ヒト細胞発現系タンパク質が臨床アプリケーションに優位なのはなぜか

人間のために...人間の細胞によって

ヒト細胞発現系タンパク質が臨床アプリケーションに優位なのはなぜか

DNAの書き込み、編集、消去という20世紀の分子生物学におけるブレイクスルーは、医療の新たな可能性を生み出しました。この可能性が実現成功したといえるのは、活性型のヒトタンパク質を作るための扱いやすい生体系を利用できたときです。初期の注目すべき例は、Genentech社が組換えインスリンを作成するために大腸菌を使用したことです(1)。

生物学や医学の変化に伴い、組換えタンパク質のニーズも変化してきました。多くのタンパク質の活性では、真核生物系でしか得られないグリコシル化やプロセスを必要とします。このため、組換えタンパク質の製造者として、昆虫の細胞やチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞が開発されることになりました。

科学や医学の進歩に伴い、組換えタンパク質は、増大するニーズを満たすために奮闘しています。例えば、ヒト幹細胞技術やCAR-T細胞療法では、動物成分や外来生物を含まない培地が必要ですが、それと同時に高い活性とスケーラビリティを保持していることが必要です。

ヒトへのアプリケーションや研究のためには、ヒト細胞の発現系が理想的です。当社のHumanKine®組換えタンパク質は、すべてHEK293細胞を用いて製造されており、臨床研究の新たなニーズに最適です。

HumanKine®製品が他の製品よりも優れている理由:

1.動物成分と外来生物を含まない

動物に由来する物質、または動物を使った物質は、製造中のいかなる時点でも使用していません。

動物成分フリー・ゼノフリーのタンパク質の利点
  • 最終製品には、動物の組織、体液、またはそれに由来する成分のいずれも含まれていません。

  • 調達から最終製品までの材料はすべて、アニマルフリーの専用施設で保管・取り扱いを行っています。

  • 最終製品およびプロセスには、非ヒト動物由来の材料または非ヒト動物由来の組換え材料を使用していません。

2. タグフリー

タグなしで発現させ精製しています。

タグフリータンパク質の利点:
  • タンパク質の発現・精製にはタグを使用していません。

  • タグを含めると、関心のあるタンパク質の構造が変化することがよくあります。

  • タグがタンパク質の活性部位に干渉して、生物学的活性が変化する場合があります。

  • タグの存在は、いくつかのタンパク質の免疫原性を増加させる可能性があるので、タグを含まない組換えタンパク質は、in vivoアプリケーションにとってより望ましい選択肢です。

3. ネイティブなフォールディングと成熟

CHO細胞や昆虫細胞は真核生物ですが、多くの場合、それらがヒトタンパク質を処理する能力は、ヒト細胞とは一致しません。例えば、図1は、ヒト細胞がCHO細胞よりも成熟したアクチビンA二量体を生成することを示しています。

4. ヒトネイティブなグリコシル化

グリコシル化は、安定性と活性に重要な役割を果たします。CHO細胞と昆虫細胞は、人間とは大きく異なるグリコシル化の機構を持っており、生成されるグリコシル化物質は、人間のものとは大きく異なることがあります。図2は、発現系間でグリコシル化が異なる例を示しています。

5. 高い安定性

ネイティブなグリコシル化と成熟により、ヒト細胞発現系タンパク質は、安定性の点で他の系より優れたパフォーマンスを示すことができます。図3は、HumanKine FGFが大腸菌由来のFGFに比べて培養安定性に優れていることを示しています。

6. 高い活性

上記の特徴の相乗効果により、他の発現系で生成されたものよりも高い活性を有する傾向を持つタンパク質を生成できます。図4は、真核生物系間での複数のサイトカインの活性を比較したものです。

多くのバイオテクノロジーの物語を結びつける共通の糸が存在します。それは、細菌の一般的な原理を見つけ出し、人間をターゲットとして適用できるようになるまでモデル生物を作り上げます。タンパク質の生成は、まさにこのパターンを踏襲しており、HumanKine®製品では、ついにヒトの細胞を使ってヒト用のタンパク質を作る段階に入っています。

図1
CHO細胞およびHumanKine®系由来の精製アクチビンAのクマシーブルー染色によるSDS-PAGEゲル。成熟したアクチビンA二量体の生成を示している。
図2
ヒト細胞発現系(Humanzyme)とCHO EPOのグリコシル化のHPLC比較。糖鎖組成に有意な差が認められた。フェチュインを陽性対照として使用した。
図3
HumanKine®(FGF basic-TS、赤)と大腸菌由来(FGF basic、青)のFGFを37℃で無細胞培地でインキュベーションした場合の安定性の比較。
図4
昆虫、ヒト、大腸菌の各細胞発現系でのサイトカイン(A:IL1B、B:IL6、C:IL23、D:TGFB1)の活性比較。ヒトCDE4+細胞のTh17分化により決定。

関連資料

  1. Proteintech’s HumanKine® Human cell-expressed cytokines and growth factors are now available in GMP-compliant versions for use in clinical trials and commercial manufacturing.

