JPS6232896A - 有用たん白質の産生方法 - Google Patents

有用たん白質の産生方法

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JPS6232896A
JPS6232896A JP60171251A JP17125185A JPS6232896A JP S6232896 A JPS6232896 A JP S6232896A JP 60171251 A JP60171251 A JP 60171251A JP 17125185 A JP17125185 A JP 17125185A JP S6232896 A JPS6232896 A JP S6232896A
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C12N15/90Stable introduction of foreign DNA into chromosome

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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) 本発明は有用たん白質をコードするDNAを組込んだ動
物細胞をミクロキャリヤ上で培養、維持することにより
、該有用たん白質を産生ずる方法に関する。
(従来の技術) 近年いわゆる遺伝子操作技術の応用により、各種有用た
ん白質に対応するDNAを大腸菌をはじめとする原核細
胞あるいは動物細胞などの真核細胞に導入し、その情報
を発現させることにより、該有用たん白質を産生せしめ
ることが可能となってきた。
原核細胞を用いる系と真核細胞を用いる系のたん白質の
生産性の比較については現時点では一般的には大腸菌な
どを用いる原核細胞系の方が有利と考えられている。し
かしながら糖たん白質などpost translat
ional modificationを要するものに
ついては、原核細胞系ではその機構が欠除しているため
に、産生させることができないものがある。これらのこ
とから動物細胞を宿主として用いる遺伝子操作によるた
ん白質産生糸が注目を集めている。すなわち目的とする
たん白質をコードするDNAを適当な動物細胞に何らか
の方法で導入し、該細胞中に安定に保持せしめ、必要に
応じて該DNAを増幅せしめ、且つ該DNAを発現せし
めることにより目的とするたん白質を産生せしめる方法
が考えられている。本発明は、まさにこのように外来遺
伝子を導入、増幅された動物細胞を培養、増殖させ、該
外来遺伝子にコードされるたん白質を産生せしめること
を特徴とする有用たん白質の産生方法に関するものであ
る。
動物細胞に外来遺伝子をぶ入し、発現させる試みは数多
くある。(例えば蛋白質・核酸・酵素、臨時増刊 19
83.12 vol 28 No14 、”組換え遺伝
子の細胞への五人と発現”)。その例としては、マウス
由来C1271細胞を宿主、ウシパピローマウィルス(
BPV)を・hフタ−としてヒトインターフェロンαお
よびγを持続的に産生させる方法、(R,Fukuna
ga =t al、Proc、 NAS81.5086
 (1984) )、 あるいは2.チャイニーズハム
スター由来CHO細胞を宿主、アデノウィルスをベクタ
ーとしてヒトインターフェロンTを持続的に産生させる
方法(J、1Iaynes、C,Weissmann、
Nucl、八cid、l1es、IL 687(198
3))などが挙げられる。
しかしながら上記に例として挙げた動物細胞はいずれも
接着依存性細胞であるため、遺伝子操作を施した動物細
胞を培養する際には浮遊培養による培養はできない。従
って、このような接着依存性細胞を増殖させるためには
一般に単層培養を行う。単層培養法は、いまだにローラ
ー培養などが主流を占め、手間のかかること、およびバ
クテリヤやかびなどにlη染されやずいなどの欠点があ
り、試験研究用規模の域を出ない場合が多い。上述した
ように、現存までのところ遺伝子操作を施した動物細胞
を大量に培養する技術は確立されていない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、遺伝子操作を施した動物培養細胞を大量に培
養し、かつ長期間にわたって維持させ、目的とする有用
たん白質を大量に生産することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 上記目的は以下の本発明により達成される。
すなわち本発明は、有用たん白質をコードするDNAを
組込んだベクターを含む動物細胞をミクロキャリヤ上で
増殖、維持せしめることを特徴とする該有用たん白質の
