JP7820943B2 - Method for producing VHH antibody - Google Patents
Method for producing VHH antibodyInfo
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Description
本発明は、VHH抗体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a VHH antibody.
免疫応答における抗体は、生体が感染によって抗原と接触した後、比較的感染初期に患者の血中で増加するイムノグロブリンM(IgM)と、その後に増加するIgG等があることが知られている。
ここで、一般的なイムノグロブリン(Ig)は軽鎖と重鎖とで構成されているが、ラクダ科の動物は、軽鎖を含まない重鎖抗体を産生することが知られている。また、重鎖抗体の可変領域を含む単一のドメインは、天然のシングルドメインであり、それ自身でも抗体として機能する。このため、「シングルドメイン抗体」(以下、「VHH抗体」と略すことがある。)と呼ばれている。
Antibodies in the immune response are known to include immunoglobulin M (IgM), which increases in the patient's blood relatively early after the body comes into contact with an antigen due to infection, and IgG, which increases thereafter.
While typical immunoglobulins (Ig) are composed of light chains and heavy chains, camelids are known to produce heavy-chain antibodies that do not contain light chains. Furthermore, a single domain containing the variable region of a heavy-chain antibody is a naturally occurring single domain, and functions as an antibody by itself. For this reason, it is called a "single-domain antibody" (hereinafter sometimes abbreviated as "VHH antibody").
ウイルスの立体構造エピトープが、例えば、酵素ポケットのような穴状の構造や、ドメイン間の割目の構造部分を含む場合、従来のIgGではその大きさからこうしたエピトープに結合することができなかった。これに対し、上記のVHH抗体は、その分子量がIgG抗体の10分の1と小さいため、上記のような構造のエピトープにも結合することができ、多くの糖鎖で修飾されたウイルス粒子の表面等にも結合できるため、標的分子になり得る分子の幅が広くなる。 When a viral three-dimensional structural epitope includes, for example, a hole-like structure like an enzyme pocket or a structural portion of a cleft between domains, conventional IgG is unable to bind to such epitopes due to its size. In contrast, the above-mentioned VHH antibodies have a molecular weight one-tenth that of IgG antibodies, and are therefore able to bind to epitopes with structures such as those described above, as well as to the surface of virus particles modified with many sugar chains, thereby broadening the range of molecules that can be targeted.
さらに、VHH抗体は耐酸性や耐熱性にも優れており、IgGとは異なって培養細胞で産生させる必要がなく、大腸菌、酵母等で生産することができる。このため、量産しやすく、精製も容易であるという利点がある。さらに、VHH抗体は1本鎖のペプチドで構成されているため、蛋白質工学の技術又は化学修飾等の技術を用いて機能の改変がしやすく、抗体薬物複合体(ADC)を作製しやすいという特徴を有する。 Furthermore, VHH antibodies have excellent acid resistance and heat resistance, and unlike IgG, they do not need to be produced in cultured cells but can be produced in E. coli, yeast, etc. This gives them the advantage of being easy to mass-produce and purify. Furthermore, because VHH antibodies are composed of a single-chain peptide, their function can be easily modified using protein engineering techniques or chemical modification techniques, making them suitable for the production of antibody-drug conjugates (ADCs).
一般的に、抗体精製には、目的物質への特異的な親和性を利用することでワンステップにて高純度に精製することができるアフィニティークロマトグラフィーが用いられている(例えば、特許文献1)。アフィニティー担体の表面には、目的物質に対して高い特異性と親和性を有するリガンドと呼ばれる物質が固定化されている。通常、リガンドには、プロテインAという抗体結合性タンパク質が用いられる。アフィニティークロマトグラフィーでは、プロテインAアフィニティー担体を充填したカラムに抗体原液を通液し、抗体を特異的に吸着させた後、酸性緩衝液で抗体を脱離させることで高純度の抗体を回収する。 Affinity chromatography is commonly used to purify antibodies, which utilizes specific affinity for the target substance to achieve high purity in one step (see, for example, Patent Document 1). A substance called a ligand, which has high specificity and affinity for the target substance, is immobilized on the surface of the affinity support. Typically, an antibody-binding protein called protein A is used as the ligand. In affinity chromatography, an antibody stock solution is passed through a column packed with protein A affinity support, allowing the antibody to specifically adsorb, and then the antibody is desorbed with an acidic buffer solution to recover highly pure antibody.
最近、一度のクロマト精製で多量の抗体原液を高速に処理できる高い抗体結合能力を示すプロテインAアフィニティー担体が種々開発され、抗体の生産性の大きな向上が期待されている。
しかしながら、カラムへのVHH抗体原液の負荷(吸着)量を増加させて通常の酸性条件下で溶出させると、抗体活性が低下する場合があることが判明した。
従って、本発明の課題は、高負荷量であっても抗体の活性維持が可能なVHH抗体の製造方法を提供することにある。
Recently, various protein A affinity supports have been developed that exhibit high antibody binding capacity, allowing for rapid processing of large amounts of antibody stock solutions in a single chromatographic purification run, and are expected to significantly improve antibody productivity.
However, it was found that increasing the loading (adsorption) amount of VHH antibody stock solution onto the column and eluting under normal acidic conditions may result in a decrease in antibody activity.
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a VHH antibody that can maintain antibody activity even at high loading levels.
本発明者は、抗体活性の低下の原因について検討したところ、高負荷量であると酸性条件下でのVHH抗体の分子構造の崩れと高密度化が重なることでVHH抗体が不安定となり、変性と会合化が起こりやすいことに原因があると考えられた。そこで更に検討した結果、アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数が増大する条件下で溶出させれば、VHH抗体の会合を抑え、抗体活性の低下を回避できることを見出した。 The inventors investigated the cause of the decline in antibody activity and concluded that a high loading amount causes the VHH antibody to become unstable due to the combined effects of the collapse of the VHH antibody's molecular structure under acidic conditions and increased density, making the VHH antibody more susceptible to denaturation and aggregation. Further investigation revealed that VHH antibody aggregation can be suppressed and the decline in antibody activity can be avoided by eluting under conditions that increase the partition coefficient between the affinity support and the VHH antibody.
すなわち、本発明は、次の工程(1)及び(2):
(1)プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対して、VHH抗体の吸着量(g)が4~20g/Lとなるように、VHH抗体を含有する溶液を通液する工程
(2)工程(1)の後、前記アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数が0.07~20の範囲となる溶出液を通液する工程
を含む、VHH抗体の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention provides a method for producing a pharmaceutical composition comprising the following steps (1) and (2):
The present invention provides a method for producing a VHH antibody, comprising: (1) passing a solution containing a VHH antibody through an affinity carrier having Protein A as a ligand such that the amount of VHH antibody adsorbed (g) is 4 to 20 g/L relative to the packed layer volume (L) of the affinity carrier; and (2) after step (1), passing an eluate such that the partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody is in the range of 0.07 to 20.
本発明によれば、抗体活性を維持しつつ、精製VHH抗体を生産性良く得ることができる。 According to the present invention, purified VHH antibodies can be obtained with high productivity while maintaining antibody activity.
本発明のVHH抗体の製造方法は、次の工程(1)及び(2):
(1)プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対して、VHH抗体の吸着量(g)が4~20g/Lとなるように、VHH抗体を含有する溶液を通液する工程
(2)工程(1)の後、前記アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数が0.07~20の範囲となる溶出液を通液する工程、を有する。
The method for producing the VHH antibody of the present invention comprises the following steps (1) and (2):
(1) passing a solution containing a VHH antibody through an affinity carrier having Protein A as a ligand so that the amount of VHH antibody adsorbed (g) is 4 to 20 g/L relative to the packed layer volume (L) of the affinity carrier; and (2) after step (1), passing an eluate such that the partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody is in the range of 0.07 to 20.
〔工程(1)〕
本工程は、プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対して、VHH抗体の吸着量(g)が4~20g/Lとなるように、VHH抗体を含有する溶液を通液する工程である。本工程により、プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体にVHH抗体を吸着させる。
[Step (1)]
This step involves passing a solution containing a VHH antibody through the affinity carrier using Protein A as a ligand so that the amount of VHH antibody adsorbed (g) is 4 to 20 g/L relative to the packed bed volume (L) of the affinity carrier using Protein A as a ligand. This step allows the VHH antibody to be adsorbed onto the affinity carrier using Protein A as a ligand.
(VHH抗体)
VHH抗体は、重鎖抗体の可変領域を利用した抗体である。VHH抗体の標的分子は特に限定されない。VHH抗体には、動物細胞で産生された抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体が含まれる。ヒト化された抗体は、ヒトに投与することが可能であるため、医薬として応用することができる。
好適には、VHH抗体として、SARS-CoV-2に結合するVHH抗体が挙げられる。SARS-CoV-2は、急性呼吸器疾患(COVID-19)の原因となる、SARS関連コロナウイルスであり、そのウイルスゲノムは29,903塩基程度の一本鎖プラス鎖RNAウイルスである。SARS-CoV-2に結合するVHH抗体は、詳細には、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質のうちのS1サブユニットに結合する抗体である。
本発明において、より好適なVHH抗体は、以下に例示するSARS-CoV-2 VHH抗体であるCoVHH1と、VHH-COVE1~VHH-COVE9である。当該CoVHH1とVHH-COVE1~VHH-COVE9は、本出願人により見出された抗体で、本出願人による出願(特願2021-076809と特願2021-162820)に記載されている。
(VHH antibody)
VHH antibodies are antibodies that utilize the variable region of a heavy chain antibody. The target molecule of a VHH antibody is not particularly limited. VHH antibodies include antibodies produced in animal cells, humanized antibodies, and chimeric antibodies. Humanized antibodies can be administered to humans and therefore can be used as pharmaceuticals.
Preferably, the VHH antibody is a VHH antibody that binds to SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 is a SARS-associated coronavirus that causes acute respiratory disease (COVID-19), and its viral genome is a single-stranded positive-sense RNA virus with approximately 29,903 bases. Specifically, the VHH antibody that binds to SARS-CoV-2 is an antibody that binds to the S1 subunit of the spike protein of SARS-CoV-2.
In the present invention, more preferred VHH antibodies are the SARS-CoV-2 VHH antibodies CoVHH1 and VHH-COVE1 to VHH-COVE9 exemplified below. CoVHH1 and VHH-COVE1 to VHH-COVE9 are antibodies discovered by the present applicant and are described in applications by the present applicant (Japanese Patent Application Nos. 2021-076809 and 2021-162820).
(CoVHH1)
CoVHH1は、配列番号1で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列において1個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるCDR1と、配列番号2で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列において1個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるCDR2と、配列番号3で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列において1個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるCDR3を含む構造ドメインを1つ以上有する、SARS-CoV-2に結合する抗体である。
(CoVHH1)
CoVHH1 is an antibody that binds to SARS-CoV-2 and has one or more structural domains including CDR1 consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence in which one amino acid in said amino acid sequence has been substituted with another amino acid, CDR2 consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 or an amino acid sequence in which one amino acid in said amino acid sequence has been substituted with another amino acid, and CDR3 consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 or an amino acid sequence in which one amino acid in said amino acid sequence has been substituted with another amino acid.
CDR(Complementarity Determining Region;相補性決定領域)とは、配列可変な抗原認識部位又はランダム配列領域を含み、超可変領域とも云われる。抗体の構造ドメインにおいて、3つのCDRは、N末端側からCDR1、CDR2、CDR3の順で存在する。 CDRs (Complementarity Determining Regions) contain sequence-variable antigen recognition sites or random sequence regions, and are also called hypervariable regions. In the structural domain of an antibody, the three CDRs are located in the following order from the N-terminus: CDR1, CDR2, and CDR3.
ここで、配列番号1で示されるアミノ酸配列はGSTFSDYVMAであり、配列番号2で示されるアミノ酸配列はTISRNGGTTTであり、配列番号3で示されるアミノ酸配列からなるCDR3のアミノ酸配列はVGGDGDSである。 Here, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is GSTFSDYVMA, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is TISRNGGTTT, and the amino acid sequence of CDR3 consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is VGGDGDS.
