Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Selektion von Hybridomzellen aus einer Vielzahl von Hybridomzellen zur Gewinnung von monoklonalen Antikörpern als auch Hyb ridomzellen samt geeigneten Expressionsvektoren und deren Verwendung.

Monoklonale Antikörper werden in der Regel mit Hilfe der Hybridomtechnik gewonnen, wo bei antikörperproduzierende Zellen (B-Zellen oder B -Lymphozyten) mit Myelomzellen (Krebszellen) fusionieren, auch mittels Fusionszelllinien, woraufhin Hybride entstehen, die monoklonale Antikörper produzieren (G. Köhler, C. Milstein: Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefined specificity. In: Nature. Band 256, 1975, S. 495-497). Dabei gestaltet sich nach wie vor trotz Modifizierungen und Weiterentwicklungen der Hyb ridomtechnik die Identifizierung und Etablierung der gewünschten antigenspezifischen Hyb ridomzellen innerhalb des sehr heterogenen Zellpools bis heute als schwierig und zeitaufwen dig.

Im Stand der Technik und zwar WO2015161835 Al der Anmelderin ist die Selektion von Antikörper-produzierenden Hybridomzellen beschrieben, wobei die von der produzierenden Zelle sezernierten Antikörper an deren Zelloberfläche gebunden werden, um die in der Weise oberflächenmarkierten Zellen mittels fluoreszenzmarkierter Nach weis- Antikörper zu identifi zieren und zu isolieren und zwecks Gewinnung selektiv zu vermehren. Hierbei werden durch die Verwendung künstlicher Oberflächenmarker die Antikörper-produzierenden Hybridom zellen modifiziert. Dadurch entsteht eine direkte Verbindung zwischen dem Antikörperphäno typ und dem Genotyp der Hybridomzelle. Auf diese Weise können Hybridomzellen, die die gewünschten Antikörper produzieren, aus einem heterogenen Zellpool insbesondere mittels MACS- oder FACS-Technik äußerst effizient, sowie zeitsparend angereichert werden.

WO2015161835 Al beschreibt daher den Einsatz einer Ligationspeptidsequenz, mit der Funktion, dass die Bindung eines Adapterliganden erfolgen kann, nämlich vorzugsweise Bio tin, dass unter Zugabe aus Vollmedium unter schonenden Bedingungen mittels einer aus E. coli gewonnenen BirA (Biotin-Proteinligase) -Ligase mit der Ligationspeptidsequenz (bzw. Biotinylierungspeptid) im Verhältnis 1 : 1 enzymatisch konjugiert wird und infolgedessen eine Biotinylierung an der Ligationspeptidsequenz erfolgt. An Biotin erfolgt die Bindung des frei- gesetzten Antikörpers aus der Hybridomzelle über einen Epitop aufweisenden Antigen- (Strept)avidin-Komplex, wobei der Antikörper an das Epitop des Antigens bindet und über die Streptavidin-Biotin Bindung, wiederum der Hybridomzelle zugeordnet und (aus)sortiert werden kann, sei es zum Beispiel mittels einer Antikörper-Fängermatrix oder einem Antigen, welches z.B. über (Strept)Avidin gekoppelt werden kann (siehe Figur 1).

Mit Hilfe der Durchflusszytometrie können beispielsweise solche Fluoreszenz-markierte Kon strukte gemäß Figur 1 A (Antikörper-Fängermatrix) oder Figur 1B (Antigen) mit einem flow sorter (Fluss-Sortierer) oder FACS (fluorescence-activated cell sorting) sortiert und isoliert werden.

Die Ligationspeptidsequenz weist eine Biotinakzeptorpeptidsequenz bzw. Biotinylisierungs- peptid, wie vorzugsweise GLNDIFEAQKIEWHE (SEQ ID No. 1) oder LNDIFEAQKIEWH (SEQ ID No. 2) auf. Auch andere Biotinakzeptorpeptidsequenz bzw. Biotinylisierungspeptide können geeignet sein, wie ein Alignment mit 13 Aminosäuren 1-LXXIXXXXKX XXX- 13 gemäß SEQ ID. No. 3 (vgl. D. Beckett, E. Kovaleva, and P. J. Schatz, A minimal peptide Sub strate in biotin holoenzyme synthetase-catalyzed biotinylation, Protein Sei. 1999 Apr; 8(4): 921-929), wobei:

Aminosäure 2 N, C oder beliebig oder entfernt sein kann,

Aminosäure 3 beliebig, jedoch ausgenommen L, V, I, W, F, Y sein kann,

Aminosäure 5 F oder L sein kann,

Aminosäure 6 E oder D sein kann,

Aminosäure 7 A, G, S, T sein kann,

Aminosäure 8 Q oder M sein kann,

Aminosäure 10 I, M, V sein kann,

Aminosäure 11 E, L, V, Y, I sein kann,

Aminosäure 12 W, Y, V, F, L, I sein kann,

Aminosäure 13 R, H oder beliebig, jedoch ausgenommen D, E.

