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JP2011182645A - Method for displaying animal cell and method for maturing whole human monoclonal antibody in vitro using the same - Google Patents

Method for displaying animal cell and method for maturing whole human monoclonal antibody in vitro using the same Download PDF

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JP2011182645A
JP2011182645A JP2010048028A JP2010048028A JP2011182645A JP 2011182645 A JP2011182645 A JP 2011182645A JP 2010048028 A JP2010048028 A JP 2010048028A JP 2010048028 A JP2010048028 A JP 2010048028A JP 2011182645 A JP2011182645 A JP 2011182645A
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JP
Japan
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antibody
animal cell
gene encoding
cell
cells
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Pending
Application number
JP2010048028A
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Japanese (ja)
Inventor
Sanetaka Shirahata
實隆 白畑
Kosuke Tomimatsu
航佑 富松
Shigeru Kabayama
繁 樺山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyushu University NUC
Nihon Trim Co Ltd
Original Assignee
Kyushu University NUC
Nihon Trim Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】動物細胞発現系のみを用いた完全ヒトモノクローナル抗体のディスプレイ法とそのスクリーニング法を構築し、抗体作製や親和性成熟のための手法として確立する。
【解決手段】互いに異なるタンパク質をそれぞれコードする2つの構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現されたタンパク質を当該動物細胞の細胞膜表面に提示させる動物細胞ディスプレイ法およびそれを利用した完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法。
【選択図】図1
A display method and screening method for a fully human monoclonal antibody using only an animal cell expression system is constructed and established as a method for antibody production and affinity maturation.
A vector designed to intervene a gene encoding an internal ribosome entry site between two structural genes each encoding a different protein and to express these genes bicistronically is represented by Flp. -An animal cell display method in which an animal cell having an In system is transfected and a protein expressed in a clone by introduction of one gene per cell is displayed on the cell membrane surface of the animal cell, and a fully human monoclonal antibody using the same In vitro maturation method.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、動物細胞ディスプレイ法およびそれを利用した完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法に関する。   The present invention relates to an animal cell display method and an in vitro maturation method of a fully human monoclonal antibody using the same.

抗体(免疫グロブリン(Ig)とも呼ばれる)は抗原を特異的に認識するタンパク質であり、その性質から「魔法の弾丸」と称されている。抗体は、B細胞によって生産・分泌され、分子への高度な特異性と幅広い多様性をもって複数の抗原に対して結合する。Ig遺伝子は、抗体産生応答の多様性を広げるために、組換え、突然変異や再編成によって異なる分子プロセスを受ける。B細胞発生の初期には、V(D)J組換えは異なる組合せでV、DとJ部分をまとめるために起こる。こうして抗体のレパートリを増加させる。B細胞発生の後期では、抗原刺激の後、ヌクレオチド変化は、抗体の親和性亢進とより多くの多様性を抗原に付与する体細胞超変異として知られるプロセスによって、可変部に導入されうる。   An antibody (also called an immunoglobulin (Ig)) is a protein that specifically recognizes an antigen, and is called a “magic bullet” because of its nature. Antibodies are produced and secreted by B cells and bind to multiple antigens with a high degree of specificity for molecules and a wide variety. Ig genes are subject to different molecular processes by recombination, mutation and rearrangement in order to broaden the diversity of antibody production responses. Early in B cell development, V (D) J recombination occurs to bring together the V, D and J parts in different combinations. This increases the antibody repertoire. Later in B cell development, following antigenic stimulation, nucleotide changes can be introduced into the variable region by a process known as somatic hypermutation that confers increased antibody affinity and greater diversity to the antigen.

免疫グロブリンにはIgM、IgG、IgE、IgA、IgDの5つの種類が知られている。生物工学の観点から、IgGは抗体で最も重要な種類である。IgGは、構造的には、2つの同一の重鎖(H鎖)と2つの同一の軽鎖(L鎖)を有しており、重鎖は1つの可変領域(VH)と3つの定常領域(CH1、CH2、CH3)、軽鎖は1つの可変領域(VL)と1つの定常領域(CL)から構成される。また機能的には、抗体は、可動性のヒンジ部位を介して連結された、2つの抗原結合フラグメント(Fab)と定常領域(Fc)に分けられる。重鎖と軽鎖の可変領域のアミノ末端部分が、抗原を認識する。各可変領域は、主に抗原認識に関与し、相補性決定領域(CDR:Complementarity Determining Region)と呼ばれる3つの高頻度可変性配列を持つ。可変部に残留するアミノ酸は、ループを支える足場として作用し、フレームワーク残基(FR:Framework Region)と呼ばれる。抗体のFc部分は、エフェクタ機能、抗体依存性細胞障害(ADCC:Antibody−Dependent Cell−mediated Cytoxicity)および補体依存性細胞障害(CDC:Complement-Dependent Cytotoxicity)を仲介する。 There are five known immunoglobulins: IgM, IgG, IgE, IgA, and IgD. From a biotechnological perspective, IgG is the most important type of antibody. IgG structurally has two identical heavy chains (H chains) and two identical light chains (L chains), which consists of one variable region (V H ) and three constants. The region (C H1 , C H2 , C H3 ) and the light chain are composed of one variable region (V L ) and one constant region (C L ). Functionally, antibodies are divided into two antigen-binding fragments (Fab) and constant region (Fc) linked via a mobile hinge site. The amino terminal portion of the variable region of the heavy and light chains recognizes the antigen. Each variable region is mainly involved in antigen recognition, and has three highly variable sequences called complementarity determining regions (CDRs). The amino acid remaining in the variable region acts as a scaffold for supporting the loop, and is called a framework residue (FR). The Fc part of an antibody mediates effector function, antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) and complement-dependent cytotoxicity (CDC).

IgGの特徴は、モノクローナル抗体による治療法に適しており、ヒトIgGに基づくモノクローナル抗体は、主に癌の抗体治療に使用されている。モノクローナル抗体産生における進展は、1975年に、ハイブリドーマ技術によってもたらされた。ハイブリドーマは、目標抗原を用いて免疫された動物の脾臓からとったBリンパ球と不死化骨髄腫細胞との融合によって作られる雑種細胞である。限界希釈法クローン化の後、ハイブリドーマは希望する抗原に対する特異性をもつモノクローナル抗体の純粋かつ恒久的な供給源として使われる。一旦、培養で確立されると、抗原特異性が確証されたハイブリドーマは増殖させられ、モノクローナル抗体を永久に産生することができる。このような抗体は、癌をはじめとした種々の疾患の検査薬や治療薬など幅広い分野での応用が期待されている。中でもヒトモノクローナル抗体は分子標的医薬としてその利用が拡大しつつある。   The characteristics of IgG are suitable for therapeutic methods using monoclonal antibodies, and monoclonal antibodies based on human IgG are mainly used for antibody treatment of cancer. Progress in monoclonal antibody production was made in 1975 by hybridoma technology. A hybridoma is a hybrid cell made by the fusion of B lymphocytes taken from the spleen of an animal immunized with a target antigen and immortalized myeloma cells. After limiting dilution cloning, the hybridoma is used as a pure and permanent source of monoclonal antibodies with specificity for the desired antigen. Once established in culture, hybridomas with confirmed antigen specificity can be propagated and produce monoclonal antibodies permanently. Such antibodies are expected to be applied in a wide range of fields such as test agents and therapeutic agents for various diseases including cancer. Among these, the use of human monoclonal antibodies is expanding as a molecular target drug.

ヒトへの投与のためには抗原性を示さず血中半減期の長いヒト抗体が望まれる。ヒトへの投与のためにFDAから承認を得た最初のモノクローナル抗体(mAb)としては、移植臓器拒絶の治療に使われるマウス抗CD3 mAb muromonab(OKT3)が知られている。しかしながらこのようなマウス抗体は、半減期が15−30時間と短く、頻繁な投与が必要とされる。また、ヒト抗マウス抗体(HAMA:Human Anti−Mouse Antibody)による免疫反応を引き起こし、血中から迅速に排除されるだけでなく、反復投与の場合に過敏性反応から生命を脅かすアナフィラキシー反応にわたる副作用を引き起こす。このため、マウス抗体の有用性は、限定されるものであった。   For human administration, human antibodies that do not exhibit antigenicity and have a long blood half-life are desired. As the first monoclonal antibody (mAb) approved by the FDA for human administration, mouse anti-CD3 mAb muromonab (OKT3) used for the treatment of transplanted organ rejection is known. However, such mouse antibodies have a short half-life of 15-30 hours and require frequent administration. In addition, it causes immune reactions with human anti-mouse antibodies (HAMA) and is not only rapidly eliminated from the blood but also has side effects ranging from hypersensitivity reactions to life-threatening anaphylactic reactions in repeated administration. cause. For this reason, the usefulness of mouse antibodies has been limited.

このため、ヒトに投与した際のマウス抗体の免疫原性を減らすべく、齧歯目の可変領域とヒト定常領域とを有するキメラ抗体が開発された。このようなキメラ抗体は、ヒトにおける生物活性を改善し、血中での半減期をより長くし、免疫原性を低くでき得ることが予測された。しかし、実際にはマウス抗体よりも低い免疫原性であったにもかかわらず、ヒトの抗キメラ抗体(HACA:Human Anti−Chimeric Antibody)反応は依然として観察された。   For this reason, chimeric antibodies having rodent variable regions and human constant regions have been developed to reduce the immunogenicity of mouse antibodies when administered to humans. It was expected that such chimeric antibodies could improve biological activity in humans, have a longer half-life in blood, and be less immunogenic. However, the human anti-chimeric antibody (HACA) reaction was still observed, despite being actually less immunogenic than the murine antibody.

そこで、抗体のマウス構成要素をさらに最小化するために、ヒト化抗体がタンパク質工学によって開発された。このようなヒト化抗体においては、抗原結合に関与するマウス抗体のCDRループだけがヒトの可変領域のフレームワークに移植される。結果として作製されたヒト化抗体は90%までヒト性であり、キメラ抗体よりも有意に抗原性を減らすことができ、反復投与に耐えることができた。しかしながらCDR移植は、容易な技術ではなく、また、もとのマウス抗体と比較してしばしば親和性の低下を起こす。   Thus, humanized antibodies have been developed by protein engineering to further minimize the mouse components of antibodies. In such humanized antibodies, only the CDR loops of mouse antibodies involved in antigen binding are transplanted into the human variable region framework. The resulting humanized antibody was human up to 90%, was able to significantly reduce antigenicity over the chimeric antibody and tolerated repeated administration. However, CDR grafting is not an easy technique and often causes a decrease in affinity compared to the original mouse antibody.

ヒト化抗体では、移植されたネズミのCDRの構造を維持するために、可変領域の最適なフレームワーク部位が選択されなければならない。したがって、ヒトとマウスとの構造類似点を基礎としたヒトのテンプレートの選択や、コンピュータで導いた抗体可変領域モデリングといった幾つかの実験的なアプローチが、個々の抗体クローンをヒト化するために必要であった。このようにハイブリドーマ技術によるヒトモノクローナル抗体の産生は、マウスモノクローナル抗体の産生ほど容易ではなく、より安全な疾患の治療のための完全なヒト抗体を産生するための研究が数多くなされてきた。   For humanized antibodies, the optimal framework site of the variable region must be selected in order to maintain the structure of the transplanted murine CDRs. Therefore, several experimental approaches, such as selection of human templates based on structural similarity between humans and mice, and computer-derived antibody variable region modeling, are necessary to humanize individual antibody clones. Met. Thus, the production of human monoclonal antibodies by hybridoma technology is not as easy as the production of mouse monoclonal antibodies, and many studies have been conducted to produce fully human antibodies for safer disease treatment.

また、マウス骨髄腫細胞とヒト免疫グロブリン産生細胞の融合によって調製されるキメラの融合細胞は、ヒト染色体が次第に失われることが原因で不安定な傾向にある。ヒト−ヒトハイブリドーマ技術には、ヒト由来親細胞105個につき、約0.1−1.0クローンという低い融合効率の問題がある。さらに、リンパ球のEBウイルス(EBV:Epstein−Barr Virus)形質転換は生体外でヒトBリンパ球を不死化することによりヒトモノクローナル抗体を得るために長く用いられてきたが、その方法はその効率の低さゆえにルーチンとしては受け入れられず、また結果として生じる形質転換細胞はしばしば不安定で、増殖しなかったり、IgGを分泌しなかったりする。細胞不死化に基づくこれらの方法が主にヒトモノクローナル抗体の産生に使われているにもかかわらず、細胞不死化の効率および抗原特異的抗体産生細胞の選別に関係する多くの問題がある。 Also, chimeric fused cells prepared by fusing mouse myeloma cells and human immunoglobulin producing cells tend to be unstable due to the gradual loss of human chromosomes. The human-human hybridoma technology has a problem of low fusion efficiency of about 0.1-1.0 clones per 10 5 human-derived parent cells. Moreover, EBV (Epstein-Barr Virus) transformation of lymphocytes has long been used to obtain human monoclonal antibodies by immortalizing human B lymphocytes in vitro, the method of which is efficient. And the resulting transformed cells are often unstable and do not proliferate or secrete IgG. Even though these methods based on cell immortalization are mainly used for the production of human monoclonal antibodies, there are many problems associated with the efficiency of cell immortalization and the selection of antigen-specific antibody-producing cells.

これらの問題を解決し、完全なヒト抗体を得る目的で、ヒト起源の人工抗体フラグメントを発現するファージディスプレイ・ライブラリが開発された。哺乳類の免疫系では、高親和性を持つ抗体は、主として抗体遺伝子のCDR部分における生殖細胞系抗体遺伝子部分と体細胞超変異が組み合わさった組換えによって作られ、さらに親和性成熟によってより高親和性を持つ抗体を発現するBリンパ球が選別され、増殖する。ファージ抗体技術は、ヒト抗体遺伝子の大規模なライブラリから標的抗原に特異的な抗体をコードした遺伝子をクローン化することによって、免疫系をうまくまねることができる。ファージ抗体技術では、ファージ外被タンパク質の一部として、抗体の可変部位のみを一本鎖抗体(Single Chain Fv, scFv)の形で発現させる。抗体遺伝子はファージ・外被タンパク質遺伝子に連結される。発現する際、コードされた融合タンパク質は、正常なファージ生成の過程で、ファージ粒子に組み込まれる。結果として生じるファージ粒子はその表面に抗体を発現し、抗体をコードする遺伝子を含む。タンパク質と遺伝子が連繋しているために、パニングと呼ばれる抗原に対する親和性選択法を通した特異的なファージ提示抗体の単離によって結果的に抗体をコードする遺伝子を選択することができる。一旦ライブラリが作られると、それを増幅することができ、繰り返し、多数の抗原に対して特異的な抗体を分離するのに用いることができる。   In order to solve these problems and obtain fully human antibodies, phage display libraries expressing human-derived artificial antibody fragments have been developed. In the mammalian immune system, high-affinity antibodies are mainly produced by recombination combining the germline antibody gene part and somatic hypermutation in the CDR part of the antibody gene, and by affinity maturation, higher affinity. B lymphocytes expressing antibodies with sex are selected and proliferated. Phage antibody technology can mimic the immune system by cloning a gene encoding an antibody specific for a target antigen from a large library of human antibody genes. In the phage antibody technique, only a variable region of an antibody is expressed in the form of a single chain antibody (Single Chain Fv, scFv) as a part of the phage coat protein. The antibody gene is linked to the phage coat protein gene. Upon expression, the encoded fusion protein is incorporated into the phage particle during normal phage production. The resulting phage particle expresses the antibody on its surface and contains the gene encoding the antibody. Since the protein and the gene are linked, the gene encoding the antibody can be selected as a result of isolation of a specific phage-displayed antibody through an affinity selection method for an antigen called panning. Once a library is created, it can be amplified and repeatedly used to isolate antibodies specific for multiple antigens.

ヒトモノクローナル抗体を生成する他の方法では、細菌および酵母細胞表面ディスプレイ法が開発されている。ファージディスプレイを上回る細胞表面ディスプレイの重要な長所は、高親和性相互作用を同定し、抗体タンパク質発現を標準化して定量的に分析できるフローサイトメトリーソーティングを使用できることである。近年では、全長IgG抗体は、本来の機能をモニタするために、大腸菌で発現することができる。リボソームディスプレイのような無細胞系は、かなりの大きさのライブラリを作製し抗体親和性成熟のために利用できるという点で役立つツールである。しかし、これらの技術はタンパク質の折り畳み、翻訳後修飾、コドン使用に関する問題のために、実際に親和性が改善された抗体の数は限定的である。   Other methods for generating human monoclonal antibodies have developed bacterial and yeast cell surface display methods. An important advantage of cell surface display over phage display is the ability to use flow cytometry sorting that can identify high affinity interactions and standardize and quantitatively analyze antibody protein expression. In recent years, full-length IgG antibodies can be expressed in E. coli to monitor their original function. Cell-free systems such as ribosome display are useful tools in that they can be used for the production of large libraries and antibody affinity maturation. However, due to problems with protein folding, post-translational modifications, and codon usage, these techniques actually have a limited number of antibodies with improved affinity.

