A
UTILISATION DU GENE CODANT LA CHAINE β DE LA PROTEINE C4BP DANS LA PRODUCTION DE PROTEINES DIMERIQUES RECOMBINANTES
L'invention est relative à un procédé d'obtention de protéines dimériques recombinantes, utilisant un acide nucléique codant le fragment C-terminal de la chaîne β de la protéine C4BP comprenant les résidus d'acides aminés 193 à 252 ou un variant fonctionnel de ce fragment, ledit fragment permettant l'association covalente des polypeptides hétérologues auxquels il est fusionné. L'invention porte également sur les protéines dimériques susceptibles d'être obtenues par le procédé et les cellules pour la mise en oeuvre du procédé.
La possibilité de produire une protéine d'intérêt dans un système d'expression hétérologue constitue une application majeure de la biologie moléculaire. En particulier, la production de protéines d'intérêt dans des systèmes hétérologues permet d'obtenir des rendements de production élevés à moindre coût et de limiter les risques de contamination par des éléments indésirables, par exemple, virus ou prions comparativement aux méthodes de purification de protéines natives.
A titre d'exemples de biomolécules recombinantes d'intérêt en biotechnologie, on citera les antigènes, les anticorps ou leurs fragments, en particulier leurs fragments comportant tout ou partie des chaînes variables, les enzymes, les hormones, les cytokines ou les facteurs de croissance pour la production de vaccins, de kits de diagnostic ou de molécules à activité thérapeutique.
Parmi ces molécules biologiques, nombreuses sont celles qui, pour présenter l'activité biologique recherchée, voire pour présenter une activité biologique optimale, doivent s'assembler sous la forme d'un dimère. Pour leur production, il est donc nécessaire de s'assurer que l'étape de
dimérisation est correctement effectuée. Selon la nature des monomères, l'assemblage en dimère a lieu spontanément après la synthèse des monomères, en général dans le réticulum endopiasmique, avant leur sécrétion dans le milieu extracellulaire. Cependant, dans certains cas, notamment lorsque les dimères sont mal ou non assemblés, il est nécessaire de recourir à une étape supplémentaire de couplage covalent des monomères. Des méthodes de couplages sont également requises pour la production d'hétérodimères particuliers.
On connaît dans l'état de la technique des méthodes de couplage utilisant un agent de pontage chimique pour l'obtention d'un conjugué. Le couplage est alors obtenu par des liaisons de type maléimide, succinimide, peptidique, disulfide et thioether. On peut en particulier se référer à l'ouvrage « Bioconjugate Techniques de Greg. T. HER ANSON (Académie Press, 1996) ».
Une méthode particulière consiste par exemple à ajouter, à une extrémité d'un peptide recombinant, une peptide hétérologue, dit peptide « linker », qui peut être aisément utilisé pour des liaisons disulfure, aminé ou acide. Une autre approche consiste à coupler chimiquement un groupement biotinyl, qui permet de coupler ensuite toute substance liée à la streptavidine.
Pour une revue générale de ces méthodes de couplage, on pourra se référer par exemple à Methods of Immunological Analysis, Volume 2, René Masseyeff, Winfried Albert, Norman A. Staines VCH. Décembre 1992 ; Handbook of Expérimental immunology, Volume 1, 2nd Edition, Ed. DM. Weir, Blackwell Scientific Publications, Oxford.
Les méthodes existantes, nécessitant une étape de réaction chimique supplémentaire à l'étape de synthèse proprement dite des monomères, sont toutefois mal adaptées à une production à grande échelle des protéines dimériques. En outre, pour certaines applications in vivo, il peut être
nécessaire d'éviter l'utilisation d'agents pontants potentiellement immunogènes.
D'autres méthodes ont été proposées pour la production de protéines dimériques, consistant à produire un polypeptide de fusion, le polypeptide de fusion étant constitué du polypeptide d'intérêt et d'un domaine fonctionnel permettant la dimérisation.
Les domaines de dimérisation choisis sont par exemple les domaines des anticorps CL et CHI, la calmoduline ou le peptide liant la calmoduline correspondant, ou encore la streptavidine (Mϋller et al., FEBS Lett, 1998 422 : 259-264, Neri ét al., BioTechnology , 1995, 13 : 373-377).
Enfin, la méthode la plus fréquemment employée consiste à exprimer un seul acide nucléique codant deux polypeptides reliés entre eux par un linker peptidique. Le linker peptidique présente cependant l'inconvénient d'être potentiellement immunogène et peut donc ne pas satisfaire à l'ensemble des applications visées pour une protéine dimérique, notamment une protéine destinée à être administrée à l'homme ou l'animal.
Il existe par conséquent un besoin d'identifier une méthode simple permettant la production de protéines recombinantes dimériques d'intérêt dont l'assemblage se fait spontanément sans recourir à une étape de polymérisation supplémentaire.