Abb. 1 : Biotinylierung von AviTag (Biotinylisierungspeptid) mittels BirA (Biotin-Protein- ligase)

Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, dass die Biotin-Proteinligase extern hinzugegeben werden muss und oftmals die Menge nicht ausreichend ist, so dass eine Optimierung und An passung für jeden neuen Ansatz erforderlich sind.

Die Biotin-Proteinligase (=BirA, SEQ ID No. 4) ist im Stand der Technik ausführlich be schrieben (O'Callaghan et al, BirA Enzyme: Production and Application in the Study of Membrane Receptor-Ligand Interactions by Site-Specific Biotinylation, Analytical Bioche mistry 266, 9-15 (1999)) und DE69434520T2 (Schatz) beschreibt ein Verfahren zur Herstel lung von biotinylierten Proteinen in vitro und in rekombinanten Wirtszellen unter Verwen dung von Expressionsvektoren, welche für ein Fusionsprotein kodieren, nämlich ein Protein aufweisend ein Biotinylierungspeptid.

Durch Kultivieren der Wirtszelle in Gegenwart von Biotin, kann das Fusionsprotein und das Biotinylierungsenzym exprimiert werden, wodurch eine Biotinylierung des Fusionsproteins erfolgt.

DE69434520T2 (Schatz) offenbart jedoch nicht die Biotinylierung in Fusionspeptiden von Hybridomzellen.

In vivo wird Biotin an Proteinen hinzugefügt durch die Bildung einer Amidbindung zwischen der Biotin- Carboxylgruppe und der Epsilon- Aminogruppe von spezifischen Lysinresten in einer biochemischen Reaktion, die ATP benötigt (Zwischenprodukt ist Biotinoyl-AMP). In E. coli ist ein Protein biotinyliert, nämlich die Biotincarboxylcarrierprotein (kurz: BCCP) -Un tereinheit der Acetyl-CoA-Carboxylase. Diese Reaktion wird katalysiert durch die Biotin-Pro- teinligase (BirA), das Produkt des birA-Gens, siehe Abb. 1 (supra).

Im Stand der Technik sind Hybridomzellen sehr heterogene Zellpools, welche zu anderen Wirtsorganismen in der Expression von rekombinanten Polynukleotiden deutlich verschieden sind. Hybridomzellen entstehen aus der Fusion von B-Lymphozyten mit Myelomzellen. Die ser Vorgang führt zum Verschmelzen zweier Genome. Die aus der Fusion entstehenden Hyb- ridome weisen daher zunächst vier Chromosomensätze auf, die anschließend auf zwei Chro mosomen reduziert werden. Dabei werden Gene nach einem Zufallsprinzip von den Zellen deletiert, was den gesamten Prozess sehr instabil und nicht steuerbar macht. Dies steht im Ge gensatz zu herkömmlichen Säugerzell-Expressionssystemen wie CHO oder HEK293 (Schatz, supra).

Somit ist der nach der Fusion erhaltene Zellpool extrem heterogen und die spezifisch produ zierenden Zellen müssen schnell identifiziert werden, da sie andernfalls von Nicht-Produzen ten überwachsen werden. Die Fusionen und der Erhalt an spezifischen Zellen können auf grund des instabilen Prozesses nicht validiert oder standardisiert werden.

Daher ist jede Fusion ein neues einzelnes Ereignis. Die Sortierung über einen extern einge- brachten Oberflächenmarker als stabiles Element würde eine Standardisierung zulassen. Je doch ist die Selbstbiotinylierung zwingend erforderlich, da nicht vorher für jede Fusion die optimalen Biotinylierungsbedingungen ermittelt werden können.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren aus WO2015/161835 Al weiter zu verbessern. Insbesondere soll der Einsatz der Biotin-Proteinligase (BirA) in das Selektions verfahren integriert werden als auch die erforderliche Biotinylierung eines Biotinylierungs- peptid standardisiert werden.

