JP2002507393A - Antigen library immunization - Google Patents

Antigen library immunization

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JP2002507393A JP2000531564A JP2000531564A JP2002507393A JP 2002507393 A JP2002507393 A JP 2002507393A JP 2000531564 A JP2000531564 A JP 2000531564A JP 2000531564 A JP2000531564 A JP 2000531564A JP 2002507393 A JP2002507393 A JP 2002507393A
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スティーブン エイチ. バス,
ロバート ジェラルド ファーレン,
ラッセル ハワード,
ウィレム ピー. シー. ステマー,
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マキシジェン, インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、治療的および他の使用のために改善された性質を有する抗原を得るための方法を提供する抗原ライブラリー免疫に関する。この方法は、病原体、癌および他の状態、ならびにアレルギー、炎症性疾患および自己免疫疾患の調節に効果的である抗原に対する免疫応答を誘導し得る、改善された抗原を得るために有用である。 This invention relates to antigen library immunization which provides a method for obtaining antigens with improved properties for therapeutic and other uses. This method is useful for obtaining improved antigens that can induce an immune response against antigens that are effective in regulating pathogens, cancer and other conditions, and allergies, inflammatory diseases and autoimmune diseases.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (発明の背景) (発明の分野) 本発明は、広範囲の抗原に対する効率的な免疫応答を誘導し得る免疫原を開発
するための方法の分野に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to the field of methods for developing immunogens that can induce efficient immune responses to a wide range of antigens.

【0002】 (背景) 病原体と宿主との間の相互作用は、数百万年の進化の結果であり、その間に、
哺乳動物の免疫系は、病原体侵襲に反撃する精巧な手段を進化させてきた。しか
し、細菌性病原体およびウイルス性病原体は同時に、宿主におけるそれらのビル
レンスおよび生存を改良するための多くの機構を得ており、分子細胞生物学の現
代の技術力にもかかわらず、ワクチン研究および開発への主要な挑戦を提供して
いる。病原体抗原の進化と同様に、いくつかの癌抗原は、宿主免疫系を回避する
ための機構としての、それらの免疫原性をダウンレギュレートする手段を得てき
ているようである。
BACKGROUND Interactions between pathogens and hosts are the result of millions of years of evolution, during which,
The mammalian immune system has evolved sophisticated means of fighting pathogen infestations. However, bacterial and viral pathogens have at the same time gained many mechanisms to improve their virulence and survival in the host, and despite the modern technology of molecular and cell biology, vaccine research and development Offers a major challenge to. Similar to the evolution of pathogen antigens, some cancer antigens appear to have gained a means to down-regulate their immunogenicity as a mechanism to evade the host immune system.

【0003】 効率的なワクチン開発はまた、病原体が免疫防御を回避するための手段として
一部には進化力によって駆動される、異なる株の病原体の抗原性の多様性によっ
て阻害される。病原体はまた、宿主細胞において発現、プロセシング、および/
または輸送が困難である抗原を選択し、それによって免疫応答を開始および調節
する分子に対する免疫原性ペプチドの利用可能性を低減させることによって、そ
れらの免疫原性を低減する。これらのチャレンジに関連する機構は、複雑であり
、多変性であり、そしてむしろあまり特徴付けられていない。従って、細菌性病
原体およびウイルス性病原体に対する防御免疫応答を誘導し得るワクチンの必要
性が存在する。本発明は、この必要性および他の必要性を満たす。
[0003] Efficient vaccine development is also hampered by the antigenic diversity of different strains of pathogens, driven in part by evolutionary forces as a means for pathogens to evade immune defenses. Pathogens can also be expressed, processed, and / or
Alternatively, they reduce their immunogenicity by selecting antigens that are difficult to transport, thereby reducing the availability of immunogenic peptides to molecules that initiate and regulate the immune response. The mechanisms associated with these challenges are complex, polymorphic, and rather poorly characterized. Thus, there is a need for a vaccine that can elicit a protective immune response against bacterial and viral pathogens. The present invention fulfills this and other needs.

【0004】 (発明の要旨) 本発明は、第1の疾患に関連するポリペプチド由来の第1の抗原決定基、およ
び第2の疾患に関連するポリペプチド由来の少なくとも1つの第2の抗原決定基
を含む、組換え多価抗原性ポリペプチドを提供する。この疾患に関連するポリペ
プチドは、癌抗原、自己免疫障害に関連する抗原、炎症状態に関連する抗原、ア
レルギー反応に関連する抗原、感染性因子に関連する抗原、および疾患状態に関
連する他の抗原からなる群より選択され得る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a first antigenic determinant from a polypeptide associated with a first disease, and at least one second antigenic determinant from a polypeptide associated with a second disease. A recombinant multivalent antigenic polypeptide comprising a group is provided. Polypeptides associated with this disease include cancer antigens, antigens associated with autoimmune disorders, antigens associated with inflammatory conditions, antigens associated with allergic reactions, antigens associated with infectious agents, and other antigens associated with disease states. May be selected from the group consisting of antigens.

【0005】 別の実施態様において、本発明は、抗原性ポリペプチドをコードする組換え核
酸を含む、組換え抗原ライブラリーを提供する。このライブラリーは、代表的に
は疾患に関連する抗原性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む
核酸の少なくとも第1の形態および第2の形態を組み換えることによって得られ
、ここで第1の形態および第2の形態は、2つ以上のヌクレオチドで互いに異な
り、組換え核酸のライブラリーを生じる。
[0005] In another embodiment, the present invention provides a recombinant antigen library comprising a recombinant nucleic acid encoding an antigenic polypeptide. The library is obtained by recombining at least a first form and a second form of a nucleic acid, typically comprising a polynucleotide sequence encoding an antigenic polypeptide associated with a disease, wherein the first form comprises The form and the second form differ from each other by two or more nucleotides, resulting in a library of recombinant nucleic acids.

【0006】 本発明の別の実施態様は、疾患状態に対する免疫応答を誘導する改善された能
力を有する組換え抗原をコードするポリヌクレオチドを得る方法を提供する。こ
れらの方法は、以下の工程を包含する:(1)この疾患状態に関連する抗原性ポ
リペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む核酸の少なくとも第1の形
態および第2の形態を組み換える工程であって、ここで第1の形態および第2の
形態は互いに2つ以上のヌクレオチドで異なり、組換え核酸のライブラリーを生
じる工程;ならびに(2)このライブラリーをスクリーニングし、この疾患状態
に対する免疫応答を誘導する改善された能力を有する最適化組換え抗原性ポリペ
プチドをコードする、少なくとも1つの最適化組換え核酸を同定する工程。
[0006] Another embodiment of the invention provides a method of obtaining a polynucleotide encoding a recombinant antigen with improved ability to induce an immune response to a disease state. These methods include the following steps: (1) recombining at least the first and second forms of a nucleic acid comprising a polynucleotide sequence encoding an antigenic polypeptide associated with the disease state. Wherein the first and second forms differ from each other by two or more nucleotides, resulting in a library of recombinant nucleic acids; and (2) screening the library to immunize against the disease state. Identifying at least one optimized recombinant nucleic acid encoding an optimized recombinant antigenic polypeptide having improved ability to induce a response.

【0007】 これらの方法は、必要に応じてさらに以下を包含する:(3)少なくとも1つ
の最適化組換え核酸を、核酸のさらなる形態(これは、第1の形態および第2の
形態と同じかまたは異なる)で組み換え、組換え核酸のさらなるライブラリーを
生じる工程;(4)このさらなるライブラリーをスクリーニングし、この疾患状
態に対する免疫応答を誘導する改善された能力を有するポリペプチドをコードす
る、少なくとも1つのさらなる最適化された組換え核酸を同定する工程;ならび
に(5)必要に応じて、このさらなる最適化された組換え核酸が、この疾患状態
に対する免疫応答を誘導する改善された能力を有するポリペプチドをコードする
まで、(3)および(4)を反復する工程。
[0007] These methods optionally further include: (3) converting the at least one optimized recombinant nucleic acid into a further form of the nucleic acid, which is the same as the first and second forms; Recombination to produce a further library of recombinant nucleic acids; (4) screening this further library and encoding a polypeptide having improved ability to induce an immune response against the disease state; Identifying at least one further optimized recombinant nucleic acid; and (5) optionally, the additional optimized recombinant nucleic acid has improved ability to induce an immune response against the disease state. Repeating (3) and (4) until encoding the polypeptide having.

【0008】 いくつかの実施態様において、この最適化組換え核酸は、多価の抗原性ポリペ
プチドをコードし、そしてこのスクリーニングは、組換え抗原が、ファージ粒子
表面上に提示されるファージポリペプチドとの融合タンパク質として発現される
ように、組換え核酸のライブラリーをファージディスプレイ発現ベクター中で発
現させること;このファージを、病原性因子の第1の血清型について特異的であ
る第1の抗体と接触させ、そしてこの第1の抗体に結合するファージを選択する
こと;およびこの第1の抗体に結合するそれらのファージを、病原性因子の第2
の血清型に特異的である第2の抗体と接触させ、そして第2の抗体に結合するそ
れらのファージを選択すること;ここで、この第1の抗体および第2の抗体に結
合するそれらのファージは、多価抗原性ポリペプチドを発現する。
[0008] In some embodiments, the optimized recombinant nucleic acid encodes a multivalent antigenic polypeptide, and the screening is performed using a phage polypeptide in which the recombinant antigen is displayed on the surface of a phage particle. Expressing a library of recombinant nucleic acids in a phage display expression vector so as to be expressed as a fusion protein with a first antibody that is specific for a first serotype of the virulence factor And selecting those phage that bind to the first antibody; and replacing those phage that bind to the first antibody with a second virulence factor.
Contacting with a second antibody that is specific for the serotype of and selecting those phages that bind to the second antibody; wherein those phages that bind to the first and second antibodies are The phage expresses a multivalent antigenic polypeptide.

【0009】 本発明はまた、細胞において抗ウイルス応答を誘導する増強された能力を有す
る組換えウイルスベクターを得る方法を提供する。これらの方法は以下の工程を
包含し得る:(1)ウイルスベクターを含む核酸の少なくとも第1の形態および
第2の形態を組み換える工程であって、ここでこの第1の形態および第2の形態
は、2つ以上のヌクレオチドで互いに異なり、組換えウイルスベクターのライブ
ラリーを生じる工程;(2)この組換えウイルスベクターのライブラリーを、哺
乳動物細胞の集団にトランスフェクトする工程;(3)この細胞を、Mxタンパ
ク質の存在について染色する工程;および(4)組換えウイルスベクターを、M
xタンパク質について陽性に染色する細胞から単離する工程であって、ここでこ
の陽性染色細胞からの組換えウイルスベクターは、抗ウイルス応答を誘導する増
強された能力を示す工程。
[0009] The present invention also provides a method for obtaining a recombinant viral vector having enhanced ability to induce an antiviral response in a cell. These methods may include the following steps: (1) recombining at least the first and second forms of the nucleic acid comprising the viral vector, wherein the first and second forms are performed. Morphologically different from each other by two or more nucleotides, resulting in a library of recombinant viral vectors; (2) transfecting the library of recombinant viral vectors into a population of mammalian cells; (3) Staining the cells for the presence of the Mx protein; and (4)
isolating from cells that stain positive for the x protein, wherein the recombinant viral vector from the positively stained cells exhibits enhanced ability to induce an antiviral response.

【0010】 (詳細な説明) (定義) 用語「スクリーニング」は、一般に、至適な抗原を同定するプロセスを記載す
る。抗原のいくつかの特性は、抗原発現、折り畳み、安定性、免疫原性、および
いくつかの関連する抗原由来のエピトープの存在を含む選択およびスクリーニン
グにおいて使用され得る。選択は、いくつかの遺伝子状況において、マーカーを
発現する細胞が他の細胞が死滅する一方で生存すること(あるいは、逆もまた同
様に)を可能にする選択マーカーの発現によって、同定および物理的分離が同時
に達成されるスクリーニングの形態である。スクリーニングマーカーには、例え
ば、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ、およびグリーン蛍光タンパク質が
挙げられる。選択マーカーには、薬物耐性遺伝子および毒素耐性遺伝子などが挙
げられる。インビトロで一次免疫応答を研究する際の限定のために、インビボ研
究は、特に有用なスクリーニング方法である。これらの研究において、抗原は、
最初に試験動物に導入され、そして引き続いて免疫応答が、防御免疫応答を分析
することによって、または免疫された動物由来のリンパ系細胞を使用して誘導さ
れた免疫応答の質または強度を研究することによって研究される。自然選択は天
然の進化の経過において生じ得、そして生じるが、本方法においては、選択は人
によって実施される。
DETAILED DESCRIPTION Definitions The term “screening” generally describes the process of identifying optimal antigens. Some properties of the antigen can be used in selection and screening, including antigen expression, folding, stability, immunogenicity, and the presence of epitopes from several related antigens. Selection is, in some genetic contexts, identified and physically performed by expression of the selectable marker, which allows cells expressing the marker to survive while other cells die (or vice versa). It is a form of screening in which separation is achieved simultaneously. Screening markers include, for example, luciferase, β-galactosidase, and green fluorescent protein. Selectable markers include drug resistance genes and toxin resistance genes. Due to limitations in studying the primary immune response in vitro, in vivo studies are a particularly useful screening method. In these studies, the antigen was
The immune response is first introduced into the test animal and subsequently the immune response is studied by analyzing the protective immune response or using lymphoid cells from the immunized animal to study the quality or strength of the immune response induced Be studied by Natural selection can and will occur in the course of natural evolution, but in the present method, the selection is performed by a human.

【0011】 本明細書中で使用される「外因性DNAセグメント」、「異種配列」、または
「異種核酸」は、特定の宿主細胞に対して外来の供給源に由来するものであるか
、または同じ供給源由来である場合、その元々の形態から改変されているもので
ある。従って、宿主細胞における異種遺伝子は、特定の宿主細胞に対して内因性
であるが、改変されている遺伝子を含む。本明細書中において記載される適用に
おける異種配列の改変は、代表的にはDNAシャッフリングの使用を介して生じ
る。従って、これらの用語は、細胞に対して外来性または異種であるか、または
細胞に対して同種であるが、エレメントが通常には見出されない宿主細胞核酸内
の位置にあるDNAセグメントをいう。外因性DNAセグメントは、外因性ポリ
ペプチドを生じるように発現される。
An “exogenous DNA segment,” “heterologous sequence,” or “heterologous nucleic acid” as used herein is derived from a source that is foreign to the particular host cell, or If they are from the same source, they have been modified from their original form. Thus, a heterologous gene in a host cell includes a gene that is endogenous to a particular host cell, but has been modified. Heterologous sequence modifications in the applications described herein typically occur through the use of DNA shuffling. Thus, these terms refer to a DNA segment that is foreign or heterologous to the cell, or is homologous to the cell, but in a location within the host cell nucleic acid where the element is not normally found. An exogenous DNA segment is expressed to yield an exogenous polypeptide.

【0012】 用語「遺伝子」は、生物学的機能と関連するDNAの任意のセグメントをいう
ために広く使用される。従って、遺伝子は、コード配列、および/またはコード
配列の発現のために必要とされる調節配列を含む。遺伝子はまた、例えば、他の
タンパク質についての認識配列を形成する発現されないDNAセグメントを含む
。遺伝子は、目的の供給源からのクローニングまたは公知もしくは予測された配
列情報からの合成を含む、種々の供給源から入手され得、そして所望の変数を有
するように設計された配列を含み得る。
The term “gene” is widely used to refer to any segment of DNA that is associated with a biological function. Thus, a gene comprises a coding sequence and / or regulatory sequences required for expression of the coding sequence. Genes also include, for example, non-expressed DNA segments that form recognition sequences for other proteins. Genes can be obtained from a variety of sources, including cloning from a source of interest or synthesis from known or predicted sequence information, and can include sequences designed to have the desired variables.

【0013】 用語「単離された」は、核酸またはタンパク質に適用される場合、その核酸ま
たはタンパク質が、天然の状態において関連しない他の細胞成分を本質的に含ま
ないことを示す。それは、乾燥または水溶液のいずれかの状態であり得るが、好
ましくは均質な状態である。純度および均質性は、代表的にはポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動または高速液体クロマトグラフィーのような分析化学技術を使用
して決定される。調製物中に存在する有力な種であるタンパク質は、実質的に精
製される。特に、単離された遺伝子は、その遺伝子に隣接しかつ目的の遺伝子以
外のタンパク質をコードするオープンリーディングフレームから分離される。用
語「精製された」は、核酸またはタンパク質が、電気泳動ゲル中に本質的に1つ
のバンドを生じることを示す。特に、この核酸またはタンパク質は、少なくとも
約50%純粋、より好ましくは少なくとも約85%純粋、そして最も好ましくは
少なくとも約99%純粋であることを意味する。
The term “isolated” when applied to a nucleic acid or protein indicates that the nucleic acid or protein is essentially free of other cellular components that are not related in its natural state. It can be in either a dry or aqueous solution, but is preferably in a homogeneous state. Purity and homogeneity are typically determined using analytical chemistry techniques such as polyacrylamide gel electrophoresis or high performance liquid chromatography. The protein that is the predominant species present in the preparation is substantially purified. In particular, an isolated gene is separated from open reading frames that flank the gene and encode proteins other than the gene of interest. The term "purified" indicates that the nucleic acid or protein gives rise to essentially one band in the electrophoretic gel. In particular, it means that the nucleic acid or protein is at least about 50% pure, more preferably at least about 85% pure, and most preferably at least about 99% pure.

【0014】 用語「天然に存在する」は、人によって人工的に製造されるのと異なる、天然
において見出され得る基質を記載するために使用される。例えば、天然の供給源
から単離され得る生物(ウイルス、細菌、原生動物、昆虫、植物、または哺乳動
物組織を含む)中に存在し、そして研究室において人によって意図的に改変され
ていないポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列は、天然に存在している。
[0014] The term "naturally occurring" is used to describe a substrate that can be found in nature, which is different from an artificially produced one by man. For example, a polymorph present in an organism (including a virus, bacterium, protozoan, insect, plant, or mammalian tissue) that can be isolated from a natural source and that has not been intentionally modified by a human in the laboratory. The peptide or polynucleotide sequence is naturally occurring.

【0015】 用語「核酸」は、一本鎖形態または二本鎖形態のいずれかの、デオキシリボヌ
クレオチドまたはリボヌクレオチドおよびそれらのポリマーをいう。特別に限定
しない限り、この用語は、参照核酸と類似の結合特性を有し、そして天然に存在
するヌクレオチドに類似の様式で代謝される天然のヌクレオチドの公知のアナロ
グを含む核酸を包含する。他に示さない限り、特定の核酸配列はまた、その保存
的に改変された改変体(例えば、縮重コドン置換)、および相補配列、ならびに
明確に示される配列を暗に含む。特に、縮重コドン置換は、1つ以上の選択され
た(または、すべての)コドンの第3の位置が混合された塩基および/またはデ
オキシイノシン残基で置換された配列を生成することによって達成され得る(B
atzerら(1991)Nucleic Acid Res.19:5081
;Ohtsukaら、(1985)J.Biol.Chem.260:2605
〜2608;Cassolら(1992);Rossoliniら(1994)
Mol.Cell.Probes 8:91〜98)。用語核酸は、遺伝子、c
DNA、および遺伝子によってコードされるmRNAと交換可能に使用される。
[0015] The term "nucleic acid" refers to deoxyribonucleotides or ribonucleotides and polymers thereof, in either single-stranded or double-stranded form. Unless specifically limited, the term includes nucleic acids that have similar binding properties as a reference nucleic acid, and include known analogs of naturally occurring nucleotides that are metabolized in a manner similar to the naturally occurring nucleotides. Unless otherwise indicated, a particular nucleic acid sequence also implicitly includes conservatively modified variants thereof (eg, degenerate codon substitutions) and complementary sequences, as well as those sequences explicitly indicated. In particular, degenerate codon substitutions are achieved by generating a sequence in which the third position of one or more selected (or all) codons is replaced with mixed base and / or deoxyinosine residues. (B
atzer et al. (1991) Nucleic Acid Res. 19: 5081
Ohtsuka et al., (1985) J .; Biol. Chem. 260: 2605
2608; Cassol et al. (1992); Rossolini et al. (1994).
Mol. Cell. Probes 8: 91-98). The term nucleic acid refers to a gene, c
Used interchangeably with DNA and mRNA encoded by the gene.

