RU2549692C1 - Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof - Google Patents
Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549692C1 RU2549692C1 RU2013144954/10A RU2013144954A RU2549692C1 RU 2549692 C1 RU2549692 C1 RU 2549692C1 RU 2013144954/10 A RU2013144954/10 A RU 2013144954/10A RU 2013144954 A RU2013144954 A RU 2013144954A RU 2549692 C1 RU2549692 C1 RU 2549692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- infliximab
- antibody
- cell line
- monoclonal antibody
- gene
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и предназначено для получения рекомбинантного моноклонального антитела инфликсимаб. Биосинтез целевого белка осуществляют путем суспензионного культивирования рекомбинантной клеточной линии ВКПМ-Н-131, полученной путем введения экспрессионного вектора, содержащего оптимизированные гены тяжелой и легкой цепей инфликсимаба, в клетки яичников китайского хомячка CHO.The invention relates to biotechnology and is intended to produce a recombinant monoclonal antibody infliximab. The biosynthesis of the target protein is carried out by suspension cultivation of a recombinant VKPM-H-131 cell line obtained by introducing an expression vector containing optimized infliximab heavy and light chain genes into the ovary cells of the Chinese hamster CHO.
Рекомбинантная клеточная линия ВКПМ-Н-131 получена путем трансфекции суспензионной клеточной линии CHO-S вектором pVitroneo-Infliximab-LC-HC, содержащей оптимизированный ген легкой цепи антитела инфликсимаб, а также оптимизированный ген тяжелой цепи, соединенный с геном, кодирующим маркер устойчивости к антибиотику генетицину (G418) с помощью участка внутренней посадки рибосомы (IRES-элемента).The recombinant VKPM-H-131 cell line was obtained by transfection of the CHO-S suspension cell line with the pVitroneo-Infliximab-LC-HC vector containing the optimized infliximab antibody light chain gene and the optimized heavy chain gene coupled to the gene encoding the antibiotic resistance marker geneticin (G418) using the site of the internal landing of the ribosome (IRES element).
Инфликсимаб представляет собой химерное моноклональное антитело, специфичное к фактору некроза опухоли альфа (ФНО-альфа). Его применяют для лечения ревматоидного артрита и других заболеваний воспалительного характера. Инфликсимаб обладает высокой степенью аффинности к ФНО-альфа-цитокину с широким спектром биологического действия [1]. ФНО-альфа является посредником воспалительного ответа, запускающим каскад различных иммунологических реакций. Инфликсимаб быстро связывается и образует устойчивое соединение с обеими формами человеческого ФНО-альфа (растворимой и трансмембранной), снижая его функциональную активность [2]. Блокирование данным антителом связывания ФНО-альфа с иммунокомпетентными клетками обеспечивает противовоспалительный эффект и стойкую ремиссию у больных [1, 3].Infliximab is a chimeric monoclonal antibody specific for tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha). It is used to treat rheumatoid arthritis and other inflammatory diseases. Infliximab has a high degree of affinity for TNF-alpha-cytokine with a wide range of biological effects [1]. TNF-alpha is a mediator of the inflammatory response, triggering a cascade of various immunological reactions. Infliximab quickly binds and forms a stable compound with both forms of human TNF-alpha (soluble and transmembrane), reducing its functional activity [2]. Blocking the binding of TNF-alpha to immunocompetent cells by this antibody provides an anti-inflammatory effect and stable remission in patients [1, 3].
Инфликсимаб является антителом класса IgG, подкласса 1 и состоит из 2 идентичных легких и 2 идентичных тяжелых цепей. Масса полноразмерного антитела составляет 145,6 кДа, легкой и тяжелой цепей 23,4 кДа и 49,4 кДа, соответственно [1]. Для инфликсимаба, как и для других антител характерно N-гликозилирование, заключающееся в присоединении двухантенных углеводных цепочек к остаткам аспарагина, расположенным в константных областях молекул. Основными гликоформами антитела являются G0F (фукозилированная, без остатков галактозы - 50-60%) и G1F (фукозилированная, с одним остатком галактозы - 30-40%). Гликозилирование является важнейшей характеристикой моноклональных антител, применяемых в биофармацевтике, поскольку от него зависят укладка молекул, стабильность, растворимость, а также биологическая активность и фармакокинетические параметры [4-6].Infliximab is an IgG antibody of
Полноразмерные моноклональные антитела производятся исключительно с использованием клеток млекопитающих, так как только аппарат клеток млекопитающих способен обеспечить правильную сборку целого антитела и его корректное гликозилирование, что является необходимым условием проявления его биологической активности и стабильности in vivo [7, 8]. Известный препарат моноклонального антитела инфликсимаб (Ремикейд) получен фирмой в клетках миеломы мыши Sp2/0 [9]. Однако использование клеточных линий, имеющих опухолевое происхождение, при производстве биотехнологических препаратов, не соответствует требованиям качества, предъявляемым к препаратам данного типа.Full-sized monoclonal antibodies are produced exclusively using mammalian cells, since only the mammalian cell apparatus is able to ensure the correct assembly of the whole antibody and its correct glycosylation, which is a necessary condition for the manifestation of its biological activity and stability in vivo [7, 8]. The well-known drug monoclonal antibody infliximab (Remicade) was obtained by the company in Sp2 / 0 mouse myeloma cells [9]. However, the use of cell lines having a tumor origin in the production of biotechnological drugs does not meet the quality requirements for drugs of this type.
Задача изобретения: расширение арсенала способов биосинтеза моноклонального антитела инфликсимаб.Object of the invention: expanding the arsenal of methods for the biosynthesis of monoclonal antibodies infliximab.