産生方法である。
本発明の有用たん白質は、遺伝子操作により産生できる
ものであれば特に限定されないが、たとえば、ヒト・イ
ンターフェロンβ、ヒト・インターフェロンTあるいは
ヒト・インターロイキン2等が挙げられる。
有用たん白質をコードするDNAを組込んだベクターは
、動物細胞中で増幅しうる性質を有するものであり、好
ましくは、1 ) pBR322の複製開始点等の大腸
菌中での複製に必要な複製開始点、ウシパピローマウィ
ルス タイプI(BPV−1) DNAのPvu II
切断長鎖フラグメント、Sv4゜プロモーター(初期ま
たは後期)、有用たん白質をコードするDNA、および
polyrA付加シグナルを含むベクター、あるいは、
2)大腸菌中での複製に必要な複製開始点、SV4゜初
期プロモーター、その下流に連結したジヒドロ葉酸還元
酵素(DHFR)をコードするDNA、有用たん白質を
コードするDNA、およびpolyrΔ付加シグナルを
含むベクター等が用いられる。動物細胞は、有用たん白
質をコードするDNAを組込んだベクターの増殖を許容
する性質を有するものであり、好ましくは、マウスCl
27−1細胞、あるいはCll0 dhfr−(ジヒド
ロ葉酸還元酵素欠…チャイニーズハムスター オバリー
細胞)等が用いられる。
通常、前記1)のベクターにはマウスC127−1細胞
が、前記2)のベクターにはC)10 dhfr−細胞
が用いられる。
ミクロキャリヤとしては、正に荷電した化学残基を有す
る多糖類微小粒体(例えばジエチルアミノエチル化した
架橋デキストラン微粒子、ジメチルアミノプロピル化し
たポリアクリルアミド微粒子等)、またはコラーゲン被
覆架橋デキストラン微粒子が最も一般的に用いられるが
、合成高分子微小粒体(例えばポリスチレン微小粒体)
、無機質微小粒体(例えばガラス微小粒体)その他細胞
と親和性を有する素材よりなる微小粒体もしくは微小体
等であってもよい。
有用たん白質をコードするDNAを組込んだベクターを
含む動物細胞をミクロキャリア上で増殖、維持させる際
の培地は、通常の培地を用いることができるが、Cl2
7−1細胞の場合は増殖培地としてウシ胎児血清(Fe
2)’2〜10%添加ダルヘノコー変法イーグルMEM
培地を、維持培地としてウシ胎児血?#0.05〜2%
添加ダルベツコ−変法イーグルMEM培地を用いること
が、CtlOdhfr−細胞の場合は増殖培地としてウ
シ胎児血清2〜10%添加MEMアルファ培地(ヌクレ
オシド非添加)を、維持培地としてウシ胎児血清0.1
〜2%添加MEMアルファ培地(ヌクレオシド非添加)
を用いることが好ましい。
ここで維持培地とは、増殖した細胞を維持させるための
培地であり通常は増殖培地に比べ、ウシ胎児血清の添加
が微量で良い。
インターフェロン、インターロイキン2等の有用たんば
く質を産生させる場合は、この維持培地を有用たんばく
質産生用の培地として使用できる。
〔発明の効果〕
本発明は有用たん白質をコードするDNAを組込んだベ
クターを含み、ミクロキャリヤに接着する性質を有する
動物細胞をミクロキャリヤ上で培養、維持し、該DNA
を発現せしめることにより、該有用たん白質を産生せし
める方法に関するものである。本発明方法により、従来
は困難でありた有用たん白質筒産葎の動物細胞の大量培
養化が果たせ、その結果大量の有用たん白質を分泌生産
することが可能となり、商業生産を考える上でも効果的
である。さらに本発明の一部の例では従来の動物細胞培
養による生産系としては異例な程の長期間培養が可能で
、しかも殆んどその培養全期間に亘って有用たん白質を
高濃度で産生じつづけ、したがって細胞の継代などの手
間が省ける効果と、動物細胞培養液組成の中で一般的に
高いコストを占める血清の添加量を極めて低く抑える効
果も見い出されている。
以下にマウス由来C1271細胞を宿主、BPVをベク
ターとしてヒトインターフェロンγを発現する細胞、お
よびチャイニーズハムスター由来CHO細胞を宿主、ア
デノウィルスをベクターとしてヒトインターロイキン2
を発現する細胞を用いた実施例で具体的に本発明を説明
する。
いうまでもないが、本発明は以下に述べる実施例に限定
されるものではない。
実施例1 (1)BPVT   C127の    :p S V
 I F N r/ B P Vqttp+  (特願
昭59−170351号)を組込んだC127−■細胞
(D、 R,Lowy etal、J、Virol、2
6,191.1978)のクローンNo、64−1(特
願昭59−170351号)を得た。以後このクローン
細胞をBPVγ/C127細胞と呼ぶ。
(2)種細胞の培養: BPVr/C127細胞7X10’ケをウシ胎児血清(
