JPH07135992A - α−インターフェロンの調製方法 - Google Patents

α−インターフェロンの調製方法

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JPH07135992A
JPH07135992A JP6111150A JP11115094A JPH07135992A JP H07135992 A JPH07135992 A JP H07135992A JP 6111150 A JP6111150 A JP 6111150A JP 11115094 A JP11115094 A JP 11115094A JP H07135992 A JPH07135992 A JP H07135992A
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ハウプトマン ルドルフ
Edgar Falkner
ファルクナー エドガー
Gerhard Bodo
ボードー ゲルハルト
Tilman Voss
フォス ティルマン
Ingrid Maurer-Fogy
マウレル フォギー イングリット
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 大腸菌中で発現することによるインターフェ
ロン−αの調製方法であって、 a)インターフェロン−αを、大腸菌由来の熱安定性エ
ンテロトキシンII(STII)遺伝子のシグナル配列が
成熟ヒトインターフェロン−αをコードする配列に連結
されているベクターを含む細胞内で発現し、 b)その発現されたインターフェロン−αを単離する、
ことを特徴とする上記方法。 【効果】 上記方法により、高純度インターフェロン−
αが経済的に効率良く得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、細菌発現して引き続き
単離することによるインターフェロン−α(IFNα)
の調製方法、そのための発現ベクター及びIFNαの精
製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】IFNαの細菌発現による調製方法は既
知である。従来の方法は大腸菌 (Escherichia coli) に
おけるタンパク質の細胞質発現に基づくものであり、発
現されたIFNαは細胞内にいわゆる封入体の不溶性形
態として存在するかあるいは細胞壁を開いた後の可溶性
画分中に見られる(Thatcher et Panayotatos,1986; Goe
ddel等,1980; Dworkin-Rastl等,1983)。しかしながら細
胞質発現にはいくつかの欠点がある。合成されたタンパ
ク質が正しく折りたたまれず、細胞質内では還元条件が
優勢であるために必要なジスルフィド架橋を含んでいな
い。従って、形成されたIFNαは調製中に酸化されか
つ再び折りたたまれねばならない。この方法は効率が悪
くかつ望ましくない副生成物を生じ(完全に又は部分的
に還元された形態、分子間ジスルフィド架橋ビルディン
グによって産生されたオリゴマー、偽ジスルフィド架橋
の形成によって間違って折りたたまれた形態)、分離が
困難である。更に、翻訳を開始するN−末端メチオニン
が細胞内で合成されたIFNαから部分的にしか切断さ
れないことも1つの課題である。得られたN−Met−
IFNαはたいてい未変性IFNαから取り出すことが
不可能である。
【0003】更に、現在用いられている方法の欠点は、
非誘導状態で完全にスイッチが切れず、化学薬剤の添加
によって誘導しなければならず、誘導状態で発現速度が
不十分なプロモーター、例えば、セラチアマルセッセン
ス (Serratia marcescens)由来のtrpプロモーターを
使用していることである。上記欠点を克服しかつそれで
も経済的な大腸菌系を使用するために、 Breitling等は
細胞膜を通り抜けて周辺腔にインターフェロンを分泌す
ることを可能にするベクターを用いてIFNα及びIF
Nα1/2ハイブリッドを発現することを試みた(Breit
ling等,1989)。彼らは、プロモーター、リボソーム結合
部位(RBS)及びスタフィロキナーゼ細菌遺伝子(s
ak42D)由来のシグナル配列を使用した。このよう
にして産生されたIFNαは、60−80%が周辺腔に
分泌された。しかしながら、タンパク質は、ベクター構
築の結果として対応する未変性IFNαには存在しない
N−末端アミノ酸を含有した。この発現系の重大な欠点
は、この構築物で形質転換された菌株が遺伝的に安定な
ままでないという事実であり、発現カセットがIS1配
列の自然挿入によって不活性化された。即ち、ヒトIF
Nαを調製するために大腸菌中での発現/分泌系を提供
する目的は、従来の技術では達成されていない。
【0004】大腸菌中でヒト成長因子レセプターの発現
に成功した既知の発現/分泌カセットは、アルカリ性ホ
スファターゼ(phoA)と熱安定性エンテロトキシン
II(STII)のプロモーターからの構築物であった(F
uh等,1990)。組換え体IFNαの大腸菌中での生産にお
けるもう1つの課題は、タンパク質を細菌溶菌液から精
製することである。多くの方法が既知である(Thatcher
et Panayotatos, 1986; 欧州特許出願第 203 382号)。
タンパク質の固有の折りたたみを得るために、変性及び
沈降段階を必要としない方法を使用することが好まし
い。そのような方法は欧州特許出願第 396 555号に記載
されており、イムノアフィニティークロマトグラフィ
ー、逆相クロマトグラフィー(RPC)、陽イオン交換
クロマトグラフィー、限外ろ過による濃縮及びゲルろ過
クロマトグラフィーから構成される。この方法は、他の
既知の方法と同様に、第1段階においてはイムノアフィ
ニティークロマトグラフィーの高い選択性に基づいてい
る。変性/沈降段階とイムノアフィニティークロマトグ
ラフィーとを要しない高度に精製されたIFNα、特に
IFNα2の調製方法は知られていない。同時に、この
種の方法が経済的及び技術的理由で求められている。イ
ムノアフィニティークロマトグラフィーの場合、モノク
ローナル抗体を必要とするためにコストが高く、同時に
抗体結合マトリックスの寿命が制限されるので、これら
の抗体の連続的供給が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大腸
菌中で組換え発現することによりインターフェロン−
α、特にインターフェロン−α2を調製するための経済
的で効率の良い方法を提供することである。同時に、タ
