(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒト成長ホルモン(hGH)を産生する方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
培地が、微量元素を培地の全容積を基準として以下の濃度、
マンガン4.9μM
亜鉛8.0μM
コバルト7.0μM
モリブデン6.9μM
カルシウム16.9μM
銅6.1μM
ホウ素6.7μM
において含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
微量元素が、微量元素の溶液の形態で培地に添加される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
微量元素の溶液が1g/Lの硫酸マンガン一水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2.8g/Lの硫酸亜鉛七水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lの塩化コバルト六水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が3g/Lの塩化カルシウム二水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が1.85g/Lの硫酸銅五水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が0.5g/Lのホウ酸を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
微量元素の溶液が、1g/Lの硫酸マンガン一水和物、2.78g/Lの硫酸亜鉛七水和物、2g/Lの塩化コバルト六水和物、2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物、3g/Lの塩化カルシウム二水和物、1.85g/Lの硫酸銅五水和物及び0.5g/Lのホウ酸を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
アルカリ性pHが10〜12.5である、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
アルカリ性pHが12である、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
ステップ(ii)が、還元剤及びカオトロピック剤の使用を含まない、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
ヒト成長ホルモン産生工程中に形成されるヒト成長ホルモンの多量体型の量を減少させる方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法。
【請求項１０】
培地が、微量元素を培地の全容積を基準として以下の濃度、
マンガン4.9μM
亜鉛8.0μM
コバルト7.0μM
モリブデン6.9μM
カルシウム16.9μM
銅6.1μM
ホウ素6.7μM
において含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
微量元素が、微量元素の溶液の形態で培地に添加される、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
微量元素の溶液が1g/Lの硫酸マンガン一水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2.8g/Lの硫酸亜鉛七水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lの塩化コバルト六水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が3g/Lの塩化カルシウム二水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が1.85g/Lの硫酸銅五水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が0.5g/Lのホウ酸を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
微量元素の溶液が、1g/Lの硫酸マンガン一水和物、2.78g/Lの硫酸亜鉛七水和物、2g/Lの塩化コバルト六水和物、2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物、3g/Lの塩化カルシウム二水和物、1.85g/Lの硫酸銅五水和物及び0.5g/Lのホウ酸を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１４】
アルカリ性pHが10〜12.5である、請求項9に記載の方法。
【請求項１５】
