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JP4309656B2 - 原核生物で生成させた抗体とその用途 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、一般に、分子生物学及びタンパク質技術の分野に関する。より具体的には、本発明は組換え生産抗体及びその使用に関する。
発明の背景
近年、種々の疾患および疾病用診断薬および治療薬として、抗体使用への期待の高まりが見られる。多くの研究および臨床の用途には多量の機能性抗体が必要であり、従って、大規模で、実用的な生産システムを用いる必要がある。特に有用なものは、大腸菌または枯草菌などの原核生物から酵母、植物、昆虫細胞および哺乳類細胞にわたる種々の発現宿主を用いた抗体の組換え生産である。Kipriyanov及びLittle (1999) Mol. Biotech. 12:173-201。
その他の抗体生産システムに比べ、細菌、特に大腸菌は数多くの独特な利点を提供する。用いる未加工材料（すなわち、細菌細胞）は高価なものではなく、かつ増殖させやすく、従って、生産コストを削減できる。世代時間が短く、かつ、スケールアップが容易であることから、大規模タンパク質生産にとって細菌培養はより実用的な手段となる。大腸菌などの多くの細菌種のゲノム構造および生物学的活性は詳しく研究されており、かつ、広範な発現ベクターが利用でき、望ましい抗体の発現がより便宜になっている。真核生物に比べ、この生産プロセスには組換え遺伝子の操作、宿主へのマルチコピーの安定した形質転換、発現誘導および産物の特徴付けをはじめとする少ない工程しか関与しない。Pluckthun及びPack Immunotech 3:83-105 (1997)。さらに、大腸菌によりランダムなアプローチへの独特な方法が可能となる。プラスミドによる形質転換やファージによるトランスフェクションの圧倒的な効率のために、大腸菌系は多くの種類の抗体変異体のファージライブラリー構築のために使用でき、このことは機能的ゲノム研究において特に重要である。
現在では、細菌系を用いて抗体断片が生産されている。他のいずれの異種タンパク質とも同様に、抗体断片は大腸菌において細胞質で発現された封入体のリフォールディングを介して、または発現とそれに続く細菌ペリプラズムへの分泌を介してのいずれかで産生され得る。一般に、分泌かリフォールディングかの選択はいくつかの考察によって導かれる。一般に、分泌がより迅速でより広く用いられる方法である。
Opper等、米国特許第6,008,023号には、そこで抗体断片（例えば、Ｆａｂ）を標的腫瘍治療における使用のために酵素と融合させる大腸菌の細胞質発現系が記載されている。Zemel-Dreasen等 Gene 27:315-322 (1984)は大腸菌における抗体軽鎖の分泌およびプロセッシングを報告している。Lo等，ＰＣＴ国際公開、WO93/07896はその重鎖のＣＨ２領域を欠く四量体抗体の大腸菌生産を報告している。軽鎖をコードする遺伝子およびＣＨ２欠失重鎖が同一の発現ベクター、ある単一プロモーターの制御下に構築された。この著者らは発現系は最適化されておらず、かつ、発現レベルは中程度であるということを認めていた。２つの発現単位（すなわち、シストロン）が１つのプロモーターの制御下にある同様のポリシストロン性の系は、大腸菌で抗体断片を生産するためにCarter等によって米国特許第5,648,237号でも用いられている。
抗体断片を発現するための細菌系の広範な使用とは対照的に、大腸菌で機能的に完全な抗体を高産生量で発現および回収する試みは殆どなかった。完全抗体の複雑な特性および大きなサイズのために、発現された軽鎖および重鎖ポリペプチドの本来のフォールディングおよび構成を達成するのが困難であることが多く、その結果再構成四量体抗体の産生量が低くなる。さらに、原核生物で作製された抗体はグリコシル化していないので、エフェクター機能を欠いており、当技術分野では大腸菌は完全抗体を作製するのに有用な系ではないであろうと示唆されてきた。Pluckthun及びPack (1997) Immunotech 3:83-105；Kipriyanov及びLittle Mol. Biotech. 12:173-201 (1999)；ANTIBODY ENGINEERING: A PRACTICAL APPROACH, pp 203-252 (Oxford Press)におけるPluckthun等 (1996)；HANDBOOK OF EXP. PHARMCOL vol 3: The Pharmcol. of Monoclonal Antibodies, pp269-315 (ed. M. Rosenberg及びG.P. Moore；Springer-Verlag, ベルリン)におけるPluckthun (1994)。
研究および臨床研究における最近の進展により多くの場合で、完全抗体は抗体断片よりも好ましいということが示唆されている。Fｃ領域を含む完全抗体はイン・ビボ(in vivo)において分解およびクリアランスに対しより抵抗力があり、それにより循環においてより長い生物学的半減期を有する傾向がある。この特徴は抗体を持続性治療を必要とする疾病の治療薬として用いる場合には特に望ましい。
さらに、多くの場合で、治療上の使用にはエフェクター機能を欠く完全抗体がより望ましい。Friend等, Transplantation 68: 1632-1637 (1999)はヒトにおいて器官同種移植の急性拒絶症状の治療のために用いた場合のグリコシル化ＣＤ３モノクローナル抗体の重症サイトカイン放出症候群などの毒性作用を記載している。ＣＤ３抗体はＦｃＲ結合の結果としてＴ細胞受容体複合体を架橋結合することによってＴ細胞活性化およびサイトカイン放出をもたらす。米国特許第5,585,097号は天然のＣＤ３抗体の特定のグリコシル化部位の残基を突然変異させることで非グリコシル化されたＣＤ３抗体を作製することを記載している。Armour等, Eur. J. Immunol. 29:2613-2624 (1999)は標的抗原を保持する細胞（すなわち、血小板細胞）の枯渇が望ましくない場合の、治療適用におけるＨＰＡ−１ａ陽性血小板に特異的な非破壊性抗体（すなわち、エフェクター機能を欠いている）の使用を記載している。Thompson,等, J. Immunol Meth 227:17-29 (1999)はＴＧＦβ２に対する完全なヒト抗体のエフェクター機能はＴＧＦβ２によって媒介される繊維性病変の治療における使用に必要でないと示している。Reddy,等, J. Immunol. 164:1925-1933 (2000)は自己免疫疾患の治療における強力な抗体−Ｆｃγ受容体結合の障害を記載している。Isaacs,等, Clin. Exp. Immunol. 106:427-433(1996)はイン・ビボ(in vivo)で純粋なブロッキング作用が必要な場合には、非グリコシル化されたモノクローナル抗体変異体またはＦｃ受容体結合を阻害するよう操作された変異体がよりよい選択であり得ると示唆している。
現在、抗体のエフェクター機能を排除または軽減する試みは、標的細胞を枯渇させることができないと考えられているＩｇＧ４イソ型を用いることか、エフェクター機能にとって重要なＦｃ領域の残基が変異しているＦｃ変異体を作製することのいずれかに焦点を合わせている。例えば、米国特許第5,585,097号参照。しかしながら、これらのいずれのアプローチにも制限がある。例えば、Isaacs,等 (1996)上掲,及びThompson,等 (1999),上掲によって記載されるように、ＩｇＧ４イソ型は一定レベルのエフェクター機能を保持すると示されている。Reddy等 (2000),上掲もＦｃエフェクター機能を排除するにはＣＤ４に対するＩｇＧ４ｍＡｂのさらなる変更が必要であったと報告している。Ｆｃ変異体は一次配列における残基変更のために望ましくない免疫応答を誘発する場合がある。
発明の概要
本発明は原核生物で完全抗体を生産する必要性に関する。ある実施形態では、本発明は原核生物の宿主細胞における免疫グロブリンの生産方法を提供し、これは独自に設計された個別シストロン発現ベクターを用いることを含んでなる。本発明の個別シストロン発現ベクターはポリヌクレオチド発現カセットを含んでなり、これは免疫グロブリン軽鎖の発現のための第１のプロモーター−シストロン対と免疫グロブリン重鎖の発現のための第２のプロモーター−シストロン対とを含んでなり、これによって軽鎖および重鎖の発現は別個のプロモーターによって独立に制御される。発現カセットポリヌクレオチド内の各シストロンは全長抗体の軽鎖または重鎖をコードする核酸配列に機能しうる形で連結された翻訳開始領域（ＴＩＲ）を含んでなる。いくつかの実施形態では、本発明の発現ベクター内のＴＩＲ配列を軽鎖および重鎖について種々の翻訳強度組み合わせを提供するよう操作する。多くの原核生物が本発明の発現ベクターの宿主として好適である。好ましくは、宿主はグラム陰性菌である。より好ましくは、宿主は大腸菌である。ある実施形態では、宿主細胞は異種タンパク質の大量生産に好適な遺伝子改変した大腸菌株である。いくつかのプロモーターを本発明の発現ベクターに使用してよい。好ましいプロモーターは大腸菌ＰｈｏＡプロモーターである。
本発明はまた新規な個別シストロン発現ベクターを用いて原核生物の宿主で産生された全長非グリコシル化された抗体を提供する。本発明は、限定されるものではないがヒト化抗体、アフィニティー成熟抗体、変異Ｆｃ領域を含む抗体、多特異性抗体、および抗体誘導体をはじめとする種々の抗体改変または変異体を包含する。細胞障害剤と結合した全長抗体を含んでなる免疫複合体組成物も考慮される。
本明細書に記載される全長抗体の種々の診断および治療的使用も考慮される。ある治療的用途では、患者に全長抗体をもう１つの治療薬と組み合わせて用いる。
好ましい実施態様の詳細な説明
Ｉ．定義
ここで使用されているように、「ベクター」という用語は、その他の核酸を、それが連結している場所へ輸送することのできる核酸分子を指す。一つのタイプのベクターは「プラスミド」であり、付加的なＤＮＡセグメントをライゲーションすることができる環状二重鎖ＤＮＡループを指す。他のタイプのベクターはファージベクターである。その他の型のベクターはウイルスベクターであり、付加的なＤＮＡセグメントをウイルスゲノムへライゲーションすることができる。所定のベクターは、それらが導入された宿主内において自己複製することができる（例えば、細菌の複製開始点を有する細菌ベクター、及びエピソーム哺乳動物ベクター）。他のベクター（例えば、非エピソーム哺乳動物ベクター）は、宿主細胞への導入によって宿主細胞のゲノムと一体化し、宿主ゲノムと共に複製する。さらに、所定のベクターは、それらが作用可能に連結している遺伝子の発現を方向づける。このようなベクターは、ここでは、「組換え発現ベクター」（あるいは単に「組換えベクター」）と呼ばれている。一般的に、組み換えＤＮＡ技術での用途の発現ベクターは、しばしばプラスミドの形をとる。本明細書では、プラスミドが最も広く使用されているベクターの形態であるので、「プラスミド」及び「ベクター」は相互交換可能に使用することができる。
ここで使用される「シストロン」という用語は、概してポリペプチド鎖及び隣接コントロール領域をコードしているヌクレオチド配列を含む翻訳単位に相当する遺伝子要素を指すことを意図する。「隣接コントロール領域」は例えば、翻訳開始領域（ＴＩＲ；下記に定義されるようなもの）及び末端領域を含む。
「ポリシストロン性」発現ベクターは、１つの単一プロモーターの調節コントロールのもとで多くのシストロンを含む及び発現する単一のベクターを指す。ポリシストロン性ベクターの一般的な例は、１つのプロモーターのコントロール条件で２つの異なるポリペプチドを含み、発現する「２シストロン性」ベクターである。２シストロン性又はポリシストロン性ベクターの発現において、多数の遺伝子がまず単一の転写単位として転写され、次いで別々に翻訳される。
本発明に係る「個別シストロン性」発現ベクターとは、各シストロンがそれぞれのプロモーターの支配下にある、少なくとも２つの別々のプロモーター-シストロンの対を有する単一のベクターを意図する。個別シストロン性発現ベクターの発現では、別々の遺伝子の転写と翻訳の両段階が分離し、独立している。
ここで使用される、「翻訳開始領域」又はＴＩＲとは、関心のある遺伝子の翻訳開始の効力を提供する核酸領域を意図する。一般的に、特定のシストロン内にあるＴＩＲは、リボソーム結合部位（ＲＢＳ）と５'及び３'からＲＢＳの配列を包含する。ＲＢＳは、最小で、シャイン-ダルガーノ領域及び開始コドン（ＡＵＧ）を含むと定義される。従って、ＴＩＲはまた、翻訳される核酸配列の少なくとも一部を含む。好ましくは、本発明のＴＩＲは、シストロン内の軽鎖又は重鎖をコードする配列の前にくるシグナルペプチドをコードする分泌シグナル配列を含む。ＴＩＲ変異体は、ＴＩＲの特性、例えば以下に定義されるようなその翻訳強度等を変えるＴＩＲ領域内配列変異（特に置換）を含んでなる。好ましくは、本発明のＴＩＲ変異体は、シストロン内の軽鎖及び重鎖をコードする配列の前にくる分泌シグナル配列の初めの２〜約１４、好ましくは約４〜１２、より好ましくは約６のコドン内での配列置換を含んでなる。
ここで使用される用語「翻訳強度」とは、ＴＩＲの一以上の変異体がポリペプチドの直接分泌に使用され、その結果を同じ培地及びアッセイ条件下で野生型ＴＩＲ又は幾つかの他のコントロールに比較して得た、コントロールシステムにおける分泌ポリペプチドの測定を意図する。いずれかの見解に限定する訳ではないが、ここで使用される「翻訳強度」は、例えば、ｍＲＮＡ安定性、リボソーム結合部位に結合するリボソームの能力、及び膜を超える転位座の機序の測定を含みうる。
「分泌シグナル配列」又は「シグナル配列」とは、細胞膜、通常は内側の膜又は原核生物の内側と外側の膜を通して、対象となる新しく合成されたタンパク質の方向付けに使用することのできる短いシグナルペプチドをコードする核酸配列を意図する。このようにして、対象となるタンパク質、例えば免疫グロブリン軽鎖又は重鎖ポリペプチドは、原核宿主細胞の周辺に、あるいは培地中に分泌される。分泌シグナル配列によってコードされるシグナルペプチドは、宿主細胞に内在しても、あるいはそれらは外因性でもよく、発現されるポリペプチドに本来あるシグナルペプチドを含む。分泌シグナル配列は、典型的には発現されるポリペプチドのアミノ末端に存在し、典型的にはポリペプチドの生合成と分泌の間に細胞質から酵素的に取り除かれる。従って、シグナルペプチドは、通常、成熟タンパク質産物には存在しない。
ここで使用される「宿主細胞」（又は「組換え宿主細胞」）という用語は、遺伝的に変化した、又は外因性ポリヌクレオチド、例えば組換えプラスミド又はベクター等の挿入によって遺伝的に変化された細胞を呼ぶことを目的とする。この用語は、特定の対象細胞だけではなく、これらの細胞の子孫をも意味すると理解される。突然変異又は環境による影響のどちらかによって、ある種の修飾が次の世代で生じるため、実際は、このような子孫は親細胞と同一ではない可能性があるが、やはりここで使用されるような「宿主細胞」という用語の範囲に含まれる。
「抗体」及び「免疫グロブリン」という用語は、最も広い意味で互換性をもって使用され、モノクローナル抗体（全長及び無傷のモノクローナル抗体）、ポリクローナル抗体、、多価抗体、多特異性抗体（例えば、所望の生物学的活性を示す限りにおいての二重特異性抗体）を含む。天然発生抗体は、ジスルフィド結合によって相互接続された４つのポリペプチド鎖、２つの同一の重鎖（Ｈ）及び２つの同一の軽鎖（Ｌ）を含む。各重鎖は、重鎖可変領域（ＶＨ）及び重鎖定常領域を含む。重鎖定常領域は、３つのドメイン、ＣＨ１、ＣＨ２及びＣＨ３を含む。各軽鎖は、軽鎖可変領域（ＶＬ）及び軽鎖定常領域を含む。軽鎖定常領域は、１つのドメインＣＬを含む。ＶＨ及びＶＬ領域は、フレームワーク領域（ＦＲ）と呼ばれる、より保存的な領域で分散された相補性決定領域（ＣＤＲ）と呼ばれる超可変の領域にさらに細分される。各ＶＨ及びＶＬは、３つのＣＤＲと４つのＦＲを含み、次の順番でアミノ末端からカルボキシ末端まで並ぶ：ＦＲ１、ＣＤＲ１、ＦＲ２、ＣＤＲ２、ＦＲ３、ＣＤＲ３、ＦＲ４。
あらゆる脊椎動物種由来の抗体の軽鎖は、カッパ（κ）及びラムダ（λ）と呼ばれる、定常ドメインのアミノ酸配列に基づく２つの明らかに異なる型の１つに当てはまる。
重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列によれば、抗体（免疫グロブリン）を異なるクラスに分けることができる。５つの免疫グロブリンの主なクラス；ＩｇＡ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、ＩｇＧ及びＩｇＭがあり、これらの幾つかはサブクラス（アイソタイプ）、例えばＩｇＧ-１、ＩｇＧ-２、ＩｇＡ-１、ＩｇＡ-２などに更に分けることができる。免疫グロブリンの異なるクラスに相当する重鎖定常ドメインは、それぞれα、δ、ε、γ、及びμと呼ばれる。免疫グロブリンの種々のクラスのサブユニット構造及び３次元構造はよく知られており、一般的には、例えばAbbas等, Cellular and Mol. Immunology, 第４版（2000）に記載されている。抗体は、大きな融合分子の一部であることもあり、抗体と一以上の他のタンパク質又はペプチドとの共有的又は非共有的な関わりによって形成されうる。
用語「全長抗体」、「無傷の抗体」及び「完全抗体」は、ここで互換性をもって使用され、下記に定義されるような抗体断片ではない、実質的に無傷の形態である抗体を意図する。この用語は、特にＦｃ領域を含む重鎖をもった抗体を意図する。全長抗体は、天然配列抗体又は抗体変異体でありうる。全長抗体は、ヒト、ヒト化及び／又は親和性成熟したものであり得る。
「抗体断片」は無傷の抗体の一部のみを含み、一般的には無傷の抗体の抗原結合部位を含んでいるので抗原に結合する能力は残っている。この定義によって包含される抗体断片の例には：（i）ＶＬ、ＣＬ、ＶＨ及びＣＨ１ドメインを有するＦａｂ断片；（ii）ＣＨ１ドメインのＣ末端で一以上のシステイン残基を有するＦａｂ断片であるＦａｂ'断片；（iii）ＶＨ及びＣＨ１ドメインを有するＦｄ断片；（iv）ＶＨ及びＣＨ１ドメインとＣＨ１ドメインのＣ末端に一以上のシステイン残基を有するＦｄ'断片；（v）抗体の１つの腕のＶＬ及びＶＨドメインを有するＦｖ断片；（vi）ＶＨドメインからなるｄＡｂ断片；（vii）単離されたＣＤＲ領域；（viii）ヒンジ領域でジスルフィド架橋により結合された２つのＦａｂ'断片を含む二価抗体である、Ｆ(ａｂ')２断片；（ix）一本鎖抗体分子（例えば、一本鎖Ｆｖ；ｓｃＦｖ）；（x）同じポリペプチド鎖に軽鎖可変ドメイン（ＶＬ）と連結した重鎖可変ドメイン（ＶＨ）を含む、２つの抗原結合部位を有する「ダイアボディ」；（xi）相補的な軽鎖ポリペプチドと共に抗原結合領域を形成する、タンデムＦｄセグメント（ＶＨ-ＣＨ１-ＶＨ-ＣＨ１）を含む「直鎖状抗体」を含む。
「生物学的に活性な」又は「機能性の」免疫グロブリンとは、構造的な、制御性の、生化学的な又は生物物理学的な現象において一以上のその本来の活性を発揮する能力のあるものである。例えば、生物学的に活性な抗体は、抗原に特異的に結合する能力を有し、その結合は、言い換えると、シグナル伝達又は酵素活性のような細胞の又は分子の現象を誘発あるいは変化させうる。また、生物学的に活性な抗体は、レセプターのリガンド活性化を阻害したり、あるいはアゴニスト抗体として働いたりすることもある。一以上のその本質的な活性を発揮する全長抗体の能力は、ポリペプチド鎖の適切な折り畳みと構造化を含む、幾つかの要素に依存する。ここで使用されるように、開示される方法によって作成された生物学的に活性な免疫グロブリンは、典型的に、複数のジスルフィド結合によってつながり、適切に折り畳まれた、２つの同一のＬ鎖と２つの同一のＨ鎖を有するヘテロ四量体である。
ここで用いられる「モノクローナル抗体」という用語は、実質的に均一な抗体の集団から得られる抗体を意味する、すなわち、集団を構成する個々の抗体が、少量存在しうる自然に生じる可能な突然変異を除いて同一である。モノクローナル抗体は、高度に特異的であり、単一の抗原部位に対するものである。さらには、典型定期に異なる決定基（エピトープ）に対する異なる抗体を含むポリクローナル抗体調製物とは対照的に、各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基に対するものである。
ここでのモノクローナル抗体は特に「キメラ」抗体を含み、それは、重鎖及び／又は軽鎖の一部が特定の種から誘導された抗体又は特定の抗体クラス又はサブクラスに属する抗体の対応する配列と同一又は相同であるが、鎖の残りの部分は他の種から誘導された抗体又は他の抗体クラス又はサブクラスに属する抗体、並びにそれらが所望の生物学的活性を示す限りにおいて、それらの抗体の断片の対応する配列と同一又は相同である（米国特許第4,816,567号；Morrison等, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81: 6851-6855 (1984)）。
非ヒト（例えばマウス）抗体の「ヒト化」型は、非ヒト免疫グロブリンから誘導された最小配列を含有するキメラ抗体である。大部分において、ヒト化抗体はヒト免疫グロブリン（レシピエント抗体）であって、そのレシピエントの高頻度可変領域由来の残基が、マウス、ラット又はウサギなどのヒト以外の種の高頻度可変領域（ドナー抗体）に由来する所望の特異性、親和性及び容量を持つ残基で置換されている。ある場合は、ヒト免疫グロブリンのフレームワーク領域（ＦＲ）残基が対応する非ヒト残基で置換される。さらに、ヒト化抗体は、レシピエント抗体にも、ドナー抗体にも見られない残基を含んでもよい。これらの修飾は、抗体の性能をさらに精密化するために施される。一般にヒト化抗体は、高頻度可変領域の全て又は実質上全てが非ヒト免疫グロブリンのものに対応し、ＦＲ領域の全て又は実質上全てがヒト免疫グロブリン配列のものである少なくとも１つ、典型的には２つの可変ドメインの実質的に全部を含有するであろう。また、任意にはヒト化抗体は、免疫グロブリン定常領域（Ｆｃ）、典型的にはヒト免疫グロブリンのものの少なくとも一部も含有するであろう。さらなる詳細については、Jones等, Nature 321: 522-525 (1986)；Riechmann等, Nature 332: 323-329 (1988)；及びPresta, Curr. Op. Struct. Biol. 2: 593-596 (1992)を参照のこと。また、次の論文及びそこで挙げられている文献を参照：Vaswani及びHamilton, Ann. Allergy, Asthma & Immunol. 1:105-115 (1998); Harris, Biochem. Soc. Transactions 23:1035-1038 (1995); Hurle及びGross, Curr. Op. Biotech. 5:428-433 (1994)。
「ヒト抗体」は、ヒトによって生産される抗体のアミノ酸配列に一致するアミノ酸配列を有するもの、及び／又はここで開示されたヒト抗体を製造するいずれかの技術を使用して製造されたものである。ヒト抗体のこの定義は、特に非ヒト抗原結合残基を含んでなるヒト化抗体を除く。
「親和性成熟」抗体とは、変化を有しない親抗体と比較し、抗原に対する抗体の親和性に改良を生じせしめる、抗体の一又は複数のＣＤＲにおける一又は複数の変化を伴うものである。好ましい親和性成熟抗体は、標的抗原に対してナノモル又はピコモルの親和性を有する。親和性成熟抗体は、当該分野において知られる手順によって生産される。Marks等 Bio/Technology 10：779-783(1992)は、ＶＨ及びＶＬドメイン混合による親和性成熟について記載している。ＣＤＲ及び／又はフレームワーク残基のランダム突然変異誘発は、Barbas等, Proc Nat. Acad. Sci, USA 91：3809-3813(1994)；Schier 等, Gene 169：147-155(1995)；Yelton等, J. Immunol. 155：1994-2004(1995)；Jackson等, J. Immunol. 154(7)：3310-9(1995)；及びHawkins等, J. Mol. Biol. 226：889-896(1992)に記載されている。