Задача решена путем:The problem is solved by:
- получения оптимизированных генов, кодирующих легкую и тяжелую цепи моноклонального антитела инфликсимаб;- obtaining optimized genes encoding the light and heavy chains of the monoclonal antibody infliximab;
- конструирования клеточной линии ВКПМ-Н-131 путем ведения вектора pVitroneo-Infliximab-LC-HC, содержащего оптимизированные гены легкой и тяжелой цепи инфликсимаба, в клетки яичников китайского хомячка линии CHO-S;- constructing the VKPM-H-131 cell line by maintaining the pVitroneo-Infliximab-LC-HC vector containing optimized infliximab light and heavy chain genes into the ovary cells of the Chinese hamster of the CHO-S line;
- разработки способа биосинтеза моноклонального антитела инфликсимаб путем суспензионного культивирования рекомбинантной клеточной линии ВКПМ-Н-131.- development of a method for biosynthesis of infliximab monoclonal antibody by suspension cultivation of a recombinant VKPM-H-131 cell line.
Для производства сложных рекомбинантных белков, таких как моноклональные антитела, в основном используют культуру клеток яичников китайского хомячка CHO [10]. Преимущества использования клеток СНО заключаются в их высокой скорости пролиферации, простоте культивирования и хорошей степени охарактеризованности, что значительно упрощает регистрацию рекомбинантных лекарственных препаратов [7]. При создании стабильной клеточной линии оптимальным выбором для дальнейшего использования в производстве является суспензионный вариант культуры клеток CHO-S [8, 11, 12]. Суспензионное культивирование позволяет выращивать клетки до высоких плотностей (107-108 клеток/мл среды) без использования сывороток крови, что увеличивает их биологическую безопасность и облегчает последующие стадии очистки [11, 13].For the production of complex recombinant proteins, such as monoclonal antibodies, the Chinese hamster ovary CHO cell culture is mainly used [10]. The advantages of using CHO cells are their high proliferation rate, ease of cultivation and a good degree of characterization, which greatly simplifies the registration of recombinant drugs [7]. When creating a stable cell line, the optimal choice for further use in production is the suspension variant of CHO-S cell culture [8, 11, 12]. Suspension cultivation allows cells to grow to high densities (10 7 -10 8 cells / ml medium) without the use of blood serum, which increases their biological safety and facilitates the subsequent stages of purification [11, 13].
При производстве гликозилированных рекомбинантных белков человека применяют клеточные линии CHO, несущие интегрированные в геном гены целевых белков под контролем сильных промоторов клеточного или вирусного происхождения. В число наиболее эффективных входят промоторы CMV (промоторно-энхансерный элемент предранних генов цитомегаловируса человека), EF1α (промотор альфа-субъединицы фактора 1 элонгации трансляции) [14-16] или сконструированный на их основе гибридный промотор CMV-EF1α, содержащий коровую область промотора EF1α и энхансер промоторно-энхансерной области гена CMV. Показано, что для некоторых трансгенов CMV-EF1α обеспечивает более высокий уровень экспрессии по сравнению с CMV [15, 17]. Вышеперечисленные элементы использованы при конструировании заявляемой клеточной линии.In the production of glycosylated recombinant human proteins, CHO cell lines are used that carry the target protein genes integrated into the genome under the control of strong promoters of cellular or viral origin. The most effective ones include the CMV promoters (promoter-enhancer element of the early human cytomegalovirus genes), EF1α (promoter of the alpha subunit of translation elongation factor 1) [14–16], or the CMV-EF1α hybrid promoter containing the core region of the EF1α promoter constructed on their basis and an enhancer of the promoter-enhancer region of the CMV gene. It was shown that for some transgenes, CMV-EF1α provides a higher level of expression compared with CMV [15, 17]. The above elements are used in the construction of the inventive cell line.
С целью оптимизации экспрессии помимо выбора эффективных промоторов разработаны приемы, ведущие к увеличению биосинтеза целевого белка. Важным оптимизируемым параметром является частота использования синонимических кодонов в гене интереса [18]. Многочисленные программы и стратегии такой оптимизации опираются на известную положительную корреляцию между уровнем экспрессии генов интереса и соответствием частот использования кодонов в гене интереса и организме в целом [18, 19]. При этом с целью оптимизации кодонового состава изменяют первичную структуру гена интереса. Однако следствием такого изменения бывает не только улучшение кодонового состава гена, но и появление в составе транскриптов этого гена вторичных структур, способствующих улучшению его трансляции [20]. В заявляемом изобретении осуществлена оптимизация кодонового состава генов, кодирующих целевой рекомбинантный белок.In order to optimize expression, in addition to choosing effective promoters, methods have been developed that lead to an increase in the biosynthesis of the target protein. An important optimizable parameter is the frequency of use of synonymous codons in the gene of interest [18]. Numerous programs and strategies for such optimization are based on the well-known positive correlation between the level of expression of interest genes and the correspondence of codon usage frequencies in the gene of interest and the body as a whole [18, 19]. Moreover, in order to optimize the codon composition, the primary structure of the gene of interest is changed. However, the result of such a change is not only an improvement in the codon composition of the gene, but also the appearance of secondary structures in the transcripts of this gene that contribute to the improvement of its translation [20]. In the claimed invention, the optimization of the codon composition of genes encoding the target recombinant protein is carried out.