アルカリ性pHが12である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ(ii)が、還元剤及びカオトロピック剤の使用を含まない、請求項9に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は組換えヒト成長ホルモン(hGH)産生の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒト成長ホルモン(hGH)は、ソマトロピン(INN)又はソマトトロピンとしても知られ、下垂体前葉のソマトトロピン細胞(somatotropic cells)により産生及び分泌されるタンパク質ホルモンである。ヒト成長ホルモンは、タンパク質、炭水化物及び脂質の代謝におけるその効果により、幼少期の体細胞の成長及び成人期の代謝作用において重要な役割を担っている。ヒト成長ホルモンは、2つのジスルフィド結合を有する191個のアミノ酸の1本鎖ポリペプチドであり、その1つはCys-53とCys-165の間に、分子中に大きなループを形成し、他方はCys-182とCys-189の間に、C末端付近に小さなループを形成する。
組換えDNA技術は、多くの異なる系におけるhGHの無制限供給の産生を可能にした。そのような系の1つは細菌、例えばE.coliである。そのような方法は、常に技術のあらゆる方法としてよく確立され広く利用されているが、後者はまたさらに改良することができる。
組換えhGHが封入体としてE.coli細胞に発現すると、封入体は一般に還元剤及び/又はカオトロピック剤の存在下で溶解し、これによりhGHを完全に復元して生物活性形態へのhGHの適切なフォールディングを促進し、そして凝集体形成を防止する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、還元剤及び/又はカオトロピック剤を必要としない、hGH産生中の凝集体形成における有意な減少を提供する。
これに関し、本発明は、ヒト成長ホルモンを産生する方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法を提供する。
本発明はさらに、ヒト成長ホルモン産生工程中に形成されるヒト成長ホルモンの多量体型の量を減少させる方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
(発明の詳細な説明)
本発明のヒト成長ホルモンを産生する方法は、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法である。
本発明のヒト成長ホルモン産生工程中に形成されるヒト成長ホルモンの多量体型の量を減少させる方法は、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法である。
【０００５】
本明細書で区別しないで使用される「ヒト成長ホルモン」及び「hGH」は、191個のアミノ酸を有する組換えヒト成長ホルモン又は192個のアミノ酸を有するMet-hGH(すなわちN末端に1つのさらなるメチオニンを有するhGH)を包含するものと解される。
本明細書で使用される「hGH多量体型」は、191個のアミノ酸を有するhGH又は192個のアミノ酸を有するhGH(N末端に1つのさらなるメチオニンを有するhGH)でなはい、hGHのあらゆる形(例えば、限定されないが、hGHの二量体及びオリゴマー)を包含するものと解される。
本明細書で使用される「培地」は、発酵培地及び/又は産生培地を包含するものと解される。
【０００６】
培地中の微量元素は、従来の方法、例えば、微量元素の市販の塩(酸及び塩基、ならびにそれらの水和物を含む)を用いることにより提供されうる。それらは固体の塩の形態又は1以上の塩を含む水溶液の形態で培地に導入されうる。ある実施態様において、それらは各微量元素を所定の濃度において含む、微量元素の溶液の形態で加えられる。微量元素の溶液は、pH調整のためにさらに酸又は塩基を含み、かつ、例えば、微量元素を溶解して維持していてもよい。
微量元素としてのマンガンは、例えば硫酸マンガン一水和物(MnSO4・H2O)を用いて提供されうる。微量元素としての亜鉛は、例えば硫酸亜鉛七水和物(ZnSO4・7H2O)を用いることにより提供されうる。微量元素としてのコバルトは、例えば塩化コバルト六水和物(CoCl2・6H2O)を用いることにより提供されうる。微量元素としてのモリブデンは、例えばモリブデン酸ナトリウム二水和物(NaMoO4・2H2O)を用いて提供されうる。微量元素としてのカルシウムは、例えば塩化カルシウム二水和物(CaCl2・2H2O)を用いて提供されうる。微量元素としての銅は、例えば硫酸銅五水和物(CoSO4・5H2O)を用いて提供されうる。微量元素としてのホウ素は、例えばホウ酸(H3BO3)を用いて提供されうる。微量元素としての鉄もまた提供されうる。
微量元素は、培地中に(培地の全容積を基準として)以下の濃度範囲(「範囲」)において存在し、ある実施態様においては表示された特定の濃度(「実施態様」)で存在する。
【０００７】
【表１】
0005924343.tif 000002
【０００８】
ある実施態様では、微量元素は、微量元素の溶液の状態で使用され、培地に添加される。この実施態様において、微量元素の溶液は、好ましくは濃縮水溶液であり、培地に使用された際に上記濃度範囲に到達する濃度で微量元素を含む。
ある実施態様において、微量元素の溶液は、培地の全容積を基準として0.1〜10ml/L、又は0.2〜5ml/L、又は0.5〜1ml/L又は約0.8ml/Lの割合で培地に添加される。
微量元素の溶液が約0.8ml/Lで培地に添加された場合、培地は1g/Lの硫酸マンガン一水和物を含みうる。それはまた、2.8g/Lの硫酸亜鉛七水和物を含みうる。それはまた、2g/Lの塩化コバルト六水和物を含みうる。それはまた、2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物を含みうる。それはまた、3g/Lの塩化カルシウム二水和物を含みうる。それはまた、1.85g/Lの硫酸銅五水和物を含みうる。それはまた、0.5g/Lのホウ酸を含みうる。ある実施態様において、微量元素の溶液は、上記濃度の各微量元素を含む。