上記配列番号1~3で示されるアミノ酸配列において1個のアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなるCDRは、配列番号1~3で示されるアミノ酸配列からなるCDRに変異が導入されたCDRを意味する。また、CDR1、CDR2、CDR3に変異が導入されていても、SARS-CoV-2に対する結合能を有している限り、CoVHH1のCDRに包含される。
ここで、置換されるアミノ酸の位置は限定されないが、好ましい位置として、CDR1においては3、4、5又は10番目が挙げられ、CDR2においては3、4、5、6、7、8、9又は10番目が挙げられ、CDR3においては1、2、3又は4番目が挙げられる。
また、置換後のアミノ酸の種類は限定されないが、好ましい置換として、極性や大きさが類似のアミノ酸への置換が挙げられる。また、スレオニン残基のアスパラギン残基、イソロイシン残基またはメチオニン残基への置換、フェニルアラニン残基のイソロイシン残基への置換、セリン残基のアルギニン残基またはアスパラギン残基への置換、アラニン残基のスレオニン残基への置換、アルギニン残基のセリン残基への置換、アスパラギン残基のチロシン残基への置換、グリシン残基のセリン残基への置換、バリン残基のフェニルアラニン残基またはイソロイシン残基への置換、アスパラギン酸残基のグリシン残基またはバリン残基への置換も好ましい置換として挙げられる。
置換されるアミノ酸の位置及び置換後のアミノ酸の種類の好ましい組み合わせとしては、CDR1においては、3番目のスレオニン残基のアスパラギン残基への置換、4番目のフェニルアラニン残基のイソロイシン残基への置換、5番目のセリン残基のアルギニン残基への置換、10番目のアラニン残基のスレオニン残基への置換、
CDR2においては、3番目のセリン残基のアスパラギン残基への置換、4番目アルギニン残基のセリン残基への置換、5番目のアスパラギン残基のチロシン残基への置換、6番目のグリシン残基のセリン残基への置換、7番目のグリシン残基のセリン残基への置換、8番目のスレオニン残基のメチオニン残基への置換、9番目のスレオニン残基のイソロイシン残基への置換、10番目のスレオニン残基のメチオニン残基への置換、
CDR3においては、1番目のバリン残基のイソロイシン残基への置換、3番目のグリシン残基のバリン残基への置換、4番目のアスパラギン酸残基のグリシン残基またはバリン残基への置換、が好ましい。
The CDRs consisting of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 3, in which one amino acid is substituted with another amino acid, refer to CDRs in which a mutation has been introduced into the CDRs consisting of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 3. Furthermore, even if a mutation has been introduced into CDR1, CDR2, or CDR3, it is still included in the CDRs of CoVHH1 as long as it has the ability to bind to SARS-CoV-2.
Here, the position of the amino acid to be substituted is not limited, but preferred positions include the 3rd, 4th, 5th, or 10th positions in CDR1, the 3rd, 4th, 5th, 6th, 7th, 8th, 9th, or 10th positions in CDR2, and the 1st, 2nd, 3rd, or 4th positions in CDR3.
In addition, the type of amino acid after substitution is not limited, but preferred substitutions include substitution with amino acids of similar polarity or size.Preferred substitutions also include substitution of threonine residue with asparagine residue, isoleucine residue or methionine residue, substitution of phenylalanine residue with isoleucine residue, substitution of serine residue with arginine residue or asparagine residue, substitution of alanine residue with threonine residue, substitution of arginine residue with serine residue, substitution of asparagine residue with tyrosine residue, substitution of glycine residue with serine residue, substitution of valine residue with phenylalanine residue or isoleucine residue, and substitution of aspartic acid residue with glycine residue or valine residue.
Preferred combinations of the position of the amino acid to be substituted and the type of amino acid after substitution include, in CDR1, substitution of the third threonine residue with an asparagine residue, substitution of the fourth phenylalanine residue with an isoleucine residue, substitution of the fifth serine residue with an arginine residue, substitution of the tenth alanine residue with a threonine residue,
In CDR2, substitution of the third serine residue with an asparagine residue, substitution of the fourth arginine residue with a serine residue, substitution of the fifth asparagine residue with a tyrosine residue, substitution of the sixth glycine residue with a serine residue, substitution of the seventh glycine residue with a serine residue, substitution of the eighth threonine residue with a methionine residue, substitution of the ninth threonine residue with an isoleucine residue, substitution of the tenth threonine residue with a methionine residue,
In CDR3, substitution of the first valine residue with an isoleucine residue, the third glycine residue with a valine residue, and the fourth aspartic acid residue with a glycine or valine residue are preferred.
なお、SARS-CoV-2に対する結合能は、当業者に公知の方法により評価できる。具体的には、後述する実施例に示すように、バイオレイヤー干渉法により、平衡乖離定数KDを求めることにより評価できる。また、例えば抗原を固定したELISA法、イムノクロマト法、等温滴定カロリメトリー法、表面プラズモン共鳴測定法等を用いた方法によっても評価できる。本発明における解離定数KDは、バイオレイヤー干渉法によって求めたものとする。 The binding ability to SARS-CoV-2 can be evaluated by methods known to those skilled in the art. Specifically, as shown in the Examples below, it can be evaluated by determining the equilibrium dissociation constant KD using biolayer interferometry. It can also be evaluated by methods using, for example, antigen-immobilized ELISA, immunochromatography, isothermal titration calorimetry, surface plasmon resonance measurement, etc. The dissociation constant KD in the present invention is determined by biolayer interferometry.
CoVHH1の構造ドメインは、CDR1、CDR2、CDR3の両端にフレームワーク領域を有するものであってもよい。
フレームワーク領域とは、抗体分子の可変領域において相補性決定領域を除く領域であり、保存性の高い領域を指す。
すなわち、本発明の構造ドメインは、一態様として、第1フレームワーク領域(FR1)、CDR1、第2フレームワーク領域(FR2)、CDR2、第3フレームワーク領域(FR3)、CDR3及び第4フレームワーク領域(FR4)をこの順に有するものが挙げられる。
構造ドメインにおけるフレームワーク領域のアミノ酸配列としては以下のものが挙げられる。
FR1:配列番号4で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列
FR2:配列番号5で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列
FR3:配列番号6で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列
FR4:配列番号7で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列
The structural domain of CoVHH1 may have framework regions on both sides of CDR1, CDR2, and CDR3.
The framework region refers to a region in the variable region of an antibody molecule excluding the complementarity determining regions, and is a highly conserved region.
That is, one embodiment of the structural domain of the present invention includes a first framework region (FR1), CDR1, a second framework region (FR2), CDR2, a third framework region (FR3), CDR3, and a fourth framework region (FR4) in this order.
The amino acid sequences of the framework regions in the structural domains include the following:
FR1: the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 or an amino acid sequence having 80% or more identity with said amino acid sequence; FR2: the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5 or an amino acid sequence having 80% or more identity with said amino acid sequence; FR3: the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6 or an amino acid sequence having 80% or more identity with said amino acid sequence; FR4: the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 or an amino acid sequence having 80% or more identity with said amino acid sequence.
配列番号4~7で示されるアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるフレームワーク領域としては、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、より好ましくは97%以上、より好ましくは98%以上、より好ましくは99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるフレームワーク領域が挙げられる。 Framework regions consisting of amino acid sequences that share 80% or more identity with the amino acid sequences set forth in SEQ ID NOS: 4 to 7 include framework regions consisting of amino acid sequences that share preferably 85% or more, more preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 96% or more, more preferably 97% or more, more preferably 98% or more, and more preferably 99% or more identity.
ここで、アミノ酸配列の同一性とは、2つのアミノ酸配列をアラインメントしたときに両方の配列において同一のアミノ酸残基が存在する位置の数の全長アミノ酸残基数に対する割合(%)をいう。配列の同一性は、例えばNational Center for Biotechnology Information(NCBI)のBLAST(Basic Local Alignment Search Tool)を用いて解析を行なうことにより算出できる。 Here, amino acid sequence identity refers to the percentage (%) of the number of positions where identical amino acid residues exist in two amino acid sequences when the two sequences are aligned, relative to the total number of amino acid residues in both sequences. Sequence identity can be calculated, for example, by performing an analysis using the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) of the National Center for Biotechnology Information (NCBI).
CoVHH1のうち、FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4がこの順で連結され、CDR1が配列番号1で示されるアミノ酸配列、CDR2が配列番号2で示されるアミノ酸配列、CDR3が配列番号3で示されるアミノ酸配列であり、FR1が配列番号4で示されるアミノ酸配列、FR2が配列番号5で示されるアミノ酸配列、FR3が配列番号6で示されるアミノ酸配列、FR4が配列番号7で示されるアミノ酸配列である構造ドメイン(配列番号8)を有する抗体が好適である。 Among CoVHH1s, antibodies having a structural domain (SEQ ID NO: 8) in which FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4 are linked in this order, CDR1 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, CDR2 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, CDR3 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, FR1 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, FR2 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5, FR3 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6, and FR4 is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7 are preferred.
(VHH-COVE1~VHH-COVE9)
VHH-COVE1~VHH-COVE9は、下記の配列番号9~35で示されるアミノ酸配列又は当該アミノ酸配列において少なくとも1つのアミノ酸が他のアミノ酸に置換されたアミノ酸配列からなる、CDR1、CDR2及びCDR3をそれぞれ含む構造ドメインを1つ以上有する、SARS-CoV-2に結合する抗体である。
(VHH-COVE1 to VHH-COVE9)
VHH-COVE1 to VHH-COVE9 are antibodies that bind to SARS-CoV-2 and have one or more structural domains each including CDR1, CDR2, and CDR3, and each consisting of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 9 to 35 below or amino acid sequences in which at least one amino acid in the amino acid sequences has been substituted with another amino acid.
ここで、置換されるアミノ酸の位置及び置換後のアミノ酸の種類は、これらのアミノ酸配列の抗原との解離定数が100nM以上とならない限り、限定されないが好ましくは1個の置換である。 Here, the position of the amino acid to be substituted and the type of amino acid after substitution are not limited, as long as the dissociation constant of these amino acid sequences with the antigen is not 100 nM or greater, but preferably a single substitution is made.
上記VHH-COVE1~9のうち、SARS-CoV-2に対する中和活性の点から、VHH-COVE2、VHH-COVE5、VHH-COVE8、VHH-COVE9が好ましい。 Of the above VHH-COVE1 to 9, VHH-COVE2, VHH-COVE5, VHH-COVE8, and VHH-COVE9 are preferred in terms of neutralizing activity against SARS-CoV-2.
VHH-COVE1~VHH-COVE9の構造ドメインは、CDR1、CDR2、CDR3の両端にフレームワーク領域(FR1~FR4)を有するものであってもよい。
FR1は配列番号36~42に示すアミノ酸配列であってもよく、FR2は配列番号43~50に示すアミノ酸配列であってもよい。FR3は、配列番号51~58に示すアミノ酸配列であってもよく、FR4は配列番号59~61に示すヌクレオチド配列で規定されるアミノ酸配列であってもよい。
The structural domains of VHH-COVE1 to VHH-COVE9 may have framework regions (FR1 to FR4) on both ends of CDR1, CDR2, and CDR3.
FR1 may be the amino acid sequence set forth in SEQ ID NOs: 36 to 42, and FR2 may be the amino acid sequence set forth in SEQ ID NOs: 43 to 50. FR3 may be the amino acid sequence set forth in SEQ ID NOs: 51 to 58, and FR4 may be the amino acid sequence defined by the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NOs: 59 to 61.
また、FR1~FR4は、上記の配列番号36~61に示すアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列を含むことが好ましい。ここで、配列番号36~61に示すアミノ酸配列と80%以上の同一性を有するアミノ酸配列としては、配列番号36~61に示すアミノ酸配列と85%以上の同一性を有する配列であることがより好ましく、さらに好ましくは90%以上である。99%以上の同一性を有するアミノ酸配列からなるフレームワーク領域であることが、さらに好ましい。
アミノ酸配列の同一性は前述したとおりである。
Furthermore, FR1 to FR4 preferably contain amino acid sequences having 80% or more identity to the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 36 to 61. Here, the amino acid sequences having 80% or more identity to the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 36 to 61 are more preferably sequences having 85% or more identity, and even more preferably 90% or more identity, to the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 36 to 61. It is even more preferable that the framework regions are composed of amino acid sequences having 99% or more identity.
The identity of the amino acid sequences is as described above.