近年では、ヒトモノクローナル抗体の作製法は、哺乳類の発現系または単離されたB細胞を利用することが多い。ヒトモノクローナル抗体の親和性成熟のためのヒト細胞におけるscFvディスプレイ法では、可変領域がより効率的に折り畳まれ、生体内での現場と最も類似しているヒト細胞環境で抗体遺伝子を発現させている(たとえば、Mitchell Ho et al., "Isolation of anti-CD22 Fv with high affinity by Fv display on human cells", Proc. Natl. Acad. Sci USA, Vol. 103, No. 25, (2006), pp.9637-9642(非特許文献1)を参照)。ただし、この方法では細胞膜表面にscFvをモノクローンではなく、ポリクローンで発現させている。ヒトモノクローナル抗体を単離するための哺乳動物細胞上でのシンドビスウイルス仲介scFvディスプレイ法では、動物の細胞は、感染した細胞当たり一つの抗体遺伝子の発現を実現するために、低い感染多重度(MOI:Multiplicity of Infection)で、scFv DNAを含むシンドビスウイルスを細胞に感染させた(たとえば、Roger R. Beerli et al., "Isolation of human monoclonal antibodies by mammalian cell display", PNAS, Vol. 105, No. 38, (2008), pp.14336-14341(非特許文献3)を参照)。しかし、この方法では一細胞当たり一抗体遺伝子の発現を保証することは困難である。高親和性をもつモノクローナル抗体を単離するために、ワクチンに感作された抗原特異的メモリーB細胞が利用された。また、ヒトの体内で自然に産生された親和性成熟された抗原特異的抗体産生細胞を選択する方法では、抗原特異的抗体遺伝子が単一細胞RT−PCR(Real Time−Polymerase Chain Reaction)でヒトから単離されたB細胞から得られた。これらの方法では、生体内での免疫系が、高親和性と高特異性を持つヒトモノクローナル抗体を得るためには必要であった。しかし、任意の抗原に対する特異的抗体産生細胞を得るためにヒトに免疫感作を行うことは倫理上難しく、また多くの抗原がヒトの生体内での免疫感作には適さない。   In recent years, human monoclonal antibody production methods often utilize mammalian expression systems or isolated B cells. In the scFv display method in human cells for affinity maturation of human monoclonal antibodies, the variable region is folded more efficiently, and the antibody gene is expressed in a human cell environment that is most similar to the in vivo site. (For example, Mitchell Ho et al., "Isolation of anti-CD22 Fv with high affinity by Fv display on human cells", Proc. Natl. Acad. Sci USA, Vol. 103, No. 25, (2006), pp. 9637-9642 (see Non-Patent Document 1). In this method, however, scFv is expressed on the cell membrane surface not by a monoclone but by a polyclone. In the Sindbis virus-mediated scFv display method on mammalian cells to isolate human monoclonal antibodies, animal cells have a low multiplicity of infection (in order to achieve expression of one antibody gene per infected cell ( The cells were infected with Sindbis virus containing scFv DNA by MOI (Multiplicity of Infection) (for example, Roger R. Beerli et al., “Isolation of human monoclonal antibodies by mammalian cell display”, PNAS, Vol. 105, No. 38, (2008), pp. 14336-14341 (Non-Patent Document 3)). However, with this method, it is difficult to ensure the expression of one antibody gene per cell. To isolate monoclonal antibodies with high affinity, antigen-specific memory B cells sensitized with the vaccine were utilized. In addition, in the method of selecting affinity matured antigen-specific antibody-producing cells naturally produced in the human body, the antigen-specific antibody gene is humanized by single-cell RT-PCR (Real Time-Polymerase Chain Reaction). Obtained from B cells isolated from. In these methods, an in vivo immune system is necessary to obtain a human monoclonal antibody having high affinity and high specificity. However, it is ethically difficult to immunize humans to obtain specific antibody-producing cells against any antigen, and many antigens are not suitable for immunization in human bodies.

Mitchell Ho et al., "Isolation of anti-CD22 Fv with high affinity by Fv display on human cells", Proc. Natl. Acad. Sci USA, Vol. 103, No. 25, (2006), pp.9637-9642Mitchell Ho et al., "Isolation of anti-CD22 Fv with high affinity by Fv display on human cells", Proc. Natl. Acad. Sci USA, Vol. 103, No. 25, (2006), pp.9637-9642 Yoshiko Akamatsu et al., "Whole IgG surface display on mammalian cells: Application to isolation of neutralizing chicken monoclonal anti-IL-12 antibodies", Journal of Immunological Methods, Vol. 327, (2007), pp.40-52Yoshiko Akamatsu et al., "Whole IgG surface display on mammalian cells: Application to isolation of neutralizing chicken monoclonal anti-IL-12 antibodies", Journal of Immunological Methods, Vol. 327, (2007), pp.40-52 Roger R. Beerli et al., "Isolation of human monoclonal antibodies by mammalian cell display", PNAS, Vol. 105, No. 38, (2008), pp.14336-14341Roger R. Beerli et al., "Isolation of human monoclonal antibodies by mammalian cell display", PNAS, Vol. 105, No. 38, (2008), pp.14336-14341 Paivi Pihkala et al., "An antigen-mediated selection system for mammalian cells that produce glycosylated single-chain Fv", Biochem. Biophys. Res. Commun, Vol. 324, (2004), pp.1165-1172Paivi Pihkala et al., "An antigen-mediated selection system for mammalian cells that produce glycosylated single-chain Fv", Biochem. Biophys. Res. Commun, Vol. 324, (2004), pp.1165-1172 Ronald H. Hoess et al., "Interaction of the bacteriophage P1 recombinase Cre with the recombining site loxP", Proc. Natl. Acad, Sci USA, Vol. 81, (1984), pp. 1026-1029Ronald H. Hoess et al., "Interaction of the bacteriophage P1 recombinase Cre with the recombining site loxP", Proc. Natl. Acad, Sci USA, Vol. 81, (1984), pp. 1026-1029 Stephen O' Gorman et al., "Recombinase-Mediated Gene Activation and Site-Specific Integration in Mammalian Cells", Science, Vol. 251, (1991), pp. 1351-1354Stephen O 'Gorman et al., "Recombinase-Mediated Gene Activation and Site-Specific Integration in Mammalian Cells", Science, Vol. 251, (1991), pp. 1351-1354

末梢血B細胞由来のヒト抗体遺伝子を用いたファージディスプレイ法は膨大なサイズのライブラリを作製するのに多大な時間と労力を必要とする。これらの問題点を解決する方法として、健常人の末梢血単核球(PBMC:peripheral blood monocyte)を用いた「体外免疫法(in vitro immunization)」が本発明者によって独自に開発され、これまでに可溶性タンパク質やペプチドを抗原とした免疫応答の誘導に成功している。本発明者は、PBMCに、ヒト高親和性IgEレセプターα鎖(FcεRIα)を高発現するヒト幼若好塩基球KU812F細胞にインビトロで抗原感作させ、抗原特異的な免疫応答が誘導されたPBMCをファージディスプレイ法に供し、抗原タンパク質を用いたパニングにより抗原特異的ファージ抗体遺伝子の取得を行なった。得られた遺伝子のうち、反応性の高かったクローンをヒトIgG型に組換え、高生産性CHO細胞で発現させることによりモノクローナル抗体を取得した。得られた抗体は、FcεRIを特異的に認識するとともに、FcεRIとIgEの結合を阻害するものであった。   The phage display method using a human antibody gene derived from peripheral blood B cells requires a great deal of time and effort to prepare a huge library. As a method for solving these problems, “in vitro immunization” using peripheral blood monocytes (PBMC) of healthy persons was originally developed by the present inventor. Induction of immune responses using soluble proteins and peptides as antigens. The inventor of the present invention allowed PBMCs to sensitize human juvenile basophils KU812F cells that highly express human high-affinity IgE receptor α chain (FcεRIα) in vitro to induce antigen-specific immune responses. Were subjected to a phage display method, and antigen-specific phage antibody genes were obtained by panning using an antigen protein. Among the obtained genes, a highly reactive clone was recombined into a human IgG type and expressed in a highly productive CHO cell to obtain a monoclonal antibody. The obtained antibody specifically recognized FcεRI and inhibited the binding between FcεRI and IgE.

しかしながら、ファージディスプレイ法を用いたスクリーニングにより取得した抗原特異的一本鎖抗体遺伝子(scFv(単鎖抗体)型)を完全ヒト抗体遺伝子(ヒトIgGフォーマット)に組換えて動物細胞で発現させる際に多くの変異が生じ、特異性や親和性の消失が起こるために目的の抗体を取得するにあたって多大な労力を必要とする。これは微生物発現系においては動物細胞とコドン使用頻度が違うこと、正常なフォールディングや翻訳後修飾が行われないことなどが原因であると考えられた。このことは、たとえ抗原特異的ヒトモノクローナル抗体を得るために効率的に体外免疫法とファージディスプレイ法を実行したとしても、ファージディスプレイ法を用いてスクリーニングした後の組換えのプロセスの間に、効率が非常に低下することを示す。さらに、取得された抗体には特異性はあるものの親和性が低いという問題もあった。   However, when an antigen-specific single chain antibody gene (scFv (single chain antibody) type) obtained by screening using the phage display method is recombined into a fully human antibody gene (human IgG format) and expressed in animal cells. Many mutations occur and the loss of specificity and affinity occurs, so a great deal of labor is required to obtain the target antibody. This was thought to be due to the fact that codon usage was different from animal cells in microbial expression systems, and that normal folding and post-translational modifications were not performed. This means that even if in vitro immunization and phage display are performed efficiently to obtain antigen-specific human monoclonal antibodies, the efficiency of the recombination process after screening using the phage display method Is very low. Furthermore, although the obtained antibody has specificity, there is also a problem that the affinity is low.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、動物細胞発現系のみを用いた完全ヒトモノクローナル抗体のディスプレイ法とそのスクリーニング法を構築し、抗体作製や親和性成熟のための手法として確立することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to construct a display method and a screening method for a fully human monoclonal antibody using only an animal cell expression system, and to produce an antibody. And establish it as a method for affinity maturation.

本発明の動物細胞ディスプレイ法は、互いに異なるタンパク質をそれぞれコードする2つの構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現されたタンパク質を当該動物細胞の細胞膜表面に提示させることを特徴とする。   The animal cell display method of the present invention is designed such that a gene encoding an internal ribosome entry site is interposed between two structural genes encoding different proteins, and these genes can be expressed bicistronically. The resulting vector is transfected into an animal cell having a Flp-In system, and a protein expressed in a clone by introducing one gene per cell is displayed on the cell membrane surface of the animal cell.

本発明の動物細胞ディスプレイ法において、前記内部リボソーム進入部位の上流側の前記構造遺伝子が抗体の重鎖をコードする構造遺伝子であり、前記内部リボソーム進入部位の下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子であるか、または、前記内部リボソーム進入部位の上流側の前記構造遺伝子が抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子であり、前記内部リボソーム進入部位の下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の重鎖をコードする構造遺伝子であって、バイシストロニックに発現された前記重鎖および軽鎖を有する抗体が動物細胞の細胞膜表面に提示されることが、好ましい。   In the animal cell display method of the present invention, the structural gene upstream of the internal ribosome entry site is a structural gene encoding an antibody heavy chain, and the structural gene downstream of the internal ribosome entry site is the antibody. A structural gene encoding a light chain, or the structural gene upstream of the internal ribosome entry site is a structural gene encoding a light chain of an antibody, and the structural gene downstream of the internal ribosome entry site Is a structural gene encoding the heavy chain of the antibody, and the antibody having the heavy chain and light chain expressed bicistronically is preferably displayed on the cell membrane surface of animal cells.

本発明の動物細胞ディスプレイ法において、重鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものであり、軽鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものであることが、好ましい。   In the animal cell display method of the present invention, the structural gene encoding the heavy chain sequentially encodes the variable region and the constant region from the upstream side, and the structural gene encoding the light chain includes the variable region and the constant region from the upstream side. It is preferable to code sequentially.

また本発明の動物細胞ディスプレイ法における前記ベクターは、重鎖をコードする構造遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間に膜貫通ドメインをコードする遺伝子が介在されるように設計されたものであることが好ましい。この場合、前記ベクターが、膜貫通ドメインをコードする遺伝子の5’末端側のloxP配列がイントロンに隠されており、重鎖の定常領域にloxP配列由来のアミノ酸配列が余分に付加されないように設計されていることが好ましい。   The vector in the animal cell display method of the present invention is designed so that a gene encoding a transmembrane domain is interposed between a structural gene encoding a heavy chain and a structural gene encoding a light chain. Preferably there is. In this case, the vector is designed so that the loxP sequence on the 5 ′ end side of the gene encoding the transmembrane domain is hidden in the intron, and no extra amino acid sequence derived from the loxP sequence is added to the heavy chain constant region. It is preferable that

また本発明においては、前記ベクターが、重鎖をコードする構造遺伝子と膜貫通ドメインをコードする遺伝子との間、ならびに、膜貫通ドメインをコードする遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間にloxPサイトが介在され、前記ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた後、当該動物細胞にCreリコンビナーゼをコードする遺伝子を含むベクターをトランスフェクションさせることによって、または、当該動物細胞にCreリコンビナーゼを脂質キャリアーによって導入することによって、当該動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去されるように設計されたものであることが、好ましい。この場合、前記動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去されることによって、前記抗体が膜型から分泌型に変換されることがより好ましい。   In the present invention, the vector is between a structural gene encoding a heavy chain and a gene encoding a transmembrane domain, and between a gene encoding a transmembrane domain and a structural gene encoding a light chain. After the loxP site is mediated and the vector is transfected into the animal cell, the animal cell is transfected with a vector containing a gene encoding Cre recombinase, or the animal cell is treated with Cre recombinase as a lipid carrier. It is preferable that the gene is designed so that a gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites is removed from the animal cell by introducing by the above. In this case, it is more preferable that the antibody is converted from a membrane type to a secreted type by removing a gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites in the animal cell.

本発明における前記抗体は、ヒトIgGであることが好ましい。
本発明における前記抗体は、ヒト高親和性IgEレセプターα鎖抗体であることが好ましく、ヒト末梢血単核球にヒト幼若好塩基球KU812F細胞を用いてインビトロで抗原感作させて得られたものであることが、好ましい。
The antibody in the present invention is preferably human IgG.
The antibody in the present invention is preferably a human high-affinity IgE receptor α chain antibody, and obtained by sensitizing human peripheral blood mononuclear cells with human juvenile basophil KU812F cells in vitro. It is preferable that it is a thing.

本発明における動物細胞は、Flp−Inシステムを有するCHO細胞であることが、好ましい。   The animal cell in the present invention is preferably a CHO cell having an Flp-In system.

本発明はまた、抗体の重鎖の可変領域をコードする遺伝子をランダム増幅する工程と、得られた増幅産物を、上流側から重鎖の可変領域、重鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子と、上流側から軽鎖の可変領域、軽鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターに、ランダムに変異を起こさせた重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子として、それぞれ組み込んだベクターを構築する工程と、当該ベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現された抗体が細胞膜表面に提示された動物細胞のライブラリを構築する工程と、蛍光活性化セルソーティングによって動物細胞のライブラリから親和性の高い抗体を細胞膜上に発現する動物細胞を選択する工程と、選択された動物細胞に完全ヒトモノクローナル抗体を分泌させる工程とを含む、完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法についても提供する。   The present invention also includes a step of randomly amplifying a gene encoding a variable region of an antibody heavy chain, and a structural gene encoding the obtained amplification product in order from the upstream to the variable region of the heavy chain and the constant region of the heavy chain. And a gene encoding the internal ribosome entry site between the structural genes encoding the light chain variable region and the light chain constant region in order from the upstream side, so that these genes can be expressed bicistronically A step of constructing a vector designed as a structural gene encoding a variable region of a heavy chain randomly mutated into the vector designed in the above, and transfection of the vector into an animal cell having a Flp-In system And constructing a library of animal cells in which the antibody expressed in the clone is displayed on the cell membrane surface by introducing one gene per cell Selecting an animal cell that expresses a high affinity antibody on the cell membrane from a library of animal cells by fluorescence activated cell sorting, and secreting a fully human monoclonal antibody to the selected animal cell. In vitro maturation methods for fully human monoclonal antibodies are also provided.

本発明の動物細胞ディスプレイ法により、動物細胞発現系のみを用いた完全ヒトモノクローナル抗体のディスプレイ法とそのスクリーニング法が確立され、またこれを利用して、完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟が可能となる。   By the animal cell display method of the present invention, a display method and screening method for a fully human monoclonal antibody using only an animal cell expression system has been established, and this method enables in vitro maturation of a fully human monoclonal antibody. .