Überraschender Weise konnte nunmehr gezeigt werden, dass mittels Expressionsvektoren, welche für Biotin-Proteinligase (BirA) kodieren, in Hybridomzellen eine intrazelluläre Bioti nylierung eines (Fusions-)Proteins erfolgen kann, insbesondere in Form eines Oberflächen proteins aufweisend ein Biotinylierungspeptid, welches Biotin präsentiert, so dass zum Bei spiel eine Antikörper-Fängermatrix oder Antigen über z.B. (Strept)Avidin oder Äquivalente (Neutravidin u.v.a,) gekoppelt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Transkription des Oberflächen proteins aufweisend ein Biotinylierungspeptid und einer Biotin-Proteinligase (BirA) aus ei nem Expressionsvektor vorzugsweise durch mindestens einen Promotor kontrolliert. Beide Gene können vorzugsweise über übliche Hilfssequenzen, wie IRES verbunden sein.

Durch eine vorteilhafte in vivo Biotinylierung des Expressionsproduktes innerhalb der Hyb- ridomzellen kann auf anfallende Wasch- und Zentrifugationsschritte sowie die Verwendung von speziellen Puffern verzichtet werden, die die Vitalität der Zellen nachhaltig beeinträchti gen.

Insbesondere erfolgt erfindungsgemäß die in vivo Biotinylierung unter natürlichen, physiolo gischen Bedingungen (z.B. Kulturmedium im Brutschrank) bei dem die Hybridomzellen im Kulturmedium bleiben. Die Vitalität der Zellen bleibt vorteilhaft unberührt. Das Kulturme dium kann Biotin enthalten.

Besonders vorteilhaft wird erfmdungsgemäß Biotin-Proteinligase (BirA) intrazellulär freige setzt. Die Biotinylierung eines Biotinylierungspeptid erfolgt intrazellulär vorzugsweise im en doplasmatischen Retikulum. Anschließend wird der biotinylierte Rezeptor bzw. das Biotin aufweisende Biotinylisierungspeptid an die Zelloberfläche transportiert, und zwar in Form ei nes Oberflächenproteins aufweisend ein Biotinylierungspeptid, welches Biotin bindet und präsentiert.

Die Erfindung betrifft daher eine Hybridomzelle mit mindestens einem nach seiner Transfor mation stabil in das Genom integrierten Polynukleotid (birA) kodierend für Biotin-Protein ligase (BirA), insbesondere mittels eines Expressionsvektor aufweisend Promotoren und ggfs weitere Hilfssequenzen, solche wie Enhancer, Terminatoren, Spacer, Signal Sequenzen u.a. zur kontrollierten Expression von Biotin-Proteinligase (BirA).

Daher betrifft die Erfindung eine Hybridomzelle enthaltend mindestens einem nach seiner Transformation stabil in das Genom integrierten Polynukleotid kodierend für Biotin-Protein ligase (BirA), vorzugweise zusätzlich kodierend für ein Oberflächenprotein enthaltend ein Bi otinylierungspeptid.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der erfmdungsgemäße Expressionsvektor fol gende Merkmale, wie: Signal sequenz, HA-Tag (SEQ ID No. 5, SEQ ID No. 6), DNA-Biotinylierungssequenz (su- pra, SEQ ID No. 7), EGFR- Signal sequenz (z.B. SEQ ID No. 8, SEQ ID No. 9), EGFR- Se quenz (SEQ ID No. 10, SEQ ID No. 11 inkl. Transmenbrandomäne), IRES (SEQ ID No. 12) als auch birA-Sequenz (SEQ ID No. 13 inkl. Retentionssignal) bzw. BirA (SEQ ID No. 14 inkl. Retentionssignal). Ein beispielhaftes Gesamtkonstrukt eines Expressionsvektors ist in SEQ ID No. 15 wiedergegeben.

Die angegebenen Sequenzen umfassen Polynukleotide als auch die exprimierten und transla- tierten Sequenzen.

Bevorzugte Promotoren sind nicht abschließend T7, EF-1, CMV, Hühner-ß-Aktin, u.v.a. auch konditionierbare Promotoren, wie TET on, off, lichtabhängige Promotoren oder stressindu- zierbare Promotoren (z.B. Temperatur) als auch mit Hilfe der Verwendung von Hilfssequen zen, wie IRES (internal ribosome entry site) 2A Peptide u.a.. Solche Promotoren und Hilfsse quenzen sind dem Fachmann einschlägig bekannt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält BirA ein Retentionssignal für das en doplasmatische Retikulum, wie KDEL (SEQ ID No. 14).

Das erfindungsgemäße Oberflächenprotein kann beispielsweise mit Hilfe von einem Epider mal Growth Factor Receptor (EGFR (supra), ErbB-1, HER1 u.a.) sicher an die Zelloberfläche transportiert und an der Zelloberfläche repräsentiert werden.

