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JP5969044B2 - アデノウイルス生産新規細胞株及びその用途 - Google Patents

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Description

本発明は、新規なアデノウイルス生産細胞株及びその用途に関する。
遺伝子治療は、癌を含めた多様な疾患の治療に当たって、新たに発明された治療法の1つである。このような遺伝子治療は、ターゲット疾患の治療に有用な遺伝子を探すと共に、その遺伝子をどれだけ効率的にターゲット組織に伝達するかによって、その成功が決定されうる。遺伝子を伝達するシステムとしては、多様な方法が存在するが、最近、脚光を浴びている伝達体としては、アデノウイルスベクターが挙げられる。
アデノウイルスが遺伝子伝達体として有用に使われる理由は、大きく3種であって、1)宿主細胞のゲノム内にウイルス遺伝子が挿入されず、2)分裂しない細胞にも容易に感染され、3)インビボでターゲット遺伝子を効率的に伝達することができるためである(非特許文献1)。しかし、このような長所を有したアデノウイルスにも、1つの問題点が存在するが、これは、組換えアデノウイルス生産時に、複製可能アデノウイルス(replication competent adenovirus、RCA)が生産されるということである。
組換えアデノウイルスベクターは、他のウイルスベクターに比べて、比較的容易に量産可能であるだけではなく、ウイルスゲノムの初期領域1(E1)を欠失させることによって、簡単に複製能を喪失させ、あらゆるアデノウイルスベクターは、このような形態の複製不能の性質を有したウイルスベクターと言える。通常、このような複製不能の組換えアデノウイルスベクターの製作には、ウイルスゲノムの一部(ヌクレオチド1−4344bp)を有した細胞株であるHEK293を利用するが、これは、E1がウイルス生産に決定的な役割を果たすので、一時的にこれを供給することができる細胞株を利用することである。望ましくは、複製不能のアデノウイルスを生産する時、純粋に複製不能のウイルスのみが生産されなければならないが、HEK293細胞内にアデノウイルスE1以外のウイルスゲノム部位とベクター内のウイルスゲノム部位との間の相同組替え(homologous recombination)によって複製可能アデノウイルスが生成される。
組換えアデノウイルス生産時に、RCAの生産は、次のような問題点を引き起こし得る:1)体内投与されたウイルスの複製程度を調節することができず、2)複製不能アデノウイルスを複製可能アデノウイルスへの切替えが発生し、3)遺伝子治療に必要な量以上のアデノウイルスの生産で組織損傷及び激しい毒性作用が発生する恐れがある(非特許文献2)。したがって、このような問題を解決するために、組換えアデノウイルスベクターを研究する多くの研究者らは、HEK293細胞を代替して、RCA生成可能性を減らしうるアデノウイルス生産細胞株を開発するために努力を傾けてきた。
HEK293細胞は、アデノウイルスE1遺伝子以外にも、非常に多くのアデノウイルスゲノムを含んでいて、E1欠失アデノウイルスベクターとの相同組替え可能性が高いので、それを代替する細胞は、HEK293よりも少ない部位のアデノウイルスゲノムを含む方向に開発された。1990年代に最も先に開発されたアデノウイルス生産細胞株は、911という細胞であって、ヒト由来のレチノブラストを根幹とした細胞である。この細胞は、アデノウイルスゲノムの一部(ヌクレオチド79−5789bp)を有した細胞であって、HEK293細胞と比較して、ウイルス生産能は優れたが、RCA生成程度は類似した(非特許文献3)。これと類似した時期にヒト気管支癌細胞であるA549細胞を利用したアデノウイルス生産細胞株も開発された。この細胞は、より少ない部位のアデノウイルスゲノム(ヌクレオチド505−4034bp)を有したことが特徴であったが、アデノウイルス生産能が落ちる短所で商用化されていない(非特許文献4)。商業的に最も広く知られたアデノウイルス生産細胞株であるPER.C6は、前述した911細胞と同様に、ヒト由来のレチノブラストを根幹として開発されたアデノウイルス生産細胞株である。この細胞は、前述した細胞株に比べて、少ない部位のアデノウイルスゲノム(ヌクレオチド459−3510bp)を有したことが特徴である。HEK293に比べて、RCA生成可能性が非常に減少したが、この細胞株も、量産の場合でRCAが生成されたことが報告されたことがある(非特許文献5)。それ以外にも、ヒトの子宮頸部癌細胞であるHeLa細胞を用いて細胞株を開発した例もあるが、RCA生成可能性を大きく低めることができないか、ウイルス生産能が落ちるなどの理由で商用化されていない(非特許文献6、7)。
前述した従来のアデノウイルス生産細胞株の短所を改善するために、本発明者らは、1)少ない部位のアデノウイルスゲノムを有することによって、RCA生成可能性が著しく低下し、2)アデノウイルス生産能がHEK293細胞と比較して、優れているか、あるいは類似したアデノウイルス生産細胞株を開発しようとした。
本明細書の全般に亘って多数の論文及び特許文献が参照され、その引用が表示されている。引用された論文及び特許文献の開示内容は、その全体として本明細書に参照して挿入されて、本発明が属する技術分野のレベル及び本発明の内容がより明確に説明される。
Brody and Crystal,1994 Lockmuller et al.,1994 Fallaux et al.,1996 Imler et al.,1996 Murakami et al.,2004 Gao et al.,2000 Kim et al.,2001
本発明者らは、複製可能アデノウイルス(RCA)の生産可能性が低く、アデノウイルス生産能に優れる新規なアデノウイルス生産細胞株を開発するために鋭意研究した。その結果、特定の配列を有するE1コーディング変形遺伝子配列を有する細胞株を開発した。本発明のアデノウイルス生産細胞株は、アデノウイルス生産に必須的なアデノウイルスE1遺伝子(これによって発現されたタンパク質)を安定的に提供して、E1が欠失された組換えアデノウイルスを交流補充(trans−complementing)し、相同組替えによるRCA生成可能性を減少させることができる。これにより、遺伝子治療に適したアデノウイルスの量を調節し、アデノウイルスの過剰生産による組織損傷及び毒性作用を阻止することができる。また、従来のアデノウイルス生産細胞株と比較して、優れたアデノウイルス生産能を表わして、時間−及びコスト−経済的に複製不能アデノウイルスを生産することができることを確認することによって、本発明を完成した。
したがって、本発明の目的は、アデノウイルスE1コーディング変形遺伝子が導入された新規な細胞株を提供することである。
本発明の他の目的は、組換えアデノウイルス生産用の細胞株を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステムを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、組換えアデノウイルスの生産方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、目的タンパク質の製造方法を提供することである。
本発明の他の目的及び利点は、下記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面によってより明確になる。
I.細胞株
本発明の一様態によれば、本発明は、(a)動物細胞で作動可能であり、アデノウイルスに対して異種性(heterologus)であるプロモーター、及び(b)前記プロモーターに作動的に結合された(operatively linked to)アデノウイルスE1コーディング変形遺伝子配列を含む発現コンストラクトがゲノムDNAに導入された細胞株であって、前記E1コーディング変形遺伝子配列は、原始(native)E1遺伝子配列でE1aのTATAシグナル及びE1bのポリアデニル化シグナルが欠け、E1aのコーディング配列、E1aのポリアデニル化シグナル、E1bのTATAシグナル、E1b19Kのコーディング配列、及びE1b55Kのコーディング配列を含むことを特徴とする細胞株を提供する。
本発明者らは、複製可能アデノウイルス(RCA)の生産可能性が低く、アデノウイルス生産能に優れる新規なアデノウイルス生産細胞株を開発するために鋭意研究した。その結果、特定の配列のE1コーディング変形遺伝子を含む細胞株を開発した。本発明のアデノウイルス生産細胞株は、アデノウイルス生産に必須的なアデノウイルスE1遺伝子(これによって発現されたタンパク質)を安定的に提供して、E1が欠失された組換えアデノウイルスを交流補充し、相同組替えによるRCA生成可能性を減少させることができる。これにより、遺伝子治療に適したアデノウイルスの量を調節し、アデノウイルスの過剰生産による組織損傷及び毒性作用を阻止することができる。また、従来のアデノウイルス生産細胞株と比較して、優れたアデノウイルス生産能を表わして、時間−及びコスト−経済的に複製不能アデノウイルスを生産することができることを確認した。
本発明の特徴及び利点を要約すれば、次の通りである:
(a)本発明は、複製可能アデノウイルス(RCA)の生産可能性が低くなった新規なアデノウイルス生産細胞株に関するものである。
(b)本発明のアデノウイルス生産細胞株は、従来のアデノウイルス生産細胞株と比較して、相同組替えによるRCAの生成可能性が低く、
(c)RCA生成可能性が著しく低くなることによって、アデノウイルスを利用した遺伝子治療時に、必要なウイルスの量を調節し、アデノウイルスの過剰生産による組織損傷及び毒性作用を阻止することができる。
(d)また、従来のアデノウイルス生産細胞株であるHEK293細胞と比較して、優れたアデノウイルス生産能を表わして、時間−及びコスト−経済的な複製不能アデノウイルスを生産することができる。
(e)したがって、本発明の細胞株は、複製不能アデノウイルスを効率的に生産して、遺伝子治療時に、安全な有効量のアデノウイルスを提供することができる。
アデノウイルスタイプ5のE1遺伝子をPCR法で確保し、これをpGemTベクターに結紮して、pGemT−E1ベクターの製造過程を示す模式図である。 マウス白血病ウイルス(Murine Leukemia Virus)由来のレトロウイルスベクターからgag、pol、env遺伝子が完全に除去されて、ウイルスコーディング塩基配列が全然なく、従来のレトロウイルスベクターの問題点であった相同組替えの危険性が排除されたベクターであるpMTレトロウイルスベクターの構造を示す模式図である(Yu et al.,2000)。 前記pMTレトロウイルスベクターにIRES/Neoカセットが挿入されたpMINレトロウイルスベクターの構造を示す模式図である(米国登録特許第US6,451,595号)。 前記pMINレトロウイルスベクターにpGemT−E1からMlu I/BamH I制限酵素処理で得られたE1遺伝子切片を挿入することによって、pMIN−E1レトロウイルスベクターを製造する過程を示す模式図である。 pMIN−E1レトロウイルスベクターの構造を評価するための制限酵素マッピングを実施した結果である。 3種の細胞株を対象にして4種の他のエンベロープを有するGFP発現レトロウイルスを伝達後、伝達効率を確認した結果を示すものであって、最適の伝達効率を見せるエンベロープを選別するための結果を示す図である。 アデノウイルスE1遺伝子を発現する3種の細胞株のウイルス生産能を評価した結果を示すものであって、各細胞株から生産されたGFP発現組換えアデノウイルスを再びHeLa細胞で形質感染を誘導して、伝達効率を確認することによって、ウイルス含量を評価した結果である。 前記の結果で最も優れたウイルス生産能を見せたアデノウイルスE1遺伝子発現HeLa細胞のクローンを製造して、そのうち、最も優れたクローンを選別した結果を示す図である。 