WO2018180205A1 - 免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス - Google Patents

免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス Download PDF

Info

Publication number
WO2018180205A1
WO2018180205A1 PCT/JP2018/008051 JP2018008051W WO2018180205A1 WO 2018180205 A1 WO2018180205 A1 WO 2018180205A1 JP 2018008051 W JP2018008051 W JP 2018008051W WO 2018180205 A1 WO2018180205 A1 WO 2018180205A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
peptide
immunoglobulin
binding
amino acid
acid sequence
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/008051
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉田 慎一
Original Assignee
株式会社カネカ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社カネカ filed Critical 株式会社カネカ
Priority to JP2019509059A priority Critical patent/JP7053577B2/ja
Priority to EP18776444.4A priority patent/EP3604341A4/en
Publication of WO2018180205A1 publication Critical patent/WO2018180205A1/ja
Priority to US16/586,054 priority patent/US20200016512A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/281Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J20/286Phases chemically bonded to a substrate, e.g. to silica or to polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/38Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving specific interaction not covered by one or more of groups B01D15/265 - B01D15/36
    • B01D15/3804Affinity chromatography
    • B01D15/3828Ligand exchange chromatography, e.g. complexation, chelation or metal interaction chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/38Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving specific interaction not covered by one or more of groups B01D15/265 - B01D15/36
    • B01D15/3804Affinity chromatography
    • B01D15/3809Affinity chromatography of the antigen-antibody type, e.g. protein A, G, L chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3204Inorganic carriers, supports or substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3206Organic carriers, supports or substrates
    • B01J20/3208Polymeric carriers, supports or substrates
    • B01J20/321Polymeric carriers, supports or substrates consisting of a polymer obtained by reactions involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3206Organic carriers, supports or substrates
    • B01J20/3208Polymeric carriers, supports or substrates
    • B01J20/3212Polymeric carriers, supports or substrates consisting of a polymer obtained by reactions otherwise than involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3242Layers with a functional group, e.g. an affinity material, a ligand, a reactant or a complexing group
    • B01J20/3268Macromolecular compounds
    • B01J20/3272Polymers obtained by reactions otherwise than involving only carbon to carbon unsaturated bonds
    • B01J20/3274Proteins, nucleic acids, polysaccharides, antibodies or antigens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/3433Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids other than those covered by B01J20/3408 - B01J20/3425
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34Regenerating or reactivating
    • B01J20/345Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3475Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/14Extraction; Separation; Purification
    • C07K1/16Extraction; Separation; Purification by chromatography
    • C07K1/22Affinity chromatography or related techniques based upon selective absorption processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • C07K14/315Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria from Streptococcus (G), e.g. Enterococci
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K16/00Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/06Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies from serum
    • C07K16/065Purification, fragmentation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K17/00Carrier-bound or immobilised peptides; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6854Immunoglobulins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/20Fusion polypeptide containing a tag with affinity for a non-protein ligand
    • C07K2319/23Fusion polypeptide containing a tag with affinity for a non-protein ligand containing a GST-tag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K2319/00Fusion polypeptide
    • C07K2319/50Fusion polypeptide containing protease site

