(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-05
(54)【発明の名称】N-結合グリコシル化が低いか全くない外因性タンパク質の産生のための遺伝子組換え糸状菌
(51)【国際特許分類】
C12N 15/55 20060101AFI20240227BHJP
C12P 21/00 20060101ALI20240227BHJP
C12N 15/54 20060101ALI20240227BHJP
C12N 1/15 20060101ALI20240227BHJP
C07K 14/435 20060101ALI20240227BHJP
【FI】
C12N15/55
C12P21/00 C ZNA
C12N15/54
C12N1/15
C07K14/435
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023554870
(86)(22)【出願日】2022-03-10
(85)【翻訳文提出日】2023-10-11
(86)【国際出願番号】 IB2022052138
(87)【国際公開番号】W WO2022190022
(87)【国際公開日】2022-09-15
(32)【優先日】2021-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
(71)【出願人】
【識別番号】522441574
【氏名又は名称】ダイアディク インターナショナル(ユーエスエー),インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】チェレット,ローネン
(72)【発明者】
【氏名】エマルファーブ,マーク アーロン
(72)【発明者】
【氏名】マキネン,マリ
(72)【発明者】
【氏名】サロヘイモ,マルク
【テーマコード(参考)】
4B064
4B065
4H045
【Fターム(参考)】
4B064AG01
4B064CA05
4B064CA19
4B064CC24
4B064DA01
4B064DA16
4B065AA58X
4B065AA60X
4B065AA65X
4B065AA67X
4B065AA70X
4B065AB01
4B065AC14
4B065BA02
4B065CA24
4B065CA44
4H045AA20
4H045BA10
4H045CA40
4H045EA20
4H045FA74
(57)【要約】
哺乳動物タンパク質のN-グリカンが少ないか全くないタンパク質を産生するように遺伝子組換えされた、stt3および/またはcwh8遺伝子の欠失または破壊を含む、子嚢菌門糸状菌が提供される。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
N-結合グリコシル化が低いか全くない目的のタンパク質を産生することができる、遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌であって、STT3および/またはCWH8の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む、遺伝子組換え糸状菌。
【請求項2】
前記少なくとも1つの細胞が、前記目的のタンパク質をコードする少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドを含む、請求項1の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項3】
前記少なくとも1つの細胞が、STT3の発現および/または活性が低下している、請求項1または2のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項4】
前記STT3が、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)STT3のアミノ酸と少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%、または少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項3に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項5】
前記サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)STT3が、配列番号27のアミノ酸を含む、請求項4に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項6】
前記少なくとも1つの細胞が、CWH8の発現および/または活性が低下している、請求項1から5のいずれか一項の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項7】
前記CWH8が、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)CWH8のアミノ酸と少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%、または少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項6に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項8】
前記サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)CHW8が、配列番号28のアミノ酸を含む、請求項7に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項9】
STT3およびCWH8の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項10】
オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の触媒サブユニットの産生に失敗するように、前記遺伝子組換えが、前記stt3遺伝子の欠失または破壊を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項11】
機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生に失敗するように、前記遺伝子組換えが、前記cwh8遺伝子の欠失もしくは破壊を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項12】
チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)の族内の属のものである、請求項1から11のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項13】
サーモセロマイセス属(Thermothelomyces)、ミセリオフトラ属(Myceliophthora)、トリコデルマ属(Trichoderma)、アスペルギルス属(Aspergillus)、ペニシリウム属(Penicillium)、ラサムソニア属(Rasamsonia)、クリソスポリウム属(Chrysosporium)、コリナスカス属(Corynascus)、フザリウム属(Fusarium)、アカパンカビ属(Neurospora)、およびタラロマイセス属(Talaromyces)からなる群より選択される属のものである、請求項12に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項14】
種サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)(ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophila)とも示される)のものである、請求項13に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項15】
配列番号29に記載の核酸配列と少なくとも95%、または少なくとも96%、または少なくとも97%、または少なくとも98%、または少なくとも99%または100%の同一性を有するrDNA配列を含む、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)株である、請求項14に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項16】
サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)C1である、請求項15に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項17】
前記目的のタンパク質が、抗原、治療用タンパク質、抗体、酵素、ワクチンおよび構造タンパク質からなる群より選択される、請求項1から16のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項18】
前記目的のタンパク質が、分泌タンパク質である、請求項1から17のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項19】
内因性プロテアーゼをコードする1つまたは複数の遺伝子を欠失させるようにさらに修飾された株である、請求項1から18のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項20】
少なくとも5個のプロテアーゼの発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の遺伝子組換え糸状菌。
【請求項21】
N-グリカンが少ないか全くないタンパク質を産生することができる子嚢菌門糸状菌を生成するための方法であって:
a)前記子嚢菌門糸状菌のSTT3タンパク質の発現および/もしくは活性を低下させるステップ;ならびに/または
b)前記子嚢菌門糸状菌のCHW8タンパク質の発現および/もしくは活性を低下させるステップ
を含む、方法。
【請求項22】
a)オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の機能的触媒サブユニットの産生を低下させるように、前記子嚢菌門糸状菌の前記stt3遺伝子を欠失させるまたは破壊するステップ;ならびに/または
b)機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生を低下させるように、前記子嚢菌門糸状菌の前記chw8遺伝子を欠失させるまたは破壊するステップ
を含む、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
さらに、前記子嚢菌門糸状菌に、目的の異種タンパク質をコードする外因性ポリヌクレオチドを導入し、それによって前記真菌におけるN-グリカンが少ないか全くない前記目的の異種タンパク質を発現するステップを含む、請求項22に記載の方法。
【請求項24】
N-グリカンが少ないか全くない異種タンパク質を産生するための方法であって:
a)請求項1から20のいずれか一項に記載の遺伝子組換えされた子嚢菌門糸状菌であって、目的の異種タンパク質をコードする外因性ポリヌクレオチドを含む前記真菌を提供するステップ;
b)前記異種タンパク質を発現するのに適した条件下で前記子嚢菌門糸状菌を培養するステップ;および
c)前記異種タンパク質を回収するステップ
を含む、方法。
【請求項25】
前記異種タンパク質が、前記子嚢菌門糸状菌で組換え発現された異種哺乳動物タンパク質である、請求項24に記載の方法。
【請求項26】
請求項1から20のいずれか一項に記載の遺伝子組換えされた子嚢菌門糸状菌により産生された、組換えタンパク質。
【請求項27】
前記タンパク質が、医薬品等級のものである、請求項26に記載の組換えタンパク質。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、STT3および/またはCWH8タンパク質の発現および/活性が低下している遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌に関する。遺伝子組換え糸状菌は、部分的にN-結合グリコシル化を有するか全く有していない組換えタンパク質の強力な産生のために使用される。
【背景技術】
【0002】
グリコシル化またはリン酸化などの翻訳後タンパク質修飾を有する組換えタンパク質の発現および精製は、真核生物発現システムを使用してのみ達成することができる。哺乳動物および昆虫細胞株、植物および真菌を含む、真核生物タンパク質発現システムは、機能的真核生物タンパク質の産生に必要不可欠になっている。
【0003】