【0016】 「遺伝子に由来する核酸」は、核酸であって、その合成のための遺伝子または
その部分配列が最終的に鋳型として作用している核酸をいう。従って、mRNA
、mRNAから逆転写されたcDNA、cDNAから転写されたRNA、そのc
DNAから増幅されたDNA、その増幅されたDNAから転写されたRNAなど
はすべてその遺伝子由来であり、そしてそのような由来する産物の検出は、サン
プル中の元々の遺伝子および/または遺伝子転写物の存在および/または豊富さ
を示す。
“Nucleic acid derived from a gene” refers to a nucleic acid in which a gene for its synthesis or a partial sequence thereof finally acts as a template. Therefore, mRNA
, CDNA reverse transcribed from mRNA, RNA transcribed from cDNA, c
DNA amplified from DNA, RNA transcribed from the amplified DNA, etc., are all derived from the gene, and the detection of such derived products is dependent on the detection of the original gene and / or gene transcript in the sample. Indicates presence and / or abundance.

【0017】 核酸は、それが別の核酸配列と機能的関係に置かれる場合、「作動可能に連結
」されている。例えば、プロモーターまたはエンハンサーは、それがコード配列
の転写を増加する場合にコード配列に作動可能に連結されている。作動可能に連
結されるは、連結されているDNA配列が、代表的には連続であり、そして2つ
のタンパク質コード領域を結合する必要のある場合は、連続的かつリーディング
フレーム内にあることを意味する。しかし、エンハンサーは、一般に数キロベー
スでプロモーターから離れている場合に機能し、そしてイントロン配列が可変性
の長さであり得るので、いくつかのポリヌクレオチドエレメントは、作動可能に
連結されるが連続的でない状態であり得る。
A nucleic acid is “operably linked” when it is placed into a functional relationship with another nucleic acid sequence. For example, a promoter or enhancer is operably linked to a coding sequence if it increases transcription of the coding sequence. Operably linked means that the DNA sequences being linked are typically contiguous and, where necessary to join two protein coding regions, contiguous and in reading frame. I do. However, enhancers generally function when separated from the promoter by a few kilobases, and because the intron sequences can be of variable length, some polynucleotide elements are operably linked but not contiguous. It may be an untargeted state.

【0018】 2つの分子(例えば、リガンドおよびレセプター)の間の特定の結合親和性は
、分子の混合物中で、1つの分子の別の分子への優先的結合を意味する。結合親
和性が約1×104-1〜約1×106-1以上である場合、分子の結合は特異的
であると考えられ得る。
A specific binding affinity between two molecules (eg, a ligand and a receptor) means a preferential binding of one molecule to another in a mixture of molecules. If the binding affinity is from about 1 × 10 4 M −1 to about 1 × 10 6 M −1 or more, the binding of the molecule can be considered specific.

【0019】 用語「組換え」は、細胞に関して使用される場合、細胞が、異種核酸を複製す
るか、または異種核酸によってコードされるペプチドまたはタンパク質を発現す
ることを示す。組換え細胞は、ネイティブ(非組換え)形態の細胞内で見出され
ない遺伝子を含み得る。組換え細胞はまた、ネイティブ形態の細胞において見出
される遺伝子(ここで、この遺伝子は、人工的手段によって改変されそして細胞
に再導入される)を含み得る。この用語はまた、核酸を細胞から除去することな
く改変されている細胞に対して内因性の核酸を含む細胞を含み;このような改変
は、遺伝子置換、部位特異的変異、および関連技術によって得られる改変を含む
The term “recombinant” when used in reference to a cell indicates that the cell replicates the heterologous nucleic acid or expresses a peptide or protein encoded by the heterologous nucleic acid. Recombinant cells can contain genes that are not found in the cell in its native (non-recombinant) form. A recombinant cell can also contain a gene found in the cell in its native form, wherein the gene is modified by artificial means and reintroduced into the cell. The term also includes cells that contain nucleic acid endogenous to the cell that has been modified without removing the nucleic acid from the cell; such modifications may be obtained by gene replacement, site-specific mutation, and related techniques. Modifications included.

【0020】 「組換え発現カセット」または単に「発現カセット」は、そのような配列と適
合性の宿主において構造遺伝子の発現をもたらし得る核酸エレメントで、組換え
または合成によって生成される核酸構築物である。発現カセットは、少なくとも
プロモーター、そして必要に応じて転写終結シグナルを含む。代表的には、組換
え発現カセットは、転写されるべき核酸(例えば、所望のポリペプチドをコード
する核酸)、およびプロモーターを含む。発現をもたらす際に必要または有用な
さらなる因子はまた、本明細書中に記載されるように使用され得る。例えば、発
現カセットはまた、宿主細胞からの発現タンパク質の分泌を指向するシグナル配
列をコードするヌクレオチド配列を含み得る。転写終結シグナル、エンハンサー
、および遺伝子発現に影響を及ぼす他の核酸配列もまた、発現カセット中に含ま
れ得る。
A “recombinant expression cassette” or simply “expression cassette” is a nucleic acid element capable of effecting the expression of a structural gene in a host compatible with such sequences, and is a nucleic acid construct produced by recombination or synthesis. . The expression cassette contains at least a promoter, and optionally a transcription termination signal. Typically, a recombinant expression cassette includes a nucleic acid to be transcribed (eg, a nucleic acid encoding a desired polypeptide), and a promoter. Additional factors necessary or useful in effecting expression may also be used as described herein. For example, an expression cassette can also include a nucleotide sequence that encodes a signal sequence that directs secretion of the expressed protein from a host cell. Transcription termination signals, enhancers, and other nucleic acid sequences that affect gene expression, can also be included in the expression cassette.

【0021】 「多価抗原性ポリペプチド」または「組換え多価抗原性ポリペプチド」は、1
つより多くの供給源ポリペプチド(この供給源ポリペプチドは、代表的には天然
に存在するポリペプチドである)由来のアミノ酸配列を含む天然に存在しないポ
リペプチドである。異なるアミノ酸配列の領域の少なくともいくつかは、その供
給源ポリペプチドを注射された哺乳動物において見出される抗体によって認識さ
れるエピトープを構成する。異なるエピトープが由来する供給源ポリペプチドは
、通常には同種(すなわち、同じ構造もしくは同様の構造および/または機能を
有する)であり、そして頻繁には生物の異なる単離物、血清型、株、種、または
例えば異なる疾患状態由来である。
“Polyvalent antigenic polypeptide” or “recombinant polyvalent antigenic polypeptide” comprises 1
A non-naturally occurring polypeptide that includes an amino acid sequence from more than one source polypeptide, which is typically a naturally occurring polypeptide. At least some of the regions of different amino acid sequence constitute epitopes recognized by antibodies found in the mammal injected with the source polypeptide. Source polypeptides from which different epitopes are derived are usually homologous (ie, having the same or similar structure and / or function), and often different isolates, serotypes, strains, From a species or, for example, a different disease state.

【0022】 用語「同一」または%「同一性」は、2つ以上の核酸またはポリペプチド配列
の文脈において、以下の配列比較アルゴリズムのうちの1つを用いて、または視
覚検査によって測定される際に、最大一致について比較および整列した場合、同
じであるか、または同一であるアミノ酸残基もしくはヌクレオチドの具体的な割
合を有する2つ以上の配列または部分配列をいう。
The term “identity” or% “identity” as used in the context of two or more nucleic acid or polypeptide sequences, as determined using one of the following sequence comparison algorithms or by visual inspection Two or more sequences or subsequences having the same or specific percentage of amino acid residues or nucleotides when compared and aligned for maximum correspondence.

【0023】 語句「実質的に同一」は、2つの核酸またはポリペプチドの文脈において、以
下の配列比較アルゴリズムのうちの1つを用いて、または視覚検査によって測定
される際に、最大一致について比較および整列した場合、少なくとも60%、好
ましくは80%、最も好ましくは90〜95%のヌクレオチドまたはアミノ酸残
基同一性を有する2つ以上の配列または部分配列をいう。好ましくは、実質的同
一性は、少なくとも約50残基長である配列の領域にわたって、より好ましくは
少なくとも約100残基の領域にわたって存在し、最も好ましくは配列は、少な
くとも約150残基にわたって実質的に同一である。いくつかの実施態様におい
て、配列は、コード領域の全長にわたって実質的に同一である。
The phrase “substantially identical” compares in the context of two nucleic acids or polypeptides for the greatest match using one of the following sequence comparison algorithms or as determined by visual inspection: And two or more sequences or subsequences that, when aligned, have at least 60%, preferably 80%, most preferably 90-95% nucleotide or amino acid residue identity. Preferably, the substantial identity exists over a region of the sequence that is at least about 50 residues in length, more preferably over a region of at least about 100 residues, and most preferably the sequence is substantially over at least about 150 residues. Is the same as In some embodiments, the sequences are substantially identical over the entire length of the coding region.

【0024】 配列比較について、代表的には1つの配列は、試験配列が比較される参照配列
として作用する。配列比較アルゴリズムを使用する場合、試験配列および参照配
列をコンピューターに入力し、部分配列座標を指定し、そして必要な場合は、配
列アルゴリズムプログラム変数を指定する。次いで、配列比較アルゴリズムは、
指定されたプログラム変数に基づいて、参照配列と比較した試験配列についての
%配列同一性を計算する。
For sequence comparison, typically one sequence acts as a reference sequence, to which test sequences are compared. If a sequence comparison algorithm is used, the test and reference sequences are entered into a computer, subsequence coordinates are specified, and if necessary, sequence algorithm program variables are specified. Then, the sequence comparison algorithm:
Based on the designated program variables, calculate the% sequence identity for the test sequence compared to the reference sequence.

【0025】 比較のための配列の至適なアラインメントは、Smith & Waterm
an,Adv.Appl.Math.2:482(1981)の局所相同性アル
ゴリズムによって、Needleman & Wunsch,J.Mol.Bi
ol.48:443(1970)の相同性アラインメントアルゴリズムによって
、Pearson & Lipman,Proc.Nat’l.Acad.Sc
i.USA 85:2444(1988)の類似性方法についての検索によって
、これらのアルゴリズムのコンピュータ処理の実施(GAP、BESTFIT、
FASTA、およびTFASTA、Wisconsin Genetics S
oftware Package,Genetics Computer Gr
oup,575 Science Dr.,Madison,WI)によって、
または視覚検査(一般には、Ausubelら、下記を参照のこと)によって行
われ得る。
Optimal alignment of sequences for comparison is described in Smith & Waterm.
an, Adv. Appl. Math. 2: 482 (1981), by the homology alignment algorithm of Needleman & Wunsch, J. et al. Mol. Bi
ol. 48: 443 (1970), by the search for similarity method of Pearson & Lipman, Proc. Nat'l. Acad. Sc
i. USA 85: 2444 (1988), performed a computerized implementation of these algorithms (GAP, BESTFIT,
FASTA and TFASTA, Wisconsin Genetics S
software Package, Genetics Computer Gr
up, 575 Science Dr. , Madison, WI)
Or by visual inspection (generally Ausubel et al., See below).

【0026】 %配列同一性および配列類似性を決定するために適切であるアルゴリズムの1
つの例は、BLASTアルゴリズムであり、これは、Altschulら、J.
Mol.Biol.215:403〜410(1990)において記載される。
BLAST分析を実施するためのソフトウェアは、National Cent
er for Biotechnology Information(htt
p://www.ncbi.nlm.nih.gov/)を介して公に利用可能
である。このアルゴリズムは、最初に、データベースの配列中の同じ長さのワー
ドと整列される場合に、いくつかの正価の閾値スコアTにマッチするかまたはそ
れを満たすかのいずれかである、問い合わせ配列中の長さWの短いワードを同定
することによって、高スコアの配列対(HSP)を同定することを含む。Tは、
隣接ワードスコア閾値と呼ばれる(Altschulら、前出)。これらの最初
の隣接ワードヒットは、それらを含むより長いHSPを見出す検索を開始するた
めの元として作用する。次いで、ワードヒットは、累積アラインメントスコアが
増加され得る限り、各配列に沿って両方向に伸長される。累積スコアは、ヌクレ
オチド配列について、変数M(マッチ塩基の対についての報酬スコア;常に>0
)、およびN(ミスマッチ残基についてのペナルティースコア;常に、<0)を
使用して計算される。アミノ酸配列について、スコアリングマトリクスを使用し
て、累積スコアを計算する。各方向でのワードヒットの伸長は、以下の場合に停
止される:累積アラインメントスコアが、その最大達成値から量Xだけ落ちる場
合;1つ以上の負のスコアリング残基アラインメントの蓄積に起因して、累積ス
コアがゼロ以下になる場合;またはいずれかの配列の末端に達した場合。BLA
STアルゴリズム変数W、T、およびXは、アラインメントの感度および速度を
決定する。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列について)は、デフォル
トとして、ワード長(W)11、期待値(E)10、カットオフ100、M=5
、N=4、および両方の鎖の比較を使用する。アミノ酸配列について、BLAS
TPプログラムは、デフォルトとして、ワード長(W)3、期待値(E)10、
およびBLOSUM62スコアリングマトリクスを使用する(Henikoff
& Henikoff(1989)Proc.Nat’l.Acad.Sci
.USA 89:10915)。
One of the algorithms that is suitable for determining% sequence identity and sequence similarity
One example is the BLAST algorithm, which is described in Altschul et al.
Mol. Biol. 215: 403-410 (1990).
Software for performing BLAST analysis is available from National Cent
er for Biotechnology Information (http
p: // www. ncbi. nlm. nih. It is publicly available via gov /). This algorithm first matches or satisfies some net threshold score T when aligned with words of the same length in the sequence of the database. And identifying high-scoring sequence pairs (HSPs) by identifying short words of length W. T is
It is called the adjacent word score threshold (Altschul et al., Supra). These first adjacent word hits serve as the basis for initiating a search to find longer HSPs containing them. The word hits are then extended in both directions along each sequence, as long as the cumulative alignment score can be increased. Cumulative scores are calculated using the variable M (reward score for matched base pairs; always> 0 for nucleotide sequences).
), And N (penalty score for mismatched residues; always <0). For the amino acid sequence, a cumulative score is calculated using a scoring matrix. Word hit growth in each direction is stopped if: the cumulative alignment score falls off its maximum attainment by an amount X; due to the accumulation of one or more negative scoring residue alignments. And the cumulative score falls below zero; or when the end of any sequence is reached. BLA
The ST algorithm variables W, T, and X determine the sensitivity and speed of the alignment. The BLASTN program (for nucleotide sequences) uses as defaults a wordlength (W) of 11, an expectation (E) of 10, a cutoff of 100, and M = 5.
, N = 4, and a comparison of both strands is used. For amino acid sequences, BLAS
As a default, the TP program has a word length (W) of 3, an expected value (E) of 10,
And using the BLOSUM62 scoring matrix (Henikoff
& Henikoff (1989) Proc. Nat'l. Acad. Sci
. ScL USA 89: 10915).

【0027】 %配列同一性を算定することに加えて、BLASTアルゴリズムはまた、2つ
の配列間の類似性の統計学的分析を実施する(例えば、Karlin & Al
tschul(1993)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA
90:5873〜5787を参照のこと)。BLASTアルゴリズムによって提
供される類似性の1つの尺度は、最小総確率(smallest sum pr
obability)(P(N))であり、これは2つのヌクレオチドまたはア
ミノ酸配列間のマッチが偶然に生じる確率の指数を提供する。例えば、参照核酸
に対する試験核酸の比較における最小総確率が、約0.1未満、より好ましくは
約0.01未満、そして最も好ましくは約0.001未満である場合、核酸は参
照配列に対して類似であると考えられる。
In addition to calculating% sequence identity, the BLAST algorithm also performs a statistical analysis of the similarity between two sequences (eg, Karlin & Al)
tschul (1993) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA
90: 5873-5787). One measure of similarity provided by the BLAST algorithm is the smallest sum probability (smallest sum pr).
obability (P (N)), which provides an index of the probability that a match between two nucleotide or amino acid sequences would occur by chance. For example, if the minimum total probability in comparison of a test nucleic acid to a reference nucleic acid is less than about 0.1, more preferably less than about 0.01, and most preferably less than about 0.001, the nucleic acid is compared to the reference sequence. It is considered similar.

【0028】 2つの核酸配列が実質的に同一であるという別の指標は、2つの分子がストリ
ンジェントな条件下で互いにハイブリダイズすることである。語句「〜に特異的
にハイブリダイズする」は、配列が複合混合物(例えば、総細胞)DNAまたは
RNA中に存在する場合、ストリンジェントな条件下で特定のヌクレオチド配列
に対してのみの分子の結合、二本鎖形成、またはハイブリダイズをいう。「実質
的に結合する」は、プローブ核酸と標的核酸との間の相補的ハイブリダイゼーシ
ョンをいい、そして標的ポリヌクレオチド配列の所望の検出を達成するためにハ
イブリダイゼーション媒体のストリンジェンシーを低減することによって達成さ
れ得るマイナーなミスマッチを含む。
Another indication that two nucleic acid sequences are substantially identical is that the two molecules hybridize to each other under stringent conditions. The phrase “specifically hybridizes to” refers to the binding of a molecule to only a particular nucleotide sequence under stringent conditions when the sequence is present in complex mixtures (eg, total cell) DNA or RNA. , Double strand formation, or hybridization. "Substantially bind" refers to complementary hybridization between a probe nucleic acid and a target nucleic acid, and by reducing the stringency of the hybridization medium to achieve the desired detection of the target polynucleotide sequence. Includes minor mismatches that can be achieved.

【0029】 「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」および「ストリンジェン
トなハイブリダイゼーション洗浄条件」は、サザンハイブリダイゼーションおよ
びノーザンハイブリダイゼーションのような核酸ハイブリダイゼーション実験の
状況において、配列依存性であり、そして異なる環境変数下で異なる。より長い
配列は、より高い温度で特異的にハイブリダイズする。核酸のハイブリダイゼー
ションに対する大規模なガイドは、Tijssen(1993)Laborat
ory Techniques in Biochemistry and M
olecular Biology−−Hybridization with
Nucleic Acid Probes第1部第2章「Overview
of principles of hybridization and t
he strategy of nucleic acid probe as
says」、Elsevier、New Yorkにおいて見出される。一般に
、高度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、所
定のイオン強度およびpHでの特定の配列についての融点温度(Tm)より約5 ℃低いように選択される。代表的には、「ストリンジェントな条件」下で、プロ
ーブは、その標的部分配列にハイブリダイズするが、他の配列にはハイブリダイ
ズしない。
“Stringent hybridization conditions” and “stringent hybridization wash conditions” are sequence-dependent and may be different in the context of nucleic acid hybridization experiments such as Southern and Northern hybridizations. Different under variables. Longer sequences hybridize specifically at higher temperatures. An extensive guide to nucleic acid hybridization can be found in Tijssen (1993) Laborat.
ory Techniques in Biochemistry and M
olecular Biology--Hybridization with
Nucleic Acid Probes Part 1, Chapter 2, "Overview
of principals of hybridization and t
he strategy of nucleic acid probe as
says ", Elsevier, New York. Generally, highly stringent hybridization and washing conditions are selected to be about 5 ° C. below the melting point temperature (T m ) for a particular sequence at a given ionic strength and pH. Typically, under "stringent conditions", a probe will hybridize to its target subsequence, but not to other sequences.