図1(a)は、本発明の動物細胞ディスプレイ法において構築され得るベクターの具体的な一例を概念的に示す図であり、図1(b)は、図1(a)に示すベクターを用いた動物細胞ディスプレイ方法を段階的に示す概念図である。FIG. 1 (a) is a diagram conceptually showing one specific example of a vector that can be constructed in the animal cell display method of the present invention, and FIG. 1 (b) uses the vector shown in FIG. 1 (a). It is the conceptual diagram which shows the animal cell display method which had been in steps. 図2(a)は、後述する実験例1で本発明者が構築したベクターにおける重鎖の定常領域をコードする構造遺伝子の下流側と膜貫通ドメインをコードする遺伝子との間を模式的に示す図であり、図2(b)は具体的な塩基配列、アミノ酸配列で示す図である。FIG. 2 (a) schematically shows between the downstream side of the structural gene encoding the heavy chain constant region and the gene encoding the transmembrane domain in the vector constructed by the present inventors in Experimental Example 1 described later. FIG. 2B is a diagram showing a specific base sequence and amino acid sequence. 実験例1におけるpcDNA5FRT/CLの構築の手順を段階的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure of construction | assembly of pcDNA5FRT / CL in Experimental example 1 in steps. 実験例1におけるpcDNA5FRT/CHの構築の手順を段階的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure of construction | assembly of pcDNA5FRT / CH in Experimental example 1 in steps. 実験例1における可変領域遺伝子の挿入の手順を段階的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the procedure of insertion of the variable region gene in Experimental example 1 in steps. 実験例1におけるCHO細胞表面でのIgG分子発現を示すグラフであり、図6(a)はPEコンジュゲートマウス抗ヒトIgH抗体でFlp−In−CHO細胞を処理した場合、図6(b)は抗ヒトIgκ抗体でlp−In−CHO細胞を処理した場合の結果であり、網掛けの領域がIgGプラスミドをトランスフェクトされた細胞、白抜きの領域がトランスフェクトされていない細胞をそれぞれ示している。FIG. 6 (a) is a graph showing IgG molecule expression on the CHO cell surface in Experimental Example 1. FIG. 6 (a) shows a case where Flp-In-CHO cells were treated with a PE-conjugated mouse anti-human IgH antibody. It is a result when lp-In-CHO cells are treated with an anti-human Igκ antibody, and the shaded region indicates cells transfected with IgG plasmid, and the open region indicates cells not transfected. . 実験例1における表面でIgGを発現するCHO細胞の抗高親和性IgEレセプターα鎖抗原結合活性を示すグラフであり、網掛けの領域がIgGプラスミドをトランスフェクトされた細胞、白抜きの領域がトランスフェクトされていない細胞をそれぞれ示している。FIG. 3 is a graph showing anti-high affinity IgE receptor α chain antigen binding activity of CHO cells expressing IgG on the surface in Experimental Example 1, in which shaded areas are cells transfected with IgG plasmid, and open areas are trans Each non-fected cell is shown. 図8(a)は、実験例1における膜貫通ドメインをコードする遺伝子の組換えの予想図であり、点線部はイントロン、矢印はloxP部位を示す。図8(b)は、実際に膜貫通ドメインをコードする遺伝子の組換えを行なった結果を示す電気泳動写真である。FIG. 8 (a) is a predicted view of recombination of the gene encoding the transmembrane domain in Experimental Example 1, where the dotted line indicates an intron and the arrow indicates a loxP site. FIG. 8 (b) is an electrophoretogram showing the results of the actual recombination of the gene encoding the transmembrane domain. 図9(a)は、実験例1におけるテンプレートDNAの状態のスキームおよびPCRによる増幅領域を模式的に示す図であり、図9(b)は、膜貫通ドメインのないイントロンのスプライシング反応が起こったことを示す電気泳動写真である。FIG. 9A is a diagram schematically showing a template DNA state scheme and an amplification region by PCR in Experimental Example 1, and FIG. 9B shows an intron splicing reaction without a transmembrane domain. It is the electrophoresis photograph which shows this. CEP4/Creを細胞へトランスフェクションさせた後の培養上清からELISAでIgGが検出された結果を示すグラフであり、縦軸は405nmにおける吸光度である。It is a graph which shows the result of having detected IgG by ELISA from the culture supernatant after transfecting a cell with CEP4 / Cre, and a vertical axis | shaft is the light absorbency in 405 nm. 実験例1におけるCHO細胞の細胞内IgGレベルをELISAで検出した結果を示すグラフであり、縦軸は405nmにおける吸光度である。It is a graph which shows the result of having detected the intracellular IgG level of the CHO cell in Experimental example 1 by ELISA, and a vertical axis | shaft is the light absorbency in 405 nm. 実験例2におけるCHO細胞のセルソーティングの結果を示すグラフであり、縦軸はSSC、横軸はFITCの蛍光強度である。It is a graph which shows the result of the cell sorting of the CHO cell in Experimental example 2, a vertical axis | shaft is SSC and a horizontal axis is the fluorescence intensity of FITC. 実験例2におけるソートされた細胞からの抗FcεRIα抗体の反応性を比較して示すグラフであり、図13(a)は図11におけるP1領域、図13(b)は図11におけるP2領域についての結果であり、いずれも縦軸は405nmにおける吸光度である。FIG. 13 is a graph showing comparison of reactivity of anti-FcεRIα antibody from sorted cells in Experimental Example 2, FIG. 13 (a) shows the P1 region in FIG. 11, and FIG. 13 (b) shows the P2 region in FIG. It is a result, and as for all, a vertical axis | shaft is the light absorbency in 405 nm.

〔動物細胞ディスプレイ法〕
図1(a)は、本発明の動物細胞ディスプレイ法において構築され得るベクターの具体的な一例を概念的に示す図であり、図1(b)は、図1(a)に示すベクターを用いた動物細胞ディスプレイ法を段階的に示す概念図である。本発明は、互いに異なるタンパク質をそれぞれコードする2つの構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現されたタンパク質を当該動物細胞の細胞膜表面に提示させることを特徴とする動物細胞ディスプレイ法を提供する。このような本発明の動物細胞ディスプレイ法により、動物細胞発現系のみを用いた完全ヒトモノクローナル抗体のディスプレイ法とそのスクリーニング法が確立され、またこれを利用して、完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟が可能となる。
[Animal cell display method]
FIG. 1 (a) is a diagram conceptually showing one specific example of a vector that can be constructed in the animal cell display method of the present invention, and FIG. 1 (b) uses the vector shown in FIG. 1 (a). It is the conceptual diagram which shows the animal cell display method which had been in steps. According to the present invention, a vector designed to intervene a gene encoding an internal ribosome entry site between two structural genes encoding different proteins from each other and to express these genes bicistronically is represented by Flp. The present invention provides an animal cell display method characterized by transfecting an animal cell having an In system and displaying a protein expressed in a clone by introduction of one gene per cell on the cell membrane surface of the animal cell. By such an animal cell display method of the present invention, a display method of a fully human monoclonal antibody using only an animal cell expression system and a screening method thereof are established, and by using this, in vitro maturation of a fully human monoclonal antibody can be achieved. It becomes possible.

本発明の動物細胞ディスプレイ法に用いられるベクターには、単一の上流プロモータの管理下で、単一の転写カセット内で少なくとも2つの遺伝子を発現する(すなわち、バイシストロニックに発現する)な構築物を設計するために使用され得ることが知られている内部リボソーム進入部位(IRES:Internal Ribosome Entry Site)が用いられる。このようなIRESを含むベクターを用いることで、IRESの上流側の構造遺伝子と下流側の構造遺伝子でそれぞれコードされるタンパク質を、2種類の独立した構成要素として、当該構成要素で構成された1つのタンパク質を発現させることが可能となる。   The vector used in the animal cell display method of the present invention includes a construct that expresses at least two genes in a single transcription cassette (ie, bicistronically) under the control of a single upstream promoter. Internal Ribosome Entry Sites (IRES) that are known to be used to design are used. By using such an IRES-containing vector, the proteins encoded by the structural gene on the upstream side and the structural gene on the downstream side of the IRES are composed of two types of independent constituent elements, respectively. One protein can be expressed.

本発明の動物細胞ディスプレイ法に用いられるベクターにおける2つの構造遺伝子によりコードされるタンパク質としては特に制限されるものではないが、ヒトモノクローナル抗体の産生、特に後述する体外成熟(ヒトモノクローナル抗体の親和性の向上)に有用であることから、当該ベクターがトランスフェクションされたFlp−Inシステムを有する動物細胞の細胞膜表面に提示されるのは抗体であることが好ましい。   The protein encoded by the two structural genes in the vector used in the animal cell display method of the present invention is not particularly limited. However, human monoclonal antibody production, particularly in vitro maturation (affinity of human monoclonal antibody described later) It is preferable that an antibody is displayed on the cell membrane surface of an animal cell having a transfected Flp-In system.

動物細胞の細胞膜表面に抗体を提示させる場合、以下の(A)または(B)のいずれかであることが好ましい。   When the antibody is presented on the cell membrane surface of an animal cell, it is preferably either (A) or (B) below.

(A)前記IRESの上流側の前記構造遺伝子が抗体の重鎖をコードする構造遺伝子であり、前記IRESの下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子である、
(B)前記IRESの上流側の前記構造遺伝子が抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子であり、前記IRESの下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の重鎖をコードする構造遺伝子である。
(A) The structural gene upstream of the IRES is a structural gene encoding an antibody heavy chain, and the structural gene downstream of the IRES is a structural gene encoding a light chain of the antibody.
(B) The structural gene upstream of the IRES is a structural gene encoding a light chain of an antibody, and the structural gene downstream of the IRES is a structural gene encoding a heavy chain of the antibody.

この(A)または(B)の構成とすることにより、バイシストロニックに発現された前記重鎖および軽鎖を有する抗体を動物細胞の細胞膜表面に提示させることができるようになる。   With the configuration of (A) or (B), the antibody having the heavy and light chains expressed bicistronically can be presented on the cell membrane surface of animal cells.

また、本発明の動物細胞ディスプレイ法において、上述した(A)、(B)のいずれの場合であっても、重鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものであり、軽鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものであることが、好ましい。   In the animal cell display method of the present invention, the structural gene encoding the heavy chain sequentially encodes the variable region and the constant region from the upstream side in any of the cases (A) and (B) described above. It is preferable that the structural gene encoding the light chain encodes the variable region and the constant region in this order from the upstream side.

本発明に用いられるベクターとしては、特に制限はないが、プラスミドベクターを好適に用いることができる。   Although there is no restriction | limiting in particular as a vector used for this invention, A plasmid vector can be used conveniently.

本発明の動物細胞ディスプレイ法には、Flp−Inシステムを有する動物細胞が用いられる。ここで、Flp−Inシステムは、動物細胞でのスクリーニングの制限を克服するため、安定して発現する細胞系を生成するために開発された系であり、動物細胞へのFlp−Inシステムの導入(Flp−In組換え)は、Saccharomyces cerevisiaeに由来するFlpリコンビナーゼによって触媒されることが知られている。Flpリコンビナーゼは、λインテグラーゼファミリーの一つであり、34塩基対FRT(Flp組換え標的作用点:Flp Recombination Target)認識目標配列を認識する。Flpリコンビナーゼはまた、部位特異的なDNA組換えを通して、一つのFRT部位または細胞を組み込まれる細胞系のゲノムに、FRT配列を含むプラスミドDNAの挿入を仲介する(たとえば、Stephen O' Gorman et al., "Recombinase-Mediated Gene Activation and Site-Specific Integration in Mammalian Cells", Science, Vol. 251, (1991), pp. 1351-1354(非特許文献6)を参照。)。本発明では、このようなFlp−Inシステムを有する動物細胞に上述したようなベクターをトランスフェクションさせることで、動物細胞に複数のベクターが導入されることを回避し、バイシストロニックに発現されたタンパク質が当該動物細胞の細胞膜表面でクローンで提示される。   In the animal cell display method of the present invention, animal cells having the Flp-In system are used. Here, the Flp-In system is a system developed to generate a cell line that is stably expressed in order to overcome the limitation of screening in animal cells. Introduction of the Flp-In system into animal cells (Flp-In recombination) is known to be catalyzed by Flp recombinase derived from Saccharomyces cerevisiae. Flp recombinase is a member of the λ integrase family and recognizes a 34 base pair FRT (Flp Recombination Target) recognition target sequence. Flp recombinase also mediates insertion of plasmid DNA containing FRT sequences into the genome of a single FRT site or cell line into which cells are integrated through site-specific DNA recombination (eg, Stephen O 'Gorman et al. , "Recombinase-Mediated Gene Activation and Site-Specific Integration in Mammalian Cells", Science, Vol. 251, (1991), pp. 1351-1354 (Non-Patent Document 6)). In the present invention, by transfecting an animal cell having such a Flp-In system with a vector as described above, the introduction of a plurality of vectors into the animal cell was avoided, and the animal cell was expressed bicistronically. The protein is presented in clones on the cell membrane surface of the animal cell.

本発明に用いられる動物細胞は、Flp−Inシステムを導入し得る動物細胞であれば特に制限はなく、たとえばチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO:Chinese Hamster Ovary)細胞、293細胞、BHK細胞、Jurkat細胞、CV−1細胞などが挙げられるが、これら以外にも、Flp−Inシステムを導入可能な適宜の動物細胞を用いることができる。中でも、産業面で抗体産生のための宿主細胞として最も広範に利用されているという理由から、CHO細胞が特に好ましい。後述する実験例では、単一の統合FRT部位を含み、FRT部位の下流にコードされたlacZ−ゼオシン融合遺伝子を安定して発現するFlp−Inシステムを有するCHO細胞(Flp−In−CHO細胞)が好適に用いられている。   The animal cell used in the present invention is not particularly limited as long as it is an animal cell into which the Flp-In system can be introduced. For example, Chinese Hamster Ovary (CHO) cell, 293 cell, BHK cell, Jurkat cell, CV-1 cells and the like can be mentioned, but besides these, appropriate animal cells into which the Flp-In system can be introduced can be used. Of these, CHO cells are particularly preferred because they are most widely used as host cells for antibody production in the industrial field. In an experimental example to be described later, a CHO cell (Flp-In-CHO cell) having a Flp-In system that includes a single integrated FRT site and stably expresses the lacZ-zeocin fusion gene encoded downstream of the FRT site. Are preferably used.

また本発明の動物細胞ディスプレイ法における前記ベクターは、重鎖をコードする構造遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間に膜貫通ドメインをコードする遺伝子が介在されるように設計されたものであることが好ましい。膜貫通ドメインをコードする遺伝子を含むことで、上述したベクターをトランスフェクションさせた動物細胞において、バイシストロニックに発現されたタンパク質を細胞膜表面に好適に提示させることができる。特にバイシストロニックに発現されたタンパク質が抗体である場合には、動物細胞の細胞膜表面に発現させた抗体を保持させるために、重鎖をコードする構造遺伝子(特に、重鎖の定常領域をコードする構造遺伝子)の下流側に、膜貫通ドメインをコードする遺伝子が配置されることが好ましい。膜貫通ドメインは、たとえばヒトγ1由来の膜貫通ドメインを好適に用いることができる。   The vector in the animal cell display method of the present invention is designed so that a gene encoding a transmembrane domain is interposed between a structural gene encoding a heavy chain and a structural gene encoding a light chain. Preferably there is. By including a gene encoding a transmembrane domain, a bicistronically expressed protein can be suitably presented on the cell membrane surface in animal cells transfected with the above-described vector. In particular, when the bicistronically expressed protein is an antibody, in order to retain the antibody expressed on the cell membrane surface of animal cells, a structural gene encoding a heavy chain (especially encoding a heavy chain constant region). It is preferable that a gene encoding a transmembrane domain is arranged downstream of the structural gene). As the transmembrane domain, for example, a transmembrane domain derived from human γ1 can be preferably used.

ここで、図2(a)は、後述する実験例1で本発明者が構築したベクターにおける重鎖の定常領域をコードする構造遺伝子の下流側と膜貫通ドメインをコードする遺伝子との間を模式的に示す図であり、図2(b)は具体的な塩基配列、アミノ酸配列を示している(塩基配列については配列番号1)。後述するように動物細胞にトランスフェクションさせた後、膜貫通ドメインをコードする遺伝子をCre/loxP組換えによって取り外し可能であるように、膜貫通ドメインをコードする遺伝子は、5’末端側のloxP配列を有していることが好ましい。このCre/loxP組換え系は、酵母、植物、および動物を含む複数の生物で広く使われてきており、遺伝子不活性化または制御された異所性遺伝子発現によって特定の器官の基本的遺伝子の分析を可能にする。Cre/loxP組換え系では、直列型loxP DNA配列の間の組換えを触媒するためにP1バクテリオファージCreリコンビナーゼが利用される。Creタンパク質は、分子量35000の単一ポリペプチドであり、loxP部位と結合して、2つのloxP部位の間の組換え反応を仲介する。またloxP配列は、8塩基対のスペーサ部位によって切り離されるCre結合領域の2つの13塩基対の逆方向反復からなる。このことは、この34塩基対が効果的な組換えのために必要であることを示唆する。   Here, FIG. 2 (a) is a schematic diagram between the downstream side of the structural gene encoding the heavy chain constant region and the gene encoding the transmembrane domain in the vector constructed by the present inventors in Experimental Example 1 described later. FIG. 2 (b) shows a specific base sequence and amino acid sequence (SEQ ID NO: 1 for the base sequence). The gene encoding the transmembrane domain can be removed by Cre / loxP recombination after transfection into animal cells as described below, so that the loxP sequence on the 5 ′ end side is removed. It is preferable to have. This Cre / loxP recombination system has been widely used in multiple organisms, including yeast, plants, and animals, and can be used for gene inactivation or controlled ectopic gene expression to control the basic genes of a particular organ. Enable analysis. In the Cre / loxP recombination system, the P1 bacteriophage Cre recombinase is utilized to catalyze recombination between tandem loxP DNA sequences. Cre protein is a single polypeptide with a molecular weight of 35000 and binds to a loxP site to mediate a recombination reaction between two loxP sites. The loxP sequence also consists of two 13 base pair inverted repeats of the Cre binding region separated by an 8 base pair spacer site. This suggests that this 34 base pair is necessary for effective recombination.

本発明の動物細胞ディスプレイ法では、PCRの頻繁な使用を回避するとともに、このようなCre/loxP組換えを利用することで、バイシストロニックに発現されたタンパク質が抗体である場合には、膜型分子として発現された抗体を分泌型分子へと転換することができ、自然な環境である動物細胞発現プラットフォームを用いて抗原特異的な完全ヒトモノクローナル抗体のスクリーニングおよび産生細胞の取得が可能となる。また、本発明においては、前記ベクターが、膜貫通ドメインをコードする遺伝子の5’末端側のloxP配列がイントロンに隠されており、重鎖の定常領域にloxP配列由来のアミノ酸配列が付加されないように設計されていることが好ましい。これにより、34塩基のloxP配列は、ベクターがトランスフェクションされた動物細胞においてバイシストロニックに発現された抗体の重鎖の定常領域のC末端に余分なアミノ酸が付加されてしまうことを回避することができる。   The animal cell display method of the present invention avoids frequent use of PCR and utilizes such Cre / loxP recombination, so that when the bicistronically expressed protein is an antibody, a membrane is used. Antibody expressed as a type molecule can be converted into a secreted type molecule, and it becomes possible to screen for antigen-specific fully human monoclonal antibodies and obtain production cells using animal cell expression platform, which is a natural environment . In the present invention, the vector has a loxP sequence on the 5 ′ end side of a gene encoding a transmembrane domain hidden in an intron so that an amino acid sequence derived from the loxP sequence is not added to the heavy chain constant region. It is preferable that it is designed. Thus, the 34 base loxP sequence avoids adding an extra amino acid to the C-terminus of the constant region of the antibody heavy chain expressed bicistronically in animal cells transfected with the vector. Can do.

