JPS62265992A - ヒト細胞を用いる有用物質の製造方法 - Google Patents

ヒト細胞を用いる有用物質の製造方法

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JPS62265992A
JPS62265992A JP61107981A JP10798186A JPS62265992A JP S62265992 A JPS62265992 A JP S62265992A JP 61107981 A JP61107981 A JP 61107981A JP 10798186 A JP10798186 A JP 10798186A JP S62265992 A JPS62265992 A JP S62265992A
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human
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dhfr
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JP61107981A
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Kazuya Onomichi
尾道 一哉
Yuzuru Eto
譲 江藤
Hiroshiro Shibai
柴井 博四郎
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Ajinomoto Co Inc
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明の製造方法は蛋白質性生理活性物質、特に原核細
胞性宿主中では生産困難な修飾された蛋白質、例えばグ
リコジル化されたインターロイキン−2、γ−インター
フェロン、エリスロボイエチン等の蛋白質性生理活性物
質をヒト細胞を利用して恒常的に産生させる際に利用で
きる。
〈従来の技術〉 近年、組換えDNA技術を用いて有用な生理活性物質を
生産しようとする試みが多くなされてきている。原核生
物である大腸菌や枯草菌などの細菌類を宿主細胞として
異種の有用な蛋白質性生理活性物質を生産する技術はほ
ぼ確立されてきているが、これらの微生物宿主によって
、糖蛋白、さらにはアシド化、リン酸化、カルボキモル
化等の修飾された蛋白をつくることはできない。また、
微生物宿主による蛋白質性生理活性物質の立体構造、例
えば−5−S−結合の保持等、種々の問題点が指摘され
ている。
そこで、天然型に近い蛋白質性生理活性物質を得るため
には動物培養細胞を宿主として使用する事が望ましい。
しかし、動物細胞における宿主、ベクター系については
現在、侵れた系の開発をめざして研究が進行中で、実用
化できるような系は確立されていないと言える。
誠 ジヒドロ葉酸還元麿素(dhfr)はプリン、チミジル
酸、グリシンのdo novo合成に必要なテトラヒド
ロ葉酸を生成する酵素である。葉酸拮抗剤の一種である
メソトレキセー) (methotrexats )を
培地に加えると、メソトレキセートはdhfrの活性部
位に強く結合し、dhf r酵素活性を不活化する。マ
ウスdhfrのcDNA遺伝子(A、C,Y、 Cha
ng @t al、:Nature、275,617(
1978)>に動物ウィルス由来の遺伝子発現調節シグ
ナルをつけたキメラ遺伝子は、捕乳動物細胞でマウスd
hfrを発現する。
CHO(Chinete hamster ovary
 )細胞にはジヒドロ葉酸還元酵素欠損株であるCHO
dhfr−細胞があり、その生育にプリン、チミジル酸
、グリシンを必要とする。このCHOdhf r−細胞
に上記のマウスdhfrキメラ遺伝子を導入する際には
、プリンなどの補足のない培地で生育可能なCHOdh
fr+を選別する事によって、容易に形質導入が可能で
ある。
(Subramari、 S、 et al、: Mo
1. Ce11. Biol、 1゜854(1981
)>メソトレキセートの添加濃度を段階的に上げた培地