Definitions

  • the present invention relates to an affinity separation matrix having an immunoglobulin-binding peptide with improved chemical stability against an alkaline solution as a ligand, and a method for producing an antibody or antibody fragment using the affinity separation matrix.
  • a protein A affinity separation matrix (hereinafter referred to as “SpA”) is used for purifying (capturing) antibody drugs from animal cell cultures at a high purity at a time. (May be abbreviated as ")" (Non-Patent Documents 1 and 2).
  • SpA protein A affinity separation matrix
  • Monoclonal antibodies are basically developed as antibody drugs, and are produced in large quantities using recombinant cultured cell technology.
  • “Monoclonal antibody” refers to an antibody obtained from a clone derived from a single antibody-producing cell.
  • Most antibody drugs currently on the market are immunoglobulin G (IgG) subclass in terms of molecular structure.
  • SpG protein G
  • group G streptococci Streptococcus sp.
  • SpG affinity separation matrix product immobilized as a ligand (manufactured by GE Healthcare, product name “Protein-G Sepharose 4 Fast Flow”, Patent Document 1).
  • SpG is characterized in that it binds strongly to the Fc region of IgG and binds strongly to IgG of a wider range of animal species than SpA.
  • Non-Patent Documents 3 and 4 it has been found that it binds to the Fab region even though it is weak (Non-Patent Documents 3 and 4), and efforts have been made to improve the binding force to the Fab region (Patent Documents 2 to 4, Non-Patent Document 5). .
  • the SpA affinity separation matrix is more widely used for purification of antibody drugs, and one of the reasons is that SpA has higher stability to alkaline solution than SpG (non-patented). Reference 1). If the stability against alkali is high, the affinity separation matrix can be regenerated and reused by washing with an aqueous sodium hydroxide solution that has a high cleaning and sterilizing effect and is inexpensive.
  • protein engineering techniques such as introducing amino acid mutations. Specifically, amino acid substitution mutations to asparagine residues known to be susceptible to deamidation reactions under alkaline conditions and glycine residues after asparagine residues are effective in improving chemical stability.
  • Non-Patent Document 1 For all asparagine residues in SpA, such a mutation does not show an improvement effect (Non-patent Documents 1 and 6).
  • Non-patent Documents 7 and 8 studies have been made to introduce mutations into asparagine residues (Patent Document 5, Non-Patent Documents 7 and 8), but not all mutations are effective as in SpA. In addition, there is still room for improvement because the alkali stability comparable to that of SpA has not been achieved.
  • the inventor of the present invention has a high amino acid sequence identity with the immunoglobulin binding domain of SpG, but the protein amino acid sequence (Jonsson H, Lindmark H, Guss B., Infect Immun., 1995, vol. 8, 2968-75), by evaluating the physical properties / functions of those amino acid sequences using protein engineering methods and genetic engineering methods, The present invention has been completed. Hereinafter, the present invention will be described.
  • An immunoglobulin-binding peptide comprising an amino acid sequence defined by SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having 94% or more sequence identity with the amino acid sequence defined by SEQ ID NO: 1 and a water-insoluble carrier, An affinity separation matrix, wherein an immunoglobulin-binding peptide is immobilized as a ligand on a water-insoluble carrier.
  • the immunoglobulin-binding peptide is a deletion, substitution and / or addition of one or several amino acids located at the N-terminal and / or C-terminal.
  • the affinity separation matrix according to the above [1] comprising an amino acid sequence obtained.
  • [5] A method for producing a protein comprising an Fc region and / or Fab region of an immunoglobulin, Contacting the affinity separation matrix according to any one of [1] to [4] above with a liquid sample containing the protein, and separating the protein bound to the affinity separation matrix from the affinity separation matrix.
  • the chromatographic support for affinity purification on which the peptide obtained in the present invention is immobilized has a small decrease in immunoglobulin binding activity due to alkali treatment damage. Therefore, in repeated use, cleaning with a sodium hydroxide aqueous solution at a high concentration or for a long time is possible.
  • An affinity separation matrix comprises an amino acid sequence defined by SEQ ID NO: 1, or an immunoglobulin-binding peptide comprising an amino acid sequence having 94% or more sequence identity with the amino acid sequence defined by SEQ ID NO: 1
  • a water-insoluble carrier is included, and the immunoglobulin-binding peptide is immobilized on the water-insoluble carrier as a ligand.
  • the sequence of SEQ ID NO: 1 is shown below.
  • Immunoglobulin is a glycoprotein produced by B cells of lymphocytes and has a function of recognizing and binding molecules such as specific proteins.
  • An immunoglobulin has a function of specifically binding to a specific molecule called an antigen, and a function of detoxifying and removing a factor having an antigen in cooperation with other biomolecules and cells.
  • Immunoglobulin is generally called “antibody”, which is a name that focuses on such a function. All immunoglobulins basically have the same molecular structure, and each has a basic structure of a four-chain “Y” -shaped structure composed of two light chain and heavy chain polypeptides.
  • Immunoglobulin G is a monomeric immunoglobulin and is composed of two heavy chains ( ⁇ chains) and two light chains, and has two antigen-binding sites.
  • the place corresponding to the vertical bar of the lower half of the “Y” of immunoglobulin is called the Fc region, and the “V” of the upper half is called the Fab region.
  • the Fc region has an effector function that induces a reaction after the antibody binds to the antigen, and the Fab region has a function of binding to the antigen.
  • the heavy chain Fab region and the Fc region are connected by a hinge part, and the proteolytic enzyme papain contained in papaya decomposes this hinge part and cleaves it into two Fab regions and one Fc region.
  • the domain near the tip of the “Y” is called a variable region (V region) because various changes in the amino acid sequence are seen so that it can bind to various antigens.
  • variable region of the light chain is called the VL region
  • variable region of the heavy chain is called the VH region
  • the Fab region and the Fc region other than the V region are regions with relatively little change, and are called constant regions (C regions).
  • the constant region of the light chain is referred to as the CL region
  • the constant region of the heavy chain is referred to as the CH region.
  • the CH region is further divided into three, CH1 to CH3.
  • the heavy chain Fab region consists of a VH region and CH1, and the heavy chain Fc region consists of CH2 and CH3.
  • the hinge part is located between CH1 and CH2.
  • peptide includes all molecules having a polypeptide structure, and includes not only so-called proteins, but also fragments and those in which other peptides are linked by peptide bonds. Shall be.
  • a “domain” is a unit of protein conformation, consisting of a sequence of tens to hundreds of amino acid residues, sufficient to express some physicochemical or biochemical function.
  • the phrase “having a (specific) amino acid sequence” means that the peptide only needs to contain the specified amino acid sequence, and the function of the peptide is maintained. To do. Examples of sequences other than the amino acid sequence specified in the peptide include a histidine tag, a linker sequence for immobilization, and a cross-linked structure such as an —SS— bond.
  • the position can be specified using the alignment function of GENETYX (https://www.genetyx.co.jp/), which is genetic information processing software.
  • the sequence identity required for the identification of the position is preferably 94% or more, more preferably 95% or more or 96% or more, still more preferably 98% or more or 99% or more, 99.5% or more or 99 More preferably, it is 8% or more.
  • Ligand refers to a substance or functional group that selectively binds and captures a target molecule from a set of molecules based on the affinity between specific molecules represented by the binding between an antigen and an antibody.
  • the term is used in the present invention to refer to a peptide that specifically binds to an immunoglobulin.
  • affinity ligand is also synonymous with “ligand”.
  • water-insoluble carrier used in the present invention examples include inorganic carriers such as glass beads and silica gel; organic carriers; and organic-organic and organic-inorganic composite carriers obtained by a combination thereof.
  • organic carrier examples include synthetic polymer carriers such as crosslinked polyvinyl alcohol, crosslinked polyacrylate, crosslinked polyacrylamide, and crosslinked polystyrene, and polysaccharide carriers such as crystalline cellulose, crosslinked cellulose, crosslinked agarose, and crosslinked dextran.
  • porous cellulose gel GCL2000 Sephacryl S-1000 covalently cross-linked allyldextran and methylenebisacrylamide
  • Toyopearl acrylate carrier Sepharose CL4B agarose cross carrier
  • Examples thereof include Cellufine, which is a cellulosic crosslinking carrier.
  • the water-insoluble carrier in the present invention is not limited to these exemplified carriers.
  • the water-insoluble carrier used in the present invention preferably has a large surface area in view of the purpose and method of use of the affinity separation matrix of the present invention, and is preferably a porous material having a large number of pores of an appropriate size.
  • the form of the carrier can be any of beads, monoliths, fibers, membranes (including hollow fibers), and any form can be selected.
  • the ligand may be bound to the carrier by a conventional coupling method using an amino group, a carboxy group or a thiol group present in the ligand.
  • the carrier is activated by reacting the carrier with cyanogen bromide, epichlorohydrin, diglycidyl ether, tosyl chloride, tresyl chloride, hydrazine or sodium periodate, or the surface of the carrier.
  • the immobilization method include addition of a reagent having a plurality of functional groups in the molecule such as glutaraldehyde, condensation, and crosslinking.
  • a spacer molecule composed of a plurality of atoms may be introduced between the ligand and the carrier, or the ligand may be directly immobilized on the carrier. Therefore, for the immobilization, the immunoglobulin-binding peptide used in the affinity separation matrix according to the present invention may be chemically modified, or an amino acid residue useful for immobilization may be added.
  • amino acids useful for immobilization include amino acids having functional groups useful for immobilization chemical reactions in the side chain, such as Lys containing an amino group in the side chain, and thiol groups in the side chain. Cys containing is mentioned.
  • the essence of the present invention is that the immunoglobulin binding property imparted to a peptide in the present invention is similarly imparted to a matrix in which the peptide is immobilized as a ligand, and how it is modified and altered for immobilization. Even within the scope of the present invention.
  • an immunoglobulin-binding peptide comprising SEQ ID NOs: 2 to 16 or an amino acid sequence showing 94% or more sequence identity with those amino acid sequences is immobilized as a ligand on a water-insoluble carrier. More preferably.
  • the sequence identity is preferably 95% or more or 96% or more, more preferably 98% or more or 99% or more, and still more preferably 99.5% or more or 99.8% or more.
  • An affinity separation matrix for purifying a modified immunoglobulin containing only the Fab region but not the Fc region is SEQ ID NO: 8 to 13, or immunoglobulin binding showing 94% or more sequence identity with the amino acid sequence thereof. More preferably, the peptide is immobilized on a water-insoluble carrier as a ligand.
  • the sequence identity is preferably 95% or more or 96% or more, more preferably 98% or more or 99% or more, and still more preferably 99.5% or more or 99.8% or more.
  • immunoglobulin-binding peptide of the affinity separation matrix In the case of the immunoglobulin-binding peptide of the affinity separation matrix according to the present invention, a case where one or several amino acids contain an amino acid sequence deleted, substituted and / or added is also included in the present invention.
  • the range of “one to several” is not particularly limited as long as an immunoglobulin-binding peptide having a deletion or the like has a high binding force to immunoglobulin.
  • the range of “1 to several” can be, for example, 30 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 7 or less, even more preferably 5 or less, especially Preferably, it can be 3 or less, 1 or more, 2 or less, and 1 or so.
  • examples of the positions for deletion, substitution and / or addition of amino acid residues include the N-terminus and / or C-terminus. These sites are particularly preferred as deletion and / or addition sites.
  • An embodiment of the amino acid sequence to be added includes adding an amino acid sequence containing Lys or Cys useful for immobilizing the peptide to a matrix to the C-terminal side.
  • an immunoglobulin-binding peptide having the sequence homology and the mutation is also excellent in chemical stability.
  • the chemical stability of the immunoglobulin-binding peptide having the sequence homology and the mutation with respect to an alkaline aqueous solution is preferably superior to the chemical stability of wild-type SpG. More preferably, it is equivalent to or better than the chemical stability of the immunoglobulin-binding peptide having a sequence.
  • the binding activity to the Fc region and / or Fab region of the immunoglobulin-binding peptide having the sequence homology and the mutation is preferably superior to the binding activity of wild-type SpG, and the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 More preferably, it is equivalent or superior to the binding activity of the immunoglobulin-binding peptide.
  • the position of the amino acid residue after mutagenesis corresponding to the position of the amino acid residue before mutagenesis is the amino acid before and after mutagenesis. It can be easily searched by performing alignment analysis of sequences. Such alignment analysis techniques are widely known to those skilled in the art.
  • the affinity separation matrix obtained by the present invention is characterized by high chemical stability against an alkaline aqueous solution. That is, even if it processes with alkaline aqueous solution, there is little damage by an alkali and the immunoglobulin binding performance is maintained at the high level.
  • Alkaline aqueous solution refers to alkalinity that can achieve the purpose of cleaning or sterilization. More specifically, an aqueous solution of sodium hydroxide of 0.01M to 1.0M or 0.01N to 1.0N is applicable, but not limited thereto.
  • the lower limit of the concentration is preferably 10 mM, more preferably 15 mM, more preferably 20 mM, and even more preferably 25 mM.
  • the upper limit of the concentration of sodium hydroxide is preferably 1.0M, more preferably 0.5M, even more preferably 0.3M, still more preferably 0.2M, and even more preferably 0.1M.
  • the alkaline aqueous solution is not necessarily a sodium hydroxide aqueous solution, but the pH is preferably 12 or more and 14 or less. Regarding the lower limit of pH, 12.0 or more is preferable, and 12.5 or more is more preferable. Regarding the upper limit of the pH, it is preferably 14 or less, more preferably 13.5 or less, and even more preferably 13.0 or less.
  • “Chemical stability” refers to the property that a peptide retains the function of the peptide against chemical modifications such as chemical changes of amino acid residues and chemical modifications such as amide bond transfer and cleavage.
  • function retention of a peptide refers to binding activity to immunoglobulin.
  • “binding activity to immunoglobulin” refers to the proportion of a polypeptide that retains affinity for immunoglobulin without undergoing chemical modification. That is, the higher the “chemical stability” is, the smaller the degree to which the binding activity to the immunoglobulin decreases after the immersion treatment in the alkaline aqueous solution.
  • the term “alkali resistance” is also synonymous with “chemical stability under alkaline conditions”.
  • the time for immersing the peptide in the alkali is not particularly limited because the damage to the peptide varies greatly depending on the concentration of the alkali and the temperature at the time of immersion.
  • the concentration of sodium hydroxide is 15 mM and the temperature during immersion is room temperature
  • the lower limit of the time for immersion in alkali is preferably 30 minutes, more preferably 1 hour, more preferably 2 hours, and more than 4 hours.
  • 10 hours is more preferable, and 20 hours is more preferable, but there is no particular limitation.
  • the binding activity to the antibody or fragment thereof can be tested by a biosensor such as Biacore system (GE Healthcare) using the surface plasmon resonance principle and Octet (Pall ForteBio) using biolayer interferometry.
  • a biosensor such as Biacore system (GE Healthcare) using the surface plasmon resonance principle and Octet (Pall ForteBio) using biolayer interferometry.
  • the present invention is not limited to this.
  • the temperature is a constant temperature of 20 ° C. or more and 40 ° C. or less
  • the pH when the bonding state is seen is a neutral condition of 5 or more and 8 or less.
  • the buffer component include, but are not limited to, phosphoric acid, tris, bistris, and the like when neutral.
  • the sodium chloride concentration of the buffer solution is not particularly limited, but is preferably about 0 M or more and 0.15 M or less.
  • an affinity constant (K A ) or dissociation constant (K D ) can be used as a parameter indicating that it is bound to an antibody or a fragment thereof (Nagata et al., “Real-time analysis of biological substance interaction” Law “, Springer Fairlark Tokyo, 1998, page 41).
  • the affinity constant for the antibody of the peptide of the present invention or a fragment thereof can be determined by, for example, using the Octet system, immobilizing human IgG or a fragment thereof on a biosensor, under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pH of 7.4. It can be determined in an experimental system in which a domain mutant is added to the channel.
  • the immunoglobulin-binding peptide used in the affinity separation matrix according to the present invention has an affinity constant (K A ) for human immunoglobulin of 1 ⁇ 10 5 (M ⁇ 1 ) or more, more preferably 1 ⁇ 10 6 (M ⁇ 1 ) It is preferable that it is above.
  • K A affinity constant
  • the affinity constant varies depending on the type of immunoglobulin and the number of domains of the immunoglobulin-binding peptide, and is not limited to this.
  • K A and the K D is inappropriate. This is because, even when the ratio of molecules capable of binding to the antibody or fragment thereof is changed by alkali treatment, if the binding ability of one peptide molecule to the antibody or fragment thereof does not change, no change is seen as a parameter.
  • the antibody or fragment thereof is immobilized on a biosensor, and the binding signal when the same concentration of antibody or fragment thereof is added before and after chemical treatment of the peptide. It is preferable to use a binding parameter in units of binding response (nm), which is the size or the theoretical maximum binding capacity (R max ), but is not limited thereto.
  • the magnitude of the binding signal may be compared by immobilizing the peptide and adding the same concentration of antibody or fragment thereof before and after alkali treatment of the immobilized chip.
  • the residual binding activity is a comparison before and after alkali treatment, it can be basically expressed as a ratio (percentage) in which the binding activity before alkali treatment is the denominator and the binding activity after alkali treatment is the molecule.
  • the numerical value is not particularly limited as long as it is higher than that of the peptide in which the mutation of the present invention treated with alkali under the same conditions is not introduced, but the ratio is preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Is more preferably 30% or more, still more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more.
  • the immunoglobulin-binding peptide used in the affinity separation matrix of the present invention has, as one embodiment, two or more, preferably three or more, more preferably the immunoglobulin-binding peptide that is a monomer or a single domain. May be a multimer of multiple domains linked by 4 or more, more preferably 5 or more. The upper limit of the number of domains connected is, for example, 10, preferably 8, and more preferably 6. These multimers may be homopolymers such as homodimers and homotrimers that are linked to a single immunoglobulin-binding peptide, heterodimers that are linked to multiple types of immunoglobulin-binding peptides, It may be a heteropolymer such as a heterotrimer.
  • Examples of the way of linking the immunoglobulin-binding peptides include a method of linking with one or a plurality of amino acid residues, and a method of directly linking without interposing amino acid residues, but are limited to these methods. Is not to be done.
  • the number of amino acid residues to be linked is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 residues, more preferably 15 residues or less, still more preferably 10 residues or less, and even more preferably. Is 5 residues or less, and even more preferably 2 residues or less. In linking, those that do not destabilize the three-dimensional structure of the monomeric immunoglobulin-binding peptide are preferred.