また本発明においては、前記ベクターが、重鎖をコードする構造遺伝子と膜貫通ドメインをコードする遺伝子との間、ならびに、膜貫通ドメインをコードする遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間にloxPサイトが介在されることが好ましい。具体的には、図2(a)に示したように、制限消化のためのBamHI部位が続く5‘スプライシング部位が、重鎖の定常領域をコードする構造遺伝子の3’末端側に加えられ、図2(b)に示したように、BamHI部位からの下流側で、2つのloxP配列は、分岐点配列(BPS:Branch Point Sequence)の下流側と、膜貫通ドメインをコードする遺伝子の下流側にそれぞれ配置される。   In the present invention, the vector is between a structural gene encoding a heavy chain and a gene encoding a transmembrane domain, and between a gene encoding a transmembrane domain and a structural gene encoding a light chain. It is preferable that a loxP site is interposed. Specifically, as shown in FIG. 2 (a), a 5 ′ splicing site followed by a BamHI site for restriction digestion is added to the 3 ′ end of the structural gene encoding the heavy chain constant region, As shown in FIG. 2 (b), on the downstream side from the BamHI site, the two loxP sequences are the downstream side of the branch point sequence (BPS) and the downstream side of the gene encoding the transmembrane domain. Respectively.

本発明のベクターは、当該ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた後、当該動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去されるように設計されたものであることが、好ましい。この2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子の除去は、以下の(a)または(b)のいずれかであることが好ましい。   The vector of the present invention is designed so that the gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites is removed in the animal cell after the vector is transfected into the animal cell. ,preferable. The removal of the gene encoding the transmembrane domain between the two loxP sites is preferably either (a) or (b) below.

(a)前記ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた動物細胞に、Creリコンビナーゼをコードする遺伝子を含むベクターをトランスフェクションさせる、
(b)前記ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた動物細胞に、Creリコンビナーゼを脂質キャリアーによって導入する。
(A) transfecting an animal cell obtained by transfecting the animal cell with the vector with a vector containing a gene encoding Cre recombinase;
(B) Cre recombinase is introduced into the animal cell obtained by transfecting the animal cell with the vector using a lipid carrier.

このようにしてCre/loxP組換えを利用して、該ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた後の動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去される。これにより、動物細胞においてバイシストロニックに発現された抗体は膜型から分泌型に好ましく変換されるようになる。   Thus, using Cre / loxP recombination, a gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites is removed in an animal cell after the animal cell has been transfected with the vector. As a result, antibodies expressed bicistronically in animal cells are preferably converted from a membrane type to a secreted type.

なお、本発明の動物細胞ディスプレイ法に利用されるベクターの構築、動物細胞へのトランスフェクションなどは、当分野の公知の遺伝子工学技術を適宜組み合わせることで、後述する実験例などの記載をもとに当業者であれば容易に実施可能である。   The construction of vectors used in the animal cell display method of the present invention, transfection into animal cells, and the like are based on the description of experimental examples and the like described later by appropriately combining known genetic engineering techniques in this field. Those skilled in the art can easily implement this.

本発明における前記抗体は、ヒトIgGであることが好ましい。このように本発明の動物細胞ディスプレイ法では、完全ヒトモノクローナル抗体を好適に産生することが可能となる。   The antibody in the present invention is preferably human IgG. Thus, in the animal cell display method of the present invention, it is possible to suitably produce fully human monoclonal antibodies.

本発明における前記抗体は、ヒト高親和性IgEレセプターα鎖抗体(FcεRIα抗体)であることが好ましく、ヒト末梢血単核球(PBMC)にヒト幼若好塩基球KU812F細胞でインビトロで抗原感作させて得られたものであることが、好ましい。ヒト高親和性IgEレセプターは、IgEのFc領域を認識する受容体で、マスト細胞などに発現し、当該レセプターとIgEコンプレックスが抗原によって架橋されることでアレルギーが誘発される。したがってこのヒト高親和性IgEレセプタとIgEとの結合を阻害し得るFcεRIα抗体を得ることは、アレルギー治療への応用に有用である。   The antibody in the present invention is preferably a human high affinity IgE receptor α chain antibody (FcεRIα antibody), and human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) are sensitized in vitro with human juvenile basophils KU812F cells. It is preferable that it is obtained. The human high-affinity IgE receptor is a receptor that recognizes the Fc region of IgE and is expressed in mast cells and the like, and allergy is induced when the receptor and IgE complex are cross-linked by an antigen. Therefore, obtaining an FcεRIα antibody capable of inhibiting the binding between this human high affinity IgE receptor and IgE is useful for application to allergy treatment.

また、膜タンパク質に対する抗体は、多くの重要な反応(例えば免疫細胞と補体による拒絶、リガンドとしての反応、分子の相互作用の阻害)を制御することに貢献するが、高純度でかつ天然の配列をもつ膜タンパク質を大量に調製することは、それほど容易でない。このような問題に対し、述したように、本発明者は、「体外免疫法(in vitro immunization)」を独自に開発しており、これを利用して、抗原特異的な免疫応答が誘導されたPBMCが得られる。具体的には、末梢血から分離されたPBMCを、免疫抑制性細胞を除去するためにL−ロイシル−L−ロイシン・メチル・エステルで処理した後、適当なサイトカイン条件とアジュバント(免疫増強剤)とともに培養し、抗原感作に供し、1週間培養後、抗原特異的抗体産生細胞が誘導される。これにより、抗原を精製することなしに、天然の配列をもつ膜タンパク質に対する免疫感作を行なうことが可能となる。   Antibodies against membrane proteins also contribute to controlling many important reactions (eg, rejection by immune cells and complement, reactions as ligands, inhibition of molecular interactions), but they are highly pure and naturally occurring. It is not so easy to prepare a large amount of membrane protein having a sequence. As described above, the present inventor has independently developed an “in vitro immunization” for such a problem, and an antigen-specific immune response is induced by using this method. PBMCs are obtained. Specifically, PBMCs isolated from peripheral blood were treated with L-Leucyl-L-Leucine methyl ester to remove immunosuppressive cells, and then appropriate cytokine conditions and adjuvant (immunopotentiator) The cells are cultured together and subjected to antigen sensitization, and after culturing for 1 week, antigen-specific antibody-producing cells are induced. This makes it possible to perform immunization against a membrane protein having a natural sequence without purifying the antigen.

〔完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法(in vitro maturation)〕
本発明はまた、上述した本発明の動物細胞ディスプレイ法を利用した完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法も提供する。すなわち、本発明の完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法は、(1)抗体の重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子をランダム増幅する工程と、(2)得られた増幅産物を、上流側から重鎖の可変領域、重鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子と、上流側から軽鎖の可変領域、軽鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターにおける重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子として、それぞれ組み込んだベクターを構築する工程と、(3)当該ベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現された抗体が細胞膜表面に提示された動物細胞のライブラリを構築する工程と、(4)蛍光活性化セルソーティングによって動物細胞のライブラリから親和性の高い抗体を細胞膜上に発現する動物細胞を選択する工程と、(5)選択された動物細胞に完全ヒトモノクローナル抗体を分泌させる工程とを含む、完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法についても提供する。
[In vitro maturation of fully human monoclonal antibodies]
The present invention also provides a method for in vitro maturation of fully human monoclonal antibodies using the above-described animal cell display method of the present invention. That is, the in vitro maturation method of the fully human monoclonal antibody of the present invention comprises (1) a random amplification of a structural gene encoding the variable region of the heavy chain of the antibody, and (2) the obtained amplification product from the upstream side. An internal ribosome entry site is encoded between the structural gene that sequentially encodes the variable region of the heavy chain and the constant region of the heavy chain, and the structural gene that sequentially encodes the variable region of the light chain and the constant region of the light chain from the upstream side. (3) the step of constructing each of the incorporated vectors as a structural gene encoding the variable region of the heavy chain in a vector designed to intervene genes and express these genes bicistronically; Is transfected into an animal cell having the Flp-In system, and the antibody expressed in the clone is expressed by introduction of one gene per cell. A step of constructing a library of animal cells displayed on the surface of the membrane, and a step of (4) selecting an animal cell that expresses a high affinity antibody on the cell membrane from the library of animal cells by fluorescence activated cell sorting; 5) A method for in vitro maturation of fully human monoclonal antibodies, comprising the step of secreting fully human monoclonal antibodies into selected animal cells is also provided.

本発明の完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法ではまず、完全ヒトモノクローナル抗体の重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子をランダム増幅する。このように抗体の重鎖の可変領域に人為的に突然変異を起こさせて多様化をもたせ、これを上述したベクターの抗体の重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子として組み込み、得られたベクターを用いて上述した本発明の動物細胞ディスプレイ法を行なう。これによって、完全ヒトモノクローナル抗体がそれぞれクローンで細胞膜表面に提示された多様な抗体遺伝子を含む動物細胞ライブラリーを構築することができる。そして、このライブラリーの中から、最も親和性の高いクローンをセルソーターによって単離することにより、元の抗体よりも親和性の高い抗体を産生する動物細胞を得ることができる。このように、上述した本発明の動物細胞ディスプレイ法は、完全ヒトモノクローナル抗体の親和性の成熟を行なうために有用である。   In the in vitro maturation method of a fully human monoclonal antibody of the present invention, first, a structural gene encoding the variable region of the heavy chain of the fully human monoclonal antibody is randomly amplified. In this way, the variable region of the heavy chain of the antibody is artificially mutated to be diversified, and this is incorporated as a structural gene encoding the variable region of the heavy chain of the above-mentioned vector, and the resulting vector Is used to perform the above-described animal cell display method of the present invention. This makes it possible to construct an animal cell library containing various antibody genes in which fully human monoclonal antibodies are each cloned and presented on the cell membrane surface. Then, by isolating the clone with the highest affinity from this library using a cell sorter, it is possible to obtain animal cells that produce an antibody with higher affinity than the original antibody. Thus, the animal cell display method of the present invention described above is useful for maturation of affinity of fully human monoclonal antibodies.

以下、実験例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   Hereinafter, although an example of an experiment is shown and the present invention is explained still more concretely, the present invention is not limited by these examples.

<実験例1>
実験例1では、新しい動物細胞ディスプレイ・システムのためのプラスミドベクターを作製し、ヒトモノクローナル抗体を生成する系の効率と正確さを分析した。
<Experimental example 1>
In Experimental Example 1, a plasmid vector for a new animal cell display system was prepared, and the efficiency and accuracy of a system for producing a human monoclonal antibody was analyzed.

〔材料と方法〕
〔1〕細胞株
細胞株としては、FRT部位を含んでいるチャイニーズハムスター卵巣細胞(Flp−In−CHO細胞)(インビトロジェン社から購入)を用いた。Flp−In−CHO細胞系は、単一の組み込まれたFRT部位を含み、安定してlacZ−ゼオシン融合遺伝子を発現する。
[Materials and methods]
[1] Cell line As a cell line, a Chinese hamster ovary cell (Flp-In-CHO cell) (purchased from Invitrogen) containing an FRT site was used. The Flp-In-CHO cell line contains a single integrated FRT site and stably expresses the lacZ-zeocin fusion gene.

〔2〕細胞培養
細胞と接触する全ての溶液と器材は、使用前に殺菌した。層流フードで適切な無菌技術を常に用いた。Flp−In−CHO細胞は、37℃、5%CO2の湿気のある環境で、100U/ml ペニシリン(明治製菓)、100g/ml ストレプトマイシン(明治製菓)、100g/ml ゼオシン(Invitrogen)、および10% ウシ胎児血清を含むHam’sF12培地(日水製薬)で培養した。
[2] Cell culture All solutions and equipment in contact with cells were sterilized before use. Appropriate aseptic techniques were always used in the laminar flow hood. Flp-In-CHO cells are treated with 100 U / ml penicillin (Meiji Seika), 100 g / ml streptomycin (Meiji Seika), 100 g / ml Zeocin (Invitrogen), and 10 in a humid environment of 37 ° C., 5% CO 2. % It was cultured in Ham'sF12 medium (Nissui Pharmaceutical) containing fetal bovine serum.

〔3〕β−ガラクトシダーゼ染色
FRTへの遺伝子挿入はβ−ガラクトシダーゼ染色により確認した。細胞をPBSで洗浄し、PBS中の2%のホルムアルデヒド/0.2%のグルタルアルデヒドで5分間固定した。固定後、細胞を2回PBSで洗浄し、1mg/ml 5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−D−β−ガラクトシド(X−gal)を含むβ−ガラクトシダーゼ染色液(150mM NaCl、2mM MgCl2、5mMフェリシアン化カリウム、5mMフェリシアン化カリウム/リン酸ナトリウムバッファ、pH7.4)で、37℃で2−4時間インキュベートした。DNAがFRT部位に挿入された細胞は染色されず、DNAがFRT部位に挿入されなかった細胞は、青変として特定された。
[3] β-Galactosidase staining Gene insertion into FRT was confirmed by β-galactosidase staining. Cells were washed with PBS and fixed with 2% formaldehyde / 0.2% glutaraldehyde in PBS for 5 minutes. After fixation, the cells were washed twice with PBS, and β-galactosidase staining solution (150 mM NaCl, 2 mM MgCl) containing 1 mg / ml 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-D-β-galactoside (X-gal). 2. Incubated with 5 mM potassium ferricyanide, 5 mM potassium ferricyanide / sodium phosphate buffer, pH 7.4) at 37 ° C. for 2-4 hours. Cells with DNA inserted into the FRT site were not stained, and cells with no DNA inserted into the FRT site were identified as blue.

〔4〕細胞表面で完全なIgGを発現するプラスミドベクターの構築
(1)PCR
制限消化部位NotI−Ldを含むプライマー(配列番号2)と制限消化部位CL−ApaIを含むプライマー(配列番号3)との特異的プライマー対を用いて、KOD plus DNA polymeraseでpSecTag2A/CLからIgκ鎖リーダー配列の後のκ鎖DNAの定常領域を増幅した。PCR反応液は、0.5μlのpSecTag2A/CL、5μlの10×KOD plus PCR buffer、3μlの上記特異的プライマー対、2μlの25mM MgSO4、1μlのKOD plus DNA polymeraseを50μlになるように蒸留水を添加し、調製した。増幅は、30回のPCRサイクル(94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間)で行なった。増幅産物を5μlの臭化エチジウムで染色し、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。電気泳動後のDNAフラグメントをWizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。このようにして増幅産物leader−Cκを得た。
[4] Construction of a plasmid vector that expresses complete IgG on the cell surface (1) PCR
Using a specific primer pair consisting of a primer containing the restriction digestion site NotI-Ld (SEQ ID NO: 2) and a primer containing the restriction digestion site CL-ApaI (SEQ ID NO: 3), the pSecTag2A / CL to Igκ chain using KOD plus DNA polymerase The constant region of kappa chain DNA after the leader sequence was amplified. PCR reaction solution is 0.5 μl of pSecTag2A / CL, 5 μl of 10 × KOD plus PCR buffer, 3 μl of the above specific primer pair, 2 μl of 25 mM MgSO 4 , 1 μl of KOD plus DNA polymerase in 50 μl of distilled water. Was added and prepared. Amplification was performed in 30 PCR cycles (94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute). Amplified products were stained with 5 μl ethidium bromide and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment after electrophoresis was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega). In this way, an amplification product leader-Cκ was obtained.

制限消化部位NheI−Ldを含むプライマー(配列番号4)と制限消化部位IgGc−BamHIを含むプライマー(配列番号5)との特異的プライマー対を用いて、KOD plus DNA polymeraseでpSecTag2A/IgGcからgκ鎖リーダーシークエンス後の重鎖DNAの定常領域を増幅した。増幅は、0.5μlのpSecTag2A/IgGc、5μlの10×KOD plus PCR buffer、3μlの上記特異的プライマー対、2μlの25mM MgSO4、1μlのKOD plus DNA polymeraseを蒸留水を添加して50μlにし、調製した。増幅は、30回のPCRサイクル(94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間)で行なった。増幅産物を5μlの臭化エチジウムで染色し、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。電気泳動後のDNAフラグメントをWizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。このようにして増幅産物leader−IgGcを得た。 Using a specific primer pair consisting of a primer containing the restriction digestion site NheI-Ld (SEQ ID NO: 4) and a primer containing the restriction digestion site IgGc-BamHI (SEQ ID NO: 5), the pSecTag2A / IgGc to gκ chain using KOD plus DNA polymerase. The constant region of the heavy chain DNA after the leader sequence was amplified. Amplification was performed by adding 0.5 μl of pSecTag2A / IgGc, 5 μl of 10 × KOD plus PCR buffer, 3 μl of the above specific primer pair, 2 μl of 25 mM MgSO 4 , 1 μl of KOD plus DNA polymerase to 50 μl, Prepared. Amplification was performed in 30 PCR cycles (94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute). Amplified products were stained with 5 μl ethidium bromide and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment after electrophoresis was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega). In this way, an amplification product leader-IgGc was obtained.

制限消化部位BstXI−IRESを含むプライマー(配列番号6)と制限消化部位IRES−NotIを含むプライマー(配列番号7)との特異的プライマー対を用いて、KOD plus DNA polymeraseでpIRESbleo(Clontech)からIRES DNAを増幅した。増幅は、0.5μlのpIRESbleo、5μlの10×KOD plus PCR buffer、3μlの上記特異的プライマー対、2μlの25mM MgSO4、1μlのKOD plus DNA polymeraseを蒸留水を添加して50μlにし、調製した。増幅は、30回のPCRサイクル(94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間)で行なった。増幅産物を5μlの臭化エチジウムで染色し、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。電気泳動後のDNAフラグメントをWizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。このようにして増幅産物IRESを得た。 Using a specific primer pair consisting of a primer containing the restriction digestion site BstXI-IRES (SEQ ID NO: 6) and a primer containing the restriction digestion site IRES-NotI (SEQ ID NO: 7), pRESSbleo (Clontech) from IRES was used with KOD plus DNA polymerase. DNA was amplified. Amplification was prepared by adding 0.5 μl of pIRESbleo, 5 μl of 10 × KOD plus PCR buffer, 3 μl of the above specific primer pair, 2 μl of 25 mM MgSO 4 , 1 μl of KOD plus DNA polymerase to 50 μl. . Amplification was performed in 30 PCR cycles (94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute). Amplified products were stained with 5 μl ethidium bromide and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment after electrophoresis was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega). In this way, an amplification product IRES was obtained.

