PL185665B1 - Sposób wytwarzania obcego białka, wektor ekspresyjny i transformowany gospodarz - Google Patents

Sposób wytwarzania obcego białka, wektor ekspresyjny i transformowany gospodarz

Info

Publication number
PL185665B1
PL185665B1 PL96327188A PL32718896A PL185665B1 PL 185665 B1 PL185665 B1 PL 185665B1 PL 96327188 A PL96327188 A PL 96327188A PL 32718896 A PL32718896 A PL 32718896A PL 185665 B1 PL185665 B1 PL 185665B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
coli
growth
biotechnol
sequence
plasmid
Prior art date
Application number
PL96327188A
Other languages
English (en)
Other versions
PL327188A1 (en
Inventor
Wolfgang Strittmatter
Siegfried Matzku
Dieter Riesenberg
Uwe Horn
Uwe Knüpfer
Marian Kujau
Rolf Wenderoth
Andreas Plückthun
Anke Krebber
Original Assignee
Merck Patent Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent Gmbh filed Critical Merck Patent Gmbh
Publication of PL327188A1 publication Critical patent/PL327188A1/xx
Publication of PL185665B1 publication Critical patent/PL185665B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/18Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans
    • C07K16/28Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans against receptors, cell surface antigens or cell surface determinants
    • C07K16/2863Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans against receptors, cell surface antigens or cell surface determinants against receptors for growth factors, growth regulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/18Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans
    • C07K16/28Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against material from animals or humans against receptors, cell surface antigens or cell surface determinants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • C12N15/72Expression systems using regulatory sequences derived from the lac-operon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

1 . Sposób wytwarzania obcego bialka w komórkach E. coli, transformowanych plazmidem przy uzyciu fermenta- cji o wysokiej gestosci komórkowej przez etapy wsadu i zasilanego wsadu bez jakiegokolwiek ograniczenia wzro- stu przez substraty lub metaboliczne produkty uboczne, oraz wyodrebnienia i oczyszczenia ekspresjonowanego bialka z pozywki hodowli, przy czym stezenie substratów w fazie zasilanego wsadu jest regulowane i/lub sterowane przez ciagly automatyczny lub pólautomatyczny uklad analizy i dozowania, znam ienny tym , ze w fazie zasilane- go wsadu (i) jest utrzymywane stale stezenie zródla wegla w pozywce w obszarze miedzy 0,1 g/l i 25 g/l przy za- chowaniu nieograniczonego wzrostu komórek (p = ( µ m ax), (ii) produkcja obcego bialka w obrebie wyzej wspomnia- nej fazy zasilanego wsadu przy gestosci komórkowej mie- dzy 10 i 80 g/l jest zapoczatkowywana przez indukowanie promotora, a (iii) po wykonanym indukowaniu syntezy produktu stosowany azot i fosforan oraz sole pierwiastków sladowych sa dostarczane w sposób ciagly, przy czym (iv) podczas calej fazy zasilanego wsadu wartosc pO2 utrzymy- wana jest przez odpowiednie wprowadzanie tlenu do brzeczki fermentacyjnej miedzy 5 i 25%, przy czym plazmid jest no- snikiem obcego genu i indukowalnego promotora. F ig . 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania obcego białka w komórkach E. coli, transformowanych plazmidem przy użyciu fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej przez etapy wsadu i zasilanego wsadu bez jakiegokolwiek ograniczenia wzrostu przez substraty lub metaboliczne produkty uboczne, oraz wyodrębnienia i oczyszczenia ekspresjonowanego białka z pożywki hodowli, przy czym stężenie substratów w fazie zasilanego wsadu jest regulowane i/lub sterowane przez ciągły automatyczny lub półautomatyczny układ analizy i dozowania, polegający na tym, że w fazie zasilanego wsadu (i) jest utrzymywane stałe stężenie źródła węgla w pożywce w obszarze między 0,1 g/1 i 25 g/1 przy zachowaniu nieograniczonego wzrostu komórek (μ = pmax), (ii) produkcja obcego białka w obrębie wyżej wspomnianej fazy zasilanego wsadu przy gęstości komórkowej między 10 i 80 g/1 jest zapoczątkowywana przez indukowanie promotora, a (iii) po wykonanym indukowaniu syntezy produktu stosowany azot i fosforan oraz sole pierwiastków śladowych są dostarczane w sposób ciągły, przy czym (iv) podczas całej fazy zasilanego wsadu wartość pO2 utrzymywana jest przez odpowiednie wprowadzanie tlenu do brzeczki fermentacyjnej między 5 i 25%, przy czym plazmid jest nośnikiem obcego genu i indukowalnego promotora.
Korzystnie stężenie źródła węgla podczas fazy zasilanego wsadu utrzymuje się w zakresie między 1 i 3 g/1.
Korzystnie azot, fosforan i pierwiastki śladowe dodaje się przy gęstości komórkowej między 50 i 80 g/1.
Korzystnie gęstość komórkowa według (ii) określonego wyżej wynosi 20 do 60 g/L
Korzystnie w fazie zasilanego wsadu mogą być osiągnięte gęstości komórkowe między 100 i 150 g/1.
Korzystnie jako plazmid stosuje się wektor ekspresji z kasetą ekspresji zawierającą gen obcy ograniczony przez dwie sekwencje terminatora.
Korzystniej użyty wektor ekspresji zawiera dodatkowo układ „samobójczy”, zwłaszcza układ „samobójczy” hok-sok.
Korzystniej stosuje się gen obcy, kodujący fragment przeciwciała, zwłaszcza miniprzeciwciało.
Korzystnie jako plazmid stosuje się wektor ekspresyjny dla E. coli do ekspresji obcych białek w warunkach fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej posiadający następujące elementy:
(i) sekwencja terminatora „w górę” i „w dół”, (ii) układ promotor lac/operator, (iii) sekwencja T7gl0-Shine-Dalgamo, (iv) sekwencja sygnałowa pelB lub ompA,
185 665 (v) sekwencja genu obcego zawierająca sekwencję kodującą łańcuch VH i VL miniprzeciwciała.
Korzystniej stosuje się wektor zawierający dodatkowo układ „samobójczy”, zwłaszcza sekwencję układu „samobójczego” hok-sok. Korzystniej sekwencją terminatora „w górę” jest tHp, a sekwencją terminatora „w dół” jest ttpp.
Korzystnie stosuje się wektor oznaczony jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
Korzystnie stosuje się szczep E. coli, który podczas fazy fermentacji nagromadza nie więcej niż 5 g/1 octanu w pożywce hodowli.
Korzystniej stosuje się szczep E. coli RV308 (ATCC 31608).
Przedmiot wynalazku stanowi również wektor ekspresyjny dla E. coli do ekspresji obcych białek w warunkach fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej, charakteryzujący się tym, że posiada następujące elementy:
(i) sekwencja terminatora „w górę” i „w dół”, (ii) układ promotor lac/operator, (iii) sekwencja T7gl0-Shine-Dalgamo, (iv) sekwencja sygnałowa pelB lub ompA, (v) sekwencja genu obcego zawierająca sekwencję kodującą łańcuch VH i VL miniprzeciwciała.
Korzystnie wektor zawiera dodatkowo układ „samobójczy”, zwłaszcza sekwencję układu „samobójczego” hok-sok. Korzystnie sekwencją terminatora „w górę” jest Thp sekwencją terminatora „w dół jest ttpp.
Korzystnie wektor jest wektorem oznaczonym jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
Przedmiotem wynalazku jest także transformowany gospodarz ekspresyjny E. coli RV308 charakteryzujący się tym, że zawiera wektor ekspresyjny oznaczony jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
Szczegółowy opis wynalazku
Przedmiotem ujawnienia jest zatem sposób wytwarzania obcej proteiny w komórkach E.coli, transformowanych obcym genem i plazmidem będącym nośnikiem indukowalnego promotora, przy użyciu fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej przez etapy wsadu i zasilanego wsadu bez jakiegokolwiek ograniczenia wzrostu przez substraty lub metaboliczne produkty uboczne, i wyodrębnienia i oczyszczenia ekspresjonowanej proteiny z pożywki do hodowli, przy czym stężenie substratów w fazie zasilanego wsadu jest sterowane przez ciągły automatyczny lub półautomatyczny układ analizy i dodawania, przy czym w fazie zasilanego wsadu (i) jest utrzymywane stałe stężenie źródła węgla w ośrodku w obszarze między 0,1 g/1 a 25 g/1 przy zachowaniu nieograniczonego wzrostu komórek (μ = pmax), (ii) produkcja obcej proteiny w obrębie wyżej wspomnianej fazy zasilanego wsadu jest zapoczątkowana przy gęstości komórkowej między 10 i 80 g/1 przez indukcję promotora, oraz (iii) po dokonanej indukcji syntezy produktu wykorzystywany azot oraz fosforan jak również sole pierwiastków śladowych są dostarczane w sposób ciągły, przy czym (iv) podczas całości fazy zasilanego wsadu wartość pO2 jest ustawiona między 5 i 25% przez odpowiednie doprowadzanie tlenu do brzeczki fermentacyjnej .