前記の結果から選別されたクローン(16番、H2C16と名付ける)の染色体上に挿入されたレトロウイルスの構造を評価するためのPCR分析結果を示す図である。 前記の結果から選別されたクローン(16番、H2C16と名付ける)の染色体上に挿入されたレトロウイルスの構造を評価するためのPCR分析結果を示す図である。 H2C16の染色体上に挿入されたレトロウイルスベクターの位置を分析するための線形増幅媒介−重合酵素連鎖反応(Linear amplificationmediated−polymerase chain reaction、LAM−PCR)分析結果を示すものであって、レーン(Lane)1、2、5は、陰性反応結果であり、レーン3、4は、H2C16クローンの濃度別の結果であり、ブラストデータは、レーン3、4で見せたあらゆるバンドを分離して、塩基配列を分析した結果を示す図である。 H2C16の染色体上に挿入されたレトロウイルスベクターの位置を分析するための線形増幅媒介−重合酵素連鎖反応(Linear amplificationmediated−polymerase chain reaction、LAM−PCR)分析結果を示すものであって、レーン(Lane)1、2、5は、陰性反応結果であり、レーン3、4は、H2C16クローンの濃度別の結果であり、ブラストデータは、レーン3、4で見せたあらゆるバンドを分離して、塩基配列を分析した結果を示す図である。 H2C16クローンからE1A、E1B19K、E1B55K発現を確認した結果であって、E1Aは、ウェスタンブロットを通じてタンパク質発現を確認、E1B19KとE1B55Kは、RT−PCRを通じてRNA発現を確認した結果を示す図である。 H2C16クローンの母細胞であるHeLa細胞と101日間継代培養し、細胞成長率を比較した結果、大きな差がないことを示す図である。 H2C16クローンとHEK293細胞との組換えアデノウイルス生産能を比較した結果を示すものであって、小さな規模のウイルス生産を総3種の感染条件で進行して、2つの細胞株間の生産能を比較した結果である。 前記の生産条件よりも大きな規模のウイルス生産を進行し、ウイルス精製過程まで経た後、2つの細胞株から生産されたウイルスを定量して、細胞株間の生産能を比較した結果を示す図である。 H2C16クローンとGH329細胞とのアデノウイルス生産能を比較した結果を示すものであって、小さな規模のウイルス生産を総3種の感染条件で進行して、2つの細胞株間の生産能を比較した結果である。 H2C16クローンで複製不能アデノウイルスを生産時に、RCA生成可能性を評価した結果を示すものであって、HEK293細胞と共に連続してウイルス生産及び増幅過程を経て、HEK293に比べて、RCA生成可能性が低いことを示すものであって、陰性群(Neg Con.)及びHelaレーンは、陰性結果、pMIN−E1レーンは、陽性結果、HEK293 17th、HEK293 18th、H2C16 17th、及びH2C16 18thレーンは、各細胞で収穫した17番目、18番目のアデノウイルスの結果を示す図である。 H2C16クローンで複製不能アデノウイルスを生産時に、RCA生成可能性を評価した結果を示すものであって、HEK293細胞と共に連続してウイルス生産及び増幅、精製過程を経て、HEK293に比べて、RCA生成可能性が低いことを示す図である。陰性対照群(Neg Con.)及びHeLaレーンは、陰性結果、陽性対照群(Pos Con.)レーンは、陽性結果、H2C16 1th、2nd、3rd、4th、及びHEK293 1th、2nd、3rd、4thレーンは、各細胞で収穫して精製した1番目、2番目、3番目、4番目のアデノウイルスの結果を示す図である。 H2C16クローンとHeLa細胞での3E8抗体生産能を比較したものであって、形質感染後、それぞれの細胞株で収穫した上澄み液の3E8抗体含量をELISAを用いて測定した結果である。
本発明の細胞株は、(a)動物細胞で作動可能であり、アデノウイルスに対して異種性であるプロモーター、及び(b)前記プロモーターに作動的に結合されたアデノウイルスE1コーディング変形遺伝子配列を含む発現コンストラクトがゲノムDNAに導入されている。
原始E1遺伝子配列は、変形(例えば、ヌクレオチドの欠失または突然変異)のない遺伝子配列であって、前記原始E1遺伝子配列は、E1aのTATAシグナルとポリアデニル化(polyA)シグナル、E1bのTATAシグナルとpolyAシグナルとを含んでいる。本発明のE1コーディング変形遺伝子配列は、前記E1aのTATAシグナル及びE1bのpolyAシグナルが欠けている。また、本発明のE1コーディング変形遺伝子配列は、E1aをコーディングするヌクレオチド配列とE1aのpolyAシグナルとを含み、E1bのTATAシグナル、E1b19Kをコーディングするヌクレオチド配列及びE1b55Kをコーディングするヌクレオチド配列を含む。
本発明の特徴の1つは、E1コーディング変形遺伝子配列を使うことであり、望ましくは、アデノウイルスタイプ5遺伝子から由来されたE1コーディング変形遺伝子配列を使い、より望ましくは、アデノウイルスタイプ5遺伝子から由来された配列リスト第1配列のE1コーディング変形遺伝子配列を使う。配列リスト第1配列は、ヒトアデノウイルス血清型5(NCBIアセンションナンバー:AY339865)のE1遺伝子コーディング配列(coding sequences)であって、前記配列リスト第1配列は、ヒトアデノウイルス血清型5全体ゲノム配列のうち、560番目のヌクレオチドから3509番目のヌクレオチドまでの配列である。
本発明のE1コーディング変形遺伝子配列は、機能性(functional)E1タンパク質を生産し、後続で利用される組換えアデノウイルスベクターとの相同性組替えが最小化されるように、天然的(natural−occurring)E1遺伝子が変形されたものである。本発明で使うE1コーディング変形遺伝子配列は、前記配列リスト第1配列に対して実質的な同一性(substantial identity)または実質的な類似性(substantial similarity)を表わす遺伝子配列も含むものと解釈される。前記の実質的な同一性は、前記本発明のE1コーディング変形遺伝子配列と任意の他の配列とを最大限対応してアラインし、当業者で通常利用されるアルゴリズムを用いてアラインされた配列を分析した場合に、最小80%の相同性、より望ましくは、90%の相同性、最も望ましくは、95%の相同性を表わす遺伝子配列を意味する。前記の実質的な類似性は、1つ以上の塩基の欠損または挿入のようなE1コーディング変形遺伝子配列の変化が組換えアデノウイルスベクターとの相同性組替えを最小化する本発明の目的に影響を及ぼさない変化を総称する。したがって、本発明のE1コーディング変形遺伝子配列は、例示された配列リスト第1配列に限定されず、本発明が目的する最終生成物の活性に実質的に影響を与えない限り、本発明の権利範囲に含まれると解釈される。
本発明で利用される発現コンストラクトは、動物細胞、望ましくは、哺乳動物細胞で作動可能なプロモーターを含む。本発明に適したプロモーターは、哺乳動物ウイルスから由来されたプロモーター及び哺乳動物細胞のゲノムから由来されたプロモーターを含み、例えば、MLV(Murine Leukemia Virus)LTR(Long terminal repeat)プロモーター、CMV(Cytomegalovirus)プロモーター、アデノウイルス初期プロモーター、アデノウイルス後期プロモーター、ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、HSVのtkプロモーター、RSVプロモーター、EF1αプロモーター、メタロチオネインプロモーター、β−アクチンプロモーター、ヒトIL−2遺伝子のプロモーター、ヒトIFN遺伝子のプロモーター、ヒトIL−4遺伝子のプロモーター、ヒトリンホトキシン遺伝子のプロモーター、ヒトGM−CSF遺伝子のプロモーター、ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーター、及びマウスホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターを含むが、これらに限定されるものではない。最も望ましくは、MLV LTRプロモーターである。
本発明で利用される発現コンストラクトでE1コーディング変形遺伝子は、プロモーターに作動的に連結されている。本明細書で、用語“作動的に結合された”は、核酸発現調節配列(例:プロモーター、シグナル配列、または転写調節因子結合位置のアレイ)と他の核酸配列との間の機能的な結合を意味し、これにより、前記調節配列は、前記他の核酸配列の転写及び/または解毒を調節する。
本発明の望ましい具現例によれば、前記発現コンストラクトは、選択標識−コーディングヌクレオチド配列をさらに含む。本発明で利用される発現コンストラクトは、選択標識として抗生剤耐性遺伝子及びレポーター遺伝子(例えば、GFP(green fluorescence protein)、ルシフェラーゼ及びβ−グルクロニダーゼ)をさらに含みうる。前記抗生剤耐性遺伝子は、当業者で通常利用される抗生剤耐性遺伝子を含み、例えば、アンピシリン、ゲンタマイシン、カルベニシリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン、ジェネティシン、ネオマイシン、及びテトラサイクリンに対する耐性遺伝子があり、望ましくは、ネオマイシン耐性遺伝子である。前記の選択標識は、別途のプロモーターまたはIRES(internal ribosome entry site)によって連結された発現システムによっても発現され、本発明で利用されるIRESは、何種のウイルス及び細胞のRNAsから発見される調節配列である(McBratney et.al.Current Opinion in Cell Biology 5:961(1993))。
本発明の望ましい具現例によれば、本発明で利用される発現コンストラクトは、5’→3’方向にMLVの5’−LTR、配列リスト第1配列のE1コーディング変形遺伝子配列、選択標識−コーディングヌクレオチド配列、及びMLVの3’−LTR”構造を有する。より望ましくは、本発明で利用される発現コンストラクトは、5’→3’方向にMLVの5’−LTR、配列リスト第1配列のE1コーディング変形遺伝子配列、IRES、抗生剤耐性遺伝子、及びMLVの3’−LTR”構造を有する。
前記発現コンストラクトが導入される細胞は、多様な細胞を含み、望ましくは、A549(Carcinomic Human Alveolar Basal Epithelial Cell)、HER(Human Embryonic Retinoblast)、HeLa(Human Cervical Cancer Cell)、CHO(Chinese Hamster Ovary Cell)、BHK(Baby Hamster Kidney Cell)、アフリカ緑猿の腎臓細胞、コッカースパニエルの腎臓細胞、3T3(Mouse Embryonic Fibroblast Cell)、ミエローマ、PC12(Rat Pheochromocytoma Cell)、ヒト羊膜細胞(Human Amniocyte)、WS1(Human Dermal Fibroblast)、MRC5(Human Lung Fibroblast)、またはWI38(Human Lung Fibroblast Cell)である。最も望ましくは、本発明で利用される細胞は、HeLa細胞である。
前記細胞株には、1個または複数個の発現コンストラクトがゲノムDNAに導入され、望ましくは、前記細胞株には、前記発現コンストラクト1個コピー(copy)がゲノムDNAに導入される。
ヒトアデノウイルスは、60−90nmサイズの外膜のない20面体粒子である。今まで、51個の血清型が同定され、これらは、血球凝集特性及び配列相同関係を基準に6個のサブグループ(A、B、C、D、E、及びF)に分類される(Francki et al.1991、ヨーロッパ特許第978566号)。そのうち、サブグループCに属するアデノウイルスタイプ5が、本発明のアデノウイルスベクターを得るための最も望ましい出発物質であり、アデノウイルスタイプ5に対する生化学的及び遺伝的情報は、よく知られている。望ましくは、本発明でヒト由来のアデノウイルスタイプ5の初期領域(Early region)−1(E1)遺伝子が利用される。
