the initial turbidity of the fermented cell culture is greater than about 10,000 NTU, about 20,000 NTU, about 30,000 NTU. In some embodiments, the initial turbidity of the fermented cell culture is between about 10,000 NTU and about 150,000 NTU, and more specifically includes between about 30,000 NTU and about 100,000 NTU.
Viename įgyvendinimo variante nuskaidrintos ląstelių kultūros drumstumas yra lygus arba mažesnis už maždaug 40, 30, 25 arba 20 NTU. Pageidautina, kad nuskaidrintos ląstelių kultūros drumstumas būtų lygus maždaug 20 NTU arba mažesnis.In one embodiment, the clarified cell culture has a turbidity equal to or less than about 40, 30, 25, or 20 NTU. The clarified cell culture preferably has a turbidity of about 20 NTU or less.
Tam, kad nuskaidrinimo metodas būtų efektyvus, taip pat svarbu maksimaliai padidinti našumą. Čia vartojami terminai „našumas“ arba „įkrovos talpa“ arba „talpa“ gali būti vartojami pakaitomis, ir nurodo tūrį, nuskaidrintą skaidrinimo funkcionaliajame vienete, pavyzdžiui, per filtrą išfiltruotą tūrį, tiksliau, tūrį, normalizuotą pagal filtro plotą (L/m2).For the clarification method to be effective, it is also important to maximize throughput. As used herein, the terms "capacity" or "carrying capacity" or "capacity" may be used interchangeably and refer to the volume clarified in a functional unit of clarification, such as the volume filtered through a filter, more specifically the volume normalized to the filter area (L/m 2 ) .
Išradimo ląstelių kultūros nuskaidrinimas apima pirminį nuskaidrinimo etapą. Čia vartojami terminai „pirminis nuskaidrinimas“ reiškia didelių dalelių, tokių kaip visos ląstelės ir ląstelių nuolaužos, pašalinimą. Įgyvendinimo variantuose po pirminio nuskaidrinimo gali sekti antrinis nuskaidrinimo etapas. Čia vartojamas terminas „antrinis nuskaidrinimas“ įprastai reiškia mažesnių dalelių, pvz., dalelių mažesnių nei visos ląstelės, pašalinimą. Kiekviename iš pirminio ir antrinio nuskaidrinimo etapų kaip nuskaidrinimo funkcionalusis vienetas naudojamas filtras.Clarification of the cell culture of the invention includes a primary clarification step. As used herein, the terms "primary clarification" refer to the removal of large particles such as whole cells and cell debris. In embodiments, the primary clarification may be followed by a secondary clarification step. As used herein, the term "secondary clarification" generally refers to the removal of smaller particles, such as particles smaller than whole cells. Each of the primary and secondary clarification stages uses a filter as the functional unit of clarification.
Tinkamiausiame įgyvendinimo variante pirminis nuskaidrinimo etapas ir (arba) antrinis nuskaidrinimo etapas yra mikrofiltravimas. Įprastai mikrofiltravimas naudojamas 0,1-10 ųm dydžio dalelėms atskirti nuo tirpalo. Dažniausiai jis naudojamas atskirti polimerą, kurio molekulinė masė yra 1 χ 105 g/mol. Be to, mikrofiltravimas gali būti naudojamas nuosėdoms, pirmuoniams, didelėms bakterijoms ir kt. pašalinti. Šiame išradime mikrofiltravimas gali būti lengvai naudojamas ištisoms ląstelėms ir ląstelių nuolaužoms pašalinti. Įprastai mikrofiltravimo procesas atliekamas naudojant slėgio siurblį arba vakuuminį siurblį, kurio greitis yra 0,1-5 m/s, pageidautina 1-3 m/s, ir slėgis 50-600 kPa, pageidautina 100-400 kPa.In a preferred embodiment, the primary clarification step and/or the secondary clarification step is microfiltration. Typically, microfiltration is used to separate particles of 0.1-10 µm in size from the solution. It is most commonly used to separate a polymer with a molecular weight of 1 χ 10 5 g/mol. In addition, microfiltration can be used for sediments, protozoa, large bacteria, etc. remove In the present invention, microfiltration can easily be used to remove whole cells and cell debris. Typically, the microfiltration process is carried out using a pressure pump or a vacuum pump with a speed of 0.1-5 m/s, preferably 1-3 m/s, and a pressure of 50-600 kPa, preferably 100-400 kPa.
Tinkamiausiame įgyvendinimo variante pirminis nuskaidrinimo etapas ir (arba) antrinis nuskaidrinimo etapas yra giluminis filtravimas. Čia vartojamas terminas „filtravimas giluminiu būdu“ reiškia technologiją, kuri išnaudoja tam tikro poėtumo filtrus tam, kad būtų sulaikytos terpės daleles visame filtre, o ne tik ant filtro paviršiaus. Giluminiai filtrai įprastai yra sudaryti iš celiuliozės pluoštų arba sintetinių polimerinių pluoštų, tokių kaip poliakrilas arba polistirenas. Šie pluoštai sudaro trimatį tinklą su tam tikru porėtumu. Giluminis filtras gali būti tinkamas pirminiam ir (arba) antriniam išskyrimui arba tik pirminiam arba antriniam išskyrimui. Filtrai, tinkami pirminiam ir (arba) antriniam regeneravimui, taip pat žinomi kaip vienpakopiai filtrai. Vienpakopiai filtrai gali būti naudojami tiek pirminiam, tiek antriniam išskyrimui atlikti, arba jie gali būti naudojami kaip filtrai pirminiam išskyrimui ir kartu su tolesniu antrinio išskyrimo filtro naudojimu. Tam tikruose įgyvendinimo variantuose šis giluminis filtras yra teigiamai įkrautas. Sąveika tarp teigiamai įkrauto filtro ir koloidinių dalelių fermentuotoje ląstelių kultūroje sėkmingai leidžia pašalinti tokias mažas priemaišas, o didesnes daleles sulaiko filtro matricos porėtumas.In a preferred embodiment, the primary clarification step and/or the secondary clarification step is depth filtration. As used herein, the term "depth filtration" refers to a technology that utilizes filters of a certain sensitivity to trap media particles throughout the filter and not just on the surface of the filter. Depth filters are typically composed of cellulose fibers or synthetic polymer fibers such as polyacrylic or polystyrene. These fibers form a three-dimensional network with a certain porosity. A depth filter may be suitable for primary and/or secondary extraction or only for primary or secondary extraction. Filters suitable for primary and/or secondary regeneration are also known as single-stage filters. Single-stage filters can be used to perform both primary and secondary extraction, or they can be used as filters for primary extraction and in combination with the subsequent use of a secondary extraction filter. In certain embodiments, this depth filter is positively charged. The interaction between the positively charged filter and the colloidal particles in the fermented cell culture successfully allows the removal of such small impurities, while the larger particles are retained by the porosity of the filter matrix.
Filtras gali būti sudarytas iš įvairių medžiagų, gerai žinomų šioje srityje. Tokios medžiagos gali apimti, bet neapsiribojant, polimerines medžiagas, tokias kaip nailonas, celiuliozės medžiagas (pvz., celiuliozės acetatą), polivinilideno fluoridą (PVDF), polietersulfoną, poliamidą, polisulfoną, polipropileną ir polietileno tereftalatą. Tam tikrų įgyvendinimo variantų atveju filtrai, naudotini ląstelių lizatams nuskaidrinti, gali apimti, bet neapsiribojant, StaxTM giluminių filtrų sistemas (Pall Life Sciences), ULTIPLEAT PROFILE™ filtrus (Pali Corporation, Port Washington, NY), SUPOR™ membraninius filtrus (Pall Corporation, Port Washington, NY). Prekyboje parduodami giluminiai filtrai apima StaxTM giluminių filtrų sistemas (Pall Life Sciences), Millistak+ Pod giluminių filtrų sistemą, XOHC media (Millipore Corporation), Zeta Plus™ giluminį filtrą (3M Purification Inc.) ir kt.The filter may be composed of a variety of materials well known in the art. Such materials may include, but are not limited to, polymeric materials such as nylon, cellulosic materials (eg, cellulose acetate), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethersulfone, polyamide, polysulfone, polypropylene, and polyethylene terephthalate. In certain embodiments, filters used to clarify cell lysates may include, but are not limited to, StaxTM depth filter systems (Pall Life Sciences), ULTIPLEAT PROFILE™ filters (Pali Corporation, Port Washington, NY), SUPOR™ membrane filters (Pall Corporation, Port Washington, NY). Commercial depth filters include StaxTM depth filter systems (Pall Life Sciences), Millistak+ Pod depth filter system, XOHC media (Millipore Corporation), Zeta Plus™ depth filter (3M Purification Inc.), and others.