Zgodne z ujawnieniem wartości wymaganego stężenia źródła węgla podczas fazy zasilanego wsadu mieszczą się w zakresie miedzy 0,1 g do 25 g/1. Korzystny obszar jest między 0,5 a 15 g/1, zwłaszcza między 1,0 do 5 g/1, względnie między 1,0 do 3 g/1. Szczególnie korzystne stężenie wynosi 1,5 g/1. Jako źródło węgla należy korzystnie wymienić glukozę lub glicerynę lub ich mieszaniny. Dodawanie źródła węgla następuje przy użyciu automatycznego lub półautomatycznego układu dodawania i analizy w sposób ciągły (on-line). Korzystnie stosuje się układ analityczny przepływowej iniekcji wstrzykowej w trybie on-line.
Doprowadzanie stosowanego azotu, korzystnie azotu amonowego i fosforanu, np. wodorofosforanu diamonowego lub diwodoro-fosforanu amonowego, oraz pierwiastków śladowych, np. rozpuszczalnych w pożywce soli boru, manganu, miedzi, molibdenu i kobaltu żelaza lub cynku, odbywa się w fazie zasilanego wsadu następującej po fazie wsadu, korzystnie
185 665 po włączeniu syntezy proteiny przez regulowalny promotor przy gęstości komórkowej od 50 do 80 g/1 suchej biomasy), korzystnie przy około 70 g/1 przy całkowitej szybkości wzrostu od 100 do 150, zwłaszcza 140 g/1. Włączenie syntezy proteiny przez aktywowanie układu regulowalnego promotora następuje według wynalazku przy gęstości komórkowej od 10 do 80 g/1, korzystnie między 20 do 60 g/1, a zwłaszcza w obszarze od 40 do 60 g/1. Ciśnienie cząstkowe tlenu w fazie zasilanego wsadu wynosi między 5 i 25%, korzystnie między 15 i 25%, a zwłaszcza około 20%.
Wartość pH pożywki fermentacyjnej podczas całości wsadu ustawia się między 6,5 i 7,0, korzystnie między 6,7 i 6,9, a zwłaszcza około 6,8.
Ponadto przedmiotem ujawnienia jest odpowiedni sposób, w którym stosuje się wektor ekspresji z kasetą ekspresji zawierającą gen obcy ograniczony dwiema sekwencjami terminatora po bokach. Te sekwencje terminatora, zwłaszcza sekwencja umiejscowiona „w górę” skutecznie uniemożliwiają niepożądaną ekspresję proteiny przed włączeniem przez układ promotora. Szczególnie nadaje się terminator thP (Nohno i in., 1988, J. Bacteriol. 170, 40974102), lecz można zastosować także inne znane sekwencje terminatora.
Ponadto przedmiotem ujawnienia jest sposób, w którym stosowany wektor ekspresji zawiera dodatkowo układ „samobójczy”. Układ „samobójczy” wytwarza proteinę, która bez istnienia plazmidu w komórce jest dla niej toksyczna. Odpowiednie układy „samobójcze” są znane w literaturze. Układem „samobójczym” szczególnie odpowiednim jest układ hok-sok (np. Gerdes K., 1988, Biotechnol. 6, 1402-1405). W sposobie dla skutecznego tworzenia protein rekombinacyjnych, zwłaszcza cząsteczek przeciwciał jest mianowicie ważne, by układ wektora gospodarza w obszarze o wysokiej gęstości komórkowej charakteryzował się wysoką stabilnością plazmidu, nieznaczną rekombinacyjną ekspresją podstawową i znacznym tworzeniem produktu. Układy „samobójcze” w kombinacji z rekombinacyjnymi są przy tym specyficzne dla wektora przez kasety ekspresji otoczone przez terminatory.
Ponadto przedmiotem ujawnienia jest odpowiedni sposób, w którym stosuje się gen obcy, który koduje fragment przeciwciała, zwłaszcza miniprzeciwciała.
Ponadto przedmiotem ujawnienia jest sposób, w którym stosuje się wektory ekspresji o dodatkowych, niżej opisanych cechach. Zasadniczo stosowalna jest większość znanych szczepów E. coli, odpowiednich dla techniki rekombinacyjnej i dla produkcji w skali technicznej. Korzystnie stosuje się takie szczepy, które przy wzroście do dużych gęstości komórkowych nagromadzają stosunkowo mało octanu. Szczególnie odpowiednie są szczepy o nagromadzeniu octanu poniżej 5 g/1. Nieoczekiwanie okazało się, że przez dobrane warunki opisanego sposobu można utrzymywać nagromadzenie octanów na szczególnie niskim poziomie. Ze względu na to szczególnie odpowiedni jest ogólnie znany i dostępny handlowo szczep E. coli RV308 (ATCC 31608) oraz jego odmiany o jednakowym działaniu.
Przedmiotem ujawnienia jest w szczególności odpowiedni sposób, w którym stosuje się szczep E. coli o nagromadzeniu octanu poniżej 5 g/1 w pożywce hodowli podczas fermentacji. Przedmiotem ujawnienia jest ponadto wektor ekspresji E. coli odpowiedni dla ekspresji obcych protein w warunkach fermentacji o dużej gęstości komórkowej, który ma następujące cechy:
(i) sekwencja terminatora „w górę” i „w dół”, (ii) układ promotor lac/operator, (iii) sekwencja T7gl0-Shine-Delgamo, (iv) sekwencja sygnałowa pelB lub ompA, (v) sekwencja genu obcego, a w korzystnej formie wykonania dodatkowo, układ „samobójczy”, zwłaszcza układ „samobójczy” hok-sok.
Układ promotora można zastąpić także przez inne odpowiednie, np. wyżej wymienione układy. Również inne jednakowo działające sekwencje sterujące lub sygnałowe są objęte ujawnieniem. Jako szczególne formy wykonania, przedmiotem ujawnienia są wektor ekspresji pHKK (rys. 2) określony przez swoją konstrukcję, zawierający sekwencje dla miniprzeciwciała, wyprowadzonego z Mab 425, oraz szczególny rekombinacyjny gospodarz E. coli RV308[pHKK].
185 665
Objaśnienie rysunków
Rysunek 1: Eksperymentalna próbna budowa bioreaktora dla wytwarzania protein w warunkach wysokiej gęstości komórkowej. Układ wyposażono w urządzenie do pomiaru, wskazania, kontroli i dozowania.
Rysunek 2: Zoptymalizowany wektor ekspresji pHKK oraz części jego konstrukcji. Wektor zasadniczo składa się z elementów znanych wektorów pASK.40, pAKlOO i pKG1022. Rys. 3(a-d): Hodowla HCD rekombinacyjnego E. coli na przykładzie E. coli RV3O8[pHKK]: czasowy przebieg biomasy, glukozy, azotu amonowego, fosforanu, octanu, szybkości mieszadła, pOz, O2 i CO2 w gazach odlotowych, stabilność plazmidu (wyrażona w % kolonii βlaktamazo-dodatnich) i tworzenie proteiny (tu: scFv425dhlx). Fazy wsadu i zasilanego wsadu są podzielone na 5 podfaz. Strzałka IPTG podaje początek produkcji proteiny.
Sposób według wynalazku stosuje transformowane komórki E. coli. Wybrane konstrukcje plazmidu są ukierunkowane na rodzaj ekspresjonowanej proteiny. Szczególnie korzystne cechy takich konstrukcji plazmidu opisano poniżej. Techniki i metody wymagane dla konstrukcji plazmidu i transformacji komórek gospodarza są wszystkie znane i wyczerpująco opisane w literaturze (np. Sambrook i in., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manuał, Cold Spring Harbor). Przedstawiono je na podstawie szczególnych form wykonania wynalazku w przykładach. Wyjściowe plazmidy są dostępne handlowo lub można jest łatwo skonstruować standardowymi metodami na podstawie znanych schematów konstrukcyjnych.