ンパク質を周辺腔又は培養液に発現/分泌するための効
率の良い安定な系を確立する課題を解決することを求め
たものである。更に、発現されたタンパク質を穏やか
に、変性/沈降段階なしでイムノアフィニティークロマ
トグラフィーを必要とせずに高度に精製する方法を開発
することを求めたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】これらの課題は、本発明
によって解決された。大腸菌中でIFNαの安定な発現
/分泌系が成熟ヒトインターフェロン−α、好ましくは
インターフェロン−α2のコード配列に連結された大腸
菌由来の熱安定性エンテロトキシンII(STII)のシ
グナル配列(リーダー配列)を含むベクターを構築する
ことにより確立された。発現調節は大腸菌由来のアルカ
リ性ホスファターゼ(phoA)のプロモーターによっ
て行われる。更に、STII遺伝子のリボソーム結合部
位を組込むことが有利であることがわかった。更に、シ
リカゲルによる吸着クロマトグラフィー、疎水性相互作
用クロマトグラフィー(HIC)、陽イオン交換クロマ
トグラフィー及び陰イオン交換クロマトグラフィーの段
階からなるインターフェロン−αの精製方法を提供する
ことにより、驚くべき進歩が達成された。即ち、本発明
の1態様は、STIIシグナル配列がIFNα遺伝子に
連結されている発現ベクターを含む形質転換細菌細胞を
用いて細菌発現し、その発現されたIFNαを単離する
ことによりIFNαを調製する方法に関する。もう1つ
の態様によれば、STII遺伝子のシグナル配列とIF
Nα遺伝子からの構築物を含むIFNαの調製のための
細菌発現ベクター及びIFNαを調製するためのそのベ
クターの使用に関する。第3態様によれば、本発明は、
シリカゲルによる吸着クロマトグラフィー、疎水性相互
作用クロマトグラフィー、陽イオン及び陰イオン交換ク
ロマトグラフィーのクロマトグラフィー段階によるIF
Nαの調製方法に関する。
【0007】ベクター構築の出発点は、この目的に非常
に適切な大腸菌、例えば、プラスミドpAT153(Twi
gg等, 1980) 中で複製できるプラスミドである。STI
I遺伝子のシグナルペプチドをコードするヌクレオチド
配列は当該技術において既知である (Picken等, 1983;
Lee等, 1983) 。当業者は、この配列の変異型を突然変
異(置換、欠失、挿入、付加)によってその基本的な特
性を変えずに調製することができ、特に遺伝子コードの
変性により同じアミノ酸配列のシグナルペプチドをコー
ドするヌクレオチド配列を調製することができる (Samb
rook等, 1989,特に15章)。IFNαファミリーの配列
をコードする全配列が既知であり (Mantei等,1980; Str
euli等,1980; Goeddel等,1981)、それらをコードする遺
伝子の相同性は70%を超える。これらの配列の他の変
異型は、天然に見られるか又は既知の配列から当該技術
において既知の方法、例えば、突然変異誘発によって調
製される (Sambrook等, 1989, 特に15章)。従って、本
発明による "IFNα" は、既知の配列の他に、その遺
伝子が既知の配列との高い相同度を特徴としかつ生物学
的に活性なIFNαをコードする変異型を包含する。I
FNα2cをコードする配列が特に好ましい(Dworkin-R
astl等, 1983; Bodo, Fogy, 1985) 。
【0008】発現を調節するphoAプロモーターを使
用することが特に好ましく、STII遺伝子のリボソー
ム結合部位を組込むことも有利である。phoAプロモ
ーターの配列(Chang等, 1986; Shuttleworth等, 1981)
及びSTIIリボソーム結合部位 (Picken等,1983; Lee
等,1983)は既知であり、当業者はこれらの配列から等価
な変異型を容易に生産することもできる。ベクターの構
築、適切な大腸菌株の形質転換、発酵及び抽出は本来既
知の方法を用いて行われる (Sambrook等, 1989)。例え
ば、大腸菌株W3110(大腸菌K12野性型f- , λ
- ,IN(rrnD−rrnE)1) は発現に非常に適して
いる。予備培養物はLB培養液中で巧く産生され、主要
な培養物は、OD546 250〜280まで酸素及び栄養
素の供給をモニターしつつ製造される。適切な抽出法
は、酸不活性化バイオマスを希酢酸にホモジェナイザー
によって懸濁し、ポリエチレンアミンを好ましくは0.2
5%(w/v) の濃度で加え、この混合液をアルカリ性p
H、好ましくはpH10に調整し、この混合液を攪拌
し、次いで遠心により細菌を除去することを含んでい
る。精製は本来既知の方法を用いて行われる(Thatcher
et Panayotatos, 1986; 欧州特許出願第 203 382号)。
【0009】しかしながら、4段階のクロマトグラフィ
ー、即ち、シリカゲルによる吸着クロマトグラフィー、
疎水性相互作用クロマトグラフィー、陽イオン及び陰イ
オン交換クロマトグラフィーを用いた精製方法が特に有
利である。Grace によって製造された953W型ゲルは
シリカクロマトグラフィーのゲル層として非常に適切で
あり、500−1500mMの塩化テトラメチルアンモニ
ウム(TMAC)、好ましくは800mMのTMACバッ
ファーを溶離液として用いることが有利であった。疎水
性相互作用クロマトグラフィーの場合、フェニルセファ
ロースがゲル床として良好であった。試料を20%硫酸
アンモニウムの存在下に加えることが好ましく、カラム
を30%硫酸アンモニウムを含有するバッファーで平衡
化した。最終濃度が30%エチレングリコールの直線勾
配を用いてIFNαを溶離した。陽イオン交換クロマト
グラフィーはスルホプロピルイオン交換樹脂を用いて巧
く行われた。試料をpH3〜5、好ましくはpH3で加
え、カラムをpH5まで平衡化した。10%エチレング
リコールを加えた共通の塩の直線勾配を用いてIFNα
が巧く溶離された。陰イオン交換クロマトグラフィーに
用いられるゲル床はDEAE−セファロースからなるこ
とが有利であり、pH5.5〜6.0、好ましくはpH5.8
において使用及び溶離された。1種以上のゲル材料を発
明の作用のない同様の分離原理に基づく等価な材料と置
き換え、このようにして本発明による方法と等価な方法
を行うことは、当業者の技術的能力範囲内である。
【0010】驚くべきことに、STIIシグナル配列を
IFNα遺伝子に連結することにより、前記sak42
Dリーダー/IFNα組合わせでは可能ではなかった安