(2)A−テイリング
15μlの各PCR産物leader−Cκ、leader−IgGcおよびIRESを、5μlの10×PCRバッファ(Promega)、5μlの25mM MgCl2、1μlの100mM dATP、0.5μlのTaqポリメラーゼと混ぜ合わせ、50μlになるよう蒸留水を添加した。混合物を70℃で2時間反応させた。反応生成物を染色液と混合させ、アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムでDNAフラグメントを精製した。このようにして、pGEM−T easy(Promega)をライゲーションするため、3つの増幅産物leader−Cκ、leader−IgGcおよびIRESの平滑断端終点にd(A)を加えた。
(2) A-tailing 15 μl of each PCR product leader-Cκ, leader-IgGc and IRES with 5 μl 10 × PCR buffer (Promega), 5 μl 25 mM MgCl 2 , 1 μl 100 mM dATP, 0.5 μl Taq polymerase Mix and add distilled water to 50 μl. The mixture was reacted at 70 ° C. for 2 hours. The reaction product was mixed with the staining solution and subjected to agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. DNA fragments were purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system. Thus, in order to ligate pGEM-T easy (Promega), d (A) was added to the blunt end of the three amplification products, leader-Cκ, leader-IgGc and IRES.

(3)ライゲーションおよび形質転換
Aテイリングされた各増幅産物をpGEM Tイージーベクターにライゲーションした。ライゲーション産物をコンピテント菌(大腸菌JM109)にトランスフェクションした。トランスフェクションした細胞を、37℃で終夜50μg/ml アンピシリン含有LBプレート上でインキュベートした。インキュベーション後、形成されたコロニーを採取し、PCRによるDNAフラグメントのベクターへの挿入を確認した。挿入されたベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、2mlの50μg/ml アンピシリン含有のLBでインキュベートした。インキュベーション後、GenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)でプラスミドベクターpGemTeasy/NotI−Ld−Cκ−ApaIを調製した。
(3) Ligation and transformation Each A-tailed amplification product was ligated into a pGEM T easy vector. The ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109). Transfected cells were incubated on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C. After incubation, the formed colonies were picked and the insertion of the DNA fragment into the vector was confirmed by PCR. Single colonies carrying the inserted vector were picked and incubated with 2 ml of LB containing 50 μg / ml ampicillin for 18 hours at 37 ° C. After incubation, a plasmid vector pGemTeasy / NotI-Ld-Cκ-ApaI was prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich).

(4)塩基配列決定
これらの挿入された遺伝子の塩基配列を、Big Dye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)を用いて確認した。200ng プラスミドベクター、4μl 5×シークエンシングバッファ、3.2pmol T7−2プライマー(5’−TAATACGACTCACTATAGGG−3’(配列番号8)、1μl Ready Reaction Premixに、最終的な量が20μlになるよう蒸留水を添加し、反応混合物を調製した。
(4) Determination of base sequence The base sequences of these inserted genes were confirmed using Big Dye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems). 200 ng plasmid vector, 4 μl 5 × sequencing buffer, 3.2 pmol T7-2 primer (5′-TAATACGACTCACTATAGGGG-3 ′ (SEQ ID NO: 8)), 1 μl Ready Reaction Premix with distilled water to a final volume of 20 μl The reaction mixture was prepared by addition.

96℃で10秒間の変性、50℃で5秒間のアニーリング、60℃で4分間の延長を1サイクルとして25サイクルの条件でPCR反応を行なった。得られた増幅産物を、エタノール沈殿によって精製した。増幅産物を、2μlの125mM EDTA、2μlの3M酢酸ソーダ、50μlの100%エタノールに混合し、室温で15分間保存させた。混合は、4℃で20分間、20000×gで遠心分離することにより行なった。上清除去および70μlの70%エタノールでの洗浄後、沈殿物を4℃で10分間20000×gで遠心分離した。ペレットを真空条件の下で10分間乾燥し、20μlのHi−diformamideで懸濁した。生成物を94℃で2分間インキュベート後、5分間氷の上で冷やし、3100−Avant Genetic Analyzer(Applied Biosystems)で分析した。   PCR reaction was carried out under conditions of 25 cycles, with one cycle consisting of denaturation at 96 ° C. for 10 seconds, annealing at 50 ° C. for 5 seconds, and extension at 60 ° C. for 4 minutes. The obtained amplification product was purified by ethanol precipitation. The amplification product was mixed with 2 μl of 125 mM EDTA, 2 μl of 3M sodium acetate, 50 μl of 100% ethanol and stored at room temperature for 15 minutes. Mixing was performed by centrifugation at 20000 xg for 20 minutes at 4 ° C. After removing the supernatant and washing with 70 μl 70% ethanol, the precipitate was centrifuged at 20000 × g for 10 minutes at 4 ° C. The pellet was dried under vacuum conditions for 10 minutes and suspended in 20 μl Hi-diformamide. The product was incubated at 94 ° C. for 2 minutes, then chilled on ice for 5 minutes and analyzed with a 3100-Avant Genetic Analyzer (Applied Biosystems).

(5)pcDNA5FRT/CLの構築
図3に模式的に示す手順で、pcDNA5FRT/CLを構築した。まず、1μgのDNA(pGemTeasy/NotI−Ld−Cκ−ApaIまたはpcDNA5FRT(Invitrogen))を、5μlの10×NEBバッファ4、0.5μlの100×BSA(NEB)、1μlのNotI、1μlのApaIと調合し、蒸留水を添加して50μlにした。混合物を37℃で2時間インキュベートし、pGemTeasy/NotI−Ld−Cκ−ApaI、pcDNA5FRTを制限エンドヌクレアーゼNotIとApaIで消化させた。制限消化後の生成物を1.5%アガロースゲル電気泳動にかけ、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。
(5) Construction of pcDNA5FRT / CL pcDNA5FRT / CL was constructed by the procedure schematically shown in FIG. First, 1 μg of DNA (pGemTeasy / NotI-Ld-Cκ-ApaI or pcDNA5FRT (Invitrogen)), 5 μl of 10 × NEB buffer 4, 0.5 μl of 100 × BSA (NEB), 1 μl of NotI, 1 μl of ApaI Prepared and added distilled water to 50 μl. The mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours, and pGemTeasy / NotI-Ld-Cκ-ApaI, pcDNA5FRT was digested with the restriction endonucleases NotI and ApaI. The product after restriction digestion was subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis and purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega).

次に、pGemTeasy/NotI−Ld−Cκ−ApaI、pcDNA5FRTの制限消化の生成物を3:1の分子比率で混合した。この混合物に2×ライゲーションミックスを混合し、16℃で30分間混合して、インキュベートした。ライゲーション産物(pcDNA5FRT/CL)を、氷の上で10分間コンピテント菌(大腸菌JM109)にトランスフェクションした。トランスフェクションさせた細胞を、37℃で終夜50μg/mlアンピシリンを含むLBプレート上でインキュベートした。インキュベーション後、形成されたコロニーを採取し、PCRによるNotI−Ld−Cκ−ApaI DNAフラグメントのベクターへの挿入を確認した。   Next, the products of restriction digestion of pGemTeasy / NotI-Ld-Cκ-ApaI, pcDNA5FRT were mixed in a 3: 1 molecular ratio. This mixture was mixed with 2 × ligation mix, mixed at 16 ° C. for 30 minutes and incubated. The ligation product (pcDNA5FRT / CL) was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) on ice for 10 minutes. Transfected cells were incubated on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C. After the incubation, the formed colonies were picked, and insertion of NotI-Ld-Cκ-ApaI DNA fragment into the vector was confirmed by PCR.

pcDNA5FRT/CLベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、50μg/mlアンピシリンを含む2ml LBでインキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターをGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)で調製した。   Single colonies carrying the pcDNA5FRT / CL vector were picked and incubated with 2 ml LB containing 50 μg / ml ampicillin at 37 ° C. for 18 hours. Following incubation, plasmid vectors were prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich).

(6)pcDNA5FRT/CHの構築
図4に模式的に示す手順で、pcDNA5FRT/CHを構築した。1μlのDNA(pGemTeasy/IRESまたはpcDNA5FRT)を、5μlの10×NE Buffer 3、0.5μlの100×BSA、1μlのBstXIと混ぜ合わせ、蒸留水を添加して49μlにした。55℃で2時間のインキュベーション後、1μlのNotIを混合液に加え、37℃で2時間反応させ、プラスミドDNA pGemTeasy/IRESとpcDNA5FRTを、制限エンドヌクレアーゼNotIとBstXIで消化させた。制限消化後の生成物を1.5%アガロースゲル電気泳動にかけ、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。
(6) Construction of pcDNA5FRT / CH pcDNA5FRT / CH was constructed by the procedure schematically shown in FIG. 1 μl of DNA (pGemTeasy / IRES or pcDNA5FRT) was mixed with 5 μl of 10 × NE Buffer 3, 0.5 μl of 100 × BSA, 1 μl of BstXI, and distilled water was added to 49 μl. After incubation at 55 ° C. for 2 hours, 1 μl of NotI was added to the mixture, reacted at 37 ° C. for 2 hours, and plasmid DNAs pGemTeasy / IRES and pcDNA5FRT were digested with restriction endonucleases NotI and BstXI. The product after restriction digestion was subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis and purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega).

次に、pGemTeasy/IRES、pcDNA5FRTの制限消化の生成物を3:1の分子比率で混合した。この混合物に2×ライゲーションミックスを混合し、16℃で30分間混合して、インキュベートした。ライゲーション産物(pcDNA5FRT/IRES)を、上述と同様に、コンピテント菌(大腸菌JM109)にライゲーション産物をトランスフェクションした。トランスフェクションされた細胞を、37℃で終夜50μg/mlのアンピシリンを含むLBプレート上でインキュベートした。インキュベーション後、GenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)でプラスミドベクターを調製し、pcDNA5FRT/IRESを得た。   Next, the product of restriction digest of pGemTeasy / IRES, pcDNA5FRT was mixed in a 3: 1 molecular ratio. This mixture was mixed with 2 × ligation mix, mixed at 16 ° C. for 30 minutes and incubated. The ligation product (pcDNA5FRT / IRES) was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) in the same manner as described above. Transfected cells were incubated on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C. After incubation, a plasmid vector was prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich) to obtain pcDNA5FRT / IRES.

次に、1μlのDNA(pcDNA5FRT/IRESまたはpGemTeasy/NheI−Ld−IgGc−BamHI)を、5μlの10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA、1μlのNheI、0.5μlのBamHIと混合し、蒸留水を添加して50μlにした。混合液を37℃で2時間インキュベートし、pcDNA5FRT/IRESとpGemTeasy/NheI−Ld−IgGc−BamHIを、制限エンドヌクレアーゼNheIとBamHIで消化させた。制限消化後の生成物を1.5%アガロースゲル電気泳動にかけ、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。   Next, 1 μl of DNA (pcDNA5FRT / IRES or pGemTeasy / NheI-Ld-IgGc-BamHI) was mixed with 5 μl 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl 100 × BSA, 1 μl NheI, 0.5 μl BamHI Then, distilled water was added to make 50 μl. The mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours, and pcDNA5FRT / IRES and pGemTeasy / NheI-Ld-IgGc-BamHI were digested with the restriction endonucleases NheI and BamHI. The product after restriction digestion was subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis and purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega).

次に、制限消化されたLd−IgGcフラグメントとpcDNA5FRT/IRESを分子比率3:1で混合した。この混合物に2×ライゲーションミックスと混ぜ合わせ、16℃で30分間インキュベートした。ライゲーション産物はコンピテント菌(大腸菌JM109)に、上述と同様にトランスフェクションした。トランスフェクションされた細胞を、37℃で終夜50μg/mlアンピシリン含有LBプレート上でインキュベートした。インキュベーション後、形成されたコロニーを採取し、PCRによってDNAフラグメントのベクターへの挿入を確認した。   Next, the restriction digested Ld-IgGc fragment and pcDNA5FRT / IRES were mixed at a molecular ratio of 3: 1. This mixture was combined with 2 × ligation mix and incubated at 16 ° C. for 30 minutes. The ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. Transfected cells were incubated on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C. After incubation, the formed colonies were picked and the insertion of the DNA fragment into the vector was confirmed by PCR.

挿入されたベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間50mg/mlアンピシリン含有2mlのLBでインキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターはGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)で調製し、pcDNA5FRT/Ld−IgGc−IRESを得た。   A single colony carrying the inserted vector was picked and incubated with 2 ml LB containing 50 mg / ml ampicillin for 18 hours at 37 ° C. After incubation, a plasmid vector was prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich) to obtain pcDNA5FRT / Ld-IgGc-IRES.

1μgのpUC/TMiまたはpcDNA5FRT/Ld−IgGc−IRESを、5μlの10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA、1μlのBstX1と混ぜ合わせ、最大で49μlの蒸留水を添加した。55℃で2時間のインキュベーション後、1μlのBamHIを、混合液に加え、37℃で2時間反応させた。反応生成物を、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。DNAフラグメントを、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステム(Promega)で精製した。   1 μg of pUC / TMi or pcDNA5FRT / Ld-IgGc-IRES was mixed with 5 μl of 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl of 100 × BSA, 1 μl of BstX1, and a maximum of 49 μl of distilled water was added. After 2 hours incubation at 55 ° C., 1 μl of BamHI was added to the mixture and allowed to react at 37 ° C. for 2 hours. The reaction product was subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The DNA fragment was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system (Promega).

消化されたTMiフラグメントとpcDNA5FRT/Ld−IgGc−IRESとを、分子比率3:1で混合した。この混合物に2×ライゲーションミックスを混合し、16℃で30分間インキュベートした。ライゲーション産物はコンピテント菌(大腸菌JM109)に、前述のようにトランスフェクションした。トランスフェクションされた細胞を、37℃で終夜50μg/mlアンピシリン含有LBプレート上でインキュベートした。インキュベーション後、形成されたコロニーを採取し、PCRによってDNAフラグメントのベクターへの挿入を確認した。挿入されたベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、2mlの50μg/mlアンピシリン含有LBでインキュベートした。インキュベーション後、GenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)でプラスミドベクターを調製し、pcDNA5FRT/CHを得た。ここで、プラスミドベクターpUCは、イントロン(TMi)に隠れているloxP配列間の膜貫通領域のDNAフラグメントを含むように設計された。   The digested TMi fragment and pcDNA5FRT / Ld-IgGc-IRES were mixed at a molecular ratio of 3: 1. This mixture was mixed with 2 × ligation mix and incubated at 16 ° C. for 30 minutes. The ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. Transfected cells were incubated on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C. After incubation, the formed colonies were picked and the insertion of the DNA fragment into the vector was confirmed by PCR. A single colony carrying the inserted vector was picked and incubated at 37 ° C. for 18 hours with 2 ml of LB containing 50 μg / ml ampicillin. After the incubation, a plasmid vector was prepared with GenElute (trademark) Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich) to obtain pcDNA5FRT / CH. Here, the plasmid vector pUC was designed to contain a DNA fragment in the transmembrane region between the loxP sequences hidden in the intron (TMi).

(7)可変領域遺伝子の挿入
図5に模式的に示す手順で、可変領域遺伝子を挿入した。C9抗FcεRIα抗体可変領域遺伝子(VHとVκ)を、モデル全IgG発現ベクターの構築のために用いた。1μlのDNA(プラスミドベクターpSecTag2A/C9HまたはpcDNA5FRT/IgH)を、5μlの10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA100、1μlのSfiIと混合し、蒸留水を添加して50μlにした。0℃で2時間のインキュベーション後、1μlのXhoIを混合液に加え、37℃で2時間インキュベートし、プラスミドベクターpSecTag2A/C9HとpcDNA5FRT/IgHとを、制限エンドヌクレアーゼSfiIとXhoIとで消化した。制限消化後の生成物を5μlの染色液と混ぜ、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。DNAフラグメントを、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムで精製した。
(7) Insertion of variable region gene The variable region gene was inserted by the procedure schematically shown in FIG. C9 anti-FcεRIα antibody variable region genes (VH and Vκ) were used for the construction of a model whole IgG expression vector. 1 μl of DNA (plasmid vector pSecTag2A / C9H or pcDNA5FRT / IgH) was mixed with 5 μl of 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl of 100 × BSA100, 1 μl of SfiI, and distilled water was added to make 50 μl. After 2 hours incubation at 0 ° C., 1 μl of XhoI was added to the mixture and incubated at 37 ° C. for 2 hours, and the plasmid vectors pSecTag2A / C9H and pcDNA5FRT / IgH were digested with the restriction endonucleases SfiI and XhoI. The product after restriction digestion was mixed with 5 μl of staining solution and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system.

SfiIとXhoIの消化された部位を含んでいるC9VH DNAを制限酵素で消化されるpcDNA5FRT/IgHベクターにライゲーションさせた。ライゲーション産物をコンピテント菌(大腸菌JM109)に、上述と同様にトランスフェクションした。37℃で終夜50μg/mlアンピシリン含有LBプレート上でインキュベーション後、pcDNA5FRT/C9IgHベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、2mlの50μg/mlアンピシリン含有LBでインキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターをGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)で調製した。   C9VH DNA containing the SfiI and XhoI digested sites was ligated into the pcDNA5FRT / IgH vector digested with restriction enzymes. The ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. After incubation on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C., single colonies carrying the pcDNA5FRT / C9IgH vector were picked and incubated with 2 ml of 50 μg / ml ampicillin LB for 18 hours at 37 ° C. Following incubation, plasmid vectors were prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich).