Wstępnie włączona faza wsadu typowej fermentacji według wynalazku transformowanych komórek E. coli jest podzielona na dwie podfazy. Po zaszczepieniu odpowiedniej hodowli wstępnej podfaza I cechuje się fazą Lag, w której komórki przystosowują się i szybkość wzrostu μ następnie wzrasta do p-max. Podczas podfazy II komórki wzrastają wykładniczo przy μ = pmax. Po spadku pO2 ze 100% nasycenia do poniżej 5-15%, wartość pO2 jest poprzez kontrolę szybkości mieszadła pO2 ustawiona korzystnie na wartości pO2 między 15 do 25%, zwłaszcza około 20% (Rys. 3b). To ustawienie (przez wprowadzenie powietrza wzbogaconego czystym tlenem) należy wykonać po około 6 do 12 h po rozpoczęciu fermentacji głównej hodowli. Stężenie glukozy, które początkowo wynosi między 20 a 35 g/1, obniża się do końca podfazy II, która oznacza też koniec fazy wsadu włączonej przez fazą zasilanego wsadu. Przy tym wartości 0,1 g/1 nie powinny w żadnym wypadku zmniejszyć się poniżej 0,1 g/1. Od tego momentu jest to uniemożliwione przez odpowiednie dostarczanie glukozy (Podfaza III, Rys. 3a, Początek fazy zasilanego wsadu). Zgodnie z wynalazkiem jest utrzymywana stała wartość glukozy między 0,1 i 25 g/1, korzystnie między 1 i 3 g/1. Stosuje się tu np. pożywkę zasilającą FS1 (Tab. 1). Ponieważ ten zakres stężenia glukozy jest dużo wyżej od wartości Ks dla glukozy (Bergter, 1983, „Wzrost mikroorganizmów”, str. 41, Gustav Fischer Verlag, Jena), komórki mogą dalej rosnąć przy pmax. Kontrola i regulacja stężenia glukozy następuje według wynalazku przy użyciu układu automatycznego lub półautomatycznego. Szczególnie odpowiednie są układy analizatora przepływowej iniekcji wstrzykowej działające w trybie on-line. Układy czysto manualne lub w znacznym stopniu manualne okazały się niekorzystne. Faza zasilanego wsadu rozpoczyna się między około 15 a 22 godziną co ostatecznie zależy od różnych indywidualnych czynników takich jak temperatura, skład i stężenie pożywek, wielkości reaktora itd., a zwłaszcza też od rodzaju użytego szczepu E. coli. Korzystniej około 4 do 8 godzin po rozpoczęciu fazy zasilanego wsadu następuje włączenie syntezy obcej proteiny. Dokładny moment czasowy jest ostatecznie ukierunkowany na gęstość komórkową osiągniętą do tego momentu. Szczególnie korzystne są gęstości komórkowe między 10 i 80 g/1, zwłaszcza między 20 i 60 g/1 w przypadku gdy mogą być osiągnięte końcowe gęstości komórkowe od 100 do 150 g/1. Dla rozpoczęcia syntezy proteiny jest korzystne, jeśli do momentu indukcji występuje około 10 do 60% maksymalnej osiąganej gęstości komórkowej. Na syntezę proteiny oddziaływa włączenie regulowalnego układu promotora. To włączenie następuje według zastosowanego układu z reguły przez dodanie substancji lub przez zmianę wielkości fizycznej. W przypadku korzystnego układu lac (promotor, operator, induktor) przez dodanie IPTG (izopropylotio-galaktopiranozyd). Dalszy wzrost komórek jest obecnie ograniczony jedynie przez nagromadzający się produkt. Dlatego według wynalazku jest ważne, by przed indukowaniem nie zachodziła żadna znaczna ekspresja podstawowa, która wpływałaby niekorzystnie
185 665 na całkowity wzrost i tym samym na całkowitą wydajność. Według wynalazku uzyskuje się to w ten sposób, że kaseta ekspresji w plazmidzie ma w sąsiedztwie aktywne sekwencje terminatora. Od momentu dostarczania glukozy pożywka fermentacyjna staje się uboższa w azot i fosforan (Rys. 3a, b). Aby uniknąć ograniczeń wszelkiego rodzaju, korzystnie azot i fosforan są również podawane w odpowiedniej metodzie ciągłej. Azot jest korzystnie doprowadzany w postaci soli amonowych, ponieważ dzięki temu można również wpływać na wartość pH (6,0 do 7,0, korzystnie 6,8). Przydatny jest np. roztwór FS2 (Tab. 1). Podfaza IV charakteryzuje się zgodnym z wynalazkiem dostarczaniem pierwiastków śladowych (np. boru, manganu, żelaza, kobaltu, molibdenu, cyny) w postaci rozpuszczalnych soli. Dodanie następuje z reguły w sposób ciągły ze stała prędkością. Podfaza V charakteryzuje się zmniejszonym wzrostem, w pierwszym rzędzie uwarunkowanym przez nagromadzenie produktu. Ponadto można zaobserwować nieznaczny wzrost stężenia octanu. Niemniej nagromadzenie względnie stężenie octanu w pożywce jest zaskakująco niskie. Wynika to ze szczególnych warunków sposobu. Szczepy E. coli o maksymalnym wzbogaceniu < 5 g/1 podczas fermentacji efekt ten jeszcze bardziej wzmacniają. Wydajności proteiny zmieniają się zależnie od rodzaju proteiny przeciętnie między 2 i 6 g/1. Z tej ilości, biologicznie czynnych jest między 50 i 95%, zależnie od rodzaju proteiny. W przypadku fragmentów przeciwciała uzyskuje się ponad 80% ponownie fałdowanej proteiny. Wartości te wyraźnie przewyższają porównywalny sposób dotąd opisany według stanu techniki.
W szczególności przy użyciu, przedstawionego sposobu można w odniesieniu do skontruowanych i dopasowanych specjalnie do tego celu plazmidów ekspresji wytwarzać skutecznie fragmenty przeciwciał, zwłaszcza miniprzeciwciała. Jest jednak również możliwe wytwarzanie wielu innych protein, protein fuzyjnych lub enzymów zgodnie ze sposobem według wynalazku w korzystny sposób. Przykładami takich odpowiednich protein są: hybrydostreptokinaza, glukozodehydrogenaza lub także proteiny, działające na krzepnięcie krwi, jak np. hirudyna, trombina, hementyna lub teromina.
Tabela 1
Skład pożywek; FS1, FS2 i FS3 są pożywkami zasilającymi zastosowanymi w różnych podfazach fazy zasilanego wsadu.