Способ в общем видеThe method in General
Для получения моноклонального антитела инфликсимаб клетки рекомбинантной клеточной линии яичников китайского хомячка ВКПМ-Н-131 засевают в вентилируемые колбы объемом 125 мл, содержащие 20-30 мл среды, до плотности 0,2-0,5 млн клеток/мл. Для культивирования используют бессывороточную среду Power CHO-2 (Lonza, Швейцария) с добавлением L-глутамина, гипоксантина натрия и тимидина до конечной концентрации 2-8 мМ, 50-150 мкМ и 12-20 мкМ, соответственно. Культивирование осуществляют при температуре 37°C во влажной среде (влажность не менее 70-90%) с 5%-ным содержанием CO2 при перемешивании скоростью 100-130 об/мин. Процесс останавливают после снижения содержания живых клеток до уровня 50-70%. По истечении 7-9 суток концентрацию целевого продукта в культуральной жидкости определяют методом иммуноферментного анализа, в частности, с использованием набора реагентов Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Германия). Она составляет не менее 50 мг/л моноклонального антитела инфликсимаб, что соответствует значению специфической продуктивности не менее 15 пг на клетку в день.To obtain the infliximab monoclonal antibody, cells of the Chinese hamster VKPM-H-131 recombinant ovary cell line are seeded in ventilated flasks with a volume of 125 ml containing 20-30 ml of medium to a density of 0.2-0.5 million cells / ml. For cultivation using serum-free Power CHO-2 medium (Lonza, Switzerland) with the addition of L-glutamine, sodium hypoxanthine and thymidine to a final concentration of 2-8 mm, 50-150 μm and 12-20 μm, respectively. Cultivation is carried out at a temperature of 37 ° C in a humid environment (humidity not less than 70-90%) with a 5% CO 2 content with stirring at a speed of 100-130 rpm. The process is stopped after reducing the content of living cells to the level of 50-70%. After 7-9 days, the concentration of the target product in the culture fluid is determined by enzyme-linked immunosorbent assay, in particular, using a set of reagents Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Germany). It is at least 50 mg / l of the monoclonal antibody infliximab, which corresponds to a specific productivity of at least 15 pg per cell per day.
Изобретение проиллюстрировано следующими фигурамиThe invention is illustrated by the following figures.
Фиг.1. Карта экспрессионного вектора pVitroneo-Infliximab-LC-HC: LC infliximab - легкая цепь мАТ, НС infliximab - тяжелая цепь мАТ, CMV promoter - промотор предранних генов человеческого цитомегаловируса, ЕМ7 promoter - бактериальный промотор генов устойчивости к антибиотикам, rEF1, mEF1 - промотор альфа-субъединицы фактора 1 элонгации трансляции, CMV enhancer - энхансер предранних генов цитомегаловируса человека, SV40 enhancer - энхансер предранних генов полиомавируса человека, Neo - ген неомицинфосфортрансферазы, pMB1 ori - сайты начала репликации плазмид, SV40 poly A, EF1 SV40 - сигналы полиаденилирования, FMDV IRES - участок внутренней посадки рибосомы вируса FMDV.Figure 1. PVitroneo-Infliximab-LC-HC expression vector map: LC infliximab - mAb light chain, HC infliximab - mAb heavy chain, CMV promoter - human cytomegalovirus early gene promoter, EM7 promoter - bacterial antibiotic resistance gene promoter, rEF1, mEF1 - alpha promoter subunits of
Фиг.2. Электрофореграмма плазмиды pVitroneo-Infliximab-LC-HC до и после расщепления рестриктазами BamHI и Kpn2I. Ожидаемые фрагменты 6988, 1422 п.о. (по дорожкам: 1 - нерасщепленная плазмида, 2 - маркер молекулярных масс, 3 - расщепленная плазмида).Figure 2. Electrophoregram of plasmid pVitroneo-Infliximab-LC-HC before and after digestion with restriction enzymes BamHI and Kpn2I. Expected fragments 6988, 1422 bp (along tracks: 1 — undigested plasmid, 2 — molecular weight marker, 3 — cleaved plasmid).
Фиг.3. Электрофореграмма культуральной жидкости клонов-продуцентов моноклонального антитела инфликсимаб. SDS-ПААГ электрофорез проводили в восстанавливающих условиях, культуральную жидкость клонов 3, 5, 8 и 14 концентрировали в 10 раз. St - стандарт, препарат Ремикейд (Janssen Biotech., США): 0,15, 0,3 и 1 мкг на дорожку, соответственно.Figure 3. Electrophoregram of the culture fluid of clones producing monoclonal antibodies infliximab. SDS-PAGE electrophoresis was carried out under reducing conditions, the culture fluid of
Пример 1. Конструирование экспрессионного вектора pVitroneo-Infliximab-LC-HC, содержащего оптимизированные гены тяжелой и легкой цепи инфликсимабаExample 1. Construction of expression vector pVitroneo-Infliximab-LC-HC containing optimized genes for the heavy and light chain infliximab
Нуклеотидные последовательности генов, кодирующих легкую и тяжелую цепи инфликсимаба, подбирают на основании их аминокислотных последовательностей.The nucleotide sequences of genes encoding the light and heavy chains of infliximab are selected based on their amino acid sequences.
Оптимизацию генов проводят в соответствии со следующими параметрами:Gene optimization is carried out in accordance with the following parameters:
- содержание кодонов, наиболее типичных для млекопитающих;- the content of codons most typical for mammals;
- содержание G/C должно составлять 50-60% от общего состава;- the content of G / C should be 50-60% of the total composition;
- отсутствие протяженных трактов вырожденного состава;- the absence of extended tracts of degenerate composition;
- отсутствие вторичных структур РНК.- lack of secondary RNA structures.
Оптимизированные нуклеотидные последовательности легкой цепи инфликсимаба SEQ ID NO:1 и тяжелой цепи инфликсимаба SEQ ID NO:2 синтезированы компанией "Сервис-ген" (Санкт-Петербург). Для конструирования экспрессионного вектора используют базовый экпрессионный вектор pVitro-neo (InvivoGen, США). Вектор pVITROneo содержит в своем составе ген неомицинфосфотрансферазы, обеспечивающий устойчивость к антибиотикам группы неомицина, а также два химерных промотора, один из которых представляет собой гибрид промоторной области гена EF1α крысы и энхансерной области CMV, а второй - гибрид промоторной области гена EF1α мыши и энхансерной области SV40 (фиг.1).The optimized nucleotide sequences of the infliximab light chain SEQ ID NO: 1 and the infliximab heavy chain SEQ ID NO: 2 were synthesized by Service Gene (St. Petersburg). For constructing the expression vector, the base expression vector pVitro-neo (InvivoGen, USA) is used. The pVITROneo vector contains the neomycin phosphotransferase gene, which provides resistance to antibiotics of the neomycin group, as well as two chimeric promoters, one of which is a hybrid of the promoter region of the rat EF1α gene and the enhancer region of CMV, and the second is a hybrid of the promoter region of the mouse EF1α gene and enhancer region SV40 (FIG. 1).