Ein erfindungsgemäßer Expressionsvektor ist in seinen funktionellen Einheiten (Vektorkarte) beispielhaft in Figur 2 wiedergegeben.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft der Expressionsvektor daher einen PiggyBac-Vek- tor der Transposon Klasse entsprechend der Vektorkarte aus Figur 2 mit einem 5'ITR (Li X et al, Insect Mol Biol. 2005 Jan; 14(1): 17-3) und 3'ITR (Troyanovsky et al, Mol Ther Nucleic Acids. 2016 Oct 4;5(10):e369. doi: 10.1038/mtna.2016.76.) gemäß der SEQ ID No. 16 oder exprimiert und translatiert gemäß SEQ ID No. 17.

In einer weiteren Ausführungsform kann ein duales System bestehend aus einem Donor- und Helferplasmid verwendet werden, bei dem die Transposase auf einem Helferplasmid kodiert ist. Das Donorplasmid beinhaltet eine Kassette, die ins Genom integriert wird. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Transposase und das Donor-Konstrukt auf einem Vektor kodiert sind. Ein beispielhafter Expressionsvektor gemäß der Vektorkarte aus Figur 2 ist für SEQ ID No.

18 mit 4175 bp angegeben und hinterlegt unter DSM 32960 am Leibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Inhoffenstraße 7B, 38124 Braunschweig, Deutschland zum 14. November 2018 nach dem Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purposes of Patent Procedure vom 28. April 1977.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine solche Hybridomzelle enthaltend mindestens einem nach seiner Transformation stabil in das Genom integrierten Po lynukleotid zumindest kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) mittels einer hinterlegten Fu sionszelle hergestellt und zwar die Hinterlegungen DSM ACC 3343 oder DSM ACC 3344 am Leibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Inhoffenstraße 7B, 38124 Braunschweig, Deutschland zum 14. November 2018 nach dem Bu dapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Pur poses of Patent Procedure vom 28. April 1977.

Daher betrifft die Erfindung ebenfalls eine Fusionszelllinie DSM ACC 3343 oder DSM ACC 3344 enthaltend ein Polynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) und für ein Oberflächenprotein enthaltend ein Biotinylierungspeptid, welche in einem Expressionsvektor enthaltend ist, und durch einen Promotor kontrolliert wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kit aufweisend eine Fusionszelllinie DSM ACC 3343 und / oder DSM ACC 3344 enthaltend ein Polynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) in einem Expressionsvektor.

Die Erfindung betrifft ebenfalls entsprechende Verfahren zur Herstellung der erfmdungsge- mäßen Hybridomzelle, insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Hybridomzelle ent haltend mindestens einem nach seiner Transformation stabil in das Genom integrierten Po lynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA), wobei das Polynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) in einem Expressionsvektor (supra) verwendet wird. Weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Hybridomzelle enthaltend mindestens einem nach seiner Transformation stabil in das Genom integrierten Polynukleotid kodierend für Biotin-Protein ligase (BirA) und für ein Oberflächenprotein enthaltend ein Biotinylierungspeptid, wobei das Polynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) und für ein Oberflächenprotein ent haltend ein Biotinylierungspeptid in einem Expressionsvektor (supra) verwendet wird. Ein weiterer Gegenstand betrifft ein Verfahren oder die Verwendung einer Hybridomzelle enthaltend mindestens einem nach seiner Transformation stabil in das Genom integrierten Po lynukleotid kodierend für Biotin-Proteinligase (BirA) zur Durchführung einer Selektion von sezemierten monoklonalen Antikörpern, wobei eine Bindung der freigesetzten Antikörper aus dieser Hybridomzelle an das Oberflächenprotein aufweisend ein Biotinylierungspeptid er folgt, umfassend eine enzymatische Konjugation von Biotin mittels Biotin-Proteinligase (BirA) mit einem Biotinylierungspeptid (Ligationspeptidsequenz), und ein Antigen oder eine Antikörper-Fängermatrix aufweisend ein Epitop für den freigesetzten Antikörper und jener Antikörper detektierbar ist.

Der aus der Hybridomzelle sezemierte Antikörper kann daher vorteilhaft mittels einer Anti körper-Fängermatrix oder einem Antigen über z.B. (Srept)Avidin an dem Biotinylierungspep tid aufweisend Biotin gebunden werden (siehe Figur 1 A oder 1B).

Die folgenden Beispiele und Figuren sollen die Erfindung näher erläutern, ohne jedoch diese zu beschränken.