定な発現/分泌系を確立することが可能であった。この
配列をphoAプロモーターの調節によって発現するこ
とが特に有効であった。これに関して、更にSTII遺
伝子のリボソーム結合部位を組込むことが有利であっ
た。発現は培養液中のリン酸塩濃度をモニターすること
により確実に調節することができ(リン酸塩の不足はp
hoAプロモーターを活性化する)、不活性化状態では
検出できる基礎発現がない。活性化に化学薬剤を添加す
る必要がなく、活性化状態の発現速度が高い。合成され
たタンパク質は周辺腔に多量に分泌される。分泌された
タンパク質は正しく折りたたまれ、正しいN−末端及び
正しいジスルフィド架橋を含んでいる。大腸菌W311
0中での発現をSDSゲル分析すると、30−50%の
合成IFNαが正しく反応されたことを示し、これは実
際には分泌されたタンパク質すべてに相当する。
【0011】実施例3に記載された抽出方法を用いる
と、バイオマス中の検出できるすべてのIFNα2c2
9.3±5.9%を抽出することが可能であった。これは、
観測されたプロセシングレベル30−50%に相当し
た。バイオマスからの抽出液は、全タンパク質に対して
4.5±1.8%のIFNα2cを含有した。シリカゲル吸
着クロマトグラフィーにより、平均純度16.7±4.4%
のIFNα2cがプールされた。収率93.2±7.3%の
フェニルセファロースクロマトグラフィーでは、純度7
1.2±15.5%でIFNα2cが得られた。スルホプロ
ピルイオン交換クロマトグラフィーでは、収率70.9±
14.8%及び純度97.6±4.6%であった。最終段階、
即ち、DEAEイオン交換クロマトグラフィーでは後述
されるように、収率86.9±9.2%で純度100%のI
FNα2cが得られた。6種類の精製で得られたデータ
を表1(収率)及び2(IFNα2c含量)に示す。図
5〜8は、各精製段階の特徴的なクロマトグラムを示す
ものである。
【0012】1kgのバイオマスから、340±100mg
の精製IFNα2cが得られた。精製工程の収率は56.
1±22.2%である。バイオマスのIFNα2c含量に
対する全収率は14.4%である。これらのデータを表3
に示す。図9は、最後のクロマトグラフィー段階で溶離
する精製IFNα2cの典型的なSDS−PAGEを示
すものである。IFNα2cの18kDaバンドのみが
可視バンドである。混入バンドは見られない。図10
は、典型的な逆相HPLCクロマトグラムを示すもので
ある。精製IFNα2cは、24.8分で均一ピークとし
て溶離する。この材料を均一なアセトニトリル勾配で溶
離すると(図11)、2本の混入ピークが主ピークの両
側に見られた。全IFNα2c含量の約1.8%を含むこ
れらの肩は、メチオニン111(第1肩)で酸化され又
はN−末端(第2肩)でアセチル化される形を示してい
る。
【0013】
【表1】 表1:6種類のバイオマスの精製手順(p1−p6)に示された各精製段階後に 得られたIFNα2の収率% p1 p2 p3 p4 p5 p6 M sd ──────────────────────────────────── 抽出 37.9 24.0 34.3 30.7 29.1 20.0 29.3 5.9 シリカ 62.0 95.8 88.2 99.5 74.1 81.0 83.4 12.8 フェニル 100.0 82.2 85.9 100.0 100.0 91.0 93.2 7.3 スルホプロ 64.0 54.3 76.5 100.0 60.0 71.0 70.9 14.8 DEAE 95.0 100.0 83.5 88.2 84.0 71.0 86.9 9.2 ──────────────────────────────────── 最後の2欄は平均(M)及び標準偏差(sd)を示す。
【0014】
【表2】 表2:各精製段階のIFNα2含量 p1 p2 p3 p4 p5 p6 M sd ──────────────────────────────────── 抽出 8.0 2.1 4.1 4.7 3.6 4.4 4.5 1.8 シリカ 12.9 11.6 15.7 15.7 19.4 15.6 16.7 4.4 フェニル 76.6 43.3 62.9 62.9 80.0 93.5 71.2 15.5 スルホプロ 98.5 87.3 100.0 100.0 100.0 100.0 97.6 4.6 DEAE 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 0.0 ──────────────────────────────────── データは、表1のように、本精製段階で得られた全タン
パク質含量に対するIFNα2含量の%として示されて
いる。
【0015】
【表3】 表3:精製工程の全収率 p1 p2 p3 p4 p5 p6 M sd ──────────────────────────────────── バイオマス[g/kg] 1.4 1.0 1.1 1.5 1.1 1.8 1.3 0.2 プロセシング[%] 50 40 40 40 20 40 38.3 8.9 抽出[%] 37.9 24.0 34.3 30.7 29.1 20.0 29.3 4.7 精製[%] 39.7 42.7 57.9 90 44.5 52.3 56.1 22.2 全収量[mg] 538 206 366 480 280 258 340 120 全収率[%] 14.3 20.3 16.6 23.9 10.9 7.4 14.4 6.9 ────────────────────────────────────
【0016】バイオマスのIFNα2c含量はIFNα
2のg/バイオマスのkgとして示されている。プロセシ
ング及び抽出はIFNα2の全含量%として示されてい
る。精製の収量は抽出液のIFNα2含量に相対するI
FNα2cの%として示されている。全収量はバイオマ
ス1kgに対して得られたIFNα2のmg及び抽出液のI
FNα2cに対する精製IFNα2cの%として示され
ている。
【0017】図面の説明 図1: pcF2の遺伝子地図である。pAT153の
EcoRI−BamHIフラグメントをIFN−ω1の
発現カセットに置き換えた。 図2: phoAプロモーターを含むEcoRI(破壊
されている)−BamHI部分、STIIリーダー+I
FNω1遺伝子の配列である。 図3: プラスミドpDH13の遺伝子地図である。p
AT153のSspI−PstIフラグメントをIFN
α2c発現カセット(図4のEcoRI−PstIフラ
グメント)に置き換えた。β−ラクタマーゼ遺伝子は破
