説明

動物細胞培養用の再生培地添加剤とその製造方法

【課題】抗体産生は、高価な培地添加剤を添加した培養液中で行われる。抗体を培養し、培養液中から抗体を分離した残部である精製廃液は廃棄している。これを再生して再生添加剤として利用する。
【解決手段】マウスハイブリドーマを培養してモノクローナル抗体を産生した動物細胞培養用の培地からマウス抗体を分離除去して精製廃液を得る。精製廃液を高分子区分と低分子区分とに分離して、低分子区分に含まれる老廃物を除去する。得られた高分子区分に含まれる高分子物質を新たに動物細胞培養用の再生培地添加剤として利用する。再生培地添加剤を添加した動物細胞培養用の培地においても、高い生細胞密度を示し再利用が可能である。また、再生培地添加剤を添加したした方が、かえって抗体の収量を増加させた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モノクローナル抗体を産生する培地添加剤およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
抗体は物質選択性が非常に高い性質を持った糖タンパク質の一種である。この特徴により、抗体はリウマチなどの自己免疫疾患や各種ガンに対する薬効が高く副作用が少ない治療薬として注目されている。さらに抗体は、インフルエンザをはじめとした各種感染症への感染判定や、簡易的な妊娠判定にといった体外診断薬としても利用されている。
【0003】
抗体は、培地添加剤を加えた動物細胞培養用の培養液中で培養される。培地添加剤としては、ウシ胎児血清や子牛血清などが使用されてきたが、非常に高価であるなど種々の理由により、最近では、魚肉由来の培地添加剤(特許文献1)や、絹由来の培地添加剤(特許文献2)など種々の培地添加剤が開発されている。そして培養後に培地から抗体と精製廃液とに分離精製している。抗体の分離精製方法としては、比較的ステップ数の少ないアフィニティーカラムを用いるのが一般的である。アフィニティーカラムに培養液を流すと、抗体が特異的に吸着され、吸着されない精製廃液とを分離することができる。
【0004】
【特許文献1】特開2003−334068号公報
【特許文献2】WO2002−686133号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
アフィニティーカラムなどを利用して抗体を分離精製する際に、分離された抗体以外の成分(以下、「精製廃液」という。)は従来から廃棄処分されている。
【0006】
ここで、精製廃液中には、乳酸やアンモニアといった細胞培養障害因子が含まれている。また、培養によって消費しきれなかった成長因子、ビタミン、アミノ酸をはじめとする培地成分と、細胞が生産する抗体以外の成長因子や他の生理活性物質が含まれている。この精製廃液を再度動物細胞用の培地添加剤として利用できれば、経済的に有利となる。
【0007】
そこで、本発明者らは、精製廃液を再度動物細胞培養用の培地添加剤に利用すべく研究した結果、再利用が可能であるばかりではなく、抗体の収量が増加することを見出した。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1の発明では、動物細胞培養用の培地からモノクローナル抗体を分離除去した精製廃液を、高分子区分と低分子区分とに分離して得られた高分子区分に含まれる高分子物質からなる動物細胞培養用の再生培地添加剤としている。
【0009】
モノクローナル抗体は、ただ一種類のB細胞が作る抗体のクローンである。特に医薬品に使用されているものには、マウス抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、完全ヒト化抗体があり、本発明のモノクローナル抗体には、マウス抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体または完全ヒト化抗体が含まれる。
【0010】
マウス抗体はマウスB細胞が産生する抗体であり、マウスミエローマとマウス抗体産生細胞との細胞融合によって作製されたマウスハイブリドーマで産生される。
【0011】
キメラ抗体は、マウス抗体の内、定常領域と可変領域の一部がヒト由来の抗体に置換された抗体であり、産業上は目的の抗体遺伝子をチャイニーズハムスター卵巣細胞(以下、CHO細胞という。)に導入して生産されている。
【0012】
ヒト化抗体は、可変領域の一部がマウス由来であるもののその他の部分以外が全てヒト抗体に置換された抗体であり、キメラ抗体と同様に、目的の抗体遺伝子をCHO細胞に導入して生産されている。また、完全ヒト化抗体はヒトの細胞から作られる抗体である。
【0013】
動物細胞培養用の培地には、イーグル基礎培地、ダルベッコ変法イーグル培地、RPMI1640培地、ハムF-12培地などが使用され、多くの培地には、グリシンやアルギニンといった各種アミノ酸、アスコルビン酸や葉酸をはじめとするビタミン類、塩化カルシウムや塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの無機塩、ATPやFADといった塩基や核酸、リノレイン酸などの脂質やグルコース、ガラクトースといった糖類などを含んでいる。
