RU2577138C1 - Method of producing of recombinant protein sav-rgd - Google Patents

Method of producing of recombinant protein sav-rgd Download PDF

Info

Publication number
RU2577138C1
RU2577138C1 RU2014147329/10A RU2014147329A RU2577138C1 RU 2577138 C1 RU2577138 C1 RU 2577138C1 RU 2014147329/10 A RU2014147329/10 A RU 2014147329/10A RU 2014147329 A RU2014147329 A RU 2014147329A RU 2577138 C1 RU2577138 C1 RU 2577138C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rgd
sav
protein
recombinant protein
cells
Prior art date
Application number
RU2014147329/10A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Рубцов
Марина Сергеевна Сыркина
Владимир Петрович Вейко
Наталья Анатольевна Окорокова
Андрей Александрович ЗАМЯТНИН
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2014147329/10A priority Critical patent/RU2577138C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2577138C1 publication Critical patent/RU2577138C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: bioengineering.
SUBSTANCE: invention relates to the method of producing of a recombinant protein SAV-RGD, where SAV is a streptavidin monomer, RGD is a melanoma addressing oligopeptide, having an amino-acid sequence Ser-Arg-Ala-Gly-Ala-Asp-Gly-Phe-Pro-Gly-Cys-Arg-Gly-Asp-Cys-Ser-Gln-Glu. The described method includes the cultivation in a culture medium of the bacteria strain E. coli MG1655/pSAV-RGD, produced by the transformation of the strain E. coli MG1655 by the plasmid pSAV-RGD, in its turn produced based on the vector pUC18 and including the sequence encoding the poured pro-protein SAV-RGD (pro-sav-rgd) under the control of the uridinephosphorylase promoter (Pudp) E. coli. The production of a fraction of cells of the bacteria strain, cleaning of the produced recombinant protein. Cultivation is carried out in two stages. At the first stage makeup by a glucose source is performed, and at the second stage makeup by peptone and yeastrel is performed.
EFFECT: increased efficiency of the use for the production of pharmaceuticals for the medical treatment of human melanoma.
5 cl, 15 dwg, 2 tbl, 10 ex

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к микробиологической промышленности и медицинской биотехнологии и представляет собой способ препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD, специфически узнающего клетки меланомы, где: SAV обозначает мономер стрептавидина, имеющий аминокислотную последовательность SEQ NO 1; RGD - меланома-адресующий олигопептид, имеющий аминокислотную последовательность SEQ NO 2, с использованием штамма MG1655/pSAV-RGD Escherichia coli - продуцента данных слитых белков.The present invention relates to the microbiological industry and medical biotechnology and is a method for preparatively producing a recombinant SAV-RGD protein specifically recognizing melanoma cells, where: SAV is a streptavidin monomer having the amino acid sequence of SEQ NO 1; RGD is a melanoma-addressing oligopeptide having the amino acid sequence of SEQ NO 2 using Escherichia coli strain MG1655 / pSAV-RGD, a producer of these fusion proteins.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известно, что RGD-содержащие пептиды способны оказывать токсический эффект на клетки, связываясь с интегриновыми рецепторами на поверхности опухолевых клеток, они запускают внутриклеточные сигнальные каскады, приводящие к остановке роста, снижению пролиферации и, как следствие, гибели клеток. Данный принцип положен в основу действия препарата Cilengitide производства Merck KGaA (Германия), представляющего собой циклический пептид RGDfV (Arg-Gly-Asp-(D-Phe)-Val). [Mas-Moruno С., Rechenmacher F., Kessler H. (2010) Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 10, 753-768.] Тем не менее, использование малых концентраций таких пептидов имеет обратный эффект, обусловленный кластеризацией рецепторов интегрина и активацией другого сигнального пути. Это создает дополнительные сложности при использовании препаратов, в состав которых входят RGD-содержащие пептиды, не несущий токсической части. Для устранения вышеописанного эффекта такие пептиды конъюгируют с токсическими агентами либо располагают на поверхности нагруженных токсическим агентом наноструктур или липосом [Pattillo СВ. et al. (2005) Pharm. Res., 22, 1117-1120; Dubey P.K. Mishra V., Jain S., Manor S., Vyas S.P. (2004) J. Drug Target, 12, 257-264], что является достаточно трудоемкой процедурой.It is known that RGD-containing peptides are capable of exerting a toxic effect on cells by binding to integrin receptors on the surface of tumor cells; they trigger intracellular signaling cascades leading to stunted growth, decreased proliferation, and, as a result, cell death. This principle underlies the action of the Cilengitide preparation manufactured by Merck KGaA (Germany), which is a cyclic peptide RGDfV (Arg-Gly-Asp- (D-Phe) -Val). [Mas-Moruno C., Rechenmacher F., Kessler H. (2010) Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 10, 753-768.] However, the use of low concentrations of such peptides has the opposite effect due to clustering of integrin and activation of another signaling pathway. This creates additional difficulties when using drugs that include RGD-containing peptides that do not carry the toxic part. To eliminate the above effect, such peptides are conjugated with toxic agents or placed on the surface of nanostructures or liposomes loaded with a toxic agent [Pattillo CB. et al. (2005) Pharm. Res., 22, 1117-1120; Dubey P.K. Mishra V., Jain S., Manor S., Vyas S.P. (2004) J. Drug Target, 12, 257-264], which is a rather time-consuming procedure.

Для эффективного связывания с интегриновыми рецепторами на поверхности меланомных клеток белок должен содержать трипептид Arg-Gly-Asp (RGD). [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti E. (1984) Nature, 309, 30-33] Однако связывать RGD-мотив способны несколько интегриновых рецепторов (это группа интегринов, содержащих субчастицу αv, а также интегрины α5β1, α8β1 αIIbβ3). Для обеспечения селективности важно окружение RGD-мотива. Варьируя последовательность аминокислотных остатков, окружающих RGD-мотив, была создана панель RGD-содержащих олигопептидов с различной тканевой специфичностью, обусловленной селективным взаимодействием с различными интегриновыми рецепторами. В ряду прочих, были получены RGD-содержащие олигопептиды, обладающие способностью селективно связываться с рецепторами на поверхности меланомных клеток и клеток эндотелия опухолевых сосудов человека и мыши (RGD10, RGD13, RGD15). [Hölig P., Bach М, Völkel Т., Nahde Т., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17,433-441.]For effective binding to integrin receptors on the surface of melanoma cells, the protein must contain the Arg-Gly-Asp tripeptide (RGD). [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti E. (1984) Nature, 309, 30-33] However, several integrin receptors are able to bind the RGD motif (this is a group of integrins containing the αv subparticle, as well as integrins α5β1, α8β1 αIIbβ3). To ensure selectivity, the environment of the RGD motif is important. By varying the sequence of amino acid residues surrounding the RGD motif, a panel of RGD-containing oligopeptides was created with different tissue specificity due to selective interaction with various integrin receptors. Among others, RGD-containing oligopeptides were obtained that have the ability to selectively bind to receptors on the surface of melanoma cells and endothelial cells of human and mouse tumor vessels (RGD10, RGD13, RGD15). [Hölig P., Bach M, Völkel T., Nahde T., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17,433-441.]

Следует отметить, что для эффективного связывания с рецептором трипептид RGD должен принимать изогнутую конформацию, которую стабилизируют либо посредством циклизации пептидной цепочки [Aumailey М., Gurrath М., Müller G., Calvete J., Timple R., Kessler H. (1991) FEBS Lett., 291, 50-54; Gurrath M., Müller G., Kessler H., Aumailey M. Timple R. (1992) Eur. J. Biochem., 210, 911-921], либо путем образования дисульфидной связи между фланкирующими RGD-мотив остатками цистеина [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti Е. (1987) J. Biol. Chem., 262, 17924-17928; Hölig P., Bach M., Völkel Т., Nahde Т., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17, 433-441].It should be noted that for effective binding to the receptor, the RGD tripeptide must take a curved conformation that is stabilized either by cyclization of the peptide chain [Aumailey M., Gurrath M., Müller G., Calvete J., Timple R., Kessler H. (1991) FEBS Lett., 291, 50-54; Gurrath M., Müller G., Kessler H., Aumailey M. Timple R. (1992) Eur. J. Biochem., 210, 911-921], or by the formation of a disulfide bond between flanking RGD motif cysteine residues [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti, E. (1987) J. Biol. Chem., 262, 17924-17928; Hölig P., Bach M., Völkel T., Nahde T., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17, 433-441].

Короткие пептиды, как правило, получают методом химического синтеза. Однако при реализации данного способа возможна рацемизация аминокислотных остатков. Замена L-формы аминокислот на D-форму может приводить к образованию нефункциональных пептидов, в данном случае - со сниженной аффинностью к рецептору. [Han Y., Albericio F., Barany G. (1997), J Org Chem, 62, 4307-4312; Palasek S.A., Cox Z.J., Collins J.M. (2007) J. Peptide Sci., 13, 143-148].Short peptides are usually obtained by chemical synthesis. However, when implementing this method, racemization of amino acid residues is possible. Replacing the L-form of amino acids with the D-form can lead to the formation of non-functional peptides, in this case with reduced receptor affinity. [Han Y., Albericio F., Barany G. (1997), J Org Chem, 62, 4307-4312; Palasek S.A., Cox Z.J., Collins J.M. (2007) J. Peptide Sci., 13, 143-148].

Короткие RGD-пептиды имеют и другие недостатки помимо вышеперечисленных.Short RGD peptides have other disadvantages in addition to the above.

Изогнутая конформация трипептида RGD, обусловленная кольцевой структурой химически синтезируемых пептидов, подобных Cilengitide, может также поддерживаться за счет дисульфидной связи, образуемой между фланкирующими RGD-мотив остатками цистеина. [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti E. (1987) J. Biol. Chem., 262, 17924-17928; Hölig P., Bach M., Völkel Т., Nahde Т., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17, 433-441]. Это предоставляет возможность для биотехнологического получения пептидов, исключающего саму возможность рацемизации. Тем не менее, основной проблемой, возникающей при наработке белков в клетках микроорганизмов, является деградация коротких молекул, осуществляемая протеолитическими ферментами в цитоплазме клетки. Небольшие пептиды, как правило, имеют малое время циркуляции в организме, что, наряду с пониженным сродством к рецептору, может вести к необходимости увеличения как количества применяемого препарата, так и частоты его введения. Эти процессы могут существенно снижать эффективность действия препарата.The bent conformation of the RGD tripeptide, due to the ring structure of chemically synthesized peptides like Cilengitide, can also be maintained by a disulfide bond formed between flanking RGD motif cysteine residues. [Pierschbacher M.D. and Ruoslahti E. (1987) J. Biol. Chem., 262, 17924-17928; Hölig P., Bach M., Völkel T., Nahde T., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17, 433-441]. This provides an opportunity for biotechnological production of peptides, eliminating the very possibility of racemization. However, the main problem that arises during the production of proteins in the cells of microorganisms is the degradation of short molecules by proteolytic enzymes in the cell cytoplasm. Small peptides, as a rule, have a short circulation time in the body, which, along with a reduced affinity for the receptor, can lead to the need to increase both the amount of the drug used and the frequency of its administration. These processes can significantly reduce the effectiveness of the drug.

Из уровня техники известна аминокислотная последовательность растворимого, экскретируемого в периплазму стрептавидина; нуклеотидная последовательность, кодирующая данный белок; создан вектор, в состав которого входит вышеупомянутая нуклеотидная последовательность, находящаяся под контролем сильного конститутивного промотора или промотора уридинфосфорилазы Е. coli (Pudp); штамм Е. coli, содержащий упомянутый вектор и являющийся продуцентом стрептавидина; а также способ получения данного полипептида в бактериальных клетках с использованием хроматографической очистки [патент РФ 2153535]. Прототипами таких экспрессионных систем могут служить векторы, описанные нами ранее в патенте [патент РФ 2153535] и статье [Syrkina MS и др. Preparation and functional evaluation of RGD-modified streptavidin targeting to integrin-expressing melanoma cells. Protein Eng Des Sel. 2013 Feb; 26(2): 143-50]».In the prior art, the amino acid sequence of soluble streptavidin excreted in the periplasm is known; the nucleotide sequence encoding this protein; a vector has been created that includes the aforementioned nucleotide sequence under the control of a strong constitutive promoter or promoter of the E. coli uridine phosphorylase (Pudp); E. coli strain containing said vector and producing streptavidin; and also a method for producing this polypeptide in bacterial cells using chromatographic purification [RF patent 2153535]. The prototypes of such expression systems can be vectors that we previously described in the patent [RF patent 2153535] and the article [Syrkina MS et al. Preparation and functional evaluation of RGD-modified streptavidin targeting to integrin-expressing melanoma cells. Protein Eng Des Sel. 2013 Feb; 26 (2): 143-50]. ”

Кроме того, известна аминокислотная последовательность меланома-адресующих олигопептидов RIO, R13 и R15 (упоминающихся в литературном источнике как RGD10, RGD13 и RGD15) [Hölig P., Bach М., Völkel Т., Nahde Т., Hoffmann S., Müller R. and Kontermann R.E. (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17,433-441].In addition, the amino acid sequence of the melanoma-addressing oligopeptides RIO, R13 and R15 (referred to in the literature as RGD10, RGD13 and RGD15) is known [Hölig P., Bach M., Völkel T., Nahde T., Hoffmann S., Müller R . and Kontermann RE (2004) Protein Eng. Des. Sel., 17.433-441].

Наконец, подробно описан и охарактеризован RGD-содержащий циклический пептид RGDfV, выпускаемый под торговой маркой Cilengitide компанией Merck KgaA (Германия). [Mas-Moruno С., Rechenmacher F., Kessler H. (2010) Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 10, 753-768].Finally, the RGD-containing cyclic peptide RGDfV, sold under the trademark Cilengitide by Merck KgaA (Germany), is described and characterized in detail. [Mas-Moruno S., Rechenmacher F., Kessler H. (2010) Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry, 10, 753-768].

Включение олигопептида в состав тетрамеризующегося белка-носителя, стрептавидина, приводит к тому, что рекомбинантный слитый белок будет содержать в своем составе четыре интегрин-адресующих олигопептида. В результате взаимодействия такой структуры с рецептором на поверхности клетки происходит увеличение локальной концентрации RGD-мотивов вблизи данного рецептора, что повышает эффективность связывания. Литературные данные подтверждают повышенную эффективность связывания таких поливалентных структур по сравнению с моновалентными [патент РФ 2153535].The inclusion of an oligopeptide in the tetramerizing carrier protein streptavidin leads to the fact that the recombinant fusion protein will contain four integrin-addressing oligopeptides. As a result of the interaction of such a structure with a receptor on the cell surface, an increase in the local concentration of RGD motifs near this receptor occurs, which increases the binding efficiency. Literature data confirm the increased binding efficiency of such polyvalent structures as compared to monovalent ones [RF patent 2153535].

Помимо этого, стрептавидин способен с высоким сродством связывать остаток d-биотина (Kd=10-15). Учитывая тот факт, что каждая субъединица стрептавидина связывает 1 молекулу биотина, тетрамер способен связать 4 молекулы биотина, что может приводить к амплификации сигнала при использовании биотинилированного диагностического агента или усилению токсического эффекта при использовании биотинилированного терапевтического агента [Xia N., Liu L., Harrington M.G., Zhou F.(2010), Anal. Chem., 82, 10151-10157].In addition, streptavidin is able to bind the d-biotin residue with high affinity (Kd = 10-15). Given the fact that each streptavidin subunit binds 1 biotin molecule, the tetramer is able to bind 4 biotin molecules, which can lead to amplification of the signal when using a biotinylated diagnostic agent or to enhance the toxic effect when using a biotinylated therapeutic agent [Xia N., Liu L., Harrington MG, Zhou F. (2010), Anal. Chem., 82, 10151-10157].