VHH-COVE1~VHH-COVE9は、例えば、N末端側からC末端側に向かって、FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4の順に連結されたものを挙げることができる。これらの領域のアミノ酸配列は、上述したとおり、配列表の配列番号9~61で示され、前述したVHH-COVE1~VHH-COVE9の当該領域のアミノ酸配列は、配列番号62(VHH-COVE1)、配列番号63(VHH-COVE2)、配列番号64(VHH-COVE3)、配列番号65(VHH-COVE4)、配列番号66(VHH-COVE5)、配列番号67(VHH-COVE6)、配列番号68(VHH-COVE7)、配列番号69(VHH-COVE8)、配列番号70(VHH-COVE9)に示すものとなっている。 VHH-COVE1 to VHH-COVE9 can be, for example, those in which, from the N-terminus to the C-terminus, the sequences are linked in the following order: FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4. As described above, the amino acid sequences of these regions are shown in SEQ ID NOs: 9 to 61 in the Sequence Listing, and the amino acid sequences of the corresponding regions of VHH-COVE1 to VHH-COVE9 are shown in SEQ ID NO: 62 (VHH-COVE1), SEQ ID NO: 63 (VHH-COVE2), SEQ ID NO: 64 (VHH-COVE3), SEQ ID NO: 65 (VHH-COVE4), SEQ ID NO: 66 (VHH-COVE5), SEQ ID NO: 67 (VHH-COVE6), SEQ ID NO: 68 (VHH-COVE7), SEQ ID NO: 69 (VHH-COVE8), and SEQ ID NO: 70 (VHH-COVE9).
VHH抗体の作製方法は特に限定されず、当該技術分野における公知技術により容易に作製することができる。例えば、ペプチド固相合成法とネイティブ・ケミカル・リゲーション(Native Chemical Ligation;NCL)法を組み合わせて作製することや遺伝子工学的に作製することができるが、VHH抗体をコードする核酸を適当なベクター(例えば、プラスミド)に組み込んで、これを宿主細胞に導入し、組換え抗体として産生させる方法が好ましい。 There are no particular limitations on the method for producing VHH antibodies, and they can be easily produced using techniques known in the art. For example, they can be produced by combining solid-phase peptide synthesis with native chemical ligation (NCL) or by genetic engineering. However, a preferred method involves incorporating nucleic acid encoding the VHH antibody into an appropriate vector (e.g., a plasmid), introducing this into host cells, and producing the antibody as a recombinant antibody.
組換え抗体として産生において使用される宿主細胞としては、例えば、大腸菌、バチルス(Bacillus)属細菌、カビ、動物細胞、植物細胞、バキュロウイルス/昆虫細胞または酵母細胞等が挙げられる。なかでも、生産性の点から、好ましくはバチルス(Bacillus)属細菌である。
バチルス(Bacillus)属細菌は、具体的には、Bacillus subtilis、Bacillus cereus、Bacillus thuringiensis、Bacillus anthracis、Bacillus stearotheromophilus、Bacillus coagulans、Bacillus megaterium、Bacillus halodurans、Bacillus brevis(Brevibacillus brevis)、Bacillus choshinensis (Brevibacillus choshinensis)、Bacillus pumilus、Bacillus alcalophilus、Bacilus amylolyticus、Bacilus amyloliquefaciens、Bacilus liqueniformis、Bacillus polymyxa(Paenibacillus polymyxa)、Bacillus sphaericus、Bacillus firmus、Bacillus clausii、Bacillus macerans等を挙げることができる。なかでも、枯草菌(Bacillus subtilis)、バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)又はバチルス・ブレビス(Bacillus brevis)が好ましい。
なお、Bacillus brevisはBrevibacillus属に分類されて、株によってBrevibacillus brevisあるいはBrevibacillus choshinensis等と記載される場合があり、Bacillus polymyxaはPaenibacillus属に分類されてPaenibacillus polymyxaと記載される場合があり、Bacillus stearotheromophilusはGeobacillus属に分類されてGeobacillus stearotheromophilusと記載される場合がある。しかしながら、本明細書においては、Bacillus brevis、Bacillus polymyxa、及びBacillus stearotheromophilusは、共にBacillus属に属する細菌として定義する。すなわち、本発明において、Bacillus属細菌といった場合、Brevibacillus brevis、Brevibacillus choshinensisと記載される細菌、Paenibacillus polymyxaと記載される細菌及びGeobacillus stearotheromophilusと記載される細菌を含む意味として解釈する。
Host cells used for producing a recombinant antibody include, for example, Escherichia coli, Bacillus bacteria, fungi, animal cells, plant cells, baculovirus/insect cells, yeast cells, etc. Among these, Bacillus bacteria are preferred from the viewpoint of productivity.
Specifically, Bacillus genus bacteria include Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus thuringiensis, Bacillus anthracis, Bacillus stearotheromophilus, Bacillus coagulans, Bacillus megaterium, Bacillus halodurans, Bacillus brevis (Brevibacillus brevis), Bacillus choshinensis (Brevibacillus choshinensis), Bacillus pumilus, Bacillus alcalophilus, Bacillus amylolyticus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus liqueniformis, Bacillus polymyxa (Paenibacillus polymyxa), Bacillus sphaericus, Bacillus firmus, Bacillus clausii, Bacillus macerans, and the like. Among these, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, and Bacillus brevis are preferred.
Note that Bacillus brevis is classified in the genus Brevibacillus and may be described as Brevibacillus brevis or Brevibacillus choshinensis depending on the strain, Bacillus polymyxa is classified in the genus Paenibacillus and may be described as Paenibacillus polymyxa, and Bacillus stearotheromophilus is classified in the genus Geobacillus and may be described as Geobacillus stearotheromophilus. However, in this specification, Bacillus brevis, Bacillus polymyxa, and Bacillus stearotheromophilus are all defined as bacteria belonging to the genus Bacillus. That is, in the present invention, reference to bacteria of the genus Bacillus is interpreted as including bacteria described as Brevibacillus brevis, Brevibacillus choshinensis, bacteria described as Paenibacillus polymyxa, and bacteria described as Geobacillus stearotheromophilus.
抗体を発現させるための発現用ベクターは、各種宿主細胞に適したベクターを用いることができる。発現ベクターとしては、例えば、pBR322、pBR325、pUC12、pUC13等の大腸菌由来のベクター;pUB110、pTP5、pC194等の枯草菌由来のベクター;pHY300PLK等の大腸菌と枯草菌で共用することができるシャトルベクター;pSH19、pSH15等の酵母由来ベクター;λファージ等のバクテリオファージ;アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス、ワクシニアウイルス、バキュロウイルス等のウイルス;及びこれらを改変したベクター等を用いることができる。
これらの発現ベクターは、各々のベクターに適した、複製開始点、選択マーカー及びプロモーターを有しており、必要に応じて、エンハンサー、転写集結配列(ターミネーター)、リボソーム結合部位及びポリアデニル化シグナル等を有していてもよい。さらに、発現ベクターには、発現したポリペプチドの精製を容易にするため、FLAGタグ、Hisタグ、HAタグ及びGSTタグなどを融合させて発現させるための塩基配列が挿入されていてもよい。
The expression vector for expressing an antibody can be a vector suitable for various host cells. Examples of the expression vector include vectors derived from Escherichia coli such as pBR322, pBR325, pUC12, and pUC13; vectors derived from Bacillus subtilis such as pUB110, pTP5, and pC194; shuttle vectors that can be used in common with both Escherichia coli and Bacillus subtilis such as pHY300PLK; yeast-derived vectors such as pSH19 and pSH15; bacteriophages such as λ phage; viruses such as adenovirus, adeno-associated virus, lentivirus, vaccinia virus, and baculovirus; and vectors modified from these.
These expression vectors have a replication origin, a selection marker, and a promoter appropriate for each vector, and may also have, as necessary, an enhancer, a transcription termination sequence (terminator), a ribosome binding site, a polyadenylation signal, etc. Furthermore, in order to facilitate purification of the expressed polypeptide, the expression vector may have inserted therein a nucleotide sequence for expressing a fused tag such as a FLAG tag, a His tag, an HA tag, or a GST tag.
発現させたVHH抗体を培養菌体または培養細胞から抽出する際には、培養後、公知の方法で菌体または培養細胞を集め、これを適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチーム及び/または凍結融解などによって菌体または細胞を破壊したのち、遠心分離や濾過により、可溶性抽出液を取得する。 When expressing VHH antibodies from cultured bacteria or cells, the bacteria or cultured cells are collected after cultivation using a known method, suspended in an appropriate buffer, and disrupted by ultrasound, lysozyme, and/or freeze-thawing, followed by centrifugation or filtration to obtain a soluble extract.
本発明では、VHH抗体を含有する溶液として、前述した可溶性抽出液等の培養液由来の溶液を用いることが工業的生産性の点から好ましい。
VHH抗体を含有する溶液におけるVHH抗体の含有量は、吸着性の点、工程時間の点から、好ましくは0.01g/L以上、より好ましくは0.1g/L以上、更に好ましくは0.3g/L以上、更に好ましくは0.5g/L以上であり、また、吸着性の点、VHH抗体分子の安定溶解性の点から、好ましくは50g/L以下、より好ましくは20g/L以下、更に好ましくは10g/L以下、より更に好ましくは5g/L以下である。
In the present invention, it is preferable from the viewpoint of industrial productivity to use a solution derived from the culture medium, such as the above-mentioned soluble extract, as the solution containing the VHH antibody.
The content of VHH antibody in a solution containing VHH antibody is preferably 0.01 g/L or more, more preferably 0.1 g/L or more, even more preferably 0.3 g/L or more, and even more preferably 0.5 g/L or more, from the standpoints of adsorption and process time; and is preferably 50 g/L or less, more preferably 20 g/L or less, even more preferably 10 g/L or less, and even more preferably 5 g/L or less, from the standpoints of adsorption and stable solubility of VHH antibody molecules.
(プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体)
本工程で用いられるプロテインAは、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)の細胞壁に存在する膜タンパク質であり、免疫グロブリンG(抗体)等の定常領域に特異的に結合することが知られている。プロテインAは、天然型、改変したもののいずれでもよい。例えば、アルカリ耐性を向上させた改変プロテインA等が知られている。
プロテインAは、特に限定されず、黄色ブドウ球菌より抽出精製されたもの、遺伝子組換え技術により生産されたもの等を用いることができる。
(Affinity carrier with protein A as a ligand)
The protein A used in this step is a membrane protein present in the cell wall of Staphylococcus aureus, and is known to specifically bind to the constant region of immunoglobulin G (antibody) and the like. Protein A may be either native or modified. For example, modified protein A with improved alkali resistance is known.
The protein A is not particularly limited, and protein A extracted and purified from Staphylococcus aureus, protein A produced by genetic recombination technology, etc. can be used.
アフィニティー担体は、アフィニティークロマトグラフィーに用いられる生体分子を特異的かつ可逆的に吸着する能力をもつ不溶性の担体である。担体基材としては、合成高分子、多糖類天然高分子、シリカゲル、多孔性ガラス等が挙げられる。合成高分子としては、ポリスチレン、架橋ポリスチレン等のスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂等が挙げられる。天然高分子としては、アガロース、デキストラン、セルロース、プルラン等の多糖類が挙げられる。
アフィニティー担体の形状としては、粒子状、繊維状、膜状、モノリス状等が挙げられる。好ましくは、粒子状である。担体は、多孔性でも非多孔性でもよい。
アフィニティー担体の平均粒子径は、吸脱着性、圧力損失の観点から、好ましくは1~1000μm、より好ましくは10~500μmである。平均粒子径は、担体を蒸留水に分散し、粒子径分布測定装置(例えば、LA-920、堀場製作所社)を用いて測定することができる。
また、細孔径は、吸着容量、吸脱着性の観点から、好ましくは10~1000nm、より好ましくは20~200nmである。
Affinity carriers are insoluble carriers capable of specifically and reversibly adsorbing biomolecules used in affinity chromatography. Examples of carrier substrates include synthetic polymers, natural polysaccharide polymers, silica gel, and porous glass. Examples of synthetic polymers include styrene-based resins such as polystyrene and cross-linked polystyrene, acrylic resins, and methacrylic resins. Examples of natural polymers include polysaccharides such as agarose, dextran, cellulose, and pullulan.
