專利名稱:在cho細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組蛋白的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及在CHO細(xì)胞系內(nèi)表達(dá)重組產(chǎn)物基因的方法,涉及重組CHO細(xì)胞系,還涉及新的表達(dá)載體構(gòu)建物。
中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢細(xì)胞(CHO)哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)被廣泛用于生產(chǎn)重組蛋白。除了諸如雜交瘤細(xì)胞系等淋巴細(xì)胞系之外,它是極少數(shù)能夠簡(jiǎn)單而有效地進(jìn)行高密度動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞系之一。而且,它們的產(chǎn)品得率非常高,抗代謝壓力能力較強(qiáng),淋巴細(xì)胞則較難進(jìn)行產(chǎn)業(yè)規(guī)模的培養(yǎng)??紤]到生產(chǎn)成本,這對(duì)于獲得生物反應(yīng)器每輪運(yùn)行的蛋白最大得率來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。培養(yǎng)基組成的選擇,生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和操作這些參數(shù)影響著得率,但其優(yōu)化十分復(fù)雜。增強(qiáng)調(diào)控蛋白質(zhì)表達(dá)的啟動(dòng)子的強(qiáng)度和轉(zhuǎn)錄活性更有可能提高得率。在靜止期以106至107細(xì)胞/毫升的細(xì)胞密度進(jìn)行基因表達(dá)的高密度或補(bǔ)料分批批培養(yǎng)中,單細(xì)胞表達(dá)水平的增長(zhǎng)將轉(zhuǎn)化為相當(dāng)可觀的得率增長(zhǎng)。
US5,866,359描述了一種在CHO細(xì)胞和NSO細(xì)胞內(nèi)通過(guò)弱啟動(dòng)子與腺病毒E1A的共表達(dá)來(lái)增強(qiáng)本已很強(qiáng)的hCMV啟動(dòng)子的表達(dá)。E1A是一種多功能轉(zhuǎn)錄因子,作用于細(xì)胞周期調(diào)節(jié),同時(shí)具有獨(dú)立轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域和抑制功能結(jié)構(gòu)域。將E1A表達(dá)水平精調(diào)到較低水平是實(shí)現(xiàn)基因的反式激活和避免對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)展造成不利影響之間理想平衡的關(guān)鍵。除了需要仔細(xì)選擇啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的E1A表達(dá)之外,該系統(tǒng)的缺點(diǎn)還在于部分抑制E1A表達(dá)細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成能力而不是目標(biāo)重組蛋白的表達(dá)。
WO95/17516在B細(xì)胞系的淋巴細(xì)胞例如廣泛使用的NSO骨髓瘤內(nèi)用鼠免疫球蛋白γ2A基因座將表達(dá)載體構(gòu)建物導(dǎo)向高活性基因座。NSO細(xì)胞是一種鼠漿細(xì)胞或B細(xì)胞腫瘤細(xì)胞系。唯有在B細(xì)胞內(nèi),還該免疫球蛋白基因座的染色質(zhì)才處于完全活化且開(kāi)放的狀態(tài),才允許整合于這些基因座中的天然免疫球蛋白啟動(dòng)子或重組表達(dá)構(gòu)建物表現(xiàn)出高轉(zhuǎn)錄活性。
其缺點(diǎn)在于,由于同源重組原則,只有在含有該重組熱點(diǎn)的γ2A導(dǎo)向序列相匹配的鼠細(xì)胞系內(nèi),導(dǎo)向序列才能有效定向;要獲得高水平的表達(dá),γ2A基因座區(qū)必需是一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄活躍區(qū),這限制了導(dǎo)向序列與B細(xì)胞類細(xì)胞同源重組的有效性。
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種適合CHO蛋白表達(dá)的表達(dá)系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)子的表達(dá)。根據(jù)本發(fā)明,為CHO細(xì)胞的表達(dá)載體配備一段原用于在鼠B細(xì)胞內(nèi)同源重組的基因?qū)蛐蛄谐鋈艘饬系貙?shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。
附圖顯示了本發(fā)明幾種可能的實(shí)施方式。其中
圖1CHO-K1細(xì)胞瞬時(shí)轉(zhuǎn)染中,hCMV啟動(dòng)子和hCMV啟動(dòng)子在IgG 2A熱點(diǎn)序列存在下的綠熒光蛋白(GFP)相對(duì)表達(dá)水平。
圖2穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的CHO-K1細(xì)胞內(nèi),hCMV啟動(dòng)子和hCMV啟動(dòng)子在IgG 2A熱點(diǎn)序列存在下的GFP相對(duì)表達(dá)水平。
圖3帶有IgG 2A導(dǎo)向序列的hCMV-MIE表達(dá)載體的質(zhì)粒圖譜。
根據(jù)本發(fā)明,一段用于在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組基因的DNA序列包含重組產(chǎn)物基因和調(diào)控該產(chǎn)物基因表達(dá)的啟動(dòng)子,以CMV啟動(dòng)子為佳,還包含能夠增強(qiáng)啟動(dòng)子所調(diào)控表達(dá)的鼠免疫球蛋白γ2A基因座DNA序列或其片段或其序列變體。根據(jù)本發(fā)明,這樣的DNA序列可用于構(gòu)建在CHO細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組產(chǎn)物的表達(dá)載體。
根據(jù)本發(fā)明,重組蛋白質(zhì)的表達(dá)包括以下步驟a.培養(yǎng)以表達(dá)載體轉(zhuǎn)染的CHO細(xì)胞,該表達(dá)載體含有能在CHO細(xì)胞內(nèi)驅(qū)動(dòng)重組蛋白表達(dá)的啟動(dòng)子和能夠增強(qiáng)所述啟動(dòng)子活性的鼠IgG 2A基因座DNA或其序列變體或其片段,和b.收獲產(chǎn)物蛋白。
本發(fā)明的重組產(chǎn)物指希望大量表達(dá)和收獲的產(chǎn)物蛋白。它可以是各種感興趣的蛋白質(zhì),例如白介素之類治療用蛋白質(zhì),酶,或抗體等多聚體蛋白的亞基,或它們的片段。重組產(chǎn)物基因可包含一段信號(hào)序列,其編碼的序列令表達(dá)的多肽向宿主生產(chǎn)細(xì)胞外分泌。本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式中,所述產(chǎn)物蛋白是分泌蛋白。更好的是,第一蛋白或產(chǎn)物蛋白是抗體或基因工程抗體或其片段,最好是免疫球蛋白G(IgG)抗體。
鼠免疫球蛋白γ2A基因座(IgG 2A)的DNA序列最早在WO95/17516中被設(shè)計(jì)用作基因組導(dǎo)向序列用于產(chǎn)生高表達(dá)重組產(chǎn)物的穩(wěn)定重組B淋巴細(xì)胞系。B淋巴細(xì)胞或漿細(xì)胞一般以極高的水平表達(dá)Ig重鏈基因座的免疫球蛋白R(shí)NA,這可能是因?yàn)槠浼?xì)胞類型特異性啟動(dòng)子/轉(zhuǎn)錄因子活性和開(kāi)放式染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明優(yōu)選的鼠免疫球蛋白γ2A基因序列與WO95/17516所用的導(dǎo)向序列相同。這是一段5.1kb的BamHI基因組片段,包括除CH1外顯子最5’部分之外全部的鼠Igγ 2A編碼區(qū)(Yamawaki-Kataoka,Y.等,美國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)(1982)792623-2627;Hall,B等,分子免疫學(xué)(1989)26819-826;Yamawaki-Kataoka,Y.等,核酸研究(1981)91365-1381)。根據(jù)本發(fā)明,促進(jìn)定點(diǎn)同源重組不是相關(guān)的免疫球蛋白γ2A(IgG 2A)基因特性。因此,所述IgG 2A基因序列的各種變體或其片段或變體的片段,如果在CHO細(xì)胞內(nèi)瞬時(shí)表達(dá)或穩(wěn)定表達(dá)條件下都能夠增強(qiáng)重組產(chǎn)物基因在啟動(dòng)子例如優(yōu)選的hCMV啟動(dòng)子調(diào)控下的表達(dá),則都在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
