JP2006503879A - 蛋白質非含有培地中での細胞株の取得方法およびこうして取得された細胞株 - Google Patents

蛋白質非含有培地中での細胞株の取得方法およびこうして取得された細胞株 Download PDF

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Abstract

本発明は血清および蛋白質非含有培地中で増殖するように適応される哺乳動物細胞を得る方法に関する。本発明の方法はその間に細胞が蛋白質非含有培地中で生存する能力を獲得しなければならない臨界蛋白質濃度範囲を含んで成る2適応段階から成る方法を含む。各細胞株に対し特定の臨界蛋白質濃度範囲が存在する。本発明は更に、少なくとも40世代にわたり血清および蛋白質非含有培地中で安定な方法で増殖する哺乳動物の細胞株に関する。本発明は更に、抗−CD6T1hTおよびEGFhR抗受容体ヒト化抗体および抗−CDQキメラ抗体並びに前記抗体の断片を発現するクローンに関する。

Description

本発明はバイオテクノロジー、特に2段階適応方法による、血清−および蛋白質−非含有培地に適応された安定な細胞クローンを回収する方法に関する。
哺乳動物細胞のインビトロの培養の開発以来、それらがもたらす多数の製品の診断的および治療的可能性のために、これらの細胞の大規模な生産の需要が増加した。これらの有用な物質にはモノクロナール抗体、ヒト成長ホルモン、リンホカイン、エリスロポイエチン、血液凝固因子および組織プラスミノーゲン活性化物質が含まれる。
異なる疾患の治療およびインビボ診断のための組換えモノクロナール抗体(rMab)の使用は多数の場合、高用量の処置の使用を意味する。この事実が非常に高い純度をもつ大量の問題のrMabの生産を必要にさせる。
癌および自己免疫疾患の治療および診断における可能な使用を伴う幾つかの組換えモノクロナール抗体が分子免疫学センター(Center of Molecular Immunology)においてNSO骨髄腫細胞中に発現されてきた。特許文献1は前記受容体を発現する腫瘍の診断および治療に有用な表皮成長因子受容体(EGF−R)に対するキメラおよびヒト化抗体の獲得につき記載している(特許文献1参照)。特許文献2は乾癬を罹患する患者の診断および治療に有用な抗−CD6モノクロナール抗体につき記載している(特許文献2参照)。Gavilondo等はIOR−T3aと呼ばれる抗−CD3モノクロナール抗体を報告した(非特許文献1参照)。
蛋白質非含有培養状態については、様々な技術が開発されてきた。従って、蛋白質非含有条件下で細胞増殖を可能にする、具体的に定義された完全に蛋白質非含有培地が開発されてきた。
特許文献3は蛋白質非含有条件下における組換え蛋白質の発現につき記載している(特許文献3参照)。
特許文献4は宿主細胞の産生能力を増加するために非イオン性界面活性剤もしくはシクロデキストリンを添加することによるCHO細胞中の第VIII因子の産生のための蛋白質非含有培地の使用につき記載している(特許文献4参照)。これらの添加剤の効果を増強するために、例えばブチレートおよびリチウムの添加が推奨されている。
特許文献5はその遊離アミノ酸含量が蛋白質の総重量の15%未満であり、そのペプチドが44kD未満の分子量を有するグルタミン含有蛋白質加水分解物を含有する培地中での細胞培養につき記載している(特許文献5参照)。細胞培養のための培地としては、それにはとりわけ、胎児コウシ血清、ゲンタマイシンおよびメルカプト−エタノールが蛋白質加水分解物に加えて添加されている基礎培地として、合成の最少の培地が使用される。血液因子の組換え産生のためのこの血清含有培地の使用は言及されなかった。
特許文献6は蛋白質非含有条件下で付着性細胞の増殖を可能にする特別な合成表面につき記載している(特許文献6参照)。
細胞増殖を刺激するために、ヒトインスリンを過剰発現するCHO細胞が、インスリンがそれに共有結合される人工的基質上で増殖された(非特許文献2参照)。