Įgyvendinimo variantuose pirminis nuskaidrinimas atliekamas pirmuoju filtru, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai apie 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0,In embodiments, pre-clarification is performed with a first filter having a pore size of at least about 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0,
5,0, 6,0 7,0, 8,0, 9,0, 10,0, 11,0, 12,0, 13,0, 14,0, 15,0, 16,0, 17,0, 18,0, 19,0, 20,0 pm (mikrometras) arba didesnes sulaikymo ribas. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 20,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 9,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 3,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 0,8 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 1,0 pm iki maždaug 3,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 1,0 pm iki maždaug 20,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 1,0 pm iki maždaug 9,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 4,0 pm iki maždaug 20,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante pirmasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 4,0 pm iki maždaug 9,0 pm. Tam tikrame įgyvendinimo variante pirmoji nuskaidrinimo pakopa yra atliekama panaudojant pirmąjį giluminį filtravimą.5.0, 6.0 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0 , 18.0, 19.0, 20.0 pm (micrometer) or larger retention limits. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 0.4 pm to about 20.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 0.4 pm to about 9.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 0.4 pm to about 3.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits between about 0.4 pm and about 0.8 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits between about 1.0 pm and about 3.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 1.0 pm to about 20.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 1.0 pm to about 9.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits from about 4.0 pm to about 20.0 pm. In another embodiment, the first filter has a pore size that provides retention limits between about 4.0 pm and about 9.0 pm. In a certain embodiment, the first clarification step is performed using a first depth filtration.
Nuskaidrinimo efektyvumą galima pagerinti padidinus filtro pralaidumą. Čia vartojami terminai „pralaidumas“ arba „įkrovos talpa“ arba „talpa“ yra vartojami pakaitomis ir nurodo tūrį, nuskaidrintą funkcionaliu nuskaidrinimo vienetu, pavyzdžiui, per filtrą išfiltruotą tūrį, tiksliau, tūrį, normalizuotą pagal filtro plotą (L/m2).The clarification efficiency can be improved by increasing the filter bandwidth. As used herein, the terms "permeability" or "carrying capacity" or "capacity" are used interchangeably and refer to the volume clarified by a functional unit of clarification, such as the volume filtered through a filter, or rather, the volume normalized by the filter area (L/m 2 ).
Viename įgyvendinimo variante pirminio nuskaidrinimo etapo maksimalus pralaidumas yra lygus mažiausiai 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000 L/m2.In one embodiment, the maximum throughput of the pre-clarification step is at least 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800 , 850, 900, 950, 1000 L/m 2 .
Įgyvendinimo variantuose antrinis nuskaidrinimas atliekamas antruoju filtru, pvz. giluminis filtras, kurio porų dydis užtikrina mažiausiai 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0,2,0, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0,7,0, 8,0, 9,0, 10,0, 11,0, 12,0, 13,0, 14,0, 15,0, 16,0, 17,0, 18,0, 19,0, 20,0 pM arba didesnes sulaikymo ribas. Kitame įgyvendinimo variante antrasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina s sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 3,0 pm. Kitame įgyvendinimo variante antrasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 0,8 pm. Kitame įgyvendinimo variante antrasis filtras turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 1,0 ųm iki maždaug 3,0 ųm. Tam tikrame įgyvendinimo variante antrasis nuskaidrinimo etapas vykdomas panaudojant antrąjį giluminį filtravimą.In embodiments, the secondary clarification is performed by a second filter, e.g. depth filter with a pore size of at least 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0,2.0, 3, 0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0, 11.0, 12.0, 13.0, 14.0, 15.0, 16.0, 17.0, 18.0, 19.0, 20.0 pM or higher retention limits. In another embodiment, the second filter has a pore size that provides retention limits of about 0.4 pm to about 3.0 pm. In another embodiment, the second filter has a pore size that provides retention limits between about 0.4 pm and about 0.8 pm. In another embodiment, the second filter has a pore size that provides retention limits from about 1.0 um to about 3.0 um. In a certain embodiment, the second clarification step is performed using a second depth filtering.
Įgyvendinimo variantuose pirminio nuskaidrinimo ir antrinio nuskaidrinimo etapuose naudojamas tokio paties porų dydžio filtras. Įgyvendinimo variantuose ir pirmasis, ir antrasis filtrai turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 0,4 pm iki maždaug 0,8 pm. tiek pirmasis, tiek antrasis filtrai turi porų dydį, kuris užtikrina sulaikymo ribas nuo maždaug 1,0 pm iki maždaug 3,0 pm.In embodiments, a filter of the same pore size is used in the primary clarification and secondary clarification stages. In embodiments, both the first and second filters have a pore size that provides retention limits of about 0.4 pm to about 0.8 pm. both the first and second filters have a pore size that provides retention limits of about 1.0 pm to about 3.0 pm.
Viename įgyvendinimo variante antrinio nuskaidrinimo etapo maksimalus pralaidumas yra lygus mažiausiai 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000 L/m2.In one embodiment, the maximum throughput of the secondary clarification step is at least 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800 , 850, 900, 950, 1000 L/m 2 .
Viename šio išradimo įgyvendinimo variante prieš pirminį nuskaidrinimą atliekamas ląstelių kultūros išankstinio apdorojimo etapas, siekiant padidinti nuskaidrinimo efektyvumą, tokį kaip flokuliaciją.In one embodiment of the present invention, a cell culture pretreatment step is performed prior to primary clarification to increase clarification efficiency, such as flocculation.
Čia vartojamas terminas „flokuliacija“ reiškia netirpių dalelių, tokių kaip ląstelių medžiaga, įskaitant ląsteles, ląstelių liekanas, ląstelės šeimininkės baltymus, DNR ir kitus komponentus, agregaciją, nusodinimą ir (arba) aglomeraciją, kurią sukelia tinkamo flokuliavimo agento pridėjimas į fermentuotą ląstelių kultūrą. Padidinus netirpių komponentų, esančių fermentuotoje ląstelių kultūroje, dalelių dydį, pagerėja atskyrimo efektyvumas, pavyzdžiui, nuskaidrinimas filtruojant. Flokuliaciją galima inicijuoti žinomais metodais, įskaitant ląstelių kultūros pH vertės sumažinimą arba flokuliavimo agento pridėjimą. Neribojami flokuliavimo agento pavyzdžiai: kalcio fosfatas, kaprilo rūgštis, dvivalenčiai katijonai arba teigiamai įkrauti polimerai, tokie kaip poliaminas, polietileniminas (PEI), chitozanas arba polidialildimetilamonio chloridas (pvz., pDADMAC), kurie sukelia dalelių agregaciją dėl sąveikos su neigiamo krūvio ląstelių paviršiumi ir ląstelių liekanomis. Viename įgyvendinimo variante flokuliavimo agentas yra teigiamai įkrautas polimeras, pageidautina polietileniminas (PEI). Įgyvendinimo variantuose flokuliavimo agentas yra PEI ir yra pridedamas į fermentuotą ląstelių kultūrą nuo maždaug 0,10 % (t/t) iki maždaug 0,50 % (t/t). Įgyvendinimo variantuose flokuliavimo agentas yra PEI ir į fermentuotą ląstelių kultūrą pridedama koncentracija yra nuo maždaug 0,15 % (t/t) iki maždaug 0,25 % (t/t). Įgyvendinimo variantuose flokuliavimo agentas pridedamas į fermentuotą ląstelių kultūrą koncentracija lygia maždaug 0,10 % (t/t), 0,15 % (t/t), 0,20 % (t/t), 0,25 % (t/t) arba 0,30 % (t/t). Įgyvendinimo variantuose flokuliavimo agentas yra PEI ir į fermentuotą ląstelių kultūrą pridedama koncentracija yra lygi maždaug 0,15 % (t/t) arba maždaug 0,25 % (t/t).As used herein, the term "flocculation" refers to the aggregation, precipitation, and/or agglomeration of insoluble particles such as cellular material, including cells, cellular debris, host cell proteins, DNA, and other components, caused by the addition of a suitable flocculating agent to a fermented cell culture. Increasing the particle size of the insoluble components present in the fermented cell culture improves the efficiency of separation, such as clarification by filtration. Flocculation can be initiated by known methods, including lowering the pH value of the cell culture or adding a flocculating agent. Non-limiting examples of a flocculating agent include calcium phosphate, caprylic acid, divalent cations, or positively charged polymers such as polyamine, polyethyleneimine (PEI), chitosan, or polydiallyldimethylammonium chloride (e.g., pDADMAC) that cause particle aggregation through interactions with the negatively charged cell surface and cell remains. In one embodiment, the flocculating agent is a positively charged polymer, preferably polyethyleneimine (PEI). In embodiments, the flocculating agent is PEI and is added to the fermented cell culture at about 0.10% (v/v) to about 0.50% (v/v). In embodiments, the flocculating agent is PEI and added to the fermented cell culture at a concentration of from about 0.15% (v/v) to about 0.25% (v/v). In embodiments, the flocculating agent is added to the fermented cell culture at a concentration of about 0.10% (v/v), 0.15% (v/v), 0.20% (v/v), 0.25% (v/v ) or 0.30% (v/v). In embodiments, the flocculating agent is PEI and added to the fermented cell culture at a concentration equal to about 0.15% (v/v) or about 0.25% (v/v).