The affinity carrier may be in the form of particles, fibers, membranes, monoliths, etc. Particulates are preferred. The carrier may be porous or non-porous.
The average particle size of the affinity carrier is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 10 to 500 μm, from the viewpoints of adsorption/desorption properties and pressure loss. The average particle size can be measured by dispersing the carrier in distilled water and using a particle size distribution analyzer (for example, LA-920, Horiba, Ltd.).
The pore size is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 20 to 200 nm, from the viewpoint of adsorption capacity and adsorption/desorption properties.
アフィニティー担体へプロテインAを固定化する方法は、タンパク質を担体に固定化する一般的な方法により行うことができる。また、アフィニティー担体とリガンドであるプロテインAとの間に、ポリメチレン鎖、ポリエチレングリコール鎖、糖類等のスペーサーを導入してもよい。 Protein A can be immobilized on an affinity support using standard methods for immobilizing proteins on supports. A spacer such as a polymethylene chain, polyethylene glycol chain, or sugar may also be introduced between the affinity support and the ligand, Protein A.
プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体は、商業的に入手したものを使用することができる。例えば、市販品として、Ampshere A3(JSRライフサイエンス社製)、MabSelect Sure(GEヘルスケア社製)、Praesto AP(ピュロライト社製)、KanCapA 3G(カネカ社製)等がある。 Affinity supports using Protein A as a ligand can be commercially available. Examples of commercially available products include Ampshere A3 (JSR Life Sciences), MabSelect Sure (GE Healthcare), Praesto AP (Purolite), and KanCapA 3G (Kaneka).
(平衡化)
VHH抗体を含有する溶液を通液する前においては、カラムへ、りん酸緩衝生理食塩水(PBS)等の中性緩衝液に必要に応じて塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム等の無機塩を添加した溶液を通液し、予め平衡化を行うことが好ましい。
緩衝液の濃度は、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくは0.5mM以上、より好ましくは1mM以上、更に好ましくは2mM以上、更に好ましくは3mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは100mM以下、より好ましくは50mM以下、更に好ましくは25mM以下、更に好ましくは15mM以下である。
塩濃度は、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくは5mM以上、より好ましくは50mM以上、更に好ましくは100mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは1500mM以下、より好ましくは1000mM以下、更に好ましくは200mM以下である。
(equilibrium)
Before passing a solution containing a VHH antibody through the column, it is preferable to pass a solution of a neutral buffer solution such as phosphate-buffered saline (PBS) to which an inorganic salt such as sodium chloride or sodium sulfate has been added as needed through the column to pre-equilibrate the column.
The concentration of the buffer solution is preferably 0.5 mM or more, more preferably 1 mM or more, even more preferably 2 mM or more, and even more preferably 3 mM or more, from the viewpoints of adsorption and activity maintenance, and from the same viewpoints, is preferably 100 mM or less, more preferably 50 mM or less, even more preferably 25 mM or less, and even more preferably 15 mM or less.
The salt concentration is preferably 5 mM or more, more preferably 50 mM or more, and even more preferably 100 mM or more, from the viewpoints of adsorption and activity maintenance, and from the same viewpoints, is preferably 1500 mM or less, more preferably 1000 mM or less, and even more preferably 200 mM or less.
平衡化に用いる溶液のpH(20℃、以下同じ)は、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくはpH5.5以上、より好ましくはpH6.0以上、更に好ましくはpH6.5以上、更に好ましくはpH7.0以上であり、また、同様の点から、好ましくはpH9.0以下、より好ましくはpH8.5以下、更に好ましくはpH8.0以下、更に好ましくはpH7.5以下である。 The pH (20°C, same below) of the solution used for equilibration is preferably 5.5 or higher, more preferably 6.0 or higher, even more preferably 6.5 or higher, and even more preferably 7.0 or higher, from the standpoints of adsorption and activity maintenance. Also, from the same standpoints, it is preferably 9.0 or lower, more preferably 8.5 or lower, even more preferably 8.0 or lower, and even more preferably 7.5 or lower.
カラム温度は、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは2℃以上であり、また、同様の点から、好ましくは35℃以下、より好ましくは30℃以下である。 From the viewpoints of adsorption and activity maintenance, the column temperature is preferably 0°C or higher, more preferably 2°C or higher, and from the same viewpoints, it is preferably 35°C or lower, more preferably 30°C or lower.
通液速度(空間速度、SV)は、吸着性の点、活性維持性の点、及び工程時間の点から、好ましくは0.1/hr以上、より好ましくは1/hr以上、更に好ましくは2/hr以上、更に好ましくは3/hr以上であり、また、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくは25/hr以下、より好ましくは20/hr以下、更に好ましくは15/hr以下、更に好ましくは10/hr以下である。
また、通液量(BV)は、吸着性の点、活性維持性の点、及び工程時間の点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上、更に好ましくは2.5以上である。上限は特に限定されないが、VHH抗体の吸着収率の点から、好ましくは100以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下である。
The liquid passage rate (space velocity, SV) is preferably 0.1/hr or more, more preferably 1/hr or more, even more preferably 2/hr or more, and even more preferably 3/hr or more, from the viewpoints of adsorption ability, activity maintenance, and process time, and is preferably 25/hr or less, more preferably 20/hr or less, even more preferably 15/hr or less, and even more preferably 10/hr or less, from the viewpoints of adsorption ability and activity maintenance.
From the viewpoints of adsorption, activity maintenance, and process time, the flow volume (BV) is preferably at least 1, more preferably at least 1.5, even more preferably at least 2, and even more preferably at least 2.5. There are no particular upper limits, but from the viewpoint of the adsorption yield of VHH antibody, it is preferably at most 100, more preferably at most 30, and even more preferably at most 10.
(吸着)
本工程では、VHH抗体を含有する溶液を、プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対して、VHH抗体の吸着量(g)が4~20g/Lとなるように通液する。このようなクロマト精製によってVHH抗体の生産性の大きな向上が見込まれる。
プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対するVHH抗体の吸着量(g)は、VHH抗体の生産性の点から、好ましくは4g/L以上、より好ましくは5g/L以上、更に好ましくは7g/L以上であり、また、VHH抗体の吸着収率の点から、好ましくは20g/L以下、より好ましくは15g/L以下、更に好ましくは10g/L以下である。
(adsorption)
In this step, a solution containing a VHH antibody is passed through the affinity carrier using protein A as a ligand so that the amount of VHH antibody adsorbed (g) is 4 to 20 g/L relative to the packed bed volume (L) of the affinity carrier. Such chromatographic purification is expected to significantly improve the productivity of VHH antibodies.
The amount of VHH antibody adsorption (g) relative to the packed bed volume (L) of an affinity carrier using Protein A as a ligand is preferably 4 g/L or more, more preferably 5 g/L or more, and even more preferably 7 g/L or more, from the viewpoint of VHH antibody productivity, and is preferably 20 g/L or less, more preferably 15 g/L or less, and even more preferably 10 g/L or less, from the viewpoint of VHH antibody adsorption yield.
カラム温度は、吸着性の点、活性維持性の点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは2℃以上であり、また、同様の点から、好ましくは35℃以下、より好ましくは30℃以下である。 From the viewpoints of adsorption and activity maintenance, the column temperature is preferably 0°C or higher, more preferably 2°C or higher, and from the same viewpoints, it is preferably 35°C or lower, more preferably 30°C or lower.
通液速度(空間速度、SV)は、吸着性の点、工程時間の点から、好ましくは0.1/hr以上、より好ましくは1/hr以上、更に好ましくは2/hr以上、更に好ましくは3/hr以上であり、また、吸着性の点から、好ましくは25/hr以下、より好ましくは20/hr以下、更に好ましくは15/hr以下、更に好ましくは10/hr以下である。
通液量(BV)は、吸着性の点、活性維持性の点、及び工程時間の点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは1以上であり、また、同様の点から、好ましくは200以下、より好ましくは100以下、更に好ましくは50以下である。
The liquid passage rate (space velocity, SV) is preferably 0.1/hr or more, more preferably 1/hr or more, even more preferably 2/hr or more, and even more preferably 3/hr or more, from the viewpoint of adsorption ability and process time, and is preferably 25/hr or less, more preferably 20/hr or less, even more preferably 15/hr or less, and even more preferably 10/hr or less, from the viewpoint of adsorption ability.
The flow rate (BV) is preferably 0.1 or more, more preferably 1 or more, from the viewpoints of adsorption ability, activity maintenance, and process time, and from the same viewpoints, is preferably 200 or less, more preferably 100 or less, and even more preferably 50 or less.
(洗浄)
工程(1)の後は、工程(2)の前に、アフィニティー担体の充填層に洗浄液を通液し洗浄する工程を行うことが好ましい。洗浄の回数は、1回又は複数回でもよい。
洗浄液としては、りん酸緩衝生理食塩水(PBS)等の中性緩衝液に必要に応じて塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム等の無機塩を添加した洗浄液が挙げられる。
緩衝液の濃度は、収率の点、活性維持性の点、及び精製度の点から、好ましくは0.5mM以上、より好ましくは1mM以上、更に好ましくは2mM以上、更に好ましくは3mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは100mM以下、より好ましくは50mM以下、更に好ましくは25mM以下、更に好ましくは15mM以下である。
塩濃度は、収率の点、活性維持性の点、及び精製度の点から、好ましくは5mM以上、より好ましくは50mM以上、更に好ましくは100mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは1500mM以下、より好ましくは1000mM以下、更に好ましくは200mM以下である。
(Washing)
After step (1), and before step (2), it is preferable to carry out a step of passing a washing solution through the packed layer of the affinity carrier to wash it. The number of washings may be one or more.
Examples of the washing solution include a neutral buffer solution such as phosphate buffered saline (PBS) to which inorganic salts such as sodium chloride and sodium sulfate are added as needed.
The concentration of the buffer solution is preferably 0.5 mM or more, more preferably 1 mM or more, even more preferably 2 mM or more, and even more preferably 3 mM or more, from the viewpoints of yield, activity retention, and purity, and from the same viewpoints, is preferably 100 mM or less, more preferably 50 mM or less, even more preferably 25 mM or less, and even more preferably 15 mM or less.
The salt concentration is preferably 5 mM or more, more preferably 50 mM or more, and even more preferably 100 mM or more, from the viewpoints of yield, activity maintenance, and purity, and from the same viewpoints, is preferably 1500 mM or less, more preferably 1000 mM or less, and even more preferably 200 mM or less.
洗浄液のpH(20℃)は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくはpH4.5以上、より好ましくはpH5.5以上、更に好ましくはpH6.5以上、更に好ましくはpH7.0以上であり、また、同様の点から、好ましくはpH9.0以下、より好ましくはpH8.5以下、更に好ましくはpH8.0以下、更に好ましくはpH7.5以下である。 The pH (20°C) of the washing solution is preferably 4.5 or higher, more preferably 5.5 or higher, even more preferably 6.5 or higher, and even more preferably 7.0 or higher, from the standpoints of yield and activity maintenance. Also, from the same standpoints, it is preferably 9.0 or lower, more preferably 8.5 or lower, even more preferably 8.0 or lower, and even more preferably 7.5 or lower.
カラム温度は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは2℃以上であり、また、同様の点から、好ましくは35℃以下、より好ましくは30℃以下である。 From the standpoints of yield and activity maintenance, the column temperature is preferably 0°C or higher, more preferably 2°C or higher, and from the same standpoints, preferably 35°C or lower, more preferably 30°C or lower.
通液速度(空間速度、SV)は、収率の点、精製度の点、及び工程時間の点から、好ましくは0.1/hr以上、より好ましくは1/hr以上、更に好ましくは2/hr以上、更に好ましくは3/hr以上であり、また、収率の点、精製度の点から、好ましくは25/hr以下、より好ましくは20/hr以下、更に好ましくは15/hr以下、更に好ましくは10/hr以下である。
また、通液量(BV)は、収率の点、精製度の点、及び工程時間の点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上、更に好ましくは3以上である。上限は特に限定されないが、工程時間、経済性の点から、好ましくは100以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下である。
The liquid passage rate (space velocity, SV) is preferably 0.1/hr or more, more preferably 1/hr or more, even more preferably 2/hr or more, and even more preferably 3/hr or more, from the viewpoints of yield, purity, and process time; and is preferably 25/hr or less, more preferably 20/hr or less, even more preferably 15/hr or less, and even more preferably 10/hr or less, from the viewpoints of yield and purity.
