JPH04210590A - 動物細胞の育種方法 - Google Patents

動物細胞の育種方法

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JPH04210590A
JPH04210590A JP2410166A JP41016690A JPH04210590A JP H04210590 A JPH04210590 A JP H04210590A JP 2410166 A JP2410166 A JP 2410166A JP 41016690 A JP41016690 A JP 41016690A JP H04210590 A JPH04210590 A JP H04210590A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[00011
【産業上の利用分野]本発明は外来遺伝子の導入による
形質転換動物細胞の育種方法に関するものである。更に
詳しくは、ある形質転換動物細胞に新たな特性を付与す
る方法に関するものである。 [0002] 【従来の技術】動物細胞に外来遺伝子を導入し、形質転
換体を得る技術は有用な生理活性ペプチドの製造によっ
て重要である。遺伝子導入の親株としてはCHO,BH
K、HeLaなど種々の細胞株が用いられている。目的
物質を得るために重要な親株の特性は目的物質の単位細
胞当りの生産速度、適切な翻訳後修飾能及び好ましい培
養特性などが挙げられる。しかしこれらをすべて満たす
親株を選択するのは困難である。特に翻訳後修飾の複雑
なタンパク質を生産しようとする場合、適切な修飾能を
持つ宿主細胞は極めて限定され、しかもそのような細胞
は目的物質生産能や培養特性などの面で好ましくない場
合が多い。 [0003]例えば抗血栓剤として有望なヒトプロティ
ンCの場合、実用的な活性を得るためにはL鎖N末端か
ら数えて初めの9個のグルタミン酸残基がγ−カルボキ
シル化されてγ−カルボキシグルタミン酸となる必要が
ある。しかし、プロティンC遺伝子を導入して十分にγ
カルボキシル化がなされ、十分活性を持つプロティンC
を産生できる細胞株はごく少ない(S、C,Yan e
t al;Trends in Biological
 Sci、、1p264 (1989)) 、現在知ら
れている最もγ−カルボキシル化活性の高い細胞株はヒ
ト胎児腎由来293株である(S、C,Betty Y
an et a l;BIO/TECHNOLOGY、
  8655(1990) )が、この株は細胞同志の
凝集性が高く、最も効率的と考えられているザンペンジ
ョン培養には不向きであり、また接着能も弱いため担体
接着型培養にも適さないという培養特性上の欠点を持つ
。 [0004]一方凝集性が低くザスペンジョン培養に適
した細胞株としてはサスペンション馴化BHK株がある
が、この株はγ−カルボキシル化活性が低いという欠点
を持つ。 [0005]これらの異なる特性を持つ細胞株の特性改
善法の一つとして細胞融合法がある。遺伝子導入形質転
換細胞と他の細胞の融合により特性を改善させた例とし
ては、HBs抗原遺伝子を導入したVero細胞株と、
サル肝臓初代培養細胞を融合してHBs抗原産土産生増
大させた例がある(Nicole Cheniner 
et al; BIO/TECHNOLOGY、  8
,858(1990))。しかしこれまで細胞融合によ
り遺伝子導入細胞の翻訳後修飾能の改善あるいは培養特
性の改善を行なった例は報告されていない。 [0006]
【発明の目的】そこで本発明者らは−F記の問題を解決
すべく、好ましい特性を合わせ持つ目的物質生産細胞株
を得ることを目的として研究を進めた。その結果、細聰
融合法を用いることにより目的が達成され得ることを見
出した。 [0007]
【発明の構成】本発明はγ−カルボキシル化及び培養特
性について一方は優れているが一方は劣っているという
特性を持つ細胞に分子内にGI aドメインを有するタ
ンパク質をコードする遺伝子を導入して得られた形質転
換体と、これと反対の特性を持つ細胞を融合することを
特徴とする動物細胞の育種方法である。 [0008]かかる本発明によれば、高いγ−カルボキ
シル化活性と優れた培養特性を合わせ持つ目的物質生産
株を得ることが可能となる。 [0009]すなわち本発明は、低凝集性動物細胞C1
およびγ−カルボキシル化活性を有する動物細胞C2の
どちらか一方に、分子内にGlalミドメインするタン
パク質をコードする遺伝子を導入して得られた形質転換
体ともう一方の動物細胞とを細胞融合し、Glalミド