Il existe en outre un besoin d'identifier une méthode permettant la production de protéines recombinantes dimériques d'intérêt, dont l'association ne nécessite pas l'utilisation de molécules potentiellement immunogènes.
La présente invention se propose de remédier, du moins en partie, aux inconvénients des méthodes décrites ci-dessus pour la production de protéines dimériques recombinantes.
La protéine C4BP est impliquée dans la coagulation et le système du complément. La forme majoritaire de la C4BP est composée de 7 chaînes α identiques de 75 Kd et d'une chaîne β de 45 Kd. Les chaînes α et β contiennent respectivement 8 et 3 domaines SCR (Short Consensus Repeat), ces motifs étant retrouvés dans de nombreuses protéines régulatrices du complément et constitués de 50-70 acides aminés organisés en feuillets β.
Le rôle de la chaîne α dans la polymérisation de la protéine C4BP a été étudié par Kask et al. (Biochemistry, 2002, 41 , 9349-9357). Ces auteurs ont en particulier montré que la partie C-terminale de la chaîne α, notamment sa structure en hélice α et la présence de deux cystéines, est nécessaire à la polymérisation de la protéine C4BP, lorsque la chaîne α est exprimée dans un système hétérologue.
On a par ailleurs décrit la production de polymères constitués de sous-unités de fragment d'anticorps ou de récepteur du complément CR1 fusionnés à la partie C-terminale de la chaîne α de C4BP (Libyh et al., Blood, 1997, 90 : 3978-3983 ; Oudin et al., J. Immunol., 2000, 164, 1505-1513).
La demande EP 2 227 030 décrit également la production de protéines hétéromultimériques recombinantes par l'utilisation des fragments C- terminaux des chaînes α et β de la protéine C4BP en fusion avec des polypeptides d'intérêt.
A la connaissance de la Demanderesse, l'utilisation de la chaîne β de la protéine C4BP, indépendamment de son utilisation en association avec la chaîne α de la protéine C4BP, n'a en revanche jamais été décrite pour la production de protéines multimériques, et en particulier pour la production de protéines dimériques.
Les inventeurs ont maintenant constaté de manière surprenante, que l'expression dans un système hétérologue, d'un acide nucléique codant en fusion le fragment C-terminal de la chaîne β de la protéine C4BP et un polypeptide d'intérêt, permettait la production de protéines dimériques recombinantes, dont les monomères sont liés de manière covalente.
Ainsi, l'invention concerne un procédé d'obtention d'une protéine dimérique recombinante, comprenant : a) la transfection de cellules hôtes par un vecteur permettant l'expression d'une séquence nucléotidique codant un polypeptide de fusion, ledit polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment constitué des acides aminés des positions 193 à 252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de ce fragment par délétion, addition ou substitution d'un ou plusieurs acides aminés, conservant la capacité de former une protéine au moins dimérique, ledit polypeptide de fusion comprenant en outre un polypeptide hétérologue à ladite chaîne β, b) la culture des cellules transfectées dans des conditions appropriées pour l'expression de la séquence nucléotidique codant le polypeptide de fusion et l'association covalente de deux polypeptides de fusion in vivo pour former une protéine dimérique, c) la récupération des protéines dimériques formées.
Afin d'obtenir une protéine dimérique et non hexa- ou heptamérique, de préférence le système hétérologue ne doit pas contenir d'acide nucléique permettant l'expression ou une surexpression du fragment C-terminal de la chaîne α de la protéine C4BP, impliquée dans la polymérisation de la C4BP.
Au sens de l'invention, par « polypeptide hétérologue à la chaîne β », il faut comprendre tout polypeptide caractérisé par le fait que la séquence de ce polypeptide n'est pas naturellement associée au fragment de la chaîne β auquel il est fusionné. De préférence, il s'agit d'un polypeptide qui ne
présente pas seul, la capacité de s'associer de façon covalente avec un autre polypeptide pour former un homodimère ou un hétérodimère.
On citera à titre d'exemples de polypeptide hétérologue, des enzymes, des facteurs de régulation d'activité enzymatique, des ligands de récepteurs, des haptènes, des antigènes, des anticorps, des fragments d'anticorps, des récepteurs, notamment des récepteurs monochaînes ou des accepteurs protéiques de médicament.
Bien entendu, l'homme du métier choisira la séquence d'un polypeptide hétérologue en fonction de l'application qu'il souhaite. Les séquences des polypeptides peuvent être choisies par exemple parmi les principes actifs de médicaments, incluant les immunotoxines, les antioxydants, les antibiotiques, les facteurs de croissance, les hormones intracellulaires, les cytokines, les toxines, les neuromédiateurs, les agents antimicrobiens, en particulier, antiviraux, antibactériens et antiparasitaires, ou antitumoraux ou encore tout autre agent thérapeutique ou prophylactique d'intérêt.
Les séquences de polypeptides seront choisies notamment parmi les immunoglobulines et les fragments d'anticorps, en particulier les fragments correspondant aux domaines variables ou à des parties actives immunologiquement de ces domaines, telles que les scFv (single chain Fragment variable), les enzymes dimériques comme la fumarylacétoacétate hydrolase, ou encore les récepteurs dimériques comme le récepteur pour le C3Bi (CD11+CD18).
La séquence polypeptidique de la chaîne β de la protéine C4BP humaine est décrite dans Hillarp et Dahlbâck (1990, PNAS, Vol. 87, pp 1183-1187), ainsi que la séquence de l'ADNc la codant.
Une séquence de la chaîne β de la protéine C4BP et son ADNc est également décrite dans la base de données NCBI sous le numéro d'accession NM_000716 dont la numérotation protéique est utilisée ici.
Le fragment correspondant aux positions 193-252 est identifié par référence à cette séquence et peut par exemple être obtenu par amplification PCR à partir d'une banque d'ADNc humain en choisissant des amorces hybridant spécifiquement aux extrémités correspondantes de la séquence codant le fragment souhaité de la chaîne β. Il peut alternativement être obtenu par toute méthode appropriée connue de l'homme du méfier.
Pour simplifier la lecture, dans le texte qui suit, on entend par le terme « fragment 193-252 » ou « fragment 193-252 de la chaîne β », sauf précision spécifique, le fragment constitué de l'enchaînement consécutif des acides aminés des positions 193 à 252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine.
Dans un mode de réalisation préféré, le fragment 193-252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine a la séquence polypeptidique suivante :
LIQEAPKPECEKALLAFQESKNLCEAMENFMQQLKESGMTMEELKYSLELK KAELKAKLL.
Une séquence d'acide nucléique correspondant à cette séquence polypeptidique est également décrite par Hillarp et Dahlbâck (1990, PNAS, Vol. 87, pp 1183-1187).
Pour la production de protéines dimériques recombinantes selon l'invention, l'homme du métier peut utiliser également une séquence codant un variant fonctionnel du fragment 193-252, conservant la capacité de former au moins un dimère, par exemple un homodimère ou hétérodimère, un trimère, un tétramère ou tout multimère contenant un nombre varié de polypeptides de fusion.
Au sens de l'invention, on entend par l'expression « variant fonctionnel du fragment 193-252 », une séquence polypeptidique modifiée par rapport à la séquence du fragment 193-252 de la chaîne β, par délétion, substitution ou addition d'un ou plusieurs acides aminés, ladite séquence modifiée conservant néanmoins la capacité de former des protéines au moins
dimériques par le procédé de l'invention. Plus précisément, la production de protéines dimériques en utilisant une séquence codant un variant fonctionnel du fragment 193-252 doit être d'au moins 80% égale à celle obtenue avec une séquence native codant le fragment 193-252, de préférence au moins 90%, dans un système d'expression identique. De préférence, le variant est tel que plus de 80% des polypeptides de fusion qui le contiennent sont produits sous forme de dimères dans un système d'expression eucaryote selon l'invention. •
Dans un premier mode de réalisation particulier, un variant fonctionnel correspond en particulier à un fragment de la chaîne β contenant le fragment 193-252 et contenant également une séquence adjacente de la chaîne β en amont de ce fragment, incluant par exemple la dernière séquence SCR (résidus 136-192) et/ou 4 ou 5 acides aminés [GS]. Des séquences codant des fragments plus longs de la chaîne β, voire toute la chaîne β, peuvent également être utilisées. Pour certaines applications, il est préférable d'éviter d'utiliser une séquence codant une chaîne β capable de lier la protéine S participant à la coagulation. Si la séquence choisie code pour un fragment contenant les deux premiers motifs SCR de la chaîne β, ceux-ci seront de préférence des versions mutées par addition, délétion ou substitution d'acides aminés, de sorte à supprimer la possibilité d'interaction avec la protéine S. L'addition des motifs SCR et/ou domaines [GS] peut être réalisée dans le but de modifier, par exemple d'augmenter, la flexibilité du polypeptide de fusion ainsi obtenu ou encore pour permettre au polypeptide de fusion ou au polypeptide hétérologue d'adopter une conformation appropriée pour la formation des multimères, particulièrement des dimères, et appropriée à son activité biologique (fixation, catalyse de la réaction enzymatique, interaction avec le médicament).
Dans un mode de réalisation particulier, une séquence codant un variant du fragment 193-252 de la chaîne β est une séquence dont l'acide nucléique
correspondant est capable d'hydrider dans des conditions stringentes avec la séquence codant le fragment 193-252 telle que décrite par Hillarp et Dahlbâck (1990, PNAS, Vol. 87, pp 1183-1187).
Par « conditions stringentes », on entend les conditions qui permettent l'hybridation spécifique de deux séquences d'ADN simple brin à environ 65°C par exemple dans une solution de 6 x SSC, 0,5% SDS, 5X Denhardt's solution et 100 μg d'ADN non spécifique ou toute autre solution de force ionique équivalente et après un lavage à 65°C, par exemple dans une solution d'au plus 0,2 x SSC et 0,1% SDS ou toute autre solution de force ionique équivalente.
De préférence, la séquence de nucléotides (polynucléotide) codant pour un variant fonctionnel du fragment 193-252 susdit et hybridant dans des conditions stringentes avec la séquence codant ledit fragment a, dans la partie qui hybride, une longueur au moins égale à 50%, de préférence au moins 80%, de la longueur de la séquence codant le fragment 193-252. Dans un mode de réalisation particulier, la séquence de nucléotides (polynucléotide) codant pour un variant fonctionnel du fragment 193-252 susdit et hybridant dans des conditions stringentes avec la séquence codant ledit fragment a, dans la partie qui hybride, substantiellement la même longueur que la séquence codant le fragment 193-252 susdit.
Dans un autre mode de réalisation, un variant fonctionnel est une séquence modifiée du fragment 193-252, dont un ou plusieurs acides aminés non essentiels à la fonction de dimérisation ont été supprimés ou substitués et/ou un ou plusieurs acides aminés essentiels à la dimérisation ont été remplacés par des acides aminés de groupes fonctionnels équivalents (substitution conservative). Il est en particulier recommandé que les deux cystéines, situées aux positions 201 et 215, ainsi que la structure peptidique autour de ces cystéines, soient conservées pour permettre la formation de ponts disulfures nécessaires à la dimérisation, par exemple par la conservation
d'au moins 3 acides aminés en amont et en aval de chaque cystéine.En particulier, un variant fonctionnel peut aussi être obtenu en insérant une séquence hétérologue à la chaîne β, et notamment des domaines de la chaîne α de C4BP, entre les cystéines responsables de la dimérisation, ou au contraire en supprimant certains acides aminés présents entre ces mêmes cystéines. Alternativement, on peut réaliser un variant fonctionnel par la modification ponctuelle de certains acides aminés, et en particulier la substitution d'une cysteine responsable de la dimérisation par un acide aminé neutre en terme d'implication dans le processus de dimérisation (par exemple les acides aminés A, V, F, P, M, I, L et W), et dans le même temps la substitution d'un autre acide aminé par une cysteine de façon à conserver la capacité de formation de ponts disulfures intracaténaires et/ou intercaténaires entre les cystéines. Ces modifications conduisent ainsi à la variation de l'écartement entre les différentes cystéines impliquées dans le processus de multimérisation, notamment dimérisation.
Les modifications apportées à la chaîne β de la protéine C4BP peuvent notamment être déterminées pour modifier, en particulier améliorer, l'accessibilité du polypeptide hétérologue dans le polypeptide de fusion, par exemple en modifiant la flexibilité du polypeptide de fusion.
De façon préférée, moins de 50% des acides aminés du fragment 193-252 sont ainsi supprimés ou remplacés, et mieux, moins de 25%, voire encore mieux, moins de 10% (par exemple 5 acides aminés ou moins) ou moins de 5% (1 ou 2 acides aminés).
Les séquences codant le fragment C-terminal de la chaîne β et codant le polypeptide d'intérêt _ sont fusionnées et clonées dans un vecteur d'expression approprié. De préférence, le polypeptide de fusion codé par la séquence nucléotidique contient dans sa partie N-terminale, le polypeptide hétérologue et dans sa partie C-terminale, le fragment de la chaîne β de la protéine C4BP.
Le vecteur d'expression est choisi en fonction de la cellule hôte dans laquelle la construction est introduite. De préférence, le vecteur d'expression est choisi parmi les vecteurs permettant l'expression dans des cellules eucaryotes, et notamment parmi des vecteurs chromosomiques, ou épisomiques ou dérivés de virus, et en particulier des vecteurs dérivés de plasmides, de chromosomes de levures, ou de virus tels que des baculovirus, des papovirus ou SV40, des rétrovirus, ou leurs combinaisons, notamment des phagemides et des cosmides. De préférence, il s'agit d'un vecteur permettant l'expression de baculovirus, capable d'infecter des cellules d'insectes.
Le cas échéant, la séquence codant le polypeptide de fusion comprend • également, préférentiellement dans sa partie 5', une séquence codant un peptide signal pour la sécrétion du polypeptide de fusion. Classiquement, la séquence d'un peptide signal est une séquence de 15 à 20 acides aminés, riche en acides aminés hydrophobes (Phe, Leu, Ile, Met et Val). A titre d'exemples de peptide signal, on citera en particulier la séquence signal gp67 telle qu'utilisée dans le vecteur d'expression choisi dans la partie expérimentale.
Le vecteur comprend toutes les séquences nécessaires à l'expression de la séquence codant le polypeptide de fusion. En particulier, il comprend un promoteur approprié, choisi en fonction de la cellule dans laquelle la construction doit être introduite.
Un exemple de vecteur d'expression pour baculovirus est décrit dans la partie expérimentale.
Au sens de l'invention, on entend par « cellule hôte », une cellule capable d'exprimer un gène porté par un acide nucléique hétérologue à la cellule et qui a été introduit dans le génome de la cellule par une méthode de transfection. De préférence, une cellule hôte est une cellule eucaryote. Une cellule hôte eucaryote est en particulier sélectionnée parmi les cellules de
levures, telles que S. cerevisiae, les cellules de champignons filamenteux, telles que Aspergillus sp., les cellules d'insectes telles que les cellules S2 de Drosophila, ou Sf9 de Spodoptera, les cellules de mammifères ou les cellules de plantes.
Parmi les cellules de mammifères, on citera en particulier, les lignées cellulaires de mammifères, telles que les cellules CHO, COS, HeLa, C127, 3T3, HepG2 ou encore les cellules L(TK-).
Dans un mode de mise en œuvre préféré, lesdites cellules hôtes sont choisies parmi des lignées cellulaires eucaryotes, de préférence il s'agit des cellules d'insectes Sf9.
Toute méthode de transfection connue de l'homme du métier pour l'obtention de cellules exprimant un acide nucléique hétérologue peut être utilisée pour la mise en œuvre de l'étape (a) du procédé. Des méthodes de transfection sont par exemple décrites dans Sambrook et al., 2001 (Molecular Cloning : A laboratory Manual, 3rd Ed., Cold Spring Harbor, laboratory press, Cold Spring Harbor, New York).
Dans un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, la cellule hôte permet la co-expression de deux polypeptides de fusion, un premier polypeptide de fusion A, constitué de la fusion d'un fragment 193-252 ou d'un variant fonctionnel de ce fragment avec un polypeptide d'intérêt A', et un second polypeptide de fusion B, constitué de la fusion d'un fragment 193-252 ou d'un variant fonctionnel de ce fragment avec un polypeptide d'intérêt B'. Dans ce mode de réalisation particulier, la co-expression des deux polypeptides de fusion permet outre la production des homodimères A-A et B-B, la production d'hétérodimères A-B.
Les polypeptides d'intérêt A' et B' sont choisis, indépendamment l'un de l'autre, dans le groupe constitué des enzymes, des facteurs de régulation d'activité enzymatique, des ligands de récepteurs, des haptènes, des
antigènes, des anticorps, des fragments d'anticorps, des médicaments, des récepteurs, notamment des récepteurs monochaînes ou des accepteurs protéiques de médicament.
L'expression « choisis indépendamment l'un de l'autre » signifie que les deux polypeptides d'intérêt A' et B' (ou polypeptides hétérologues) peuvent être de nature différente, c'est à dire par exemple l'un est une enzyme, l'autre un récepteur ou au contraire de même nature, c'est à dire deux ligands, deux anticorps ou de récepteurs monochaînes. Lorsque la nature des polypeptides hétérologues est identique, il n'en demeure pas moins que les deux polypeptides peuvent être différents par exemple dans leur composition protéique ou dans leurs modifications post-traductionnelles ; Ainsi, le- procédé d'obtention permet également la production d'hétérodimères, dans lesquels les premier et second polypeptides hétérologues de ces hétérodimères comportent chacun un site anticorps différent de celui de l'autre polypeptide, un ligand différent de celui de l'autre polypeptide ou un récepteur monochaîne différent de celui de l'autre polypeptide.
Par le terme « différent » quant on se réfère à des exemples de polypeptides hétérologues, on entend une séquence protéique dont la séquence primaire (séquence en acides aminés) de l'un des polypeptides hétérologues est différente par au moins un acide aminé de la séquence primaire de l'autre polypeptide. Par exemple, les séquences primaires peuvent être différentes pour l'ensemble des acides aminés bien que les protéines soient de même nature, par exemple deux enzymes, deux antigènes ou deux haptènes. Alternativement, le terme « différent » couvre également des polypeptides hétérologues ayant la même séquence primaire, mais possédant des modifications post-traductionnelles différentes, par exemple en terme d'acétylation, d'amidation, de biotinylation, de carboxylation, d'hydroxylation, de méthylation, de phosphorylation ou de sulfatation, ou par l'ajout de lipides (isoprénylation, palmitoylation et myristoylation), de glucides (glycosylation) ou de polypeptides (ubiquitination).
Par l'expression « site anticorps », on entend les séquences proteiques nécessaires à la reconnaissance d'un antigène donné, et notamment les domaines variables (des chaînes lourdes et/ou légères) d'une immunoglobuline.
Par « accepteur protéique de médicament », on entend tout acide aminé, chaîne peptidique (au moins deux acides aminés consécutifs) ou ensemble d'acides aminés (au moins deux acides aminés non consécutifs) interagissant avec un médicament.
Ainsi, l'invention porte également sur un procédé d'obtention d'hétérodimères, ledit procédé comprenant :
a. la transfection de cellules hôtes par un ou plusieurs vecteurs permettant l'expression d'une ou plusieurs séquences nucléotidiques codant : i. un premier polypeptide de fusion, ledit polypeptide de fusion comprenant le fragment 193-252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de ce fragment et un premier polypeptide hétérologue à ladite chaîne β, et ii. un second polypeptide de fusion, ledit polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment 193-252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de ce fragment et un second polypeptide hétérologue à ladite chaîne β dont la séquence est différente de celle du premier polypeptide hétérologue,
b. la culture des cellules transfectées dans des conditions appropriées pour l'expression de la ou des séquences nucléotidiques codant le premier et le second polypeptides de fusion et l'association de deux polypeptides de fusion in vivo pour former une protéine hétérodimérique,
c. la récupération des protéines hétérodimériques formées.
L'invention vise également une protéine dimérique ou hétérodimérique recombinante, susceptible d'être obtenue par l'un des procédés d'obtention décrits ci-dessus.
L'invention porte en particulier sur une protéine dimérique recombinante caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux polypeptides de fusion, chaque polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment 193-252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de ce fragment et un polypeptide hétérologue à ladite chaîne β.
Dans un mode de réalisation particulier, la protéine dimérique recombinante selon l'invention est caractérisée en ce que lesdits polypeptides de fusion . sont associés par liaison covalente entre deux cystéines du fragment de la chaîne β de la protéine C4BP.
De préférence, chaque monomère de la protéine dimérique comprend le fragment de la chaîne β de la protéine C4BP fusionné à l'extrémité C- terminale d'un polypeptide hétérologue à ladite chaîne β.
Dans un mode de réalisation particulier, le polypeptide hétérologue est choisi dans le groupe constitué des enzymes, des facteurs de régulation d'activité enzymatique, des ligands de récepteurs, des haptènes, des antigènes, des anticorps, des fragments d'anticorps, des médicaments, des récepteurs, notamment des récepteurs monochaînes ou des accepteurs proteiques de médicament. Par exemple, le fragment d'anticorps comporte tout ou partie des régions variables d'un anticorps, fonctionnel pour la liaison Antigène- Anticorps.
L'invention porte également sur une protéine hétérodimérique recombinante, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un premier et d'un second polypeptides de fusion, chaque polypeptide de fusion comprenant au moins un fragment constitué des acides aminés des positions 193 à 252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de ce
fragment par délétion, addition ou substitution d'un ou plusieurs acides aminés conservant la capacité de former une protéine au moins dimérique, ledit premier polypeptide de fusion comprenant en outre un polypeptide hétérologue à ladite chaîne β, et le second polypeptide de fusion comprenant un second polypeptide hétérologue à ladite chaîne β différent du premier polypeptide hétérologue.
Dans un mode de réalisation particulier, le fragment de la chaîne β de la protéine C4BP humaine, comprenant au moins les acides aminés des positions 193 à 252, du premier et du second polypeptides de fusion, ou un variant fonctionnel de ce fragment, sont respectivement fusionnés à l'extrémité C-terminale du premier polypeptide du second polypeptides hétérologues.
Les premier et second polypeptides hétérologues sont choisis, indépendamment l'un de l'autre, dans le groupe constitué des enzymes, des facteurs de régulation d'activité enzymatique, des ligands de récepteurs, des haptènes, des antigènes, des anticorps, des fragments d'anticorps, des médicaments, des récepteurs, notamment des récepteurs monochaînes ou des accepteurs proteiques de médicament.
Ainsi, les hétérodimères sont caractérisés en ce le premier et le second polypeptides hétérologues sont des ligands différents, des sites anticorps différents ou des récepteurs monochaînes différents.
Dans un mode de réalisation préféré, la protéine hétérodimérique comprend un premier polypeptide hétérologue qui est un anticorps et un second polypeptide hétérologue qui est un médicament. Dans un autre mode de réalisation préféré, la protéine hétérodimérique comprend un premier polypeptide hétérologue qui est un anticorps et un second polypeptide hétérologue qui est un accepteur protéique de médicament.
Dans un mode de réalisation particulier, la protéine hétérodimérique recombinante selon l'invention est caractérisée en ce que lesdits polypeptides de fusion sont associés par liaison covalente entre deux cystéines du fragment de la chaîne β de la protéine C4BP.