で培養し、最終的に生き残った細胞ばdhfr遺伝子が
増幅しており、多量のジヒドロ葉酸還元酵素を産生ずる
。この際、それに伴って近傍にある遺伝子も共に増幅す
る事が知られている。したがって、dhf r遺伝子の
近傍に目的遺伝子をつなぎ、CHOdhf r−細胞に
導入し、形質転換株取得後、メソトレキセート耐性をつ
けることにより、dhf r遺伝子と共に、目的遺伝子
も増幅し、生産性を向上させる事ができる。このdhf
r遺伝子とCHOdhfr″″絹胞の系は今までヒトβ
−インターフェロン(F、 McCORMICK、 a
t al、: Mo1. Ce1l。
Biol、 4,166(1984))、ヒトTPA 
(R,J。
Kaufman* et al、: Mo1. Ce1
1. Biol、 5.1750(1985)>、牛黄
体形成ホルモン(D、M。
Kaetzel、 et al、: Proc、 Na
tl、 Acad、 Sci、 USA。
82.7280(1985)>などの生産に応用されて
いる。
しかしながら、ヒトの蛋白質性生理活性物質を異種の動
物細胞で産生させた場合、糖鎖の修飾が若干、ヒトのも
のと異なってくる可能性がある。
例えば、上記の牛黄体形成ホルモンの例ではその点が指
摘されている。これらの動物細胞に産生させ丸缶白質性
生理活性物質は生物活性は有していても、ヒトに医薬品
などとして使用する場合、抗原として認識される可能性
が危惧される。したがって、ヒトの蛋白質性生理活性物
質はヒトの細胞で生産させる事が望ましい。ところが、
現状ではヒトの細胞で遺伝子工学的手法を用いて、有用
物質を生産させる系はまだほとんど知られていない。
前述の遺伝子増幅の系にしてもdhfr(−)のmut
antがないと、使用が困難であり、ヒト細胞を宿主と
してこのdhf r遺伝子増幅の系を物質生産に用いた
例はない。
dhfr(−)のmutantがない細胞では、もとも
との細胞がdhfr遺伝子を有しているので、dhfr
遺伝子と目的遺伝子をつないだベクターが細胞に導入さ
れたか否かが判定できない。そこで、発明者らはCo−
transfeetion法を用い、その問題点を克服
した。すなわち、neoやEcogptといったdom
inant−actingな優性選択マーカーを持つベ
クターとdhf r遺伝子ならびに目的遺伝子をつない
だベクターとを後者を過剰量にした上で共にヒト細胞に
トランスフェクション(形質導入)し、あらかじめ、優
性選択マーカーで出現した細胞株を拾い、しぼシ込んだ
上で、目的遺伝子の組込みを確認した細胞株について、
遺伝子増幅を行なえば、目的の蛋白質性生理活性物質を
多量に生産する細胞株が簡便に得られる。このCo−t
ransfeetion法を併用し遺伝子増幅効果によ
ってヒト細胞で有用物質、すなわち、蛋白質性生理活性
物質を多量に生産させるという試みは全くなく、本特許
が初の報告である。
く本発明が解決しようとする問題点ならびKその問題点
を解決するための手段〉 従来、dhfr遺伝子の増幅効果を利用して遺伝子工学
的に動物細胞て有用物質を生産させる系でばdhfr遺
伝子欠損のCHOdhfr−細胞が用いられてきた。し
かし、ヒトの蛋白質性生理活性物質を生産する場合、よ
り天然型に近いものを得るためにはヒト細胞での生産が
不可欠である。本発明は従来の方法では生産の宿主とし
て用いる事ができなかったdhf r遺伝子欠損株のな
いヒト細胞てお−てCo−transfection法
を併用する事によって容易に有用物質、すなわち蛋白質
性生理活性物質を多量に産生させるというものである。
すなわち、本発明は2、特許請求の範囲て記載された製
造方法に関するものである。以下、本発明について詳細
に説明する。本発明で用いる有用物質生産遺伝子とは動
物細胞、特にヒトの蛋白質性生理活性物質の遺伝子をさ
し、従来の原核生物宿主では天然型に近い物質を得る事
が困難であった、修飾された蛋白質、すなわち、糖付加
、アンド化、リン酸化、カルボキモル化等の修飾された
蛋白質の遺伝子にも適用する事ができる。例えば、ヒト
インターロイキン−2(IL−2)、ヒトBUF、ヒト
γ−インターフェロン、ヒトエリスロポイエチン、ヒト
組織グラスミノーグン活性化因子、ヒトTNFなどのリ
ンフ才力インや種々のホルモン類さらには抗体等の生産
にも適用できる事は明らかである。本発明で丈用するd
hfr遺伝子とはマウスのdhfr遺伝子のcDNAを
指す。(A、C,Y、 Chang et al、: 
Nature。
275.617(1978))このa DNAの前に種
々のプロモーター(例えば動物ウィルス由来のSV40
のもの)をつけ、さらに、後に種々のスプライ7ングな
らびにポリAシグナルをつけ、ヒト細胞の中で発現でき
るようにしたキメラ遺伝子を本発明で使用するdhfr
遺伝子とする。マ念、後につけるスゲライジングならび
にポリAシグナルは必ずしもつけなくてもよい。そして
、本発明では有用物質生産遺伝子とdhfr遺伝子を同
一のプラスミド(以下ベクター■と呼ぶ)上に連結する
。本発明で使用するプラスミドとはシャトルベクターの
事であり、大腸菌とヒト細胞の両方を宿主として複製可
能でなければならない。本発明で使用するCo−tra
nsfaetion法は従来の技術のところで述べた通
りであるが、ベクター■と共にCo−transfae
tionする優性選択マーカーを持つベクター(以下、
ベクター■と呼ぶ)としては、抗生物質G418耐性と
なるneo遺伝子あるいはミコフェノール酸耐性となる
Eco−gpt遺伝子、あるいはこれらと同様にヒト細
胞で優性に選択マーカーとなりうるいずれの遺伝子をつ
ないだベクターであってもよい。
また、ヒト細胞へのベクター■とベクター■の導入方法
(トランスフェクション)の方法としては例えば、リン
酸カルシウム法(CaPO4法)、DEAE−dext
ran法、マイクロインノzクシwZ法、電気5hoc
k法などのいずれの方法でもよい。本発明で使用するヒ
ト細胞は上記のベクターIとベクターHの発現が可能な
ものなら何でもよい。例えば、He1m細胞、PL細胞
、WISH細胞、J−111細胞などである。Co−t
ransfaetion法の際、ベクターIとベクター
■の量比を前者を多重に添加する(例えば10:1)事
が望ましい。そして、ベクター■の優性選択遺伝子、例
えばneoを用いるとすると、Co−transfec
tfonを行なっに後に抗生物質G418に耐性になり
た細胞株を取得し、それらについて、メソトレキセート
添加による遺伝子増幅を行なえばよい。そして、それら
の細胞株の中からベクターIが組み込まれ、有用物質を
産生じている細胞株を選択すればよい。ベクターIをベ
クター■より多量に添加する事はベクター■の優性選択
遺伝子によりて選択された耐性株の中にベクターIも共
に組み込まれる確率ヲ高める効果を持つ。以上のように
して、分離されたヒト細胞株について、メソトレキセー
トの添加量を次第に高める事によってdhfr遺伝子な
らびにその近傍【ある有用物質遺伝子の増幅を引き起こ
し、目的の有用物質を多量に培地中に生成・蓄積せしめ
るヒト細胞株を得る。この時、得られるヒト細胞株は野
性型細胞では通常、致死【至るメントレキセー)yJ度
の培地中で生育可能になっているものである。
以上の如く、本発明におけるヒト細胞を用いる有用物質
の製造方法は目的の有用物質の遺伝子が恒常的に高コピ
ー数で安定に複製され、生産しようとする物質がヒト由
来の蛋白質性生理活性物質である場合、ヒト細胞で生産
させるため、従来の方法に比べて、より天然型に近い物
質が多数に培地中に分泌されるため、実用化に充分供し
うるものである。以下、実施例をもって本発明をさらに
詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はなψ。
〈実施例〉 1. ヒト・インターロイキン2(IL−2)遺伝子の
発現ベクターpSDIの構築 ヒト・インターロイキン2遺伝子は谷口ら(Natur
e C302,305(1983)>によりてクローニ
ングされたc DNAを用いた。[[−2cDNAはp
CEIL −2というベクターの中に含まれている(第
1図)。このIL−2cDNAは両端に数十塩基の長さ
に及ぶGCテイルを有している。このGあるいはCとい
う同一の塩基が並んだ場合、cDNAの発現の邪魔にな