Viename įgyvendinimo variante flokuliavimo agentas yra tiesiogiai pridedamas į fermentuotą ląstelių kultūros skystį fermentacijos pabaigoje, o flokuliuota medžiaga, įskaitant ląsteles, yra pašalinama iš ląstelių kultūros skysčio filtruojant. Viename įgyvendinimo variante flokuliavimo agentas pridedamas prieš surenkant ląsteles.In one embodiment, the flocculating agent is added directly to the fermented cell culture liquid at the end of the fermentation, and the flocculated material, including the cells, is removed from the cell culture liquid by filtration. In one embodiment, the flocculating agent is added prior to harvesting the cells.
Tinkamiausiuose įgyvendinimo variantuose fermentacija ir nuskaidrinimas atliekami kaip uždaros sistemos metodas. Čia vartojamas terminas „uždaros sistemos metodas“ reiškia metodą arba procesą, kuris atliekamas uždarose steriliose sistemose kontroliuojamos aplinkos sąlygomis, nekeliant jokios išorinio užteršimo iš operatoriaus arba laboratorijos aplinkos rizikos. Kuriant GGP klasės produktus ypač svarbu naudoti uždarą sistemą. Iš esmės pageidaujamuose įgyvendinimo variantuose išradimo metodai yra uždarų sistemų metodai, kurie neapima centrifugavimo, nes centrifugavimas negali būti atliktas uždaroje sistemoje ir reikalauja tarpinio produkto (lizuotų ląstelių) perkėlimo į centrifugavimo indus. Nuskaidrinimas po fermentacijos gali būti atliekamas perduodant fermentuotą kultūrą iš bioreaktoriaus srautu uždarose vamzdelių sistemose į nuskaidrinimo filtrus, be jokio kontakto su operatoriumi.In preferred embodiments, fermentation and clarification are performed as a closed system method. As used herein, the term "closed system method" refers to a method or process that is performed in closed sterile systems under controlled environmental conditions without any risk of external contamination from the operator or the laboratory environment. It is especially important to use a closed system when creating products of the GGP class. In substantially preferred embodiments, the methods of the invention are closed system methods that do not involve centrifugation, since centrifugation cannot be performed in a closed system and requires transfer of an intermediate product (lysed cells) to centrifugation vessels. Post-fermentation clarification can be carried out by transferring the fermented culture from the bioreactor in a flow in closed tube systems to the clarification filters, without any operator contact.
Tolesnis išvalyto baltymo apdorojimasFurther processing of the purified protein
Įgyvendinimo variantuose rekombinantinis baltymas gali būti išskirtas tiesiogiai iš nuskaidrintos auginimo terpės. Po rekombinantinio baltymo išskyrimo gali būti atliekamas gryninimas, siekiant užtikrinti tinkamą rekombinantinio baltymo grynumą. Įvairūs baltymų gryninimo būdai yra gerai žinomi šios srities specialistams.In embodiments, the recombinant protein can be isolated directly from the clarified culture medium. Isolation of the recombinant protein may be followed by purification to ensure adequate purity of the recombinant protein. Various methods of protein purification are well known to those skilled in the art.
Tinkami valymo būdai apima, bet tuo neapsiriboja, yra nusodinimas amonio sulfatu arba etanoliu, ekstrakcija rūgštimi, gelio elektroforezė, imunoadsorbcija, anijonų arba katijonų mainų chromatografija, fosfoceliuliozės chromatografija, hidrofobinės sąveikos chromatografija, giminingumo chromatografija, imuninio giminingumo chromatografija, gelfiltracija, skystinė chromatografija (LC), didelio efektyvumo LC (HPLC), aukšto našumo LC (FPLC), hidroksiapatito chromatografija, lėktino chromatografija ir imobilizuoto metalo giminingumo chromatografija (IMAC). Labiausiai pageidautina, kad rekombinantiniai baltymai būtų išgryninti skysčių chromatografijos metodų, įskaitant jonų mainų, giminingumo ir gelfiltraciją.Suitable purification techniques include, but are not limited to, ammonium sulfate or ethanol precipitation, acid extraction, gel electrophoresis, immunoadsorption, anion or cation exchange chromatography, phosphocellulose chromatography, hydrophobic interaction chromatography, affinity chromatography, immunoaffinity chromatography, gel filtration, liquid chromatography (LC ), high performance LC (HPLC), high performance LC (FPLC), hydroxyapatite chromatography, leectin chromatography and immobilized metal affinity chromatography (IMAC). Most preferably, recombinant proteins are purified by liquid chromatography techniques including ion exchange, affinity and gel filtration.
Taigi išradimo metodai pateikia iš esmės grynus rekombinantinius baltymus. Iš esmės grynas, kaip čia vartojama, reiškia preparatą arba mėginį, kuriame iš esmės nėra priemaišų komponentų, baltymų ir kt.Thus, the methods of the invention provide substantially pure recombinant proteins. Substantially pure, as used herein, refers to a preparation or sample that is substantially free of impurity components, proteins, etc.
Visame šios specifikacijos aprašyme ir teiginiuose žodžiai „apima“ ir „sudėtyje yra“ bei jų variantai reiškia „įskaitant, bet neapsiribojant“, ir jie nėra skirti (ir neatmeta) kitų dalių, priedų, komponentų arba pakopų. Visame šios specifikacijos aprašyme ir apibrėžtyje vienaskaita apima daugiskaitą, nebent kontekstas reikalauja kitaip. Visų pirma, kai naudojamas neapibrėžtas artikelis, specifikacija turi būti suprantama kaip apimanti daugiskaitą ir vienaskaitą, nebent kontekstas reikalauja kitaip.Throughout the description and statements of this specification, the words "comprising" and "comprising" and their variations mean "including but not limited to" and do not refer to (and do not exclude) other parts, accessories, components or steps. Throughout the description and definition of this specification, the singular includes the plural unless the context otherwise requires. In particular, when the indefinite article is used, the specification shall be understood to include both the plural and the singular unless the context otherwise requires.
Požymiai, sveikieji skaičiai, charakteristikos, junginiai, cheminės dalys arba grupės, aprašytos kartu su konkrečiu išradimo aspektu, įgyvendinimu arba, pavyzdžiu, turi būti suprantami kaip taikytini bet kuriam kitam čia aprašytam aspektui, įgyvendinimui arba, pavyzdžiui, nebent jie su jais nesuderinami. Visos savybės, atskleistos šioje specifikacijoje (įskaitant bet kokias kartu pateiktas apibrėžtis, santraukas ir brėžinius) ir (arba) visi taip atskleisto metodo arba proceso etapai gali būti derinami bet kokiu deriniu, išskyrus derinius, kuriuose bent kai kurios iš tokių savybių ir (arba) etapų yra vienas su kitu nesuderinami. Išradimas neapsiriboja bet kokių anksčiau pateiktų įgyvendinimo variantų detalėmis. Išradimas apima bet kurį naują arba bet kokį naują šioje specifikacijoje atskleistų savybių derinį (įskaitant bet kokias kartu esančias apibrėžtis, santraukas ir brėžinius), arba bet kurį naują, arba bet kokį naują bet kurio metodo arba proceso etapų derinį, tokiu būdu atskleistą.Features, integers, characteristics, compounds, chemical moieties, or groups described in connection with a particular aspect, embodiment, or example of the invention are to be understood as applicable to any other aspect, embodiment, or example described herein, unless they are inconsistent therewith. All features disclosed in this specification (including any accompanying definitions, abstracts and drawings) and/or all steps of the method or process so disclosed may be combined in any combination except combinations in which at least some of such features and/or stages are incompatible with each other. The invention is not limited to the details of any of the above embodiments. The invention includes any new or any new combination of features disclosed in this specification (including any accompanying definitions, abstracts and drawings), or any new or any new combination of steps in any method or process so disclosed.