真核生物として、酵母および真菌は、N-およびO-グリコシル化を含む翻訳後修飾を実行することができるが、酵母および真菌におけるタンパク質グリコシル化は、哺乳動物細胞のものとは異なる。これらの問題を克服するため、特に、異種タンパク質の産生に最も頻繁に使用される種(例えば、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)、ヤロウイア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)、ハンゼヌラ・ポリモルファ(Hansenula polymorpha)、およびアスペルギルス属(Aspergillus)およびトリコデルマ属(Trichoderma)の種)で、N-グリコシル化経路を再設計する可能性が調査されている。
【0004】
Parsaie Nasab他(2013,Appl Environ Microbiol.,79(3):997-1007)は、S.セレビシエ(S. cerevisiae)においてヒトN-グリカンを保持する組換えタンパク質を産生するための合成N-グリコシル化経路を説明している。Parsaie Nasab他による研究はまた、米国特許出願公開第2011/0207214号明細書にも記載されており、ER膜において脂質結合オリゴ糖(LLO)フリッパーゼ活性を発現するように修飾されている細胞を開示している。フリッパーゼは、ERの細胞質側にある1個、2個または3個のマンノースを含むLLOを内腔側にフリップすることを可能にする。研究は、さらに、De Wachter他(2018,Engineering of Yeast Glycoprotein Expression.In:Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology.Springer,Berlin,Heidelberg)の他の関連研究とともにレビューされる。
【0005】
米国特許第7,029,872号明細書、米国特許第7,326,681号明細書、米国特許第7,629,163号明細書、および米国特許第7,981,660号明細書は、ヒトにおける糖タンパク質の処理を模倣する、一連の酵素反応を実行することを可能にする、遺伝子組換えグリコシル化経路を有する細胞株を開示する。通常、高マンノース含有N-グリカンを産生する、単細胞および多細胞の真菌などの真核生物を修飾して、ヒトグリコシル化経路に沿ってMan5GlcNAc2または他の構造などのN-グリカンを産生する。
【0006】
米国特許第9,359,628号明細書は、より小さいグリカンを有するタンパク質を産生することができるピキア属(Pichia)の遺伝子改変株を開示する。特に、遺伝子改変株は、α-1,2-マンノシダーゼおよびグルコシダーゼIIのいずれかまたは両方を発現することができる。OCH1遺伝子が破壊されるように、遺伝子改変株をさらに修飾することができる。ピキア属(Pichia)のそのような遺伝子改変株を使用して、より小さいグリカンを有する糖タンパク質を産生する方法も提供される。
【0007】
本発明の出願人に対する米国特許第8,268,585号明細書および米国特許第8,871,493号明細書は、異種タンパク質またはポリペプチドを発現および分泌するための糸状菌宿主の分野における形質転換システムを開示する。また、経済的な方法で大量のポリペプチドまたはタンパク質を産生するためのプロセスも開示される。システムは、クリソスポリウム属(Chrysosporium)、より具体的にはクリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)およびその突然変異体または誘導体の形質転換またはトランスフェクトされた真菌株を含む。また、クリソスポリウム属(Chrysosporium)コード配列、同様にクリソスポリウム属(Chrysosporium)遺伝子の発現調節配列を含む形質転換体も開示される。
【0008】
サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)(Th.ヘテロタリカ(Th. heterothallica))株C1(近年、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)から名前が変更されたミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophila)から名前が変更された)は、高レベルのセルラーゼを産生する耐熱性子嚢菌門糸状菌であり、商業規模でのこれらの酵素および他の酵素の産生にとって魅力的なものにする。
【0009】
野生型C1は、ブダペスト条約にしたがって、1996年8月29日の寄託日に番号VKM F-3500 Dで寄託された。高セルロース(HC)株および低セルロース(LC)株はまた、例えば、米国特許第8,268,585号明細書に記載されているように寄託されている。
【0010】
米国特許第9,695,454号は、プロテアーゼ活性を低下させ、フコシル化経路を発現させている、トリコデルマ属(Trichoderma)真菌細胞などの糸状菌細胞を含む組成物を開示している。さらに開示されているものは、発現システムとして、遺伝子組換え糸状菌細胞、例えばトリコデルマ属(Trichoderma)真菌細胞を使用して、フコシル化N-グリカンを有する糖タンパク質を産生するための方法である。
【0011】
米国特許第7,449,308号明細書および米国特許第7,935,513号明細書は、哺乳動物、例えばヒトの治療用糖タンパク質の産生のための宿主株になるために、一連のグリコシルトランスフェラーゼ、糖輸送体およびマンノシダーゼの異種発現によりさらに修飾される場合がある、修飾されたオリゴ糖を有する真核宿主細胞を開示している。改変宿主細胞で作られるN-グリカンは、Man5GlcNAc2コア構造を有し、ヒト様糖タンパク質を得るために、その後、1つまたは複数の酵素、例えばグリコシルトランスフェラーゼ、糖輸送体およびマンノシダーゼの異種発現によりさらに修飾される場合がある。
【0012】
米国特許第8,268,585号明細書および米国特許第8,871,493号明細書は、異種タンパク質またはポリペプチドを発現および分泌するための糸状菌宿主の分野における形質転換システムを開示している。また、経済的な方法で大量のポリペプチドまたはタンパク質を産生するためのプロセスも開示されている。システムは、形質転換またはトランスフェクトされたクリソスポリウム属(Chrysosporium)、より具体的にはクリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)およびその突然変異体または誘導体の真菌株を含む。また、クリソスポリウム属(Chrysosporium)コード配列、同様にクリソスポリウム属(Chrysosporium)遺伝子の発現調節配列を含む形質転換体も開示される。
【0013】
米国特許第9,175,296号明細書は、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)の真菌宿主株を開示する。また、純度が75%より高い純タンパク質の同種および/または異種産生のための方法、人工タンパク質ミクスの産生のための方法および所望の酵素を機能的に発現する株の単純化されたスクリーニングのための方法も開示される。米国特許第9,175,296号明細書は、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)(近年、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)に名前が変更された)における遺伝子発現の転写調節に適した単離されたプロモータ配列およびプロテアーゼ分泌がクリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)株UV18-25のプロテアーゼ分泌の20%未満である、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)の真菌宿主株を単離するための方法をさらに開示している。
【0014】
タンパク質が、多種多様な工業的利用および製薬的利用に適しているように、部分的にN-結合グリコシル化を有するか全く有していないタンパク質を高収率で産生することができる組換えタンパク質を産生するための発現システムの必要性がある。
【発明の概要】
【0015】
本発明は、哺乳動物タンパク質のN-グリカン修飾が少ないか全くないタンパク質を産生するように遺伝子組換えされた遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌を提供する。特に、本発明は、N-グリカン修飾が少ないか全くない組換えタンパク質を産生するように遺伝子組換えされた代表的な子嚢菌門糸状菌としてサーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)株C1を提供する。いくらかの実施形態において、本明細書に開示されている真菌は、stt3および/またはcwh8遺伝子を欠失させるように修飾された。
【0016】
本発明は、一部が、本明細書に開示されているように遺伝子組換えされたTh.ヘテロタリカ(Th. heterothallica)が、非修飾株と比較してグリカンが少ないか全くないタンパク質を産生するという知見に基づいている。これは、得られたN-グリカンでのばらつきが大きいタンパク質を産生する、従来説明されている発現システムとは対照的である。
【0017】
好都合には、本発明の組換え子嚢菌門糸状菌細胞は、部分的に翻訳後修飾を有する異種タンパク質の産生を可能にする。これらのタンパク質は、完全グリコシル化タンパク質が適していない多種多様の用途において使用される場合がある。例えば、タンパク質は、所望の溶解性および/または生物活性のために設計することができる。N-グリカンの量が少ないタンパク質は、完全グリコシル化タンパク質と比較して低下した免疫原性を示す場合がある。本発明の部分N-グリコシル化タンパク質は、追加または他のタンパク質修飾のための主要な物質として使用される場合がある。さらに、非N-グリコシル化タンパク質は、薬物動態/薬力学的研究において、種々のグリコシル化形態および混合物のための潜在的な制御タンパク質として使用される場合がある。さらに、治療効果が、多くの場合N-グリコシル化に依存されるので、本明細書に記載の部分グリコシル化タンパク質は、自然にグリコシル化されたタンパク質と比較して異なる治療効果を有する場合がある。
【0018】
好都合には、本発明の組換え子嚢菌門糸状菌細胞は、高い収率および安定性でタンパク質を産生する。本発明のTh.ヘテロタリカ(Th. heterothallica)細胞を使用して得られたタンパク質レベルは、CHO細胞などの哺乳動物細胞、または酵母を使用して得られるものよりも遥かに高い。
【0019】
そのため、本発明は、製薬工業および非製薬工業における多種多様の利用に適した、N-グリカンが少ないか全くない真核生物組換えタンパク質を産生するための効果的なシステムを提供する。
【0020】
一態様によれば、本発明は、N-結合グリコシル化が低いか全くない目的のタンパク質を産生することができる遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌を提供し、遺伝子組換え糸状菌は、STT3および/またはCWH8の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む。
【0021】
いくらかの実施形態によれば、少なくとも1つの細胞は、目的のタンパク質をコードする少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドを含む。
【0022】
いくらかの実施形態によれば、少なくとも1つの細胞は、STT3の発現および/または活性が低下している。
【0023】
いくらかの実施形態によれば、STT3は、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)STT3のアミノ酸と少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%、または少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列を含む。ある特定の実施形態によれば、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)STT3は、配列番号27のアミノ酸を含む。
【0024】
いくらかの実施形態によれば、少なくとも1つの細胞は、CWH8の発現および/または活性が低下している。
【0025】