【0030】 Tmは、50%の標的配列が完全にマッチするプローブにハイブリダイズする 温度(所定のイオン強度およびpH下)である。非常にストリンジェントな条件
は、特定のプローブについてのTmに等しくなるように選択される。サザンブロ ットまたはノーザンブロットにおけるフィルター上での100より多い相補的な
残基を有する相補的な核酸のハイブリダイゼーションについてのストリンジェン
トなハイブリダイゼーション条件の例は、1mgのヘパリンを含む50%ホルム
アミド、42℃であり、ハイブリダイゼーションは一晩実施される。高度にスト
リンジェントな洗浄条件の例は、0.15M NaCl、72℃にて約15分間
である。ストリンジェントな洗浄条件の例は、0.2×SSC洗浄、65℃にて
15分間である(SSC緩衝液の説明について、Sambrook(下記)を参
照のこと)。頻繁には、高ストリンジェンシーな洗浄の前に、バックグラウンド
のプローブシグナルを除去するために低ストリンジェンシー洗浄を行う。例えば
、100より多いヌクレオチドの二重鎖のための中程度のストリンジェンシー洗
浄の例は、1×SSC、45℃にて15分間である。例えば、100より多いヌ
クレオチドの二重鎖のための低ストリンジェンシー洗浄の例は、4〜6×SSC
、40℃にて15分間である。短いプローブ(例えば、約10〜50のヌクレオ
チド)について、ストリンジェントな条件は、代表的には約1.0M未満のNa + イオンの塩濃度、代表的にはpH7.0〜8.3にて約0.01〜1.0M Na+イオン濃度(または、他の塩)を含み、そして温度は代表的には少なくと も約30℃である。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような脱安
定化剤の添加で達成され得る。一般に、特定のハイブリダイゼーションアッセイ
において関連しないプローブについて観察されるものの2倍(または、それ以上
)のシグナル対ノイズ比は、特定のハイブリダイゼーションの検出を示す。スト
リンジェントな条件下で互いにハイブリダイズしない核酸は、それらがコードす
るポリペプチドが実質的に同一である場合、なお実質的に同一である。このこと
は、例えば核酸のコピーが遺伝コードによって許容される最大のコドン縮重を用
いて生成される場合に生じる。
TmIs the temperature (under a given ionic strength and pH) at which 50% of the target sequence hybridizes to a perfectly matched probe. Extremely stringent conditions
Is the T for a particular probemIs chosen to be equal to More than 100 complementary on filters in Southern blots or Northern blots
Stringency for the hybridization of complementary nucleic acids with residues
An example of a suitable hybridization condition is 50% form containing 1 mg of heparin.
Amide, 42 ° C., hybridization performed overnight. Highly strike
An example of a gently washing condition is 0.15 M NaCl at 72 ° C. for about 15 minutes.
It is. An example of stringent washing conditions is 0.2 × SSC washing at 65 ° C.
15 minutes (see Sambrook (below) for a description of SSC buffer).
See). Frequently, the background should be high prior to high stringency washes.
Perform low stringency washes to remove probe signals. For example
Moderate stringency wash for duplexes of more than 100 nucleotides
An example of purification is 1 × SSC at 45 ° C. for 15 minutes. For example, more than 100
Examples of low stringency washes for nucleotide duplexes include 4-6 × SSC
At 40 ° C. for 15 minutes. Short probes (e.g., about 10 to 50 nucleotides)
For tide), stringent conditions typically involve less than about 1.0 M Na. + The salt concentration of the ion, typically about 0.01-1.0 M Na at pH 7.0-8.3.+It contains an ionic concentration (or other salt) and the temperature is typically at least about 30 ° C. Stringent conditions can also reduce
This can be achieved with the addition of a stabilizing agent. Generally, certain hybridization assays
Twice that observed for unrelated probes at
A) signal-to-noise ratio indicates the detection of a particular hybridization. Strike
Nucleic acids that do not hybridize to each other under conditions of
If the polypeptides are substantially identical, they are still substantially identical. this thing
Use, for example, the maximum codon degeneracy that a copy of the nucleic acid allows in the genetic code.
Occurs when it is generated.

【0031】 2つの核酸配列またはポリペプチドが実質的に同一であることのさらなる指標
は、第1の核酸によってコードされるポリペプチドが、第2の核酸によってコー
ドされるポリペプチドと免疫学的に交差反応性であるか、またはそれに特異的に
結合することである。従って、例えば、2つのペプチドが保存的置換によっての
み異なる場合、ポリペプチドは、代表的には第2のポリペプチドに実質的に同一
である。
[0031] A further indication that two nucleic acid sequences or polypeptides are substantially identical is that the polypeptide encoded by the first nucleic acid is immunologically identical to the polypeptide encoded by the second nucleic acid. Cross-reactive or specifically binding to it. Thus, for example, where two peptides differ only by conservative substitutions, the polypeptide is typically substantially identical to the second polypeptide.

【0032】 語句「抗体に特異的に(または、選択的に)結合する」または「〜と特異的に
(または、選択的に)免疫反応性」は、タンパク質またはペプチドをいう場合、
タンパク質および他の生物学的因子(biologics)の異種の集団の存在
下での、タンパク質またはそのタンパク質由来のエピトープの存在の決定因子で
ある結合反応をいう。従って、設計されたイムノアッセイ条件下で、特定の抗体
は特定のタンパク質に結合し、そしてサンプル中に存在する他のタンパク質に有
意な量で結合しない。多価の抗原性ポリペプチドに対して惹起される抗体は、一
般に、1つ以上のエピトープが得られたタンパク質に結合する。そのような条件
下での抗体への特異的結合は、特定のタンパク質についての特異性について選択
される抗体を必要とし得る。種々のイムノアッセイ形式を使用して、特定のタン
パク質と特異的に免疫反応性の抗体を選択し得る。例えば、固相ELISAイム
ノアッセイ、ウェスタンブロット、または免疫組織化学を慣用的に使用して、タ
ンパク質と特異的に免疫反応性のモノクローナル抗体を選択する。特異的免疫反
応性を決定するために使用され得るイムノアッセイ形式および条件の説明につい
て、HarlowおよびLane(1988)Antibodies、A La
boratory Manual,Cold Spring Harbor P
ublications、New York「Harlow and Lane
」を参照のこと。代表的には、特異的または選択的反応は、少なくとも2倍のバ
ックグラウンドシグナルまたはノイズであり、そしてより代表的には10〜10
0倍より大きいバックグラウンドである。
The phrase “specifically (or selectively) binds to an antibody” or “specifically (or selectively) immunoreactive with” when referring to a protein or peptide,
A binding reaction that is a determinant of the presence of a protein or an epitope derived from the protein in the presence of a heterogeneous population of proteins and other biologics. Thus, under designed immunoassay conditions, certain antibodies bind to certain proteins and do not bind in significant amounts to other proteins present in the sample. Antibodies raised against a multivalent antigenic polypeptide generally bind to the protein from which one or more epitopes were obtained. Specific binding to an antibody under such conditions may require an antibody that is selected for specificity for a particular protein. A variety of immunoassay formats can be used to select antibodies specifically immunoreactive with a particular protein. For example, solid-phase ELISA immunoassays, Western blots, or immunohistochemistry are routinely used to select monoclonal antibodies specifically immunoreactive with the protein. For a description of immunoassay formats and conditions that can be used to determine specific immunoreactivity, see Harlow and Lane (1988) Antibodies, A La.
laboratory Manual, Cold Spring Harbor P
publications, New York "Harlow and Lane
"checking. Typically, a specific or selective reaction is at least twice background signal or noise, and more typically between 10 and 10
The background is greater than 0 times.

【0033】 特定のポリヌクレオチド配列の「保存的に改変された改変体」は、同一または
本質的に同一のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド、またはポリヌクレ
オチドがアミノ酸配列をコードしない場合は本質的に同一の配列をいう。遺伝コ
ードの縮重のために、大多数の機能的に同一の核酸は任意の所定のポリペプチド
をコードする。例えば、コドンCGU、CGC、CGA、CGG、AGA、およ
びAGGはすべて、アミノ酸アルギニンをコードする。従って、アルギニンがコ
ドンによって特定されるすべての位置にて、コドンは、コードされるポリペプチ
ドを改変することなしに、記載される対応するコドンのいずれかに改変され得る
。そのような核酸改変体は「サイレントな改変体」であり、これは、「保存的に
改変された改変体」のうちの1種である。ポリペプチドをコードする本明細書中
に記載されるすべてのポリヌクレオチド配列はまた、他に記載される場合を除い
て、すべての可能なサイレント改変体を記載する。当業者は、核酸における各コ
ドン(AUG(通常、メチオニンについての唯一のコドンである)を除く)は、
標準的な技術によって機能的に同一の分子を生じるように改変され得る。従って
、ポリペプチドをコードする核酸の各「サイレントな改変体」は、各記載された
配列に含まれる。
A “conservatively modified variant” of a particular polynucleotide sequence is a polynucleotide that encodes the same or essentially the same amino acid sequence, or if the polynucleotide does not encode an amino acid sequence, essentially Refers to the same sequence. Due to the degeneracy of the genetic code, the majority of functionally identical nucleic acids encode any given polypeptide. For example, the codons CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, and AGG all encode the amino acid arginine. Thus, at every position where an arginine is specified by a codon, the codon can be altered to any of the corresponding codons described without altering the encoded polypeptide. Such nucleic acid variants are "silent variants", which are one of the "conservatively modified variants". Every polynucleotide sequence described herein that encodes a polypeptide also describes every possible silent variation, except where otherwise noted. One skilled in the art will recognize that each codon in a nucleic acid (except AUG, which is usually the only codon for methionine) is:
It can be modified to produce a functionally identical molecule by standard techniques. Accordingly, each "silent variant" of a nucleic acid which encodes a polypeptide is included in each described sequence.

【0034】 さらに、当業者は、コード配列における単一のアミノ酸または低い割合のアミ
ノ酸(代表的には5%未満、より代表的には1%未満)を改変、付加、または欠
失する個々の置換、欠失、または付加が、この変更が化学的に類似のアミノ酸で
のアミノ酸の置換を生じる場合に「保存的に改変された改変体」であることを理
解する。機能的に類似のアミノ酸を提供する保存的置換の表は、当該分野におい
て周知である。以下の5つの群の各々は、互いに保存的置換であるアミノ酸を含
む: 脂肪族:グリシン(G)、アラニン(A)、バリン(V)、ロイシン(L)、
イソロイシン(I); 芳香族:フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W); イオウ含有:メチオニン(M)、システイン(C); 塩基性:アルギニン(R)、リジン(K)、ヒスチジン(H); 酸性:アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、アスパラギン(N)、グ
ルタミン(Q)。 アミノ酸のさらなるグループ分けについては、Creighton(1984)
Proteins,W.H.Freeman and Companyをまた参
照のこと。さらに、コード配列における単一のアミノ酸または低い割合のアミノ
酸を改変、付加、または欠失する個々の置換、欠失、または付加もまた、「保存
的に改変された改変体」である。
In addition, one skilled in the art will recognize that individual amino acids that modify, add, or delete a single amino acid or a low percentage of amino acids (typically less than 5%, more typically less than 1%) in a coding sequence. It is understood that a substitution, deletion, or addition is a "conservatively modified variant" if the alteration results in the replacement of the amino acid with a chemically similar amino acid. Conservative substitution tables providing functionally similar amino acids are well known in the art. Each of the following five groups contains amino acids that are conservative substitutions for one another: Aliphatics: Glycine (G), Alanine (A), Valine (V), Leucine (L),
Isoleucine (I); Aromatic: Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Tryptophan (W); Sulfur-containing: Methionine (M), Cysteine (C); Basic: Arginine (R), Lysine (K), Histidine (H); acidic: aspartic acid (D), glutamic acid (E), asparagine (N), glutamine (Q). For further groupings of amino acids, see Creighton (1984).
Proteins, W.C. H. See also Freeman and Company. In addition, individual substitutions, deletions, or additions that modify, add, or delete a single amino acid or a low percentage of amino acids in a coding sequence are also "conservatively modified variants."

【0035】 「部分配列」は、核酸またはアミノ酸(例えば、ポリペプチド)のより長い配
列の一部分をそれぞれ含む核酸またはアミノ酸の配列をいう。
“Subsequence” refers to a nucleic acid or amino acid sequence that includes a portion of a longer sequence of nucleic acids or amino acids (eg, a polypeptide), respectively.

【0036】 (好ましい実施態様の詳細な説明) 本発明は、「抗原ライブラリー免疫」と呼ばれるワクチン開発に対する新しい
アプローチを提供する。関連する抗原のライブラリーを生成するための他の技術
も、公知の防御抗原を至適化するための他の技術も利用可能ではない。高処理能
力配列決定または発現ライブラリー免疫のようなワクチン抗原の同定のための最
も強力な既存の方法のみが、病原体ゲノムによって提供される配列空間を試験す
る。これらのアプローチは、一般に単一の病原体株を標的とするのみであるため
、そして天然の進化によって病原体がそれら自体の免疫原性をダウンレギュレー
トするように指向されるために、不十分であるようである。対照的に、シャッフ
リングされた抗原ライブラリーを使用する本発明の免疫プロトコルは、新規な抗
原配列を同定するための手段を提供する。最も防御的である抗原が、インビボチ
ャレンジモデルによってこれらのプールから選択され得る。抗原ライブラリー免
疫は、利用可能な免疫原配列の多様性を劇的に拡大し、従ってこれらの抗原キメ
ラライブラリーもまた、新たに出現する将来の病原体改変体に対して防御する手
段を提供する。本発明の方法は、種々の既存の病原体に対する効率的な防御を提
供し、軍隊および民間人の集団に改良されたワクチンを提供する個々のキメラ抗
原の同定を可能にする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a new approach to vaccine development called "antigen library immunization." No other techniques are available for generating libraries of related antigens, nor for optimizing known protective antigens. Only the most powerful existing methods for identification of vaccine antigens, such as high-throughput sequencing or expression library immunization, test the sequence space provided by the pathogen genome. These approaches are inadequate because they generally only target a single pathogen strain, and because natural evolution directs pathogens to down-regulate their own immunogenicity It seems. In contrast, the immunization protocols of the present invention using shuffled antigen libraries provide a means for identifying novel antigen sequences. The most protective antigens can be selected from these pools by an in vivo challenge model. Antigen library immunization dramatically expands the diversity of available immunogenic sequences, and thus these antigen chimera libraries also provide a means of protection against emerging emerging future pathogen variants . The method of the present invention provides efficient protection against a variety of existing pathogens and allows for the identification of individual chimeric antigens that provide improved vaccines for military and civilian populations.

【0037】 本発明の方法は、DNAシャッフリングのような進化に基づくアプローチ、詳
細には多くの型の抗原の免疫原性を改良するための至適なアプローチであるアプ
ローチを提供する。例えば、この方法は、悪性疾患を予防および処置するために
有用な至適化された癌抗原を得る手段を提供する。さらに、漸増する数の自己抗
原(自己免疫疾患を引き起こす)、およびアレルゲン(アトピー、アレルギー、
および喘息を引き起こす)が特徴付けられている。これらの抗原の免疫原性およ
び製造は、同様に、本発明の方法に関して改良され得る。
The method of the present invention provides an evolutionary approach, such as DNA shuffling, specifically an approach that is the optimal approach to improve the immunogenicity of many types of antigens. For example, the method provides a means to obtain optimized cancer antigens useful for preventing and treating malignancies. In addition, an increasing number of self-antigens (causing autoimmune diseases) and allergens (atopy, allergies,
And cause asthma). The immunogenicity and production of these antigens can likewise be improved with respect to the method of the invention.

【0038】 本発明の抗原ライブラリー免疫方法は、病原性因子に対する免疫応答を誘導す
る能力を改善された組換え抗原が入手され得る手段を提供する。「病原性因子」
は、宿主細胞に感染し得る生物またはウイルスをいう。病原性因子は、代表的に
は免疫応答が免疫原性ポリペプチドに対して惹起されるという点で免疫原性であ
る分子(通常は、ポリペプチド)を含み、そして/またはそれをコードする。頻
繁には、病原性因子の1つの血清型由来の免疫原性ポリペプチドに対して惹起さ
れる免疫応答は、異なる血清型の病原性因子または他の関連する病原性因子を認
識し得ず、従ってそれに対して防御し得ない。他の状況において、病原性因子に
よって生成されるポリペプチドは、病原性因子に対する有効な免疫応答を感染し
た細胞が惹起するに十分な量で生成されないか、または十分に免疫原性ではない
The antigen library immunization method of the present invention provides a means by which recombinant antigens with improved ability to induce an immune response to a virulence factor can be obtained. "Pathogenic factor"
Refers to an organism or virus that can infect host cells. A virulence factor typically includes and / or encodes a molecule (usually a polypeptide) that is immunogenic in that an immune response is elicited against the immunogenic polypeptide. Frequently, the immune response elicited against an immunogenic polypeptide from one serotype of the virulence factor is incapable of recognizing different serotype virulence factors or other related virulence factors, Therefore we cannot defend against it. In other situations, the polypeptides produced by the virulence factor are not produced in sufficient amounts to cause an infected cell to elicit an effective immune response to the virulence factor, or are not sufficiently immunogenic.

【0039】 これらの問題は、別の疾患または状態に関与する病原性因子または抗原のポリ
ペプチドをコードする核酸の2つ以上の形態を組み換える工程を代表的には包含
する、本発明の方法によって解決される。これらの組換え方法は、「DNAシャ
ッフリング」として本明細書中で呼ばれ、基質として2つ以上のヌクレオチドで
互いに異なる核酸の形態を使用するので、組換え核酸のライブラリーが生じる。
次いで、ライブラリーをスクリーニングし、病原因子または他の状態に対する免
疫応答を誘導する改善された能力を有す至適化された組換え抗原をコードする少
なくとも1つの至適化された組換え核酸を同定する。得られる組換え抗原は、そ
れらが複数の病原体株に対して反応する抗体(Ab)によって認識され、そして
一般に広い範囲の免疫応答を誘発し得るという点で、頻繁にキメラである。さら
なる機構(例えば、細胞傷害性Tリンパ球)が関与するようであるが、特異的な
中和抗体は目的のいくつかの病原体に対する防御を媒介することが公知である。
キメラの多価抗原が広く抗体応答を起こすことを誘導する概念をさらに図1に示
す。
These problems typically involve the recombination of two or more forms of a nucleic acid encoding a polypeptide of a virulence factor or antigen involved in another disease or condition. Solved by These recombination methods, referred to herein as "DNA shuffling," use different forms of nucleic acid at two or more nucleotides as substrates, resulting in a library of recombinant nucleic acids.
The library is then screened and at least one optimized recombinant nucleic acid encoding an optimized recombinant antigen with improved ability to induce an immune response against the virulence factor or other condition is obtained. Identify. The resulting recombinant antigens are frequently chimeric in that they are recognized by antibodies (Abs) reactive against multiple pathogen strains and can generally elicit a broad spectrum of immune responses. Although additional mechanisms appear to be involved, such as cytotoxic T lymphocytes, specific neutralizing antibodies are known to mediate protection against some pathogens of interest.
The concept of inducing the chimeric multivalent antigen to elicit a broad antibody response is further illustrated in FIG.

【0040】 好ましい実施態様において、抗原性ポリペプチドをコードする異なる形態の核
酸は、関連する病原性因子のファミリーのメンバーから得られる。「ファミリー
シャッフリング」として公知の関連する生物由来の核酸を用いるDNAシャッフ
リングを実施するこのスキームは、Crameriら((1988)Natur
e 391:288〜291)において記載され、そして図2に概略して示され
る。病原体の異なる株および血清型のポリペプチドは、一般に60〜98%で変
化し、これによって効率的なファミリーDNAシャッフリングが可能である。従
って、ファミリーDNAシャッフリングは、多価の交差防御性抗原を生成するた
めの有効なアプローチを提供する。この方法は、ほとんどまたはすべての病原体
改変体に対して効果的に防御する個々のキメラを得るために有用である(図3A
)。さらに、シャッフリングされた抗原キメラの全ライブラリーまたはプールを
使用する免疫はまた、抗原の開始集団において含まれなかった病原体改変体に対
して防御(例えば、図3BにおけるA株およびB株のキメラ/変異体のシャッフ
リングされたライブラリーによる、C株に対する防御)するキメラ抗原の同定を
生じ得る。従って、この抗原ライブラリー免疫アプローチは、あまり特徴付けら
れていない新しく出現した病原体改変体に対して免疫応答を誘導し得る免疫原性
ポリペプチドの開発を可能にする。
In a preferred embodiment, the different forms of the nucleic acid encoding the antigenic polypeptide are obtained from members of the family of related virulence factors. This scheme for performing DNA shuffling using nucleic acids from related organisms known as "family shuffling" is described in Crameri et al. ((1988) Nature
e 391: 288-291) and is shown schematically in FIG. Polypeptides of different strains and serotypes of the pathogen generally vary by 60-98%, which allows for efficient family DNA shuffling. Thus, family DNA shuffling provides an effective approach for generating multivalent cross-protective antigens. This method is useful for obtaining individual chimeras that effectively protect against most or all pathogen variants (FIG. 3A).
). In addition, immunization using the entire library or pool of shuffled antigen chimeras also protects against pathogen variants that were not included in the starting population of antigens (eg, chimeras / strains B and A in FIG. 3B). A shuffled library of mutants can result in the identification of a chimeric antigen that protects against the C strain. Thus, this antigen library immunization approach allows the development of immunogenic polypeptides that can elicit an immune response against newly characterized pathogen variants that are less well characterized.

【0041】 配列の組換えは、下記にさらに詳細に記載されるように、多くの異なる形式お
よび形式の改変において達成され得る。これらの形式は、いくつかの一般原則を
共有する。例えば、改変についての標的は、獲得または改善されることが求めら
れる特性が変化するような異なる適用において変化する。特性の獲得または特性
における改善のための候補標的の例には、宿主生物に導入される場合に免疫原性
活性および/または毒素原性活性を有するタンパク質をコードする遺伝子が挙げ
られる。
Sequence recombination can be achieved in many different formats and modifications of formats, as described in further detail below. These forms share some general principles. For example, the target for modification will change in different applications where the properties sought to be obtained or improved will change. Examples of candidate targets for gaining or improving properties include a gene that encodes a protein that has immunogenic and / or toxicogenic activity when introduced into a host organism.