アデノウイルス感染サイクルでウイルス遺伝子は、2段階に発現されるが、第1段階は、感染からウイルスDNA複製までの期間であり、第2段階は、ウイルス複製開始時点と一致する。第1段階では、E1、E2、E3、E4によってコードされる初期遺伝子生成物のみが発現されるが、これらは、ウイルスの構造タンパク質合成のための必須的な機能を行う(Berk,1986)。第2段階では、初期遺伝子生成物以外に後期遺伝子生成物が発現され、この際、宿主細胞のDNA合成及びタンパク質合成は中断される(Tooze,1981)。アデノウイルスE1遺伝子は、細胞感染後、最も先に発現される遺伝子であって、2つの転写単位、すなわち、E1AとE1B遺伝子で構成されている。E1A遺伝子から発現されるタンパク質の主要作用は、1)停止された細胞のサイクルを再び戻るようにして、細胞DNA合成を再開することであり、2)E1B遺伝子とそれ以外の初期遺伝子(E2、E3、E4)との転写を活性化することである。E1B遺伝子から発現されるタンパク質は、宿主タンパク質合成を抑制し、ウイルス遺伝子の発現を促進することによって、E1Aを助けてウイルスを複製する。前述したように、アデノウイルスE1遺伝子は、ウイルス複製に重要な役割を担当しており、これを欠失させる場合、複製能を喪失する。したがって、遺伝子治療に使われる一般的な組換えアデノウイルスベクターは、E1遺伝子が欠失されている。
本発明の具体的な実施例によれば、アデノウイルスE1コーディング変形遺伝子を得るために、適したプライマーを用いて重合酵素連鎖反応(PCR)を実施して、配列リスト第1配列のE1コーディング変形遺伝子を得る。
遺伝子治療に使われるE1遺伝子−欠失組換えアデノウイルスを交流補充することができるE1−含む細胞株を得るために、前記収得したE1コーディング変形遺伝子が含まれたレトロウイルスベクターを製作する。レトロウイルスベクターは、宿主細胞の染色体内に伝達遺伝子を挿入させることができて、安定かつ持続的な伝達遺伝子の発現を誘導し、遺伝子伝達に度々使われる脂質系を使うトランスフェクション方法に比べて、染色体内への挿入効率に優れている(Stevens et al.,1996)。
下記の実施例に、本発明で使われたレトロウイルスベクターの具体的な例が記載されている。本発明に適したレトロウイルスベクターは、MLV−由来ベクターであって、gag、pol、及びenv遺伝子が完全に除去されて、ウイルスコーディング塩基配列が全然なく、従来のレトロウイルスベクターの問題点であった相同組替えの危険性が排除されたベクターである。本発明者らは、前記のレトロウイルスベクターを自体開発して、既に多くの研究を通じて優れた遺伝子伝達効率と安定性とを検証し、このような結果を多くの国際学術誌に出版した(Yu et al.,2000,Yu et al.,2003,Kang et al.,2011)。
E1コーディング変形遺伝子配列を含むレトロウイルスベクターを構築するために、E1コーディング変形遺伝子配列をレトロウイルスゲノムに挿入させれば、前記配列を含んだレトロウイルスが生産される。また、ビリオン(virion)を生産するために、gag、pol、及びenvをコーディングするベクターを共に導入させて、レトロウイルスパッケージング細胞株を構築することができる。アデノウイルスE1コーディング変形遺伝子、LTR及びΨ配列を含む組換えプラスミドを前記細胞株に導入すれば、Ψ配列は、組換えプラスミドのRNA転写体の生産を可能にし、この転写体は、ウイルスでパッケージングされ、ウイルスは、培地に排出される(Nicolas and Rubinstein“Retroviral vectors,”In:Vectors:A survey of molecular cloning vectors and their uses,Rodriguez and Denhardt(eds.),Stoneham:Butterworth,494−513(1988))。前記組換えレトロウイルスを含有する培地を収集し、濃縮して遺伝子伝達システムとして利用できる。
一方、前記レトロウイルスは、対象細胞への効率的な形質感染を誘導するために、適切なエンベロープを有しうる。前記エンベロープは、多様なウイルスのエンベロープであり、水泡性口内炎ウイルス糖タンパク質(Vesicular Stomatitis Virus Glycoprotein、VSV−G)エンベロープ、テナガザル白血病ウイルス(Gibbon Ape Leukemia Virus、GaLV)エンベロープ、猫白血病ウイルス(Feline Leukemia Virus、FeLV)エンベロープ、またはモロニーマウス白血病ウイルス(Molony Murine Leukemia Virus、MLV)エンベロープを含む。望ましくは、水泡性口内炎ウイルス糖タンパク質エンベロープである。
前記のように生産されたレトロウイルスを適した細胞(例えば、HeLa細胞)に感染させて、E1コーディング変形遺伝子配列がゲノムに挿入された本発明の細胞株を収得する。
本発明の最も望ましい具現例によれば、本発明の細胞株は、寄託番号KCLRF−BP−00271に寄託されたH2C16細胞株である。H2C16細胞株は、HeLa細胞由来細胞株であって、そのゲノムに配列リスト第1配列のE1コーディング変形遺伝子配列1コピーが挿入されたものである。
本発明の細胞株は、アデノウイルスの生産において、組換えアデノウイルスベクターとの相同組替えが抑制されて、複製可能アデノウイルス(RCA)の生産可能性を最小化するだけではなく、アデノウイルスE1遺伝子(これによって発現されたタンパク質)を安定的に提供して、E1が欠失された組換えアデノウイルスを交流補充することができて、効率的に複製不能アデノウイルスを生産可能にする。
II.組換えアデノウイルス生産用の細胞株
本発明のさらに他の様態によれば、本発明は、前記本発明の細胞株にアデノウイルスベクターが含まれている組換えアデノウイルス生産用の細胞株を提供する。
本発明の組換えアデノウイルス生産用の細胞株は、前述した本発明の細胞株にさらにアデノウイルスベクターが導入されたものであって、この2つの間に共通した内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるために、その記載を省略する。
本発明の組換えアデノウイルス生産用の細胞株に導入されるアデノウイルスベクターは、当業者に公知の如何なるアデノウイルスベクターも含む。望ましくは、本発明で利用されるアデノウイルスベクターは、E1領域の配列が一部または全部欠失されて、E1タンパク質を形成することができないか、または不活性の(inactivated)E1タンパク質を形成するベクターである。
本発明に利用されるアデノウイルスベクターは、100−200bpのITR(inverted terminal repeat)を含み、これは、DNA複製及びパッケージングに必須的なシスエレメントである。本発明に利用されるアデノウイルスベクターは、E2領域(E2A及びE2B)を含み、これは、ウイルスDNA複製に関与するタンパク質をコーディングする。本発明に利用されるアデノウイルスベクターは、E3領域を含むか、または含まない。E3領域が除去されたアデノウイルスベクターを利用する場合、この欠失部位は、外来遺伝子が挿入される位置を提供する(Thimmappaya,B.et al.,Cell,31:543−551(1982);及びRiordan,J.R.et al.,Science,245:1066−1073(1989))。また、外来遺伝子は、欠失されたE1領域に挿入され、欠失されたE4領域に挿入されることもある。外来遺伝子が欠失されたE1領域に挿入される場合、E1領域のアップストリームには、適したプロモーター(前述された)が位置して、欠失E1領域に挿入された外来遺伝子の発現を調節する。本明細書で、ウイルスゲノム配列と関連して使われる用語、“欠失”は、当該配列が完全に欠失されたものだけではなく、部分的に欠失されたものも含む意味を有する。
また、アデノウイルスベクターによって形成されるアデノウイルスは、野生型ゲノムの約105%までパッキングすることができるために、約2kbをさらにパッケージングすることができる(Ghosh−Choudhury et al.,EMBO J.,6:1733−1739(1987))。したがって、アデノウイルスベクターに挿入される外来配列をアデノウイルスのゲノムにさらに結合させることもできる。アデノウイルスベクターによって運ばれる外来遺伝子は、エピソームと同じ方式で複製され、これにより、宿主細胞に対して遺伝的毒性が非常に低い。
本発明の細胞株によって生産される組換えアデノウイルスは、一部または全部が複製不能である。望ましくは、本発明の細胞株によって生産される組換えアデノウイルスは、全部が複製不能である。本明細書で、組換えアデノウイルスを言及しながら使われる用語“全部不能”は、実質的に(substantially)全部不能を意味する。例えば、本発明の細胞株の培養上澄み液に存在するアデノウイルスのゲノムをPCR(polymerase chain reaction)で増幅して、E1領域があるか否かを分析した場合、PCRの敏感度レベルでE1領域がないと決定されるレベルが“全部不能”に該当する。
最終的に製造される組換えアデノウイルスの治療学的効能を高めるために、本発明で利用されるアデノウイルスベクターは、さらに治療遺伝子を含みうる。例えば、アデノウイルスベクターにさらに含まれる治療遺伝子は、癌細胞の死滅を誘導し、究極的に腫瘍を退化させる癌治療遺伝子であって、腫瘍抑制遺伝子、免疫調節遺伝子[例:サイトカイン遺伝子、ケモカイン遺伝子、及び共刺激因子(costimulatory factor:B7.1とB7.2のようなT細胞活性に必要な補助分子)]、抗原性遺伝子、自殺遺伝子、細胞毒性遺伝子、細胞増殖抑制遺伝子、親−細胞死滅遺伝子、抗−新生血管生成遺伝子、及びアプタマー(aptamer)が含まれ、これらに限定されるものではない。
自殺遺伝子は、細胞が外部因子によって殺傷されやすいように誘導する物質を発現するか、細胞に毒性条件を誘発する核酸配列である。このような自殺遺伝子としてよく知られたものは、チミジンキナーゼ(TK)遺伝子である(米国特許第5,631,236号及び第5,601,818号)。TK遺伝子産物を発現する細胞は、ガンシクロビル(gancyclovir)の投与によって選択的な死滅に敏感である。腫瘍抑制遺伝子は、腫瘍の形成を抑制するポリペプチドを暗号化する遺伝子を示す。腫瘍抑制遺伝子は、哺乳動物で天然発生遺伝子であり、この遺伝子の欠失または不活性化は、腫瘍発生に必須前提であると信じられている。腫瘍抑制遺伝子の例としては、APC、DPC4、NF−1、NF−2、MTS1、WT1、BRCA1、BRCA2、VHL、p53、Rb、MMAC−1、MMSC−2、網膜芽細胞腫遺伝子(Lee et al.Nature,329:642(1987))、腺腫様ポリープ症長タンパク質(adenomatous polyposis coli protein;米国特許第5,783,666号)、染色体3p21.3に位置した鼻咽喉腫瘍抑制因子遺伝子(Cheng et al.Proc.Nat.Acad.Sci.,95:3042−3047(1998))、欠損された結腸腫瘍(DCC)遺伝子、MTS1、CDK4、VHL、p110Rb、p16、及びp21を含んだ腫瘍抑制遺伝子のINK4系の一員及びその治療学的に有効な断片(例、p56Rb、p94Rbなど)が含まれる。当業者は、前記例示された遺伝子以外に、その他の知られた抗腫瘍遺伝子いずれもが本発明に使われるということを理解できる。
用語“抗原性遺伝子(antigenic gene)”は、標的細胞内で発現されて、免疫システムで認識することができる細胞表面抗原性タンパク質を生産するヌクレオチド配列を意味する。このような抗原性遺伝子の例には、癌胎児性抗原(carcinoembryonic antigen、CEA)及びPSA(Prostate Specific Antigen)、AFP(α−Feto Protein)、p53(WO94/02167)が含まれる。免疫システムを容易に認識させるために、前記抗原性遺伝子をMHC第I型抗原に結合させることができる。
用語“細胞毒性遺伝子(cytotoxic gene)”は、細胞内で発現されて、毒性効果を表わすヌクレオチド配列を意味する。このような細胞毒性遺伝子の例には、シュードモナス外毒素(exotoxin)、リシン毒素、ジフテリア毒素などをコーディングするヌクレオチド配列が含まれる。
用語“細胞増殖抑制遺伝子(cytostatic gene)”は、細胞内で発現されて、細胞周期途中で細胞周期を停止させるヌクレオチド配列を意味する。このような細胞増殖抑制遺伝子の例には、p21、網膜芽細胞腫遺伝子、E2F−Rb融合タンパク質遺伝子、サイクリン−従属性キナーゼ抑制因子をコーディングする遺伝子(例えば、p16、p15、p18、及びp19)、成長中止特異性ホメオボックス(growth arrest specific homeobox、GAX)遺伝子(WO97/16459及びWO96/30385)などがあり、これらに限定されるものではない。
また、各種疾患の治療に有用に使われる多くの他の治療遺伝子も、組換えアデノウイルスベクターによって運ばれる。例えば、肝細胞成長因子(HGF)、サイトカイン(例、インターフェロン−α、−β、−δ、及び−γ)、インターロイキン(例、IL−1、IL−2、IL−4、IL−6、IL−7、IL−10、IL−11、IL−12、IL−19、及びIL−20)、及びコロニー刺激因子(例、GM−CSF及びG−CSF)を暗号化する遺伝子、ケモカイングループ(単核球化学走性タンパク質1(MCP−1)、単核球化学走性タンパク質2(MCP−2)、単核球化学走性タンパク質3(MCP−3)、単核球化学走性タンパク質4(MCP−4)、大食球炎症性タンパク質1α(MIP−1α)、大食球炎症性タンパク質1β(MIP−1β)、大食球炎症性タンパク質1γ(MIP−1γ)、大食球炎症性タンパク質3α(MIP−3α)、大食球炎症性タンパク質3β(MIP−3β)、ケモカイン(ELC)、大食球炎症性タンパク質4(MIP−4)、大食球炎症性タンパク質5(MIP−5)、LD78β、RANTES、SIS−イプシロン(p500)、胸腺活性化−調節されるケモカイン(TARC)、エオタキシン、I−309、ヒトタンパク質HCC−1/NCC−2、ヒトタンパク質HCC−3、マウスタンパク質C10など)を暗号化する遺伝子も含まれる。また、組織プラスミノゲン活性化剤(tPA)またはウロキナーゼを発現する遺伝子及び持続的な血栓効果を提供して、コレステロール過多血症を予防するLAL生成遺伝子が含まれる。また、嚢胞性線維症、アデノシンデアミナーゼ欠乏症及びAIDSのようなウイルス、悪性及び炎症疾患及び状態を治療するための多くのポリヌクレオチドが知られている。
本明細書で、用語“親−細胞死滅遺伝子(pro−apoptotic gene)”は、発現されて、プログラムされた細胞消滅を誘導するヌクレオチド配列を意味する。このような親−細胞死滅遺伝子の例には、p53、アデノウイルスE3−11.6K(Ad2及びAd5から由来)またはアデノウイルスE3−10.5K(Adから由来)、アデノウイルスE4遺伝子、Fasリガンド、TNF−α、TRAIL、p53経路遺伝子及びカスパーゼをコーディングする遺伝子が含まれる。
本発明の明細書で、用語“抗−新生血管生成遺伝子(anti−angiogenicgene)”は、発現されて、抗−新生血管生成因子を細胞外に放出するヌクレオチド配列を意味する。抗−新生血管生成因子には、アンギオスタチン、Tie2(PNAS,1998,95,8795−800)のような血管内皮成長因子(VEGF)の抑制因子、エンドスタチンなどが含まれる。
III.組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステム
本発明のさらに他の様態によれば、本発明は、(a)前記細胞株と、(b)アデノウイルスベクターを含む組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステムと、を提供する。
本発明の組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステムは、前述した本発明の細胞株にさらにアデノウイルスベクターが含まれたものであって、この2つの間に共通した内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるために、その記載を省略する。
一方、本発明の組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステムは、前述した組換えアデノウイルス生産用の細胞株についての詳細な説明を参照して説明される。但し、パッケージングシステムは、アデノウイルスベクターが細胞内ではない細胞外にあるものが組換えアデノウイルス生産用の細胞株と異なる。
IV.組換えアデノウイルスの生産方法
本発明のさらに他の様態によれば、本発明は、次の段階を含む組換えアデノウイルスの生産方法を提供する:
(a)(i)動物細胞で作動可能であり、アデノウイルスに対して異種性であるプロモーター、及び前記プロモーターに作動的に結合されたアデノウイルスE1コーディング変形遺伝子配列を含む発現コンストラクトを含むベクターであって、前記E1コーディング変形遺伝子配列は、原始E1遺伝子配列でE1aのTATAシグナル及びE1bのポリアデニル化シグナルが欠け、E1aのコーディング配列、E1aのポリアデニル化シグナル、E1bのTATAシグナル、E1b19Kのコーディング配列、及びE1b55Kのコーディング配列を含むことを特徴とするベクター;(ii)レトロウイルスのenv遺伝子配列を含むベクター;(iii)レトロウイルスのgag及びpol遺伝子配列を含むベクターが導入された細胞でレトロウイルスを収穫する段階と、(b)前記段階(a)のレトロウイルスを細胞に感染させて、アデノウイルス生産細胞株を準備する段階と、(c)前記段階(b)のアデノウイルス生産細胞株にE1領域の配列が欠失されたアデノウイルスベクターを感染させる段階と、(d)前記段階(b)の細胞株を培養液で培養する段階と、(e)前記培養液からアデノウイルスを収穫する段階。
本発明の方法は、前記発現コンストラクトを利用するために、この2つの間に共通した内容は、本明細書の過度な複雑性を避けるために、その記載を省略する。本発明の方法をそれぞれの段階別に詳しく説明すれば、次の通りである:
段階(a):レトロウイルスの収獲
まず、適したベクターが導入された細胞でレトロウイルスを収穫する。
本発明の方法によれば、前記ベクターは、(i)動物細胞で作動可能であり、アデノウイルスに対して異種性であるプロモーター、及び前記プロモーターに作動的に結合されたアデノウイルスE1コーディング変形遺伝子配列を含む発現コンストラクトを含むベクターであって、前記E1コーディング変形遺伝子配列は、原始E1遺伝子配列でE1aのTATAシグナル及びE1bのポリアデニル化シグナルが欠け、E1aのコーディング配列、E1aのポリアデニル化シグナル、E1bのTATAシグナル、E1b19Kのコーディング配列、及びE1b55Kのコーディング配列を含むことを特徴とするベクター;(ii)レトロウイルスのenv遺伝子配列を含むベクター;(iii)レトロウイルスのgag及びpol遺伝子配列を含むベクターである。
前記ベクターの細胞への導入は、当業者に公知の多様な方法を通じて実施することができる。例えば、微小注入法(Capecchi,M.R.,Cell,22:479(1980);及びHarlandとWeintraub,J.Cell Biol.101:1094−1099(1985))、リン酸カルシウム沈澱法(Graham,F.L.etal.,Virology,52:456(1973);及びChenとOkayama,Mol.Cell.Biol.7:2745−2752(1987))、電気穿孔法(Neumann,E.et al.,EMBO J.,1:841(1982);及びTur−Kaspa et al.,Mol.Cell Biol.,6:716−718(1986))、リポソーム−媒介形質感染法(Wong,T.K.et al.,Gene,10:87(1980);Nicolau及びSene,Biochim.Biophys.Acta,721:185−190(1982);及びNicolau et al.,MethodsEnzymol.,149:157−176(1987))、DEAE−デキストラン処理法(Gopal,Mol.Cell Biol.,5:1188−1190(1985))、及び遺伝子ボンバードメント(Yang et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,87:9568−9572(1990))方法によってベクターを細胞内に移入させることができる。望ましくは、リン酸カルシウム沈澱法を用いて形質転換を実施する。
前記のベクターが形質導入された細胞は、アデノウイルスE1遺伝子と選別マーカー(例えば、ネオマイシン抵抗遺伝子)とを同時に発現する。
本発明の望ましい具現例によれば、前記段階(a)のenv遺伝子配列は、水泡性口内炎ウイルス糖タンパク質(VSV−G)エンベロープ、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)エンベロープ、猫白血病ウイルス(FeLV)エンベロープ、またはモロニーマウス白血病ウイルス(MLV)エンベロープをコーディングする遺伝子配列であり、より望ましくは、VSV−G、FeLV、またはMLVエンベロープをコーディングする遺伝子配列であり、さらに望ましくは、VSV−Gエンベロープをコーディングする遺伝子配列である。
段階(b):レトロウイルスを利用したアデノウイルス生産細胞株の準備
引き続き、段階(a)のレトロウイルスを適した細胞(例えば、動物細胞)に感染させて、組換えアデノウイルス生産細胞株を準備する。
レトロウイルスの感染後、形質感染された細胞が群落を形成するまで一定時間培養して、細胞株クローンを選別する。クローンの選別は、レトロウイルスが導入された細胞株を培養して、培地内の選別物質(例えば、抗生剤)を添加した後、抵抗性がある細胞を集合プール(pool)で集めて選別するか、それぞれのクローンで選別する方法いずれもを利用できる。
本発明の望ましい具現例によれば、前記段階(a)のレトロウイルスをHeLa細胞に感染させ、ネオマイシン含む培地に培養して、ネオマイシン耐性細胞株を生産する。形質感染の効率を高めるために、レトロウイルス添加時に、選択的にポリブレンを添加することができる。
本発明の望ましい一実施例によれば、E1遺伝子導入のために伝達されたレトロウイルスベクターは、細胞の染色体上に正しい構造を保持したまま挿入される。
段階(c):E1領域の配列が欠失されたアデノウイルスベクターの感染
前記細胞株を準備した後、E1領域の配列が欠失されたアデノウイルスベクターを導入させる。
利用されるアデノウイルスベクターは、前述した通りである。望ましくは、前記アデノウイルスベクターは、適したレポーター遺伝子(例えば、GFP遺伝子)を含む。前記E1コーディング変形遺伝子配列が導入された細胞株にGFP発現アデノウイルスベクターを導入して、GFP発現量を測定し、これを通じて、アデノウイルス生産能に優れる細胞株を選別することができる。アデノウイルスの生産能の評価は、蛍光顕微鏡、免疫ブロッキング(Immunoblotting)、蛍光活性細胞分離(FluorescenceActivated Cell Sorter、FACS)、重合酵素連鎖反応、または柔細胞分析器(Flow cytometry)がいずれも利用可能であり、これらに限定されるものではない。本発明の一実施例によれば、本発明の形質転換された細胞株でアデノウイルス生産量とGFPの発現量とが相関関係があることを柔細胞分析器を通じて確認することによって、組換えアデノウイルス生産能に優れる細胞株を容易に選別することができる。
段階(d):組換えアデノウイルス生産細胞株の培養
前記段階(c)の細胞株を組換えアデノウイルスのアセンブリー及び生産が発生するように許容される条件下で培養する。
前記細胞株は、前記組換えアデノウイルスのアセンブリー及び生産を許容するあらゆる必要な要素を含む。組換えアデノウイルスベクターのアセンブリー及び生産に必須的な要素は、当業者によく知られている(米国特許第5,994,128号)。前記細胞株でE1欠失された組換えアデノウイルスの生産がなされ、前記細胞株は、パッケージング細胞、いわゆる補充細胞と言う。このような細胞は、組換えアデノウイルスの生産に必須的な欠損された−アデノウイルスの遺伝情報を提供する。
パッケージング細胞は、組換えアデノウイルスベクターにE1遺伝子の欠失以外に機能的な欠乏がある時、例えば、E2、E4のようなアデノウイルス機能を補充するためのアデノウイルス配列を含みうる。パッケージング細胞の補完的な遺伝子情報は、ゲノムに統合されているか、またはプラスミド、コスミドなどの非染色体コピーに存在することができる。
段階(e):アデノウイルスの収獲
前記培養液及び細胞でアデノウイルスを収穫する。
該収穫したアデノウイルスは、臨床適用のための精製過程をさらに経ることができる。ウイルスの精製は、分別遠心分離法、密度勾配遠心分離法(Croyle MA et al.,Pharm Dev Technol 3:365−372(1998))、カラムクロマトグラフィー(Blanche F et al.,Gene Ther 7:1055−1062(2000)、Huyghe BG et al.,Hum Gene Ther 6:1403−1416(1995))、エキスパンデッドクロマトグラフィー(Peixoto C et al,,J Virol Methods 132:121−126(2006))、ウイルス沈澱法、汚染物変性法、及び酵素を利用した細胞成分破壊法などを利用できる。
精製過程を経た本発明のアデノウイルスは、遺伝子治療または腫瘍ワクチン化と抗−ウイルスワクチン化とを含み、予防及び/または治療ワクチンのようなさまざまな状況に使われる。
V.目的タンパク質の製造方法
本発明のさらに他の様態によれば、本発明は、次の段階を含む目的タンパク質の製造方法を提供する:
(a)前述した本発明の細胞株に目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターを導入して、形質転換された細胞株を収得する段階と、(b)前記段階(a)によって製造された形質転換された細胞株を培養する段階と、(c)前記形質転換された細胞株から生産された目的タンパク質を分離及び精製する段階。
段階(a):目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターの導入
まず、前記アデノウイルスE1欠失遺伝子が導入された細胞株に目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターを導入させる。
目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターは、アデノウイルスベクターである。アデノウイルスベクターについての説明は、前述した内容を参照することができる。目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列は、アデノウイルスベクターの多様な部位、例えば、欠失されたE1、E3またはE4領域に挿入されうる。
本発明の目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターは、“プロモーター−目的タンパク質コーディングヌクレオチド配列−ポリA配列”の発現コンストラクト構造を有し、前記“プロモーター−目的タンパク質ヌクレオチド配列−ポリA配列”は、望ましくは、アデノウイルスの欠失されたE1またはE3領域に挿入されたものである。
前記目的タンパク質は、公知の多様なタンパク質を含み、一般的に生理活性ポリペプチドを含む概念であって、例えば、ホルモン、サイトカイン、インターロイキン、インターロイキン結合タンパク質、酵素、抗体、成長因子、転写調節因子、血液因子、ワクチン、構造タンパク質、リガンドタンパク質、または受容体、細胞表面抗原、受容体拮抗物質、共刺激因子のような多様なタンパク質、及びこれらの誘導体及び類似体を含む。より詳細には、ゴナドトロピン放出ホルモン(Gonadotropin−releasing hormone、GnRH)、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−10、IL−11、IL−13、IL−15、IL−18、及びこれらの受容体、腫瘍壊死因子受容体、プロテアーゼ活性化受容体(PAR1、PAR2、PAR3、PAR4)、インターロイキン−1類型II受容体、FMS−類似チロシンキナーゼ(Flt3)リガンド、CD40、CD39、CD30、CD27、CD134、RANKL(Receptor Activator of NF−κB ligand)、RANK(Receptor Activator of NF−κB)、TRAIL(Tumor necrosis factor−related apoptosis−inducing ligand)、TRAIL受容体、組織プラスミノゲン活性剤、因子(Factor)VIII、因子IX、アポ脂肪タンパク質E、アポ脂肪タンパク質A−I、インターロイキン−2拮抗剤、α−1アンチトリプシン、カルシトニン、成長ホルモン、インシュリン、インシュリノトロピン、パラチロイドホルモン、インターフェロン(IFN−α、IFN−β、IFN−γ)、スーパーオキシドジスムターゼ、グルカン、エリスロポエチン、腫瘍−特異糖タンパク質−72(tumor−associated glycoprotein−72、TAG−72)に対する抗体、グルコセレブロシダーゼ、Fc−融合タンパク質、グロビン、肝細胞成長因子(HGF)、神経成長因子(NGF)、インシュリン−類似成長因子(IGF)、上皮細胞成長因子(EGF)、繊維芽細胞成長因子(FGF)、形質転換成長因子(TGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、骨由来成長因子(BDF)、集落刺激因子(Colony stimulating factor)、B7.1、B7.2、LIGHT、CD40L、Ox40、4.1.BBなどを含み、これらに制限されるものではない。望ましくは、前記目的タンパク質は、腫瘍−特異糖タンパク質−72(TAG−72)に対する抗体であり、より望ましくは、TAG−72に特異的なヒト化抗体である。
段階(b):形質転換された細胞株の培養
引き続き、前記形質転換された細胞株を適した培地に培養する。
本発明の目的タンパク質コーディング遺伝子が形質転換された動物細胞の培養は、当業者に公知の多様な方法をプロトコルを用いて実施することができる。本発明で利用される培地は、動物細胞の培養に通常利用される如何なる培地も可能であり、例えば、Eagles’s MEM(Eagle’s minimum essential medium,Eagle,H.Science 130:432(1959))、α−MEM(Stanner,C.P.et al.,Nat.New Biol.230:52(1971))、Iscove’s MEM(Iscove,N.et al.,J.Exp.Med.147:923(1978))、199培地(Morgan et al.,Proc.Soc.Exp.Bio.Med.,73:1(1950))、CMRL1066、RPMI1640(Moore et al.,J.Amer.Med.Assoc.199:519(1967))、F12(Ham,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 53:288(1965))、F10(Ham,R.G.Exp.Cell Res.29:515(1963))、DMEM(Dulbecco’s modification of Eagle’s medium,Dulbecco,R.et al.,Virology8:396(1959))、DMEM及びF12の混合物(Barnes,D.et al.,Anal.Biochem.102:255(1980))、Way−mouth’s MB752/1(Waymouth,C.J.Natl.Cancer Inst.22:1003(1959))、McCoy’s 5A(McCoy,T.A.,et al.,Proc.Soc.Exp.Biol.Med.100:115(1959))、MCDBシリーズ(Ham,R.G.et al.,In Vitro 14:11(1978))、OptiCHO培地(Invitrogen)、及びSFM4CHO培地(Hyclone)が利用される。動物細胞培養及び培地についての説明は、R.Ian Freshney,Culture of Animal Cells,A Manual of BasicTechnique,Alan R.Liss,Inc.,New Yorkに詳しく記載されている。
前記動物細胞の培養液は、一般的にタンパク質、糖類、脂肪など多様な成分(不純物)からなっているために、これを除去するための前処理過程をさらに含みうる。本明細書で、用語‘前処理’は、本発明による精製方法の精製効率を高めるために、前記カラムクロマトグラフィーを行う前に不純物を除去する工程を意味する。このような前処理段階によって、目的タンパク質が含まれた動物細胞培養液の体積を減らし、培養液内に存在する多様な不純物を除去して、クロマトグラフィーのカラムにかかる負荷を減らしうる。
段階(c):形質転換された細胞株から生産された目的タンパク質の分離及び精製
前記細胞培養後、前記細胞株から生産された目的タンパク質を分離して精製する。
タンパク質の分離及び精製は、公知の多様な方法を利用し、望ましくは、クロマトグラフィー法を利用する。例えば、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、疎水性相互反応クロマトグラフィー、及び吸着クロマトグラフィーを用いて実施することができる。
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明する。これら実施例は、単に本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の要旨によって、本発明の範囲が、これら実施例によって制限されないということは、当業者にとって自明である。
実施例1:E1遺伝子発現レトロウイルスベクターの製造
1−1.pGemT−E1ベクターの製造
本発明で、アデノウイルスE1遺伝子配列の供給は、野生型アデノウイルスタイプ5(Ad5)のDNAのうち、E1遺伝子部位である560−3509塩基配列をプライマー配列番号1(E1−Fプライマー、表1)と配列番号2(E1−Rプライマー、表1)とを用いてPCR方法で増幅して使った。この際、野生型Ad5 DNAの5’部位に結合するプライマーには、Mlu I制限酵素塩基配列を有し、3’部位に結合するプライマーには、BamH I制限酵素塩基配列を有して、増幅されたPCR生成物は、Mlu I−E1−BamH I塩基配列を有する。増幅したPCR生成物は、配列分析を通じて原本と同じであることを確認した後、以後、製造過程に使った。PCR生成物は、直線型DNAの両端に多重T配列を有するpGemT easyベクター(promega,WI,USA)に結紮して、構造物pGemT−E1を獲得した(図1)。
1−2.pMTレトロウイルスベクターの製造
レトロウイルスベクターMTは、次のような過程を通じて製造された。マウス白血病ウイルス(Murine Leukemia Virus、MLV)由来のレトロウイルス遺伝情報を有しているプラスミドpMLV(Shinnick TM et al.,1981)からプライマー配列番号3(HHIRプライマー、表1)と配列番号4(5LTR3プライマー、表1)とを用いてレトロウイルスベクターの構造で必要な塩基配列を増幅して使った。増幅した塩基配列は、配列分析を通じて原本と同じであることを確認した後、以後、製造過程に使った。増幅された塩基配列は、MLVの5’長い末端反復配列(Long Terminal Repeats、LTR)部位とパッケージングシグナルを含む5’非暗号化部位とを含む。このように増幅されたHindIII−BamHI切片をpUC18(Invitrogen,CA,USA)ベクターに移して、p5LTRプラスミドベクターを製作した。3’LTRも、pMLVからプライマー配列番号5(3LTR5プライマー、表1)と配列番号6(3LTR3プライマー、表1)とを用いて増幅し、該増幅された塩基配列は、MLVのenv遺伝子の翻訳終結コドン(codon)下位のポリプリン部位を含む3’非翻訳部位と3’LTRとを含む。このようなBamHI−EcoRI切片をp5’LTRに移して、レトロウイルスベクターpMTを作った。pMTの詳しい情報及びその性能は、国際学術誌に出版した(Yu et al.,2000、図2)。
1−3.pMINレトロウイルスベクターの製造
pCBIN(大韓民国特許出願第1997−0048095号)ベクターをBamH IとXho I制限酵素処理して、IRES/Neoカセットを獲得した。該獲得したDNA切片をあらかじめBamH IとXho I制限酵素処理した前記のpMTレトロウイルスベクターと結紮して、pMINレトロウイルスベクター(米国登録特許第US6,451,595号)を製作した。IRES/Neoの5’側にE1遺伝子を挿入する場合、MLVの5’LTR、E1遺伝子、IRES/Neoカセット、及びMLVの3’LTRの順に構成され、これを細胞内に伝達した時に(ウイルスベクター形態で製造して、細胞に伝達して、細胞のゲノムDNA上に挿入される場合も同様に)、レトロウイルス内の唯一のプロモーターである5’LTR内のプロモーターからただ1個のmRNAが転写され、このmRNAからE1タンパク質が作られ、IRESによってNeoタンパク質が他の翻訳開始部位(translation initiation site)によって作られる(図3)。
1−4.pMIN−E1レトロウイルスベクターの製造
pGemT−E1ベクターにSca I制限酵素処理後、得られたDNA切片を再びMlu IとBamH I制限酵素で処理して、DNA切片を獲得した。該獲得したDNA切片は、あらかじめMlu IとBamH I制限酵素処理されたMINレトロウイルスベクターに結紮して、MIN−E1レトロウイルスベクターを製作した。このように製造されたMIN−E1レトロウイルスベクターは、MLV LTRプロモーターの調節下でアデノウイルスE1(ヌクレオチド560−3509部分)とNeoをコーディングする配列とを含む。また、このベクターの構造は、制限酵素マッピングによって正しい構造であることを評価し、さらにPCR分析によって得られた構造物の部分を配列分析によって確認した。ヌクレオチド配列において、何の変化も発見されていない(図4及び図5)。
1−5.MIN−E1レトロウイルスの生産
E1遺伝子の形質感染のためのレトロウイルスは、プラスミドDNA形質感染法を用いて生産した(Soneoka Y et al.,1995)。形質感染は、Cellphectカルシウムリン酸塩形質感染システム(GE Healthcare BioSciences,NJ,USA)を利用し、製造者のプロトコルによって行った。前日、1×10個で播種した293T細胞株にMIN−E1レトロウイルスベクター、gag−pol発現ベクター、及びenv発現ベクターを形質感染させた後、細胞を約48時間培養した。培養完了後、細胞培養液をいずれも収穫して、0.45μmフィルターを利用、濾過した。生産されたMIN−E1レトロウイルスは、使用前まで−80℃に冷凍保管した。
1−6.MIN−E1レトロウイルスのエンベロープ(Envelope)選択
対象細胞で効率的な形質感染を誘導するために、各4種の他のエンベロープを有する緑色蛍光タンパク質(GFP)レトロウイルスを生産して比較した。前記記述したプラスミドDNA形質感染法を用いて水泡性口内炎ウイルス糖タンパク質(VSV−G)エンベロープ、テナガザル白血病ウイルス(GaLV)エンベロープ、猫白血病ウイルス(FeLV)エンベロープ、またはモロニーマウス白血病ウイルス(MLV)エンベロープの4種のエンベロープを有するGFPレトロウイルスを生産して、対象細胞株にMOI1の濃度で形質感染を誘導した。感染効率を高めるために、ポリブレン(8μg/ml)を添加した。3種の対象細胞株で、いずれもVSV−Gエンベロープを有したGFPレトロウイルスの形質感染の効率が最も高いと確認された(図6)。
実施例2:アデノウイルスE1遺伝子発現アデノウイルス生産細胞株の製造
2−1.細胞株及び細胞培養
本発明に使われた細胞株は、総3種であって、ヒト由来のA549気管支癌細胞(CCL−185;ATCC,MD,USA)、ヒト由来のレチノブラスト(Human Embryonic Retinoblast、CRL−2302;ATCC,MD,USA)、ヒト由来のHeLa子宮頸部癌細胞(CCL−2;ATCC,MD,USA)である。この細胞は、いずれも37℃、5%CO条件で10%ウシ胎児血清及び抗生物質が補充されたダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)内で培養した。細胞培養媒質、試薬及び血清は、Gibco社(Gibco BRL life technologies,inc.,MD,USA)で購入し、培養プラスチック類は、いずれもBD Falcon社(BD Falcon,NJ,USA)の製品を購入して使った。
2−2.細胞株別組換えアデノウイルス生産能の比較を通じる生産細胞株の選別
3種の候補細胞株のうち、最も優れた組換えアデノウイルス生産能を見せる細胞株を選択するために、3種の細胞株いずれもアデノウイルスE1遺伝子発現細胞株を製造した。MIN−E1レトロウイルス形質感染前日、6ウェル(well)プレートにウェル当たり1×10個の細胞をそれぞれ播種した。形質感染当日、MOI1.5の濃度でレトロウイルスを添加し、形質感染の効率を高めるために、ポリブレン(8μg/ml)を添加した。24時間細胞を培養した後、トリプシン処理して、細胞をいずれも回収した。該回収した細胞は、再び100mm培養皿に播種して、G418(1mg/ml)を添加後、14日間培養して、G418耐性細胞株を製造した。このように製造された3種のアデノウイルスE1発現細胞株の組換えアデノウイルス生産能を比較するために、E1欠失アデノウイルスベクター(ヌクレオチド560−3328bp、米国登録特許第US5,731,172号)を感染して、生産能を評価した。感染一日前、前記G418耐性細胞を1×10個で24ウェルプレートに播種した後、感染当日、GFP発現アデノウイルスベクターをMOI100の濃度で感染した。3日間培養後、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫した。該収穫した細胞は、超音波処理(Sonication)後、遠心分離して上澄み液のみを取った。この上澄み液中のアデノウイルス含量を評価するために、一日前、24ウェルプレートに0.6×10個で播種したHeLa細胞に、各細胞株から獲得した上澄み液5μlを添加した。2日間培養後、GFP発現を柔細胞分析器で確認した結果、HeLa細胞株で製造したアデノウイルスE1発現細胞株で最も高いウイルス含量が確認されて、組換えアデノウイルス生産能が最も優れていると確認された(図7)。
2−3.アデノウイルスE1遺伝子発現HeLa細胞株クローンの製造
MIN−E1レトロウイルス形質感染前日、6ウェルプレートにウェル当たり1×10個のHeLa細胞を播種した。形質感染当日、MOI1.5の濃度でレトロウイルスを添加し、形質感染の効率を高めるために、ポリブレン(8μg/ml)を添加した。48時間細胞を培養した後、トリプシン処理して、細胞をいずれも回収した。該回収した細胞は、再び100mm培養皿に播種して、G418(1mg/ml)を添加、群落を形成するまで培養した。1個の細胞群落がほぼ直径5mmに育つならば、クローニングシリンダー(Millipore,MA,USA)を用いてクローンを選別した。その結果、53個のG418抵抗クローンを獲得した。選別された53個のクローンは、96ウェルプレートで培養し、全部育つならば、24ウェルプレート、6ウェルプレートに次第に拡張培養し、6ウェルプレートで全部育つならば、100mm培養皿で培養して、それぞれの細胞ストックを製造した。
2−4.組換えアデノウイルス生産能に優れるクローンの選別
細胞クローンのうち、最も優れたウイルス生産能を見せるクローンを選別するために、冷凍状態の53個の細胞クローンストックをいずれも解凍して、3日間培養した。感染一日前、前記解凍させたクローンの細胞を1×10個で24ウェルプレートに播種した後、感染当日、GFP発現アデノウイルスベクターをMOI100の濃度で感染した。3日間培養後、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫した。該収穫した細胞は、超音波処理後、遠心分離して上澄み液のみを取った。この上澄み液のうち、アデノウイルス含量を評価するために、一日前、24ウェルプレートに0.6×10個で播種したHeLa細胞に、各細胞クローンから獲得した上澄み液5μlを添加した。2日間培養後、GFP発現を柔細胞分析器で確認した結果、16番クローンで最も高いウイルス含量が確認されて、組換えアデノウイルス生産能が最も優れていると結論し、このクローンをH2C16と名付けた(図8)。
実施例3:H2C16クローンの特性分析
3−1.H2C16クローンのPCR分析
レトロウイルスベクターを用いて遺伝子を伝達する場合、遺伝子を含むレトロウイルスベクターが導入細胞のゲノムDNA上に挿入される。H2C16クローンの製造のために使われたレトロウイルスベクターとAd−E1遺伝子とが細胞のゲノムDNA上に正しい構造で挿入されたか否かを確認するために、MIN−E1レトロウイルスベクター特異的なプライマー配列番号7−20(MIN−E1 #1−7プライマー、表1)をデザインして、PCR方法でバンドを増幅し、これを塩基配列分析を通じて構造を評価した。まず、ゲノムDNA抽出キット(Qiagen,CA,USA)を用いてH2C16クローンからゲノムDNAを抽出した。以後、これを鋳型とし、それぞれ特異的なプライマーセットを組み合わせてPCR反応を誘導した。ゲル上で増幅されたバンドのサイズを予想バンドサイズと比較して、一致することを確認し、また、塩基配列分析を通じてMIN−E1レトロウイルスベクターが正しい構造でH2C16ゲノムDNA上に挿入されていることを確認した(図9)。
3−2.H2C16クローンの線形増幅媒介−重合酵素連鎖反応(LAM−PCR)の分析
伝達されたMIN−E1レトロウイルスベクターが、H2C16クローンゲノムDNA上の挿入された位置を確認し、また、何コピーで挿入されたか否かを確認するために、LAM−PCRを行った。まず、H2C16クローンからゲノムDNA抽出キット(Qiagen,CA,USA)を使って、ゲノムDNAを抽出した。該抽出したゲノムDNA10ngを鋳型として、プライマー配列番号21(LTRプライマー、表1)でPCRを行った。PCR反応は、95℃1分、60℃45秒、72℃90秒で50サイクルで進行した後、Taqポリメラーゼを添加して、同じ条件で50サイクルさらに進行した((1)線形増幅過程)。PCR反応後、生成物にDynabeads(R)M−280ストレプトアビジン(DNA kilobase binder kit:Dynal,oslo,Norway)とバインディング溶液(DNA kilobase binder kit:Dynal,oslo,Norway)とを添加した後、常温で12時間以上反応して、DNA−bead結合体形成を誘導した。磁性粒子集中器(DYNAL MPC−9600:Invitrogen,CA,USA)を用いてDNA−bead結合体を分離した((2)磁性捕獲過程)。DNA−bead結合体にヘキサヌクレオチド混合物(Roche Applied science,IN,USA)、デオキシリボヌクレオチド(dNTP)、クレノウポリメラーゼを添加した後、37℃で1時間反応して、二重鎖DNA合成を誘導した((3)ヘキサヌクレオチド−プライマーリング過程)。以後、合成反応物にTsp5091I制限酵素を添加した後、65℃で1時間反応した((4)Tsp5091I切断過程)。リンカーカセット(Linker cassette)、ライゲーションバッファ、アデノシン三リン酸(ATP)、Fast−Link(R)DNAリガーゼ(Fast−link DNA ligase kit:Epicentre Biotechnologies,WI,USA)を添加した後、常温で5分間反応して、切断された部位にリンカーを付着した((5)リンカーライゲーション過程)。0.1N NaOHを添加し、常温で10分間反応して、DNA−bead結合体からDNAを分離した((6)変性過程)。分離したDNA2μlを鋳型として、プライマー配列番号22(LC Iプライマー、表1)と配列番号23(LTR IIプライマー、表1)とを用いて最初(1st)のPCRを行った。PCR反応は、95℃1分、60℃45秒、72℃90秒で30サイクルで進行した。
以後、1st PCR生成物1μlを鋳型として、プライマー配列番号24(LC IIプライマー、表1)と配列番号25(LTR IIIプライマー、表1)とを用いて2nd PCRを行った。PCR反応条件は、1st PCRと同様に行った((7)エクスポネンシャルPCR過程)。
2nd PCR後、2.5%アガロースゲル上でバンドを確認し、これをキアゲンIIゲル抽出キット(Qiagen,CA,USA)を用いて分離し、pGem−T Easyベクターシステム(Promega,WI,USA)に挿入した後、塩基配列を分析した。H2C16クローンから確認されたあらゆるバンドを分離して、塩基配列分析を行った結果、あらゆるバンドの塩基配列が一致し、染色体1番のBTG2(B−cell translocation gene2)に位置するものであることを確認した。この結果を通じて、E1遺伝子導入のために伝達されたMIN−E1レトロウイルスベクターは、H2C16クローンの1番の染色体上にただ1つのコピーのみ挿入されたことを確認した(図10)。
3−3.H2C16クローンのE1発現の分析
H2C16クローンからE1A、E1B19K、E1B55K発現を確認した。E1Aは、ウェスタンブロットを通じてタンパク質発現を確認し、E1B19K、E1B55Kは、RT−PCRを通じてRNA発現を確認した。まず、E1Aタンパク質発現を確認するために、H2C16クローンとHeLa細胞各1×10個をトリプシン処理して収穫した後、PBSで遠心洗浄した。レポーターリシスバッファ(promega,WI,USA)100μlを加えて、常温で5分間放置後、−70℃で5分反応と37℃で5分反応とを3回繰り返した。遠心分離後、上澄み液でタンパク質濃度をブラッドフォード(Bio−rad,CA,USA)法で定量した。50μgのタンパク質を4−12%ビス−トリスゲル(invitrogen,CA,USA)にローディングして、90分間120ボルトで電気泳動した後、ゲル上にメンブレン(GE Healthcare BioSciences,NJ,USA)を載せ、再び20分間12ボルトで電気泳動した。TBS(20mM Tris−Hcl、137mM Nacl、pH7.6)溶液で一回洗浄したメンブレンをブロッキング溶液(TBST;TBS+0.5%tween20に溶かされた5%脱脂乳)に入れ、10μgの1次抗体(マウスアンチ−アデノウイルスタイプ5E1A、BD BioSciences,CA,USA)を添加して、4℃で一日間反応した。メンブレンをTBSTで3回洗浄後、ブロッキング溶液に入れ、1/2000倍希釈された2次抗体(ゴットアンチ−マウスIgG−HRP,Thermo Fisher scientific,IL,USA)を添加して、常温で2時間反応した。再びメンブレンをTBSTで洗浄後、ディベロップ溶液(santacruz,CA,USA)を加えてバンドを確認した。
E1B19KとE1B55K RNA発現を確認するために、H2C16クローンとHeLa細胞各1×10個をトリプシン処理して収穫した後、PBSで遠心洗浄した。トリゾール(invitrogen,CA,USA)を処理して、細胞からRNAを抽出した。該抽出したRNAを鋳型でcDNA合成した。E1B19K RNA発現を確認するために、プライマー配列番号26(B19−Fプライマー、表1)と配列番号27(B19−Rプライマー、表1)とを用いてPCRを行い、E1B55K RNA発現を確認するために、プライマー配列番号28(B55−Fプライマー、表1)と配列番号29(B55−Rプライマー、表1)とを用いてPCRを行った。以後、ゲル上でPCR増幅産物の有無及びサイズを確認することによって、E1B19KとE1B55K RNA発現を確認した(図11)。
3−4.H2C16クローンの細胞成長率曲線
H2C16クローンとその母細胞であるHeLa細胞とをそれぞれ101日間継代培養し、細胞成長率を比較した結果、大差なくよく成長することを確認した(図12)。
実施例4:H2C16クローンとHEK293細胞との組換えアデノウイルス生産能の比較
4−1.小さな規模の組換えアデノウイルス生産能の確認
H2C16クローンの組換えアデノウイルス生産能を確認するために、T25cmフラスコ(IWAKI,Chiba,Japan)を利用した小さな規模の組換えアデノウイルス生産を行った。この際、HEK293細胞でも、同じ方法で組換えアデノウイルスを生産することによって、生産能を比較した。まず、小さな規模の組換えアデノウイルス生産能を確認するために、感染前日、2.5×10個のHEK293細胞と1×10個のH2C16クローンとをT25cmフラスコに播種した。感染当日、培地をいずれも除去した後、アデノウイルス(Ad)−GFP組換えアデノウイルスを500μlの5%ウシ胎児血清含む培地にMOI2、10、及び20でそれぞれのフラスコに添加した後、20分間隔で1時間振って感染を誘導した。以後、5%ウシ胎児血清含む培地を4.5ml添加して3日間培養した。3日後、細胞をいずれも回収して、液体窒素で急速冷凍させた後、37℃で再び完全に解凍する過程を3回繰り返した。前記細胞を4℃、12000rpmで5分間遠心分離した後、上澄み液を収穫して、−80℃で保管した。
収穫した上澄み液内に組換えアデノウイルス含量を評価するために、前日、24ウェルプレートに0.6×10個で播種したHeLa細胞にHEK293細胞とH2C16クローンから収穫した上澄み液のそれぞれを5μl添加した後、2日間培養した。以後、柔細胞分析器を用いてGFP発現細胞の比率を確認することによって、組換えアデノウイルス含量を確認した。その結果、3種のMOI条件でいずれも優れた生産能が確認され、そのレベルは、HEK293で生産したウイルスと類似した。しかし、H2C16の場合、播種細胞数がHEK293に比べて、2.5倍少ないので、細胞当たりウイルス生産量は、HEK293に比べて、約2.5倍高いと言える(図13)。
4−2.大きな規模の組換えアデノウイルス生産能の確認
H2C16クローンの大きな規模の組換えアデノウイルス生産で生産能を比較するために、感染前日、2.25×10個のHEK293細胞と0.9×10個のH2C16クローンとをT225cmフラスコに播種した。感染当日、培地を5%ウシ胎児血清含む培地に交換した後、Ad−GFP組換えアデノウイルスをMOI15として、それぞれのフラスコに添加した後、3日間培養した。3日後、細胞をいずれも回収して、液体窒素で急速冷凍させた後、37℃で再び完全に解凍する過程を3回繰り返した。前記細胞を4℃、12000rpmで5分間遠心分離した後、上澄み液を収穫して、−80℃で保管した。正確な組換えアデノウイルス力価を測定するために、塩化セシウムを用いてウイルスを精製した。組換えアデノウイルスパーティクルは、UV測定法を用いて測定し、これを通じて、組換えアデノウイルス生産量を見積った。その結果、HEK293細胞で生産した組換えアデノウイルスの量は、1.51×1012ウイルスパーティクル/mlであり、H2C16クローンの場合、1.18×1012ウイルスパーティクル/mlであり、これを細胞当たり生産量に換算すれば、H2C16がHEK293よりも1.95倍ほど生産能に優れることが確認された(図14)。感染可能ウイルスパーティクルのレベルを50%組織培養感染容量(Tissue culture infection dose、TCID50)法で分析した結果、2つのウイルスいずれもratio:13レベルでウイルス品質は、同一であることを確認した。
実施例5.H2C16クローンとGH329細胞との組換えアデノウイルス生産能の比較
HeLa細胞を根幹として開発されたGH329細胞は、野生型アデノウイルスタイプ5DNAのうち、511−3924bp部位を含み、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)プロモーターで調節されるプラスミドが形質注入されたアデノウイルス生産細胞株である。H2C16クローンとGH329細胞とのアデノウイルス生産能を比較するために、T25cmフラスコ(IWAKI)を利用した小さな規模で組換えアデノウイルス生産を行った。感染前日、1×10個のH2C16クローンとGH329細胞とをT25cmフラスコに播種した。感染当日、培地をいずれも除去した後、Ad−GFP組換えアデノウイルスを500μlの5%ウシ胎児血清含む培地にMOI0.5、1、5にして、それぞれのフラスコに添加した後、20分間隔で1時間振って感染を誘導した。以後、5%ウシ胎児血清含む培地を4.5ml添加して、3日間培養した。3日後、細胞をいずれも回収して、液体窒素で急速冷凍させた後、37℃で再び完全に解凍する過程を3回繰り返した。前記細胞を4℃、12000rpmで10分間遠心分離した後、上澄み液を収穫して、−80℃で保管した。収穫した上澄み液内に含まれた組換えアデノウイルス含量を評価するために、前日、24ウェルプレートに0.6×10個で播種したHeLa細胞にH2C16クローンとGH329細胞とから収穫した上澄み液のそれぞれを1μl添加した後、2日間培養した。以後、柔細胞分析器を用いてGFP発現細胞の比率を確認することによって、組換えアデノウイルス含量を確認した。その結果、3種のMOI条件でいずれもGH329細胞に比べて、H2C16細胞の優れた生産能が確認され、特に、最も低い0.5MOIでGH392細胞に比べて、約2.7倍高い生産能が確認された(図15)。
実施例6.H2C16クローンのRCA(Replicataion Competent Adenovirus)生成有無の確認
6−1.未精製アデノウイルスを利用したRCA生成の確認
H2C16クローンで複製不能アデノウイルスを生産時に、RCA生成可能性を評価した。感染前日、4.5×10個のH2C16クローンをT75cmフラスコ(falcon)に播種し、対照群として9×10個のHEK293細胞をT75cmフラスコ(corning)に播種した。感染当日、培地をいずれも除去した後、複製不能組換えアデノウイルスを5%ウシ胎児血清含む培地にMOI10でそれぞれのフラスコに添加し、3日間培養した。3日後、細胞をいずれも回収して、超音波処理器で10分間30秒作動、1分止めを繰り返し、超音波処理し、4℃、12000rpmで10分間遠心分離した後、上澄み液を収穫して、−80℃で保管した。一方、H2C16クローンとHEK293細胞とを前記と同様にT75cmフラスコに播種して準備した後、前記凍らせた各細胞から収穫した上澄み液を解凍して、それぞれの細胞に感染した。前記のアデノウイルス生産過程をRCAが確認されるまで繰り返した。収穫した上澄み液内の組換えアデノウイルスのうち、RCAの存否は、重合酵素連鎖反応で評価した。前日、24ウェルプレートに3×10個で播種したHeLa細胞に、H2C16クローンとHEK293細胞とから収穫した上澄み液のそれぞれを50μl添加した後、2日間培養した。以後、HeLa細胞でゲノムDNAを分離し、アデノウイルスタイプ5DNAのうち、E1遺伝子内部である560−800bp塩基配列を増幅するプライマー配列番号30(RCA−Fプライマー、表1)と配列番号31(RCA−Rプライマー、表1)とを用いてPCR方法で増幅産物の有無を確認した。その結果、H2C16クローンで数回反復生産されたウイルスでは、RCAが確認されていないが、HEK293細胞で数回反復生産されたウイルスのうちには、RCAが存在することを確認した(図16A)。