「Ｆｃ領域」という用語は、無傷の抗体のパパイン消化で生じ得る免疫グロブリン重鎖のＣ末端領域を定義するために使用される。Ｆｃ領域は、天然配列Ｆｃ領域又は変異体Ｆｃ領域である。免疫グロブリン重鎖のＦｃ領域の境界は変化するかも知れないが、ヒトＩｇＧ重鎖のＦｃ領域は、通常、Ｃｙｓ２２６の位置のアミノ酸残基、又は約位置Ｐｒｏ２３０からＦｃ領域のカルボキシル末端まで伸展すると定義される。免疫グロブリンのＦｃ領域は、一般的に、二つの定常ドメイン、ＣＨ２ドメイン及びＣＨ３ドメインを含み、場合によってはＣＨ４ドメインを含む。ここで「Ｆｃ領域鎖」とは、Ｆｃ領域の二つのポリペプチド鎖のうちの一つを意味する。
「抗体依存性細胞媒介性細胞障害」及び「ＡＤＣＣ」とは、Ｆｃレセプター(ＦｃＲｓ)
を発現する非特異的細胞障害性細胞(例えば、ナチュラルキラー（ＮＫ）細胞、好中球及びマクロファージ）が標的細胞上で結合抗体と認識され、続いて標的細胞の溶解を引き起こす、細胞介在性反応を意味する。ＡＤＣＣを媒介する主要な細胞ＮＫ細胞はＦｃγＲＩＩＩのみを発現するのに対し、単球はＦｃγＲＩ、ＦｃγＲＩＩ及びＦｃγＲＩＩＩを発現する。造血細胞でのＦｃＲの発現は、Ravetch及びKinet, Annu. Rev. Immunol 9:457-92 (1991) の４６４頁の表３に要約されている。関心ある分子のＡＤＣＣ活性を評価するために、米国特許第5,500,362号又は同5,821,337号に記載されているようなインビトロＡＤＣＣアッセイを実施することができる。このようなアッセイにおいて有用なエフェクター細胞には、末梢血液単核細胞（ＰＢＭＣ）及びナチュラルキラー細胞（ＮＫ細胞）が含まれる。代わりとして、もしくは付加的に、関心ある分子のＡＤＣＣ活性は、例えば、Clynes等 PNAS (USA) 95:652-656 (1998)において開示されているような動物モデルにおいて、インビボで評価することが可能である。
「Ｆｃレセプター」又は「ＦｃＲ」は、抗体のＦｃ領域に結合するレセプターを記載するものである。好適なＦｃＲは天然配列ヒトＦｃＲである。さらに好適なＦｃＲは、ＩｇＧ抗体（ガンマレセプター）と結合するもので、ＦｃγＲＩ、ＦｃγＲＩＩ及びＦｃγＲＩＩＩサブクラスのレセプターを含み、これらのレセプターの対立遺伝子変異体、選択的にスプライシングされた形態のものも含まれる。ＦｃγＲＩＩレセプターには、ＦｃγＲＩＩＡ（「活性型レセプター」）及びＦｃγＲＩＩＢ（「阻害型レセプター」）が含まれ、主としてその細胞質ドメインは異なるが、類似のアミノ酸配列を有するものである。活性型レセプターＦｃγＲＩＩＡは、細胞質ドメインにチロシン依存性免疫レセプター活性化モチーフ（immunoreceptor tyrosine-based activation motif ;ITAM）を含んでいる。阻害型レセプターＦｃγＲＩＩＢは、細胞質ドメインにチロシン依存性免疫レセプター阻害性モチーフ（immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif ;ITIM）を含んでいる（Daeron, Annu. Rev. Immunol. 15:203-234 (1997)を参照）。ＦｃＲsに関しては、 Ravetch及びKinet, Annu. Rev. Immunol. 9:457-492 (1991); Capel等, Immunomethods 4:25-34 (1994); 及びde Haas等, J. Lab. Clin. Med. 126:330-41 (1995) に概説されている。他のＦｃＲs、ここでは、将来的に同定されるものも含めて、「ＦｃＲ」という言葉によって包含される。また、該用語には、母性ＩｇＧｓが胎児に受け継がれる要因となっている新生児性レセプターＦｃＲｎ（Guyer等, J. Immunol. 117:587 (1976)；及びKim等, J. Immunol. 24:249 (1994))も含まれる。
「補体依存性細胞障害」もしくは「ＣＤＣ」は、補体の存在下で標的を溶解することを意味する。補体の活性化経路は補体系(Ｃｌｑ)の第１補体が、同族抗原と結合した分子（例えば、抗体）に結合することにより開始される。補体の活性化を評価するために、ＣＤＣアッセイを、例えばGazzano-Santoro等, J. Immunol. Methods 202:163 (1996)に記載されているように実施することができる。
「親和性結合」は、分子（例えば、抗体）とその結合相手（例えば、抗原又はＦｃＲｎレセプター）の１つの結合部位の間の非共有的な相互作用全体の力を指す。分子Ｘの相手Ｙに対する親和性は、溶液中に存在する半数のＸ分子の結合部分を占有するのに必要なＹの濃度である、解離定数（Ｋｄ）によって表される。低親和性抗体は抗原（又はＦｃＲｎレセプター）に弱く結合し、すぐに解離する傾向にあるが、高親和性抗体は抗原（又はＦｃＲｎレセプター）とより強く結合し、より長く結合し続ける。
ここで用いられる「細胞障害剤」という用語は、細胞の機能を阻害し又は妨害し、及び/又は細胞の破壊を引き起こす物質のことをいう。この用語は放射性同位体（例えばＡｔ211、Ｉ131、Ｉ125、Ｙ90、Ｒｅ186、Ｒｅ188、Ｓｍ153、Ｂｉ212、Ｐ32、及びＬｕの放射性同位体）、化学療法剤、及び断片及び／又はその変異体を含む細菌性、真菌性、植物又は動物起源の酵素的に活性な毒素又は小分子毒素等の毒素を含むことが意図されている。
「化学療法剤」は、癌のような症状の治療に有用な化学的化合物である。化学療法剤の例には、チオテパ及びシクロホスファミド(CYTOXAN(登録商標))のようなアルキル化剤；ブスルファン、インプロスルファン及びピポスルファンのようなスルホン酸アルキル類、；ベンゾドーパ(benzodopa)、カルボコン、メツレドーパ(meturedopa)、及びウレドーパ(uredopa)のようなアジリジン類；アルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホラミド、トリエチレンチオホスホラミド(triethylenethiophosphaoramide)及びトリメチローロメラミン(trimethylolomelamine)を含むエチレンイミン類及びメチラメラミン類；アセトゲニン(acetogenins）(特にブラタシン(bullatacin)及びブラタシノン(bullatacinone)）；カンプトセシン(合成類似体トポテカン（topotecan）を含む）；ブリオスタチン；カリスタチン(callystatin）；ＣＣ-１０６５(そのアドゼレシン(adozelesin)、カルゼレシン(carzelesin)及びバイゼレシン(bizelesin）合成類似体を含む）；クリプトフィシン(cryptophycin）(特にクリプトフィシン１及びクリプトフィシン８）；ドラスタチン(dolastatin ）；デュカロマイシン(duocarmycin ）（合成類似体、KW-2189及びCBI-TMIを含む）； エレテロビン(eleutherobin）；パンクラチスタチン(pancratistatin ）；サルコディクチン(sarcodictyin）；スポンジスタチン(spongistatin ）；クロランブシル、クロロナファジン(chlornaphazine)、コロホスファミド(cholophosphamide)、エストラムスチン、イホスファミド、メクロレタミン、メクロレタミンオキシドヒドロクロリド、メルファラン、ノベンビチン(novembichin)、フェネステリン(phenesterine)、プレドニムスチン(prednimustine)、トロフォスファミド(trofosfamide)、ウラシルマスタードなどのナイトロジェンマスタード；ニトロスレアス(nitrosureas)、例えばカルムスチン(carmustine)、クロロゾトシン(chlorozotocin)、フォテムスチン(fotemustine)、ロムスチン(lomustine)、ニムスチン、ラニムスチン；エネジイン(enediyne) 抗生物質等の抗生物質（例えば、カリケアマイシン(calicheamicin)、特にカリケアマイシンγ１ Ｉ及びカリケアマイシンθＩ １、例えば、Agnew Chem Intl. Ed. Engl., 33：183-186(1994)を参照のこと；ダイネミシンＡ(dynemicinＡ）を含むダイネミシン(dynemicin）；エスペラマイシン(esperamicin）； 並びにネオカルチノスタチン発光団及び関連色素蛋白エネジイン(enediyne) 抗生物質発光団）、アクラシノマイシン(aclacinomysins)、アクチノマイシン、オースラマイシン(authramycin)、アザセリン、ブレオマイシン(bleomycins)、カクチノマイシン(cactinomycin)、カラビシン(carabicin)、カルミノマイシン(carminomycin）、カルジノフィリン(carzinophilin)、クロモマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デトルビシン(detorubicin）、６-ジアゾ-５-オキソ-Ｌ-ノルロイシン、ドキソルビシン(モルフォリノ−ドキソルビシン、シアノモルフォリノ-ドキソルビシン、２-ピロリノ-ドキソルビシン及びデオキシドキソルビシンを含む）、エピルビシン、エソルビシン(esorubicin）、イダルビシン、マセロマイシン(marcellomycin）、マイトマイシン(mitomycins）、マイコフェノール酸(mycophenolic acid)、ノガラマイシン(nogalamycin)、オリボマイシン(olivomycins)、ペプロマイシン、ポトフィロマイシン(potfiromycin)、ピューロマイシン、クエラマイシン(quelamycin)、ロドルビシン(rodorubicin)、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン(tubercidin)、ウベニメクス、ジノスタチン(zinostatin)、ゾルビシン(zorubicin)；メトトレキセート及び５-フルオロウラシル(５-ＦＵ）のような抗-代謝産物；デノプテリン(denopterin)、メトトレキセート、プテロプテリン(pteropterin)、トリメトレキセート(trimetrexate)のような葉酸類似体；フルダラビン(fludarabine)、６-メルカプトプリン、チアミプリン、チオグアニンのようなプリン類似体；アンシタビン、アザシチジン(azacitidine)、６-アザウリジン(azauridine)、カルモフール、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン(enocitabine)、フロキシウリジン(floxuridine)、５-ＦＵのようなピリミジン類似体；カルステロン(calusterone)、プロピオン酸ドロモスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン、テストラクトン(testolactone)のようなアンドロゲン類；アミノグルテチミド、ミトタン、トリロスタンのような抗副腎剤；フロリン酸(frolinic acid)のような葉酸リプレニッシャー(replenisher)；アセグラトン；アルドホスファミドグリコシド；アミノレブリン酸；アムサクリン(amsacrine)；ベストラブシル(bestrabucil)；ビサントレン(bisantrene)；エダトラキセート(edatraxate)；デフォファミン(defofamine)；デメコルシン(demecolcine)；ジアジコン(diaziquone)；エルフォルニチン(elfornithine)；酢酸エリプチニウム(elliptinium acetate)；エポチロン(epothilone)；エトグルシド(etoglucid)；硝酸ガリウム；ヒドロキシ尿素；レンチナン；ロニダミン(lonidamine)；メイタンシン(maytansine)及びアンサマイトシン(ansamitocin )のようなメイタンシノイド(maytansinoid)；ミトグアゾン(mitoguazone)；ミトキサントロン；モピダモール(mopidamol)；ニトラクリン(nitracrine)；ペントスタチン；フェナメット(phenamet)；ピラルビシン；ポドフィリン酸(podophyllinic acid)；２-エチルヒドラジド；プロカルバジン；ＰＳＫ(登録商標)；ラゾキサン(razoxane)；リゾキシン(rhizoxin)；シゾフィラン；スピロゲルマニウム(spirogermanium)；テニュアゾン酸(tenuazonic acid)；トリアジコン(triaziquone)；２,２',２''-トリクロロトリエチルアミン；トリコテセン(trichothecenes)(特に、Ｔ-２トキシン、ベラキュリンＡ(verracurin A)、ロリデンＡ(roridin A)及びアングイデン(anguidine)）；ウレタン；ビンデシン；ダカルバジン；マンノムスチン(mannomustine)；ミトブロニトール；ミトラクトール(mitolactol)；ピポブロマン(pipobroman)；ガシトシン(gacytosine)；アラビノシド（「Ara-C」）；シクロホスファミド；チオテパ；タキソイド、例えばパクリタキセル（タキソール(登録商標)、Bristol-Myers Squibb Oncology, Princeton, NJ）及びドキセタキセル（タキソテア(登録商標）、Rhone-Poulenc Rorer, Antony, France）；クロランブシル；ゲンシタビン(gemcitabine)；６-チオグアニン；メルカプトプリン；メトトレキセート；シスプラチン及びカルボプラチンのようなプラチナ類似体；ビンブラスチン；プラチナ；エトポシド(ＶＰ-１６）；イフォスファミド；マイトマイシンＣ；ミトキサントロン；ビンクリスチン；ビノレルビン；ナベルビン(navelbine)；ノバントロン(novantrone)；テニポシド；ダウノマイシン；アミノプテリン；キセローダ(xeloda)；イバンドロナート(ibandronate)；ＣＰＴ-１１；トポイソメラーゼインヒビターＲＦＳ２０００；ジフルオロメチロールニチン(ＤＭＦＯ)；レチノイン酸；カペシタビン(capecitabine)；並びに上述したものの製薬的に許容可能な塩類、酸類又は誘導体が含まれる。また、この定義には、腫瘍に対するホルモン作用を調節又は阻害するように働く抗ホルモン剤、例えばタモキシフェン、ラロキシフェン(raloxifene)、４(５)-イミダゾール類を阻害するアロマターゼ、４-ヒドロキシタモキシフェン、トリオキシフェン(trioxifene)、ケオキシフェン(keoxifene)、ＬＹ１１７０１８、オナプリストーン(onapristone)、及びトレミフェン(Fareston)を含む抗エストロゲン；及び抗アンドロゲン、例えばフルタミド(flutamide)、ニルタミド(nilutamide)、ビカルタミド、ロイプロリド、及びゴセレリン；並びに上記のものの製薬的に許容可能な塩類、酸類又は誘導体が含まれる。
「阻害」抗体又は「アンタゴニスト」抗体は、結合する抗原の生物活性を抑制又は減少させるものである。このような阻害は、あらゆる手段、例えばレセプターのリガンド結合、レセプター複合体の形成、レセプター複合体におけるチロシンキナーゼレセプターのチロシンキナーゼ活性及び／又はチロシンキナーゼ残基のリン酸化を妨害することによって、あるいはレセプターによって引き起こすことができる。例えば、ＶＥＧＦアンタゴニスト抗体は、ＶＥＧＦに結合し、ＶＥＧＦの能力を阻害して血管内皮細胞の増殖を誘導する。好ましい阻害抗体又はアンタゴニスト抗体は、抗原の生物活性を完全に抑制する。
「アゴニスト抗体」はレセプターのような抗原に結合しそれを活性化する抗体である。一般には、アゴニスト抗体のレセプター活性化能は、レセプターの天然のアゴニストリガンドに少なくとも質的に類似し（また本質的に量的に類似し）ている。
哺乳動物細胞系で作られる対応抗体「と実質的に等しい有効性で抗原に結合する」本発明の抗体は、哺乳動物細胞、例えばチャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞によって発現される抗体の結合親和性の、約１０倍、好ましくは約５倍、より好ましくは約２倍以内の親和性又は結合活性を有する抗原に結合する能力を有するものである。
「疾患」は抗体で治療することで恩恵を得るあらゆる症状のことである。これには、問題の疾患に哺乳動物を罹患させる素因になる病理状態を含む、慢性及び急性の疾患又は病気が含まれる。ここで治療される疾患の例は、これに限定されるものではないが、良性及び悪性の腫瘍；非白血病性及びリンパ悪性腫瘍；ニューロン、神経膠、星状細胞、視床下部及び他の腺、マクロファージ、上皮、ストロマ及び割腔の疾患；及び炎症、血管形成及び免疫性疾患が含まれる。
ここでの「自己免疫疾患」とは、個人の自身の組織から生じる、また該組織に対する非悪性疾患又は障害のことである。ここでの自己免疫疾患には、特に悪性又は癌腫の疾患又は病状は含まれず、なかでも、Ｂ細胞リンパ腫、急性リンパ性白血病(ＡＬＬ)、慢性リンパ性白血病(ＣＬＬ)、毛様細胞白血病及び慢性骨髄芽球白血病は含まれない。自己免疫疾患又は障害の例には、これらに限るものではないが、炎症反応、例えば乾癬及び皮膚炎(例えばアトピー性皮膚炎)を含む炎症性皮膚病；全身性強皮症及び硬化症；炎症性腸疾患(例えばクローン病及び潰瘍性大腸炎)に関連した反応；呼吸困難症候群(成人性呼吸困難症候群；ＡＲＤＳ)；皮膚炎；髄膜炎；脳炎；ブドウ膜炎；大腸炎；糸球体腎炎；アレルギーによる病状、例えば湿疹及び喘息及びＴ細胞の浸潤に関連した他の病状及び慢性炎症反応；アテローム性動脈硬化症；白血球付着欠損症；リウマチ様関節炎；全身性エリテマトーデス(ＳＬＥ)；真性糖尿病(例えば、Ｉ型真性糖尿病又はインシュリン依存性真性糖尿病)；多発性硬化症；レーノー症候群；自己免疫甲状腺炎；アレルギー性脳脊髄炎；ショルゲン(Sjorgen)症候群；若年発症糖尿病；及び結核に典型的に見出されるＴリンパ球及びサイトカインにより媒介される急性及び遅延高血圧に関連した免疫反応、サルコイドーシス、多発性筋炎、肉芽種症及び血管炎；悪性貧血(アジソン病)；白血球血管外遊出に関連した疾患；中枢神経系(ＣＮＳ)炎症疾病；多臓器傷害症候群；溶血性貧血(限定するものではないが、クリオグロブリン血症又はクームズ陽性貧血を含む)；重症筋無力症；抗原-抗体複合体媒介性疾患；抗糸球体基底膜疾患；抗リン脂質症候群；アレルギー性神経炎；グレーブス病；ランベルト-イートン筋無力症症候群；類天疱瘡；天疱瘡；自己免疫多腺性内分泌障害；ライター病；stiff-man症候群；ベーチット疾患；巨細胞動脈炎；免疫複合体腎炎；ＩｇＡ腎症；ＩｇＭ多発性神経障害；免疫血小板減少性紫斑病(ＩＴＰ)又は自己免疫血小板減少病等が含まれる。
「癌」及び「癌性」という用語は、典型的には調節されない細胞成長を特徴とする、哺乳動物における生理学的状態を称するか記述する。癌の例には、これらに限定されるものではないが、癌腫、リンパ腫、芽細胞腫、肉腫、及び白血病が含まれる。このような癌のより特定の例には、扁平上皮細胞癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、肺の腺癌、肺の扁平上皮癌、腹膜の癌、肝細胞癌、胃腸癌、膵臓癌、グリア芽細胞腫、子宮頸癌、卵巣癌、肝臓癌、膀胱癌、肝細胞腫(hepatoma)、乳癌、大腸癌、結腸直腸癌、子宮内膜又は子宮の癌、唾液腺癌、腎臓癌、肝臓癌、前立腺癌、産卵口癌、甲状腺癌、肝癌(hepatic carcinoma)及び様々な種類の頭部及び頸部の癌が含まれる。
本明細書において「治療」とは、処理されている個体または細胞の自然の経過を変更しようとする臨床的介入をさし、予防のためかまたは臨床病理学の治療単位の間に実施され得る。治療の望ましい作用としては疾病の発生または再発生の防止、症状の軽減、疾病のいずれかの直接もしくは間接的病的結果の減少、転移の防止、疾病進行速度の低下、病状の改善もしくは緩和、および予後の寛解もしくは改善が挙げられる。
「有効量」とは、所望の治療または予防結果を達成するために、用量で、および必要な時間の間有効な量をさす。抗体の「治療上有効量」は病状、年齢、性別、個体の体重、および個体において所望の応答を惹起する抗体の能力などの因子によって異なり得る。また治療上有効量は治療上有益な作用が抗体のいずれかの毒性または有害な作用に優る場合のものである。「予防上有効量」とは、所望の予防結果を達成するために、用量で、および必要な時間の間有効な量をさす。典型的には、予防用量は疾病に先立って、またはその初期段階で対象に用い、予防上有効な量は治療上有効量よりも少ない。
ＩＩ．本発明を実施するための様式
本発明は原核生物系における免疫グロブリンの組換え生産に関する。本発明は免疫グロブリン軽鎖および免疫グロブリン重鎖の発現が独立に調節される独自に設計された発現ベクター（すなわち、個別シストロン系）に基づくものである。本明細書に示されるいくつかの実施例で例示するように、抗体生産のための既存の原核生物系には重大な問題があり、それでは軽鎖および重鎖遺伝子の転写が１つのプロモーターの制御下にある（すなわち、ポリシストロン性系）。かかる系では２種の免疫グロブリン鎖の発現レベルが不均衡となる傾向がある。２種の遺伝子が単一の転写単位から発現される場合には、典型的には第1の遺伝子が第２の遺伝子よりも高レベルで発現される。この作用は第２の遺伝子の２種の遺伝子間のリボソーム結合効率のようなさらなる因子への翻訳依存性に起因する。従って、ポリシストロン性系は重鎖を上回る過剰の軽鎖を生産する。この特別な問題は理論上は実験的に翻訳カップリングを増加させることで改善される。しかしながら、鎖の間に効率的な翻訳カップリングが得られるとしても、ポリシストロン性系は好ましい軽鎖と重鎖の発現比の決定を複雑にするさらなる困難がある。両鎖は同一メッセージ上でつながっているので第１の遺伝子（軽鎖）の翻訳を操作すると第２の遺伝子（重鎖）の翻訳に影響を及ぼす。軽鎖と重鎖の望ましい発現比を達成するためにかかる複雑な配置を克服するのには相当な時間と努力が必要であろう。
今、驚くべきことに原核生物系に関連する問題は軽鎖および重鎖遺伝子のシストロンの各々が個別のプロモーターと対をなし、その制御下にあり、従って、２種の遺伝子の転写と翻訳の双方の分離と独立が可能となる個別シストロン系を用いることで解決できるということが発見された。一般に、抗体の個々の鎖について高発現レベルを得ることが望ましいが、全長の、正しくフォールディングされた、生物学的に活性な抗体の生産を最大化するためにより重要なことは軽鎖と重鎖の望ましい発現比を得ることである。
本発明の個別シストロン発現系は主として免疫グロブリンの生産について例示されているが、本明細書に記載されるアプローチは多量体タンパク質が産生され、かつ、機能的であるためには最終タンパク質複合体が個々の単位／鎖の適切な構成を必要とするいずれの系にも適用可能であると理解されるべきである。本アプローチは、限定されるものではないが、例えば、Ｔ細胞受容体、クラスＩおよびクラスＩＩ ＭＨＣ分子、インテグリン、ＣＤ８、ＣＤ２８および因子ＶＩＩＩ分子、および関連誘導体、変異体および融合タンパク質をはじめとするジスルフィド結合を含むタンパク質複合体の生産に特に有用である。
抗原特異性
本発明はどんな適当な抗原結合特異性を有する抗体にも適用可能である。本発明の抗体は生物学的に重要なポリペプチドである抗原に特異的であるのが好ましい。より好ましくは、本発明の抗体は哺乳類における疾病または疾患の治療または診断に有用である。本発明に従って作製された全長の非グリコシル化された抗体は阻止抗体、アゴニスト抗体または抗体接合体などの治療用抗体として特に有用である。治療用抗体の限定するものではない例としては、抗ＶＧＥＦ、抗ＩｇＥ、抗ＣＤ１１、抗ＣＤ１８、抗ＣＤ４０、抗組織因子（ＴＦ）、抗ＨＥＲ２、および抗ＴｒｋＣ抗体が挙げられる。非ポリペプチド抗原（腫瘍関連糖脂質抗原など）に対して向けられる抗体も考慮される。
