CN107460221B - 一种降低抗pd-l1抗体中蛋白聚合物的细胞培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于细胞培养领域,提供了一种降低抗PD‑L1抗体中蛋白聚合物的细胞培养方法,包括在允许抗PD‑L1抗体产生的细胞培养条件下,补料添加赖氨酸、精氨酸及氯化钙,使抗体聚合物含量显著降低了28.5%,减小了后续纯化抗PD‑L1抗体的压力,同时该方法操作简便,容易实施,有效提高了抗体的质量。
Description
技术领域
本发明涉及细胞培养领域。更具体的,本发明涉及一种通过优化细胞培养条件,降低表达的抗PD-L1抗体中蛋白聚合物的方法。
背景技术
PD-L1(Programmed death-ligand 1)又称为CD247和B7-H1,是程序性死亡分子1(programmed death-1,PD-1)的一个配体。PD-L1在多种肿瘤细胞表面高表达,而且肿瘤的恶性程度以及不良预后与PD-L1的表达水平密切相关。在肿瘤微环境中,癌症细胞表面的PD-L1通过与T细胞表面的PD-1或CD80的结合,抑制T细胞的激活和增殖,促进效应T细胞进入衰竭或无反应状态,诱导T细胞的凋亡,刺激辅助T细胞分化成为调节性T细胞,从而阻止T细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。PD-L1抗体可以通过阻断PD-L1与PD-1及CD80的相互作用,使得相关的负调控信号不能被启动与传导,从而避免了在肿瘤微环境中的效应T细胞的活性被抑制,使T细胞可以发挥杀伤和抑制肿瘤细胞的功能。由于PD-L1抗体能够直接作用于肿瘤组织,因而具有较高的特异性和安全性。目前国际上主要的PD-L1单抗药物产品包括罗氏的Atezolizumab和阿斯利康的Durvalumab,处于临床晚期研究阶段,国内尚无PD-L1单抗药物获批生产。WO2016022630公开了一类新的抗PD-L1抗体,对PD-L1具有较高的亲和力,能够显著抑制细胞表面的PD-L1和PD-1的相互作用,并显著促进T细胞分泌IL-2和IFN-γ。
大规模的培养经过基因改造的宿主细胞已被广泛应用于生产如单克隆抗体、免疫调节因子以及各种基因重组蛋白质类药物。但在细胞培养过程中蛋白的聚集现象被广泛报道,事实上,对于在哺乳动物细胞培养表达的某些单克隆抗体聚集水平高达到30%(Kramarczyk JF,et.al.2008.High-throughput screening of chromatographicseparations:II.Hydrophobic interaction.Biotechnol Bioeng 100(4):707–720)。在细胞培养过程中蛋白聚集可能形成在(i)细胞内蛋白表达时以及(ii)蛋白表达后分泌到细胞培养基时。在表达过程中,由于未折叠蛋白分子的相互作用或通过负责正确折叠的分子伴侣对新生多肽链的无效识别,导致在胞内积累的大量蛋白聚集(Zhang YB,et.al2004.Protein aggregation during overexpression limited by peptide extensionswith large net negative charge.Protein Expr Purif 36(2):207–216)。蛋白表达后分泌到培养基后,分泌蛋白可能暴露于不利于蛋白稳定性的条件,这可能也是蛋白聚集产生的原因。
蛋白聚合物的存在会大大增加抗体的免疫原性,从而对抗体的安全性和有效性产生影响。聚合物在体内易引起免疫反应,直接导致一系列临床不良反应的发生,包括产生抑制药物治疗效应的中和性抗体(ADA);甚至与内源性蛋白发生交叉反应,造成严重的过敏性反应(Maria VR et.al 2011.Aggregates in Monoclonal Antibody ManufacturingProcesses.Biotechnology and Bioengineering,108(7):1494-1508)。尽管一些类型的生物制品聚集体可以正常发挥功能,但维持产物品质一致性仍然重要,因为产物一致性是监管审批的先决条件。
在细胞培养过程中影响抗体蛋白聚集量的因素很多,包括选择优化的细胞系和优化的细胞培养条件,如培养基的组成、补料方法、温度以及pH(Maria VR et.al2011.Aggregates in Monoclonal Antibody Manufacturing Processes.Biotechnologyand Bioengineering,108(7):1494-1508)。调节pH和温度是一种有效的手段,但可能会影响到细胞的生长以及抗体的表达量、质量。目前通过细胞培养条件优化减少抗体聚合物的研究还较少。
发明内容
原有细胞培养方法获得的抗体蛋白聚合物含量较高,为解决这一问题,本发明提供了一种降低抗PD-L1抗体中蛋白聚合物含量的细胞培养方法,其包括在允许抗PD-L1抗体产生的细胞培养条件下,在培养周期内一次或多次等量向培养基中补料添加一种或多种氨基酸。
其中,补加的氨基酸选自精氨酸、赖氨酸或其组合;
较优的,同时补加精氨酸和赖氨酸;
在一个具体实施方案中,补加的精氨酸总量为2-8g/L培养基,赖氨酸总量为2-10g/L培养基;
较优的,补加的精氨酸总量为4-6g/L培养基,赖氨酸总量为3-8g/L培养基;
更优的,补加的精氨酸总量为4g/L培养基,赖氨酸总量为6g/L培养基。