Skaitytojo dėmesys atkreipiamas į visus straipsnius ir dokumentus, kurie yra pateikti kartu su šia specifikacija arba iki jos pateikimo, susijusius su šia paraiška, ir kurie yra atviri visuomenei susipažinti su šia specifikacija, o visų tokių straipsnių ir dokumentų turinys čia įtrauktas kaip nuoroda.The reader's attention is directed to all articles and documents filed with or prior to this specification relating to this application and open to the public in connection with this specification, and the contents of all such articles and documents are incorporated herein by reference.
PAVYZDŽIAI pavyzdysEXAMPLES example
Molonio pelių leukemijos viruso (MuLV) atvirkštinės transkriptazės geno (RT) konstravimasConstruction of the Moloney murine leukemia virus (MuLV) reverse transcriptase gene (RT).
MuLV-RT genas buvo klonuotas taip, kad būtų kontroliuojamas indukuojamo promotoriaus Ptac. ekombinantinė plazmidė buvo vadinama pMuLV-RT-Km (1A pav.). MuLV-RT aminorūgščių seka čia atskleista kaip SEQ ID Nr. 1.The MuLV-RT gene was cloned under the control of the inducible promoter Ptac. the recombinant plasmid was named pMuLV-RT-Km (Figure 1A). The amino acid sequence of MuLV-RT is disclosed herein as SEQ ID NO. 1.
T4 bakteriofago lizocimo geno gpe konstravimasConstruction of the T4 bacteriophage lysozyme gene gpe
T4 bakteriofago lizocimo genas gpe su pelB signaliniu peptidu buvo klonuotas į pAra vektorių (Thermo Fisher) po araB promotoriaus (plazmidė pAra-pelB-gpe). Plazmidė pAra-pelB-gpe turi replikacijos pradžią, gautą iš pACYC, ir atsparumo chloramfenikoliui geną, kuris leidžia naudoti E. coli raiškos sistemas, kuriose yra ColE1 tipo plazmidės (1B pav.).The T4 bacteriophage lysozyme gene gpe with the pelB signal peptide was cloned into the pAra vector (Thermo Fisher) downstream of the araB promoter (plasmid pAra-pelB-gpe). Plasmid pAra-pelB-gpe contains an origin of replication derived from pACYC and a chloramphenicol resistance gene, which allows the use of E. coli expression systems containing ColE1-type plasmids (Figure 1B).
Šiame pavyzdyje buvo panaudotas sukonstruotas polipeptidas, vadinamas Gpe, kurio seka kilusi iš Eschericia coli T4 bakteriofago lizocimo - NCBI referentinė seka: NP_049736.1, baltymo pavadinimas: glikozido hidrolazės šeimos baltymas [Escherichia fagas T4], PelB signalinė seka: 1 - 22, T4 bakteriofago lizocimas 23 -164. Gpe aminorūgščių seka su PelB signaline seka čia atskleista kaip SEQ ID Nr. 2.This example used an engineered polypeptide called Gpe, whose sequence is derived from lysozyme of Escherichia coli bacteriophage T4 - NCBI reference sequence: NP_049736.1, protein name: glycoside hydrolase family protein [Escherichia phage T4], PelB signal sequence: 1 - 22, T4 bacteriophage lysozyme 23 -164. The amino acid sequence of Gpe with the PelB signal sequence is disclosed herein as SEQ ID NO. 2.
Raiškos kamieno paruošimasExpression strain preparation
E. coli kamienas JS007 („Thermo Fisher Scientific“) buvo transformuotas plazmidėmis pMuLV-RT-Km (turinti atvirkštinės transkriptazės raiškos geną) ir pArapelB-gpe (turinti T4 bakteriofago lizocimo gpe geną) ir uždėtos ant LB agaro su kanamicinu (50 g/l), chloramfenikoliu (25 g). /I). Transformacija buvo pagrįsta kalcio temperatūrinio šoko metodu. Buvo sukurtas tyrimų ląstelių bankas.E. coli strain JS007 (Thermo Fisher Scientific) was transformed with plasmids pMuLV-RT-Km (containing the reverse transcriptase expression gene) and pArapelB-gpe (containing the T4 bacteriophage lysozyme gpe gene) and plated on LB agar with kanamycin (50 g/ l), chloramphenicol (25 g). /I). The transformation was based on the calcium temperature shock method. A research cell bank was established.
Auginimo terpėGrowing medium
Transformacijos ir plazmidžių dauginimas buvo atliekamas ant kietos LB terpės, kurioje yra peptonas (10 g/l), mielių ekstraktas (5 g/l), NaCI (10 g/l) ir kietai terpei 15 g/l mikrobiologinis agaras, taip pat reikalingi antibiotikai. Periodinio tiekimo kultūros ir kultūros, auginamos uždarose talpose, kultivavimas buvo atliekami glicerolio pagrindu pagamintame mikrobiologiniame sultinyje, kurio sudėtis (litre): peptonas 12 g, mielių ekstraktas 5 g, NFUCI 2,68 g, NaCI 1,5, KH2PO4 6 g , K2HPO4 4 g, glicerolis nuo 4 iki 10 g. Be to, prieš auginimą TB10 terpė buvo papildyta šiais steriliais tirpalais: 2 ml/l MgSO4 (1 M), ir 2 ml mikroelementų tirpalo, kurio sudėtis (litre): CaCI2 x 2H2O 0,5 g, ZnSO4 x 7H2O 0,18 g, MnSO4 x H2O 0,1 g, Na2-EDTA 20,1 g, FeCI3 x 6H2O 16,7 g, CUSO4 x 5H2O 0,16 g, CoCI2 χ 6H2O 0,18 g; taip pat 1 ml kanamicino (50 mg ml/l) ir 1 ml chloramfenikolio (30 mg/l).Transformation and plasmid propagation were performed on solid LB medium containing peptone (10 g/l), yeast extract (5 g/l), NaCl (10 g/l) and for solid medium 15 g/l microbial agar, also required antibiotics. Batch culture and culture grown in closed containers were cultivated in glycerol-based microbiological broth with the following composition (liter): peptone 12 g, yeast extract 5 g, NFUCI 2.68 g, NaCI 1.5, KH2PO4 6 g , K2HPO4 4 g, glycerol from 4 to 10 g. In addition, TB10 medium was supplemented with the following sterile solutions before cultivation: 2 ml/l MgSO4 (1 M), and 2 ml of a micronutrient solution with the composition (per liter): CaCI 2 x 2H2O 0.5 g, ZnSO4 x 7H2O 0.18 g, MnSO 4 x H2O 0.1 g, Na2-EDTA 20.1 g, FeCI3 x 6H2O 16.7 g, CUSO4 x 5H 2 O 0.16 g, CoCI 2 χ 6H 2 O 0.18 g; as well as 1 ml of kanamycin (50 mg ml/l) and 1 ml of chloramphenicol (30 mg/l).