這樣,“功能性”變體包括例如堿基的插入、缺失或點(diǎn)突變,并可用本領(lǐng)域熟知的方法來(lái)產(chǎn)生,例如引物引導(dǎo)的PCR,“易錯(cuò)”PCR,“基因改組(gene-shuffling)”PCR即通過(guò)PCR將交疊的DNA片段進(jìn)行重新組合,或者先對(duì)細(xì)菌克隆進(jìn)行體內(nèi)隨機(jī)誘變?nèi)缓笤贑HO細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行基因庫(kù)轉(zhuǎn)染和功能選擇。例如,隨機(jī)誘變可按照Miller,J.,的《分子遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)》(冷泉港,1972)所述用烷基化劑或UV-輻照進(jìn)行。或者,還可以采用宿主菌的天然突變株。
在DNA序列中,這樣的變體序列或序列片段與天然免疫球蛋白γ2A基因座相應(yīng)部分的序列同源性至少為65%,至少75%為佳,至少90%最好。例如,可以在位于膜外顯子2(M2)上游39bp處的天然StuI位點(diǎn)插入一個(gè)SalI限制位點(diǎn)作為鼠免疫球蛋白γ2A序列內(nèi)一個(gè)獨(dú)特的線性化位點(diǎn);這樣的序列變體最初被設(shè)計(jì)用于定點(diǎn)重組導(dǎo)向,但也可用于本發(fā)明目的。
“啟動(dòng)子”指引導(dǎo)RNA聚合酶與DNA結(jié)合并啟動(dòng)RNA合成的一段DNA序列。本發(fā)明的啟動(dòng)子是在CHO細(xì)胞內(nèi)有活性的啟動(dòng)子。這樣的啟動(dòng)子最好是強(qiáng)啟動(dòng)子。強(qiáng)啟動(dòng)子指在CHO-KI細(xì)胞內(nèi)引發(fā)mRNA合成的頻率等于或高于hCMV核心啟動(dòng)子/增強(qiáng)子片段(US5168062)的啟動(dòng)子。這樣的啟動(dòng)子可以是例如US5589392所述的細(xì)胞類型依賴性啟動(dòng)子,但更好的是通用強(qiáng)啟動(dòng)子,尤其是組成型活性的病毒啟動(dòng)子,例如SV40病毒的早期或晚期啟動(dòng)子,人或鼠巨細(xì)胞病毒(mCMV或hCMV)的立即早期啟動(dòng)子,單純性皰疹病毒的胸苷激酶(TK)啟動(dòng)子,Rous肉瘤病毒長(zhǎng)末端重復(fù)啟動(dòng)子(RS-LTR),尤其好的是US5,385,839和/或EP-323997-A1所述的呈2.1kb PstI片段的hCMV-MIE啟動(dòng)子。EP-323 997-A1所述的帶有hCMV主要立即早期(MIE)基因的完整首個(gè)功能性內(nèi)含子的hCMV啟動(dòng)子尤為本發(fā)明實(shí)施方式所優(yōu)選。
用于本發(fā)明的hCMV啟動(dòng)子在其上游/增強(qiáng)子部分最好沒(méi)有“調(diào)節(jié)子(modulator)”序列部分。已發(fā)現(xiàn),“調(diào)節(jié)子”序列對(duì)hCMV啟動(dòng)子在CHO細(xì)胞內(nèi)的活性不利,該序列從MIE轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)-750bp處延伸至-1150bp(Meier等,1996,Intervirology39331-342,“hCMV立即早期基因表達(dá)的調(diào)控”),在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染中尤其不利。沒(méi)有調(diào)節(jié)子序列的IgG 2A熱點(diǎn)序列(無(wú)調(diào)節(jié)子或縮寫為mod-)對(duì)hCMV啟動(dòng)子的增強(qiáng)效應(yīng)甚至更明顯。
瞬時(shí)轉(zhuǎn)染的特征在于不對(duì)載體所帶的選擇標(biāo)記施加任何選擇壓力。瞬時(shí)轉(zhuǎn)染所得的是一混合細(xì)胞群,其中既有攝取了外源DNA并能夠表達(dá)的細(xì)胞也有沒(méi)有攝取外源DNA的細(xì)胞。那些表達(dá)外源表達(dá)盒的細(xì)胞常常還沒(méi)有將轉(zhuǎn)染的DNA整合到基因組內(nèi),因而容易丟失外源DNA,而且其在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染細(xì)胞群培養(yǎng)物中的生長(zhǎng)優(yōu)于轉(zhuǎn)染細(xì)胞。所以,剛轉(zhuǎn)染后的表達(dá)最強(qiáng),而后逐漸減弱。較好的是,將本發(fā)明所述的瞬時(shí)轉(zhuǎn)染子理解為能夠在轉(zhuǎn)染后,在無(wú)選擇壓力的條件下,在細(xì)胞培養(yǎng)物中維持90小時(shí)的細(xì)胞。
較好的是,本發(fā)明的轉(zhuǎn)染CHO宿主細(xì)胞是穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,尤其是就前述hCMV啟動(dòng)子而言。穩(wěn)定轉(zhuǎn)染即新引入的外源DNA通過(guò)隨機(jī)非同源重組被整合到基因組DNA內(nèi);就載體序列而言,本發(fā)明所述的穩(wěn)定轉(zhuǎn)染可能丟失與重組產(chǎn)物基因表達(dá)非直接相關(guān)的部分載體序列,例如在基因組整合后成為多余的細(xì)菌拷貝數(shù)控制區(qū)。轉(zhuǎn)染細(xì)胞至少向基因組內(nèi)整合了表達(dá)載體的一部分或多個(gè)不同部分。類似的,本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)染宿主細(xì)胞還包括用兩個(gè)或數(shù)個(gè)DNA序列轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞從而至少在體內(nèi)形成本發(fā)明表達(dá)載體必需元件的功能性對(duì)等物,即合適的啟動(dòng)子和IgG 2A熱點(diǎn)序列調(diào)控下的產(chǎn)物基因。關(guān)于DNA片段轉(zhuǎn)染后功能性DNA序列的體內(nèi)裝配可參見(jiàn)例如WO99/53046。如果進(jìn)一步受到為基因擴(kuò)增而施加的選擇壓力,這樣的穩(wěn)定整合可能會(huì)在CHO細(xì)胞內(nèi)形成雙微染色體。這也屬于本發(fā)明所述的“穩(wěn)定”。本發(fā)明表達(dá)載體隨機(jī)整合到CHO細(xì)胞基因組內(nèi)后,導(dǎo)向序列將增強(qiáng)啟動(dòng)子促進(jìn)重組產(chǎn)物蛋白表達(dá)的活性。這一效應(yīng)是無(wú)法基于成熟鼠B細(xì)胞系例如漿細(xì)胞瘤(plasmacytoma)骨髓瘤細(xì)胞系內(nèi)的同源基因定向所實(shí)現(xiàn)或預(yù)見(jiàn)的;在那樣的定向中,IgG 2A導(dǎo)向序列的作用僅限于提高高得率同源整合子(integrants)的頻率,因?yàn)镮gG 2A基因座是一重組“熱點(diǎn)”。如上所述,在合適的目標(biāo)B細(xì)胞內(nèi),免疫球蛋白基因組區(qū)的染色質(zhì)處于開(kāi)放的高活性狀態(tài)。