壊されている。 図4: pDH13のEcoRI−HindIII挿入
物のヌクレオチド配列である。
【0018】図5: バイオマスから抽出されたIFN
α2cのシリカゲルによる吸着クロマトグラフィー精製
を示すものである。矢印は800mM塩化テトラメチルア
ンモニウムによる溶離を示す。クロマトグラムの主ピー
クの下の棒線はIFNα2を含むプールを示し、これを
集め、次の段階に用いた。 図6: バイオマスから抽出されたIFNα2cのフェ
ニルセファロースによる疎水性相互作用クロマトグラフ
ィー精製を示すものである。溶離は(----)で示される溶
媒B0〜100%の直線勾配を用いて行った。クロマト
グラムの主ピークの下の棒線はIFNα2を含むプール
を示し、これを集め、次の段階に用いた。 図7: バイオマスから抽出されたIFNα2cのスル
ホプロピル陽イオン交換クロマトグラフィー精製を示す
ものである。溶離は(----)で示される溶媒B0〜100
%の勾配を用いて行った。クロマトグラムの主ピークの
下の棒線はIFNα2を含むプールを示し、これを集
め、次の段階に用いた。
【0019】図8: バイオマスから抽出されたIFN
α2cのDEAEセファロースによるクロマトグラフィ
ー精製を示すものである。溶離は(----)で示される溶媒
B0〜100%の勾配を用いて行った。クロマトグラム
の主ピークの下の棒線はIFNα2を含むプールを示
し、これを集め、次の段階に用いた。 図9: クーマシーブルーで染色した精製IFNα2c
のSDS−PAGEである。右側欄外の数字は標準タン
パク質の分子量を示す。 トレース1: IFNα2c標準 トレース2: 3μg のIFNα2c トレース3: 6μg のIFNα2c トレースM: 分子量標準 図10: 精製IFNα2cの逆相HPLCによる確認
を示すものである。IFNα2cは24分に溶媒B20
−68%の直線勾配で溶離した。 図11: 精製IFNα2cの逆相HPLCによる確認
を示すものである。IFNα2cは30分に溶媒B45
−53%の直線勾配で溶離した。
【0020】
【実施例1】発現ベクターpDH13及びその形質転換
細胞の調製一般法 DNAの制限エンドヌクレアーゼによる制限消化、DN
Aの充填反応、フェノール抽出及び沈降、アガロースゲ
ル電気泳動及びDNAのアガロースゲルからの溶離、D
AN分子の連結反応、細菌の形質転換並びに細菌からの
プラスミド単離は標準手順であり、Sambrook等(1989)に
よって記載されているように行った。 プラスミド pCF2 pCF2はプラスミドpAT153
から調製した(Twigg等,1980)。大腸菌由来のアルカリ性
ホスファターゼのプロモーター(phoA,Chang等,198
6; Schuttleworth等,1986)、STIIリーダーペプチド
のコード領域 (Picken等,1983; Lee等,1983)及びヒトI
FNω1の遺伝子(Hauptmann等,1985)を含んでいる。図
1及び2は各々pCF2の遺伝子地図及びその関連部分
の配列を示している。
【0021】pER21/1 pER21/1はIF
Nα2cの細菌発現ベクターである (EP 01156
13) オリゴヌクレオチド(5′→3′): EBI−2787: CGTCTTCAAGAATTCGAGATTATCG EBI−2799: GGCAGATCACATGCATAGGCATTTGTAGCAATAG EBI−2798: ATGCCTATGCATGTGATCTGCCTCAAACCCACAGC EBI−2797: GACTTCAGAAGCTTCTGCAGTTACGATCGATCGTTATCATTCC TTACTTCTTAAACTTTC
【0022】2段階PCRにおけるphoAプロモータ
ー、IFNα2c配列及びSTIIリーダー配列の発現
カセットの調製 pER21/1DNAをHindIIIで線状にし、p
CF2−DNAをPvuIで線状にした。下記で用いら
れる方法はSOE−PCRとして記載されているもので
ある("splicing by overlap extension", Ho等,1989)。 PCR1a(IFNα2c遺伝子の増幅): 100ng
の線状pER21/1DNA、25ピコモルのEBI−
2797及び25ピコモルのEBI−2798をパーキ
ンエルマーセタスサーモサイクラーTC−1において5
0mMKCl、10mMトリス−HCl,pH8.3、1.5mMM
gCl2 、0.01%ゼラチン、0.2mMdATP、0.2mM
dGTP、0.2mMdCTP、0.2mMdTTP及び1.25
単位のTaqポリメラーゼを含有した50μl のバッフ
ァー中でサーモサイクルに供した。94℃で3分間イン
キュベートした後、10サイクルを行った(段階1:9
4℃で40秒、段階2:55℃で30秒、段階3:72
℃で90秒)。 PCR1b(phoAプロモーターとSTIIリーダー
配列の増幅): 100ngの線状pCF2−DNA、2
5ピコモルのEBI2787及び25ピコモルのEBI
2799をPCR1aと同一のバッファー及び同一条件
下でサーモサイクルに供した。
【0023】得られたPCR1a(540bp)及びP
CR1b(374bp)のDNA断片をゲル精製した
(TBEバッファー、1×TBE:10.8gトリス/
l、5.5gホウ酸/l、0.93gEDTA/l中1.2%
低ゲル化型アガロース)。各DNA断片を含有するアガ
ロース断片を切り出し、100μl のH2 Oを加えて7
0℃に加熱することによりアガロースを溶融した。 PCR2: 5μl の各アガロース/DNA溶液を合わ
せ、50ピコモルのEBI−2787及びEBI−27
97を含有する100μl の溶液中でサーモサイクルに
供した。バッファーはPCR1aと同様にした。20サ
イクルの後に94℃で5分の遅延時間があるようにサー
モサイクル装置をプログラムした(段階1:94℃で4
0分、段階2:55℃で30分、段階3:72℃で5
分:段階3を各新しいサイクルで5秒延長した)。増幅
した後、DNAをフェノール/クロロホルム抽出及びエ
タノール沈降で精製した。PCR産物を対応するバッフ
ァーに溶解してHindIII及びEcoRIで切断し
た。
【0024】PCR産物のクローニング(pDH9) Bluescribe M13+ (Stratagene, San Diego, CA, USA)を
HindIII及びEcoRIで二重切断し、大きな断
片を1.2%アガロースゲルでゲル精製した。10ngのBl
uescribe M13+ DNAとEcoRI/HindIIIで
切断した50ngのPCRを50mMトリス−HCl,pH7.