Fe2)10%およびグルコース1g/lを添加したダ
ルベツコ−変法イーグルMEM培地(D−MEM)(日
永製薬製)10mAにQQしプラスチックフラスコ(コ
ーニング社製、25100.細胞接着面積25c艷)中
、37°Cにて培養する。通常3〜4日でconflu
ent monolayer(細胞数6〜8×106ケ
/フラスコ)を形成する。0.25%トリプシン(Di
fco社製、1:250)を用いて常法に従い細胞懸濁
液を調整する。
BPVr/Cl27細胞を種細胞の培養と同様にプラス
チックフラスコ中で培養しconfluent mon
olayerを形成させる。このmonolayerの
培養上清を2〜3日毎に維持培地で交換する。このよう
にして得たインターフェロンの積算力価を第1表Aに示
す。
ミクロキャリヤ培養によるインターフェ吐    −産
生: プラスチックフラスコ中で培養した種細胞をルー瓶(f
−[[1胞接着面積約150cal)に継代する。co
nfluent monolayer(3−4X I 
O’/ルー瓶)を形成させた後トリプシナイズし細胞懸
濁液を調整する。ミクロキャリヤ“cytodex−1
”(ファルマシア社製)0.6gをFC55%およびI
g//!グルコース添加D−MEMl 90mAに′、
L4.濁し、上記細胞懸濁液(2゜4X10’細胞/ 
10 m n F C35%添加D−MEM)とともに
500rnff’glのスピナーびん中で攪拌培養する
。2〜3日毎に培養液の90%を新しい培養液(FC3
5%およびグルコースIg/7!添加D−MEM)に交
換する。通常培養開始後6日目にミクロキャリヤ上にc
onfluent monolayerを形成する。
この時点以降2〜3日毎に90%の培地を維持培地で交
換し培養を継続する。このようにして得たインターフェ
ロンの積算力価を第1表Bに示した。
またミクロキャリヤ培養経過とインターフェロン積算力
価を第1図に示した。
Aは増殖培地(FC35%およびグルコース1g/!添
加ダルヘノコー変法イーグルMEM培地(D−MEM)
で培養したときの細胞数を示す(植え込んでから6日目
まで)。
△は維持培地としてFe12.2%およびグルコースI
g/β添加D−MEMを用いたときの細胞数(6日日以
降)を示す。
ムは維持培地としてFe210%およびグルコースIg
/Il添加D−MEMを用いたときの細胞数(6日日以
降)を示す。
○は維持培地としてFe12.2%およびグルコースI
g/A添加D−MEMを用いたときのインターフェロン
積算力価を示す。
・は維持培地としてFC3IO%およびグルコースIg
/ff添加D−MEMを用いたときのインターフェロン
積算力価を示す。
インターフェロン力価測定は、S、Rubinstei
nらの方法(J、Virolエフ55.1981)に従
いFL細胞、5indbis Virusを用いたCP
E50法により行った。標準インターフェロンとしては
、NIH標準ヒトインターフェロンTとすり合わせを行
った組換え大腸菌由来のヒトインターフェロンr8,3
00単位/m/!を用いた。(特願昭59−17Q35
1号参照)実施例2 (1)CHO−インターロイキン2  clone 1
19の構築: CHO−インターロイキン2 clone 1−1は次
ゝ    に示す順序に従い作製した。基本的な遺伝子
操作の手法は” Mo1ecular cloning
 ” (Maniatisら(1982) Co1d 
spring harbor 1aboratory)
に依った。
i)ベクター I L 2−28.3の=製ヒトインタ
ーロイキン2遺伝子をクローン化するベクターplL2
−28.3の作製は以下のように行った。
ヒト扁桃よりリンパ球を分離し、2%ウシ胎児血清、1
0mM  Hepes  (N−2hydroxyet
hy I piperazine−N ’ −2−et
hanesulfonicacid) (p117.2
)、5X10−’M2−メルカプトエタノール、100
車位/mβペニシリン、100μg/mlストレプトマ
イシンを含むRPMl 164.0培地に5X106個
/ m I!となるように懸濁した。次にP HA (
phytohemagglutinin)(Difco
 Laboratories社)を1%、TPA(12
−0−tetra decaaoyl phorbor
−13−acetate)(Sigma社)を5 n 
g / m Itとなるように加えた(Y、に、Yip
らInfection and Immunity、3
4.131(1981)、HiranoらMicrob
iology and Immunol、 27.87
(1983) ) 、この方法によりIL2やIFN−
rなどの生理活性物質の産生が誘導される。PHAおよ