Reiter等は、担体上の高密度の血清含有培地中で最初に増殖されたr−CHO細胞の固定化および、細胞培養上澄み液中への蛋白質の連続的放出が認められる産生相中の、蛋白質非含有培地中での固定化細胞のその後の潅流培養につき記載している(非特許文献3参照)。そこで、細胞は蛋白質非含有培地中に10世代未満維持された。
連続細胞株、とりわけVERO細胞に対する、蛋白質非含有条件下の大規模細胞培養物の有効な調製の先行方法が記載されている(特許文献7参照)。そこでは細胞が最初のアンプルから工業的な大規模の1200リットルまでの血清および蛋白質非含有条件下で増殖される。
当初、血清含有条件下で増殖された細胞を蛋白質非含有培地に適応させることは通常、長時間を要する、むしろ面倒な過程であり、更に、発現蛋白質の収率および組換えCHO細胞の産生率は血清含有条件に比較して蛋白質非含有培地中への適応後に著しく低下することが繰り返し認められた(非特許文献4参照)。これは変化した培養条件による組換えクローンの不安定性もしくは増殖低下の結果である。安定な最初のクローンの使用にもかかわらず、変化された発酵条件のために大部分の細胞は繰り返して、減少した発現を伴う細胞もしくは非産生細胞になり、それが産生過程中に産生細胞を駆逐し、それにより発酵細胞の培養体は最終的に、大部分、非産生細胞もしくは低い発現を有するような細胞から成る。
米国特許第5,891,996号明細書 国際公開第97/19111号パンフレット 国際公開第97/05240号パンフレット 特開平2−696001号公報 国際公開第96/26266号パンフレット 米国特許第5,393,668号明細書 国際公開第96/15231号パンフレット Gavilondo et al.Hybridoma 9 No.5,1999 Ito et al.1996 PNAS U.S.A.93:3598−3601 Reiter et al.,1992,Cytotechnology 9:247−253 Paterson et al.1994.Appl.Microbiol.Biotechnol.40:691−658
本発明において、血清および蛋白質非含有培地に適応された安定な細胞株を開発する方法が確立された。この方法に従って、幾つかのクローンが蛋白質非含有培地中で単離された。
蛋白質非含有培地への細胞株の2段階の適応
本方法は血清を補助添加されたもしくは血清非含有培地から蛋白質非含有培地への適応の直接的方法を実施することができない哺乳動物の細胞株を含んで成る。
本発明の方法は蛋白質非含有培地(PFM)への細胞株の適応中の2段階の過程から成る。
非臨界段階と考えられる第1段階:蛋白質含量の減少が細胞生存率の喪失を伴わずに起り、蛋白質濃度の各段階における集団倍加時間の重大な減少はない。非臨界段階は通常5〜0.5mg/mLの間の培地中蛋白質濃度で認められ、培養物は最初の培地中とほとんど同様な増殖速度を示す。
この第1段階は80〜100%の間の細胞株生存率を伴って開始し、細胞は、細胞生存率が0%に低下する臨界蛋白質濃度まで、連続的な蛋白質濃度減少を伴う培地中で増殖される。この蛋白質濃度が次の段階の出発点である。
臨界段階と考えられる第2段階:この段階においては、細胞生存率および細胞の集団倍加時間の減少がおこり、蛋白質濃度の1段階からもう1つの段階に適応するために時間がよりかかるであろう。適応過程中にバイパスできない培地中の臨界蛋白質濃度が存在する。これらの臨界蛋白質濃度は各組換え細胞株に特異的であるが、通常、0.6mg/mL未満である。細胞が一旦これらの臨界蛋白質濃度で最初の生存率および増殖速度を回復した後は、より低い蛋白質濃度をもつ(follow)条件に継代培養することができる。
一旦臨界蛋白質濃度が固定されると、細胞の増殖を支持する閉じられた(closed)より高い蛋白質濃度が臨界前蛋白質濃度と考えられる。臨界前蛋白質濃度から出発して、それは細胞が最初の生存率および増殖速度を回復するまで緩徐に低下される。
臨界段階において蛋白質濃度を減少させる段階の選択される組み合わせは、次の関係:
adapt.=Δ蛋白質濃度/ΔTadapt.