其中,在培养周期内补加氨基酸2-4次;
在一个具体实施方案中,在培养周期的第4天、第6天、第8天及第10天中任意的2天补加氨基酸2次;
在另一个具体实施方案中,在培养周期的第4天、第6天、第8天及第10天中任意的3天补加氨基酸3次;
在一个具体实施方案中,在培养周期内的第4天、第6天、第8天及第10天,等量补加精氨酸总量为4g/L培养基,赖氨酸总量为6g/L培养基。
在一个具体实施方案中,补加氨基酸的同时还补加氯化钙,补加总量为0.055-0.33g/L培养基。
优选的,本发明提供的抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列:与SEQ ID NO:1或SEQID NO:4所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的重链CDR1区;与SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:5所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的重链CDR2区;与SEQ ID NO:3或SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的重链CDR3区;与SEQ ID NO:7或SEQ ID NO:10所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的轻链CDR1区;与SEQ ID NO:8或SEQ ID NO:11所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的轻链CDR2区;与SEQ ID NO:9或SEQ ID NO:12所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的轻链CDR3区。
在一个具体实施方案中,本发明提供的抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列:选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:4的重链CDR1区;选自SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:5的重链CDR2区;选自SEQ ID NO:3或SEQ ID NO:6的重链CDR3区;选自SEQ ID NO:7或SEQ ID NO:10的轻链CDR1区;选自SEQ ID NO:8或SEQ ID NO:11的轻链CDR2区;选自SEQ ID NO:9或SEQ IDNO:12的轻链CDR3区。
优选的,本发明提供的抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列:与SEQ ID NO:13或SEQID NO:14所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的重链可变区;与SEQ ID NO:15或SEQ ID NO:16所示的氨基酸序列有至少80%(例如81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)同源性的轻链可变区。
在一个具体实施方案中,本发明提供的抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列,如SEQID NO:13所示的重链可变区;如SEQ ID NO:15所示的轻链可变区。
在另一个具体实施方案中,本发明提供的抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列,如SEQ ID NO:14所示的重链可变区;如SEQ ID NO:16所示的轻链可变区。
在一个具体实施方案中,本发明提供的抗PD-L1抗体结合PD-L1的结合常数范围约为0.001nM到100nM,约为0.002nM到50nM,约为0.005nM到5nM,约为0.01nM到1nM。在另一个具体实施方案中,抗PD-L1抗体结合PD-L1的结合常数为约小于10nM,约小于5nM,约小于1nM,约小于0.9nM,约小于0.8nM,约小于0.5nM,约小于0.4nM,约小于0.3nM,约小于0.2nM,约小于0.1nM,约小于0.09nM,约小于0.08nM,约小于0.07nM,约小于0.06nM,约小于0.05nM,约小于0.04nM,约小于0.03nM,约小于0.02nM,约小于0.01nM。
本发明进一步提供由上述任一项细胞培养方法获得的抗PD-L1抗体。
名词术语
抗PD-L1抗体:本发明所指抗体是至少具有一种抗原结合域的结合蛋白,可以是完整的抗体或其片段,包括单克隆抗体或其片段、抗体可变区或其片段以及免疫共聚物。抗体片段包括Fab片段、Fab’片段、F(ab)’片段、Fv片段、单独的CDR区、单链Fv片段以及其他本领域技术人员所熟知抗体片段。本发明所述的抗PD-L1抗体是指能结合PD-L1的抗体或抗原结合片段,该抗体或片段能结合到包括但不限于选自人源、鼠源、猕猴的PD-L1。这里所指的抗PD-L1抗体可以是选自IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的同种型,可以是选自鼠源、嵌合以及人源化抗体。在本发明的一个实施方案中,抗PD-L1抗体为人源化的IgG1同型抗体。