6、10mMMgCl2 、20mMジチオトレイトール、1
mMATP、50ng/mlのウシ血清アルブミン(BSA)
及び2単位のT4−DNAリガーゼ(NEN)を含有す
る10μl の溶液中0℃で1時間及び室温で3時間連結
した。8μl のこの溶液を大腸菌JM101株の受容能
力をもつ細胞(E.coliK12,SupE,thi,△
(lac−proAB), [F′, traD36,pro
AB,lacIZ△M15])の形質転換に用いた。クロ
ーンを選択し、DNAを単離し、発現カセットの配列を
決定した。配列は理論的に予想された配列と厳密に対応
した(図3及び4)。このプラスミドをpDH9と称し
た。
【0025】発現プラスミドpDH13の構築 pAT153をSspI及びPstIで二重切断し、大
きな断片を単離した。pDH9をEcoRIで切断し、
末端をDNAポリメラーゼ1と4つのdNTPを用いて
充填した。線状pDH9−DNAをフェノール抽出及び
沈降した後、このDNAをPstIで切断し、phoA
プロモーター、STIIリーダー配列及びIFNα2c
遺伝子を含む断片を1%アガロースゲルから単離した。
10ngのpAT153×SspI×PstI及び発現カ
セットを含む30ngの断片を10μl の溶液中室温で5
時間連結した。5μl のこの混合液を用いてHB101
株の受容能力をもつ大腸菌を形質転換した。形質転換細
菌の選択は、10μg/mlのテトラサイクリンを含むLB
寒天プレート(10ngのトリプトン/l、5gの酵母エ
キス/l、5gのNaCl/l、15gのバクトアガー
ル/l)上で行った。pDH13の遺伝子地図及び適切
な領域の配列を各々図3及び4に示す。このようにして
得られた種々のコロニーからプラスミドDNAを単離
し、制限分析により正しい組成を調べた。プラスミドを
選択し、pDH13と称した。このプラスミドpDH1
3を用いて大腸菌W3110(E.coliK12野生型,f
-, γ- ,IN(rrnD−rrnE)1)を形質転換する
ために用いた。
【0026】
【実施例2】 発酵予備培養 5mg/lのテトラサイクリンを含有する700mlのオート
クレーブにかけたLB培養液(10gのバクトトリプト
ン/l、5gのバクト酵母エキス/l、10gのNaCl/
l, pH7.0)を保存培養物の2リットルのガラス容器
中に移植してOD 546 0.01を得た。培養物を37℃で
10時間激しく攪拌(800rpm)しかつ通気(5発酵槽
量/分 [vvm]) しながらインキュベートした。
【0027】主培養 培養液の組成発酵槽中 (NH4)2HPO4 1.21 g/l (NH4)2SO4 3.96 g/l K2HPO4 6.53 g/l MgSO4 ×7 H2O 1.23 g/l NaCl 0.32 g/l NH4Cl 0.25 g/l Na3-クエン酸塩 × 2 H2O 1.0 g/l 微量元素濃縮液 1.0 ml/l グルコース 12.5 g/l チアミン-HCl 20 mg/l L-トリプトファン 50 mg/l L-ロイシン 100 mg/l L-メチオニン 50 mg/l テトラサイクリン 5 mg/l
【0028】微量元素濃縮液(100ml当たりの量) FeCl3 × 6 H2O 3.35 g ZnSO4 × 7 H2O 1.09 g CoCl2 × 6 H2O 0.267 g Na2MoO4 × 2 H2O 0.267 g CuSO4 × 5 H2O 0.221 g H3BO3 0.333 g MnSO4 × H2O 1.37 g 濃HCl 10 ml H2O 全量 100 ml
【0029】発酵中の供給:(発酵槽の容量に対する
量) グルコース 350 g/l MgSO4 ×7 H2O 3.70 g/l チアミン-HCl 175 mg/l L-トリプトファン 0.50 g/l L-ロイシン 4.0 g/l L-メチオニン 2.0 g/l発酵中消泡剤の計量添加 (発酵槽量に対する) UCON LB625 1.0 ml/l
【0030】(NH4)2 PO4 、(NH4)2 SO4 、K
2 HPO4 、NaCl、NH4 Cl及びクエン酸Naの
塩を発酵槽中で滅菌した。冷却した後、微量元素、Mg
SO 4 、グルコース、チアミン、L−トリプロファン、
L−ロイシン、L−メチオニン及びテトラサイクリンを
無菌的に加えて出発容量7リットルを得た。600mlの
予備培養物を発酵素槽中に自動的に移植した。発酵条件
は攪拌1000rpm 、通気1vvm 、背圧0.3バール、温
度37.0±0.1℃とし、pHはNH3 及びH2SO4
用いて6.7±0.1に維持した。必要とする(背圧0.3バ
ールにおいて)酸素を多く含む空気を通気することによ
り、溶存酸素の濃度を空気飽和15%以上に維持した。
最初に存在したグルコースが消費された後、酸素濃度が
自動的な引き金となりグルコース、チアミン、MgSO
4 、L−トリプトファン、L−ロイシン及びL−メチオ
ニンを含有する供給工程が開始した。供給速度が2.5g/
l/h で開始し、24時間以内に5.0g/l/h まで連続的に
増大し、発酵工程の終わりまで維持した。350g/l の
グルコース全量が添加されると発酵が終了した。このと
きに典型的な光学濃度250〜280が546nmにおい
て得られた。バイオマスを不活性化するために、この混
合液を約10℃まで冷却し、同時にH2 SO4 を用いて
pHを2.0に調整した。バイオマスを遠心により分離
し、−70℃で凍結保存した。
【0031】
【実施例3】 抽出 酸不活性化バイオマス(約0.5kg)をポリトロンホモジ
ェナイザーを用いて500mlの1%酢酸に懸濁し、この
混合液を0℃で1時間攪拌した。ポリエチレンイミン
(50%保存液, Serva, Heidelberg)を加えて最終濃度
0.25%(w/v) を得た。この懸濁液を5N NaOHを用
いてpH10.0に調整し、0℃で更に2時間攪拌した。
5N HClを用いてpH7.5に調整した後、17000
×g(Beckmann J2-21 遠心機)で遠心して細菌を分離し
た。平均抽出収率は、IFNα2cの全含量の29.3±
5.9%であった。
【0032】
【実施例4】 クロマトグラフィー精製シリカゲルによる吸着クロマトグラフィー 実施例3で細菌沈降物を分離した後、IFNαを含む上
清を20mMトリス−HCl,pHで平衡化したシリカゲル
カラム(Grace, シリカタイプ 953W;35mgタンパク質/
mlカラム材料、流速25ml/分)に充填した。カラムを
30カラム容量の出発バッファーで洗浄し、次いで、2
0mMトリス−HCl、100mM塩化テトラメチルアンモ
ニウム(TMAC),pH7.5による洗浄段階を行った。
TMAC濃度を800mMTMACまで増大させることに
より、IFNα2cを溶離することができた(図5)。疎水性相互作用クロマトグラフィー シリカゲルカラムから溶離した材料を固体の(NH4)2
SO4 を加えることにより硫酸アンモニウム濃度20%
(W/V) まで調整し、20mMトリス−HCl、30%硫酸
アンモニウムで平衡化したフェニルセファロースカラム
(フェニルトヨパール, 650S, Tosohaas) に充填した。
IFNα2cを100%充填条件から100%20mMト
リス−HCl、30%エチレングリコール, pH7.5ま
での直線勾配により流速15ml/分で溶離した。IFN
αプールの純度は71±15%であった。
【0033】陽イオン交換クロマトグラフィー 疎水性相互作用クロマトグラフィーの溶出液を20mMコ
ハク酸ナトリウム,pH5.0に対する容量透析により調
整した。最終pHをHClで3.0に調整した後、20mM
コハク酸ナトリウム,pH5.0で平衡化したスルホプロ
ピルイオン交換樹脂(Toyopearl TSK SP 5PW, Tosohaas)
に充填した。IFNα2cを100%充填条件から10
0%20mMコハク酸ナトリウム、500mMNaCl、1
0%エチレングリコール, pH5.5(溶媒B)までの直
線勾配により流速6ml/分で溶離した。このカラムから
溶離したIFNα2cの純度は通常95%より高かっ
た。 陰イオン交換クロマトグラフィー IFNαプールを10mMビストリス,pH5.8で透析
し、同様のバッファーで平衡化したDEAEセファロー
ス(DEAE Sepharose FastFlow, Pharmacia)に充填した。
IFNα2cの溶離を10mMビストリス、500mMNa
Cl、0.1%トゥイーン20, pH5.8(溶媒B)、流速
5ml/分の直線勾配で行った。
【0034】
【実施例5】 IFNα2c標品の分析逆相HPLC 無傷IFNα2cを30℃においてBakerBond-WP-C18カ
ラム [250×4.5mm、粒子サイズ5μm]で分析した。
Merck Supersphere 120-4 C-18カラム [125×4.5m
m、粒子サイズ4μm]を37℃で用いてトリプシンペプ
チドを分離した。試料を溶媒A、水中0.1%トリフルオ
ロ酢酸及びB、アセトニトリル中0.1%トリフルオロ酢
酸を用いてまた関連説明として図面の説明に記載されて
いる勾配を用いてクロマトグラフィー処理した。SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動 IFNα2c試料を標準条件下16%SDSポリアクリ
ルアミドゲルで分析した。試料をジチオトレイトールで
還元した後、電気泳動にかけた。タンパク質バンドをク
ーマシーブルー染色で可視化した。IFNα2cのELISAによる定量化 精製で得られた種々の試料のIFNα2c含量をモノク
ローナル抗体OMG−2及びMG−7を用いたサンドイ
ッチELISAで求めた(Adolf等, 1990) 。
【0035】参考文献 アドルフ(Adolf,G.R.), Virology 175, 410-417 (199
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16-218 (1980) 。
【図面の簡単な説明】
【図1】pcF2の遺伝子地図である。
【図2】phoAプロモーターを含むEcoRI(破壊
されている)−BamHI部分、STIIリーダー+I
FNω1遺伝子の配列である。
【図3】プラスミドpDH13の遺伝子地図である。
【図4】pDH13のEcoRI−HindIII挿入
物のヌクレオチド配列である。
【図5】バイオマスから抽出されたIFNα2cのシリ
カゲルによる吸着クロマトグラフィー精製を示すもので
ある。
【図6】バイオマスから抽出されたIFNα2cのフェ
ニルセファロースによる疎水性相互作用クロマトグラフ
ィー精製を示すものである。
【図7】バイオマスから抽出されたIFNα2cのスル
ホプロピル陽イオン交換クロマトグラフィー精製を示す
ものである。
【図8】バイオマスから抽出されたIFNα2cのDE
AEセファロースによるクロマトグラフィー精製を示す
ものである。
【図9】クーマシーブルーで染色した精製IFNα2c
のSDS−PAGEである。
【図10】精製IFNα2cの逆相HPLCによる確認
を示すものである。
【図11】精製IFNα2cの逆相HPLCによる確認
を示すものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年9月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】クーマシーブルーで染色した精製IFNα2c
の電気泳動SDS−PAGEの写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07K 14/56 8318−4H C12N 15/09 ZNA //(C12P 21/02 C12R 1:19) (72)発明者 ゲルハルト ボードー オーストリア アー1120 ウィーン ヘッ ツェンドルファーシュトラーセ 116−1 −4 (72)発明者 ティルマン フォス オーストリア アー2340 メートリング ヴァイセス クロイツ ガッセ 61 (72)発明者 イングリット マウレル フォギー オーストリア アー1238 ウィーン リン ダウエルガッセ 35