として計算される、この段階における総適応時間および適応速度(Vadapt.)を決定するであろう。しかし、この段階の組み合わせは臨界濃度を含む各蛋白質濃度に対する適応に要する時間に対しては影響をもたないであろう。非臨界段階の最後および臨界蛋白質濃度を決定するためには、毎回蛋白質濃度を2倍に減少することにより、所望の蛋白質非含有培地中の細胞培養物の連続的希釈による、段階的適応を実施することが必要である(表1)。この減少は血清濃度の減少もしくは異なるレベルの何か蛋白質濃度の高い血清代用物を基礎培地に補助添加することにより実施することができる。
Figure 2006503879
適応法を開始する前に、細胞は通常細胞を培養するために使用される標準培地中でT−フラスコ中で80%を超える生存率を伴って維持されなければならない。
適応法は下記の段階に従って段階毎に実施される。
i.標準細胞培地(最初の蛋白質濃度をもつ)を使用する組換え細胞株で6−ウェルの培養プレート中の3ウェルに播種する。細胞密度は1〜5×10細胞/mLの範囲内になければならない。48時間後に、上澄み液の半分を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、それにより出発状態の50%の最終蛋白質濃度を与える。
ii.48時間毎に、上澄み液を出発状態の50%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
iii.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
iv.段階iii.からの細胞を出発状態の50%の蛋白質濃度をもつ培地中1〜5×10細胞/mLの範囲内の密度で少なくとも3ウェルに播種する。48時間後に、上澄み液の半分を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、それにより前の状態の50%の最終蛋白質濃度を与える。
v.48時間毎に、上澄み液を前の状態の50%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
vi..細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
vii.(iv)〜(vi)の段階を繰り返し、各サイクル中蛋白質濃度を前のサイクルの濃度の50%まで減少させる。細胞死をもたらす蛋白質濃度に到達するまでこの方法を繰り返す。
viii.2〜6×10細胞/mLの範囲内の密度で、少なくとも3ウェル中に、臨界前蛋白質濃度中に増殖する、80%以上の生存率を伴う細胞培養物からの細胞を播種する。細胞は臨界前蛋白質濃度中で増殖し、48時間後に上澄み液の25%を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、これによりそれを臨界前蛋白質濃度の75%の最終蛋白質濃度にさせる。
ix.48時間毎に上澄み液を臨界前蛋白質濃度の75%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
x.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
xi.段階(x)からの細胞を臨界前蛋白質濃度の75%の蛋白質濃度をもつ培地中に2〜6×10細胞/mLの範囲内の密度で少なくとも3ウェル中に播種する。48時間後に上澄み液の25%を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、これによりそれを前段階の濃度の75%の最終蛋白質濃度にさせる。
xii.48時間毎に上澄み液を段階(x)の濃度の75%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
xiii.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
xiv.(xi)〜(xiii)の段階を繰り返し、各サイクル中、蛋白質濃度を前のサイクルの濃度の75%まで減少させ、次にこの方法を、細胞生存率のあらゆる喪失および集団倍加時間の減少を引き起こさない蛋白質濃度に到達するまで繰り返す。細胞をより低い蛋白質濃度をもつ培地に移し、それらは細胞生存率のあらゆる喪失および第1継代培養前の集団培養時間の減少を伴わずに増殖することができる時に、細胞は再度、非臨界段階に到達したと考えられ、蛋白質非含有培地(0mg/mLの蛋白質濃度)中にそれを直接播種する。
本発明の方法において、最初の培地は5〜10%の間の範囲の胎児コウシ血清を含有する。
蛋白質非含有培地中での増殖に適応された哺乳動物の細胞株は骨髄腫、特にNSO細胞である。
本発明はまた、ポリペプチドもしくは組換え蛋白質でトランスフェクトされたNSO細胞株を使用する時、特にそれらが組換え抗体もしくはその断片をエンコードする配列でトランスフェクトされる時に有用であることができると考えられる。蛋白質非含有培地中で増殖する本発明の方法により修飾される哺乳動物の細胞株も開示される。
本発明の異なる態様において、蛋白質非含有培地中で増殖する抗−EGF受容体hR3、抗−CD6 T1hT、抗−CD3 T3Q抗体もしくはそれらの断片から成る群から選択されるヒト化もしくはキメラ抗体を発現するあらゆる哺乳動物の細胞株、従ってこの細胞株により分泌される抗体が開示される。