Использование запатентованной экспрессионной системы, позволяющей в препаративных количествах нарабатывать рекомбинантный стрептавидин в периплазме Е. coli [патент РФ 2153535], обеспечивает локализацию химерного белка на основе стрептавидина в периплазматическом пространстве клетки, что позволяет не только ограничить его расщепление протеолитическими ферментами, присутствующими в цитоплазме, но и существенно упростить стадию выделения с использованием аффинной хроматографии.The use of a patented expression system that allows producing preparative quantities of recombinant streptavidin in the periplasm of E. coli [RF patent 2153535] provides localization of the chimeric protein based on streptavidin in the periplasmic space of the cell, which allows not only to limit its cleavage by proteolytic enzymes present in the cytoplasm, but and substantially simplify the isolation step using affinity chromatography.

Ранее авторы настоящего изобретения создали систему для экспрессии рекомбинантных слитых белков SAV-RGD, специфически узнающих меланомные клетки, в состав которых входит стрептавидин (S) и меланома-адресующий олигопептид (R), соединенный со стрептавидином посредством пептидного линкера, содержащего сайт расщепления эн-теропептидазой; конструировали рекомбинантные плазмидные ДНК, обеспечивающие гетерологичную экспрессию указанных слитых белков; а также получили штаммы бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, - продуценты указанных слитых белков. Указанные плазмидные ДНК обеспечивают экспрессию пробелка, содержащего лидерный пептид, обеспечивающий его секрецию в периплазматическое пространство клеток бактерий, где происходит отщепление лидерного пептида, и указанный белок SAV-RGD локализуется в биологически активном растворимом состоянии [Syrkina MS и др. Preparation and functional evaluation of RGD-modified streptavidin targeting to integrin-expressing melanoma cells. Protein Eng Des Sel. 2013 Feb;26(2): 143-50].Previously, the inventors of the present invention created a system for the expression of recombinant SAV-RGD fusion proteins that specifically recognize melanoma cells, which include streptavidin (S) and melanoma-addressing oligopeptide (R), connected to streptavidin via a peptide linker containing an enteropeptidase cleavage site ; designed recombinant plasmid DNA, providing heterologous expression of these fusion proteins; and also received strains of bacteria belonging to the genus Escherichia, producers of these fusion proteins. These plasmid DNAs provide expression of a protein containing a leader peptide, which secrets it into the periplasmic space of bacterial cells where the leader peptide is cleaved, and the indicated SAV-RGD protein is localized in a biologically active soluble state [Syrkina MS et al. Preparation and functional evaluation of RGD -modified streptavidin targeting to integrin-expressing melanoma cells. Protein Eng Des Sel. 2013 Feb; 26 (2): 143-50].

Краткое описание настоящего изобретенияA brief description of the present invention

Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного и экономичного способа препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD, специфически узнающего клетки меланомы, в качестве препарата для производства лекарственных препаратов для лечения меланомы человека.The aim of the present invention is to provide a highly efficient and economical method for preparative production of recombinant protein SAV-RGD, specifically recognizing melanoma cells, as a drug for the production of drugs for the treatment of human melanoma.

Данная цель была достигнута за счет разработки и оптимизации способа препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD с использованием штамма MG1655/pSAV-RGD Escherichia coli.This goal was achieved through the development and optimization of a method for preparative production of recombinant protein SAV-RGD using strain MG1655 / pSAV-RGD Escherichia coli.

Поставленная задача решается тем, что разработан и оптимизирован способ препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD с использованием штамма Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD.The problem is solved in that a method for the preparative production of recombinant SAV-RGD protein using the Escherichia coli strain MG1655 / pSAV-RGD was developed and optimized.

Бактериальный штамм Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD получен в результате трансформации штамма Escherichia coli MG1655 рекомбинантной плазмидной ДНК pSAV-RGD на базе вектора pUC18, которая включает последовательность промотора уридинфосфорилазы E. coli (Pudp), а также последовательность, кодирующую слитой белок SAV-RGD. В свою очередь, рекомбинантный слитой белок SAV-RGD, специфически узнающий меланомные клетки, имеет формулу SAV-RGD, где:The bacterial strain Escherichia coli MG1655 / pSAV-RGD was obtained by transformation of the Escherichia coli strain MG1655 recombinant plasmid DNA pSAV-RGD based on the vector pUC18, which includes the sequence of the uridine phosphorylase promoter E. coli (Pudp), as well as the sequence encoding RGV fusion protein SA . In turn, the recombinant fusion protein SAV-RGD, specifically recognizing melanoma cells, has the formula SAV-RGD, where:

SAV - мономер стрептавидина, имеющий аминокислотную последовательность SEQ NO 1;SAV is a streptavidin monomer having the amino acid sequence of SEQ NO 1;

RGD - меланома-адресующий олигопептид, имеющий аминокислотную последовательность SEQ NO 2, гдеRGD is a melanoma-addressing oligopeptide having the amino acid sequence of SEQ NO 2, where

Figure 00000001
Figure 00000001

Вышеупомянутый способ препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD включает следующие стадии:The aforementioned method for preparative production of a recombinant SAV-RGD protein comprises the following steps:

- культивирование в питательной среде (LB, М9++глюкоза) штамма Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD с рН-статированием в диапазоне рН 7,5-7,8 и сниженной аэрацией (концентрация растворенного кислорода не превышает 20-25%), включающее 2 этапа, где на первом этапе осуществляют подпитку источником глюкозы, а на втором этапе осуществляют подпитку источником аминокислот (пептоном и/или дрожжевой экстрактом);- cultivation in a nutrient medium (LB, M9 + + glucose) of a strain of Escherichia coli MG1655 / pSAV-RGD with pH-statization in the pH range of 7.5-7.8 and reduced aeration (the concentration of dissolved oxygen does not exceed 20-25%), comprising 2 stages, where at the first stage they are fed with a source of glucose, and at the second stage they are fed with a source of amino acids (peptone and / or yeast extract);

- получение периплазматической фракции клеток бактериального штамма Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD с использованием лизирующего буфера, в состав которого входит лизоцим в концентрации 1 г/л;- obtaining the periplasmic fraction of cells of the bacterial strain Escherichia coli MG1655 / pSAV-RGD using lysis buffer, which includes lysozyme at a concentration of 1 g / l;

- очистку рекомбинантного белка по SAV-RGD методом ионообменной хроматографии с последующей ультрафильтрацией; и- purification of the recombinant protein according to SAV-RGD by ion exchange chromatography followed by ultrafiltration; and

- лиофилизацию очищенного рекомбинантного белка SAV-RGD с получением препарата на основе самособирающегося слитого белка, содержащего меланома-узнающие пептиды и адапторную часть для присоединения токсического агента.- lyophilization of the purified recombinant protein SAV-RGD to obtain a preparation based on a self-assembled fusion protein containing melanoma-recognizing peptides and an adapter part for attaching a toxic agent.

В указанном способе условия культивирования оптимизированы для наиболее эффективного получения белка SAV-RGD, очистка целевого рекомбинантного белка SAV-RGD методом ионообменной хроматографии позволяет существенно снизить издержки процесса на стадии очистки по сравнению с использованием аффинной хроматографии на 2-иминобиотин-агарозе при сопоставимых выходах по целевому белку и степени его чистоты.In this method, the cultivation conditions are optimized for the most efficient production of SAV-RGD protein, purification of the target recombinant protein SAV-RGD by ion exchange chromatography can significantly reduce the costs of the process at the stage of purification compared with the use of affinity chromatography on 2-iminobiotin agarose with comparable yields for the target protein and its degree of purity.

Настоящее изобретение более детально описано ниже.The present invention is described in more detail below.

Подробное описание настоящего изобретения. Detailed description of the present invention.

Способом согласно настоящему изобретению является способ препаративного получения рекомбинантного белка SAV-RGD, где SAV - мономер стрептавидина, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 1, RGD - меланома-адресующий олиго-пептид, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 2, с использованием бактериального штамма Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD.The method according to the present invention is a method for preparative production of recombinant protein SAV-RGD, where SAV is a streptavidin monomer having the amino acid sequence of SEQ ID NO 1, RGD is a melanoma-addressing oligo peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO 2 using the bacterial strain Escherichia coli MG1655 / pSAV-RGD.

Указанный способ включает следующие стадии:The specified method includes the following stages:

- культивирование в питательной среде бактериального штамма Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD - продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD, при этом культивирование ведут в питательной среде с рН-статированием в диапазоне рН 7,5-7,8 и сниженной аэрацией (концентрация растворенного кислорода не превышает 20-25%), в 2 этапа, где на первом этапе осуществляют подпитку источником глюкозы, а на втором этапе осуществляют подпитку источником аминокислот (пептоном и/или дрожжевой экстрактом);- culturing in a nutrient medium of a bacterial strain Escherichia coli MG1655 / pSAV-RGD - producer of the recombinant protein SAV-RGD, while cultivation is carried out in a nutrient medium with pH-statirovanie in the pH range of 7.5-7.8 and reduced aeration (concentration of dissolved oxygen does not exceed 20-25%), in 2 stages, where at the first stage they are fed with a source of glucose, and at the second stage they are fed with a source of amino acids (peptone and / or yeast extract);

- получение периплазматической фракции клеток указанного штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD;- obtaining periplasmic fraction of cells of the specified producer strain of the recombinant protein SAV-RGD;

- очистку рекомбинантного белка SAV-RGD методом ионообменной хроматографии с последующей ультрафильтрацией; и- purification of recombinant protein SAV-RGD by ion exchange chromatography followed by ultrafiltration; and

- лиофилизацию очищенного рекомбинантного белка SAV-RGD с получением препарата на основе самособирающегося слитого белка, содержащего меланома-узнающие пептиды и адапторную часть для присоединения токсического агента.- lyophilization of the purified recombinant protein SAV-RGD to obtain a preparation based on a self-assembled fusion protein containing melanoma-recognizing peptides and an adapter part for attaching a toxic agent.

Рекомбинантным белком SAV-RGD, получаемым способом согласно настоящему изобретению, является белок формулы SAV - мономер стрептавидина, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 1, RGD - меланома-адресующий олигопептид, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO 2.The recombinant SAV-RGD protein obtained by the method according to the present invention is a protein of the formula SAV - streptavidin monomer having the amino acid sequence of SEQ ID NO 1, RGD is a melanoma-addressing oligopeptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO 2.

Примером рекомбинантной плазмиды, экспрессирующей указанный рекомбинант-ный белок SAV-RGD, содержащий лидерный пептид, обеспечивающий секрецию пробелка в периплазматическое пространство клеток Е. coli, где происходит отщепление лидерного пептида и стрептавидин локализуется в биологически активном растворимом состоянии, является плазмида pSAV-RGD на базе вектора pUC18, включающая последовательность, кодирующую слитой пробелок под контролем промотора уридинфосфорилазы Е. coli (Pudp). Схематическое изображение плазмиды pSAV-RGD представлено на Фиг. 1. Следует понимать, что круг плазмид, которые возможно использовать в настоящем способе, не ограничивается только указанной плазмидой.An example of a recombinant plasmid expressing the indicated recombinant protein SAV-RGD containing a leader peptide that secures a gap in the periplasmic space of E. coli cells, where the leader peptide is cleaved and streptavidin is localized in a biologically active soluble state, is the base plasmid pSAV-RGD pUC18 vector, comprising a sequence encoding a fused gap under the control of the E. coli uridine phosphorylase promoter (Pudp). A schematic representation of the plasmid pSAV-RGD is shown in FIG. 1. It should be understood that the circle of plasmids that can be used in the present method is not limited to the indicated plasmid.

Бактерией, используемой в способе согласно настоящему изобретению, является бактерия, принадлежащая к роду Escherichia - продуцент рекомбинантного белка SAV-RGD.The bacterium used in the method according to the present invention is a bacterium belonging to the genus Escherichia - producer of the recombinant protein SAV-RGD.

Термин «бактерия, принадлежащая к роду Escherichia, означает, что бактерия относится к роду Escherichia в соответствии с классификацией, известной специалисту в области микробиологии. Среди примеров бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, но не ограничивающихся ими, может быть упомянута бактерия Escherichia coli (E. coli).The term "bacterium belonging to the genus Escherichia, means that the bacterium belongs to the genus Escherichia in accordance with the classification known to the specialist in the field of microbiology. Among examples of bacteria belonging to the genus Escherichia, but not limited to, the bacterium Escherichia coli (E. coli) may be mentioned.

Круг бактерий, принадлежащих к роду Escherichia, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, не ограничен каким-либо образом, однако, например, бактерии, описанные в книге Neidhardt F.C. et al. (Escherichia coli and Salmonella typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1208, Таблица 1), могут быть включены в число бактерий согласно настоящему изобретению.The range of bacteria belonging to the genus Escherichia that can be used in the present invention is not limited in any way, however, for example, the bacteria described in Neidhardt F.C. et al. (Escherichia coli and Salmonella typhimurium, American Society for Microbiology, Washington D.C., 1208, Table 1), can be included in the number of bacteria according to the present invention.

Согласно настоящему изобретению термин «бактерия - продуцент рекомбинантного белка SAV-RGD» означает бактерию, способную производить и накапливать рекомбинантный белок SAV-RGD, предпочтительно в периплазме указанной бактерии, когда такая бактерия культивируется в питательной среде. Термин «бактерия - продуцент рекомбинантного белка SAV-RGD» означает, что микроорганизм способен производить и накапливать рекомбинантный белок SAV-RGD в количестве не меньше чем 0,05 г на 1 л культуральной жидкости и более предпочтительно не меньше чем 0,1 г на 1 л культуральной жидкости после выращивания в течение предпочтительно 18 часов.According to the present invention, the term “bacterium producing the recombinant SAV-RGD protein” means a bacterium capable of producing and accumulating the recombinant SAV-RGD protein, preferably in the periplasm of said bacterium, when such a bacterium is cultured in a nutrient medium. The term “bacterium-producer of recombinant SAV-RGD protein” means that the microorganism is capable of producing and accumulating recombinant SAV-RGD protein in an amount of not less than 0.05 g per 1 liter of culture fluid and more preferably not less than 0.1 g per 1 l of culture fluid after growing for preferably 18 hours.

Примером бактериального штамма, принадлежащего к роду Escherichia, - продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD, является штамм Escherichia coli MG1655, трансформированный указанной выше плазмидой, например штамм Escherichia coli MG1655/pSAV-RGD, но не ограничивается им. Указанный штамм хранится в коллекции Биологического факультета МГУ.An example of a bacterial strain belonging to the genus Escherichia, a producer of the recombinant protein SAV-RGD, is the Escherichia coli strain MG1655 transformed with the above plasmid, for example, but not limited to the Escherichia coli strain MG1655 / pSAV-RGD. The specified strain is stored in the collection of the Faculty of Biology of Moscow State University.

Согласно настоящему изобретению выращивание бактерии - продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD, осуществляют в подходящей питательной среде. Питательная среда для выращивания может быть как синтетической, так и натуральной, при условии, что она содержит источники углерода, азота, минеральные соединения и, если необходимо, питательные добавки в количестве, необходимом для роста бактерии. Источники углерода включают в себя различные углеводы, такие как глюкоза и сахароза, и различные органические кислоты. В зависимости от способа ассимиляции используемых бактерий, могут быть использованы спирты, такие как этанол и глицерин. В качестве источников азота используются аммиак, различные соли аммония, такие как сульфат аммония, другие соединения азота, такие как амины, природные источники азота, такие как пептон, гидролизат соевых бобов и микробный ферментолизат. В качестве минеральных соединений используются однозамещенный фосфат калия, хлорид натрия, хлорид кальция, соли магния, соли железа, соли марганца и подобные им. В качестве витаминов используются тиамин, дрожжевой экстракт и подобные им.According to the present invention, the cultivation of bacteria producing the recombinant protein SAV-RGD is carried out in a suitable nutrient medium. The growth medium can be either synthetic or natural, provided that it contains sources of carbon, nitrogen, mineral compounds and, if necessary, nutritional supplements in the amount necessary for the growth of bacteria. Carbon sources include various carbohydrates, such as glucose and sucrose, and various organic acids. Depending on the method of assimilation of the bacteria used, alcohols such as ethanol and glycerin may be used. Ammonia, various ammonium salts such as ammonium sulfate, other nitrogen compounds such as amines, natural nitrogen sources such as peptone, soybean hydrolyzate, and microbial fermentolizate are used as nitrogen sources. As mineral compounds, monosubstituted potassium phosphate, sodium chloride, calcium chloride, magnesium salts, iron salts, manganese salts and the like are used. As vitamins, thiamine, yeast extract and the like are used.