Związek Pożywka hodowli wstępnej mg/1 Pożywka hodowli głównej mg/1 FS1 mg/1 FS2 mg/1 FS3 mg/1
1 2 3 4 5 6 7
1. Na2HPO4 x 2H2O 8.6 χ1θ’
2. k2hpo4 3 xl03 16.6x10’
3. (NH4)2HPO4 4x10’ 227 x10’
4. (NH4)2HPO4 169.5x10’
5. nh4ci 1x10’
6. NaCl 5 xl02
7. Kwas cytrynowy 2.1 xl0’
8. Hydrat cytrynianu Fe(III) 60.0 75.0 5x10’
9. H,BO, 3.0 3.8 250
10. MnCl, x 4H2O 15.0 18.8 125
11. EDTA x 2H,O 8.4 10.5 700
12. CuCl2 x 2H2O 1.5 1.9 125
185 665 ciąg dalszy tabeli 1
1 2 3 4 5 6 7
13. Na2MO4 x 2H2O 2.5 3.1 213
14. CoC12 x 6H2O 2.5 3.1 213
15. Zn(CH3COO)2 x 2H2O 8.0 10 668
16. Glukoza 10xl03 25 xl03 670x103
17. MgSO4 x 7H2O 600 1.5 xl03 19.8 xl03
18. Ampicylina 100 100
Przykład 1
Do wytwarzania rekombinacyjnego gospodarza E. coli zastosowano prototropowy szczep E. coli-ΥΛΊ RV308 (lac74-galISII: OP308strA) , (Maurer i in., 1980, J. Mol. Biol. 139, 147-161; ATCC 31608). Transformacja przy użyciu wektora odpowiedniego do ekspresji jak również wszystkie inne niezbędne manipulacje DNA wykonano, o ile nie podano inaczej, według metod standardowych. Do kontroli odpowiedniej fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej użyto bezplazmidowe komórki E. coli RV308. Wektor pHKK skonstruowano jak następuje (Rys. 2): mały fragment z pAKlOO (Krebber i Pluckthun, 1995) zawierający silny terminator transkrypcyjny ϊηρ (Nohno i in., patrz wyżej) w obszarze „w górę” od lac p/o, wstawiono do plazmidu pASK40 (Skerra i in., 1991, Biotechnol. 9, 273-278). Wstawienie hok-sok DNA wykonano przez dwa dalsze etapy klonowania: gen aphA z pKG1022 (Gerdes, 1988, patrz wyżej) usunięto przez dwukrotne trawienie Xhol i EcoRI, uzupełniono polimerazą DNA I (fragment Klenowa) i ponownie ligowano. W drugim etapie zmodyfikowany fragment BamHI z pKG1022 klonowano w jedyne miejsce cięcia BamHI pierwszego produktu klonowania. Miniprzeciwciało pochodzi z jednołańcuchowego fragmentu, w którym zmienne domeny w kierunku VH-VL związano z giętkim linkerem (gly4ser)3, po czym następował bogaty wprolinę obszar Hinge oraz zmodyfikowana domena „helix-tum-helix” (dhlx) (Pack i in., 1993, Biotechnol. 11, 1271-1277). Sekwencje DNA, primer, wzmocnienia i klonowania lekkiego i ciężkiego łańcucha mysiego/humanizowanego Mab 425 wyczerpująco opisano w 92/15683. W celu wydzielenia fragmentu scFv425dhlx do periplazmy domenę VH N-końca poddano fuzji do sekwencji sygnałowej pelB. Miejsce wiązania rybosomów T7gl0 (Shine Dalgamo) sklonowane za pomocą metodyki PCR w miejsca cięcia Xbal i Sfil pEGl (Strittmatter i in., 1955). Gotową kasetę ekspresji sc-Fv425dhlx sklonowano między miejscami cięcia Xhal i Hindlll. Powstał z tego wektor ekspresji pHKK według rys. 2.
Przykład 2
Składy pożywek dla hodowli wstępnych w kolbie Erlenmayera, hodowli głównej w reaktorze zbiornikowym wyposażonym w mieszadło mechaniczne (Biostat EDI00, B. Braun, Biotech International, Melsungen, RFN) oraz pożywki zasilające FS1, FS2 i FS3 zestawiono w tabeli 1. Pożywkę hodowli głównej (8 1) zmodyfikowano w porównaniu do pożywki podanej w pracy: Riesenberg i in., 1991 (patrz powyżej). Aby zapobiec wytrącaniu, składniki dodano w porządku podanym w tabeli 1. Glukozę i siarczan magnezu dodano jako oddzielnie autoklawowane roztwory. Reaktor zastosowano w 26°C, przy ciśnieniu 0,15 Mpa, przy wartości pH 6, 8 i przeciętnej szybkości przewietrzania 10 1/min. Do nastawienia wartości pH użyto 25% wodny roztwór amoniaku. Podczas fermentacji dodano przy użyciu kontroli sensorowej amoniak iUcolub NI 15® (Fragol Industrieschmierstoffe GmbH, Miihlheim/Ruhr, RFN) dla regulacji pH i jako środek przeciwpieniący, odpowiednio. FS1 wytworzono jak następuje: 750 g glukozy i 22,2 g MgSO4 x 7H2O oddzielnie rozpuszczono w 600 ml wzgl. 50 ml wody. Po dokonanym autoklawowaniu roztwory wzajemnie zmieszano. FS2 wytworzono przez rozpuszczenie 227 g (NH4)2HPO4 i 169.5 g (NH4)H2PO4 w wodzie przy dodaniu 60 ml 25% NH3, aby przed autoklawowaniem nastawić wartość pH na 6,8. FS3 przyrządzono z roztworów macierzystych w następującym porządku: 50 ml Fe(III)-cytrynianhydrat ( 6 g/1). 0,5 ml H3BO3 (30 g/1), 0,5 ml MnCb x 4H2O (10 g/1), 0,5 ml EDTA x 2H2O
185 665 (84 g/1), 0,5 ml CuCl2 x 2H2O (15 g/1), 0,5 ml Na2MoO4 x 2H2O (25 g/1), 0,5 ml CoCl2 x 2H2O (25 g/1) i 10 ml Zn(CH3COO)2 x 2H2O (4 g/1).
Przyk ład 3
Szereg kolonii z szalki Petriego, wyrosłych na agarze LB w 26°C posłużyło do tego, by zaszczepić 20 ml płynnej pożywki LB. Po 5 godzinnym wytrząsaniu (200 obr/min, 26°C) wprowadzono 1 ml do 100 ml pożywki hodowli wstępnej w 500 ml kolbie i następnie inkubowano. 10 ml tej hodowli wstępnej użyto, aby zaszczepić 100 ml nowej pożywki hodowli wstępnej. W ten sposób wytworzono 9 hodowli wstępnych wykorzystanych do tego, by zaszczepić 8 1 pożywki hodowli głównej w fermentatorze z początkowym OD550 « 0,2.
Przyk ład 4
Budowę bioreaktora 10 1 z wyposażeniem i urządzeniami kontrolnymi przedstawiono na rys. 1. Hodowlę w skali fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej wykonano przy użyciu cyfrowej jednostki pomiarowo-kontrolnej (DCU), układu kontrolnego multifermentatora (MFCS) i jednostki kontrolnej przepływu gazu. Wydzielanie CO2 i tlenu było stale mierzone. Po wszczepieniu kolektor biopróbek ΜΧ-3 (New Brunswick Scientific, Watford, UK) służył do tego, by pobrać aseptyczne próbki i umożliwić analizę danych w trybie on-line (Webb i in., 1990, Biotechnol. 8, 926-928). Jednostki kontrolne utrzymywały szybkość dopływu gazu 10 1/min, wartość pH 6,8, temperaturę 26°C oraz ciśnienie 0,15 MPa, Dwie pętle kontrolne gwarantowały tlenowe warunki wzrostu przy wartości pO2 20%. Wszystkie ważne wartości fizyczne podczas całej fermentacji wskazywano i zapisywano.
Podczas fazy zasilanego wsadu stężenie glukozy w hodowli utrzymywano przy 1,5 g\l. W tym celu zastosowano zmodyfikowany przyrząd do analizy przepływowej iniekcji wstrzykowej (analizator FIAstar 5020 z fotometrem i jednostką kontrolną detekcji, Tecator AB, Szwecja). Szczegóły tego układu i jego trybu pracy opisano według stanu techniki (z.B. Pfaff i in., 1995 w: Munack A., Schugerl K. (red.): Computer Applications in Biotechnology, Elsevier Science Ltd., Oxford, 6-11). Gęstość komórkową obliczono na podstawie pomiaru gęstości optycznej przy 550 nm. Stabilność plazmidu oznaczono według: Pack i in., 1993 (patrz wyżej).
Przyk ład 5
Ilościowe oznaczenie zsyntetyzowanych miniprzeciwciał wykonano według metody Packa i in., 1993 (patrz powyżej). Ilość zdolnych do funkcjonowania miniprzeciwciał oznaczono za pomocą ELISA, całkowitą ilość miniprzeciwciała za pomocą SDS-PAGE w 12% żelu poliakryloamidowym według Laemmli (1970), a następnie przez skanowanie żelu. Dla prób ELISA płytki do mikromiareczkowania pokryto ludzkim receptorem EGFR (np. z WO 92/1568-3). Związane miniprzeciwciała wykryto przy użyciu antysurowicy scFv425 królika i IgG przeciwkróliczego kozy sprzężonego z peroksydazą (Jackson Immunoresearch Inc, USA). Wydajność czynnych miniprzeciwciał obliczono z serii rozcieńczeń oczyszczonych miniprzeciwciał. Kontrola wykazała, że antysurowica królika scFv425 nie wykazuje dającej się ustalić reakcji krzyżowej z innymi składnikami pozbawionego plazmidu surowego ekstraktu E. coli RV308. Ponadto, dodatek tego ekstraktu do serii rozcieńczeń takiego samego przeciwciała w oczyszczonej formie nie miało wpływu na sygnały ELISA. Dla określenia całkowitej ilości miniprzeciwciał wykryto fotometrycznie żele zabarwione błękitem Brilliant Coomassie i stężenie miniprzeciwciał obliczono z serii rozcieńczeń oczyszczonego miniprzeciwciała, które zebrano na tym samym żelu. Do celów kontrolnych służyła analogiczna próba z zastosowaniem komórek gospodarza E. coli, które nie produkowały miniprzeciwciał.