ると考えられた。したがりてpCEIL −2よシ制限
酵累Pstl(宝酒造)処理によりI L −2cDN
Aフラグメントを分離し、それにエクソヌクレアーゼで
あるBa131(NEB)処理を行ない、GCテイルの
除去を行なった。そして、T 4 DNA poly:
nerase (宝酒造)で両末端を平滑末端にした後
、pCEIL −2よりPst l処理をしてIL−2
eDNAを除い九フラグメントも同様にT 4 DNA
 polymaraseで平滑末端にし、両者をT4D
NA 11game (宝酒造)で結合した。そして、
作製されたグラスミドを大腸菌I(B 101株に導入
した後、得られた形質転換株より、プラスミドを調製し
た。得られたプラスミドの中で、GCティルが除かれ発
現効率の高まったものを選択するためてサルCO8−1
細胞での発現を行なった。このプラスミドはSV40の
複製開始領域のDNA、うさぎのβ−グロビン遺伝子な
らびにpBR328由来のTetr(テトラサイクリン
耐性)遺伝子を含むDNA断片からなるプラスミドであ
り、このプラスミドI L −2cDNAの上流にばS
V40 初期蛋白遺伝子のプロモーター(SV40 e
arly promoter )が存在するので、この
支配下にI L −2cDNAがC08−1細胞内で発
現できるようになっている。本発明者らはデアニーデキ
ストラン法(Luthaman at。
al、: Nuclele Ac1ds Res、: 
11 * 1295 (1983)>を用いCO8−1
細胞の形質転換を行った。また、コントロールとして、
pCEIL −2よりI L −2cDNAフラグメン
トを除き、そのtま自己環状化させたプラスミドpCE
 −1も同様にCO8−1細胞に導入した。形質転換さ
れたcos −i細胞を、修生血清10%を含むDME
M (GI BCO)培地で72hr*37℃で培養後
、培養液のIL−2活性を調べた。その結果、GCテイ
ルをけずった事により、元のPCII −2よシ、数倍
高いII、−2活性を示すグラスミドpCEIL −2
(Bal 7 )を得た(第1表参照)。
IL−2cDNAを含まないpCE −1はIL−2活
性を示さなかった。IL−2活性はCTLL −2細胞
の3H−チミゾンのとり込み看で測定した(Gilli
s、 S、 etal、: J、 Immunolog
y* 120 e 2027(1978))。
第1表 IL 発現効率の高まった1−2発現ベクターの取得プラスミ
ド   pCE−1pCEIL−2pc]1TL−2(
Ba17)IL−2活性  <4  <4  6.7 
4.1  29.4  13.4(u n i t s
 /lnl ) こうして得られたp(JIL −2(Ba17 )から
は制限酵素BamHI(全酒造〕処理によりIL−2c
DNAフラグメントを分離する事ができる。このフラグ
メントの塩基配列を第2図に示す。このIL−2cDN
A断片をT4 DNA polymeraseによって
平滑末端にし、さらにBamHI e Hlndlnの
各リンカ−(宝酒造)と共にTA DNA ligam
e処理を行ない、その後、BamI(I 、 Hlnd
 I[I (全酒造〕処理を行なった。こうして得られ
たIL−2cDNAの両端はBamHI e Hlnd
lllのいずれかの切断個所を持った混合物となる。そ
して、これk psV2− dhfr (S、 Sub
ramani、 et。
al、: Mo1. Ca11. Biol、 1,8
54(1981) >のH1nd’lll 、 Bgl
 l処理して得られる大きい方の断片と結合し、大腸菌
DHI株に形質転換し、その中から、第1図のpsv 
2− I L 2を有するものを得る。すなわち、pS
V 2− dhfr由来(7)SV40初期蛋白遺伝子
のプロモーター(S V 40 early prom
oter )とSV40初期領域のスプライシイグとポ
リAのシグナルを含んだ部分(SV40 early 
regiontranscription proce
ssing signal )との間く、転写される正
しい向き(第1図参照)にIL−2cDNAが挿入され
たものを得る。次にこのpsv 2−IL−2プラスミ