いくらかの実施形態によれば、CWH8は、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)CWH8のアミノ酸と少なくとも75%、または少なくとも80%、または少なくとも85%、または少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも99%、または100%の同一性を有するアミノ酸配列を含む。ある特定の実施形態によれば、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)CWH8は、配列番号28のアミノ酸を含む。
【0026】
いくらかの実施形態によれば、組換え糸状菌は、STT3およびCWH8タンパク質の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む。
【0027】
いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、stt3遺伝子の欠失または破壊を含む。いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、組換え糸状菌が、オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の触媒サブユニットの量を少なく産生するように、stt3遺伝子の欠失または破壊を含む。いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、組換え糸状菌が、オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の触媒サブユニットの産生に失敗するように、stt3遺伝子の欠失または破壊を含む。
【0028】
いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、cwh8遺伝子の欠失または破壊を含む。いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、組換え糸状菌が、機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの量を少なく産生するように、cwh8遺伝子の欠失または破壊を含む。いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換えは、組換え糸状菌が、機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生に失敗するようにcwh8遺伝子の欠失または破壊を含む。
【0029】
いくらかの実施形態によれば、組換え糸状菌は、N-結合グリコシル化の量が少ないタンパク質を発現する。ある特定の実施形態によれば、組換え糸状菌は、非組換え真菌と比較してN-結合グリコシル化が20%より少ないタンパク質を発現する。追加の実施形態によれば、組換え糸状菌は、N-結合グリコシル化がないタンパク質を発現する。
【0030】
いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)の族内の属のものである。
【0031】
いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、サーモセロマイセス属(Thermothelomyces)、ミセリオフトラ属(Myceliophthora)、トリコデルマ属(Trichoderma)、アスペルギルス属(Aspergillus)、ペニシリウム属(Penicillium)、ラサムソニア属(Rasamsonia)、クリソスポリウム属(Chrysosporium)、コリナスカス属(Corynascus)、フザリウム属(Fusarium)、アカパンカビ属(Neurospora)、およびタラロミセス属(Talaromyces)からなる群より選択される属のものである。
【0032】
いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)(ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophila)とも示される)、ミセリオフトラ・ルテア(Myceliophthora lutea)、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ファニキュロサス(Aspergillus funiculosus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、ニホンコウジカビ(Aspergillus oryzae)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)、トリコデルマ・ハルチアナム(Trichoderma harzianum)、トリコデルマ・ロンギブラキアタム(Trichoderma longibrachiatum)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、ラサムソニア・エメルソニイ(Rasamsonia emersonii)、ペニシリウム・クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)、ペニシリウム・ベルコーサム(Penicillium verrucosum)、スポロトリカム・サーモフィル(Sporotrichum thermophile)、コリナスカス・フミモンタナス(Corynascus fumimontanus)、コリナスカス・サーモフィラス(Corynascus thermophilus)、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)、フザリウム・グラミネアラム(Fusarium graminearum)、フザリウム・ベネナタム(Fusarium venenatum)、アカパンカビ(Neurospora crassa)、およびタラロマイセス・ピニフィラス(Talaromyces piniphilus)からなる群より選択される種のものである。
【0033】
いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、配列番号29に記載の核酸配列と少なくとも95%、または少なくとも96%、または少なくとも97%、または少なくとも98%、または少なくとも99%または100%の同一性を有するrDNA配列を含むサーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)株である。
【0034】
いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)である。いくらかの実施形態によれば、子嚢菌門糸状菌は、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)C1である。
【0035】
いくらかの実施形態において、C1は、W1L#100I(prt-Δalp1Δchi1Δalp2Δpyr5)寄託番号CBS141153、UV18-100f(prt-Δalp1,Δpyr5)寄託番号CBS141147、W1L#100I(prt-Δalp1Δchi1Δpyr5)寄託番号CBS141149、およびUV18-100f(prt-Δalp1Δpep4Δalp2Δprt1Δpyr5)寄託番号CBS141143およびそれらの誘導体からなる群より選択される株である。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。
【0036】
いくらかの実施形態によれば、目的のタンパク質は、酵素、構造タンパク質、ワクチン抗原およびその成分からなる群より選択される。
【0037】
いくらかの実施形態によれば、目的のタンパク質は、分泌タンパク質である。ある特定の実施形態によれば、目的のタンパク質は、リーダーペプチドである。他の実施形態によれば、目的のタンパク質は、細胞内タンパク質である。ある特定の実施形態によれば、細胞内タンパク質は、膜または小胞結合タンパク質である。
【0038】
いくらかの実施形態によれば、目的のタンパク質は、抗体またはそのフラグメントである。ある特定の実施形態によれば、抗体は、IgG4またはIgG1である。追加の実施形態によれば、抗体は、二重特異性抗体または多重特異性抗体である。
【0039】
いくらかの実施形態によれば、目的のタンパク質は、治療用タンパク質である。
【0040】
いくらかの実施形態によれば、目的のタンパク質は、ワクチンタンパク質抗原である。
【0041】
目的のタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、DNA構築物または発現ベクターの一部を形成する場合がある。
【0042】
いくらかの実施形態によれば、少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドは、前記子嚢菌門糸状菌で実行可能な少なくとも1つの調節エレメントをさらに含むDNA構築物または発現ベクターである。ある特定の実施形態によれば、調節エレメントは、前記真菌に内在している調節エレメントおよび前記真菌に異種の調節エレメントからなる群より選択される。
【0043】
いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、分泌タンパク質を産生するように設計されている。
【0044】
いくらかの実施形態において、本発明による子嚢菌門糸状菌は、抗体を発現するように遺伝子組換えされている。
【0045】
いくらかの実施形態において、子嚢菌門糸状菌は、内因性プロテアーゼをコードする1つまたは複数の遺伝子を欠失させるようにさらに組換えられた株である。
【0046】
いくらかの実施形態によれば、遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、少なくとも5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、または14個のプロテアーゼの発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。ある特定の実施形態によれば、組換え糸状菌は、少なくとも9個、10個、11個、12個、13個、または14個のプロテアーゼの発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。
【0047】
別の態様によれば、本発明は:
(a)子嚢菌門糸状菌のSTT3タンパク質の発現および/もしくは活性を低下させるステップ;ならびに/または
(b)子嚢菌門糸状菌のCHW8タンパク質の発現および/もしくは活性を低下させるステップ
を含む、N-結合グリコシル化が低いか全くないタンパク質を産生することができる子嚢菌門糸状菌を生成するための方法を提供する。
【0048】
いくらかの実施形態によれば、方法は:
(a)オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の機能的触媒サブユニットの産生を低下させるように、子嚢菌門糸状菌のstt3遺伝子を欠失させるまたは破壊するステップ;ならびに/または
(b)機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生を低下させるように、子嚢菌門糸状菌のchw8遺伝子を欠失させるまたは破壊するステップ
を含む。
【0049】
いくらかの実施形態によれば、真菌は、オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の機能的触媒サブユニットの産生に失敗する。
【0050】
いくらかの実施形態によれば、真菌は、機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生に失敗する。
【0051】
いくらかの実施形態によれば、真菌は、オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の機能的触媒サブユニットおよび機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生に失敗する。
【0052】
いくらかの実施形態によれば、方法はさらに、子嚢菌門糸状菌に、目的の異種タンパク質をコードする外因性ポリヌクレオチドを導入し、それによって、真菌におけるN-グリカンが少ないか全くない目的の異種タンパク質を発現するステップを含む。
【0053】
別の態様によれば、本発明は、N-グリカン修飾が少ないか全くない異種タンパク質を産生するための方法を提供し、その方法は:
(i)本明細書に記載されるようにSTT3および/またはCWH8の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞ならびに本発明による目的のタンパク質をコードする少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドを含む遺伝子組換えされた子嚢菌門糸状菌を提供するステップ;
(ii)そのタンパク質を発現するのに適した条件下で子嚢菌門糸状菌を培養するステップ;ならびに