185 665
Fig.3c
Wsad
Zasilany-wsad | III . IV । V | _ (g) pO 2 - mieszadło jdDpOz-GF, 1 © FIA - glukoza ,H*P , ślady
Czas hodowli (h)
185 665
Fig.3α
Fig.3b
Czas hodowli (h)
185 665
O U) Φ □ o μ ω g Φ m Φ O O o Λ > Ο C >ι Φ β 93
Φ m s 0) ι
Φ φ τη •Η ο C Φ Φ Ν Ν ·Η 93 rH Φ Φ Ν β Μ Ν Φ -Η Ν S c Φ 3 >1 3 O .C o. 0) N S4 Λ
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (19)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania obcego białka w komórkach E. coli, transformowanych plazmidem przy użyciu fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej przez etapy wsadu i zasilanego wsadu bez jakiegokolwiek ograniczenia wzrostu przez substraty lub metaboliczne produkty uboczne, oraz wyodrębnienia i oczyszczenia ekspres jonowanego białka z pożywki hodowli, przy czym stężenie substratów w fazie zasilanego wsadu jest regulowane i/lub sterowane przez ciągły automatyczny lub półautomatyczny układ analizy i dozowania, znamienny tym, że w fazie zasilanego wsadu (i) jest utrzymywane stałe stężenie źródła węgla w pożywce w obszarze między 0,1 g/1 i 25 g/1 przy zachowaniu nieograniczonego wzrostu komórek (μ = pinax), (ii) produkcja obcego białka w obrębie wyżej wspomnianej fazy zasilanego wsadu przy gęstości komórkowej między 10 i 80 g/1 jest zapoczątkowywana przez indukowanie promotora, a (iii) po wykonanym indukowaniu syntezy produktu stosowany azot i fosforan oraz sole pierwiastków śladowych są dostarczane w sposób ciągły, przy czym (iv) podczas całej fazy zasilanego wsadu wartość pO2 utrzymywana jest przez odpowiednie wprowadzanie tlenu do brzeczki fermentacyjnej między 5 i 25%, przy czym plazmid jest nośnikiem obcego genu i indukowalnego promotora.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie źródła węgla podczas fazy zasilanego wsadu utrzymuje się w zakresie między 1 i 3 g/1.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że azot, fosforan i pierwiastki śladowe dodaje się przy gęstości komórkowej między 50 i 80 g/1.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gęstość komórkowa według (ii) z zastrz. 1 wynosi 20 do 60 g/1.
  5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w fazie zasilanego wsadu mogą być osiągnięte gęstości komórkowe między 100 i 150 g/1.
  6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako plazmid stosuje się wektor ekspresji z kasetą ekspresji zawierającą gen obcy ograniczony przez dwie sekwencje terminatora.
  7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że użyty wektor ekspresji zawiera dodatkowo układ „samobójczy”, korzystnie układ „samobójczy” hok-sok.
  8. 8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że stosuje się gen obcy, kodujący fragment przeciwciała, zwłaszcza miniprzeciwciało.
  9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako plazmid stosuje się wektor ekspresyjny dla E. coli do ekspresji obcych białek w warunkach fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej posiadający następujące elementy:
    (i) sekwencja terminatora „w górę” i „w dół”, (ii) układ promotor lac/operator, (iii) sekwencja T7gl0-Shine-Dalgamo, (iv) sekwencja sygnałowa pelB lub ompA, (v) sekwencja genu obcego zawierająca sekwencję kodującą łańcuch VH i VL miniprzeciwciała.
  10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stosuje się wektor zawierający dodatkowo układ „samobójczy”, zwłaszcza sekwencję układu „samobójczego” hok-sok.
  11. 11. Sposób według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że sekwencją terminatora „w górę” jest ϊηρ , a sekwencją terminatora „w dół” jest ttpp.
  12. 12. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że stosuje się wektor oznaczony jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
  13. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się szczep E. coli, który podczas fazy fermentacji nagromadza nie więcej niż 5 g/1 octanu w pożywce hodowli.
  14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że stosuje się szczep E. coli RV308 (ATCC 31608).
    185 665
  15. 15. Wektor ekspresyjny dla E. coli do ekspresji obcych białek w warunkach fermentacji o wysokiej gęstości komórkowej, znamienny tym, że posiada następujące elementy:
    (i) sekwencja terminatora „w górę” i „w dół”, (ii) układ promotor lac/operator, (iii) sekwencja T7gl0-Shine-Dalgamo, (iv) sekwencja sygnałowa pelB lub ompA, (v) sekwencja genu obcego zawierająca sekwencję kodującą łańcuch VH i VL miniprzeciwciała.
  16. 16. Wektor według zastrz. 15, znamienny tym, że zawiera dodatkowo układ „samobójczy”, zwłaszcza sekwencję układu „samobójczego hok-sok.
  17. 17. Wektor według zastrz. 15 albo 16, znamienny tym, że sekwencją terminatora „w górę jest top, a sekwencją terminatora „w dół” jest tLpp.
  18. 18. Wektor według zastrz. 15, znamienny tym, że jest wektorem oznaczonym jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
  19. 19. Transformowany gospodarz ekspresyjny E. coli RV308 znamienny tym, że zawiera wektor ekspresyjny oznaczony jako pHKK według schematu konstrukcji przedstawionej na rys. 2.
    * * *
    Wynalazek dotyczy sposobu fermentacji z zasilanym wsadem ze specjalnymi układami wektor-gospodarz E. coli w celu efektywnego tworzenia protein rekombinacyjnych, zwłaszcza rekombinacyjnych cząsteczek przeciwciał, w szczególności fragmentów przeciwciał, jak np. miniprzeciwciała.
    W warunkach według wynalazku komórki E. coli mogą rosnąć z maksymalną właściwą szybkością wzrostu aż do bardzo wysokich gęstości. Po włączeniu tworzenia produktu rekombinacyjnego, jedynie tworzony produkt działa ograniczająco na wzrost; nie następuje ograniczenie wzrostu przez substraty ani przez metaboliczne produkty uboczne. W ten sposób i w połączeniu ze specjalnie tu dopasowanymi i wykazującymi wysoką stabilność nowymi wektorami ekspresji można osiągnąć wysokie wydajności przestrzeń- czas protein rekombinacyjnych, które wykazują dużą aktywność biologiczną zwłaszcza w przypadku fragmentów przeciwciał.
    Zasadniczym warunkiem skutecznego tworzenia protein rekombinacyjnych jest hodowla komórek E. coli do dużej gęstości komórkowej. Następujące hodowle służące do tego celu należą do stanu techniki: Po nieograniczonym wzroście (μ = pmax) w fazie wsadu, w następującej po tym fazie zasilanego wsadu zwykle dozuje się źródło węgla (glukoza lub gliceryna), tak że unika się tworzenia inhibitujących wzrost produktów ubocznych jak np. octan, co ma tę konsekwencję, że następnie wzrost aż 5 do osiągnięcia wysokich gęstości komórkowych można kontynuować jedynie przy ograniczeniu substratu (μ < μπ13χ) (np. Riesenberg i in., 1991, J. BiotechnoL, tom 20, 17-28; Strandberg i in., 1994. FEMS Microbiol. Rev. tom 14, 53-56; Kórz i in., 1995. J. Biotechnol. 39, 59-65; EP-B-0 511 226). Wzrost przy zmniejszonej szybkości wzrostu daje oczywiście długie czasy fermentacji, i w następstwie także mniejsze wydajności przestrzeń-czas. W przypadku tych fermentacji wskutek natychmiastowego zużywania, stężenie źródła węgla w roztworze pożywki wynosi prawie zero. Po włączeniu tworzenia produktu rekombinacyjnego nic się nie zmienia w stosunkach ograniczonych przez substrat.