メインルボキシル化したタンパク質を効率的に生産する
細胞を選択することからなる動物細胞の育種方法である
。 [00101また本発明は、低凝集性動物細胞C]およ
びγ−カルボキシル化活性を有する動物細胞C2とを細
胞融合して得られた融合細胞に、分子内にG l aド
メインを有するタンパク質をコードする遺伝子を導入し
、Glalミドメインルボキシル化したタンパク質を効
率的に生産する細胞を選択する動物細胞の育種方法であ
る。 [00111本発明においては、分子内にG1 aドメ
インを有するタンパク質としてヒトプロティンCまたは
ヒト活性化プロティンCが好適である。本発明において
、低凝集性動物細胞としてBHK株が好適である。γ−
カルボキシル化活性を有する動物細胞はヒh胎児由来2
93株が好適である。 [0012]また本発明は、低凝集性動物細胞C1およ
びr−カルボキシル化活性を有する動物細胞C2のどち
らか一方に、分子内にGl aドメインを有するタンパ
ク質をコードする遺伝子を導入して得られた形質転換体
ともう一方の動物細胞とを細胞融合し、G l aドメ
インがカルボキシル化したタンパク質を効率的に生産す
る細胞を選択することにより得られるGla化率50%
以上の動物細胞を包含する。本発明の実施例によればG
la化率の上限は80%前後であるが好ましくは100
%である。かかる動物細胞の平均凝集度は低凝集性動物
細胞C1と同程度、すなわち1〜5個/凝集塊程度であ
る。 [0013]本発明の低凝集性動物細胞とはサスペンシ
ョン培養を行なう際の培養の難易度の指標となる細胞の
平均凝集度が1〜5個/凝集塊である細胞である。細胞
の平均凝集度は種々の方法で測定することができるが、
適当客層(約50〜100+nl)の三角フラスコ中に
適当密度の細胞懸濁塵(106cells/ml程度)
を適当層(10〜20m1)入れ、一定時間(18〜2
4−時間)振盪培養し、一定量の培地中の凝集塊数を計
数して平均凝集度を算出するという方法が簡便かつ適切
である。ある細胞では凝集性がカルシウムイオン依存性
であることが知られているため、この際に用いる培地は
通常濃度(0,3〜1.8+uM)のカルシウムイオン
を含む無血清培地を用いるべきである。 [00143細胞のγ−カルボキシル化活性は、細胞に
分子内にG[aトメ・インを有するタンパク質をコード
する遺伝子を導入して生産されるタンパクのGla化の
程度を測定することにより知ることができる。Gla化
率は生産タンパクを精製後アミノ酸分析を行なうことに
よって測定しても良いが、より簡便には目的タンパク質
のGlalミドメイン異的に認識するモノクローナル抗
体を用いたELISAにより求められる。本発明では後
者の方法に依った。 [00153本発明で用いる導入遺伝子のコードするタ
ンパク質はその分子内にGl aドメインを有し、翻訳
後のγ−カルボキシル化が活性発現の為に不可欠である
ようなものである。例としては血液凝固線溶因子である
プロ1へロシビン、第1X因子、第X因子、第■■I因
子、プロティンC,プロティンSあるいはオステオカル
シン、ポーングラタンバクなどが挙げられる。 [0016]プロテインCは、生体内での血液凝固及び
フィブリン溶解活性の発生において重要な役割を演する
セリンプロテアーゼのチモーゲン又は前駆体である。こ
のものは肝臓中で単鎖ポリペプチドとして合成され、こ
のポリペプチドはかなりのプロセシングを受けてジルス
フイド結合により一緒に保持された重鎮(Mr=40゜
000)及び軽鎖(Mr=21,000)を含んでなる
2本鎖分子となる。循儂中のこの2本鎖中間体は、重鎮
のアミノ末端からのJ2残基ペプチドのトロンビン介在
開裂により°”活性化されたプロティンC′’  (A
PC)として知られる生物学的に活性な形の分子に転換
される。 [0017]本発明においてはかかるタンパクをコード
する遺伝子を宿主細胞に導入した細胞を細胞融合に用い
ることができる。 [0018]本発明で用いる動物細胞の種類及び組合せ
は特に限定はないが遺伝子導入宿主細胞としてはBHK
細胞株が適している。特にサスペンション培養に馴化し
たBHK細胞株が有利である。これに対する融合パート
ナ−は樹立細胞株であっても初代培養細胞であっても良
い。樹立細胞株としてはヒト胎児腎由来293株が有利
に用いられる。 [001,9]細胞の融合法はポリエチ1/ングリコー
ルによる方法や電気パルスによる工I/クトロボレーシ
ョン法などが一般的であるが、どのような方法を用いて
も良い。 [00201融合株の選択は、樹立細胞株同志の融合の
場合には異なる薬剤耐性マーカー遺伝子を用いることに