(iii)そのタンパク質を回収するステップ
を含む。
【0054】
いくらかの実施形態において、タンパク質は、子嚢菌門糸状菌で組換え発現された異種哺乳動物タンパク質である。いくらかの特定の実施形態において、タンパク質は、子嚢菌門糸状菌で組換え発現されたヒトタンパク質である。他の実施形態において、タンパク質は、子嚢菌門糸状菌で組換え発現されたコンパニオンアニマルおよび/または家畜のタンパク質である。
【0055】
さらなる態様によれば、本発明は、本発明による遺伝子組換えされた子嚢菌門糸状菌により産生される組換えタンパク質を提供する。
【0056】
いくらかの実施形態において、本発明による遺伝子組換えされた子嚢菌門糸状菌により産生された組換えタンパク質は、医薬品等級のタンパク質である。
【0057】
さらなる態様によれば、本発明は、目的の少なくとも1つのタンパク質を産生する方法を提供し、その方法は、適切な培地中、本明細書に記載されるように遺伝子組換え糸状菌を培養するステップ;および少なくとも1つのタンパク質産物を回収するステップを含む。
【0058】
いくらかの実施形態によれば、回収ステップは、真菌塊またはブロスからの増殖培地からタンパク質を回収するステップを含む。
【0059】
いくらかの実施形態によれば、タンパク質は、増殖培地から回収される。ある特定の実施形態によれば、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%または95%のタンパク質が分泌される。
【0060】
本明細書に開示されている各態様および実施形態の任意の組み合わせが、本発明の開示の範囲内に明示的に包含されることが理解されるべきである。
【0061】
本発明のこれらおよびさらなる態様および特徴は、以下の詳細な説明、実施例および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【
図1】真核細胞における小胞体(ER)の膜での脂質結合オリゴ糖生合成経路およびオリゴ糖の新生ポリペプチドへの移動。
【
図2】非糖変性C1株(2A)およびstt3欠失株M3210(2B)においてバイオリアクタ内で産生された真菌の天然タンパク質上のN-グリカンパターンおよび異なるグリカン形態の存在量。
【
図3】非糖変性C1株(3A)およびcwh8欠失株M3211(3B)においてバイオリアクタ内で産生された真菌の天然タンパク質上のN-グリカンパターンおよび異なるグリカン形態の存在量。
【
図4】非糖変性C1株(4A)およびstt3欠失株M3480(4B)において産生されたモノクローナル抗体上のN-グリカンパターンおよび異なるグリカン形態の存在量。
【
図5】非糖変性C1株(5A)およびcwh8欠失株M3481(5B)において産生されたモノクローナル抗体上のN-グリカンパターンおよび異なるグリカン形態の存在量。
【発明を実施するための形態】
【0063】
本発明は、N-結合グリコシル化が低いか全くないタンパク質を産生するための代替の高効率システムを提供する。本発明のシステムは、一部が、タンパク質の天然の生物工場および二次代謝産物として以前から開発されている糸状菌サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)C1およびその特定の株に基づく。本発明は、いくらかの実施形態において、STT3および/またはCWH8タンパク質の発現および/または活性が低下している遺伝子組換え真菌を提供する。遺伝子組換え真菌は、いくらかの実施形態において、複数のプロテアーゼの発現および/または活性を低下しているか無効にしている。
【0064】
本明細書に記載されるように遺伝子組換え真菌により産生されたタンパク質は、多種多様の医薬用途および非医薬用途に適している。
【0065】
一態様によれば、本発明は、目的のタンパク質を産生する遺伝子組換え糸状菌を提供し、遺伝子組換え糸状菌は、STT3および/またはCWH8タンパク質の発現および/または活性が低下している少なくとも1つの細胞を含む。
【0066】
追加の態様によれば、本発明は、N-結合グリコシル化が低いか全くない組換えタンパク質を産生することができる遺伝子組換え糸状菌を提供し、遺伝子組換えは:
(i)遺伝子組換え糸状菌が、オリゴ糖転移酵素(OST)複合体の触媒サブユニットの産生に失敗するような、stt3遺伝子の欠失もしくは破壊;
(ii)遺伝子組換え糸状菌が、機能的ドリコールピロリン酸ホスファターゼの産生に失敗するような、cwh8遺伝子の欠失もしくは破壊;または
(iii)stt3およびcwh8遺伝子両方の欠失または破壊
を含む。
【0067】
用語「破壊」は、遺伝子が、少なくとも1つの突然変異または構造変化を含み、破壊された遺伝子が、完全長の完全な機能的遺伝子産物の効率的な発現を指示することが不可能であるように構造的に破壊される可能性があることを意味する。用語「破壊」はまた、遺伝子が完全長および/または完全な機能的遺伝子産物を発現しないか効率的な発現が不可能であるように、破壊された遺伝子またはその産物の1つが機能的に阻害または不活性化される可能性があることを包含する。機能的阻害または不活性化は、転写または翻訳のいずれかのレベルで、構造的破壊および/または発現の中断から生じる可能性がある。用語「破壊」はまた、遺伝子発現の減弱またはノックダウンも包含する。
【0068】
タンパク質グリコシル化、つまり細胞内で新規に合成されたポリペプチド鎖の側鎖へのオリゴ糖の共有結合は、順次糖類部分を付加および除去する一連の酵素を含む真核細胞内で順序づけられたプロセスである。N-グリコシル化は、オリゴ糖がアスパラギン残基の側鎖、特に配列Asn-Xaa-Ser/Thr(式中、Xaaは、Proを除く任意のアミノ酸を表す)で生じるアスパラギンに結合するプロセスである。
【0069】
N-グリコシル化は、小胞体(ER)内で開始し、オリゴ糖Glc
3Man
9GlcNAc
2は、脂質担体、ドリコールピロリン酸上に組み立てられ、続いて、ERの内腔に入っているポリペプチドの選択されたアスパラギン残基に移動される。
図1は、脂質結合オリゴ糖の生合成経路および真核細胞におけるERの膜でのオリゴ糖の新生ポリペプチドへの移動を例証する。脂質結合オリゴ糖の生合成は、いくつかの特定のグリコシルトランスフェラーゼの活性を必要とする。それは、ER膜の細胞質側で始まり、オリゴ糖転移酵素(OST)が新生ポリペプチドのN-X-S/Tシークオンを選択してアスパラギンの側鎖アミドとオリゴ糖との間のN-グリコシド結合を生成する内腔で終了する。ERの外側から内側への脂質結合オリゴ糖のフリッピングは、ER膜に位置するフリッパーゼにより実行される。新生ポリペプチドへの移動に続いて、オリゴ糖は、典型的に、グリコシダーゼおよびマンノシダーゼによりトリミングされ、その後、新生糖タンパク質は、さらなる処理のためにゴルジ体に移動される。
【0070】
ドリコールピロリン酸結合オリゴ糖の合成は、既知の真核生物で本質的に変換される。しかし、糖タンパク質としてのオリゴ糖のさらなる処理は、真菌または酵母などの下等真核生物と動物および植物などの高等真核生物との間で大いに異なる分泌経路に沿って移動する。したがって、糖側鎖の最終の組成は、種々の生物間で異なっており、宿主に依存する。
【0071】
酵母などの微生物において、典型的に追加のマンノースおよび/またはマンノースリン酸糖が付加され、結果として、30~50個以下のマンノース残基を含む可能性がある「ハイパーマンノシル化」型N-グリカンとなる。
【0072】
ヒト、コンパニオンアニマルおよび他の哺乳動物細胞を含む動物細胞において、新生糖タンパク質は、マンノース残基がゴルジ特異的1,2-マンノシダーゼにより除去されるゴルジ体に移動される。タンパク質が、特定の糖残基を付加および除去するN-アセチルグルコサミントランスフェラーゼ(GnT I、GnT II、GnT III、GnT IV、GnT V、GnT VI)、マンノシダーゼIIおよびフコシルトランスフェラーゼを含む多数の修飾酵素によりゴルジ体を通過するにつれて処理が継続する。最後に、N-グリカンは、ガラクトシルトランスフェラーゼ(GalT)およびシアリルトランスフェラーゼ(ST)により作用され、完成した糖タンパク質は、ゴルジ体から放出される。動物糖タンパク質のN-グリカンは、バイ-、トリ-、またはテトラ-アンテナリー構造を有し、典型的に、ガラクトース、マンノース、フコースおよびN-アセチルグルコサミンを含む場合がある。一般的に、N-グリカンの末端残基は、シアル酸からなる。
【0073】
Th.ヘテロタリカ(Th. heterothallica)は、酵母とは異なり、ハイパーマンノシル化N-グリカンを有していないが、むしろ「オリゴマンノース」グリカン-Man3~Man8~9-ならびにManおよびHexNAc残基の両方を含むハイブリッド型グリカン(Man3HexNac-Man8HexNac)を有している。これらのハイブリッドグリカンの正確な構造は、完全に既知ではない。ハイブリッドグリカンは、典型的なマンノース残基を有しているが、さらにまだ特徴づけられていない結合を介して結合した既知ではないHexNAcを有している。
【0074】
本発明は、N-グリカンの量を少なく産生するようにN-グリコシル化経路の遺伝子組換えに向けられる。
【0075】
本明細書で使用されるように、「グリカン」は、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、脂質または還元末端コンジュゲートなどの担体に結合することができるオリゴ糖鎖を指す。本発明は、特に、アスパラギン残基(Asn)の側鎖アミド窒素へのN-結合により、-Asn-Xaa-Ser/Thr-(式中、Xaaは、Proを除く任意のアミノ酸残基である)などのポリペプチドN-グリコシル化部位にコンジュゲートしたN-結合グリカン(「N-グリカン」)を指す。本発明はさらに、真核細胞の小胞体におけるN-結合グリカンの前駆体である、ドリコール-リン-オリゴ糖(Dol-P-P-OS)前駆体脂質構造の一部としてのグリカンに関する場合がある。前駆体オリゴ糖は、それらの還元末端により、ドリコール脂質上の2個のリン酸残基に結合している。
【0076】
用語「stt3遺伝子」は、ドリコールジホスホオリゴ糖-タンパク質グリコシルトランスフェラーゼサブユニットをコードする遺伝子を指す。それは、脂質担体ドリコールピロリン酸から新生ポリペプチド鎖のAsn-X-Ser/Thrコンセンサスモチーフ内のアスパラギン残基への定義されたグリカン(真核生物内のGlc3Man9GlcNAc2)の初期の移動、タンパク質N-グリコシル化での第1のステップを触媒するオリゴ糖転移酵素(OST)複合体の触媒サブユニットである。STT3タンパク質は、その反応を触媒する:
【0077】
(数1)
ドリコールジホスホオリゴ糖-(1→4)-N-アセチル-β-D-グルコサミニル-(1→4)-N-アセチル-β-D-グルコサミニル) + L-アスパラギニル-[タンパク質]→
ドリコールジホスフェート + H+ + N4-(オリゴ糖-(1→4)-N-アセチル-β-D-グルコサミニル-(1→4)-N-アセチル-β-D-グルコサミニル)-L-アスパラギニル-[タンパク質]
【0078】
本発明の遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、真菌がオリゴ糖転移酵素(OST)複合体の機能的触媒サブユニットの産生に失敗するように、stt3遺伝子の欠失または破壊により遺伝子組換えされる。本発明の遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、検出可能なオリゴ糖転移酵素(OST)活性を提示しない。
【0079】
用語「cwh8遺伝子」は、ドリコールジホスファターゼをコードする遺伝子を指す。CWH8は、その反応を触媒する:
【0080】
(数2)
ドリコールジホスフェート + H2O=ドリコールホスフェート+ H+ +ホスフェート
【0081】
本発明の遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、真菌が機能的ドリコールジホスファターゼの産生に失敗するように、cwh8遺伝子の欠失または破壊により遺伝子組換えされる。本発明の遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、検出可能なドリコールジホスファターゼ活性を提示しない。
【0082】
本明細書に定義されるような子嚢菌門糸状菌は、チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)の族に属している任意の真菌株を指す。チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)は、以下の群:
属:
サーモセロマイセス(Thermothelomyces)(種:ヘテロタリカ(heterothallica)およびサーモフィラ(thermophila)を含む)、