抗原がポリペプチドである場合、それは膜貫通分子(例えば、レセプター)あるいはリガンド、例えば成長因子でありうる。抗原の例には、例えば、レニン；ヒト成長ホルモン及びウシ成長ホルモンを含む成長ホルモン；成長ホルモン放出因子；副甲状腺ホルモン；甲状腺刺激ホルモン；リポタンパク；α-１-アンチトリプシン；インシュリンＡ-鎖；インシュリンＢ-鎖；プロインシュリン；卵胞刺激ホルモン；カルシトニン；黄体形成ホルモン；グルカゴン；ＶＩＩＩＣ因子、ＩＸ因子、組織因子（ＴＦ）、及びフォンウィルブランド因子等の凝固因子；プロテインＣ等の抗凝固因子；心房性ナトリウム利尿因子；肺表面活性剤；ウロキナーゼ又はヒト尿又は組織型プラスミノーゲン活性化剤（ｔ-ＰＡ）等のプラスミノーゲン活性化剤；ボンベシン；トロンビン；造血性成長因子；腫瘍壊死因子-α及び-β；エンケファリナーゼ；ＲＡＮＴＥＳ(regulated on activation normally T-cell expressed and secreted)；ヒトマクロファージ炎症タンパク質(ＭＩＰ-１-α)；ヒト血清アルブミン等の血清アルブミン；ミューラー阻害物質；リラキシンＡ-鎖；リラキシンＢ-鎖；プロレラキシン；マウスゴナドトロピン関連ペプチド；β-ラクタマーゼ等の微生物タンパク質；ＤＮアーゼ；ＩｇＥ；ＣＴＬＡ-４のような細胞毒性Ｔリンパ球関連抗原(ＣＴＬＡ)；インヒビン；アクチビン；血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）；ホルモン又は成長因子のレセプター；プロテインＡ又はＤ；リウマチ因子；骨由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ）、ニューロトロフィン-３、-４、-５又は-６（ＮＴ-３、ＮＴ-４、ＮＴ-５、又はＮＴ-６）、又はＮＧＦ-β等の神経成長因子等の神経栄養因子；血小板誘導成長因子（ＰＤＧＦ）；ａＦＧＦ及びｂＦＧＦ等の繊維芽成長因子；上皮成長因子（ＥＧＦ）；ＴＧＦ-α及びＴＧＦ-β１、ＴＧＦ-β２、ＴＧＦ-β３、ＴＧＦ-β４、又はＴＧＦ-β５を含む、ＴＧＦ-βのようなトランスフォーミング成長因子(ＴＧＦ)；インシュリン様成長因子-Ｉ及び-ＩＩ（ＩＧＦ-Ｉ及びＩＧＦ-ＩＩ）；ｄｅｓ(１-３)-ＩＧＦ-Ｉ（脳ＩＧＦ-Ｉ）、インシュリン様成長因子結合タンパク質；ＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ８、ＣＤ１９、ＣＤ２０及びＣＤ４０等のＣＤタンパク質；エリスロポエチン；骨誘導因子；免疫毒素；骨形成タンパク質(ＢＭＰ)；インターフェロン-α、-β、及び-γ等のインターフェロン；コロニー刺激因子（ＣＳＦｓ）、例えば、Ｍ-ＣＳＦ、ＧＭ-ＳＣＦ、及びＧ-ＣＳＦ；インターロイキン（ＩＬ）、例えば、ＩＬ-１からＩＬ-１０；スーパーオキシドジスムターゼ；Ｔ細胞レセプター；表面膜タンパク質；崩壊促進因子；ウイルス性抗原、例えばＡＩＤＳエンベロープの一部等；輸送タンパク質；ホーミングレセプター；アドレシン；調節タンパク質；インテグリン、例えばＣＤ１１ａ、ＣＤ１１ｂ、ＣＤ１１ｃ、ＣＤ１８、ＩＣＡＭ、ＶＬＡ-４及びＶＣＡＭ；腫瘍関連抗原、例えばＨＥＲ２、ＨＥＲ３又はＨＥＲ４レセプター；及び上に列挙したポリペプチドの何れかの断片が含まれる。
本発明に包含される抗体に対する好適な抗原には、ＣＤタンパク質、例えばＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ８、ＣＤ１９、ＣＤ２０、ＣＤ３４、及びＣＤ４６；ＥｒｂＢレセプターファミリーのメンバー、例えばＥＧＦレセプター、ＨＥＲ２、ＨＥＲ３又はＨＥＲ４レセプター；細胞接着分子、例えばＬＦＡ-１、Ｍａｃ１、ｐ１５０.９５、ＶＬＡ-４、ＩＣＡＭ-１、ＶＣＡＭ、α４／β７インテグリン、及びそのα又はβサブユニットを何れか含むαｖ／β３インテグリン(例えば、抗ＣＤ１１ａ、抗ＣＤ１８又は抗ＣＤ１１ｂ抗体)；成長因子、例えばＶＥＧＦ；組織因子（ＴＦ）；ＴＧＦ-β αインターフェロン（α-ＩＦＮ）；インターロイキン、例えばＩＬ-８；ＩｇＥ；血液型抗原Ａｐｏ２、細胞死受容体；ｆｌｋ２／ｆｌｔ３レセプター；肥満(ＯＢ)レセプター；ｍｐｌレセプター；ＣＴＬＡ-４；プロテインＣ等々が含まれる。ここで最も好ましい標的は、ＶＥＧＦ、ＴＦ、ＣＤ１９、ＣＤ２０、ＣＤ４０、ＴＦＧ-β、ＣＤ１１ａ、ＣＤ１８、Ａｐｏ２及びＣ２４である。
他の分子と場合によっては結合されていてもよい、可溶型抗原又はその断片を、抗体を産生するための免疫原として使用することができる。レセプターのような膜貫通分子に対しては、これらの分子の断片(例えば、レセプターの細胞外ドメイン)を免疫原として使用することができる。あるいは、膜貫通分子を発現する細胞を免疫原として使用することもできる。そのような細胞は天然源(例えば、癌株化細胞)から取り出すことができ、又は膜貫通分子を発現するために組換え法により形質転換された細胞でありうる。抗体の調製に対して有用な他の抗原とその形態は当業者には明らかであろう。
本発明の抗体は単一特異性、二特異性、三特異性またはより多い多特異性であってもよい。多特異性抗体は単一分子の異なるエピトープに特異的であってもよく、または異なる分子上のエピトープに特異的であってもよい。多特異性抗体を設計および作製する方法は当技術分野で周知である。例えば、Millstein等 (1983) Nature 305:537-539；Kostelny等(1992) J. Immunol. 148:1547-1553；WO93/17715参照。
ベクター構築
本発明の免疫グロブリン軽鎖および重鎖をコードするポリヌクレオチド配列は標準的な組換え技術を用いて入手すればよい。所望のポリヌクレオチド配列はハイブリドーマ細胞などの抗体産生細胞から単離および配列決定すればよい。あるいは、ポリヌクレオチドはヌクレオチドシンセサイザーまたはＰＣＲ技術を用いて合成してもよい。入手したら、軽鎖および重鎖をコードする配列を原核生物の宿主において異種ポリヌクレオチドを複製および発現可能な組換えベクターに挿入する。本発明の目的のためには、入手でき当技術分野で周知である多数のベクターが使用できる。適当なベクターの選択は主としてベクターに挿入される核酸の大きさおよびベクターで形質転換される特定の宿主細胞によって異なる。各ベクターは種々の成分を含むが、これはその機能（異種ポリヌクレオチドの増幅もしくは発現、またはその双方）およびそれが存在する特定の宿主細胞とのその適合性によって異なる。一般に、ベクター成分としては限定されるものではないが、複製開始点、選抜マーカー遺伝子、プロモーター、リボソーム結合部位（ＲＢＳ）、シグナル配列、異種核酸挿入部分および転写終結配列が挙げられる。
一般に、レプリコンおよび宿主細胞と適合する種由来の制御配列を含むプラスミドベクターをこれらの宿主とともに用いる。通常、ベクターは複製部位、ならびに形質転換細胞における表現型選抜を提供し得るマーカー配列を有する。例えば、大腸菌は典型的にはｐＢＲ３２２、大腸菌種由来のプラスミドを用いて形質転換する。ｐＢＲ３２２はアンピシリン（Ａｍｐ）およびテトラサイクリン（Ｔｅｔ）耐性をコードする遺伝子を含み、従って、形質転換細胞を同定するための容易な手段を提供する。ｐＢＲ３２２、その誘導体、または他の微生物のプラスミドまたはバクテリオファージはまた内因性タンパク質の発現のために微生物によって使用され得るプロモーターを含んでもよく、または含むよう改変してもよい。特定の抗体の発現に用いるｐＢＲ３２２誘導体の例はCarter等，米国特許第5,648,237号および本明細書の以下の「実施例」の項に詳細に記載されている。
さらに、レプリコンと宿主微生物と適合する制御配列とを含むファージベクターを形質転換ベクターとしてこれらの宿主とともに用いてもよい。例えば、λＧＥＭ．ＴＭ．−１１などのバクテリオファージを組換えベクターの作製に利用してもよく、これを用いて大腸菌ＬＥ３９２などの感受性宿主細胞を形質転換してもよい。
本発明の発現ベクターは少なくとも２種のプロモーター−シストロン対、一方は免疫グロブリン軽鎖用であり、もう一方は免疫グロブリン重鎖用を含んでなる。プロモーターとはシストロンの上流（５'）に位置する非翻訳調節配列であり、これがその発現を調節する。原核生物のプロモーターは典型的には２つのクラスに、誘導性および構成的に分類される。誘導プロモーターとは培養条件の変化、例えば、栄養素の有無または温度の変化に応じてその制御下のシストロンの転写レベルの増加を惹起するプロモーターである。
構成および誘導プロモーターの双方ともを本発明に使用してよいが、本明細書に開示される発現ベクターでは高度に調節する誘導プロモーターが好ましい。種々の可能性ある宿主細胞によって認識される多数のプロモーターがよく知られている。制限酵素消化によって供給源ＤＮＡ由来のプロモーターを除去し、単離したプロモーター配列を本発明のベクターに挿入することで、選択したプロモーターを軽鎖および重鎖をコードするシストロンＤＮＡに機能しうる形で連結すればよい。天然のプロモーター配列および多数の異種プロモーターの双方とも、これを用いて標的遺伝子の増幅および／または発現に向けることができる。しかしながら、異種プロモーターが好ましく、これはそれらが一般に天然の標的ポリペプチドプロモーターと比べ、より多量の転写および発現された標的遺伝子のより多い産生量を可能にするからである。
原核生物宿主との使用に適したプロモーターには、ＰｈｏＡプロモーター、βガラクタマーゼ及びラクトースプロモーター系、トリプトファン(trp)プロモーター系及びハイブリッドプロモーター、例えばｔａｃ又はｔｒｃプロモーターが含まれる。しかしながら、細菌において機能的な他のプロモーター（例えば、他の既知のバクテリア又はファージプロモーター）も同様に適している。そのヌクレオチド配列に関する詳細は公開されており、当業者は、リンカー又はアダプターを用いてそれらを標的の軽鎖及び重鎖をコードするシストロンと連結させて任意の必要な制限部位を供給することができる（例えば、Siebenlist 等, (1980) Cell, 20:269を参照）。本発明の使用により好ましいプロモーターは、ＰｈｏＡプロモーターである。
本発明のある態様では、組換えベクター内の各シストロンは分泌シグナル配列要素を含んでなり、これは発現されたポリペプチドの、膜を超える移行を方向付けする。一般に、シグナル配列はベクターの成分であってよく、またはベクターに挿入される標的ポリペプチドＤＮＡの一部であってもよい。本発明の目的のために選択されたシグナル配列は宿主細胞によって認識され、プロセシングされる（すなわち、シグナルペプチダーゼによって切断される）ものであるべきである。異種ポリペプチド本来のシグナル配列を認識およびプロセシングしない原核生物の宿主細胞については、シグナル配列を例えば、アルカリフォスファターゼ、ペニシリナーゼ、Ｉｐｐ、または熱安定性エンテロトキシンＩＩ（ＳＴＩＩ）リーダー、ＬａｍＢ、ＰｈｏＥ、ＰｅｌＢ、ＯｍｐＡおよびＭＢＰからなる群から選択される原核生物のシグナル配列で置換する。本発明の好ましい実施形態では、発現系の両シストロンに用いるシグナル配列はＳＴＩＩシグナル配列またはその変異体である。
もう１つの態様では、本発明の免疫グロブリンの生産が宿主細胞の細胞質で起こり得、従って各シストロン内に分泌シグナル配列が存在する必要がない。それに関しては、免疫グロブリン軽鎖および重鎖は細胞質内で発現され、折りたたまれ、さらに構造化されて機能性免疫グロブリンを形成する。特定の宿主株（例えば、大腸菌ｔｒｘＢ−株）はジスルフィド結合形成に都合のよい細胞質条件を提供し、それによって発現されたタンパク質サブユニットの適当な折りたたみおよび構成を可能にする。Proba及びPluckthun, Gene, 159:203 (1995)。
本発明は、分泌され、かつ、適切に構築された全長抗体の産生量を最大化するために発現される軽鎖と重鎖の量比を調節できる発現系を提供する。かかる調節は軽鎖と重鎖の翻訳強度を同時に調節することで達成される。
翻訳強度を調節するある技術がSimmons等、米国特許第5,840,523号に開示されている。それではシストロン内の翻訳開始領域（ＴＩＲ）の変異体を利用している。所定のＴＩＲについては、様々な翻訳強度を有する一連のアミノ酸または核酸配列変異体を作製し、それによってこの因子を特定の鎖の所望の発現レベルに適合させる便宜な方法を提供することができる。ＴＩＲ変異体はアミノ酸配列を変更し得るコドン変更をもたらす（ただし、ヌクレオチド配列ではサイレントな変更が好ましい）従来の突然変異誘発技術によって作製すればよい。ＴＩＲの変更としては、例えば、シグナル配列の変更の他に、シャイン−ダルガーノ（Shine-Dalgarno）配列数または間隔の変更が挙げられる。変異シグナル配列を作製するある好ましい方法は、コード配列の開始点にシグナル配列のアミノ酸配列を変更しない（すなわちこの変更はサイレントである）「コドンバンク」を作製することである。これは各コドンの３番目のヌクレオチドの位置を変更することで達成すればよく、さらに、ロイシン、セリン、およびアルギニンなどのいくつかのアミノ酸は複数の１番目および２番目位置を有し、これがバンク作製を複雑にし得る。突然変異誘発のこの方法はYansura等(1992) METHODS: A Companion to Methods in Enzymol. 4:151-158に詳細に記載されている。
その中の各シストロンについて様々なＴＩＲ強度を有する１セットのベクターを作製することが好ましい。この限定セットにより各鎖の発現レベル、ならびに、種々のＴＩＲ強度組み合わせの下での全長産物の産生量の比較が提供される。シモンズ(Simmons)ら米国特許第5,840,523号に詳細に記載されるように、ＴＩＲ強度はレポーター遺伝子の発現レベルを定量化することで決定すればよい。本発明の目的のために、ベクター内のＴＩＲの特定の対についての翻訳強度の組み合わせは（Ｎ−軽、Ｍ−重）（ここで、Ｎは軽鎖の相対ＴＩＲ強度であり、Ｍは重鎖の相対ＴＩＲ強度である）で表される。例えば、（３−軽、７−重）はベクターが軽鎖発現について約３の相対ＴＩＲ強度を提供し、かつ、重鎖発現について約７の相対ＴＩＲ強度を提供することを意味する。翻訳強度比較を基に、本発明の発現ベクター構築物で組み合わせる所望の個々のＴＩＲを選択する。
本発明の全長抗体を発現させるのに好適な原核生物の宿主細胞としては、グラム陰性またはグラム陽性生物などの古細菌および真正細菌が挙げられる。有用な細菌の例としてはエシェリキア属（例えば、大腸菌）、桿菌（例えば、枯草菌）、腸内細菌、シュードモナス種（例えば、Ｐ．アエルギノサ(aeruginosa)）、ネズミチフス菌、セラチア・マルセスカンス、クレブシエラ属、プロテウス属、赤痢菌属、根粒菌、ビトレオスシラ(Vitreoscilla)、またはパラコッカス(Paracoccus)が挙げられる。グラム陰性細胞を用いるのが好ましい。より好ましくは、大腸菌細胞を本発明の宿主として用いる。好ましい大腸菌株は株Ｗ３１１０（Bachmann, Cellular and Molecular Biology ２巻（ワシントンＤ．Ｃ．：American Society for Microbiology, (1987), pp.1190-1219；ＡＴＣＣ寄託番号２７，３２５）および遺伝子型Ｗ３１１０・ｆｈｕＡ（・ｔｏｎＡ）ｐｔｒ３ ｌａｃ Ｉｑ ｌａｃＬ８・ｏｍｐＴ・（ｎｍｐｃ−ｆｅｐＥ）ｄｅｇＰ４１ ｋａｎＲを有する３３Ｄ３株（米国特許第5,639,635号）をはじめとするその誘導体である。もちろん大腸菌２９４（ＡＴＣＣ３１，４４６）、大腸菌Ｂ、大腸菌λ１７７６（ＡＴＣＣ３１，５３７）および大腸菌ＲＶ３０８（ＡＴＣＣ３１，６０８）などの他の株およびその誘導体も好適である。これらの例は例示であって限定されるものではない。所定の遺伝子型を有する前記の細菌のいずれかの誘導体を構築する方法は当技術分野では周知であり、例えば、Bass等, Proteins, 8:309-314 (1990)に記載されている。もちろん、細菌細胞におけるレプリコンの複製可能性を考慮して適当な細菌を選択する必要がある。例えば、ｐＢＲ３２２、ｐＢＲ３２５、ｐＡＣＹＣ１７７、またはｐＫＮ４１０などの十分に周知のプラスミドをレプリコンを供給するために用いる場合には、大腸菌、セラチア、またはサルモネラ種が宿主として用いるのに好適であり得る。好ましくは、宿主細胞は最少量のタンパク質分解酵素しか分泌すべきでなく、さらなるプロテアーゼ阻害剤を細胞培養に加えることが望ましい場合もある。
抗体産生
宿主細胞を前記の発現ベクターで形質転換して誘導プロモーター用に必要に応じて改変した従来の栄養培地で培養し、形質転換体を選抜し、または所望の配列をコードする遺伝子を増幅する。
形質転換とはＤＮＡが染色体外要素としてか、または染色体成分によってのいずれかで複製可能であるようにＤＮＡを原核生物の宿主に導入することを意味する。形質転換は、用いる宿主細胞に応じてかかる細胞に適当な標準的な技術を用いて行う。一般に、かなりの細胞壁障壁を含む細菌細胞には塩化カルシウムを用いるカルシウム処理を用いる。もう１つの形質転換法はポリエチレングリコール／DMSOを用いる。用いられるさらにもう１つの技術はエレクトロポレーションである。
本発明のポリペプチドを生産するために用いられる原核細胞は当技術分野で周知であり、かつ、選択した宿主細胞の培養に好適な培地で増殖させる。好適な培地の例としては必要な栄養素を補ったルリア−ブロス（ＬＢ）が挙げられる。好ましい実施形態では、発現ベクターを含有する原核細胞の増殖を選択的に可能にするために培地は発現ベクターの構成を基に選択した選抜剤も含んでもよい。例えば、アンピシリン耐性遺伝子を発現する細胞の増殖のために、アンピシリンを培地に加える。
炭素、窒素、および無機リン酸供給源の他に、いずれかの必須サプリメントも適当な濃度で単独でまたは他のサプリメントもしくは窒素錯体供給源などの培地との混合物として取り入れて含めてもよい。所望により、培養培地はグルタチオン、システイン、シスタミン、チオグリコレート、ジチオエリスリトールおよびジチオスレイトールからなる群から選択される１種以上の還元剤を含んでもよい。
原核生物の宿主細胞を好適な温度で培養する。大腸菌増殖には、例えば、好ましい温度は約２０℃ないし約３９℃、より好ましくは約２５℃ないし約３７℃にわたり、さらにより好ましくは約３０℃である。培地のｐＨは、主として宿主生物にもよるが、約５ないし約９にわたるいずれｐＨであってもよい。大腸菌には、ｐＨは好ましくは約６．８ないし約７．４であり、より好ましくは約７．０である。
本発明の発現ベクターに誘導プロモーターを用いる場合には、タンパク質発現はプロモーターの活性化に好適な条件下で誘導する。本発明のある態様では、２個のＰｈｏＡプロモーターを用いて軽鎖および重鎖の転写を制御する。従って、形質転換された宿主細胞を誘導のためにリン酸制限培地で培養する。好ましくは、リン酸制限培地は以下の実施例２に詳細に記載されるシー・アール・エー・ピー(C.R.A.P)培地である。用いるベクター構築物によっては、当技術分野で周知のように種々の他の誘導物質を用いてもよい。
本発明の発現された軽鎖および重鎖ポリペプチドは宿主細胞のペリプラズムに分泌されそこから回収される。タンパク質回収は典型的には、一般に浸透圧ショック、超音波処理または溶解といった手段による微生物の破壊を伴う。細胞を破壊したら、細胞細片または全細胞を遠心分離または濾過によって回収すればよい。タンパク質は、例えば、親和性樹脂クロマトグラフィーによってさらに精製してもよい。あるいは、タンパク質が培養培地に移行され、そこで単離する場合もある。細胞は産生されたタンパク質のさらなる精製のために濾過され遠心分離された培養物または培養上清から除去してもよい。発現されたポリペプチドはポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＰＡＧＥ）およびウェスタンブロット・アッセイなどの一般に知られている方法を用いてさらに単離および同定すればよい。
本発明のある態様では、抗体生産を培養プロセスによって大量に実施する。組換えタンパク質の生産には種々の大規模流加培養手順が利用できる。大規模培養は少なくとも１０００リットルの容量を有し、好ましくは約１，０００ないし１００，０００リットルの容量を有する。これらの発酵槽は攪拌羽根を用いて酸素および栄養素、特にグルコース（好ましい炭素／エネルギー供給源）を分配する。小スケール培養とは一般に容積が約１００リットルしかない培養槽での培養をさし、約１リットルないし約１００リットルにわたり得る。
培養プロセスでは、タンパク質発現の誘導は典型的には細胞が好適な条件下で所望の密度、例えば、約１８０−２２０のＯＤ５５０まで増殖した後に始め、この段階で細胞は初期定常期にある。用いるベクター構築物によって、当技術分野で周知であり、かつ、前記の種々の誘導物質を使用してよい。細胞を誘導前により短い期間増殖させてもよい。通常、細胞は約１２−５０時間誘導するが、より長いか、またはより短い誘導時間を用いてもよい。
本発明のポリペプチドの産生量および品質を改善するために、種々の培養条件を改変してよい。例えば、分泌された抗体ポリペプチドの適切な構成および折りたたみを向上させるために、Ｄｓｂタンパク質（ＤｓｂＡ、ＤｓｂＢ、ＤｓｂＣ、ＤｓｂＤおよびもしくはＤｓｂＧ）またはＦｋｐＡ（シャペロン活性を有するペプチジルプロリルシス、トランスイソメラーゼ）などのシャペロンタンパク質を過剰発現するさらなるベクターを用いて宿主原核細胞を同時形質転換してもよい。シャペロンタンパク質は細菌宿主細胞で産生された異種タンパク質の適切な折りたたみおよび可溶性を促進すると実証されている。Chen等 (1999) J. Bio. Chem. 274:19601-19605；Georgiou等，米国特許第6,083,715号；Georgiou等，米国特許第6,027,888号；Bothmann及びPluckthun (2000) J. Biol. Chem. 275:17100-17105；Ramm及びPluckthun (2000) J. Bio. Chem. 275:17106-17113；Arie等 (2001) Mol. Microbiol. 39:199-210。２つの重鎖および２つの軽鎖を含む全長の、二価抗体の形成および折りたたみには十分なジスルフィド結合が特に重要である。
発現された異種タンパク質（特に、タンパク質分解に感受性のもの）のタンパク質分解を最小に抑えるために、タンパク質分解酵素を欠く特定の宿主株を本発明に用いてもよい。例えば、宿主細胞株はプロテアーゼＩＩＩ、ＯｍｐＴ、ＤｅｇＰ、Ｔｓｐ、プロテアーゼＩ、プロテアーゼＭｉ、プロテアーゼＶ、プロテアーゼＶＩおよびその組み合わせなどの周知の細菌プロテアーゼをコードする遺伝子において遺伝的変異を達成するよう改変してもよい。いくつかの大腸菌プロテアーゼを欠く株は入手可能であり、例えば、Joly等 (1998), 上掲；Georgiou等，米国特許第5,264,365号；Georgiou等, 米国特許第5,508,192号；Hara等，Microbial Drug Resistance 2:63-72 (1996)に記載されている。
好ましい実施形態では、タンパク質分解酵素を欠き、かつ、１種以上のシャペロンタンパク質を過剰発現するプラスミドで形質転換した大腸菌株を本発明の発現系の宿主細胞として用いる。これらの株のいくつかを下記の実施例の項でさらに記載する。
抗体精製
好ましい実施形態では、本明細書で生産された抗体タンパク質をさらに精製して、さらなるアッセイおよび使用のために実質的に均質な調製物を得る。当技術分野で周知の標準的なタンパク質精製法を用いればよい。以下の手順は好適な精製手順の例である：免疫親和性またはイオン交換カラムでの分画、エタノール沈殿、逆相ＨＰＬＣ、シリカまたはＤＥＡＥなどの陽イオン交換樹脂でのクロマトグラフィー、等電点電気泳動、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、硫酸アンモニウム沈殿、および例えばセファデックスＧ−７５を用いるゲル濾過。
ある態様では、本発明の全長抗体産物の免疫親和性精製に固相に固定したタンパク質Ａを用いる。タンパク質Ａは黄色ブドウ球菌由来の４１ｋＤの細胞壁タンパク質であり、高親和性で抗体のＦｃ領域と結合する。Lindmark等 (1983) J. Immunol. Meth. 62:1-13。タンパク質Ａを固定する固相はガラスまたはシリカ表面を含んでなるカラムであることが好ましく、制御された孔を有するガラスカラムまたはケイ酸カラムがより好ましい。いくつかの適用では、夾雑物の非特異的付着を防ごうとしてカラムをグリセロールなどの試薬でコーティングした。