Гены, кодирующие легкую и тяжелую цепи инфликсимаба, клонируют в вектор pVitro-neo для получения экспрессионного вектора pVitroneo-Infliximab-LC-HC (фиг.1). При этом ген тяжелой цепи SEQ ID NO:2 соединяют через IRES-элемент с геном, кодирующим маркер устойчивости к антибиотику G418. Таким образом, эти два гена транскрибируются в одну мРНК, с которой транслируется два белка, благодаря чему достигается более жесткий контроль экспрессии тяжелой цепи. Ген легкой цепи антитела инфликсимаб SEQ ID NO:1 вводят в плазмиду по сайтам рестрикции BglII и NheI, ген тяжелой цепи антитела инфликсимаб SEQ ID NO:2 - по сайтам рестрикции Kpn2I и BamHI. В результате клонирования получают вектор pVitroneo-Infliximab-LC-HC, в составе которой ген легкой цепи находится под контролем химерного промотора SV40/mEF1, ген тяжелой цепи - под контролем промотора CMVenh/rEF1 (фиг.1). Правильность сборки экспрессионного вектора проверяют с помощью расширенного рестрикционного анализа (фиг.2). Нуклеотидные последовательности обоих генов и прилежащих к ним участков подтверждают секвенированием.The genes encoding the infliximab light and heavy chains are cloned into the pVitro-neo vector to obtain the pVitroneo-Infliximab-LC-HC expression vector (FIG. 1). In this case, the heavy chain gene of SEQ ID NO: 2 is connected via an IRES element to the gene encoding the antibiotic resistance marker G418. Thus, these two genes are transcribed into one mRNA, from which two proteins are translated, due to which stricter control of heavy chain expression is achieved. The infliximab antibody light chain gene SEQ ID NO: 1 was introduced into the plasmid at the BglII and NheI restriction sites, the infliximab antibody heavy chain gene SEQ ID NO: 2 was introduced at the Kpn2I and BamHI restriction sites. Cloning yields the pVitroneo-Infliximab-LC-HC vector, in which the light chain gene is controlled by the SV40 / mEF1 chimeric promoter, and the heavy chain gene is controlled by the CMVenh / rEF1 promoter (Fig. 1). The correct assembly of the expression vector is checked using extended restriction analysis (figure 2). The nucleotide sequences of both genes and adjacent sites are confirmed by sequencing.
Пример 2. Проведение транзиентной трансфекции и анализ уровня экспрессии инфликсимаба методом ИФАExample 2. Transient transfection and analysis of the level of expression of infliximab by ELISA
Для проведения транзиентной (временной) трансфекции экспрессионными конструкциями, содержащими гены тяжелой и легкой цепей инфликсимаба, используют клетки линии CHO-S (Invitrogen, США), которые культивируют в вентилируемых колбах объемом 125 мл при температуре 37°C во влажной среде (влажность 80%) с 5%-ным содержанием CO2 в бессывороточной среде Power CHO-2 (Lonza, Швейцария) с добавлением L-глутамина, гипоксантина натрия и тимидина до конечной концентрации 4 мМ, 100 мкМ и 16 мкМ, соответственно. Культивирование проводят со скоростью перемешивания 120 об/мин. После достижения суспензионной культурой плотности ~1*106 клеток/мл среду Power CHO-2 заменяют на равный объем среды CD CHO (Invitrogen, США) для проведения трансфекции.For transient (temporary) transfection with expression constructs containing the infliximab heavy and light chain genes, CHO-S cells (Invitrogen, USA) are used, which are cultured in 125 ml ventilated flasks at a temperature of 37 ° C in a humid environment (80% humidity) ) with 5% CO 2 in serum-free Power CHO-2 medium (Lonza, Switzerland) with the addition of L-glutamine, sodium hypoxanthine and thymidine to a final concentration of 4 mM, 100 μM and 16 μM, respectively. The cultivation is carried out with a stirring speed of 120 rpm After the suspension culture reaches a density of ~ 1 * 10 6 cells / ml, Power CHO-2 medium is replaced with an equal volume of CD CHO medium (Invitrogen, USA) for transfection.
Трансфекцию экспрессионным вектором производят с использованием реагента FreeStyle MAX (Invitrogen, США) в соответствии со стандартным протоколом фирмы Invitrogen для 6-луночных планшетов. Через 24 ч после проведения трансфекции среду CD CHO заменяют равным объемом среды Power CHO-2. Для оценки эффективности трансфекции используют контрольный вектор pEYFP-N1 (Clontech, США), содержащий ген зеленого флуоресцентного белка.Transfection with the expression vector is performed using the FreeStyle MAX reagent (Invitrogen, USA) in accordance with the standard protocol of the Invitrogen company for 6-well plates. 24 hours after transfection, CD CHO medium was replaced with an equal volume of Power CHO-2 medium. To assess the effectiveness of transfection, the control vector pEYFP-N1 (Clontech, USA) containing the green fluorescent protein gene is used.
Для измерения концентрации синтезированного клетками инфликсимаба используют метод иммуноферментного анализа (ИФА), в частности с использованием набора реагентов Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Германия). Для построения калибровочной кривой ИФА используют оригинальный препарат Ремикейд (Janssen Biotech., США).To measure the concentration of infliximab synthesized by cells, an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is used, in particular, using the Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Germany). To construct the calibration curve of ELISA using the original drug Remicade (Janssen Biotech., USA).
Измерение концентрации целевого антитела проводят на 4 сутки после трансфекции. Концентрация инфликсимаба в культуральной жидкости составляет не менее 7 мг/л.The concentration of the target antibody is measured 4 days after transfection. The concentration of infliximab in the culture fluid is at least 7 mg / L.