ミセリオフトラ(Myceliophthora)(種ルテア(lutea)および無名の種を含む)、
コリナスカス(Corynascus)(種フミモンタナス(fumimontanus)を含む)、
アカパンカビ(Neurospora)(種クラッサ(crassa)を含む)
を含む、アカパンカビ目(Sordariales);
属:
フザリウム(Fusarium)(種グラミネアラム(graminearum)およびベネナタム(venenatum)を含む)、
トリコデルマ(Trichoderma)(種リーゼイ(reesei)、ハルチアナム(harzianum)、ロンギブラキアタム(longibrachiatum)およびビリデ(viride)を含む)
を含む、ボタンタケ目(Hypocreales);
属:
クリソスポリウム(Chrysosporium)(種ロックンオウンズ(lucknowense)を含む)
を含む、ホネタケ目(Onygenales);
属:
ラサムソニア(Rasamsonia)(種エメルソニイ(emersonii)を含む)、
ペニシリウム(Penicillium)(種ベルコーサム(verrucosum)を含む)、
アスペルギルス(Aspergillus)(種ファニキュロサス(funiculosus)、ニデュランス(nidulans)、ニガー(niger)およびオリゼ(oryzae)を含む)、
タラロマイセス(Talaromyces)(種ピニフィラス(piniphilus)(以前はペニシリウム・フニクロサム(Penicillium funiculosum))を含む)
を含む、ユーロチウム目(Eurotiales)
を含むがこれらに限定されない。
【0083】
上記リストが決定的なものではなく、産業的に関連する子嚢菌門糸状菌種の不完全なリストを提供することを意味すると理解されるべきである。
【0084】
チャワンタケ亜門(Pezizomycotina)以外の子嚢菌門糸状菌種である可能性があるが、その族は、サッカロミケス亜門(Saccharomycotina)を含まず、サッカロミケス属(Saccharomyces)、コマガタエラ属(Komagataella)(以前のピキア・パストリス(Pichia pastoris)を含む)、クルイウェロマイセス属(Kluyveromyces)またはタフリナ菌亜門(Taphrinomycotina)などの最も一般的に既知の非糸状菌の産業的に関連する属を含み、シゾサッカロマイセス属(Schizosaccharomyces)などのいくらかの他の一般的に既知の非糸状菌の産業的に関連する属を含む。
【0085】
上記すべての分類上のカテゴリは、特許出願日現在のNCBIタクソノミーブラウザ(ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy)にしたがって定義される。
【0086】
真菌分類学が常に動いており、分類群の名前づけおよび階層的位置が将来変更される可能性があることは認められる必要がある。しかし、当業者は、特定の真菌株が上で定義されたような群に属している場合、明白に決定することができる。
【0087】
ある特定の実施形態によれば、糸状菌属は、ミセリオフトラ属(Myceliophthora)、サーモセロマイセス属(Thermothelomyces)、アスペルギルス属(Aspergillus)、ペニシリウム属(Penicillium)、トリコデルマ属(Trichoderma)、ラサムソニア属(Rasamsonia)、クリソスポリウム属(Chrysosporium)、コリナスカス属(Corynascus)、フザリウム属(Fusarium)、アカパンカビ属(Neurospora)、タラロマイセス属(Talaromyces)などからなる群より選択される。いくらかの実施形態によれば、真菌は、ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophila)、サーモセロマイセス・サーモフィラ(Thermothelomyces thermophila)(以前はM.サーモフィラ(M. thermophila))、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)(以前はM.サーモフィラ(M. thermophilaおよびヘテロタリカ(heterothallica))、ミセリオフトラ・ルテア(Myceliophthora lutea)、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)、アスペルギルス・ファニキュロサス(Aspergillus funiculosus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、ニホンコウジカビ(Aspergillus oryzae)、ペニシリウム・クリソゲナム(Penicillium chrysogenum)、ペニシリウム・ベルコーサム(Penicillium verrucosum)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)、トリコデルマ・ハルチアナム(Trichoderma harzianum)、トリコデルマ・ロンギブラキアタム(Trichoderma longibrachiatum)、トリコデルマ・ビリデ(Trichoderma viride)、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)、ラサムソニア・エメルソニイ(Rasamsonia emersonii)、スポロトリカム・サーモフィル(Sporotrichum thermophile)、コリナスカス・フミモンタナス(Corynascus fumimontanus)、コリナスカス・サーモフィラス(Corynascus thermophilus)、フザリウム・グラミネアラム(Fusarium graminearum)、フザリウム・ベネナタム(Fusarium venenatum)、アカパンカビ(Neurospora crassa)、およびタラロマイセス・ピニフィラス(Talaromyces piniphilus)からなる群より選択される。
【0088】
特に、本発明は、多量の安定タンパク質を産生することができる子嚢菌門糸状菌のためのモデルとしてサーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)株C1を提供する。
【0089】
用語「サーモセロマイセス(Thermothelomyces)」およびその種「サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)およびサーモフィラ(thermophila)」は、当技術分野で既知であるような最も広い範囲で、本明細書で使用される。属およびその種の説明は、例えば、Marin-Felix Y(2015.Mycologica 107(3):619-632 doi.org/10.3852/14-228)およびvan den Brink J et al.(2012,Fungal Diversity 52(1):197-207)に認めることができる。本明細書で使用されるように、「C1」または「サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)C1」またはTh.ヘテロタリカ(Th. heterothallica)C1、またはC1はすべて、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)株C1を指す。
【0090】
上記著者(Marin-Felix et al.,2015)が、属ミセリオフトラ(Myceliophthora)を最適増殖温度、分生子の形態、および有性生殖サイクルの詳細における差異に基づいて分割することを提案したことが注目されている。提案された基準によれば、C1は、非耐熱性種を含むままである属ミセリオフトラ(Myceliophthora)よりも、以前の耐熱性ミセリオフトラ(Myceliophthora)種を含む新規に確立された属サーモセロマイセス(Thermothelomyces)に明らかに属している。C1が、反対の交配型を有するいくらかの他のサーモセロマイセス属(Thermothelomyces)(以前はミセリオフトラ属(Myceliophthora))の株と子嚢胞子を形成することができるので、C1は、Th.サーモフィラ(Th. thermophila)C1よりもむしろ、Th.ヘテロタリカ(Th. heterothallica)株C1と分類されることが最良である。
【0091】
また、真菌分類学が過去にも絶えず変化しており、そのため上記にリスト化されている現在の名前の前に、今では同義語とみなされている、ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophila)以外の多種多様の古い名前が付いている場合があることも認められる必要がある(van Oorschot,1977.Persoonia 9(3):403)。例えば、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)(Marin-Felix et al.,2015.Mycologica,3:619-63)は、コリナスカス・ヘテロタリカス(Corynascus heterotchallicus)、チエラビア・ヘテロタリカ(Thielavia heterothallica)、クリソスポリウム・ロックンオウンズ(Chrysosporium lucknowense)およびサーモフィル(thermophile)ならびにスポロトリカム・サーモフィル(Sporotrichium thermophile)(Alpinis 1963.Nova Hedwigia 5:74)と同義語である。
【0092】
本発明が、配列番号29と99%またはそれより高い相同性を示すリボソームDNA(rDNA)配列を含む任意の株を包含し、それらの株すべてが、サーモセロマイセス・ヘテロタリカ(Thermothelomyces heterothallica)と同種であるとみなされることが、さらに明白に理解されるべきである。
【0093】
特に、用語Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)株C1は、ランダムまたは指向性アプローチを使用して、例えば、UV突然変異誘発を使用するか、1つもしくは複数の内因性遺伝子を欠失させることにより突然変異されている、野生型の株に由来する遺伝子組換えされた下位の株を包含する。例えば、C1株は、内因性プロテアーゼをコードする1つまたは複数の遺伝子を欠失させるように修飾された野生型の株を指す場合がある。例えば、本発明により包含されるC1株は、株UV18-25、寄託番号VKM F-3631 D;株NG7C-19、寄託番号VKM F-3633 D;および株UV13-6、寄託番号VKM F-3632 Dを含む。さらに、本発明の教示にしたがって使用することができるC1株は、HC株UV18-100f、寄託番号CBS141147;HC株UV18-100f、寄託番号CBS141143;LC株W1L#100I、寄託番号CBS141153;およびLC株W1L#100I、寄託番号CBS141149およびそれらの誘導体を含む。
【0094】
本発明の教示にしたがって遺伝子組換えされる場合、これらの誘導体、子孫、およびクローンが、本発明の教示にしたがって少なくとも1つのタンパク質産物を産生することができる限り、本発明の教示が、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)C1株の突然変異体、誘導体、子孫、およびクローンを包含することが、明白に理解されるべきである。本明細書で使用されるように、用語「子孫」は、親真菌株から組換えられていないか部分的に組換えられた子孫、例えば細胞からの細胞を指す。用語「親株」は、本発明による特定のプロテアーゼの発現または活性が低下していない、対応する真菌株を指す。
【0095】
本発明の出願人により開発された、いくつかのTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)C1株は、従来の酵母株およびまたそれ以外の子嚢菌門糸状菌宿主よりも、炭素源として増殖培地中に存在するグルコースおよび他の発酵性糖によるフィードバック抑制に対して感度が低く、その結果、炭素源のより高い供給速度に耐えることができ、この真菌による高収率の産生につながる。
【0096】
いくらかの実施形態によれば、真菌増殖培地は、グルコース、スクロース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、フルクトース、ラクトース、セロビオース、グリセロールおよびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される炭素源を含む。
【0097】
本発明は、特に、N-グリコシル化修飾が少ないか全くないように設計することに向けられる。O-グリカンが真菌のさらなる遺伝子組換えにより存在するか、除去されるか、変更される場合があることに注意する。
【0098】
本明細書に記載されるようなタンパク質の「発現が低い」または「発現が阻害されている」という用語は、交換可能に使用され、そのタンパク質をコードする遺伝子を欠失させるまたは破壊することを含むがこれらに限定されない。
【0099】
本明細書に記載されるようなタンパク質の「活性が低下している」または「活性が阻害されている」という用語は、交換可能に使用され、そのタンパクの活性の低下または消失をもたらす翻訳後修飾を含むがこれに限定されない。
【0100】
本発明による遺伝子組換えは、その遺伝子組換え真菌が、その目的とする使用に適した十分な速度で増殖することができるようなものであることが理解されるべきである。
【0101】
上記用語はまた、ランダムまたは指向性アプローチを使用して、例えば、UV突然変異誘発を使用するか、1つもしくは複数の内因性遺伝子を欠失させることにより突然変異されている、野生型の株に由来する遺伝子組換えされた下位の株も包含する。
【0102】
一般にTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)真菌および特に株C1は、適切な条件下で増殖させる場合、酵母株と比較して高いバイオマス産生を示す。Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)真菌は、大量の3次元(3D)液体培養および固体培地で増殖することができる。本発明の出願人により開発されたいくつかの株は、従来の酵母および他の真菌と比較して、炭素源として真菌増殖培地中に存在するグルコースおよび他の発酵性糖によるフィードバック抑制に対して感度が低く、炭素源のより高い供給速度に耐えることができ、高収率につながる。さらに、これらの株のいくらかは、非グルコース抑制野生型Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)真菌またはタンパク質産生に使用されることが既知である他の糸状菌で得られる高粘度と比較して、市販の発酵槽で増殖させた場合、有意に低下した培地粘度を与える。低粘度は、親株において長く高度に交絡した菌糸を有しているものから、開発された株において短くて少ない交絡した菌糸への株の形態学的変化に起因する可能性がある。低い培地粘度は、発酵槽での大規模工業生産において、非常に有利である。例えば、グルコース抑制に対して低い感度を示すTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)C1株UV18-25、寄託番号VKM F-3631 Dは、100,000リットルを超える体積で組換え酵素を産生するように工業的に増殖されている。
【0103】
用語「異種」は、遺伝子、酵素、タンパク質またはペプチド配列を指す場合、子嚢菌門糸状菌で天然には見つけられないか発現しない遺伝子、酵素、タンパク質またはペプチド配列を記載するように本明細書で使用される。
【0104】
用語「内因性」は、細胞内局在化シグナルなどの遺伝子、酵素、タンパク質またはペプチド配列を指す場合、子嚢菌門糸状菌に天然に存在する遺伝子、酵素、タンパク質またはペプチド配列を指す。
【0105】
用語「外因性」は、ポリヌクレオチドを指す場合、形質転換を介して、子嚢菌門糸状菌に外因的に導入される合成ポリヌクレオチドを記載するように本明細書で使用される。外因性ポリヌクレオチドは、リボ核酸(RNA)分子およびその後に続くポリペプチド分子を産生するように、安定したまたは一時的な方法で、子嚢菌門糸状菌に導入される場合がある。
【0106】
発現ベクター
いくらかの実施形態によれば、本明細書に記載の遺伝子組換え子嚢菌門糸状菌は、目的のタンパク質をコードする少なくとも1つの外因性ポリヌクレオチドを含む。
【0107】
目的のタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、DNA構築物または発現ベクターの一部を形成する場合がある。
【0108】
用語「発現構築物」、「DNA構築物」または「発現カセット」は、本明細書において交換可能使用され、目的のタンパク質をコードする核酸配列を含み、目的のタンパク質が標的宿主細胞で発現されるように組み立てられている、人工的に組み立てたか単離された核酸分子を指す。発現構築物は、典型的に、目的のタンパク質をコードする核酸配列に実行可能に結合した適切な調節配列を含む。発現構築物はさらに、選択マーカーをコードする核酸配列を含む場合がある。
【0109】
用語「核酸配列」、「ヌクレオチド配列」および「ポリヌクレオチド」は、より大きい構築物の別個のフラグメントの形態で、または成分としてデオキシリボヌクレオチド(DNA)、リボヌクレオチド(RNA)のポリマーおよびそれらの修飾型を指すように本明細書で使用される。核酸配列は、コード配列、すなわち、タンパク質などの細胞での最終精製物をコードする配列である場合がある。核酸配列はまた、例えばプロモータなどの調節配列である場合がある。
【0110】
用語「ペプチド」、「ポリペプチド」および「タンパク質」は、アミノ酸残基のポリマーを指すように本明細書で使用される。用語「ペプチド」は、典型的に、2~50個のアミノ酸からなるアミノ酸配列を示すが、「タンパク質」は、50個を超えるアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を示す。
【0111】
参照配列に「相同」である配列(核酸配列およびアミノ酸配列など)は、本明細書では、配列間のパーセント同一性を指し、パーセント同一性は、少なくとも75%、好ましくは少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%または少なくとも99%である。それぞれの可能性は、本発明の別個の実施形態を表す。本明細書に記載の配列の相同性は、本発明に包含される。タンパク質相同性は、それらが元のタンパク質の活性を維持する限り包含される。相同な核酸配列は、コドン使用および遺伝暗号の変性に関連する変動を含む。配列同一性は、当技術分野で既知のヌクレオチド/アミノ酸配列の比較アルゴリズムを使用して決定される場合がある。
【0112】
目的のタンパク質をコードする核酸配列は、発現に最適化される場合がある。そのような配列修飾の例には、一般的にコドン最適化と呼ばれる、子嚢菌門糸状菌で典型的に認められるものにより近い、変更されたG/C含量、および真菌で典型的に認められるコドンの除去が含まれるがこれらに限定されない。
【0113】
成句「コドン最適化」は、目的の生物内でのコドン使用に近づく構造遺伝子またはそのフラグメント内での使用に適切なDNAヌクレオチドの選択、および/または天然の配列の少なくとも1つのコドン(例えば、約1、2、3、4、5、10、15、20、25、50、または約1、2、3、4、5、10、15、20、25、50を超える、またはそれより多くのコドン)を、その宿主細胞の遺伝子で天然アミノ酸配列を維持しながらより頻繁に、または最も頻繁に使用されるコドンで置換することにより目的の宿主細胞における発現を強化するために核酸配列を修飾するプロセスを指す。種々の種は、特定のアミノ酸のある特定のコドンに特定の偏りを示す。コドンの偏り(生物間でのコドン使用における差異)は、多くの場合、メッセンジャーRNA(mRNA)の翻訳効率に相関しており、同様に、とりわけ、翻訳されるコドンの特性および特定の転移RNA(tRNA)分子の利用可能性に依存すると思われる。細胞内の選択されたtRNAの優位性は、一般に、タンパク質合成において最も頻繁に使用されるコドンの反映である。したがって、コドン最適化に基づいて、所与の生物内での最適な遺伝子発現のために遺伝子を調節することができる。そのため、最適化された遺伝子または核酸配列は、天然または自然発生の遺伝子のヌクレオチド配列が、生物内で統計的に好まれるか統計的に好ましいコドンを利用するために修飾されている遺伝子を指す。
【0114】
用語「調節配列」は、コドン配列の発現(転写)を制御するDNA配列、例えばプロモータおよびターミネータを指す。
【0115】
用語「プロモータ」は、インビボまたはインビトロで別のDNA配列の転写を制御するか方向づける調節DNA配列に向けられる。一般に、プロモータは、転写された配列の5’領域内に位置している(すなわち、先行する、上流に位置している)。プロモータは、天然の源からそれらの全体に送達される場合があるか、天然に認められる異なるプロモータに由来する異なる要素で構成される場合があるか、さらには合成ヌクレオチドセグメントを含む場合がある。プロモータは、構成的であり得る(すなわち、プロモータ活性化が誘導剤により調節されず、したがって転写の速度が一定である)か、誘導性であり得る(すなわち、プロモータ活性化が誘導剤により調節される)。ほとんどの場合、調節配列の正確な境界線は、完全には定義されておらず、多くの場合、完全に定義することができず、このためいくらかの変形のDNA配列は、同一のプロモータ活性を有する場合がある。
【0116】
用語「ターミネータ」は、転写終結を調節する別の調節DNA配列に向けられる。ターミネータ配列は、転写される核酸配列の3’末端に実行可能に結合している。
【0117】
いくらかの実施形態によれば、糸状菌は、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)であり、目的のタンパク質は、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)の調節エレメントを有する構築物内で発現される。特定の実施形態によれば、目的のタンパク質を発現する構築物は、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)プロモータおよび/またはTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)ターミネータを含む。
【0118】
用語「Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)プロモータ」および「Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)ターミネータ」は、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)での使用に適した、すなわち、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)の遺伝子発現を方向づけることができる、プロモータおよびターミネータ配列を示す。いくらかの特定の実施形態において、C1における遺伝子発現を方向づけることができるプロモータおよびターミネータ配列を示す、C1プロモータおよびC1ターミネータが使用される。
【0119】
いくらかの実施形態によれば、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)プロモータ/ターミネータは、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)の内因性遺伝子に由来する。他の実施形態によれば、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)プロモータ/ターミネータは、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)に外因性の遺伝子に由来する。
【0120】
適切な構成的プロモータおよびターミネータには、例えば、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子(PGK)(Uniprot:G2QLD8、NCBI参照配列:XM_003665967)、グリセルアルデヒド3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GPD)(Uniprot:G2QPQ8、NCBI参照配列:XM_003666768)、ホスホフルクトキナーゼ(PFK)(Uniprot:G2Q605、NCBI参照配列:XM_003659879)などのC1糖分解遺伝子のもの;またはβ-グルコシダーゼ1遺伝子bgl1(受入番号:XM_003662656);またはトリオースリン酸イソメラーゼ(TPI)(Uniprot:G2QBR0、NCBI参照配列:XM_003663200);またはアクチン(ACT)(Uniprot:G2Q7Q5、NCBI参照配列:XM_003662111);またはC1 cbh1プロモータ(ジェンバンクAX284115)またはC1 chi1プロモータ(ジェンバンクHI550986)が含まれる。使用することができる追加のプロモータは、アスペルギルス・ニデュランス(Aspergillus nidulans)gpdAプロモータ;およびRantasalo et al.(2018 NAR 46(18):e111)に記載の合成プロモータである。代表的なターミネータとして、C1キチナーゼ1遺伝子chi1(ジェンバンクHI550986)、セロビオヒドロラーゼ1 cbh1(ジェンバンクAX284115)のターミネータ、または酵母adh1ターミネータを使用することができる。
【0121】
用語「実行可能に結合」は、調節エレメントが選択された核酸配列の発現を調節することを可能にする調節エレメント(プロモータまたはターミネータ)に選択された核酸配列が近接していることを意味する。
【0122】
本発明のいくらかの実施形態による発現構築物は、タンパク質をコードする核酸配列に実行可能に結合したTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)プロモータ配列およびTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)ターミネータ配列を含む。いくらかの特定の実施形態において、本発明の発現構築物は、酵素をコードする核酸配列に実行可能に結合したC1プロモータ配列およびC1ターミネータ配列を含む。
【0123】
特定の発現構築物は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、制限エンドヌクレアーゼ消化、インビトロおよびインビボ組立法、ならびに遺伝子合成法、またはそれらの組み合わせなどの従来の分子生物学的手法を含む、多種多様の異なる方法により組み立てることができる。以下の実施例のセクションに代表的な発現構築物およびそれらの構築のための方法を与える。
【0124】
stt3および/またはcwh8遺伝子の欠失
遺伝子欠失技術は、遺伝子の部分的または完全な除去を可能にし、それによって、その発現を排除する。そのような方法において、遺伝子の欠失は、遺伝子に隣接する5’および3’領域を近接して含むように構築されているプラスミドを使用する相同組換えにより達成することが可能である。
【0125】
遺伝子欠失はまた、遺伝子に本明細書では欠失構築物とも呼ばれる破壊核酸構築物を挿入することにより実行される場合がある。破壊構築物は、単に、遺伝子に相同な5’および3’領域を伴う選択可能なマーカー遺伝子であり得る。選択可能なマーカーは、破壊された遺伝子を含む形質転換体の同定を可能にする。代わりにまたはさらに、破壊核酸構築物は、宿主細胞で発現される異種タンパク質をコードする1つまたは複数のポリヌクレオチドを含む場合がある。
【0126】
以下の実施例のセクションにstt3およびcwh8のための代表的な欠失構築物および欠失を実行するための手順を与える。本明細書に記載されるように、stt3およびcwh8遺伝子は、以下の実施例1に示すように、選択可能なマーカーを含む破壊構築物を使用して欠失される。
【0127】
欠失は、破壊構築物に隣接する適切なプライマを用いるPCRを使用して確認することができる。
【0128】
遺伝子改変されたTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)
本発明による、N-結合グリカンが少ないか全くないタンパク質を産生するように遺伝子改変されたTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)細胞は、遺伝子が機能性タンパク質の産生に失敗するように、Th.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)の2つの内因性遺伝子、stt3およびcwh8の少なくとも1つを欠失させるなど、修飾することにより生成される。
【0129】
内因性遺伝子の欠失は、上述されており、また、以下の実施例のセクションにも示されている。
【0130】
さらに別の態様によれば、本発明は、外因性タンパク質を産生する方法を提供し、その方法は、遺伝子組換え真菌、特に本発明のTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)C1真菌を適切な培地中で培養するステップ;およびそのタンパク質産物を回収するステップを含む。
【0131】
ある特定の実施形態によれば、培地は、グルコース、スクロース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、フルクトース、ラクトース、セロビオース、およびグリセロールからなる群より選択される炭素源を含む。ある特定の実施形態によれば、炭素源は、エタノール生産またはでんぷん、テンサイおよびサトウキビからの他の生物生産から得られる廃棄物、例えば発酵性糖を含む糖蜜、でんぷん、セルロースおよびヘミセルロースなどのポリマー炭水化物を含むリグノセルロース系バイオマスである。
【0132】
いくらかの実施形態によれば、外因性タンパク質は、真菌増殖培地から精製される。
【0133】
他の実施形態によれば、外因性タンパク質は、真菌塊から抽出される。植物組織からタンパク質を抽出および精製するための当技術分野で既知の方法はいずれも使用することができる。
【0134】
さらなる態様によれば、本発明は、遺伝子組換え真菌、特に本発明の遺伝子組換えTh.ヘテロタリカ(Th. Heterothallica)C1により産生される外因性タンパク質を提供する。
【0135】
外因性ポリヌクレオチドの発現は、真菌細胞、特に核に、真菌で発現されるタンパク質をコードする核酸を含む発現構築物を導入することにより実行される。特に、本発明による遺伝子組換えは、宿主ゲノムへの発現構築物の組み込みを意味する。
【0136】
真菌細胞への発現構築物の導入、すなわち真菌の形質転換は、例えば以下の実施例のセクションで記載されるプロトプラスト形質転換法を使用する当技術分野に既知の方法により実行することができる。
【0137】
形質転換細胞の容易な選択を促進するため、選択マーカーは、真菌細胞に形質転換される場合がある。「選択マーカー」は、抗生物質耐性(耐性マーカー)、特定の資源を利用する能力(利用/栄養要求性マーカー)または例えばスペクトル測定により検出することができるレポータータンパク質の発現などの非形質転換細胞に存在しない特定の表現型を与える遺伝子産物をコードするポリヌクレオチドを示す。栄養要求性マーカーは、典型的に、食品産業または医薬品産業での選択の手段として好ましい。選択マーカーは、発現構築物で同時形質転換された別個のヌクレオチド上、または発現構築物の同じポリヌクレオチド上に存在することができる。形質転換に続いて、陽性形質転換体は、例えば選択された選択マーカーによる選択培地上で細胞を培養することにより選択される。いくらかの場合、スプリットマーカーシステムを使用し、そこで、選択マーカーは、2つのプラスミドに分割し、機能的選択マーカーは、2つのプラスミドが同時に形質転換され、相同組換えを介して一緒に結合する場合にのみ形成される。
【0138】
【0139】
【0140】
以下の実施例は、本発明のある特定の実施形態をより完全に例証するために表される。しかし、それらは、決して本発明の広い範囲を限定するものと解釈されるべきではない。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示された原理の多くの変形および修正を容易に考案することができる。
【0141】
実施例
実施例1-C1 stt3およびcwh8遺伝子の欠失
C1における分泌タンパク質のN-グリコシル化を低下させるか排除するため、ドリコールジホスホオリゴ糖タンパク質グリコシルトランスフェ触媒サブユニットSTT3およびドリコールジホスファターゼCWH8をコードする遺伝子を欠失させた。STT3は、多量体オリゴ糖転移酵素(OST)複合体のサブユニットであり、複合体の触媒活性に不可欠である(Zufferey et al.1995,EMBO Journal 14,4949-4960)。OST複合体は、脂質担体ドリコールピロリン酸からポリペプチド鎖の選択されたアスパラギン残基へのオリゴ糖の移動を触媒する。ドリコールピロリン酸ホスファターゼCWH8は、脂質担体ドリコールピロリン酸のリサイクルに関与していると推測される。CWH8は、細胞の生存には不可欠ではないが、対応する遺伝子の欠失が、結果としてN-グリコシル化欠損となる(van Berkel et al.1999,Glycobiology 9,243-253)。
【0142】
欠失は、stt3およびcwh8欠失構築物を個々に(1つの欠失/株)C1に形質転換することにより実行された。stt3またはcwh8を欠失させるためのDNA構築物は、2つの別個のプラスミドに構築された。5’配列のプラスミドは、統合のためのstt3/cwh8 5’隣接領域フラグメントおよびpyr4マーカー遺伝子の最初の半分を含んでいた。3’群のプラスミドは、pyr4マーカーの残りの半分および統合のためのstt3/cwh8 3’隣接領域フラグメントを含んでいた。これらの2つのプラスミド内のpyr4マーカーフラグメントは、互いに重なっている。2つのプラスミドのC1への形質転換中、重なった領域がプラスミド間で相同組換えを実行するのと同時に5’および3’隣接領域フラグメントが欠失される遺伝子の両側でゲノムDNAを用いて組換えられる。選択マーカーフラグメント間の組換えは、マーカー遺伝子が機能的であることが必須であり、そのため、選択下で形質転換体を増殖させるのを可能にする。5’隣接領域の末端からおよそ500bpは、必要であれば、マーカー遺伝子をループアウトすることを可能にするためにPYR4マーカーの残りの半分の後に追加された。stt3およびcwh8 5’および3’配列のベクターの異なるフラグメントをC1ゲノムDNAから増幅させ、酵母組換えクローニングによりマーカー遺伝子を用いてバックボーンベクター(pRS426)にクローン化した(Colot et al.2006,PNAS 103,10352-10357)。
【0143】
stt3欠失構築物の5’配列は、配列番号1に記載される。5’隣接配列は、配列番号1の1~930位に相当し、pyr4マーカー遺伝子の最初の半分は、配列番号1の938~2,717位に相当する。stt3欠失構築物の3’配列は、配列番号2に記載される。pyr4マーカー遺伝子の残りの半分は、配列番号2の1~1,257位に相当する。直接反復配列は、配列番号2の1,266~1,777位に相当する。3’隣接配列は、配列番号2の1,785~2,715位に相当する。
【0144】
cwh8欠失構築物の5’配列は、配列番号3に記載される。5’隣接配列は、配列番号3の1~1,000位に相当し、pyr4マーカー遺伝子の最初の半分は、配列番号3の1,008~2,787位に相当する。cwh8欠失構築物の3’配列は、配列番号4に記載される。pyr4マーカー遺伝子の残りの半分は、配列番号4の1~1,257位に相当する。直接反復配列は、配列番号4の1,266~1,765位に相当する。3’隣接配列は、配列番号4の1,774~2,973位に相当する。
【0145】
stt3/cwh8欠失構築物の両配列は、プラスミドバックボーンから切り取られ、プロテアーゼ遺伝子の9個の欠失を有するC1株DNL132に同時に形質転換される。1つの5’配列ベクターおよび1つの3’配列ベクターの対を、各形質転換に使用した。
【0146】
選択培地プレート上で増殖した形質転換体コロニーを、選択培地上の筋として培養した。欠失構築物の正確な統合を有する形質転換体の同定は、PCRにより実行された。形質転換体の筋からの菌糸体を20mM NaOHに溶解し、100℃でインキュベートして、細胞を溶解させた。Phire Plant PCRキット(商標)(サーモフィッシャー)を用いるPCRのテンプレートとしてこの溶菌液1~2μlを使用した。使用したオリゴヌクレオチドプライマを表1に示す。
【0147】
欠失構築物のstt3遺伝子座への統合は、2つのPCR反応により示された。配列番号5および配列番号6に記載のプライマを用いる反応により、遺伝子の5’末端での統合を検証した。1152bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の5’末端でのstt3遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号7および配列番号8に記載のプライマを用いてstt3の3’末端での統合を検証した。1752bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の3’末端でのstt3遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号9および配列番号10に記載のプライマならびに配列番号11および配列番号12に記載のプライマを用いる定量的PCRにより、stt3遺伝子座への統合に陽性の形質転換体をさらに分析し、stt3遺伝子がそれらから完全に欠失していることを示した。stt3遺伝子座への構築物の統合に陽性であり、stt3遺伝子の存在に陰性である形質転換体C1株を、-80℃で貯蔵し、株番号M3210を与えた。