“表達(dá)載體”指轉(zhuǎn)染后mRNA在合適的哺乳動(dòng)物宿主細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄和翻譯所必需的DNA序列。正確構(gòu)建的表達(dá)載體通常應(yīng)包含至少一個(gè)可在動(dòng)物細(xì)胞中表達(dá)的選擇標(biāo)記,用于插入重組產(chǎn)物基因的表達(dá)盒使其處于上游啟動(dòng)子區(qū)調(diào)控之下的數(shù)量有限的有用的限制位點(diǎn)。如果僅用于瞬時(shí)/游離型表達(dá),表達(dá)載體還可以包含一個(gè)復(fù)制起點(diǎn),例如Eppstein Barr病毒(EBV)或SV40病毒的復(fù)制起點(diǎn),用于在真核細(xì)胞宿主內(nèi)自我復(fù)制/游離型維持,但可以沒(méi)有選擇性標(biāo)記。表達(dá)載體例如但不限于線性DNA片段,包含細(xì)胞核定向序列或針對(duì)與轉(zhuǎn)染劑之間的相互作用而進(jìn)行了優(yōu)化的DNA片段,動(dòng)物病毒或可以在細(xì)菌之間穿梭和復(fù)制的合適的質(zhì)粒??梢圆捎酶鞣N常用選擇標(biāo)記,例如胸苷激酶(tk),二氫葉酸還原酶(DHFR)或谷氨酰胺合成酶(GS)。優(yōu)選實(shí)施方式之一采用了可表達(dá)的GS選擇標(biāo)記(Bebbington等,1992,“以谷氨酰胺合成酶基因作為可擴(kuò)增選擇標(biāo)記,重組抗體在骨髓瘤細(xì)胞中的高水平表達(dá)”,Bio/Technology10169-175;Cockett等,1990,“利用谷氨酰胺合成酶基因擴(kuò)增,金屬蛋白酶組織抑制劑在中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)細(xì)胞內(nèi)的高水平表達(dá)”,Bio/Technology8662-667)。GS系統(tǒng)是僅有的兩種對(duì)治療用蛋白質(zhì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)特別重要的系統(tǒng)之一。與二氫葉酸還原酶(DHFR)系統(tǒng)相比,GS系統(tǒng)在生長(zhǎng)過(guò)程中具有很大的時(shí)間優(yōu)勢(shì),因?yàn)樵撓到y(tǒng)一般可由最初的轉(zhuǎn)染子形成高產(chǎn)細(xì)胞系,這樣就不必通過(guò)不斷提高選擇試劑濃度的多輪選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)基因擴(kuò)增(Brown等,1992,“用谷氨酰胺合成酶(GS)系統(tǒng)生產(chǎn)重組抗體的方法的發(fā)展”,Cytotechnology9231-236)。不用說(shuō),與采用表達(dá)標(biāo)記基因的第二轉(zhuǎn)錄單元等效的是利用例如常用的內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn),一個(gè)表達(dá)單元可以用一個(gè)單順?lè)醋颖磉_(dá)盒同時(shí)表達(dá)產(chǎn)物基因和標(biāo)記基因。反之,本發(fā)明的熱點(diǎn)IgG 2A序列和包含啟動(dòng)子和/或標(biāo)記盒的表達(dá)盒不一定要在同一表達(dá)載體上順式運(yùn)作;上述元件可以由共轉(zhuǎn)染的不同載體或DNA片段攜帶,然后在染色體上唯一的串聯(lián)整合位點(diǎn)進(jìn)行整合。
本發(fā)明的另一目的是提供用本發(fā)明DNA序列轉(zhuǎn)染的CHO宿主細(xì)胞。其它目的還包括轉(zhuǎn)染此類宿主細(xì)胞的方法和在此類宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組產(chǎn)物基因的方法。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的解說(shuō)和引用同樣適用于以上所述本發(fā)明的其它目的。需要指出的是,用本發(fā)明DNA序列或載體轉(zhuǎn)染的宿主細(xì)胞應(yīng)理解為瞬時(shí)轉(zhuǎn)染或穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的細(xì)胞系。本發(fā)明可根據(jù)宿主細(xì)胞類型選用各種轉(zhuǎn)染技術(shù),例如本領(lǐng)域熟知的電穿孔、磷酸鈣沉淀、DEAE-葡聚糖轉(zhuǎn)染、脂質(zhì)轉(zhuǎn)染等。
合適的宿主細(xì)胞系可以是各種中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)細(xì)胞系(Puck等,1958,試驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜質(zhì)108945-955)?!八拗骷?xì)胞”指能在培養(yǎng)物中生產(chǎn)并表達(dá)所需的重組蛋白質(zhì)產(chǎn)物的細(xì)胞。合適的細(xì)胞系可以是例如CHO KI(ATCC CCL-61),CHOpro-3,CHO DG44,CHO P12或dhfr-CHO細(xì)胞系DUK-BII(Chassin等,PNAS77,1980,4216-4220)或DUXB 11(Simonsen等,PNAS80,1983,2495-2499)。在CHO細(xì)胞中,免疫球蛋白基因的基因座是不活躍的,因而染色質(zhì)處于緊密包裝(packaged)或閉合狀態(tài)。這樣,由于染色質(zhì)的這種特殊狀態(tài),整合到免疫球蛋白基因座內(nèi)的任何基因構(gòu)建物都不能高水平地表達(dá)重組蛋白,除非該構(gòu)建物自帶能夠開(kāi)啟染色質(zhì)中該表達(dá)盒兩側(cè)的旁側(cè)基因座調(diào)控區(qū)。而且,免疫球蛋白基因序列,尤其是其內(nèi)含子部分,表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)姆N間差異,例如在小鼠和倉(cāng)鼠之間的差異。免疫球蛋白基因座的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子元件都是種特異性且組織特異性的,而且只在B細(xì)胞內(nèi)具有活性。各種天然免疫球蛋白啟動(dòng)子可產(chǎn)物編碼完整IgG重鏈的全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,本發(fā)明鼠IgG 2A序列即使沒(méi)有這樣的天然啟動(dòng)子存在仍然能夠在CHO細(xì)胞內(nèi)增強(qiáng)基因的表達(dá)。較好的是,本發(fā)明IgG 2A序列沒(méi)有這樣的啟動(dòng)子。出人意料的是,用本發(fā)明表達(dá)載體瞬時(shí)轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞后,鼠IgG 2A導(dǎo)向序列甚至增強(qiáng)了CHO細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)(圖1);這樣的瞬時(shí)表達(dá)是本發(fā)明方法的又一優(yōu)選實(shí)施方式。一般發(fā)生在轉(zhuǎn)染后20-50小時(shí)的瞬時(shí)表達(dá)試驗(yàn)中,轉(zhuǎn)染載體一直是染色體外元件,沒(méi)有整合到基因組內(nèi)。
適合哺乳動(dòng)物細(xì)胞系的培養(yǎng)基和培養(yǎng)方法是本領(lǐng)域眾所周知的,可參見(jiàn)例如US5633162。用于實(shí)驗(yàn)室錐瓶培養(yǎng)或低密度細(xì)胞培養(yǎng)并根據(jù)不同細(xì)胞類型的需要而進(jìn)行了改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)基有例如Roswell Park Memorial Institute(RPMI)1640培養(yǎng)基(Morre,G.,美國(guó)醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)雜志,199,p.519 f.1967),L-15培養(yǎng)基(Leibovitz,A.等,美國(guó)衛(wèi)生雜志,78,1p.173 ff.1963),Dulbecco’s改進(jìn)的Eagle’s培養(yǎng)基(DMEM),Eagle’s基本必需培養(yǎng)基(MEM),Ham’s F12培養(yǎng)基(Ham,R.等,美國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)53,p288 ff.1965)或Iscoves’s改進(jìn)的無(wú)白蛋白、運(yùn)鐵蛋白和卵磷脂的DMEM(Iscoves等,試驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志1,p.923 ff.,1978)。例如,Hams’s F10或F12培養(yǎng)基是專門為CHO細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)計(jì)的。其它適合CHO細(xì)胞的培養(yǎng)基可參見(jiàn)EP-481 791。已知,可在這樣的培養(yǎng)基內(nèi)補(bǔ)加胎牛血清(FBS,又稱FCS),從而提供激素和生長(zhǎng)因子的充沛的天然來(lái)源。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)現(xiàn)在已經(jīng)是一種常規(guī)操作,在科教課本和手冊(cè)中有詳盡的描述,例如,在R.Ian Fresney,《動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)手冊(cè)》第4版(Wiley-Liss/N.Y.,2000)有詳細(xì)的記載。