1μlのDNA(pSecTag2A/C9LまたはpcDNA5FRT/Cκ)を、5μlの10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA、1μlのAscI、1μlのKasIと混合し、蒸留水を添加し50μlにした。混合物を37℃で2時間インキュベートし、プラスミドベクターpSecTag2A/C9LとpcDNA5FRT/Cκとを、制限エンドヌクレアーゼAscIとKasIで消化した。制限消化後の生成物をアガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。DNAフラグメントを、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムで精製した。   1 μl of DNA (pSecTag2A / C9L or pcDNA5FRT / Cκ) was mixed with 5 μl 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl 100 × BSA, 1 μl AscI, 1 μl KasI, and distilled water was added to make 50 μl. The mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours and the plasmid vectors pSecTag2A / C9L and pcDNA5FRT / Cκ were digested with the restriction endonucleases AscI and KasI. The product after restriction digestion was subjected to agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system.

AscIとKasIで消化された制限部位を含むC9 VL DNAを、酵素で消化されるpcDNA5FRT/Cκベクターにライゲーションさせ、ライゲーション産物をコンピテント菌(大腸菌JM109)に上述と同様にトランスフェクションした。37℃で終夜50μg/mlアンピシリン含有LBプレート上でインキュベートした後、pcDNA5FRT/C9Lベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、2mlの50μg/mlアンピシリン含有LBでインキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターをGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)で調製した。   C9 VL DNA containing restriction sites digested with AscI and KasI was ligated into pcDNA5FRT / Cκ vector digested with enzymes, and the ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. After incubation on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin overnight at 37 ° C., single colonies carrying pcDNA5FRT / C9L vector were picked and incubated with 2 ml of 50 μg / ml ampicillin LB for 18 hours at 37 ° C. Following incubation, plasmid vectors were prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich).

1μlのDNA(pcDNA5FRT/C9IgHまたはpcDNA5FRT/C9L)を、5μl 10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA100、1μlのNheI、1μlのNotIと混合させ、蒸留水を添加して50μlにした。混合物を37℃で2時間インキュベートし、制限エンドヌクレアーゼNheIとNotIで消化した。制限消化後の生成物をアガロースゲル電気泳動にかけた後、ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムでDNAフラグメントを精製した。   1 μl of DNA (pcDNA5FRT / C9IgH or pcDNA5FRT / C9L) was mixed with 5 μl 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl 100 × BSA100, 1 μl NheI, 1 μl NotI to make 50 μl. The mixture was incubated at 37 ° C. for 2 hours and digested with the restriction endonucleases NheI and NotI. The product after restriction digestion was subjected to agarose gel electrophoresis, and then the gel was stained with ethidium bromide, and a band containing DNA was detected under ultraviolet light. DNA fragments were purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system.

得られた制限消化したDNAフラグメントNheI−リーダー−VH−Gc−TM−IRES−Not Iを制限消化したpcDNA5FRT/C9Lプラスミドにライゲーションした。ライゲーション産物をコンピテント菌(大腸菌JM109)に上述と同様にトランスフェクションした。37℃で終夜50μg/mlアンピシリン含有LBプレートでインキュベーションした後、pcDNA5FRT/C9IgGベクターを保持する単一コロニーを採取し、37℃で18時間、2mlの50μg/mlアンピシリン含有LBでインキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターをGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)で調製した。   The resulting restriction digested DNA fragment NheI-leader-VH-Gc-TM-IRES-Not I was ligated to the restriction digested pcDNA5FRT / C9L plasmid. The ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. After incubation with 50 μg / ml ampicillin-containing LB plates overnight at 37 ° C., single colonies carrying the pcDNA5FRT / C9 IgG vector were picked and incubated with 2 ml of 50 μg / ml ampicillin-containing LB for 18 hours at 37 ° C. Following incubation, plasmid vectors were prepared with GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich).

〔5〕全IgG分子の発現
(1)FLP−Inシステムによるトランスフェクション
人工脂質キャリアー(福岡県工業技術センターから提供)を使用して、トランスフェクションを行なった。トランスフェクションの日に70−80%の集密度になるように、トランスフェクションの前日にFlp−In−CHO細胞を60mmの培養ディッシュに播種した。Flp−In−CHO細胞系は、単一の組み込まれたFRT部位を含み、FRT部位の下流にコードされたlacZ−ゼオシン融合遺伝子を安定して発現する細胞である。pOG44でのFlp−InベクターDNAトランスフェクション、それに続くハイグロマイシン処理の後、Flp−InがFRT部位に挿入された細胞は、ハイグロマイシン抵抗性を獲得し、lacZ−ゼオシンを欠損する。
[5] Expression of all IgG molecules (1) Transfection using FLP-In system Transfection was performed using an artificial lipid carrier (provided by Fukuoka Industrial Technology Center). Flp-In-CHO cells were seeded in 60 mm culture dishes the day before transfection so that the confluence was 70-80% on the day of transfection. The Flp-In-CHO cell line is a cell that contains a single integrated FRT site and stably expresses the lacZ-zeocin fusion gene encoded downstream of the FRT site. After Flp-In vector DNA transfection with pOG44, followed by hygromycin treatment, cells in which Flp-In has been inserted into the FRT site acquire hygromycin resistance and lack lacZ-zeocin.

500μlハムF12培地と10μgのDNA(1μg pcDNA5FRT/IgGとFlp−In組換えのための9μgのpOG44)を穏やかに混合し、トランスフェクション試薬混合物を調製した。50μlの人工脂質キャリアーを、培地−DNA混合物に加え、室温で15分間インキュベートした。複合体が形成される間に、培養培地を10%FBSを含む新しい5mlハムF12に置き換えた。トランスフェクション試薬混合物を培養ディッシュに加えた。   500 μl Ham F12 medium and 10 μg DNA (1 μg pcDNA5FRT / IgG and 9 μg pOG44 for Flp-In recombination) were gently mixed to prepare a transfection reagent mixture. 50 μl of artificial lipid carrier was added to the medium-DNA mixture and incubated for 15 minutes at room temperature. While the complex was formed, the culture medium was replaced with fresh 5 ml Ham F12 containing 10% FBS. The transfection reagent mixture was added to the culture dish.

pcDNA5FRT/GFPを用いて、Flp−In組換えを確認した。pcDNA5FRT/GFPはpOG44の有無にかかわらずFlp−In−CHO細胞にトランスフェクションされ、10%FBSおよびハイグロマイシンを含むハムF12培地で培養した。Flp−InベクターおよびpOG44で共トランスフェクトされた細胞は、ハイグロマイシン抵抗性を獲得し、GFP発現を示す蛍光を発した。Flp−Inシステムによって仲介される領域特異的組換えを確認するため、βガラクトシダーゼ染色を行なった。Flp−In組換えの後安定してGFPを発現している細胞は、lacZ活性が欠如していた。これらの結果は、pcDNA5FRTベクターがFlp−Inシステムによって特異的にFRT部位に挿入されたことを示した。   Flp-In recombination was confirmed using pcDNA5FRT / GFP. pcDNA5FRT / GFP was transfected into Flp-In-CHO cells with or without pOG44 and cultured in Ham's F12 medium containing 10% FBS and hygromycin. Cells co-transfected with Flp-In vector and pOG44 acquired hygromycin resistance and fluoresced indicating GFP expression. To confirm region-specific recombination mediated by the Flp-In system, β-galactosidase staining was performed. Cells stably expressing GFP after Flp-In recombination lacked lacZ activity. These results indicated that the pcDNA5 FRT vector was specifically inserted into the FRT site by the Flp-In system.

(2)フローサイトメトリー分析
pcDNA5FRT/IgGプラスミドでトランスフェクションされたFlp−In−CHO細胞のIgGの発現を、フローサイトメトリーで測定した。細胞(2×105)を1.5mlのエッペンドルフチューブに採取し、PBEで洗浄した。細胞を、50μlのPBE中で、2μlのPEコンジュゲートマウス抗ヒトIgG(H)抗体(Beckman Coulter)または2μlのPEコンジュゲートマウス抗ヒトIgκ抗体(Beckman Coulter)でインキュベートした。4℃で15分間のインキュベーション後、細胞をPBEで洗浄し、500μlのPBEで再懸濁した。その後、細胞が発する蛍光を、FACSAria(商標)Cell Sorter(BD Biosciences)で測定した。Flp−In−CHO細胞のフローサイトメトリー分析の結果、PEの蛍光強度が増加したことから、HおよびL鎖が細胞膜表面に発現していることが示された(図6)。次に、膜型IgGの抗原認識を測定するために、FITC標識されたFcεRIαで細胞を処理した。IgG発現細胞は、特異的にその抗原と結合した(図7)。
(2) Flow cytometry analysis The expression of IgG in Flp-In-CHO cells transfected with pcDNA5FRT / IgG plasmid was measured by flow cytometry. Cells (2 × 10 5 ) were collected in 1.5 ml Eppendorf tubes and washed with PBE. Cells were incubated with 2 μl PE-conjugated mouse anti-human IgG (H) antibody (Beckman Coulter) or 2 μl PE-conjugated mouse anti-human Igκ antibody (Beckman Coulter) in 50 μl PBE. After 15 minutes incubation at 4 ° C., the cells were washed with PBE and resuspended with 500 μl PBE. The fluorescence emitted by the cells was then measured with a FACSAria ™ Cell Sorter (BD Biosciences). As a result of flow cytometry analysis of Flp-In-CHO cells, the fluorescence intensity of PE increased, indicating that H and L chains were expressed on the cell membrane surface (FIG. 6). Next, cells were treated with FITC-labeled FcεRIα to measure membrane IgG antigen recognition. IgG expressing cells specifically bound to the antigen (FIG. 7).

(3)Cre/loxP組換え
上述と同様に、CreリコンビナーゼをコードしているプラスミドDNA pCEP4/Creを表面に膜型IgGを発現している細胞にトランスフェクションした。loxP部位のCreによって仲介される組換えは、IgG発現の形態を変えると予想された。Cre/loxP組換えによる細胞中での導入遺伝子の組換えの有無を、以下の手順で全RNAを抽出し、cDNAを合成し、PCRに供することによって分析した。
(3) Cre / loxP recombination As described above, plasmid DNA pCEP4 / Cre encoding Cre recombinase was transfected into cells expressing membrane-type IgG on the surface. Recombination mediated by Cre at the loxP site was expected to change the form of IgG expression. The presence or absence of transgene recombination in cells by Cre / loxP recombination was analyzed by extracting total RNA, synthesizing cDNA, and subjecting it to PCR by the following procedure.

(4)Flp−In−CHO細胞からの全RNAの抽出
Flp−In−CHO細胞からの全RNAを、Fast PureU(商標)RNAキット(TAKARA)で調製した。培養したFlp−In−CHO細胞を採取し、2‐メルカプトエタノールを含む350μlの溶解バッファで懸濁させた。ピペットでの懸濁化後、50μlの溶解バッファを加え、15秒間ボルテックスした。170μlのエタノール(>99%)を加えた後、混合液を1分間ボルテックスし、カートリッジへ移した。1分間8000×gで遠心分離後、750μlの洗浄バッファを加え、遠心分離した。洗浄工程を3回繰り返した。カートリッジをコレクションチューブへ移し、50μlの溶離バッファを加えた。室温で4分間インキュベーション後、チューブを1分間8000×gで遠心分離し、溶出したフラクションをRNA溶液として集めた。
(4) Extraction of total RNA from Flp-In-CHO cells Total RNA from Flp-In-CHO cells was prepared with Fast PureU ™ RNA kit (TAKARA). Cultured Flp-In-CHO cells were collected and suspended in 350 μl of lysis buffer containing 2-mercaptoethanol. After pipetting, 50 μl lysis buffer was added and vortexed for 15 seconds. After adding 170 μl of ethanol (> 99%), the mixture was vortexed for 1 minute and transferred to a cartridge. After centrifugation at 8000 × g for 1 minute, 750 μl of washing buffer was added and centrifuged. The washing process was repeated 3 times. The cartridge was transferred to a collection tube and 50 μl of elution buffer was added. After 4 minutes incubation at room temperature, the tubes were centrifuged at 8000 × g for 1 minute and the eluted fractions were collected as RNA solution.

(5)cDNA合成
Rever Tra Ace qPCR RTキット(TOYOBO)を用いて全RNAからcDNAを合成した1μgの全RNAを65℃で5分間変性させ、氷上に移した。5分間冷却後、RNA溶液を2μlの5×RTバッファ、0.5μlのプライマー混合物、0.5μlのRT酵素と混合させ、蒸留水を添加して10μlにした。混合液を、37℃で15分間、98℃で5分間、4℃で保持、という条件で反応させた。
(5) cDNA synthesis 1 μg of total RNA obtained by synthesizing cDNA from total RNA using the Reverse Tra Ace qPCR RT kit (TOYOBO) was denatured at 65 ° C. for 5 minutes and transferred to ice. After cooling for 5 minutes, the RNA solution was mixed with 2 μl of 5 × RT buffer, 0.5 μl of primer mix, 0.5 μl of RT enzyme, and distilled water was added to make 10 μl. The mixture was reacted at 37 ° C. for 15 minutes, 98 ° C. for 5 minutes and 4 ° C.

(6)PCR
KOD FX DNAポリメラーゼ(TOYOBO)でPCRを行なった。Flp−In−CHO細胞(1×105細胞)を、エッペンドルフチューブに採取し、PBSで洗浄した。ペレットを100μlのPBSで懸濁させ、ゲノムPCRのテンプレートとして用いた。テンプレートとしての0.5μlのcDNAもしくは1μlの細胞溶液、5μlの2×KOD−FX バッファ、2μlの2mM dNTPs、それぞれ0.3μlのセンスプライマーIgGc−md(配列番号9)およびアンチセンスプライマーIRES−md(配列番号10)、0.2μlのKOD FX DNAポリメラーゼを蒸留水を添加して10μlにし、PCR反応液を調製した。上記プライマーは、欠失させた膜貫通ドメインをコードする遺伝子の前後のDNAを検出するように設計した。94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間を1サイクルとして30サイクルのPCR反応を行なった。増幅産物を1μlの染色液と混ぜ、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた後、ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。
(6) PCR
PCR was performed with KOD FX DNA polymerase (TOYOBO). Flp-In-CHO cells (1 × 10 5 cells) were collected in an Eppendorf tube and washed with PBS. The pellet was suspended in 100 μl PBS and used as a template for genomic PCR. 0.5 μl cDNA or 1 μl cell solution as template, 5 μl 2 × KOD-FX buffer, 2 μl 2 mM dNTPs, 0.3 μl each of sense primer IgGc-md (SEQ ID NO: 9) and antisense primer IRES-md (SEQ ID NO: 10), 0.2 μl of KOD FX DNA polymerase was added to distilled water to make 10 μl, and a PCR reaction solution was prepared. The primers were designed to detect DNA before and after the gene encoding the deleted transmembrane domain. 30 cycles of PCR reaction were performed with 94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute as one cycle. The amplification product was mixed with 1 μl of a staining solution, subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis, the gel was stained with ethidium bromide, and a band containing DNA was detected under ultraviolet light.

膜貫通ドメインをコードする本来の導入遺伝子とうまく組換えられた導入遺伝子はそれぞれ696bpと464bpの長さの増幅フラグメントを与えると予想された(図8(a))。すなわち、本来の導入遺伝子に由来する696bp、成熟したmRNAに由来する556bp、ならびに、組換えられたCre/loxPゲノム領域に由来する464bpの3つのバンドが検出されると考えられた。実際、より短い464bpの長さの組換えDNAフラグメントが、pCEP4/Creトランスフェクションされた細胞で検出された(図8(b))。さらに、これらの導入遺伝子のスプライシング反応もPCRによって解析した。テンプレートDNAの状態のスキームおよびPCRによる増幅領域を図9(a)に模式的に示す。組換えの後、膜貫通ドメインのないイントロンのスプライシング反応が300bp付近で確認された(図9(b))。   A transgene successfully recombined with the original transgene encoding the transmembrane domain was expected to give amplified fragments of 696 bp and 464 bp, respectively (FIG. 8 (a)). That is, it was considered that three bands of 696 bp derived from the original transgene, 556 bp derived from the mature mRNA, and 464 bp derived from the recombined Cre / loxP genomic region were detected. In fact, a shorter 464 bp long recombinant DNA fragment was detected in pCEP4 / Cre transfected cells (FIG. 8 (b)). Furthermore, splicing reactions of these transgenes were also analyzed by PCR. The template DNA state scheme and the PCR amplification region are schematically shown in FIG. 9 (a). After recombination, an intron splicing reaction without a transmembrane domain was confirmed at around 300 bp (FIG. 9 (b)).