In addition, from the viewpoints of yield, purity, and process time, the flow volume (BV) is preferably at least 1, more preferably at least 1.5, even more preferably at least 2, and still more preferably at least 3. There are no particular limitations on the upper limit, but from the viewpoints of process time and economy, it is preferably at most 100, more preferably at most 30, and still more preferably at most 10.
〔工程(2)〕
本工程は、工程(1)の後、前記アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数が0.07~20の範囲となる溶出液を通液する工程であり、当該工程によりVHH抗体を溶出させ、溶出液を回収することで、目的とするVHH抗体をその活性を低下させることなく得ることができる。溶出工程は、1回又は複数回行うことができる。
[Step (2)]
This step is a step of passing an eluate, which has a partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody in the range of 0.07 to 20, after step (1), and by eluting the VHH antibody in this step and recovering the eluate, the target VHH antibody can be obtained without reducing its activity. The elution step can be carried out once or multiple times.
アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくは0.07以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.3以上、より更に好ましくは0.5以上、より更に好ましくは0.7以上、より更に好ましくは1以上であり、また、同様の点から、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは7以下、より更に好ましくは5以下、より更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下、より更に好ましくは1.4以下である。
アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数の算出方法の詳細は実施例に記載した。
The partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody is, from the standpoints of yield and activity retention, preferably 0.07 or more, more preferably 0.1 or more, even more preferably 0.3 or more, even more preferably 0.5 or more, even more preferably 0.7 or more, and even more preferably 1 or more; from the same standpoints, it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, even more preferably 7 or less, even more preferably 5 or less, even more preferably 3 or less, even more preferably 2 or less, and even more preferably 1.4 or less.
The method for calculating the partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody is described in detail in the Examples.
溶出液は、アフィニティー担体に吸着したVHH抗体を脱離、溶出することができるものである。溶出液としては、例えば、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、酒石酸緩衝液、グリシン-塩酸緩衝液、りん酸緩衝液等が挙げられる。好ましくはグリシンを含有する緩衝液である。
緩衝液の濃度は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくは5mM以上、より好ましくは50mM以上、更に好ましくは80mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは200mM以下、より好ましくは150mM以下、更に好ましくは120mM以下である。
塩濃度は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくは5mM以上、より好ましくは10mM以上、更に好ましくは50mM以上、更に好ましくは80mM以上であり、また、同様の点から、好ましくは1500mM以下、より好ましくは1000mM以下、更に好ましくは200mM以下、更に好ましくは120mM以下である。
The elution solution is one that can release and elute the VHH antibody adsorbed to the affinity carrier. Examples of elution solutions include acetate buffer, citrate buffer, tartrate buffer, glycine-hydrochloric acid buffer, and phosphate buffer. A buffer containing glycine is preferred.
The concentration of the buffer solution is preferably 5 mM or more, more preferably 50 mM or more, and even more preferably 80 mM or more, from the viewpoints of yield and activity maintenance, and is preferably 200 mM or less, more preferably 150 mM or less, and even more preferably 120 mM or less, from the same viewpoints.
From the viewpoints of yield and activity maintenance, the salt concentration is preferably 5 mM or more, more preferably 10 mM or more, even more preferably 50 mM or more, and even more preferably 80 mM or more; from the same viewpoints, it is preferably 1500 mM or less, more preferably 1000 mM or less, even more preferably 200 mM or less, and even more preferably 120 mM or less.
溶出液のpHは、収率の点、活性維持性の点から、好ましくはpH2.8以上、より好ましくはpH3.0以上、更に好ましくはpH3.2以上、より更に好ましくはpH3.3以上であり、また、同様の点から、好ましくはpH4.0以下、より好ましくはpH3.8以下、更に好ましくはpH3.7以下、より更に好ましくはpH3.6以下、より更に好ましくはpH3.5以下である。 From the standpoints of yield and activity retention, the pH of the eluate is preferably 2.8 or higher, more preferably 3.0 or higher, even more preferably 3.2 or higher, and even more preferably 3.3 or higher. From the same standpoints, it is preferably 4.0 or lower, more preferably 3.8 or lower, even more preferably 3.7 or lower, even more preferably 3.6 or lower, and even more preferably 3.5 or lower.
カラム温度は、収率の点、活性維持性の点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは2℃以上であり、また、同様の点から、好ましくは35℃以下、より好ましくは30℃以下である。 From the standpoints of yield and activity maintenance, the column temperature is preferably 0°C or higher, more preferably 2°C or higher, and from the same standpoints, preferably 35°C or lower, more preferably 30°C or lower.
通液速度(空間速度、SV)は、収率の点、精製度の点、及び工程時間の点から、好ましくは0.1/hr以上、より好ましくは1/hr以上、更に好ましくは2/hr以上、更に好ましくは3/hr以上であり、また、収率の点、精製度の点から、好ましくは25/hr以下、より好ましくは20/hr以下、更に好ましくは15/hr以下、更に好ましくは10/hr以下である。
また、通液量(BV)は、収率の点、工程時間の点、活性維持制、及び液量を考慮して、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上、更に好ましくは2.5以上であり、また、工程時間、VHH抗体濃度低下による後工程の精製負荷の点から、好ましくは100以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下である。
The liquid passage rate (space velocity, SV) is preferably 0.1/hr or more, more preferably 1/hr or more, even more preferably 2/hr or more, and even more preferably 3/hr or more, from the viewpoints of yield, purity, and process time; and is preferably 25/hr or less, more preferably 20/hr or less, even more preferably 15/hr or less, and even more preferably 10/hr or less, from the viewpoints of yield and purity.
Furthermore, taking into consideration the yield, process time, activity maintenance, and liquid volume, the flow volume (BV) is preferably 1 or more, more preferably 1.5 or more, even more preferably 2 or more, and even more preferably 2.5 or more; and from the viewpoints of process time and the burden on subsequent purification steps due to a decrease in VHH antibody concentration, the BV is preferably 100 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 10 or less.
本発明において、工程(2)におけるVHH抗体の収率は、80質量%以上という高い収率とすることができる。 In the present invention, the yield of VHH antibodies in step (2) can be as high as 80% by mass or more.
(中和)
工程(2)の後は、溶出されたVHH抗体を中性又はアルカリ性の溶液と混合し中和する工程を行うことが好ましい。
中性又はアルカリ性の溶液としては、トリス-塩酸緩衝液等の緩衝液が挙げられる。当該溶液のpHは、活性維持性の点から、好ましくはpH6以上、より好ましくはpH7以上、更に好ましくはpH8以上、更に好ましくはpH8.5以上であり、また、同様の点から、好ましくはpH14以下、より好ましくはpH11以下、更に好ましくはpH10以下、更に好ましくはpH9.5以下である。
(neutralization)
After step (2), it is preferable to carry out a step of neutralizing the eluted VHH antibody by mixing it with a neutral or alkaline solution.
Examples of neutral or alkaline solutions include buffer solutions such as Tris-HCl buffer, etc. The pH of the solution is preferably 6 or higher, more preferably 7 or higher, even more preferably 8 or higher, and even more preferably 8.5 or higher, from the viewpoint of activity maintenance, and from the same viewpoint, is preferably 14 or lower, more preferably 11 or lower, even more preferably 10 or lower, and even more preferably 9.5 or lower.
中和後のVHH抗体を含む溶出液のpHは、活性維持性の点から、好ましくはpH6以上、より好ましくはpH7以上であり、また、同様の点から、好ましくはpH10以下、より好ましくはpH9以下である。 The pH of the eluate containing the neutralized VHH antibody is preferably 6 or higher, more preferably 7 or higher, from the viewpoint of maintaining activity, and from the same viewpoint, is preferably 10 or lower, more preferably 9 or lower.
(再生)
また、アフィニティー担体の再生工程を行ってもよい。アフィニティー精製用カラムは、通常、アルカリ溶液で洗浄、平衡化されて繰り返し使用される。
アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、水酸化テトラブチルアンモニウム等の溶液が挙げられる。
アルカリ溶液の濃度は、収率の点、精製度の点から、好ましくは0.05M以上、より好ましくは0.1M以上であり、また、同様の点から、好ましくは1M以下、より好ましくは0.5M以下である。
通液速度(空間速度、SV)は、収率の点、精製度の点、及び工程時間の点から、好ましくは0.1/hr以上、より好ましくは1/hr以上、更に好ましくは1.5/hr以上であり、また、収率の点、精製度の点から、好ましくは25/hr以下、より好ましくは20/hr以下、更に好ましくは15/hr以下、更に好ましくは10/hr以下である。
また、通液量(BV)は、収率の点、精製度の点、及び工程時間の点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上である。上限は特に限定されないが、同様の点から、好ましくは100以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下である。
(reproduction)
A regeneration step of the affinity carrier may also be carried out. Affinity purification columns are usually washed and equilibrated with an alkaline solution before repeated use.
Examples of the alkaline solution include solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide, triethylamine, tetrabutylammonium hydroxide, and the like.
The concentration of the alkaline solution is preferably 0.05 M or more, more preferably 0.1 M or more, from the viewpoints of yield and purity, and is preferably 1 M or less, more preferably 0.5 M or less, from the same viewpoints.
The liquid passage rate (space velocity, SV) is preferably 0.1/hr or more, more preferably 1/hr or more, and even more preferably 1.5/hr or more, from the viewpoints of yield, purity, and process time, and is preferably 25/hr or less, more preferably 20/hr or less, even more preferably 15/hr or less, and even more preferably 10/hr or less, from the viewpoints of yield and purity.
In addition, from the viewpoints of yield, purity, and process time, the flow volume (BV) is preferably at least 1, more preferably at least 1.5, and even more preferably at least 2. The upper limit is not particularly limited, but from the same viewpoints, it is preferably at most 100, more preferably at most 30, and even more preferably at most 10.
このような処理の結果、VHH抗体が精製され、精製VHH抗体が得られる。
本発明により得られたVHH抗体は、そのまま使用することもできるが、更に必要に応じて、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー等により精製して使用することができる。
As a result of such treatment, the VHH antibody is purified to obtain a purified VHH antibody.
The VHH antibodies obtained according to the present invention can be used as they are, but can also be further purified by ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, or the like, if necessary, before use.
[VHH発現枯草菌変異株作製材料]
(1)菌株
枯草菌(Bacillus subtilis)168株(以下、168株という)から、特開2006-174707号に記載されている方法に従って、細胞外プロテアーゼ遺伝子(epr、wprA、mpr、nprB、bpr、nprE、vpr、aprE及びaprX)の欠損株を作製した。以下、得られた細胞外プロテアーゼ単一欠損株をそれぞれΔepr、ΔwprA、Δmpr、ΔnprB、Δbpr、ΔnprE、Δvpr、ΔaprE、及びΔaprXと記載する。また、特許第4336082に記載されている方法に従い、上記9種の細胞外プロテアーゼ遺伝子を全て欠損している枯草菌株Dpr9から、胞子形成に関与するsigF遺伝子を欠損させた。得られた細胞外プロテアーゼ多重欠損株をDpr9ΔsigFと記載する。
[Materials for producing VHH-expressing Bacillus subtilis mutant strains]
(1) Strains Defective strains of extracellular protease genes (epr, wprA, mpr, nprB, bpr, nprE, vpr, aprE, and aprX) were prepared from Bacillus subtilis strain 168 (hereinafter referred to as strain 168) according to the method described in Japanese Patent Publication No. 2006-174707. Hereinafter, the resulting strains deficient in a single extracellular protease are referred to as Δepr, ΔwprA, Δmpr, ΔnprB, Δbpr, ΔnprE, Δvpr, ΔaprE, and ΔaprX, respectively. Furthermore, according to the method described in Japanese Patent No. 4336082, the sigF gene involved in sporulation was deleted from Bacillus subtilis strain Dpr9, which is deficient in all nine of the above extracellular protease genes. The resulting strain multiple-deficient in extracellular proteases is referred to as Dpr9ΔsigF.