  • the immunoglobulin-binding peptide may be bound with other peptides or compounds.
  • the immunoglobulin-binding peptide or a multimer in which two or more of the peptides are linked is fused as a component with another peptide having different functions.
  • An affinity separation matrix using a fusion peptide characterized by Examples of fusion peptides include, but are not limited to, peptides fused with albumin or GST (glutathione S-transferase).
  • the utility of the peptide used in the affinity separation matrix of the present invention may be utilized. For example, it is included in the present invention.
  • proteins containing immunoglobulin Fc region and / or Fab region can be separated and purified by affinity column chromatography purification method.
  • These protein purification methods can be achieved by a procedure according to the affinity column chromatography purification method of immunoglobulin (Non-patent Document 1). That is, after the buffer containing the protein is prepared (pH is near neutral), the solution is contacted by passing it through an affinity column packed with the affinity separation matrix of the present invention to adsorb the protein. Next, an appropriate amount of pure buffer is passed through the affinity column, and the inside of the column is washed. At this point, the desired protein is adsorbed to the affinity separation matrix of the present invention in the column.
  • the affinity separation matrix in which the peptide of the present invention is immobilized as a ligand is excellent in the ability to adsorb and retain the target protein from the sample addition step to the matrix washing step. Then, an acidic buffer adjusted to an appropriate pH is passed through the column to elute the desired protein, thereby achieving high purity purification. A substance that promotes dissociation from the matrix may be added to the acidic buffer used for elution.
  • the protein may be an immunoglobulin itself or an antibody fragment such as an Fc fragment or Fab fragment.
  • the affinity separation matrix of the present invention can be reused by washing with a suitable strong acid or strong alkaline buffer that does not completely impair the function of the ligand compound or carrier substrate. It is.
  • An appropriate denaturing agent or an organic solvent may be added to the regeneration buffer.
  • the affinity separation matrix of the present invention is particularly excellent in chemical stability against an alkaline aqueous solution, it is preferably reused by passing it through a strong alkaline pure buffer and washing.
  • the timing of regeneration with a strong alkaline pure buffer solution need not be every time after use, and may be, for example, once every five times or once every ten times.
  • the DNA encoding the peptide used in the affinity separation matrix of the present invention may be any DNA as long as the amino acid sequence translated from the base sequence constitutes the peptide.
  • a base sequence can be obtained by using a commonly used known method, for example, a polymerase chain reaction (hereinafter abbreviated as “PCR”) method. It can also be synthesized by a known chemical synthesis method, and can also be obtained from a DNA library.
  • the base sequence may not be the same as the original base sequence as long as the codon may be substituted with a degenerate codon and it encodes the same amino acid when translated.
  • Recombinant DNA having one or more of the nucleotide sequences vectors such as plasmids and phages containing the recombinant DNA, and transformants transformed with vectors having the DNA, and introducing the DNA And a cell-free protein synthesis system using the DNA as a template DNA for transcription.
  • the immunoglobulin-binding peptide used in the affinity separation matrix according to the present invention can be obtained as a fusion peptide with a known protein having an advantage of assisting protein expression or facilitating purification. That is, a microorganism or cell containing at least one recombinant DNA encoding the fusion peptide can be obtained.
  • the protein include maltose binding protein (MBP) and glutathione-S-transferase (GST), but are not limited to these proteins.
  • the introduction of site-specific mutations for modifying the DNA encoding the peptide can be carried out using recombinant DNA techniques, PCR methods and the like as follows. That is, the introduction of mutations by recombinant DNA technology is performed, for example, when there are appropriate restriction enzyme recognition sequences on both sides of the target site where mutations are desired in the gene encoding the peptide of the present invention.
  • the recognition sequence can be cleaved with the restriction enzyme, and after removing the region containing the site desired to be mutated, the cassette mutation method can be used in which a DNA fragment mutated only at the desired site is inserted by chemical synthesis or the like. .
  • the introduction of site-specific mutation by PCR is performed by, for example, using a double-stranded plasmid encoding the above peptide as a template and PCR using two synthetic oligo primers containing mutations complementary to the + strand and the ⁇ strand.
  • the double primer method can be used.
  • a DNA encoding a multimeric peptide can be prepared by linking in a desired number of DNAs encoding the monomer peptide (one domain) in series.
  • an appropriate restriction enzyme site can be introduced into the DNA sequence, and double-stranded DNA fragmented with the restriction enzyme can be ligated with DNA ligase.
  • restriction enzyme site There may be one type of restriction enzyme site, but a plurality of different types of restriction enzyme sites may be introduced.
  • the sequence identity between the nucleotide sequences of DNA encoding the peptide is 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 80% or less, and even more preferably 75% or less.
  • the identity of the base sequence can be determined by a conventional method as in the case of the amino acid sequence.
  • the vector includes a base sequence encoding the above-mentioned peptide or a partial amino acid sequence thereof, and a promoter that can function in a host operably linked to the base sequence.
  • the gene encoding the above peptide can be obtained by linking or inserting into a suitable vector, and the vector for inserting the gene is not particularly limited as long as it can replicate autonomously in the host.
  • Plasmid DNA or phage DNA can be used as a vector.
  • vectors such as pQE vectors (Qiagen), pET vectors (Merck), and pGEX vectors (GE Healthcare Bioscience) may be mentioned.
  • the transformant can be obtained by introducing the recombinant vector of the present invention into a host cell.
  • methods for introducing recombinant DNA into a host include a method using calcium ions, an electroporation method, a spheroplast method, a lithium acetate method, an Agrobacterium infection method, a particle gun method, and a polyethylene glycol method. However, it is not limited to these.
  • a method for expressing the function of the obtained gene in a host include a method for incorporating the obtained gene into a genome (chromosome).
  • the host cell is not particularly limited, but for mass production at low cost, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Brevibacillus genus, Staphylococcus genus, Streptococcus genus, Streptomyces genus (Streptomyces), Corynebacterium Bacteria (Eubacteria) such as Corynebacterium can be preferably used.
  • the above-mentioned immunoglobulin-binding peptide is obtained by culturing the above-described transformant in a medium, and generating and accumulating the peptide of the present invention in the culture (including the bacterial periplasm region) or in the culture solution (extracellular). It can be produced by collecting a desired peptide from the culture.
  • the above-mentioned peptide is obtained by culturing the above-described transformed cells in a medium, and generating and accumulating a fusion protein containing the peptide in the culture (including the bacterial periplasm region) or in the culture solution (extracellular). It can be produced by collecting the fusion peptide from the culture, cleaving the fusion peptide with an appropriate protease, and collecting the desired peptide.
  • the method of culturing the transformant in a medium is performed according to a normal method used for host culture.
  • the medium used for culturing the obtained transformant is not particularly limited as long as the peptide can be produced with high efficiency and high yield.
  • carbon sources and nitrogen sources such as glucose, sucrose, glycerol, polypeptone, meat extract, yeast extract, and casamino acid can be used.
  • inorganic salts such as potassium salt, sodium salt, phosphate, magnesium salt, manganese salt, zinc salt and iron salt are added as necessary.
  • an auxotrophic host cell a nutrient substance required for growth may be added. If necessary, antibiotics such as penicillin, erythromycin, chloramphenicol, neomycin may be added.
  • protease inhibitors ie, phenylmethanesulfonylfluoride (PMSF), benzamideline, 4- (2-aminoethyl)- Benzenesulfonyl fluoride (AEBSF), Antipain, Chymostatin, Leupeptin, Pepstatin A, Phosphoramidon, Aprotinin, Ethylenediamine etietic or other inhibitors (EDTA)
  • molecular chaperones such as GroEL / ES, Hsp70 / DnaK, Hsp90, and Hsp104 / ClpB may be used to correctly fold the immunoglobulin-binding peptide.
  • Such molecular chaperone is allowed to coexist with the peptide of the present invention by a technique such as co-expression or fusion proteinization.
  • LB medium tryptone 1%, yeast extract 0.5%, NaCl 1%) or 2 ⁇ YT medium (tryptone 1.6%, yeast extract) 1.0%, NaCl 0.5%) and the like.
  • the culture temperature is, for example, 15 to 42 ° C., preferably 20 to 37 ° C., and aerobically cultivated for several hours to several days under aeration and stirring conditions, whereby the peptide is cultured in cultured cells (in the periplasmic region). Contained) or accumulated in the culture solution (extracellular) and collected. In some cases, the culture may be performed anaerobically by blocking aeration.
  • the replacement peptide can be recovered.
  • the cells are collected from the culture solution by a method such as centrifugation or filtration, and then the cells are sonicated.
  • the peptide accumulated and produced in the cells can be recovered by crushing by a French press method and / or solubilizing by adding a surfactant or the like.
  • the above-mentioned peptide can be purified by affinity chromatography, cation or anion exchange chromatography, gel filtration chromatography or the like alone or in appropriate combination. Confirmation that the obtained purified substance is the target protein can be performed by usual methods such as SDS polyacrylamide gel electrophoresis, N-terminal amino acid sequence analysis, Western blotting and the like.
  • the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • the SpG mutation with enhanced binding to the Fab region with reference to the amino acid sequences of three known wild-type SpG immunoglobulin binding domains (SEQ ID NOs: 17 to 19) and Patent Documents 2 to 4 A body amino acid sequence (SEQ ID NO: 20) was used.
  • Example 1 Preparation of various immunoglobulin-binding peptides (1) Preparation of expression plasmids of various immunoglobulin-binding peptides Back translation was performed from the amino acid sequences of various immunoglobulin-binding peptides, and DNA sequences encoding the peptides were designed. . The coding DNA was subjected to PCR using three kinds of single-stranded oligo DNAs (f31 / f32 / f33), then digested with the restriction enzymes BamHI / EcoRI and treated with the same restriction enzymes pGEX-6P-1. It was incorporated into the multiple cloning site.
  • f32 0.2 ⁇ M, reading
  • f33 10 ⁇ M, lagging
  • the double-stranded DNA formed by overlapping PCR with f33 (lagging) becomes a coding DNA sequence having restriction enzyme sites at both ends.
  • Various oligo DNA sequences corresponding to f31 to f33 of each PG analog were designed so that such a reaction proceeds and synthesized by outsourcing to Eurofin.
  • DoubleTaq Plus (TOYOBO) as a polymerase
  • PCR reaction is performed, agarose electrophoresis is performed, and the double-stranded DNA extracted by cutting out the target band is subjected to restriction enzymes BamHI and EcoRI ( Cut by Takara Bio Inc.).
  • plasmid vector pGEX-6P-1 (GE Healthcare Bioscience) was similarly treated with BamHI / EcoRI and then dephosphorylated with dephosphorylation enzyme CIAP (Takara Bio). Then, a ligation reaction using Ligation high (TOYOBO) was performed.
  • Table 1 shows combinations of coding DNA sequences corresponding to amino acid sequences of various immunoglobulin-binding peptides and oligo DNA sequences (f31 to f33) used for preparing expression plasmids.
  • plasmid vector pGEX-6P-1 transformation of competent cells (Takara Bio Inc. “E. coli HB101”) was performed according to the protocol attached to this competent cell product.
  • GST glutathione-S-transferase
  • plasmid DNA was amplified and extracted using a plasmid purification kit (“Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System” manufactured by Promega) according to the standard protocol attached to the kit.
  • the cells were collected by centrifugation and resuspended in 5 mL of PBS buffer.
  • the cells were disrupted by ultrasonic disruption, centrifuged, and fractionated into a supernatant fraction (cell-free extract) and an insoluble fraction.
  • GST is expressed as a fusion peptide attached to the N-terminus.
  • SDS electrophoresis all of the various cell-free extracts prepared from the respective transformed cell cultures were found to have peptides that were thought to have been induced by IPTG at a molecular weight of about 25,000 or more. I confirmed the band. The molecular weight was almost the same, but the position of the band was different depending on the type of immunoglobulin-binding peptide.
  • the GST fusion peptide was roughly purified from each cell-free extract containing the GST fusion peptide by affinity chromatography using a GSTrap FF column (GE Healthcare Bioscience) having affinity for GST. Each cell-free extract is added to the GSTRap FF column, and the column is washed with a standard buffer (20 mM NaH 2 PO 4 -Na 2 HPO 4 , 150 mM NaCl, pH 7.4), followed by an elution buffer ( The target GST fusion peptide was eluted with 50 mM Tris-HCl, 20 mM glutathione, pH 8.0).
  • the sample used in the assay with the GST fused was concentrated using the Amicon (Merck Millipore), which is a centrifugal filter unit, while concentrating the elution buffer with the standard buffer solution.
  • the peptide solution substituted with was used.
  • the amino acid sequence that can cleave GST with the sequence-specific protease PreScission Protease is between GST and the target peptide.
  • GST cleavage reaction was performed using PreScience Protease according to the attached protocol.
  • the target peptide was purified by gel filtration chromatography using Superdex 75 10/300 GL column (GE Healthcare Biosciences) from the sample thus cut GST. Each reaction solution was added to a Superdex 75 10/300 GL column equilibrated with a standard buffer, and the target peptide was separated and purified from cleaved GST and PreScission Protease.
  • each peptide after GST cleavage obtained in this example has an amino acid sequence in which Gly-Pro-Leu-Gly-Ser derived from the vector pGEX-6P-1 is added to the N-terminal side on the N-terminal side. .
  • Example 2 Evaluation of binding ability of various immunoglobulin-binding peptides (1) Preparation of various immunoglobulins An IgG solution was prepared using human blood-derived IgG preparation as a raw material, and this was further converted into Fab fragments (hereinafter simply referred to as Fab) by papain. ) And Fc fragment (hereinafter simply abbreviated as Fc), and Fab and Fc were separated and purified to prepare Fab solution and Fc solution.
  • Fab fragments
  • Fc Fc fragment
  • the plasma fraction preparation gamma globulin muscle injection 1500 mg / 10 mL was dissolved in papain digestion buffer (0.1 M AcOH-AcONa, 2 mM EDTA, 1 mM cysteine, pH 5.5), and Papain Agarose.
  • papain digestion buffer 0.1 M AcOH-AcONa, 2 mM EDTA, 1 mM cysteine, pH 5.5
  • Papain Agarose From papapa lateax papain-immobilized agarose (SIGMA) was added and incubated at 37 ° C. for about 8 hours while mixing with a rotator. From the reaction solution separated from papain-immobilized agarose (Fab and Fc coexisting), the Fab was collected in a flow-through fraction by affinity chromatography using KanCapA (Kaneka), and separated and purified from Fc.
  • Fc adsorbed on the column was eluted with 0.05 M acetic acid / sodium acetate buffer (pH 3.5) and immediately neutralized with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 8.0).
  • a solution containing IgG was prepared by collecting the plasma fraction preparation gamma globulin that had not been digested with papain by the same chromatographic operation using KanCapA in the same manner as Fc.
  • Each solution containing IgG, Fab, and Fc is purified by gel filtration chromatography using Superdex 75 10/300 GL column (GE Healthcare) (standard buffer is used for equilibration and separation) And various immunoglobulin solutions were obtained.
  • purification of the peptide by chromatography was performed using the AKTAprime plus system.
  • the amino group biotin-labeled reagent EZ-link-NHS-PEG4-Biotin was used for 1 mL of each solution adjusted to a concentration of 3 mg / mL for IgG obtained in (1) and 1 mg / mL for Fab and Fc. 20 ⁇ L of 1 mM aqueous solution was added and incubated overnight at room temperature to prepare biotinylated IgG, biotinylated Fab and biotinylated Fc.
  • Biotinylated IgG, Fab and Fc are diluted with a running buffer (20 mM NaH 2 PO 4 -Na 2 HPO 4 , 150 mM NaCl, pH 7.4) so that the final concentration is about 0.1 mg / mL.
  • Eight biosensors were similarly contacted for 600 seconds. All the rotation speeds at the time of contact were adjusted to 1000 rpm. Thereafter, a cycle of contact with 50 mM Citrate, pH 2.4 for 10 seconds ⁇ contact with running buffer for 10 seconds was repeated three times. This is the cleaning / regeneration step. Under these conditions, it has been confirmed that the streptavidin-biotin bond does not dissociate.
  • a measurement system was set up to use the same SA biosensor, and data on a binding phase in contact with various peptide solutions for 120 seconds and a dissociation phase in contact with a standard buffer solution for 120 seconds were obtained.
  • data on a binding phase in contact with various peptide solutions for 120 seconds and a dissociation phase in contact with a standard buffer solution for 120 seconds were obtained.
  • the same type of peptide was repeatedly measured using the same SA biosensor through the above-described washing / regeneration step. Table 2 shows the above measurement results.
  • FIG. 1 A graph relating to IgG binding parameters of various immunoglobulin binding peptides shown in SEQ ID NOs: 2 to 7 is shown in FIG. 1 in comparison with a peptide consisting of an IgG binding domain of SpG shown in SEQ ID NOs: 17 to 19 (Comparative Example 1). It was. It was confirmed that all of the various immunoglobulin-binding peptides obtained in the present invention showed IgG binding strength comparable to that of the SpG IgG-binding domain. By using a peptide having a higher numerical value than SpG as a ligand, it may lead to creation of an affinity separation matrix with improved IgG retention performance.
  • FIG. 2 is a graph comparing the Fab binding parameters of various immunoglobulin-binding peptides shown in SEQ ID NOs: 8 to 16 with the Fab binding-enhanced mutant of the IgG binding domain of SpG shown in SEQ ID NO: 20 (Comparative Example 1). It was shown to. Similarly to the above, it was confirmed that all the immunoglobulin-binding peptides obtained in the present invention showed sufficient binding strength as immunoglobulin Fab-binding peptides.
  • the peptides of SEQ ID NOs: 8 to 16 have amino acid sequences obtained by mutating a part of SEQ ID NOs: 2 to 7 with reference to Patent Documents 2 to 4. These can be said to be data showing that amino acid sequences of various variations as shown in SEQ ID NO: 1 are basically contained in the present invention.
  • Example 3 Evaluation of Alkali Resistance of Immunoglobulin Binding Peptides (1) Alkali Treatment of Various Peptides Various peptides dialyzed using ultrapure water were adjusted in concentration to obtain a 4 ⁇ M aqueous solution. A half amount of 45 mM sodium hydroxide aqueous solution (0.1 mL) was added to 0.2 mL of the aqueous solution, incubated at 25 ° C. for 2 hours, and then neutralized with 0.1 mL of 50 mM acetic acid (pH 3.0). The neutralization was confirmed with a pH test paper, and the concentration was adjusted to 100 nM by diluting 20 times with a standard buffer.
  • aqueous sodium hydroxide solution 0.1 mL
  • 50 mM acetic acid pH 3.0
  • the final concentration of peptide in this solution is 100 nM.
  • FIG. 3 (2) shows a comparison with 1). Similarly, it was confirmed that the Fab resistance-enhanced peptide obtained in the present invention has enhanced alkali resistance.
  • Comparative Example 1 For the proteins shown in SEQ ID NOs: 17 to 20 used as comparative controls in this Example, expression plasmids were prepared using the oligo DNAs shown in Table 3 in the same manner as in Example 1 (1). And the protein sample was prepared by the method similar to Example 1 (2), and in Example 2 and Example 3, it evaluated by the same method simultaneously with the various peptides obtained by this invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本発明は、免疫グロブリンに結合性を示し、アルカリ溶液に対する化学的安定性に優れた、新規なアフィニティ分離マトリックス、および当該アフィニティ分離マトリックスを用いた免疫グロブリンの製造方法を提供することを目的とする。本発明に係るアフィニティ分離マトリックスは、プロテインGの免疫グロブリン結合性ドメインとアミノ酸配列の同一性が高いが、物性・機能に関するプロテインGとの違いが不明であったタンパク質のアミノ酸配列をベースとした新規なペプチドをリガンドに用いていることを特徴とする。