(7)ELISA
次に、組換えられた導入遺伝子をもつ細胞が、予想通りに培養培地に全IgGを発現・分泌したかどうか確認するために、培養上清中のIgGの量をELISA(サンドイッチELISA)で測定した。96ウェルのマイクロタイタープレート(Nunc)を、0.1M 炭酸ナトリウムバッファ(pH9.6)中で100μlの1000倍希釈されたIgG抗体(TAGO)でコートし、37℃で2時間インキュベートした。その後、37℃で2時間PBS中の1%フィッシュゼラチン(FG)でブロックした。プレートをPBSTで3回洗浄した後、50μlの連続希釈された培養上清を加え、37℃で2時間インキュベートした。ウェルをPBSTで洗浄後、捕捉されたIgGに2000倍希釈HRPコンジュゲートヤギ抗ヒトIgGを加え、続いて37℃で2時間インキュベートした。TPBSで3回洗浄後、100μl基質溶液、0.003%H22含有0.1Mクエン酸バッファおよび0.3mg/ml 2,2‘−アジド−ビス(3−エチルベンゾチアゾリジン−6−スルホン酸)二アンモニウム塩(ABTS:和光純薬)を加え、20分間インキュベートした。ELISAリーダーを用いて405nmでの吸光度を測定した。
(7) ELISA
Next, the amount of IgG in the culture supernatant is measured by ELISA (sandwich ELISA) to confirm whether the cells with the recombined transgene expressed and secreted total IgG in the culture medium as expected. did. A 96-well microtiter plate (Nunc) was coated with 100 μl of a 1000-fold diluted IgG antibody (TAGO) in 0.1 M sodium carbonate buffer (pH 9.6) and incubated at 37 ° C. for 2 hours. After that, it was blocked with 1% fish gelatin (FG) in PBS for 2 hours at 37 ° C. After washing the plate 3 times with PBST, 50 μl of serially diluted culture supernatant was added and incubated at 37 ° C. for 2 hours. After washing the wells with PBST, the 2000-fold diluted HRP-conjugated goat anti-human IgG was added to the captured IgG, followed by incubation at 37 ° C. for 2 hours. After washing 3 times with TPBS, 100 μl substrate solution, 0.1 M citrate buffer containing 0.003% H 2 O 2 and 0.3 mg / ml 2,2′-azido-bis (3-ethylbenzothiazolidine-6-sulfone Acid) Diammonium salt (ABTS: Wako Pure Chemical Industries) was added and incubated for 20 minutes. Absorbance at 405 nm was measured using an ELISA reader.

その結果、pCEP4/Creを細胞へトランスフェクションさせた後の培養上清でIgGが明らかに検出された(図10)。一方、Flp−In−CHO細胞可溶化物中のIgGは、ELISAでも測定された。pcDNA5FRT/IgGだけでトランスフェクションされたFlp−In−CHO細胞では、IgG分泌は検出されなかった(図10)。しかし、細胞内IgG分子は検出された(図11)。これらの結果から、Creによって媒介される組換えが抗体提示細胞を抗体分泌細胞に変換することができることが確認された。   As a result, IgG was clearly detected in the culture supernatant after transfection of cells with pCEP4 / Cre (FIG. 10). On the other hand, IgG in the Flp-In-CHO cell lysate was also measured by ELISA. IgG secretion was not detected in Flp-In-CHO cells transfected with pcDNA5FRT / IgG alone (FIG. 10). However, intracellular IgG molecules were detected (FIG. 11). These results confirmed that Cre-mediated recombination can convert antibody-presenting cells into antibody-secreting cells.

〔考察〕
抗体工学で現在使われる微生物には、タンパク質折り畳み、翻訳後修飾とコドン使用について問題がある。抗体の生物活性を発揮させるために、scFvフラグメントを全IgG分子に変換し、哺乳動物細胞中で発現させる必要がある。微生物プラットフォームでタンパク質を発現させるファージディスプレイ法を用いて選択された抗体遺伝子が哺乳類の発現システムに発現されるとき、これらの深刻な問題がしばしば起こる。
[Discussion]
Microorganisms currently used in antibody engineering have problems with protein folding, post-translational modifications and codon usage. In order to exert the biological activity of the antibody, it is necessary to convert the scFv fragment into a whole IgG molecule and express it in mammalian cells. These serious problems often arise when antibody genes selected using phage display methods that express proteins on microbial platforms are expressed in mammalian expression systems.

本発明の新規動物細胞ディスプレイ法では、動物細胞の表面におけるヒト全IgG提示が組織的になされ、適切な折り畳みと転写後修飾を受けた抗原特異性ヒトモノクローナルIgGの産生とスクリーニングが可能であることが証明された。IgG発現のためのプラスミドベクターは、C9抗FcεRIα抗体の可変部領域遺伝子で構築され、Flp−In−CHO細胞にトランスフェクションされた。抗生物質での選択の後、細胞表面のH鎖とL鎖の発現は、フローサイトメトリーによって検出され、細胞表面で発現する抗体はFcεRIα抗原を捕捉した。これらの結果は、バイシストロニックなベクターが細胞表面で膜型全IgGを産生するために、同一のプロモータを用いて転写されたmRNAから、H鎖およびL鎖を発現することができることを示した。   The novel animal cell display method of the present invention systematically presents human total IgG on the surface of animal cells, and enables production and screening of antigen-specific human monoclonal IgG with appropriate folding and post-transcriptional modification. Proved. A plasmid vector for IgG expression was constructed with the variable region gene of the C9 anti-FcεRIα antibody and transfected into Flp-In-CHO cells. After selection with antibiotics, cell surface heavy and light chain expression was detected by flow cytometry, and antibodies expressed on the cell surface captured FcεRIα antigen. These results indicated that the bicistronic vector can express heavy and light chains from mRNA transcribed using the same promoter to produce membrane-type whole IgG on the cell surface. .

細胞表面に提示され膜型全IgGを分泌型IgGの形に変換するために、ベクターのH鎖定常領域の下流は、スクリーニングの後にCreリコンビナーゼでの部位特異的組換えによってそれを除去するために、2つのloxP配列の間の膜貫通領域遺伝子に割って入るように設計されていた。イントロンに隠されたloxP配列をもつpcDNA5FRT/IgGベクターを構築し、トランスフェクションのために用いられた。これは、変換システムが、転写されたloxPエレメント由来の不必要なアミノ酸を付加することで、分泌されたIgGが天然の構造を形成できないかもしれないと予想されたためである。上述したように、全てのヒト抗体は、pcDNA5FRT/IgGベクターのトランスフェクションによって細胞膜に提示された。提示されたIgGはCre/loxP組換えによって分泌型にうまく変換された。loxP配列を含む、人工的に構成されたイントロンのスプライシングがうまく作用しない場合、IgGはH鎖定常領域の下流の膜通過領域の間違ったポジショニングのため、動物細胞の細胞膜表面に提示されない。   In order to convert the whole membrane IgG displayed on the cell surface into a secreted IgG form, the downstream of the heavy chain constant region of the vector is removed after screening by site-specific recombination with Cre recombinase. It was designed to break into the transmembrane region gene between two loxP sequences. A pcDNA5FRT / IgG vector with the loxP sequence hidden in the intron was constructed and used for transfection. This is because the conversion system expected that secreted IgG might not be able to form the native structure by adding unnecessary amino acids from the transcribed loxP element. As mentioned above, all human antibodies were displayed on the cell membrane by transfection of pcDNA5FRT / IgG vector. The displayed IgG was successfully converted to secreted form by Cre / loxP recombination. If artificially constructed intron splicing, including loxP sequences, does not work well, IgG will not be presented on the cell membrane surface of animal cells due to incorrect positioning of the transmembrane region downstream of the heavy chain constant region.

また合成イントロンのスプライシング反応は、予想される適切な位置で起こったことが確認された。膜通過領域の中に存在している本来の3’SSと類似した配列が3’SSと認識されるかもしれないため、不規則なスプライシングが起こる可能性がある。しかしながら、ELISAの結果によれば、Cre/loxP組換えのない不規則なスプライシングによるIgG分泌は観察されなかった。スプライシングの比率は、3’SS付近で突然変異を誘発することによって、二者択一的に制御することができる。そのことは、IgG分泌の効率が、さらなる研究によって、より改善される可能性があることを示している。癌遺伝子のような転写アクチベータを経てサイトメガロウイルス・プロモータを活性化することによって、培養細胞での組換えタンパク質生産性を強化するため、プロモーター活性化生産(PAP)系は既に開発されている。CHO細胞のような哺乳動物細胞は、製薬産業で大多数の治療用抗体の生産に使われる主要な系である。   It was also confirmed that the splicing reaction of the synthetic intron occurred at the expected appropriate position. Since a sequence similar to the original 3'SS present in the transmembrane region may be recognized as 3'SS, irregular splicing may occur. However, according to ELISA results, IgG secretion due to irregular splicing without Cre / loxP recombination was not observed. The rate of splicing can alternatively be controlled by inducing mutations near the 3'SS. That indicates that the efficiency of IgG secretion may be improved further by further studies. Promoter-activated production (PAP) systems have already been developed to enhance recombinant protein productivity in cultured cells by activating cytomegalovirus promoters via transcriptional activators such as oncogenes. Mammalian cells such as CHO cells are the primary system used for the production of the majority of therapeutic antibodies in the pharmaceutical industry.

PAP系はCHO細胞では非常に効果的であることが示され、高生産性Flp−In−CHO細胞を構築することが可能だろう。本研究のIgG発現および分泌レベルは、PAP系と本発明の動物細胞ディスプレイ法との組合せによって増大されるかもしれない。   The PAP system has been shown to be very effective in CHO cells, and it would be possible to construct highly productive Flp-In-CHO cells. The IgG expression and secretion levels of this study may be increased by the combination of the PAP system and the animal cell display method of the present invention.

さらに、プラスミドベクターの構築は最適化され得る。第一に、発現ベクターpcDNA5FRT/IgGの構築において、H鎖定常領域とIRESエレメント中にKasI制限消化部位が存在したために2段階の組換えによってVL組換えを行なうことが必要だった。すなわち、可変領域遺伝子の挿入は、H鎖とL鎖に対して別々のベクターで行われ、これらの2つのベクターは完全な発現プラスミドベクターを構築するために連結された。この問題はプラスミドベクターを最適化することにより解決できる。第二に、IgG抗体遺伝子のバイシストロニックな発現は、重鎖、軽鎖の発現レベルのバランスに影響を及ぼす。抗体重鎖は、軽鎖と結合してIg分子にならない限り、遊離抗体重鎖の状態では分泌されない。一方では、大部分の軽鎖は、遊離モノマーまたはダイマー分子として分泌され得る。IRESをもつバイシストロニック発現ベクターにおいて、IRESエレメントの後方に位置する第2シストロン遺伝子は、第1シストロン遺伝子より翻訳効率が1/10程度に低下する。したがって、IRESエレメントの上流に軽鎖遺伝子を、下流に重鎖遺伝子を配置することにより、Ig分子の分泌効率を上げることができると考えられる。   Furthermore, the construction of the plasmid vector can be optimized. First, in the construction of the expression vector pcDNA5FRT / IgG, it was necessary to perform VL recombination by two-step recombination due to the presence of a KasI restriction digestion site in the heavy chain constant region and the IRES element. That is, variable region genes were inserted into separate vectors for the H and L chains, and these two vectors were ligated together to construct a complete expression plasmid vector. This problem can be solved by optimizing the plasmid vector. Second, the bicistronic expression of the IgG antibody gene affects the balance of heavy and light chain expression levels. The antibody heavy chain is not secreted in the free antibody heavy chain state unless it binds to the light chain into an Ig molecule. On the other hand, most light chains can be secreted as free monomers or dimeric molecules. In a bicistronic expression vector having an IRES, the translation efficiency of the second cistron gene located behind the IRES element is reduced to about 1/10 that of the first cistron gene. Therefore, it is considered that the efficiency of Ig molecule secretion can be increased by placing the light chain gene upstream of the IRES element and the heavy chain gene downstream.

pcDNA5FRT/IgGは、第1シストロンとしての重鎖、第2シストロンとしての軽鎖を用いてバイシストロニックな発現のために構築された。上述したように、IgG発現ベクターの再構築によって組換えと全IgG産生の効率を改善することが可能であろう。通常、ファージディスプレイ方法によるモノクローナル抗体の作製には、多くの作業が必要である。細胞膜表面の上でヒト全IgGを発現し、抗原に対して高度な結合活性を示している細胞は、セルソーターで容易にスクリーニングされる。スクリーニング後、抗体産生と抗体の特性の分析は、Cre/loxP組換えを用いて膜型IgGを分泌型IgG分子に転換することによって簡単に行なうことができる。これらの操作は高度な遺伝子組換え操作を必要としないため、ロボット化が可能であり、本発明の動物細胞ディスプレイ法は産業上極めて有用であると考えられる。   pcDNA5FRT / IgG was constructed for bicistronic expression using the heavy chain as the first cistron and the light chain as the second cistron. As noted above, reconstructing IgG expression vectors could improve the efficiency of recombination and total IgG production. Usually, a lot of work is required to produce a monoclonal antibody by the phage display method. Cells that express human total IgG on the cell membrane surface and show a high binding activity to the antigen are easily screened with a cell sorter. After screening, analysis of antibody production and antibody characteristics can be easily performed by converting membrane-type IgG into secretory IgG molecules using Cre / loxP recombination. Since these operations do not require sophisticated genetic recombination operations, robotization is possible, and the animal cell display method of the present invention is considered to be extremely useful industrially.

<実験例2>
体外免疫されたファージ・ライブラリから単離されたヒトモノクローナルC9抗FcεRIα抗体は、明確にFcεRIαを認識し、KU812細胞の表面に発現する受容体を検出した。しかしながら、抗体の親和性は、高くなかった。実験例2では、C9抗体の体外親和性成熟における上述した実験例1で構築した動物細胞ディスプレイ法の有用性を示すことを目的とし、C9抗体遺伝子のCDRH3をランダム増幅し、親和性最適化された抗体を動物細胞ディスプレイ法により単離した。
<Experimental example 2>
The human monoclonal C9 anti-FcεRIα antibody isolated from the in vitro immunized phage library clearly recognized FcεRIα and detected the receptor expressed on the surface of KU812 cells. However, the affinity of the antibody was not high. In Experimental Example 2, for the purpose of demonstrating the usefulness of the animal cell display method constructed in the above-mentioned Experimental Example 1 in in vitro affinity maturation of C9 antibody, CDRH3 of C9 antibody gene is randomly amplified and affinity optimized. The antibody was isolated by animal cell display method.

〔材料と方法〕
〔1〕C9 H鎖可変領域遺伝子のCDR3領域の突然変異生成
NNS変性コドンを含む特異的プライマーを使用したPCRによって、上述と実質的に同様にしてCDR3 VHの突然変異生成を行なった。pSecTag2A(pSecTag2A/hIgH C9)中に構築されたC9抗FcεRIαH鎖をPCRのテンプレートとして用いた。50ngのテンプレートを、3μlの5mM C9VHCDR3プライマー(配列番号11)、3μlの5mM T7−2プライマー(配列番号12)、5μlの10×KOD−プラスバッファ、5μlの2mM dNTPs、2μlの25mM MgSO4、1μlのKODプラスDNAポリメラーゼと混合し、蒸留水を添加して50μlにした。増幅は、30PCRサイクル(94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で1分間)行なった。PCR産物を5μlの染色液と混ぜ、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。DNAフラグメントを、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムで精製した。
[Materials and methods]
[1] Mutagenesis of CDR3 region of C9 heavy chain variable region gene Mutation of CDR3 VH was carried out by PCR using a specific primer containing an NNS denatured codon in substantially the same manner as described above. The C9 anti-FcεRIα heavy chain constructed in pSecTag2A (pSecTag2A / hIgH C9) was used as a template for PCR. 50 ng of template, 3 μl of 5 mM C9 VHCDR3 primer (SEQ ID NO: 11), 3 μl of 5 mM T7-2 primer (SEQ ID NO: 12), 5 μl of 10 × KOD-plus buffer, 5 μl of 2 mM dNTPs, 2 μl of 25 mM MgSO 4 , 1 μl Was mixed with KOD plus DNA polymerase, and distilled water was added to make 50 μl. Amplification was performed for 30 PCR cycles (94 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 1 minute). The PCR product was mixed with 5 μl of staining solution and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system.

〔2〕ライブラリ構築
増幅されたC9 VH CDR3ランダム化(C9VHCDR3r)DNA、pcDNA5FRT/C9IgGベクターを制限エンドヌクレアーゼSfiIとXhoIで制限消化した。1μlのDNAを、5μlの10×NE Buffer 2、0.5μlの100×BSA、1μlのSfiIと混ぜ、蒸留水を添加して50μlにした。50℃で2時間のインキュベーション後、1μlのXhoIを混合物に加え、37℃で2時間インキュベートした。生成物を5μlの染色液と混ぜ、1.5%アガロースゲル電気泳動にかけた。ゲルを臭化エチジウムで染色し、DNAを含むバンドを紫外線下で検出した。DNAフラグメントを、Wizard SV GelとPCRクリーンアップシステムで精製した。制限消化SfiIおよびXhoIを含むC9VHCDR3r DNAを、制限消化pcDNA5FRT/C9IgGベクターにライゲーションした。
[2] Library construction The amplified C9 VH CDR3 randomized (C9VHCDR3r) DNA and pcDNA5FRT / C9IgG vector were restriction digested with restriction endonucleases SfiI and XhoI. 1 μl of DNA was mixed with 5 μl of 10 × NE Buffer 2, 0.5 μl of 100 × BSA, 1 μl of SfiI, and distilled water was added to make 50 μl. After 2 hours incubation at 50 ° C., 1 μl of XhoI was added to the mixture and incubated at 37 ° C. for 2 hours. The product was mixed with 5 μl of staining solution and subjected to 1.5% agarose gel electrophoresis. The gel was stained with ethidium bromide and the band containing DNA was detected under ultraviolet light. The DNA fragment was purified with Wizard SV Gel and PCR cleanup system. C9VHCDR3r DNA containing restriction digests SfiI and XhoI was ligated into the restriction digest pcDNA5FRT / C9IgG vector.