Выращивание проводят предпочтительно в аэробных условиях, таких как взбалтывание и аэрация с перемешиванием, при температуре от 20°С до 40°С, предпочтительно от 30°С до 38°С, наиболее предпочтительно при 37°С. Значение рН обычно варьирует в пределах от 5 до 9, предпочтительно в пределах от 7,0 до 8,0, наиболее предпочтительно при рН 7,5-7,8. рН среды может быть скорректирован аммиаком, карбонатом кальция, различными кислотами, основаниями и буферами. Обычно, выращивание в течение 18 часов приводит к накоплению биомассы бактерий, содержащих целевой белок в периплазматическом пространстве.The cultivation is preferably carried out under aerobic conditions, such as shaking and aeration with stirring, at a temperature of from 20 ° C to 40 ° C, preferably from 30 ° C to 38 ° C, most preferably at 37 ° C. The pH usually ranges from 5 to 9, preferably from 7.0 to 8.0, most preferably from pH 7.5 to 7.8. The pH of the medium can be adjusted with ammonia, calcium carbonate, various acids, bases and buffers. Usually, growing for 18 hours leads to the accumulation of biomass of bacteria containing the target protein in the periplasmic space.

В ходе оптимизации условий культивирования штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD установлено, что наиболее оптимальным является рН питательной среды 7.5.During the optimization of the cultivation conditions of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD, it was found that the pH of the nutrient medium is the most optimal 7.5.

Также в ходе оптимизации условий культивирования штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD установлено, что снижение аэрации, за счет перемешивания со скоростью предпочтительно 450 об/мин, ведет к увеличению выхода целевого рекомбинантного белка SAV-RGD. Принудительную аэрацию проводят путем подачи 1 объема воздуха на 1 объем питательной среды.Also, during optimization of the cultivation conditions of the producer strain of the recombinant SAV-RGD protein, it was found that a decrease in aeration due to stirring at a speed of preferably 450 rpm leads to an increase in the yield of the target recombinant SAV-RGD protein. Forced aeration is carried out by supplying 1 volume of air per 1 volume of nutrient medium.

Также в ходе оптимизации условий культивирования штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD установлено, что наиболее оптимальным является двухступенчатое культивирование штамма. В первой части культивирования осуществляют наращивание популяции клеток штамма-продуцента путем подпитки источником углерода, в частности глюкозой, при этом предпочтительно контролировать скорость подпитки таким образом, чтобы конечная концентрация глюкозы в питательной среде не превышала 1-2 г/л. Во второй части культивирования осуществляют подпитку аминокислотами для эффективного биосинтеза рекомбинантного белка SAV-RGD. В качестве источников аминокислотами используют пептон и/или дрожжевой экстракт.Also, during the optimization of the cultivation conditions of the producer strain of the recombinant SAV-RGD protein, it was found that the two-stage cultivation of the strain is the most optimal. In the first part of the cultivation, the population of the producer strain cells is increased by feeding with a carbon source, in particular glucose, while it is preferable to control the feeding rate so that the final concentration of glucose in the nutrient medium does not exceed 1-2 g / l. In the second part of the cultivation, amino acids are fed for the effective biosynthesis of the recombinant SAV-RGD protein. Peptone and / or yeast extract are used as sources of amino acids.

После выращивания получают периплазматическую фракцию указанных клеток. Для этого осаждают клетки центрифугированием, предпочтительно при 5000 об/мин при температуре 4°С в течение предпочтительно 10 минут. Культуральную жидкость удаляют, а полученную биомассу ресуспендируют в лизирующем буферном растворе, после чего центрифугированием при предпочтительно 12500 об/мин при 4°С в течение предпочтительно 20 минут получают супернатант, представляющий собой суммарную фракцию пе-риплазматических белков Е. coli. Варианты указанного процесса подробно описаны в Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis Т. (1989) [Cold Spring Harbor Laboratory Press].After growing receive periplasmic fraction of these cells. For this, cells are pelleted by centrifugation, preferably at 5000 rpm at a temperature of 4 ° C. for preferably 10 minutes. The culture fluid is removed and the resulting biomass resuspended in a lysis buffer solution, after which centrifugation at preferably 12,500 rpm at 4 ° C for preferably 20 minutes gives the supernatant, which is the total fraction of E. coli periplasmic proteins. Variants of this process are described in detail in Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. (1989) [Cold Spring Harbor Laboratory Press].

В ходе оптимизации условий получения периплазматической фракции бактериальных клеток установлено, что экономически целесообразным является использование лизирующего буфера, содержащего лизоцим в концентрации 1 г/л, в соотношении объемов 1:20 к объему биомассы клеток.In the course of optimizing the conditions for obtaining the periplasmic fraction of bacterial cells, it was found that it is economically feasible to use a lysis buffer containing lysozyme at a concentration of 1 g / l in a ratio of volumes of 1:20 to the volume of cell biomass.

Выделение целевого рекомбинантного белка SAV-RGD из фракции периплазматических белков осуществляют методом ионообменной хроматографии. В ходе оптимизации условий очистки установлено, что в качестве носителя в методе ионообменной хроматографии экономически целесообразным является использование SP-сефарозы (гранулированная агароза, модифицированная сульфопропильными группами) вместо 2-иминобиотинагарозы. К тому же SP-сефароза в качестве носителя достаточно стабильна и выдерживает многократные циклы очистки белка. Выходы целевого белка и его чистота при использовании SP-сефарозы и 2-иминобиотинагарозы сопоставимы.The selection of the target recombinant protein SAV-RGD from the fraction of periplasmic proteins is carried out by ion exchange chromatography. In the course of optimizing the cleaning conditions, it was found that the use of SP-sepharose (granular agarose modified with sulfopropyl groups) instead of 2-iminobiotinagarose is economically feasible as a carrier in the method of ion exchange chromatography. In addition, SP-Sepharose as a carrier is quite stable and can withstand multiple cycles of protein purification. The yields of the target protein and its purity are comparable when using SP-Sepharose and 2-iminobiotinagarose.

После проведения хроматографии целевые рекомбинантные белки подвергают очистке методом ультрафильтрации через мембрану, позволяющую фильтровать белки размером свыше предпочтительно 30 кДа, для концентрирования и перевода в раствор. Для ультрафильтрации предпочтительно использование мембраны YM-30 (Amicon, США). Предпочтительно использовать разведение 1:20 с не менее чем пятикратной сменой буфера. Ультрафильтрацию осуществляют под давлением инертного газа (аргон, гелий с давлением не менее 4,7 атм).After chromatography, the target recombinant proteins are purified by ultrafiltration through a membrane, which allows the filtering of proteins larger than preferably 30 kDa for concentration and translation. For ultrafiltration, it is preferable to use a YM-30 membrane (Amicon, USA). It is preferable to use a 1:20 dilution with at least five-fold buffer changes. Ultrafiltration is carried out under inert gas pressure (argon, helium with a pressure of at least 4.7 atm).

В результате вышеописанных процедур получают очищенные препараты рекомбинантных белков SAV-RGD. Структуры полученных гибридных белков подтверждают методом масс-спектрометрии (MALDI-TOF MS). Гомогенность рекомбинантных белков подтверждают электрофорезом в денатурирующем полиакриламидном геле. Чистота полученного препарата рекомбинантных белков SAV-RGD, полученного указанным способом, составляла не менее 97%.As a result of the above procedures, purified preparations of recombinant SAV-RGD proteins are obtained. The structures of the obtained fusion proteins are confirmed by mass spectrometry (MALDI-TOF MS). The homogeneity of the recombinant proteins is confirmed by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis. The purity of the obtained preparation of recombinant proteins SAV-RGD obtained by this method was not less than 97%.

Для получения препарата для приготовления лекарственного средства для лечения меланомы человека полученный раствор очищенного рекомбинантного белка SAV-RGD лиофилизуют. Лиофилизацию осуществляют, разливая раствор во флаконы, замораживают раствор при температуре предпочтительно -70°С и помещают в лиофильную сушку. Процесс лиофильного высушивания проводят в течение 10-16 часов в вакууме. По окончании высушивания флаконы запаковывают. Хранение лиофилизированного препарата осуществляют при температуре 4°С.To obtain a drug for the preparation of a medicament for the treatment of human melanoma, the resulting solution of purified recombinant SAV-RGD protein is lyophilized. Lyophilization is carried out by pouring the solution into vials, the solution is frozen at a temperature of preferably -70 ° C and placed in a freeze dryer. The freeze drying process is carried out for 10-16 hours in vacuum. At the end of drying, the vials are packed. Storage of the lyophilized preparation is carried out at a temperature of 4 ° C.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На Фиг. 1 приведено схематическое изображение плазмиды pSAV - RGD, содержащей гибридный ген pro-sav-rgd. Pudp - промотор гена уридинфосфорилазы из Е. coli, рrо-sav - ген предшественника стрептавидина (про-стрептавидин) из Streptomyces avidinii, rgd - искусственный ген меланома-адресующего пептида, АРr - ген устойчивости к ампициллину (бета-лактамаза).In FIG. 1 is a schematic representation of the plasmid pSAV - RGD containing the pro-sav-rgd fusion gene. Pudp is the promoter of the uridine phosphorylase gene from E. coli, pro-sav is the streptavidin precursor gene (prostreptavidin) from Streptomyces avidinii, rgd is the artificial gene for the melanoma-addressing peptide, AP r is the ampicillin (beta-lactamase) resistance gene.

На Фиг. 2 показана динамика роста штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD (контрольная ферментация). Glu - содержание глюкозы в среде культивирования (г/л); OD - оптическая плотность суспензии клеток при 600 нм; рН - значение рН среды культивирования.In FIG. Figure 2 shows the growth dynamics of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD (control fermentation). Glu - glucose content in the culture medium (g / l); OD is the optical density of the cell suspension at 600 nm; pH is the pH of the culture medium.

На Фиг. 3 показана кинетика накопления целевого продукта - рекомбинантного белка SAV-RGD (мг/л) в условиях контрольной ферментации.In FIG. Figure 3 shows the kinetics of accumulation of the target product, recombinant protein SAV-RGD (mg / l) under control fermentation.

На Фиг. 4 показано содержание рекомбинантного белка SAV-RGD мг в пересчете на единицу биомассы в условиях контрольной ферментации.In FIG. 4 shows the content of recombinant protein SAV-RGD mg in terms of unit biomass in the control fermentation.

На Фиг. 5 показана динамика роста штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD в 1,5-литровом ферментере при рН-статировании. Glu - содержание глюкозы в среде культивирования (г/л); OD - оптическая плотность суспензии клеток при 600 нм; рН - значение рН среды культивирования.In FIG. Figure 5 shows the growth dynamics of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD in a 1.5-liter fermenter at pH-statization. Glu - glucose content in the culture medium (g / l); OD is the optical density of the cell suspension at 600 nm; pH is the pH of the culture medium.

На Фиг. 6 показана кинетика накопления целевого продукта - рекомбинантного белка SAV-RGD (мг/л) в 1,5-литровом ферментере при рН-статировании.In FIG. Figure 6 shows the kinetics of accumulation of the target product, recombinant protein SAV-RGD (mg / l) in a 1.5-liter fermenter during pH-statization.

На Фиг. 7 показано содержание рекомбинантного белка SAV-RGD мг в пересчете на единицу биомассы в 1,5-литровом ферментере при рН-статировании.In FIG. 7 shows the content of the recombinant protein SAV-RGD mg, calculated on the basis of a unit of biomass in a 1.5-liter fermenter at pH-statization.

На Фиг. 8 показана динамика роста штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD в 1,5-литровом ферментере при сниженном уровне аэрации. Glu - содержание глюкозы в среде культивирования (г/л); OD - оптическая плотность суспензии клеток при 600 нм; рН - значение рН среды культивирования.In FIG. Figure 8 shows the growth dynamics of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD in a 1.5-liter fermenter with a reduced level of aeration. Glu - glucose content in the culture medium (g / l); OD is the optical density of the cell suspension at 600 nm; pH is the pH of the culture medium.

На Фиг. 9 показана кинетика накопления целевого продукта - рекомбинантного белка SAV-RGD (мг/л) в 1,5-литровом ферментере при сниженном уровне аэрации.In FIG. Figure 9 shows the kinetics of accumulation of the target product, recombinant protein SAV-RGD (mg / L) in a 1.5-liter fermenter with a reduced level of aeration.

На Фиг. 10 показано содержание рекомбинантного белка SAV-RGD мг в пересчете на единицу биомассы в 1,5-литровом ферментере при сниженном уровне аэрации.In FIG. 10 shows the content of recombinant protein SAV-RGD mg in terms of unit biomass in a 1.5-liter fermenter with a reduced level of aeration.

На Фиг. 11 показана динамика роста штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD в 1,5-литровом ферментере в условиях подпитки источниками углерода и аминокислот. Glu - содержание глюкозы в среде культивирования (г/л); OD - оптическая плотность суспензии клеток при 600 нм; рН - значение рН среды культивирования.In FIG. 11 shows the growth dynamics of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD in a 1.5-liter fermenter under conditions of feeding with carbon and amino acid sources. Glu - glucose content in the culture medium (g / l); OD is the optical density of the cell suspension at 600 nm; pH is the pH of the culture medium.

На Фиг. 12 показана кинетика накопления целевого продукта - рекомбинантного белка SAV-RGD (мг/л) в 1,5-литровом ферментере в условиях подпитки источниками углерода и аминокислот.In FIG. 12 shows the kinetics of accumulation of the target product, recombinant protein SAV-RGD (mg / l) in a 1.5-liter fermenter under conditions of feeding with carbon and amino acid sources.

На Фиг. 13 показано содержание рекомбинантного белка SAV-RGD мг в пересчете на единицу биомассы в 1,5-литровом ферментере в условиях подпитки источниками углерода и аминокислот.In FIG. 13 shows the content of recombinant protein SAV-RGD mg in terms of biomass in a 1.5-liter fermenter under conditions of feeding with carbon and amino acid sources.

На Фиг. 14 показана оценка чистоты рекомбинантного белка SAV-RGD, очищенного методом аффинной хроматографии (А) и ионообменной хроматографии (Б), с помощью ВЭЖХ.In FIG. 14 shows the purity assessment of the recombinant SAV-RGD protein purified by affinity chromatography (A) and ion exchange chromatography (B) using HPLC.

На Фиг. 15 показаны результаты эксперимента по оценке эффективности связывания рекомбинантного белка SAV-RGD клетками меланомы человека линии Me Wo.In FIG. 15 shows the results of an experiment evaluating the binding efficiency of a recombinant SAV-RGD protein by human melanoma cells of the Me Wo line.

Рекомбинантная плазмида pSAV-RGD, представленная на фиг. 1, состоит из следующих фрагментов ДНК:The recombinant plasmid pSAV-RGD shown in FIG. 1, consists of the following DNA fragments:

1) последовательность с 1 нуклеотида по 404 нуклеотид (н.) включает фрагмент ДНК размером 404 п. о., содержащий фрагмент ДНК плазмиды pUC18 с 1н. по 404 н.1) a sequence from 1 nucleotide to 404 nucleotides (n.) Includes a 404 bp DNA fragment containing a DNA fragment of plasmid pUC18 with 1N. 404 n each

2) последовательность с 405 н. по 455 н. включает фрагмент ДНК размером 51 п. о., содержащий ген RGD.2) a sequence with 405 N. 455 n each includes a 51 bp DNA fragment containing the RGD gene.