本発明の方法により得られる細胞株は少なくとも40世代に対して蛋白質非含有培地中で安定に増殖する。
蛋白質非含有培地への組換え細胞株hR3の適応。
ヒト化抗−EGFヒト受容体hR3モノクロナール抗体の軽鎖および重鎖を発現するためのベクトル構造をもつ骨髄腫NSO細胞株のトランスフェクションにより、組換え細胞株hR3を得た。この細胞株の蛋白質非含有培地への適応は培地の蛋白質含量の2段階の減少により前記の方法に従って実施した。
これらの細胞を10%のFBSを補助添加されたRPMI−1640培地中で培養した。蛋白質濃度が0.15mg/mLである時にRPMI−1640蛋白質非含有培地に蛋白質到達補助添加剤のNutridoma NS(Boheringer Manheinn)を添加することによりFBSを置き換えた。最初の培地中の蛋白質含量の減少をRFHM−II蛋白質非含有培地(Gibco)による連続希釈により実施した。
図1および2はそれぞれ、臨界濃度および適応速度Vadapt.の計算の結果を示す。
組換え最初株T1hTの蛋白質非含有培地への適応。
組換え細胞株T1hTをエピトープT抑制法によりヒト化された抗−ヒトCD6モノクロナール抗体の軽鎖および重鎖を発現するためのベクトル構造をもつ骨髄腫NSO細胞株のトランスフェクションにより得た。
蛋白質/非含有培地へのこの細胞株の適応を培地の蛋白質含量の2段階減少によりポイント2に記載された方法に従って実施した。
これらの細胞は最初に10%のFBSを補助添加されたRPMI−1640培地中で培養した。蛋白質含量の減少はGibcoからのPFHM−II蛋白質非含有培地による最初の培地の連続的希釈により実施した。
臨界濃度および適応速度Vadapt.の計算結果はそれぞれ、図3および4に示す。
組換え細胞株T3Qの蛋白質非含有培地への適応。
組換え細胞株T3Qを、ヒトリンパ球上のCD3受容体を認識するヒト化モノクロナール抗体T3Qの軽鎖および重鎖を発現するためのベクトル構造をもつ骨髄腫NSO細胞株のトランスフェクションにより得た。
蛋白質/非含有培地へのこの細胞株の適応を培地の蛋白質含量の2段階減少によりポイント2に記載された方法に従って実施した。
これらの細胞を最初に10%のFBSを補助添加されたRPMI−1640培地中で培養した。蛋白質含量の減少をGibcoからのRFHM−II蛋白質非含有培地中への連続希釈により実施した。
臨界濃度および適応速度Vadapt.の計算の結果を図5および6それぞれに示す。
蛋白質濃度の逆数の自然対数との、各蛋白質濃度にhR3細胞を適応するために要する(生存率および倍加時間の回復までの)時間の関係。h−R3細胞株の臨界濃度値:−0.32および0.11mg/mLの総蛋白質濃度。 h−R3細胞株の蛋白質濃度の逆数の自然対数との、適応法の開始からの総合時間の関係。臨界段階中のh−R3細胞株の適応速度の値−0.0053mg/日。 蛋白質濃度の逆数の自然対数との、各蛋白質濃度にT1hT細胞を適応させるために要する(生存率および倍加時間を回復するまでの)時間の関係。T1hT細胞株の臨界濃度の値−0.12および0.01mg/mLの総蛋白質濃度。 T1hT細胞株の蛋白質濃度の逆数の自然対数との、適応法の開始からの総時間の関係。T1hT細胞株の適応速度の値−0.0014mg/日。 蛋白質濃度の逆数の自然対数との、各蛋白質濃度にT3Q細胞を適応させるために要する(生存率および倍加時間を回復するまでの)時間の関係。T3Q細胞株の臨界濃度の値−0.63mg/mLの総蛋白質濃度。 T3Q細胞株の蛋白質濃度の逆数の自然対数との、適応法の開始からの総時間の関係。T3Q細胞株の適応速度の値−0.00172mg/日。

Claims (20)

  1. 2段階:
    I.細胞株生存率が80〜100%の間であり、細胞生存率が0%に低下する臨界蛋白質濃度まで連続的蛋白質濃度減少を伴う培地中で細胞が増殖される第1段階、
    II.一旦臨界濃度が前以て決定された後、次に細胞増殖が可能で、かつそれが細胞培養物まで蛋白質濃度を緩徐に減少させる開始地点であるような蛋白質濃度が最初の細胞生存率および集団倍加時間に到達するように、臨界前濃度が固定される第2段階、
    を含んで成る、血清および蛋白質非含有培地中での増殖に適応された哺乳動物の細胞株の取得方法。
  2. 第1段階が以下の段階:
    i.標準細胞培地(最初の蛋白質濃度をもつ)を使用する組換え細胞株で6ウェルの培養プレート中の3ウェルに播種する。細胞密度は1〜5×10細胞/mLの範囲内になければならない。48時間後に、上澄み液の半分を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、それにより出発状態の50%の最終蛋白質濃度を与える。
    ii.48時間毎に、上澄み液を出発状態の50%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
    iii.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
    iv.段階iii.からの細胞を出発状態の50%の蛋白質濃度をもつ培地中1〜5×10細胞/mLの範囲内の密度で少なくとも3ウェルに播種する。48時間後に、上澄み液の半分を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、それにより前の状態の50%の最終蛋白質濃度を与える。
    v.48時間毎に、上澄み液を前の状態の50%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
    vi.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
    vii.(iv)〜(vi)の段階を繰り返し、各サイクル中に、前のサイクルの濃度の50%まで蛋白質濃度を減少させる。細胞死をもたらす蛋白質濃度に到達するまでこの方法を繰り返す。
    により構成される請求項1記載の方法。
  3. 第2段階が以下の段階:
    viii.2〜6×10細胞/mLの範囲内の密度で少なくとも3ウェル中に臨界前蛋白質濃度中に増殖する、80%以上の生存率を伴う細胞培養物からの細胞を播種する。細胞は臨界前蛋白質濃度中で増殖し、48時間後に上澄み液の25%を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、これによりそれを臨界前蛋白質濃度の75%の最終蛋白質濃度にさせる。
    ix.48時間毎に上澄み液を臨界前蛋白質濃度の75%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
    x.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
    xi.段階(x)からの細胞を臨界前蛋白質濃度の75%の蛋白質濃度をもつ培地中に2〜6×10細胞/mLの範囲内の密度で少なくとも3ウェル中に播種する。48時間後に上澄み液の25%を新鮮な、蛋白質非含有培地により置き換え、これによりそれを前段階の濃度の75%の最終蛋白質濃度にさせる。
    xii.48時間毎に上澄み液を段階(x)の濃度の75%の蛋白質濃度をもつ新鮮な培地により完全に置き換える。
    xiii.細胞をこの蛋白質濃度下で集密状態まで増殖させる。
    xiv.(xi)〜(xiii)の段階を繰り返し、各サイクル中、蛋白質濃度を前のサイクルの濃度の75%まで減少させ、次にこの方法を、細胞生存率のあらゆる喪失および集団倍加時間の減少を引き起こさない蛋白質濃度に到達するまで繰り返す。細胞をより低い蛋白質濃度をもつ培地に移し、それらは細胞生存率のあらゆる喪失および第1継代培養の前の集合培養時間の減少を伴わずに増殖することができる時に、細胞は再度、非臨界段階に到達したと考えられ、蛋白質非含有培地(0mg/mLの蛋白質濃度)中に直接播種する。
    により構成される、請求項1記載の方法。
  4. 細胞が最初に播種される血清および蛋白質含有培地が5%〜10%の間の胎児ウシ血清を含んで成る請求項1〜3に記載の方法。
  5. 血清および蛋白質非含有培地中での増殖に適応された哺乳動物の細胞株が骨髄腫である請求項1〜4に記載の方法。
  6. 骨髄腫がNSO細胞株である請求項5記載の方法。
  7. 前記NSO細胞株が組換えポリペプチドもしくは組換え蛋白質をエンコードする配列を含む請求項6記載の方法。
  8. 組換えポリペプチドもしくは組換え蛋白質をエンコードする配列が組換え抗体もしくはその断片をコード化する請求項7記載の方法。
  9. 前記細胞株が血清および蛋白質非含有培地中での増殖に適応されている、請求項1〜8の方法により得られる哺乳動物の細胞株。
  10. 前記細胞株が骨髄腫である請求項9記載の哺乳動物の細胞株。
  11. 前記細胞株がNSO細胞株である請求項10記載の哺乳動物の細胞株。
  12. NSO細胞株が組換えポリペプチドもしくは組換え蛋白質をエンコードする配列を含む請求項11記載の哺乳動物の細胞株。
  13. 組換えポリペプチドもしくは組換え蛋白質をエンコードする配列が組換え抗体もしくはその断片をコード化する請求項12記載の哺乳動物細胞株。
  14. 配列がヒト化組換え抗体抗−EGF−R hR3もしくはその断片をコード化する請求項13記載の哺乳動物細胞株。
  15. 配列がヒト化組換え抗−CD6抗体T1hTもしくはその断片をコード化する請求項13記載の哺乳動物細胞株。
  16. 配列がキメラ組換え抗−CD3抗体T3Qもしくはその断片をコード化する請求項13記載の哺乳動物細胞株。
  17. 血清および蛋白質非含有培地中での増殖に適応された哺乳動物細胞株を取得するための請求項1〜8記載の方法の使用。
  18. 請求項1〜8の方法により得られる細胞株により分泌されるEGF−R hR3もしくはその断片に対するヒト化モノクロナール抗体。
  19. 請求項1〜8の方法により得られる細胞株により分泌されるCD6抗原T1hTもしくはその断片に対するヒト化モノクロナール抗体。
  20. 請求項1〜8の方法により得られる細胞株により分泌されるCD3抗原T3Qもしくはその断片に対するキメラモノクロナール抗体。
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