Description

免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス
 本発明は、アルカリ溶液に対する化学的安定性が改良された免疫グロブリン結合性ペプチドをリガンドとして有するアフィニティ分離マトリックス、および、当該アフィニティ分離マトリックスを用いる抗体または抗体断片の製造方法に関するものである。
 タンパク質の重要な機能の一つとして、特定の分子に特異的に結合する機能が挙げられる。この機能は、生体内における免疫反応やシグナル伝達に重要な役割を果たす。この機能を有用物質の分離精製に利用する技術開発も盛んになされている。実際に産業的に利用されている一例として、抗体医薬を動物細胞培養物から一度に高い純度で精製(キャプチャリング)するために利用される、プロテインAアフィニティー分離マトリックス(以下、プロテインAを「SpA」と省略する場合がある)が挙げられる(非特許文献1,2)。抗体医薬として開発されているのは基本的にモノクローナル抗体であり、組換え培養細胞技術等を用いて大量に生産されている。「モノクローナル抗体」とは、単一の抗体産生細胞に由来するクローンから得られた抗体を指す。現在上市されている抗体医薬のほとんどは、分子構造的には免疫グロブリンG(IgG)サブクラスである。
 グループGの連鎖球菌(Streptococcus sp.)より見出されたプロテインGと呼ばれるタンパク質(以下、プロテインGを「SpG」と略記する場合がある)も、IgGに結合する性質を有し、このSpGをリガンドとして固定化したSpGアフィニティー分離マトリックス製品もある(GEヘルスケア社製,製品名「Protein-G Sepharose 4 Fast Flow」,特許文献1)。SpGはIgGのFc領域に強く結合し、かつ、SpAよりも広い動物種のIgGに強く結合するという特徴を示す。さらに、Fab領域にも弱いながら結合することが分かっており(非特許文献3,4)、Fab領域への結合力を向上する取組みもなされている(特許文献2~4,非特許文献5)。
 しかし、SpAアフィニティー分離マトリックスの方が、抗体医薬の精製に広く利用されており、その理由の1つとして、アルカリ溶液に対する安定性が、SpAの方がSpGよりも高いことが挙げられる(非特許文献1)。アルカリに対する安定性が高いと、アフィニティ分離マトリックスを、洗浄・殺菌効果が高く安価な水酸化ナトリウム水溶液で洗浄することで再生し、繰り返し利用することができる。アフィニティ分離マトリックスのタンパク質性リガンドのアルカリに対する安定性を上げる方法としては、アミノ酸変異を導入するなどのタンパク質工学の手法などがある。具体的には、アルカリ性条件下で脱アミド化反応を受け易いことが知られるアスパラギン残基、および、アスパラギン残基の後ろのグリシン残基へのアミノ酸置換変異が化学的安定性の向上に効果がある(非特許文献1)。しかし、SpA中の全てのアスパラギン残基に関し、このような変異が向上効果を示すわけではない(非特許文献1、6)。同じように、SpGについても、アスパラギン残基に変異を導入する検討がなされてきたが(特許文献5、非特許文献7,8)、SpAの場合と同様に全ての変異に効果があるわけではなく、また、SpAに匹敵するようなアルカリに対する安定性には達していないため、改良の余地が残っている。
特開昭63-503032号公報 特開2009-195184号公報 国際公開第2015/030094号パンフレット 国際公開第2016/061427号パンフレット 特開2016-079153号公報
Hober S.ら,J.Chromatogr.B,2007,848巻,40-47頁 Shukla A.A.ら,Trends Biotechnol.,2010,28巻,253-261頁 Bouvet P.J.ら,Int.J.Immunopharmac.,1994,16巻,419-424頁 Derrick J.P.ら,Nature,1992,359巻,752-754頁 Bailey L.J.ら,J.Immunol.Methods,2014,415巻,24-30頁 Linhult M.ら,PROTEINS,2004,55巻,407-416頁 Gulich S.ら,Protein Eng.,2002,15巻,835-842頁 Palmer B.ら,J.Biotechnol.,2008,134巻,222-230頁
 免疫グロブリンのFc領域やFab領域に結合性を示し、アルカリ溶液に対する化学的安定性に優れたアフィニティ分離マトリックス、および当該アフィニティ分離マトリックスを用いた抗体または抗体断片の製造方法を提供することが、本発明の課題である。
 本発明者は、上記課題を解決するために、SpGの免疫グロブリン結合ドメインとアミノ酸配列の同一性が高いが、物性・機能に関するSpGとの違いが不明であったタンパク質のアミノ酸配列(Jonsson H,Lindmark H,Guss B.,Infect Immun.,1995,vol.8,2968-75)に関し、タンパク質工学的手法および遺伝子工学的手法を用いてそれらのアミノ酸配列が示す物性・機能を評価することによって、本発明の完成に至った。
 以下、本発明を示す。
 [1] 配列番号1で規定されるアミノ酸配列、または、配列番号1で規定されるアミノ酸配列と94%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性ペプチドと水不溶性担体を含み、免疫グロブリン結合性ペプチドがリガンドとして水不溶性担体に固定化されていることを特徴とするアフィニティー分離マトリックス。
 [2] 上記配列番号1で規定されるアミノ酸配列が配列番号2~16のいずれかによって規定されているアミノ酸配列であることを特徴とする、上記[1]に記載のアフィニティー分離マトリックス。
 [3] 上記免疫グロブリン結合性ペプチドが、上記配列番号1で規定されるアミノ酸配列において、N末端および/またはC末端に位置する1個または数個のアミノ酸が、欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列を含むことを特徴とする、上記[1]に記載のアフィニティー分離マトリックス。
 [4] 2以上の上記免疫グロブリン結合性ペプチドが連結した免疫グロブリン結合性ペプチド多量体がリガンドとして水不溶性担体に固定化されていることを特徴とする、上記[1]~[3]のいずれかに記載のアフィニティー分離マトリックス。
 [5] 免疫グロブリンのFc領域および/またはFab領域を含むタンパク質を製造する方法であって、
 上記[1]~[4]のいずれかに記載のアフィニティー分離マトリックスと、該タンパク質を含む液体試料とを接触させる工程と
 アフィニティー分離マトリックスに結合した該タンパク質を、アフィニティー分離マトリックスから分離する工程を含むことを特徴とする方法。
 本発明で得られたペプチドを固定化したアフィニティ精製用クロマトグラフィ担体は、アルカリ処理のダメージによる免疫グロブリン結合活性の低下が少ない。よって、繰返し使用に際して、高濃度または長時間での水酸化ナトリウム水溶液を用いた洗浄が可能である。
本発明の実施例2に係る、各種免疫グロブリン結合性ペプチドのIgGに対する結合パラメータに関するグラフである。 本発明の実施例2に係る、各種免疫グロブリン結合性ペプチドのFabに対する結合パラメータに関するグラフである。 本発明の実施例3に係る、各種免疫グロブリン結合性ペプチドのアルカリ耐性を示したグラフである。
 本発明に係るアフィニティー分離マトリックスは、配列番号1で規定されるアミノ酸配列、または、配列番号1で規定されるアミノ酸配列と94%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性ペプチドと水不溶性担体を含み、免疫グロブリン結合性ペプチドがリガンドとして水不溶性担体に固定化されていることを特徴とする。配列番号1の配列を以下に示す。
 配列番号1: Xaa01-Xaa02-Tyr-Lys-Leu-Xaa06-Val-Lys-Gly-Xaa10-Thr-Xaa12-Xaa13-Gly-Xaa15-Thr-Xaa17-Thr-Xaa19-Ala-Xaa21-Asp-Xaa23-Xaa24-Xaa25-Ala-Glu-Xaa28-Xaa29-Xaa30-Xaa31-Xaa32-Xaa33-Ala-Xaa35-Xaa36-Asn-Xaa38-Xaa39-Xaa40-Gly-Xaa42-Trp-Xaa44-Tyr-Asp-Xaa47-Ala-Thr-Lys-Thr-Phe-Thr-Val-Thr-Glu
 Xaa01=Asp/Thr,Xaa02=Thr/Ser,Xaa06=Val/Ile,Xaa10=Ala/Val/Asn,Xaa12=Phe/Leu,Xaa13=Ser/Thr,Xaa15=Glu/Tyr,Xaa17=Thr/Ala,Xaa19=Lys/Ile,Xaa21=Val/Ala,Xaa23=Ala/Thr,Xaa24=Ala/Glu,Xaa25=Thr/Val,Xaa28=Lys/Gln,Xaa29=Ala/Glu/Thr,Xaa30=Phe/Leu,Xaa31=Lys/Arg,Xaa32=Gln/Asp,Xaa33=Tyr/Phe,Xaa35=Thr/Asn/Phe,Xaa36=Ala/Asp/Glu/Lys,Xaa38=Asn/Gly,Xaa39=Val/Thr,Xaa40=Asp/Tyr/Thr,Xaa42=Glu/Val,Xaa44=Ser/Ala,Xaa47=Asp/Ala/Thr
 上記定義中、「/」は「または」を示す。また、上記配列同一性は95%以上または96%以上がより好ましく、98%以上または99%以上が更に好ましく、99.5%以上または99.8%以上がより更に好ましい。
 「免疫グロブリン(IgG)」は、リンパ球のB細胞が産生する糖タンパク質であり、特定のタンパク質などの分子を認識して結合する働きを持つ。免疫グロブリンは、抗原と呼ばれる特定の分子に特異的に結合する機能と、他の生体分子や細胞と協同して抗原を有する因子を無毒化・除去する機能を有する。免疫グロブリンは、一般的に「抗体」と呼ばれるが、それはこのような機能に着目した名称である。全ての免疫グロブリンは、基本的には同じ分子構造からなり、それぞれ2本ずつの軽鎖と重鎖のポリペプチドから構成されている4本鎖“Y”字型構造を基本構造としている。軽鎖(L鎖)には、λ鎖とκ鎖の2種類があり、すべての免疫グロブリンはこのどちらかを持つ。重鎖(H鎖)には、γ鎖、μ鎖、α鎖、δ鎖、ε鎖という構造の異なる5種類があり、この重鎖の違いによって免疫グロブリンの種類(アイソタイプ)が変わる。免疫グロブリンG(IgG)は、単量体型の免疫グロブリンで、2本の重鎖(γ鎖)と2本の軽鎖から構成され、2箇所の抗原結合部位を持っている。
 免疫グロブリンの“Y”字の下半分の縦棒部分にあたる場所をFc領域と呼び、上半分の“V”字の部分をFab領域と呼ぶ。Fc領域は抗体が抗原に結合した後の反応を惹起するエフェクター機能を有し、Fab領域は抗原と結合する機能を有する。重鎖のFab領域とFc領域はヒンジ部でつながっており、パパイヤに含まれるタンパク分解酵素パパインは、このヒンジ部を分解して2つのFab領域と1つのFc領域に切断する。Fab領域のうち“Y”字の先端に近い部分のドメインは、多様な抗原に結合できるように、アミノ酸配列に多彩な変化が見られるため、可変領域(V領域)と呼ばれている。軽鎖の可変領域をVL領域、重鎖の可変領域をVH領域と呼ぶ。V領域以外のFab領域とFc領域は、比較的変化の少ない領域であり、定常領域(C領域)と呼ばれる。軽鎖の定常領域をCL領域と呼び、重鎖の定常領域をCH領域と呼ぶが、CH領域はさらにCH1~CH3の3つに分けられる。重鎖のFab領域はVH領域とCH1からなり、重鎖のFc領域はCH2とCH3からなる。ヒンジ部はCH1とCH2の間に位置する。
 本発明において「ペプチド」とは、ポリペプチド構造を有するあらゆる分子を含むものであって、いわゆるタンパク質のみならず、断片化されたものや、ペプチド結合によって他のペプチドが連結されたものも包含されるものとする。「ドメイン」とは、タンパク質の高次構造上の単位であり、数十から数百のアミノ酸残基配列から構成され、なんらかの物理化学的または生物化学的な機能を発現するに十分なタンパク質の単位をいう。本発明においてペプチドが「(特定の)アミノ酸配列を有する」とは、そのペプチドのアミノ酸配列が特定されたアミノ酸配列を含んでいればよく、且つ、そのペプチドの機能が維持されていることを意味する。ペプチドにおいて特定されたアミノ酸配列以外の配列としては、ヒスチジンタグや固定化のためのリンカー配列の他、-S-S-結合などの架橋構造などが挙げられる。
 例えばN末端にペプチドが付加されたような場合であっても、配列同一性を基準に、配列番号1のアミノ酸配列の各残基に相当する位置を同定することは、当業者であれば容易に可能である。例えば、遺伝情報処理ソフトウエアであるGENETYX(https://www.genetyx.co.jp/)のアライメント機能を使って位置を特定することが可能である。上記位置の同定のために必要な配列同一性としては、94%以上が好ましく、95%以上または96%以上がより好ましく、98%以上または99%以上が更に好ましく、99.5%以上または99.8%以上がより更に好ましい。
 「リガンド」とは、抗原と抗体の結合に代表される特異的な分子間の親和力に基づいて、ある分子の集合から目的の分子を選択的に結合して捕集する物質や官能基を指す用語であり、本発明においては、免疫グロブリンに対して特異的に結合するペプチドを指す。本発明においては、「アフィニティーリガンド」と表記した場合も、「リガンド」と同義である。
 本発明で用いる水不溶性担体としては、ガラスビーズ、シリカゲルなどの無機担体;有機担体;さらにはこれらの組み合わせによって得られる有機-有機、有機-無機などの複合担体などが挙げられる。有機担体としては、架橋ポリビニルアルコール、架橋ポリアクリレート、架橋ポリアクリルアミド、架橋ポリスチレンなどの合成高分子担体や、結晶性セルロース、架橋セルロース、架橋アガロース、架橋デキストランなどの多糖類担体を挙げることができる。市販品としては、多孔質セルロースゲルであるGCL2000、アリルデキストランとメチレンビスアクリルアミドを共有結合で架橋したSephacryl S-1000、アクリレート系の担体であるToyopearl、アガロース系の架橋担体であるSepharose CL4B、および、セルロース系の架橋担体であるCellufineなどを例示することができる。但し、本発明における水不溶性担体は、例示したこれらの担体のみに限定されるものではない。
 また、本発明に用いる水不溶性担体は、本発明のアフィニティー分離マトリックスの使用目的および方法からみて表面積が大きいことが望ましく、適当な大きさの細孔を多数有する多孔質であることが好ましい。担体の形態としては、ビーズ状、モノリス状、繊維状、膜状(中空糸を含む)などいずれも可能であり、任意の形態を選ぶことができる。
 リガンドの固定化方法については、例えば、リガンドに存在するアミノ基、カルボキシ基またはチオール基を利用した従来のカップリング法で担体に結合してよい。カップリング法としては、臭化シアン、エピクロロヒドリン、ジグリシジルエーテル、トシルクロライド、トレシルクロライド、ヒドラジンまたは過ヨウ素酸ナトリウムなどと担体とを反応させて担体を活性化するか、或いは担体表面に反応性官能基を導入し、リガンドとして固定化する化合物とカップリング反応を行い固定化する方法、また、担体とリガンドとして固定化する化合物が存在する系にカルボジイミドのような縮合試薬、または、グルタルアルデヒドのように分子中に複数の官能基を持つ試薬を加えて縮合、架橋することによる固定化方法が挙げられる。
 また、リガンドと担体の間に複数の原子からなるスペーサー分子を導入してもよいし、担体にリガンドを直接固定化してもよい。従って、固定化のために、本発明に係るアフィニティー分離マトリックスに用いられる免疫グロブリン結合性ペプチドを化学修飾してもよいし、固定化に有用なアミノ酸残基を加えてもよい。固定化に有用なアミノ酸としては、側鎖に固定化の化学反応に有用な官能基を有しているアミノ酸が挙げられ、例えば、側鎖にアミノ基を含むLysや、側鎖にチオール基を含むCysが挙げられる。本発明の本質は、本発明においてペプチドに付与した免疫グロブリン結合性が、当該ペプチドをリガンドとして固定化したマトリックスにおいても同様に付与されることにあり、固定化のためにいかように修飾・改変しても、本発明の範囲に含まれる。
 本発明におけるアフィニティー分離マトリックスは、配列番号2~16、または、それらのアミノ酸配列と94%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性ペプチドがリガンドとして水不溶性担体に固定化されたものであることがより好ましい。上記配列同一性は、95%以上または96%以上がより好ましく、98%以上または99%以上が更に好ましく、99.5%以上または99.8%以上がより更に好ましい。
 Fc領域を含まずにFab領域のみを含む改変型免疫グロブリンを精製対象とするアフィニティー分離マトリックスは、配列番号8~13、または、それらのアミノ酸配列と94%以上の配列同一性を示す免疫グロブリン結合性ペプチドがリガンドとして水不溶性担体に固定化されたものであることがより好ましい。上記配列同一性は、95%以上または96%以上がより好ましく、98%以上または99%以上が更に好ましく、99.5%以上または99.8%以上がより更に好ましい。
 本発明に係るアフィニティー分離マトリックスの免疫グロブリン結合性ペプチドに関し、1個または数個のアミノ酸が、欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列を含む場合も、本発明に含有される。
 「1個から数個」の範囲とは、欠失などを有する免疫グロブリン結合性ペプチドが免疫グロブリンへの高い結合力を有する限り特に限定されるものではない。上記「1個から数個」の範囲は、例えば30個以下とすることができ、好ましくは20個以下、より好ましくは10個以下、さらに好ましくは7個以下、一層好ましくは5個以下、特に好ましくは3個以下、1個以上または2個以下、1個程度であることができる。
 さらに、アミノ酸残基の欠失、置換および/または付加の位置としては、例えば、N末端および/またはC末端を挙げることができる。これら部位は、特に欠失および/または付加の部位として好ましい。付加するアミノ酸配列の実施形態としては、該ペプチドをマトリックスに固定化する際に有用な、LysやCysを含むアミノ酸配列をC末端側に付加することが挙げられる。