【0042】 この方法は、開始標的の少なくとも2つの改変体形態を使用する。候補基質の
改変体形態は、互いに実質的な配列類似性または二次構造類似性を示し得るが、
それらはまた、少なくとも1つの位置、そして好ましくは少なくとも2つの位置
で異なるはずである。形態間の最初の多様性は、天然の改変の結果であり得、例
えば異なる改変体形態(ホモログ)は、生物の異なる個体または株から得られる
か、または同じ生物由来の関連する配列(例えば、対立遺伝子変異体)を構成す
るか、または異なる生物由来のホモログ(種間の改変体)を構成する。あるいは
、最初の多様性が誘導され得る。例えば、改変体形態は、第1の改変体形態の誤
差を含む傾向のある転写(誤差を含む傾向のあるPCR、またはプルーフリーデ
ィング活性を欠如するポリメラーゼの使用(Liao(1990)Gene 8
8:107〜111を参照のこと)によって、または変異株における第1の形態
の複製によって(ミューテーター宿主細胞は、下記でさらに詳細に議論され、そ
して一般に周知である)生成され得る。ミューテーター株は、ミスマッチ修復の
機能の減損された任意の生物における任意の変異を含み得る。これらは、mut
S、mutT、mutH、mutL、ovrD、dcm、vsr、umuC、u
muD、sbcB、recJなどの変異遺伝子産物を含む。減損は、遺伝的変異
、対立遺伝子置換、添加された試薬(例えば、低分子化合物または発現されるア
ンチセンスRNA)による選択性阻害、または他の技術によって達成される。減
損は、記載される遺伝子の減損、または任意の生物における相同性遺伝子の減損
であり得る。最初の多様性を生じる他の方法は、自発的変異を介する当業者に周
知の方法(例えば、キメラ変異原または他の変異原での核酸の処理を含む)、お
よび核酸を含む細胞における誤差の含む傾向のある修復システム(例えば、SO
S)を誘導することによる方法を含む。基質間の最初の多様性は、一般に、ライ
ブラリーの生成のための引き続く組換え工程において大いに増強される。
The method uses at least two variant forms of the starting target. Variant forms of the candidate substrate may exhibit substantial sequence or secondary structural similarity to each other,
They should also differ in at least one position, and preferably at least two positions. The initial diversity between forms may be the result of natural modifications, for example, different variant forms (homologs) may be obtained from different individuals or strains of an organism, or may have related sequences from the same organism (eg, Allelic variants) or homologs (interspecies variants) from different organisms. Alternatively, initial diversity can be induced. For example, the variant form may be an error-prone transcription of the first variant form (PCR that is prone to error, or the use of a polymerase that lacks proof-reading activity (Liao (1990) Gene 8).
8: 107-111) or by replication of a first form in a mutant strain (mutator host cells are discussed in further detail below and are generally well known). The mutator strain may contain any mutation in any organism that has impaired mismatch repair function. These are mut
S, mutT, mutH, mutL, ovrD, dcm, vsr, umuC, u
Mutant gene products such as muD, sbcB and recJ are included. Impairment can be achieved by genetic mutation, allelic replacement, selective inhibition by added reagents (eg, small compounds or expressed antisense RNA), or other techniques. The impairment can be an impairment of the described gene or of a homologous gene in any organism. Other methods of generating initial diversity include methods well known to those of skill in the art through spontaneous mutagenesis (including, for example, treatment of nucleic acids with chimeric or other mutagens) and errors in cells containing nucleic acids. Repair systems that tend to include (eg, SO
S). The initial diversity between the substrates is generally greatly enhanced in subsequent recombination steps for library generation.

【0043】 (免疫原性に関与する特性) 病原体に対する免疫応答を誘導する際の抗原の有効性は、いくつかの因子に依
存し得、その多くは十分には理解されていない。抗原の有効性を増大するための
最も以前に利用可能な方法は、これらの因子についての分子基礎(molecu
lar basis)を理解することに依存する。しかし、本発明の方法による
DNAシャッフリングおよび抗原ライブラリー免疫は、分子基礎が公知でない場
合でさえも有効である。本発明の方法は、アプリオリ仮定に依存しない。
Properties Involved in Immunogenicity The effectiveness of an antigen in inducing an immune response against a pathogen can depend on several factors, many of which are not well understood. The earliest available methods for increasing the effectiveness of antigens are the molecular basis for these factors (molecu
lar basis). However, DNA shuffling and antigen library immunization according to the methods of the present invention are effective even when the molecular basis is not known. The method of the present invention does not rely on a priori assumptions.

【0044】 ポリヌクレオチドによってコードされる抗原の免疫原性に正または負に影響し
得るポリヌクレオチド配列は、頻繁に全抗原遺伝子中に分散されている。これら
の因子のいくつかを、図4に概略的に示す。DNAシャッフリングを使用する抗
原をコードするポリヌクレオチドの異なる形態を組み換え、続いて改善された免
疫応答を誘導し得る抗原をコードするキメラポリヌクレオチドについて選択する
ことによって、抗原の免疫原性に対して正の影響を有する一次配列が入手され得
る。抗原の免疫原性に負に影響する配列は除去される(図4)。関与する特定の
配列を知ることは必要とされない。
[0044] Polynucleotide sequences that can positively or negatively affect the immunogenicity of the antigen encoded by the polynucleotide are frequently scattered throughout the entire antigen gene. Some of these factors are shown schematically in FIG. By recombining different forms of the polynucleotide encoding the antigen using DNA shuffling, and subsequently selecting for a chimeric polynucleotide encoding the antigen that can elicit an improved immune response, a positive response to the immunogenicity of the antigen is obtained. A primary sequence having the effect of Sequences that negatively affect the immunogenicity of the antigen are removed (FIG. 4). It is not required to know the specific sequence involved.

【0045】 (DNAシャッフリング方法) 一般に、本発明の方法は、DNA組換え(「シャッフリング」)を行うこと、
および個々の遺伝子、全プラスミドまたはウイルス、多重遺伝子クラスター、ま
たは全ゲノムまでも「進化させる」ためのスクリーニングまたは選択を含む(S
temmer(1995)Bio/Technology 13:549〜55
3)。組換えおよびスクリーニング/選択の反復サイクルを行って、目的の核酸
をさらに進化させ得る。そのような技術は、ポリペプチド操作のための従来の方
法によって必要とされる大規模な分析および計算を必要としない。シャッフリン
グは、天然のペアの組換え事象(例えば、有性的な複製間に生じるような組換え
事象)とは対照的に、最小の数の選択サイクルでの大多数の変異の組換えを可能
にする。従って、本明細書中に記載される配列組換え技術は、それらが、これら
の任意またはすべてにおける変異間での組換えを提供し、それによって変異の異
なる組み合わせが所望の結果をもたらし得る様式を試験する非常に迅速な方法を
提供するという点において特定の利点を提供する。しかし、いくつかの例におい
て、配列組換えのために必要とはされないが、技術の改変の機会を提供する構造
的な情報および/または機能的な情報が利用可能である。
(DNA Shuffling Method) In general, the method of the present invention comprises performing DNA recombination (“shuffling”),
And screening or selection to "evolve" individual genes, whole plasmids or viruses, multigene clusters, or even whole genomes (S
temmer (1995) Bio / Technology 13: 549-55.
3). Repeat cycles of recombination and screening / selection can be performed to further evolve the nucleic acid of interest. Such techniques do not require the extensive analysis and calculations required by conventional methods for polypeptide manipulation. Shuffling allows for the recombination of the majority of mutations with a minimal number of selection cycles, as opposed to natural pairs of recombination events (eg, those that occur during sexual replication). To Thus, the sequence recombination techniques described herein provide a way in which they can provide recombination between mutations in any or all of these, whereby different combinations of mutations can produce the desired result. It offers certain advantages in that it provides a very quick way to test. However, in some instances, structural and / or functional information is available that is not required for sequence recombination, but provides an opportunity for technology modification.

【0046】 本発明のDNAシャッフリング方法は、免疫原性活性を改善し、そして特異性
を広げるための少なくとも4つの異なるアプローチのうちの少なくとも1つを含
み得る。第1に、DNAシャッフリングは、単一の遺伝子に関して実施され得る
。第2に、いくつかの高度に相同性の遺伝子は、公知の相同遺伝子との配列比較
によって同定され得る。これらの遺伝子は、所望の活性を有する組換え体を選択
するために、ホモログのファミリーとして合成およびシャッフリングされ得る。
シャッフリングされた遺伝子は、E.coli、酵母、植物、真菌、動物細胞な
どのような適切な宿主細胞にクローニングされ得、そして所望の特性を有する抗
原をコードする遺伝子が、下記の方法によって同定され得る。第3に、全ゲノム
シャッフリングは、抗原性ポリペプチドをコードする遺伝子を(他のゲノム核酸
とともに)シャッフリングするために実施され得る。全ゲノムシャッフリングア
プローチのために、どの遺伝子がシャッフリングされているかを同定することは
必要ですらない。その代わりに、例えば、下記のアッセイのいずれかにおいて測
定される場合、免疫応答を誘導する能力が増強された組換えポリペプチドを得る
ために、細菌細胞ゲノムまたはウイルスゲノムは組み合わせられそしてシャッフ
リングされる。第4に、抗原性ポリペプチドをコードする遺伝子は、任意の天然
に存在する遺伝子において存在しない変異の多様性を評価するように改変された
コドンであり得る。これらの手順の各々に関する詳細は以下に見出され得る。
The DNA shuffling methods of the present invention can include at least one of at least four different approaches to improving immunogenic activity and broadening specificity. First, DNA shuffling can be performed on a single gene. Second, some highly homologous genes can be identified by sequence comparison with known homologous genes. These genes can be synthesized and shuffled as a family of homologs to select for recombinants with the desired activity.
The shuffled gene is E. coli. The gene can be cloned into a suitable host cell, such as E. coli, yeast, plants, fungi, animal cells, etc., and the gene encoding the antigen with the desired properties can be identified by the methods described below. Third, whole genome shuffling can be performed to shuffle genes (along with other genomic nucleic acids) encoding antigenic polypeptides. For a whole-genome shuffling approach, it is not necessary to identify which genes are being shuffled. Instead, the bacterial cell or viral genome is combined and shuffled, for example, to obtain a recombinant polypeptide with enhanced ability to elicit an immune response, as measured in any of the assays described below. . Fourth, the gene encoding the antigenic polypeptide can be a codon that has been modified to assess the diversity of mutations that are not present in any naturally occurring gene. Details regarding each of these procedures can be found below.

【0047】 時に、DNAシャッフリング、進化、または分子交雑(molecular
breeding)とも呼ばれる配列組換えについての例示的な形式および実施
例は、以下の同時係属出願において本発明者らおよび共同研究者らによって記載
されている:米国特許出願番号08/198,431(1994年2月17日出
願)、出願番号PCT/US95/02126(1995年2月17日出願)、
出願番号08/425,684(1995年4月18日出願)、出願番号08/
537,874(1995年10月30日出願)、出願番号08/564,95
5(1995年11月30日出願)、出願番号08/621,859(1996
年3月25日出願)、出願番号08/621,430(1996年3月25日出
願)、出願番号PCT/US96/05480(1996年4月18日出願)、
出願番号08/650,400(1996年5月20日出願)、出願番号08/
675,502(1996年7月3日出願)、出願番号08/721,824(
1996年9月27日出願)、出願番号PCT/US97/17300(199
7年9月26日出願)、および出願番号PCT/US97/24239(199
7年12月17日出願);Stemmer,Science 270:1510
(1995);Stemmerら,Gene 164:49〜53(1995)
;Stemmer,Bio/Technology 13:549〜553(1
995);Stemmer,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.
A. 91:10747〜10751(1994);Stemmer,Natu
re 370:389〜391(1994);Crameriら、Nature
Medicine 2(1):1〜3(1996);Crameriら、Na
ture Biotechnology 14:315〜319(1996)、
その各々は、すべての目的のためにその全体が参考として援用される。
Sometimes, DNA shuffling, evolution, or molecular hybridization (molecular)
Exemplary formats and examples for sequence recombination, also referred to as breeding, are described by the present inventors and co-workers in the following co-pending applications: US Patent Application No. 08 / 198,431 (1994). Application number PCT / US95 / 02126 (filed February 17, 1995),
Application No. 08 / 425,684 (filed on April 18, 1995), Application No. 08 /
537,874 (filed on October 30, 1995), application number 08 / 564,95.
5 (filed on November 30, 1995), and the application number 08 / 621,859 (1996)
Application number 08 / 621,430 (filed March 25, 1996), application number PCT / US96 / 05480 (filed April 18, 1996),
Application No. 08 / 650,400 (filed May 20, 1996), Application No. 08 /
675,502 (filed on July 3, 1996), application number 08 / 721,824 (
Application No. PCT / US97 / 17300 (filed Sep. 27, 1996)
Application No. PCT / US97 / 24239 (filed Sep. 26, 1995)
Filed on December 17, 1995); Stemmer, Science 270: 1510
(1995); Stemmer et al., Gene 164: 49-53 (1995).
Stemmer, Bio / Technology 13: 549-553 (1
995); Stemmer, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.
A. 91: 10747-10751 (1994); Stemmer, Natu.
re 370: 389-391 (1994); Crameri et al., Nature.
Medicine 2 (1): 1-3 (1996); Crameri et al., Na
cure Biotechnology 14: 315-319 (1996),
Each of which is incorporated by reference in its entirety for all purposes.

【0048】 組換えポリヌクレオチドを得るためおよび/またはシャッフリングのための基
質として使用される核酸における多様性を得るための他の方法には、例えば、相
同組換え(PCT/US98/05223;公開番号WO98/42727);
オリゴヌクレオチド特異的変異誘発(概説について、Smith,Ann.Re
v.Genet.19:423〜462(1985);Botsteinおよび
Shortle、Science 229:1193〜1201(1985);
Carter、Biochem.J.237:1〜7(1986);Kunke
l,「The efficiency of oligonucleotide
directed mutagenesis」 Nucleic acid
& Molecular Biology,EcksteinおよびLille
y編、Springer Verlag,Berlin(1987))が挙げら
れる。以下が、これらの方法に含まれる:オリゴヌクレオチド特異性変異誘発(
ZollerおよびSmith,Nucl.Acad.Res.10:6487
〜6500(1982)、Methods in Enzymol.100:4
68〜500(1983)、およびMethods in Enzymol.1
54:329〜350(1987))、ホスホロチオエート(phosphot
hioate)改変DNA変異誘発(Taylorら、Nucl.Acids
Res.13:8749〜8764(1985);Taylorら、Nucl.
Acids Res.13:8765〜8787(1985);Nakamay
eおよびEckstein,Nucl.Acids Res.14:9679〜
9698(1986);Sayersら、Nucl.Acids Res.16
:791〜802(1988);Sayersら、Nucl.Acids Re
s.16:803〜814(1988))、ウラシル含有鋳型を使用する変異誘
発(Kunkel,Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 82:
488〜492(1985)およびKunkelら、Methods in E
nzymol.154:367〜382));ギャップ付けされた二重鎖DNA
を使用する変異誘発(Kramerら、Nucl.Acids Res.12:
9441〜9456(1984);KramerおよびFritz、Metho
ds in Enzymol.154:350〜367(1987);Kram
erら、Nucl.Acids Res.16:7207(1988));およ
びFritzら、Nucl.Acids Res.16:6987〜6999(
1988))。さらなる適切な方法には、点ミスマッチ修復(Kramerら、
Cell 38:879〜887(1984))、修復欠損宿主株を使用する変
異誘発(Carterら、Nucl.Acids Res.13:4431〜4
443(1985);Carter,Methods in Enzymol.
154:382〜403(1987))、欠失変異誘発(Eghtedarza
dehおよびHenikoff、Nucl.Acids Res.14:511
5(1986))、制限選択および制限精製(Wellsら、Phil.Tra
ns.R.Soc.Lond.A317:415〜423(1986))、総遺
伝子合成による変異誘発(Nambiarら、Science 223:129
9〜1301(1984);SakamarおよびKhorana、Nucl.
Acids Res.14:6361〜6372(1988);Wellsら、
Gene 34:315〜323(1985);ならびにGrundstrom
ら、Nucl.Acids Res.13:3305〜3316(1985)。
変異誘発のためのキットは市販されている(例えば、Bio−Rad,Amer
sham International,Anglian Biotechno
logy)。
Other methods for obtaining recombinant polynucleotides and / or obtaining diversity in nucleic acids used as substrates for shuffling include, for example, homologous recombination (PCT / US98 / 05223; publication no. WO 98/42727);
Oligonucleotide-directed mutagenesis (for review, see Smith, Ann. Re.
v. Genet. 19: 423-462 (1985); Botstein and Shortle, Science 229: 1193-1201 (1985);
Carter, Biochem. J. 237: 1-7 (1986); Kunke
1, "The efficiency of oligonucleotide
directed mutagenesis "Nucleic acid
& Molecular Biology, Eckstein and Lille
y, Ed., Springer Verlag, Berlin (1987). The following are included in these methods: oligonucleotide-directed mutagenesis (
Zoller and Smith, Nucl. Acad. Res. 10: 6487
-6500 (1982), Methods in Enzymol. 100: 4
68-500 (1983), and Methods in Enzymol. 1
54: 329-350 (1987)), phosphorothioate (phosphothioate).
Hioate) Modified DNA Mutagenesis (Taylor et al., Nucl. Acids)
Res. 13: 8749-8864 (1985); Taylor et al., Nucl.
Acids Res. 13: 8765-8787 (1985); Nakamay
e and Eckstein, Nucl. Acids Res. 14: 9679-
9698 (1986); Sayers et al., Nucl. Acids Res. 16
: 791-802 (1988); Sayers et al., Nucl. Acids Re
s. 16: 803-814 (1988)), mutagenesis using uracil-containing templates (Kunkel, Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 82:
488-492 (1985) and Kunkel et al., Methods in E.
nzymol. 154: 367-382)); Gapped double-stranded DNA
(Kramer et al., Nucl. Acids Res. 12:
9441-9456 (1984); Kramer and Fritz, Metho.
ds in Enzymol. 154: 350-367 (1987); Kram.
er et al, Nucl. Acids Res. 16: 7207 (1988)); and Fritz et al., Nucl. Acids Res. 16: 6987-6999 (
1988)). Further suitable methods include point mismatch repair (Kramer et al.,
Cell 38: 879-887 (1984)), Mutagenesis using a repair-deficient host strain (Carter et al., Nucl. Acids Res. 13: 4431-4).
443 (1985); Carter, Methods in Enzymol.
154: 382-403 (1987)), deletion mutagenesis (Eghtedarza).
deh and Henikoff, Nucl. Acids Res. 14: 511
5 (1986)), restriction selection and restriction purification (Wells et al., Phil. Tra.
ns. R. Soc. London. A317: 415-423 (1986)), Mutagenesis by total gene synthesis (Nambiar et al., Science 223: 129).
9-1301 (1984); Sakamar and Khorana, Nucl.
Acids Res. 14: 6361-6372 (1988); Wells et al.
Gene 34: 315-323 (1985); and Grundstrom.
Et al., Nucl. Acids Res. 13: 3305-3316 (1985).
Kits for mutagenesis are commercially available (eg, Bio-Rad, Amer).
sham International, Anglian Biotechno
logic).