精製の第１の工程として、前記の細胞培養物由来の調製物を固相に固定したタンパク質Ａに適用して全長抗体をタンパク質Ａに特異的に結合させる。次いで、固相を洗浄して固相に非特異的に結合した夾雑物を除去する。最後に、全長抗体を溶出させることで固相から回収する。
活性アッセイ
本発明の全長非グリコシル化抗体は、種々の当技術分野で周知のアッセイによってその物理的／化学的特性および生物学的機能について特性決定すればよい。本発明のある態様では、本発明の原核生物の宿主細胞で作製された抗体と異なる発現ベクター設計または異なる宿主細胞系などのその他の発現系で作製された同様の抗体とを比較することが重要である。特に、本発明の個別シストロンベクターによって発現された全長抗体量を種々のポリシストロン性ベクターによって発現されたものとを比較すればよい。タンパク質定量化法は当技術分野で十分に知られている。例えば、発現されたタンパク質のサンプルをクーマシー染色したＳＤＳ−ＰＡＧＥでその定量的強度について比較すればよい。あるいは、注目される特定のバンド（例えば、全長バンド）を例えば、ウェスタンブロットゲル解析および／またはＡＭＥ５−ＲＰアッセイによって検出すればよい。
精製した全長抗体は、限定されるものではないが、Ｎ末端配列決定、アミノ酸解析、非変性サイズ排除高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、質量分析、イオン交換クロマトグラフィーおよびパパイン消化をはじめとする一連のアッセイによってさらに特性決定してもよい。
本発明の特定の実施形態では、本明細書で生産された全長抗体をその生物学的活性について解析する。本発明の抗体はその抗原結合活性について調べるのが好ましい。本明細書で使用できる当技術分野で周知の抗原結合アッセイとしては、限定するものではないが、ウェスタンブロット、ラジオイムノアッセイ、ＥＬＩＳＡ（酵素結合免疫吸着アッセイ）、「サンドイッチ」イムノアッセイ、免疫沈降アッセイ、蛍光イムノアッセイ、およびタンパク質Ａイムノアッセイなどの技術を用いるいずれかの直接または競合結合アッセイが挙げられる。例示的抗原結合アッセイを以下の実施例の項に示す。
ある実施形態では、本発明は非グリコシル化された全長抗体を考慮する。この抗体の独特の特徴（すなわち、エフェクター機能は欠くが完全なＦｃ領域を有すること）によりインビボでの抗体の半減期が重要であるがエフェクター機能（すなわち、補体およびＡＤＣＣ）は不必要であるか有害である多数の適用にとって所望の候補となる。特定の実施形態では、産生された全長抗体のＦｃ活性を測定して確実に望ましい特性のみが維持されているようにする。例えば、Ｆｃ受容体（ＦｃＲ）結合アッセイを実施して確実に抗体がＦｃγＲ１結合を欠くが（従って、ＡＤＣＣ毒性を欠く）、ＦｃＲｎ結合能力は保持するようにする。また、Ｃ１ｑ結合アッセイを実施して抗体がＣ１ｑと結合できず、従ってＣＤＣ活性を欠くということを確認してもよい。インビトロおよびインビボ細胞障害性アッセイを実施してＣＤＣおよびまたはＡＤＣＣ活性の枯渇を確認してもよい。これらのアッセイを実施するための技術は当技術分野で周知である。例示的な手順の詳細を実施例の項で示す。
ヒト化抗体
本発明はヒト化抗体を包含する。非ヒト抗体をヒト化する方法は当該分野でよく知られている。好ましくは、ヒト化抗体は非ヒトである供給源からそこに導入された一又は複数のアミノ酸残基を有している。これら非ヒトアミノ酸残基は、しばしば「移入」残基と称され、典型的には「移入」可変ドメインから得られる。ヒト化は本質的には高頻度可変領域配列をヒト抗体の対応する配列に置換することにより、Winterと共同研究者（Jones等 (1986) Nature, 321:522-525；Riechmann等 (1988) Nature, 332:323-327；Verhoeyen等 (1988) Science, 239:1534-1536）の方法に従って実施できる。従って、このような「ヒト化」抗体は、無傷のヒト可変ドメインより実質的に少ない分が非ヒト種由来の対応する配列で置換されたキメラ抗体(米国特許第4,816,567号)である。実際には、ヒト化抗体は典型的には幾つかの高頻度可変領域残基及び場合によっては幾つかのＦＲ残基が齧歯類抗体の類似する部位からの残基によって置換されたヒト抗体である。
抗原性を軽減するには、ヒト化抗体を産生するために使用するヒトの軽及び重可変ドメインの両方の選択が非常に重要である。いわゆるベストフィット法では、齧歯類抗体の可変領域の配列を既知のヒト可変配列ライブラリー全体に対してスクリーニングする。齧歯類のものと最も類似するヒトの配列をヒト化抗体のヒトフレームワークとして受け入れる（Sims等 (1993) J. Immunol., 151:2296、Chothia等 (1987) J. Mol. Biol., 196:901）。他の方法では、軽又は重鎖の特定のサブグループのヒト抗体全てのコンセンサス配列から取り出す特定のフレームワークを使用する。同じフレームワークを複数の異なるヒト化抗体に使用できる（Carter等 (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:4285、Presta等 (1993) J. Immunol. 151:2623）。
更に、抗体は、抗原に対する高親和性や他の好ましい生物学的特徴を保持した状態でヒト化することが重要である。この目標を達成するべく、好ましい方法では、親及びヒト化配列の三次元モデルを使用して、親配列及び様々な概念的ヒト化産物の分析工程を経てヒト化抗体を調整する。三次元免疫グロブリンモデルは容易に入手可能であり、当業者には知られている。選択された候補免疫グロブリン配列の推測三次元コンフォメーション構造を図解し、表示するコンピュータプログラムは入手可能である。これらのディスプレイを調べることで、候補免疫グロブリン配列の機能における残基の役割の分析、すなわち候補免疫グログリンの抗原への結合能力に影響を及ぼす残基の分析が可能となる。このようにして、例えば標的抗原に対する高親和性等の望ましい抗体特徴が達成されるように、ＦＲ残基をレシピエント及び移入配列から選択し、組み合わせることができる。一般的に、高頻度可変領域残基は、直接かつ最も実質的に抗原結合性に影響を及ぼしている。
抗体変異体
ここに記載する抗体のアミノ酸配列の修飾を考える。例えば、抗体の結合親和性及び／又は他の生物学的特性を改善することが望まれうる。抗体のアミノ酸配列変異体は、抗体の核酸中に適当なヌクレオチド変化を導入することにより、又はペプチド合成により調製される。そのような修飾は、例えば、抗体のアミノ酸配列内の残基の欠失及び／又は挿入及び／又は置換を含む。最終コンストラクトが所望の特徴を有するとするならば、欠失、挿入、及び置換の任意の組み合わせは、その最終コンストラクトに達するまでなされる。アミノ酸変化は、配列が作製される時点で対象抗体アミノ酸配列に導入されてもよい。
突然変異誘発の好ましい位置である抗体の所定の残基又は領域の特定のために有用な方法は、Cunningham及びWells, Science 244: 1081-1085 (1989)に記載されているように「アラニンスキャンニング突然変異誘発」と呼ばれる。ここで、標的残基の残基又は基が同定され（例えば、arg, asp, his, lys,及びglu等の荷電残基）、中性又は負荷電アミノ酸（最も好ましくはアラニン又はポリアラニン）に置換され、アミノ酸と抗原との相互作用に影響を及ぼす。ついで置換に対する機能的感受性を示すこれらのアミノ酸の位置は、置換部位において又はそれに対して更なる又は他の変異体を導入することにより精密にされる。しかして、アミノ酸配列変異を導入する部位は予め決定されるが、変異自体の性質は予め決める必要はない。例えば、与えられた部位における変異の性能を分析するために、ａｌａスキャンニング又はランダム突然変異誘発を標的コドン又は領域で実施し、発現された全長抗体を所望の活性についてスクリーニングする。
アミノ酸配列挿入は、１残基から１００以上の残基を含むポリペプチドの長さの範囲のアミノ-及び／又はカルボキシル末端融合物、並びに一又は複数のアミノ酸残基の配列内挿入物を含む。末端挿入物の例には、Ｎ末端メチオニル残基を持つ抗体又は細胞障害性ポリペプチドに融合した抗体が含まれる。抗体分子の他の挿入変異体は、抗体の血清半減期を向上させる酵素(例えばＡＤＥＰＴ)又はポリペプチドへの、抗体のＮ又はＣ末端への融合物を含む。
他の型の変異体はアミノ酸置換変異体である。これらの変異体は、抗体分子において少なくとも一つのアミノ酸残基が異なる残基で置換されている。置換突然変異に対して最も興味深い部位は高頻度可変領域を含むが、ＦＲ変化も考えられる。保存的置換は、「好ましい置換」と題して表１に示す。このような置換が生物学的活性の変化をもたらす場合、表１に「例示的な置換」と名前を付け、又はアミノ酸の分類に関して以下に更に記載するような、より実質的な変化を導入し、生成物をスクリーニングしてもよい。
Figure 0004309656
抗体の生物学的性質における実質的な修飾は、（ａ）置換領域のポリペプチド骨格の構造、例えばシート又は螺旋配置、（ｂ）標的部位の分子の電荷又は疎水性、又は（ｃ）側鎖の嵩を維持するそれらの効果において実質的に異なる置換を選択することにより達成される。天然に生じる残基は共通の側鎖特性に基づいて群に分けることができる：
（１）疎水性：ノルロイシン, met, ala, val, leu, ile;
（２）中性の親水性：cys, ser, thr;
（３）酸性：asp, glu;
（４）塩基性：asn, gln, his, lys, arg;
（５）鎖配向に影響する残基：gly, pro; 及び
（６）芳香族：trp, tyr, phe。
非保存的置換は、これらの分類の一つのメンバーを他の分類に交換することを必要とするであろう。
抗体の適切な配置の維持に関与しない任意のシステイン残基は、一般にセリンで置換し、分子の酸化的安定性を向上させて異常な架橋を防止する。逆に、抗体にシステイン結合を付加して、その安定性を向上させてもよい。
特に好ましい型の置換変異体は、親抗体（例えば、ヒト化又はヒト抗体）の一又は複数の高頻度可変領域残基の置換を含む。一般的に、さらなる発展のために選択され、得られた変異体は、それらが作製された親抗体と比較して向上した生物学的特性を有している。そのような置換変異体を作製する簡便な方法は、ファージディスプレイを使用する親和性突然変異を含む。簡潔に言えば、幾つかの高頻度可変領域部位（例えば６−７部位）を突然変異させて各部位における全ての可能なアミノ酸置換を生成させる。このように生成された全長抗体は、繊維状ファージ粒子から、各粒子内に充填されたＭ１３の遺伝子ＩＩＩ産物への融合物としてディスプレイされる。ファージディスプレイ変異体は、ついで、ここに開示されるようなそれらの生物学的活性（例えば、結合親和性）についてスクリーニングされる。修飾のための候補となる高頻度可変領域部位を同定するために、アラニンスキャンニング突然変異誘発を実施し、抗原結合に有意に寄与する高頻度可変領域残基を同定することができる。別法として、又はそれに加えて、抗原-抗体複合体の結晶構造を分析して抗体と抗原の接点を特定するのが有利である場合もある。このような接触残基及び隣接残基は、ここに述べた技術に従う置換の候補である。そのような変異体が生成されると、変異体のパネルにここに記載するようなスクリーニングを施し、一又は複数の関連アッセイにおいて優れた特性を持つ抗体を更なる開発のために選択する。
抗体のアミノ酸配列変異体をコードする核酸分子は、この分野で知られた種々の方法によって調製される。これらの方法は、限定するものではないが、天然源からの単離（天然に生じるアミノ酸配列変異体の場合）又は初期に調製された変異体又は抗体の非変異体のオリゴヌクレオチド媒介（又は部位特異的）突然変異誘発、ＰＣＲ突然変異誘発、及びカセット突然変異誘発による調製を含む。
本発明の抗体のＦｃ領域に一又は複数のアミノ酸修飾を導入し、それによって変異体Ｆｃ領域を作成することが望ましい。Ｆｃ領域変異体は一又は複数のアミノ酸位置にアミノ酸修飾（例えば置換）を含むヒトＦｃ領域配列（例えばヒトＩｇＧ１、ＩｇＧ２、ＩｇＧ３又はＩｇＧ４Ｆｃ領域）を含みうる。
一実施態様では、Ｆｃ領域変異体は、変更された新生児Ｆｃレセプター（ＦｃＲｎ）結合親和性を示しうる。そのような変異体Ｆｃ領域は、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６、２６５、２７２、２８６、２８８、３０３、３０５、３０７、３０９、３１１、３１２、３１７、３４０、３５６、３６０、３６２、３７６、３７８、３８０、３８２、３８６、３８８、４００、４１３、４１５、４２４、４３３、４３４、４３５、４３６、４３９又は４７７の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。ＦｃＲｎへの減少した結合性も持つＦｃ領域変異体は、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２５２、２５３、２５４、２５５、２８８、３０９、３８６、３８８、４００、４１５、４３３、４３５、４３６、４３９又は４４７の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。上述のＦｃ領域変異体は、あるいはＦｃＲｎへの増加した結合性を示し、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２５６、２６５、２７２、２８６、３０３、３０５、３０７、３１１、３１２、３１７、３４０、３５６、３６０、３６２、３７６、３７８、３８０、３８２、４１３、４２４又は４３４の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。
ＦｃγＲへの結合性が低減されたＦｃ領域変異体は、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２３９、２４８、２４９、２５２、２５４、２６５、２６８、２６９、２７０、２７２、２７８、２８９、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６、２９８、３０１、３０３、３２２、３２４、３２７、３２９、３３３、３３５、３３８、３４０、３７３、３７６、３８２、３８８、３８９、４１４、４１６、４１９、４３４、４３５、４３７、４３８又は４３９の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。
例えば、Ｆｃ領域変異体はＦｃγＲＩへの減少した結合性を示し、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２６５、２６９、２７０、３２７又は３２９の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。
Ｆｃ領域変異体はＦｃγＲＩＩへの減少した結合性を示し、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２６５、２６９、２７０、２９２、２９４、２９５、２９８、３０３、３２４、３２７、３２９、３３３、３３５、３３８、３７３、３７６、４１４、４１６、４１９、４３５、４３８又は４３９の任意の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。
関心のあるＦｃ領域変異体はＦｃγＲＩＩＩへの減少した結合性を示し得、Ｆｃ領域のアミノ酸位置２３８、２３９、２４８、２４９、２５２、２５４、２６５、２６８、２６９、２７０、２７２、２７８、２８９、２９３、２９４、２９５、２９６、３０１、３０３、３２２、３２７、３２９、３３８、３４０、３７３、３７６、３８２、３８８、３８９、４１６、４３４、４３５又は４３７の一又は複数においてアミノ酸修飾を含んでいてもよく、ここでＦｃ領域の残基の番号付けはKobatのＥＵインデックスのものである。
変更された（すなわち改善されたか減少させられた）Ｃ１ｑ結合性及び／又は補体依存性細胞障害性（ＣＤＣ）を持つＦｃ領域変異体は国際公開第99/51642号に記載されている。そのような変異体はＦｃ領域のアミノ酸位置２７０、３２２、３２６、３２７、３２９、３３１、３３３又は３３４の一又は複数においてアミノ酸置換を含みうる。Fc領域変異体については、Duncan及びWinter Nature 322:738-40 (1988)；米国特許第5,648,260号；米国特許第5,624,821号；及び国際公開第94/29351号をまた参照のこと。
免疫複合体
本発明は、また、細胞障害剤、例えば化学療法剤（ここで上に定義及び記載したようなもの）、毒素(例えば、小分子毒素又は細菌、真菌、植物又は動物由来の酵素的に活性な毒素で、その断片及び／又は変異体を含む)、又は放射性同位元素(すなわち、放射性コンジュゲート)に結合した抗体を含有する免疫複合体に関する。
抗体と一又は複数の小分子毒素、例えばカリケアマイシン、メイタンシン（米国特許第5,208,020号）、トリコテン(trichothene)、及びＣＣ１０６５のコンジュゲートがまたここで考えられる。
本発明の一実施態様では、抗体は一又は複数のメイタンシン分子（例えば１抗体分子当たり約１から約１０のメイタンシン）に結合される。メイタンシンは、例えばＭａｙ-ＳＨ３に還元されていてもよいＭａｙ-ＳＳ-Ｍｅに転換され、修飾された抗体と反応して（Chari等, Cancer Research 52: 127-131 (1992)）メイタンシノイド-抗体免疫複合体を生じうる。
興味のある他の免疫複合体は一又は複数のカリケアマイシン分子に結合した抗体を含む。カリケアマイシンファミリーの抗生物質はピコモルに満たない濃度で二本鎖ＤＮＡの破壊を生じ得る。使用できるカリケアマイシンの構造類似体には、限定されるものではないが、γ１ Ｉ、α２ Ｉ、α３ Ｉ、Ｎ-アセチル-γ１ Ｉ、ＰＳＡＧ及びθＩ １（Hinman等 Cancer Research 53: 3336-3342 (1993)及びLode等 Cancer Research 58: 2925-2928 (1998)）が含まれる。出典明示により取り込まれる米国特許第5,714,586号；同第5,712,374号；同第5,264,586号；及び同第5,773,001号を参照のこと。
使用可能な酵素活性毒及びその断片には、ジフテリアＡ鎖、ジフテリア毒素の非結合性活性断片、外毒素Ａ鎖(シュードモナス・アエルギノーサ(Pseudomonas aeruginosa))、リシンＡ鎖、アブリンＡ鎖、モデシン(modeccin)Ａ鎖、アルファ-サルシン(sarcin)、アレウライツ・フォルディイ(Aleurites fordii)プロテイン、ジアンシン(dianthin)プロテイン、フィトラッカ・アメリカーナ(Phytolaca americana)プロテイン(ＰＡＰＩ、ＰＡＰＩＩ及びＰＡＰ-Ｓ)、モモルディカ・キャランティア(momordica charantia)インヒビター、クルシン(curcin)、クロチン、サパオナリア(sapaonaria)オフィシナリスインヒビター、ゲロニン(gelonin)、マイトゲリン(mitogellin)、レストリクトシン(restrictocin)、フェノマイシン、エノマイシン及びトリコセセンス(tricothecenes)が含まれる。例えば1993年10月28日に公開された国際公開第93/21232号を参照のこと。
本発明は更に抗体と核溶解（nucleolytic）活性を持つ化合物（例えばリボヌクレアーゼ又はＤＮＡエンドヌクレアーゼ、例えばデオキシリボヌクレアーゼ；ＤＮａｓｅ）の間に形成された免疫複合体を更に考える。
様々な放射性同位元素が放射性コンジュゲート抗体の生産に利用できる。例には、Ａｔ２１１、Ｉ１３１、Ｉ１２５、Ｙ９０、Ｒｅ１８６、Ｒｅ１８８、Ｓｍ１５３、Ｂｉ２１２、Ｐ３２及びＬｕの放射性同位元素が含まれる。
抗体と細胞障害剤のコンジュゲートは、種々の二官能性タンパク質カップリング剤、例えばＮ-スクシンイミジル-３-(２-ピリジルジチオール)プロピオナート(ＳＰＤＰ)、スクシンイミジル-４-(Ｎ-マレイミドメチル)シクロヘキサン-１-カロボキシレート、イミノチオラン(ＩＴ)、イミドエステル類の二官能性誘導体(例えばジメチルアジピミダートＨＣＬ)、活性エステル類(例えば、スベリン酸ジスクシンイミジル)、アルデヒド類(例えば、グルタルアルデヒド)、ビス-アジド化合物(例えば、ビス(ｐ-アジドベンゾイル)ヘキサンジアミン)、ビス-ジアゾニウム誘導体(例えば、ビス-(ｐ-ジアゾニウムベンゾイル)-エチレンジアミン)、ジイソシアネート(例えば、トリエン-２,６-ジイソシアネート)、及び二活性フッ素化合物(例えば、１,５-ジフルオロ-２,４-ジニトロベンゼン)を使用して作製することができる。例えば、リシン免疫毒素は、Vitetta等, Science 238:1098(1987)に記載されているようにして調製することができる。炭素-１４標識１-イソチオシアナトベンジル-３-メチルジエチレン-トリアミン五酢酸(ＭＸ-ＤＴＰＡ)は抗体に放射性ヌクレオチドを結合するためのキレート剤の例である。国際公開94/11026号を参照のこと。リンカーは細胞中で細胞障害薬の放出を容易にする「切断可能リンカー」でありうる。例えば、酸不安定リンカー、ペプチダーゼ感受性リンカー、ジメチルリンカー又はジスルフィド含有リンカー（Chari等 Cancer Research 52: 127-131 (1992)）を使用することができる。
あるいは、抗体と細胞障害剤を含む融合タンパク質を、例えば組換え法又はペプチド合成法によって作製してもよい。
他の実施態様では、腫瘍の事前ターゲティングに利用するために、「レセプター」(例えばストレプトアビジン)に抗体を結合させることができ、ここで、抗体-レセプターコンジュゲートを患者に投与し、続いてキレート剤を使用して、循環系から未結合コンジュゲートを除去し、ついで細胞障害剤(例えば放射性ヌクレオチド)に結合した「リガンド」(例えばアビジン)を投与する。
抗体誘導体
本発明の抗体および抗体変異体をさらに改変して当技術分野で周知であり、かつ、容易に入手できるさらなる非タンパク質部分を含めてもよい。好ましくは、抗体の誘導体化に好適な部分は水溶性ポリマーである。水溶性ポリマーの限定するものではない例としては、限定されるものではないが、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、エチレングリコール／プロピレングリコールの共重合体、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ-１,３-ジオキソラン、ポリ-１,３,６-トリオキソラン、エチレン／無水マレイン酸共重合体、ポリアミノ酸（ホモポリマーまたはランダム共重合体のいずれか）およびデキストランまたはポリ（ｎ-ビニルピロリドン）ポリエチレングリコール、プロプロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド／エチレンオキシド共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール（例えば、グリセロール）、ポリビニルアルコール、およびその混合物が挙げられる。ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒドがその水中安定性のために製造において有利であり得る。ポリマーはいずれの分子量のものであってもよく、分枝していてもよいし、していなくてもよい。抗体に結合するポリマー数は異なってよく、１以上のポリマーを結合する場合にはそれらは同一分子であっても異なる分子であってもよい。一般に、誘導体化に用いるポリマーの数およびまたは種類は、限定されるものではないが、改良される抗体の特定の性質または機能、抗体誘導体が所定の条件下で治療に用いられるかどうかをはじめとする考慮を基に決定すればよい。