発酵段階が1以上の段階で実施される場合、例えば、シード発酵槽でシード培地を調製してそのシード培地を産生発酵槽に進める場合、本発明の微量元素は少なくとも1つの段階、又は2以上の段階、又は全ての発酵段階において使用される。
【０００９】
本明細書で使用される「アルカリ性pH」は、10〜12.5の範囲のpHを包含するものと解される。ある側面において、アルカリ性pHは約12である。
さらに、ステップ(ii)、すなわち封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解するステップは、還元剤及びカオトロピック剤の使用を含まないものと予想される。
本明細書で使用される「還元剤」は、タンパクCys-Cys結合を還元することができる薬剤を包含するものと解される。還元剤の非限定的な例は、ジチオスレイトール(DTT)、β-メルカプトエタノール、システイン及びグルタチオンである。
本明細書で使用される「カオトロピック剤」は、タンパク質などの巨大分子の三次元構造を破壊し、それらを変性させる薬剤を包含するものと解される。カオトロピック剤の非限定的な例は、尿素、グアニジン、チオ尿素及び過塩素酸リチウムである。
本発明の方法のステップ(iii)は、固形状でhGHを産生することが要求される場合に実施されうる、任意のステップである。ある実施態様においては、ステップ(iii)は、凍結乾燥前に溶解hGHを精製するサブステップを含む。同様に、精製のサブステップは、凍結乾燥が実施されない場合にステップ(ii)に加えることもできる。
【実施例】
【００１０】
本発明を以下の実施例でさらに説明するが、これは発明の範囲を限定するものと意図されるものではない。
(実施例1−hGH産生工程)
hGHの製造は、hGH産生E.coli細胞の発酵及び集菌、封入体の回収及び溶解ならびにhGHの精製及び凍結乾燥を含む、当技術分野において周知の方法で構成される。
(発酵工程)
hGHの発酵工程は、振とうフラスコ、シード発酵槽及び産生発酵槽で逐次的に実施される3ステップで構成される。発酵パラメーター(温度、撹拌、曝気、圧力、pH及び酸素)は、グルコース及びアンモニアの消費量についても制御する制御システムによって完全に制御される。
(接種)
hGHを発現する約1mlのE.coli(ATCC No. 39384)を200mlの増殖培地(20g/Lカゼイン加水分解物、10g/L酵母エキス、5g/L NaCl及び100mg/Lアンピシリンナトリウム塩)を含有するフラスコに接種した。フラスコをロータリーシェーカーで約30℃、約250rpmで約6時間インキュベートした。その後、培地は660nmでの光学密度(OD)約4を有していた。シード培地の算出量を、シード発酵槽に接種した。
(シード発酵槽)
シード発酵槽の培地は以下を含んだ。
カゼイン加水分解物  20g/L
酵母エキス  10g/L
K2HPO4  2.5g/L
NaCl  5g/L
MgSO4・7H2O  1g/L
消泡剤(PPG)  0.4ml/L
グルコース  約50g/L
及び任意で、
微量元素の溶液  0.83mL/L
1Lの微量元素の溶液は以下から構成された。
MnSO4・H2O  1g/L
ZnSO4・7H2O  2.78g/L
CoCl2・6H2O  2g/L
Na2MoO4・2H2O  2g/L
CaCl2・2H2O  3g/L
CuSO4・5H2O  1.85g/L
H3BO3  0.5g/L
32%HCl  100mL
【００１１】
シード発酵槽(150L)にシード培地を接種し、発酵をおよそ30℃、pH7で開始した。溶存酸素レベルを当業者に周知の方法を用いて維持し、培地ODが12を超えたときに、シード発酵槽の内容物約120Lを1500Lの産生発酵槽に移した。
(産生発酵槽)
産生培地は以下を含んだ。
カゼイン加水分解物  20g/L
酵母エキス  10g/L
K2HPO4  2.5g/L
NaCl  5g/L
MgSO4・7H2O  1g/L
消泡剤(PPG)  0.4ml/L
グルコース  約13g/L
及び任意で、
微量元素の溶液  0.83mL/L
50%のグルコース溶液を産生段階で加えた。発酵槽の温度はおよそ30℃であり、pHはアンモニアでおよそ7に維持し、溶存酸素レベルは当業者に周知の方法を用いて維持した。OD13-16で、hGH産生を発酵温度を約30℃からおよそ42℃に上昇させることによって誘発し、発酵を次の約2時間にわたって継続した。
(集菌)
hGHを含む細菌性細胞を、中空糸精密濾過により採取した。発酵培養液約1200Lは、濃縮して精製水(PuW)で透析した。懸濁液は-10℃〜-30℃で保存した。
(hGHの回収及び精製)
採取した細胞の懸濁液を、PuW中で破壊して洗浄し、hGHを含む封入体を得た。封入体を、1N NaOHを撹拌しながら加えることによりpHを12±0.1に上昇させて溶解させた。hGHは、pHを10.5±0.1に低下させ、0.5Mホウ酸塩pH9.0を最終濃度10mMホウ酸塩まで加えることによりリフォールディングさせた。封入体の溶解においては、還元剤もカオトロピック剤も使用しなかった。
その後hGHを一連の限外ろ過やクロマトグラフィーの手順など当該技術分野で周知の方法により精製した。アミノペプチダーゼ(N-末端メチオニン除去酵素)を、Met-hGHからN-末端メチオニンを除去する工程で使用した。精製したhGHを最終的に凍結乾燥した。