得られたライゲーション産物をコンピテント菌(大腸菌JM109)に上述と同様にしてトランスフェクションした。50μg/mlアンピシリン含有LBプレート上で37℃で終夜インキュベート後、pcDNA5FRT/C9IgG−VHCDR3rベクターを保持する単一コロニーを採取し、2mlの50μg/mlアンピシリン含有LB上で37℃で18時間インキュベートした。インキュベーション後、プラスミドベクターをGenElute(商標)Plasmid Miniprep Kit(Sigma−aldrich)を用いて調製した。リポフェクションによってFlp−In−CHO細胞にプラスミドベクターをトランスフェクションした。   The resulting ligation product was transfected into competent bacteria (E. coli JM109) as described above. After overnight incubation at 37 ° C. on LB plates containing 50 μg / ml ampicillin, single colonies carrying the pcDNA5FRT / C9IgG-VHCDR3r vector were picked and incubated at 37 ° C. for 18 hours on 2 ml of LB containing 50 μg / ml ampicillin. After incubation, a plasmid vector was prepared using the GenElute ™ Plasmid Miniprep Kit (Sigma-aldrich). Plasmid vectors were transfected into Flp-In-CHO cells by lipofection.

トランスフェクションの日に70−80%の集密度になるように、トランスフェクションの前日にFlp−In−CHO細胞を60mmディッシュに播種した。500μlハムF12培地と10μgのDNA(1μg pcDNA5FRT/IgGとFlp−In組換えのための9μgのpOG44)を穏やかに混合し、トランスフェクション試薬混合物を調製した。50μlの人工脂質キャリアーを、培地−DNA混合物に加え、15分間室温でインキュベートした。この間、5mlの10% FBSを含む新しいハムF12と培地を交換し、トランスフェクション試薬混合物を培養ディッシュに加えた。抗生物質耐性細胞を選択するため、トランスフェクションの48時間後に、ハイグロマイシンを培地に加えた。   Flp-In-CHO cells were seeded in 60 mm dishes the day before transfection so that the confluency was 70-80% on the day of transfection. 500 μl Ham F12 medium and 10 μg DNA (1 μg pcDNA5FRT / IgG and 9 μg pOG44 for Flp-In recombination) were gently mixed to prepare a transfection reagent mixture. 50 μl of artificial lipid carrier was added to the medium-DNA mixture and incubated for 15 minutes at room temperature. During this time, the medium was replaced with fresh Ham F12 containing 5 ml of 10% FBS, and the transfection reagent mixture was added to the culture dish. Hygromycin was added to the media 48 hours after transfection to select antibiotic resistant cells.

このようにしてCHO細胞表面ディスプレイライブラリ(内因的な抗体ホットスポットがそこでランダム化される)が構築された。抗体中に抗原結合を含んでいる6つのCDR(H鎖に3つ、Lさに3つ)がある。C9 VH遺伝子のCDR3は、CDR3配列(CACAACTGGTATCACTTTGACTCC)をNNSNNSNNSNNSNNSNNSNNSNNSに変異させるためにプライマーを用いてPCRによってランダム化され、pcDNA5FRT/C9IgGの親のC9 VH遺伝子に置き換えられた。CDRH3ランダム化IgG(CDRH3r)ライブラリは大腸菌細胞に形質導入され、ライブラリの複雑性は1.0×106の独立したクローンから構成された。その後ライブラリをpOG44とともにFlp−In−CHO細胞にトランスフェクションし、人工的にランダム化されたホットスポットを持つ変異体IgGは細胞表面で発現した。FcεRIαに対する高い反応性をもつ変異体IgGのCHO細胞表面ディスプレイライブラリの隔離12ウェルプレート中の1つのウェルでのトランスフェクションが、抗生物質選択の後トランスフェクションされたFlp−In−CHO細胞の1.3×104のクローンを産生できた。 In this way, a CHO cell surface display library was constructed, where endogenous antibody hot spots were randomized. There are 6 CDRs (3 in the heavy chain and 3 in the L) containing antigen binding in the antibody. CDR3 of the C9 VH gene was randomized by PCR with primers to mutate the CDR3 sequence (CACAACTGGTATCACTTTTGACTCC) to NNSNNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS and replaced with the parent C9 VH gene of pcDNA5FRT / C9IgG. The CDRH3 randomized IgG (CDRH3r) library was transduced into E. coli cells and the library complexity was composed of 1.0 × 10 6 independent clones. The library was then transfected into Flp-In-CHO cells with pOG44 and mutant IgG with artificially randomized hot spots was expressed on the cell surface. Isolation of CHO cell surface display library of mutant IgG with high reactivity to FcεRIα Transfection of one well in a 12-well plate resulted in 1 of transfected Flp-In-CHO cells after antibiotic selection. 3 × 10 4 clones could be produced.

〔3〕フローサイトメトリー
トランスフェクションされたFlp−In−CHO細胞(2×105細胞)を、1.5mlエッペンドルフチューブに集め、PBEで洗浄した。細胞を2μlのPE複合化マウス抗ヒトIgG(H)抗体(Beckman Coulter)または2μlのPE複合化マウス抗ヒトIgκ抗体(Beckman Coulter)とともに、50μlのPBE中でインキュベートした。4℃で15分間インキュベートした後、細胞をPBEで洗浄し、500μlのPBEで再懸濁した。細胞が発する蛍光を、FACSAria(商標)Cell Sorter(BD Biosciences)で測定した。
[3] Flow cytometry Transfected Flp-In-CHO cells (2 × 10 5 cells) were collected in a 1.5 ml Eppendorf tube and washed with PBE. Cells were incubated in 50 μl PBE with 2 μl PE-conjugated mouse anti-human IgG (H) antibody (Beckman Coulter) or 2 μl PE-conjugated mouse anti-human Igκ antibody (Beckman Coulter). After 15 minutes incubation at 4 ° C., the cells were washed with PBE and resuspended with 500 μl PBE. The fluorescence emitted by the cells was measured with a FACSAria ™ Cell Sorter (BD Biosciences).

〔4〕蛍光度に関連したセルソーティング
細胞(1×106細胞)を、1.5mlのエッペンドルフチューブで採取し、1ml PBEで洗浄した。細胞を、5μmol FITCコンジュゲートrFcεRIαとともに250μlのPBE中でインキュベートした。4℃で15分間インキュベートした後、細胞をPBEで洗浄し、2.5ml PBE中に再懸濁した。蛍光を発する細胞の中で、図12に示すように、P1とP2の各集団をFACSAria(商標)Cell Sorter(BD Biosciences)で96穴プレートにソートし、培養した。ソートされた全960ウェル中360の細胞がクローンとして単一細胞から増殖した。
[4] Cell sorting related to fluorescence intensity Cells (1 × 10 6 cells) were collected in a 1.5 ml Eppendorf tube and washed with 1 ml PBE. Cells were incubated in 250 μl PBE with 5 μmol FITC conjugated rFcεRIα. After 15 minutes incubation at 4 ° C., the cells were washed with PBE and resuspended in 2.5 ml PBE. Among the fluorescent cells, as shown in FIG. 12, each population of P1 and P2 was sorted into a 96-well plate by FACSAria ™ Cell Sorter (BD Biosciences) and cultured. Of all 960 wells sorted, 360 cells grew from a single cell as a clone.

〔5〕ELISA
細胞質内で発現するIgGの量を、上述と同様にしてELISA(サンドイッチELISA)で測定した。
[5] ELISA
The amount of IgG expressed in the cytoplasm was measured by ELISA (sandwich ELISA) in the same manner as described above.

〔6〕ダイレクトELISA
上述したように蛍光活性化された細胞をソートすることによってIgGを産生している細胞(FcεRIα提示CHO細胞に高い反応性を有する)を選択した。各クローン細胞を約1.0×106個の細胞数になるまで培養した後、細胞を溶解用バッファで溶解し、免疫グロブリンの量をサンドイッチELISAで測定した。96ウェルのマイクロタイタープレートを0.1M炭酸ナトリウムバッファ(pH9.6)中で100μlの10μg/ml rFcεRIαでコートし、4℃で終夜インキュベートした。その後、PBS中の1%FGで37℃で2時間ブロックした。プレートをPBSTで3回洗浄した後、100ngの免疫グロブリンを含む全細胞溶菌液を加え、37℃で2時間インキュベートした。ウェルをTPBSで3回洗浄した。2000倍希釈されたHRPコンジュゲートヤギ抗ヒトIgGを加えることで結合IgGを検出し、その後37℃で2時間インキュベートした。TPBSで3回洗浄後、100μlの基質溶液、0.003% H22含有0.1M クエン酸塩バッファと0.3mg/ml 2,2’アジドビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)ジアンモニウム塩(ABTS;WAKO)が加えられ、20分間インキュベートした。ELISAリーダーを使用し、405ナノメートルの吸光度を測定した。
[6] Direct ELISA
As described above, the cells producing IgG (having high reactivity with FcεRIα-presenting CHO cells) were selected by sorting the fluorescence-activated cells. After culturing each clonal cell to about 1.0 × 10 6 cells, the cell was lysed with a lysis buffer, and the amount of immunoglobulin was measured by sandwich ELISA. A 96-well microtiter plate was coated with 100 μl of 10 μg / ml rFcεRIα in 0.1 M sodium carbonate buffer (pH 9.6) and incubated at 4 ° C. overnight. Subsequently, it was blocked with 1% FG in PBS for 2 hours at 37 ° C. After washing the plate 3 times with PBST, whole cell lysate containing 100 ng immunoglobulin was added and incubated at 37 ° C. for 2 hours. Wells were washed 3 times with TPBS. Bound IgG was detected by adding 2000-fold diluted HRP-conjugated goat anti-human IgG and then incubated at 37 ° C. for 2 hours. After washing 3 times with TPBS, 100 μl of substrate solution, 0.1 M citrate buffer containing 0.003% H 2 O 2 and 0.3 mg / ml 2,2 ′ azidobis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid ) Diammonium salt (ABTS; WAKO) was added and incubated for 20 minutes. Using an ELISA reader, the absorbance at 405 nanometers was measured.

結果、成長した360のクローンのうち38のクローンでIgGの産生が確認された。細胞溶解液に含まれる免疫グロブリンについて、ダイレクトELISAによってFcεRIαに対する反応性を測定したところ、親の抗体C9より高い親和性をもつIgGを産生している多くのクローンが、P1とP2両方のソートされた集団から得られた(図13)。また、親の抗体C9のFR3、CDR3およびFR4のアミノ酸配列(配列番号13)と、P1から得られたP101、P2から得られたP216およびP217について、FR3、CDR3およびFR4のアミノ酸配列(配列番号14、15、16)とを比較した。   As a result, IgG production was confirmed in 38 clones among the 360 clones that grew. The immunoglobulins contained in the cell lysate were measured for reactivity to FcεRIα by direct ELISA. As a result, many clones producing IgG with higher affinity than the parent antibody C9 were sorted in both P1 and P2. (Figure 13). Further, the FR3, CDR3 and FR4 amino acid sequences (SEQ ID NO: 13) of the parent antibody C9 and the P101 and P217 obtained from P1, and P216 and P217 obtained from P1, respectively. 14, 15, 16).

今回開示された実施の形態および実験例は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。   It should be considered that the embodiments and experimental examples disclosed herein are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (12)

互いに異なるタンパク質をそれぞれコードする2つの構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現されたタンパク質を当該動物細胞の細胞膜表面に提示させることを特徴とする、動物細胞ディスプレイ法。   The Flp-In system is a vector designed to intervene genes encoding internal ribosome entry sites between two structural genes encoding different proteins, and to express these genes bicistronically. A method for animal cell display, which comprises transfecting an animal cell having a protein and expressing a protein expressed in a clone by introduction of one gene per cell on the cell membrane surface of the animal cell. 前記内部リボソーム進入部位の上流側の前記構造遺伝子が抗体の重鎖をコードする構造遺伝子であり、前記内部リボソーム進入部位の下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子であるか、または、前記内部リボソーム進入部位の上流側の前記構造遺伝子が抗体の軽鎖をコードする構造遺伝子であり、前記内部リボソーム進入部位下流側の前記構造遺伝子が前記抗体の重鎖をコードする構造遺伝子であって、バイシストロニックに発現された前記重鎖および軽鎖を有する抗体が動物細胞の細胞膜表面に提示される、請求項1に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The structural gene upstream of the internal ribosome entry site is a structural gene encoding an antibody heavy chain, and the structural gene downstream of the internal ribosome entry site is a structural gene encoding the antibody light chain. Or the structural gene upstream of the internal ribosome entry site is a structural gene encoding a light chain of an antibody, and the structural gene downstream of the internal ribosome entry site is a structure encoding a heavy chain of the antibody The animal cell display method according to claim 1, wherein the antibody having a heavy chain and a light chain that are genes and are expressed bicistronically is displayed on a cell membrane surface of the animal cell. 重鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものであり、軽鎖をコードする構造遺伝子が上流側から可変領域、定常領域を順にコードするものである、請求項2に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The structural gene encoding the heavy chain encodes the variable region and the constant region in order from the upstream side, and the structural gene encoding the light chain encodes the variable region and the constant region in order from the upstream side. The animal cell display method according to 2. 前記ベクターが、重鎖をコードする構造遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間に膜貫通ドメインをコードする遺伝子が介在されるように設計されたものである、請求項2または3に記載の動物細胞ディスプレイ法。   4. The vector according to claim 2, wherein the vector is designed so that a gene encoding a transmembrane domain is interposed between a structural gene encoding a heavy chain and a structural gene encoding a light chain. Animal cell display method. 前記ベクターが、膜貫通ドメインをコードする遺伝子の5’末端側のloxP配列がイントロンに隠されており、重鎖の定常領域にloxP配列由来のアミノ酸配列が余分に付加されないように設計されている、請求項4に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The vector is designed so that the loxP sequence on the 5 ′ end side of the gene encoding the transmembrane domain is hidden in the intron, and an extra amino acid sequence derived from the loxP sequence is not added to the constant region of the heavy chain. The animal cell display method according to claim 4. 前記ベクターが、重鎖をコードする構造遺伝子と膜貫通ドメインをコードする遺伝子との間、ならびに、膜貫通ドメインをコードする遺伝子と軽鎖をコードする構造遺伝子との間にloxPサイトが介在され、前記ベクターを前記動物細胞にトランスフェクションさせた後、当該動物細胞にCreリコンビナーゼをコードする遺伝子を含むベクターをトランスフェクションさせることによって、または、当該動物細胞にCreリコンビナーゼを脂質キャリアーによって導入することによって、当該動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去されるように設計されたものである、請求項4または5に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The vector has a loxP site interposed between a structural gene encoding a heavy chain and a gene encoding a transmembrane domain, and between a gene encoding a transmembrane domain and a structural gene encoding a light chain, By transfecting the animal cell with the vector and then transfecting the animal cell with a vector containing a gene encoding Cre recombinase, or by introducing Cre recombinase into the animal cell with a lipid carrier, The animal cell display method according to claim 4 or 5, wherein the animal cell is designed such that a gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites is removed from the animal cell. 前記動物細胞において2つのloxPサイト間の膜貫通ドメインをコードする遺伝子が除去されることによって、前記抗体が膜型から分泌型に変換される、請求項6に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The animal cell display method according to claim 6, wherein the antibody is converted from a membrane type to a secreted type by removing a gene encoding a transmembrane domain between two loxP sites in the animal cell. 前記抗体がヒトIgGである、請求項1〜7のいずれかに記載の動物細胞ディスプレイ法。   The animal cell display method according to claim 1, wherein the antibody is human IgG. 前記抗体がヒト高親和性IgEレセプターα鎖抗体である、請求項1〜8のいずれかに記載の動物細胞ディスプレイ法。   The animal cell display method according to any one of claims 1 to 8, wherein the antibody is a human high affinity IgE receptor α chain antibody. ヒト末梢血単核球にヒト幼若好塩基球KU812F細胞を用いてインビトロで抗原感作させて得られたものである、請求項9に記載の動物細胞ディスプレイ法。   The animal cell display method according to claim 9, which is obtained by in vitro antigen sensitization using human juvenile basophil KU812F cells on human peripheral blood mononuclear cells. 動物細胞がFlp−Inシステムを有するCHO細胞である、請求項1〜10のいずれかに記載の動物細胞ディスプレイ法。   The animal cell display method according to claim 1, wherein the animal cell is a CHO cell having a Flp-In system. 抗体の重鎖の可変領域をコードする遺伝子をランダム増幅する工程と、
得られた増幅産物を、上流側から重鎖の可変領域、重鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子と、上流側から軽鎖の可変領域、軽鎖の定常領域を順にコードする構造遺伝子の間に、内部リボソーム進入部位をコードする遺伝子を介在させ、これらの遺伝子をバイシストロニックに発現させ得るように設計されたベクターに、ランダムに変異を起こさせた重鎖の可変領域をコードする構造遺伝子として、それぞれ組み込んだベクターを構築する工程と、
当該ベクターをFlp−Inシステムを有する動物細胞にトランスフェクションし、一細胞当たり一遺伝子の導入によりクローンで発現された抗体が細胞膜表面に提示された動物細胞のライブラリを構築する工程と、
蛍光活性化セルソーティングによって動物細胞のライブラリから親和性の高い抗体を細胞膜上に発現する動物細胞を選択する工程と、
選択された動物細胞に完全ヒトモノクローナル抗体を分泌させる工程とを含む、完全ヒトモノクローナル抗体の体外成熟法。
Random amplification of the gene encoding the variable region of the heavy chain of the antibody;
The obtained amplification product is composed of a structural gene that sequentially encodes the heavy chain variable region and the heavy chain constant region from the upstream side, and a structural gene that sequentially encodes the light chain variable region and the light chain constant region from the upstream side. A structure that encodes the variable region of a heavy chain that is randomly mutated in a vector designed to intervene genes encoding internal ribosome entry sites and express these genes bicistronically. A step of constructing a vector incorporated as a gene,
Transfecting an animal cell having the Flp-In system with the vector and constructing a library of animal cells in which antibodies expressed in clones are introduced on the cell membrane surface by introducing one gene per cell;
Selecting animal cells expressing a high affinity antibody on the cell membrane from a library of animal cells by fluorescence activated cell sorting;
In vitro maturation of a fully human monoclonal antibody comprising secreting the fully human monoclonal antibody into selected animal cells.
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