一般に、本明細書に記載の原核生物の発現系によって産生される全長抗体は非グリコシル化されており、Ｆｃ領域のエフェクター活性を欠いている。天然の全長抗体の１以上のエフェクター機能を少なくとも部分的に回復させることが望ましい場合もある。従って、本発明は非グリコシル化された全長抗体のＦｃ領域中の同定した残基部位に好適な部分を結合させることによってエフェクター機能を回復させる方法を考慮する。この目的のために好ましい部分はＰＥＧであるが、他の炭水化物ポリマーも使用してよい。ペグ化(pegylation)は当技術分野で周知のいずれかのペグ化反応によって実施すればよい。例えば、EP401384；EP0154316；WO98/48837参照。ある実施形態では、まずシステイン残基を、抗体または抗体変異体が通常グリコシル化されている位置または抗体の表面上の位置などの抗体の同定した位置の残基と置換する。好ましくは、システインを１以上の位置２９７、２９８、２９９、２６４、２６５および２３９（KabatにみられるようなＥＵ指針に従う番号付け）の残基と置換する。発現後、システイン置換した抗体変異体は遊離システイン残基と化学結合した種々の形態のＰＥＧ（または予備合成炭水化物）を含み得る。
製薬製剤
全長抗体の治療用製剤は、所望の純度を持つ抗体と、場合によっては生理学的に許容される担体、賦形剤又は安定化剤を混合することにより（Remington's Pharmaceutical Sciences 16版, Osol, A. 編, (1980)）、水溶液、凍結乾燥又は他の乾燥製剤の形態に調製され貯蔵される。許容される担体、賦形剤又は安定化剤は、用いられる用量と濃度でレシピエントに非毒性であり、ホスフェート、シトレート、ヒスチジン及び他の有機酸等のバッファー；アスコルビン酸及びメチオニンを含む酸化防止剤；保存料（例えばオクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロリド；ヘキサメトニウムクロリド；ベンザルコニウムクロリド、ベンズエトニウムクロリド；フェノール、ブチル又はベンジルアルコール；メチル又はプロピルパラベン等のアルキルパラベン；カテコール；レゾルシノール；シクロヘキサノール；３-ペンタノール；及びｍ-クレゾール）；低分子量（約１０残基未満）ポリペプチド；血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリン等のタンパク質；ポリビニルピロリドン等の親水性ポリマー；グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン又はリシン等のアミノ酸；グルコース、マンノース、又はデキストリンを含む単糖類、二糖類、及び他の炭水化物；ＥＤＴＡ等のキレート化剤；スクロース、マンニトール、トレハロース又はソルビトール等の糖；ナトリウム等の塩形成対イオン；金属錯体（例えば、Ｚｎ-タンパク質複合体）；及び／又はＴＷＥＥＮ（商品名）、ＰＬＵＲＯＮＩＣＳ(商品名)又はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の非イオン性界面活性剤を含む。
ここでの製剤は、治療される特定の徴候のために必要ならば一以上の活性化合物、好ましくは互いに悪影響を与えない相補的活性を持つものも含んでよい。そのような分子は、意図する目的のために有効な量で組み合わされて好適に存在する。
また活性成分は、例えばコアセルベーション技術又は界面重合により調製されたマイクロカプセル、例えばヒドロキシメチルセルロース又はゼラチンマイクロカプセル及びポリペプチド-(メタクリル酸メチル)マイクロカプセル、コロイド状ドラッグデリバリー系（例えば、リポソーム、アルブミンミクロスフィア、マイクロエマルション、ナノ-粒子及びナノカプセル）又はマクロエマルションに捕捉させてもよい。このような技術は、Remington's Pharmaceutical Sciences 16版, Osol, A. 編, (1980)に開示されている。
インビボ投与に使用される製剤は無菌でなければならない。このことは、滅菌濾過膜を通して濾過することにより容易に達成される。
徐放性調合物を調製してもよい。徐放性調合物の好ましい例は、全長抗体を含む疎水性固体ポリマーの半透性マトリクスを含み、そのマトリクスは成形物、例えばフィルム又はマイクロカプセルの形態である。徐放性マトリクスの例には、ポリエステル、ヒドロゲル（例えば、ポリペプチドポリ(２-ヒドロキシエチルメタクリレート)又はポリ(ビニルアルコール)、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号)）、Ｌ-グルタミン酸とγエチル-Ｌ-グルタメートのコポリマー、非分解性エチレン-酢酸ビニル、分解性乳酸-グリコール酸コポリマー、例えばＬＵＰＲＯＮ ＤＥＰＯＴＴＭ（乳酸-グリコール酸コポリマー及び酢酸ロイプロリドからなる注射可能なミクロスフィア）、及びポリ-Ｄ-(-)-３-ヒドロキシブチル酸が含まれる。エチレン-酢酸ビニル及び乳酸-グリコール酸等のポリマーは、分子を１００日以上かけて放出することを可能にするが、ある種のヒドロゲルはタンパク質をより短い時間で放出する。カプセル化された抗体が体内に長時間残ると、３７℃の水分に暴露された結果として変性し又は凝集し、生物活性を喪失させ免疫原性を変化させるおそれがある。合理的な戦略を、関与するメカニズムに応じて安定化のために案出することができる。例えば、凝集機構がチオ-ジスルフィド交換による分子間Ｓ-Ｓ結合の形成であることが見いだされた場合、安定化はスルフヒドリル残基を修飾し、酸性溶液から凍結乾燥させ、水分含有量を制御し、適当な添加剤を使用し、また特定のポリマーマトリクス組成物を開発することによって達成されうる。
用途
本発明の抗体は、例えば、それが認識する特定ポリペプチドを精製、検出、及び標識するのに使用され、インビトロ及びインビボの診断及び治療方法を含む。
一態様では、本発明の抗体は、生物学的試料の特定抗原を質的及び量的に測定する免疫測定法に使用することができる。抗原-抗体結合を検出するための通常の方法には、例えば酵素結合免疫吸着検定法（ＥＬＩＳＡ）、放射免疫アッセイ（ＲＩＡ）又は組織免疫組織化学を含む。多くの方法では、検出の目的で抗体に結合する標識を使用する。抗体とともに使用される標識は、抗体への結合を妨害しないあらゆる検出可能な機能性を有する。多くの標識が知られ、放射性同位体である32P, 32S, 14C, 125I, 3H及び131I、希土類キレートなどのフルオロフォアー、又はフルオレセイン及びその誘導体、ローダミン及びその誘導体、ダンシル、アンベリフェロン（umbelliferone）、例えばホタルルシフェラーゼ及びバクテリアルシフェラーゼ（米国特許第4,737,456号）などのルシフェラーゼ、ルシフェリン、２,３-ジヒドロフタラジンジオン、西洋ワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）、アルカリフォスファターゼ、β-ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、リゾチーム、グルコースオキシダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ及びグルコース-６-ホスフェートデヒドロゲナーゼなどのサッカライドオキシダーゼ、ウリカーゼ及びキサンチンオキシダーゼなどのヘテロサイクリックオキシダーゼ、ラクトペルオキシダーゼ、ビオチン／アビジン、スピン標識、バクテリオファージ標識、安定フリーラジカル、放射性核種の画像（例えばTechnocium）などである。
これらの標識を共有結合的に抗体ポリペプチドと結合させるためには、従来の方法が利用できる。例えば、ジアルデヒド、カルボジイミド、ジマレイミド、ビス-イミデート、ビス-ジアゾ化ベンジジン、及びその類似物質などのカップリング剤が、上述の蛍光性、化学発光性、及び酵素的な標識で抗体をタグ化するのに用いられる。例えば、米国特許3,940,475号（蛍光定量法）及び3,645,090号（酵素法）；Hunter等, Nature 144:945 (1962)；David等, Biochemistry 13:1014-1021 (1974)；Pain等, J. Immunol. Methods 40:219-230 (1981)；及びNygren Histochem. and Cytochem. 30:407-412 (1982)を参照のこと。ここでの好ましい標識は、西洋わさびペルオキシダーゼ及びアルカリホスファターゼ等の酵素である。酵素を含むこのような標識の抗体ポリペプチドへの結合は、イムノアッセイ技術分野における当業者にとって、標準的な操作可能な方法である。例えば、O'Sullivan等, "Methods for the Preparation of Enzyme-antibody Conjugates for Use in Enzyme Immunoassay", in Methods in Enzymology, ed. J.J.Langone 及びH. Van Vunakis, Vol.73 (Academic Press, New York, New York, 1981), pp147-166を参照のこと。このような結合方法は、本発明の抗体ポリペプチドとの使用に適している。
抗体を標識する代わりに、抗原を生物学的流体において検出可能な物質を含む競合標識抗原標準と非標識抗体とを利用する競合イムノアッセイによってアッセイしてもよい。このアッセイでは、生物学的サンプル、標識抗原標準および抗体を結合させ、非標識抗体と結合した標識抗原標準の量を求める。生物的サンプル中の試験した抗原の量は抗体と結合した標識抗原標準の量と反比例する。
ある態様では、本発明の非グリコシル化された全長抗体はインビトロまたはインビボで特定の表面抗原発現を検出およびプロファイルするのに特に有用である。前記で論じたように、非グリコシル化された全長抗体はエフェクター機能（すなわち、ＡＤＣＣまたはＣＤＣ活性）を発揮しない。従って、抗体が細胞表面抗原と結合する場合に、望ましくない細胞障害性現象を惹起しない。表面抗原は特定の細胞または組織種に特異的である場合があり、従って、細胞または組織種のマーカーとなる。表面抗原マーカーは特定の細胞または組織種の種々の分化ステージで異なって発現されるのが好ましい。従って、かかる表面抗原に対して向けられる全長抗体をマーカーを発現する細胞または組織集団のスクリーニングのために用いてもよい。例えば、本発明の抗体を用いて胚幹細胞、造血幹細胞および間葉幹細胞などの幹細胞をスクリーニングおよび単離してもよい。また、本発明の抗体を用いてＨＥＲ２、ＨＥＲ３またはＨＥＲ４受容体などの腫瘍関連表面抗原を発現する腫瘍細胞を検出してもよい。
本発明の全長抗体をアフィニティー精製剤として用いてもよい。このプロセスでは、当技術分野で十分に知られている方法を用いて全長抗体をセファデックス樹脂またはフィルターペーパーなどの固相に固定化する。固定化抗体を精製される抗原を含有するサンプルと接触させ、その後支持体を、固定化全長抗体と結合している精製される抗原を除いてサンプル中の実質的にすべての物質を除去する好適な溶媒で洗浄する。最後に、支持体を抗原を全長抗体から放出するグリシン緩衝液、ｐＨ５．０などの別の好適な溶媒で洗浄する。
本発明の抗体をアンタゴニストとして用いてインビトロおよびインビボの双方で特定の抗原活性を部分的にまたは完全にブロックしてもよい。さらに、本発明の少なくともいくつかの抗体は他の種由来の抗原活性を中和できる。従って、本発明の抗体を用いて例えば、抗原を含有する細胞培養物において、本発明の抗体と交差反応する抗原を有するヒト被験者においてまたは他の哺乳類被験体（例えば、チンパンジー、ヒヒ、マモセット、カニクイザルおよびアカゲザル、ブタまたはマウス）において特定の抗原活性を阻害することができる。ある実施形態では、本発明の抗体を、抗体を抗原と接触させ、その結果抗原活性が阻害されることによって抗原活性を阻害するために使用してもよい。好ましくは抗原はヒトタンパク質分子である。
もう１つの実施形態では、本発明の抗体を抗原活性が有害である疾患を患う被験体において抗原を阻害する方法に使用してもよく、これは被験体に本発明の抗体を投与し、その結果被験体において抗原活性が阻害されることを含んでなる。好ましくは、抗原はヒトタンパク質分子であり、かつ、被験体はヒト被験者である。あるいは、被験体は本発明の抗体と結合する抗原を発現する哺乳類であってもよい。なおさらに、被験体は抗原が導入されている（例えば、抗原の投与によって、または抗原導入遺伝子の発現によって）哺乳類であってもよい。本発明の抗体は治療目的でヒト被験者に投与してもよい。さらに、本発明の抗体は獣医学的目的でまたはヒト疾病の動物モデルとして抗体と交差反応する抗原を発現する非ヒト哺乳類（例えば、霊長類、ブタまたはマウス）に投与してもよい。後者に関しては、かかる動物モデルは本発明の抗体の治療有効性を評価するのに（例えば、投与の用量および経時変化を調べるのに）有用であり得る。治療上有用である本発明のブロッキング抗体としては、例えば、限定されるものではないが、抗ＶＥＧＦ、抗ＩｇＥ、抗ＣＤ１１および抗組織因子抗体がある。本発明の抗体を１種以上の抗原分子の異常発現およびまたは活性と関連する疾病、疾患または症状を診断、治療、阻害または予防するために用いてもよく、これには、限定されるものではないが、悪性および良性腫瘍；非白血病性およびリンパ性悪性腫瘍；神経細胞、グリア、アストロサイト、視床下部およびその他の腺性、マクロファージ、上皮、間質および胞胚腔の疾患；および炎症性、血管原性および免疫疾患が挙げられる。
ある態様では、本発明のブロッキング抗体はリガンド抗原に特異的であり、リガンド抗原が関与するリガンド−受容体相互作用をブロッキングするか、または干渉することで抗原活性を阻害し、それによって対応するシグナル経路およびその他の分子または細胞事象を阻害する。本発明はまた必ずしもリガンド結合を妨げないが受容体活性化に干渉し、それによって通常リガンド結合によって惹起される応答をいずれも阻害する受容体特異的抗体を特色とする。本発明はまた好んで、またはもっぱらリガンド受容体複合体と結合する抗体を包含する。本発明の抗体はまた特定の抗原受容体のアゴニストとして作用し得、それによってリガンド介在性受容体活性化のすべてまたは一部の活性のいずれかを増強、強化または賦活化する。
ある実施態様では、細胞障害剤に結合させた抗体を含んでなる免疫複合体が患者に投与される。好ましくは、それが結合する抗原及び／又は免疫複合体は細胞によって内部移行され、それが結合する標的細胞を殺す免疫複合体の治療効果を増加させる。好適な実施態様では、細胞障害剤は標的細胞中の核酸を標的とし又はこれを妨害する。そのような細胞障害剤の例には、ここに記載した化学療法剤（例えばメイタンシノイド又はカリケアマイシン）の任意のもの、放射性同位元素、又はリボヌクレアーゼ又はＤＮＡエンドヌクレアーゼが含まれる。
本発明の抗体は、単独で又は他の治療用組成物と組み合わせて使用することができる。例えば、抗体は、別の抗体、化学療法剤（群）（化学療法剤のカクテルを含む）、他の細胞障害剤（群）、抗血管形成剤（群）、サイトカイン、及び／又は成長阻害剤（群）と共に同時投与されうる。全長抗体が腫瘍成長を阻害する場合、腫瘍成長もまた阻害する一又は複数の他の治療剤（群）と全長抗体を組み合わせることが特に望ましいであろう。例えば、転移性乳癌の治療において、ＶＥＧＦ活性を阻害する抗ＶＥＧＦ抗体は、抗ＥｒｂＢ抗体（例えばＨＥＲＣＥＰＴＩＮ(登録商標)抗ＨＥＲ２抗体）と組み合わせることができる。別法として、又は付加的に、患者は併用放射線療法（例えば外的ビーム照射あるいは抗体のような放射標識剤での治療法）を受けてもよい。上に言及したそのような併用療法には併用投与（２又はそれ以上の薬剤が同一の又は別の製剤中に含まれる）、及び別個の投与が含まれ、後者の場合は、全長抗体の投与が補助療法又は療法群の投与の前、及び／又はそれに続いて行われ得る。
全長抗体（及び補助治療薬）は、非経口、皮下、腹腔内、肺内、及び鼻腔内、並びに局所的な治療が所望される場合には病巣内投与を含む、適切なあらゆる方法によって投与される。非経口注入は、筋肉内、静脈内、関節内、腹腔内、又は皮下投与を含む。更に、全長抗体は、パルス注入によって特に減少した用量の抗体で適切に投与される。好ましくは、投薬は注射、より好ましくは静脈内又は皮下注射によって、投与が短期的か長期的かにも部分的に依存してなされる。
本発明の全長抗体組成物が処方され、用量決定(dose)され、良好な医学的実務に適合する方式で投与される。ここで考慮すべき因子には、治療される特定の疾患、治療される特定の哺乳動物、個々の患者の臨床的状態、疾患の原因、薬剤の送達部位、投与方法、投与計画、及び医学実務者に知られている他の因子が含まれる。全長抗体は、問題の疾患の予防又は治療に現在使用されている一又は複数の他の薬剤と共に製剤する必要はないが、場合によってはそのようにされる。そのような他の薬剤の有効量は、製剤中に存在する全長抗体の量、疾患又は治療のタイプ、及び上述した他の因子に依存する。これらは、一般にはこれまでに使用されているのと同じ用量と投与経路で、あるいはこれまでに使用された用量の約１から９９%で用いられる。
疾患の予防又は治療に対して、（単独で又は化学療法剤等の他の薬剤と組み合わせて使用される場合の）全長抗体の適切な用量は、治療すべき疾患のタイプ、抗体のタイプ、疾患の重篤さ及び経路、全長抗体の投与が予防目的か治療目的か、過去の治療、患者の臨床履歴及び全長抗体に対する反応、及び担当医師の裁量に依存する。全長抗体は、一時に又は一連の治療にわたって適切に患者に投与される。疾患のタイプと重篤さに応じて、約1μg/kgから15mg/kg（例えば、0.1mg/kg−10mg/kg）の全長抗体が、例えば一又は複数の別々の投与であろうと、あるいは連続注入によるものであろうと、患者への初期候補投与量である。典型的な１日の用量は、上記の要因に依存し、約1μg/kgから１００mg/kg又はそれ以上の範囲でありうる。数日間又はそれ以上にわたる繰り返し投与の場合は、状態に応じて、疾患徴候の望ましい抑制が起こるまで治療を続ける。抗体の好適な投与量は、約0.05mg/kgから約10mg/kgの範囲でありうる。従って、約0.5mg/kg、2.0mg/kg、4.0mg/kg又は10mg/kgの一以上の用量（又はその任意の組合せ）が患者に投与されうる。このような用量は間欠的に、例えば毎週又は３週間毎に投与されうる（例えば、患者は約２〜約２０、例えば約６用量の抗体を受ける）。初回の高負荷投与量に続いて１回以上の低用量が投与されてもよい。例示的な投与計画は、約4mg/kgの初回負荷投与量に続いて毎週の約2mg/kgの抗体の維持用量を投与することを含む。しかし、他の用量計画も有用でありうる。この療法の進行は、常套的な技術及びアッセイで容易に監視される。
製造品
本発明の他の実施態様では、上記の疾患の診断又は治療に有用な物質を含む製造品が提供される。該製造品は容器と該容器の又は該容器に付随するラベル又はパッケージ挿入物を具備する。好適な容器には、例えば、ビン、バイアル、シリンジ等々が含まれる。容器は、様々な材料、例えばガラス又はプラスチックから形成されうる。容器は、症状を治療するのに有効な組成物を収容し、滅菌アクセスポートを有し得る（例えば、容器は皮下注射針が貫通可能なストッパーを有するバイアル又は静脈内溶液バッグでありうる）。組成物中の少なくとも一つの活性剤は全長抗体である。ラベル又はパッケージ挿入物は、組成物が癌のような選択した症状の治療に使用されることを示す。更に、製造品は、（ａ）組成物を中に収容し、その組成物が全長抗体を含む第１の容器と；（ｂ）組成物を中に収容し、その組成物が更なる細胞障害剤を含む第２の容器とを含みうる。本発明のこの実施態様における製造品は、第１及び第２抗体組成物を癌の治療に使用することができることを示しているパッケージ挿入物を更に含む。あるいは、もしくは付加的に、製造品は、薬学的に許容されるバッファー、例えば注射用の静菌水（ＢＷＦＩ）、リン酸緩衝生理食塩水、リンガー液及びデキストロース溶液を含む第２の（又は第３の）容器を更に具備してもよい。更に、他のバッファー、希釈剤、フィルター、針、シリンジを含む、商業上及び使用者の見地から望ましい他の材料を含んでもよい。
以下の実施例は例示するためにのみ提供されるものであって、本発明の範囲を決して限定することを意図するものではない。本明細書で引用した全ての特許及び参考文献の全体を、出典明示によりここに取り込む。
発現ベクターの構築
組織因子に特異的な抗体（抗ＴＦ抗体）および血管内皮細胞増殖因子に特異的な抗体（抗ＶＥＧＦ抗体）の発現のために種々の発現ベクターを作製した。各ベクター構築物のために、発現カセットを大腸菌プラスミドｐＢＲ３２２のフレームワークにＥｃｏＲＩ部位でクローニングした。Sutcliffe (1978) Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 43:77-90。各発現カセットは少なくとも以下の構成要素を含む：（１）転写制御のためのｐｈｏＡプロモーター；（２）翻訳開始のための、大腸菌ｔｒｐ由来のシャイン−ダルガーノ配列または熱安定性エンテロトキシンＩＩ（ＳＴＩＩ）遺伝子、または双方の組み合わせ；および（３）転写を終結させるλｔ０ターミネーター。細菌の発現カセットの基本的構成要素は当技術分野で周知であり、例えば、菊池ら，Nucleic Acids Res. 9 (21):5671-5678 (1981)（ｐｈｏＡプロモーターについて）；Scholtissek及びGrosse, Nucleic Acids Res. 15;3185 (1987)（λｔ０ターミネーターについて）；Yanofsky等，Nucleic Acids Res. 9:6647-6668 (1981)（ｔｒｐについて）；Picken等，Infect. Immun. 42:269-275 (1983)（ＳＴＩＩについて）；Chang等，Gene 55:189-196 (1987)（ｔｒｐとＳＴＩＩシャイン−ダルガーノ配列の併用について）に記載されている。さらに、ＳＴＩＩシグナル配列またはそのサイレントコドン変異体が軽鎖または重鎖のコード配列の前にあり、ポリペプチドのペリプラズムへの分泌に向かわせる。Picken等, Infect. Immun. 42:269-275 (1983)；Simmons及びYansura, Nature Biotechnology 14:629-634 (1996)。
ポリシストロン性ベクター
本発明の個別シストロン系の増強された特性を例示するために、比較のために全長抗体のためのいくつかのポリシストロン性ベクターを構築した。ポリシストロン性ベクターでは、軽鎖および重鎖遺伝子のための２個のシストロンは単一のＰｈｏＡプロモーターの転写制御下にある。
抗ＴＦ抗体発現のための最初のポリシストロン性ベクター、ｐｘＴＦＰＶはこれまでに公開されているベクター、ｐＡＫ１９（これは抗体断片Ｆａｂ’発現のためのものであった）の発現カセットを用いて構築した。Carter等(1992) Bio/Technoligy10:12-16。本来のｐＡＫ１９の構造および全長形ｐｘＴＦＰＶの構成が図１に示されている。発現カセットは５’から３’末端に、ＰｈｏＡプロモーター、軽鎖のシストロン、重鎖のシストロンおよび転写ターミネーターλｔ０を含む。
軽鎖停止コドンと重鎖の前のＳＴＩＩシグナル配列の先頭の間の距離は８１塩基対である。ポリシストロン性抗ＶＥＧＦベクターを構築するために、抗ＶＥＧＦ軽鎖および重鎖のコード配列をｐｘＴＦＰＶ中の抗ＴＦ軽鎖および重鎖のコード配列と置換した。抗ＶＥＧＦ発現カセットをＰｈｏＡプロモーターの〜５０ｂｐのＨｉｎｄＩＩＩ断片上流を欠失させることでさらに改変し、重鎖シャイン−ダルガーノ配列の非翻訳領域上流でいくつかのヌクレオチド変更も行った。得られた抗ＶＥＧＦのためのポリシストロン性ベクターはｐＹ０３１７．Ｆａｂ＿ＣＨ３と名づけた。
いくつかのさらなるポリシストロン性抗ＴＦ構築物、ｐａＴＦ２０、ｐａＴＦ３０、ｐａＴＦ４０、ｐａＴＦ９０、ｐａＴＦ１１０、ｐａＴＦ１００、ｐａＴＦ１２０を同様に作製した。これらのポリシストロン性プラスミドの発現カセット配列はｐｘＴＦＰＶのものとは主として５’非翻訳領域および重鎖の分泌シグナル配列の前の領域において異なる。さらに、構築物によっては、ｐｘＴＦＰＶといくつかのさらなるポリシストロン性プラスミドの間にはＳＴＩＩシグナル配列にサイレントコドンの相違も存在する。Simmons及びYansura, Nature Biotechnology 14:629-634 (1996)。
個別シストロンベクター