【0014】
培地添加剤は、動物細胞の生存・増殖や物質生産性を向上させるために動物細胞培養用の培地に添加される物質を指す。例えば、ウシやウマといった哺乳動物の血清、EGF、FGF、IGF−1、NGFといった成長因子、ウシ血清アルブミン(以下、BSAという。)、コレステロール、インスリン、トランスフェリン等が挙げられる。特に、抗体生産においては、トランスフェリン、インスリンなどが重要である。血清を含む培地は血清入り培地と呼ばれ、血清を含まない培地は無血清培地と呼ばれる。この無血清培地には、マウスハイブリドーマやCHO細胞用に開発された無血清培地も含まれる。
【0015】
精製廃液とは、マウスハイブリドーマあるいは目的とする抗体遺伝子が導入されたCHO細胞を動物細胞培養用の培地で培養した後、細胞を分離除去した溶液をいう。分離手段としてアフィニティーカラムを使用した場合には、アフィニティーカラムに流した際に抗体成分はカラムに吸着され、カラムに吸着されずに溶出する溶液である。
【0016】
精製廃液には、培養によって消費されなかった培地成分および細胞の代謝によって産生された成分が含まれている。
【0017】
培養によって消費されなかった培地成分としては、グリシンやアルギニンといった各種アミノ酸、アスコルビン酸や葉酸をはじめとするビタミン類、塩化カルシウムや塩化カリウム、塩化ナトリウムなどの無機塩、ATPやFADといった塩基や核酸、リノレイン酸などの脂質やグルコース、ガラクトースといった糖類がある。さらに、血清やEGF、FGF、IGF−1、NGFといった成長因子、ウシ血清アルブミン(以下BSA)、コレステロール、インスリン、トランスフェリンも含まれる。
【0018】
細胞の代謝によって産生された成分としては、乳酸やアンモニア、グルタミン酸などの老廃物の他に、未特定であるが成長因子などが含まれている。
【0019】
一般に、乳酸やアンモニアといった細胞培養障害因子の多くは500D未満の低分子量であり、他方、成長因子や生理活性物質は多くは500D以上のオリゴペプチドやタンパク質であって高分子量である。従って、分子量の差を利用して高分子区分と低分子区分とに分離すれば、細胞培養障害因子と成長因子や生理活性物質とを分離することができる。分離法としては公知の方法を採用することができるが、特に限外濾過法が望ましい。限外濾過法は分離作業が容易であるばかりでなく、同時に高分子区分を濃縮することもできる。
【0020】
本明細書中でいう「高分子区分」とは、オリゴペプチドやタンパク質の分子量オーダの区分をいい、例えば、分子量500D以上の分子量を有する物質をいう。また、「低分子物質区分」とは、乳酸やアンモニアといった細胞培養障害因子が有する分子量オーダの物質をいい、例えば分子量500D未満の物質をいう。従って、高分子区分には培地に残存する成長因子や細胞が産生した生理活性物質が回収されており、なおかつ細胞培養障害因子が取り除かれている。
【発明の効果】
【0021】
請求項1の発明では、動物細胞培養用の培地からモノクローナル抗体を分離除去した精製廃液を、高分子区分と低分子区分とに分離して得られた高分子区分に含まれる高分子物質からなる動物細胞培養用の再生培地添加剤としている。これにより、従来廃棄されていた精製廃液を再度培地添加剤として有効利用することができるとともに、新規の培地添加剤のみによる培地培養よりも大量の抗体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
動物細胞培養用の培地で抗体を培養し、抗体を分離した精製廃液を高分子区分と低分子区分とに分離して得られた高分子区分に含まれる物質を動物細胞培養用の培地添加剤とすることによって実現した。
【実施例】
【0023】
以下、本発明を臨床診断薬生産モデルとしてマウスハイブリドーマの培養系を用いた実施例により説明する。
【0024】
<抗体精製廃液の調製>
マウスハイブリドーマ2E3−0を市販の抗体生産培地ASF104(味の素株式会社製:商標)で3日間培養して120mlの培養液を回収した。マウスハイブリドーマ2E3−0は、マウスミエローマとトリニトロフェニル(TPN:ハプテン抗原の一種)に免疫されたマウスB細胞との細胞融合によって作成され、トリニトロフェニルと特異的に結合してマウスIgG1抗体を産生する。また、抗体生産培地ASF104は、基本培地とタンパク成分を主とする培地添加剤とからなる2剤タイプである。また培地添加剤にはタンパク成分にトランスフェリン5mg/lとインシュリン5mg/lの他α―CD−リノール酸が含有されたアルブミンフリータイプである。
【0025】
回収した培養液を遠心分離により細胞を取り除いて溶液のみ(78.5ml)とし、当量のリン酸ナトリウム溶液を添加後、アフィニティーカラム(プロテインGカラム)に流して抗体を分離回収した。一方、プロテインGカラムに捕捉されずに流れ出てきた溶液240mlを回収し精製廃液とした。
【0026】
<限外濾過による抽出液の調製>