【0049】 交雑手順は、一般に互いに対してある程度の配列同一性(すなわち、少なくと
も約30%、50%、70%、80%、または90%の配列同一性)を示すが、
特定の部位で互いと異なる少なくとも2つの基質で開始する。差異は、任意の型
の変異(例えば、置換、挿入、および欠失)であり得る。頻繁に、異なるセグメ
ントは、約5〜20位置で互いと異なる。開始物質と比較して増加した多様性を
生じる組換えのために、開始物質は、少なくとも2つのヌクレオチド位置で互い
と異ならなくてはならない。すなわち、2つの置換のみが存在する場合、少なく
とも2つの異なる位置で存在するべきである。例えば、3つの置換が存在する場
合、1つの基質は、単一の部位で2番目のものと異なり得、そして2番目のもの
は異なる単一の位置で3番目のものとは異なり得る。開始のDNAセグメントは
、互いの天然の改変体(例えば、対立遺伝子変異体または種改変体)であり得る
。セグメントはまた、ある程度の構造的関係そして通常には機能的関係を示す非
対立遺伝子(例えば、Yersinia V抗原のファミリーのような、スーパ
ーファミリー内の異なる遺伝子)由来であり得る。開始DNAセグメントはまた
、互いの誘導され得る改変体であり得る。例えば、1つのDNAセグメントが他
方の誤差を含む傾向にあるPCR複製によって生成され得、核酸が、化学的もし
くは他の変異原、または変異誘発カセットの置換によって処理され得る。誘導さ
れる変異はまた、変異誘発株におけるセグメントのうちの1つ(または両方)を
増幅させることによって、または細胞における誤差を含む傾向にある修復系を誘
導することによって調製され得る。これらの状況において、厳密に言えば、第2
のDNAセグメントは、単一のセグメントではないが、関連するセグメントの大
きなファミリーである。開始物質を形成する異なるセグメントは、頻繁には、同
じ長さであるか、または実質的に同じ長さである。しかし、このことは真実であ
る必要はない;例えば、1つのセグメントは、別の部分配列であり得る。セグメ
ントは、ベクターのようなより大きな分子の一部として存在し得るか、または単
離された形態であり得る。
The hybridization procedure generally exhibits some degree of sequence identity to each other (ie, at least about 30%, 50%, 70%, 80%, or 90% sequence identity),
Begin with at least two substrates that differ from each other at a particular site. The difference can be any type of mutation (eg, substitution, insertion, and deletion). Frequently, the different segments differ from each other at about 5-20 positions. For recombination resulting in increased diversity compared to the starting material, the starting materials must differ from each other at at least two nucleotide positions. That is, if only two substitutions are present, they should be present in at least two different positions. For example, if three substitutions are present, one substrate may differ from the second at a single site, and the second may differ from the third at a different single position. The starting DNA segments can be natural variants of each other (eg, allelic variants or species variants). The segments can also be from non-alleles (eg, different genes within a superfamily, such as the family of Yersinia V antigens) that exhibit some structural and usually functional relationships. The starting DNA segments can also be variants that can be derived from each other. For example, one DNA segment can be produced by PCR replication, which tends to contain errors in the other, and the nucleic acid can be processed by chemical or other mutagens, or by replacement of a mutagenesis cassette. Induced mutations can also be prepared by amplifying one (or both) of the segments in the mutagenized strain or by inducing a repair system that tends to be error-prone in the cell. In these situations, strictly speaking, the second
DNA segments are not a single segment but a large family of related segments. The different segments forming the starting material are often the same length or substantially the same length. However, this need not be true; for example, one segment may be another subsequence. A segment can be present as part of a larger molecule, such as a vector, or can be in isolated form.

【0050】 開始DNAセグメントは、本明細書中で提供される配列組換え形式のいずれか
によって組み換えられ、組換えDNAセグメントの多様なライブラリーを生成す
る。そのようなライブラリーは、10未満から、105、109、1012以上また
はより大きいメンバーを有するサイズまで広く変化し得る。いくつかの実施態様
において、開始セグメントおよび生成される組換えライブラリーは、全長のコー
ド配列、および発現のために必要とされる任意の必須の調節配列(例えば、プロ
モーターおよびポリアデニル化配列)を含む。他の実施態様において、ライブラ
リーにおける組換えDNAセグメントは、スクリーニング/選択を実施する前に
発現に必要な配列を提供する共通のベクターに挿入され得る。
[0050] The starting DNA segment is recombined by any of the sequence recombination formats provided herein to generate a diverse library of recombinant DNA segments. Such libraries, from less than 10, 10 5, 10 9, 10 12 may vary widely to a size having a more or larger members. In some embodiments, the starting segment and the resulting recombinant library include the full-length coding sequence, and any essential regulatory sequences required for expression (eg, promoter and polyadenylation sequences). . In other embodiments, the recombinant DNA segments in the library can be inserted into a common vector that provides the necessary sequences for expression before performing the screening / selection.

【0051】 (最適化された組換え抗原の進化のための基質) 本発明は、病原性因子に対する免疫応答を誘導する改善された能力を示す抗原
をコードする組換えポリヌクレオチドを得る方法を提供する。この方法は、広範
な病原性因子(潜在的な生物学的戦闘因子、ならびに、ヒトおよび他の動物にお
いて疾患および毒性を引き起こし得る他の生物体およびポリペプチドを含む)に
対して適用可能である。以下の例は、単なる例示であり、限定するものではない
Substrates for the Evolution of Optimized Recombinant Antigens The present invention provides methods for obtaining recombinant polynucleotides encoding antigens that exhibit improved ability to elicit an immune response to a virulence factor. I do. The method is applicable to a wide range of virulence factors, including potential biological fighting factors, and other organisms and polypeptides that can cause disease and toxicity in humans and other animals. . The following examples are merely illustrative and not limiting.

【0052】 (1.細菌性病原体およびトキシン) いくつかの実施態様において、本発明の方法は、細菌性病原体、ならびに細菌
および他の生物体によって生成されるトキシンに適用される。当業者は、病原体
、ならびに天然のトキシンポリペプチドよりも毒性でない組換えトキシンに対す
る免疫応答を誘導し得る組換えポリペプチドを得るためにこの方法を使用し得る
。しばしば、目的のポリヌクレオチドは、病原体生物の表面上に存在するポリペ
プチドをコードする。
1. Bacterial Pathogens and Toxins In some embodiments, the methods of the invention are applied to bacterial pathogens, and toxins produced by bacteria and other organisms. One of skill in the art can use this method to obtain a recombinant polypeptide that can elicit an immune response to a pathogen, as well as a recombinant toxin that is less toxic than the native toxin polypeptide. Often, the polynucleotide of interest encodes a polypeptide that is present on the surface of the pathogenic organism.

【0053】 本発明の方法が防御的免疫原性組換えポリペプチドを産生するために有用であ
る病原体はとりわけ、Yersinia種である。Yersinia pest
isは、疫病の原因因子であり、マウスにおけるLD50値が10未満の細菌であ
ることが知られている最も病原性の細菌の1つである。疾患の肺炎性形態は、エ
アロゾルまたは感染性液滴によってヒトの間で容易に広がり、そして数日以内で
致死的になり得る。Yersinia感染に対して防御し得る組換えポリペプチ
ドを得るために特に好ましい標的は、V抗原であり、これは、37kDaの病原
性因子であり、防御的免疫応答を誘導し、そして現在サブユニットワクチンとし
て評価されている(Brubaker(1991)Current Inves
tigations of the Microbiology of Yer
sinae、12:127)。V抗原単独は毒性ではないが、V抗原を欠失する
Y.pestis単離体は、非病原性である。Yersinia V抗原は、E
.coliにおいていくつかのグループにより首尾良く産生されている(Lea
ryら、(1995)Infect.Immun.3:2854)。V抗原を認
識する抗体は、相同株に対して受動的防御を提供し得るが、異種株に対しては提
供しない。同様に、精製V抗原での免疫は、相同株に対してのみ防御する。交差
防御的組換えV抗原を得るために、好ましい実施態様では、種々のYersin
ia種由来のV抗原遺伝子は、ファミリーシャッフリングに供される。例えば、
Y.pestis、Y.enterocolitica、およびY.pseud
otuberculosis由来のV抗原をコードする遺伝子は、DNAレベル
で92〜99%同一であり、本発明の方法に従ってファミリーシャッフリングを
使用してそれらを最適化に対して理想的なものにしている。シャッフリングの後
、組換え核酸のライブラリーは、改善された応答を誘導し得、そして/またはよ
り大きな交差防御性を有し得る組換えV抗原ポリペプチドをコードする組換え核
酸についてスクリーニングおよび/または選択される。
The pathogens for which the methods of the present invention are useful for producing protective immunogenic recombinant polypeptides are, inter alia, Yersinia species. Yersinia vest
is is the causative agent of the plague and is one of the most pathogenic bacteria known to be bacteria with an LD 50 value of less than 10 in mice. Pneumonic forms of the disease are easily spread among humans by aerosol or infectious droplets and can be lethal within a few days. A particularly preferred target for obtaining recombinant polypeptides capable of protecting against Yersinia infection is the V antigen, which is a 37 kDa virulence factor, induces a protective immune response, and is currently a subunit vaccine. (Brubaker (1991) Current Inves
tigations of the Microbiology of Yer
sinae, 12: 127). V antigen alone is not toxic, but Y. The pestis isolate is non-pathogenic. Yersinia V antigen is E
. E. coli has been successfully produced by several groups (Lea
ry et al., (1995) Infect. Immun. 3: 2854). Antibodies that recognize the V antigen may provide passive protection against homologous strains but not against heterologous strains. Similarly, immunization with purified V antigen only protects against homologous strains. To obtain cross-protective recombinant V antigens, in a preferred embodiment, various Yersin
V antigen genes from ia species are subjected to family shuffling. For example,
Y. pestis, Y .; enterocolitica, and Y. pseudo
The genes encoding V antigens from O. tuberculosis are 92-99% identical at the DNA level, making them ideal for optimization using family shuffling according to the methods of the present invention. After shuffling, the library of recombinant nucleic acids can induce an improved response and / or screen and / or for recombinant nucleic acids encoding recombinant V antigen polypeptides that can have greater cross-protection. Selected.

【0054】 炭疽の原因因子であるBacillus anthracisは、本発明の方
法が有用である細菌性標的の別の例である。炭疽防御的抗原(PA)は、防御的
免疫応答を試験動物において提供し、そしてPAに対する抗体は、いくらかの防
御もまた提供する。しかし、PAの免疫原性は、比較的乏しく、そのため代表的
には、野生型PAが使用される場合、多数回の注射が必要とされる。致死因子(
LF)での同時ワクチン接種は、野生型PAワクチンの効力を改善し得るが、毒
性が限定因子である。従って、本発明のDNAシャッフリングおよび抗原ライブ
ラリー免疫法は、非毒性LFを得るために使用され得る。種々のB.anthr
acis株由来のLFをコードするポリヌクレオチドは、ファミリーシャッフリ
ングに供される。次いで、生じた組み換えLF核酸のライブラリーは、減少した
毒性を示す組換えLFポリペプチドをコードする核酸を同定するためにスクリー
ニングされ得る。例えば、当業者は、組織培養細胞を、PAの存在下で組換えL
Fポリペプチドで接種し得、そして細胞が生存するクローンを選択し得る。所望
であれば、次いで、当業者は、非毒性LFポリペプチドを、LFの免疫原性エピ
トープを維持するために戻し交配し得る。第1のスクリーニングによって選択し
たものを、次いで、第二のスクリーニングに供し得る。例えば、当業者は、組換
え非毒性LFポリペプチドの、マウスのような試験動物において免疫応答(例え
ば、CTLまたは抗体応答)を誘導する能力について試験し得る。好ましい実施
態様において、次いで、組換え非毒性LFポリペプチドは、B.anthrac
isの異なる株による抗原投与に対する試験動物において防御的免疫を誘導する
能力について試験される。
Bacillus anthracis, a causative agent of anthrax, is another example of a bacterial target for which the methods of the present invention are useful. Anthrax protective antigen (PA) provides a protective immune response in test animals, and antibodies to PA also provide some protection. However, the immunogenicity of PA is relatively poor, so typically multiple injections are required when wild-type PA is used. Lethal factor (
Simultaneous vaccination with LF) can improve the efficacy of wild-type PA vaccine, but toxicity is the limiting factor. Thus, the DNA shuffling and antigen library immunization methods of the present invention can be used to obtain non-toxic LF. Various B. anthr
The polynucleotide encoding LF from the Acis strain is subjected to family shuffling. The resulting library of recombinant LF nucleic acids can then be screened to identify nucleic acids encoding recombinant LF polypeptides that exhibit reduced toxicity. For example, those skilled in the art will appreciate that tissue culture cells can be transformed with recombinant L in the presence of PA.
Clones that can be inoculated with the F polypeptide and that survive the cells can be selected. If desired, one skilled in the art can then backcross the non-toxic LF polypeptide to maintain the immunogenic epitope of LF. Those selected by the first screen may then be subjected to a second screen. For example, one of skill in the art can test the ability of a recombinant non-toxic LF polypeptide to induce an immune response (eg, a CTL or antibody response) in a test animal, such as a mouse. In a preferred embodiment, the recombinant non-toxic LF polypeptide is then anthrac
The ability to induce protective immunity in test animals against challenge by different strains of is is tested.

【0055】 B.anthracisの防御的抗原(PA)はまた、本発明の方法のための
適切な標的である。B.anthracisの種々の株由来のPAをコードする
核酸は、DNAシャッフリングに供される。次いで、当業者は、例えば、E.c
oliにおける適切なフォールディングについて、ポリクローナル抗体を使用し
てスクリーニングされ得る。試験動物において広範なスペクトルの抗体を誘導す
る能力についてスクリーニングすることはまた、代表的には、単独で、または予
備的なスクリーニング方法に加えてのいずれかで使用される。現在の好ましい実
施態様において、所望の特性を示す組換えポリヌクレオチドは、免疫原性エピト
ープが維持されるように戻し交配され得る。最終的には、選択された組換え体は
、試験動物におけるB.anthracisの異なる株に対する防御的免疫を誘
導する能力について試験される。
B. Anthracis protective antigen (PA) is also a suitable target for the methods of the invention. B. Nucleic acids encoding PA from various strains of anthracis are subjected to DNA shuffling. Those skilled in the art will then appreciate, for example, E.I. c
Oli can be screened for proper folding using polyclonal antibodies. Screening for the ability to induce a broad spectrum of antibodies in test animals is also typically used, either alone or in addition to preliminary screening methods. In a presently preferred embodiment, recombinant polynucleotides exhibiting desired properties can be backcrossed such that the immunogenic epitope is maintained. Eventually, the selected recombinant will be transformed into B. in the test animal. Anthracis is tested for its ability to induce protective immunity against different strains.

【0056】 Staphylococcus aureusおよびStreptococc
us毒素は、本発明の方法を使用して変更され得る標的ポリペプチドの別の例で
ある。Staphylococcus aureusおよび群A Strept
ococciの株は、食中毒、毒性ショック症候群、猩紅熱、および種々の自己
免疫障害を含む疾患の範囲に含まれる。それらは、種々の毒素を分泌し、これに
は少なくとも5つの細胞障害性毒素が含まれ、凝固酵素、および種々のエンテロ
トキシンが含まれる。エンテロトキシンは、それらがMHCクラスII分子とT
細胞レセプターとを交差し、構成性T細胞活性化を引き起こすことにおいて、超
抗原として分類される(Fieldsら(1996)Nature 384:1
88)。これは、多臓器欠陥および死を導き得るサイトカインの病原性レベルの
蓄積をもたらす。少なくとも30の関連するが、なお異なるエンテロトキシンは
、配列決定され、そして病原性的にファミリーにグループ分けし得る。結晶構造
は、いくつかのメンバー単独およびMHCクラスII分子との組み合わせについ
て得られている。トキシンのMHCクラスII結合部位における特定の変異は、
それらの毒性を強力に減少させ、そして弱毒化したワクチンの基礎を形成し得る
(Woodyら(1997)Vaccine 15:133)。しかし、毒素の
1つの型に対する首尾良い免疫応答は、密接に関連するファミリーメンバーに対
する防御を提供し得るが、一方他のファミリー由来のトキシンに対する防御はほ
とんど観察されない。種々のファミリーのメンバー由来のエンテロトキシン遺伝
子のファミリーシャッフリングは、低減した毒性を有し、そして交差防御性免疫
応答を誘導し得る組換えトキシン分子を得るために使用され得る。シャッフリン
グ抗原はまた、マウスまたはサルのような適切な動物モデルにおいて中和抗体を
誘発する抗原を同定するためにスクリーニングされ得る。このようなアッセイの
例は、惹起された抗体が、エンテロトキシンの、細胞上のまたは精製された形態
のMHC複合体および/またはT細胞レセプターへの結合を阻害するELISA
形式が含まれ得る。これらのアッセイはまた、添加された抗体が、T細胞が、適
切な抗原提示細胞に対して交差結合することを阻害する形式を含み得る。
[0056] Staphylococcus aureus and Streptococcus
The us toxin is another example of a target polypeptide that can be altered using the methods of the present invention. Staphylococcus aureus and group A Strept
The strains of ococci are included in a range of diseases including food poisoning, toxic shock syndrome, scarlet fever, and various autoimmune disorders. They secrete various toxins, including at least five cytotoxic toxins, including clotting enzymes, and various enterotoxins. Enterotoxins are identified as MHC class II molecules and T
Classified as superantigen in crossing cell receptors and causing constitutive T cell activation (Fields et al. (1996) Nature 384: 1
88). This results in accumulation of pathogenic levels of cytokines that can lead to multiple organ defects and death. At least 30 related but still different enterotoxins can be sequenced and grouped pathologically into families. Crystal structures have been obtained for some members alone and in combination with MHC class II molecules. Particular mutations in the MHC class II binding site of the toxin are:
They can strongly reduce their toxicity and form the basis of an attenuated vaccine (Woody et al. (1997) Vaccine 15: 133). However, while a successful immune response to one type of toxin may provide protection against closely related family members, little protection against toxins from other families is observed. Family shuffling of enterotoxin genes from members of the various families can be used to obtain recombinant toxin molecules that have reduced toxicity and can induce a cross-protective immune response. Shuffling antigens can also be screened in suitable animal models, such as mice or monkeys, to identify antigens that elicit neutralizing antibodies. An example of such an assay is an ELISA in which raised antibodies inhibit the binding of enterotoxin to MHC complexes and / or T cell receptors on cells or in purified form.
Formats may be included. These assays may also include formats in which the added antibody inhibits T cells from cross-linking to appropriate antigen presenting cells.

【0057】 コレラは、細菌Vibrio choleraeによって引き起こされる古来
の、潜在的に致死的な疾患であり、そしてその予防のための効果的なワクチンは
、まだ入手可能ではない。この疾患の病原性の多くは、コレラエンテロトキシン
いよって引き起こされる。マイクログラム量のコレラトキシンの摂取は、数十リ
ットルの水分の損失を引き起こす重篤な下痢を引き起こし得る。コレラトキシン
は、同一のBサブユニットの5量体性のリングを有する単一の触媒性Aサブユニ
ットの複合体である。各サブユニットは、それ自体では不活性である。Bサブユ
ニットは、腸上皮細胞の表面上の特定のガングリオシドレセプターに結合し、そ
してAサブユニットの細胞への進入を誘発する。AサブユニットADPリボシレ
ートである調節性Gタンパク質は、電解質および水の、腸管腔への大量の維持さ
れた流れを引き起こす事象のカスケードを開始し、極度の下痢を生じる。
Cholera is an ancient, potentially lethal disease caused by the bacterium Vibrio cholerae, and effective vaccines for its prevention are not yet available. Much of the pathogenicity of the disease is caused by cholera enterotoxin. Ingestion of microgram quantities of cholera toxin can cause severe diarrhea causing loss of tens of liters of water. Cholera toxin is a complex of a single catalytic A subunit with a pentameric ring of identical B subunits. Each subunit is itself inactive. The B subunit binds to specific ganglioside receptors on the surface of intestinal epithelial cells and triggers entry of the A subunit into cells. Regulatory G-proteins, A-subunit ADP-ribosylate, initiate a cascade of events that cause massive sustained flow of electrolytes and water into the intestinal lumen, resulting in extreme diarrhea.

【0058】 コレラ毒素のBサブユニットは、多くの理由から魅力的なワクチン標的である
。それは、コレラ感染の間に作製される防御的抗体の主要な標的であり、そして
抗体を中和する抗毒素のためのエピトープを含有する。Bサブユニットは、Aサ
ブユニットなしに非毒性であり、経口的に有効であり、そして強力なIgA優性
胃粘膜免疫応答の産生を刺激し、これはコレラおよびコレラトキシンに対する防
御に対して本質的である。Bサブユニットはまた、他のワクチン調製物における
アジュバントとしての使用のために調査されており、それゆえ進化したトキシン
は、種々の異なるワクチンのための一般的な改善を提供し得る。腸内毒素原性E
.coli株由来の熱不安定性エンテロトキシン(LT)は、コレラトキシンに
構造的に関連しており、そしてDNA配列レベルで75%同一である。減少した
毒性およびV.choleraeおよびE.coliに対して防御的な免疫応答
を誘導する増大した能力を示す最適化された組換えトキシン分子を得るために、
関連するトキシンをコードする遺伝子は、DNAシャッフリングに供される。
The B subunit of cholera toxin is an attractive vaccine target for a number of reasons. It is a major target for protective antibodies created during cholera infection and contains epitopes for antitoxins that neutralize the antibody. The B subunit is non-toxic without the A subunit, is orally efficacious, and stimulates the production of a strong IgA dominant gastric mucosal immune response, which is essential for protection against cholera and cholera toxin. It is. The B subunit has also been investigated for use as an adjuvant in other vaccine preparations, and thus evolved toxins may provide a general improvement for a variety of different vaccines. Enterotoxinogenic E
. The thermolabile enterotoxin (LT) from the E. coli strain is structurally related to cholera toxin and is 75% identical at the DNA sequence level. Reduced toxicity and V. cholerae and E.C. In order to obtain an optimized recombinant toxin molecule exhibiting increased ability to induce a protective immune response against E. coli,
The gene encoding the relevant toxin is subjected to DNA shuffling.