 上記配列相同性および上記変異(欠失、置換および/または付加)を有する免疫グロブリン結合性ペプチドも、化学的安定性に優れる。具体的には、上記配列相同性および上記変異を有する免疫グロブリン結合性ペプチドのアルカリ性水溶液に対する化学的安定性は、野生型SpGの化学的安定性より優れていることが好ましく、配列番号1のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン結合性ペプチドの化学的安定性と同等またはより優れていることがより好ましい。また、上記配列相同性および上記変異を有する免疫グロブリン結合性ペプチドのFc領域および/またはFab領域に対する結合活性も、野生型SpGの結合活性より優れていることが好ましく、配列番号1のアミノ酸配列を有する免疫グロブリン結合性ペプチドの結合活性と同等またはより優れていることがより好ましい。
 なお、上記の欠失や付加が加わってアミノ酸数が変化した場合であっても、変異導入前におけるアミノ酸残基の位置に対応する変異導入後におけるアミノ酸残基の位置は、変異導入前後のアミノ酸配列のアライメント解析を行えば容易に検索可能である。このようなアライメント解析の手法は、当業者に広く知られている。
 本発明によって得られたアフィニティー分離マトリックスは、アルカリ性水溶液に対する化学的安定性が高いことを特徴とする。すなわち、アルカリ性水溶液で処理してもアルカリによるダメージがより少なく、免疫グロブリン結合性能を高いレベルで維持している。
 「アルカリ性水溶液」とは、洗浄または殺菌の目的を達成し得る程度のアルカリ性を指す。より具体的には、0.01M以上1.0M以下または0.01N以上1.0N以下の水酸化ナトリウム水溶液などが該当するが、これに限定されるものではない。水酸化ナトリウムを例とした場合、その濃度の下限は、10mMが好ましく、15mMがより好ましく、20mMがより好ましく、25mMがさらにより好ましい。一方、水酸化ナトリウムの濃度の上限は、1.0Mが好ましく、0.5Mがより好ましく、0.3Mがさらにより好ましく、0.2Mがさらにより好ましく、0.1Mがさらにより好ましい。アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液である必要はないが、そのpHは12以上14以下が好ましい。pHの下限に関し、12.0以上が好ましく、12.5以上がより好ましい。pHの上限に関し、14以下が好ましく、13.5以下がさらにより好ましく、13.0以下がさらにより好ましい。
 「化学的安定性」とは、ペプチドがアミノ酸残基の化学変化などの化学修飾、および、アミド結合の転移や切断などの化学変性に対して、ペプチドの機能を保持する性質を指す。本発明においては、ペプチドの機能保持とは、免疫グロブリンへの結合活性を指す。本発明において「免疫グロブリンへの結合活性」とは、化学変性を受けずに免疫グロブリンに対する親和性を保持しているポリペプチドの割合をいう。すなわち、「化学的安定性」が高い程、アルカリ性水溶液への浸漬処理の後も、免疫グロブリンへの結合活性が低下する度合いが小さい。なお、本明細書中における「アルカリ耐性」という用語も、「アルカリ性条件下における化学的安定性」と同義である。
 ペプチドをアルカリに浸漬する時間は、アルカリの濃度や浸漬時の温度によってペプチドの受けるダメージは大きく異なるので、特に限定はされない。例えば、水酸化ナトリウムの濃度が15mMで、浸漬時の温度が室温の場合、アルカリに浸漬する時間の下限は、30分が好ましく、1時間がより好ましく、2時間がより好ましく、4時間がより好ましく、10時間がより好ましく、20時間がより好ましいが、特に限定はされない。
 抗体またはその断片に対する結合活性は、表面プラズモン共鳴原理を用いたBiacoreシステム(GEヘルスケア社)、および、バイオレイヤー干渉法を用いたOctet(Pall ForteBio社)などのバイオセンサーによって試験することができるが、これに限定されるものではない。測定条件としては、本発明のペプチドが抗体またはその断片に結合した時の結合シグナルが検出できればよい。測定条件としては、温度は20℃以上40℃以下の一定温度にし、結合状態を見るときのpHは5以上8以下程度の中性条件にすることが好ましい。緩衝液の成分としては、中性の場合には、リン酸、トリス、ビストリスなどが挙げられるが、これらに限定されない。緩衝液の塩化ナトリウム濃度は、特に限定はされないが、0M以上0.15M以下程度が好ましい。
 抗体またはその断片に結合していることを示すパラメータとしては、例えば、親和定数(KA)や解離定数(KD)を用いることができる(永田他 著,「生体物質相互作用のリアルタイム解析実験法」,シュプリンガー・フェアラーク東京,1998年,41頁)。本発明のペプチドの抗体またはその断片に対する親和定数は、例えば、Octetシステムを利用して、バイオセンサーにヒトIgGまたはその断片を固定化して、温度25℃、pH7.4の条件下にて、各ドメイン変異体を流路添加する実験系で求めることができる。本発明に係るアフィニティー分離マトリックスに用いられる免疫グロブリン結合性ペプチドについて、ヒト免疫グロブリンへの親和定数(KA)が1×105(M-1)以上、より好ましくは1×106(M-1)以上であることが好ましい。しかし、親和定数は、免疫グロブリンの種類や、免疫グロブリン結合性ペプチドのドメイン数によっても変わるので、これに限定されない。
 ただし、アルカリ処理後の残存結合活性を求める場合には、結合パラメータとして、KAやKDは不適切である。アルカリ処理によって、抗体またはその断片に結合できる分子の比率が変化しても、ペプチド1分子の抗体またはその断片に対する結合能は変化しない場合には、パラメータとしては変化が見られないからである。ペプチドの残存結合活性を求める場合には、例えば、抗体またはその断片をバイオセンサーに固定化し、ペプチドを化学処理する前と後で、同一濃度の抗体またはその断片を添加したときの、結合シグナルの大きさ、または、理論的最大結合容量(Rmax)という、結合レスポンス(nm)を単位とする結合パラメータを用いるのが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、ペプチドを固定化し、固定化したチップをアルカリ処理する前と後で同じ濃度の抗体またはその断片を添加して結合シグナルの大きさを比較してもよい。
 残存結合活性は、アルカリ処理前後の比較なので、基本的には、アルカリ処理前の結合活性を分母とし、アルカリ処理後の結合活性を分子とする比率(パーセンテージ)で表すことができる。その数値は、同じ条件でアルカリ処理した本発明の変異が導入されていないペプチドと比較して高ければ、特に限定はされないが、その比率が10%以上であるのが好ましく、20%以上であるのがより好ましく、30%以上であるのがさらにより好ましく、40%以上であるのがさらにより好ましく、50%以上であるのがさらにより好ましい。
 本発明のアフィニティー分離マトリックスに用いられる免疫グロブリン結合性ペプチドは、実施形態の1つとして、単量体または単ドメインである当該免疫グロブリン結合性ペプチドが2個以上、好ましくは3個以上、より好ましくは4個以上、より好ましくは5個以上連結された複数ドメインの多量体であってもよい。連結されるドメイン数の上限は、例えば10個、好ましくは8個、より好ましくは6個である。これらの多量体は、単一の免疫グロブリン結合性ペプチドの連結体であるホモダイマーやホモトリマー等のホモポリマーであってもよいし、複数種類の免疫グロブリン結合性ペプチドの連結体であるヘテロダイマーやヘテロトリマー等のヘテロポリマーであってもよい。
 上記免疫グロブリン結合性ペプチドの連結のされ方としては、1個または複数個のアミノ酸残基で連結する方法、および、アミノ酸残基を挟まず直接連結する方法が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。連結するアミノ酸残基数に特に制限は無いが、好ましくは1残基以上20残基以下であり、より好ましくは15残基以下であり、さらにより好ましくは10残基以下であり、さらにより好ましくは5残基以下であり、さらにより好ましくは2残基以下である。連結する際には、単量体免疫グロブリン結合性ペプチドの3次元立体構造を不安定化しないものが好ましい。
 また、上記免疫グロブリン結合性ペプチドは、他のペプチドや化合物などが結合していてもよいものとする。例えば、本発明の実施形態の1つとして、上記免疫グロブリン結合性ペプチド、または、当該ペプチドが2個以上連結された多量体が、1つの構成成分として、機能の異なる他のペプチドと融合されていることを特徴とする融合ペプチドを用いたアフィニティ分離マトリックスが挙げられる。融合ペプチドの例としては、アルブミンやGST(グルタチオンS-トランスフェラーゼ)が融合したペプチドを例として挙げることができるが、これに限定されるものではない。また、DNAアプタマーなどの核酸、抗生物質などの薬物、PEG(ポリエチレングリコール)などの高分子が融合されている場合も、本発明のアフィニティー分離マトリクスに用いられるペプチドの有用性を利用するものであれば、本発明に包含される。
 本発明のアフィニティー分離マトリックスを利用して、免疫グロブリンのFc領域および/またはFab領域を含むタンパク質をアフィニティーカラム・クロマトグラフィー精製法により分離精製することが可能となる。これらのタンパク質精製法は、免疫グロブリンのアフィニティーカラム・クロマトグラフィー精製法に準じる手順により達成することができる(非特許文献1)。即ち、上記タンパク質を含有する緩衝液を調製(pHは中性付近)した後、当該溶液を本発明のアフィニティー分離マトリックスを充填したアフィニティーカラムに通過させるなどして接触させ、上記タンパク質を吸着させる。次いで、アフィニティーカラムに純粋な緩衝液を適量通過させ、カラム内部を洗浄する。この時点では所望の上記タンパク質は、カラム内の本発明に係るアフィニティー分離マトリックスに吸着されている。そして、本発明ペプチドをリガンドとして固定化したアフィニティー分離マトリックスは、このサンプル添加の工程からマトリックス洗浄の工程において、目的とする上記タンパク質を吸着保持する性能に優れる。次いで、適切なpHに調整した酸性緩衝液をカラムに通液し、所望の上記タンパク質を溶出することにより、高純度な精製が達成される。溶出に用いる酸性緩衝液には、マトリックスからの解離を促進する物質を添加してもよい。なお、上記タンパク質は、免疫グロブリン自体であってもよいし、Fc断片およびFab断片などの抗体断片であってもよい。
 本発明のアフィニティー分離マトリックスは、リガンド化合物や担体の基材が完全に機能を損なわない程度の、適当な強酸性または強アルカリ性の純粋な緩衝液を通過させて洗浄することにより、再利用が可能である。上記の再生用緩衝液には、適当な変性剤や有機溶剤を配合してもよい。本発明のアフィニティ分離マトリックスは、特にアルカリ性水溶液に対する化学的安定性に優れるので、強アルカリの純粋な緩衝液を通過させて洗浄することで再利用することが好ましい。しかし、強アルカリの純粋な緩衝液で再生する操作をするタイミングは、使用後に毎回である必要は無く、例えば、5回に1回や10回に1回でも構わない。
 本発明のアフィニティー分離マトリックスで用いられるペプチドをコードするDNAは、その塩基配列を翻訳したアミノ酸配列が上記ペプチドを構成するものであればいかなるものでもよい。そのような塩基配列は、通常用いられる公知の方法、例えば、ポリメラーゼ・チェーン・リアクション(以下、「PCR」と略記する)法を利用して取得できる。また、公知の化学合成法で合成することも可能であり、さらに、DNAライブラリーから得ることもできる。当該塩基配列は、コドンが縮重コドンで置換されていてもよく、翻訳されたときに同一のアミノ酸をコードしている限り、本来の塩基配列と同一である必要性は無い。当該塩基配列を一つ又はそれ以上有する組換えDNA、または、当該組換えDNAを含むプラスミドおよびファージなどのベクター、さらには、当該DNAを有するベクターにより形質転換された形質転換体、当該DNAを導入した遺伝子改変生物、および、当該DNAを転写の鋳型DNAとする無細胞タンパク質合成系を得ることができる。
 また、本発明に係るアフィニティー分離マトリックスで用いられる免疫グロブリン結合性ペプチドは、タンパク質発現を補助する作用または精製を容易にするという利点がある公知のタンパク質との融合ペプチドとして取得することができる。即ち、上記融合ペプチドをコードする組換えDNAを少なくとも一つ含有する微生物または細胞を得ることができる。上記タンパク質の例としては、マルトース結合タンパク質(MBP)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)等が挙げられるが、それらのタンパク質に限定されるものではない。
 上記ペプチドをコードするDNAを改変するための部位特異的な変異の導入は、以下のように、組換えDNA技術、PCR法などを用いて行うことができる。即ち、組換えDNA技術による変異の導入は、例えば、本発明ペプチドをコードする遺伝子中において、変異導入を希望する目的の部位の両側に適当な制限酵素認識配列が存在する場合に、それら制限酵素認識配列部分を前記制限酵素で切断し、変異導入を希望する部位を含む領域を除去した後、化学合成などによって目的の部位のみに変異導入したDNA断片を挿入するカセット変異法によって行うことができる。
 また、PCRによる部位特異的変異の導入は、例えば、上記ペプチドをコードする二本鎖プラスミドを鋳型として、+鎖および-鎖に相補的な変異を含む2種の合成オリゴプライマーを用いてPCRを行うダブルプライマー法により行うことができる。また、上記単量体ペプチド(1つのドメイン)をコードするDNAを、意図する数だけ直列に連結することにより、多量体ペプチドをコードするDNAを作製することもできる。例えば、多量体ペプチドをコードするDNAの連結方法に関して、DNA配列に適当な制限酵素部位を導入し、制限酵素で断片化した2本鎖DNAをDNAリガーゼで連結することができる。制限酵素部位は1種類でもよいが、複数の異なる種類の制限酵素部位を導入することもできる。また、多量体ペプチドをコードするDNAにおいて、各々の単量体ペプチドをコードする塩基配列が同一の場合には、宿主にて相同組み換えを誘発する可能性があるので、連結されている単量体ペプチドをコードするDNAの塩基配列間の配列同一性が90%以下、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下、さらにより好ましくは75%以下であることが好ましい。なお、塩基配列の同一性も、アミノ酸配列と同様に、常法により決定することが可能である。
 上記ベクターは、前述したペプチドまたはその部分アミノ酸配列をコードする塩基配列、およびその塩基配列に作動可能に連結された宿主で機能しうるプロモーターを含む。通常は、上記ペプチドをコードする遺伝子を、適当なベクターに連結もしくは挿入することにより得ることができ、遺伝子を挿入するためのベクターは、宿主中で自律複製可能なものであれば特に限定されず、プラスミドDNAやファージDNAをベクターとして用いることができる。例えば、大腸菌を宿主として用いる場合には、pQE系ベクター(キアゲン社)、pET系ベクター(メルク社)およびpGEX系ベクター(GEヘルスケアバイオサイエンス社)のベクターなどが挙げられる。
 上記形質転換体は、宿主となる細胞へ本発明の組換えベクターを導入することにより得ることができる。宿主への組換え体DNAの導入方法としては、例えばカルシウムイオンを用いる方法、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、酢酸リチウム法、アグロバクテリウム感染法、パーティクルガン法およびポリエチレングリコール法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、得られた遺伝子の機能を宿主で発現する方法としては、上記得られた遺伝子をゲノム(染色体)に組み込む方法なども挙げられる。宿主となる細胞については特に限定されるものではないが、安価に大量生産する上では、大腸菌、枯草菌、ブレビバチルス属、スタフィロコッカス属、ストレプトコッカス属、ストレプトマイセス属(Streptomyces)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)等のバクテリア(真正細菌)を好適に使用しうる。
 上記免疫グロブリン結合性ペプチドは、前記した形質転換体を培地で培養し、培養体中(菌体ぺリプラズム領域中も含む)または培養液中(細胞外)に本発明のペプチドを生成蓄積させ、該培養物から所望のペプチドを採取することにより製造することができる。また、上記ペプチドは、前記した形質転換細胞を培地で培養し、培養体中(菌体ぺリプラズム領域中も含む)または培養液中(細胞外)に、上記ペプチドを含む融合タンパク質を生成蓄積させ、当該培養物から当該融合ペプチドを採取し、当該融合ペプチドを適切なプロテアーゼによって切断し、所望のペプチドを採取することにより製造することができる。
 上記形質転換体を培地で培養する方法は、宿主の培養に用いられる通常の方法に従って行われる。得られた形質転換体の培養に用いる培地は、上記ペプチドを高効率、高収量で生産できるものであれば特に制限は無い。具体的には、グルコース、蔗糖、グリセロール、ポリペプトン、肉エキス、酵母エキス、カザミノ酸などの炭素源や窒素源を使用することができる。その他、カリウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、マグネシウム塩、マンガン塩、亜鉛塩、鉄塩などの無機塩類が必要に応じて添加される。栄養要求性の宿主細胞を用いる場合は、生育に要求される栄養物質を添加すればよい。また、必要であればペニシリン、エリスロマイシン、クロラムフェニコール、ネオマイシンなどの抗生物質が添加されてもよい。
 さらに、形質転換体内外に存在する宿主由来のプロテアーゼによる当該目的ペプチドの分解を抑えるために、公知の各種プロテアーゼ阻害剤、即ち、Phenylmethane sulfonyl fluoride(PMSF)、Benzamidine、4-(2-aminoethyl)-benzenesulfonyl fluoride(AEBSF)、Antipain、Chymostatin、Leupeptin、Pepstatin A、Phosphoramidon、Aprotinin、Ethylenediaminetetra acetic acid(EDTA)および/またはその他市販されているプロテアーゼ阻害剤を適当な濃度で添加してもよい。
 さらに、上記免疫グロブリン結合性ペプチドを正しくフォールディングさせるために、例えば、GroEL/ES、Hsp70/DnaK、Hsp90、Hsp104/ClpBなどの分子シャペロンを利用してもよい。かかる分子シャペロンは、例えば、共発現または融合タンパク質化などの手法で、本発明のペプチドと共存させる。なお、上記ペプチドの正しいフォールディングを目的とする場合には、正しいフォールディングを助長する添加剤を培地中に加える手法や低温にて培養するなどの手法もあるが、これらに限定されるものではない。