蛋白聚合物:本发明所述的抗体聚合物是指抗体由于聚集倾向产生的二聚体,多聚体或片段化的蛋白聚集体,聚体形成初期可以小的二聚体或片段存在,然后逐渐发展为更大的结构,例如亚可见或可见颗粒。
本发明的有益效果:本发明的细胞培养条件,通过补料添加氨基酸(例如赖氨酸、精氨酸)及氯化钙,使抗体聚合物含量显著降低了28.5%,减小了后续纯化抗PD-L1抗体的压力,同时该方法操作简便,容易实施,有效提高了抗体的质量。
附图说明
图1培养周期内不同补料培养条件的表达抗PD-L1抗体的细胞生长曲线图。
图2不同补料培养条件下的聚合物含量对比图。
具体实施例
实施例1:细胞培养表达抗PD-L1抗体
取抗PD-L1单克隆抗体工作库细胞一支(自制,装量1ml)在37℃水浴中快速解冻,转移至含20ml种子培养基Dynamis(Life technologies公司)的125ml细胞培养摇瓶中,放置于37℃、8%CO2二氧化碳恒温培养箱(Thermo公司)中110~130rpm培养。每天观察细胞状态,取样进行细胞计数和检测细胞活率(台盼蓝法),细胞密度约3.0~4.0×106cells/ml时传代培养,传代密度约为0.8±0.2×106cells/ml,3~4次传代后获得100ml种子液接种至1L玻璃反应器(赛多利斯Biostat B)中,接种密度为0.8±0.2×106cells/ml,培养体积为500ml,培养温度为36.5℃,pH控制为6.90±0.20,DO控制为40%,搅拌为200rpm。溶氧由O2级联控制,pH由NaHCO3或NaOH以及CO2控制。培养至第4天,将pH设置点改为6.80±0.05,培养至第9天降温至35℃。设置4组实验,在培养第4、6、8、10天补加精氨酸和赖氨酸及CaCl2,补加4次,每次补加量相同,4次补加总量见表1。培养至第14天,结束培养,收获料液。
表1四组实验设计
聚合物的测定:培养结束后,细胞收获液进行一步纯化后采用分子排阻色谱法(SEC-HPLC)检测抗体的纯度,并反映抗体的聚集程度。SEC-HPLC方法参照中国药典2015年版第三部0514分子排阻色谱法。
实验结果:
结果可知,补加不同浓度的精氨酸和赖氨酸及CaCl2对细胞密度影响较小,培养过程细胞最高密度及收获时细胞密度见表2,细胞生长曲线见图1,添加不同浓度精氨酸和赖氨酸及CaCl2均能使聚合物含量降低,具体蛋白聚合物含量见表2,高浓度氨基酸组合组(Arg 2g;Lys 3g)相比于对照组蛋白聚合物含量降低26.2%,高浓度氨基酸组合+盐组(Arg2g;Lys 3g;CaCl2 0.078g)相比于对照组蛋白聚合物含量降低28.5%,详见图2,表明分批补加精氨酸和赖氨酸出乎意料的降低了细胞收获液中蛋白聚合物的含量,此外,添加氯化钙也能一定程度降低蛋白聚合物的含量。
表2培养过程细胞最高密度、收获时细胞密度及蛋白聚合物含量
Claims (9)
1.一种降低抗PD-L1抗体中蛋白聚合物含量的细胞培养方法,其包括在允许抗PD-L1抗体产生的细胞培养条件下,在培养周期内2-4次等量向培养基中补料添加总量为2-8g/L培养基的精氨酸和总量为2-10g/L培养基的赖氨酸,所述抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列:选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:4的重链CDR1区;选自SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:5的重链CDR2区;选自SEQ ID NO:3或SEQ ID NO:6的重链CDR3区;选自SEQ ID NO:7或SEQ ID NO:10的轻链CDR1区;选自SEQ ID NO:8或SEQ ID NO:11的轻链CDR2区;选自SEQ ID NO:9或SEQID NO:12的轻链CDR3区。
2.权利要求1的细胞培养方法,补加的精氨酸总量为4-6g/L培养基,赖氨酸总量为3-8g/L培养基。
3.权利要求2的细胞培养方法,补加的精氨酸总量为4g/L培养基,赖氨酸总量为6g/L培养基。
4.权利要求1的细胞培养方法,在培养周期的第4天、第6天、第8天及第10天中任意的2天补加氨基酸2次。
5.权利要求1的细胞培养方法,在培养周期的第4天、第6天、第8天及第10天中任意的3天补加氨基酸3次。
6.权利要求1的细胞培养方法,在培养周期内的第4天、第6天、第8天及第10天,等量补加精氨酸总量为4g/L培养基,赖氨酸总量为6g/L培养基。
7.权利要求6的细胞培养方法,还进一步补加氯化钙,补加总量为0.055-0.33g/L培养基。
8.权利要求1-7任一项的细胞培养方法,所述抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列,如SEQID NO:13所示的重链可变区;如SEQ ID NO:15所示的轻链可变区。
9.权利要求8的细胞培养方法,所述抗PD-L1抗体包含如下氨基酸序列,如SEQ ID NO:14所示的重链可变区;如SEQ ID NO:16所示的轻链可变区。
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GR01 | Patent grant | ||
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