【0059】 次いで、組換えトキシンは、1つ以上のいくつかの所望の形質について試験さ
れる。例えば、当業者は、組換えトキシンポリペプチドに対して惹起された抗体
の改善された交差反応性について、細胞培養アッセイにおける毒性の欠如につい
て、ならびに病原に対するおよび/またはトキシン自体に対する防御的免疫応答
を誘導する能力についてスクリーニングし得る。シャッフルされたクローンは、
ファージディスプレイによりスクリーニングされ得、そして/またはファージE
LISAおよびELISAアッセイによって、異なる血清型由来のエピトープの
存在についてスクリーニングされ得る。次いで、多数のエピトープを有する改変
体タンパク質は、精製され、そしてマウスまたは他の試験用動物を免疫するため
に使用され得る。次いで、動物血清を、異なるB鎖サブタイプに対する抗体、に
ついてアッセイし、そして広範な交差反応性応答を誘発する改変体を、病原性抗
原投与モデルにおいてさらに評価する。E.coliおよびV.cholera
eトキシンはまた、粘膜免疫ならびにワクチンおよびタンパク質の経口送達を増
強し得るアジュバントとして作用し得る。従って、当業者は、アジュバント活性
を増強するための組み換えトキシンのライブラリーを試験し得る。
The recombinant toxin is then tested for one or more several desired traits. For example, one of skill in the art would recognize improved cross-reactivity of antibodies raised against recombinant toxin polypeptides, lack of toxicity in cell culture assays, and protective immune responses against pathogens and / or against the toxin itself. One can screen for the ability to induce. The shuffled clones
Can be screened by phage display and / or
LISA and ELISA assays can be screened for the presence of epitopes from different serotypes. The variant protein having multiple epitopes can then be purified and used to immunize a mouse or other test animal. Animal sera are then assayed for antibodies to different B chain subtypes, and variants that elicit a broad cross-reactive response are further evaluated in a pathogenic challenge model. E. FIG. coli and V. coli. cholera
The e-toxin can also act as an adjuvant that can enhance mucosal immunity and oral delivery of vaccines and proteins. Thus, one of skill in the art can test a library of recombinant toxins to enhance adjuvant activity.

【0060】 シャッフルされた抗原はまた、B鎖五量体(6量体複合体におけるA鎖の存在
下より安定でないことがあり得る)の改善された発現レベルおよび安定性につい
てスクリーニングされ得る。熱処理工程および変性剤(例えば、塩、尿素、およ
び/または塩酸グアニジンの付加は、適切な抗体によって正確に折り畳まれた分
子の収量を測定するためにELISAアッセイの前に含められ得る。時として、
ELISA形式で、例えば、単量体B鎖には結合するが、5量体B鎖には結合し
ない抗体を使用して、安定な単量体B鎖分子についてスクリーニングすることは
望ましい。さらに、マウスまたはサルのような適切な動物モデルにおいてシャッ
フルされた抗原の、中和抗体を誘発する能力がスクリーニングされ得る。例えば
、B鎖に結合し、そして腸上皮細胞の表面上のその特異的ガングリオシドレセプ
ターへの結合を阻害する抗体は、疾患を予防し得る。同様に、B鎖に結合し、そ
してその5量体化を阻止するか、またはA鎖結合をブロックする抗体は、疾患の
予防において有用であり得る。
[0060] Shuffled antigens can also be screened for improved expression levels and stability of the B chain pentamer, which may be less stable in the presence of the A chain in the hexamer complex. The heat treatment step and the addition of denaturing agents (eg, salts, urea, and / or guanidine hydrochloride) can be included prior to the ELISA assay to determine the yield of correctly folded molecules by the appropriate antibody.
It is desirable to screen for stable monomeric B chain molecules in an ELISA format, for example, using an antibody that binds to the monomeric B chain but does not bind to the pentameric B chain. Further, the ability of the shuffled antigen to elicit neutralizing antibodies in a suitable animal model, such as a mouse or monkey, can be screened. For example, antibodies that bind to the B chain and inhibit binding to its specific ganglioside receptor on the surface of intestinal epithelial cells can prevent disease. Similarly, antibodies that bind to the B chain and block its pentamerization or block A chain binding may be useful in preventing disease.

【0061】 ワクチンとして使用するためのDNAシャッフリングによって改善され得る細
菌性抗原はまた、Helicobacter pylori抗原CagAおよび
VacAを含むが、これらに限定されない(Blaser(1996)Alim
ent.Pharmacol.Ther.1:73−7;BlaserおよびC
rabtree(1996)Am.J.Clin.Pathol.106:56
5−7;Censiniら(1996)Proc.Nat’l.Acad.Sc
i.USA 93:14648−14643)。他の適切なH.pylori抗
原は、例えば、Chathaら(1997)Indian J.Med.Res
.105:170−175によって報告された45kDa〜65kDaの4つの
免疫活性タンパク質、およびH.pylori GroESホモログ(HspA
)(Kansauら(1996)Mol.Microbiol.22:1013
−1023)を含む。他の適切な細菌性抗原には、以下が含まれるが、これらに
限定されない:P.gingivalisの43kDaタンパク質およびフィン
ブリン(41kDa)タンパク質(Boutslら(1996)Oral Mi
crobiol.Immunol.11:236−241);肺炎球菌表面タン
パク質A(Brilesら(1996)Ann.NY Acad.Sci.79
7:118−126);Chlamydia psittaci抗原、80〜9
0kDaタンパク質および110kDaタンパク質(Buendiaら(199
7)FEMS Microbiol.Lett.150:113−9);クラミ
ジアエキソグリコリピド抗原(GLXA)(Whittum−Hudsonら(
1996)Nature Med.2:1116−1121);分子量範囲92
〜98、51〜55、43〜46、および31.5〜33kDaのChlamy
dia pneumoniae種特異的抗原、ならびに12、26および65〜
70kDaの範囲の属特異的抗原(Halmeら(1997)Scand.J.
Immunol.45:378−84);Neisseria gonoreh
orae(GC)またはEscherichia coli相可変性乳白度(O
pa)タンパク質(ChenおよびGotschlich(1996)Proc
.Nat’l.Acad.Sci.USA 93:14851−14856)、
CuttsおよびWilson(1997)parasitology 114
:245−55に記載されるSchistosoma mansoniの12の
免疫優性タンパク質のいずれか(分子量は14〜208kDaの範囲にわたる)
;Brucella abortus(De Motら(1996)Curr.
Microbiol.33:26−30)の17kDaのタンパク質抗原;ノカ
ルジア状放線菌類Rhodococcus sp.NI86/21において同定
されたグラム陰性病原性Brucella abortusの17kDaタンパ
ク質抗原の遺伝子ホモログ(DeMotら(1996)Curr.Microb
iol.33:26−30);ブドウ球菌エンテロトキシン(SE)(Wood
ら(1997)FEMS Immunol.Med.Microbiol.17
:1−10)、42kDa M.hyopneumoniae NrdFリボヌ
クレオチドレダクターゼR2タンパク質またはM.hyopneumoniae
の15kDaサブユニットタンパク質(Faganら(1997)Infect
.Immun.65:2502−2507)、髄膜炎菌性抗原PorAタンパク
質(Feaversら(1997)Clin.Diagn.Lab.Immun
ol.3:444−50);肺炎球菌表面タンパク質A(PsaA)(McDa
nielら(1997)Gene Ther.4:375−377);F.tu
larensis外膜タンパク質FopA(Fulopら(1996)FEMS
Immunol.Med.Microbiol.13:245−247);A
ctinobacillus属の株内の主要外膜タンパク質(Hartmann
ら(1996)Zentralbl.Bakteriol.284:255−2
62);p60またはListeria monocytogenesのリステ
リオリシン(listeriolysin)(Hly)抗原(Hessら(19
96)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 93:1458−1
463);Salmonella enteritidisおよびS.pull
orum上に観察されるべん毛(G)抗原(HoltおよびChaubal(1
997)J.Clin.Microbiol.35:1016−1020);B
acillus anthracis防御性抗原(PA)(Ivinsら(19
95)Vaccine 13:1779−1784);Echinococcu
s granulosus抗原5(Jonesら(1996)Parasito
logy 113:213−222);Shigella dysenteri
ae 1およびEscherichia coli K−12のrol遺伝子(
Kleeら(1997)J.Bacteriol.179:2421−2425
);細胞表面タンパク質RibおよびB群連鎖球菌のα(Larssonら(1
996)Infect.Immun.64:3518−3523);病原性Ye
rsinia spp.の70kb病原性プラスミドにおいてコードされる37
kDa分泌ポリペプチド(Learyら(1995)Contrib.Micr
obiol.Immunol.13:216−217およびRoggenkam
pら(1997)Infect.Immun.65:446−51);ライム病
スピロヘータBorrelia burgdorferiのOspA(外膜表面
タンパク質A)(Liら(1997)Proc.Nat’l.Acad.Sci
.USA 94:3584−3589,Padillaら(1996)J.In
fect.Dis.174:739−746、およびWallichら(199
6)Infection 24:396−397);Omp28をコードするB
rucella melitensis3群抗原遺伝子(Lindlerら(1
996)Infect.Immun.64:2490−2499);Strep
tococcus mutansのPAc抗原(Murakamiら(1997
)Infect.Immun.65:794−797);ニューモリシン(pn
eumolysin)、Pneumococcal neuraminidas
e、自己溶解素、ヒアルロニダーゼ、および37kDa肺炎球菌表面アドヘシン
A(Patonら(1997)Microb.Drug Resist.3:1
−10);Salmonella typhiの29−32、41−45、63
−71×10(3)MW抗原(Perezら(1996)Immunology
89:262−267);Klebsiella pneumoniaeのマ
ーカーとしてのK抗原(PriamukhinaおよびMorozova(19
96)Klin.Lab.Diagn.47−9);分子質量約60、40、2
0および15〜10kDaのノカルジア抗原(Prokesovaら(1996
)Int.J.Immunopharmacol.18:661−668);S
taphylococcus aureus抗原ORF−2(Rieneckら
(1997)Biochim Biophys Acta 1350:128−
132);Borrelia hermsiiのGlpQ抗原(Schwanら
(1996)J.Clin.Microbiol.34:2483−2492)
;コレラ防御性抗原(CPA)(Sciortino(1996)J.Diar
rhoeal Dis.Res.14:16−26);Streptococc
us変異体の190kDaタンパク質抗原(Senpukuら(1996)Or
al Microbiol.Immunol.11:121−128);Ant
hraxトキシン防御性抗原(PA)(Sharmaら(1996)Prote
in Expr.Purif.7:33−38);Clostridium p
erfringens抗原およびトキソイド(Stromら(1995)Br.
J.Rheumatol.34:1095−1096);Salmonella
enteritidisのSEF14海馬采抗原(Thornsら(1996
)Microb.Pathog.20:235−246);Yersinia
pestis莢膜抗原(F1抗原)(Titballら(1997)Infec
t.Immun.65:1926−1930);Mycobacterium
lapraeの35キロダルトンタンパク質(Triccasら(1996)I
nfect.Immun.64:5171−5177);Moraxella(
Branhamella)カタル性由来の主要外膜タンパク質、CD(Yang
ら(1997)FEMS Immunol.Med.Microbiol.17
:187−199);Yersinia pestisのpH6抗原(PsaA
タンパク質)(Zav’yalovら(1996)FEMS Immunol.
Med.Microbiol.14:53−57);Leishmania m
ajorの主要表面糖タンパク質gp63(XuおよびLiew(1994)V
accine 12:1534−1536;XuおよびLiew(1995)I
mmunology 84:173−176);ミコバクテリア熱ショックタン
パク質65、ミコバクテリア抗原(Mycobacterium leprae
hsp65)(Lowrieら(1994)Vaccine 12:1537
−1540;Ragnoら(1997)Arthritis Rheum.40
:277−283;Silva(1995)Braz.J.Med.Biol.
Res.28:843−851);Mycobacterium tuberc
ulosis抗原85(Ag85)(Huygenら(1996)Nat.Me
d.2:893−898);Mycobacterium tuberculo
sis、M.bovis、およびBCGの45/47kDa抗原複合体(APA
)(Hornら(1996)J.Immunol.Methods 197:1
51−159);65kDa熱ショックタンパク質、hsp65(Tascon
ら、(1996)Nat.Med.2:888−892);ミコバクテリア抗原
MPB64、MPB70、MPB57、およびα抗原(Yamadaら(199
5)Kekkaku 70:639−644);M.tuberculosis
38kDaタンパク質(Vordermeierら(1995)Vaccin
e 13:1576−1582);Mycobacterium tuberc
ulosis由来のMPT63、MPT64、およびMPT59抗原(Manc
aら(1997)Infect.Immun.65:16−23;Oettin
gerら(1997)Scand.J.Immunol.45:499−503
;Wilckeら(1996)Tuber.Lung Dis.77:250−
256);Mycobacterium lepraeの35kDaタンパク質
(Triccasら(1996)Infect.Immun.64:5171−
5177);病原性ミコバクテリアのESAT−6抗原(Brandtら(19
96)J.Immunol.157:3527−3533;Pollockおよ
びAndersen(1997)J.Infect.Dis.175:1251
−1254);Mycobacterium tuberculosis 16
kDa抗原(Hsp16.3)(Changら(1996)J.Biol.Ch
em.271:7218−7223);ならびにMycobacterium
lepraeの18kDaタンパク質(Baumgartら(1996)Inf
ect.Immun.64:2274−2281)。
Bacterial antigens that can be improved by DNA shuffling for use as vaccines also include, but are not limited to, Helicobacter pylori antigens CagA and VacA (Blaser (1996) Alim
ent. Pharmacol. Ther. 1: 73-7; Blaser and C
rabtree (1996) Am. J. Clin. Pathol. 106: 56
5-7; Censini et al. (1996) Proc. Nat'l. Acad. Sc
i. USA 93: 14648-14643). Other suitable H. pylori antigens are described, for example, in Chatha et al. (1997) Indian J. Biol. Med. Res
. 105: 170-175, four immunoreactive proteins from 45 kDa to 65 kDa; pylori GroES homolog (HspA
(Kansau et al. (1996) Mol. Microbiol. 22: 1013).
-1023). Other suitable bacterial antigens include, but are not limited to: gingivalis 43 kDa and fimbulin (41 kDa) proteins (Boutsl et al. (1996) Oral Mi.
crobiol. Immunol. 11: 236-241); Streptococcus pneumoniae surface protein A (Billes et al. (1996) Ann. NY Acad. Sci. 79).
7: 118-126); Chlamydia psittaci antigen, 80-9.
0 kDa protein and 110 kDa protein (Buendia et al. (199)
7) FEMS Microbiol. Lett. 150: 113-9); Chlamydia exoglycolipid antigen (GLXA) (Whittum-Hudson et al. (
1996) Nature Med. 2: 1116-1121); molecular weight range 92
-98, 51-55, 43-46, and 31.5-33 kDa Chlamy
dia pneumoniae species-specific antigens, and 12, 26 and 65-
A genus-specific antigen in the range of 70 kDa (Halme et al. (1997) Scand.
Immunol. 45: 378-84); Neisseria gonoreh.
orae (GC) or Escherichia coli phase variable milkiness (O
pa) Proteins (Chen and Gotschlich (1996) Proc
. Nat'l. Acad. Sci. USA 93: 14851-14856),
Cutts and Wilson (1997) parasitology 114.
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Brucella abortus (De Mot et al. (1996) Curr.
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iol. 33: 26-30); Staphylococcus enterotoxin (SE) (Wood)
(1997) FEMS Immunol. Med. Microbiol. 17
: 1-10), 42 kDa M.P. hyopneumoniae NrdF ribonucleotide reductase R2 protein or M. hyopneumoniae
15 kDa subunit protein (Fagan et al. (1997) Infect
. Immun. 65: 2502-2507), meningococcal antigen PorA protein (Feavers et al. (1997) Clin. Diagn. Lab. Immun.
ol. 3: 444-50); S. pneumoniae surface protein A (PsaA) (McDa
niel et al. (1997) Gene Ther. 4: 375-377); tu
Larensis outer membrane protein FopA (Fulop et al. (1996) FEMS
Immunol. Med. Microbiol. 13: 245-247); A
Major outer membrane proteins (Hartmann) in strains of the genus ctinobacillus
(1996) Zentralbl. Bakteriol. 284: 255-2
62); p60 or Listeria monocytogenes listeriolysin (Hly) antigen (Hess et al. (19)
96) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 93: 1458-1
463); Salmonella enteritidis and S.M. pull
flagellum (G) antigens (Holt and Chaubal (1
997). Clin. Microbiol. 35: 1016-1020); B
acillus anthracis protective antigen (PA) (Ivins et al. (19)
95) Vaccine 13: 1779-1784); Echinococcu
s granulosus antigen 5 (Jones et al. (1996) Parasito
logy 113: 213-222); Shigella dysenteri
ae1 and the rol gene of Escherichia coli K-12 (
Klee et al. (1997) J. Am. Bacteriol. 179: 2421-2425
); Cell surface protein Rib and α of group B streptococci (Larsson et al. (1)
996) Infect. Immun. 64: 3518-3523); Pathogenic Ye
rsinia spp. 37 encoded in a 70 kb virulence plasmid
kDa secreted polypeptide (Leary et al. (1995) Contrib. Micr
obiol. Immunol. 13: 216-217 and Roggenkam
p, et al. (1997) Infect. Immun. 65: 446-51); OspA (outer membrane surface protein A) of Lyme disease spirocheta Borrelia burgdorferi (Li et al. (1997) Proc. Nat'l. Acad. Sci.
. USA 94: 3584-3589, Padilla et al. In
fact. Dis. 174: 739-746, and Wallich et al. (199
6) Infection 24: 396-397); B encoding Omp28
rucella melitensis group 3 antigen gene (Lindler et al. (1
996) Infect. Immun. 64: 2490-2499); Strep.
tococcus mutans PAc antigen (Murakami et al. (1997)
) Infect. Immun. 65: 794-797); Pneumolysin (pn
eumolysin), Pneumococcal neurominidas
e, autolysin, hyaluronidase, and 37 kDa pneumococcal surface adhesin A (Paton et al. (1997) Microb. Drug Resist. 3: 1).
-10); Salmonella typhi 29-32, 41-45, 63
-71 x 10 (3) MW antigen (Perez et al. (1996) Immunology
89: 262-267); K antigen as a marker for Klebsiella pneumoniae (Priamukhina and Morozova (19)
96) Klin. Lab. Diagn. 47-9); molecular mass about 60, 40, 2
Nocardia antigens of 0 and 15-10 kDa (Prokesova et al. (1996)
) Int. J. Immunopharmacol. 18: 661-668); S
taphylococcus aureus antigen ORF-2 (Rieneck et al. (1997) Biochim Biophys Acta 1350: 128-
132); GlpQ antigen of Borrelia hermsii (Schwan et al. (1996) J. Clin. Microbiol. 34: 2483-2492).
Cholera protective antigen (CPA) (Sciorino (1996) J. Diar;
rheal Dis. Res. 14: 16-26); Streptococ
us mutant 190 kDa protein antigen (Senpuku et al. (1996) Or
al Microbiol. Immunol. 11: 121-128); Ant
hrax toxin protective antigen (PA) (Sharma et al. (1996) Prote)
in Expr. Purif. 7: 33-38); Clostridium p.
erfringens antigens and toxoids (Strom et al. (1995) Br.
J. Rheumatol. 34: 1095-1096); Salmonella.
enteritidis SEF14 hippocampus antigen (Thorns et al. (1996)
) Microb. Pathog. 20: 235-246); Yersinia
pestis capsular antigen (F1 antigen) (Titball et al. (1997) Infec)
t. Immun. 65: 1926-1930); Mycobacterium.
Laplae 35 kilodalton protein (Tricas et al. (1996) I
nfect. Immun. 64: 5171-5177); Moraxella (
CD (Yang), a major outer membrane protein from Branhamella catarrh
(1997) FEMS Immunol. Med. Microbiol. 17
187-199); pH 6 antigen of Yersinia pestis (PsaA
Protein) (Zav'yalov et al. (1996) FEMS Immunol.
Med. Microbiol. 14: 53-57); Leishmaniam.
ajor major surface glycoprotein gp63 (Xu and Liew (1994) V
accine 12: 1534-1536; Xu and New (1995) I.
Munology 84: 173-176); mycobacterial heat shock protein 65, mycobacterium antigen (Mycobacterium leprae)
hsp65) (Lowrie et al. (1994) Vaccine 12: 1537.
-1540; Ragno et al. (1997) Arthritis Rheum. 40
: 277-283; Silva (1995) Braz. J. Med. Biol.
Res. 28: 843-851); Mycobacterium tuberc.
ulosis antigen 85 (Ag85) (Huygen et al. (1996) Nat. Me.
d. 2: 893-898); Mycobacterium tuberculo.
sis, M.S. bovis, and the 45/47 kDa antigen complex of BCG (APA
(Horn et al. (1996) J. Immunol. Methods 197: 1).
51-159); 65 kDa heat shock protein, hsp65 (Tascon
Et al. (1996) Nat. Med. 2: 888-892); mycobacterial antigens MPB64, MPB70, MPB57, and the alpha antigen (Yamada et al. (199)
5) Kekaku 70: 639-644); tuberculosis
38 kDa protein (Vordermeier et al. (1995) Vaccin
e 13: 1576-1582); Mycobacterium tuberc.
MPT63, MPT64, and MPT59 antigens from ulosis (Manc
a et al. (1997) Infect. Immun. 65: 16-23; Oettin
ger et al. (1997) Scand. J. Immunol. 45: 499-503
Wilcke et al. (1996) Tuber. Lung Dis. 77: 250-
256); 35 kDa protein of Mycobacterium leprae (Tricas et al. (1996) Infect. Immun. 64: 5171-
5177); ESAT-6 antigen of pathogenic mycobacteria (Brandt et al. (19)
96) J. Amer. Immunol. 157: 3527-3533; Pollock and Andersen (1997) J. Mol. Infect. Dis. 175: 1251
-1254); Mycobacterium tuberculosis 16
kDa antigen (Hsp16.3) (Chang et al. (1996) J. Biol. Ch.
em. 271: 7218-7223); and Mycobacterium.
leprae 18 kDa protein (Baumart et al. (1996) Inf
ect. Immun. 64: 2274-2281).