Пример 3. Получение стабильного клона клеточной линии ВКПМ-Н-131, продуцента моноклонального антитела инфликсимабExample 3. Obtaining a stable clone of the cell line VKPM-H-131, producer of the monoclonal antibody infliximab
Для отбора стабильных клонов на следующий день после трансфекции клетки, полученные по примеру 2, переносят в среду Power CHO-2, содержащую антибиотик G418 до концентрации 400 мкг/мл. Суспензию клеток с антибиотиком переносят в лунки 96-луночных планшетов в концентрации 300 клеток на лунку. Общее количество планшетов составляет 10 штук. Культивирование планшетов с клетками проводят в стационарном положении в течение 20 дней при температуре 37°C во влажной среде с 5%-ным содержанием CO2. Каждые 7 дней в лунки планшетов добавляют по 100 мкл свежей среды.To select stable clones, the day after transfection, the cells obtained in Example 2 are transferred to Power CHO-2 medium containing the G418 antibiotic to a concentration of 400 μg / ml. An antibiotic cell suspension is transferred to the wells of 96-well plates at a concentration of 300 cells per well. The total number of tablets is 10 pieces. The cultivation of tablets with cells is carried out in a stationary position for 20 days at a temperature of 37 ° C in a humid environment with 5% CO 2 content. Every 7 days, 100 μl of fresh medium is added to the wells of the plates.
Начиная с 12 суток, контролируют рост клеток в лунках под микроскопом, отмечая те лунки, в которых наблюдают рост колоний от одной клетки. Поскольку число клеток, попавших в лунку, подчиняется распределению Пуассона, то вероятность отсутствия клональности (попадания 2 и более клеток в одну лунку) можно рассчитать исходя из доли позитивных лунок по формуле:Starting from 12 days, the growth of cells in the wells is monitored under a microscope, noting those wells in which the growth of colonies from one cell is observed. Since the number of cells that enter the well is subject to the Poisson distribution, the probability of the absence of clonality (getting 2 or more cells into one well) can be calculated based on the proportion of positive holes according to the formula:
P(n>1)=1-Σ(e-λλn/n!),P (n> 1) = 1-Σ (e -λ λ n / n!),
где λ=-ln (P(0)) - доля лунок, в которых наблюдается клеточный рост,where λ = -ln (P (0)) is the fraction of wells in which cell growth is observed,
n=0; 1 - число клеток в лунке.n is 0; 1 - the number of cells in the hole.
По достижении 80-100% конфлюэнтности индивидуальные клоны переносят в новые 96-луночные планшеты. Через 5 суток анализируют пробы культуральной жидкости на наличие инфликсимаба. Клоны, показавшие наибольшую продуктивность при культивировании в 96-луночных планшетах, переносят в 24-луночные планшеты и культивируют в течение 5 суток, а затем переносят в колбы объемом 125 мл для суспензионного культивирования. По результатам цикла продукции в колбах оценивают продуктивность клонов. На основании критериев роста, жизнеспособности и продуктивности выбирают лучшие клоны, для которых создают клеточный банк.Upon reaching 80-100% confluency, individual clones are transferred to new 96-well plates. After 5 days, culture fluid samples are analyzed for the presence of infliximab. The clones that showed the highest productivity when cultured in 96-well plates were transferred to 24-well plates and cultured for 5 days, and then transferred to 125 ml flasks for suspension cultivation. According to the results of the production cycle in flasks, the productivity of the clones is evaluated. Based on the criteria of growth, viability and productivity, the best clones are selected for which a cell bank is created.
Отбор стабильных клонов методом предельных разведении проводят в течение 20 дней. По результатам анализа продуктивности лучшие клоны для масштабирования процесса переносят последовательно в 24-луночные, 6-луночные планшеты, далее в культуральные флаконы и колбы. В процессе культивирования анализируют клеточную плотность и жизнеспособность.The selection of stable clones by the method of limiting dilution is carried out within 20 days. According to the results of productivity analysis, the best clones for scaling the process are transferred sequentially to 24-well, 6-well plates, then to culture bottles and flasks. In the process of cultivation analyze cell density and viability.
По результатам экспоненциальной фазы роста (первые 4 дня культивирования) рассчитывают время удвоения клеток по формуле:According to the results of the exponential growth phase (first 4 days of cultivation), the cell doubling time is calculated by the formula:
T2=T / log2(Nкон/Nнач),T 2 = T / log 2 (N con / N beg ),
где T - продолжительность культивирования (96 ч), Nкон и Nнач - конечная и начальная клеточная плотность, соответственно.where T is the duration of cultivation (96 h), N con and N beg is the final and initial cell density, respectively.
После завершения культивирования (на 7 сутки) измеряют концентрацию инфликсимаба в образцах культуральной жидкости методом ИФА. Для отобранного таким образом клона-продуцента проведено депонирование во Всероссийскую коллекцию промышленных микроорганизмов ФГУП «ГосНИИгенетика» (ВКПМ) под номером ВКПМ-Н-131.After completion of cultivation (on day 7), the concentration of infliximab in the culture fluid samples was measured by ELISA. For the clone producer selected in this way, the deposit was made to the All-Russian Collection of Industrial Microorganisms of the Federal State Unitary Enterprise GosNIIgenetika (VKPM) under the number VKPM-N-131.
Пример 4. Характеристика полученного моноклонального антитела инфликсимабExample 4. Characterization of the resulting monoclonal antibody infliximab
Анализ продуктивности заявляемой клеточной линии проводят с использованием ИФА-набора Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Германия). Для оценки соотношения легкой и тяжелой цепи, а также уровня синтеза антитела полученными клонами культуральную жидкость анализируют с помощью белкового электрофореза в полиакриламидном геле (SDS-ПААГ-электрофорез) в денатурирующих условиях (фиг.3).The analysis of the productivity of the claimed cell line is performed using the ELISA kit Serazym IgG ELISA kit (Seramun, Germany). To assess the ratio of light and heavy chains, as well as the level of antibody synthesis by the obtained clones, the culture fluid was analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE electrophoresis) under denaturing conditions (Fig. 3).