精製廃液157mlを遠心式限外濾過ユニット(Millipore社製 商標名:Amicon Ultraー15)を用いて4500回転で、高分子区分(分子量5kD以上)の抽出液14mlと低分子区分(分子量5kD未満)の抽出液143mlをそれぞれ分離して回収した。なお、高分子区分の抽出液は、本操作によって培養液の状態と比較して12倍に濃縮されていることになる。
【0027】
<抽出液中の成長因子の確認>
図1は、各生産段階で得られた溶液中のタンパクをSDS−PAGE(SDS−polyaclylamidegel electrophoresis)で分離した結果である。図1(a)は使用前の培地(ASF104)の結果を示し、トランスフェリンとインスリンの存在が確認される。図1(b)は培養後、抗体精製前の溶液の結果を示し、トランスフェリンとインスリンの両方の他、種々の物質が検出された。図1(c)は、高分子区分の抽出液の結果を示し、トランスフェリンの存在は確認できたが、その存在量はバンドの濃度から、使用前の3分の1程度であると推定される。
【0028】
<再生培地添加剤を利用した動物細胞培養>
高分子区分の抽出液は、ASF104で12倍に希釈し再生培地添加剤として以下の試験を行った。
【0029】
培地ASF104の基本培地に、培地添加剤を表1に示す配合に調節して実施例1及び比較例1〜4の試験を行った。
【0030】
ハイブリドーマ2E3−Oは、初期生細胞密度 13500個/mlで24ウェルプレート(住友ベークライト社製)に1mlずつ播種した。播種後68時間培養し、細胞増殖と物質生産について評価した。
【0031】
【表1】

【0032】
<細胞増殖に対する効果>
試験結果を図2に示した。添加剤を添加しなかった比較例1では細胞は死滅した。また、再生培地添加剤のみの比較例3では、細胞は生存したものの増殖はしなかった。また、添加剤の量が通常の1/3の比較例4では、培養68時間目における細胞数は比較例2の通常培地と比べて3割程度少なかった。一方、実施例1では、添加剤の量が1/3であるにもかかわらず、比較例2の通常培地と同等の細胞数を示した。以上の試験から、再生培地添加剤の添加により、高価な添加剤の使用量を1/3に大幅に減少できた。
【0033】
<物質生産>
実施例1及び比較例1〜4による試験(68時間培養)から抗体生産を評価した。その結果を表2に示す。モノクロナール抗体量は、実施例では通常培地の比較例2とほぼ同等の細胞増殖を示した。一方、培養によって生産されたモノクロナール抗体量は、比較例2よりも40%多い生産量を示した。なお、抗体比生産速度は次式で算出している。
【0034】
抗体比生産速度=(培養68時間後のマウスモノクローナル抗体量)/(培養43−68時間の対数平均細胞数)
【0035】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】溶液中のトランスフェリンとインスリンの存在を示すSDS−PAGEの写真であって、図1(a)は未使用の生産培地、 図1(b)は抗体精製前 図1(c)は高分子区分の抽出液を表す。
【図2】生細胞密度の経時変化を示すグラフ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
動物細胞培養用の培地からモノクローナル抗体を分離除去した精製廃液を、高分子区分と低分子区分とに分離して得られた該高分子区分に含まれる高分子物質からなる動物細胞培養用の再生培地添加剤。
【請求項2】
モノクローナル抗体がマウス抗体であることを特徴とする請求項1記載の動物細胞培養用の再生培地添加剤。
【請求項3】
高分子物質が分子量500D以上の分子量を有する物質であることを特徴とする請求項1,2記載の動物細胞培養用の再生培地添加剤。
【請求項4】
動物細胞培養用の培地によりモノクローナル抗体を産生し、該培地からモノクローナル抗体を分離除去して得られた精製廃液を、高分子区分と低分子区分とに分離し、得られた該高分子区分に含まれる高分子物質により動物細胞培養用の再生培地添加剤を製造する動物細胞培養用の再生培地添加剤の製造方法。
【請求項5】
限外濾過法により精製廃液を高分子区分と低分子区分とに分離する請求項4記載の動物細胞培養用の再生培地添加剤の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−51173(P2010−51173A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−216293(P2008−216293)
【出願日】平成20年8月26日(2008.8.26)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 発行者名 社団法人日本農芸化学会 刊行物名 日本農業化学学会2008年度大会講演要旨集 発行日 平成20年3月5日
【出願人】(504145320)国立大学法人福井大学 (287)
【出願人】(504237050)独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Fターム(参考)】