本発明を実施するために、個別シストロンを含むベクターを免疫グロブリン軽鎖および重鎖遺伝子の独立した発現を提供するよう設計した。かかるベクターでは、各鎖のシストロン単位はそれ自身のＰｈｏＡプロモーターの制御下にあり、λｔ０ターミネーターが続く。さらに、各シストロン単位は軽鎖または重鎖のコード配列のＴＩＲ上流を含んでなる。個別シストロンベクターの構成は図７に示されている。発現カセットは５’から３’に第１のＰｈｏＡプロモーター、次いで軽鎖のシストロン（ＴＩＲ−Ｌ＋軽鎖）および第１のλｔ０ターミネーター、ならびに第２のＰｈｏＡプロモーター、次いで重鎖のシストロン（ＴＩＲ−Ｈ＋重鎖）および第２のλｔ０ターミネーターを含んでなる。ＴＩＲ−ＬおよびＴＩＲ−Ｈの双方ともそれにさらにＳＴＩＩ分泌シグナル配列またはその変異体を含む。ｐａＴＦ５０の（抗ＴＦ用；配列番号１）およびｐｘＶＧ２ＡＰ１１の（抗ＶＥＧＦ用；配列番号２）発現カセット配列がそれぞれ図２０および２１に示されている。抗ＴＦ用のさらなる個別シストロンベクター、ｐａＴＦ７０、ｐａＴＦ６０、ｐａＴＦ８０、ｐａＴＦ１３０、ｐａＴＦ１４０、およびｐｘＴＦ２ＡＰ７７は軽鎖および重鎖翻訳についてのＴＩＲ強度の種々の組み合わせを表し、前記のようにｐａＴＦ５０とはＳＴＩＩシグナル配列におけるサイレントコドン変更に関して異なっている。Simmons及びYansura, Nature Biotechnology 14:629-634 (1996)。
ポリシストロン性ベクターを用いる全長抗体の大腸菌発現
まず、全長抗体を公開されているベクター、ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性ベクターを用いて実施例１に記載の方法に従って大腸菌で作製した。まず、小スケール誘導を行って種々の構築物を用いて得られた発現レベルを評価および比較した。
材料および方法
各構築物の小スケール発現には、大腸菌株３３Ｄ３（Ｗ３１１０・ｆｈｕＡ（・ｔｏｎＡ）ｐｔｒ３ ｌａｃ Ｉｑ ｌａｃＬ８・ｏｍｐＴ・（ｎｍｐｃ−ｆｅｐＥ）ｄｅｇＰ４１ｋａｎＲ）を宿主細胞として用いた。形質転換後、選抜した形質転換体ピックアップをカルベニシリン（５０ｕｇ／ｍｌ）を添加した５ｍｌのルリア−ベルタニ培地に播種し、３０℃にて培養ホイール上で一晩増殖させた。次いで、各培養物をC.R.A.Pリン酸制限培地（ｐＨをＫＯＨで７．３に調節し、ｑｓをＳＱ Ｈ２Ｏで８７２ｍｌとしてオートクレーブし；５５℃まで冷却し、１１０ｍｌの１Ｍ ＭＯＰＳ ｐＨ７．３、１１ｍｌの５０％グルコース、７ｍｌの１Ｍ ＭｇＳＯ４を添加した、３．５７ｇの（ＮＨ４）２ＳＯ４、０．７１ｇのクエン酸ナトリウム−２Ｈ２Ｏ、１．０７ｇのＫＣｌ、５．３６ｇの酵母抽出物（食用）、５．３６ｇのHycaseSF Sheffield）に希釈した（１：５０または１：１００）。次いで、培養物を誘導するためにカルベニシリンを５０ｕｇ／ｍｌの濃度で加え、この培養物を培養ホイール上で３０℃にて約２４時間増殖させた。特に断りのない限り、すべての振盪フラスコ誘導は２ｍｌの容量で実施した。
誘導した培養物から非還元全細胞溶解物を以下のように調製した：（１）１ＯＤ６００ｍｌのペレットをミクロチューブ中で遠心分離し；（２）各ペレットを９０ｕｌのＴＥ（１０ｍＭ Ｔｒｉｓ ｐＨ７．６、１ｍＭ ＥＤＴＡ）に再懸濁し；（３）各サンプルに１０ｕｌの１００ｍＭヨード酢酸(シグマ Ｉ−２５１２)を加えていずれかの遊離システインをブロックしてジスルフィド入れ替えを防ぎ；（４）各サンプルに２０ｕｌの１０％ＳＤＳを加えた。このサンプルにボルテックス処理し、〜３分間の間約９０℃まで加熱し、次いで再度ボルテックス処理した。このサンプルを室温まで冷却した後、〜７５０〜１０００ｕｌのアセトンを加えてタンパク質を沈殿させた。このサンプルをボルテックス処理して約１５分間室温まで静置した。ミクロチューブ中で５分間遠心分離した後、各サンプルの上清を吸引除去して各タンパク質ペレットを５０ｕｌのｄＨ２０＋５０ｕｌの２Ｘ ノベックス(NOVEX)サンプルバッファーに再懸濁した。次いで、このサンプルを約９０℃で〜３〜５分間加熱し、十分にボルテックス処理して室温まで放冷した。次いで、最後に５分間遠心分離を行って上清を無菌チューブに移した。
工程（２）で細胞再懸濁溶液に１０ｕｌの１Ｍ ＤＴＴを加え、かつ、工程（３）でＩＡＡの添加を省略した以外は非還元サンプルのための前記のものと同様の以下の工程によって還元サンプルを調製した。タンパク質沈殿を２Ｘサンプルバッファー＋ｄＨ２Ｏに再懸濁するときに還元剤も１００ｍＭの濃度まで加えた。
調製後、各サンプルの５〜１０ｕｌを１０ウェル、１．０ｍｍノベックス(NOVEX)製１２％Ｔｒｉｓ−グリシンＳＤＳ−ＰＡＧに乗せて〜１２０ボルトで１．５〜２時間電気泳動した。次いで、得られたゲルをクーマシーブルーで染色するか、またはウェスタンブロット解析に用いるのいずれかとした。
ウェスタンブロット解析のためには、ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルをニトロセルロース膜（ノベックス(NOVEX)）にエレクトロブロットした。次いで、この膜を１Ｘ ＮＥＴ（１５０ｍＭ ＮａＣｌ、５ｍＭ ＥＤＴＡ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ ｐＨ７．４、０．０５％ Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）＋０．５％ゼラチンの溶液を用いて室温で振盪しながら約３０分〜１時間ブロッキングした。ブロッキング工程後、膜を１Ｘ ＮＥＴ＋０．５％ゼラチン＋抗Ｆａｂ抗体の溶液（ヒトＩｇＧ Ｆａｂに対するペルオキシダーゼ結合ヤギＩｇＧ画分；ＣＡＰＰＥＬ＃５５２２３）中に入れた。抗体のロットによって抗Ｆａｂ抗体希釈液は１：５０，０００ないし１：１，０００，０００とした。膜を室温で振盪しながら一晩抗体溶液に入れた。翌朝、膜を１Ｘ ＮＥＴ＋０．５％ゼラチンで最低３×１０分、次いでＴＢＳ（２０ｍＭ Ｔｒｉｓ ｐＨ７．５、５００ｍＭ ＮａＣｌ）で１×１５分洗浄した。抗Ｆａｂ抗体によって結合されたタンパク質バンドをアマシャム・ファルマシア・バイオテック・イーシーエル(Amerxham Pharmacia Biotech ECL)検出を用い、膜をＸ線フィルムに曝露することによって可視化した。
発現されたタンパク質バンドのいくつかをさらにＮ末端配列解析に付し、これではＳＤＳ−ＰＡＧ電気泳動後に誘導培養物由来のサンプルをＰＶＤＦ膜にエレクトロブロットした（松平，J. Bio. Chem. ２６２：ｐ．１００３５−１００３８（１９８７））。適当なＰＶＤＦバンドを１４０Cまたは１４０DオンラインPTHアナライザーを備えたアプライド・バイオシステム(Applied Biosystems)(フォスターシティ、カリフォルニア)４９４HTまたは４９４ｃLCシーケンサーで配列決定した（Henzel等, Methods: A Companion to Methods in Enzymology 6:239-247 (1994)）。
結果
ポリシストロン性ベクターは限られた量の全長抗体しか産生しなかった
抗ＴＦ抗体（ｐｘＴＦＰＶ）および抗ＶＥＧＦ抗体（ｐＹ０３１７．Ｆａｂ＿ＣＨ３）のためのポリシストロン性プラスミドを構築し、３３Ｄ３株に形質転換し、実施例１および前記の方法および材料に記載のように誘導した。次いで、非還元全細胞溶解物サンプルを調製してウェスタンブロットによって解析した。結果が図２に示されている。矢印が示すように、抗ＴＦ抗体については少量の明らかに全長の、正しく折りたたまれた抗体が認められ（レーン２）、抗ＶＥＧＦ抗体サンプルでは全長バンドは実質的に検出されなかった（レーン３）。次いで、還元サンプルを調製し、ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分離し、ＰＶＤＦ膜にトランスファーした。次いで、抗ＴＦおよび抗ＶＥＧＦ抗体双方について誘導したタンパク質バンドを切り出し、Ｎ末端アミノ酸解析に付した。結果は両構築物について最大のプロセッシングされた成熟タンパク質およびプロセッシングされていない前駆体タンパク質（これでは分泌シグナル配列が切断されていない）を示した。従って、ポリシストロン性ベクターｐｘＴＦＰＶおよびｐＹ０３１７．Ｆａｂ＿ＣＨ３は全長抗ＴＦまたは抗ＶＥＧＦ抗体の相当な分泌および構成に向かわせることはできなかった。
効率の悪い分泌という問題を解決するために、図３に示されるように軽鎖および重鎖のＴＩＲ強度組み合わせを調節したさらなるポリシストロン性ベクターを作製した。本実験の目的は軽鎖および重鎖のよりよい分泌を達成する翻訳レベルを決定することであった。ＴＩＲ強度の種々の組み合わせを用いて全長抗体の最大蓄積のための軽鎖と重鎖の好ましい発現比を決定することもできよう。すべての構築物は実施例１の技術に従って設計し構築した。種々のＴＩＲ強度組み合わせの以下の構築物を構築した：ｐａＴＦ２０（１−軽鎖、１−重鎖）、ｐａＴＦ３０（３−軽、１−重）、ｐａＴＦ４０（１−軽、３−重）、ｐａＴＦ９０（３−軽、３−重）、ｐａＴＦ１００（３−軽、７−重）、ｐａＴＦ１１０（７−軽、３−重）、ｐａＴＦ１２０（７−軽、７−重）。括弧内の数はSimmons等, Nature Biotechnology 14:629-634 (1996)、および米国特許第5,840,523号に記載のように軽鎖および重鎖のＴＩＲ相対強度を表す。
種々のＴＩＲ強度組み合わせのポリシストロン性ベクターを用いる発現産物のウェスタンブロット結果が図４に示されている。４Ａは還元条件下のサンプルを示し、これでは軽鎖と重鎖は分離している。および４Ｂは非還元条件下のサンプルを示し、これではジスルフィド結合は完全に残存している。還元サンプルは、この抗Ｆａｂ抗体を用いて軽鎖は重鎖よりもより容易に検出できるという事実を考慮しても、すべてのＴＩＲ強度組み合わせで重鎖に優る大量の過剰な軽鎖を明らかに示す（図４Ａ）。最も高いＴＩＲ強度組み合わせ（ｐａＴＦ１２０（７−軽、７−重））では、少量のプロセッシングされていない軽鎖が蓄積しはじめ、このことは分泌がブロックされているということを示す。非還元ウェスタンブロットは全長抗体といくつかの中間型の蓄積を示す（図４Ｂ）。最大レベルの全長抗体はｐａＴＦ４０（１−軽、３−重）で、次いでｐａＴＦ１００（３−軽、７−重）達成される。図４Ａに示されるように、これらの構築物は双方とも重鎖発現に対して相対的に低い比率の軽鎖を含み、このことは折りたたまれた全長抗体レベルは軽鎖と重鎖の相対発現レベルと相関があるということを示す。
個別シストロンベクターを用いる全長抗体の大腸菌発現
ＴＩＲ強度組み合わせを調節した個別シストロンベクターを構築するために、まず軽鎖または重鎖のみを発現させるために構築した一連の単一シストロンプラスミドで個々の鎖各々の分泌のための好ましいＴＩＲ強度を求めた（図５）。従って、抗ＴＦ軽鎖および重鎖双方の個々の発現のための種々のＴＩＲを含む一連の単一シストロンプラスミドを構築した。ベクター構築およびタンパク質発現に用いた方法および材料はポリシストロン性ベクター発現に用いたものと同様であり、これは前記の実施例１および２に記載されている。
調べたＴＩＲ強度の範囲は１の相対強度から１３の最大相対強度に及んだ。このように構築したプラスミドで形質転換し誘導した培養物由来の還元全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥによって解析し、その結果が図６に示されている。重鎖および軽鎖の双方について、ＴＩＲを７の相対強度まで増加させるにつれ分泌タンパク質レベルが上昇する。次いで重鎖の場合には、ＴＩＲ相対強度が１３まで上がると成熟タンパク質レベルが低下する。軽鎖発現に１３のＴＩＲ相対強度を用いる場合には、成熟タンパク質レベルは一定のままであるが、この構築物を用いると前駆体物質が蓄積し始める。この結果は軽鎖および重鎖の個々の発現について、最も好ましいのＴＩＲは７であるということを示唆した。７のＴＩＲを用いて産生される軽鎖および重鎖タンパク質バンドをＮ末端アミノ酸解析によって完全にプロセッシングされた成熟型のタンパク質であることを確認した。
個々の抗体鎖各々について最も好ましいＴＩＲを決定したら、次の工程は２個のシストロンを１つのプラスミド上で１つにまとめることに関する。７のＴＩＲの２個の構築物を各遺伝子の発現がそれ自身のＰｈｏＡプロモーターの制御下に維持されるよう結合した（図７）。形質転換および誘導後、この発現プラスミド（ｐｘＴＦ２ＡＰ７７）から還元全細胞溶解物を調製しＳＤＳ−ＰＡＧＥによって解析した（図８）。クーマシーブルー染色によって４種の抗体関連バンドが検出された。次いで、これらのタンパク質バンドをＮ末端アミノ酸解析によって重鎖および軽鎖双方の前駆体および成熟型であることを決定した。従って、個々の鎖各々について好ましいＴＩＲ強度が決定されていたが、個別のプロモーターの制御下に維持される２個のシストロンを単一構築物上で結合した場合には、両鎖の同時協調発現は効率の悪いタンパク質分泌をもたらした。この結果は最も好ましいＴＩＲ組み合わせは個別シストロン構築物との関連において軽鎖および重鎖の個々のＴＩＲを同時に変更することで求めるべきであるということを示唆した。
一連の新規構築物を作製して個別シストロン系との関連において軽鎖および重鎖のＴＩＲ強度組み合わせを求めた。図９に示されるＴＩＲ系列はポリシストロン性系列のものと似ており、ｐａＴＦ５０（１−軽、１−重）、ｐａＴＦ７０（３−軽、１−重）、ｐａＴＦ６０（１−軽、３−重）、ｐａＴＦ８０（３−軽、３−重）、ｐａＴＦ１３０（７−軽、３−重）、ｐａＴＦ１４０（３−軽、７−重）、およびｐｘＴＦ２ＡＰ７７（７−軽、７−重）を含む。すべての発現誘導（２ｍＬ）は３３Ｄ３株で同時に実施した。ＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離のためにサンプルを回収し、ウェスタンブロット結果が図１０に示されている。還元サンプル（図１０Ａ）はポリシストロン性ベクターから得た結果と比べ、軽鎖および重鎖のより一層の分布を示す。ｐａＴＦ８０（３−軽、３−重）およびｐａＴＦ１４０（３−軽、７−重）を用いると小レベルの軽鎖前駆体が蓄積し、一方、ｐａＴＦ１３０（７−軽、３−重）およびｐｘＴＦ２ＡＰ７７（７−軽、７−重）については相当量の軽鎖および重鎖前駆体が認められる。非還元サンプルは種々のレベルの全長抗体と中間体種を示す（図１０Ｂ）。全長抗体の最大の蓄積はｐａＴＦ５０（１−軽、１−重）で起こり、翻訳レベルはｐａＴＦ８０（３−軽、３−重）まで徐々に上昇するので、中間体種レベルは大幅に上昇する。多量のプロセッシングされていない軽鎖および重鎖を含む２種の構築物（ｐａＴＦ１３０およびｐｘＴＦ２ＡＰ７７）は全長抗体ならびに中間体種レベルの著しい低下を示す。従って、この結果は抗ＴＦ全長抗体について最も好ましいＴＩＲ組み合わせはプラスミドｐａＴＦ５０で表される（１−軽、１−重）であるということを示唆した。
次いで、個別シストロン系による高産生量の全長抗体をさらに例示するために、ポリシストロン性構築物（ｐａＴＦ２０（１−軽、１−重）、ｐａＴＦ３０（３−軽、１−重）およびｐａＴＦ４０（１−軽、３−重））および個別シストロン構築物（ｐａＴＦ５０（１−重、１−軽）、ｐａＴＦ６０（１−軽、３−重）、ｐａＴＦ７０（３−軽、１−重）およびｐａＴＦ８０（３−軽、３−重））を用いる発現を同時に比較した。非還元サンプルは個別シストロン系を用いる全長抗体および中間体種のより高い産生レベルを明らかに示す（図１１）。ゲルで示されるように、最良のポリシストロン性構築物、ｐａＴＦ４０（１−軽、３−重）は示される個別シストロン構築物の各々よりもさらに劣る。
ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性プラスミドと個別シストロンプラスミド間の同様の比較により大腸菌における全長抗体の発現のためのこの新規技術の利点がさらに示される。解析には抗組織因子および抗ＶＥＧＦ抗体双方のための発現プラスミドを含めた。抗組織因子の発現に関しては、ポリシストロン性プラスミドｐｘＴＦＰＶおよび個別シストロンプラスミドｐａＴＦ５０（１−軽、１−重）を３３Ｄ３株に形質転換し、リン酸制限培地で誘導した。非還元サンプルを調製し（ＩＡＡ処理）、クーマシー染色ＳＤＳ−ＰＡＧＥによって解析した（図１２）。検出法としてクーマシーブルー染色のみを用いて、個別シストロンサンプルから誘導された全長抗体タンパク質バンドが認められた（レーン３）。次いで、Ｎ末端アミノ酸解析によってこのタンパク質バンドが予想通り抗組織因子軽鎖および重鎖の双方を含むと決定した。かかるタンパク質バンドはポリシストロン性プラスミドを用いるクーマシー染色では明らかでない（レーン２）。またサンプルをポリクローナルヤギ抗ヒトＦａｂ抗体を用いるウェスタンブロットによって解析した（図１３）。この高感度検出法を適用することにより、ポリシストロン性プラスミドを用いて少量の全長抗体が認められる（レーン２）が、個別シストロンプラスミドを用いると発現レベルは著しく上昇する（レーン３）。
ポリシストロン性ベクター（ｐＹ０３１７．Ｆａｂ＿ＣＨ３）および個別シストロンベクター、ｐｘＶＧ２ＡＰ１１（１−軽、１−重）を用いる抗ＶＥＧＦ抗体の発現を含んでなる同様の実験も実施した。プラスミドを３３Ｄ３株に形質転換し、リン酸制限培地で誘導した。非還元サンプルを調製し（ＩＡＡ処理）、ポリクローナルヤギ抗ヒトＦａｂ抗体を用いるウェスタンブロットによって解析した（図１４）。ポリシストロン性ベクターを用いると、全長抗体は実質的に全く明らかでなかった。サンプルの多くは分離しておらずスメアなもの（レーン２）、極めて高い過剰な軽鎖発現を相関していると思われるパターンとして現れる。対照的に、個別シストロン系を用いる場合には、分離した全長抗体タンパク質バンドが認められる（矢印；レーン３）。このように、全長抗ＶＥＧＦの発現については、本発明の個別シストロンベクターにより実質的に検出可能でない全長抗体からウェスタンブロットによって容易に検出可能であるレベルまで発現レベルが上がる。
大腸菌で発現される全長抗体の大規模生産（培養）及び精製
また、全長抗ＴＦ及び抗ＶＧＥＦ抗体を、培養工程を利用して大規模に生産した。これらの培養に使用される生物は：59A7 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) phoAΔE15 Δ(argF-lac)169 deoC degP41 kanS ilvG+Δ prc::kanR prc suppressor; 43H1 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) phoAΔE15 Δ(argF-lac)169 ptr3 degP41 kanS ΔompTΔ(nmpc-fepE) ilvG+ prc:: kanR prc suppressor; 33D3 W3110 ・fhuA (・tonA) ptr3 lac Iq lacL8 ・ompT・(nmpc-fepE) degP41 kanR; and 58H7 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) Δ ptr3 ΔompT ΔdegP lac Iq ΔlacYを含む。
各１０リットル培養のために、０．５ｍＬの凍結保存培養物（１０−１５％のＤＭＳＯを含む）を解凍し、０．５ｍｌのテトラサイクリン溶液（５ｍｇ／ｍｌ）または１０ｍＬのアンピシリン溶液（２ｍｇ／ｍＬ）のいずれかと２．５ｍｌの１Ｍリン酸ナトリウム溶液とを添加した５００ｍｌのＬＢ培地を含む２Ｌの振盪フラスコに播種するのに用いた。この種培養物を３０℃にて振盪しながら約１６時間増殖させ、次いで、１０リットル培養層に播種するのに用いた。
培養層に最初に約７．０リットルの１．１ｇのグルコース、１００ｍｌの１Ｍ硫酸マグネシウム、１０ｍｌの微量元素溶液（１リットルの最終容量において、１００ｍｌの塩酸、２７ｇの塩化第二鉄六水和物、８ｇの硫酸亜鉛七水和物、７ｇの塩化コバルト六水和物、７ｇのモリブデン酸ナトリウム二水和物、８ｇの硫酸銅五水和物、２ｇのホウ酸、５ｇの硫酸マンガン一水和物）、２０ｍｌのテトラサイクリン溶液（エタノール中の５ｍｇ／ｍｌ）または２５０ｍＬのアンピシリン溶液（２ｍｇ／ｍＬ）のいずれか、１バッグのＨＣＤ塩（３７．５ｇの硫酸アンモニウム、１９．５ｇのリン酸水素二カリウム、９．７５ｇのリン酸二水素ナトリウム二水和物、７．５ｇのクエン酸ナトリウム二和物、１１．３ｇのリン酸二水素カリウム）、２００ｇのＮＺアミンＡ（タンパク質加水分解物）および１００ｇの酵母抽出物を含有する培地を入れた。３０℃にて２０ｓｌｐｍで通気しながら培養を実施し、７．０±０．２のｐＨで制御した（ただし、この範囲を超える逸脱が時折起こることもある）。培養層の背圧は１棒ゲージで維持し、振盪速度は６５０ｒｐｍに設定した。培養槽の背圧および振盪速度は培養槽内の酸素移動速度を操作し、結果的に細胞の呼吸速度を制御するために変更してよい。
培養槽に振盪フラスコから細胞含有培地を播種した後、コンピューターを使ったアルゴリズムを用いて濃縮グルコール溶液を培養槽に加え培養槽内で培養物を高細胞密度まで増殖させた。ｐＨを制御する必要に応じて、水酸化アンモニウム（５８％溶液）および硫酸（２４％溶液）も培養槽に加えた。起泡を制御する場合にはＬ−６１（消泡剤−他のものを用いてもよい）も添加した。培養物が約４０ＯＤ５５０の細胞密度に達した時点で、培養槽にさらに１００ｍｌの１Ｍ硫酸マグネシウムを加えた。さらに、培養物が約２０ＯＤ５５０に達した時点で濃縮塩飼料（最終容量１２５０ｍｌ中の１２．５ｇの硫酸アンモニウム、３２．５ｇのリン酸水素二カリウム、１６．２５ｇのリン酸二水素ナトリウム二水和物、２．５ｇのクエン酸ナトリウム二水和物、１８．７５ｇのリン酸二水素カリウム、１０ｍｌの２．７％塩化第二鉄および１０ｍｌの微量元素）を培養槽に２．５ｍｌ／分の速度で添加しはじめ、約１２５０ｍｌを培養に添加するまで継続した。典型的には培養は７０−８０時間継続した。培養の間、培養槽の溶存酸素設定値に達したら、溶存酸素濃度を設定値に制御するために溶存酸素プローブシグナルに基づいて濃縮グルコース溶液を加えた。結果として、この制御計画では、培養槽中の酸素移動能に影響を及ぼす振盪速度または背圧などの培養槽操作パラメーターの操作が相応して細胞の酸素取り込み速度または代謝速度も操作した。質量分析計を用いて培養からの排気の組成をモニターしたが、これにより培養における酸素取り込みおよび二酸化炭素発生速度の算出が可能となる。
非還元可溶性サンプルを以下のように調製した：凍結させた、培養の経過の間に採取した１ｍＬの全ブロスサンプルを室温で解凍した。１００ｕＬの解凍全ブロスを５００ｕＬの抽出バッファーに加えた。（抽出バッファー：１０ｍＭ Ｔｒｉｓ、ｐＨ６．８、５ｍＭ ＥＤＴＡ、加えたての０．２ｍｇ／ｍＬの鶏卵リゾチームおよび５−１０ｍＭの最終濃度に調製したてのヨード酢酸。）全ブロスサンプルおよび抽出バッファーを氷上で５−１０分間インキュベートし、次いで、２×１０パルス超音波処理し、次いで、４℃および１４，０００ｒｐｍで１５−２０分間遠心分離した。上清を可溶性画分として回収した。ＳＤＳ−ＰＡＧＥおよびイムノブロットによる解析のために、可溶性画分を還元剤を含まない２Ｘノベックス・トリシン(Novex Tricine)サンプルバッファーに１：４希釈した。１０ｕＬのこの調製物を１５ウェルノベックス(Novex)４−１２％ビス−トリスヌページ(Bis-Tris NuPage)ゲルに乗せＭＯＰＳバッファーを用いて２００Ｖで電気泳動した。次いで、ゲルをイムノブロットまたはクーマシーブルーでの染色のいずれかに用いた。
可溶性画分のサンプルをＡＭＥ５−ＲＰアッセイによる解析に付した。このアッセイは第１カラムが軽鎖を捕捉する親和性カラムであり、かつ、第２カラムが逆相カラムであるデュアルカラムＨＰＬＣアッセイである。デュアルカラム形式には一体ワークステーションが組み込まれていた。溶媒リザーバーは溶媒１Ａ、アフィニティーローディングバッファー；溶媒１Ｂ、逆相水性バッファーおよびアフィニティー溶出バッファー、水中の０．１％ＴＦＡ；溶媒２Ａ、水；溶媒２Ｂ，逆相有機溶出バッファー、０．０９％ＴＦＡ／８０％アセトニトリルである。第１カラムは制御された孔を含むガラス上に固定化された固定化抗軽鎖（カッパ）Ｆａｂ抗体（ＡＭＥＳ）を含むアフィニティーカラム（３０×２．１ｍｍ）であった。アフィニティーカラムに関するすべての手順は周囲温度で実施した。第２のカラムはポリマーベースのＰＯＲＯＳ Ｒ２２０充填剤を含む逆相カラム（３０×２．１ｍｍ）であった。逆相カラム温度は６０℃に維持した。