6−2.精製アデノウイルスを利用したRCA生成の確認
H2C16クローンで複製不能アデノウイルスを生産時に、RCA生成可能性を評価した。感染前日、1.35×10個のH2C16クローンをT225cmフラスコ(corning)に播種し、対照群として2.7×10個のHEK293細胞をT225cmフラスコ(corning)に播種した。感染当日、培地をいずれも除去した後、複製不能組換えアデノウイルスを5%ウシ胎児血清含む培地にMOI20でそれぞれのフラスコに添加し、3日間培養した。3日後、細胞をいずれも回収して、超音波処理器で10分間30秒作動、1分止めを繰り返し、超音波処理し、4℃、12000rpmで10分間遠心分離した後、上澄み液を収穫して、−80℃で保管した。一方、H2C16クローンとHEK293細胞とを前記と同様にT225cmフラスコに播種して準備した後、前記凍らせた各細胞から収穫した上澄み液を解凍して、それぞれの細胞に感染した。残りの上澄み液は、塩化セシウム(CsCl)方法を用いて精製して濃縮した。前記の精製アデノウイルス生産過程をRCAが確認されるまで繰り返した。精製した組換えアデノウイルスのうち、RCAの存否は、重合酵素連鎖反応で評価した。前日、T25cmフラスコ(iwaki)に1×10個で播種したHeLa細胞に、H2C16クローンとHEK293細胞とから収穫した精製ウイルスのそれぞれを細胞当たり1000個のウイルスパーティクル(viral particle)を添加した後、14日間培養した。以後、HeLa細胞でゲノムDNAを分離し、アデノウイルスタイプ5DNAのうち、E1遺伝子内部である560−800bp塩基配列を増幅するプライマー配列番号30(RCA−Fプライマー、表1)と配列番号31(RCA−Rプライマー、表1)とを用いてPCR方法で増幅産物の有無を確認した。その結果、H2C16クローンで数回反復生産されたウイルスでは、RCAが確認されていないが、HEK293細胞で数回反復生産されたウイルスのうちには、RCAが存在することを確認した(図16B)。
実施例7.H2C16クローンとHeLa細胞での目的タンパク質(3E8抗体)の生産能の比較
7−1.pMT−重鎖(Heavy chain)及びpMT−軽鎖(Light chain)レトロウイルスの製造
H2C16クローンとこれの母細胞であるHeLa細胞での目的タンパク質の生産能を比較するために、3E8抗体を利用した。生産能の比較実験に先立って、3E8抗体を発現するレトロウイルスを製造した。3E8抗体は、TAG−72抗原に対するヒト化抗体であって、米国公開特許US2008/0279847に記載されている。3E8抗体の重鎖と軽鎖遺伝子配列は、pdCMV−dhfr−3E8ベクターから下記の表2のプライマーを用いてPCR方法で増幅して使った。この際、pdCMV−dhfr−3E8ベクターの重鎖と軽鎖との5‘部位に結合するそれぞれのプライマーは、BamH I制限酵素塩基配列を含み、3’部位に結合するそれぞれのプライマーは、Xho I制限酵素塩基配列を含むので、増幅されたPCR生成物は、BamH I−重鎖−Xho IまたはBamH I−軽鎖−Xho I塩基配列を有する。獲得したそれぞれのDNAは、あらかじめBamH IとXho I制限酵素が処理されたMTレトロウイルスベクターに結紮して、MT−重鎖とMT−軽鎖レトロウイルスベクターを製作した。
重鎖と軽鎖遺伝子の形質感染のためのレトロウイルスは、プラスミドDNA形質感染法を用いて生産した(Soneoka Y et al.,1995)。形質感染は、Cellphectカルシウムリン酸塩形質感染システム(GE Healthcare Biosciences,NJ,USA)を利用し、製造者のプロトコルによって行った。前日、1× 10個で播種した293T細胞株にMT−重鎖またはMT−軽鎖レトロウイルスベクター、gag−pol発現ベクター、及びVSV−G env発現ベクターを形質感染させた後、細胞を約48時間培養した。該培養完了後、細胞培養液をいずれも収穫して、0.45μmフィルターを用いて濾過した。生産されたMT−重鎖またはMT−軽鎖レトロウイルスは、使用前まで−80℃に冷凍保管した。
7−2.H2C16クローンとHeLa細胞での3E8抗体の生産能の比較
H2C16クローンでの3E8抗体の生産能を確認するために、MT−重鎖レトロウイルスを3回、MT−軽鎖レトロウイルスを2回形質感染した。この際、HeLa細胞でも、同じ方法で形質感染した。MT−重鎖レトロウイルス形質感染前日、H2C16クローンを6ウェルプレートにウェル当たり1×10個で播種した。形質感染当日、MOI5の濃度でレトロウイルスを添加し、形質感染の効率を高めるために、ポリブレン(8μg/ml)を添加し、32℃、2800rpmで90分間遠心分離した。該遠心分離後、37℃、5%CO条件で2時間細胞を培養した後、上澄み液を除去し、新たな培地に取り替えた。1日間培養後、前日と同じ方法で二番目の形質感染を進行した。新たな培地に取り替え後、37℃、5%CO条件で6時間細胞を培養した後、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫した。該収穫した細胞を新たな6ウェルプレートにウェル当たり1×10個で播種した。1日間培養後、同じ方法で三番目の形質感染を進行した。新たな培地に取り替え後、37℃、5%CO条件で培養した。2日間培養後、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫し、新たな6ウェルプレートにウェル当たり1×10個で播種した。37℃、5%CO条件で2日間培養後、MT−軽鎖レトロウイルス形質感染のために、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫し、新たな6ウェルプレートにウェル当たり1×10個で播種した。37℃、5%CO条件で1日間培養後、MT−軽鎖レトロウイルスをMOI5の濃度で添加し、形質感染の効率を高めるために、ポリブレン(8μg/ml)を添加し、32℃、2800rpmで90分間遠心分離した。該遠心分離した後、37℃、5%CO条件で2時間細胞を培養した後、上澄み液を除去し、新たな培地に取り替えた。1日間培養後、前日と同じ方法で二番目の形質感染を進行した。新たな培地に取り替え後、37℃、5%CO条件で細胞を培養した。2日間培養後、細胞をいずれもトリプシン処理して収穫した。
該収穫した細胞を6ウェルプレートにウェル当たり4×10個で播種した。37℃、5%CO条件で2日間培養後、上澄み液を除去し、新たな培地3mLを添加した。37℃、5%CO条件で1日間培養後、上澄み液を収穫した。該収穫した上澄み液内に3E8抗体含量を評価するために、ELISA(Enzyme−linked immunosorbent assay)方法を利用した。その結果、2つの細胞いずれも抗体生産が確認されたが、H2C16クローンが、HeLa細胞に比べて、抗体生産量が2倍以上高いことを確認した(図17)。
以上、本発明の特定の部分を詳しく記述したので、当業者において、このような具体的な技術は、単に望ましい具現例であり、これにより、本発明の範囲が制限されるものではない点は明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とその等価物とによって定義される。
本発明は、アデノウイルス生産新規細胞株及びその用途に関連する分野に適用されうる。
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Claims (13)

  1. 寄託番号KCLRF−BP−00271で寄託されたことを特徴とする細胞株。
  2. 請求項1に記載の細胞株にアデノウイルスベクターが含まれている組換えアデノウイルス生産用の細胞株。
  3. 前記アデノウイルスベクターは、E1領域の配列が一部または全部欠失されたことを特徴とする請求項2に記載の細胞株。
  4. 前記組換えアデノウイルスは、一部または全部が複製不能であることを特徴とする請求項2に記載の細胞株。
  5. (a)請求項1に記載の細胞株と、
    (b)アデノウイルスベクターと、
    を含む組換えアデノウイルス生産用のパッケージングシステム。
  6. 前記アデノウイルスベクターは、E1領域の配列が一部または全部欠失されたことを特徴とする請求項5に記載のパッケージングシステム。
  7. 前記組換えアデノウイルスは、一部または全部が複製不能であることを特徴とする請求項5に記載のパッケージングシステム。
  8. 次の段階を含む組換えアデノウイルスの生産方法:
    (a)(i)動物細胞で作動可能であり、アデノウイルスに対して異種性であるプロモーター、及び前記プロモーターに作動的に結合されたアデノウイルスE1コーディング変形遺伝子配列を含む発現コンストラクトを含むベクターであって、前記E1コーディング変形遺伝子配列は、原始E1遺伝子配列のE1aのTATAシグナル及びE1bのポリアデニル化シグナルが欠け、E1aのコーディング配列、E1aのポリアデニル化シグナル、E1bのTATAシグナル、E1b19Kのコーディング配列、及びE1b55Kのコーディング配列を含むことを特徴とするベクター;(ii)レトロウイルスのenv遺伝子配列を含むベクター;(iii)レトロウイルスのgag及びpol遺伝子配列を含むベクターが導入された細胞からレトロウイルスを収穫する段階と、
    (b)前記段階(a)のレトロウイルスを細胞に感染させて、寄託番号KCLRF−BP−00271で寄託されたアデノウイルス生産細胞株を準備する段階と、
    (c)前記段階(b)のアデノウイルス生産細胞株にE1領域の配列が欠失されたアデノウイルスベクターを感染させる段階と、
    (d)前記段階(c)の細胞株を培養液で培養する段階と、
    (e)前記培養液からアデノウイルスを収穫する段階。
  9. 前記段階(c)のアデノウイルスベクターは、E1領域の配列が一部または全部欠失されたことを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記組換えアデノウイルスは、一部または全部が複製不能であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  11. 次の段階を含む目的タンパク質の製造方法:
    (a)前記請求項1に記載の細胞株に目的タンパク質−コーディングヌクレオチド配列を含むベクターを導入して、形質転換された細胞株を得る段階と、
    (b)前記段階(a)によって製造された形質転換された細胞株を培養する段階と、
    (c)前記形質転換された細胞株から生産された目的タンパク質を分離及び精製する段階。
  12. 前記目的タンパク質は、ホルモン、サイトカイン、インターロイキン、インターロイキン結合タンパク質、酵素、抗体、成長因子、転写調節因子、血液因子、ワクチン、構造タンパク質、リガンドタンパク質、受容体、細胞表面抗原、受容体拮抗物質、共刺激因子、並びにこれらの誘導体及び類似体からなる群から選択されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記抗体は、腫瘍−特異糖タンパク質−72(TAG−72)に対する抗体であることを特徴とする請求項12に記載の方法。
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