より行なうことができる。例えば、細胞CIにdhfr
遺伝子をマーカーとして目的タンパク質遺伝子を導入し
、MTXで選択した場合、ネオマイシン耐性遺伝子を導
入してG418で選択した細胞C2と融合してMTX及
びG418を共に含む選択培地で融合株を選択すること
ができる。融合パートナ−に初代培養細胞を用いる場合
には、遺伝子導入細胞にヒボキサンチンホスホリボシ月
用ヘランスフエラーゼ(HGPRT)欠損株あるいはチ
ミジンキナーゼ(TK)欠損株を用い、融合後にHAT
選択培地で融合株を選択することができる。この他にも
無血清培地での増殖性の相違や培養器壁への接着性の相
違などの特性の相違を利用した選択法、あるいはセルソ
ーターによる分離、さらにはこれらの方法の組合せなど
種々の方法が考えられる。 [00211得られた融合株からの高Gla化タンパク
質生産クローンの選択はG1 aドメイン特異的モノク
ローナル抗体を用いたELISAなどで行う。すなわち
各クローンの培養上清中のタンパクのGla化率の高い
クローンを選ぶことにより行える。 [0022]本発明においてGlalミドメインルボキ
シル化したタンパク質を効率的に生産する細胞とは、該
細胞の平均凝集度がサスペンション培養を行うに際して
充分低く、かつ、Gla化率が充分高い細胞のことをさ
す。一つの基準として、融合に用いた低凝集性細胞と同
程度の平均凝集度を有し、かつ、融合に用いたもう一方
のγ−カルボキシル化活性を有する細胞と同程度のGl
a化率を有する細胞を選択することができる。たとえば
、低凝集性細胞であるBHK株と高いGla化率を有す
る293株を融合させた融合細胞においては、BHK株
の平均凝集度1〜5個/凝集塊程度を維持し、かつ、2
93株のGla化率50〜100%を維持している細胞
を選択することができる。 [0023]
【発明の効果】かくして、本発明方法によれば高いγカ
ルボキシル比活性と優れた培養特性を合わせ持つ目的物
質産生細胞を容易に得ることが可能となる。 [0024]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳述する。 [0025)
【実施例1】融合株は以下の方法により作成した。 [00261遺伝子導入宿主細胞としては無血清サスペ
ンション培養馴化低凝集性BHK12D株を用いた。こ
の低凝集性BHK12D株はBHK507株のクローニ
ングにより得られたものであり、無血清サスペンション
培養に適した株であり、先に出願した特願平11814
7号(平成2年7月11日出願:低凝集性BHK細胞及
びこれを用いた培養方法)に記載した方法により分離し
た株である。BHK507株とはBHK21株より得ら
れた温度感受性味(t s 13)  (Talave
ra and Bac口1ico、J、Ce1lPhy
sio1.92,425−436 (1977))によ
り分離されたチミジンキナーゼ欠損株(Waechte
r and Ba5e rga、PNAS 79.11
06−1110(1982) )である。 [0027]融合パートナ−としてはヒト胎児腎細胞由
来の293株を用いた。この株はγ−カルボキシル化(
Gl a化)活性は高いが、通常の培地では大きな凝集
塊を形成し、また無血清培地での増殖能も低いため無血
清サスペンション培養には不向きである。 [0028] BHKI2D株にdhfrを選択マーカ
ー遺伝子としてヒト活性化プロティンC(APC)に遺
伝子を導入し、メソトレキセート(MTX)によりAP
C生産株を選択した。 [0029]得られたコロニを24wellプレートに
移し、2ml/wellの選択培地を加え、コンフルエ
ントに達するまで培養し、上清中の全APC濃度および
Gl a化APC濃度を測定した。APCはサンドイツ
チ法ELISAにより行ない、−次抗体にG1 a非特
異的抗PCモノクローナル抗体を用い、2次抗体には全
APC測定の場合には抗PCポリクローナル抗体を、G
la化APC測定の場合にはGla特異的抗PC抗体を
用いた。Gla化率は(Gla化APC濃度(tLg/
n+l) /全APC濃度(μg/ml) ) Xi 
00で算出した。APC生産速度はiocmφプレート
でコシフルエンドに達した後、培養上清を除き、新たに
選択培地4mlを加えて24時間培養することにより求
めた。結果を(表1)に示す。このうち最もAPC産土
産生高かったBHK12DAIA1株を融合に用いた。 [00301
【表1] 293株にはネオマイシン耐性遺伝子を導入し、G41