    Znane są także hodowle z zasilanym wsadem z E. coli, w przypadku których źródło węgla jest dodawane w sposób nieciągły w większych odstępach czasu, a następnie w większych ilościach, przy czym jako wskaźnik wyczerpania substratu dla zapoczątkowania następującego po tym dozowania źródła węgla przeważnie stosuje się wzrost wartości pO2 (np. Eppstein i in, 1989.
    BiotechnoL 7, 1178-1181). Ten sposób postępowania oznacza częstą zmianę długookresowych warunków nadmiaru substratu do warunków ograniczenia substratu i tym samym implikuje nierównowagi metaboliczne.
    Poniżej będą rozpatrywane hodowle z zasilanym wsadem, w których komórki w fazie zasilanego wsadu mogą rosnąć z maksymalną właściwą szybkością wzrostu (μ = pmax). Ho
    185 665 dowie z zasilanym wsadem, w których po oznaczeniach w trybie „off-line” dodaje się większe ilości źródła C w większych odstępach czasu w trakcie hodowli dla uniknięcia ograniczeń substratu, wymagają dużych nakładów eksperymentalnych i mają tę wadę, że podczas całej fermentacji stężenie źródła C stale ulega zmianie (np. Pack i in., 1993, Biotechnol., 11, 12711277, Hahm i in., 1994. Appl. Microbiol. Biotechnol. 42, 100-107). Opisano także hodowle z zasilanym wsadem, w których stężenie źródła C jest mierzone i regulowane w trybie on-line, tak że unika się ograniczeń, chociaż są one - zwłaszcza w obszarze dużej gęstości komórkowej obarczone niżej opisanymi wadami. Ostatnio opisano biosensor glukozowy możliwy do użycia w autoklawie zastosowany do fermentacji mikroorganizmów w fermentatorach z mieszalnikiem (M.R.Phelps i in., 1995. Biotechnol. Bioeng., tom 46, 514-524). Zastosowano go do hodowli E. coli. Ten sensor in situ dostarcza z opóźnieniem czasowym około 2 min aktualną wartość w roztworze, gdzie prowadzona jest hodowla. Sygnał dostarczony od sensora glukozy jest zależny m.in. od pH i pO2. W obszarze dużej gęstości komórkowej X > 80 g/1 sensor nie został przebadany. Zgodnie z doświadczeniem obrośnięcie sond in situ przez E. coli przy bardzo wysokich gęstościach komórkowych może prowadzić do błędnych wartości. Ponadto sensor podczas bieżącej fermentacji nie jest dokładnie rekalibrowalny. Inne metody nie opierają się na pomiarach sensorem in situ, lecz są oparte np. na oznaczeniu źródeł węgla za pomocą analizatorów przepływowej iniekcji wstrzykowej on-line (FIA) lub HPLC w trybie online w roztworze hodowli pozbawionym komórek, który pobrano w sposób pół-ciągły z fermentatora i poddano sączeniu lub mikrowirowaniu (Kleman i in., 1991. Appl. Environ. Microbiol. 57, 910-917 i 918-923; Turner i in., 1994. Biotechnol. Bioeng. 44, 819-829). Algorytmy kontrolne przewidywania i sprzężenia zwrotnego zmniejszają wahania stężenia glukozy przy wzroście do X = 65 g/1 (Kleman i in., 1991, Appl. Environ. Microbiol. tom 57, 910-917). W obszarze bardzo wysokich gęstości komórkowych (od około 80 g/1 do 150 g/1) rozdzielanie komórek i pożywki jest coraz trudniejsze i czasochłonne, tak że wzrasta także opóźnienie czasowe dla określenia aktualnych wartości glukozy w fermentatorze zależnie od biomasy i sprawia, że utrzymanie stałego poziomu glukozy jest bardzo trudne lub niemożliwe. Natomiast przy stałym i krótkim opóźnieniu czasowym stężenie glukozy jest mierzone za pomocą aparatury rezygnującej z tego rozdzielania komórek (Pfaff i in., 1995, s. 6-11 w: Proceedings of the 6th International Conference on Computer Appl. in Biotechnol. Garmisch-Partenkirchen, RFN). Według Pfaff i in. w bezpośredniej bliskości miejsca pobierania próbek po rozcieńczeniu hodowli inhibitorem wzrostu stosuje się FIA z enzymatyczno-amperometrycznym sensorem glukozowym. W przypadku hodowli tlenowcowej komórki E. coli, które nie zostały zmuszone przez tryb dozowania do wzrostu ograniczonego przez substrat, zwykle tworzą znacznie metaboliczny produkt uboczny octan (Riesenberg 1991. Curr. Opinion Biotechnol., tom 2, 380-384), który akumuluje się w pożywce i w większych ilościach działa inhibitująco na wzrost (Pan i in., 1987, Biotechnol. Lett, tom 2, 89-94). Dlatego dotychczas hodowle z zasilanym wsadem prowadzone do osiągnięcia dużych gęstości komórkowych są możliwe jedynie w przypadku szczególnych szczepów E. coli, w przypadku których nagromadzenie octanu zostało zredukowane przez ukierunkowane zmiany genetyczne przy tolerowaniu innych związanych z tym cech niekorzystnych. Do pochodnych E. coli K-12 należą mutanty fosfotransacetylazoujemne (Bauer i in., 1990. Appl. Environ. Microbiol, tom 56, 1296-1302; Hahm i in., 1994. Appl. Microbiol. Biotechnol., tom 42, 100-107), które jednak są silnie zredukowane pod względem wzrastania w pożywkach glukoza - sól mineralna. Pheips i wsp. (patrz powyżej) zastosowali w charakterze gospodarza szczep TOPP5 E. coli dla hodowli nie ograniczonej przez substrat do biomasy X = 85 g/1. Ten szczep E. coli, który widocznie nie nagromadza silnie octanu, nie jest jednak szczepem K-12. E. coli TOPP5 tworzy hemolizynę i jest przez to szczepem patogennym, który ze względów bezpieczeństwa nie wchodzi w rachubę jako gospodarz dla tworzenia rekombinacyjnych produktów DNA w sektorze przemysłowym. Przez transformację komórek E. coli przy użyciu plazmidu, zawierającego gen kodujący syntazę acetolooctanową (ALS), można było przez ukierunkowaną reorientację pośredniej przemiany materii osiągnąć zmniejszenie nagromadzania octanu (San i in., 1994 w: Ann. N.Y. Acad.Sci., 721, 257-267). Ten sposób postępowania jest jednak obarczony wadą taką że przy użyciu plazmidu kodującego ALS w połączeniu z drugim plazmidem, będącym nośnikiem
    185 665 genu „produkcji”, w warunkach wysokiej gęstości komórkowej występują zwykle niestabilności. Wskutek niestabilności plazmidu, występujących w stopniu nasilonym zwłaszcza przy hodowli do zbyt wysokich gęstości komórkowych, skuteczność tworzenia rekombinacyjnych produktów często ulega obniżeniu.
    Przeciwciała lub fragmenty przeciwciał, takie jak Fab', F(ab')2, miniprzeciwciała lub Fv o pojedynczym łańcuchu uzyskują w coraz większym stopniu znaczenie w dziedzinie medycyny i biotechnologii. Przez miniprzeciwciała rozumie się poniżej według wynalazku dwuwartościowy lub dwuspecyficzny fragment Fv o pojedynczym łańcuchu związany przez obszar pseudo-Hinge. W tym przypadku może być ważne, jak np. przy leczeniu raka, by dysponować dużymi ilościami przeciwciał (około łg/dawkę) .W E. coli można szczególnie łatwo i dobrze wytwarzać jednowartościowe fragmenty przeciwciał lub ich proteiny fuzyjne, względnie ich odmiany multimerowe bądź multispecyficzne. Te fragmenty względnie odmiany cechuje mała wielkość w połączeniu z wysoką wiązalnością specyficzną (np. Pliickthun A., 1992, Immunol. Rev. 130, 151-188; Pack i in., 1995, J. Mol. Biol. 246, 28-34). Proteiny, a zwłaszcza przeciwciała muszą być jednak prawidłowo pofałdowane, aby być aktywnymi biologicznie i funkcjonalnie. Należy na to zwracać uwagę przy rozpatrywaniu wydajności utworzonego fragmentu przeciwciała na komórkę w związku z gęstością komórkową. Ponadto ważną rolę odgrywa pierwotna sekwencja przeciwciała przy określeniu wydajności in vitro i przy fałdowaniu in vivo (Knappik A. i Pliickthun A., 1995, Protein Engin. 8, 81-89). Tak np. fragmenty Fab są ekspresjonowane jako nierozpuszczalne agregaty cytoplazmatyczne lub periplazmatyczne i ponownie składane in vitro. Podawano wydajności około 0,14 g/1 przy niskiej gęstości komórkowej (Condra i in., 1990, J. Biol. chem. 265, 2292-2295) i do około 12 g/1 nierozpuszczalnych przeciwciał przy średniej gęstości komórkowej (Shibui i in., 1993, Appl. Microbiol. Biotechnol. 38, 770-775). Można również otrzymać dwuwartościowe miniprzeciwciała (Pack i in., 1993, Biotechnol. 11, 1993, 1271-1277) w formę funkcjonalnej biologicznie z wydajnościami około 0,2 g/1 w E. coli. Przeciętnie przy tych wydajnościach około 5-45% jest ponownie pofałdowane stosownie, do uporządkowania.