【0062】 (2.ウイルス病原) 本発明の方法はまた、ウイルス病原に対する免疫応答を誘導する能力を増強し
た組換え核酸およびポリペプチドを得るために有用である。上記の細菌性組み換
え体は、代表的には、ポリペプチドの形態で投与され、防御を与える組み換え体
は、好ましくは、遺伝子ワクチンとして核酸形態で投与される。
2. Viral Pathogens The methods of the present invention are also useful for obtaining recombinant nucleic acids and polypeptides with enhanced ability to induce an immune response against viral pathogens. The bacterial recombinants described above are typically administered in the form of a polypeptide, and the protective conferring recombinant is preferably administered in the form of a nucleic acid as a genetic vaccine.

【0063】 1つの例示的な例は、ハンターンウイルスである。このウイルスの糖タンパク
質は、代表的には、感染した細胞のゴルジ体の膜に蓄積する。糖タンパク質のこ
の貧弱な発現は、これらのワクチンに対する効果的な遺伝子ワクチンの開発を阻
止する。本発明の方法は、糖タンパク質をコードする核酸上でDNAシャッフリ
ングを行うことによって、そして宿主細胞においておよび/または遺伝子ワクチ
ンとして投与される場合、改善された免疫原性について増強した発現を示す組み
換え体を同定することによってこの問題を解決する。これらの方法のための都合
の良いスクリーニング法は、PIGへの融合タンパク質として組み換え体ポリヌ
クレオチドを発現することであり、これにより宿主細胞の表面上でポリペプチド
の提示を生じる(Whitehornら(1995)Biotechnolog
y(NY)13:1215−9)。次いで、蛍光活性化セルソーティングを使用
して、増大した量の抗原性ポリペプチドを細胞表面上で発現する細胞を分類しそ
して回収する。この予備的なスクリーニングに続いて、マウスのような哺乳動物
における免疫原性試験を行い得る。最終的に、好ましい実施態様において、組み
換え核酸は、遺伝子ワクチンとして、ウイルスによる攻撃に対して試験動物を防
御するそれらの能力について試験され得る。
One illustrative example is Hunter virus. The glycoprotein of the virus typically accumulates in the Golgi membrane of infected cells. This poor expression of glycoproteins prevents the development of effective genetic vaccines for these vaccines. The method of the present invention is directed to recombinants that exhibit enhanced expression for improved immunogenicity by performing DNA shuffling on nucleic acids encoding glycoproteins and when administered in host cells and / or as genetic vaccines. Solve this problem by identifying A convenient screening method for these methods is to express the recombinant polynucleotide as a fusion protein to PIG, which results in the display of the polypeptide on the surface of the host cell (Whitehorn et al. (1995) Biotechnology
y (NY) 13: 1215-9). The cells that express the increased amount of the antigenic polypeptide on the cell surface are then sorted and recovered using fluorescence activated cell sorting. This preliminary screening can be followed by an immunogenicity test in a mammal such as a mouse. Finally, in a preferred embodiment, the recombinant nucleic acids can be tested as genetic vaccines for their ability to protect test animals against challenge by the virus.

【0064】 フラビウイルスは、本発明の方法が、ウイルス病原に対して効果的である組み
換え体ポリペプチドまたは遺伝子ワクチンを得るために有用であるウイルス病原
の別の例である。フラビウイルスは、抗原的に関連するウイルスの3つのクラス
ター:デング熱1〜4(62〜77%同一性)、日本脳炎ウイルス、セントルイ
ス脳炎ウイルス、およびマリーバレー脳炎ウイルス(75〜82%同一性)、な
らびにダニ媒介脳炎ウイルス(77〜96%同一性)からなる。デング熱ウイル
スは、SLEおよび黄熱病(40〜50%同一性)に対する防御的抗体を誘導し
得るが、有効なワクチンはほとんど入手可能ではない。増強した交差反応性およ
び免疫原性を示す遺伝子ワクチンおよび組み換えポリペプチドを得るために、関
連するウイルスのエンベロープタンパク質をコードするポリヌクレオチドは、D
NAシャッフリングに供される。得られる組み換えポリヌクレオチドを、遺伝子
ワクチンとしてか、または発現されたポリペプチドを使用してのいずれかで、広
範に反応する中和抗体応答を誘導する能力について試験し得る。最終的に、予備
的なスクリーニングにおいて好ましいクローンは、ウイルスの攻撃に対して試験
動物を防御する能力について試験され得る。
Flaviviruses are another example of a viral pathogen for which the methods of the invention are useful for obtaining recombinant polypeptides or genetic vaccines that are effective against the viral pathogen. Flaviviruses are three clusters of antigenically related viruses: dengue fever 1-4 (62-77% identity), Japanese encephalitis virus, St. Louis encephalitis virus, and Mary Valley encephalitis virus (75-82% identity), And tick-borne encephalitis virus (77-96% identity). Dengue virus can induce protective antibodies against SLE and yellow fever (40-50% identity), but few effective vaccines are available. In order to obtain genetic vaccines and recombinant polypeptides that exhibit enhanced cross-reactivity and immunogenicity, the polynucleotide encoding the envelope protein of the relevant virus should have D
Used for NA shuffling. The resulting recombinant polynucleotides can be tested for their ability to induce a broadly reactive neutralizing antibody response, either as a genetic vaccine or using the expressed polypeptide. Finally, preferred clones in preliminary screening can be tested for their ability to protect test animals against viral challenge.

【0065】 ワクチンとしての改善された活性のためにDNAシャッフリングによって進化
され得るウイルス抗原には、以下が含まれるが、これらに限定されない:インフ
ルエンザAウイルスN2ノイラミニダーゼ(Kilbourneら(1995)
Vaccine 13:1799−1803);デング熱ウイルスエンベロープ
(E)およびプレメンブラン(prM)抗原(Feighnyら(1994)A
m.J.Trop.Med.Hyg.50:322−328;Putnakら(
1996)Am.J.Trop.Med.Hyg.55:504−10);HI
V抗原Gag、Pol、Vif、およびNef(Vogtら(1995)Vac
cine 13:202−208);HIV抗原gp120およびgp160(
Achourら(1995)Cell.Mol.Biol.41:395−40
0;Honeら(1994)Dev.Biol.Stand.82:159−1
62);ヒト免疫不全ウイルスのgp41エピトープ(Eckhartら(19
96)J.Gen.Virol.77:2001−2008);ロタウイルス抗
原VP4(Mattionら(1995)J.Virol.69:5132−5
137);ロタウイルスタンパク質VP7またはVP7sc(Emslieら、
(1995)J.Virol.69 1747−1754;Xuら(1995)
J.Gen.Virol.76:1971−1980);単純ヘルペスウイルス
(HSV)糖タンパク質gB、gC、gD、gE、gG、gH、およびgI(F
leckら(1994)Med.Microbiol.Immunol.(Be
rl)183:87−94[Mattion,1995];Ghiasiら(1
995)Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.36:135
2−1360;McLeanら(1994)J.Infect.Dis.170
:1100−1109);1型単純ヘルペスウイルス(HSV−1)の即時初期
タンパク質ICP47(Banksら(1994)Virology 200:
236−245);単純ヘルペスウイルスの即時初期(IE)タンパク質ICP
27、ICP0、およびICP4(Manickanら(1995)J.Vir
ol.69:4711−4716);インフルエンザウイルス核タンパク質およ
びヘマグルチニン(Deckら(1997)Vaccine 15:71−78
;Fuら(1997)J.Virol.71:2715−2721);B19パ
ルボウイルスカプシドタンパク質VP1(Kawaseら(1995)Viro
logy211:359−366)またはVP2(Brownら(1994)V
irology 198:477−488);B型肝炎ウイルスコアおよびe抗
原(Schodelら(1996)Intervirology 39:104
−106);B型表面抗原(ShiauおよびMurray(1997)J.M
ed.Virol.51:159−166);そのウイルスのコア抗原に融合さ
れたB型肝炎表面抗原(前出);B型肝炎ウイルスコアプレS2粒子(Neme
ckovaら(1996)Acta Virol.40:273−279);H
BVプレS2−Sタンパク質(Kutinovaら(1996)Vaccine
14:1045−1052);VZV糖タンパク質I(Kutinovaら(
1996)Vaccine 14:1045−1052);狂犬病ウイルス糖タ
ンパク質(Xiangら(1994)virology 199:132−14
0;Xuanら(1995)Virus Res.36:151−161)また
はリボヌクレオカプシド(Hooperら(1994)Proc.Nat’l.
Acad.Sci.USA 91:10908−10912);ヒトサイトメガ
ロウイルス(HCMV)糖タンパク質B(UL55)(Brittら(1995
)J.Infect.Dis.171:18−25);分泌型または非分泌型形
態のC型肝炎ウイルス(HCV)ヌクレオカプシドタンパク質、あるいはB型肝
炎ウイルス(HBV)の中間(middle)(プレS2およびS)または主要
(S)表面抗原との融合タンパク質(Inchauspeら(1997)DNA
Cell Biol. 16:185−195;Majorら(1995)J
.Virol.69:5798−5805);C型肝炎ウイルス抗原;コアタン
パク質(pC);E1(pE1)およびE2(pE2)単独または融合タンパク
質として(Saitoら(1997)Gastroenterology 11
2:1321−1330);RSウイルス融合タンパク質をコードする遺伝子(
PFP−2)(FalseyおよびWalsh(1996)Vaccine 1
4:1214−1218;Piedraら(1996)Pediatr.Inf
ect.Dis.J.15:23−31);ロタウイルスのVP6およびVP7
遺伝子(Choiら(1997)Virology 232:129−138;
Jinら(1996)Arch.Virol.141:2057−2076);
ヒトパピローマウイルスのE1、E2、E3、E4、E5、E6、およびE7タ
ンパク質(Brownら(1994)Virology 201:46−54;
Dillnerら(1995)Cancer Detect.Prev.19:
381−393;Krulら(1996)Cancer Immunol.Im
munother.43:44−48;Nakagawaら(1997)J.I
nfect.Dis.175:927−931);ヒトTリンパ指向性ウイルス
I型gagタンパク質(Porterら(1995)J.Med.Virol.
45:469−474);エプスタインバーウイルス(EBV)gp340(M
ackettら(1996)J.Med.Virol.50:263−271)
;エプスタインバーウイルス(EBV)潜伏性膜タンパク質LMP2(Leeら
(1996)Eur.J.Immunol.26:1875−1883);エプ
スタインバーウイルス核抗原1および2(ChenおよびCooper(199
6)J.Virol.70:4849−4853;Khannaら(1995)
Virology 214:633−637);はしかウイルス核タンパク質(
N)(Fooksら(1995)Virology 210:456−465)
;およびサイトメガロウイルス糖タンパク質gB(Marshallら(199
4)J.Med.Virol.43:77−83)または糖タンパク質gH(R
asmussenら(1994)J.Infect.Dis.170:673−
677)。
Viral antigens that can be evolved by DNA shuffling for improved activity as vaccines include, but are not limited to: influenza A virus N2 neuraminidase (Kilbourne et al. (1995)
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V antigens Gag, Pol, Vif, and Nef (Vogt et al. (1995) Vac
cine 13: 202-208); HIV antigens gp120 and gp160 (
Achour et al. (1995) Cell. Mol. Biol. 41: 395-40
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2: 1321-1330); a gene encoding an RS virus fusion protein (
PFP-2) (Falsey and Walsh (1996) Vaccine 1
4: 1214-1218; Piedra et al. (1996) Pediatr. Inf
ect. Dis. J. 15: 23-31); VP6 and VP7 of rotavirus
Gene (Choi et al. (1997) Virology 232: 129-138;
Jin et al. (1996) Arch. Virol. 141: 2057-2076);
Human papillomavirus E1, E2, E3, E4, E5, E6, and E7 proteins (Brown et al. (1994) Virology 201: 46-54;
Dillner et al. (1995) Cancer Detect. Prev. 19:
381-393; Krul et al. (1996) Cancer Immunol. Im
munother. 43: 44-48; Nakagawa et al. (1997) J. Am. I
nfect. Dis. 175: 927-931); human T lymphotropic virus type I gag protein (Porter et al. (1995) J. Med. Virol.
45: 469-474); Epstein-Barr virus (EBV) gp340 (M
ackett et al. (1996) J. Am. Med. Virol. 50: 263-271).
Epstein-Barr virus (EBV) latent membrane protein LMP2 (Lee et al. (1996) Eur. J. Immunol. 26: 1875-1883); Epstein-Barr virus nuclear antigens 1 and 2 (Chen and Cooper (199);
6) J.I. Virol. 70: 4849-4853; Khanna et al. (1995)
Virology 214: 633-637); measles virus nucleoprotein (
N) (Fooks et al. (1995) Virology 210: 456-465).
And cytomegalovirus glycoprotein gB (Marshall et al. (199)
4) J.I. Med. Virol. 43: 77-83) or glycoprotein gH (R
asmussen et al. (1994) J. Am. Infect. Dis. 170: 673-
677).

【0066】 (3.寄生生物) 寄生生物由来の抗原はまた、本発明の方法によって最適化され得る。これらに
は、Schistosoma mansoni、S.haematobium、
またはS.japonicumにおける住血吸虫腸関連抗原CAA(循環陽極抗
原(circulating anodic antigen)およびCCA(
循環陰極抗原(circulating cathodic antigen)
(Deelerら(1996)Parasitology 112:21−35
);寄生生物Schistosoma mansoni由来の2つの異なる防御
的抗原からなる複数抗原ペプチド(multiple antigen pep
tide)(MAP)(Ferruら(1997)Parasite Immu
nol.19:1−11);Leishmania寄生生物表面分子(Leza
ma−Davila(1997)Arch.Med.Res.28:47−53
);L.loaの第3段階幼虫(L3)抗原(Akueら(1997)J.In
fect.Dis.175:158−63);Theileria annul
ata(Ta)の30kDaおよび32kDa主要メロゾイト表面抗原をコード
する遺伝子Tams1−1およびTams1−2(d’Oliveiraら(1
996)Gene 172:33−39);Plasmodium falci
parumメロゾイト表面抗原1または2(al−Yamanら(1995)T
rans.R.Soc.Trop.Med.Hyg.89:555−559;B
eckら(1997)J.Infect.Dis.175:921−926;R
zepczykら(1997)Infect.Immun.65:1098−1
100);Plasmodium bergheiに由来するサーカムスポロゾ
イト(circumsporozoite)(CS)タンパク質に基づくBエピ
トープ、(PPPPNPND)2およびPlasmodium yoelii、
(QGPGAP)3QG、ならびにP.berghei Tヘルパーエピトープ
KQIRDSITEEWS(Reedら(1997)Vaccine 15:4
82−488);スポロゾイト(サーカムスポロゾイトタンパク質およびスポロ
ゾイト表面タンパク質2)由来のNYVAC−Pf7のコードするPlasmo
dium falciparum抗原、肝臓(肝臓段階抗原1)、血液(メロゾ
イト表面タンパク質1、セリン反復抗原、および先端膜抗原1)が含まれが、こ
れらに限定されず、そして寄生生物生活環の性的(25kDa性的段階抗原)段
階は、単一のNYVACゲノムに挿入され、NYVAC−Pf7(Tineら(
1996)Infect.Immun.64:3833−3844);Plas
modium falciparum抗原Pfs230(Williamson
ら(1996)Mol.Biochem.Parasitol.78:161−
169);Plasmodium falciparum頂端膜抗原(AMA−
1)(Lalら、(1996)Infect.Immun.64:1054−1
059);Plasmodium falciparumタンパク質Pfs28
およびPfs25(DuffyおよびKaslow(1997)Infect.
Immun.65:1109−1113);Plasmodium falci
parumメロゾイト表面タンパク質、MSP1(Huiら(1996)Inf
ect.Immun.64:1502−1509);マラリア抗原Pf332(
Ahlborgら(1996)Immunology 88:630−635)
;Plasmodium falciparum赤血球膜タンパク質1(Bar
uchら(1995)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 93
:3497−3502;Baruchら(1995)Cell 82:77−8
7);Plasmodium falciparumメロゾイト表面抗原、Pf
MSP−1(Eganら(1996)J.Infect.Dis.173:76
5−769);Plasmodium falciparum抗原SERA、E
BA−175、RAP1およびRAP2(Riley(1997)J.Phar
m;Pharmacol.49:21−27);Schistosoma ja
ponicumパラミオシン(Sj97)またはそのフラグメント(Yangら
(1995)Biochem.Biophys.Res.Commun.212
:1029−1039);ならびに寄生生物におけるHsp70(Maresc
aおよびKobayashi(1994)Experientia 50:10
67ー1074)を生成した。
3. Parasites Parasite-derived antigens can also be optimized by the methods of the present invention. These include Schistosoma mansoni, S.A. haematobium,
Or S. schistosome intestinal associated antigen CAA (circulating anodic antigen) and CCA (
Circulating cathodic antigen
(Deeler et al. (1996) Parasitology 112: 21-35.
); A multiple antigen peptide consisting of two different protective antigens from the parasite Schistosoma mansoni (multiple antigen pep)
ide) (MAP) (Ferru et al. (1997) Parasite Immu)
nol. 19: 1-11); Leishmania parasite surface molecule (Leza)
ma-Davila (1997) Arch. Med. Res. 28: 47-53
); loa third stage larva (L3) antigen (Akue et al. (1997) J. In.
fact. Dis. 175: 158-63); Theileria annul
The genes Tams1-1 and Tams1-2 encoding the 30 kDa and 32 kDa major merozoite surface antigens of ata (Ta) (d'Oliveira et al. (1)
996) Gene 172: 33-39); Plasmodium falci.
param merozoite surface antigen 1 or 2 (al-Yaman et al. (1995) T
rans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 89: 555-559; B
Eck et al. (1997) J. Am. Infect. Dis. 175: 921-926; R
Zepczyk et al. (1997) Infect. Immun. 65: 1098-1
100); a B epitope based on the circumsporozoite (CS) protein from Plasmodium berghei, (PPPPNPND) 2 and Plasmodium yoelii,
(QGPGAP) 3QG; berghei T helper epitope KQIRDSITEWS (Reed et al. (1997) Vaccine 15: 4.
82-488); Plasmo encoded by NYVAC-Pf7 derived from sporozoites (circum sporozoite protein and sporozoite surface protein 2)
and hepatic (liver stage antigen 1), blood (merozoite surface protein 1, serine repeat antigen, and apical membrane antigen 1), including, but not limited to, sexual (25 kDa) The sexual stage antigen) stage is inserted into a single NYVAC genome and NYVAC-Pf7 (Tine et al. (
1996) Infect. Immun. 64: 3833-3844); Plas.
medium falciparum antigen Pfs230 (Williamson
(1996) Mol. Biochem. Parasitol. 78: 161-
169); Plasmodium falciparum apical membrane antigen (AMA-
1) (Lal et al., (1996) Infect. Immun. 64: 1054-1).
059); Plasmodium falciparum protein Pfs28
And Pfs25 (Duffy and Kaslow (1997) Infect.
Immun. 65: 1109-1113); Plasmodium falci
param merozoite surface protein, MSP1 (Hui et al. (1996) Inf
ect. Immun. 64: 1502-1509); malaria antigen Pf332 (
(Ahlborg et al. (1996) Immunology 88: 630-635).
Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 (Bar
uch et al. (1995) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 93
: 3497-3502; Baruch et al. (1995) Cell 82: 77-8.
7); Plasmodium falciparum merozoite surface antigen, Pf
MSP-1 (Egan et al. (1996) J. Infect. Dis. 173: 76).
5-769); Plasmodium falciparum antigen SERA, E
BA-175, RAP1 and RAP2 (Riley (1997) J. Phar
m; Pharmacol. 49: 21-27); Schistosoma ja
ponicum paramyosin (Sj97) or a fragment thereof (Yang et al. (1995) Biochem. Biophys. Res. Commun. 212)
: 1029-1039); and Hsp70 (Maresc) in parasites.
a and Kobayashi (1994) Experientia 50:10.
67-1074).