8による選択によりG418耐性株を得た。 [00311細胞融合は以下の方法により行なった。 [0032]融合剤としてはPEG4000を用いた。 BHK12DのAPC生産株のうちの1クロ一ンBHK
12DAIA1株と293G418耐性株をそれぞれ2
×107個ずつを混合し、50%PEG4000溶液に
より融合を行なった。融合後の選択は1μMのMTX。 500 u g/mlのG418,5%透析FC3,5
μg/mlのビタミンKl を含むグルコース増強ダル
ベツコ変法イーグル培地で行なった。 [0033]融合後約3週間でコロニーが出現した。コ
ロニー出現効率は全処理細胞数当り3〜5X10−6で
あった。このコロニーを拾い、それぞれのAPC産生臘
。 Gla化率を測定した。Gla化率は(G l a化A
PC濃度(μg/ml) /全APC濃度(μg/ml
) ) X 100で算出した。 [0034]融合株のAPC産生能力を測定した。 [0035]融合により得られたコロニーを24wel
lプレートに移し、2ml/wellの選択培地を加え
、コンフルエントに達するまで培養し、上清中の全AP
C濃度及びGla化APC濃度を測定した。APC濃度
の測定はサンドイツチ法ELISAにより行なった。1
次抗体にはGla非特異的抗PCモノクローナル抗体を
用い、2次抗体には全APC測定の場合には抗PCポリ
クローナル抗体を、Gla化APC測定の場合にはGl
a特異的抗PC抗体を用いた。APC生産速度は]、O
cmΦプレートでコンフルエントに達した後、培養上清
を除き、新たに選択培地4mlを加えて24時間培養す
ることにより求めた。 [0036]クローンは全部で10個取得した。それぞ
れの24WellプレートでのAPC産生量、G I 
a化率は(表2)に示す。 [0037] 【表2】 (表2)に示すように各クローンは2. 4. 9. 
10のようにGla化率の高いクローンと1. 3. 
5. 6゜7.8のようにGla化率の低いクローンと
に大別された。 [00381Gla化率の高かったクローン2,4゜9
.10の単位細胞、単位時間当りのAPC産生速度を求
めた。その結果を(表3)に示す。 [0039]
【表3】 最もG l a化APC産土量の高かったクローン4を
以後の実験に用いた。 [0040]
【比較例11293株との融合に用いたBHK12DA
IAI株のAPC生産速度を測定した。 [00411培地にG418を含まない選択培地を用い
た以外は実施例1のクローン2.4. 9. 10のA
PC生産速度を求めた条件と同様に行なった。結果を(
表4)に示す。 [00421 【表4] このように(J l a化率、 G 1. a化APC
生産速度はクローン2. 4. 9. 10のいすね、
にも劣っていた。 [0043] 【実施例2】融合株の培養特性を調べるため細胞の凝集
度を測定した。 [0044] 50m1の容量の三角フラスコ中にトリ
プシン処理によりプレー1−から分離し、新鮮培地に懸
濁した細胞懸濁液10m1を入れロータリーシェーカー
により一定時間撹拌した後、次式により平均凝集度を算
出した。 平均凝集度−初期細胞数/撹拌後全細胞塊数(個/凝集
塊)撹拌の条件は下記の通りである。 [0045]細胞密度: I X 106cells/
ml培地:ダルベツコ変法イーグル培地(DMEM)振
盪機:大洋ロータリーシェーカーR−11振盪速度:1
35rpm 温度:37℃ 振盪時間:18時間 雰囲気:5%CO2,95%air BHK12DAIA1と293株の融合株であるクロー
ン4の平均凝集度を測定したところ2.2個/凝集塊で
あった。 [0046]
【比較例2】細胞にBHK12DAIA1株及び293
株を用いた以外は実施例2と同様に行ない、BHK12
DAI、A]−株および293株の凝集度を調べた。 [0047] BHK12DAIA1および293株の
平均凝集度を(表5)に示す。 [0048]
【表5】 このように融合株の凝集度はBHK株に近かった。 [00491
【実施例3]融合株クローン4の生産したAPCの抗凝
固活性を調べた。 [00501B■(Kl 2DAIA1と293の融合
株クローン4を血清を含む選択培地でプレー ト上にコ
ンフルエン1〜に達するまで増殖させた後血清を含まな
い選択培地に交換し、約1日後培養上清を採取した。こ
の培養」二清からGI a特異的抗APCモノクローナ
ル抗体アフィニティーカラムによりGl a化APCを
精製し、抗凝固活性を測定した。 [00511抗凝固活性は下記の手順により測定した。 [0052]ヒト正常血漿(ミドリ十字社すイj〜ロー
ルI)100μmを37℃で1分間インキュへ−I−後