較好的是,本發(fā)明的細(xì)胞培養(yǎng)基不含胎牛血清(FBS或FCS),可稱為“無(wú)血清”。在無(wú)血清培養(yǎng)基中,細(xì)胞一般需要胰島素和運(yùn)鐵蛋白以達(dá)到最佳生長(zhǎng)狀態(tài)。至少部分運(yùn)鐵蛋白可以用非肽類螯合劑或WO94/02592所述的環(huán)庚三烯酚酮等鐵載體取代,或通過(guò)提高某種有機(jī)鐵的含量并最好配以抗氧化劑例如維生素C來(lái)取代。大多數(shù)細(xì)胞系需要一種或多種合成生長(zhǎng)因子(包含重組多肽),包括例如表皮生長(zhǎng)因子(EGF),成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF),胰島素樣生長(zhǎng)因子I和II(IGFI,IGFII)等??赡苄枰钠渌蜃舆€包括前列腺素,轉(zhuǎn)運(yùn)和結(jié)合蛋白(例如血漿銅藍(lán)蛋白,高密度和低密度載脂蛋白,牛血清白蛋白(BSA)),激素,包括甾體類激素,以及脂肪酸。多肽因子試驗(yàn)最好按步驟進(jìn)行,即在已知促生長(zhǎng)多肽存在下測(cè)試新的多肽因子。那些生長(zhǎng)因子是合成或重組的。在動(dòng)物培養(yǎng)方面有多種方法,其中之一如下所述。首先需確定細(xì)胞從加血清培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)后能夠存活和/或緩慢生長(zhǎng)3-6天的條件。對(duì)大多數(shù)細(xì)胞類型來(lái)說(shuō),這至少部分取決于接種密度。一旦找到了最適的激素/生長(zhǎng)因子/多肽補(bǔ)劑就可降低存活所需的接種密度。在一更好的實(shí)施方式中,細(xì)胞培養(yǎng)基不含蛋白質(zhì),即沒(méi)有胎牛血清和各種蛋白質(zhì)生長(zhǎng)因子補(bǔ)劑或諸如重組運(yùn)鐵蛋白之類其它蛋白質(zhì)。
本發(fā)明方法即重組蛋白表達(dá)和收獲的一種可能的實(shí)施方式是動(dòng)物宿主細(xì)胞在例如工業(yè)分批生物反應(yīng)器內(nèi)的高密度生長(zhǎng)。然后可進(jìn)行傳統(tǒng)的下游加工。為此,必需采用高密度生長(zhǎng)培養(yǎng)基。此類高密度生長(zhǎng)培養(yǎng)基通常可補(bǔ)充以全氨基酸等營(yíng)養(yǎng)素,前述含量的葡萄糖之類能源,無(wú)機(jī)鹽,維生素,微量元素(即最終濃度以微摩爾計(jì)的無(wú)機(jī)化合物),緩沖劑,四種核苷或相應(yīng)的核苷酸,(還原態(tài))谷胱苷肽、維生素C等抗氧化劑,以及其它重要成分,例如重要的膜脂類,例如膽固醇或磷酯酰膽堿,或脂類前體,例如膽堿或肌醇。高密度培養(yǎng)基中上述化合物中的大多數(shù)或全部被增濃(強(qiáng)化),使得它們的含量高于前述標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基,將GB2251249與RPMI1640相比既可看出這一點(diǎn),但是作為滲透壓調(diào)節(jié)基準(zhǔn)的無(wú)機(jī)鹽沒(méi)有被增濃。較好的是,本發(fā)明的高密度培養(yǎng)基中完全氨基酸除色氨酸外都被均衡強(qiáng)化,含量超過(guò)每升培養(yǎng)基75mg。較好的是,在達(dá)到氨基酸總體要求之外,谷氨酰胺和/或天冬酰胺的含量超過(guò)1g/L,超過(guò)2g/L更好。本發(fā)明中,高密度細(xì)胞培養(yǎng)物指動(dòng)物細(xì)胞群中活細(xì)胞的即時(shí)密度至少為105個(gè)/毫升,至少106個(gè)/毫升更好,該集群由單細(xì)胞或低活細(xì)胞密度的接種物在恒量或遞增量的培養(yǎng)基中連續(xù)配以而得。
更好的實(shí)施方式中,分批培養(yǎng)物是一個(gè)培養(yǎng)物系統(tǒng),其中,如GB2251249所述,在通過(guò)分批補(bǔ)料來(lái)控制葡萄糖濃度之外,至少向細(xì)胞培養(yǎng)物中補(bǔ)加谷氨酰胺,或者還有一種或數(shù)種其它氨基酸(優(yōu)選甘氨酸)以保持它們?cè)谂囵B(yǎng)基中的濃度。更好的是,將谷氨酰胺或許還有一種或數(shù)種其它氨基酸的補(bǔ)加與一種或多種能源例如葡萄糖的補(bǔ)加相結(jié)合,如EP-229809A所述。首次補(bǔ)料一般在培養(yǎng)開(kāi)始后25-60小時(shí);例如,可以在細(xì)胞密度達(dá)到106個(gè)/毫升左右時(shí)開(kāi)始加料。眾所周知,在培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞中,“谷氨酰胺分解”(McKeehan等,1984,“動(dòng)物細(xì)胞中的谷氨酰胺分解”,培養(yǎng)細(xì)胞中的糖代謝,M.J.Morgan編輯,Plenum出版社,紐約,pp.11-150)可能成為生長(zhǎng)期的重要能源。補(bǔ)加谷氨酰胺和/或天冬酰胺(關(guān)于用天冬酰胺替代谷氨酰胺可參見(jiàn)Kurano,N等,1990,生物技術(shù)雜志15,113-128)的總量一般為0.5-10g/L培養(yǎng)物,以1-2g/L為佳;補(bǔ)料中可以包含的其它氨基酸的總補(bǔ)料量為10-300mg/L培養(yǎng)物,具體地說(shuō),甘氨酸、賴氨酸、精氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和亮氨酸的補(bǔ)料量可以相對(duì)較高,至少150-200mg。所述補(bǔ)料可以是間歇式添加(shot-addition)或連續(xù)泵送添加,優(yōu)選幾乎連續(xù)地向生物反應(yīng)器泵送補(bǔ)料。不用說(shuō),在分批培養(yǎng)過(guò)程中,通過(guò)加堿或緩沖劑,生物反應(yīng)器內(nèi)的pH被精心調(diào)控為最適合給定細(xì)胞系的生理pH。用葡萄糖作為能源時(shí),總葡萄糖補(bǔ)料量一般為1-10g/L培養(yǎng)物,以3-6g/L為佳。補(bǔ)料中除氨基酸外最好還含有少量例如5-20mg/L培養(yǎng)物的膽堿。更好的是,膽堿的補(bǔ)加與乙醇胺的補(bǔ)加相結(jié)合,就象US6048728所述,尤其是同時(shí)補(bǔ)加谷氨酰胺的時(shí)候。不用說(shuō),如果采用GS-標(biāo)記系統(tǒng),谷氨酰胺的需量低于非GS-標(biāo)記系統(tǒng),內(nèi)源性產(chǎn)生的谷氨酰胺之外過(guò)量谷氨酰胺的累積會(huì)產(chǎn)生氨和中毒。對(duì)GS來(lái)說(shuō),培養(yǎng)基或補(bǔ)料中的谷氨酰胺一般可用它的對(duì)等物和/或前體代替,即用天冬酰胺和/或谷氨酸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于設(shè)計(jì)一種表達(dá)載體,它包含至少一個(gè)(第一)產(chǎn)物基因轉(zhuǎn)錄單元,該單元在宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)后即產(chǎn)生蛋白質(zhì),而且該單元受小鼠巨細(xì)胞病毒啟動(dòng)子(mCMV啟動(dòng)子)調(diào)控,還包含一個(gè)第二轉(zhuǎn)錄單元,該單元包含谷氨酰胺合成酶(GS)標(biāo)記基因。所述產(chǎn)物基因,或稱之為感興趣基因(GOI),可以是例如免疫球蛋白編碼序列。谷氨酰胺合成酶標(biāo)記基因是編碼具有酶活性的GS的序列,包括天然序列或其變體。前文關(guān)于“功能性變體”的定義,包括序列同源性優(yōu)選范圍,同樣適用于此。較好的是,所述GS標(biāo)記基因是一哺乳動(dòng)物GS標(biāo)記基因或其衍生物。出人意料的是,與第一轉(zhuǎn)錄單元中感興趣基因受hCMV啟動(dòng)子調(diào)控的表達(dá)載體相比,這樣的載體進(jìn)入CHO細(xì)胞的轉(zhuǎn)染率高得多。這并非因?yàn)閙CMV啟動(dòng)子在CHO細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄活性比mCMV啟動(dòng)子高得多;通常認(rèn)為,轉(zhuǎn)染后,較高的代謝負(fù)荷會(huì)降低克隆的存活率,導(dǎo)致轉(zhuǎn)染子較少。這樣,不能簡(jiǎn)單地將這一效果與所表達(dá)蛋白質(zhì)產(chǎn)物的量或意料之外的不利于轉(zhuǎn)染子生長(zhǎng)的毒性相關(guān)聯(lián)。實(shí)際上,以上發(fā)現(xiàn)大大出乎本領(lǐng)域技術(shù)人員的預(yù)料。