3) последовательность с 456 н. по 461 н. включает синтетический фрагмент ДНК размером 6 п. о., содержащий синтетический полилинкер;3) sequence with 456 N. 461 n each includes a 6 bp synthetic DNA fragment containing a synthetic polylinker;

4) последовательность с 462 н. по 1010 н. включает фрагмент ДНК размером 549 п. о., содержащий ген прострептавидина, SAV (последовательность, кодирующая стоп-кодон, отсутствует);4) a sequence with 462 N. 1010 n each includes a 549 bp DNA fragment containing the prostreptavidin gene, SAV (there is no sequence encoding a stop codon);

5) последовательность с 1011 н. по 1017 н. включает фрагмент ДНК размером 6 п. о., содержащий синтетический полилинкер;5) a sequence with 1011 N. 1017 n each includes a 6 bp DNA fragment containing a synthetic polylinker;

6) последовательность с 1018 н. по 1196 н. включает фрагмент ДНК размером 180 п. о., содержащий последовательность промотора уридинфосфорилазы Е. coli, Pudp;6) sequence with 1018 N. 1196 N. includes a 180 bp DNA fragment containing the sequence of the E. coli uridine phosphorylase promoter, Pudp;

7) последовательность с 1197 н. по 3433 н. включает фрагмент ДНК плазмиды pUC18 с 450 н. по 2686 н. размером 2237 п. о., содержащий промотор гена β-лактамазы (P(BLA)), ген устойчивости к ампициллину (АРr), последовательность, ответственную за репликацию плазмиды (ori) и lac промотер (P(LAC)).7) sequence from 1197 N. 3433 n each includes a DNA fragment of plasmid pUC18 with 450 N. 2686 N 2237 bp containing the promoter of the β-lactamase gene (P (BLA)), the ampicillin resistance gene (AP r ), the sequence responsible for plasmid replication (ori) and the lac promoter (P (LAC)).

Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на следующие никоим образом не ограничивающие настоящее изобретение Примеры.The present invention will be described in more detail below with reference to the following non-limiting Examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1. Конструирование гена SAV-RGD и создание плазмид pSAV-RGD.Example 1. Construction of the SAV-RGD gene and the creation of plasmids pSAV-RGD.

Для получения слитых генов необходимо получение гена стрептавидина (SAV) и генов RGD-coдержащего олигопептида (RGD). Нуклеотидная последовательность кодирующей цепи ДНК гена RGD: GCGGGTGCAGATGGCTTCCCAGGTTGCCGTGGTGATTGCAGTCAGGAATGATo obtain fusion genes, it is necessary to obtain the streptavidin gene (SAV) and the RGD-containing oligopeptide (RGD) genes. The nucleotide sequence of the RGD gene DNA coding chain: GCGGGTGCAGATGGCTTCCCAGGTTGCCGTGGTGATTGCAGTCAGGAATGA

Ген RGD-содержащего олигопептида получали путем отжига и PCR-достройки синтетических олигонуклеотидов RGD_F (5'-GCGATCTAGAGCGGGTGCAGATGGCTTCCCAGGTTGCCGTGGTG-3') и RGD_R (5'-TGACAAGCTTTCATTCCTGACTGCAATCACCACGGCAACCTGGGAAG-3')The gene of the RGD-containing oligopeptide was obtained by annealing and PCR completion of the synthetic oligonucleotides RGD_F (5'-GCGATCTAGAGCGGGTGCAGATGGCTTCCCAGGTTGCCGTGGTG-3 ') and RGD_R (5'-TGACGCGTAGCGTAGCTAGCGTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCTAGCGCCA

Реакционная смесь имела следующий состав: 10х буфер для ПЦР (конечная концентрация в смеси: 75mM Tris-HCl (рН 8.8 at 25°С), 20 mМ (NH4)2S04, 0.01% (v/v) Tween 20) - 2 мкл, 25 mМ MgC12 (конечная концентрация - 3 mМ) - 3 мкл, 1.25 mМ dNTP (конечная концентрация - 0.125 mМ) - 2 мкл, праймеры - по 10 pmol на реакцию каждого, Taq-полимераза - 5 ед. акт. на реакцию, mQ Н20 - до 20 мкл. Амплификация включала: предварительную денатурацию при 94°С в течение 2 мин, 5 циклов (денатурация 94°С - 10 сек., отжиг праймеров 65°С - 10 сек, элонгация 72°С - 20 секунд), заключительная элонгация 72°С - 2 минуты. Последовательности нуклеотидов, полученные таким образом, содержали сайты расщепления эндонуклеазами рестрикции Xbal и Hindlll для лигирования с вектором.The reaction mixture had the following composition: 10x PCR buffer (final concentration in the mixture: 75mM Tris-HCl (pH 8.8 at 25 ° C), 20 mM (NH4) 2S04, 0.01% (v / v) Tween 20) - 2 μl, 25 mM MgC12 (final concentration - 3 mM) - 3 μl, 1.25 mM dNTP (final concentration - 0.125 mM) - 2 μl, primers - 10 pmol per reaction, Taq polymerase - 5 units. Act. per reaction, mQ H20 - up to 20 μl. Amplification included: preliminary denaturation at 94 ° С for 2 min, 5 cycles (denaturation 94 ° С - 10 sec., Annealing of primers 65 ° С - 10 sec, elongation 72 ° С - 20 seconds), final elongation 72 ° С - 2 minutes. The nucleotide sequences thus obtained contained the Xbal and Hindlll restriction endonuclease cleavage sites for ligation with the vector.

После проведения ПЦР полученные фрагменты ДНК осаждали 3,5 объемами 96% этанола с добавлением 1/10 по объему 3 М ацетата натрия (рН 5,0) в течение 30 минут на -70°С, после чего центрифугировали при 13400 об/мин в течение 10 минут, удаляли супернатант, осадок промывали 70% этанолом, затем центрифугировали еще 5 минут при 13400 об/мин и высушивали на вакуумной сушке.After PCR, the obtained DNA fragments were besieged by 3.5 volumes of 96% ethanol with the addition of 1/10 by volume of 3 M sodium acetate (pH 5.0) for 30 minutes at -70 ° C, after which they were centrifuged at 13400 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed, the precipitate was washed with 70% ethanol, then centrifuged for another 5 minutes at 13,400 rpm and dried on vacuum drying.

Для получения слитых генов в составе вектора pUC18 под контролем промотора уридинфосфорилазы E. coli (Pudp) использовали вектор pLSAVdS(H), аналогичной плазмиде pflSAV19 [Гулько Л.Б., Дьяков Н.А., Окорокова Н.А., Вейко В.П., Дебабов В.Г. (1999) Биотехнология, 4, с. 3-8]. Данный вектор содержит ген стрептавидина (последовательность, кодирующая стоп-кодон, отсутствует) под контролем промотора уридинфосфорилазы Е. coli (Pudp).To obtain fusion genes in the vector pUC18 under the control of the E. coli uridine phosphorylase (Pudp) promoter, the vector pLSAVdS (H), similar to plasmid pflSAV19 [Gulko LB, Dyakov NA, Okorokova NA, Veiko V., was used P., Debabov V.G. (1999) Biotechnology, 4, p. 3-8]. This vector contains the streptavidin gene (there is no sequence encoding a stop codon) under the control of the E. coli uridine phosphorylase promoter (Pudp).

Затем проводили совместное расщепление вектора и фрагмента эндонуклеазами рестрикции Xbal и Hindlll. Реакционная смесь рестрикции имела следующий состав: плаз-мида - 6 мкл (900 нг); фрагмент - 5 мкл (100 нг); 10х буфер Trango Yellow+(Fermentas (Литва) (конечная концентрация в смеси: 33 mM Tris-acetate, рН 7,9, 10 mМ Mg-acetate, 66 mМ K-acetate, 0,1 mg/ml BSA) - 2 мкл; рестриктаза XbaI - 1 мкл (10 ед.акт.); рестриктаза Hindlll - 1 мкл (10 ед.акт.); mQ Н2O - 5 мкл. Молярное соотношение вектор: фрагмент в смеси составило 1:5. Рестрикцию проводили при 37°С в течение 1 часа.Then, the vector and fragment were co-digested with Xbal and Hindlll restriction endonucleases. The restriction reaction mixture had the following composition: plasmid - 6 μl (900 ng); fragment - 5 μl (100 ng); 10x Trango Yellow + buffer (Fermentas (Lithuania) (final concentration in the mixture: 33 mM Tris-acetate, pH 7.9, 10 mM Mg-acetate, 66 mM K-acetate, 0.1 mg / ml BSA) - 2 μl; restriction enzyme XbaI - 1 μl (10 units), Hindlll restrictase - 1 μl (10 units); mQ H2O - 5 μl. The molar ratio of vector: fragment in the mixture was 1: 5. The restriction was carried out at 37 ° C. within 1 hour.

После проведения расщепления ДНК осаждали 3,5 объемами 96% этанола в присутствии 0,3М ацетата натрия (рН 5,0) в течение 30 минут при -70°С, после чего центрифугировали при 13400 об/мин в течение 10 минут, удаляли супернатант, промывали осадок 70% этанолом и высушивали.After cleavage, DNA was precipitated with 3.5 volumes of 96% ethanol in the presence of 0.3 M sodium acetate (pH 5.0) for 30 minutes at -70 ° C, then centrifuged at 13,400 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed washed the precipitate with 70% ethanol and dried.

Полученную смесь расщепленных гена и плазмиды лигировали в течение 1 часа при 22 °С. Реакционная смесь лигирования имела следующий состав: 10х буфер для лигирования (Fermentas (Литва); конечная концентрация в смеси: 40 mM Tris-HCl, 10 mМ MgC12, 10 mМ DTT, 2,5 mМ АТР (рН 7.8 при 2°С)) - 2 мкл, расщепленные по сайтам Xbal и Hindlll вектор pLSAVdS(H) и ген RGD в молярном соотношении 1:5-15 мкл, Т4-лигаза - 2 мкл (10 ед.акт.), mQ Н2O - 1 мкл. После проведения лигирования ДНК в составе лигазной смеси осаждали 3,5 объемами 96% этанола в присутствии 0,3 М ацетата натрия (рН 5,0) в течение 30 минут при -70°С, после чего центрифугировали при 13400 об/мин в течение 10 минут, удаляли супернатант, осадок промывали 70% этанолом, осаждали центрифугированием и высушивали.The resulting mixture of the digested gene and plasmid was ligated for 1 hour at 22 ° C. The ligation reaction mixture had the following composition: 10x ligation buffer (Fermentas (Lithuania); final concentration in the mixture: 40 mM Tris-HCl, 10 mM MgC12, 10 mM DTT, 2.5 mM ATP (pH 7.8 at 2 ° C)) - 2 μl, the pLSAVdS (H) vector and the RGD gene split at the Xbal and Hindlll sites in a molar ratio of 1: 5-15 μl, T4 ligase - 2 μl (10 units), mQ H2O - 1 μl. After ligation, the DNA in the ligase mixture was precipitated with 3.5 volumes of 96% ethanol in the presence of 0.3 M sodium acetate (pH 5.0) for 30 minutes at -70 ° C, after which it was centrifuged at 13,400 rpm for 10 minutes, the supernatant was removed, the precipitate was washed with 70% ethanol, precipitated by centrifugation and dried.

Далее лигазной смесью трансформировали компетентные клетки штамма E. coli JM110 и рассевали на чашке Петри с агаризованной средой LB, содержащей 100-150 мг/л ампициллина. Переосажденную лигазную смесь добавляли к компетентным клеткам. Количество ДНК, использовавшейся для трансформации, составляло около 300 нг в пересчете на плазмидную ДНК), 40 минут инкубировали на ледяной бане, далее 2 минуты при 42°С, потом добавляли по 1 мл среды LB, 1 час инкубировали при 32-37°С и рассевали клетки по чашке. Чашки инкубировали при 32-37°С в течение ночи.Next, competent cells of E. coli strain JM110 were transformed with a ligase mixture and scattered on a Petri dish with agarized LB medium containing 100-150 mg / L ampicillin. The reprecipitated ligase mixture was added to the competent cells. The amount of DNA used for transformation was about 300 ng in terms of plasmid DNA), 40 minutes incubated in an ice bath, then 2 minutes at 42 ° C, then 1 ml of LB medium was added, 1 hour incubated at 32-37 ° C and scattered the cells in a cup. The plates were incubated at 32-37 ° C. overnight.

Скрининг выросших клонов осуществляли с помощью ПЦР с использованием праймеров M13F (5-TAACTAGTACGCAAGTTCACG-3') и Seq2SAV (5'-AGACCGCTTCTGCGTTCTG-3'). Реакционная смесь имела следующий состав: 10х буфер для ПЦР (конечная концентрация в смеси: 75 mM Tris-HCl (рН 8.8 при 25°С), 20 mМ (NH4)2S04, 0.01% (v/v) Tween 20) - 2 мкл, 25 mМ MgC12 (конечная концентрация - 3 mМ) - 2,4 мкл, 1.25 mМ dNTP (конечная концентрация - 0.125 mМ) - 2 мкл, праймеры - по 5 pmol на реакцию каждого, клетки с колонии, суспендированные в стерильной воде, - 1 мкл на реакцию, Taq-полимераза - 5 ед. акт. на реакцию, mQ Н2O - до 20 мкл. Амплификация включала: предварительную денатурацию при 94°С в течение 2 мин, 25 циклов` (денатурация 94°С - 10 сек, отжиг праймеров 60°С - 10 сек, элонгация 72°С - 10 секунд), заключительная элонгация 72°С - 2 минуты.The grown clones were screened by PCR using primers M13F (5-TAACTAGTACGCAAGTTCACG-3 ') and Seq2SAV (5'-AGACCGCTTCTGCGTTCTG-3'). The reaction mixture had the following composition: 10x PCR buffer (final concentration in the mixture: 75 mM Tris-HCl (pH 8.8 at 25 ° C), 20 mM (NH4) 2S04, 0.01% (v / v) Tween 20) - 2 μl , 25 mM MgC12 (final concentration - 3 mM) - 2.4 μl, 1.25 mM dNTP (final concentration - 0.125 mM) - 2 μl, primers - 5 pmol each, cells from the colony suspended in sterile water, - 1 μl per reaction, Taq polymerase - 5 units. Act. per reaction, mQ H2O - up to 20 μl. Amplification included: preliminary denaturation at 94 ° С for 2 min, 25 cycles` (denaturation 94 ° С - 10 sec, annealing of primers 60 ° С - 10 sec, elongation 72 ° С - 10 seconds), final elongation 72 ° С - 2 minutes.

После проведения ПЦР реакционную смесь подвергали электрофоретическому разделению в 3% агарозном геле, содержащем этидий бромид. Наличие слитого гена в ДНК бактериальных клеток идентифицировали по наличию светящихся продуктов ПЦР-амплификации требуемого размера (около 150 п. о.).After PCR, the reaction mixture was subjected to electrophoretic separation on a 3% agarose gel containing ethidium bromide. The presence of a fused gene in the DNA of bacterial cells was identified by the presence of luminous PCR amplification products of the required size (about 150 bp).

Колонии, продемонстрировавшие положительный ответ при ПЦР-скрининге, высевали в жидкую среду LB, содержащую 100-150 мг/л ампициллина, и культивировали при 32-37°С в течение ночи при покачивании.Colonies that showed a positive response by PCR screening were plated in LB liquid medium containing 100-150 mg / L ampicillin and cultured at 32-37 ° C overnight with shaking.

На следующий день клетки осаждали центрифугированием (3-5 минут при 4500-6000 об/мин) и выделяли плазмидные ДНК при помощи набора GeneJETTM Plasmid Miniprep Kit (Fermentas, Литва). Схематическое изображение плазмиды pSR представлено на фиг. 1.The next day, cells were pelleted by centrifugation (3-5 minutes at 4500-6000 rpm) and plasmid DNA was isolated using the GeneJETTM Plasmid Miniprep Kit (Fermentas, Lithuania). A schematic representation of the plasmid pSR is shown in FIG. one.