Raiškos ir autolizės sąlygos purtomose kolboseExpression and autolysis conditions in shake flasks
Inokuliatas, skirtas serijinei baltymų gamybai purtomose kolbose, buvo paruoštas per naktį kultivuojant 2000 ml purtomose kolbose su 500 ml TB4 terpės, kurioje yra 4 g/l glicerolio 37 °C temperatūroje. Baltymų gamybai atitinkama užsėjimo kultūra buvo perkelta į šviežią TB terpę, kurioje yra 10 g/l glicerolio, iki galutinio 50 ml tūrio 250 ml Erlenmejerio purtymo kolbose. Kultūra buvo kultivuojama 37 °C temperatūroje ir 220 aps./min., kol pasiekė ląstelių tankį OD600 1,5. Tikslinio geno raiškai purtymo kolboje buvo pridėta izopropil-3-D-galaktozido (IPTG) tiek, kad galutinė koncentracija būtų 0,1 mM. Po 5 valandų ližės geno raiškai purtymo kolboje buvo pridėta L-arabinozės tiek, kad galutinė koncentracija būtų 0,5 g/l. Temperatūra indukcijos taške buvo pakeista į 25 °C. Pridėjus L-arabinozės, mėginiai buvo paimti praėjus 1 valandai. Ląstelių koncentracijai įvertinti buvo išmatuotas terpės optinis tankis esant 600 nm (OD600).Inoculum for serial protein production in shake flasks was prepared by overnight cultivation in 2000 mL shake flasks with 500 mL TB4 medium containing 4 g/L glycerol at 37 °C. For protein production, the appropriate seed culture was transferred to fresh TB medium containing 10 g/L glycerol to a final volume of 50 mL in 250 mL Erlenmeyer shake flasks. The culture was grown at 37°C and 220 rpm until reaching a cell density of OD600 of 1.5. For target gene expression, isopropyl-3-D-galactoside (IPTG) was added to a final concentration of 0.1 mM in a shake flask. After 5 h of lick gene expression, L-arabinose was added to a final concentration of 0.5 g/L in a shake flask. The temperature at the induction point was changed to 25 °C. After the addition of L-arabinose, samples were taken 1 hour later. The optical density of the medium at 600 nm (OD600) was measured to estimate cell concentration.
Mėginio paruošimas SDS-PAGE ml kultūros mėginiai buvo paimti iš kolbų, Pierce™ Universal Nuclease Cell Lysis įpilama į 1 ml ląstelių kultūros ir centrifuguojama 1 minutę 13 000 aps./min. Tuomet terpės frakcija buvo naudojama tolesnei analizei - į 40 ųl terpės frakcijos buvo pridėta 50 μΙ 2X Tris-glicino SDS mėginio buferio, po to - 10 μΙ 10Χ mėginį redukuojančio agento tam, kad galutinis mėginio tūris būtų 100 μΙ. Ląstelių nuosėdos buvo resuspenduotos 100 μΙ Tris- glicino SDS mėginio buferio su redukuojančiu agentu. Mėginiai kaitinami 10 minučių 95 °C temperatūroje. Į kiekvieną 12 % SDSPAGE gelio takelį buvo užnešta 5 μΙ mėginio.Sample preparation For SDS-PAGE ml culture samples were taken from flasks, Pierce™ Universal Nuclease Cell Lysis was added to 1 ml of cell culture and centrifuged for 1 minute at 13,000 rpm. The medium fraction was then used for further analysis - 50 μΙ of 2X Tris-glycine SDS sample buffer was added to a 40 μL of the medium fraction, followed by 10 μΙ of 10Χ sample reducing agent for a final sample volume of 100 μΙ. Cell pellets were resuspended in 100 μΙ Tris-glycine SDS sample buffer with reducing agent. The samples are heated for 10 minutes at 95 °C. 5 μΙ of sample was loaded onto each lane of a 12% SDSPAGE gel.
Raiškos ir autolizės sąlygos bioreaktoriujeExpression and autolysis conditions in the bioreactor
Inokuliatas, skirtas serijinei baltymų gamybai purtomose kolbose, buvo paruoštas per naktį kultivuojant transformantą 2000 ml purtomose kolbose su 500 ml BenzoAOFIO terpės, kurioje yra 10 g/l of glicerolio, esant 25 °C temperatūrai ir 180 apsisukimų per minutę greičiui. Serijos fazė buvo atlikta 5 I Univessel Glass Biostat A bioreaktoriuose (Sartorius), kurių pradinis terpės tūris buvo 3 litrai. Kultūros augimo dinamika buvo stebima optinio tankio matavimais esant 600 nm bangos ilgiui. Mėginiai iš bioreaktorių buvo imami įvairiais proceso etapais ir analizuojami. Bioreaktoriai užsėjami naktiniu inokuliatu (užsėjimo tūris suskaičiuotas taip, kad būtų pasiektas tikslinis užsėjimo optinis tankis 0,15 OV). Pradiniai auginimo parametrai prieš tikslinio baltymo ir tuo pačiu metu sukeliamą ližės indukciją buvo tokie: ištirpusio deguonies (DO) kontrolė buvo palaikoma 30 % automatine kaskada: oro srautas (nuo 1,5 iki 4,8 Lpm); maišymo greitis (nuo 420 iki 800 aps./min.); gryno deguonies srautas (nuo 0 iki 4,8 Lpm). Kultūros pH vertė buvo kontroliuojamas ties 7,0 ± 0,1 automatiškai pridedant NH4OH (25 %) arba H3PO4 (42,5 %). Prieš MuLV-RT indukciją (MuLV-RT indukcijos taškas: 7,0 ± 0,5 OD) buvo palaikoma 37°C auginimo temperatūra. Po indukcijos 0, 1 mM IPTG temperatūra visuose procesuose buvo sumažinama nuo 37 iki 28 °C per 40 minučių laikotarpį. Po IPTG indukcijos buvo pradėtas DO profilis: nuo 30 % iki 3 % per 40 minučių. Praėjus 6 valandoms po IPTG indukcijos, lizocimo sintezė buvo sukelta pridedant 0,5 g/l arabinozės. Norint atlikti galutinę ližę, praėjus 1 valandai po lizocimo indukcijos, buvo pradėtas osmozinis šokas, įpilant 1 M sacharozės, 0,5 M Na2SO4 ir 0,5 % (m/t) Brij 24 tiesiai į indą. Po 20 minučių pH ir DO valdikliai buvo išjungiami, nustatomas maišyklės greitis 200 aps./min. Maišymas buvo atliekamas per naktį (14±2 vai.). Po osmozinio šoko fazės buvo pradėtos ląstelių surinkimo/ nuskaidrinimo pakopos.Inoculum for serial protein production in shake flasks was prepared by culturing the transformant overnight in 2000 mL shake flasks with 500 mL of BenzoAOFIO medium containing 10 g/L of glycerol at 25 °C and 180 rpm. The batch phase was performed in 5 I Univessel Glass Biostat A bioreactors (Sartorius) with an initial media volume of 3 liters. The growth dynamics of the culture was monitored by optical density measurements at a wavelength of 600 nm. Samples from the bioreactors were taken at various stages of the process and analyzed. The bioreactors are seeded with overnight inoculum (the seeding volume is calculated to achieve the target seeding optical density of 0.15 OV). Initial culture parameters prior to target protein and simultaneous lick induction were as follows: dissolved oxygen (DO) control was maintained at 30% by automatic cascade: air flow (1.5 to 4.8 Lpm); mixing speed (from 420 to 800 rpm); pure oxygen flow (0 to 4.8 Lpm). The culture pH was controlled at 7.0 ± 0.1 by automatic addition of NH 4 OH (25%) or H3PO4 (42.5%). A culture temperature of 37°C was maintained before MuLV-RT induction (MuLV-RT induction point: 7.0 ± 0.5 OD). After induction with 0.1 mM IPTG, the temperature was decreased from 37 to 28 °C over a 40-min period in all processes. After IPTG induction, a DO profile was initiated: from 30% to 3% in 40 minutes. 6 h after IPTG induction, lysozyme synthesis was induced by addition of 0.5 g/L arabinose. For final licks, 1 h after lysozyme induction, an osmotic shock was initiated by adding 1 M sucrose, 0.5 M Na2SO4, and 0.5% (w/v) Brij 24 directly to the dish. After 20 min, the pH and DO controls were turned off, and the stirrer speed was set to 200 rpm. Mixing was done overnight (14±2 hours). After the osmotic shock phase, cell harvesting/clarification steps were initiated.
Fermentavimo kultūros nuskaidrinimasClarification of fermentation culture
Norint nuskaidrinti fermentavimo kultūrą, į bioreaktorių įpilama PEI (lupasolis, polietileniminas, BASF) iki galutinės koncentracijos 0,25 % (t/t), ir maišymas tęsiamas 15-20 min 200-300 aps./min. Medžiaga perkeliama iš bioreaktoriaus į atskiras talpas ir maišoma su vandeniu santykiu 2:4 - 2:5 (t/t) 200-300 aps./min., 10-20 min. Kultūra paliekama sedimentacijai 2-4 valandas. Po sedimentacijos viršutinė kultūros dalis yra nuskaidrinama filtruojant per giluminio filtravimo kapsules Supracap100 P050 (ID: NP5LP0501). Po giluminio filtravimo, tangentinis srauto filtravimas atliekamas panaudojant 0,3 m2 TFF kasetę (ID: OS030T12) su koncentracijos koeficientu 10X.To clarify the fermentation culture, PEI (Lupazol, Polyethyleneimine, BASF) is added to the bioreactor to a final concentration of 0.25% (v/v) and stirring is continued for 15-20 min at 200-300 rpm. The material is transferred from the bioreactor to separate containers and mixed with water in the ratio 2:4 - 2:5 (t/t) 200-300 rpm, 10-20 min. The culture is left for sedimentation for 2-4 hours. After sedimentation, the upper part of the culture is clarified by filtration through depth filtration capsules Supracap100 P050 (ID: NP5LP0501). After depth filtration, tangential flow filtration is performed using a 0.3 m 2 TFF cartridge (ID: OS030T12) with a concentration factor of 10X.