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大腸菌中で発現することによるインター
    フェロン−αの調製方法であって、 a)インターフェロン−αを、大腸菌由来の熱安定性エ
    ンテロトキシンII(STII)遺伝子のシグナル配列が
    成熟ヒトインターフェロン−αをコードする配列に連結
    されているベクターを含む細胞内で発現し、 b)その発現されたインターフェロン−αを単離する、
    ことを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項2】 ベクターが大腸菌由来のアルカリ性ホス
    ファターゼ(phoA)のプロモーターを更に含むこと
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ベクターがSTII遺伝子のリボソーム
    結合部位配列を更に含むことを特徴とする請求項1又は
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】 インターフェロンの単離が下記段階を含
    むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載
    の方法。 a)シリカゲルによる吸着クロマトグラフィー、 b)疎水性相互作用クロマトグラフィー、 c)陽イオン交換クロマトグラフィー、 d)陰イオン交換クロマトグラフィー。
  5. 【請求項5】 疎水性相互作用クロマトグラフィーがフ
    ェニルセファロースで行われることを特徴とする請求項
    4記載の方法。
  6. 【請求項6】 陽イオン交換クロマトグラフィーがスル
    ホプロピルイオン交換体で行われることを特徴とする請
    求項4記載の方法。
  7. 【請求項7】 陰イオン交換クロマトグラフィーがDE
    AE−セファロースで行われることを特徴とする請求項
    4記載の方法。
  8. 【請求項8】 インターフェロン−αがインターフェロ
    ン−α2であることを特徴とする請求項1〜7のいずれ
    か1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】 インターフェロン−α2が下記アミノ酸
    配列を含むことを特徴とする請求項8記載の方法。 Cys Asp Leu Pro Gln Thr His Ser Leu Gly Ser Arg Arg Thr Leu Met Leu Leu Ala Gln Met Arg Arg Ile Ser Leu Phe Ser Cys Leu Lys Asp Arg Arg Asp Phe Gly Phe Pro Gln Glu Glu Phe Gly Asn Gln Phe Gln Lys Ala Glu Thr Ile Pro Val Leu His Glu Met Ile Gln Gln Ile Phe Asn Leu Phe Ser Thr Lys Asp Ser Ser Ala Ala Trp Asp Glu Thr Leu Leu Asp Lys Phe Tyr Thr Glu Leu Tyr Gln Gln Leu Asn Asp Leu Glu Ala Cys Val Ile Gln Gly Val Gly Val Thr Glu Thr Pro Leu Met Lys Glu Asp Ser Ile Leu Ala Val Arg Lys Tyr Phe Gln Arg Ile Thr Leu Tyr Leu Lys Glu Lys Lys Tyr Ser Pro Cys Ala Trp Glu Val Val Arg Ala Glu Ile Met Arg Ser Phe Ser Leu Ser Thr Asn Leu Gln Glu Ser Leu Arg Ser Lys Glu
  10. 【請求項10】 インターフェロン−αの精製方法であ
    って、下記段階を含むことを特徴とする上記方法。 a)シリカゲルによる吸着クロマトグラフィー、 b)疎水性相互作用クロマトグラフィー、 c)陽イオン交換クロマトグラフィー、 d)陰イオン交換クロマトグラフィー。
  11. 【請求項11】 疎水性相互作用クロマトグラフィーが
    フェニルセファロースで行われることを特徴とする請求
    項10記載の方法。
  12. 【請求項12】 陽イオン交換クロマトグラフィーがス
    ルホプロピルイオン交換体で行われることを特徴とする
    請求項10記載の方法。
  13. 【請求項13】 陰イオン交換クロマトグラフィーがD
    EAE−セファロースで行われることを特徴とする請求
    項10記載の方法。
  14. 【請求項14】 インターフェロン−αが細菌で発現さ
    れることを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項
    に記載の方法。
  15. 【請求項15】 インターフェロン−αがインターフェ
    ロン−α2であることを特徴とする請求項10〜14の
    いずれか1項に記載の方法。
  16. 【請求項16】 インターフェロン−α2が下記アミノ
    酸配列を含むことを特徴とする請求項15記載の方法。 Cys Asp Leu Pro Gln Thr His Ser Leu Gly Ser Arg Arg Thr Leu Met Leu Leu Ala Gln Met Arg Arg Ile Ser Leu Phe Ser Cys Leu Lys Asp Arg Arg Asp Phe Gly Phe Pro Gln Glu Glu Phe Gly Asn Gln Phe Gln Lys Ala Glu Thr Ile Pro Val Leu His Glu Met Ile Gln Gln Ile Phe Asn Leu Phe Ser Thr Lys Asp Ser Ser Ala Ala Trp Asp Glu Thr Leu Leu Asp Lys Phe Tyr Thr Glu Leu Tyr Gln Gln Leu Asn Asp Leu Glu Ala Cys Val Ile Gln Gly Val Gly Val Thr Glu Thr Pro Leu Met Lys Glu Asp Ser Ile Leu Ala Val Arg Lys Tyr Phe Gln Arg Ile Thr Leu Tyr Leu Lys Glu Lys Lys Tyr Ser Pro Cys Ala Trp Glu Val Val Arg Ala Glu Ile Met Arg Ser Phe Ser Leu Ser Thr Asn Leu Gln Glu Ser Leu Arg Ser Lys Glu