【0148】
欠失構築物のcwh8遺伝子座への統合は、2つのPCR反応により示された。配列番号13および配列番号6に記載のプライマを用いる反応により、遺伝子の5’末端での統合を検証した。1243bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の5’末端でのcwh8遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号14および配列番号8に記載のプライマを用いて遺伝子の3’末端での統合を検証した。2009bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の3’末端でのcwh8遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号15および配列番号16に記載のプライマならびに配列番号17および配列番号18に記載のプライマを用いる定量的PCRにより、cwh8遺伝子座への統合に陽性の形質転換体をさらに分析し、cwh8遺伝子がそれらから完全に欠失していることを示した。cwh8遺伝子座への構築物の統合に陽性であり、cwh8遺伝子の存在に陰性である形質転換体C1株を-80℃で貯蔵し、株番号M3211を与えた。
【0149】
【0150】
M3210およびM3211株を、1Lのバイオリアクタで7日間、酵母エキスおよび炭素源としてグルコースを含む培地中、流加プロセスで培養した。7日目の上清試料を13500rpmで15分間、3回遠心分離し、メーカーのプロトコルにしたがって、GlycoWorksTM RapiFluor-MSTM N-グリカンキット(ウォーターズ)を用いて上清に存在する総タンパク質からのグリカン分析を実行した。9個のプロテアーゼ欠失を有する株M2864を、N-グリカン分析における対照として実行した。stt3欠失株の培養上清からN-グリカンを検出することができなかったが、対照株は、正常なC1グリカンパターンを示した(
図2Aおよび
図2B)。cwh8欠失株の培養上清から検出されたN-グリカンの量は、対照株のN-グリカン量のおよそ10%であった(
図3Aおよび
図3B)。
【0151】
実施例2-株M3210およびM3211におけるモノクローナル抗体の産生
N-グリコシル化がないモノクローナル抗体およびN-グリコシル化が低いモノクローナル抗体の産生を示すため、治療用抗体ニボルマブの重鎖および軽鎖を、それぞれstt3またはcwh8欠失を有するM3210およびM3211株で発現させた。
【0152】
実施例1で説明したように、発現カセットを2対で2つの別個のプラスミドに構築した。構築物の5’配列は、統合のためのcbh1 5’隣接領域フラグメントを含み、ニボルマブ軽鎖遺伝子がC1 CBH1シグナル配列に融合した発現カセットは、bgl8プロモータとbgl8ターミネータとの間、nia1マーカー遺伝子とハイグロマイシンマーカー遺伝子の最初の1/2との間である。構築物の3’配列は、ハイグロマイシンマーカーの最後の1/2、bgl8ターミネータからの直接反復配列を含み、ニボルマブ重鎖遺伝子がC1からのCBH1シグナル配列に融合した発現カセットは、bgl8プロモータとchi1ターミネータとの間、ならびに統合のためのcbh1 3’隣接領域フラグメントである。
【0153】
ニボルマブ発現構築物の5’配列は、配列番号19に記載される。cbh1 5’隣接配列は、配列番号19の1~1,957位に相当する。bgl8プロモータ配列は、配列番号19の1,966~3,357位に相当する。C1 CBH1シグナル配列に融合した軽鎖をコードする配列は、配列番号19の3,358~4,053位に相当し、3,358~3,408位は、CBH1シグナル配列をコードし、3,409~4,053位は、軽鎖をコードする。この配列は、C1についてのヒト軽鎖遺伝子のコドン最適化、およびジェンスクリプトによる合成により得られた。合成した配列は、bgl8プロモータおよびターミネータのために40bpのフランクを含んでいた。bgl8ターミネータ配列は、配列番号19の4,054~4,520位に相当する。nia1マーカー遺伝子は、配列番号19の4,537~8,651位に相当する。ハイグロマイシンマーカー遺伝子の最初の1/2は、配列番号19の8,660~10,360位に相当する。上述したフラグメントおよびバックボーンベクターpRS426を、ギブソン・アセンブリにより一緒に組み立てて5’配列ベクターを得た。
【0154】
ニボルマブ発現構築物の3’配列は、配列番号20に記載される。ハイグロマイシンマーカー遺伝子の1/2は、配列番号20の1~1,732位に相当する。chi1ターミネータ配列は、配列番号20の2,082~2,727位に相当する。C1 CBH1シグナル配列に融合した重鎖をコードする配列は、配列番号20の2,736~4,109位に相当し、4,059~4,109位は、CBH1シグナル配列をコードし、2,736~4,058位は、重鎖をコードする。この配列は、C1についてのヒト重鎖遺伝子のコドン最適化、およびジェンスクリプトによる合成により得られた。それは、bgl8プロモータおよびchi1ターミネータのために40bpのフランクを含む。bgl8プロモータ配列は、配列番号20の4,110~5,501位に相当する。3’隣接配列は、配列番号20の5,510~6,266位に相当する。上述したフラグメントおよびバックボーンベクターpRS426を、ギブソン・アセンブリにより一緒に組み立てて3’配列ベクターを得た。
【0155】
ニボルマブ発現プラスミドの、それぞれstt3またはcwh8欠失を保持するM3210およびM3211株への形質転換、ならびに形質転換体の選択を、50mg/lのハイグロマイシンを含む選択培地プレート上で行った。形質転換体をPCRによりスクリーニングし、cbh1遺伝子が、構築物により置き換えられているクローンを見つけた。スクリーニングに使用したプライマを表2に示す。配列番号21および配列番号22に記載のプライマを使用して、正確な統合がcbh1遺伝子の5’末端で生じたことを検証した。3592bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の5’末端でのcbh1遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号23および配列番号24に記載のプライマを使用して、cbh1遺伝子の3’末端での正確な統合を検証した。1477bpのフラグメントの増幅は、遺伝子の3’末端でのcbh1遺伝子座への統合の成功を示した。配列番号25および配列番号26のプライマを使用して、cbh1オープンリーディングフレームからの500bpのフラグメントの増幅がないことを示すことにより、cbh1遺伝子の完全欠失を検証した。
【0156】
【0157】
実施例1のように、構築されたC1株を、液体培地中、24ウェルプレートで増殖させた。0.65μm MultiScreenフィルタプレート(メルクミリポア)に通した250μlの試料を3500RPMで10分間遠心分離することにより菌糸体を除去した。形質転換体によるニボルマブの産生を、ウェスタンブロット分析により確認した。ニボルマブを産生することを示す形質転換体を、以下のように選択培地プレート上でのシングルコロニープレーティングを通じて精製した。筋からの菌糸体を、0.9%NaCl-0.025%Tween20溶液800μlに懸濁した。懸濁液の異なる希釈(10-1、10-2および10-3)を0.9%NaCl-0.025%Tween20溶液で調製し、希釈物100μlを選択培地にプレーティングすることにより、シングルコロニーを得た。精製された形質転換体によるニボルマブの産生を、実施例1のように行った24ウェルプレート培養およびそれに続くウェスタンブロット分析により検証した。
【0158】
発現構築物のcbh1遺伝子座への統合に陽性であり、ニボルマブ重鎖および軽鎖の両方を産生するstt3欠失株M3210の精製された形質転換体を-80℃で貯蔵し、株番号M3480を与えた。発現構築物のcbh1遺伝子座への統合に陽性であり、ニボルマブの重鎖および軽鎖の両方を産生するcwh8欠失株M3211の精製された形質転換体を-80℃で貯蔵し、株番号M3481を与えた。
【0159】
株M3480およびM3481を、1Lのバイオリアクタで7日間、酵母エキスおよび炭素源としてグルコースを含む培地中、流加プロセスで培養した。その株により産生されたニボルマブを、メーカーのプロトコルにしたがって、AKTA Startタンパク質精製システム(GEヘルスケア)を用いる1mlのMabSelect SuReプロテインAカラム(GEヘルスケア)に通して精製した。精製抗体からのグリカン分析を、メーカーのプロトコルにしたがってGlycoWorks(商標)RapiFluor-MS(商標)N-グリカンキット(ウォーターズ)を用いて行った。非糖変性株M3242の発酵上清から精製したニボルマブを、グリカン分析における対照として使用した。M3480培養上清から精製されたニボルマブからN-グリカンを検出することができなかったが、対照株から精製されたニボルマブは、正常なC1グリカンパターンを示した(
図4Aおよび
図4B)。cwh8欠失株M3481培養上清から精製されたニボルマブから検出されたN-グリカンの量は、対照株から精製されたニボルマブのN-グリカン量のおよそ11%であった(
図5Aおよび
図5B)。
【0160】
精製されたニボルマブのペプチドマッピングを、以下の方法にしたがって行った。試料100μgを、Vivaspin500(10,000MWCO、PES、ザルトリウス)により50mM炭酸水素アンモニウムで第1の緩衝液交換を3回行った。Rapigest SF(ウォーターズ)を0.1%の最終濃度まで添加し、ジチオトレイトール(DTT)を5mMの最終濃度まで添加した。試料を60℃で40分間インキュベートした。次に、ヨードアセトアミド(IAM)を15mMの最終濃度まで添加し、試料を室温で40分間、暗所でインキュベートした。トリプシン(プロメガ)溶液を、最終のプロテアーゼ;タンパク質比1:50(w/w)まで各試料に添加するか、タンパク質50μgにつき1μlのトリプシン(1μg/ml)を添加した。試料を一晩37℃でインキュベートした。20%TFA4μlを添加することにより反応を停止し、その後、試料を37℃で30分間インキュベートし、10000rpmで5分間遠心分離した。最後に、試料をSpeedVacによりエバポレートし、50μlの水/AcCN/TFA20/80/0.1(v/v/v)で再構成した。以下のLC-MS条件を使用した。機器:Acquity UHPLCシステム、ウォーターズ(ミルフォード、MA、USA)およびウォーターズSynapt G2-S MSシステム(ミルフォード、MA、USA)。カラム:60℃で、ACQUITY UPLC糖タンパク質アミド300A、1.7um、2.1×150mm(ウォーターズ)。溶媒:Aは水中0.1%TFA、Bはアセトニトリル中0.1%TFA。勾配プログラム:0分が10%のA、70分が50%のA、流速0.2ml/分。使用した質量分析パラメータは、コーン電圧25Vおよびキャピラリー電圧3kV、脱溶媒和温度350℃、ならびに源の温度120℃を使用する肯定極性であった。エネルギー傾斜25~40Vを使用してMSEモードのm/z範囲50~2000でデータを回収した。UNIFIソフトウェア(ウォーターズ)を使用してデータを処理した。
【0161】
非糖変性株M3242の発酵上清から精製したニボルマブをペプチドマッピング分析の対照として使用した。ペプチドマッピング結果によれば、stt3欠失株M3480で産生されたニボルマブの重鎖に結合したN-グリカンはなかった(表3)。cwh8欠失株M3481で産生されたニボルマブの重鎖から、わずかに26.6%のN-グリコシル化が検出された(表4)が、非糖変性C1株M3242で産生されたニボルマブの重鎖から、95.8%のN-グリコシル化が検出された(表5)。
【0162】
【0163】
【0164】
【0165】
具体的な実施形態の前述の説明は、本発明の一般的な性質をそのように十分に明らかにし、他のものが、現在の知識を適用することにより、過度の実験なしで、一般的な概念から逸脱することなく、そのような具体的な実施形態を種々の用途のために容易に修正および/または適合させることが可能であり、そのため、そのような適合および修正は、開示された実施形態の意味および等価物の範囲内で理解されるべきであり、理解されることが意図される。本明細書で使用される表現または専門用語が説明の目的のためであり、限定するものではないことが理解されるべきである。種々の開示された化学構造および機能を実行するための手段、材料、およびステップは、本発明から逸脱することなく、多種多様の代替形態をとることが可能である。
【手続補正書】
【提出日】2023-12-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】配列表
【補正方法】追加
【補正の内容】
【配列表】
【国際調査報告】