ドをPvu ■、 BamHl処理して得られるIL−
2cDNAを含んだフラグメントにBamHIリンカ−
をつけ、BamHI処理した後に、pSV 2dhfr
のBamHI切断部位に挿入し、グラスミドりSDIを
得た。このプラスミドpSDIはIL−2cDNAの上
流にpSV 2− dhfr由来のマウ7. dhfr
 cDNAを有している。このマウスdhfr cDN
Aは上流にSV40の初期蛋白遺伝子のプロモーターを
、下流にSV40初期領域のスプライシングならびに、
ffすAのシグナルを含んだ部分を有しておシ、動物細
胞で発現する事ができる。したがって、このプラスミド
psprを動物細胞(ヒト細胞ももちろん含む)に形質
転換した後にメソトレキセート添加によってdhf r
遺伝子の増幅をおこせば、そのすぐ下流にあるI L 
−2cDNAの増幅も同時におこシ、IL−2cDNA
のコピー数、増加と共に、IL−2の大量生産が期待さ
れる。
2、 プラスミドベクターpSDIによるヒトHe1a
細胞の形質転換とIL−2産生 プラスミドpSDI 38 AtとグラスミドpsV2
ne。
4μgをカルシウム・フォスフエイト法(F、L。
Graham et、 al、: Virology+
 52 a 456 (1973)>でヒトHe1a細
胞にトランスフェクションした。
pSDI 、 psV2 neo共に制限酵素Pvu 
■処理によりて直鎖状にした後、混合してCo−tra
nafectlonに供した。ヒ)He1a細胞は修生
血清2チを含むDMEM (GIBCO)培地で培養す
る。pSDI 、 psV2ne。
をヒトHe1a細胞にトランスフェクション後、48時
間経過した後、G418(GIBCO)800μg/F
nl。
M@thotrexate (Sigma ) 5 X
 10  M t−上記培地中に添加した。この選択培
地は3〜4日ごとに交換した。グラスミドpSDI 、
 pSV 2 neoをトランスフェクションしていな
い野性型のHe1a細胞はG418800μg/rrl
の濃度で全細胞死滅した。3週間後、219個の041
8耐性株を取得した。それらのうち生育良好な株12株
についてIL−2活性を調べたところ11株にIL−2
産生全確認した。IL−2オ゛生株について、メソトレ
キセート濃度を4×10−8M、lXl0Mとさらに上
昇させた培地で培養を継続した。そして、遺伝子増幅が
おこり、生育可能になった細胞を選択した。メソトレキ
セート濃度lXl0  Mで生育可能になりた細胞株は
いずれもIL−2産生量が増大しており、最高412u
nits /lnl/ 24 hrのIL−2を生産す
る細胞株魔12−10  を得た。野性型のHol&細
胞はIL−2を産生じていなりが、本発明により、IL
−2遺伝子が導入されたHe1m細胞を容易に選択し、
かつ培地中のメソトレキセート濃度を次第に高める事に
よって、IL−2遺伝子がdhf r遺伝子と共に、遺
伝子増幅し、IL−2を大量に産生ずる株を得る事がで
きた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の例示遺伝子としてIL−2cDNAを
組み込んだ、遺伝子増幅ベクタープラスミド9の構築を
示す図である。 第2図は発現効率を高めるため両端についていたGCテ
イハを除去し、上記プラスミド作成に用いたIL−2c
DNAのフラグメントの塩基配列を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 有用物質生産遺伝子及びdhfr遺伝子を有するプラス
    ミドをCo−transfection法を用いヒト細
    胞へ導入後、有用物質生産能を有する細胞株を取得し、
    さらにその細胞株のメソトレキセート耐性度を高める事
    によって、遺伝子増幅効果による有用物質の大量生産能
    を有したヒト細胞を取得し、そのヒト細胞の培養液より
    有用物質を取得することを特徴とするヒト細胞を用いる
    有用物質の製造方法。
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