    W znanych układach E. coli tworzenie obcej proteiny jest z reguły włączane w odpowiedni sposób po osiągnięciu właściwych gęstości komórkowych zgodnie z układem ekspresji przez regulowalny układ promotora. Należy tu np. wymienić (i) promotor araBAD w obecności represora AraC (indukowalny przez arabinozę) (np. Better i in., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 90, 457-461), (ii) promotor phoA (indukowalny przez usunięcie fosforanu) (np. Carter i in, 1992, Biotechnol. 10, 163-167), i (iii) układ promotora lac (indukowalny przez IPTG) (Pack i in., 1993, 1 .c.). Układ lac, powodujący z reguły dobrą ekspresję, ma jednak tę wadę, że z jednej strony obserwuje się niepożądaną ekspresję podstawową przed indukcją promotora, a z drugiej strony niestabilność plazmidyny po indukcji za pomocą IPTG.
    W szczególnej formie wykonania wynalazku opisuje się specjalny wektor (pHKK), który jako gen obcy zawiera sekwencje kodujące fragmenty przeciwciała mysiego względnie humanizowanego Mab 425. Mab 425 (ATCC HB 9629) jest mysim przeciwciałem monoklonalnym, które wyodrębniono ze znanej ludzkiej linii komórkowej nowotworu A432 (ATCC CRL 1555) i wiąże się do epitopu ludzkiego epidermalnego receptora czynnika wzrostu (EGFR, glikoproteina około 170 kD), wiąże się przy inhibitowaniu wiązanie naturalnego ligandu EGF. Wykazano, że Mab 425 ma działanie cytotoksyczne na komórki nowotworu, względnie może zahamować ich wzrost (Rodeck iin., Cancer Res. 1987, 47; 3692) Z WO 92 92/15683 są znane humanizowane lub chimeryczne formy Mab 425, włączając w to sekwencje DNA i aminokwasów w ich lekkich i ciężkich łańcuchach. Celem wynalazku było zatem dostarczenie sposobu wytwarzania obcych protein, zwłaszcza fragmentów przeciwciał, w rekombinacyjnych komórkach E. coli w warunkach wysokiej gęstości komórkowej (HCDC = ang. High Celi Density Culture) z wysokimi wydajnościami przestrzeń-czas i bez zasadniczego ograniczania wzrostu przez substraty lub metabolity i bez znacznych strat plazmidu względnie niestabilności plazmidu przy zagwarantowaniu znacznego procentu aktywności biologicznej (zdolność wiązania,prawidłowe fałdowanie) ekspresjonowanej proteiny. Sposób według wynalazku jest wieloetapowym procesem wsadowym, cechującym się przede wszystkim tym, że komórki podczas całego wsadu mogą maksymalnie rosnąć (μ = pmax). Przy użyciu opisanego
    185 665 sposobu gęstości komórkowe mogą osiągnąć 100-150 g/1 (sucha biomasa). Wzrost nie jest też zasadniczo inhibowany przez nagromadzanie octanu, ponieważ nieoczekiwanie w wybranych warunkach nie jest ono szczególnie uwidocznione, zwłaszcza przy zastosowaniu szczepów E. coli, które w każdym przypadku mają tendencję do zmniejszonego tworzenia octanu podczas fermentacji. Przy szeregu innych dodatkowych posunięciach osiąga się to przede wszystkim w ten sposób, że w fazie zasilanego wsadu (następującej po fazie wsadu) jest utrzymywane stałe stężenie źródła węgla w pożywce w określonym zakresie przy zachowaniu nieograniczonego wzrostu komórek. Przez odpowiednie ukształtowanie odpowiedniego wektora ekspresyjnego można także niemal wykluczyć niepożądaną ekspresję podstawową proteiny przed włączeniem syntezy proteiny przez regulowalny układ promotora, jak również częściowo znaczną utratę plazmidu, który, jak wspomniano wyżej, w normalnych przypadkach w układach ekspresji można zaobserwować z silnymi promotorami jak np. układ promotora lac. Można osiągnąć przeciętnie wydajności protein od 3 do 5 g/1 po ok. 25 do 35 godzinach całkowitej hodowli. W przypadku fragmentów przeciwciał szczególnie krytycznych wskutek ich kryteriów fałdowania, w szczególności miniprzeciwciał, około 80% zsyntetyzowanego materiału jest biologicznie czynne i prawidłowo fałdowane.
PL96327188A 1995-12-11 1996-11-28 Sposób wytwarzania obcego białka, wektor ekspresyjny i transformowany gospodarz PL185665B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP95119478 1995-12-11
PCT/EP1996/005260 WO1997021829A1 (de) 1995-12-11 1996-11-28 Verfahren zur herstellung von rekombinanten proteinen in e. coli mittels hochzelldichte-fermentation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL327188A1 PL327188A1 (en) 1998-11-23
PL185665B1 true PL185665B1 (pl) 2003-06-30

Family

ID=8219878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL96327188A PL185665B1 (pl) 1995-12-11 1996-11-28 Sposób wytwarzania obcego białka, wektor ekspresyjny i transformowany gospodarz

Country Status (24)

Country Link
US (1) US6410270B1 (pl)
EP (1) EP0866876B1 (pl)
JP (2) JP4101879B2 (pl)
KR (1) KR100444735B1 (pl)
CN (1) CN1117160C (pl)
AR (1) AR005035A1 (pl)
AT (1) ATE213271T1 (pl)
AU (1) AU716612B2 (pl)
BR (1) BR9611937A (pl)
CA (1) CA2240097C (pl)
CZ (1) CZ291415B6 (pl)
DE (1) DE59608743D1 (pl)
DK (1) DK0866876T3 (pl)
ES (1) ES2171752T3 (pl)
HU (1) HU227945B1 (pl)
NO (1) NO319090B1 (pl)
PL (1) PL185665B1 (pl)
PT (1) PT866876E (pl)
RU (1) RU2201455C2 (pl)
SI (1) SI0866876T1 (pl)
SK (1) SK283169B6 (pl)
UA (1) UA61066C2 (pl)
WO (1) WO1997021829A1 (pl)
ZA (1) ZA9610384B (pl)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9715895D0 (en) 1997-07-29 1997-10-01 Zeneca Ltd Heterocyclic compounds
US7858339B1 (en) 1998-10-28 2010-12-28 Genentech, Inc. Process for bacterial production of polypeptides
DE60138127D1 (de) 2000-11-03 2009-05-07 Genentech Inc Stoffwechseländerungen in gärungen zur produktion rekombinanter proteine
DE60230147D1 (de) * 2001-07-06 2009-01-15 Merck Patent Gmbh Verfahren zur überwachung und modulierung von proteinfaltung
AU2004314710A1 (en) * 2003-12-12 2005-08-11 Conjugon, Inc. Systems for tightly regulated gene expression
DE60332667D1 (de) * 2003-12-23 2010-07-01 Council Scient Ind Res Verfahren zur herstellung von streptokinase durch kultivierung von genetisch veränderten escherichia coli
WO2006069403A2 (en) 2004-12-22 2006-06-29 Genentech, Inc. Methods for producing soluble multi-membrane-spanning proteins
EP3705579A1 (en) * 2006-07-27 2020-09-09 Wyeth LLC High-cell density fed-batch fermentation process for producing recombinant protein
US8911964B2 (en) 2006-09-13 2014-12-16 Abbvie Inc. Fed-batch method of making human anti-TNF-alpha antibody
BRPI0716762A2 (pt) * 2006-09-13 2013-09-24 Abbott Lab melhorias da cultura celular
US20110269233A1 (en) 2008-09-15 2011-11-03 Laetitia Malphettes Compositions and methods for regulating cell osmolarity