、適当濃度に希釈した精製APC100μm及びAPT
T試薬(ミドリ十字社データファイ・APTT)100
IL1を加えた。37℃で2分間インキュベート後、2
5mM塩化カルシウム溶液100μmを加え、自動血液
凝固測定装置(東亜医用電子CA−100)で凝固時間
を測定した。APCを添加しない場合の凝固時間に対す
る凝固時間の増加を抗凝固活性の指標とした。 [00531融合株のクローン4が生産するAPCの抗
凝固活性(血漿凝固時間の増加)を(表6)に示す。 [0054] 【表6】 [0055]
【比較例3] BHKAIAI  12D株を用いた以
外は実施例3と同様に行ない、BHKAIAI  12
D株の生産したAPCの抗凝固活性(凝固時間増加)を
調べた。 [0056]血漿凝固時間の増加を [0057] 【表7】 (表7) に示す。 このように融合株生産APCはBHK生産APCと同等
以上の活性を有していた。 [0058]
【実施例41】融合株クローン4のサスペンション培養
を行なった。 [0059]培養液には基礎培地として、RPM116
40培地、ハム←F1−2培地及びダルベツコ変法イー
グル培地を2:1:1で混合したものにアミノ酸、グル
コース等をさらに増強したもの(以下、e−RDFと称
する)を用い、増殖因子としてインスリン、トランスフ
ェリン、エタノールアミン、亜セレン酸(ITES)を
加えた。インスリンの添加量は9μg/ll1l、トラ
ンスフェリンは10μg/ml、エタノールアミンは1
0μM、亜セレン酸(ま20nNiであった。 [00601培養には(図1)に示す培養システムを使
用した。培養槽は(図1)のように外壁の内側に隔壁に
よって仕切られたセトリングゾーンがもうけられ、その
上部には培養液の排出口を有しており、正味培養容積は
約200m1である。酸素は外径4mmφの多孔性テフ
ロンチューブによって供給した。あらかじめオートクレ
ーブ滅菌した前記培養槽に正味培養容積が約200m1
になるように培養液を送入し、これにBHK]、2DA
IA]と293の融合株クローン4をlX108個/m
lとなるように播種した。 [00611培養槽気層には酸素ガスが(溶存酸素が3
ppmとなるように)吹込みノズルを通して自動的にコ
ントロールされて送入された。培養槽中の培養液は37
℃に保持された。培蓋槽中にはマリン型撹拌翼が取付け
られており、撹拌速度は40rpmであった。 [0062]播種後1日間は回分培養を行ない、この後
パーヒユージョンを開始した。 [0063]融合株クローン4のサスペンション培養結
果を(表8)に示す。 [0064]
【表8】 [0065]
【比較例41 BHK12DAIA1株を用いた以外は
実施例4と同様にBHKAIA1株のサスペンション培
養を行なった。 [0066] BHKAIA1株のサスペンション培養
結果を(表9)に示す。 [0067] 【表9】
【図面の簡単な説明】
図1は実施例4で使用し培養システムを示す。
【符号の説明】
1 酸素 2 新鮮培地 3 溶存酸素電極 4 多孔性テフロンチューブ 5 使用済培地
【図1】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低凝集性動物細胞C1およびγ−カルボキ
    シル化活性を有する動物細胞C2のどちらか一方に、分
    子内にGlaドメインを有するタンパク質をコードする
    遺伝子を導入して得られた形質転換体ともう一方の動物
    細胞とを細胞融合し、Glaドメインがカルボキシル化
    したタンパク質を効率的に生産する細胞を選択する動物
    細胞の育種方法。
  2. 【請求項2】低凝集性動物細胞C1およびγ−カルボキ
    シル化活性を有する動物細胞C2とを細胞融合して得ら
    れた融合細胞に、分子内にGlaドメインを有するタン
    パク質をコードする遺伝子を導入し、Glaドメインが
    カルボキシル化したタンパク質を効率的に生産する細胞
    を選択する動物細胞の育種方法。
  3. 【請求項3】低凝集性動物細胞C1およびγ−カルボキ
    シル化活性を有する動物細胞C2のどちらか一方に、分
    子内にGlaドメインを有するタンパク質をコードする
    遺伝子を導入して得られた形質転換体ともう一方の動物
    細胞とを細胞融合し、Glaドメインがカルボキシル化
    したタンパク質を効率的に生産する細胞を選択すること
    により得られるGla化率50%以上の動物細胞。
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