SDS-ПААГ-электрофорез в восстанавливающих условиях проводят по стандартной методике Лэммли в 12% геле с последующим окрашиванием Кумасси-R250 [21]. В качестве стандарта используют препарат Ремикейд (Janssen Biotech., США). Обсчет интенсивности полос на гелях и мембранах проводят с помощью программы Quantity One (BioRad, США). Из результатов, приведенных на фиг.3, следует, что синтезированное моноклональное антитело инфликсимаб по соотношению содержания легкой и тяжелой цепей соответствует стандарту.SDS-PAGE electrophoresis under reducing conditions was carried out according to the standard Laemmli technique in 12% gel, followed by Coomassie-R250 staining [21]. As a standard, the drug Remicade (Janssen Biotech., USA) is used. The intensity of the bands on the gels and membranes is calculated using the Quantity One program (BioRad, USA). From the results shown in figure 3, it follows that the synthesized monoclonal antibody infliximab in the ratio of the content of light and heavy chains corresponds to the standard.
Таким образом, разработан способ получения моноклонального антитела инфликсимаб на основе клеток яичников китайского хомячка линии СНО, которые являются предпочтительными для получения биофармацевтических препаратов, в отличие от способа получения ближайшего аналога, где в качестве продуцента используют клетки мышиной миеломы. Культивирование продуцента, согласно заявляемому способу, в отличие от способа ближайшего аналога, осуществляют в бессывороточной питательной среде, что удовлетворяет современным требованиям безопасности, предъявляемым к качеству биофармацевтических препаратов. Использование такого способа позволяет достичь специфической продуктивности не менее 15 пикограмм на клетку в день. Такая величина специфической продуктивности сравнима или превышает значения, достигаемые классическим путем селекции или амплификации высокопродуктивных клонов моноклональных антител с использованием метотрексата или иных способов селекции [22-26].Thus, a method has been developed for the production of infliximab monoclonal antibody based on ovary cells of the Chinese hamster of the CHO line, which are preferred for the production of biopharmaceuticals, in contrast to the method for producing the closest analogue, using murine myeloma cells as a producer. The cultivation of the producer, according to the claimed method, in contrast to the method of the closest analogue, is carried out in a serum-free nutrient medium, which meets modern safety requirements for the quality of biopharmaceutical preparations. Using this method allows you to achieve a specific productivity of at least 15 picograms per cell per day. This value of specific productivity is comparable to or exceeds the values achieved by the classical method of selection or amplification of highly productive clones of monoclonal antibodies using methotrexate or other selection methods [22-26].
Список литературыBibliography
1. Knight D.M., Trinh Н., Le J., Siegel S., Shealy D., McDonough M., Scallon В., Moore M.A., Vilcek J., Daddona P. et al. Construction and initial characterization of a mouse-human chimeric anti-TNF antibody. Mol Immunol. 1993, 30(16):1443-1453.1. Knight D.M., Trinh N., Le J., Siegel S., Shealy D., McDonough M., Scallon B., Moore M.A., Vilcek J., Daddona P. et al. Construction and initial characterization of a mouse-human chimeric anti-TNF antibody. Mol Immunol. 1993, 30 (16): 1443-1453.
2. Scallon BJ, Moore MA, Trinh H, Knight DM, Ghrayeb J. Chimeric anti-TNF-alpha monoclonal antibody cA2 binds recombinant transmembrane TNF-alpha and activates immune effector functions. Cytokine 1995, 7(3): 251-259.2. Scallon BJ, Moore MA, Trinh H, Knight DM, Ghrayeb J. Chimeric anti-TNF-alpha monoclonal antibody cA2 binds recombinant transmembrane TNF-alpha and activates immune effector functions. Cytokine 1995, 7 (3): 251-259.
3. Maini R., St Clair E.W., Breedveld F., Furst D., Kalden J., Weisman M., Smolen J., Emery P., Harriman G., Feldmann M., Lipsky P. Infliximab (chimeric anti-tumour necrosis factor alpha monoclonal antibody) versus placebo in rheumatoid arthritis patients receiving concomitant methotrexate: a randomised phase III trial. ATTRACT Study Group.Lancet 1999, 354(9194): 1932-1939.3. Maini R., St Clair EW, Breedveld F., Furst D., Kalden J., Weisman M., Smolen J., Emery P., Harriman G., Feldmann M., Lipsky P. Infliximab (chimeric anti- tumor necrosis factor alpha monoclonal antibody) versus placebo in rheumatoid arthritis patients receiving concomitant methotrexate: a randomized phase III trial. ATTRACT Study Group. Lancet 1999, 354 (9194): 1932-1939.
4. Beck A, Sanglier-Cianferani S, van Dorsselaer A. Biosimilar, Biobetter, and Next Generation Antibody Characterization by Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2012, 84: 4637-4646.4. Beck A, Sanglier-Cianferani S, van Dorsselaer A. Biosimilar, Biobetter, and Next Generation Antibody Characterization by Mass Spectrometry. Anal. Chem. 2012, 84: 4637-4646.
5. Krapp S, Mimura Y, Jefferis R, Hube, R, Sondermann P. Structural analysis of human IgG-Fc glycoforms reveals a correlation between glycosylation and structural integrity. J. Mol Biol 2003, 325: 979-989.5. Krapp S, Mimura Y, Jefferis R, Hube, R, Sondermann P. Structural analysis of human IgG-Fc glycoforms reveals a correlation between glycosylation and structural integrity. J. Mol Biol 2003, 325: 979-989.
6. MimuraY, Church S, Ghirlando R, Ashton PR. et al. The influence of glycosylation on the thermal stability and effector function expression of human IgG1-Fc: properties of a series of truncated glycoforms. Mol. Immunol. 2000, 37: 697-706.6. MimuraY, Church S, Ghirlando R, Ashton PR. et al. The influence of glycosylation on the thermal stability and effector function expression of human IgG1-Fc: properties of a series of truncated glycoforms. Mol. Immunol. 2000, 37: 697-706.