アフィニティーカラムは３０％ローディングバッファー（５ｍｌ）で平衡化し、５０ｕｌのサンプルを０．１ｍｌ／分の流速でロードした。フロースルーは廃棄した。サンプルをロードした後、非特異的に結合した成分を減少させるためにアフィニティーカラムを３０％ローディングバッファー（２ｍｌ）、次いで１００％ローディングバッファー（５ｍｌ）で洗浄した。最後に水で洗浄してアフィニティーカラムを溶出用に準備した（３ｍｌ）。ここで、アフィニティーカラムを逆相カラムに接続し（バルブを切り換えることで）２ｍｌ／分の流速で溶出バッファー（２ｍｌ）で溶出してアフィニティー捕捉された成分を逆相カラムに移動させた。この移動工程の間に一体ＵＶ検出器をアフィニティーカラムの後で、かつ、逆相カラムの前に設置し、このようにしてアフィニティーカラムの溶出（これが逆相カラムへの添加物となる）をモニターする。この検出器の他に、第２の検出器を逆相カラムの後ろに加えてそのフロースルーをモニターしてアフィニティーカラムから溶出されたすべての成分が逆相カラムによって実際に捕捉されたことを確認した。
次いで、逆相カラムへの接続を解除した後ローディングバッファー（４ｍｌ）でアフィニティーカラムの再平衡化を実施した。
ロードした逆相カラムは０．１％ＴＦＡ水溶液（２ｍｌ）で洗浄した。流速は１ｍｌ／分に設定し、迅速グラジエント（１分）を３５％の溶媒２Ｂ（０．１％ＴＦＡ／８０％アセトニトリル）まで、次いで、緩降下グラジエントを１４分にわたって５０％溶媒２Ｂまで実施した。溶出は４分にわたる９０％溶媒２Ｂまでのグラジエントで完了する。次いで、１分にわたって逆相カラムを初期状態に戻し、２ｍｌ／分で３分間再平衡化した。カラム溶出液は２８０および２１４ｎｍでモニターした。定量は積分したピーク面積を既知の濃度の標準のものと比較することで実施した。
グラジエントプロフィールにわたって画分を回収し、必要に応じてプールして凍結乾燥した。ピーク画分はＮ末端配列解析およびＳＤＳ−ＰＡＧＥ解析に用いられる通常の手順を用いて部分的に特性決定した。それらは液体クロマトグラフィー／質量分析（ＬＣ／ＭＳ）によっても解析した。Ｎ末端配列解析、ＬＣ／ＭＳおよびＳＤＳ−ＰＡＧＥはクロマトグラムでのピーク５が主に４量体型の全長抗体（すなわち、２個の軽鎖および２個の重鎖）を含んでいると示した。
大腸菌４３Ｈ１株においてポリシストロン性プラスミドｐａＴＦ２０（１−軽、１−重）またはｐａＴＦ４０（１−軽、３−重）を用いる全長抗ＴＦ抗体の産生を個別シストロンベクターｐａＴＦ５０（１−軽、１−重）を用いるものと比較した。また、培養はｐａＴＦ５０プラスミドで形質転換した３３Ｄ３および５９Ａ７株で実施した。培養サンプルのＡＭＥ５−ＲＰアッセイによる解析により表２に示される以下のＡＭＥ５−ＲＰアッセイピークの５個の力価を得た。
（表２）
抗ＴＦプラスミド 大腸菌宿主 AME5-RP Peak 5 (mg/L)
paTF20 43H1 13
paTF40 43H1 18
paTF50 43H1 134
paTF50 33D3 115
paTF50 59A7 156
このように、ＡＭＥ５−ＲＰ結果が示すように、個別シストロンベクターｐａＴＦ５０はポリシストロン性ベクターと比べ、有意に多い産生量の完全抗ＴＦ抗体を産生した。
培養産物は以下のように精製した：細菌細胞ペーストを２０ｍＭリン酸ナトリウムｐＨ７．４、０．１４ＭのＮａＣｌで１：５（ｗ／ｖ）希釈し、次いでＭ１１０Ｙマイクロフリューダイザー(microfluidizer)（マイクロフリューディクス・コーポレーション(Microfluidics Corp.)，ニュートン、マサチューセッツ）を用いて溶解した。溶解した細胞を含有する溶液を遠心分離して（４３００ｘｇ、３０分）清澄にし細胞細片を除去した。上清にポリエチレンイミン（ビーエーエスエフ・コーポレーション(BASF Corp.)， レンセリア、ニューヨーク）を加え最終濃度を０．２％とし、次いで遠心分離した（４３００ｘｇ、３０分）。上清を濾過（０．２ｕｍ）してタンパク質Aアフィニティー樹脂、プロセップ(Prosep)A（ミリポア社、ベッドフォード、マサチューセッツ）に適用した。０．１Ｍ酢酸ｐＨ２．９を用いて大腸菌由来ＩｇＧ１を溶出した。タンパク質Ａプールを尿素を加えて調整し最終濃度を２Mとし、ｐＨを５．５に調整し、次いで精製水で希釈してＳＰセファロースＦＦ（アマシャムファルマシアバイオテク株式会社、ウプサラ、スウェーデン）に適用した。ＳＰセファロースＦＦカラムを２０ｍＭのＭＥＳ ｐＨ５．５で洗浄し、次いで、２０ｍＭのＭＥＳ ｐＨ５．５中の０から０．２５ＭまでのＮａＣｌの直線グラジエントを用いてＩｇＧ１を溶出した。ＳＰセファロースＦＦグラジエント画分をＳＤＳ−ＰＡＧＥで解析してプールした。ＳＰセファロースＦＦプールはｐＨ８．０に調整してＱセファロースＦＦ（アマシャムファルマシアバイオテク株式会社、ウプサラ、スウェーデン）に適用した。QセファロースFFカラムを２５ｍMのＴｒｉｓ ｐＨ８．０、５０ｍＭ ＮａＣｌで洗浄し、次いで２５ｍＭ Ｔｒｉｓ ｐＨ８．０、１５０ｍＭ ＮａＣｌを用いてＩｇＧ１を溶出した。ＱセファロースＦＦプールは１０ｋＤａの再生セルロース膜（ミリポア社、ベッドフォード、マサチューセッツ）を用いる限外濾過、次いで２０ｍM 酢酸ナトリウムｐＨ5.5、０．１４M ＮａＣｌへのダイアフィルトレーションによって作製した。
大腸菌で産生された全長抗体の特性決定
本発明の大腸菌宿主細胞で産生された全長抗体が所望の特性を有していることをさらに確認するために、培養によって調製し、実施例４の手順にしたがって精製した抗ＴＦ抗体産物を質量分析、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、アミノ酸解析およびＮ末端配列決定をはじめとする一連のアッセイによってさらに特性決定した。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ解析：
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳをディレイドエクストラクションを備えたボイジャー・ディーイー・バイオスペクトロメトリー・ワークステーション(Voyager DE Biospectrometry WorkStation)（ペルセプティブ・バイオシステムズ(Perseptive Biosystems)，フレーミングハム、マサチューセッツ）で実施した。窒素レーザーを用いてサンプルに紫外光（３３７ｎｍ）を照射し、２４０スキャンの平均をとった。この装置は直線配置（１．２ｍの飛行経路）で操作し、２０ｋＶの加速電圧を用いて６０ｎｓ遅れた後にイオンをフライトチューブの下方に進ませる。サンプル（１．０ｕｌ）を１ｕｌのマトリックスと混合しこの混合物の１ｕｌを標的に加えて真空乾燥させた（５０×１０−３Ｔｏｒｒ）。タンパク質標準を用いてイオンの質量割当のために２点外部較正を行った。４−ヒドロキシ桂皮酸マトリックスを全長抗ＴＦ抗体の解析に用いた。
イオン交換クロマトグラフィー：
ＨＰ１１００装置でベーカー・ボンド・シーエスエックス(Baker Bond CSX)カラム（４．６×２５０ｍｍ）を用いて陽イオン交換クロマトグラフィーを実施した。カラムはバッファーＡ（２５ｍＭの酢酸ナトリウム、ｐＨ４．８）を用いて１ｍｌ/分の流速で２０分間平衡化した。サンプルはバッファーＡで約１ｍｇ／ｍｌに希釈し、約５０ｕｇを注入した。カラム温度は４０℃に維持した。直線グラジエントを４０分にわたって６０％バッファーＢ（バッファーＡ＋５００ｍＭ ＮａＣｌ）まで適用し、５分間６０％バッファーＢの状態にした。カラム流出液を２８０ｎｍでモニターした。
サイズ排除クロマトグラフィー
ＨＰ１１００装置でのサイズ排除クロマトグラフィーにはＴＳＫ Ｇ３０００ＳＷ−ＸＬカラム（７．８×３００ｍＭ；トソハス(TosoHaas)）を用いた。カラムは２５０ｍMの塩化ナトリウムを含有する１００ｍMのリン酸カリウムバッファーｐＨ６．３を用いて０．５ｍｌ／分の流速で平衡化した。サンプルは溶出バッファーで１ｍｇ／ｍｌに希釈し、約１００ｕｇをカラムに注入した。実施時間は３０秒とした。ゲル濾過標準のサンプル（バイオ−ラッド(Bio-Rad)）も溶出バッファーで５倍希釈した後に注入した。
アミノ末端配列解析
サンプルを透析によって０．１％酢酸に交換した。８３ｕｇを含有するアリコートをアプライド・バイオシステムズ(Applied Biosystems)４７７A／１２０Ａ自動化タンパク質シーケンサーを用いるエドマン分解法によるＮ末端配列解析用にロードした。外部標準とのピーク高比較を用いてＰＴＨアミノ酸を定量化した。
アミノ酸解析：
１５ｕｇの脱塩サンプルを含有するアリコートを加水分解アンプル中でサバント・スピードバック(Savant SpeedVac.)において蒸発乾固させた。６ＮのHCｌ（ピアス(Pierce)）を加えた後、アンプルを減圧下で密閉し、１１０℃にて２４または７２時間インキュベートした。さらなるアリコートを１時間前に調製した１０％過酸化水素および９０％蟻酸を含有する溶液とともに０−５℃にて４時間インキュベートすることによる過蟻酸酸化に付した。次いで、過蟻酸をサバント・スピードバック(Savant SpeedVac)中で蒸発によって除去し、その後サンプルを前記のように６N ＨＣｌ中での２４時間加水分解に付した。Ｔｒｐ決定のために、２５ｕｇの各ロットを含有する三つ組のアリコートをアンプル中で乾燥させ、窒素雰囲気下、減圧下で、７％メルカプト酢酸（ベーカー(Baker)）／９３％６Ｎ ＨＣｌ(ピアス(Pierce))溶液中で１１０℃にて２４時間インキュベートした。加水分解後、すべてのサンプルをサバント・スピードバック(Savant SpeedVac.)中で蒸発乾固させた。
加水分解物を０．２Ｎのクエン酸ナトリウムバッファー、ｐＨ２．２（ベックマン(Beckman)）中で再構成し、ポストカラムニンヒドリン検出を行うベックマン(Beckman)６３００陽イオン交換装置を用いるアミノ酸解析に付した。４４０ｎｍおよび５７０ｎｍでの吸光度の合計を表すシグナルをピーイーネルソン・ターボクロム(PE Nelson Turbochrom)４データシステムによってモニターした。アミノ酸定量は１または２ｎｍｏｌの各成分を含有する外部標準混合物とのピーク面積またはピーク高比較によって達成した。
前記の種々のアッセイから得られた結果から本発明の発現ベクターを用いて大腸菌において産生された全長抗ＴＦ抗体はＣＨＯ細胞などの真核生物の宿主細胞において産生された抗ＴＦ抗体のものと同様の構造特性を共有するということが確認された。
大腸菌において産生された全長抗体の機能解析
これまでの実施例に従って大腸菌から産生され精製された抗体は全長であり、かつ、非グリコシル化されている。以下の実験は抗体が１）堅固な二価の抗原結合活性を示し；２）Ｃ１ｑ結合活性を欠き、そのためにＣＤＣ機能が枯渇しており；３）ＦｃγＲ１結合能を欠き、そのためにＡＤＣＣ機能が枯渇しており；４）クリアランスに対する耐性が改良されているために強力なＦｃＲｎ結合を示し、そのためによりイン・ビボ(in vivo)での半減期をより長くするということを示すために実施した。
ＴＦ抗原結合
全長抗ＴＦ抗体をＥＬＩＳＡアッセイを用いて抗原結合について評価した。マキシソープ(MaxiSorp)９６ウェルマイクロウェルプレート（ヌンク，ロスキレ，デンマーク）(Nunc, Roskilde, Denmark)を４℃にて５０ｍＭの炭酸塩バッファーｐＨ９．６中の１ｕｇ／ｍｌの残基１−２１９を含んでなる可溶性組織因子（ＴＦ）（ジェネンテック）で一晩コーティングした。プレートを室温にてＰＢＳ、０．５％ウシ血清アルブミン、１０ｐｐｍのプロクリン３００（スペルコ(Supelco)、ベレフォンテ、ペンシルバニア）、ｐＨ７．２で１時間ブロッキングした。ＰＢＳ、０．５％ウシ血清アルブミン、０．０５％のポリソルベート２０、０．２５％のＣＨＡＰＳ、０．２％のウシγグロブリン（シグマ、セントルイス、ミズーリ）、ｐＨ７．２（アッセイバッファー）中の抗体の３連続希釈液（０．２７−２００ｎｇ／ｍｌ）をプレートに加え、プレートを２時間インキュベートした。結合したＩｇＧはペルオキシダーゼ結合ヤギ抗ヒトＦ（ａｂ’）２抗体（ジャクソン・イムノリサーチ、ウェストグローブ(WestGrove)、ペンシルバニア）をアッセイバッファーに加え、プレートを１時間インキュベートし、基質として３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン（キルケゴール＆ペリー研究所、ゲイサーズバーグ、メリーランド）を加えることで検出した。プレートを工程の間にＰＢＳ、０．０５％ポリソルベート２０、ｐＨ７．２で洗浄した。４５０ｎｍの吸光度をチテレック・スタッカー・リーダー(Titerek stacker reader)（アイシーエヌ(ＩＣＮ)、コスタメサ、カリフォルニア）で読み取った。滴定曲線は４パラメーター非直線回帰曲線フィッティングプログラム（カレイダグラフ、シナジーソフトウェア、リーディング、ペンシルバニア）を用いてフィッティングした。
ＴＦ抗原結合ＥＬＩＳＡアッセイの結果が図１５に示されている。大腸菌で作製された全長抗ＴＦ抗体をＣＨＯ細胞で作製された異なるイソ型の抗ＴＦ抗体と比較する。大腸菌製ＩｇＧ１抗体はＣＨＯ細胞系で作成された他の抗ＴＦ抗体に少なくとも匹敵する抗原結合活性を示す。
Ｃ１ｑ結合
ヒトＣ１ｑの精製した大腸菌産生抗ＴＦ抗体への結合をイヅソギー(Idusogie)ら（２０００）、ジャーナル・オブ・イムノロジー１６４：ｐ．４１７８−４１８４に記載されるようにＥＬＩＳＡ結合アッセイを用いて測定した。便宜には、コスター(Costar)９６ウェルプレートを４℃にてコーティングバッファー（０．０５Ｍ炭酸ナトリウムバッファー）、ｐＨ９中の種々の濃度の抗体で一晩コーティングした。次いで、プレートをＰＢＳ／０．０５％ＴＷＥＥＮ２０（商標）、ｐＨ７．４で３回洗浄し、２００ｕｌのチメロサールを含まないＥＬＩＳＡ希釈液（０．１Ｍ ＮａＰＯ４／０．１Ｍ ＮａＣｌ／０．１％ゼラチン／０．０５％ＴＷＥＥＮ２０（商標）／０．０５％プロクリン３００）で室温にて１時間ブロッキングした。プレートを洗浄バッファーで３回洗浄し、２ｕｇ／ｍｌのＣ１ｑ（キデル(Quidel)、サンディエゴ、カリフォルニア）の１００ｕｌのアリコートを各ウェルに加え、室温で２時間インキュベートした。次いで、プレートを洗浄バッファーで６回洗浄した。１００ｕｌのヒツジ抗ヒトＣ１ｑペルオキシダーゼ結合抗体（バイオデザイン(Biodesign)）の１：１０００希釈液を各ウェルに加え、室温にて１時間インキュベートした。このプレートを洗浄バッファーで６回再洗浄し、１００ｕｌのＯＰＤ（Ｏ−フェニレンジアミンジヒドロクロリド（シグマ））を含有する基質バッファー（ＰＢＳ／０．０１２％Ｈ２Ｏ２）を各ウェルに加えた。黄色の外見によって認められる酸化反応を３０分間進行させ、１００ｕｌの４．５Ｎ Ｈ２ＳＯ４を加えて停止した。次いで、マイクロプレートリーダー（ＳＰＥＣＲＡ ＭＡＸ２５０（商標）、モレキュラー・デバイスズ・コーポレーション(Molecular Devices Corporation)）を用いて（４９２−４０５）ｎｍで吸光度を読み取った。平行して、適当な対照を実施した（すなわち、用いた各濃度の抗体についてＣ１ｑを含まずにＥＬＩＳＡを実施し、また抗体を含まずにＥＬＩＳＡを実施した）。各サンプルについて、Ｃ１ｑ結合はｕｇ／ｍｌでの濃度に対する吸光度（４９２−４０５）ｎｍをプロットし、４パラメーター曲線フィッティングプログラム（カレイダグラフ（商標））を用いてＥＣ５０値を比較することで求めた。このアッセイの結果が図１６に示されている。ＣＨＯ細胞により発現された抗体、Ｉ−１０９５−１−リツキシマブを陽性対照として用いた。大腸菌製全長抗ＴＦ抗体からは高抗体濃度でさえＣ１ｑ結合が検出されなかった。
Ｆｃγ受容体結合
ＦｃγＲ１の精製した抗ＴＦ抗体への結合を以下のＥＬＩＳＡ結合アッセイを用いて測定した。１００ｕｌのＰＢＳ中の１ｕｇ／ｍｌの受容体−ＧＳＴ融合物を加えることでＦｃγＲ１αサブユニット−ＧＳＴ融合物をヌンク(Nunc)Ｆ９６マキシソーブ(Maxisorb)プレート（カタログ番号４３９４５４）上にコーティングし、４℃で４８時間インキュベートした。アッセイに先立って、プレートを２５０ｕｌの洗浄バッファー（０．５％ＴＷＥＥＮ２０を含有するＰＢＳ ｐＨ７．４）で３回洗浄し、２５０ｕｌのアッセイバッファー（５０ｍＭ Ｔｒｉｓ緩衝生理食塩水、０．０５％のＴＷＥＥＮ２０、０．５％のＲＩＡ級ウシアルブミン（シグマＡ７８８８）および２ｍＭのＥＤＴＡ ｐＨ７．４）でブロッキングした。１ｍｌのアッセイバッファーで１０ｕｇ／ｍｌに希釈したサンプルをＦｃγＲ１αサブユニットコーティングしたプレートに加え、オービタルシェーカー上で２５℃にて１２０分間インキュベートした。プレートを洗浄バッファーで５回洗浄して非結合複合体を除去し、１００ｕｌのアッセイバッファー中の１：１０，０００で特異的なセイヨウワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）結合ヤギ抗ヒトＩｇＧγ重鎖（ベーリンガー・マンハイム１８１４２４９）を加え、２５℃にてオービタルシェーカー上で９０分間インキュベートすることでＩｇＧ結合を検出した。プレートを洗浄バッファーで５回洗浄して非結合ＨＲＰヤギ抗ヒトＩｇＧを除去し、１００ｕｌの基質溶液（ＰＢＳ中の０．４ｍｇ／ｍｌのｏ−フェニレンダイミンジヒドロクロリド、シグマＰ６９１２、６ｍＭのＨ２Ｏ２）を加えることで結合した抗ＩｇＧを検出し、２５℃で８分間インキュベートした。酵素反応を１００ｕｌの４．５Ｎ Ｈ２ＳＯ４を加えて停止させ、比色産物を９６ウェルプレートデンシトメーター（モレキュラー・デバイス）で４９０ｎｍで測定した。このアッセイの結果が図１７に示されている。陽性対照、哺乳類２９３発現抗体は受容体と結合するが、ＦｃγＲ１結合は大腸菌産生抗ＴＦ抗体については検出されない。
ＦｃＲｎ結合
精製した抗ＴＦ抗体のＦｃＲｎへの結合を以下のＥＬＩＳＡ結合アッセイを用いて解析した。ＥＬＩＳＡプレートを可溶性組織因子でコーティングし、前記のようにブロッキングした。ＰＢＳ、０．５％ウシ血清アルブミン、０．０５％ポリソルベート２０、ｐＨ６．０（サンプルバッファー）中の抗ＴＦ抗体の２連続希釈液（１．６−２００ｎｇ／ｍｌ）をプレートに加え、プレートを室温で２時間インキュベートした。サンプルバッファー中の３．６ｕｇ／ｍｌのビオチン標識ＦｃＲｎ（リサーチ・オーガニクス(Research Organics)、クリーブランド、オハイオ製のビオチン−Ｘ−ＮＨＳを用いて調製した）をプレートに加えた。１時間インキュベートした後、サンプルバッファー中のストレプトアビジン標識したペルオキシダーゼ（アムデックス(Amdex)、コペンハーゲン、デンマーク）を加えることで結合したＦｃＲｎを検出し、プレートを１時間インキュベートし、基質として３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン（キルケゴール＆ペリー研究所）を加えた。プレートを工程の間にＰＢＳ、０．５％ＢＳＡ、０．０５％ポリソルベート２０、ｐＨ６．０で洗浄した。４５０ｎｍの吸光度をサーモマックス・プレート・リーダー(Thermomax plate reader)（モレキュラー・デバイスズ(Molecular Devices)、メンロパーク、カリフォルニア）で読み取った。滴定曲線を前記のようにフィッティングした。図１８は大腸菌製全長抗ＴＦ抗体のＦｃＲｎ結合活性は哺乳類の宿主細胞で作製された他の抗ＴＦ抗体（ＩｇＧ４、ＩｇＧ４ｂ、ＩｇＧ２）に匹敵するということを示す。
大腸菌で作製された全長αＴＦ抗体の薬物動態学研究
大腸菌製全長抗ＴＦ抗体（ＩｇＧ１大腸菌）を、対照としてＣＨＯ細胞で作製された２種の他の抗ＴＦ抗体（ＩｇＧ２ ＣＨＯおよびＩｇＧ４ｂ ＣＨＯ）とともに単回ＩＶボーラス投与チンパンジー薬物動態学（ＰＫ）研究に付した。３個体のチンパンジーは抗ＴＦ抗体の存在について陰性反応が出た。各動物は０．１０ｍｇ／ｋｇの抗ＴＦ抗体（ＩｇＧ１大腸菌、ＩｇＧ２ ＣＨＯまたはＩｇＧ４ ＣＨＯ）の単回ＩＶボーラス投与を受けた。血漿サンプルを以下のスケジュールに従って投与後２８日まで採取した：投与前３０および１５分；ＩＶボーラス投与後２、１５、３０分；１、２、３、４、６、１２時間；１、２、４、７、１４、２１および２８日。血漿サンプルを、ＴＦをコーティングとして、抗Ｆｃモノクローナル抗体を検出抗体として用いるＥＬＩＳＡによって抗ＴＦ抗体（ＡＴＦ）含量についてアッセイした。チンパンジー血漿における定量化の限界は０．１０２ｕｇ／ｍｌであった。
ＥＬＩＳＡ結果が図１９に血漿ＡＴＦ濃度対時間曲線の形で示されている。データをウィン・ノンリン(Win Nonlin)３．０のある１コンパートメント排出プロフィールにフィッティングした。クリアランス（ＣＬ）、排除半減期（Ｔ１／２）および容積（Ｖ）のＰＫパラメーター推定値が表３に記載されている。３個体のチンパンジーでのこの実験をもとに、大腸菌で作製された抗体とＣＨＯ細胞で作製されたものの間でＰＫパラメーター推定値に明らかな相違は認められなかった。
Figure 0004309656
個別シストロンベクターを用いる種々の全長抗体の発現および培養
以下の全長抗体：抗ＶＥＧＦ（ＶＮＥＲＫ）、Presta等，Cancer Res. 57:4593-4599 (1997)に記載されるヒト化抗体のより高い親和性の変異体；Presta等，J. Immunol. 151:2623-2632 (1993)に記載されるヒト化抗ＩｇＥ抗体；抗ＣＤ４０、フランシスコ(Francisco)ら，Cancer Res. 60:3225-3231 (2000)に記載される抗ＣＤ４０抗体のヒト化型；抗ＨＥＲ−２（４Ｄ５および２Ｃ４型；Carter等，Proc. Natl. Acad. Sci. USA89:4285-4289 (1992)およびFendly等，Cancer Res. 50:1550-1558 (1990)）；およびヒト化抗ＣＤ１８（Eigenbrot等，Proteins: Structure, Function, and Genetics 18:49-62 (1994)）の発現のための個別シストロンベクターも構築した。
個別シストロンプラスミドの構築のために、ｐａＴＦ５０のＶＬおよびＶＨ領域（ＴＩＲ１−軽、ＴＩＲ１−重；実施例１参照）を列記された抗体の各々のＶＬおよびＶＨで置換した。実施例３に記載のように３３Ｄ３株で発現誘導を実施した。サンプルを非還元条件下でのＳＤＳ−ＰＡＧＥ分離およびイムノブロットのために回収した。図２２に示されるように、全長型の抗体である抗ＶＥＧＦ、抗ＩｇＥ、抗ＣＤ４０、４Ｄ５、２Ｃ４および抗ＣＤ１８は個別シストロンベクターを用いて大腸菌で上手く発現された。このデータは個別シストロン発現系は大腸菌での抗体発現のための一般的に適用可能なアプローチであるということを示す。
本明細書に記載される個別シストロン発現系の有用性をさらに示すために、種々の列挙された抗体を発現する前記のプラスミドを大規模生産（培養プロセス）に用いた。
これらの培養に使用された生物は：33D3 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc-fepE) degP41 kanR; 61D6 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc-fepE) degP41; and 62A7 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc-fepE) degP41 ilvG修復型を含む。
列挙した抗体の培養は、１０リットルの規模で行われ、可溶性サンプルを調製し、実施例４に記載されるようなＡＭＥ５−ＲＰアッセイを施した。主に四量体型（２つのＬ鎖と２つのＨ鎖）の全長抗体を含有する最大５のＡＭＥ５−ＰＲアッセイ力価が、表４に示される。
（表４）
抗体 大腸菌宿主 AME5-RP ピーク5, mg/L
抗ＴＦ 61D6 112
抗ＣＤ１８ 61D6 34
抗ＩｇＥ (Ｅ２５変異体) 33D3 77
抗ＶＥＧＦ (VNERK変異体) 61D6 53
抗ＣＤ４０ 62A7 45
抗Ｈｅｒ２ (４Ｄ５変異体) 62A7 55
抗Ｈｅｒ２ (２Ｃ４変異体) 62A7 73
大腸菌でのＤｓｂタンパク質及び全長抗体の同時発現