Пример 2. Получение штаммов E. coli MG1655/pSAV-RGD - продуцента рекомбинантного слитого белка SAV-RGDExample 2. Obtaining strains of E. coli MG1655 / pSAV-RGD - producer of the recombinant fusion protein SAV-RGD

Полученную на предыдущем этапе плазмиду pSAV-RGD секвенировали на участке, содержащем ген RGD. Реакцию секвенирования проводили на амплификаторе Eppendorf (Германия) по следующей программе: предварительная денатурация 94°С - 2 мин, 25 циклов (денатурация 94°С - 10 сек, отжиг праймеров 60°С - 10 сек, элонгация 72°С - 20 секунд), заключительная элонгация 72°С - 5 минут. Секвенирование проводили с помощью следующих праймеров: Seq2SAV и M13F. Реакционная смесь имела следующий состав: 10х буфер для секвенирования - 1 мкл, праймер - по 10 pmol на реакцию, плазмида -200 нг на реакцию, радиоактивная метка (α32P-dATP, активность 250 mkKu) - 1 мкл, ди-дезоксирибонуклеозидтрифосфаты-терминаторы - 2 мкл (свой в каждую реакцию), Taq-полимераза - 1 мкл (10 ед.акт.), mQ Н2O - до 8 мкл. Остановка реакции осуществлялась добавлением реагента StopSolution. Далее продукты реакции секвенирования прогревали до 95°С и наносили на 5% полиакриламидный гель с мочевиной. Электорофорез проводили в течение 2-3 часов. После этого гель вымачивали 20 минут в 10% уксусной кислоте, переносили на лист 3 мм ватмана и высушивали на гель-драйере. Далее гель закладывали в кассету с рентгеновской пленкой и оставляли на ночь в полной темноте. На следующий день пленку проявляли, последовательность нуклеотидов читали вручную, оценку проводили в программе VectorNTI 8.0 (Invitrogen, США). Плазмидой с выверенной нуклеотидной последовательностью трансформировали штамм E. coli MG1655. Трансформацию проводили химическим методом: плазмиду в количестве 20 нг добавляли в компетентные клетки, смесь 40 минут инкубировали сначала на ледяной бане, затем 2 минуты при 42°С, потом добавляли по 1 мл среды LB, 1 час инкубировали при 32-37°С и рассевали клетки на чашке Петри со средой LB с агаром, содержащей 100-150 мг/л ампициллина. Чашки инкубировали при 37°С в течение ночи.The pSAV-RGD plasmid obtained in the previous step was sequenced in the region containing the RGD gene. The sequencing reaction was carried out on an Eppendorf thermocycler (Germany) according to the following program: preliminary denaturation of 94 ° С - 2 min, 25 cycles (denaturation of 94 ° С - 10 sec, annealing of primers 60 ° С - 10 sec, elongation 72 ° С - 20 seconds) , final elongation 72 ° C - 5 minutes. Sequencing was performed using the following primers: Seq2SAV and M13F. The reaction mixture had the following composition: 10x sequencing buffer - 1 μl, primer - 10 pmol per reaction, plasmid -200 ng per reaction, radioactive label (α32P-dATP, activity 250 mkKu) - 1 μl, terminator di-deoxyribonucleoside triphosphates - 2 μl (each in each reaction), Taq polymerase - 1 μl (10 units), mQ H2O - up to 8 μl. The reaction was stopped by adding StopSolution reagent. Next, the products of the sequencing reaction were heated to 95 ° C and applied on a 5% polyacrylamide gel with urea. Electrophoresis was performed for 2-3 hours. After that, the gel was soaked for 20 minutes in 10% acetic acid, transferred onto a sheet of 3 mm Whatman paper and dried on a gel driver. Next, the gel was placed in a cassette with an x-ray film and left overnight in complete darkness. The next day, the film was developed, the nucleotide sequence was read by hand, the evaluation was carried out in the VectorNTI 8.0 program (Invitrogen, USA). The plasmid with the verified nucleotide sequence transformed the E. coli strain MG1655. The transformation was carried out by a chemical method: a plasmid in an amount of 20 ng was added to competent cells, the mixture was incubated for 40 minutes first in an ice bath, then 2 minutes at 42 ° C, then 1 ml of LB medium was added, 1 hour incubated at 32-37 ° C and cells were scattered on a Petri dish with LB medium with agar containing 100-150 mg / l ampicillin. The plates were incubated at 37 ° C. overnight.

В результате вышеописанных процедур получали штамм E. coli MG1655/p SAV-RGD - продуцент гибридного белка SAV-RGD.As a result of the above procedures, the E. coli strain MG1655 / p SAV-RGD, a producer of the SAV-RGD fusion protein, was obtained.

Пример 3. Подготовка стерильных питательных сред.Example 3. Preparation of sterile culture media.

Стерильная среда LBSterile medium LB

Стерильная среда имеет следующий составThe sterile medium has the following composition (г/л):(g / l): Бакто-триптон ДифкоBacto-Trypton Difco 10,010.0 Бакто-дрожжевой экстракт ДифкоDifco Bacto-Yeast Extract 5,05,0 NaClNaCl 10,010.0

Среду готовят в мерном стакане емкостью 1000 мл, в который наливают 900 мл дистиллированной воды, добавляют навеску бакто-триптона (10 г), бакто-дрожжевого экстракта (5 г), натрий хлористого (10 г), перемешивают. рН среды доводят 10 N водным раствором NaOH до значения 7,5. Приготовленный раствор переносят в колбу емкостью 2000 мл, закрывают ватно-марлевой пробкой и стерилизуют в течение 20 мин при 121°С в автоклаве (Sanyo MLS 2420 U, Япония). После стерилизации добавляют в асептических условиях стерильный ампициллин (Россия) до концентрации 150 мкг/мл. Среду хранят при комнатной температуре не более 3 месяцев.The medium is prepared in a 1000 ml measuring cup, into which 900 ml of distilled water is poured, a portion of bacto-tryptone (10 g), bacto-yeast extract (5 g), sodium chloride (10 g) are added, mixed. The pH of the medium was adjusted with 10 N aqueous NaOH to 7.5. The prepared solution was transferred into a 2000 ml flask, closed with a cotton-gauze plug and sterilized for 20 min at 121 ° C in an autoclave (Sanyo MLS 2420 U, Japan). After sterilization, sterile ampicillin (Russia) is added under aseptic conditions to a concentration of 150 μg / ml. The medium is stored at room temperature for no more than 3 months.

Стерильная среда М9++глюкозаSterile medium M9 + + glucose

Стерильная среда имеет следующий состав (г/л):The sterile medium has the following composition (g / l):

Бакто-дрожжевой экстракт ДифкоDifco Bacto-Yeast Extract 2,02.0 Аммоний сернокислыйAmmonium sulfate 4,04.0 NaClNaCl 0,60.6 Калий фосфорнокислый 2-замещенныйPotassium phosphate 2-substituted 2,02.0 Магний сернокислыйMagnesium sulfate 0,40.4 Железо сернокислоеIron sulfate 0,020.02 Марганец сернокислыйManganese Sulfate 0,020.02 ТиаминThiamine 0,040.04 ГлюкозаGlucose 4,04.0

Среду готовят в мерном стакане емкостью 1000 мл, в который наливают 990 мл дистиллированной воды, добавляют навеску бакто-дрожжевого экстракта (2 г), аммоний сернокислый (4 г), натрий хлористого (0,6 г), калий фосфорнокислый 2-замещенный (2 г), магний сернокислый (0,4 г), железо сернокислое (0,02 г), марганец сернокислый (0,02 г), перемешивают. рН среды доводят 10 н. водным раствором NaOH до значения 7,0-7,2. Приготовленный раствор переносят в колбу емкостью 2000 мл, закрывают ватно-марлевой пробкой и стерилизуют в течение 20 мин при 121°С в автоклаве (Sanyo MLS 2420 U, Япония). После стерилизации добавляют в асептических условиях стерильный ампициллин (Россия) до концентрации 150 мкг/мл и стерильный тиамин до концентрации 0,04 г/л. Среду хранят при комнатной температуре не более 3 месяцев.The medium is prepared in a 1000 ml measuring cup, into which 990 ml of distilled water is poured, a portion of bacto-yeast extract (2 g), ammonium sulfate (4 g), sodium chloride (0.6 g), and potassium phosphate 2-substituted are added ( 2 g), magnesium sulfate (0.4 g), iron sulfate (0.02 g), manganese sulfate (0.02 g), stirred. The pH of the medium is adjusted to 10 N. aqueous NaOH solution to a value of 7.0-7.2. The prepared solution was transferred into a 2000 ml flask, closed with a cotton-gauze plug and sterilized for 20 min at 121 ° C in an autoclave (Sanyo MLS 2420 U, Japan). After sterilization, sterile ampicillin (Russia) is added under aseptic conditions to a concentration of 150 μg / ml and sterile thiamine to a concentration of 0.04 g / l. The medium is stored at room temperature for no more than 3 months.

Для приготовления 40% раствора глюкозы в 100 мл дистиллированной воды растворяют 40 г глюкозы и стерилизуют в течение 15 мин при 115°С в автоклаве (Sanyo MLS 2420 U, Япония). Раствор хранят при комнатной температуре не более 6 месяцев.To prepare a 40% glucose solution in 100 ml of distilled water, 40 g of glucose is dissolved and sterilized for 15 min at 115 ° C in an autoclave (Sanyo MLS 2420 U, Japan). The solution is stored at room temperature for no more than 6 months.

Перед употреблением к стерильной среде добавляют в асептических условиях 10 мл стерильного 40% раствора глюкозы. Полученная среда с глюкозой не подлежит хранению.Before use, 10 ml of a sterile 40% glucose solution is added to the sterile medium under aseptic conditions. The resulting glucose medium cannot be stored.

Пример 4. Оптимизация процесса культивирования штамма-продуцента путем рН-статирования среды культивирования.Example 4. Optimization of the cultivation process of a producer strain by pH-statization of the culture medium.

При проведении культивирования (контрольное, моделирующее процесс на лабораторном уровне «колба-ферментер») использовали среду следующего состава: М9++глюкоза, выбранную ранее как оптимальную для лабораторных экспериментов, которая содержала 2 г/л дрожжевого экстракта, 4 г/л глюкозы и 200 мкг/мл ампициллина. При внесении посевного материала контролировали оптическую плотность до достижения значения OD600, равного 0,09. Скорость мешалки поддерживали равной 750 об/мин. Принудительную аэрацию проводили путем подачи 1 V воздуха на V среды (1,5 л/мин). Следует отметить, что при таком режиме по показаниям датчика содержание растворенного кислорода снижалось в течение первых 5 часов (до мин. значения 15%), затем наблюдался подъем концентрации растворенного кислорода до 30 - 40%. рН-статирование отключали для оценки динамики рН при переходе к «крайним» условиям ферментации. Концентрацию глюкозы определяли на анализаторе глюкозы Biosen C-line (EKF Diagnostic). Результаты ферментаций приведены на Фиг. 2-4.During the cultivation (control, simulating the process at the laboratory level "bulb-fermenter") used the following composition: M9 + + glucose, previously selected as optimal for laboratory experiments, which contained 2 g / l of yeast extract, 4 g / l of glucose and 200 μg / ml ampicillin. When the seed was applied, the optical density was monitored until an OD 600 value of 0.09 was reached. The stirrer speed was maintained at 750 rpm. Forced aeration was carried out by supplying 1 V air to V medium (1.5 l / min). It should be noted that in this mode, according to the sensor, the dissolved oxygen content decreased during the first 5 hours (to min. 15%), then there was a rise in the dissolved oxygen concentration to 30 - 40%. pH-stating was turned off to assess the dynamics of pH during the transition to “extreme” fermentation conditions. Glucose concentration was determined on a Biosen C-line glucose analyzer (EKF Diagnostic). Fermentation results are shown in FIG. 2-4.

При переходе к культивированию в условиях рН-статирования использовали стандартную процедуру - титрование среды культивирования растворами 10% H2SO4 и 10% NH4OH, а рН поддерживали на уровне 7,5. При проведении ферментации с рН статированием использовали среду следующего состава: М9++глюкоза, выбранную ранее как оптимальную для лабораторных экспериментов, которая содержала 2 г/л дрожжевого экстракта, 4 г/л глюкозы и 200 мкг/мл ампициллина. При внесении посевного материала контролировали оптическую плотность до достижения значения OD600, равного 0,05. Скорость мешалки поддерживали равной 750 об/мин. Принудительную аэрацию проводили путем подачи 1 V воздуха на V среды (1,5 л/мин). Следует отметить, что при таком режиме по показаниям ДО содержание растворенного кислорода снижалось в течение первых 5 часов (до мин. значения 17%), затем наблюдался подъем концентрации растворенного кислорода до 35-40%. Концентрацию глюкозы определяли на анализаторе глюкозы Biosen C-line (EKF Diagnostic). Результаты культивирования приведены на Фиг. 5-7.When switching to cultivation under conditions of pH-stating, the standard procedure was used - titration of the cultivation medium with solutions of 10% H 2 SO 4 and 10% NH 4 OH, and the pH was maintained at 7.5. When conducting fermentation with pH stating, the following composition was used: M9 + + glucose, previously selected as optimal for laboratory experiments, which contained 2 g / l of yeast extract, 4 g / l of glucose and 200 μg / ml of ampicillin. When the seed was applied, the optical density was monitored until an OD 600 value of 0.05 was reached. The stirrer speed was maintained at 750 rpm. Forced aeration was carried out by supplying 1 V air to V medium (1.5 l / min). It should be noted that in this mode, according to the testimony of BS, the content of dissolved oxygen decreased during the first 5 hours (to min. 17%), then there was a rise in the concentration of dissolved oxygen to 35-40%. Glucose concentration was determined on a Biosen C-line glucose analyzer (EKF Diagnostic). The cultivation results are shown in FIG. 5-7.

Полученные данные показывают, что рН-статирование замедляет процесс автолиза клеток штамма-продуцента и поддерживает накопление биомассы на постоянном уровне (Фиг. 5). Сравнительный анализ динамики роста культуры (OD600) и биосинтеза рекомбинантного белка SAV-RGD показывает, что скорость прироста содержания целевого продукта в клетках существенно выше скорости накопления биомассы: плотность культуры между 2 и 15 часом культивирования увеличилась в 3,7 раза, а количество синтезируемого целевого белка возросло в 10,8 раза, Фиг. 6 и 7). Соотнесение данных параметров, приведенное на Фиг. 8, показывает, что клетки штамма-продуцента не только сохраняют свой биосинтетический потенциал, но и увеличивают его.The data obtained show that pH-statization slows down the process of autolysis of the cells of the producer strain and maintains biomass accumulation at a constant level (Fig. 5). A comparative analysis of the growth dynamics of the culture (OD 600 ) and the biosynthesis of the recombinant protein SAV-RGD shows that the growth rate of the target product in the cells is significantly higher than the biomass accumulation rate: the density of the culture between 2 and 15 hours of cultivation increased by 3.7 times, and the amount of synthesized the target protein increased 10.8 times, FIG. 6 and 7). The correlation of these parameters shown in FIG. 8 shows that the cells of the producer strain not only retain their biosynthetic potential, but also increase it.

Таким образом, рН-статирование является одним из ключевых факторов данного процесса культивирования, что позволяет сделать вывод о необходимости поддержания рН 7,5 в оптимизированном процессе культивирования.Thus, pH-stating is one of the key factors of this cultivation process, which allows us to conclude that it is necessary to maintain a pH of 7.5 in an optimized cultivation process.

Пример 5. Изучение влияния аэрации на уровень продукции целевого белка.Example 5. The study of the effect of aeration on the level of production of the target protein.

Как уже отмечалось выше, при культивировании клеток Е. coli в присутствии глюкозы как источника углерода наблюдается активная наработка кислого продукта. Анализ научно-технической литературы показывает, что таким кислым продуктом может ацетат и/или формиат [Тао, Н., С. Bausch, С. Richmond, F. R. Blattner, and Т. Conway. 1999. Functional genomics: expression analysis of Escherichia coli growing on minimal and rich media. J. Bacteriol. V. 181P. 6425-6440].As noted above, during the cultivation of E. coli cells in the presence of glucose as a carbon source, an active production of an acidic product is observed. An analysis of the scientific and technical literature shows that acetate and / or formate can be such an acidic product [Tao, N., C. Bausch, C. Richmond, F. R. Blattner, and T. Conway. 1999. Functional genomics: expression analysis of Escherichia coli growing on minimal and rich media. J. Bacteriol. V. 181P. 6425-6440].

На данный процесс во многом влияет аэрация (степень насыщения среды культивирования кислородом). В связи с этим следующим этапом оптимизации было исследование влияния аэрации (скорости вращения мешалки лабораторного ферментера) на процесс культивирования клеток штамма-продуцента в лабораторном ферментере.This process is largely influenced by aeration (the degree of saturation of the culture medium with oxygen). In this regard, the next stage of optimization was the study of the effect of aeration (the rotation speed of a laboratory fermenter stirrer) on the cultivation of cells of a producer strain in a laboratory fermenter.