7. Wurm FM. Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells Nat Biotechnol 2004, 22 (11): 1393-1398.7. Wurm FM. Production of recombinant protein therapeutics in cultivated mammalian cells Nat Biotechnol 2004, 22 (11): 1393-1398.
8. Butler M. Animal cell cultures: recent achievements and perspectives in the production of biopharmaceuticals. Appl Microbiol Biotechnol. 2005, 68(3): 283-291.8. Butler M. Animal cell cultures: recent achievements and perspectives in the production of biopharmaceuticals. Appl Microbiol Biotechnol. 2005, 68 (3): 283-291.
9. Ghaderi D, Zhang M, Hurtado-Ziola N, Varki A. Production platforms for biotherapeutic glycoproteins. Occurrence, impact, and challenges of non-human sialylation. Biotechnol Genet Eng Rev 2012, 28: 147-175.9. Ghaderi D, Zhang M, Hurtado-Ziola N, Varki A. Production platforms for biotherapeutic glycoproteins. Occurrence, impact, and challenges of non-human sialylation. Biotechnol Genet Eng Rev 2012, 28: 147-175.
10. Elliott S, Lorenzini T, Asher S, Aoki K, Brankow D, Buck L, Busse L et al. Enhancement of therapeutic protein in vivo activities through glycoengineering. Nat Biotechnol 2003, 21(4): 414-421.10. Elliott S, Lorenzini T, Asher S, Aoki K, Brankow D, Buck L, Busse L et al. Enhancement of therapeutic protein in vivo activities through glycoengineering. Nat Biotechnol 2003, 21 (4): 414-421.
11. Chu L, Robinson DK. Industrial choices for protein production by large-scale cell culture Curr Opin Biotechnol 2001, 12 (2): 180-187.11. Chu L, Robinson DK. Industrial choices for protein production by large-scale cell culture Curr Opin Biotechnol 2001, 12 (2): 180-187.
12. Xie L, Zhou W, Robinson D. Protein production by large-scale mammalian cell culture. New Comprehensive Biochemistry T. Volume 38. Makrides S.C.: Elsevier, 2003. - P. 605-623.12. Xie L, Zhou W, Robinson D. Protein production by large-scale mammalian cell culture. New Comprehensive Biochemistry T. Volume 38. Makrides S.C .: Elsevier, 2003 .-- P. 605-623.
13. Sinacore MS, Charlebois TS, Harrison S, Brennan S, Richards T et al. CHO DUKX cell lineages preadapted to growth in serum-free suspension culture enable rapid development of cell culture processes for the manufacture of recombinant proteins. Biotechnol Bioeng 1996, 52(4): 518-528.13. Sinacore MS, Charlebois TS, Harrison S, Brennan S, Richards T et al. CHO DUKX cell lineages preadapted to growth in serum-free suspension culture enable rapid development of cell culture processes for the manufacture of recombinant proteins. Biotechnol Bioeng 1996, 52 (4): 518-528.
14. Hansen IA, Qin JY, Zhang L, Clift KL, Hulur I, Xiang AP et al. Systematic Comparison of Constitutive Promoters and the Doxycycline-Inducible Promoter. PLoS One 2010, 5: el0611.14. Hansen IA, Qin JY, Zhang L, Clift KL, Hulur I, Xiang AP et al. Systematic Comparison of Constitutive Promoters and the Doxycycline-Inducible Promoter. PLoS One 2010, 5: el0611.
15. Magnusson T, Haase R, Schleef M, Wagner E, Ogris M. Sustained, high transgene expression in liver with plasmid vectors using optimized promoter-enhancer combinations. J Gene Med 2011, 13: 382-391.15. Magnusson T, Haase R, Schleef M, Wagner E, Ogris M. Sustained, high transgene expression in liver with plasmid vectors using optimized promoter-enhancer combinations. J Gene Med 2011, 13: 382-391.
16. Tokushige K, Moradpour D, Wakita T, Geissler M, Hayashi N, Wands JR. Comparison between cytomegalovirus promoter and elongation factor-1 alpha promoter-driven constructs in the establishment of cell lines expressing hepatitis С virus core protein. J Virol Methods 1997, 64: 73-80.16. Tokushige K, Moradpour D, Wakita T, Geissler M, Hayashi N, Wands JR. Comparison between cytomegalovirus promoter and elongation factor-1 alpha promoter-driven constructs in the establishment of cell lines expressing hepatitis C virus core protein. J Virol Methods 1997, 64: 73-80.
17. Teschendorf С, Warrington KH, Jr., Siemann DW, Muzyczka N. Comparison of the EF-1 alpha and the CMV promoter for engineering stable tumor cell lines using recombinant adeno-associated virus. Anticancer Res 2002, 22: 3325-3330.17. Teschendorf C, Warrington KH, Jr., Siemann DW, Muzyczka N. Comparison of the EF-1 alpha and the CMV promoter for engineering stable tumor cell lines using recombinant adeno-associated virus. Anticancer Res 2002, 22: 3325-3330.
18. Grote A, Hiller K, Scheer M, Munch R, Nortemann B, Hempel DC, et al. JCat: a novel tool to adapt codon usage of a target gene to its potential expression host. Nucleic Acids Res 2005, 33.-W526-531.18. Grote A, Hiller K, Scheer M, Munch R, Nortemann B, Hempel DC, et al. JCat: a novel tool to adapt codon usage of a target gene to its potential expression host. Nucleic Acids Res 2005, 33.-W526-531.
19. Comeron JM, Aguade M. An evaluation of measures of synonymous codon usage bias. J Mol Evol 1998, 47: 268-274.19. Comeron JM, Aguade M. An evaluation of measures of synonymous codon usage bias. J Mol Evol 1998, 47: 268-274.