Beispiel 1 :

Beschreibung der Herstellung der Hybridomzelle in Gegenwart des Antigens (Beziehung Hybridom/ Antigen), so dass das Antigen später im Konstrukt mit (Strept)avidin repräsentiert wird:

Die Herstellung der Hybridomzellen erfolgt zum Protokoll, veröffentlicht in: Holzlöhner P, Hanack K (2017) "Generation of Murine Monoclonal Antibodies by Hybridoma Techno logy." J Vis Exp. Jan 2;(119). doi: 10.3791/54832.

Nach der erfolgreichen Immunisierung mit dem Antigen werden der Maus die Milzzellen ent nommen und diese mit Myelomzellen zu Hybridomen fusioniert. Hierzu werden die hinterleg ten Fusionszelllinien (supra) eingesetzt. Vor der Fusion erfolgt eine Qualitätskontrolle, ob die veränderten Zelllinien das Oberflächenkonstrukt aufweisen. Hierfür wird folgendes Protokoll verwendet:

Für die Überprüfung des Vorhandenseins des Oberflächenkonstrukts werden die transgenen Myelomzellen (5xl0 ⁶ ) geerntet, mit PBS gewaschen und mit einem murinen anti-HA-Anti- körper (1 pg auf lxlO ⁶ Zellen) für 30 min bei 4°C inkubiert. Danach werden die Zellen erneut zweimal gewaschen und mit 10 pL einer anti-murinen IgG Microbead Lösung für 15 min bei 4°C inkubiert. Nach einem zweimaligen Waschschritt werden die Zellen über eine magneti sche Säule sortiert. Das erhaltene Zellpellet wird in Vollmedium aufgenommen. Die Zellen werden 2 Tage in dem Vollmedium kultiviert. Dieses enthält natürlicherweise Biotin, so dass die Zellen während dieser Inkubation gleichmäßig und vollständig biotinyliert werden. Die Überprüfung der erfolgreichen Biotinylierung erfolgt über die Zugabe von PE-markiertem Streptavidin und einer Inkubation von 20 min bei 4°C. Nach Bestätigung der erfolgreichen Biotinylierung der Zellen werden diese für die Fusion mit B-Lymphozyten eingesetzt.

Nach der Fusion erfolgt die herkömmliche HAT-Selektion. Danach werden die Zellen auf normales Vollmedium gesetzt.

Nach 10 Tagen HAT Selektion werden die Zellen auf Vollmedium gesetzt. Für die Sortierung erfolgt dann ein Ernten und Waschen der Zellen. Danach werden diese entweder mit der Anti körper-Fängermatrix (ZAMAK-IgG- Avidin) oder mit dem Avi din-gekoppelten Antigen (z.B. Ovalbumin) für 3 Stunden bei 37°C inkubiert. Nach einem erneuten Waschschritt erfolgt die Inkubation der Zellen entweder mit Fluoreszenz-markiertem Antigen oder mit einem Fluores zenz-markierten Sekundär-Antikörper für 20 min bei 4°C. Die Zellen werden wieder gewa schen und das Pellet in 500 pL Puffer aufgenommen. Im Anschluss erfolgt die durchflusszy- tometrische Analyse und das Sorting der Zellen.

Möglichkeit A (Figur 1) ist die Herstellung einer Antikörperfängermatrix, bei der ein Sub- klassen-spezifischer Antikörper, in diesem Fall ein Ziege-anti-Maus IgG Antikörper (ZA- MAK-IgG) an Avidin gekoppelt wird. Die Kopplung erfolgt nach einem Standardprotokoll. Dafür werden 1 mg des ZAMAK-IgG mit 0,5 mg Avidin und 0,25% Glutaraldehyd versetzt, mit lx PBS auf 1 mL aufgefüllt und für 2 Stunden bei 4°C inkubiert. Anschließend erfolgt die Zugabe von Natriumborhydrid (Stammlösung 100 mg/mL) und einer weiteren Inkubation von 2 Stunden bei 4°C. Anschließend wird das Gemisch bei 13000 x g zentrifugiert und der Über stand gegen lx PBS dialysiert. Das Kopplungskonjugat kann dann sterilfiltriert und gelagert werden.

Möglichkeit B (Figur 1) ist ein Ausführungsbeispiel für den Fall, dass das Antigen Ovalbumin ist. Der Ablauf der Kopplung erfolgt genauso, wie unter Möglichkeit A beschrieben. Für Ovalbumin werden jedoch 3 mg der Substanz mit 2 mg Avidin und 0,25% Glutaraldehyd ver setzt, mit PBS auf 1 mL aufgefüllt und wie oben beschrieben weiter behandelt.

Danach wird mittels ELISA geprüft, ob die Matrix positiv ist, d.h. Antigen/ Antikörper und Avidin vorhanden ist.