本發(fā)明的其它目的包括以表達(dá)載體轉(zhuǎn)染的動(dòng)物宿主細(xì)胞尤其是CHO細(xì)胞和相關(guān)轉(zhuǎn)染方法,所述載體可以保持處于染色體外,也可穩(wěn)定地整合到基因組內(nèi)。同樣,用兩個(gè)或更多個(gè)基因片段轉(zhuǎn)染動(dòng)物細(xì)胞尤其是CHO細(xì)胞,這多個(gè)基因片段體內(nèi)形成作為本發(fā)明目標(biāo)的轉(zhuǎn)錄單元的功能對(duì)等物,這也包括在轉(zhuǎn)染的宿主細(xì)胞這一定義之中。較好的是,所述宿主細(xì)胞是穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,即第一和第二轉(zhuǎn)錄單元都整合到染色體內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的是提供mCMV啟動(dòng)子用于提高在CHO細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)染率的用途,優(yōu)選用如下表達(dá)載體進(jìn)行的轉(zhuǎn)染該表達(dá)載體包含至少一個(gè)第一產(chǎn)物基因轉(zhuǎn)錄單元,該單元在宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)后即產(chǎn)生蛋白質(zhì),而且該單元受小鼠巨細(xì)胞病毒啟動(dòng)子(mCMV啟動(dòng)子)調(diào)控,還包含一個(gè)第二轉(zhuǎn)錄單元,該單元包含谷氨酰胺合成酶(GS)標(biāo)記基因。所述第一和第二表達(dá)序列由不同的載體攜帶,或者作為分處不同表達(dá)單元中的基因片段。而且,可以用帶有mCMV的第一轉(zhuǎn)錄單元轉(zhuǎn)染表達(dá)GS的已重組CHO細(xì)胞。根據(jù)本發(fā)明,“提高轉(zhuǎn)染率”通過(guò)在相同轉(zhuǎn)染條件和相同細(xì)胞培養(yǎng)條件下,對(duì)相同宿主細(xì)胞,將mCMV啟動(dòng)子和本發(fā)明表達(dá)載體存在下的轉(zhuǎn)染率與相同表達(dá)載體中mCMV被換以US5658759所述和本發(fā)明SEQID NO3所示hCMV-第一內(nèi)含子增強(qiáng)子/啟動(dòng)子構(gòu)建物的轉(zhuǎn)染率相比較來(lái)定義。對(duì)于給定的相同產(chǎn)物基因,該hCMV-內(nèi)含子MIE-啟動(dòng)子構(gòu)建物是測(cè)定轉(zhuǎn)染率增強(qiáng)效果的參照標(biāo)準(zhǔn)。較好的是,mCMV可將轉(zhuǎn)染率提高至少10倍。
以上定義都同樣適用于本發(fā)明的各項(xiàng)目的。需要強(qiáng)調(diào)的是,鼠IgG 2A導(dǎo)向序列并不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目標(biāo)的前提。
鼠細(xì)胞巨噬病毒(mCMV)是高度多樣性的皰疹病毒科的一員。即使是不同宿主的巨噬細(xì)胞病毒之間也可能存在顯著差異。例如,mCMV與人巨噬細(xì)胞病毒(hCMV)在生物學(xué)特性、立即早期(IE)基因組織和總體核酸序列上都存在相當(dāng)大的差異。而且,235kbp的mCMV沒(méi)有hCMV特征性的內(nèi)部重復(fù)序列和末端重復(fù)序列。所以,mCMV基因組沒(méi)有異構(gòu)體(Ebeling,A等,1983,病毒學(xué)雜志47,421-433;Mercer J.A.等,(1983),病毒學(xué)129,94-126)。根據(jù)本發(fā)明,可以利用基本對(duì)應(yīng)于US4968615所述約2.1kb PstI片段的啟動(dòng)子區(qū)或其功能性片段。更好的實(shí)施方式中,所用的cMCV啟動(dòng)子片段包含轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)(+0)至此前-500bp序列。出人意料的是,這一片段驅(qū)動(dòng)的表達(dá)比自-500bp再向前多800bp的啟動(dòng)子盒更強(qiáng)。在最好的實(shí)施方式中使用的是啟動(dòng)子核心區(qū),即自轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)至上游-150bp左右處的Xho I限制位點(diǎn),甚至從天然轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)至上游-100bp的序列。不用說(shuō),為了包含合適的限制位點(diǎn)以便插入重組產(chǎn)物基因,可以人工改造轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明,受mCMV啟動(dòng)子調(diào)控的第一轉(zhuǎn)錄單元可以包含至少一段內(nèi)含子序列。這一做法是本領(lǐng)域的常識(shí),是為了穩(wěn)定RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物以提高由相應(yīng)的mRNA合成蛋白質(zhì)的效率。但是,為了蛋白質(zhì)合成的效率,不考慮對(duì)轉(zhuǎn)染率的影響,不建議在mCMV啟動(dòng)子構(gòu)建物內(nèi)包含mCVM的天然內(nèi)含子。與hCMV啟動(dòng)子的情形(US5591639)相反,這樣的mCMV第一內(nèi)含子會(huì)降低mCMV啟動(dòng)子下重組基因的表達(dá),所以不是優(yōu)選實(shí)施方式。
序列表給出了GS標(biāo)記基因盒的優(yōu)選、可能實(shí)施方式。SEQ ID NO1(pEE15.1hCMV/GFP+熱點(diǎn))和SEQ ID NO2(pEE14.4 hCMV/GFP)是適宜的SV40(早、晚)啟動(dòng)子調(diào)控的GS基因盒范例,這是一個(gè)中等偏弱啟動(dòng)子,序列中還包含一個(gè)hCMV啟動(dòng)子調(diào)控下的GFP(綠熒光蛋白)表達(dá)盒。SEQ ID NO1是SV40早期啟動(dòng)子調(diào)控下的GS cDNA序列,有關(guān)其細(xì)節(jié)詳見(jiàn)附圖3。SEQ ID NO2一人造GS小基因盒,其中包含一個(gè)SV40晚期啟動(dòng)子調(diào)控下的內(nèi)含子。CHO細(xì)胞不是天然谷氨酰胺營(yíng)養(yǎng)缺陷型的,所以可以進(jìn)行Cockett等所述的選擇方案(1990,“利用谷氨酰胺合成酶基因擴(kuò)增在中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢(CHO)細(xì)胞內(nèi)高表達(dá)金屬蛋白酶的組織抑制劑”,Bio/Technology8662-667)。該文獻(xiàn)還例舉了適合CHO細(xì)胞的轉(zhuǎn)染方法例如,可以采用經(jīng)典的磷酸鈣沉淀法或較新的脂質(zhì)轉(zhuǎn)染技術(shù)。轉(zhuǎn)染率一般定義為受轉(zhuǎn)染細(xì)胞群中轉(zhuǎn)染陽(yáng)性細(xì)胞(瞬時(shí)轉(zhuǎn)染)或克隆(選擇期后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)染)的數(shù)量。本發(fā)明的效果可以通過(guò)例如用脂質(zhì)轉(zhuǎn)染法(任意市售試劑和生產(chǎn)商的說(shuō)明書(shū))以包含SEQ ID NO3(pEE12.4 hCMV-GFP+SV 40早期啟動(dòng)子/GS cDNA)或SEQ IDNO4(pEE12.4 mCMV-GFP+SV 40早期啟動(dòng)子/GS cDNA)的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染CHO-K1細(xì)胞來(lái)展現(xiàn)??蓪⑥D(zhuǎn)染后細(xì)胞培養(yǎng)在各種常規(guī)培養(yǎng)基中。這些培養(yǎng)基可以是前述含血清培養(yǎng)基或無(wú)血清培養(yǎng)基。較好的是含血清培養(yǎng)基,尤其是補(bǔ)充了至少1%(v/v)胎血清,最好是至少5%(v/v)胎血清,例如胎牛血清。另一優(yōu)選實(shí)施方式采用電穿孔轉(zhuǎn)染法。