20. Kim CH, Oh Y, Lee TH. Codon optimization for high-level expression of human erythropoietin (EPO) in mammalian cells. Gene 1997,199: 293-301.20. Kim CH, Oh Y, Lee TH. Codon optimization for high-level expression of human erythropoietin (EPO) in mammalian cells. Gene 1997,199: 293-301.
21. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 1970, 227: 680-685.21. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 1970, 227: 680-685.
22. Brezinsky SC, Chiang GG, Szilvasi A, Mohan S, Shapiro RI, MacLean A, et al. A simple method for enriching populations of transfected CHO cells for cells of higher specific productivity. J Immunol Methods 2003, 277(1-2): 141-155.22. Brezinsky SC, Chiang GG, Szilvasi A, Mohan S, Shapiro RI, MacLean A, et al. A simple method for enriching populations of transfected CHO cells for cells of higher specific productivity. J Immunol Methods 2003, 277 (1-2): 141-155.
23. Ho SC, Koh EY, van Beers M, Mueller M, Wan C, Teo G, Song Z, Tong YW, Bardor M, Yang Y. Control of IgG LC:HC ratio in stably transfected CHO cells and study of the impact on expression, aggregation, glycosylation and conformational stability. J Biotechnol 2013, 165(3-4): 157-166.23. Ho SC, Koh EY, van Beers M, Mueller M, Wan C, Teo G, Song Z, Tong YW, Bardor M, Yang Y. Control of IgG LC: HC ratio in stably transfected CHO cells and study of the impact on expression, aggregation, glycosylation and conformational stability. J Biotechnol 2013, 165 (3-4): 157-166.
24. Kerschbaumer, R., P. Boeck-Taferner, et al. (2013). Procedure for the generation of a high producer cell line for the expression of a recombinant anti-CD34 antibody, Google Patents.24. Kerschbaumer, R., P. Boeck-Taferner, et al. (2013). Procedure for the generation of a high producer cell line for the expression of a recombinant anti-CD34 antibody, Google Patents.
25. Kiu, S. and K. C. Wang (2007). Method for producing stable mammalian cell lines producing high levels of recombinant proteins, Google Patents.25. Kiu, S. and K. C. Wang (2007). Method for producing stable mammalian cell lines producing high levels of recombinant proteins, Google Patents.
26. Lee, С, C. Ly, et al. (2005). A rapid way to obtain high expression clones of mammalian cells using a methylcellulose and immunoprecipitation screening method, Google Patents.26. Lee, C, C. Ly, et al. (2005). A rapid way to obtain high expression clones of mammalian cells using a methylcellulose and immunoprecipitation screening method, Google Patents.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013144954/10A RU2549692C1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013144954/10A RU2549692C1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013144954A RU2013144954A (en) | 2015-04-20 |
RU2549692C1 true RU2549692C1 (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=53282588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013144954/10A RU2549692C1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2549692C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101058807A (en) * | 2006-05-26 | 2007-10-24 | 神州细胞工程有限公司 | Optimized monoclonal antibody |
RU2416645C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промоген-МАТ" | Single-chain antibody binding tumour necrosis factor alpha, dna, plasmid dna and method for producing single-chained antibody |
-
2013
- 2013-10-08 RU RU2013144954/10A patent/RU2549692C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101058807A (en) * | 2006-05-26 | 2007-10-24 | 神州细胞工程有限公司 | Optimized monoclonal antibody |
RU2416645C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Промоген-МАТ" | Single-chain antibody binding tumour necrosis factor alpha, dna, plasmid dna and method for producing single-chained antibody |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
WU GANG et al., "The synthetic gene designer: a flexible web platform to explore sequence manipulation for heterologous expression." Protein expression and purification, 2006, 47(2): 441-445 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013144954A (en) | 2015-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11267899B2 (en) | Afucosylated protein, cell expressing said protein and associated methods | |
AU2008290607B2 (en) | Production method | |
KR101812348B1 (en) | Process for production of protein | |
EA034039B1 (en) | Site-specific integration host cell, method of production and use thereof | |
AU2012203048A1 (en) | IRES mediated multicistronic vectors | |
JP5835636B2 (en) | Expression vector and antibody high productivity cell for establishment of antibody high productivity cell | |
CN104718296B (en) | Expression vector comprising chimeric cytomegalovirus promoter and enhancer sequence | |
CN104884467A (en) | Production of therapeutic proteins in genetically modified mammalian cells | |
JP2009535065A (en) | Methods for producing stable mammalian cell lines that produce high levels of recombinant proteins | |
EP2859103A2 (en) | CELL ENGINEERING USING RNAs | |
CN114026224A (en) | Mammalian cell line with SIRT-1 gene knockout | |
JP2012525826A (en) | CHO / CERT cell line | |
EA037273B1 (en) | Expression cassette | |
RU2549692C1 (en) | Infliximab, optimised gene of monoclonal antibody (versions), recombinant cell line, antibody producer and method for biosynthesis thereof | |
JP5899109B2 (en) | Methods for selecting high-expression recombinant cell lines | |
EP2831223A2 (en) | Stable expression system for eukaryotic cells | |
Lin et al. | Overexpression of Serpinb1 in Chinese hamster ovary cells increases recombinant IgG productivity | |
US20240287541A1 (en) | Expression cassette including intron for high expression of protein of interest and use thereof | |
CN103339255A (en) | Method for producing proteins | |
US7498150B2 (en) | Materials and methods to increase peptide chain expression | |
JP5811321B2 (en) | Novel protein expression method | |
Rajaganapathy et al. | Chinese Hamster Ovary Cells: Explore the techniques and considerations Involved in Harnessing their Potential for Monoclonal Antibodies Production. | |
Kerry | Use of CHO cell synthetic promoters to control transcription of mAb expression vector genes and screening of ER genes for their effect on mAb production | |
Motiwala et al. | Developing an alternate host for production of biosimilar anti-EGFR monoclonal antibody |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170327 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |