WO2012063799A1 - 新規発現ベクター - Google Patents

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WO2012063799A1
WO2012063799A1 PCT/JP2011/075670 JP2011075670W WO2012063799A1 WO 2012063799 A1 WO2012063799 A1 WO 2012063799A1 JP 2011075670 W JP2011075670 W JP 2011075670W WO 2012063799 A1 WO2012063799 A1 WO 2012063799A1
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expression vector
gene
ribosome binding
binding site
internal ribosome
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PCT/JP2011/075670
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高橋　健一
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日本ケミカルリサーチ株式会社
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    • C12N2840/00—Vectors comprising a special translation-regulating system
    • C12N2840/20—Vectors comprising a special translation-regulating system translation of more than one cistron
    • C12N2840/203—Vectors comprising a special translation-regulating system translation of more than one cistron having an IRES

Definitions

  • the present invention relates to a novel expression vector for efficiently expressing a recombinant protein in mammalian cells, and more specifically, a gene expression control site, a gene encoding a desired protein downstream thereof, and an internal ribosome binding downstream thereof.
  • the present invention relates to an expression vector comprising a site and a gene encoding glutamine synthetase further downstream.
  • a method for producing a recombinant protein using a mammalian cell transformed with an expression vector incorporating a gene encoding a desired protein is a widely used technique in industrial fields such as pharmaceutical production.
  • Galactosidase A iduronic acid 2-sulfatase, glucocerebrosidase, galsulfase, ⁇ -L-iduronidase, lysosomal enzymes such as acid ⁇ -glucosidase, tissue plasminogen activator (t-PA), blood coagulation factor VII, blood coagulation Blood clotting factors such as factor VIII and blood clotting factor IX, erythropoietin, interferon, thrombomodulin, follicle stimulating hormone, granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), various antibody drugs, etc. are manufactured using this technology. Is commercially available.
  • a gene control site that induces strong gene expression such as a promoter derived from cytomegalovirus (CMV), an SV40 early promoter, an elongation factor 1 ⁇ (EF-1) promoter, and the like downstream. It is common to use a product incorporating a gene encoding a protein. Mammalian cells introduced with such an expression vector express the desired protein incorporated in the expression vector, but the expression level varies depending on the individual cells and is not uniform. Therefore, in order to efficiently produce a recombinant protein, it is necessary to select a cell having a high expression level of a desired protein from mammalian cells into which an expression vector has been introduced. In order to perform this selection step, a gene serving as a selection marker is incorporated into the expression vector.
  • CMV cytomegalovirus
  • EF-1 elongation factor 1 ⁇
  • the most common selection marker is an enzyme (drug resistance marker) that degrades drugs such as puromycin and neomycin.
  • Mammalian cells die in the presence of the drug above a certain concentration.
  • mammalian cells into which an expression vector has been introduced can be decomposed by the drug selection marker incorporated in the expression vector, and can be detoxified or attenuated, so that it can survive even in the presence of the drug. Become. Accordingly, when cells into which an expression vector has been introduced are cultured in a medium containing the above-mentioned drug at a certain concentration, only cells that express the drug selection marker at a high level proliferate, resulting in selection. Cells expressing a drug selectable marker at a high level tend to express a gene encoding a desired protein simultaneously incorporated in an expression vector at a high level. As a result, mammals that express a desired protein at a high level Cells are obtained.
  • Glutamine synthase is an enzyme that synthesizes glutamine from glutamic acid and ammonia.
  • MSX methionine sulfoximine
  • an enzyme of glutamine synthase the cells die.
  • an expression vector incorporating glutamine synthetase as a selectable marker is introduced into a mammalian cell, the expression level of glutamine synthetase increases in the cell, so that it can grow even in the presence of a higher concentration of MSX. It becomes.
  • Patent Document 1 can achieve a higher copy number by using a GS expression vector and methionine sulfoximine (MSX) than when using DHFP (dihydrofolate reductase) / MTX (methotrexate). It is described.
  • Patent Document 2 discloses that by using the GS gene and MSX, in the host cell DNA, the copy number of an atypical gene different from the GS gene can be increased in association with the increase in the copy number of the GS gene. It has been described that it can thus increase the level of production of the desired polypeptide.
  • an expression vector containing a selection marker is suitable for the production of an efficient recombinant protein and is widely used.
  • a gene encoding a desired protein and a gene encoding a selection marker are generally incorporated under different gene control sites (see Patent Document 3).
  • a method is also known in which a gene encoding a desired protein and a selection marker is serially incorporated under one gene regulatory site (see Patent Documents 4, 5, 6, and 7).
  • An internal ribosome binding site IRS: internal ⁇ ⁇ ⁇ ribosome entry site
  • IRS internal ⁇ ⁇ ⁇ ribosome entry site
  • Various internal ribosome binding sites are known, for example, those derived from picornavirus, poliovirus, encephalomyocarditis virus, chicken infectious bursal disease virus (see Patent Documents 8, 9, and 10).
  • an expression vector incorporating herpes simplex virus thymidine kinase as a selection marker downstream of the internal ribosome binding site (see Patent Document 11), three types using two or more internal ribosome binding sites
  • Patent Document 12 an expression vector in which the above genes are combined is known.
  • JP-T 63-502955 Japanese Patent Publication No. 5-504050 JP 2009-273427 A JP 59-173096
  • An object of the present invention is to provide a novel expression vector for efficiently expressing a recombinant protein in a mammalian cell, a mammalian cell transformed with the vector, and a method for producing the mammalian cell.
  • the present inventors have found that a gene expression control site, a gene encoding a desired protein such as human glucocerebrosidase downstream thereof, an internal ribosome binding site downstream, and a further downstream
  • a gene encoding the protein can be expressed at a high level by transforming a mammalian cell using an expression vector incorporating a gene encoding glutamine synthetase, and the present invention has been completed. That is, the present invention provides the following.
  • An expression vector for expressing a protein which encodes a gene expression control site, a gene encoding the protein downstream thereof, an internal ribosome binding site downstream, and a glutamine synthetase further downstream
  • An expression vector comprising a gene [2] The expression vector according to [1] above, wherein the gene expression control site is selected from the group consisting of a cytomegalovirus-derived promoter, SV40 early promoter, and elongation factor 1 promoter, [3]
  • the internal ribosome binding site is a Picornaviridae virus, foot-and-mouth disease virus, hepatitis A virus, hepatitis C virus, coronavirus, bovine intestinal virus, Siler's murine encephalomyelitis virus, Coxsackie B virus [1] or [2] derived from a 5 ′ untranslated region of a virus or gene selected from the group consisting of a human immunoglobulin heavy chain binding protein gene, a Drosophila antennapedia
  • Expression vector [21] The expression vector according to [17], wherein the human-derived gene is a gene encoding erythropoietin, [22] Mammalian cells transformed with the expression vector of any one of [1] to [21] above, [23] The cell according to [22], wherein the mammalian cell is a CHO cell, [24] The step of introducing the expression vector according to any one of [1] to [21] above into a mammalian cell, and the mammalian cell into which the expression vector has been introduced in the presence of a glutamine synthetase inhibitor or glutamine A method for producing a transformed cell expressing a gene encoding the protein, comprising a step of selective culturing in the presence of a synthetic enzyme inhibitor and a drug corresponding to the drug resistance gene.
  • an expression vector for efficiently expressing a desired recombinant protein in a mammalian cell can be obtained.
  • a transformed cell that efficiently produces the recombinant protein can be obtained. If the transformed cells thus obtained are used, the production cost of the recombinant protein can be greatly reduced.
  • the figure which shows the flow of the construction method of a pE-neo vector The figure which shows the flow of the construction method of a pE-neo vector.
  • the figure which shows the flow of the construction method of a pE-hygr vector The figure which shows the flow of the construction method of a pE-hygr vector.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-IRES-GS-puro.
  • the figure which shows the flow of the construction method of pE-mIRES-GS-puro The figure which shows the flow of the construction method of pE-mIRES-GS.
  • the figure which shows the living cell density of the hGBA expression cell transformed with the expression vector (pE-mIRES-GS (GBA)).
  • the figure which shows the expression level (GBA activity) of a glucocerebrosidase of the hGBA expression cell transformed with the expression vector (pE-mIRES-GS (GBA).
  • the figure which shows the living cell density of the hGBA expression cell transformed with the expression vector (pE-IRES-GS-puro (GBA) and pE-mIRES-GS-puro (GBA)).
  • a “gene expression control site” is a region on DNA that can regulate the frequency of transcription of a gene present downstream thereof, and is generally referred to as a promoter or a promoter gene. .
  • the gene expression control site is present on almost all upstream sides of the gene expressed in the living body and regulates the frequency of transcription, and its base sequence is diverse.
  • the gene expression control site that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can strongly induce transcription of a gene incorporated downstream thereof in a mammalian cell, but is preferably cytomegalovirus. Promoters derived from (SMV), virus-derived promoters such as SV40 early promoter, and elongation factor 1 ⁇ (EF-1) promoter.
  • the term “internal ribosome binding site” refers to a region (structure) that is present inside an mRNA chain, to which a ribosome can directly bind and initiate translation independent of a cap structure, or by being transcribed.
  • the “gene encoding an internal ribosome binding site” is a region (structure) of a DNA chain that is transcribed to produce the region.
  • the internal ribosome binding site is generally called IRES (internal ribosome entry site) and is a picornaviridae virus (poliovirus, rhinovirus, mouse encephalomyocarditis virus, etc.), foot-and-mouth disease virus, hepatitis A virus, type C Hepatitis virus, coronavirus, bovine intestinal virus, Siler's murine encephalomyelitis virus, 5 'untranslated region of viruses such as Coxsackie B virus, human immunoglobulin heavy chain binding protein, Drosophila antennapedia, Drosophila ultrabitrax Are found in the 5 'untranslated region of genes such as In the case of picornavirus, the IRES is a region consisting of about 450 bp present in the 5 'untranslated region of mRNA.
  • the “virus 5 ′ untranslated region” is a 5 ′ untranslated region of the viral mRNA, or a region (structure) of a DNA strand that is transcribed to
  • the internal ribosome binding site is not particularly limited as long as it functions as an internal ribosome binding site in a mammalian cell, particularly a cell derived from the ovary of a Chinese hamster (CHO cell). Can also be used. Among them, preferably an internal ribosome binding site derived from the 5 ′ untranslated region of the virus, more preferably an internal ribosome binding site derived from the 5 ′ untranslated region of the Picornaviridae virus, more preferably mouse brain myocardium An internal ribosome binding site derived from the 5 'untranslated region of the flame virus.
  • an internal ribosome binding site having a wild-type base sequence can be used as it is.
  • a mutant internal ribosome binding site obtained by adding one or more mutations (for example, substitution, deletion, or / and insertion) to the nucleotide sequence of the wild type internal ribosome binding site is also a mammal. Any substance can be used as long as it functions as an internal ribosome binding site in animal cells (particularly in CHO cells).
  • a chimeric internal ribosome binding site in which two or more internal ribosome binding sites are fused can also be used.
  • the expression level of the GS gene can be controlled by placing a gene encoding a glutamine synthase (GS gene) under the control of the internal ribosome binding site.
  • GS gene glutamine synthase
  • the internal ribosome binding site that increases or decreases the expression level of the GS gene is appropriately selected and used from various internal ribosome binding sites. Can be achieved.
  • the object can be achieved by adding mutation to the internal ribosome binding site. In this case, there is no particular limitation on the location where the mutation is added, and any place may be used as long as the expression level of the GS gene existing downstream of the internal ribosome binding site can be adjusted to a certain range.
  • a mutation when a mutation is added for the purpose of reducing the expression level of the GS gene, a plurality of initiation codons (ATG) that can be used as translation initiation points existing in the wild-type internal ribosome binding site can be targeted. For example, by destroying these start codons by mutation, the expression level of the GS gene incorporated in frame with respect to these start codons can be reduced.
  • initiation codons by destroying these start codons by mutation, the expression level of the GS gene incorporated in frame with respect to these start codons can be reduced.
  • disruption means that a certain gene sequence is mutated so as not to exert its inherent function.
  • initiation codons there are three initiation codons (ATG) at the 3 ′ end of the internal ribosome binding site of wild-type mouse encephalomyocarditis virus, and the sequence is represented by SEQ ID NO: 1 (5′-ATGataatATGgccacaaccATG-3 ′: The start codon is shown in capital letters for clarity.)
  • the initiation codons to be destroyed by mutation are preferably the second and third initiation codons from the 5 ′ side, more preferably Second start codon.
  • the 3 ′ end thereof is SEQ ID NO: 2 (5′-atgataatnnngccacaaccnnn-3 ′: n is an arbitrary base) or SEQ ID NO: 32 (5′-atgataannnngccacaaccnnn). -3 ': n is an arbitrary base), or SEQ ID NO: 3 (5'-atgataatnnngccacaaccatg-3': n is an arbitrary base) or SEQ ID NO: 33 (5'-atgataannnngccacaaccatg-3 ': n Is a base sequence of any base).
  • the 3 ′ end is an internal ribosome binding site having the base sequence of SEQ ID NO: 4 (5′-atgataagcttgccacaaccatg-3 ′;), and the second start codon from the 5 ′ side is destroyed by mutation.
  • the internal ribosome binding site of wild-type mouse encephalomyocarditis virus comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5 (5 ′-3 ′).
  • mutation to this base sequence the base sequence of sequence number 6 (5 '-3') is mentioned.
  • the expression level of the GS gene existing downstream of the wild-type and / or mutant-type internal ribosome binding site can be regulated by another method.
  • the GS gene when reducing the expression level of the GS gene, the GS gene is incorporated out-of-frame with respect to the initiation codon of the internal ribosome binding site, or between the internal ribosome binding site and the GS gene existing downstream thereof.
  • the expression level of the gene can also be reduced by introducing a nucleotide sequence that inhibits transcription or translation.
  • the nucleotide sequence that inhibits transcription is not particularly limited as long as it inhibits transcription of the GS gene incorporated downstream of the internal ribosome binding site.
  • a polymerase addition signal (5′-aataaa-3 ′) or the like is there.
  • the nucleotide sequence that inhibits translation is not particularly limited as long as it inhibits translation of the gene incorporated downstream of the internal ribosome binding site, but for example, correct translation such as a stop codon that induces reading-through is possible. There are things that interfere.
  • the term “glutamine synthase” is not particularly limited as long as it can synthesize glutamine from glutamic acid and ammonia, and belongs to mammals, reptiles, birds, amphibians, and Lepidoptera. Bombyx mori, Spodoptera frugiperda, Geometridae, and other insects such as Drosophila belonging to Diptera, prokaryotes, nematodes, yeasts, actinomycetes, filamentous fungi, offspring Although it may be derived from any organism, including cysts, basidiomycetes and plants, it is preferably a mammal and a human or Chinese hamster (particularly, a CHO cell) can be suitably used.
  • the term “glutamine synthase inhibitor” is not particularly limited as long as it can inhibit the activity of the glutamine synthase, and any of them can be used, but methionine sulfoximine is preferable. (MSX).
  • an additional selection marker gene can be introduced into the expression vector in addition to the GS gene.
  • the additional selectable marker gene is a gene (drug resistance gene) that can confer drug resistance to mammalian cells into which an expression vector has been introduced.
  • the gene that can be used as a drug resistance gene is not particularly limited as long as it is a gene that can impart drug resistance to mammalian cells.
  • the cell is purified with puromycin, hygromycin, blasticidin, It is a gene that can confer resistance to drugs such as neomycin.
  • drugs such as puromycin, hygromycin, blasticidin and neomycin are “agents corresponding to drug resistance genes”, respectively.
  • these drug resistance genes more preferred are a puromycin resistance gene, a hygromycin resistance gene, a blasticidin resistance gene, and a neomycin resistance gene.
  • the drug resistance gene is expressed by providing a gene expression control site (second gene expression control site) separate from the gene expression control site where the recombinant protein is controlled and incorporating it downstream of the gene expression control site.
  • the amount can be controlled.
  • the second gene expression control site one capable of adjusting the expression level of the drug resistance gene to a certain range in which a sufficient selection pressure can be obtained in selective culture is used. That is, by relatively suppressing the expression level of the drug resistance gene, it is possible to increase the sensitivity of mammalian cells transformed with the expression vector to the drug, thereby increasing the level of the gene encoding the desired protein.
  • the mammalian cells that express and produce the recombinant protein at a high level can be selected.
  • the drug resistance gene is a region between the gene encoding the recombinant protein and the internal ribosome binding site or the downstream region of the GS gene via the second internal ribosome binding site upstream thereof. Can be incorporated.
  • the expression level of the drug resistance gene can be controlled by the second internal ribosome binding site.
  • the same internal ribosome binding site upstream of the GS gene may be used as the second internal ribosome binding site, or another may be used.
  • the second internal ribosome binding site can be arbitrarily selected from the various internal ribosome binding sites described above.
  • the expression level of the drug resistance gene can be adjusted by selecting an appropriate one or adding a mutation, as described above.
  • the animal species of the gene encoding the recombinant protein incorporated into the expression vector is not particularly limited, including those derived from mammals including humans.
  • the gene is generally derived from a human when the vector of the present invention is used for the production of a pharmaceutical product, and is also generally derived from a livestock to be treated when used for the production of a pharmaceutical product for livestock. Will be.
  • the type of gene encoding the desired protein is not particularly limited, but preferably ⁇ -galactosidase A, iduronic acid 2-sulfatase, glucocerebrosidase, galsulfase, ⁇ -L-iduronidase, acid ⁇ -glucosidase Lysosomal enzymes such as tissue plasminogen activator (t-PA), blood coagulation factor VII, blood coagulation factor VIII, blood coagulation factor IX and other blood coagulation factors, erythropoietin, interferon, thrombomodulin, follicle stimulating hormone, A gene encoding granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) or various antibody drugs, more preferably a gene encoding lysosomal enzyme and erythropoietin, more preferably a gene encoding glucocerebrosidase and erythropoietin .
  • G-CSF granul
  • mammalian cells into which an expression vector is introduced are not particularly limited as long as the target recombinant protein can be expressed, but organs, muscle tissues, skin tissues, connective tissues, nerves taken out of the living body are not limited. It may be any of primary culture cells, subculture cells, and cells established so that the traits are stable even when subcultured, from cells collected from tissues, blood, bone marrow, and the like. Further, the cell may be either a normal cell or a cancerous cell. Particularly preferably usable cells are CHO cells derived from Chinese hamster ovary, human fibroblasts, and COS cells derived from African green monkey kidney fibroblasts.
  • introduction of an expression vector into a mammalian cell is performed for the purpose of expressing a gene encoding the recombinant protein in the mammalian cell, and any method can be used as long as this object can be achieved. May be used.
  • Expression vectors are usually circular plasmids, which can be introduced into cells even if they remain circular or have been linearized by cutting with a restriction enzyme.
  • Mammalian cells into which an expression vector has been introduced can be added to a glutamine-free or low glutamine medium supplemented with a glutamine synthetase inhibitor (eg, MSX) (if applicable)
  • a glutamine synthetase inhibitor eg, MSX
  • Only cells that are cultured in a corresponding drug for example, a medium supplemented with antibiotics
  • GS gene or drug resistance gene if applicable
  • selection marker selection marker
  • an expression vector-introduced cell having a higher expression level of the selectable marker can be selected. This is because the number of selectable markers incorporated into the genome of the expression vector-introduced cell increased due to duplication during the selective culture process, and only the expression vector-introduced cells in which the expression level of the selectable marker was relatively increased were selectively selected. Caused by proliferation.
  • the expression vector-introduced cell thus selected is referred to as a transformed cell.
  • an expression vector further incorporating a drug resistance gene in addition to the GS gene is introduced as a selectable marker into a mammalian cell, a trait having a higher expression level than when only the GS gene is incorporated. Converted cells can be selected.
  • the maximum concentration is, for example, when the GS inhibitor is methionine sulfoximine. , Preferably 100 to 1000 ⁇ M, more preferably 200 to 500 ⁇ M, and even more preferably about 300 ⁇ M.
  • the maximum concentration is preferably 3 to 30 ⁇ M, more preferably 5 to 20 ⁇ M, and even more preferably about 10 ⁇ M.
  • the pE-neo vector was digested with SfiI and BstXI, and an approximately 1 kbp region containing a neomycin resistance gene was excised (FIG. 2-1).
  • pcDNA3.1 / Hygro (+) (Invitrogen) as a template Primer Hyg-Sfi5 ′ (5′-gaggccgcctcggcctctga-3 ′; SEQ ID NO: 7) and Primer Hyg-BstX3 ′ (5′-aaccatcgtgatgggtgctattcctttgc-3 ′; Sequence No. 8) was used to amplify the hygromycin gene by PCR reaction (FIG. 2-2).
  • the amplified hygromycin gene was digested with SfiI and BstXI and inserted into the above pE-neo vector to construct a pE-hygr vector (FIG. 2-3).
  • the expression vector pPGKIH (Miyahara M. et.al., J. Biol. Chem. 275,613-618 (2000)) is digested with restriction enzymes (XhoI and BamHI), and the internal ribosome derived from mouse encephalomyocarditis virus (EMCV) Nucleotide sequence IRES-Hygr-mPGKpA (5 '-3'; SEQ ID NO: 9) containing a binding site (IRES), a hygromycin resistance gene (Hygr gene) and a polyadenylation region (mPGKpA) of mouse phosphoglycerate kinase (mPGK)
  • the sequence CTCGAG shown in capital letters at the 5 ′ end is “XhoI site”, followed by the sequence starting with CGC shown in capital letters, followed by a lower case letter (atg).
  • pBSK IRES-Hygr-mPGKpA
  • primer IRES5 primers5 '(5'-caactcgagcggccgcccccccctctcccccccccctaacgttact-3'; SEQ ID NO: 11) and primer IRES3 '(5'-caagaagcttccagaggaactg-3'; SEQ ID NO: 12) by PCR using V A DNA fragment containing a part of IRES was amplified.
  • This DNA fragment is digested with restriction enzymes (XhoI and HindIII) and pBSK This was inserted between XhoI and HindIII of (IRES-Hygr-mPGKpA) to obtain pBSK (NotI-IRES-Hygr-mPGKpA) (FIG. 3-2).
  • pBSK (NotI-IRES-Hygro-mPGKpA) was digested with restriction enzymes (NotI and BamHI) and inserted between NotI and BamHI of the pE-hygr vector to obtain plasmid pE-IRES-Hygr (FIG. 3-3). ).
  • the primer mPGKP5 ′ (5′-gcgagatcttaccgggtaggggaggcgctt-3 ′; SEQ ID NO: 13) and the primer mPGKP3 ′ (5′-gaggaattcgatgatcggtcgaaaggcccg-3 ′; SEQ ID NO: 14) are used for PCR.
  • Containing base sequence (5 '-3'; SEQ ID NO: 15.
  • sequence agtct first shown in lower case from the 5 'end is "BglII site", followed by the sequence starting with TAC shown in upper case is "mouse
  • pE-IRES-Hygr was digested with restriction enzymes (NotI and BamHI) to cut out a DNA fragment (IRES-Hygr) and inserted between NotI and BamHI of pPGK-neo, which was designated as pPGK-IRES-Hygr (Fig. 3-5).
  • CDNA was prepared from CHO-K1 cells, and using this as a template, primer GS5 ′ (5′-aatatggccacaaccatggcgacctcagcaagttcc-3 ′; SEQ ID NO: 16) and primer GS3 ′ (5′-ggaggatccctcgagttagtttttttattattggaagggct-3 ′; SEQ ID NO: 17)
  • a DNA fragment containing the GS gene was amplified by PCR.
  • This DNA fragment was digested with restriction enzymes (BalI and BamHI) and inserted between BalI and BamHI of pPGK-IRES-Hygr to obtain pPGK-IRES-GS- ⁇ polyA (FIGS. 3-6).
  • sequence cttaag first shown in lower case from the 5' end is ""AflIIsite", the sequence starting from ATG shown in capital letters following this is "base sequence encoding puromycin resistance gene (puro gene)", and the sequence shown in lower case is "BstXI site” (The amino acid sequence corresponding to the puro gene is that shown in SEQ ID NO: 21).
  • This DNA fragment was digested with restriction enzymes (AflII and BstXI) and inserted between AflII and BstXI of the expression vector pE-neo to obtain pE-puro (FIGS. 3-7).
  • SV40polyA5 (5'-caacaagcggccgccctcgagttccctttagtgagggttaatgc-3'; SEQ ID NO: 22) and primer SV40polyA3 '(5'-cccctgaacctgaaacataaaatg-3'; SEQ ID NO: 23) using pE-puro as a template
  • the SV40 late polyadenylation region was obtained by PCR.
  • the containing DNA fragment was amplified.
  • pE-IRES-GS-puro a DNA fragment containing the region from IRES to GS was amplified by PCR using this DNA fragment and the primer IRES5 ′ described above. This DNA fragment is digested with restriction enzymes (NotI and PstI), and the excised DNA fragment is inserted between NotI and PstI of the expression vector pE-IRES-GS-puro, which is called pE-mIRES-GS-puro. (FIG. 4).
  • This DNA fragment was digested with restriction enzymes (XhoI and BamHI) and inserted between XhoI and BamHI of pE-mIRES-GS-puro to obtain pE-mIRES-GS (FIG. 5).
  • This DNA fragment was digested with restriction enzymes (MluI and NotI) and inserted between MluI and NotI of pE-IRES-GS-puro, pE-mIRES-GS and pE-mIRES-GS-puro, respectively, and GBA expression vector pE -IRES-GS-puro (GBA), pE-mIRES-GS (GBA), and pE-mIRES-GS-puro (GBA).
  • restriction enzymes MluI and NotI
  • This DNA fragment is digested with restriction enzymes (MluI and NotI) and inserted between MluI and NotI of pE-IRES-GS-puro and pE-mIRES-GS-puro, respectively, and the hEPO expression vector pE-IRES-GS-puro (EPO) and pE-mIRES-GS-puro (EPO).
  • restriction enzymes MluI and NotI
  • Transformed cells obtained by selective culture are 5% in 5 mL CD Opti CHO medium containing 300 ⁇ M methionine sulfoximine and 10 ⁇ g / mL puromycin at a cell density of 2 ⁇ 10 5 cells / mL. Culturing was carried out in the presence of CO 2 for 12 days. The culture temperature was set to 37 ° C. from the start of the culture to the third day, and then to 30 ° C. The culture supernatant was sampled on the 4th, 7th, 10th and 12th days of culture, and the cell density was measured. However, hGBA-expressing transformed cells obtained by introducing pE-mIRES-GS (GBA) were cultured using 5 mL of CD Opti CHO medium containing 300 ⁇ M methionine sulfoxime.
  • Transformed cells obtained by selective culture are 5% in 5 mL CD Opti CHO medium containing 300 ⁇ M methionine sulfoximine and 10 ⁇ g / mL puromycin at a cell density of 2 ⁇ 10 5 cells / mL.
  • the cells were cultured for 7 days in the presence of CO 2 .
  • the culture temperature was set to 37 ° C. from the start of the culture to the third day, and then to 30 ° C. On the seventh day of culture, the culture supernatant was sampled and the cell density was measured.
  • GBA activity is measured by Pasmanik-Chor The method described in M. et al., Biochem J 317, 81-88 (1996) was used as a reference.
  • 4-methylumbelliferyl phosphate (4-MUF, Sigma Chemical Co. was dissolved in a dilution buffer (0.125% sodium-taurocholate, 0.15% Triton X-100, 100 mM potassium phosphate buffer (pH5.96) containing 0.1% bovine serum albumin), and then serial dilution
  • a dilution buffer (0.125% sodium-taurocholate, 0.15% Triton X-100, 100 mM potassium phosphate buffer (pH5.96) containing 0.1% bovine serum albumin
  • 4-Methylumbelliferyl- ⁇ -D-glucopyranoside (manufactured by Sigma Chemical Co.) was dissolved in a dilution buffer to a concentration of 4 mM, and this was used as a substrate solution. The sample was diluted with a dilution buffer before measurement, if necessary. After adding 10 ⁇ L of 4-MUF standard solution or specimen to Fluoroplate F96, 70 ⁇ L of substrate solution was added and mixed. After reacting at 37 ° C for 1 hour, 200 mM of 50 mM glycine-NaOH buffer (pH 10.6) was added to each well as a reaction stop solution, followed by excitation wavelength of 355 nm and detection wavelength of 460 nm using a fluoroplate reader.
  • the fluorescence intensity was measured under the following conditions. A calibration curve was drawn from the fluorescence intensity of the 4-MUF standard solution, and the fluorescence intensity of each specimen was interpolated into the calibration curve to calculate the activity (nmol / h / mL).
  • a rabbit anti-hEPO antibody solution was obtained from the blood of a rabbit immunized with recombinant hEPO by a conventional method.
  • Recombinant hEPO is an international publication (WO2008 / 068879). It was created with reference to the method described in 1. 100 ⁇ L of the rabbit anti-hEPO antibody solution was added to each 96-well plate and allowed to stand at 4 ° C. for 1 hour to immobilize the antibody on the plate.
  • the home-made hEPO quantified by the Lowry method was diluted to a concentration of 1 to 16 ng / mL as a standard solution and added to the plate in the same manner as the specimen and allowed to stand. After discarding the solution and washing the plate in the same manner as described above, 100 ⁇ L each of HRP-labeled mouse anti-hEPO monoclonal antibody (manufactured by R & D) was added to the plate as a secondary antibody and allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour. After washing the plate in the same manner as described above, HRP substrate (Promega) was added and allowed to stand at 37 ° C. for 15 minutes, and then hydrochloric acid was added to stop the reaction. The absorbance at 450 nm was measured with a microwell plate reader, and the hEPO concentration in the sample was determined from comparison with the absorbance of the standard solution.
  • an elongation factor 1 ⁇ promoter as a gene expression control site
  • a human glucocerebrosidase (hGBA) gene as a gene encoding a protein
  • hGBA human glucocerebrosidase
  • a mutant comprising the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 as an internal ribosome binding site Introduced pE-mIRES-GS (GBA)
  • GBA pE-mIRES-GS
  • EMCV-mIRES expression vector incorporating the internal ribosome binding site derived from mouse encephalomyocarditis virus and the gene encoding the glutamine synthase (GS gene) in this order.
  • CHO cells were cultured in a selective medium, and the activity of hGBA in the medium was measured, and the cell density was measured. The experiment was performed 4 times independently (bulk 1-4). The cell density reached approximately 2.5 ⁇ 10 6 cells / mL on the seventh day of culture in all four times (FIG. 6-1). On the other hand, hGBA activity in the medium reached 30 ⁇ mol / h / mL on day 10 of culture in bulk 2 (FIG. 6-2), and by transforming CHO cells with pE-mIRES-GS (GBA). It was found that cells expressing hGBA at a high level were obtained.
  • EF-1p as a gene expression control site
  • hGBA gene as a gene encoding a protein
  • an internal ribosome binding site EMCV- IRES
  • CHO cells into which pE-IRES-GS-puro (GBA), an expression vector incorporating the puromycin resistance gene (puro gene) as a drug resistance gene, has been inserted in this order.
  • pE-IRES-GS-puro an expression vector incorporating the puromycin resistance gene (puro gene) as a drug resistance gene
  • the cell density reached approximately 3 to 4 ⁇ 10 6 cells / mL on the seventh day of culture in all three times, and exceeded 4 ⁇ 10 6 cells / mL particularly in bulk 3 (right side of FIG. 7-1).
  • the hGBA activity in the medium reached 5-10 ⁇ mol / h / mL on the 10th day of culture (right side of FIG. 7-2), and the CHO cells were transformed with pE-IRES-GS-puro (GBA). It was found that cells expressing hGBA at a high level can be obtained by transformation.
  • EF-1p as a gene expression control site
  • hGBA gene as a gene encoding a protein
  • EMCV-mIRES as an internal ribosome binding site
  • a GS gene in that order
  • an expression vector incorporating a puro gene as a drug resistance gene CHO cells into which pE-mIRES-GS-puro (GBA) was introduced were cultured in a selective medium, and the activity of hGBA in the medium was measured and the cell density was also measured.
  • the experiment was performed three times independently (bulk 1-3).
  • the cell density reached approximately 2 to 3 ⁇ 10 6 cells / mL on the seventh day of culture in all three times (left side of FIG. 7-1).
  • the hGBA activity in the medium reached 15-25 ⁇ mol / h / mL on the 10th day of culture (Fig. 7-2, left side), and the expression level was pE-IRES-GS-puro (GBA).
  • the expression level of hGBA in CHO cells transformed with CHO cells is remarkably high.
  • hGBA levels are extremely high. It was found that expressing cells were obtained.
  • hGBA activity exceeded 35 ⁇ mol / h / mL on the 12th day of culture, indicating a very high level of hGBA expression.
  • EF-1p as a gene expression control site
  • human erythropoietin gene (hEPO gene) as a gene encoding a protein
  • EMCV-IRES and GS gene as an internal ribosome binding site
  • the puro gene as a drug resistance gene CHO cells into which pE-IRES-GS-puro (EPO), an expression vector incorporating E. coli, was introduced, were cultured in a selective medium, and the concentration of hEPO in the medium was measured and the cell density was also measured.
  • the experiment was performed twice independently (bulk 1-2). The cell density reached approximately 2 to 3 ⁇ 10 6 cells / mL on the seventh day of culture in both cases (right side of FIG. 8-1).
  • the hEPO concentration in the medium reached 8-18 ⁇ g / mL hEPO activity on the seventh day of culture (right side of FIG. 8-2), and CHO cells were transformed with pE-IRES-GS-puro (EPO). It was found that cells that express hEPO at a high level can be obtained by conversion.
  • Mammalian cells into which pE-mIRES-GS-puro (EPO) was introduced were cultured in a selective medium, and the concentration of hEPO in the medium was measured and the cell density was also measured. The experiment was performed twice independently (bulk 1-2). The cell density reached approximately 2.5 to 3 ⁇ 10 6 cells / mL on the seventh day of culture in both cases (left side of FIG. 8-1).
  • the hGBA concentration in the culture medium reached about 63 ⁇ g / mL of hEPO activity on the 7th day of culture (left side of FIG. 8-2), and its expression level was pE-IRES-GS-puro (EPO)
  • EPO pE-IRES-GS-puro
  • a gene encoding a protein, an internal ribosome binding site having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 and glutamine synthase are incorporated in this order downstream of the elongation factor 1 ⁇ promoter, and a puromycin resistance gene is further incorporated as a drug resistance gene. It shows that the expression vector is an expression vector capable of expressing the gene encoding the protein at a high level.
  • a recombinant protein can be expressed at a high level using mammalian cells, for example, it is possible to greatly reduce the manufacturing cost of a medical drug containing the recombinant protein. it can.
  • LacZ promoter 2 mPGK promoter 3 Internal ribosome binding site derived from wild-type mouse encephalomyocarditis virus containing the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1 (EMCV-IRES) 3a Internal ribosome binding site derived from a mutant mouse encephalomyocarditis virus containing the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4 (EMCV-mIRES) 4 Polyadenylation region of mPGK (mPGKpA) 5 Base sequence containing EF-1p and first intron 6 SV40 late polypolyadenylation region 7 Region containing SV40 early promoter 8 Synthetic polypolyadenylation region 9 Region containing cytomegalovirus promoter 10 Glutamine synthase gene

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Abstract

　組換え体蛋白質を哺乳動物細胞内で効率よく発現させるための新規発現ベクター、該ベクターで形質転換された哺乳動物細胞、及び該哺乳動物細胞の製造方法が開示されている。当該発現ベクターは、遺伝子発現制御部位、並びに、その下流に該蛋白質をコードする遺伝子、更に下流に内部リボソーム結合部位、および更に下流にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子を含んでなる。

Description

新規発現ベクター
　本発明は、組換え体蛋白質を哺乳動物細胞内で効率よく発現させるための新規発現ベクターに関し、詳しくは、遺伝子発現制御部位、その下流に所望の蛋白質をコードする遺伝子、更に下流に内部リボソーム結合部位、及び更に下流にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子を含んでなる、発現ベクターに関する。
　所望の蛋白質をコードする遺伝子を組み込んだ発現ベクターで形質転換された哺乳動物細胞を用いて、組換え体蛋白質を製造する方法は、医薬品製造等の産業分野で広く普及した技術であり、α-ガラクトシダーゼＡ、イズロン酸2-スルファターゼ、グルコセレブロシダーゼ、ガルスルファーゼ、α-L-イズロニダーゼ、酸性α-グルコシダーゼ等のリソソーム酵素、組織プラスミノーゲンアクチベーター（ｔ-PA）、血液凝固第VII因子、血液凝固第VIII因子、血液凝固第IX因子等の血液凝固因子、エリスロポエチン、インターフェロン、トロンボモジュリン、卵胞刺激ホルモン、顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）、各種抗体医薬等がこの技術を用いて製造され、医薬品として市販されている。
　このとき、発現ベクターとして、強力な遺伝子発現を誘導する遺伝子制御部位、例えば、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）由来のプロモーター、ＳＶ４０初期プロモーター、伸長因子１α（ＥＦ－１）プロモーターなどの下流に、所望の蛋白質をコードする遺伝子を組み込んだものを用いるのが一般的である。このような発現ベクターが導入された哺乳動物細胞は、発現ベクターに組み込んだ所望の蛋白質を発現するようになるが、その発現量は個々の細胞により異なり一様ではない。従って、組換え体蛋白質を効率よく生産するためには、発現ベクターが導入された哺乳動物細胞から、所望の蛋白質の発現レベルが高い細胞を選択するステップが必要となる。この選択ステップを行うために、発現ベクターには選択マーカーとして働く遺伝子が組み込まれている。
　選択マーカーとして最も一般的なものはピューロマイシン、ネオマイシン等の薬剤を分解する酵素（薬剤耐性マーカー）である。哺乳動物細胞は一定濃度以上の上記薬剤の存在下で死滅する。しかし、発現ベクターが導入された哺乳動物細胞は、発現ベクターに組み込んだ薬剤選択マーカーによりに上記薬剤を分解し、これを無毒化又は弱毒化することができるので、上記薬剤存在下でも生存可能となる。従って、発現ベクターが導入された細胞を、上記薬剤をある一定濃度含む培地中で培養すると、薬剤選択マーカーを高レベルで発現する細胞のみが増殖して、それらが選択される結果となる。薬剤選択マーカーを高レベルで発現する細胞は、発現ベクターに同時に組み込んだ所望の蛋白質をコードする遺伝子も高レベルに発現する傾向があるので、結果として、所望の蛋白質を高レベルで発現する哺乳動物細胞が得られる。
　選択マーカーとして、グルタミン合成酵素（ＧＳ）を用いる発現ベクターも知られている（特許文献１、２参照）。グルタミン合成酵素は、グルタミン酸とアンモニアからグルタミンを合成する酵素である。哺乳動物細胞をグルタミン合成酵素の阻害剤である一定濃度のメチオニンスルホキシミン（MSX）存在下で、グルタミン欠乏培地で培養すると、細胞は死滅する。しかし、選択マーカーとしてグルタミン合成酵素が組み込まれた発現ベクターを哺乳動物細胞に導入すると、該細胞では、グルタミン合成酵素の発現レベルが上昇するようになるので、より高濃度のMSX存在下でも増殖可能となる。このとき、MSXの濃度を徐々に上昇させながら培養を続けると、より高濃度のMSX存在下でも増殖可能な細胞が得られる。この現象は、哺乳動物細胞のゲノム内に組み込まれた該発現ベクターが、ゲノム内で重複してコピー数を増やすことにより引き起こされると考えられている。すなわち、コピー数が増えることにより、一つの細胞中のゲノム内にある薬剤選択マーカーの遺伝子数が増加することになり、相対的に遺伝子の発現量が増加する。このとき、発現ベクターに組み込んだ所望の蛋白質をコードする遺伝子のコピー数も重複して増加するので、所望の蛋白質を高レベルで発現する哺乳動物細胞が得られる。例えば、特許文献１には、ＧＳ発現ベクターとメチオニンスルホキシミン（ＭＳＸ）を用いることにより、ＤＨＦＰ（ジヒドロ葉酸還元酵素）／ＭＴＸ（メトトレキセート）を使用する場合よりも、高いコピー数を達成し得ることが記載されている。また、特許文献２には、ＧＳ遺伝子とＭＳＸを用いることにより、ホスト細胞のＤＮＡ中で、ＧＳ遺伝子のコピー数の増加に付随して、これと異なる異型遺伝子のコピー数をも増加させることができ、かくして所望のポリペプチドの生産のレベルを増大できることが記載されている。
　このように、選択マーカーを含む発現ベクターは、効率の良い組換え体蛋白質の製造に適しており、広く用いられている。発現ベクター上で、所望の蛋白質をコードする遺伝子と選択マーカーをコードする遺伝子は、一般に、それぞれ別の遺伝子制御部位下に組み込まれる（特許文献３参照）。しかし、一つの遺伝子制御部位下に、所望の蛋白質と選択マーカーをコードする遺伝子を直列に組み込んで発現させる方法も知られており（特許文献４、５、６、７参照）、このとき、所望の蛋白質と選択マーカーをコードする遺伝子の間には、内部リボソーム結合部位（IRES: internal ribosome entry site）などが挿入され、これにより、一つの遺伝子制御部位から2つの遺伝子の発現が可能となる。内部リボソーム結合部位は種々知られており、例えば、ピコルナウイルス、ポリオウイルス、脳心筋炎ウイルス、鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス、由来のものがある（特許文献８、９、１０参照）。
　内部リボソーム結合部位を応用した発現ベクターとして、内部リボソーム結合部位の下流に選択マーカーとして単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼを組み込んだ発現ベクター（特許文献１１参照）、２以上の内部リボソーム結合部位を用いて３種以上の遺伝子を結合させた発現ベクター（特許文献１２参照）が知られている。
　上記のように、種々の発現ベクターの開発により、哺乳動物細胞を用いて組換え体蛋白質を製造する方法が、エリスロポエチン等の医薬品の製造において実用化されているが、その製造コストを低減するため、より効率のよい発現ベクターの開発が常に求められている。
特表昭６３－５０２９５５号公報 特表平５－５０４０５０号公報 特開２００９－２７３４２７号公報 特開昭５９－１７３０９６号公報 特開昭６０－１９９３８７号公報 特表平４－５００００４号公報 特開平８－２５６７７６号公報 特表平６－５０９７１３号公報 特表平８－５０２６４４号公報 特開平１０－３２７８７１号公報 特表２００８－５３９７８５号公報 特表２００４－５２００１６号公報
　組換え体蛋白質を哺乳動物細胞内で効率よく発現させるための新規発現ベクター、該ベクターで形質転換された哺乳動物細胞、及び該哺乳動物細胞の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的に向けた研究において、本発明者らは、遺伝子発現制御部位、並びに、その下流にヒトグルコセレブロシダーゼ等の所望の蛋白質をコードする遺伝子、更に下流に内部リボソーム結合部位、及び更に下流にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子を組み込んだ発現ベクターを用いて、哺乳動物細胞を形質転換させることにより、該蛋白質をコードする遺伝子を高レベルで発現させることができることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は以下を提供する。
　［１］蛋白質を発現させるための発現ベクターであって、遺伝子発現制御部位、並びに、その下流に該蛋白質をコードする遺伝子、更に下流に内部リボソーム結合部位、および更に下流にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子を含んでなる、発現ベクター、
　［２］該遺伝子発現制御部位が、サイトメガロウイルス由来のプロモーター、ＳＶ４０初期プロモーター、伸長因子１プロモーターからなる群から選択されるものである、上記［１］の発現ベクター、
　［３］該内部リボソーム結合部位が、ピコルナウイルス科のウイルス、口蹄疫ウイルス、Ａ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、コロナウイルス、ウシ腸内ウイルス、サイラーのネズミ脳脊髄炎ウイルス、コクサッキーＢ型ウイルス、ヒト免疫グロブリン重鎖結合蛋白質遺伝子、ショウジョウバエアンテナペディア遺伝子、ショウジョウバエウルトラビトラックス遺伝子からなる群から選択されるウイルスまたは遺伝子の５’非翻訳領域に由来するものである、上記［１］または［２］の発現ベクター、
　［４］該内部リボソーム結合部位が、ピコルナウイルス科のウイルスの５’非翻訳領域に由来するものである、上記［１］または［２］の発現ベクター。
　［５］該内部リボソーム結合部位が、マウス脳心筋炎ウイルスの５’非翻訳領域に由来するものである、上記［１］または［２］の発現ベクター、
　［６］該内部リボソーム結合部位が、野生型の内部リボソーム結合部位の塩基配列に、１又は２以上の変異を加えたものである、上記［１］ないし［５］のいずれかの発現ベクター、
　［７］該内部リボソーム結合部位に開始コドンが複数存在し、そのうちの一部のものが破壊されてなる、上記［６］の発現ベクター、
　［８］該内部リボソーム結合部位が、配列番号１の塩基配列を含むものである、上記　［５］の発現ベクター、
　［９］該内部リボソーム結合部位が、配列番号２の塩基配列を含むものである、上記　［５］の発現ベクター、
　［１０］該内部リボソーム結合部位が、配列番号３の塩基配列を含むものである、上記［５］の発現ベクター、
　［１１］該内部リボソーム結合部位が、配列番号４の塩基配列を含むものである、上記［５］の発現ベクター、
　［１２］該内部リボソーム結合部位が、配列番号５の塩基配列を含むものである、上記［５］の発現ベクター、
　［１３］該内部リボソーム結合部位が、配列番号６の塩基配列を含むものである、上記［５］の発現ベクター、
　［１４］蛋白質をコードする該遺伝子と該内部リボソーム結合部位との間の領域又はグルタミン合成酵素をコードする該遺伝子の下流の領域において、該内部リボソーム結合部位とは別に、内部リボソーム結合部位及びその下流に薬剤耐性遺伝子を更に含んでなる、上記［１］ないし［１３］のいずれかの発現ベクター、
　［１５］該遺伝子発現制御部位とは別に、遺伝子発現制御部位及びその下流に薬剤耐性遺伝子を更に含んでなる、上記［１］ないし［１３］のいずれかの発現ベクター、
　［１６］該薬剤耐性遺伝子が、ピューロマイシンまたはネオマイシン耐性遺伝子である、上記［１４］又は上記［１５］の発現ベクター、
　［１７］蛋白質をコードする該遺伝子が、ヒト由来の遺伝子である上記［１］ないし［１６］のいずれかの発現ベクター、
　［１８］ヒト由来の該遺伝子が、リソソーム酵素、組織プラスミノーゲンアクチベーター（ｔ-PA）、血液凝固因子、エリスロポエチン、インターフェロン、トロンボモジュリン、卵胞刺激ホルモン、顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）、および抗体をコードする遺伝子からなる群から選択されるものである、上記［１７］の発現ベクター、
　［１９］ヒト由来の該遺伝子が、リソソーム酵素をコードする遺伝子である、上記［１７］の発現ベクター、
　［２０］該リソソーム酵素が、α-ガラクトシダーゼＡ、イズロン酸2-スルファターゼ、グルコセレブロシダーゼ、ガルスルファーゼ、α-L-イズロニダーゼ、酸性α-グルコシダーゼからなる群から選択されるものである、上記［１９］の発現ベクター、
　［２１］ヒト由来の該遺伝子が、エリスロポエチンをコードする遺伝子である上記［１７］の発現ベクター、
　［２２］上記［１］ないし［２１］のいずれかの発現ベクターで形質転換された哺乳動物細胞、
　［２３］該哺乳動物細胞が、ＣＨＯ細胞である上記［２２］の細胞、
　［２４］上記［１］ないし［２１］のいずれかの発現ベクターを、哺乳動物細胞に導入するステップと、該発現ベクターが導入された哺乳動物細胞を、グルタミン合成酵素阻害剤の存在下又はグルタミン合成酵素阻害剤及び薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤の存在下、選択培養するステップとを含む、該蛋白質をコードする遺伝子を発現する形質転換細胞の製造方法。
本発明によれば、哺乳動物細胞内で、所望の組換え体蛋白質を効率よく発現させるための、発現ベクターを得ることができる。該発現ベクターを哺乳動物細胞に導入し、次いで選択培養することにより、該組換え体蛋白質を効率よく生産する形質転換細胞を得ることができる。こうして得た形質転換細胞を用いれば、該組換え体蛋白質の製造コストを大幅に低減することができる。
pE-neoベクターの構築方法の流れを示す図。 pE-neoベクターの構築方法の流れを示す図。 pE-hygrベクターの構築方法の流れを示す図。 pE-hygrベクターの構築方法の流れを示す図。 pE-hygrベクターの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-IRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-mIRES-GS-puroの構築方法の流れを示す図。 pE-mIRES-GSの構築方法の流れを示す図。 発現ベクター（pE-mIRES-GS(GBA）)で形質転換したｈGBA発現細胞の、生細胞密度を示す図。 発現ベクター（pE-mIRES-GS(GBA）で形質転換したｈGBA発現細胞の、グルコセレブロシダーゼの発現量（GBA活性）を示す図。 発現ベクター（pE-IRES-GS-puro(GBA)及びpE-mIRES-GS-puro(GBA)）で形質転換したｈGBA発現細胞の、生細胞密度を示す図。 発現ベクター（pE-IRES-GS-puro(GBA)及びpE-mIRES-GS-puro(GBA)）で形質転換したｈGBA発現細胞の、ヒトグルコセレブロシダーゼの発現量（GBA活性）を示す図。 発現ベクター（pE-IRES-GS-puro(EPO）及びpE-mIRES-GS-puro(EPO））で形質転換したｈEPO発現細胞の、生細胞密度を示す図。 発現ベクター（pE-IRES-GS-puro(EPO）及びpE-mIRES-GS-puro(EPO））で形質転換したｈEPO発現細胞の、ヒトエリスロポエチンの発現量を示す図。
　本発明において、「遺伝子発現制御部位」とは、その下流に存在する遺伝子の転写の頻度を調節することができるＤＮＡ上の領域のことであり、一般にプロモーター又はプロモーター遺伝子と称されるものである。遺伝子発現制御部位は、生体内で発現する遺伝子のほぼ全ての上流側に存在し、その転写の頻度を調節するものであり、その塩基配列は多様である。本発明において用いることのできる遺伝子発現制御部位は、その下流に組み込んだ遺伝子の転写を、哺乳動物細胞内において強力に誘導することができるものである限り特に限定はないが、好ましくはサイトメガロウイルス（SMV）由来のプロモーター、SV40 初期プロモーター等のウイルス由来のプロモーター、及び伸長因子１α(EF-1)プロモーターなどである。
　本発明において、「内部リボソーム結合部位」とは、mRNA鎖の内部に存在する、リボソームが直接結合し且つキャップ構造非依存性に翻訳を開始し得る領域（構造）、又は転写されることにより該領域を生じるDNA鎖の領域（構造）である。また、本発明において、「内部リボソーム結合部位をコードする遺伝子」とは、転写されることにより該領域を生じるDNA鎖の領域（構造）である。内部リボソーム結合部位は、一般に、IRES（internal ribosome entry site）と称され、ピコルナウイルス科のウイルス（ポリオウイルス、ライノウイルス、マウス脳心筋炎ウイルスなど）、口蹄疫ウイルス、Ａ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、コロナウイルス、ウシ腸内ウイルス、サイラーのネズミ脳脊髄炎ウイルス、、コクサッキーＢ型ウイルス等のウイルスの５’非翻訳領域、ヒト免疫グロブリン重鎖結合蛋白質、ショウジョウバエアンテナペディア、ショウジョウバエウルトラビトラックス等の遺伝子の５’非翻訳領域に見出されている。ピコルナウイルスの場合、そのIRESは、mRNAの５’非翻訳領域に存在する約450bpから成る領域である。ここで「ウイルスの５’非翻訳領域」とは、ウイルスのmRNAの５’非翻訳領域、又は転写されることにより該領域を生じるDNA鎖の領域（構造）である。
　本発明において、内部リボソーム結合部位は、哺乳動物細胞内、特にチャイニーズハムスターの卵巣に由来する細胞（ＣＨＯ細胞）内で、内部リボソーム結合部位として機能するものである限り特に限定はなく、いずれのものをも使用することができる。それらのうち、好ましくはウイルスの５’非翻訳領域に由来する内部リボソーム結合部位、より好ましくはピコルナウイルス科のウイルスの５’非翻訳領域に由来する内部リボソーム結合部位、更に好ましくはマウス脳心筋炎ウイルスの５’非翻訳領域に由来する内部リボソーム結合部位が挙げられる。
　本発明において、内部リボソーム結合部位は、野生型の塩基配列を有するものをそのまま使用することができる。また、これら野生型の内部リボソーム結合部位の塩基配列に、１又は２以上の変異（例えば、置換、欠損、又は／及び挿入などをいう。）を加えた変異型の内部リボソーム結合部位も、哺乳動物細胞内（特にＣＨＯ細胞内）で内部リボソーム結合部位として機能するものである限り、いずれのものをも使用することができる。また、２以上の内部リボソーム結合部位を融合させたキメラ型の内部リボソーム結合部位も、使用することができる。
　また、本発明においては、内部リボソーム結合部位の制御下にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子（ＧＳ遺伝子）を配置することにより，ＧＳ遺伝子の発現量を調節することができる。かかる調節により、ＧＳ遺伝子の発現量を、選択培養において十分な選択圧が得られる一定の範囲の量に調節すれば、後述するように、組換え体蛋白質を高レベルで発現する哺乳動物細胞を選択することが可能となる。
　ＧＳ遺伝子の発現量を調節する場合、種々の内部リボソーム結合部位の中から、ＧＳ遺伝子の発現量をより増加させる又はより減少させる内部リボソーム結合部位を、適宜選択して使用することにより、当該目的を達成することができる。また、内部リボソーム結合部位に変異を加えることによって、当該目的を達成することもできる。この場合において、当該変異を加える場所等に特に限定はなく、内部リボソーム結合部位の下流に存在するＧＳ遺伝子の発現量を、一定の範囲の量に調節することができる限り如何なるものでもよい。
　例えば、ＧＳ遺伝子の発現量を減少させる目的で変異を加える場合、野生型の内部リボソーム結合部位に存在する翻訳開始点として使用し得る複数の開始コドン（ATG）がターゲットとなり得る。例えば、これら開始コドンを、変異によって破壊することにより、これら開始コドンに対してインフレームに組み込まれたＧＳ遺伝子の発現量を減少させることができる。ここに、「破壊」とは、ある遺伝子配列に変異を加えることにより、当該遺伝子配列が本来有する機能を発揮させないようにすることをいう。例えば、野生型のマウス脳心筋炎ウイルスの内部リボソーム結合部位の3'末端には、３つの開始コドン（ATG）が存在しており、その配列を配列番号１（5'- ATGataatATGgccacaaccATG-3'：開始コドンは、明示のため、大文字で表した。）で示す。この内部リボソーム結合部位の下流に存在するＧＳ遺伝子の発現量を減少させる場合、変異を加えて破壊する開始コドンは、好ましくは5’側から2番目及び3番目の開始コドンであり、より好ましくは2番目の開始コドンである。したがって、このような変異を加えた内部リボソーム結合部位としては、例えば、その3'末端が配列番号２（5'-atgataatnnngccacaaccnnn-3'：nは任意の塩基）若しくは配列番号３２（5'-atgataannnngccacaaccnnn-3'：nは任意の塩基）の塩基配列であるもの、又は配列番号３（5'-atgataatnnngccacaaccatg-3'：nは任意の塩基）若しくは配列番号３３（5'-atgataannnngccacaaccatg-3'：nは任意の塩基）の塩基配列であるものが挙げられる。より具体的には、その3’末端が配列番号４（5'-atgataagcttgccacaaccatg-3'；）の塩基配列である内部リボソーム結合部位であり、変異により5'側から2番目の開始コドンが破壊されたものである。
　更に詳しくは、野生型のマウス脳心筋炎ウイルスの内部リボソーム結合部位は、配列番号５（5'-cccccccccctctccctcccccccccctaacgttactggccgaagccgcttggaataaggccggtgtgcgtttgtctatatgttattttccaccatattgccgtcttttggcaatgtgagggcccggaaacctggccctgtcttcttgacgagcattcctaggggtctttcccctctcgccaaaggaatgcaaggtctgttgaatgtcgtgaaggaagcagttcctctggaagcttcttgaagacaaacaacgtctgtagcgaccctttgcaggcagcggaaccccccacctggcgacaggtgcctctgcggccaaaagccacgtgtataagatacacctgcaaaggcggcacaaccccagtgccacgttgtgagttggatagttgtggaaagagtcaaatggctctcctcaagcgtattcaacaaggggctgaaggatgcccagaaggtaccccattgtatgggatctgatctggggcctcggtgcacatgctttacatgtgtttagtcgaggttaaaaaaacgtctaggccccccgaaccacggggacgtggttttcctttgaaaaacacgatgataatatggccacaaccatg-3'）の塩基配列を含むものである。また、該塩基配列に変異を加えたものとしては、配列番号６（5'-cccccccccctctccctcccccccccctaacgttactggccgaagccgcttggaataaggccggtgtgcgtttgtctatatgttattttccaccatattgccgtcttttggcaatgtgagggcccggaaacctggccctgtcttcttgacgagcattcctaggggtctttcccctctcgccaaaggaatgcaaggtctgttgaatgtcgtgaaggaagcagttcctctggaagcttcttgaagacaaacaacgtctgtagcgaccctttgcaggcagcggaaccccccacctggcgacaggtgcctctgcggccaaaagccacgtgtataagatacacctgcaaaggcggcacaaccccagtgccacgttgtgagttggatagttgtggaaagagtcaaatggctctcctcaagcgtattcaacaaggggctgaaggatgcccagaaggtaccccattgtatgggatctgatctggggcctcggtgcacatgctttacatgtgtttagtcgaggttaaaaaaacgtctaggccccccgaaccacggggacgtggttttcctttgaaaaacacgatgataagcttgccacaaccatg-3'）の塩基配列が挙げられる。
　また、野生型及び／又は変異型の内部リボソーム結合部位の下流に存在するＧＳ遺伝子の発現量を、別の方法で調節することもできる。例えば、ＧＳ遺伝子の発現量を減少させる場合、これら内部リボソーム結合部位の開始コドンに対してアウトオブフレームにＧＳ遺伝子を組み込むことや、内部リボソーム結合部位とその下流に存在するＧＳ遺伝子との間に、転写若しくは翻訳を阻害する塩基配列を導入することによっても、該遺伝子の発現量を減少させることができる。転写を阻害する塩基配列は、内部リボソーム結合部位の下流に組み込んだＧＳ遺伝子の転写を阻害するものであれば特に限定はないが、例えば、ポリメラーゼ付加シグナル（5’-aataaa-3’）等がある。また、翻訳を阻害する塩基配列は、内部リボソーム結合部位の下流に組み込んだ該遺伝子の翻訳を阻害するものであれば特に限定はないが、例えば、リーディングスルーを誘導するストップコドン等、正しい翻訳を妨げるもの等がある。
　本発明において、「グルタミン合成酵素」というときは、グルタミン酸とアンモニアからグルタミンを合成することができるものである限り特に限定はなく、哺乳動物、爬虫類、鳥類、両生類、麟翅目（Lepidoptera）に属するカイコ（Bombyx mori）、夜盗蛾（Spodoptera frugiperda）、シャクトリムシ（Geometridae）等、双翅目（Diptera）に属するショウジョウバエ（Drosophila）等の昆虫、原核生物、線虫、酵母、放線菌、糸状菌、子嚢菌、坦子菌及び植物由来を含め如何なる生物由来のものでもよいが、好ましくは哺乳動物のものであり、ヒト又はチャイニーズハムスター由来のもの（特に、ＣＨＯ細胞由来のもの）が好適に使用できる。
　また、「グルタミン合成酵素阻害剤」というときは、上記グルタミン合成酵素の活性を阻害することができるものである限り特に限定はなく、いずれのものも用いることができるが、好ましくはメチオニンスルホキシミン（MSX）が挙げられる。
　本発明においては、発現ベクターに、ＧＳ遺伝子に加えて、追加の選択マーカー遺伝子を導入することができる。該追加の選択マーカー遺伝子は、発現ベクターが導入された哺乳動物細胞に薬剤耐性を付与することができる遺伝子（薬剤耐性遺伝子）である。本発明において、薬剤耐性遺伝子として使用できる遺伝子は、哺乳動物細胞に薬剤耐性を付与することのできる遺伝子である限り特に限定はないが、好ましくは、細胞にピューロマイシン、ハイグロマイシン、ブラストサイジン、ネオマイシン等の薬剤に対する耐性を付与することのできる遺伝子である。ここにおいて、ピューロマイシン、ハイグロマイシン、ブラストサイジン、ネオマイシン等の薬剤は、それぞれ、「薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤」である。これらの薬剤耐性遺伝子のうち、より好ましくは、ピューロマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、ブラストサイジン耐性遺伝子、ネオマイシン耐性遺伝子が挙げられる。
　本発明において、薬剤耐性遺伝子は、組換え体蛋白質が制御を受ける遺伝子発現制御部位とは別の遺伝子発現制御部位（第２の遺伝子発現制御部位）を設けて、その下流に組み込むことにより、発現量を制御することができる。この場合、該第２の遺伝子発現制御部位は、薬剤耐性遺伝子の発現量を、選択培養において十分な選択圧が得られる一定の範囲の量に調節できるものが用いられる。即ち、薬剤耐性遺伝子の発現量を比較的抑制することにより、発現ベクターで形質転換された哺乳動物細胞の薬剤に対する感受性を高めることができ、これにより、所望の蛋白質をコードする遺伝子を高レベルに発現して、該組換え体蛋白質を高レベルに生産する哺乳動物細胞の選択が可能となる。
　また、本発明において、薬剤耐性遺伝子は、その上流に第２の内部リボソーム結合部位を介して、組換え体蛋白質をコードする遺伝子と内部リボソーム結合部位との間の領域又はＧＳ遺伝子の下流の領域に、組み込むことができる。これにより、薬剤耐性遺伝子の発現量を、第２の内部リボソーム結合部位により制御することができる。この場合、第２の内部リボソーム結合部位として、ＧＳ遺伝子の上流の内部リボソーム結合部位と同一のものを使用してもよく、また別のものを使用してもよい。また、第２の内部リボソーム結合部位は、上記の種々の内部リボソーム結合部位から任意に選択し得る。第２のリボソーム結合部位に関しても、上述と同様に、適当なものを選択したりあるいは変異を加えたりすることなどにより、薬剤耐性遺伝子の発現量を調節することができる。
　本発明において、発現ベクターに組み込まれる組換え体蛋白質をコードする遺伝子の動物種は、ヒトを含む哺乳動物由来のものを含め、特に限定はない。例えば、該遺伝子は、本発明のベクターを医療用医薬品の製造に使用するときは、概ねヒト由来のものとなり、家畜用の医薬品の製造に使用するときも、概ね治療対象とする家畜由来の遺伝子のものとなる。また、該所望の蛋白質をコードする遺伝子の種類にも特に限定はないが、好ましくは、α-ガラクトシダーゼＡ、イズロン酸2-スルファターゼ、グルコセレブロシダーゼ、ガルスルファーゼ、α-L-イズロニダーゼ、酸性α-グルコシダーゼ等のリソソーム酵素、組織プラスミノーゲンアクチベーター（ｔ-PA）、血液凝固第VII因子、血液凝固第VIII因子、血液凝固第IX因子等の血液凝固因子、エリスロポエチン、インターフェロン、トロンボモジュリン、卵胞刺激ホルモン、顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）、又は各種抗体医薬をコードする遺伝子であり、より好ましくはリソソーム酵素及びエリスロポエチンをコードする遺伝子であり、更に好ましくはグルコセレブロシダーゼ及びエリスロポエチンをコードする遺伝子である。
　本発明において、発現ベクターが導入される哺乳動物細胞は、目的の組換え体蛋白質が発現できるものである限り特に限定はないが、生体から取り出した臓器、筋組織、皮膚組織、結合組織、神経組織、血液、骨髄等から採取された細胞の初代培養細胞、継代培養細胞、及び継代培養しても形質が安定であるように株化された細胞のいずれであってもよい。また、細胞は正常細胞、癌化細胞のいずれであってもよい。特に好適に使用できる細胞は、チャイニーズハムスターの卵巣に由来するＣＨＯ細胞、ヒトの繊維芽細胞及びアフリカミドリザルの腎線維芽細胞に由来するＣＯＳ細胞である。
　本発明において、発現ベクターの哺乳動物細胞への導入は、哺乳動物細胞内において組換え体蛋白質をコードする遺伝子が発現されるようにする目的で行うものであり、この目的が達成できる限り如何なる方法を用いてもよい。発現ベクターは、通常環状のプラスミドであるが、これは、環状のままであっても、又は制限酵素で切断して直線状にしてからであっても、細胞に導入することができる。
　発現ベクターが導入された哺乳動物細胞（発現ベクター導入細胞）は、グルタミン合成酵素阻害剤（例えば、ＭＳＸなど）を添加したグルタミン不含又は低グルタミン培地（該当する場合には、更に薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤（例えば、抗生物質など）を添加した培地）中で培養され、細胞内でＧＳ遺伝子（該当する場合には、更に薬剤耐性遺伝子）（いわゆる選択マーカー）が発現する細胞のみ選択される。これを選択培養といい、このとき使用される培地を選択培地という。
　選択培養においては、発現する選択マーカーの量が添加されるＧＳ阻害剤又は薬剤の量等に比して多過ぎる場合には、十分な選択圧がかからず、組換え体蛋白質の発現量の相対的に多い発現ベクター導入細胞を得ることができない一方、発現する選択マーカーの量が極端に少なすぎる場合には、細胞が死滅するか十分に増殖することができず、やはり発現量の相対的に多い発現ベクター導入細胞を得ることができない。しかし、発現する選択マーカーの量を、一定の範囲の量に調節することにより、ＧＳ阻害剤や薬剤に対する感受性を高め十分な選択圧を得ることができるようにすれば、以下に述べるが如きに、組換え体蛋白質の発現量が相対的に多い発現ベクター導入細胞を得ることができる。
　すわなち、発現する選択マーカーの量を、選択培養において十分な選択圧を得ることができるように、一定の範囲の量に調節した上で、選択培地中に添加されるＧＳ阻害剤の濃度（該当する場合には、更に薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤の濃度）を段階的に上昇させることにより、選択マーカーの発現量がより多い発現ベクター導入細胞を選択することができる。これは、選択培養の過程で、発現ベクター導入細胞のゲノム中に組み込まれた選択マーカーの数が重複により増加し、選択マーカーの発現量が相対的に増加した発現ベクター導入細胞のみが選択的に増殖することなどに起因する。このとき、発現ベクターに組み込んだ組換え体蛋白質をコードする遺伝子のコピー数も増加するので、該遺伝子の発現量も増加する。従って、発現ベクター導入細胞をこのように選択培養することにより、所望の組換え体蛋白質の発現量が相対的に多い発現ベクター導入細胞を選択することができる。本明細書においては、このように選択された発現ベクター導入細胞を、形質転換細胞という。
　本発明において、選択マーカーとして、ＧＳ遺伝子に加え薬剤耐性遺伝子を更に組み込んだ発現ベクターを哺乳動物細胞に導入する場合には、ＧＳ遺伝子のみを組み込んだ場合に比して、更に発現量が多い形質転換細胞を選択することができる。
　本発明において、選択培地中に添加されるＧＳ阻害剤又は薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤の濃度を段階的に上昇させる場合において、その最大濃度は、例えば、ＧＳ阻害剤がメチオニンスルホキシミンの場合、好ましくは100～1000μMであり、より好ましくは200～500μMであり、更に好ましくは約300μMである。あるいは、薬剤がピューロマイシンの場合、その最大濃度は、好ましくは3～30μMであり、より好ましくは5～20μMであり、更に好ましくは約10μMである。
　以下、実施例を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明が実施例に限定されることは意図しない。
〔pE-neoベクター及びpE-hygrベクターの構築〕
　pEF/myc/nucベクター（インビトロジェン社）を，KpnIとNcoIで消化し，EF-1プロモーター及びその第一イントロンを含む領域を切り出し，これをＴ４ＤＮＡポリメラーゼで平滑末端化処理した。pCI-neo（インビトロジェン社）を，BglII及びEcoRIで消化して，CMVのエンハンサー／プロモーター及びイントロンを含む領域を切除した後に，T4 DNA ポリメラーゼで平滑末端化処理した。これに，上記のEF-1αプロモーター及びその第一イントロンを含む領域を挿入して，pE-neoベクターを構築した（図１－１及び図１－２）。
　pE-neoベクターを，SfiI及びBstXIで消化し，ネオマイシン耐性遺伝子を含む約１kbpの領域を切除した（図２－１）。pcDNA3.1/Hygro(+)（インビトロジェン社）を鋳型にしてプライマーHyg-Sfi5’ (5'-gaggccgcctcggcctctga-3'；配列番号７)及びプライマーHyg-BstX3’（5’-aaccatcgtgatgggtgctattcctttgc-3’；配列番号８）を用いて，ＰＣＲ反応によりハイグロマイシン遺伝子を増幅した（図２－２）。増幅したハイグロマイシン遺伝子を，SfiI及びBstXIで消化し，上記のpE-neoベクターに挿入して，pE-hygrベクターを構築した（図２－３）。
〔pE-IRES-GS-puroの構築〕
　発現ベクターpPGKIH（Miyahara M. et.al., J. Biol. Chem. 275,613-618(2000) ）を制限酵素（XhoI及びBamHI）で消化し、マウス脳心筋炎ウイルス（EMCV）に由来する内部リボソーム結合部位（IRES）、ハイグロマイシン耐性遺伝子(Hygr遺伝子)及びマウスホスホグリセリン酸キナーゼ(mPGK)のポリアデニル化領域(mPGKpA)を含む塩基配列IRES-Hygr-mPGKpA（5’-CTCGAGgaattcactccttcaggtgcaggcttgcctatcagaaggtggtggctggtgtggccaactggctcacaaataccactgagatcgacggtatcgataagcttgatatcgaattcCGCCCCCCCCCCCTCTCCCTCCCCCCCCCCTAACGTTACTGGCCGAAGCCGCTTGGAATAAGGCCGGTGTGCGTTTGTCTATATGTTATTTTCCACCATATTGCCGTCTTTTGGCAATGTGAGGGCCCGGAAACCTGGCCCTGTCTTCTTGACGAGCATTCCTAGGGGTCTTTCCCCTCTCGCCAAAGGAATGCAAGGTCTGTTGAATGTCGTGAAGGAAGCAGTTCCTCTGGAAGCTTCTTGAAGACAAACAACGTCTGTAGCGACCCTTTGCAGGCAGCGGAACCCCCCACCTGGCGACAGGTGCCTCTGCGGCCAAAAGCCACGTGTATAAGATACACCTGCAAAGGCGGCACAACCCCAGTGCCACGTTGTGAGTTGGATAGTTGTGGAAAGAGTCAAATGGCTCTCCTCAAGCGTATTCAACAAGGGGCTGAAGGATGCCCAGAAGGTACCCCATTGTATGGGATCTGATCTGGGGCCTCGGTGCACATGCTTTACATGTGTTTAGTCGAGGTTAAAAAAACGTCTAGGCCCCCCGAACCACGGGGACGTGGTTTTCCTTTGAAAAACACGATGATAATATGGCCACAACCatgaaaaagcctgaactcaccgcgacgtctgtcgagaagtttctgatcgaaaagttcgacagcgtctccgacctgatgcagctctcggagggcgaagaatctcgtgctttcagcttcgatgtaggagggcgtggatatgtcctgcgggtaaatagctgcgccgatggtttctacaaagatcgttatgttcatcggcactttgcatcggccgcgctcccgattccggaagtgcttgacattggggaattcagcgagagcctgacctattgcatctcccgccgtgcacagggtgtcacgttgcaagacctgcctgaaaccgaactgcccgctgttctgcagccggtcgcggaggccatggatgcgatcgctgcggccgatcttagccagacgagcgggttcggcccattcggaccgcaaggaatcggtcaatacactacgtggcgtgatttcatatgcgcgattgctgatccccatgtgtatcactggcaaactgtgatggacgacaccgtcagtgcgtccgtcgcgcaggctctcgatgagctgatgctttgggccgaggactgccccgaagtccggcacctcgtgcacgcggatttcggctccaacaatgtcctgacggacaatggccgcataacagcggtcattgactggagcgaggcgatgttcggggattcccaatacgaggtcgccaacatcttcttctggaggccgtggttggcttgtatggagcagcagacgcgctacttcgagcggaggcatccggagcttgcaggatcgccgcggctccgggcgtatatgctccgcattggtcttgaccaactctatcagagcttggttgacggcaatttcgatgatgcagcttgggcgcagggtcgatgcgacgcaatcgtccgatccggagccgggactgtcgggcgtacacaaatcgcccgcagaagcgcggccgtctggaccgatggctgtgtagaagtactcgccgatagtggaaaccgacgccccagcactcgtccgagggcaaaggaatagTCGAGaaattgatgatctattaagcaataaagacgtccactaaaatggaagtttttcctgtcatactttgttaagaagggtgagaacagagtacctacattttgaatggaaggattggagctacgggggtgggggtggggtgggattagataaatgcctgctctttactgaaggctctttactattgctttatgataatgtttcatagttggatatcataatttaaacaagcaaaaccaaattaagggccagctcattcctccactcacgatctatagatccactagcttggcgtaatcatggtcatagctgtttcctgtgtgaaattgttatccgctcacaattccacacaacatacgagccggaagcataaagtgtaaagcctggggtgcctaatgagtgagctaactcacattaattgcgttgcgctcactgcccgctttccagtcgggaaacctgtcgtgccagcGGATCC-3’；配列番号９。5’端の大文字で示された配列CTCGAGが「XhoIサイト」、その次に大文字で示されたCGCから始まる配列及びそれに続く小文字３文字（atg）からなる領域が「マウス脳心筋炎ウイルスの5’非翻訳領域に由来する内部リボソーム結合部位を含む塩基配列」、該atgから始まる小文字で示された領域が「ハイグロマイシン耐性遺伝子をコードする塩基配列」、その次の小文字で示されたaaaから始まる領域が「マウスホスホグリセリン酸キナーゼ(mPGK)のポリアデニル化領域を含む塩基配列」、及び、3’端の大文字で示された配列GGATCCが「BamHIサイト」である。）のDNA断片を切り出した（なお、Hygr遺伝子に対応するアミノ酸配列は、配列番号１０で示されたものである。）。このDNA断片をpBluescript SK(-) （Stratagene社）のXhoIとBamHI間に挿入し、これをpBSK（IRES-Hygr-mPGKpA）とした（図３－１）。
　pBSK (IRES-Hygr-mPGKpA)を鋳型としてプライマーIRES5’（5’-caactcgagcggccgccccccccccctctccctcccccccccctaacgttact-3’；配列番号１１）及びプライマーIRES3’（5’-caagaagcttccagaggaactg-3’；配列番号１２）を用いてPCRによりEMCVのIRESの一部を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（XhoI及びHindIII）で消化し、pBSK
(IRES-Hygr-mPGKpA) のXhoIとHindIII間に挿入し、これをpBSK (NotI-IRES-Hygr-mPGKpA) とした（図３－２）。
pBSK（NotI-IRES-Hygro-mPGKpA）を制限酵素（NotI及びBamHI）で消化し、pE-hygrベクターのNotIとBamHI間に挿入し、これをプラスミドpE-IRES-Hygrとした（図３－３）。
発現ベクターpPGKIHを鋳型としてプライマーmPGKP5’（5’-gcgagatcttaccgggtaggggaggcgctt-3’；配列番号１３）及びプライマーmPGKP3’（5’-gaggaattcgatgatcggtcgaaaggcccg-3’；配列番号１４）を用いてPCRによりmPGKのプロモーター領域（mPGKp）含む塩基配列（5’-GCGagatctTACCGGGTAGGGGAGGCGCTTTTCCCAAGGCAGTCTGGAGCATGCGCTTTAGCAGCCCCGCTGGGCACTTGGCGCTACACAAGTGGCCTCTGGCCTCGCACACATTCCACATCCACCGGTAGGCGCCAACCGGCTCCGTTCTTTGGTGGCCCCTTCGCGCCACCTTCTACTCCTCCCCTAGTCAGGAAGTTCCCCCCCGCCCCGCAGCTCGCGTCGTGCAGGACGTGACAAATGGAAGTAGCACGTCTCACTAGTCTCGTGCAGATGGACAGCACCGCTGAGCAATGGAAGCGGGTAGGCCTTTGGGGCAGCGGCCAATAGCAGCTTTGCTCCTTCGCTTTCTGGGCTCAGAGGCTGGGAAGGGGTGGGTCCGGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGCTCAGGGGCGGGGCGGGCGCCCGAAGGTCCTCCGGAGGCCCGGCATTCTGCACGCTTCAAAAGCGCACGTCTGCCGCGCTGTTCTCCTCTTCCTCATCTCCGGGCCTTTCGACCgatcatcGAATTCctc-3’；配列番号１５。5’末端から最初に小文字で示された配列agatctが「BglIIサイト」、これに続く大文字で示されたTACから始まる配列が「マウスホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子のプロモーター領域を含む塩基配列」、及び、その次に大文字で示された配列GAATTCが「EcoRIサイト」である。）のDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（BglII及びEcoRI）で消化し、pCI-neo（Promega社）のBglIIとEcoRI間に挿入し、これをpPGK-neoとした（図３－４）。
　pE-IRES-Hygrを制限酵素（NotI及びBamHI）で消化してDNA断片（IRES-Hygr）を切り出し、pPGK-neoのNotIとBamHI間に挿入し、これをpPGK-IRES-Hygrとした（図３－５）。
　CHO-K1細胞からcDNAを調製し、これを鋳型としてプライマーGS5’（5’-aatatggccacaaccatggcgacctcagcaagttcc-3’；配列番号１６）及びプライマーGS3’（5’-ggaggatccctcgagttagtttttgtattggaagggct-3’；配列番号１７）を用いてPCRによりGS遺伝子を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（BalI及びBamHI）で消化し、pPGK-IRES-HygrのBalIとBamHI間に挿入し、これをpPGK-IRES-GS-ΔpolyAとした（図３－６）。
　pCAGIPuro（Miyahara
M. et.al., J. Biol. Chem. 275,613-618(2000)）を鋳型としてプライマーpuro5’（5’-gcttaagatgaccgagtacaagcccacg-3’；配列番号１８）及びプライマーpuro3’（5’-cccatcgtgatggtcaggcaccgggcttgc-3’；配列番号１９）を用いてPCRによりピューロマイシン耐性遺伝子（puro遺伝子）を含む塩基配列（5’-GcttaagATGACCGAGTACAAGCCCACGGTGCGCCTCGCCACCCGCGACGACGTCCCCAGGGCCGTACGCACCCTCGCCGCCGCGTTCGCCGACTACCCCGCCACGCGCCACACCGTCGATCCGGACCGCCACATCGAGCGGGTCACCGAGCTGCAAGAACTCTTCCTCACGCGCGTCGGGCTCGACATCGGCAAGGTGTGGGTCGCGGACGACGGCGCCGCGGTGGCGGTCTGGACCACGCCGGAGAGCGTCGAAGCGGGGGCGGTGTTCGCCGAGATCGGCCCGCGCATGGCCGAGTTGAGCGGTTCCCGGCTGGCCGCGCAGCAACAGATGGAAGGCCTCCTGGCGCCGCACCGGCCCAAGGAGCCCGCGTGGTTCCTGGCCACCGTCGGCGTCTCGCCCGACCACCAGGGCAAGGGTCTGGGCAGCGCCGTCGTGCTCCCCGGAGTGGAGGCGGCCGAGCGCGCCGGGGTGCCCGCCTTCCTGGAGACCTCCGCGCCCCGCAACCTCCCCTTCTACGAGCGGCTCGGCTTCACCGTCACCGCCGACGTCGAGGTGCCCGAAGGACCGCGCACCTGGTGCATGACCCGCAAGCCCGGTGCCTGAccatcacgatggG-3’；配列番号２０。5’端から最初に小文字で示された配列cttaagが「AflIIサイト」、これに続く大文字で示されたATGから始まる配列が「ピューロマイシン耐性遺伝子（puro遺伝子）をコードする塩基配列」、及び、その次の小文字で示された配列が「BstXIサイト」である。）のDNA断片を増幅させた（なお、puro遺伝子に対応するアミノ酸配列は、配列番号２１で示されたものである。）。このDNA断片を制限酵素（AflII及びBstXI）で消化し、発現ベクターpE-neoのAflIIとBstXI間に挿入し、これをpE-puroとした（図３－７）。
　pE-puroを鋳型としてプライマーSV40polyA5’（5’-caacaagcggccgccctcgagttccctttagtgagggttaatgc-3’；配列番号２２）及びプライマーSV40polyA3’（5’-cccctgaacctgaaacataaaatg-3’；配列番号２３）を用いてPCRによりSV40後期ポリアデニル化領域を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（NotI及びHpaI）で消化し、発現ベクターpE-puroのNotIとHpaI間に挿入し、これをpE-puro（XhoI）とした（図３－８）。
pPGK-IRES-GS-ΔpolyAを制限酵素（NotI及びXhoI）で消化し、IRES-GS領域を含むDNA断片を切り出し、これを発現ベクターpE-puro（XhoI）のNotIとXhoI間に挿入し、これをpE-IRES-GS-puroとした（図３－９）。
〔pE-mIRES-GS-puroの構築〕
　発現ベクターpE-IRES-GS-puroを鋳型としてプライマーmIRES-GS5’（5’-acacgatgataagcttgccacaacc-3’；配列番号２４）及びプライマーmIRES-GS3’（5’-ctccacgatatccctgccata-3’；配列番号２５）を用いてPCRによりEMCVのIRESからGSにかけての領域を増幅させ、EMCVのIRESの5’側から2番目に位置する開始コドン（ATG）に変異を加えて破壊したDNA断片を増幅させた。発現ベクターpE-IRES-GS-puroを鋳型として、このDNA断片と上記のプライマーIRES5’を用いてPCRによりIRESからGSにかけての領域を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（NotI及びPstI）で消化し、切り出されたDNA断片を、発現ベクターpE-IRES-GS-puroのNotIとPstI間に挿入し、これをpE-mIRES-GS-puroとした（図４）。
〔pE-mIRES-GSの構築〕
　発現ベクターpE-neoを鋳型としてプライマーSV40polyA5’-2（5’-actaactcgagttccctttagtg-3’；配列番号２６）及びプライマーSV40polyA3’-2（5’-aacggatccttatcggattttaccac-3’；配列番号２７）を用いてPCRによりSV40 polyA領域を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（XhoI及びBamHI）で消化し、pE-mIRES-GS-puroのXhoIとBamHI間に挿入し、これをpE-mIRES-GSとした（図５）。
〔ヒトグルコセレブロシダーゼ（hGBA）発現ベクターの構築〕
　ヒト肝臓Quick Clone cDNA（Clontech社）を鋳型としてプライマーhGBA5’（5’-gcaatacgcgtccgccaccatggagttttcaagtccttccagagagg-3’；配列番号２８）及びプライマーhGBA3’（5’-ggacgcggccgcgagctctcactggcgacgccacaggtagg-3’；配列番号２９）を用いてPCRによりヒトグルコセレブロシダーゼ遺伝子（hＧＢＡ遺伝子）を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（MluI及びNotI）で消化し、pE-IRES-GS-puro、pE-mIRES-GS及びpE-mIRES-GS-puroのMluIとNotI間に挿入し、それぞれGBA発現ベクターpE-IRES-GS-puro(GBA）、pE-mIRES-GS(GBA）、及びpE-mIRES-GS-puro(GBA）とした。
〔ヒトエリスロポエチン（hEPO）発現ベクターの構築〕
　pCI-neo (EPO)を鋳型としてプライマーhEPO5’（5’-aagacgcgtcgccaccatgggggtgcacgaatgtcctgc-3’；配列番号３０）及びプライマーhEPO3’（5’-aagagcggccgctcatctgtcccctgtcctgcagg-3’；配列番号３１）を用いてPCRによりhEPO遺伝子を含むDNA断片を増幅させた。このDNA断片を制限酵素（MluI及びNotI）で消化し、pE-IRES-GS-puro及びpE-mIRES-GS-puroのMluIとNotI間に挿入し、それぞれhEPO発現ベクターpE-IRES-GS-puro(EPO）及びpE-mIRES-GS-puro(EPO）とした。
〔hGBA発現細胞及びhEPO発現細胞の作成〕
　チャイニーズハムスターの卵巣に由来する細胞のCHO-K1細胞に、リポフェクタミン2000試薬（Invitrogen社）を用いて、pE-IRES-GS-puro(GBA)、pE-mIRES-GS(GBA）、pE-mIRES-GS-puro(GBA）、pE-IRES-GS-puro(EPO)及びpE-mIRES-GS-puro(EPO）を、それぞれ導入した。これらの細胞を、選択培地を用いて選択培養し、hGBA発現形質転換細胞及びhEPO発現形質転換細胞を得た。
　このとき、pE-IRES-GS-puro(GBA)、pE-mIRES-GS-puro(GBA）、pE-IRES-GS-puro(EPO)及びpE-mIRES-GS-puro(EPO）を導入した細胞の選択培養には、メチオニンスルホキシミン（SIGMA社）及びピューロマイシン（SIGMA社）を含むCD Opti CHO培地（Invitrogen社）を選択培地として使用し、pE-mIRES-GS(GBA）を導入した細胞の選択培養には、メチオニンスルホキシミン（SIGMA社）を含むCD Opti CHO培地（Invitrogen社）を選択培地として使用した。選択培養の際、メチオニンスルホキシミン及びピューロマイシンの濃度を段階的に上昇させて、最終的にメチオニンスルホキシミンの濃度を300μM、ピューロマイシンの濃度を10μg/mLとして、薬剤耐性を示す細胞を選択的に増殖させた。この選択培養により、3種類のhGBA発現形質転換細胞と2種類のhEPO発現形質転換細胞を得た。
〔hGBA発現細胞の培養と細胞密度の測定〕
　選択培養して得た形質転換細胞を、2×105個/mLの細胞密度で、300μMのメチオニンスルホキシミンと、10μg/mLのピューロマイシンを含有する5mLのCD Opti CHO培地で、5%
CO2存在下で12日間培養した。培養温度は、培養開始から3日目までは37℃に、その後は30℃に設定した。培養、4、7、10及び12日目に培養上清をサンプリングし、細胞密度を測定した。但し、pE-mIRES-GS(GBA）を導入して得たhGBA発現形質転換細胞の培養は、300μMのメチオニンスルホキシミを含有する5mLのCD Opti CHO培地を使用して行った。
〔hEPO発現細胞の培養と細胞密度の測定〕
　選択培養して得た形質転換細胞を、2×105個/mLの細胞密度で、300μMのメチオニンスルホキシミンと、10μg/mLのピューロマイシンを含有する5mLのCD Opti CHO培地で、5%
CO2存在下で7日間培養した。培養温度は、培養開始から3日目までは37℃に、その後は30℃に設定した。培養７日目に培養上清をサンプリングし、細胞密度を測定した。
〔hGBAの活性測定〕
　GBA活性測定は、Pasmanik-Chor
M. et al., Biochem J 317, 81-88 (1996)に記載された方法を参考にして実施した。リン酸4-メチルウンベリフェリル（4-MUF、Sigma
Chemical Co.製）を希釈用緩衝液（0.125% ナトリウム－タウロコレート、0.15% Triton X-100、0.1% ウシ血清アルブミンを含む100mMリン酸カリウム緩衝液（pH5.96））に溶解した後、段階希釈して、200, 100, 50, 25, 12.5, 6.25及び3.125mM濃度の標準溶液を作製した。4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルコピラノシド（Sigma Chemical Co.製）を、4mMの濃度となるように希釈用緩衝液に溶解し、これを基質溶液とした。検体は、必要に応じて、測定前に希釈用緩衝液を用いて希釈した。フルオロプレートF96に、4-MUF標準溶液又は検体を10μLずつ加えた後、基質溶液を70μL加えて混合した。37℃で1時間反応させた後、反応停止液として、50mM グリシン-NaOH緩衝液（pH10.6）を200μLずつ各ウェルに加えた後、フルオロプレートリーダーを用いて、励起波長355nm、検出波長460nmの条件にて蛍光強度を測定した。4-MUF標準溶液の蛍光強度から検量線を描き、各検体の蛍光強度を検量線に内挿して、活性（nmol/h/mL）を算出した。
〔ELISA法によるhEPOの定量〕
　組換え体hEPOを用いて免疫したウサギの血液から、常法によりウサギ抗hEPO抗体溶液を得た。なお、組換え体hEPOは、国際公開公報(WO2008/068879)
に記載された方法を参考にして作成した。ウサギ抗hEPO抗体溶液を96ウェルプレートに100μLずつ加え、４℃で1時間静置して抗体をプレートに固定させた。液を捨てた後、0.075％Tween20を含む1％ＢＳＡ／ＴＢＳ－Ｔ液（Tris：0.005M、NaCl：0.138M、KCl：0.0027M、pH 8.0）をプレートに100μLずつ加え、4℃で1時間静置してプレートをブロッキングした。液を捨て、プレートを0.075％Tween20を含むＴＢＳ－Ｔ液で３回洗浄した後、適当な濃度に希釈した検体をプレートに100μLずつ加え、37℃で1時間静置した。このとき、ローリー（Lowry）法により定量した自家製造のhEPOを希釈して1～16ng／mLの濃度としたものを標準溶液として、検体と同様にプレートに加えて静置した。液を捨て、プレートを前記と同様にして洗浄後、HRP標識したマウス抗hEPOモノクロナール抗体（Ｒ＆Ｄ社製）を２次抗体としてプレートに100μLずつ加え、37℃で1時間静置した。プレートを前記と同様にして洗浄後、HRP基質（プロメガ社）を加え、37℃で15分間静置した後、塩酸を加えて反応を停止した。マイクロウエルプレートリーダーで450nmにおける吸光度を測定して、標準溶液の吸光度との比較から検体中のhEPO濃度を求めた。
〔結果〕
　上記のとおり、遺伝子発現制御部位として伸長因子１αプロモーター（EF-1p）、蛋白質をコードする遺伝子としてヒトグルコセレブロシダーゼ（hGBA）遺伝子、内部リボソーム結合部位として配列番号４に示す塩基配列を含む変異型マウス脳心筋炎ウイルス由来の内部リボソーム結合部位（EMCV-mIRES）、及びグルタミン合成酵素をコードする遺伝子（GS遺伝子）をこの順で組み込んだ発現ベクターであるpE-mIRES-GS (GBA）を導入したCHO細胞を、選択培地で培養して、培地中のhGBAの活性を測定するとともに、細胞密度を測定した。実験は独立して4回（バルク１～４）行った。細胞密度は、4回とも培養7日目にはほぼ2.5×106個/mLに達した（図６－１）。一方、培地中のhGBA活性は、バルク２では培養10日目に30μmol/h/mLに達し（図６－２）、pE-mIRES-GS (GBA）を用いてCHO細胞を形質転換することにより、hGBAを高レベルで発現する細胞が得られることがわかった。但し、バルク１及び３では、培地中のhGBAの活性は極めて低く、pE-mIRES-GS (GBA）を用いた場合、選択培地で培養後の細胞に、hGBAの発現量の低い細胞がかなりの割合で含まれることが示唆された。
　次いで、遺伝子発現制御部位としてEF-1p、蛋白質をコードする遺伝子としてhGBA遺伝子、内部リボソーム結合部位として配列番号１に示す塩基配列を含む野生型マウス脳心筋炎ウイルス由来の内部リボソーム結合部位（EMCV-IRES）、及びGS遺伝子をこの順で組み込み、更に薬剤耐性遺伝子としてピューロマイシン耐性遺伝子（puro遺伝子）を組み込んだ発現ベクターであるpE-IRES-GS-puro(GBA）を導入したCHO細胞を、選択培地で培養して、培地中のhGBAの活性を測定するとともに、細胞密度を測定した。実験は独立して3回（バルク１～３）行った。細胞密度は、3回とも培養7日目にはほぼ3～4×106個/mLに達し、特にバルク３では、4×106個/mLを超えていた（図７－１右側）。一方、培地中のhGBA活性は、3回とも培養10日目に5～10μmol/h/mLに達し（図７－２右側）、pE-IRES-GS-puro(GBA）を用いてCHO細胞を形質転換することにより、hGBAを高レベルで発現する細胞が得られることがわかった。
　次いで、遺伝子発現制御部位としてEF-1p、蛋白質をコードする遺伝子としてhGBA遺伝子、内部リボソーム結合部位としてEMCV-mIRES、及びGS遺伝子をこの順で組み込み、更に薬剤耐性遺伝子としてpuro遺伝子を組み込んだ発現ベクターであるpE-mIRES-GS-puro(GBA）を導入したCHO細胞を、選択培地で培養して、培地中のhGBAの活性を測定するとともに、細胞密度を測定した。実験は独立して3回（バルク１～３）行った。細胞密度は、3回とも培養7日目にはほぼ2～3×106個/mLに達した（図７－１左側）。一方、培地中のhGBA活性は、3回とも培養10日目に15～25μmol/h/mLに達し（図７－２左側）、その発現量は、pE-IRES-GS-puro(GBA）を用いて形質転換させたCHO細胞のhGBAの発現量と比較しても顕著に高く、pE-mIRES-GS-puro(GBA）を用いてCHO細胞を形質転換することにより、hGBAを極めて高レベルで発現する細胞が得られることがわかった。特にバルク3では、培養12日目にhGBAの活性が35μmol/h/mLを超え、極めて高レベルのhGBAの発現を示した。
　次いで、遺伝子発現制御部位としてEF-1p、蛋白質をコードする遺伝子としてヒトエリスロポエチン遺伝子（hEPO遺伝子）、内部リボソーム結合部位としてEMCV-IRES、及びGS遺伝子をこの順で組み込み、更に薬剤耐性遺伝子としてpuro遺伝子を組み込んだ発現ベクターであるpE-IRES-GS-puro(EPO）を導入したCHO細胞を、選択培地で培養して、培地中のhEPOの濃度を測定するとともに、細胞密度を測定した。
　実験は独立して2回（バルク１～２）行った。細胞密度は、2回とも培養7日目にはほぼ2～3×106個/mLに達した（図８－１右側）。一方、培地中のhEPO濃度は、培養7日目にhEPOの活性が8～18μg/mLに達し（図８－２右側）、pE-IRES-GS-puro(EPO）を用いてCHO細胞を形質転換することにより、hEPOを高レベルで発現する細胞が得られることがわかった。
　次いで、遺伝子発現制御部位としてEF-1p、蛋白質をコードする遺伝子としてhEPO遺伝子、内部リボソーム結合部位としてEMCV-mIRES、及びGS遺伝子をこの順で組み込み、更に薬剤耐性遺伝子としてpuro遺伝子を組み込んだ発現ベクターであるpE-mIRES-GS-puro(EPO）を導入した哺乳動物細胞を、選択培地で培養して、培地中のhEPOの濃度を測定するとともに、細胞密度を測定した。実験は独立して2回（バルク１～２）行った。細胞密度は、2回とも培養7日目にはほぼ2.5～3×106個/mLに達した（図８－１左側）。一方、培地中のhGBA濃度は、2回とも培養7日目にhEPOの活性が約63μg/mLに達し（図８－２左側）、その発現量は、pE-IRES-GS-puro(EPO）を用いて形質転換させたCHO細胞のhGBAの発現量と比較しても顕著に高く、pE-mIRES-GS-puro(EPO）を用いてCHO細胞を形質転換することにより、hEPOを極めて高レベルで発現する細胞を得られることがわかった。
　これらの結果は、遺伝子発現制御部位の下流に、所望の蛋白質をコードする遺伝子、及び配列番号１又は４の塩基配列を有する内部リボソーム結合部位、及びグルタミン合成酵素をこの順で組み込んだ発現ベクター、又は遺伝子発現制御部位の下流に、所望の蛋白質をコードする遺伝子、配列番号１又は４の塩基配列を有する内部リボソーム結合部位、グルタミン合成酵素をこの順で組み込み更に薬剤耐性遺伝子を組み込んだ発現ベクターが、これらの蛋白質をコードする遺伝子を、高レベルで発現させることができる発現ベクターであることを示す。特に、伸長因子１αプロモーターの下流に、蛋白質をコードする遺伝子、配列番号４の塩基配列を有する内部リボソーム結合部位及びグルタミン合成酵素をこの順で組み込み、更に薬剤耐性遺伝子としてピューロマイシン耐性遺伝子を組み込んだ発現ベクターが、該蛋白質をコードする該遺伝子を高レベルで発現させることができる発現ベクターであることを示す。
　本発明によれば、哺乳動物細胞を用いて、組換え体蛋白質を高レベルで発現させることができるので、例えば、組換え体蛋白質を含有する医療用医薬品の製造コストを大幅に削減することができる。
１　　LacZプロモーター
２　　mPGKプロモーター
３　　配列番号１に示す塩基配列を含む野生型マウス脳心筋炎ウイルス由来の内部リボソーム結合部位（EMCV-IRES）
３a 　配列番号４に示す塩基配列を含む変異型マウス脳心筋炎ウイルス由来の内部リボソーム結合部位（EMCV-mIRES）
４　　mPGKのポリアデニル化領域(mPGKpA)
５　　EF-1p及び第一イントロンを含む塩基配列
６　　SV40後期ポリポリアデニル化領域
７　　SV40初期プロモーターを含む領域
８　　合成ポリポリアデニル化領域
９　　サイトメガロウイルスプロモーターを含む領域
１０　グルタミン合成酵素遺伝子

Claims (24)

  1. 　蛋白質を発現させるための発現ベクターであって、遺伝子発現制御部位、並びに、その下流に該蛋白質をコードする遺伝子、更に下流に内部リボソーム結合部位、および更に下流にグルタミン合成酵素をコードする遺伝子を含んでなる、発現ベクター。
  2. 該遺伝子発現制御部位が、サイトメガロウイルス由来のプロモーター、ＳＶ４０初期プロモーター、伸長因子１プロモーターからなる群から選択されるものである、請求項１の発現ベクター。
  3. 　該内部リボソーム結合部位が、ピコルナウイルス科のウイルス、口蹄疫ウイルス、Ａ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、コロナウイルス、ウシ腸内ウイルス、サイラーのネズミ脳脊髄炎ウイルス、コクサッキーＢ型ウイルス、ヒト免疫グロブリン重鎖結合蛋白質遺伝子、ショウジョウバエアンテナペディア遺伝子、ショウジョウバエウルトラビトラックス遺伝子からなる群から選択されるウイルスまたは遺伝子の５’非翻訳領域に由来するものである、請求項１または２の発現ベクター。
  4. 該内部リボソーム結合部位が、ピコルナウイルス科のウイルスの５’非翻訳領域に由来するものである、請求項１または２の発現ベクター。
  5. 　該内部リボソーム結合部位が、マウス脳心筋炎ウイルスの５’非翻訳領域に由来するものである、請求項１または２の発現ベクター。
  6. 該内部リボソーム結合部位が、野生型の内部リボソーム結合部位の塩基配列に、１又は２以上の変異を加えたものである、請求項１ないし５のいずれかの発現ベクター。
  7. 該内部リボソーム結合部位に開始コドンが複数存在し、そのうちの一部のものが破壊されてなる、請求項６の発現ベクター。
  8. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号１の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  9. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号２の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  10. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号３の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  11. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号４の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  12. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号５の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  13. 該内部リボソーム結合部位が、配列番号６の塩基配列を含むものである、請求項５の発現ベクター。
  14. 蛋白質をコードする該遺伝子と該内部リボソーム結合部位との間の領域又はグルタミン合成酵素をコードする該遺伝子の下流の領域において、該内部リボソーム結合部位とは別に、内部リボソーム結合部位及びその下流に薬剤耐性遺伝子を更に含んでなる、請求項１ないし１３のいずれかの発現ベクター。
  15. 該遺伝子発現制御部位とは別に、遺伝子発現制御部位及びその下流に薬剤耐性遺伝子を更に含んでなる、請求項１ないし１３のいずれかの発現ベクター。
  16. 該薬剤耐性遺伝子が、ピューロマイシンまたはネオマイシン耐性遺伝子である、請求項１４又は１５の発現ベクター。
  17. 蛋白質をコードする該遺伝子が、ヒト由来の遺伝子である請求項１ないし１６のいずれかの発現ベクター。
  18. ヒト由来の該遺伝子が、リソソーム酵素、組織プラスミノーゲンアクチベーター（ｔ-PA）、血液凝固因子、エリスロポエチン、インターフェロン、トロンボモジュリン、卵胞刺激ホルモン、顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）、および抗体をコードする遺伝子からなる群から選択されるものである、請求項１７の発現ベクター。
  19. ヒト由来の該遺伝子が、リソソーム酵素をコードする遺伝子である、請求項１７の発現ベクター。
  20. 該リソソーム酵素が、α-ガラクトシダーゼＡ、イズロン酸2-スルファターゼ、グルコセレブロシダーゼ、ガルスルファーゼ、α-L-イズロニダーゼ、酸性α-グルコシダーゼからなる群から選択されるものである、請求項１９の発現ベクター。
  21. ヒト由来の該遺伝子が、エリスロポエチンをコードする遺伝子である請求項１７の発現ベクター。
  22. 請求項１ないし２１のいずれかの発現ベクターで形質転換された哺乳動物細胞。
  23. 該哺乳動物細胞が、ＣＨＯ細胞である請求項２２の細胞。
  24. 請求項１ないし２１のいずれかの発現ベクターを、哺乳動物細胞に導入するステップと、該発現ベクターが導入された哺乳動物細胞を、グルタミン合成酵素阻害剤の存在下又はグルタミン合成酵素阻害剤及び薬剤耐性遺伝子に対応する薬剤の存在下、選択培養するステップとを含む、該蛋白質をコードする遺伝子を発現する形質転換細胞の製造方法。
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