Išsamiau, nuskaidrinimo pakopa apima (6 pav.):In more detail, the clarification stage includes (Figure 6):
Pradinė medžiaga: 250 I lizuotų ląstelių kultūros, po 16-18 vai. tikslinio baltymo raiškos maišomuose rezervuaro reaktoriuose. Galutinis ląstelių/ ląstelių nuolaužų OD ~15-30 OD. Analizė parodė, kad sukeltos ląstelių ližės rezultatas buvo 75-80 % ląstelių ližės efektyvumo, skaičiuojant pagal bendrą ląstelių kiekį.Starting material: 250 I of lysed cell culture, after 16-18 days. target protein expression in stirred tank reactors. Final OD of cells/cell debris ~15-30 OD. Analysis showed that the induced cell lysis resulted in 75-80% cell lysis efficiency based on total cell volume.
Visų operacijų metu maišomame bioreaktoriaus (Hyperforma™ 300L, Thermofisher Scientific) rezervuare visi automatiniai valdikliai fermentacijos inde kontroliuoja: oro/O2 srautas, pH buvo „išjungtame režime“. Maišymas buvo palaikomasDuring all operations, in a stirred tank bioreactor (Hyperforma™ 300L, Thermofisher Scientific), all automatic controls in the fermentation vessel controlled: air/O2 flow, pH were in “off mode”. Stirring was maintained
375 aps./min., ir temperatūra nustatyta < 12 °C.375 rpm and the temperature is set to < 12 °C.
Fermentų stabilizavimas ir nukleorūgščiųflokuliacija. Sausos medžiagos buvo pridedamos tiesiai į bioreaktoriaus indą po vieną tam, kad būtų pasiekta galutinė 1 M sacharozės, 0,5 M Na2SO4 ir 0,5 % Brij 35 koncentracija. Didelio klampumo tirpalas buvo kruopščiai maišomas 375 aps./min. greičiu 60 minučių < 12 °C temperatūroje. Po to maišymas 100 aps./min. buvo palaikomas 10-18 valandų <12 °C. Flokuliacija buvo atliekama į bioreaktoriaus indą pridedant PEI (lupasolis, polietileniminas, BASF) tam, kad būtų pasiekta galutinė koncentracija 0,25 % (t/t). Maišymas tęsiamas mažiausiai 15 minučių, esant 375 aps./min. Tirpalas buvo perkeltas į atskiras talpas iš bioreaktoriaus, skiedžiamas vandeniu (molekulinės biologijos grynumo lygio) 2,5 karto, maišomas 200-300 aps./min. greičiu 10-20 min. Po to maišymas buvo visiškai sustabdomas. Kultūra buvo paliekama sedimentacijai ~ 3 valandoms.Enzyme stabilization and nucleic acid flocculation. Dry materials were added directly to the bioreactor vessel one at a time to achieve a final concentration of 1 M sucrose, 0.5 M Na2SO4 and 0.5% Brij 35. The high viscosity solution was thoroughly stirred at 375 rpm. speed 60 minutes at < 12 °C. Then stirring at 100 rpm. was maintained for 10-18 hours at <12 °C. Flocculation was performed by adding PEI (Lupazol, Polyethyleneimine, BASF) to the bioreactor vessel to achieve a final concentration of 0.25% (v/v). Stirring is continued for at least 15 minutes at 375 rpm. The solution was transferred to separate containers from the bioreactor, diluted with water (molecular biology purity level) 2.5 times, stirred at 200-300 rpm. speed 10-20 min. After that, stirring was completely stopped. The culture was left to sediment for ~3 hours.
Nuskaidrinimas: filtro paruošimas. Reikalingas kiekis STAX filtro kapsulių K050P (Pall, ID 7007836) buvo plaunamas10-ies filtrų tūrio vandeniu. Neviršijant 0,2 BAR slėgio priešslėgio. Po sedimentacijos viršutinė kultūros dalis buvo nuskaidrinama filtruojant per giluminio filtravimo kapsules K050P (Pall, ID 7007786). Sulaikymas 0,40,8 μΜ (1 I fermentacijos terpės nufiltruoti reikia apie 0,05 m2 filtro ploto), neviršijant 1,2 priešslėgio BAR, ir vėliau buvo filtruojama per 0,22 ųm filtro kapsulę (Pall, ID NP6UEAVP1S). Antrinis nuskaidrinimas buvo atliekamas panaudojant 0,22 ųm filtro kapsulę (Pall, ID NP6UEAVP1S). Tą patį nuskaidrinimo procesą būtų galima atlikti panaudojant filtravimo sistemas: 1-3 μΜ (P100) (Pall, ID 7007836).Clarification: filter preparation. The required amount of STAX filter capsules K050P (Pall, ID 7007836) was washed with 10 filter volumes of water. Not exceeding 0.2 BAR pressure back pressure. After sedimentation, the culture supernatant was clarified by filtration through depth filtration capsules K050P (Pall, ID 7007786). Retention at 0.40.8 μΜ (about 0.05 m 2 filter area is required to filter 1 L of fermentation medium) under 1.2 back pressure BAR and was then filtered through a 0.22 um filter capsule (Pall, ID NP6UEAVP1S). Secondary clarification was performed using a 0.22 um filter capsule (Pall, ID NP6UEAVP1S). The same clarification process could be performed using filtration systems: 1-3 μΜ (P100) (Pall, ID 7007836).
E. coli nėra tobulas šeimininkas, ypač uždarai vienkartinei fermentacijai, nes jis įprastai neišskiria baltymų į tarpląstelinę terpę. Ląstelių ardymo žingsnis tampa ribojimu ir nėra ekonomiškai efektyvus eksperimentiniu arba pramoniniu mastu, kai tikslas yra uždaro ir (arba) tęstinio proceso srauto įgyvendinimas. Šis išradimas pateikia ląstelių ardymo metodą, kuris yra užprogramuota ląstelių ližės sistema, pagrįsta klonuoto T4 bakteriofago geno gpe raiška tam, kad būtų gaminamas ūžavimo baltymas. Genas gpe koduoja lizocimą, kuris skaido E. coli ląstelės sienelės peptidoglikaną.E. coli is not a perfect host, especially for closed batch fermentation, because it does not normally secrete proteins into the extracellular medium. The cell disruption step becomes limiting and is not cost-effective on an experimental or industrial scale when the goal is to implement a closed and/or continuous process flow. The present invention provides a cell lysis method that is a programmed cell lysis system based on the expression of the cloned T4 bacteriophage gene gpe to produce a squelch protein. The gene gpe encodes lysozyme, which breaks down the peptidoglycan of the E. coli cell wall.
Buvo sukurta save ardanti Escherichia coli, kuri gamina svetimą tikslinį baltymą. E. coli JS007 buvo kotransformuota kartu su dviem vektorinėmis plazmidėmisA self-destructive Escherichia coli has been created that produces a foreign target protein. E. coli JS007 was cotransformed with two vector plasmids
- tikslinio geno raiškos vektoriumi pMulV-RT-Km ir ūžavimo geno raiškos vektoriumi pAra-pelB-gpe. Lizavimo baltymas buvo pagamintas po tikslinio geno raiškos, todėl ląstelių ardymo procesas buvo supaprastintas. Šiame pavyzdyje klonuoto T4 fago geno gpe raiška buvo panaudota E. coli, kurios gamino MuLV-RT kaip tikslinį baltymą, suardymui. Geno gpe raiška nesukėlė greito ląstelių ardymo, bet susilpnino ląstelės sienelę. Lizavimo baltymo Gpe perkėlimas iš citoplazmos į periplazmą palengvino mureino sluoksnio, atsakingo už ląstelių struktūros tvirtumo palaikymą, fermentinį skaidymą. Mikroskopinis stebėjimas atskleidė, kad ląstelės, gaminančios Gpe periplazminėje erdvėje po 1 valandos, patyrė morfologinius pokyčius - nuo lazdelės formos iki elipsės formos sferoplastų (2 pav.).- the target gene expression vector pMulV-RT-Km and the humming gene expression vector pAra-pelB-gpe. The lysis protein was produced after the expression of the target gene, thus simplifying the cell lysis process. In this example, expression of the cloned T4 phage gene gpe was used to disrupt E. coli that produced MuLV-RT as the target protein. Expression of the gpe gene did not induce rapid cell lysis, but weakened the cell wall. Translocation of the lysis protein Gpe from the cytoplasm to the periplasm facilitated the enzymatic degradation of the murein layer, which is responsible for maintaining the rigidity of the cell structure. Microscopic observation revealed that cells producing Gpe in the periplasmic space after 1 h underwent morphological changes from rod-shaped to elliptical spheroplasts (Figure 2).