びTPA添加16〜24時間後に細胞を集めmRNAを
調整した。
mRNAの調製とcDNAの一作製およびプラスミドへ
のクローニングは公知の方法(岡山らMo1ecula
r and Ce1lular Biology 3+
 280 (1983))に従った。得られたcDNA
ライブラリーの中から公知のインターロイキン2cDN
A (呑口らNa Lure、、 302.305 (
1983) )に相補的な塩基配列GAT  GCT 
 TTG  ACA  AAA  GGTをプローブと
してコロニーハイブリダイゼーションにより CGru
nstern &:)Proc、Natl、八cad。
Sci、 72.396H1975))陽性の株を選択
し、プラスミドplL2−28.3を得た。(第2図)
300μgのplL2−28.3をBam IIIで消
化し、アガロースゲル電気泳動を行った。ヒ1−インタ
ーロイキン2遺伝子を含む短鎖断片のバントを切り出し
、電気溶出法によりDNA断片をゲルから回収精製した
。これをさらにBgl Iで消化し、アガロースゲル電
気泳動によりヒトインターロイキン2揚造遺伝子を含む
長鎖断片を分離精製した。次にT、DNAポリメラーゼ
によりこのDNAの末端を平滑末端とし、この末端にT
4DNAリガーゼにてBglIIリンカ−を付けた。
さらにB、l IIおよびRsa Iで消化し、インタ
ーロイキン2構造遺伝子を含む断片をアガロースゲル電
気泳動により分離精製した。これを断片aとする。
一方、pSV2 rabbitβglobin(R,C
,Mulliganら、5cience 209.14
22(1980))を旧ndIH1Bgl■で消化して
得られる2つのDNA断片のうち長い方のDNA断片を
上述のようにアガロースゲル電気泳動、電気溶出により
分^「精製した。
これを断片すとする。
さらに既知の方法で化学的に下記のオリゴマーを合成し
た。
5’  AGCTTTGCA八八GATGT3へへ −
−−・−−−−d31八ACGTTTCTACA5’ 
 −−−−−−−−8次に0.1μgの断片a、0.1
.ljgの断片b、0゜18μgのオリゴマーd、0.
09μgのオリゴマー〇とを混合し、T4DNAリガー
ゼにて15℃18時間反応させることによりこれらを連
絡し、E、coli MC1061(M、J、Ca5a
daban  らJ、Mo1.Biol、+138、1
7.9 (1980)を形質転換した。
アンピシリン 100μg/mlに耐性を示す株よりプ
ラスミドDNAを抽出し、ll1ndI[I切断部位周
辺の塩基配列をMaxam G11bert法(Met
hEnzym、、65,499(1980))により決
定し目的のベク9−psVhlL2を得た。(第3図)
の作製 SV40の複製開始点、大腸菌プラスミドpBR322
の複製開始点とテトラサイクリン耐性遺伝子、およびア
デノウィルス主要後期プロモーターにつながれたDHF
R遺伝子からなる公知のプラスミドpAdD26SVA
 # 3  (R,J、Kaufman  らMo1e
cufar and Ce1lular Biolog
y 2,1304(1982))をEcoRIで消化し
、DNAポリメラーチーで処理し、EcoRI切断部位
を平滑末端にした。この連鎖DNA0.6 μgをps
vh IL2のAcc H消化最長鎖断片0.6μgと
を混合し、T、DNAリガーゼにて15℃18時間反応
させることによりこれらを連結した。この反応混合物2
0μ2を用いてE、coli MCl061を形質転換
し、得られたテトラサイクリン耐性を示すコロニーから
プラスミドDNAを調製し、制限酵素切断地図を作り目
的のプラスミドpAdDh IL2を得た。このプラス
ミドに含まれるインターロイキン2の方向性が2通り存
在するのでインターロイキン2の遺伝子が読まれる方向
とDHFR遺伝子が読まれる方向が同じものをpAdD
h IL2T、違うものをpAdDhlL2Cとした。
(第4図) iv ) 0迎hIL2によるdhfr−細胞の形″転
換ヒトインターロイキン2発現用ベクターpAdOhI
L2C4μgをリン酸カルシウム法により約1×106
個のdhfr−Cll0細胞DXBII株(G、LIr
laubらProc、Na tl 、八cad、Sci
  US^−Jヱ、  4216(1980))に4人
し、2日後に10%透析牛脂児血清(GIBCO社)を
含む核酸成分不含アルファMEM(GIBCO社)から
成る選択培地で直径10cmのディツシュ5枚にまきな
おし、10日間培養したところ約1000個のdhfr
” となった形質転換体が得られた。このうち12個の
クローンを24穴のプレートに分離し、Conflue
ntになるまで培養し、その培養液のインターロイキン