 大腸菌を宿主として得られた形質転換細胞を培養する培地としては、LB培地(トリプトン1%,酵母エキス0.5%,NaCl1%)、または、2×YT培地(トリプトン1.6%,酵母エキス1.0%,NaCl0.5%)等が挙げられる。また、培養温度は、例えば15~42℃、好ましくは20~37℃で、通気攪拌条件で好気的に数時間~数日培養することにより、上記ペプチドを培養細胞内(ぺリプラズム領域内を含む)または培養溶液(細胞外)に蓄積させて回収する。場合によっては、通気を遮断し嫌気的に培養してもよい。組換えペプチドが分泌生産される場合には、培養終了後に、遠心分離、ろ過などの一般的な分離方法で、培養細胞と分泌生産されたペプチドを含む上清を分離することにより生産された組換えペプチドを回収することができる。また、培養細胞内(ぺリプラズム領域内を含む)に蓄積される場合にも、例えば、培養液から遠心分離、ろ過などの方法により菌体を採取し、次いで、この菌体を超音波破砕法、フレンチプレス法などにより破砕し、および/または、界面活性剤等を添加して可溶化することにより、細胞内に蓄積生産されたペプチドを回収することができる。
 上記ペプチドの精製はアフィニティークロマトグラフィー、陽イオンまたは陰イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー等を単独でまたは適宜組み合わせることによって行うことができる。得られた精製物質が目的のタンパク質であることの確認は、通常の方法、例えばSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動、N末端アミノ酸配列分析、ウエスタンブロッティング等により行うことができる。
 本願は、2017年3月31日に出願された日本国特許出願第2017-71909号に基づく優先権の利益を主張するものである。2017年3月31日に出願された日本国特許出願第2017-71909号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
 以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、比較対象として、公知の野生型SpGの免疫グロブリン結合ドメインのアミノ酸配列3種(配列番号17~19)、および、特許文献2~4を参考に、Fab領域への結合を強化したSpG変異体のアミノ酸配列1種(配列番号20)を用いた。
 実施例1:各種免疫グロブリン結合性ペプチドの調製
 (1) 各種免疫グロブリン結合性ペプチドの発現プラスミド調製
 各種免疫グロブリン結合性ペプチドのアミノ酸配列から逆翻訳を行い、当該ペプチドをコードするDNA配列を設計した。コードDNAは、3種の一本鎖オリゴDNA(f31/f32/f33)を用いたPCRを行い、その後制限酵素BamHI/EcoRIで消化して、同じ制限酵素で処理した発現ベクターpGEX-6P-1のマルチクローニングサイトに組み込んだ。コードDNA調製時のPCRでは、まず少量のf32(0.2μM、リーディング)とf33(10μM、ラギング)とがオーバーラップPCRで伸張され、次に、f31(10μM、リーディング)と先の反応で伸張したf33(ラギング)とのオーバーラップPCRによって形成される二本鎖DNAが、制限酵素サイトを両端に有したコードDNA配列となる。各々のPG類縁体のf31~f33に該当する各種オリゴDNA配列をこのような反応が進むよう設計し、ユーロフィン社への外注によって合成した。具体的な実験操作については、ポリメラーゼとしてBlendTaq Plus(TOYOBO社)を用い、PCR反応を行い、アガロース電気泳動にかけ、目的のバンドを切り出すことで抽出した二本鎖DNAを、制限酵素BamHIとEcoRI(タカラバイオ社)により切断した。次に、プラスミドベクターpGEX-6P-1(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)も、同様にBamHI/EcoRI処理し、次に脱リン酸化酵素CIAP(タカラバイオ社)による脱リン酸化処理を行った後で、Ligation high(TOYOBO社)を用いたライゲーション反応を行った。
 各種免疫グロブリン結合性ペプチドのアミノ酸配列に対応したコードDNA配列、および、発現プラスミド調製に用いたオリゴDNA配列(f31~f33)の配列番号の組合せを表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記プラスミドベクターpGEX-6P-1を用いて、コンピテント細胞(タカラバイオ社「大腸菌HB101」)の形質転換を、本コンピテント細胞製品に付属のプロトコルに従って行った。上記プラスミドベクターpGEX-6P-1を用いれば、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(以下、「GST」と略記する)が融合したペプチドを産生することができる。次いで、プラスミド精製キット(プロメガ社製「Wizard Plus SV Minipreps DNA Purification System」)を用い、キット付属の標準プロトコルに従って、プラスミドDNAを増幅し、抽出した。発現プラスミドのコードDNAの塩基配列確認は、DNAシークエンサー(Applied Biosystems社製「3130xl Genetic Analyzer」)を用いて行った。遺伝子解析キット(Applied Biosystems社製「BigDye Terminator v.1.1 CycleSequencing Kit」)と、プラスミドベクターpGEX-6P-1のシークエンシング用DNAプライマー(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)を用いて、添付のプロトコルに従いシークエンシングPCR反応を行った。そのシークエンシング産物を、プラスミド精製キットApplied Biosystems社製「BigDye XTerminator Purification Kit」)を用いて、添付のプロトコルに従い精製し、塩基配列解析に用いた。
 (2) 各種免疫グロブリン結合性ペプチドの調製
 上記(1)で得られた、各種免疫グロブリン結合性ペプチドを導入した各形質転換細胞を、アンピシリン含有2×YT培地にて、37℃で終夜培養した。これらの培養液を、100倍量程度のアンピシリン含有2×YT培地に接種し、37℃で約1時間、その後25℃で約1時間培養した後で、終濃度0.1mMになるようイソプロピル1-チオ-β-D-ガラクシド(IPTG)を添加し、さらに25℃にて約18時間培養した。
 培養終了後、遠心にて集菌し、PBS緩衝液5mLに再懸濁した。超音波破砕にて細胞を破砕し、遠心分離して上清画分(無細胞抽出液)と不溶性画分に分画した。pGEX-6P-1ベクターのマルチクローニングサイトに目的の遺伝子を導入すると、GSTがN末端に付与した融合ペプチドとして発現される。それぞれの画分をSDS電気泳動により分析したところ、各々の形質転換細胞培養液から調製した各種無細胞抽出液のすべてについて、分子量約25,000以上の位置にIPTGにより誘導されたと考えられるペプチドのバンドを確認した。なお、分子量はほぼ同様であるが、免疫グロブリン結合性ペプチドの種類によってバンドの位置は違った。
 GST融合ペプチドを含む各々の無細胞抽出液から、GSTに対して親和性のあるGSTrap FFカラム(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)を用いたアフィニティークロマトグラフィーにて、GST融合ペプチドを粗精製した。各々の無細胞抽出液をGSTrap FFカラムに添加し、標準緩衝液(20mM NaH2PO4-Na2HPO4,150mM NaCl,pH7.4)にてカラムを洗浄し、続いて溶出用緩衝液(50mM Tris-HCl,20mMグルタチオン,pH8.0)にて目的のGST融合ペプチドを溶出した。後の実施例で、GSTを融合したままでアッセイに利用したサンプルは、この溶出液を遠心式フィルターユニットであるアミコン(メルクミリポア社)を用いて、濃縮しつつ溶出用緩衝液を標準緩衝液に置換したペプチド溶液を用いた。
 pGEX-6P-1ベクターのマルチクローニングサイトに遺伝子を導入すると、配列特異的プロテアーゼPreScission Protease(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)でGSTを切断することが可能なアミノ酸配列が、GSTと目的ペプチドの間に導入される。PreScission Proteaseを用いて、添付プロトコルに従いGST切断反応を行った。このようにGSTを切断したサンプルから、Superdex 75 10/300 GLカラム(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)を用いたゲルろ過クロマトグラフィーにて、目的のペプチドを精製した。標準緩衝液にて平衡化したSuperdex 75 10/300 GLカラムに、各々の反応溶液を添加し、目的のペプチドを、切断したGSTやPreScission Proteaseから分離精製した。なお、以上のカラムを用いたクロマトグラフィーによるペプチド精製は、全てAKTAprime plusシステム(GEヘルスケア・バイオサイエンス社)を利用して実施した。また、本実施例で得られるGST切断後の各々のペプチドは、N末端側にベクターpGEX-6P-1由来のGly-Pro-Leu-Gly-SerがN末端側に付加されたアミノ酸配列を有する。
 実施例2:各種免疫グロブリン結合性ペプチドの結合能評価
 (1) 各種免疫グロブリンの調製
 ヒト血液由来のIgG製剤を原料としてIgG溶液を調製し、さらにこれをパパインによってFabフラグメント(以下単にFabと略す)とFcフラグメント(以下単にFcと略す)に断片化し、FabとFcを分離精製することで、Fab溶液およびFc溶液を調製した。具体的には、血漿分画製剤ガンマグロブリン筋注1500mg/10mL(ニチヤク)を、パパイン消化用緩衝液(0.1M AcOH-AcONa,2mM EDTA,1mMシステイン,pH5.5)に溶解し、Papain Agarose from papaya latexパパイン固定化アガロース(SIGMA社)を添加し、ローテーターで混和させながら、37℃で約8時間インキュベートした。パパイン固定化アガロースから分離した反応溶液(FabとFcが混在)から、KanCapA(カネカ)を利用したアフィニティークロマトグラフィーにより、素通り画分でFabを回収することでFcと分離精製した。カラムに吸着したFcは、0.05M 酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液(pH3.5)で溶出し、即座に0.1M Tris-塩酸緩衝液(pH8.0)で中和した。またIgGを含む溶液は、パパイン消化処理しなかった血漿分画製剤ガンマグロブリンを、KanCapAを利用した同様のクロマトグラフィー操作によって、Fcと同様の手法にて回収することで調製した。IgG、Fab、および、Fcを含む各々の溶液を、Superdex 75 10/300 GLカラム(GEヘルスケア社)を用いた、ゲルろ過クロマトグラフィーにて精製(平衡化および分離には標準緩衝液を使用)し、各種免疫グロブリン類の溶液を得た。なお、実施例1と同様に、クロマトグラフィーによるペプチド精製は、AKTAprime plusシステムを利用して実施した。
 (2) 各種ペプチドの免疫グロブリン類結合レスポンスの観測
 バイオセンサーOctet(日本ポール社)を用い、本装置で最も標準的な評価システムとして推奨されている、ストレプトアビジン-ビオチン結合を利用してリガンドを固定化するSAバイオセンサーを用いた評価系にて、各種免疫グロブリン結合性ペプチドと免疫グロブリン類との結合力を測定した。
 上記(1)で得られたIgGを3mg/mLに、FabおよびFcを1mg/mLに濃度調整した各溶液1mLに対し、アミノ基ビオチン標識試薬EZ-link-NHS-PEG4-Biotin(ThermoFisher社)の1mM水溶液を20μL添加し、室温で終夜インキュベ―トしてビオチン化IgG、ビオチン化Fabおよびビオチン化Fcを調製した。ビオチン化したIgG、FabおよびFcを、ランニング緩衝液(20mM NaH2PO4-Na2HPO4,150mM NaCl,pH7.4)で最終濃度が0.1mg/mL程度となる様に希釈し、SAバイオセンサー8本に同じように600秒間接触させた。接触時の回転速度は全て1000rpmに調整した。その後、50mM Citrate,pH2.4に10秒間接触→ランニング緩衝液に10秒間接触というサイクルを3回繰り返した。これを洗浄・再生ステップとする。この条件では、ストレプトアビジン-ビオチン結合は解離しないことは確認済みである。免疫グロブリン1種に対しては、同じSAバイオセンサーを用いるように測定系を組み、各種ペプチド溶液に120秒間接触する結合相、続いて標準緩衝液に120秒間接触する解離相のデータを取得した。各種ペプチドの濃度が10nM、100nM、1000nMの3通りのデータについて、同じ種類のペプチドには同じSAバイオセンサーを用いて、先述の洗浄・再生ステップを介して、繰り返し測定した。表2に以上の測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 解析は、付属の解析ソフトを利用して標準的な1:1結合モデルにてフィッティングを行った。各種ペプチドの免疫グロブリン類に対する親和定数(KA=kon/koff)、結合速度定数(kon)、および、解離速度定数(koff)を算出し、それらの常用対数Log10をグラフとして図示した。すなわち、数値が1違うと、パラメータが1オーダー(10倍)違うことを意味する。解離速度定数は、小さい程結合が強くなるので、グラフの軸は反転させており、これによって、各種パラメータに関し、右側に大きい程結合が強いことを示すような表示方法とした。
 配列番号2~7に示す各種免疫グロブリン結合性ペプチドのIgG結合パラメータに関するグラフを、配列番号17~19に示すSpGのIgG結合ドメインからなるペプチド(比較例1)と比較する形で図1に示した。本発明で得られた各種免疫グロブリン結合性ペプチドは、全てSpGのIgG結合ドメインと同程度のIgG結合力を示すことを確認した。SpGよりも高い数値を示したペプチドをリガンドとすることで、IgGの保持性能が向上したアフィニティー分離マトリックスの創出に繋がる可能性がある。一方、SpGよりも低い数値を示したペプチドをリガンドとすることで、IgGを回収しやすいアフィニティー分離マトリックスの創出が可能となるかもしれない。したがって、ここでは、本発明のペプチドがSpGと同オーダーの結合定数を示したという点が重要と言える。
 配列番号8~16に示す各種免疫グロブリン結合性ペプチドのFab結合パラメータに関するグラフを、配列番号20に示すSpGのIgG結合ドメインのFab結合強化型変異体(比較例1)と比較する形で図2に示した。先と同様に、本発明で得られた全ての免疫グロブリン結合性ペプチドは、免疫グロブリンのFab結合性ペプチドとして、十分な結合力を示すことを確認した。配列番号8~16のペプチドは、特許文献2~4を参考に、配列番号2~7の一部を変異したアミノ酸配列を有する。これらは、配列番号1で示す様な様々なバリエーションのアミノ酸配列も、基本的に本発明に含有されることを示すデータと言える。
 実施例3:免疫グロブリン結合性ペプチドのアルカリ耐性評価
 (1) 各種ペプチドのアルカリ処理
 超純水を用いて透析した各種ペプチドを濃度調整し、4μM水溶液を得た。当該水溶液0.2mLに半量の45mM水酸化ナトリウム水溶液0.1mLを添加し、25℃で2時間インキュベ―トした後、50mM酢酸(pH3.0)0.1mLで中和した。中和されていることをpH試験紙にて確認し、標準緩衝液で20倍希釈して濃度を100nMに調整した。
 上記の水酸化ナトリウム水溶液0.1mLと50mM酢酸(pH3.0)0.1mLをあらかじめ混和してから添加し、上記の通りに調製したペプチド溶液を、アルカリ処理前(0hr)のサンプルとした。この溶液のペプチドの最終濃度は100nMである。
 (2) 各種ペプチドのアルカリ処理後の免疫グロブリン結合残存活性
 上記(1)で調整したアルカリ処理前後の各種ペプチド溶液を用いて、実施例2(2)と同様の方法で、Octetにて免疫グロブリンへの結合を測定した。本実験では、結合の様式を単純化するため、IgGの代わりにFcを用いた。また、結合定数が同じオーダーであることを確認したので、濃度変化に伴う結合シグナルの大きさの変化もほぼ同様と仮定できる。よって、アルカリ処理前の結合シグナル値に対する、アルカリ処理後(N=3)の結合シグナル値の比率を結合残存活性として算出し、その値をグラフにした。
 配列番号2~5に示す各種免疫グロブリン結合性ペプチドのアルカリ処理後のFc結合残存活性に関するグラフを、配列番号19に示すSpGのIgG結合ドメインからなるペプチド(比較例1)と比較する形で図3(1)に示した。グラフに示されている通り、本発明の各種ペプチドは、SpGのIgG結合ドメインよりも有意に高いアルカリ耐性を示すことを確認した。
 Fab結合強化型に関しても、配列番号11、13に示すペプチドを用い、アルカリ処理後のFab結合残存活性を評価し、配列番号20に示すSpGのIgG結合ドメインのFab結合強化型変異体(比較例1)と比較する形で図3(2)に示した。同様に、本発明で得られたFab結合強化型のペプチドについても、アルカリ耐性が強化されていることを確認した。
 なお、数値にバラつきは見られるが、アルカリによる非特異的なダメージを評価しており、かつ、そのダメージに鋭敏な評価系である為、この程度のバラつきが生じるのは自然であり、平均値において明確な有意差がある点から、結果の信頼度は高く、比較対照より有意に高いレベルを保っていると想定される。今回本実施例で評価したペプチドをリガンドとするアフィニティー分離マトリックスは、アルカリ洗浄によるダメージに強い特性を示すはずである。
 比較例1
 本実施例の比較対照として用いた配列番号17~20に示すタンパク質は、実施例1(1)と同様の方法で、表3に示す配列番号のオリゴDNAを用いて、発現プラスミドを調製した。そして、実施例1(2)と同様の方法でタンパク質サンプルを調製し、実施例2、および、実施例3において、同様の方法で、本発明で得られた各種ペプチドと同時に評価を実施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (5)