さらに、本発明の個別シストロン系を用いて、全長抗ＴＦ抗体を、抗体の適切な折り畳み及び構築を促進する能力を有する一以上のＤｓｂタンパク質と同時発現させた。
これらの培養に使用された生物は：58H7 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) Δ ptr3 ΔompT ΔdegP lac Iq ΔlacY; 及び61D6 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc-fepE) degP41を含む。
抗ＴＦをコードするプラスミドｐａＴＦ５０またはｐｘＴＦ２ＡＰ２２（軽鎖および重鎖の双方のための２つのＴＩＲを含むｐａＴＦ５０変異体）を用いて前記の生物のコンピテント細胞を形質転換した。ｄｓｂＣ（ｐＪＪ１４１）、ｄｓｂＡ（ｐＪＪ１４２）、またはｄｓｂＡ／Ｃ（ｐＪＪ２４７）のいずれかをコードするプラスミドを抗ＴＦプラスミドｐａＴＦ５０またはｐｘＴＦ２ＡＰ２２と同時形質転換した。
ｄｓｂＣプラスミドｐＪＪ１４１を構築するために、カナマイシン耐性プラスミドｐＡＣＹＣ１７７をＡａｔＩＩおよびＨｉｎｃＩＩで消化してアンピシリン耐性を破壊した。米国特許第５，６３９，６３５号に記載されるｔａｃ−ｄｓｂＣプラスミドｐＪＪ４０をＣｌａＩで消化し、次いでクレノーおよびデオキシヌクレオチドで埋めた。フェノール：クロロホルム抽出して沈殿させた後、直線化ベクターをＡａｔＩＩで消化して１．６ｋｂ断片をアガロースゲルから精製し、ＡａｔＩＩ／ＨｉｎｃＩＩ消化したｐＡＣＹＣ１７７に連結した。最終プラスミドｐＪＪ１４１はｔａｃ−ｄｓｂＣをコードし、カナマイシン耐性を付与する。同様に、同一のｐＪＪ３７由来のＡａｔＩＩ／ＣｌａＩ（ＣｌａＩ部位は埋めてある）断片と連結したＡａｔＩＩ／ＨｉｎｃＩＩ切断親ベクターを用いてｄｓｂＡプラスミドｐＪＪ１４２を構築したが、これはｄｓｂＡをコードし、これもまた米国特許第５，６３９，６３５号に記載されている。
ｐＪＪ２４７を構築するために、ｄｓｂＡとｄｓｂＣの双方をコードするプラスミド、ｐＪＪ１４２をＫｐｎＩおよびＳｃａＩで消化した。ＤｓｂＣを以下のプライマーを用いてプラスミドｐＪＪ１４１からＰＣＲ増幅させた：
tacdsbCf1: CATACTGGTACCAGGATCTAGAGGGAAGATTTATG (配列番号：３)
tacdsbCr2: CTGGTGAGTACTCAACCAAGTCATTCTG (配列番号：４)
プライマーは制限部位（ＫｐｎＩ、ＳｃａＩ）を含み、これには下線が引いてある。ＰＣＲ増幅させた後、断片をアガロースゲル電気泳動で精製して適当な酵素で消化してＫｐｎＩ／ＳｃａＩ消化したｐＪＪ１４２に連結した。得られたプラスミド、ｐＪＪ２４７はdｓｂＡおよびｄｓｂＣを、一連の中ではｄｓｂＡを最初に発現させるｔａｃプロモーターをコードする。プラスミドをｄｓｂＡ遺伝子の中央からｄｓｂＣ遺伝子の３’末端まで配列決定した。
軽鎖と重鎖双方のための1つのＴＩＲを含む抗ＴＦとＤｓｂＣ（ｐＪＪ２４１）またはＤｓｂＡ（ｐＪＪ２３７）のいずれかの双方をコードする単一プラスミドを構築してコンピテント宿主細胞を形質転換した場合もある。
抗ＴＦとｄｓｂＡとを同時発現するプラスミドｐＪＪ２３７を構築するために、抗ＴＦプラスミドｐＡＴＦ５０をＡａｔＩＩおよびＨｐａＩで消化し、ｐＪＪ２２３由来のＡａｔＩＩ／ＨｐａＩ切断断片と連結した。この後者の断片はａｒａＣ、ｐＢＡＤプロモーター、ｄｓｂＡ、カナマイシン耐性、ｃｏｌＥ１複製開始点、およびβ−ラクタマーゼ遺伝子を含む。連結産物は個別ｐｈｏＡプロモーター下に抗ＴＦのＬおよびＨ鎖の双方、ｄｓｂＡを発現させ、プラスミドにカナマイシンおよびアンピシリン耐性を付与するアラビノース誘導プロモーター（ｐＢＡＤ）を含む。このプラスミドをｐＪＧ９と名づけた。ｐＪＪ２３７を作製するために、ＰＣＲ増幅によってアラビノースレギュロンをｔａｃプロモーターに変更した。このために、以下のプライマーを用いた：
dsbAf11: TGCACGGTTAACATGCTGTGGTGTCATGGTCGG (配列番号：５)
dsbAr12: TTTACCGTTAACAAACATCGCCGGAAC (配列番号：６)
下線を引いた部位はＨｐａＩ部位である。鋳型としてｐＪＪ１４２（ｔａｃ−ｄｓｂＡを含む）を用いて増幅し、断片をゲル精製してＨｐａＩで消化した。ｐＪＧ９ベクターをＨｐａＩおよびＮａｅＩで消化してａｒａＣ−ｐＢＡＤ−ｄｓｂＡ領域を除去した。ＨｐａＩ−ＮａｅＩ切断ベクターをゲル精製し、ｔａｃ−ｄｓｂＡ ＨｐａＩ切断ＰＣＲ断片に連結した。得られたプラスミドをｐＪＪ２３７と名づけ、これはαＴＦ ＬおよびＨ鎖を発現させる個別ＰｈｏＡプロモーターおよびｄｓｂＡを発現させるｔａｃプロモーターを含む。
抗ＴＦとｄｓｂＣとを同時発現するプラスミドｐＪＪ２４１を構築するために、ｐＪＧ９をＨｐａＩおよびＮｇｏＭＩＶで消化した。ＮｇｏＭＩＶはＮａｅＩと同一部位で切断する代わりに付着端を残す。ＤｓｂＣを鋳型としてｐＪＪ１４１からｄｓｂＡと同一の正のプライマー（ｄｓｂＡｆ１１；配列番号５）および以下の逆のプライマーを用いてＰＣＲ増幅した：
dsbCr12: TCAGCTGCCGGCGTCCGATGCGAATTATTTACCG (配列番号：７)
下線を引いた部位はＮｇｏＭＩＶ部位である。増幅した断片をゲル精製してＮｇｏＭＩＶとＨｐａＩで消化し、ｐＪＧ９に連結した。得られたプラスミドは抗ＴＦ ＬおよびＨ鎖を発現させる個別ｐｈｏＡプロモーターならびにｄｓｂＣを発現させるｔａｃプロモーターを含む。
抗ＴＦをコードするプラスミドおよび１以上のＤｓｂタンパク質をコードするプラスミドを併用してコンピテント細胞を形質転換し、形質転換体を５０ｕｇ／ｍＬのカルベニシリンおよびカナマイシンを含有するＬＢアガープレート上にプレーティングした。そのような場合には、抗ＴＦおよび選択されたＤｓｂタンパク質（ｄｓｂＡまたはｄｓｂＣ）の双方を発現する単一プラスミド、形質転換体を５０ｕｇ／ｍＬのカナマイシンを含有するＬＢアガープレート上で選抜する。
実施例４に記載のように培養を１０リットル規模で実施し、ＯＤ５５０が１５０−２００に到達した時点で５０ｍＬのイソプロピルβ−Ｄ−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）の２００ｍＭ溶液を培養物に加えた。記載されたものとは異なる回数でＩＰＴＧを添加してもよいし、記載されたものとは異なる量のＩＰＴＧを添加してもよい。実施例４に記載のように可溶性サンプルを調製してＡＭＥ５−ＲＰアッセイに付した。種々のプラスミド／宿主株および得られたピーク５の力価が表５に要約されている。
（表５）
抗ＴＦプラスミド 大腸菌宿主 Dsb プラスミド AME5-RP Peak 5 (mg/L)
paTF50 58H7 なし 100
paTF50 61D6 なし 127
paTF50 58H7 pJJ141 174
pJJ241 58H7 pJJ241 212
paTF50 58H7 pJJ142 125
pJJ237 58H7 pJJ237 135
paTF50 61D6 pJJ247 584
pxTF2AP22 61D6 なし 118
pxTF2AP22 58H7 pJJ141 349
pxTF2AP22 58H7 pJJ142 134
pxTF2AP22 61D6 pJJ247 881
大腸菌でのＦｋｐＡ及び全長抗体の同時発現
また、全長抗ＴＦ抗体をＦｋｐＡ、シャペロン活性を有するペプチジルプロピルcis, trans-イソメラーゼと同時発現させた。
これらの培養に使用された生物は：58H7 (genotype W3110 ΔfhuA (ΔtonA) Δ ptr3 ΔompT ΔdegP lac Iq ΔlacY); 及び59A7 (genotype W3110 ΔfhuA (ΔtonA) phoAΔE15 Δ(argF-lac)169 deoC degP41 kanS ilvG+Δ prc::kanR prc suppressor)を含む。
ｔａｃＩＩプロモーターの制御下にｆｋｐＡをコードする個別プラスミド（ｐＪＶＧ２）を抗ＴＦプラスミドｐａＴＦ５０と同時形質転換させた。ｐＪＶＧ２を作製するために、プラスミドｐＪＪ２２２ｆｋｐＡをＮｈｅＩおよびＮｇｏＭＩＶで消化してｆｋｐＡを含む０．８ｋｂ断片を作製した。この断片を電気泳動およびフェノール：クロロホルム抽出および沈殿によって精製した。ｐＡＣＹＣ１７７ベクター、ｐＪＪ１４２の類似体上にｔａｃ−ＤｓｂＤを含むプラスミドｐＪＪ２３９をＸｂａＩおよびＮｇｏＭＩＶで消化して誘導ｔａｃプロモーターおよびカナマイシン耐性を含む３．９ｋｂの断片を作製した。この断片を電気泳動およびフェノール：クロロホルム抽出および沈殿によって精製した。これら２種の断片を連結して誘導ｔａｃプロモーター、ｆｋｐＡおよびカナマイシン耐性を含有するｐＪＶＧ２を作製した。このプラスミドはｆｋｐＡをｐＢＲ３２２を基にしたプラスミドと同時発現させるのに使用できる適合性ｐＡＣＹＣ１７７プラスミドであるという点でｐＪＪ１４１およびｐＪＪ１４２と同様である。
さらに、個別ｐｈｏＡプロモーターの制御下に抗ＴＦの両鎖およびアラビノースプロモーターの制御下にｆｋｐＡをコードする単一プラスミド（ｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３）を用いて前記生物のコンピテント細胞を形質転換する。ｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３を作製するために、プラスミドｐＪＪ２２２ｆｋｐＡをＨｐａＩおよびＮｄｅＩを用いて消化し、ａｒａＣ、誘導プロモーターｐＢＡＤ，ｆｋｐＡおよびカナマイシン耐性を含む４．１ｋｂ断片を作製した。ＦｋｐＡを最初に大腸菌染色体からＰＣＲ増幅し、市販のｐＢＡＤ１８においてｐＢＡＤプロモーターの後ろにクローニングした。断片を電気泳動およびフェノール：クロロホルム抽出および沈殿によって精製した。プラスミドｐＪＧ９をＨｐａＩおよびＮｄｅＩで消化してアンピシリン耐性、αＴＦ抗体のＬおよびＨ鎖双方のための個別シストロンを含む５．１ｋｂ断片を作製した。それを電気泳動およびフェノール：クロロホルム抽出および沈殿によって精製した。２つの断片を連結してｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３を作製したが、これは抗ＴＦ抗体の鎖、ａｒａＣを発現させる個別プロモーター、ｆｋｐＡ、カナマイシン耐性、ｃｏｌＥ１複製開始点、およびアンピシリン耐性のみを発現させるｐＢＡＤプロモーターを含む。
抗組織因子プラスミドｐａＴＦ５０およびｆｋｐＡプラスミドｐＪＶＧ２を共に用いてコンピテント細胞を形質転換した場合には、形質転換体を５０μｇ／ｍＬのカルベニシリンおよびカナマイシン双方を含有するＬＢアガープレート上に置いた。単一のプラスミド、ｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３で細胞を形質転換した場合には、５０μｇ／ｍＬのカナマイシンを含有するＬＢアガープレート上で形質転換体を選抜した。
培養は以下の改変を含むが実施例４に記載のように１０リットル規模で実施した。プラスミドｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３で形質転換された細胞を用いる培養にＯＤ５５０がおよそ１５０−２００で２００ｍＬの４０％アラビノース溶液を加えた。アラビノース添加の前に、グルコースを与える速度を培養物がグルコース制限されるように削減した。アラビノースを加えて消費した後、グルコースを与える速度を戻して培養物による最大グルコース取り込みを可能にした。ＯＤ５５０が１５０−２００に達した時点でプラスミドｐａＴＦ５０およびｐＪＶＧ２で同時形質転換した細胞を用いる培養物に５０ｍＬの２００ｍＭイソプロピルβ-Ｄ−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）溶液を添加した。ＩＰＴＧ添加は記載されたものと異なる時点で行ってもよいし、記載されたものと異なる量のＩＰＴＧを加えてもよい。実施例４に記載のように、可溶性サンプルを調製し、ＡＭＥ５−ＲＰアッセイに付した。
ｐａＴＦ５０で形質転換した５９Ａ７宿主を用いる培養はｐＪＧ９ｆｋｐＡＢ３プラスミドで形質転換した５９Ａ７宿主の２４７ｍｇ／Ｌと比べ約１５６ｍｇ／ＬのＡＭＥ５−ＲＰピーク５力価をもたらした。同様に、プラスミドｐａＴＦ５０で形質転換した５８Ｈ７宿主を用いる培養は、ｐａＴＦ５０とｐＪＶＧ２で同時形質転換された５８Ｈ７宿主の１８０ｍｇ／Ｌと比べ約１００ｍｇ／ＬのＡＭＥ５−ＲＰピーク５力価をもたらした。
前記は特定の実施形態を指したが、本発明はそのように限定されるものではないということは理解されよう。当業者ならば、開示された実施形態に本発明の全体的な考えか逸脱することなく種々の改変をなすことができるということは思い浮かぶであろう。すべてのかかる改変は本発明の範囲内にあると意図される。
既存のＦａｂ発現ベクター、ｐＡＫ１９を基にした全長抗体発現ベクター、ｐｘＴＦＰＶの構造の模式的表示である。 ２種のポリシストロン性全長抗体発現ベクターを用いる全長抗体の大腸菌発現を示す。誘導後、全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットによって解析した。レーン１は負の対照であり；レーン２はｐｘＴＦＰＶ（抗ＴＦ抗体）であり；レーン３はｐＹ０３１７．Ｆａｂ−ＣＨ３（抗ＶＥＧＦ抗体）である。矢印は全長抗体に相当するバンドを示す。 軽鎖および重鎖について種々のＴＩＲ翻訳強度組み合わせを有するポリシストロン性構築物を示す。 軽鎖（Ｌ）および重鎖（Ｈ）について種々のＴＩＲ組み合わせを有するポリシストロン性ベクターを用いる全長抗ＴＦＩｇＧ１の大腸菌発現を示す。誘導後、全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。（４Ａ）は還元サンプル。（４Ｂ）は非還元サンプル。各レーンの上には軽鎖（「Ｌ」）および重鎖（「Ｈ」）についての相対ＴＩＲ翻訳強度が記載されている。「ｎｅｇ」：バックグラウンドベクター、ｐＢＲ３２２のみを保持する誘導細胞。 種々のＴＩＲ翻訳強度下の軽鎖および重鎖の個々の発現のための構築物の模式的表示である。 種々のプラスミドの還元全細胞溶解物サンプルのクーマシー染色ゲル結果であり、軽鎖（６Ａ）および重鎖（６Ｂ）の分泌産生量に対するＴＩＲ相対強度の作用を示す。 所定のＴＩＲ強度を有する軽鎖および重鎖ベクターを組み合わせることによる全長抗体のための個別シストロン発現ベクター（ｐｘＴＦ２ＡＰ７７）の構築物を模式的に示す。 個別シストロンベクターｐｘＴＦ２ＡＰ７７で形質転換した還元全細胞溶解物のクーマシー染色を示す。 軽鎖および重鎖について種々のＴＩＲ強度組み合わせを有する個別シストロン構築物を示す。 軽鎖（Ｌ）および重鎖（Ｈ）について種々のＴＩＲ強度組み合わせを有する個別シストロン構築物を用いる全長抗ＴＦＩｇＧ１の大腸菌発現を示す。誘導後、全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。（４Ａ）は還元サンプル。（４Ｂ）は非還元サンプル。各レーンの上には軽鎖（「Ｌ」）および重鎖（「Ｈ」）についての相対ＴＩＲ翻訳強度が記載されている。「ｎｅｇ」：バックグラウンドベクター、ｐＢＲ３２２のみを保持する誘導細胞。 ポリシストロン性対個別シストロン系を用いる全長抗体発現の比較である。誘導後、非還元全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。軽鎖（Ｌ）および重鎖（Ｈ）についての種々のＴＩＲ強度組み合わせが示されている。 抗ＴＦ抗体についてのｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性ベクター対個別シストロンベクターのクーマシー染色したゲルの比較である。レーン１は負の対照であり；レーン２はｐｘＴＦＰＶ（ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性）であり；レーン３はｐａＴＦ５０（個別シストロン）である。矢印は全長抗体の位置を示す。 ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性ベクター対個別シストロンベクターを用いる全長抗ＴＦ抗体発現の比較である。誘導後、非還元全細胞溶解物をＳＤＳ-ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。レーン１は負の対照であり；レーン２はｐｘＴＦＰＶ（ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性）であり；レーン３はｐａＴＦ５０（個別シストロン）である。矢印は全長抗体に相当するバンドを示す。 ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性ベクター対個別シストロンベクターを用いる全長抗ＶＥＧＦ抗体発現の比較である。誘導後、非還元全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。レーン１は負の対照であり；レーン２はｐＹ０３１７．Ｆａｂ−ＣＨ３（ｐＡＫ１９から誘導したポリシストロン性）であり；レーン３はｐｘＶＧ２ＡＰ１１（個別シストロン）である。矢印は全長抗ＶＥＧＦ抗体に相当するバンドを示す。 大腸菌において個別シストロンベクターｐａＴＦ５０で作製された全長抗ＴＦ抗体の抗原（ＴＦ）結合を示す。２種のＣＨＯ製抗ＴＦ抗体（ＩｇＧ２およびＩｇＧ４）を対照として用いた。 大腸菌においてｐａＴＦ５０で作製された全長抗ＴＦ抗体ＩｇＧ１のＣ１ｑ結合を示す。比較のため、もう１つの抗体、Ｉ−１０９５−１−リツキシマブを用いた。 大腸菌においてｐａＴＦ５０で作製された全長抗ＴＦ抗体のＦｃγＲ１α結合を示す。ＣＨＯ細胞で作製された２種の抗ＩｇＥ抗体を対照として用いた。 対照として５種の他の抗体と比較した、大腸菌においてｐａＴＦ５０で作製された全長抗ＴＦ抗体ＩｇＧ１（３２６０４−７４大腸菌ＩｇＧ１）のＦｃＲｎ結合を示す。 大腸菌においてｐａＴＦ５０で作製された全長ＩｇＧ１（ＩｇＧ１大腸菌）、ＣＨＯで作製されたＩｇＧ２（ＩｇＧ２ ＣＨＯ）またはＣＨＯで作製されたＩｇＧ４ｂ（ＩｇＧ４ｂ ＣＨＯ）のいずれかを単回ＩＶボーラス投与されたチンパンジーにおける血漿抗ＴＦ抗体（ＡＴＦ−Ｄ３Ｈ４４）濃度（ｕｇ／ｍｌ）の経時変化を示す。 個別シストロンベクターｐａＴＦ５０の発現カセット配列を示す。 個別シストロンベクターｐｘＶＧ２ＡＰ１１の発現カセット配列を示す。 個別シストロン系を用いる種々の全長抗体の発現を示す。誘導後、全細胞溶解物をＳＤＳ−ＰＡＧＥイムノブロットで解析した。

Claims (27)

  1. 免疫グロブリンをコードするポリヌクレオチド分子であって、（１）第１のプロモーター−シストロン対を形成する第１のプロモーターと第１のシストロン及び（２）第２のプロモーター−シストロン対を形成する第２のプロモーターと第２のシストロンを含み、前記第１のプロモーター−シストロン対の第１のシストロンが免疫グロブリン軽鎖をコードする核酸配列に作用可能に連結した第１の翻訳開始領域（ＴＩＲ-Ｌ）を含み、前記第２のプロモーター−シストロン対の第２のシストロンが免疫グロブリン重鎖をコードする核酸配列に作用可能に連結した第２の翻訳開始領域（ＴＩＲ-Ｈ）を含み、原核宿主細胞の前記ポリヌクレオチドの発現において軽鎖及び重鎖が生物学的に活性な免疫グロブリンを形成するように折り畳まれ構築されたポリヌクレオチド分子。
  2. 第１及び第２のプロモーターが、ｐｈｏＡ、ｔａｃ、ｌｐｐ、ｌａｃ−ｌｐｐ、ｌａｃ、ａｒａ、ｔｒｐ、ｔｒｃ及びＴ７プロモーターからなる群から選択される原核生物プロモーターである、請求項１に記載のポリヌクレオチド分子。
  3. 両プロモーターが、ＰｈｏＡプロモーターである、請求項２に記載のポリヌクレオチド分子。
  4. ＴＩＲ−Ｌ及びＴＩＲ−Ｈのそれぞれが原核生物分泌シグナル配列又はそのＴＩＲ変異体を含み、ここで該ＴＩＲ変異体は該分泌シグナル配列の初めの２から１４コドン内での配列置換を含む、請求項１に記載のポリヌクレオチド分子。
  5. 原核生物分泌シグナル配列がＳＴＩＩ、ＯｍｐＡ、ＰｈｏＥ、ＬａｍＢ、ＭＢＰ及びＰｈｏＡ分泌シグナル配列からなる群から選択される、請求項４に記載のポリヌクレオチド分子。
  6. ＴＩＲ−ＬとＴＩＲ−Ｈが等しい翻訳強度となる、請求項１のポリヌクレオチド分子。
  7. 相対翻訳強度の組合せがＴＩＲ−Ｌ及びＴＩＲ−Ｈに対し、それぞれ１及び１であって、１は１３のＴＩＲ相対翻訳強度レベルの最小レベルである、請求項６のポリヌクレオチド分子。
  8. 原核宿主細胞で免疫グロブリンを発現させるための組換えベクターであって、請求項１のポリヌクレオチド分子を含んでなるベクター。
  9. 請求項８の組換えベクターを含んでなる原核宿主細胞。
  10. グラム陰性細菌細胞である、請求項９の原核宿主細胞。
  11. 大腸菌である、請求項１０に記載の宿主細胞。
  12. ＤｓｂＡ、ＤｓｂＣ、ＤｓｂＧ及びＦｋｐＡからなる群から選択される少なくとも１つの原核生物ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを更に含む、請求項１１に記載の宿主細胞。
  13. ポリヌクレオチドがＤｓｂＡ及びＤｓｂＣの両方をコードする、請求項１２の宿主細胞。
  14. 大腸菌が内因性プロテアーゼ活性の欠乏した株のものである、請求項１１に記載の宿主細胞。
  15. 大腸菌株の遺伝子型がｄｅｇＰ及びｐｒｃ遺伝子を欠き、突然変異ｓｐｒ遺伝子をもつ、請求項１４に記載の宿主細胞。
  16. 原核宿主細胞で生物学的に活性な免疫グロブリンを生産する方法であって、宿主細胞内での（１）第１のプロモーター−シストロン対を形成する第１のプロモーターと第１のシストロンと（２）第２のプロモーター−シストロン対を形成する第２のプロモーターと第２のシストロンとを含むポリヌクレオチドの発現であって、前記第１のプロモーター−シストロン対の第１のシストロンが免疫グロブリン軽鎖をコードする核酸配列に作用可能に連結した第１の翻訳開始領域（ＴＩＲ-Ｌ）を含み、前記第２のプロモーター−シストロン対の第２のシストロンが免疫グロブリン重鎖をコードする核酸配列に作用可能に連結した第２の翻訳開始領域（ＴＩＲ-Ｈ）を含み、前記ポリヌクレオチドの発現において軽鎖及び重鎖が生物学的に活性な免疫グロブリンを形成するように折り畳まれ構築される発現；及び前記免疫グロブリンの回収を含む方法。
  17. 第１及び第２のプロモーターが、ｐｈｏＡ、ｔａｃ、ｌｐｐ、ｌａｃ−ｌｐｐ、ｌａｃ、ａｒａ、ｔｒｐ、ｔｒｃ及びＴ７プロモーターからなる群から選択される原核生物プロモーターである、請求項１６に記載の方法。
  18. 両プロモーターが、ＰｈｏＡプロモーターである、請求項１７に記載の方法。
  19. ＴＩＲ−Ｌ及びＴＩＲ−Ｈのそれぞれが原核生物分泌シグナル配列又はそのＴＩＲ変異体を含み、ここで該ＴＩＲ変異体は分泌シグナル配列の初めの２から１４コドン内での配列置換を含む、請求項１６に記載の方法。
  20. 原核生物分泌シグナル配列がＳＴＩＩ、ＯｍｐＡ、ＰｈｏＥ、ＬａｍＢ、ＭＢＰ及びＰｈｏＡ分泌シグナル配列からなる群から選択される、請求項１９に記載の方法。
  21. ＴＩＲ−ＬとＴＩＲ−Ｈが等しい翻訳強度となる、請求項１６の方法。
  22. 相対翻訳強度の組合せがＴＩＲ−Ｌ及びＴＩＲ−Ｈに対し、それぞれ１及び１であって、１は１３のＴＩＲ相対翻訳強度レベルの最小レベルである、請求項２１の方法。
  23. 原核宿主細胞が大腸菌である、請求項１６に記載の方法。
  24. 原核宿主細胞でのＤｓｂＡ、ＤｓｂＣ、ＤｓｂＧ及びＦｋｐＡからなる群から選択される少なくとも１つの原核生物ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの発現を更に含む、請求項１６に記載の方法。
  25. ポリヌクレオチドがＤｓｂＡ及びＤｓｂＣの両方をコードする、請求項２４の方法。
  26. 大腸菌が内因性プロテアーゼ活性の欠乏した株のものである、請求項２３に記載の方法。
  27. 大腸菌株の遺伝子型がｄｅｇＰ及びｐｒｃ遺伝子を欠き、突然変異ｓｐｒ遺伝子をもつ、請求項２６に記載の方法。
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