  17. 【請求項17】 大腸菌中でインターフェロン−αを発
    現するベクターであって、STII遺伝子のシグナル配
    列と共に成熟ヒトインターフェロン−αをコードする配
    列を含むことを特徴とする上記ベクター。
  18. 【請求項18】 phoAプロモーターを更に含むこと
    を特徴とする請求項17記載のベクター。
  19. 【請求項19】 STII遺伝子のリボソーム結合部位
    を更に含むことを特徴とする請求項17又は18記載の
    ベクター。
  20. 【請求項20】 インターフェロン−αがインターフェ
    ロン−α2であることを特徴とする請求項17〜19の
    いずれか1項に記載のベクター。
  21. 【請求項21】 下記ヌクレオチド配列又はその配列と
    70%以上相同でインターフェロン−αをコードする配
    列を含むことを特徴とする請求項17〜19のいずれか
    1項に記載のベクター。 TGT GAT CTG CCT CAA ACC CAC AGC CTG GGT AGC AGG AGG ACC TTG ATG CTC CTG GCA CAG ATG AGG AGA ATC TCT CTT TTC TCC TGC TTG AAG GAC AGA CGT GAC TTT GGA TTT CCC CAG GAG GAG TTT GGC AAC CAG TTC CAA AAG GCT GAA ACC ATC CCT GTC CTC CAT GAG ATG ATC CAG CAG ATC TTC AAT CTC TTC AGC ACA AAG GAC TCA TCT GCT GCT TGG GAT GAG ACC CTC CTA GAC AAA TTC TAC ACT GAA CTC TAC CAG CAG CTG AAT GAC CTG GAA GCC TGT GTG ATA CAG GGG GTG GGG GTG ACA GAG ACT CCC CTG ATG AAG GAG GAC TCC ATT CTG GCT GTG AGG AAA TAC TTC CAA AGA ATC ACT CTC TAT CTG AAA GAG AAG AAA TAC AGC CCT TGT GCC TGG GAG GTT GTC AGA GCA GAA ATC ATG AGA TCT TTT TCT TTG TCA ACA AAC TTG CAA GAA AGT TTA AGA AGT AAG GAA
  22. 【請求項22】 下記ヌクレオチド配列を含むことを特
    徴とする請求項21記載のベクター。 GAATTCGAGATTATCGTCACTGCAATGCTTCGCAATATGGCGCAAAATGACCAACAG CGGTTGATTGATCAGGTAGAGGGGGCGCTGTACGAGGTAAAGCCCGATGCCAGCATT CCTGACGACGATACGGAGCTGCTGCGCGATTACGTAAAGAAGTTATTGAAGCATCCT CGTCAGTAAAAAGTTAATCTTTTCAACAGCTGTCATAAAGTTGTCACGGCCGAGACT TATAGTCGCTTTGTTTTTATTTTTTAATGTATTTGCTCGAGAGGTTGAGGTGATTTT ATG AAA AAG AAT ATC GCA TTT CTT CTT GCA TCT ATG TTC GTT TTT TCT ATT GCT ACA AAT GCC TAT GCA TGT GAT CTG CCT CAA ACC CAC AGC CTG GGT AGC AGG AGG ACC TTG ATG CTC CTG GCA CAG ATG AGG AGA ATC TCT CTT TTC TCC TGC TTG AAG GAC AGA CGT GAC TTT GGA TTT CCC CAG GAG GAG TTT GGC AAC CAG TTC CAA AAG GCT GAA ACC ATC CCT GTC CTC CAT GAG ATG ATC CAG CAG ATC TTC AAT CTC TTC AGC ACA AAG GAC TCA TCT GCT GCT TGG GAT GAG ACC CTC CTA GAC AAA TTC TAC ACT GAA CTC TAC CAG CAG CTG AAT GAC CTG GAA GCC TGT GTG ATA CAG GGG GTG GGG GTG ACA GAG ACT CCC CTG ATG AAG GAG GAC TCC ATT CTG GCT GTG AGG AAA TAC TTC CAA AGA ATC ACT CTC TAT CTG AAA GAG AAG AAA TAC AGC CCT TGT GCC TGG GAG GTT GTC AGA GCA GAA ATC ATG AGA TCT TTT TCT TTG TCA ACA AAC TTG CAA GAA AGT TTA AGA AGT AAG GAA TGATAACGATCGTAACTGCA
  23. 【請求項23】 インターフェロン−αを調製するため
    の請求項17〜22のいずれか1項に記載のベクターの
    使用。
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