При проведении культивирования использовали среду следующего состава: М9++глюкоза, выбранную ранее как оптимальную для лабораторных экспериментов, которая содержала 2 г/л дрожжевого экстракта, 4 г/л глюкозы и 200 мкг/мл ампициллина. Для рН-статирования использовали стандартную процедуру, описанную выше, а рН поддерживали на уровне 7,5. При внесении посевного материала контролировали оптическую плотность до достижения значения OD600, равного 0,06. Скорость мешалки поддерживали равной 450 об/мин, уменьшая, таким образом, уровень аэрации в объеме культуральной среды. Принудительную аэрацию проводили путем подачи 1 V воздуха на V среды (1,5 л/мин). Следует отметить, что при таком режиме по показаниям ДО содержание растворенного кислорода снижалось в течение первых 5 часов (до минимального значения 10%), затем наблюдался подъем концентрации растворенного кислорода до 20 - 25%. Концентрацию глюкозы определяли на анализаторе глюкозы Biosen C-line (EKF Diagnostic).During the cultivation, a medium of the following composition was used: M9 + + glucose, previously selected as optimal for laboratory experiments, which contained 2 g / l of yeast extract, 4 g / l of glucose and 200 μg / ml of ampicillin. For pH-stating, the standard procedure described above was used, and the pH was maintained at 7.5. When seed was applied, optical density was monitored until an OD 600 value of 0.06 was reached. The stirrer speed was maintained at 450 rpm, thus reducing the level of aeration in the volume of the culture medium. Forced aeration was carried out by supplying 1 V air to V medium (1.5 l / min). It should be noted that in this mode, according to the testimony of BS, the content of dissolved oxygen decreased during the first 5 hours (to a minimum value of 10%), then there was a rise in the concentration of dissolved oxygen to 20 - 25%. Glucose concentration was determined on a Biosen C-line glucose analyzer (EKF Diagnostic).

Результаты культивирования при снижении уровня аэрации - снижении скорости вращения мешалки лабораторного ферментера - приведены на Фиг. 8-10. Из полученных экспериментальных данных следует, что снижение уровня аэрации до 450 оборотов мешалки в минуту, а следовательно, и снижение насыщения питательной среды кислородом, приводило к увеличению биомассы и количества целевого белка (Фиг. 8 и 9). Следует отметить, что содержание рекомбинантного белка SAV-RGD возрастало до 90 - 95 мг/л.The results of cultivation with a decrease in aeration level - a decrease in the rotation speed of a laboratory fermenter mixer - are shown in FIG. 8-10. From the obtained experimental data, it follows that a decrease in the aeration level to 450 revolutions of the stirrer per minute, and therefore, a decrease in the saturation of the nutrient medium with oxygen, led to an increase in the biomass and the amount of the target protein (Figs. 8 and 9). It should be noted that the content of the recombinant protein SAV-RGD increased to 90 - 95 mg / L.

Однако выход целевого белка на единицу биомассы был ниже, чем в экспериментах при 750 оборотах/мин, и составлял 5,6 мг/г биомассы (Фиг. 10).However, the yield of the target protein per unit of biomass was lower than in the experiments at 750 rpm, and amounted to 5.6 mg / g of biomass (Fig. 10).

Таким образом, полученные данные показывают, что снижение оборотов мешалки ферментера (насыщение кислородом среды культивирования), наряду с дополнительным автоматическим режимом рН-статирования, оказывают существенное влияние на биосинтетический потенциал клеток штамма-продуцента, улучшая этот показатель в среднем на 15-18% по сравнению с ферментациями без рН-статирования и при высоких оборотах мешалки лабораторного ферментера.Thus, the data obtained show that a decrease in the speed of the fermenter stirrer (oxygen saturation of the culture medium), along with the additional automatic regime of pH-statization, have a significant effect on the biosynthetic potential of the cells of the producer strain, improving this indicator by an average of 15-18% compared with fermentations without pH-stating and at high speeds stirrers laboratory fermenter.

Пример 6. Изучение влияния подпитки глюкозой и аминокислотами на уровень продукции целевого белка.Example 6. The study of the effect of glucose and amino acid supplementation on the level of production of the target protein.

Известно, что одним из параметров, лимитирующих стадию биосинтеза, является быстрое истощение основных компонентов - источников углерода и азота - в питательной среде. Этот процесс особенно активно протекает в условиях культивирования клеток штамма-продуцента в ферментере (Фиг. 3, 7, 11). В связи с вышеизложенным была проведена экспериментальная ферментация на среде с дополнительным внесением глюкозы и источника аминокислот.It is known that one of the parameters that limit the stage of biosynthesis is the rapid depletion of the main components — sources of carbon and nitrogen — in the nutrient medium. This process is particularly active in the cultivation of cells of the producer strain in the fermenter (Fig. 3, 7, 11). In connection with the foregoing, experimental fermentation was performed on a medium with the addition of glucose and a source of amino acids.

При выборе скорости подачи глюкозы учитывали особенности промотор-операторной области, под контролем которой находится искусственный ген sav-rgd. Согласно литературным данным активация этой промотор-операторной области осуществляется комплексом CRP-cAMP (Hammer - Jespersen К. // Metabolism of Nucleotides, Nucleosides and Nucleobases in Microorganisms / Ed. Munch - Petersen A. London, New York, San Francisco: Acad. Press - 1983. - P. 203 - 258. Kolb A., Busby S., Buc H., Garges S., Adhya S. (1993) Transcriptional regulation by cAMP and its receptor protein. Annu. Rev. Biochem. 62, 749-795). В самом общем виде: этот промотор является катаболит-чувствительным и репрессируется в условиях присутствия высоких концентраций глюкозы репрессором CytR. В связи с этим скорость подачи глюкозы регулировалась таким образом, чтобы конечная концентрация в питательной среде была не выше 1 - 2 г/л.When choosing the glucose supply rate, the features of the promoter-operator region, under the control of which the artificial gene sav-rgd, were taken into account. According to published data, the activation of this promoter-operator region is carried out by the CRP-cAMP complex (Hammer - Jespersen K. // Metabolism of Nucleotides, Nucleosides and Nucleobases in Microorganisms / Ed. Munch - Petersen A. London, New York, San Francisco: Acad. Press - 1983. - P. 203 - 258. Kolb A., Busby S., Buc H., Garges S., Adhya S. (1993) Transcriptional regulation by cAMP and its receptor protein. Annu. Rev. Biochem. 62, 749 -795). In its most general form: this promoter is catabolite-sensitive and is repressed in the presence of high glucose concentrations by the CytR repressor. In this regard, the glucose supply rate was regulated so that the final concentration in the nutrient medium was not higher than 1 - 2 g / l.

При проведении ферментации использовали среду следующего состава: М9++глюкоза, выбранную ранее как оптимальную для лабораторных экспериментов, которая содержала 2 г/л дрожжевого экстракта, 4 г/л глюкозы и 200 мкг/мл ампициллина. Для рН-статирования использовали стандартную процедуру, описанную выше, а рН поддерживали на уровне 7,5. При внесении посевного материала контролировали оптическую плотность до достижения значения OD600, равного 0,06. Скорость мешалки поддерживали равной 450 об/мин. Принудительную аэрацию проводили путем подачи 1 V воздуха на V среды (1,5 л/мин). Следует отметить, что при таком режиме по показаниям ДО содержание растворенного кислорода снижалось в течение первых 5 часов (до мин. значения 10%), затем наблюдался подъем концентрации растворенного кислорода до 20 - 25%. Концентрацию глюкозы определяли на анализаторе глюкозы Biosen C-line (EKF Diagnostic). Исходный объем среды в ферментере составлял 1,1 л. Инокулировали посевным материалом и в ферментер сразу принудительно подавали 40%-ный раствор глюкозы при скорости подачи 25 мл/час и культивирование клеток штамма-продуцента в этом режиме проводили в течение 10 часов. По окончании введения глюкозы дробно добавляли стерильный раствор пептона (10 г/л), дрожжевого экстракта (5 г/л) и ампициллина (100 мг/л) в течение еще 8 часов. Скорость подачи раствора составляла 25 мл/час. Общий объем культуральной суспензии составлял на момент окончания ферментации примерно 1,35 л. Суммарно процесс культивирования проводили в течение 18 часов.When carrying out the fermentation, a medium of the following composition was used: M9 + + glucose, previously selected as optimal for laboratory experiments, which contained 2 g / l of yeast extract, 4 g / l of glucose and 200 μg / ml of ampicillin. For pH-stating, the standard procedure described above was used, and the pH was maintained at 7.5. When seed was applied, optical density was monitored until an OD 600 value of 0.06 was reached. The stirrer speed was maintained at 450 rpm. Forced aeration was carried out by supplying 1 V air to V medium (1.5 l / min). It should be noted that in this mode, according to the testimony of BS, the content of dissolved oxygen decreased during the first 5 hours (to min. 10%), then there was a rise in the concentration of dissolved oxygen to 20 - 25%. Glucose concentration was determined on a Biosen C-line glucose analyzer (EKF Diagnostic). The initial volume of medium in the fermenter was 1.1 l. The seed was inoculated and a 40% glucose solution was immediately forced into the fermenter at a feed rate of 25 ml / h and the cells of the producer strain were cultured in this mode for 10 hours. At the end of glucose administration, a sterile solution of peptone (10 g / l), yeast extract (5 g / l) and ampicillin (100 mg / l) were added fractionally for another 8 hours. The flow rate of the solution was 25 ml / hour. The total volume of the culture suspension was at the time of the end of fermentation approximately 1.35 L. In total, the cultivation process was carried out for 18 hours.

Результаты ферментаций при условии подпиткой источниками углерода и аминокислот приведены на Фиг. 11-13.The fermentation results, provided that carbon and amino acid sources are fed, are shown in FIG. 11-13.

Анализ приведенных данных (Фиг. 11-13) позволяет утверждать, что в период культивирования с 10 до 14 часов происходит исчерпание основного источника углерода - глюкозы (культура растет при лимитации источника углерода). В этот же период культура метаболитически перестраивается к потреблению аминокислот из пептона и дрожжевого экстракта, что выражается в понижении скорости роста культуры (несмотря на начало дробного введения источников аминокислот) и, одновременно, продукции целевого белка. После этого наблюдается резкое возрастание как плотности культуральной суспензии, так и уровня накопления рекомбинантного белка SAV-RGD (Фиг. 11-13). Эти данные позволяют предположить, что в условиях культивирования в лабораторном ферментере происходит начальная интенсивная утилизация глюкозы, что приводит к наработке популяции клеток штамма-продуцента, способного к активному продуцированию целевого рекомбинантного белка, а последующая дробная подпитка аминокислотными компонентами служит своеобразным «индуктором» активирующим биосинтез рекомбинантного белка SAV-RGD.Analysis of the data (Fig. 11-13) suggests that during the cultivation period from 10 to 14 hours there is an exhaustion of the main carbon source - glucose (the culture grows when the carbon source is limited). In the same period, the culture is metabolically converted to the consumption of amino acids from peptone and yeast extract, which is expressed in a decrease in the growth rate of the culture (despite the beginning of fractional introduction of amino acid sources) and, at the same time, the production of the target protein. After that, there is a sharp increase in both the density of the culture suspension and the level of accumulation of the recombinant protein SAV-RGD (Fig. 11-13). These data suggest that, under cultivation in a laboratory fermenter, initial intensive glucose utilization occurs, which leads to the production of a cell population of the producer strain capable of actively producing the target recombinant protein, and subsequent fractional feeding of amino acid components serves as a kind of “inducer” activating the recombinant biosynthesis SAV-RGD protein.

Одновременно следует признать, что избранный подход дробной подачи глюкозы является оптимальным, т.к. в питательной среде не создается высокая концентрация этого источника углерода, приводящая к слишком интенсивному формированию ацетата, угнетающее действие которого на рост культуры рекомбинантного штамма Е. coli-продуцента целевого белка в ферментере было обнаружено ранее.At the same time, it should be recognized that the chosen approach of fractional glucose supply is optimal, because a high concentration of this carbon source is not created in the nutrient medium, leading to too intensive formation of acetate, the inhibitory effect of which on the growth of the culture of the recombinant strain of E. coli producer of the target protein in the fermenter was previously detected.

В связи с этим можно было предложить разнести процесс культивирования клеток штамма-продуцента на два этапа: наращивание общей биомассы и этап активного биосинтеза рекомбинантного белка. При этом стадия «индукции» аминокислотными добавками может быть проведена не дробной подачей, а единовременным внесением аминокислотных компонентов.In this regard, it could be suggested that the process of cultivating the cells of the producer strain be divided into two stages: increasing the total biomass and the stage of active biosynthesis of the recombinant protein. In this case, the stage of "induction" of amino acid additives can be carried out not by fractional supply, but by the simultaneous introduction of amino acid components.

Таким образом, оптимальными условиями культивирования рекомбинантного штамма Е. coli-продуцента целевого белка в ферментере являются: Среда М9++глюкоза следующего состава (г/л):Thus, the optimal cultivation conditions of the recombinant strain of E. coli producer of the target protein in the fermenter are: M9 + medium + glucose of the following composition (g / l):

Бакто-дрожжевой экстракт ДифкоDifco Bacto-Yeast Extract 2,02.0 Аммоний хлористыйAmmonium chloride 4,04.0 NaClNaCl 0,60.6 Калий фосфорнокислый 1-замещенныйPotassium phosphate 1-substituted 3,03.0 Натрий фосфорнокислый 2-замещенный2-substituted sodium phosphate 15,215,2 Магний сернокислыйMagnesium sulfate 0,250.25 Кальций хлористыйCalcium chloride 0,020.02 Дрожжевой экстрактYeast extract 2,02.0 ГлюкозаGlucose 4,04.0 АмпициллинAmpicillin 0,20.2

рН-статирование - рН 7,5.pH stating - pH 7.5.

Количество вносимого посевного материала - по OD600 0,05-0,09 культуральной среды.The amount of seed seeded is OD 600 0.05-0.09 culture medium.

Скорость мешалки - 450 об/мин. The stirrer speed is 450 rpm.

Принудительная аэрация - 1,5 л воздуха в минуту.Forced aeration - 1.5 liters of air per minute.

Подпитка - 40%-ным раствором глюкозы (скорость подачи 25 мл/час, поддержание концентрации глюкозы на уровне 1 г/л) в течение 10 час.Make-up - with a 40% glucose solution (feed rate of 25 ml / hour, maintaining a glucose concentration of 1 g / l) for 10 hours.

Дробная подпитка - раствор пептона (10 г/л), дрожжевого экстракта (5 г/л) и ампициллина (100 мг/л) в течение последующих 8 часов со скоростью подачи 25 мл/час.Fractional recharge - a solution of peptone (10 g / l), yeast extract (5 g / l) and ampicillin (100 mg / l) for the next 8 hours with a feed rate of 25 ml / hour.

Время ферментации - 18 часов.Fermentation time is 18 hours.

Пример 7. Приготовление растворов для хроматографии, лизиса клеток, гель-фильтрации и ультрафильтрации.Example 7. Preparation of solutions for chromatography, cell lysis, gel filtration and ultrafiltration.