(2)培地
・LB培地:1% Bacto(登録商標) Tryptone(Difco)、0.5% Bacto Yeast Extract(Difco)、1%塩化ナトリウム。平板培地には1.5%の寒天を加えた。必要に応じてテトラサイクリン塩酸塩(50ppm)を加えた。
・SMMP溶液:Antibiotic Medium 3(Difco) (35g/L)、スクロース(171.5g/L)、マレイン酸二ナトリウム(3.2g/L)、塩化マグネシウム六水和物(4.06g/L)
・PEG溶液:スクロース(85.75g/L)、マレイン酸二ナトリウム(1.6g/L)、塩化マグネシウム六水和物(2.03g/L)、PEG8000(400g/L)
・DM3培地:1% CMC(関東化学)、0.5% Bacto Casamino Acids(Difco)、0.5% Bacto Yeast Extract(Difco)、8.1%コハク酸二ナトリウム六水和物、0.35%リン酸水素二カリウム、0.15%リン酸二水素カリウム、0.5%グルコース、20mM塩化マグネシウム、0.01% BSA、50ppmテトラサイクリン塩酸塩。平板培地には1%の寒天を加えた。
(2) Culture Medium: LB medium: 1% Bacto (registered trademark) Tryptone (Difco), 0.5% Bacto Yeast Extract (Difco), 1% sodium chloride. 1.5% agar was added to the plate medium. Tetracycline hydrochloride (50 ppm) was added as needed.
SMMP solution: Antibiotic Medium 3 (Difco) (35 g/L), sucrose (171.5 g/L), disodium maleate (3.2 g/L), magnesium chloride hexahydrate (4.06 g/L)
PEG solution: sucrose (85.75 g/L), disodium maleate (1.6 g/L), magnesium chloride hexahydrate (2.03 g/L), PEG 8000 (400 g/L)
DM3 medium: 1% CMC (Kanto Chemical), 0.5% Bacto Casamino Acids (Difco), 0.5% Bacto Yeast Extract (Difco), 8.1% disodium succinate hexahydrate, 0.35% dipotassium hydrogen phosphate, 0.15% potassium dihydrogen phosphate, 0.5% glucose, 20 mM magnesium chloride, 0.01% BSA, 50 ppm tetracycline hydrochloride. 1% agar was added to the plate medium.
(3)試薬
試薬は、特に記述が無い場合はWako社製を用いた。
(3) Reagents Reagents manufactured by Wako were used unless otherwise specified.
[カラム出口溶液のモニタリング]
カラム出口にクロマトグラフィーシステム(BioLogic LP(バイオ・ラッド ラボラトリーズ(株))もしくはBioLogic DuoFlow(バイオ・ラッド ラボラトリーズ(株)))の検出器を取り付け、280nmの紫外線吸光度及び電気伝導度の経時トレンドを測定した。
[Monitoring of the column outlet solution]
A detector of a chromatography system (BioLogic LP (Bio-Rad Laboratories) or BioLogic DuoFlow (Bio-Rad Laboratories)) was attached to the outlet of the column, and the time trends of ultraviolet absorbance at 280 nm and electrical conductivity were measured.
[pHの測定法]
pHは、室温(20℃)で、pHメータ TPX-999i((株)東興化学研究所)を用いて測定した。
[pH measurement method]
The pH was measured at room temperature (20° C.) using a pH meter TPX-999i (Toko Chemical Research Institute Co., Ltd.).
[VHHタンパク質濃度の測定法]
試料を、Any kD プレキャストポリアクリルアミドゲル(バイオ・ラッド ラボラトリーズ(株))にアプライし、電気泳動(SDS-PAGE)により分析を行った。染色液(Bio-Safe Coomassie G-250 Stain(バイオ・ラッド ラボラトリーズ(株)))により染色したゲルのバンドパターンを、米国国立衛生研究所(National Institute of Health,NIH)が開発した画像ソフトImageJを用いて輝度解析を行った。同一ゲルに標準タンパク質としてウシ血清アルブミン(BSA)(富士フィルム和光純薬(株))をアプライし、検量線を作成し、サンプルのバンドパターン解析によりVHHタンパク質濃度を定量した。
[Method for measuring VHH protein concentration]
The samples were applied to Any kD precast polyacrylamide gels (Bio-Rad Laboratories) and analyzed by electrophoresis (SDS-PAGE). The band patterns of the gels stained with Bio-Safe Coomassie G-250 Stain (Bio-Rad Laboratories) were analyzed for brightness using ImageJ, an imaging software developed by the National Institutes of Health (NIH). Bovine serum albumin (BSA) (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was applied to the same gel as a standard protein to create a calibration curve, and the VHH protein concentrations were quantified by analyzing the band patterns of the samples.
[VHHタンパク質吸着率の測定法]
クロマトグラフィー精製によるVHH吸着率は次式により算出した。
VHH吸着率(質量%)=[(ロード液(粗VHH溶液)中のVHH量(g))-(吸着工程におけるカラム通過液中のVHH量(g))]/[ロード液(粗VHH溶液)中のVHH量(g)]×100
[Method for measuring VHH protein adsorption rate]
The VHH adsorption rate after chromatographic purification was calculated by the following formula.
VHH adsorption rate (mass%)=[(amount (g) of VHH in load solution (crude VHH solution))−(amount (g) of VHH in column effluent in adsorption step)]/[amount (g) of VHH in load solution (crude VHH solution)]×100
[VHHタンパク質回収率の測定法]
クロマトグラフィー精製によるVHH回収率は次式により算出した。
VHH回収率(質量%)=[溶出液(精製VHH溶液)中のVHH量(g)]/[ロード液(粗VHH溶液)中のVHH量(g)]×100
[Method for measuring VHH protein recovery rate]
The recovery rate of VHH by chromatographic purification was calculated by the following formula.
VHH recovery rate (mass%)=[amount (g) of VHH in eluate (purified VHH solution)]/[amount (g) of VHH in load solution (crude VHH solution)]×100
[サンドイッチELISAによるVHHのS1タンパク質への結合活性測定法]
Pierce(登録商標) Nickel Coated Plates、Clear、96-Well(Thermo Fisher Scientific)の各ウェルに100μLの20μg/mL Hisタグ付きVHHを添加し、4℃で一晩静置した。ピペットを用いて丁寧にウェルに吸着しなかったVHH抗体を取り除いた後、200μLの5%スキムミルク/PBST(0.05% Tween 20含有PBS)を添加し、室温で1時間インキュベートした。ピペットを用いて丁寧にブロッキング剤を取り除いた後、200μLのPBSTを添加し、ピペットを用いて丁寧に取り除いた。この洗浄操作は3回行った。VHH抗体を固相化した各ウェルに対して100μLの0.1μg/mL SARS-CoV-2(2019-nCoV)Spike S1-Fc Recombinant Protein(Fcタグ付きS1タンパク質、Sino Biological)/PBSTを添加し、室温で50分間インキュベートした。ピペットを用いて丁寧にFcタグ付きS1タンパク質を取り除いた後、200μLのPBSTを添加し、ピペットを用いて丁寧に取り除いた。この洗浄操作は3回行った。検出抗体にはGoat Anti-Human IgG Fc(HRP)(アブカム)を用いた。PBSTにより一次抗体を1/5,000に希釈した。各ウェルに100μLの検出抗体を添加し、室温で50分間インキュベートした。ピペットを用いて丁寧に検出抗体を取り除いた後、200μLのPBSTを添加し、ピペットを用いて丁寧に取り除いた。この洗浄操作は3回行った。発色基質はOPDタブレット(Thermo Fisher Scientific)をStable Peroxide Substrate Buffer(Thermo Fisher Scientific)で溶解し調製した。各ウェルに100μLの発色基質を添加し、遮光下で20分間インキュベートした後、直ちにマイクロプレートリーダーMultiskan Sky(サーモフィッシャーサイエンティフィック(株))を用いて吸光度450nm(OD450)を測定した。
[Method for measuring binding activity of VHH to S1 protein by sandwich ELISA]
100 μL of 20 μg/mL His-tagged VHH was added to each well of Pierce® Nickel Coated Plates, Clear, 96-Well (Thermo Fisher Scientific) and allowed to stand overnight at 4°C. After carefully removing any VHH antibodies that had not adsorbed to the wells using a pipette, 200 μL of 5% skim milk/PBST (PBS containing 0.05% Tween 20) was added and incubated at room temperature for 1 hour. After carefully removing the blocking agent using a pipette, 200 μL of PBST was added and carefully removed using a pipette. This washing procedure was performed three times. To each well containing immobilized VHH antibodies, 100 μL of 0.1 μg/mL SARS-CoV-2 (2019-nCoV) Spike S1-Fc Recombinant Protein (Fc-tagged S1 protein, Sino Biological)/PBST was added and incubated at room temperature for 50 minutes. After carefully removing the Fc-tagged S1 protein using a pipette, 200 μL of PBST was added and carefully removed using a pipette. This washing procedure was performed three times. Goat Anti-Human IgG Fc (HRP) (Abcam) was used as the detection antibody. The primary antibody was diluted 1/5,000 in PBST. 100 μL of detection antibody was added to each well and incubated at room temperature for 50 minutes. After carefully removing the detection antibody using a pipette, 200 μL of PBST was added and carefully removed using a pipette. This washing procedure was repeated three times. The chromogenic substrate was prepared by dissolving an OPD tablet (Thermo Fisher Scientific) in Stable Peroxide Substrate Buffer (Thermo Fisher Scientific). 100 μL of chromogenic substrate was added to each well, incubated for 20 minutes in the dark, and then the absorbance at 450 nm (OD450) was immediately measured using a microplate reader, Multiskan Sky (Thermo Fisher Scientific).
[VHHのS1タンパク質への結合活性維持率の測定法]
クロマトグラフィー精製におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は次式により算出した。
S1タンパク質への結合活性維持率(%)=[溶出液(精製VHH溶液)中のVHHのS1タンパク質への結合活性(OD450)]/[バッチクロマトグラフィー精製で得られた溶出液(精製VHH溶液)中のVHHのS1タンパク質への結合活性(OD450)]×100
[Method for measuring the rate of retention of binding activity of VHH to S1 protein]
The retention rate of binding activity of VHH to S1 protein after chromatographic purification was calculated using the following formula.
Percentage of retention of binding activity to S1 protein (%)=[Binding activity (OD450) of VHH in eluate (purified VHH solution) to S1 protein]/[Binding activity (OD450) of VHH in eluate (purified VHH solution) obtained by batch chromatography purification to S1 protein]×100
実施例1
(1)VHH(CoVHH1)発現枯草菌変異株の構築 (CoVHH1)
1.遺伝子の人工合成
VHH遺伝子(配列番号71(翻訳後配列73))は、サーモフィッシャー社で人工合成された。人工合成遺伝子には、該遺伝子をプラスミドベクターに挿入するための配列として、GCAGCTCTTGCAGCA(配列番号75)がそれぞれの5’末端に、TCTATTAAACTAGTT(配列番号76)がそれぞれの3’末端に付加された。
Example 1
(1) Construction of a Bacillus subtilis mutant strain expressing VHH (CoVHH1) (CoVHH1)
1. Artificial synthesis of gene The VHH gene (SEQ ID NO: 71 (translated sequence 73)) was artificially synthesized by Thermo Fisher Scientific. To facilitate insertion of the gene into a plasmid vector, GCAGCTCTTGCAGCA (SEQ ID NO: 75) was added to the 5' end of each artificially synthesized gene, and TCTATTAAAACTAGTT (SEQ ID NO: 76) was added to the 3' end of each artificially synthesized gene.