Po 2 valandų indukcijos 0,5 g/l L-arabinozės E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pArapelB-gpe optinis tankis sumažėjo (3 pav.), ir auginimo terpėje buvo pastebėtos E. coli ląstelių nuolaužos, o tai rodo, kad įvyko ląstelių ližė. 12 % SDS-PAGE parodė, kad viduląsteliniai baltymai buvo atpalaiduoti į auginimo terpę, ir MuLV-RT baltymas buvo identifikuotas biomasės ir auginimo terpės mėginiuose (4 pav.).After 2 h of induction with 0.5 g/L L-arabinose, the optical density of E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pArapelB-gpe decreased (Figure 3), and E. coli cell debris was observed in the culture medium, indicating that that cell lysis has occurred. 12% SDS-PAGE showed that intracellular proteins were released into the culture medium, and MuLV-RT protein was identified in biomass and culture medium samples (Figure 4).
Serijiniai MuLV-RT gamybos procesai Biostat A maišomame bioreaktoriuje buvo suprojektuoti su pradiniu 3 I terpės tūriu. Kaip parodyta 5 paveiksle, prieš MuLVRT indukciją (MuLV-RT indukcijos taškas: 7,0±0,5 OD) buvo palaikoma 37°C auginimo temperatūra. Po tikslinio baltymo indukcijos 0,1 mM IPTG (MuLV-RT indukcijos taškas: 7,0±0,5 OD) temperatūra visuose procesuose buvo sumažinta nuo 37 iki 28 °C per 40 minučių laiko tarpą, ir pradėtas DO profilis: nuo 30 % iki 3 % daugiau kaip per 40 minučių. Praėjus 6 valandoms po IPTG indukcijos, lizocimo sintezė buvo sukelta pridedant 0, 5 g/l arabinozės. Norint atlikti galutinę ližę, praėjus 1 valandai po lizocimo indukcijos, osmozinis šokas buvo inicijuotas pridedant 1 M sacharozės, 0,5 M Na2SO4 ir 0,5 % (m/t) Brij 24 ir paliekamas per naktį.Batch processes for the production of MuLV-RT in a Biostat A stirred bioreactor were designed with an initial volume of 3 L of medium. As shown in Figure 5 , culture temperature was maintained at 37°C before MuLVRT induction (MuLV-RT induction point: 7.0±0.5 OD). After induction of the target protein with 0.1 mM IPTG (MuLV-RT induction point: 7.0±0.5 OD), the temperature in all processes was decreased from 37 to 28 °C over a 40-min period, and a DO profile was initiated: from 30% up to 3% more in just 40 minutes. 6 h after IPTG induction, lysozyme synthesis was induced by the addition of 0.5 g/L arabinose. For final lysis, 1 h after lysozyme induction, osmotic shock was initiated by adding 1 M sucrose, 0.5 M Na2SO4, and 0.5% (w/v) Brij 24 and left overnight.
Giluminiu filtravimu pagrįstas ląstelių nuolaužų nuskaidrinimas be nukleazės apdorojimo. Čia buvo naudojamas geriausias didelį jonų stiprumą sukuriančių druskų, osmozinių agentų ir detergento mišinys, skirtas fermentams stabilizuoti, užkirsti kelią nuosėdoms/ agregacijai, užkirsti kelią sąveikai su labai hidrofobišku lizocimu ir membranos baltymais. Nukleorūgščių flokuliacija taip pat buvo naudojama tam, kad būtų sukurta filtravimo plokštelė, apimanti mažas flokuliacijos daleles. Tai sėkmingai įrodoma naudojant filtrus su neįprastu 0,4-08 ųm porų dydžiu. Taip pat tinka filtrai su su 1-3 um porų dydžiu. E. coli ląstelės dydis yra: 1,0-2,0 mikrometrų ilgio, spindulys apie 0,5 mikrometro. Pirminis nuskaidrumo metodas, paprastai rekomenduojamas E. coli bakterijoms, yra tangentinio srauto filtravimas, kai porų dydis yra < 0,2 mikrometro, arba centrifugavimas, kuris yra labiausiai paplitęs būdas nuskaidrinti ląstelių nuolaužas, didelius arba mažus flokuliantus.Depth filtration-based clarification of cell debris without nuclease treatment. Here, the best mixture of high ionic strength building salts, osmotic agents and detergent was used to stabilize the enzymes, prevent precipitation/aggregation, prevent interaction with the highly hydrophobic lysozyme and membrane proteins. Nucleic acid flocculation has also been used to create a filter plate that includes small flocculation particles. This is successfully demonstrated using filters with an unusual pore size of 0.4-08 um. Filters with a pore size of 1-3 um are also suitable. E. coli cell size is: 1.0-2.0 micrometers long, radius about 0.5 micrometers. The primary clarification method generally recommended for E. coli bacteria is tangential flow filtration with pore size < 0.2 micrometers or centrifugation, which is the most common method for clarifying cell debris, large or small flocculants.
Naujai sukurta raiškos sistema apima genetinius elementus, skirtus tiksliniams baltymams gaminti ir kartu ūžavimo fermentams gaminti kontroliuojamu būdu ląstelės periplazminėje erdvėje norimu augimo periodu, jei reikia. Eksperimentiniai duomenys parodė, kad koekspresuotas fago ūžavimo fermentas nevisiškai suardo ląsteles, o formuoja protoplastų darinius, panašius į ląsteles. Tai leido manyti, kad lizocimo perkėlimas iš citoplazmos į periplazmą palengvino mureino sluoksnio, kuris yra atsakingas už ląstelių struktūros tvirtumo palaikymą, fermentinį skaidymą. Protoplastai atpalaiduoja/ sekretuoja tikslinius baltymus į auginimo terpę be sekrecijos lyderinių peptidų pagalbos, gaminant purtomose kolbose ir mikrobiologiniame bioreaktoriuje. Protoplastai išlieka gyvybingi po ūžavimo fermentų indukcijos, t. y, jie de novo gamina ir išskiria dominantį baltymą, todėl laikui bėgant tikslinio baltymo kiekiai auginimo terpėje didėja.The newly developed expression system includes genetic elements to produce target proteins and co-produce the ruffling enzymes in a controlled manner in the periplasmic space of the cell during the desired growth period, if needed. Experimental data showed that the coexpressed phage buzzing enzyme does not completely lyse the cells, but instead forms protoplasts that resemble cells. This suggested that the translocation of lysozyme from the cytoplasm to the periplasm facilitated the enzymatic degradation of the murein layer, which is responsible for maintaining the firmness of the cell structure. Protoplasts release/secrete target proteins into the culture medium without the help of secretory leader peptides, produced in shake flasks and in a microbial bioreactor. The protoplasts remain viable after induction of the rumen enzymes, ie. y, they de novo produce and secrete the protein of interest, resulting in increased amounts of the target protein in the culture medium over time.
MuLV-RT ekspresija Biostat A fermentatoriuje buvo atlikta naudojant E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe ląsteles. Buvo pademonstruotas ląstelės suardymo būdas, kurį užtikrina klonuoto T4 fago ližės geno raiška tam, kad būtų galima išskirti viduląstelinius tikslinius baltymus, ir kuris gali būti taikomas kitiems rekombinantiniams baltymams.MuLV-RT expression in a Biostat A fermentor was performed using E. coli JS007 pMuLV-RT-Km, pAra-pelB-gpe cells. A cell-disruption method by expression of a cloned T4 phage lyse gene to isolate intracellular target proteins has been demonstrated and can be applied to other recombinant proteins.