  1.  配列番号1で規定されるアミノ酸配列、または、配列番号1で規定されるアミノ酸配列と94%以上の配列同一性を示すアミノ酸配列を含む免疫グロブリン結合性ペプチドと水不溶性担体を含み、免疫グロブリン結合性ペプチドがリガンドとして水不溶性担体に固定化されていることを特徴とするアフィニティー分離マトリックス。
  2.  上記配列番号1で規定されるアミノ酸配列が配列番号2~16のいずれかによって規定されているアミノ酸配列であることを特徴とする、請求項1に記載のアフィニティー分離マトリックス。
  3.  上記免疫グロブリン結合性ペプチドが、上記配列番号1で規定されるアミノ酸配列において、N末端および/またはC末端に位置する1個または数個のアミノ酸が、欠失、置換および/または付加されたアミノ酸配列を含むことを特徴とする、請求項1に記載のアフィニティー分離マトリックス。
  4.  2以上の上記免疫グロブリン結合性ペプチドが連結した免疫グロブリン結合性ペプチド多量体がリガンドとして水不溶性担体に固定化されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載のアフィニティー分離マトリックス。
  5.  免疫グロブリンのFc領域および/またはFab領域を含むタンパク質を製造する方法であって、
     請求項1~4のいずれかに記載のアフィニティー分離マトリックスと、該タンパク質を含む液体試料とを接触させる工程と
     アフィニティー分離マトリックスに結合した該タンパク質を、アフィニティー分離マトリックスから分離する工程を含むことを特徴とする方法。
PCT/JP2018/008051 2017-03-31 2018-03-02 免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス WO2018180205A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019509059A JP7053577B2 (ja) 2017-03-31 2018-03-02 免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス
EP18776444.4A EP3604341A4 (en) 2017-03-31 2018-03-02 AFFINITY DISSOCIATION MATRIX FOR IMMUNOLOGICAL PURIFICATION PURPOSES
US16/586,054 US20200016512A1 (en) 2017-03-31 2019-09-27 Affinity separation matrix for purifying immunoglobulin