Для приготовления буфера «А» в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 950 мл дистиллированной воды и добавляют навески NaCl (29 г), и Na2СО3 (5,3 г) и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Раствор титруют до достижения рН 10,8. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare buffer “A”, 950 ml of distilled water was added to a 1000 ml measuring cup and weighed portions of NaCl (29 g) and Na 2 CO 3 (5.3 g) were added and stirred on a magnetic stirrer until completely dissolved. The solution is titrated until a pH of 10.8 is reached. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Для приготовления буфера «Б» в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 950 мл дистиллированной воды и добавляют навески NaCl (29 г) и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare buffer “B”, 950 ml of distilled water is added to a 1000 ml measuring cup and weighed portions of NaCl (29 g) are added and stirred on a magnetic stirrer until completely dissolved. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Для приготовления буфера «В» в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 950 мл дистиллированной воды и добавляют навески СН3СООNa (4,1 г) и NaCl (29 г), и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Раствор титруют до достижения рН 4,0. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare buffer “B”, 950 ml of distilled water is added to a 1000 ml measuring cup and weighed portions of CH 3 СООNa (4.1 g) and NaCl (29 g) are added and stirred on a magnetic stirrer until completely dissolved. The solution is titrated until a pH of 4.0 is reached. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Для приготовления буфера для гель-фильтрации в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 950 мл дистиллированной воды и добавляют навески Na2HPO4 (1,42 г) и NaCl (8,7 г), и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Раствор титруют до достижения рН 7,4. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare a gel filtration buffer, 950 ml of distilled water is added to a 1000 ml measuring beaker and weighed portions of Na 2 HPO 4 (1.42 g) and NaCl (8.7 g) are added and stirred on a magnetic stirrer until completely dissolved. The solution is titrated until a pH of 7.4 is reached. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Для приготовления буфера ТЕ-буфера в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 950 мл дистиллированной воды и добавляют навески Трис-С1 (3,94 г) и ЭДТА (1,47 г), и перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Раствор титруют до достижения рН 8,0. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare the TE buffer, 950 ml of distilled water is added to a 1000 ml measuring cup and weighed portions of Tris-C1 (3.94 g) and EDTA (1.47 g) are added and stirred on a magnetic stirrer until completely dissolved. The solution is titrated until a pH of 8.0 is reached. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Для приготовления буфера лизирующего буфера в мерный стакан объемом 1000 мл вносят 750 мл дистиллированной воды и добавляют навески Трис-С1 (1,57 г), ЭДТА (2,92 г), лизоцим (1 г) и сахарозу (200 г), перемешивают на магнитной мешалке до полного растворения. Раствор титруют до достижения рН 8,0. После чего доводят объем до 1000 мл и хранят при температуре +4°С.To prepare a lysis buffer buffer, 750 ml of distilled water are added to a 1000 ml measuring cup and weighed portions of Tris-C1 (1.57 g), EDTA (2.92 g), lysozyme (1 g) and sucrose (200 g) are mixed on a magnetic stirrer until completely dissolved. The solution is titrated until a pH of 8.0 is reached. Then the volume is adjusted to 1000 ml and stored at a temperature of + 4 ° C.

Пример 8. Оптимизация процесса получения периплазматической фракции клеток штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD.Example 8. Optimization of the process of obtaining the periplasmic fraction of cells of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD.

Полученную биомассу промывают двукратно 100 мл ТЕ-буфером (10 мМ Трис-С1, рН 8,0; 5 мМ ЭДТА) с отделением ее центрифугированием при тех же условиях. К полученной биомассе добавляют лизирующий буфер, содержащий 20% сахарозы, 10 мМ ЭДТА, 1 мг/мл лизоцима, 25 мМ Трис-С1, рН 8,0, и инкубируют 15-20 минут при +4°С (ледяная баня) при постоянном перемешивании. Смесь центрифугируют 10 мин при 10000 об/мин (+4°С). Супернатант, содержащий фракцию периплазматических белков, собирают и используют для очистки целевого белка.The resulting biomass is washed twice with 100 ml of TE-buffer (10 mm Tris-C1, pH 8.0; 5 mm EDTA) with separation by centrifugation under the same conditions. Lysing buffer containing 20% sucrose, 10 mM EDTA, 1 mg / ml lysozyme, 25 mM Tris-C1, pH 8.0 is added to the resulting biomass and incubated for 15-20 minutes at + 4 ° C (ice bath) at constant stirring. The mixture is centrifuged for 10 minutes at 10,000 rpm (+ 4 ° C). The supernatant containing the periplasmic protein fraction is collected and used to purify the target protein.

Процесс оптимизации включал подбор соотношения суспензии биомассы и объема лизирующей смеси с варьированием данного соотношения - 1:1, 1:5, 1:10, 1:15, 1:20 и 1:25. Контрольным параметром являлось количество выделенного целевого белка. Содержание целевого белка в периплазматической фракции определяли с помощью ВЭЖХ. Результаты оптимизации суммированы в Таблице 1.The optimization process included the selection of the ratio of the biomass suspension and the volume of the lysing mixture with a variation of this ratio - 1: 1, 1: 5, 1:10, 1:15, 1:20 and 1:25. The control parameter was the amount of the selected target protein. The content of the target protein in the periplasmic fraction was determined using HPLC. The optimization results are summarized in Table 1.

Как видно из приведенных данных соотношение лизирующего буфера и биомассы можно значительно уменьшить, доведя его до величины 1:20 (1 объем лизирующего буфера: 20 объемов суспензии клеток после ферментации). При этом практически весь белок SAV-RGD локализовался в надосадочной жидкости (фракции периплазматических белков штамма-продуцента). Дальнейшее увеличение количество биомассы на один объем лизирующего приводило к увеличению вязкости получаемого раствора белков, а также к потерям при отделении раствора периплазматических белков от осадка после центрифугирования. В связи с этим в дальнейшем использовали соотношение лизирующего буфера к объему суспензии клеток 1:20.As can be seen from the above data, the ratio of lysis buffer to biomass can be significantly reduced by bringing it to a value of 1:20 (1 volume of lysis buffer: 20 volumes of cell suspension after fermentation). Moreover, almost the entire SAV-RGD protein was localized in the supernatant (fractions of the periplasmic proteins of the producer strain). A further increase in the amount of biomass per lysing volume led to an increase in the viscosity of the resulting protein solution, as well as to losses in the separation of the periplasmic protein solution from the precipitate after centrifugation. In this regard, subsequently used the ratio of lysis buffer to the volume of the suspension of cells 1:20.

Пример 9. Очистка рекомбинантного белка SAV-RGD методом ионообменной хроматографии.Example 9. Purification of recombinant protein SAV-RGD by ion exchange chromatography.

Ранее авторы настоящего изобретения показали, что использование метода аффинной хроматографии на 2-иминобиотин-агарозе позволяет достичь степени очистки целевого продукта в 17,5 раз, а чистоты - 95-97%. Для увеличения степени чистоты целевого белка и удешевления стоимости данной стадии технологического процесса были проведены эксперименты по сравнению с процессами выделения рекомбинантного белка SAV-RGD из периплазматической фракции на колонках с носителями 2-иминобиотин-агароза и SP-сефароза. Объем носителя увеличивали в соответствии с коэффициентом масштабирования, что соответствовало увеличению получаемой культуральной жидкости на стадии 1 масштабирования - колбы, стадии 2 масштабирования - 1,5-литровый ферментер и стадии 3 масштабирования - 7-литровый ферментер.Previously, the authors of the present invention showed that the use of affinity chromatography on 2-iminobiotin agarose allows to achieve the degree of purification of the target product by 17.5 times, and the purity of 95-97%. In order to increase the purity of the target protein and reduce the cost of this stage of the technological process, experiments were carried out in comparison with the processes of isolation of the recombinant protein SAV-RGD from the periplasmic fraction on columns with 2-iminobiotin-agarose and SP-sepharose. The volume of the carrier was increased in accordance with the scaling factor, which corresponded to an increase in the obtained culture fluid at the scaling stage 1 — flasks, the scaling stage 2 — a 1.5-liter fermenter and the scaling stage 3 — a 7-liter fermenter.

Очистку рекомбинантного белка SAV-RGD методом ионообменной хроматографии проводили следующим образом. Периплазматическую фракцию вносили при постоянном перемешивании в буферный раствор 0,01 М ацетата натрия, рН 4,0 для удаления части балластных белков. Полученный раствор титровали до рН 4,0 ледяной уксусной кислотой и инкубировали в течение 10 минут при постоянном перемешивании. Затем раствор центрифугировали 30 мин (5000xg, +4°С). Супернатант осторожно сливали и наносили на колонку с SP-сефарозой fast flow (GE, США) с помощью перистальтического насоса (скорость протока 2,5 мл/мин). Колонку промывали последовательно 100 мл 0,01 М ацетата натрия, рН 4,0; 250 мл 0,15 М NaCl в 0,01 М ацетате натрия, рН 4,0. Белок элюировали 0,25 М NaCl в 0,01 М ацетате натрия, рН 4,0. Выход белка контролировали с помощью ультрафиолетового детектора. Полученный раствор белка собирали и определяли концентрацию белка с помощью метода ВСА (BCA-kit, Sigma), чистоту белка контролировали ВЭЖХ на колонке Symmetry 300С4 (4,6×150 мм) в градиенте 0,1% ТФУ - ацетонитрил, а также электрофорезом в 14%-ном полиакриламидном геле. Элюат концентрировали с помощью ячейки Amicon (мембрана РМ-30) до концентрации белка 10-20 мг/мл и диализовали против 3л 0,01 М фосфата натрия, рН 7,4 (+4°С, 18 ч). Диализат фильтруют через мембранный фильтр с размерами пор 0,22 мкм, аликвоты фильтрата переносят в стерильные пенициллиновые флаконы емкостью 10 мл, флаконы накрывают стерильной тканью Петрянова, выдерживают при - 70°С (как минимум 2 ч) и лиофилизуют 20 ч. Флаконы с высушенным препаратом укупоривают стерильными резиновыми пробками и зажимают алюминиевыми колпачками. Хранят при (+4°С).Purification of the recombinant protein SAV-RGD by ion exchange chromatography was carried out as follows. The periplasmic fraction was introduced with constant stirring in a buffer solution of 0.01 M sodium acetate, pH 4.0 to remove part of the ballast proteins. The resulting solution was titrated to pH 4.0 with glacial acetic acid and incubated for 10 minutes with constant stirring. Then the solution was centrifuged for 30 min (5000xg, + 4 ° C). The supernatant was carefully drained and applied to a fast flow SP-Sepharose column (GE, USA) using a peristaltic pump (flow rate 2.5 ml / min). The column was washed sequentially with 100 ml of 0.01 M sodium acetate, pH 4.0; 250 ml of 0.15 M NaCl in 0.01 M sodium acetate, pH 4.0. The protein was eluted with 0.25 M NaCl in 0.01 M sodium acetate, pH 4.0. Protein yield was monitored using an ultraviolet detector. The resulting protein solution was collected and the protein concentration was determined using the BCA method (BCA-kit, Sigma), protein purity was monitored by HPLC on a Symmetry 300C4 column (4.6 × 150 mm) in a gradient of 0.1% TFA - acetonitrile, as well as by electrophoresis in 14% polyacrylamide gel. The eluate was concentrated using an Amicon cell (PM-30 membrane) to a protein concentration of 10-20 mg / ml and dialyzed against 3 L of 0.01 M sodium phosphate, pH 7.4 (+ 4 ° C, 18 h). The dialysate is filtered through a 0.22 μm membrane filter, aliquots of the filtrate are transferred into 10 ml sterile penicillin vials, the vials are covered with a Petryanov sterile cloth, kept at -70 ° C (at least 2 hours) and lyophilized for 20 hours. Vials with dried the drug is sealed with sterile rubber stoppers and clamped with aluminum caps. Store at (+ 4 ° C).

Количество полученного рекомбинантного белка SAV-RGD определяли методом ВЭЖХ, концентрацию белка - с помощью метода ВСА (BCA-kit с протоколом методики фирмы-производителя Sigma, кат. №ВСА1-1КТ, США). Полученные данные суммированы в Таблице 2.The amount of recombinant SAV-RGD protein obtained was determined by HPLC, the protein concentration was determined using the BCA method (BCA-kit with the protocol of the manufacturer's method Sigma, Cat. No. BCA1-1KT, USA). The data obtained are summarized in Table 2.

Как видно из полученных данных, как выход по целевому белку, так и степень его чистоты была сопоставима или выше при использовании ионообменной хроматографии. Чистоту полученных двумя методами целевых белков оценивали методом ВЭЖХ. Данные представлены на Фиг. 14. Результаты хроматографического анализа свидетельствуют, что чистота рекомбинантного белка SAV-RGD, выделенного методом аффинной хроматографии, и чистота рекомбинантного белка SAV-RGD, выделенного методом ионообменной хроматографии, сопоставима. Однако при сопоставимых выходах и чистоты целевого белка экономические показатели двух методов выделения различаются значительно. При максимальном масштабировании затраты на сорбент при выделении 1 мг целевого белка SAV-RGD составляют: при применении аффинной хроматографии 28,3 евро/мг, а при использовании ионообменной хроматографии - 0,14 евро/мг. То есть метод аффинной хроматографии дороже более чем в 200 раз. Следовательно, замена носителя для проведения выделения и очистки рекомбинантного белка SAV-RGD позволяет удешевить данную стадию технологического процесса. Кроме того, емкость 2-имнобиотин-агарозы и его невысокая стабильность (сшитая агароза) не позволяют рассчитывать на большое число циклов очистки белка на основе стрептавидина, необходимое при масштабировании процесса. В то же время SP-сефароза в качестве носителя достаточно стабильна и выдерживает многократные циклы очистки белка.As can be seen from the data obtained, both the yield of the target protein and its degree of purity were comparable or higher when using ion exchange chromatography. The purity of the target proteins obtained by two methods was evaluated by HPLC. The data are presented in FIG. 14. The results of chromatographic analysis indicate that the purity of the recombinant SAV-RGD protein isolated by affinity chromatography and the purity of the recombinant SAV-RGD protein isolated by ion exchange chromatography are comparable. However, with comparable yields and purity of the target protein, the economic indicators of the two isolation methods differ significantly. With maximum scaling, the cost of the sorbent when isolating 1 mg of the target SAV-RGD protein is: when using affinity chromatography, 28.3 euros / mg, and when using ion exchange chromatography, 0.14 euros / mg. That is, the method of affinity chromatography is more than 200 times more expensive. Therefore, replacing the carrier for isolation and purification of the recombinant protein SAV-RGD allows you to reduce the cost of this stage of the process. In addition, the capacity of 2-imnobiotin agarose and its low stability (crosslinked agarose) do not allow counting on a large number of protein purification cycles based on streptavidin, which is necessary for scaling the process. At the same time, SP-Sepharose as a carrier is quite stable and can withstand multiple cycles of protein purification.

Таким образом, полученные результаты показали перспективность использования ионообменной хроматографии для выделения и очистки рекомбинантного белка SAV-RGD.Thus, the results obtained showed the promise of using ion exchange chromatography for the isolation and purification of recombinant SAV-RGD protein.

Пример 10. Проверка биологической активности полученного белка SAV-RGD.Example 10. Verification of the biological activity of the obtained SAV-RGD protein.

Эффективность связывания целевого белка с клетками меланомы человека линии Me Wo определяли следующим образом:The binding efficiency of the target protein to human melanoma cells of the Me Wo line was determined as follows:

Подготовка клетокCell preparation

Клеточную культуру метастазирующей беспигментной меланомы человека MeWo (malignant melanoma (derived from metastatic site, lymph node by Y. Kodera and M. Bean, 1974), АТСС® HTB-65™) высевали на 10-сантиметровые культуральные чашки (Greiner, Австрия) и растили в течение 72 часов в модифицированной Дульбекко среде Игла (DMEM, Dulbecco's modified Eagles medium) (ПанЭко, Россия) с добавлением 10% фетальной сыворотки теленка (Hyclone, США), 100 ед./мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина (либо 200 мкг/мл канамицина). Культивирование вели при 37°С во влажной атмосфере, содержащей 5% углекислоты. Плотность культуры оценивали визуально. В экспериментах использовали клетки в экспоненциальной стадии роста, прошедшие 3-4 пассажа после размораживания. К моменту постановки эксперимента клетки занимали приблизительно 30-50% площади поверхности дна чашки.The cell culture of MeWo metastatic human pigmentless melanoma (malignant melanoma (derived from metastatic site, lymph node by Y. Kodera and M. Bean, 1974), ATCC® HTB-65 ™) was plated on 10-cm culture dishes (Greiner, Austria) and were grown for 72 hours in the Needle modified Dulbecco medium (DMEM, Dulbecco's modified Eagles medium) (PanEco, Russia) supplemented with 10% fetal calf serum (Hyclone, USA), 100 units / ml penicillin and 100 μg / ml streptomycin (or 200 μg / ml kanamycin). Cultivation was carried out at 37 ° C in a humid atmosphere containing 5% carbon dioxide. The density of the culture was evaluated visually. In the experiments, cells were used in the exponential growth stage, passing 3-4 passages after thawing. By the time of the experiment, the cells occupied approximately 30-50% of the bottom surface of the cup.