Vykdant rekombinantinių baltymų vienos talpos gamybos procesą fermentacijos inde su ląstelių autolize, po kurios seka baltymų stabilizavimas ir nukleorūgščių nusodinimas, buvo galima atsisakyti bent 5 atskirai atliekamų tolesnių apdorojimo etapų: ląstelių surinkimo, mechaninės ir (arba) fermentinės ląstelių ližės, ląstelių nuolaužų atskyrimo, nukleino nusodinimo, po kurio seka atskyrimas filtruojant arba centrifuguojant.A one-pot production process for recombinant proteins in a fermentation vessel with cell autolysis followed by protein stabilization and nucleic acid precipitation could dispense with at least 5 separate downstream processing steps: cell harvesting, mechanical and/or enzymatic cell lysis, separation of cell debris, nucleic precipitation followed by separation by filtration or centrifugation.
SEKOSSEQUENCES
MuLV-RT baltymo aminorūgščiu seka:Amino acid sequence of MuLV-RT protein:
mtlniedehrlhetskepdvslgstwlsdfpqawaetggmglavrqapliiplkatstpvsikqyp msqearlgikphiqrlldqgilvpcqspwntpllpvkkpgtndyrpvqdlrevnkrvedihptvpn pynllsglppshqwytvldlkdaf'fclrlhptsqplfafewrdpemgisgqltwtrlpqgfknspt Ifdealhrdladfriqhpdlillqyvddlllaatseidcqqgtrailqtlgnlgyrasakkaqicq kqvkylgyllkegqrwltearketvmgqptpktprqlrefIgtagfcrlwipgfaemaaplypltk tgtlfnwgpdqqkayqeikqalltapalglpdltkpfelfvdekqgyakgvltqklgpwrrpvayl skkldpvaagwppclrmvaaiavltkdagkltmgqplvilaphavealvkqppdrwlsnarmthyq allldtdrvqfgpwalnpatllplpeeglqhncldilaeahgtrpdltdqplpdadhtwyt.dgss llqegqrkagaavtteteviwakalpagtsaqraelialtqalkmaegkklnvytdsryafatahi hgeiyri'rglltsegkeiknkdeilallkalf Ipkr Isiihcpghqkghsaeargnrmadqaarka ai t e npdt s111i ensspnsr1i n(SEQ ID NO:1)mtlniedehrlhetskepdvslgstwlsdfpqawaetggmglavrqapliiplkatstpvsikqyp msqearlgikphiqrlldqgilvpcqspwntpllpvkkpgtndyrpvqdlrevnkrvedihptvpn pynllsglppshqwytvldlkdaf'fclrlhptsqplfafewrdpemgisgqltwtrlpqgfknspt Ifdealhrdladfriqhpdlillqyvddlllaatseidcqqgtrailqtlgnlgyrasakkaqicq kqvkylgyllkegqrwltearketvmgqptpktprqlrefIgtagfcrlwipgfaemaaplypltk tgtlfnwgpdqqkayqeikqalltapalglpdltkpfelfvdekqgyakgvltqklgpwrrpvayl skkldpvaagwppclrmvaaiavltkdagkltmgqplvilaphavealvkqppdrwlsnarmthyq allldtdrvqfgpwalnpatllplpeeglqhncldilaeahgtrpdltdqplpdadhtwyt.dgss llqegqrkagaavtteteviwakalpagtsaqraelialtqalkmaegkklnvytdsryafatahi hgeiyri'rglltsegkeiknkdeilallkalf Ipkr Isiihcpghqkghsaeargnrmadqaarka ai t e npdt s111i ensspnsr1i n(SEQ ID NO:1)
Gpe baltymo seka su PelB signaline seka (NCBI referentinė seka: NP 049736.1, baltymo pavadinimas: glikozido hidrolazės šeimos baltymas [Escherichia fagas T4], PelB signalinė seka: 1 - 22, T4 baktehofago lizocimas 23 - 164):Gpe protein sequence with PelB signal sequence (NCBI reference sequence: NP 049736.1, protein name: glycoside hydrolase family protein [Escherichia phage T4], PelB signal sequence: 1 - 22, T4 bacterophage lysozyme 23 - 164):
Mkyllptaaagllllaagparnarnni ferniriderlrlkiykdtegyytigighlItkspslnaaks eldka.igrncngv.i.tkdeaek 1 f nqdvdaavrgilrnaklkpvydsldavr rcalinrnvfqrngetg vagi tnslrrnlqqkrwdeaavrilaksiwynqt.pnrakrvittf r tgtwdayknl (SEQ ID Nr. 2)Mkyllptaaagllllaagparnarnni ferniriderlrlkiykdtegyytigighlItkspslnaaks eldka.igrncngv.i.tkdeaek 1 f nqdvdaavrgilrnaklkpvydsldavr rcalinrnvfqrngetg vagi tnslrrnlqqkrwdeaavrilaksiwynqt.pnrakrvittf r tgtwdayknl (SEQ ID NO: 2)
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB2219698.4A GB202219698D0 (en) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Culture method |
| GBGB2312393.8A GB202312393D0 (en) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | Closed expression system |
| GBGB2312385.4A GB202312385D0 (en) | 2023-08-14 | 2023-08-14 | Culture method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2023552A LT2023552A (en) | 2024-06-25 |
| LT7071B true LT7071B (en) | 2024-07-25 |
Family
ID=91581207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2023552A LT7071B (en) | 2022-12-23 | 2023-12-19 | Cell culture method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT7071B (en) |
-
2023
- 2023-12-19 LT LT2023552A patent/LT7071B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2023552A (en) | 2024-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7586517B2 (en) | Production of human basic fibroblast growth factor using Bacillus subtilis and endonucleases. | |
| JP2019048807A (en) | Novel method of protein purification | |
| JP4750030B2 (en) | Methods for preparing recombinant polypeptides | |
| LT7071B (en) | Cell culture method | |
| US20200339941A1 (en) | Bacterial strain clostridium histolyticum and its use | |
| LT7069B (en) | Cell culture method | |
| LT7072B (en) | Cell culture method | |
| LT7070B (en) | Cell culture method | |
| CN115867641A (en) | Microbial culture medium | |
| LT7068B (en) | Cell culture method | |
| RU2447151C1 (en) | ALKALINE PHOSPHATASE CmAP SYNTHESIS-DETERMINING 40Ph PLASMID, E. coli rosetta(DE3)/40Ph STRAIN - PRODUCER OF CHIMERIC PROTEIN, CONTAINING AMINO ACID SEQUENCE OF RECOMBINANT ALKALINE PHOSPHATASE CmAP, AND PRODUCTION METHOD THEREOF | |
| EP4638773A1 (en) | Closed system for expressing recombinant proteins using e. coli and methods for producing clarified cell cultures thereof | |
| Wang et al. | Heterologous expression of bovine lactoferricin in Pichia methanolica | |
| Dabora et al. | Intracellular lytic enzyme systems and their use for disruption of Escherichia coli | |
| CN113929787A (en) | Strategy for regulating and controlling biofilm to improve shikimic acid production performance | |
| CN110577958B (en) | Nucleic acid, recombinant plasmid, transformant, acetylcholinesterase and preparation method thereof | |
| CN111424023B (en) | Blue algae engineering bacteria for producing amidase lysozyme and application thereof | |
| RU2821947C2 (en) | Method of producing membrane protein | |
| CN113736813B (en) | Recombinant E.coli expression L-aspartic acid-alpha-decarboxylase vector and method | |
| AU2019249933B2 (en) | Process for producing a membrane protein | |
| RU2504583C1 (en) | PLASMID 40Gal DETERMINING SYNTHESIS OF α-GALACTOSIDASE α-PsGal, STRAIN Ecoli Rosetta(DE3)/40Gal - PRODUCER OF CHIMERIC PROTEIN CONTAINING AMINO-ACID SEQUENCE α-PsGal, AND METHOD FOR ITS PRODUCTION | |
| RU2773954C1 (en) | Method for producing recombinant protein of serratia marcescens bacteria nuclease for hydrolysis of nucleic acids | |
| WO2023193837A1 (en) | Expression vector for production of recombinant proteins in prokaryotic host cells | |
| CN117486981A (en) | Antimicrobial peptides and screening methods | |
| CN107236718B (en) | A low-temperature esterase derived from metagenomic, encoding gene and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20240625 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20240725 |