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017071909 2017-03-31
JP2017-071909 2017-03-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/586,054 Continuation US20200016512A1 (en) 2017-03-31 2019-09-27 Affinity separation matrix for purifying immunoglobulin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018180205A1 true WO2018180205A1 (ja) 2018-10-04

Family

ID=63675648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/008051 WO2018180205A1 (ja) 2017-03-31 2018-03-02 免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200016512A1 (ja)
EP (1) EP3604341A4 (ja)
JP (1) JP7053577B2 (ja)
WO (1) WO2018180205A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503032A (ja) 1986-03-21 1988-11-10 フアーマシア・アー・ベー 免疫グロブリン結合性タンパク質の産生方法と手段
JP2009195184A (ja) 2008-02-22 2009-09-03 Kaneka Corp IgG−Fab断片抗体結合性ペプチド
JP2013521258A (ja) * 2010-03-05 2013-06-10 ベーリンガー インゲルハイム インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 抗体の選択的強化
WO2014071234A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 The Governing Council Of The University Of Toronto Gb1 peptidic compounds and methods for making and using the same
WO2015030094A1 (ja) 2013-08-30 2015-03-05 株式会社カネカ Fab領域結合性ペプチド
WO2016061427A1 (en) 2014-10-17 2016-04-21 The University Of Chicago Methods and compostions involving protein g variants
JP2016079153A (ja) 2014-10-21 2016-05-16 株式会社プロテイン・エクスプレス プロテインg変異体
JP2017071909A (ja) 2015-10-05 2017-04-13 清水建設株式会社 多層免震構造物

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4977247A (en) * 1986-02-14 1990-12-11 Genex Corporation Immobilized protein G variants and the use thereof
SE9302855D0 (sv) * 1993-09-06 1993-09-06 Martin Lindberg Method and means for producing plasmaproteinase inhibitor binding proteins
US20150183820A1 (en) * 2012-08-03 2015-07-02 National Institute Of Advanced Industrial Science Technology Scavenger containing protein formed from tandem-type multimer of mutant extracellular domain of protein g

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503032A (ja) 1986-03-21 1988-11-10 フアーマシア・アー・ベー 免疫グロブリン結合性タンパク質の産生方法と手段
JP2009195184A (ja) 2008-02-22 2009-09-03 Kaneka Corp IgG−Fab断片抗体結合性ペプチド
JP2013521258A (ja) * 2010-03-05 2013-06-10 ベーリンガー インゲルハイム インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 抗体の選択的強化
WO2014071234A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 The Governing Council Of The University Of Toronto Gb1 peptidic compounds and methods for making and using the same
WO2015030094A1 (ja) 2013-08-30 2015-03-05 株式会社カネカ Fab領域結合性ペプチド
WO2016061427A1 (en) 2014-10-17 2016-04-21 The University Of Chicago Methods and compostions involving protein g variants
JP2016079153A (ja) 2014-10-21 2016-05-16 株式会社プロテイン・エクスプレス プロテインg変異体
JP2017071909A (ja) 2015-10-05 2017-04-13 清水建設株式会社 多層免震構造物

Non-Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAILEY L. J. ET AL., J. IMMUNOL. METHODS, vol. 415, 2014, pages 24 - 30
BOUVET P. J. ET AL., INT. J. IMMUNOPHARMAC., vol. 16, 1994, pages 419 - 424
DERRICK J. P ET AL., NATURE, vol. 359, 1992, pages 752 - 754
GULICH S. ET AL., PROTEIN ENG., vol. 15, 2002, pages 835 - 842
GULICH, S. ET AL.: "Engineering streptococcal protein G for increased alkaline stability", PROTEIN ENGINEERING, vol. 15, no. 10, 2002, pages 835 - 842, XP055556609, Retrieved from the Internet <URL:https://doi.org/10.1093/protein/15.10.835> *
HOBER S. ET AL., J. CHROMATOGR. B, vol. 848, 2007, pages 40 - 47
JONSSON HLINDMARK HGUSS B., INFECT IMMUN., vol. 8, 1995, pages 2968 - 75
JONSSON, H. ET AL.: "A protein G-related cell surface protein in Streptococcus zooepidemicus", INFECTION AND IMMUNITY, vol. 63, no. 8, 1995, pages 2968 - 2975, XP055556603 *
LINHULT M. ET AL., PROTEINS, vol. 55, 2004, pages 407 - 416
NAGATA ET AL.: "Real-Time Analysis Experimental Method for Interaction Between Biological Substances", 1998, SPRINGER-VERLAG TOKYO, pages: 41
PALMER B. ET AL., J. BIOTECHNOL., vol. 134, 2008, pages 222 - 230
PALMER, B. ET AL.: "Design of stability at extreme alkaline pH in streptococcal protein G", J. BIOTECHNOL., vol. 134, 2008, pages 222 - 230, XP022587995 *
See also references of EP3604341A4
SHUKLA A. A. ET AL., TRENDS BIOTECHNOL., vol. 28, 2010, pages 253 - 261

Also Published As

Publication number Publication date
EP3604341A1 (en) 2020-02-05
EP3604341A4 (en) 2020-12-09
US20200016512A1 (en) 2020-01-16
JP7053577B2 (ja) 2022-04-12
JPWO2018180205A1 (ja) 2020-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6184463B2 (ja) 免疫グロブリンに親和性を有するタンパク質および免疫グロブリン結合性アフィニティーリガンド
EP2557157B1 (en) Protein capable of binding specifically to immunoglobulin, and immunoglobulin-binding affinity ligand
EP3040344B1 (en) Fab region-binding peptide
JP5933526B2 (ja) 免疫グロブリン結合性新規ポリペプチド
JP2017070289A (ja) アフィニティー分離マトリックス用タンパク質
WO2017191748A1 (ja) 改変型免疫グロブリンκ鎖可変領域結合性ペプチド
JP6596005B2 (ja) Fab領域含有ペプチド用アフィニティー分離マトリックス
KR20170115535A (ko) 면역 글로불린에 친화성을 갖는 단백질, 및 그것을 사용한 친화성 분리제, 액체 크로마토그래피용 칼럼
JPWO2016121703A1 (ja) 変異型免疫グロブリンκ鎖可変領域結合性ペプチド
US10774115B2 (en) Modified Fab region-binding peptide
WO2018180205A1 (ja) 免疫グロブリン精製用アフィニティー分離マトリックス
JP7118949B2 (ja) 安定性改良型免疫グロブリン結合性ペプチド
JP6731345B2 (ja) 免疫グロブリンg結合性ペプチド
WO2016031926A1 (ja) Fab領域結合性ペプチド
WO2019187603A1 (ja) 免疫グロブリンg結合性ペプチド
WO2017022759A1 (ja) 免疫グロブリン結合性改変型タンパク質
WO2019187602A1 (ja) 改変型免疫グロブリンκ鎖可変領域結合性ペプチド

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18776444

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019509059

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018776444

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018776444

Country of ref document: EP

Effective date: 20191031