實(shí)施例實(shí)驗(yàn)1包含熱點(diǎn)序列的GFP載體在CHO-K1內(nèi)的瞬時(shí)表達(dá)和穩(wěn)定表達(dá)CHO-K1細(xì)胞(ATCC CCL-6)在含10%FCS的普通細(xì)胞培養(yǎng)基(GMEM-S)中適應(yīng)和培養(yǎng)。為了進(jìn)行GS選擇,培養(yǎng)基必須完全不含谷氨酰胺,如后文表1所示;因此必需使用經(jīng)透析FCS。培養(yǎng)均為36.5℃、125rpm的搖瓶培養(yǎng)。采用脂質(zhì)轉(zhuǎn)染(SuperfectinTM,Gibco,UK),轉(zhuǎn)染子細(xì)胞群的綠熒光在FACS中用488nm激發(fā)波長(zhǎng)測(cè)定。對(duì)每一種GS/GFP載體構(gòu)建物,各進(jìn)行5次轉(zhuǎn)染,所有數(shù)據(jù)都是分析5個(gè)獨(dú)立細(xì)胞群所得的平均值。從轉(zhuǎn)染后48小時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)染子開(kāi)始,挑選細(xì)胞數(shù)vs.熒光度圖中表達(dá)水平為最高值10%的活細(xì)胞來(lái)確定平均熒光度(圖1)。通過(guò)在正向vs.側(cè)向散射圖(Forward vs.Sideward scatter diagram)中通過(guò)門控(gating)挑選出活細(xì)胞群。
為了產(chǎn)生穩(wěn)定轉(zhuǎn)染子,轉(zhuǎn)染后24小時(shí),在無(wú)谷氨酰胺培養(yǎng)基中添加25μMMSX(甲硫氨酸sulphoximine,Crockett等,ibd.),繼續(xù)培養(yǎng)且定期分割培養(yǎng)物,持續(xù)26天,如此選擇GS標(biāo)記。觀察其它氨基酸水平的中值對(duì)于MSX選擇強(qiáng)度的影響,參見(jiàn)Bebbington等,US5827739。然后如上所述進(jìn)行熒光度分析(圖2)。
以非轉(zhuǎn)染細(xì)胞作為陰性對(duì)照。SEQ ID NO1展示了熱點(diǎn)載體(pEE15.1’hCMV+熱點(diǎn)),它驅(qū)動(dòng)GFP在hCMV啟動(dòng)子調(diào)控下的表達(dá),該啟動(dòng)子含有完整的CMV第一內(nèi)含子,該載體實(shí)際上就是圖3所示的pEE15.1載體內(nèi)多接頭區(qū)的Eco RI限制位點(diǎn)插入了GFP序列。對(duì)應(yīng)于SEQ ID NO3的pEE 12.4‘hCMV與pEE 15.1’hCMV+熱點(diǎn)的區(qū)別僅在于不含內(nèi)有IgG 2A序列的5.1kb的Bam H1片段。將pEE 12.4作為載體對(duì)照。另一個(gè)載體對(duì)照是pEE 12.4‘hCMV(Kozak-)’,是通過(guò)引物引導(dǎo)的誘變(Sambrook等,《分子克隆》,冷泉港,1983)將與翻譯起始點(diǎn)重合的克隆位點(diǎn)的Kozak序列(GCCGCCACCATGG)移碼突變?yōu)楣δ苄訩ozak序列(ACCATGGTCCATGG)而形成的,由此消除了原先的Kozak翻譯起始點(diǎn)。SEQID NO1所示的載體被進(jìn)一步刪除hCMV增強(qiáng)子部分400bp的調(diào)節(jié)子區(qū),刪除轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)上游-750bp處的增強(qiáng)子元件,由此形成pEE 15.1‘hCMV(mod-)/GS cDNA’。如圖2所示,將pEE 15.1(圖3)的GS cDNA盒換作SEQ ID NO2所示的pEE 14.4‘hCMV(mod-)/GFP的GS(小基因),形成pEE 15.1‘hCMV(mod-)/GS小基因。這樣,所有被轉(zhuǎn)染細(xì)胞都含有包含GFP編碼序列的質(zhì)粒載體。GS小基因含有單個(gè)GS基因的第一內(nèi)含子和一段約1kb的3’側(cè)翼DNA,處于SV40晚期啟動(dòng)子調(diào)控下;據(jù)信,基因組GS DNA的3’部分可提高載體DNA的拷貝數(shù),因而可提高被轉(zhuǎn)染細(xì)胞內(nèi)的GS含量(見(jiàn)US4770359,Bebbington等)。雖然本發(fā)明的所用的hCMV載體都表達(dá)GS cDNA序列中的GS標(biāo)記基因,仍使用GS小基因作為又一對(duì)照來(lái)排除GS拷貝數(shù)和表達(dá)水平可能造成的影響。
為了分析穩(wěn)定轉(zhuǎn)染的GHO細(xì)胞的產(chǎn)生和表達(dá),用線性化的熱點(diǎn)載體pEE 15.1‘hCMV+熱點(diǎn)’載體進(jìn)行轉(zhuǎn)染。Sal I線性化質(zhì)粒在含IgG 2A的序列部分被切斷,游離的DNA末端可能促進(jìn)基因組區(qū)域的重組,所述基因組區(qū)域的兩側(cè)DNA需與所述末端具有一定程度同源性,由此可測(cè)試鼠IgG 2A在CHO細(xì)胞內(nèi)可能具有的定向效果。Pvu I切斷在細(xì)菌內(nèi)酰胺酶標(biāo)記基因內(nèi),因而能夠促進(jìn)異源隨機(jī)重組。實(shí)際上,Pvu I線性化轉(zhuǎn)染子內(nèi)的熒光度較高,說(shuō)明載體線性化有一定的影響,而且CHO細(xì)胞內(nèi)向免疫球蛋白基因座的定向不能解釋本發(fā)明的效果。此外,在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染細(xì)胞群中也一樣觀察到啟動(dòng)子活性增強(qiáng)與各個(gè)載體構(gòu)建物的相對(duì)強(qiáng)度密切相關(guān)。顯然,在轉(zhuǎn)染早期沒(méi)有發(fā)生基因組整合。
圖3顯示了約12830bp的載體pEE 15.1。有關(guān)GS標(biāo)記和hCMV-p/內(nèi)含子表達(dá)盒的詳細(xì)描述可參見(jiàn)US5827739和US5591639。pEE 15.1是本發(fā)明表達(dá)載體的一種可能實(shí)施方式,但其多接頭位點(diǎn)中沒(méi)有插入編碼重組產(chǎn)物蛋白的DNA序列。SEQ ID NO1展示了含有GFP的pEE 15.1構(gòu)建物全部13535bp的序列其中,GFP編碼序列插在讀碼框內(nèi)的Eco RI限制位點(diǎn),該位點(diǎn)位于中部的12814堿基處;該獨(dú)特限制位點(diǎn)含有ATG起始密碼并優(yōu)化了起始密碼的Kozak序列環(huán)境,其詳述可參見(jiàn)US5591639。這樣,GFP蛋白表達(dá)就處于hCMV-重要立即早期基因啟動(dòng)子(hCMF-MIE或簡(jiǎn)寫為hCMV)調(diào)控下,其后則緊接hCMV-MIE基因的第一內(nèi)含子,再后面是Nco I位點(diǎn)(見(jiàn)US5591639)。多接頭區(qū)下游的SV40聚A位點(diǎn)確保了聚腺苷酸化的完成。pEE 15.1還含有一段編碼倉(cāng)鼠谷氨酰胺合成酶(GS)的cDNA序列,該序列受SV40早期啟動(dòng)子調(diào)控,其后是SV40內(nèi)含子+聚A序列。IgG 2A基因座或“熱點(diǎn)”序列(陰影框CH1,Hi,CH2,CH3,M1和M2代表重鏈恒區(qū),鉸鏈區(qū),細(xì)胞膜錨定區(qū))即WO9517516及其參考文獻(xiàn)中所述的鼠IgG 2A基因座的5.1kb BamH I片段。圖中顯示了獨(dú)特的Pvu I和Sal I限制位點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)2用電穿孔法以mCMV p12.4-GFP構(gòu)建物(SEQ ID NO4)轉(zhuǎn)染CHO細(xì)胞將附壁CHO-K1細(xì)胞(ATCC CCL-61)培養(yǎng)在EP-48791所述含2mM谷氨酰胺并補(bǔ)加了10%FCS的Iscoves’s DMEM培養(yǎng)基中??蛇x的是,在如實(shí)驗(yàn)1所述進(jìn)行GS標(biāo)記選擇之前,可用表1所示含2mM谷氨酰胺的G-MEM培養(yǎng)基。使細(xì)胞脫壁,沉淀,然后在無(wú)血清培養(yǎng)基中重懸兩次,最后配成每毫升5.3×106個(gè)細(xì)胞的密度。每批750μl,總共4×106個(gè)細(xì)胞接受電穿孔。如《分子生物學(xué)方法》,JA Nickoloff編,Humana出版社,1995,Vol.48/Chap.8“動(dòng)物細(xì)胞電穿孔和電融合方法”所述進(jìn)行電穿孔。將p12.4mCMV-GFP載體DNA(SEQ ID NO4)線性化。將50μl(20μg)DNA加入電穿孔小杯內(nèi)的750μl細(xì)胞中,進(jìn)行300V/750μFD,約12-14毫秒的電穿孔。然后,將800μl細(xì)胞轉(zhuǎn)移到T75錐形瓶中的25ml改進(jìn)型Glasgow-MEM(GMEM,Gibco)培養(yǎng)基(含10%胎血清,但不含谷氨酰胺,詳見(jiàn)表1)中進(jìn)行GS選擇。將12.9ml分入第二T75錐形瓶,37℃和10%CO2中培養(yǎng)過(guò)夜。