2.VHH発現用プラスミドの構築
組換えプラスミドpHY-S237(特開2014-158430)をテンプレートとし、5’-TGCTGCAAGAGCTGCCGGAAATAAA-3’(配列番号77)及び5’-TCTATTAAACTAGTTATAGGG-3’(配列番号78)のプライマーセットとPrimeSTAR Max DNAポリメラーゼ(TaKaRa)を用いたPCRによりプラスミド配列を増幅した。得られたPCR断片に、上記1の人工合成遺伝子を含むDNAをIn-Fusion HD Cloning Kit(Takara)を用いて組み込み、上記1に示した人工合成VHH遺伝子の各々を含むVHH発現用プラスミドを構築した。
以下の手順でプロモーター領域を枯草菌spoVG遺伝子由来のものに変更した。
VHH発現用プラスミドをテンプレートとし、5’-GATCCCCGGGAATTCCTGTTATAAAAAAAGG-3’(配列番号79)と5’-ATGATGTTAAGAAAGAAAACAAAGCAG-3’(配列番号80)のプライマーセットとPrimeSTAR Max DNAポリメラーゼ(TaKaRa)を用いたPCRによりプラスミド配列を増幅した。168株のゲノムをテンプレートとし、5’-GAATTCCCGGGGATCTAAGAAAAGTGATTCTGGGAGAG-3’(配列番号81)と5’-CTTTCTTAACATCATAGTAGTTCACCACCTTTTCCC-3’(配列番号82)のプライマーセットを用いたPCRによりspoVG遺伝子由来のプロモーターDNAを増幅した。得られたプロモーターDNAを、In-Fusion HD Cloning Kit(Takara)を用いてプラスミド配列に組み込み、spoVGプロモーターと連結されたVHH遺伝子を含むVHH発現用プラスミドを構築した。構築したプラスミドを、下記3に示す手順に従ってDpr9ΔsigFに導入した。
2. Construction of VHH Expression Plasmids Using recombinant plasmid pHY-S237 (JP 2014-158430 A) as a template, the plasmid sequence was amplified by PCR using a primer set of 5'-TGCTGCAAGAGCTGCCGGAAATAAAA-3' (SEQ ID NO: 77) and 5'-TCTATTAAAACTAGTTATAGGG-3' (SEQ ID NO: 78) and PrimeSTAR Max DNA polymerase (TaKaRa). DNA containing the artificial synthetic gene described in 1 above was inserted into the resulting PCR fragment using an In-Fusion HD Cloning Kit (Takara), to construct VHH expression plasmids containing each of the artificial synthetic VHH genes shown in 1 above.
The promoter region was changed to that derived from the Bacillus subtilis spoVG gene by the following procedure.
The plasmid sequence was amplified by PCR using the VHH expression plasmid as a template and the primer set of 5'-GATCCCCGGGGAATTCCTGTTATAAAAAAAAAAGG-3' (SEQ ID NO: 79) and 5'-ATGATGTTAAGAAAGAAACAAAGCAG-3' (SEQ ID NO: 80) with PrimeSTAR Max DNA polymerase (TaKaRa). The promoter DNA derived from the spoVG gene was amplified by PCR using the genome of strain 168 as a template and the primer set of 5'-GAATTCCCGGGGATCTAAGAAAGTGATTCTGGGAGAG-3' (SEQ ID NO: 81) and 5'-CTTTCTTAACATCATAGTAGTTCACCACCTTTTCCC-3' (SEQ ID NO: 82). The resulting promoter DNA was integrated into a plasmid sequence using an In-Fusion HD Cloning Kit (Takara) to construct a VHH expression plasmid containing a VHH gene linked to the spoVG promoter. The constructed plasmid was introduced into Dpr9ΔsigF according to the procedure described in 3 below.
3.組換え枯草菌の作製
枯草菌株へのプラスミド導入は以下に示すプロトプラスト法によって行った。
1mLのLB液体培地にグリセロールストックした各種枯草菌を植菌し、30℃、210rpmで一晩振とう培養した。翌日、新たな1mLのLB液体培地にこの培養液を10μL植菌し、37℃、210rpmで約2時間振とう培養した。この培養液を1.5mLチューブに回収し、12,000rpmで5分間遠心し、上清を除去したペレットをLysozyme(SIGMA)4mg/mLを含むSMMP 500μLに懸濁し、37℃で1時間インキュベートした。次いで、3,500rpmで10分間遠心し、上清を除去したペレットをSMMP 400μLに懸濁した。この懸濁液33μLを各種プラスミドと混合し、さらに40% PEGを100μL添加してボルテックスした。この液にSMMPを350μL加えて転倒混和し、30℃、210rpmで1時間振とうした後、DM3寒天培地プレートに全量塗布し、30℃で2~3日間インキュベートすることで形質転換体のコロニーを取得した。
3. Construction of Recombinant Bacillus subtilis Plasmids were introduced into Bacillus subtilis strains by the protoplast method described below.
Various Bacillus subtilis strains stocked in glycerol were inoculated into 1 mL of LB liquid medium and cultured overnight at 30°C with shaking at 210 rpm. The next day, 10 μL of this culture was inoculated into a new 1 mL of LB liquid medium and cultured for approximately 2 hours with shaking at 37°C and 210 rpm. This culture was collected in a 1.5 mL tube and centrifuged at 12,000 rpm for 5 minutes. The supernatant was removed and the pellet was suspended in 500 μL of SMMP containing 4 mg/mL Lysozyme (SIGMA) and incubated at 37°C for 1 hour. The mixture was then centrifuged at 3,500 rpm for 10 minutes. The supernatant was removed and the pellet was suspended in 400 μL of SMMP. 33 μL of this suspension was mixed with various plasmids, and 100 μL of 40% PEG was added and vortexed. 350 μL of SMMP was added to this solution, mixed by inversion, and shaken at 30°C and 210 rpm for 1 hour. The entire amount was then spread onto a DM3 agar medium plate and incubated at 30°C for 2 to 3 days to obtain colonies of transformants.
(2)培養
前記で得た形質転換体(組換え枯草菌)を、LB培地(10g/L トリプトン、5g/L 酵母エキス、10g/L 塩化ナトリウム)360mLに接種し、2Lヒダ付き三角フラスコで20時間、30℃で180r/minの振盪速度で培養し、種菌とした(シード培養)。
(2) Cultivation The transformant (recombinant Bacillus subtilis) obtained above was inoculated into 360 mL of LB medium (10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride) and cultured in a 2 L pleated Erlenmeyer flask for 20 hours at 30°C with a shaking speed of 180 r/min to prepare an inoculum (seed culture).
次いで、前記種菌をテトラサイクリン含有2xL/mal培地(20g/L トリプトン、10g/L 酵母エキス、10g/L 塩化ナトリウム、75g/L マルトース一水和物、7.5ppm 硫酸マンガン五水和物、15ppm テトラサイクリン塩酸塩)18Lに全量接種し、30℃、通気流量0.2vvm、300r/min、0.04MPa加圧条件で72時間通気撹拌培養を行った(メイン培養)。 Next, the seed culture was inoculated into 18 L of 2xL/mal medium containing tetracycline (20 g/L tryptone, 10 g/L yeast extract, 10 g/L sodium chloride, 75 g/L maltose monohydrate, 7.5 ppm manganese sulfate pentahydrate, 15 ppm tetracycline hydrochloride), and cultured with aeration and agitation for 72 hours at 30°C, an aeration flow rate of 0.2 vvm, 300 rpm, and a pressure of 0.04 MPa (main culture).
(3)精密ろ過
上記培養液を精密ろ過膜モジュール(中空糸状精密ろ過膜、旭化成(株)、PSP-113L)により除菌し、粗VHH溶液を得た。粗VHH溶液中のVHH濃度は0.66g/Lであった。
(3) Microfiltration The culture medium was sterilized using a microfiltration membrane module (hollow fiber microfiltration membrane, Asahi Kasei Corporation, PSP-113L) to obtain a crude VHH solution. The VHH concentration in the crude VHH solution was 0.66 g/L.
(4)クロマトグラフィー精製
以降カラムへの通液は、室温(20℃)で、すべてカラム上方から行った。カラム(内径11mm、高さ250mm、容積22.5mL)にプロテインAアフィニティクロマトグラフィー担体 Amsphere(登録商標) A3(JSRライフサイエンス(株))を充填し、りん酸緩衝生理食塩水(4mM りん酸、154mM 塩化ナトリウム、pH7.2、PBS(-))をSV=6.7/hr、BV=3.3でカラムに通液し平衡化した。次いで、粗VHH溶液をSV=6.7/hr、BV=11.1(負荷量7.3g-VHH/L-充填層)で通液し、粗VHH溶液中のVHHをクロマトグラフィー担体に吸着させた(吸着工程)。次いで、PBS(-)をSV=6.7/hr、BV=5.1で通液し、洗浄を行った(洗浄工程)。次いで、溶出緩衝液としてグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.0)をSV=6.7/hr、BV=2.8で通液し、VHHを溶出させることで精製VHH溶液を取得した(溶出工程)。精製VHH溶液は、20分の1量の1Mトリス-塩酸緩衝液(pH9.0)と混合し中和を行い、pH8とした。VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は7.3g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は96%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は85%であった。
溶出後の担体カラムは、0.1M水酸化ナトリウム溶液をSV=3.7/hr、BV=2.2を通液して再生し、PBS(-)をSV=6.7/hr、BV=3.3で通液して洗浄した後、保管用緩衝液(16%エタノール、50mMりん酸緩衝液、pH7.5)に置換し、次回使用時まで5℃条件下で保管した。
(4) Chromatographic Purification All subsequent solutions were passed through the column from the top at room temperature (20°C). A column (inner diameter 11 mm, height 250 mm, volume 22.5 mL) was packed with Amsphere® A3 (JSR Life Sciences Corporation), a protein A affinity chromatography carrier, and equilibrated with phosphate-buffered saline (4 mM phosphoric acid, 154 mM sodium chloride, pH 7.2, PBS(-)) at SV = 6.7/hr and BV = 3.3. Next, the crude VHH solution was passed through at SV = 6.7/hr and BV = 11.1 (loading amount 7.3 g VHH/L of packed bed), and the VHH in the crude VHH solution was adsorbed onto the chromatography carrier (adsorption step). Next, washing was performed by passing PBS(-) at SV = 6.7/hr and BV = 5.1 (washing step). Next, VHHs were eluted using glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.0) as an elution buffer at SV = 6.7/hr and BV = 2.8 to obtain a purified VHH solution (elution step). The purified VHH solution was mixed with 1/20th the volume of 1 M Tris-hydrochloric acid buffer (pH 9.0) and neutralized to pH 8. The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 7.3 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 96%, and the retention of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 85%.
After elution, the carrier column was regenerated by passing 0.1 M sodium hydroxide solution through it at SV = 3.7/hr and BV = 2.2, and then washed by passing PBS(-) through it at SV = 6.7/hr and BV = 3.3. The acid was then replaced with a storage buffer (16% ethanol, 50 mM phosphate buffer, pH 7.5) and stored at 5°C until the next use.
(5)アフィニティー担体とCoVHH1の分配係数測定
(4)で使用したプロテインAアフィニティクロマトグラフィー担体 Amsphere A3を充填したカラムに、(4)で使用した溶出緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.0)を、カラム内が置換されるまでSV=6.7/hrで通液した。(4)で得られた中和後の精製VHH溶液をSV=6.7/hr、BV=0.019で通液した後、再度上記溶出緩衝液をSV=6.7/hrで通液し、カラム出口での紫外線吸光度からVHHの滞留時間(tR)を測定した。下式からVHHについての分配係数Kを算出し、同様に溶出緩衝液の分配係数K’を測定した。、その差分から算出した、pH3.0条件下におけるアフィニティー担体とCoVHH1の間の分配係数Kdは3.2×10-1であった。
(5) Measurement of the partition coefficient between affinity support and CoVHH1 The elution buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.0) used in (4) was passed through a column packed with the Protein A affinity chromatography support Amsphere A3 used in (4) at SV = 6.7/hr until the column was replaced. The neutralized purified VHH solution obtained in (4) was passed through at SV = 6.7/hr and BV = 0.019, and then the elution buffer was passed through again at SV = 6.7/hr, and the residence time (t R ) of the VHH was measured from the UV absorbance at the column outlet. The partition coefficient K for VHH was calculated using the following formula, and the partition coefficient K' of the elution buffer was measured in the same manner. The partition coefficient K d between the affinity carrier and CoVHH1 under pH 3.0 conditions, calculated from the difference, was 3.2×10 −1 .