【００１２】
(実施例2−微量元素の有無における産生hGHの比較分析)
11のhGH調製物を、微量元素(TE)をシード発酵槽培地にも産生培地にも添加しないこと以外は、実施例1に従い産生した。
23のhGH調製物を、TEをシード発酵槽の培地及び産生培地に加えて、実施例1に従い産生した。
表1は、微量元素を含む発酵から得られる凍結乾燥調製物が、はるかに少量のhGH多量体型を有することを示す。hGH多量体型の量は、分析で使用された解析的サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)における全てのピークに対応する全ピーク面積の相対的百分率として表わされる。SECの手順は、欧州薬局方(European Pharmacopeia)第6版、2010年におけるソマトロピンの研究論文に従って実施した。
【００１３】
【表２】
0005924343.tif 000003
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕ヒト成長ホルモン(hGH)を産生する方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法。
〔２〕培地が、微量元素を培地の全容積を基準として以下の濃度、
マンガン4.9μM
亜鉛8.0μM
コバルト7.0μM
モリブデン6.9μM
カルシウム16.9μM
銅6.1μM
ホウ素6.7μM
において含む、前記〔1〕に記載の方法。
〔３〕微量元素が、微量元素の溶液の形態で培地に添加される、前記〔1〕に記載の方法。
〔４〕微量元素の溶液が1g/Lの硫酸マンガン一水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が約2.8g/Lの硫酸亜鉛七水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lの塩化コバルト六水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lのモリブデン酸ナトリウム無水物を含む、及び/又は微量元素の溶液が3g/Lの塩化カルシウム無水物を含む、及び/又は微量元素の溶液が1.85g/Lの硫酸銅五水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が0.5g/Lのホウ酸を含む、前記〔3〕に記載の方法。
〔５〕微量元素の溶液が、1g/Lの硫酸マンガン一水和物、2.78g/Lの硫酸亜鉛七水和物、2g/Lの塩化コバルト六水和物、2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物、3g/Lの塩化カルシウム二水和物、1.85g/Lの硫酸銅五水和物及び0.5g/Lのホウ酸を含む、前記〔3〕に記載の方法。
〔６〕アルカリ性pHが約10〜約12.5である、前記〔1〕に記載の方法。
〔７〕アルカリ性pHが約12である、前記〔6〕に記載の方法。
〔８〕ステップ(ii)が、還元剤及びカオトロピック剤の使用を含まない、前記〔1〕に記載の方法。
〔９〕ヒト成長ホルモン産生工程中に形成されるヒト成長ホルモンの多量体型の量を減少させる方法であって、
(i)ヒト成長ホルモン(hGH)産生E.coli細胞を発酵させるステップと、
(ii)E.coli細胞から封入体を回収し、回収した封入体をアルカリ性pHで溶解して溶解hGHを得るステップとを含み、
(iii)溶解hGHを凍結乾燥するステップを含んでもよく、
前記発酵は、マンガン、亜鉛、コバルト、モリブデン、カルシウム、銅及びホウ素を微量元素として含む培地で行うことを特徴とする方法。
〔１０〕培地が、微量元素を培地の全容積を基準として以下の濃度、
マンガン4.9μM
亜鉛8.0μM
コバルト7.0μM
モリブデン6.9μM
カルシウム16.9μM
銅6.1μM
ホウ素6.7μM
において含む、前記〔9〕に記載の方法。
〔１１〕微量元素が、微量元素の溶液の形態で培地に添加される、前記〔9〕に記載の方法。
〔１２〕微量元素の溶液が1g/Lの硫酸マンガン一水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が約2.8g/Lの硫酸亜鉛七水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lの塩化コバルト六水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が2g/Lのモリブデン酸ナトリウム無水物を含む、及び/又は微量元素の溶液が3g/Lの塩化カルシウム無水物を含む、及び/又は微量元素の溶液が1.85g/Lの硫酸銅五水和物を含む、及び/又は微量元素の溶液が0.5g/Lのホウ酸を含む、前記〔11〕に記載の方法。
〔１３〕微量元素の溶液が、1g/Lの硫酸マンガン一水和物、2.78g/Lの硫酸亜鉛七水和物、2g/Lの塩化コバルト六水和物、2g/Lのモリブデン酸ナトリウム二水和物、3g/Lの塩化カルシウム二水和物、1.85g/Lの硫酸銅五水和物及び0.5g/Lのホウ酸を含む、前記〔11〕に記載の方法。
〔１４〕アルカリ性pHが約10〜約12.5である、前記〔9〕に記載の方法。
〔１５〕アルカリ性pHが約12である、前記〔14〕に記載の方法。
〔１６〕ステップ(ii)が、還元剤及びカオトロピック剤の使用を含まない、前記〔9〕に記載の方法。