Непосредственно перед проведением эксперимента по оценке эффективности связывания белка с клетками из культуральных чашек среду удаляли, клетки промывали 3 раза раствором DPBS (ПанЭко, Россия), после чего вносили 4 мл раствора Версена (ПанЭко, Россия) и инкубировали в течение 5 минут при комнатной температуре. Раствор Версена удаляли, клетки смывали с чашки при помощи 3 мл среды DMEM без сыворотки, ресуспендировали и инкубировали в течение 30 минут. Количество клеток определяли методом подсчета в камере Горяева.Immediately before the experiment to evaluate the efficiency of protein binding to cells from the culture plates, the medium was removed, the cells were washed 3 times with DPBS solution (PanEco, Russia), after which 4 ml of Versen solution (PanEco, Russia) was added and incubated for 5 minutes at room temperature . The Versen solution was removed, the cells were washed from the plate with 3 ml of serum-free DMEM medium, resuspended and incubated for 30 minutes. The number of cells was determined by counting in a Goryaev chamber.

Исходя из данных подсчета, клетки разводили средой DMEM без сыворотки до достижения плотности 200-250 тысяч клеток/1 мл суспензии.Based on the counting data, the cells were diluted with serum-free DMEM until a density of 200-250 thousand cells / 1 ml of suspension was reached.

Получение FITC-меченого рекомбинантного белка SAV-RGD.Obtaining FITC-labeled recombinant protein SAV-RGD.

Лиофилизированный рекомбинантный белок SAV-RGD растворяли в PBS до концентрации 1 мг/мл. FITC-конъюгированный биотин (5-((N-(5-(N-(6-(biotinoyl)amino)hexanoyl)amino)pentyl)thioureidyl)fluorescein (fluorescein biotin), В1370, Molecular Probes, Inc.) растворяли в DMSO до концентрации 25 мг/мл. Раствор FITC-биотина добавляли к раствору рекомбинантного белка SAV-RGD, перемешивали и инкубировали в темноте при комнатной температуре в течение 60 минут. Поскольку белок SAV-RGD содержит 4 сайта связывания биотина, молярное соотношение SAV-RGD:FITC-биотин в растворе составляло 1:4. Таким образом, для мечения 1 мг рекомбинантного белка использовали 44,5 мкг FITC-биотина.The lyophilized recombinant SAV-RGD protein was dissolved in PBS to a concentration of 1 mg / ml. FITC-conjugated biotin (5 - ((N- (5- (N- (6- (biotinoyl) amino) hexanoyl) amino) pentyl) thioureidyl) fluorescein (fluorescein biotin), B1370, Molecular Probes, Inc.) was dissolved in DMSO to a concentration of 25 mg / ml. The FITC-Biotin solution was added to the SAV-RGD recombinant protein solution, mixed and incubated in the dark at room temperature for 60 minutes. Since the SAV-RGD protein contains 4 biotin binding sites, the molar ratio of SAV-RGD: FITC-biotin in solution was 1: 4. Thus, 44.5 μg FITC-Biotin was used to label 1 mg of the recombinant protein.

Оценка эффективности связывания FITC-меченого рекомбинантного белка SAV-RGD с клетками линии MeWo.Evaluation of the binding efficiency of the FITC-labeled recombinant protein SAV-RGD with MeWo cells.

Подготовка экспериментального образца (Э). 250 мкл подготовленной клеточной суспензии, содержащей 50-60 тыс. клеток, помещали в 1,5 мл пробирку и добавляли 25 мкл раствора исследуемого белка SAV-RGD, меченного FITC. Таким образом, конечная концентрация белка в растворе составляла 1,25*10-6 моль/л. Пробирки с клеточной суспензией помещали в термостат и инкубировали в течение 1 часа при 37°С в атмосфере 5% СO2, встряхивая каждые 10-15 минут. По прошествии 1 часа клетки осаждали центрифугированием в настольной центрифуге (3 мин при 3000 об/мин (800g)) и удаляли супернатант. Осадок промывали 400 мкл раствора DPBS, осаждали центрифугированием, а затем ресуспендировали в 250 мкл раствора DPBS.Preparation of an experimental sample (E). 250 μl of the prepared cell suspension containing 50-60 thousand cells was placed in a 1.5 ml tube and 25 μl of the FITC-labeled SAV-RGD test protein solution was added. Thus, the final concentration of protein in the solution was 1.25 * 10-6 mol / L. Tubes with cell suspension were placed in a thermostat and incubated for 1 hour at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 , shaking every 10-15 minutes. After 1 hour, the cells were pelleted by centrifugation in a benchtop centrifuge (3 min at 3000 rpm (800 g)) and the supernatant was removed. The precipitate was washed with 400 μl of DPBS solution, precipitated by centrifugation, and then resuspended in 250 μl of DPBS solution.

Подготовка контрольного образца (К)Preparation of control sample (K)

250 мкл подготовленной клеточной суспензии, содержащей 50-60 тыс.клеток, помещали в пробирку и добавляли 25 мкл раствора DPBS. Пробирки с клеточной суспензией помещали в термостат и инкубировали в течение 1 часа при 37°С в атмосфере 5% СО2, периодически встряхивая (каждые 10-15 минут). По прошествии 1 часа клетки осаждали центрифугированием (3 мин при 3000 об/мин (800g)) и удаляли супернатант. Осадок промывали 400 мкл раствора DPBS, осаждали центрифугированием, а затем ресуспендировали в 250 мкл раствора DPBS.250 μl of the prepared cell suspension containing 50-60 thousand cells was placed in a test tube and 25 μl of DPBS solution was added. Tubes with a cell suspension were placed in a thermostat and incubated for 1 hour at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2 , periodically shaking (every 10-15 minutes). After 1 hour, the cells were pelleted by centrifugation (3 min at 3000 rpm (800 g)) and the supernatant was removed. The precipitate was washed with 400 μl of DPBS solution, precipitated by centrifugation, and then resuspended in 250 μl of DPBS solution.

Интенсивность флуоресценции клеток из экспериментального (Э) и контрольного (К) образцов анализировали при помощи проточного цитофлуориметра (FACS Aria SORP, Beckton Dickinson, либо аналога), определяя медиану распределения интенсивности флуоресценции клеток экспериментального (Мэ) и контрольного (Мк) образцов соответственно.The fluorescence intensity of the cells from the experimental (E) and control (K) samples was analyzed using a flow cytometer (FACS Aria SORP, Beckton Dickinson, or analog), determining the median distribution of fluorescence intensity of the cells of the experimental (Me) and control (Mk) samples, respectively.

Вывод об эффективности белкового препарата делали на основании значения М, которое рассчитывается по формуле М=(Мэ/Мк*5). Если полученное значение больше либо равно 1, то анализируемый препарат считается эффективным, если меньше 1 - неэффективным.The conclusion about the effectiveness of the protein preparation was made on the basis of the value of M, which is calculated by the formula M = (Me / Mk * 5). If the obtained value is greater than or equal to 1, then the analyzed drug is considered effective, if less than 1 - ineffective.

Результаты эксперимента по оценке эффективности связывания рекомбинантного белка SAV-RGD клетками меланомы человека линии MeWo представлены на Фиг. 15.The results of an experiment to evaluate the binding efficiency of recombinant SAV-RGD protein by human MeWo melanoma cells are shown in FIG. fifteen.

Хотя указанное изобретение описано в деталях выше, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть внесены различные изменения и произведены эквивалентные замены, и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения. Все цитируемые документы являются частью описания настоящего изобретения и целиком включены в настоящее описание посредством ссылки.Although the invention has been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made and equivalent replacements made, and such changes and replacements are not beyond the scope of the present invention. All cited documents are part of the description of the present invention and are fully incorporated into this description by reference.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (5)

1. Способ получения рекомбинантного белка SAV-RGD, где SAV - мономер стрептавидина, RGD - меланома-адресующий олигопептид, имеющий аминокислотную последовательность Ser-Arg-Ala-Gly-Ala-Asp-Gly-Phe-Pro-Gly-Cys-Arg-Gly-Asp-Cys-Ser-Gln-Glu, включающий:
- культивирование в питательной среде штамма бактерий MG1655/pSAV-RGD, полученного трансформацией штамма Escherichia coli MG1655 плазмидой pSAV-RGD, в свою очередь полученной на базе вектора pUC18 и включающей последовательность, кодирующую слитый пробелок SAV-RGD (pro-sav-rgd) под контролем промотора уридинфосфорилазы (Pudp) Е. coli, при этом культивирование осуществляют с рН-статированием в диапазоне рН 7,5-7,8, и концентрацией растворенного кислорода, не превышающей 20-25%, в два этапа, где на первом этапе, продолжающемся в течение 8-12 часов, осуществляют подпитку источником глюкозы, а на втором этапе, продолжающемся в течение 6-10 часов, осуществляют подпитку источником аминокислот, в качестве которого используют пептон и дрожжевой экстракт;
- получение периплазматической фракции клеток бактериального штамма с использованием лизирующего буфера, в состав которого входит лизоцим в концентрации 1 г/л;
- очистку рекомбинантного белка методом ионообменной хроматографии с последующей ультрафильтрацией; и
- лиофилизацию очищенного рекомбинантного белка SAV-RGD.
1. A method of producing a recombinant protein SAV-RGD, where SAV is a streptavidin monomer, RGD is a melanoma-addressing oligopeptide having the amino acid sequence Ser-Arg-Ala-Gly-Ala-Asp-Gly-Phe-Pro-Gly-Cys-Arg- Gly-Asp-Cys-Ser-Gln-Glu, including:
- culturing in a nutrient medium the bacterial strain MG1655 / pSAV-RGD obtained by transforming the Escherichia coli strain MG1655 with the plasmid pSAV-RGD, in turn obtained on the basis of the pUC18 vector and including the sequence encoding the fused gap SAV-RGD (pro-sav-rgd) under control of the promoter of uridine phosphorylase (Pudp) E. coli, while cultivation is carried out with pH-stating in the pH range of 7.5-7.8, and with a concentration of dissolved oxygen not exceeding 20-25%, in two stages, where in the first stage, lasting for 8-12 hours, provide a source of glitch ozas, and in the second stage, which lasts for 6-10 hours, they are fed with a source of amino acids, which use peptone and yeast extract;
- obtaining the periplasmic fraction of the cells of the bacterial strain using a lysis buffer, which includes lysozyme at a concentration of 1 g / l;
- purification of the recombinant protein by ion exchange chromatography followed by ultrafiltration; and
- lyophilization of purified recombinant protein SAV-RGD.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве питательной среды используют М9++глюкоза.2. The method according to p. 1, characterized in that M9 + + glucose is used as a nutrient medium. 3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что на первом этапе культивирования контролируют скорость подпитки глюкозой таким образом, чтобы конечная концентрация глюкозы в питательной среде не превышала 1-2 г/л.3. The method according to p. 1, characterized in that at the first stage of cultivation control the rate of glucose replenishment so that the final concentration of glucose in the nutrient medium does not exceed 1-2 g / l. 4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что при получении периплазматической фракции клеток штамма-продуцента рекомбинантного белка SAV-RGD используют соотношение объемов лизирующего буфера и биомассы клеток 1:20.4. The method according to p. 1, characterized in that upon receipt of the periplasmic fraction of cells of the producer strain of the recombinant protein SAV-RGD, the ratio of the volumes of lysis buffer and cell biomass is 1:20. 5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве носителя в методе ионообменной хроматографии используют SP-сефарозу, а ультрафильтрацию проводят с использованием мембраны с размером пор 30 кДа. 5. The method according to p. 1, characterized in that SP-Sepharose is used as a carrier in the method of ion exchange chromatography, and ultrafiltration is carried out using a membrane with a pore size of 30 kDa.
RU2014147329/10A 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing of recombinant protein sav-rgd RU2577138C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147329/10A RU2577138C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing of recombinant protein sav-rgd

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014147329/10A RU2577138C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing of recombinant protein sav-rgd

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2577138C1 true RU2577138C1 (en) 2016-03-10

Family

ID=55654410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014147329/10A RU2577138C1 (en) 2014-11-25 2014-11-25 Method of producing of recombinant protein sav-rgd

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2577138C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778251C2 (en) * 2020-12-25 2022-08-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") Recombinant chimeric protein consisting of large extracellular loop of human cd81 receptor and streptavidin

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153535C1 (en) * 1999-05-14 2000-07-27 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Recombinant plasmid dna psa v27 encoding synthesis of soluble streptavidine from streptomyces avidinii and bacterial strain escherichia coli as producer of soluble streptavidine from streptomyces avidinii
WO2003072014A2 (en) * 2002-02-25 2003-09-04 Mpex Bioscience, Inc. Minicell compositions and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153535C1 (en) * 1999-05-14 2000-07-27 Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Recombinant plasmid dna psa v27 encoding synthesis of soluble streptavidine from streptomyces avidinii and bacterial strain escherichia coli as producer of soluble streptavidine from streptomyces avidinii
WO2003072014A2 (en) * 2002-02-25 2003-09-04 Mpex Bioscience, Inc. Minicell compositions and methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MARINA S.SYRKINA et al., Preparation and functional evaluation of RGD-modified streptavidin targeting to integrin-expressing melanoma cells, Protein Engineering, Design & Selection, Published online November 16, 2012, vol. 26 no. 2 pp. 143-150. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2778251C2 (en) * 2020-12-25 2022-08-16 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт экспериментальной медицины" (ФГБНУ "ИЭМ") Recombinant chimeric protein consisting of large extracellular loop of human cd81 receptor and streptavidin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106459977B (en) New promoter and application thereof
Garrote et al. Lactobacilli isolated from kefir grains: evidence of the presence of S-layer proteins
JP5101492B2 (en) Production of recombinant protein by self-proteolytic cleavage of fusion protein
ES2908806T3 (en) Gene encoding alanyl-glutamine dipeptide biosynthetic enzyme and application thereof
JPH0773499B2 (en) Recombinant DNA expression vector and DNA compound encoding isopenicillin N synthase from Penicillium chrysogenum
CN110387379B (en) Mixed culture process and application of recombinant escherichia coli for producing glutathione
CN108535489A (en) A kind of albumen synthetic system for protein synthesis in vitro, kit and preparation method thereof
CN106754447B (en) Recombinant saccharomyces cerevisiae and application thereof in synthesis of glutamine dipeptide
CN108531437A (en) A kind of 5-ALA biosynthesis pathway that Glyoxylate transaminase mediates
CN106148296A (en) A kind of production method of glutamine transaminage of recombinating
CN109652484A (en) A kind of method that full cell high-efficient catalyzes and synthesizes N-BETA-Alanyl-L-histidine
CN105198972A (en) Method for preparing high purity recombinant human brain natriuretic peptides
Puziss et al. Toxin production by Clostridium tetani in biphasic liquid cultures
CN101691560A (en) Colibacillus and method for performing soluble expression of transglutaminase proenzyme thereof
RU2180002C2 (en) Method of collagenase producing
RU2577138C1 (en) Method of producing of recombinant protein sav-rgd
CN101638665B (en) Construction and usage of lactobacillus single-plasmid Nisin inducible expression vector
CN103627691B (en) A kind of immobilization glutathione synthetase and its preparation and application
KR20020069509A (en) Tailored peptide synthetases, a method for their production and the use thereof
RU2563540C2 (en) Method for obtaining recombinant protein sav-rgd, specifically recognising melanoma cells
RU2610173C1 (en) Recombinant plasmid pfm-ifn-17 providing expression of interferon alpha-2b of human, recombinant plasmid pfm-ap, providing expression of enzyme methionine-aminopeptidase e coli, biplasmid strain escherichia coli fm-ifn-ap (pfm-ifn-17, pfm-ap) - producer (met-) of recombinant interferon alpha -2b of human
CN109762834B (en) Fermentation and one-step purification method for obtaining aromatic isopentenyl transferase
CN109022404A (en) A kind of novel Cold tolerance algin catenase AlgA7 and its application
CN110951760B (en) Protein time-delay expression switch and application thereof in production of glucaric acid
CN105713908A (en) Recombinant bombyx mori gloverin and preparation method and application thereof