L'invention concerne également une cellule eucaryote recombinante permettant la synthèse d'une protéine dimérique ou hétérodimérique telle que définie ci-dessus, et caractérisée en ce qu'elle est susceptible d'être obtenue par la mise en œuvre de l'étape (a) du procédé d'obtention de l'invention définie plus haut. Dans un mode de réalisation particulier, la cellule eucaryote recombinante selon l'invention est une cellule d'insecte, de préférence une lignée cellulaire Sf9.
L'invention porte également sur l'utilisation, dans un procédé de production d'une protéine dimérique recombinante, d'un acide nucléique codant un polypeptide de fusion, ledit polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment 193-252 de la chaîne β de la protéine C4BP ou un variant fonctionnel de ce fragment et un polypeptide hétérologue à ladite chaîne β.
Enfin, l'invention concerne l'utilisation, dans un procédé de production d'une protéine hétérodimérique recombinante, de deux acides nucléiques : a) un premier acide nucléique codant un premier polypeptide de fusion, ledit premier polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment constitué des acides aminés des positions 193 à 252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de fragment par addition, délétion ou substitution d'un ou plusieurs acides aminés, conservant la capacité de former une protéine hétérodimérique, ledit premier polypeptide de fusion comprenant en outre un premier polypeptide hétérologue à ladite chaîne β, et
b) un second acide nucléique codant un second polypeptide de fusion, ledit second polypeptide de fusion comprenant au moins le fragment constitué des acides aminés des positions 193 à 252 de la chaîne β de la protéine C4BP humaine ou un variant fonctionnel de fragment par addition, délétion ou substitution d'un ou plusieurs acides aminés, conservant la capacité de former une protéine hétérodimérique, ledit second polypeptide de fusion comprenant en outre un second polypeptide hétérologue à ladite chaîne β dont la séquence est différente de celle du premier polypeptide hétérologue .
La protéine C4BP utilisée pour la réalisation de l'invention est avantageusement la protéine C4BP humaine.
Les exemples qui suivent permettent d'illustrer certains modes de réalisation préférés du procédé de l'invention et de comprendre plus aisément sa mise en œuvre, sans toutefois limiter la portée de l'invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est un schéma du plasmide PAcgp76c dans lequel a été introduit l'acide nucléique codant le polypeptide de fusion constitué du site de reconnaissance de la GPA (glycophorine A) (scFv) et d'un fragment C- terminal de la chaîne β de la protéine C4BP (C4BPBeta).
La figure 2 est un autoradiogramme d'un Western Blot après révélation à l'aide d'un anticorps anti-scFv marqué.
Puits 1 : surnageant de culture de cellules sF9 infectées par un virus contenant l'acide nucléique codant scFv anti-GPA fusionné avec le fragment
C-terminal de la chaîne β de la protéine C4BP. Production de monomères et dimères (en majorité) scFv/C4BPβ.
Puits 2 : surnageant de culture de cellules sF9 infectées par un virus contenant I' acide nucléique codant ScFv anti-GPA en fusion avec le fragment C-terminal de la chaîne α de la protéine C4BP. Production d'heptamères scFv/C4BPα.
Puits 3 : surnageant de culture de cellules sF9 infectées par un virus contenant l'acide nucléique codant une protéine recombinante non relatée,
Témoin négatif.
La figure 3 illustre le résultat du test d'agglutination
Colonne 1 : Anticorps anti-glycophorine A, Témoin positif
Colonne 2 : Surnageant cellules sF9 infectées par un virus recombinant
(protéine non relatée), Témoin négatif
Colonne 3 : Surnageant cellules sF9 infectées par un virus recombinant scFv antiGPA/C4BPβ, agglutination des hématies.
La figure 4 est un autoradiogramme d'un gel de protéines de surnageants après immunoprécipitation à l'aide d'un anticorps anti-CR1 J3D3. La piste A montre une électrophorèse en conditions non réductrices et la piste B montre une électrophorèse en conditions réductrices.
EXEMPLES : Production d'une protéine recombinante dimérique anti- GPA dans des cellules d'insectes Sf9
1. Préparation du plasmide permettant l'expression d'un polypeptide de fusion
Une séquence codant un polypeptide de fusion constitué du site de reconnaissance de l'anticorps anti-GPA (R18) (ScFv) et d'un fragment C- terminal de la chaîne β (résidus 137 à 252 de la chaîne β) a été introduite dans le vecteur d'expression pour baculovirus (pAcgp67) (Pharmingen, San Diego, USA ; Stewart L.M.D, Hirst M., Nature 1991 ; 352 :85-88). La figure 1 présente de façon schématique le plasmide obtenu.
2. Transfection des cellules d'insectes Sf9
La plasmide a été co-transfecté avec l'ADN Baculogold linéarisé (Becton Dickinson, Le Pnt de Claix, France) dans les cellules d'insectes Sf9 en vue d'obtenir des virus recombinants.