参考例1 バッチクロマトグラフィー精製(CoVHH1)
1.5mL容マイクロチューブにプロテインAアフィニティクロマトグラフィー担体 Amsphere A3を50μL入れた。PBS(-)を1mL添加し、遠心分離(3,000×g、2分間)後の上清を除去する操作を2回繰り返し、担体を平衡化した。次いで、実施例1(1)~(3)で得られた粗VHH溶液0.56mLを添加後、5分間混合し、粗VHH溶液中のVHHをクロマトグラフィー担体に吸着させた(負荷量7.4g-VHH/L-樹脂層)。次いで、遠心分離(3,000×g、2分間)後、上清を除去し、上記平衡化と同様の操作によりPBS(-)による洗浄を行った。次いで、溶出緩衝液としてグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)0.14mLを添加後、5分間混合しVHHを溶出させ、遠心分離(3,000×g、2分間)後の上清を回収し精製VHH溶液を取得した。この溶出操作は2回行った。精製VHH溶液は、20分の1量の1Mトリス-塩酸緩衝液(pH9.0)と混合し中和を行い、pH8とした。VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は7.4g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は99%であった。
Reference Example 1 Batch Chromatography Purification (CoVHH1)
50 μL of Amsphere A3 protein A affinity chromatography carrier was placed in a 1.5 mL microtube. 1 mL of PBS(-) was added, and the carrier was centrifuged (3,000 × g, 2 minutes) followed by removal of the supernatant. This procedure was repeated twice to equilibrate the carrier. Next, 0.56 mL of the crude VHH solution obtained in Example 1(1) to (3) was added and mixed for 5 minutes, allowing the VHHs in the crude VHH solution to be adsorbed onto the chromatography carrier (loading amount: 7.4 g VHH/L resin layer). After centrifugation (3,000 × g, 2 minutes), the supernatant was removed, and the carrier was washed with PBS(-) using the same procedure as for equilibration described above. Next, 0.14 mL of glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5) was added as an elution buffer, and the mixture was mixed for 5 minutes to elute the VHHs. After centrifugation (3,000 × g, 2 minutes), the supernatant was collected to obtain a purified VHH solution. This elution procedure was performed twice. The purified VHH solution was mixed with 1/20th the volume of 1 M Tris-hydrochloric acid buffer (pH 9.0) and neutralized to pH 8. The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 7.4 g-VHH/L-packed layer, and the VHH recovery rate was 99%.
参考例2
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例1(5)と同様の操作を行った。pH2.5条件下におけるプロテインA担体とCoVHH1の間の分配係数Kdは1.1×10-2であった。次いで、粗VHH溶液をBV=5.6(負荷量3.7g-VHH/L-充填層)で通液し、溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例1(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は3.7g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は97%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は81%であった。
Reference example 2
The same procedure as in Example 1(5) was carried out, except that the elution buffer was changed to glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5). The partition coefficient Kd between the Protein A carrier and CoVHH1 at pH 2.5 was 1.1 × 10-2 . Next, the crude VHH solution was passed through at a BV of 5.6 (loading amount of 3.7 g VHH/L packed bed), and the same procedure as in Example 1(1) to (4) was carried out, except that the elution buffer was changed to glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 3.7 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 97%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 81%.
比較例1
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例1(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は7.3g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は97%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は48%であった。
Comparative Example 1
The same procedures as in Example 1 (1) to (4) were carried out except that the elution buffer was changed to a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 7.3 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 97%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 48%.
実施例2
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)に変更した以外は実施例1(5)と同様の操作を行った。pH3.5条件下におけるアフィニティー担体とCoVHH1の間の分配係数Kdは1.4であった。次いで、溶出緩衝液にグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)を使用し、BV=3.3で通液した以外は実施例1(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は7.3g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は94%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は99%であった。
Example 2
The same procedure as in Example 1(5) was carried out, except that the elution buffer was changed to a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5). The partition coefficient Kd between the affinity carrier and CoVHH1 under pH 3.5 conditions was 1.4. Next, the same procedure as in Example 1(1) to (4) was carried out, except that a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5) was used as the elution buffer and the solution was passed through at a BV of 3.3.
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 7.3 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 94%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 99%.
比較例2
粗VHH溶液をBV=8.3(負荷量5.5g-VHH/L-充填層)で通液し、溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例1(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は5.5g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は92%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は60%であった。
Comparative Example 2
The same procedures as in Example 1 (1) to (4) were carried out, except that the crude VHH solution was passed through at a BV of 8.3 (loading amount: 5.5 g - VHH/L - packed bed) and the elution buffer was changed to a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 5.5 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 92%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 60%.
実施例3
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.0)に変更した以外は比較例2と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は5.5g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は99%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は74%であった。
Example 3
The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out except that the elution buffer was changed to a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.0).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 5.5 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 99%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 74%.
実施例4
溶出緩衝液にグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)を使用し、BV=3.3で通液した以外は比較例2と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は5.5g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は98%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は74%であった。
Example 4
The same procedure as in Comparative Example 2 was carried out, except that a glycine-hydrochloric acid buffer solution (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5) was used as the elution buffer and the solution was passed through at a BV of 3.3.
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 5.5 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 98%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 74%.
実施例5
粗VHH溶液をBV=22.2(負荷量14.7g-VHH/L-充填層)で通液した以外は実施例1(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は93%であり、VHH吸着量は13.6g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は92%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は99%であった。
Example 5
The same operations as in Example 1 (1) to (4) were carried out, except that the crude VHH solution was passed through at a BV of 22.2 (loading amount 14.7 g - VHH/L - packed bed).
The VHH adsorption yield was 93%, the VHH adsorption amount was 13.6 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 92%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 99%.
実施例6
溶出緩衝液にグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)を使用し、BV=3.3で通液した以外は実施例5と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は93%であり、VHH吸着量は13.7g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は93%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は82%であった。
Example 6
The same procedure as in Example 5 was carried out, except that a glycine-hydrochloric acid buffer solution (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5) was used as the elution buffer and the solution was passed through at a BV of 3.3.
The VHH adsorption yield was 93%, the VHH adsorption amount was 13.7 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 93%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 82%.
実施例7
(1)VHH(VHH E2)発現枯草菌変異株の構築 (VHH E2)
配列番号72(翻訳後配列74)の人工合成VHH遺伝子をPCR断片に組み込んだ以外は実施例1(1)と同様の操作を行い、VHH E2を発現する枯草菌変異株の形質転換体のコロニーを取得した。
Example 7
(1) Construction of a Bacillus subtilis mutant strain expressing VHH (VHH E2) (VHH E2)
Colonies of transformants of the Bacillus subtilis mutant strain expressing VHH E2 were obtained in the same manner as in Example 1(1), except that the artificially synthesized VHH gene of SEQ ID NO: 72 (translated sequence 74) was incorporated into the PCR fragment.
(2)培養
前記で得た形質転換体を使用した以外は実施例1(2)と同様の操作を行った。
(2) Culturing The same procedure as in Example 1(2) was carried out except that the transformant obtained above was used.
(3)精密ろ過
前記で得た培養液を用いて実施例1(3)と同様の操作を行った。得られた粗VHH溶液中のVHH濃度は0.33g/Lであった。
(3) Microfiltration The culture medium obtained above was subjected to the same procedure as in Example 1(3). The VHH concentration in the obtained crude VHH solution was 0.33 g/L.
(4)クロマトグラフィー精製
前記で得た粗VHH溶液を用いて、粗VHH溶液をSV=6.7/hr、BV=14.4(負荷量4.8g-VHH/L-充填層)で通液した以外は実施例1(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は4.8g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は90%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は90%であった。
(4) Chromatographic Purification The same procedure as in Example 1(4) was carried out, except that the crude VHH solution obtained above was passed through the column at SV=6.7/hr and BV=14.4 (loading amount 4.8 g - VHH/L - packed bed).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 4.8 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 90%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 90%.
(5)アフィニティー担体とVHH E2の分配係数測定
前記で得た精製VHH溶液を用いて実施例1(5)と同様の操作を行った。pH3.0条件下におけるアフィニティー担体とVHH E2の間の分配係数Kdは2.3×10-1であった。
(5) Measurement of the partition coefficient between affinity carrier and VHH E2 The purified VHH solution obtained above was used in the same manner as in Example 1(5). The partition coefficient Kd between the affinity carrier and VHH E2 at pH 3.0 was 2.3 × 10-1 .
参考例3 バッチクロマトグラフィー精製(VHH E2)
実施例7(1)~(3)で得られた粗VHH溶液を使用し、溶液中のVHHをアフィニティー担体に吸着させた(負荷量3.7g-VHH/L-樹脂層)以外は参考例1と同様の操作を行った。VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は3.7g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は91%であった。
Reference Example 3 Batch chromatographic purification (VHH E2)
The same procedure as in Reference Example 1 was carried out, except that the crude VHH solution obtained in Example 7 (1) to (3) was used and the VHH in the solution was adsorbed onto the affinity carrier (loading amount: 3.7 g VHH/L resin layer). The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 3.7 g VHH/L packed layer, and the VHH recovery rate was 91%.
実施例8
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)に変更した以外は実施例7(5)と同様の操作を行った。pH3.5条件下におけるアフィニティー担体とVHH E2の間の分配係数Kdは1.4であった。次いで、溶出緩衝液にグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH3.5)を使用し、BV=3.3で通液した以外は実施例7(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は4.8g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は83%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は93%であった。
Example 8
The same procedure as in Example 7(5) was carried out, except that the elution buffer was changed to a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5). The partition coefficient Kd between the affinity carrier and VHH E2 under pH 3.5 conditions was 1.4. Next, the same procedure as in Examples 7(1) to (4) was carried out, except that a glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 3.5) was used as the elution buffer and the solution was passed through at a BV of 3.3.
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 4.8 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 83%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 93%.
比較例3
溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例7(5)と同様の操作を行った。pH2.5条件下におけるアフィニティー担体とVHH E2の間の分配係数Kdは5.7×10-3であった。次いで、溶出緩衝液をグリシン-塩酸緩衝液(0.1M グリシン、0.1M 塩化ナトリウム、pH2.5)に変更した以外は実施例7(1)~(4)と同様の操作を行った。
VHH吸着収率は100%であり、VHH吸着量は4.8g-VHH/L-充填層であり、VHH回収率は88%であり、クロマトグラフィー精製工程におけるVHHのS1タンパク質への結合活性維持率は38%であった。
Comparative Example 3
The same procedures as in Example 7(5) were carried out, except that the elution buffer was changed to glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5). The partition coefficient Kd between the affinity carrier and VHH E2 under pH 2.5 conditions was 5.7 × 10-3 . Next, the same procedures as in Examples 7(1) to (4) were carried out, except that the elution buffer was changed to glycine-hydrochloric acid buffer (0.1 M glycine, 0.1 M sodium chloride, pH 2.5).
The VHH adsorption yield was 100%, the VHH adsorption amount was 4.8 g-VHH/L-packed layer, the VHH recovery rate was 88%, and the retention rate of VHH binding activity to S1 protein during the chromatographic purification step was 38%.
Claims (6)
(1)プロテインAをリガンドとするアフィニティー担体の充填層体積(L)に対して、VHH抗体の吸着量(g)が4~20g/Lとなるように、VHH抗体を含有する溶液を通液する工程
(2)工程(1)の後、前記アフィニティー担体とVHH抗体の間の分配係数が0.07~20の範囲となる溶出液であって、溶出液のpHが2.8~4.0の範囲で、5~200mMのグリシンを含有する緩衝液である溶出液を通液する工程
を含む、VHH抗体の製造方法。 The following steps (1) and (2):
(1) A method for producing a VHH antibody, comprising: (1) passing a solution containing a VHH antibody through an affinity carrier having Protein A as a ligand such that the amount of VHH antibody adsorbed (g) is 4 to 20 g/L relative to the volume (L) of the packed layer of the affinity carrier; and (2) after step (1), passing an eluate which has a partition coefficient between the affinity carrier and the VHH antibody in the range of 0.07 to 20, and which is a buffer solution containing 5 to 200 mM glycine and has a pH in the range of 2.8 to 4.0.
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008533473A (en) | 2005-03-11 | 2008-08-21 | ワイス | Weak partition chromatography method |
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Kei HAGA et al.,"Nasal delivery of single-domain antibody improves symptoms of SARS-CoV-2 infection in an animal model",PLOS Pathogens,2021年10月14日,Vol. 17, No. 10,p.e1009542,DOI: 10.1371/journal.ppat.1009542 |
| Nicole ULMER et al.,"Purification of Human Monoclonal Antibodies and Their Fragments",Methods in Molecular Biology,2018年12月12日,p.163-188,DOI: 10.1007/978-1-4939-8958-4_7 |
| Platteau GERALD et al.,"Purification of antibody fragments and single domain antibodies with AmsphereTM A3 Protein A resin",JSR Life Sciences,2017年 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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