次日,加入補(bǔ)充了10%FBS+33.3μM MSX的GS選擇GMEM培養(yǎng)基。這樣,MSX的最終濃度約為25μM。繼續(xù)培養(yǎng)26天后,計(jì)點(diǎn)每瓶中的菌落數(shù)亦即轉(zhuǎn)染子數(shù)。用標(biāo)準(zhǔn)倒置顯微鏡對(duì)每一培養(yǎng)瓶進(jìn)行顯微鏡檢,陽(yáng)性克隆發(fā)出亮綠的光,因而很容易計(jì)點(diǎn)。
SEQ ID NO4所示的mCMV構(gòu)建物產(chǎn)生的菌落數(shù)比SEQ ID NO3所示hCMV構(gòu)建物轉(zhuǎn)染的細(xì)胞多20倍。這兩種載體構(gòu)建物的區(qū)別僅在于驅(qū)動(dòng)GFP表達(dá)的CMV啟動(dòng)子不同,載體的其余部分是一樣的(包括GS標(biāo)記;p12.4的cDNA GS-標(biāo)記盒)。如果在轉(zhuǎn)染后立即將細(xì)胞稀釋并加入96格培養(yǎng)板,mCMV細(xì)胞形成的菌落(>400個(gè))仍比hCMV轉(zhuǎn)染的細(xì)胞(約45個(gè))多。
表1GS選擇培養(yǎng)基A.儲(chǔ)備液
1.雙蒸水高壓滅菌,每份400ml2.10×Glasgow MEM(GMEM)培養(yǎng)基,不含谷氨酰胺(GIBCO042-2541,在UK)。4℃保存。
3.7.5%碳酸氫鈉(GIBCO043-05080,在UK;670-5080,在US)。4℃保存。
4.100×非必需氨基酸(NEAA)(GIBCO043-01140,在UK;320-1140,在US)。4℃保存。
5.100×谷氨酸+天冬酰胺(G+A)加600mg谷氨酸和600mg天冬酰胺(Sigma)。用蒸餾水配制成100ml,經(jīng)2μm濾膜(Nalgene)過(guò)濾除菌。4℃保存。
6.100mM丙酮酸鈉(GIBCO043-01360,在UK;320-1360,在US)7.50×核苷35mg腺苷35mg鳥(niǎo)苷35mg胞苷35mg尿苷12mg胸苷都購(gòu)自Sigma。用水配制成100ml溶液,過(guò)濾除菌,分成每份10ml于-20℃保存。
8.經(jīng)透析FCS(GIBCO014-06300)。在56℃熱滅活30分鐘,-20℃保存。采用GS選擇時(shí),必需使用經(jīng)透析FCS。
9.每毫升5000單位的青霉素-鏈霉素(P/SGIBCO043-05070,在UK;600-5070,在US)。
10.100mM L.MSX(Sigma)配成18mg/ml的PBS溶液。過(guò)濾除菌,-20℃保存。
B.培養(yǎng)基的制備以無(wú)菌操作按以下順序依次加入以下物質(zhì),配制成GMEM-S培養(yǎng)基。
1.水400ml2.10×GMEM 50ml3.碳酸氫鈉 18.1ml4.NEAA 5ml5.G+A 5ml6.丙酮酸鈉 5ml7.核苷 10ml
8.經(jīng)透析FCS 50ml9.青霉素-鏈霉素 5mlGMEM-S培養(yǎng)基含有非必需氨基酸,丙氨酸,天冬氨酸,甘氨酸,脯氨酸和絲氨酸(100μM),谷氨酸和天冬酰胺(500μM),腺苷,鳥(niǎo)苷,胞苷和尿苷(30μM),以及胸苷(10μM)。
序列表<110>英國(guó)龍沙生物醫(yī)藥股份有限公司<120>在CHO細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組蛋白的方法<130>049369<150>GB0216648.6<151>2002-07-19<160>4<170>PatentIn version 3.1<210>1<211>6679<212>DNA<213>倉(cāng)鼠(Hamster sp.)<220>
<221>misc_feature<223>Seq.ID.No.4環(huán)形質(zhì)粒GS載體p12.4短mCMV-GFP/克隆3<400>1gaattcattg atcataatca gccataccac atttgtagag gttttacttg ctttaaaaaa 60cctcccacac ctccccctga acctgaaaca taaaatgaat gcaattgttg ttgttaactt120gtttattgca gcttataatg gttacaaata aagcaatagc atcacaaatt tcacaaataa180agcatttttt tcactgcatt ctagttgtgg tttgtccaaa ctcatcaatg tatcttatca240tgtctggcgg ccgcgacctg caggcgcaga actggtaggt atggaagatc cctcgagatc300cattgtgctg gcggtaggcg agcagcgcct gcctgaagct gcgggcattc ccagtcagaa360atgagcgcca gtcgtcgtcg gctctcggca ccgaagtgct atgattctcc gccagcatgg420
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<221>misc_feature<223>Seq.ID.No.3環(huán)形質(zhì)粒GS載體p12.4 hCMVp-6FP/克隆13<400>2gaattcattg atcataatca gccataccac atttgtagag gttttacttg ctttaaaaaa 60cctcccacac ctccccctga acctgaaaca taaaatgaat gcaattgttg ttgttaactt120gtttattgca gcttataatg gttacaaata aagcaatagc atcacaaatt tcacaaataa180agcatttttt tcactgcatt ctagttgtgg tttgtccaaa ctcatcaatg tatcttatca240tgtctggcgg ccgcgacctg caggcgcaga actggtaggt atggaagatc cctcgagatc300cattgtgctg gcggtaggcg agcagcgcct gcctgaagct gcgggcattc ccagtcagaa360atgagcgcca gtcgtcgtcg gctctcggca ccgaagtgct atgattctcc gccagcatgg420cttcggccag tgcgtcgagc agcgcccgct tgttcctgaa gtgccagtaa agcgccggct480gctgaacccc caaccgttcc gccagtttgc gtgtcgtcag accgtctacg ccgacctcgt540tcaacaggtc cagggcggca cggatcactg tattcggctg caactttgtc atgcttgaca600ctttatcact gataaacata atatgtccac caacttatca gtgataaaga atccgcgcca660gcacaatgga tctcgaggtc gagggatctc tagaggatcc atattcgcgg gcatcaccgg720
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<221>misc_feature<223>Seq.ID.No.2環(huán)形質(zhì)粒GS-小基因載體p14.4 Delta調(diào)節(jié)子(mod-)hCMVp-GFP/克隆6<400>3gaattcattg atcataatca gccataccac atttgtagag gttttacttg ctttaaaaaa 60cctcccacac ctccccctga acctgaaaca taaaatgaat gcaattgttg ttgttaactt120gtttattgca gcttataatg gttacaaata aagcaatagc atcacaaatt tcacaaataa180agcatttttt tcactgcatt ctagttgtgg tttgtccaaa ctcatcaatg tatcttatca240tgtctggcgg ccgcgacctg caggcgcaga actggtaggt atggaagatc cctcgagatc300cattgtgctg gcggtaggcg agcagcgcct gcctgaagct gcgggcattc ccagtcagaa360atgagcgcca gtcgtcgtcg gctctcggca ccgaagtgct atgattctcc gccagcatgg420cttcggccag tgcgtcgagc agcgcccgct tgttcctgaa gtgccagtaa agcgccggct480gctgaacccc caaccgttcc gccagtttgc gtgtcgtcag accgtctacg ccgacctcgt540tcaacaggtc cagggcggca cggatcactg tattcggctg caactttgtc atgcttgaca600ctttatcact gataaacata atatgtccac caacttatca gtgataaaga