3. Production de protéines dimériques ScFv anti-GPA/C4BPβ dans des cellules d'insectes Sf9
Les cellules d'insectes (6.106 cellules Sf9) ont été infectées par les virus recombinants (6.107 virus) dans 10 ml de milieu de culture et incubées 5 jours à 27°C selon la méthode classique par exemple décrite dans le manuel d'instruction « Baculovirus Expression System », May 99, Pharmingen, San Diego, USA, et dans Guide to « Baculovirus Expression Vector Systems and Insect Cell Culture Techniques », Invitrogen, Cergy Pontoise France. Les surnageants de culture ont ensuite été concentrés 15 fois sur centricon YM- 20 (Millipore, St Quentin en Yvelines, France) puis soumis à une électrophorèse SDS-PAGE sur gel à gradient 4-15% Tris-HCI (BioRad, Marnes la Coquette, France) en conditions natives. Le Western Blot a été révélé par un anticorps anti-ScFv. Les résultats sont présentés à la figure 2. Le résultat montre que la majorité des polypeptides contenant le fragment
ScFv en fusion avec le fragment C-terminal de la chaîne β (puits 1) migrent sous la forme de protéines dimériques d'un poids moléculaire d'environ 85 kDa. Les polypeptides contenant le fragment ScFv en fusion avec le fragment C-terminal de la chaîne α (puits 2) migrent sous la forme de protéines hetpamériques d'un poids moléculaire supérieur à 200 kDa.
4. Estimation de la concentration en protéines dimériques scFv/C4BPβ
Les surnageants ont été récupérés 4 jours (J4) et 6 jours (J6) après l'infection. Le dosage du milieu et des surnageants préalablement concentrés a été réalisé au spectrophomètre à 280nm.
Les protéines sont soumises à une électrophorèse sur gel de polyacrylamide . dénaturant au SDS (acrylamide 4-15%, Tris HCI) puis ce gel est coloré au bleu de Coomassie. Une mesure est ensuite réalisée sur le gel afin d'estimer le pourcentage de la quantité des protéines contenues dans chaque bande par rapport à la quantité totale de protéines. La concentration en protéines totales obtenues est la suivante : A J4, 0,65 g/l de protéines ScFv β. A J6, 0,63 g/l de protéines ScFv β.
Le pourcentage du pic correspondant à la bande d'intérêt est évalué à 5,7% de la quantité totale à J4, et 7,3% de la quantité totale à J6, soit 47 mg/litre de protéines dimériques d'intérêt produites.
Ainsi, rapporté au nombre de cellules, à J6, le rendement obtenu est d'environ 76μg de protéines dimériques /10δ cellules.
Le modèle ScFv antiglycophorine A montre qu'il est possible de produire des protéines dimériques recombinantes dans des cellules d'insecte, et d'obtenir leur sécrétion dans une seule forme moléculaire, à une concentration d'intérêt pratique.
5. Test fonctionnel de la protéine scFv/C4BPβ : hémagglutination
Afin de vérifier que les dimères produits sont fonctionnels, il a été vérifié que les protéines produites étaient capables d'agglutiner les érythrocytes et donc de reconnaître la glycophorine A.
Pour ce faire, les globules rouges sont lavés trois fois dans du PBS. Les surnageants de culture sont mis en contact avec les hématies, incubés 45 minutes à 37°C puis mis sur colonne DiaMed-ID NaCI, Enzyme test and cold agglutinins (DiaMed, Paris) et centrifugés.
Le résultat présenté à la figure 3 montre que les protéines produites sont capables d'agglutiner les érythrocytes et sont donc fonctionnelles (colonne
3).
6. Production d'une protéine dimérique CR1/C4BPβ
Le CR1 (complément Receptor 1) est une glycoprotéine transmembranaire des érythrocytes qui intervient dans la capture et l'élimination des complexes immuns. La densité de CR1 est diminuée dans des pathologies comme le SIDA ou le Lupus Erythémateux Disséminé.
Les cellules CHO transfectées avec un vecteur d'expression pKC3 (J. Virol., 50, 1984, 606-614) exprimant un polypeptide de fusion CR1/C4BPβ ont été cultivées une nuit en présence de 32Sméthionine-cystéine. Les surnageants de culture sont ensuite immuno-précipités par l'anticorps monoclonal anti- CR1 J3D3. Les protéines immuno-précipitées sont ensuite soumises à une électrophorèse PAGE-SDS (4% d'acrylamide) en conditions non réductrices (piste A) et réductrices (piste B) (voir figure 4). Deux protéines différentes sont immunoprécipitées, une d'un poids moléculaire de 200 kDa (monomère) et l'autre d'un poids moléculaire de 375 kDa (dimère). Une fois réduite, ces deux molécules ont le même poids moléculaire.
Ces résultats confirment la production de protéines majoritairement sous la forme de dimères par le procédé de l'invention.