  2. New GMP laboratory to focus on HumanKine® line of human cell line-derived growth factors and cytokines for use in the pharmaceutical industry

  3. Proteintech announces an agreement to acquire HumanZyme, a leading manufacturer of recombinant human proteins

  4. Proteintech's recombinant proteins product line

  5. HumanKine® Cytokines and Growth Factors

  6. Human serum albumin’s importance in biology and biotech

  7. Recombinant human protein Activin A: An Alpha in the TGF Beta Family

  8. GM-CSF – A modulatory cytokine in autoimmunity & inflammation

  9. FGF Basic TS: Thermostable FGF does not require media changes over the weekend

HumanKine®製品の完全なリストは、以下を参照してください:

製品名 カタログ番号 活性 純度 文献
Activin A HZ-1138 ≤5 ng/mL EC50 >95% 16
beta NGF HZ-1222 ≤3 ng/mL EC50 >95%  
BMP-2 HZ-1128 ≤60 ng/mL EC50 >95% 21
BMP-4 HZ-1045 ≤10 ng/mL EC50 >95% 41
BMP-7 HZ-1229 ≤100 ng/mL EC50 >95% 6
Cystatin C HZ-1211 ≤5 µM IC50 >95%  
EPO HZ-1168 ≤2.5 ng/mL EC50 >95% 3
FGF Basic TS HZ-1285 ≤0.5 ng.mL EC50 >95% 8
FGF-4 HZ-1218 ≤1.25 ng/mL EC50 >95%  
FGF-7 (KGF) HZ-1100 ≤7.5 ng/mL EC50 >95% 1
FGF-8b HZ-1103 ≤10 ng/mL EC50 >95% 1
FLT3 Ligand HZ-1151 ≤0.8 ng/mL EC50 >95% 10
G-CSF HZ-1207 ≤0.1 ng/mL EC50 >95% 6
GDNF HZ-1311 ≤ 10 ng/mL EC50 >95%  
GM-CSF HZ-1002 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 10
HGF HZ-1084 ≤20 ng/mL EC50 >95% 8
HGH HZ-1007 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 2
HSA HZ-3001 N/A >95%  
IFN alpha 2A HZ-1066 ≤0.4 ng/mL EC50 >95% 4
IFN alpha 2B HZ-1072 ≤0.12 ng/mL EC50 >95% 2
IFN beta HZ-1298 ≤0.1 ng/mL EC50 >95%  
IFN gamma HZ-1301 ≤0.05 ng/mL EC50 >95% 3
IL-1 beta HZ-1164 ≤0.05 ng/mL EC50 >95% 16
IL-2 HZ-1015 ≤5 ng/mL EC50 >95% 5
IL-3 HZ-1074 ≤2 ng/mL EC50 >95% 10
IL-4 HZ-1004 ≤0.6 ng/mL EC50 >95% 17
IL-6 HZ-1019 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 19
IL-7 HZ-1281 ≤1 ng/mL EC50 >95%  
IL-9 HZ-1240 ≤1 ng/mL EC50 >95% 2
IL-10 HZ-1145 ≤1.5 ng/mL EC50 >95%  
IL-12 HZ-1256 ≤2 ng/mL EC50 >95% 3
IL-17 (IL-17A) HZ-1113 ≤2 ng/mL EC50 >95% 3
IL-17F HZ-1116 ≤10 ng/mL EC50 >95%  
IL-23 HZ-1254 ≤4 ng/mL EC50 >95% 11
IL-27 HZ-1275 ≤12 ng/mL EC50 >95% 1
IL-28A HZ-1235 ≤5 ng/mL EC50 >95% 2
IL-28B HZ-1245 ≤1 ng/mL EC50 >95% 3
IL-29 HZ-1156 ≤5 ng/mL EC50 >95% 2
Lefty-1 HZ-1109 ≤40 ng/mL EC50 >95% 1
LIF HZ-1292 ≤0.2 ng/mL EC50 >95%  
M-CSF HZ-1192 ≤4 ng/mL EC50 >95% 5
Noggin HZ-1118 ≤15 ng/mL EC50 >95% 5
Oncostatin M HZ-1030 ≤1 ng/mL EC50 >95%
3
PDGF-aa HZ-1215 ≤10 ng/mL EC50 >95%  
PDGFbb HZ-1308 ≤3 ng/mL EC50 >95% 1
Pleiotrophin-PTN HZ-1278 N/A >95%  
pro-IGF-II HZ-1161 ≤50 ng/mL EC50 >95% 1
SCF HZ-1024 ≤25 ng/mL EC50 >95% 9
Sonic Hedgehog (SHH) HZ-1306 ≤350 ng/mL EC50 >90%
 
TGF beta 1 HZ-1011 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 82
TGF beta 2 HZ-1092 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 4
TGF beta 3 HZ-1090 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 8
Thrombin HZ-3010 N/A >95% 1
TNF alpha HZ-1014 ≤0.5 ng/mL EC50 >95% 9
TPO HZ-1248 ≤5 ng/mL EC50 >95% 2
VEGF 121 HZ-1204 ≤15 ng/mL EC50 >95% 14
VEGF 165 HZ-1038 ≤5 ng/mL EC50 >95% 11
Wnt3A HZ-1296 ≤20 ng/mL EC50 >90% 1
Blog

Posted:
16 May, 2018

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