atccgcgcca660gcacaatgga tctcgaggtc gagggatctc tagaggatcc atattcgcgg gcatcaccgg720cgccacaggt gcggttgctg gcgcctatat cgccgacatc accgatgggg aagatcgggc780tcgccacttc gggctcatga gcgcttgttt cggcgtgggt atggtggcag gccccgtggc840cgggggactg ttgggcgcca tctccttgca tgcaccattc cttgcggcgg cggtgctcaa900cggcctcaac ctactactgg gctgcttcct aatgcaggag tcgcataagg gagagcgtcg960acctcgggcc gcgttgctgg cgtttttcca taggctccgc ccccctgacg agcatcacaa 1020aaatcgacgc tcaagtcaga ggtggcgaaa cccgacagga ctataaagat accaggcgtt 1080tccccctgga agctccctcg tgcgctctcc tgttccgacc ctgccgctta ccggatacct 1140gtccgccttt ctcccttcgg gaagcgtggc gctttctcat agctcacgct gtaggtatct 1200cagttcggtg taggtcgttc gctccaagct gggctgtgtg cacgaacccc ccgttcagcc 1260cgaccgctgc gccttatccg gtaactatcg tcttgagtcc aacccggtaa gacacgactt 1320
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<221>misc_feature<223>Seq.ID.No.1環(huán)形質(zhì)粒GS+IgG 2A熱點(diǎn)導(dǎo)向載體pEE 15.1 hCMVp-GFP/克隆11<400>4gaattcattg atcataatca gccataccac atttgtagag gttttacttg ctttaaaaaa 60cctcccacac ctccccctga acctgaaaca taaaatgaat gcaattgttg ttgttaactt 120gtttattgca gcttataatg gttacaaata aagcaatagc atcacaaatt tcacaaataa 180agcatttttt tcactgcatt ctagttgtgg tttgtccaaa ctcatcaatg tatcttatca 240tgtctggcgg ccgcgacctg caggcgcaga actggtaggt atggaagatc cctcgagatc 300cattgtgctg gcggtaggcg agcagcgcct gcctgaagct gcgggcattc ccagtcagaa 360atgagcgcca gtcgtcgtcg gctctcggca ccgaagtgct atgattctcc gccagcatgg 420cttcggccag tgcgtcgagc agcgcccgct tgttcctgaa gtgccagtaa agcgccggct 480gctgaacccc caaccgttcc gccagtttgc gtgtcgtcag accgtctacg ccgacctcgt 540tcaacaggtc tagggcggca cggatcactg tattcggctg caactttgtc atgcttgaca 600ctttatcact gataaacata atatgtccac caacttatca gtgataaaga atccgcgcca 660gcacaatgga tctcgaggtc gagggatctc tagaggatcc atattcgcga atatgccggc 720atcaccggcg ccacaggtgc ggttgctggc gcctatatcg ccgacatcac cgatggggaa 780gatcgggctc gccacttcgg gctcatgagc gcttgtttcg gcgtgggtat ggtggcaggc 840ccgtggccgg gggactgttg ggcgccatct ccttgcatgc accattcctt gcggcggcgg 900tgctcaacgg cctcaaccta ctactgggct gcttcctaat gcaggagtcg cataagggag 960agcgtcgagt cctccgtgtt cgaagcgatc cctgtccagt ggtgtgcaca ccttcccagc1020tgtcctgcag tctgacctct acaccctcag cagctcagtg actgtaacct cgagcacctg1080gcccagccag tccatcacct gcaatgtggc ccacccggca agcagcacca aggtggacaa1140gaaaattggt gaggaaaaca aggggagtag aggttcacaa gtgattagtc taaggcctta1200gcctagctag accagccagg atcagcagcc atcaccaaaa atgggaactt ggcccagaag1260agaaggagat actgactgtg actccctctt ggaaacttct aactatgacc acctaccttc1320aaggtcatga tcctctagga tagatgtcct tggtcatttc caggatcatc ctgacctaag1380gccataccca gggacaaagt ccctggtttg gtgccttttc tccttcaaac ttgagtaacc1440cccagccttc tctctgcaga gcccagaggg cccacaatca agccctgtcc tccatgcaaa1500tgcccaggta agtcactaga ccagagctcc acccgggaga atggtaagtg ctgtaaacat1560ccctgcacta gaggataagc catgtacaga tccatttcca tctctcctca tcagcaccta1620acctcttggg tggaccatcc gtcttcatct tccctccaaa gatcaaggat gtactcatga1680tctccctgag ccccatagtc acatgtgtgg tggtggatgt gagcgaggat gacccagatg1740
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1.一種以表達(dá)載體轉(zhuǎn)染的CHO細(xì)胞,所述表達(dá)載體包含在CHO細(xì)胞內(nèi)具有活性并驅(qū)動(dòng)重組產(chǎn)物蛋白表達(dá)的啟動(dòng)子和鼠IgG 2A基因座DNA內(nèi)增強(qiáng)所述啟動(dòng)子活性部分。
2.如權(quán)利要求1所述的CHO細(xì)胞,所述載體還包含編碼選擇標(biāo)記的轉(zhuǎn)錄單元,所述選擇標(biāo)記以谷氨酰胺合成酶標(biāo)記為佳。
3.如權(quán)利要求1或2所述的CHO細(xì)胞,所述CHO細(xì)胞被穩(wěn)定轉(zhuǎn)染。
4.一種表達(dá)重組蛋白的方法,包括以下步驟c.培養(yǎng)以表達(dá)載體轉(zhuǎn)染的CHO細(xì)胞,所述表達(dá)載體包含在CHO細(xì)胞內(nèi)具有活性并驅(qū)動(dòng)重組產(chǎn)物蛋白表達(dá)的啟動(dòng)子和鼠IgG 2A基因座DNA內(nèi)增強(qiáng)所述啟動(dòng)子的活性的部分;d.收獲產(chǎn)物蛋白。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,所述啟動(dòng)子是強(qiáng)病毒啟動(dòng)子,以hCMV啟動(dòng)子為佳。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法,所述IgG 2A基因座部分沒(méi)有天然免疫球蛋白啟動(dòng)子。
7.一種哺乳動(dòng)物表達(dá)載體,至少包括包含產(chǎn)物基因并受mCMV啟動(dòng)子調(diào)控的第一轉(zhuǎn)錄單元,還包括包含谷氨酰胺合成酶標(biāo)記基因的第二轉(zhuǎn)錄單元。
8.用權(quán)利要求7所述載體轉(zhuǎn)染的CHO細(xì)胞。
全文摘要
一種用包含鼠IgG 2A基因座的表達(dá)載體在CHO細(xì)胞內(nèi)表達(dá)重組蛋白的方法。
文檔編號(hào)C12N15/87GK1668749SQ03816914
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月18日
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