(IL)2活性を測定した(第2表)。
第2表 CHOrL2−1   16 =48 =108 顧 dhfr” となった前記 iv)のクローン化細胞C
110112−1を選択培地で増殖させ、直径10cm
のディツシュ当り約2X10’個の細胞を0.02μM
のメトトレキセートを含む選択培地で培養した。
14日間培養後、17個のクローンを24穴プレートに
分離し0.02μMのメトトレキセートを含む選択培地
で培養した。増殖速度の早い5株について培養上清のイ
ンターロイキン2活性を測定した。(第3表) 第3表 cHOIL21*    50 第3表に示すように、メトトレキセートを含まない培地
で培養したCHOIL2−1に比ベメトトレキセートを
含む培地で選別したクローンは3〜10倍高いインター
ロイキン2活性を示した。
上記方法で作製した約2X10’個のCHO−IL2 
1−1細胞を、直径10cmのベトリディシュ(Cor
ning 、 25020)に0.05μMメトトレキ
セート(MTX)と10%透析FC3(GIBCO)を
含む核酸成分不含むアルファーMEM (アルファーM
EM、G I BCO)で培養した。
14日間培養し、10個のクローンを24穴プレート(
Corning 、25820)に分離した。これを上
記の培地で培養し増殖速度の早いクローンを選択した。
これらのクローンのうちCHOIL2.1−1−9 (
以後CHOIL2 119と呼ぶ)を用いて以下の実験
を行った。
(2)種細胞の培養 クローン119細胞1.5XIO6ケを0.05μMM
TXと透析FC310%を含むアルファーMEM培地1
0m1に懸濁し25CII!プラスチツクフラスコ(C
orning 25100)中で37℃にて培養する。
通常3〜4日でConfluent monolaye
r(細胞数6〜7X106/フラスコ)を形成する。0
.25%トリプシンを用い常法に従い細胞懸濁液を調製
する。
(3)ミクロキャリヤ培養によるインターロイキン2産
生ニ プラスチックフラスコ中で培養した種細胞をルーびんに
継代する。Confluent monolayer(
3XIO’/ルーびん)を形成させた後トリプシナイズ
し細胞懸濁液を調整する。ミクロキャリヤCytode
x−3(ファルマシア社製) 0.8gを0.05μM
MTXと透析FC35%を含むアルファーMEM培地1
90mjl!に懸濁し、上記細胞懸濁液(2,4X 1
0’細胞/ l Om j20.05MMTX、透析F
C35%添加アルファーMEM培地)とともに500m
l容量のスピナーびん中で攪拌培養する。2〜3日毎に
培養液の90%を新しい培養液(0,05μMMTX、
透析FC35%添加アルファーMEM培地)に交換する
通常培養開始後6〜7日ミクロキャリヤ上にC0nfl
uent monoloyerを形成する。この時点以
後2〜3日毎に90%の培地をインターロイキン2産生
用培地(0,05μMMTX、透析FC30゜2%添加
アルファーMEM培地)に交換し培養を′m続する。こ
のようにして得たインターロイキン2の積算力価を第5
図に示した。
インターロイキン2力価測定は、CTLL−2細胞(S
、G1111g  らJ、Immnmol、、 120
.2027(1978) )を用い、T、Mosman
nの方法U、 Immunological Meth
ods、 65.55  (1983))に従った。標
準インターロイキン2としてはヒト末梢血リンパ球より
調製したインターロイキン2  (5000国際単位/
 m l、国際標準インターロイギン2と力価すり合せ
済み)を用いた。
【図面の簡単な説明】
第1図はBPVr/C127細胞のミクロキャリヤ培養
経過とインターフェロンγ産生の状況を示したものであ
る。 第2図はヘクターp I L 2−28.3の構成を、
第3図はヘクターpsvh l L2の構成を示す。 第4図はヘクターpAdDhlL2cおよびpAdDh
 l L2Tの作製方法を示す。 第5図はCHO−IL2clonel19細胞のミクロ
キャリヤ培養経過とインターロイキン2産生の状況を示
したものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有用たん白質をコードするDNAを組込んだベク
    ターを含む動物細胞をミクロキャリヤ上で増殖、維持せ
    しめることを特徴とする有用たん白質の産生方法。
JP60171251A 1985-08-05 1985-08-05 有用たん白質の産生方法 Expired - Lifetime JP2690297B2 (ja)

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