WO2011013721A1 (ja) * 2009-07-28 2011-02-03 三井化学株式会社 乳酸製造方法
RU2575598C9 (ru) * 2010-02-01 2016-04-27 Дигна Байотек, С.Л. Способ получения белка альфа5-интерферона
WO2012028522A1 (en) 2010-08-30 2012-03-08 F. Hoffmann-La Roche Ag Alkaline feed
KR101252150B1 (ko) * 2010-11-18 2013-04-08 한국과학기술원 재조합 DNA 분자 클로닝을 위한 알데히드 환원효소 YqhD 유전자를 포함하는 자살 벡터
RU2507736C2 (ru) * 2011-01-11 2014-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии гена Российской академии наук (ИБГ РАН) Способ создания трансгенных растений с высоким уровнем экспрессии трансгенного белка
EP2702077A2 (en) 2011-04-27 2014-03-05 AbbVie Inc. Methods for controlling the galactosylation profile of recombinantly-expressed proteins
RU2496877C2 (ru) * 2011-12-15 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория медицинской биотехнологии" (ООО "ЛМБТ") ПЛАЗМИДНЫЙ ВЕКТОР pHYP С ПОВЫШЕННОЙ СЕГРЕГАЦИОННОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ ДЛЯ ЭКСПРЕССИИ РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА, БАКТЕРИЯ - ПРОДУЦЕНТ ПРЕДШЕСТВЕННИКА РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА
WO2013137622A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-19 Hanmi Science Co., Ltd. Method of culturing e. coli cells for high density
CN102604904B (zh) * 2012-03-14 2013-09-18 苏州汉酶生物技术有限公司 一种葡萄糖脱氢酶的生产方法
US9334319B2 (en) 2012-04-20 2016-05-10 Abbvie Inc. Low acidic species compositions
US9181572B2 (en) 2012-04-20 2015-11-10 Abbvie, Inc. Methods to modulate lysine variant distribution
US9067990B2 (en) 2013-03-14 2015-06-30 Abbvie, Inc. Protein purification using displacement chromatography
US9249182B2 (en) 2012-05-24 2016-02-02 Abbvie, Inc. Purification of antibodies using hydrophobic interaction chromatography
KR20150043523A (ko) 2012-09-02 2015-04-22 애브비 인코포레이티드 단백질 불균일성의 제어 방법
US9512214B2 (en) 2012-09-02 2016-12-06 Abbvie, Inc. Methods to control protein heterogeneity
RU2768003C2 (ru) 2013-03-08 2022-03-22 Джензим Корпорейшн Интегрированное непрерывное производство терапевтических белковых лекарственных веществ
SG11201507230PA (en) 2013-03-12 2015-10-29 Abbvie Inc Human antibodies that bind human tnf-alpha and methods of preparing the same
US9499614B2 (en) 2013-03-14 2016-11-22 Abbvie Inc. Methods for modulating protein glycosylation profiles of recombinant protein therapeutics using monosaccharides and oligosaccharides
US9017687B1 (en) 2013-10-18 2015-04-28 Abbvie, Inc. Low acidic species compositions and methods for producing and using the same using displacement chromatography
US8921526B2 (en) 2013-03-14 2014-12-30 Abbvie, Inc. Mutated anti-TNFα antibodies and methods of their use
US9598667B2 (en) 2013-10-04 2017-03-21 Abbvie Inc. Use of metal ions for modulation of protein glycosylation profiles of recombinant proteins
US8946395B1 (en) 2013-10-18 2015-02-03 Abbvie Inc. Purification of proteins using hydrophobic interaction chromatography
US9181337B2 (en) 2013-10-18 2015-11-10 Abbvie, Inc. Modulated lysine variant species compositions and methods for producing and using the same
US9085618B2 (en) 2013-10-18 2015-07-21 Abbvie, Inc. Low acidic species compositions and methods for producing and using the same
US20150139988A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Abbvie, Inc. Glycoengineered binding protein compositions
TWI709569B (zh) 2014-01-17 2020-11-11 美商健臻公司 無菌層析樹脂及其用於製造方法的用途
TWI709570B (zh) 2014-01-17 2020-11-11 美商健臻公司 無菌層析法及製法
WO2016057851A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 Lewis Randolph V Expression systems and associated methods
MA45489A (fr) 2015-10-22 2018-08-29 Juno Therapeutics Gmbh Procédés de culture de cellules, kits et appareil associés
NZ758485A (en) 2017-04-27 2024-02-23 Juno Therapeutics Gmbh Oligomeric particle reagents and methods of use thereof
JP2021536353A (ja) 2018-08-31 2021-12-27 ジェンザイム・コーポレーション 無菌クロマトグラフィー樹脂および製造方法におけるその使用
CN110684101A (zh) * 2019-11-15 2020-01-14 上海松皓生物科技有限公司 一种重组水蛭素的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ282603B6 (cs) 1991-03-06 1997-08-13 Merck Patent Gesellschaft Mit Beschränkter Haftun G Humanizované a chimerické monoklonální protilátky

Also Published As

Publication number Publication date
UA61066C2 (en) 2003-11-17
HUP0000317A2 (hu) 2000-06-28
AR005035A1 (es) 1999-04-07
JP4101879B2 (ja) 2008-06-18
ES2171752T3 (es) 2002-09-16
RU2201455C2 (ru) 2003-03-27
AU1032597A (en) 1997-07-03
CA2240097C (en) 2005-07-26
HU227945B1 (en) 2012-06-28
PT866876E (pt) 2002-07-31
ZA9610384B (en) 1997-06-23
SK283169B6 (sk) 2003-03-04
JP2007185197A (ja) 2007-07-26
CZ291415B6 (cs) 2003-03-12
KR100444735B1 (ko) 2004-11-10
ATE213271T1 (de) 2002-02-15
AU716612B2 (en) 2000-03-02
SI0866876T1 (en) 2002-08-31
DE59608743D1 (de) 2002-03-21
KR19990072037A (ko) 1999-09-27
JP2000501936A (ja) 2000-02-22
DK0866876T3 (da) 2002-05-27
NO982672D0 (no) 1998-06-10
JP4102422B2 (ja) 2008-06-18
CN1219203A (zh) 1999-06-09
CA2240097A1 (en) 1997-06-19
SK74098A3 (en) 1998-11-04
BR9611937A (pt) 1999-03-02
CN1117160C (zh) 2003-08-06
US6410270B1 (en) 2002-06-25
CZ165298A3 (cs) 1998-08-12
WO1997021829A1 (de) 1997-06-19
HUP0000317A3 (en) 2001-09-28
EP0866876A1 (de) 1998-09-30
EP0866876B1 (de) 2002-02-13
PL327188A1 (en) 1998-11-23
NO319090B1 (no) 2005-06-20
NO982672L (no) 1998-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL185665B1 (pl) Sposób wytwarzania obcego białka, wektor ekspresyjny i transformowany gospodarz
Horn et al. High volumetric yields of functional dimeric miniantibodies in Escherichia coli, using an optimized expression vector and high-cell-density fermentation under non-limited growth conditions
EP3237432B1 (en) Protein manufacture
CN103649124B (zh) 表达重组dsbc的细菌宿主菌株
JP4751374B2 (ja) 異種タンパク質の製造方法並びにタンパク質の分泌方法
US8148494B2 (en) Signal peptide for the production of recombinant proteins
US8216573B2 (en) Process for the fermentative production of antibodies
JP5591445B2 (ja) 異種タンパク質の製造方法、タンパク質の分泌方法並びに前記方法の実施のためのe.コリ菌株
CN112313336A (zh) 一种用于优化抗体表达的方法
MXPA98004566A (en) Procedure for preparing recombinant proteins in e. coli through fermentation with great concentration of celu
KR20240005876A (ko) 재조합 단백질의 생산 방법
KR101411788B1 (ko) 기능성 단백질 생산용 미생물 숙주세포를 제조하는 방법
JPS63167789A (ja) 形質転換体の培養法
EA042536B1 (ru) Получение белка

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20121128