【0067】 (4.アレルギー) 本発明はまた、アレルギーの処置に有用である試薬を得る方法を提供する。1
つの実施態様では、この方法は、アレルゲンをコードする組換えポリヌクレオチ
ドのライブラリーを作製する工程、およびアレルギーを処置するための免疫治療
的試薬として用いられた場合、特性の改善を表すそれらの組換えポリヌクレオチ
ドを同定するためにライブラリーをスクリーニングする工程を含む。例えば、天
然の抗原を用いるアレルギーの特異的な免疫治療は、肥満細胞上の高親和性Ig
Eレセプターの架橋により開始され得るアナフィラキシー誘導の危険性を保有す
る。したがって、既存のIgEにより認識されないアレルゲンが、所望される。
本発明の方法は、このようなアレルゲン改変体を獲得し得る方法を提供する。目
的の別の改善された特性は、安全性および有効性が増加したより広範な免疫応答
の誘導である。
(4. Allergy) The present invention also provides a method for obtaining a reagent useful for treating allergy. 1
In one embodiment, the method comprises the steps of creating a library of recombinant polynucleotides encoding the allergen, and a set thereof that when used as an immunotherapeutic reagent for treating allergy, exhibit improved properties. Screening the library to identify the replacement polynucleotide. For example, specific immunotherapy of allergies with natural antigens can be performed with high affinity Ig on mast cells.
It carries the risk of anaphylaxis induction that can be initiated by cross-linking of the E receptor. Therefore, allergens that are not recognized by existing IgE are desired.
The method of the present invention provides a method by which such an allergen variant can be obtained. Another improved property of interest is the induction of a broader immune response with increased safety and efficacy.

【0068】 ポリクローナルIgEおよびアレルゲン特異的IgEの合成は、B細胞、T細
胞および専門的抗原提示細胞(APC)の間の複数の相互作用を必要とする。活
性が未処置で、未成熟のB細胞は、特異的B細胞が細胞表面免疫グロブリン(s
Ig)によりアレルゲンを認識する場合、惹起される。しかし、可溶性形態およ
び膜結合形態の両方で活性化T細胞により発現された同時刺激分子は、IgE分
泌形質細胞へのB細胞の分化に必須である。Tヘルパー細胞の活性化は、APC
(例えば、単球、樹状細胞、ランゲルハンス細胞または未成熟のB細胞)の形質
膜上のMHCクラスII分子の状況において、抗原性ペプチドの認識を必要とす
る。専門的APCは、効率的に抗原を捕獲し得、そしてペプチド−MHCクラス
II複合体は、後ゴルジ、タンパク質分解性細胞内成分において形成され、その
後、形質膜に輸送され、ここでそれらは、T細胞レセプター(TCR)によって
認識される(Whitton(1998)Curr.Top.Microbio
l.Immunol.232:1〜13)。さらに、活性化B細胞は、CD80
(B7〜1)およびCD86(B7〜2、B70)を発現する。これはCD28
に対する対抗レセプターであり、そしてT細胞増殖およじサイトカイン合成を生
じるT細胞活性化についての同時刺激シグナルを提供する。アトピー性の個体由
来のアレルゲン特異的T細胞は、一般的に、TH2細胞サブセットに属し、これ らの細胞の活性化はまた、IL−4およびIL−13(活性化ヘルパーT細胞に
より発現される膜結合同時刺激分子とともに、B細胞をIgE分泌形質細胞に分
化する)の産生を導く。
The synthesis of polyclonal IgE and allergen-specific IgE requires multiple interactions between B cells, T cells and specialized antigen presenting cells (APCs). Untreated, immature B cells have specific B cells whose cell surface immunoglobulin (s
It is triggered when the allergen is recognized by Ig). However, costimulatory molecules expressed by activated T cells in both soluble and membrane-bound forms are essential for the differentiation of B cells into IgE-secreting plasma cells. Activation of T helper cells
In the context of MHC class II molecules on the plasma membrane of (eg, monocytes, dendritic cells, Langerhans cells or immature B cells), recognition of antigenic peptides is required. Professional APCs can efficiently capture antigens and peptide-MHC class II complexes are formed in the post-Golgi, a proteolytic intracellular component, which is then transported to the plasma membrane where they Recognized by the T cell receptor (TCR) (Whitton (1998) Curr. Top. Microbio
l. Immunol. 232: 1 to 13). In addition, activated B cells have CD80
(B7-1) and CD86 (B7-2, B70). This is CD28
And provides a costimulatory signal for T cell activation resulting in T cell proliferation and cytokine synthesis. Atopic individuals from allergen-specific T cells generally belong to the T H 2 cell subsets, these activated cells also, IL-4 and IL-13 (expressed by activated helper T cells Along with the associated membrane-bound costimulatory molecule, which differentiates B cells into IgE-secreting plasma cells.

【0069】 肥満細胞および好酸球は、標的器官においてアレルギー性症状を誘導すること
において重要な細胞である。肥満細胞、好塩基球または好酸球上の高親和性Ig
Eレセプターに対するIgE結合による特定抗原の認識は、レセプターの架橋を
生じ、これは細胞の脱顆粒化および媒介分子(例えば、アレルギー性症状を起こ
すヒスタミン、プロスタグランジンおよびロイコトリエン)の迅速な放出を導く
。 現在、アレルギー性疾患の免疫療法としては、患者に注射されるアレルゲン
の漸増する用量を用いる減感作処置が挙げられる。これらの処置は、TH1表現 型へ向かう免疫応答の斜行を生じ、そしてアレルゲンに対して特異的なIgG/
IgE抗体の比を増加する。これらの患者は、アレルゲンに対して特異的な循環
するIgE抗体を有するので、これらの処置は、アナフィラキシー反応の重大な
危険性を含む。これらの反応において、遊離の循環アレルゲンは、肥満細胞およ
び好酸球上の高親和性IgEレセプターに結合するIgE分子により認識される
。アレルゲンの認識は、ヒスタミン、プロスタグランジンおよびロイコトリエン
(アレルギー症状およびときおりアナフィラキシー反応を生じる)のようなメデ
ィエーター(媒介物)の放出を導くレセプターの架橋を生じる。減感作に関連す
る他の問題としては、アレルゲン抽出物を再現的に産生することの有効性が低く
そして困難であることが挙げられる。
[0069] Mast cells and eosinophils are important cells in inducing allergic symptoms in target organs. High affinity Ig on mast cells, basophils or eosinophils
Recognition of specific antigens by IgE binding to the E receptor results in receptor cross-linking, which leads to degranulation of cells and rapid release of mediator molecules such as histamine, prostaglandins and leukotrienes that cause allergic symptoms. . Currently, immunotherapy for allergic diseases includes desensitization treatment with escalating doses of the allergen injected into the patient. These treatments result in skewing of the immune response towards T H 1 phenotype and specific IgG against allergens /
Increase the ratio of IgE antibodies. Because these patients have circulating IgE antibodies specific for the allergen, these treatments involve a significant risk of an anaphylactic reaction. In these reactions, free circulating allergens are recognized by IgE molecules that bind to high affinity IgE receptors on mast cells and eosinophils. Allergen recognition results in cross-linking of receptors leading to the release of mediators such as histamine, prostaglandins and leukotrienes (which cause allergic symptoms and sometimes anaphylactic reactions). Other problems associated with desensitization include the low effectiveness and difficulty of producing reproducibly allergen extracts.

【0070】 本発明の方法は、遺伝子ワクチンに用いた場合、以前に公知の減感作処置の有
用性を制限する問題を回避する手段を提供する、アレルゲンを得るための手段を
提供する。例えば、細胞(例えば、筋肉細胞)の表面上で抗原を発現することに
より、アナフィラキシー反応の危険性は有意に低下する。これは、アレルゲンの
膜貫通形態をコードする遺伝子ワクチンベクターを用いることにより都合よく獲
得され得る。このアレルゲンはまた、それらが膜貫通形態で効率的に発現される
ような手段で改変され得、さらにアナフィラキシー反応の危険性を低下する。減
感作のための遺伝子ワクチンの使用により提供される別の利点は、遺伝子ワクチ
ンがサイトカインおよびアクセサリー分子を含み得るということである。これら
は、さらに免疫応答をTH1表現型に向けさせ、従って産生されるIgE抗体の 量を減らし、そして処置の有効性を上昇する。IgE産生をさらに減少するため
に、IgE応答がわずかであるかあるいは全くなく、主にIgGおよびIgM応
答を誘導するように進化されたベクターを用いて、シャッフリングされたアレル
ゲンを投与し得る(例えば、1998年2月11日出願、米国特許出願第09/
021,769号を参照のこと)。
The method of the present invention provides a means for obtaining an allergen, which when used in a genetic vaccine, provides a means of circumventing the problems that limit the usefulness of previously known desensitization treatments. For example, by expressing the antigen on the surface of a cell (eg, a muscle cell), the risk of an anaphylactic reaction is significantly reduced. This can be conveniently obtained by using a gene vaccine vector encoding the transmembrane form of the allergen. The allergens can also be modified in such a way that they are efficiently expressed in a transmembrane form, further reducing the risk of anaphylactic reactions. Another advantage provided by the use of genetic vaccines for desensitization is that genetic vaccines can include cytokines and accessory molecules. These are further allowed direct the immune response to the T H 1 phenotype, thus reducing the amount of IgE antibodies produced, and increases the effectiveness of the treatment. To further reduce IgE production, shuffled allergens can be administered using vectors evolved to induce mainly IgG and IgM responses with little or no IgE response (eg, Filed February 11, 1998, US patent application Ser. No. 09 /
021,769).

【0071】 これらの方法において、公知のアレルゲンまたはそれらの相同体もしくはフラ
グメント(例えば、免疫原性のペプチド)をコードするポリヌクレオチドがDN
Aワクチンベクターに挿入され、そしてアレルギー性および喘息の個体を免疫す
るために用いられる。あるいは、シャッフリングされたアレルゲンは、E.co
liまたは酵母細胞のような製造細胞において発現され、引き続き、精製され、
そして患者を処置するためか、またはアレルギー性疾患を予防するために用いら
れる。DNAのシャッフリングまたは他の組換え方法は、T細胞を活性化するが
、アナフィラキシー反応は誘発し得ないアレルゲンを獲得するために用いられ得
る。例えば、アレルゲンの改変体をコードする組換えポリヌクレオチドのライブ
ラリーは、抗原提示細胞のような細胞において発現され得、次いでこれはアトピ
ー性患者由来のPBMCまたはT細胞クローンに接触される。アトピー性患者由
来のTH細胞を効率的に活性化するそれらのライブラリーのメンバーは、T細胞 の増殖についてアッセイすることにより、またはサイトカイン合成(例えば、I
L−2、IL−4、IFN−γの合成)により同定され得る。次いで、インビト
ロ試験において陽性であるこれらの組換えアレルゲン改変体は、インビボ試験に
供され得る。
In these methods, the polynucleotide encoding a known allergen or a homolog or fragment thereof (eg, an immunogenic peptide) is a DN
A vaccine vector and used to immunize allergic and asthmatic individuals. Alternatively, the shuffled allergen is E. coli. co
expressed in a production cell, such as a li or yeast cell, and subsequently purified,
It is used to treat patients or prevent allergic diseases. DNA shuffling or other methods of recombination can be used to acquire allergens that activate T cells but cannot elicit an anaphylactic reaction. For example, a library of recombinant polynucleotides encoding variants of an allergen can be expressed in a cell, such as an antigen presenting cell, which is then contacted with a PBMC or T cell clone from an atopic patient. Those library members that efficiently activate TH cells from atopic patients can be assayed for T cell proliferation or by cytokine synthesis (eg, I
L-2, IL-4, IFN-γ synthesis). These recombinant allergen variants that are positive in the in vitro test may then be subjected to an in vivo test.

【0072】 処置され得るアレルギーの例としては、ハウスダストダニ、雑草の花粉、カバ
ノキの花粉、ブタクサの花粉、ハシバミの花粉、ゴキブリ、イネ、オリーブの木
の花粉、真菌、カラシナ、ハチ毒に対するアレルギーが挙げられるがこれらに限
定されない。目的の抗原は、アレルゲンder p1(Scobieら、(19
94)Biochem.Soc.Trans.22:448S;Ysselら(
1992)J.Immunol.148:738〜745)、der p2(C
huaら(1996)Clin.Exp.Allergy 26:829〜83
7)、der p3(SmithおよびThomas(1996)Clin.E
xp.Allergy 26:571〜579)、der p5、der pV
(Linら(1994)J.Allergy Clin. Immunol.9
4:989〜996)、der p6(BennettおよびThomas(1
996)Clin.Exp.Allergy 26:1150〜1154)、d
er p7(Shenら、(1995)Clin.Exp.Allergy 2
5:416〜422)、der f2(Yuukiら、(1997)Int.A
rch.Allergy Immunol.112:44〜48)、der f
3(Nishiyamaら、(1995)FEBS Lett.377:62〜
66)、der f7(Shenら、(1995)Clin.Exp.Alle
rgy 25:1000〜1006);Mag 3(Fujikawaら(19
96)Mol.Immunol.33:311〜319)のような、ダニ(例え
ば、Dermatophagoides pteronyssinus、Der
matophagoides farinae、Blomia tropica
lis)を含む動物の抗原を含む。抗原としての目的物はまた、以下が挙げられ
る:ハウスダストダニアレルゲンTyr p2(Erikssonら(1998
)Eur.J.Biochem.251:443〜447)、Lep d1(S
chmidtら(1995)FEBS Lett.370:11〜14)、およ
びグルタチオンS−トランスフェラーゼ(O’Neillら(1995)Imm
unol Lett.48:103〜107);グルタチオンSトランスフェラ
ーゼと相同性の25,589Daの219アミノ酸ポリペプチド(O’Neil
lら(1994)Biochim.Biophys.Acta.1219:52
1〜528);Blo t5(Arrudaら(1995)Int.Arch.
Allergy Immunol.107:456〜457);ハチ毒ホスホリ
パーゼA2(Carballidoら(1994)J.Allergy Cli
n.Immunol.93:758〜767;Jutelら(1995)J.I
mmunol.154:4187〜4194);ウシ真皮/ふけ抗原BDA11
(Rautiainenら(1995)J.Invest.Dermatol.
105:660〜663)およびBDA20(Mantyjarviら(199
6)J.Allergy Clin.Immunol.97:1297〜130
3);主要ウマアレルゲンEqu c1(Gregoireら(1996)J.
Biol.Chem.271:32951〜32959);Jumper an
t M.pilosula アレルゲンMyr p Iおよびその相同体アレル ゲン性ポリペプチドMyr p2(Donovanら(1996)Bioche
m.Mol.Biol.Int.39:877〜885);ダニBlomia
tropicalisの1〜13、14、16kDのアレルゲン(Caraba
lloら、(1996)J.Allergy Clin.Immunol.98
:573〜579);ゴキブリアレルゲンBla g Bd90K(Helmら
(1996)J.Allergy Clin.Immunol.98:172〜
180)およびBla g 2(Arrudaら、(1995)J.Biol.
Chem.270:19563〜19568);ゴキブリCr−PIアレルゲン
(Wuら、(1996)J.Biol.Chem.271:17937〜179
43);fire ant毒液アレルゲン、Sol i 2(Schmidtら
(1996)J.Allergy Clin.Immunol.98:82〜8
8);昆虫Chironomus thummi 主要アレルゲン Chi t
1〜9(Kippら(1996)Int.Arch.Allergy Imm
unol.110:348〜353);イヌアレルゲンCan f1またはネコ
アレルゲンFel d1(Ingramら(1995)J.Allergy C
lin.Immunol.96:449〜456);例えば、ウマ、イヌまたは
ネコ由来のアルブミン(Goubran Botrosら(1996)Immu
nology 88:340〜347);分子量22kD,25kDまたは60
kDであるシカアレルゲン(Spitzauerら(1997)Clin.Ex
p.Allergy27:196〜200);ならびに雌ウシの20kdの主要
アレルゲン(Ylonenら(1994)J.Allergy Clin.Im
munol.93:851〜858)。
Examples of allergies that can be treated include house dust mites, weed pollen, birch pollen, ragweed pollen, hazel pollen, cockroaches, rice, olive tree pollen, fungi, mustard, bee venom But are not limited to these. The antigen of interest is the allergen der p1 (Scobie et al., (19
94) Biochem. Soc. Trans. 22: 448S; Yssel et al. (
1992). Immunol. 148: 738-745), der p2 (C
hua et al. (1996) Clin. Exp. Allergy 26: 829-83
7), der p3 (Smith and Thomas (1996) Clin. E)
xp. Allergy 26: 571-579), der p5, der pV
(Lin et al. (1994) J. Allergy Clin. Immunol. 9).
4: 989-996), der p6 (Bennett and Thomas (1
996) Clin. Exp. Allergy 26: 1150-1154), d
er p7 (Shen et al., (1995) Clin. Exp. Allergy 2
5: 416-422), der f2 (Yuki et al., (1997) Int. A.
rch. Allergy Immunol. 112: 44-48), der f
3 (Nishiyama et al., (1995) FEBS Lett. 377: 62-
66), der f7 (Shen et al., (1995) Clin. Exp. Alle
rgy 25: 1000-1006); Mag 3 (Fujikawa et al. (19)
96) Mol. Immunol. 33: 311-319), mites (eg, Dermatophagoides pteronyssinus, Der).
matophagoides farinae, Blomia tropicala
lis). Targets as antigens also include: house dust mite allergen Tyr p2 (Eriksson et al. (1998)
) Eur. J. Biochem. 251: 443-447), Lep d1 (S
chmidt et al. (1995) FEBS Lett. 370: 11-14), and glutathione S-transferase (O'Neill et al. (1995) Imm
unol Lett. 48: 103-107); a 25,589 Da 219 amino acid polypeptide homologous to glutathione S-transferase (O'Neil).
1 (1994) Biochim. Biophys. Acta. 1219: 52
Blot5 (Arruda et al. (1995) Int. Arch.
Allergy Immunol. 107: 456-457); bee venom phospholipase A2 (Carballido et al. (1994) J. Allergy Cli).
n. Immunol. 93: 758-767; Jutel et al. (1995) J. Am. I
mmunol. 154: 4187-4194); Bovine dermis / dandruff antigen BDA11.
(Rautiainen et al. (1995) J. Invest. Dermatol.
105: 660-663) and BDA20 (Mantyjarvi et al. (199)
6) J.I. Allergy Clin. Immunol. 97: 1297-130
3); Major equine allergen Ecucl (Gregoire et al.
Biol. Chem. 271: 32951-29959); Jumper an
tM. pirosula allergen Myr p I and its homolog allergenic polypeptide Myr p2 (Donovan et al. (1996) Bioche
m. Mol. Biol. Int. 39: 877-885); Tick Blomia
tropicalis 1-13, 14, 16 kD allergen (Caraba
Ilo et al. (1996) J. Mol. Allergy Clin. Immunol. 98
: 573-579); cockroach allergen Blag Bd90K (Helm et al. (1996) J. Allergy Clin. Immunol. 98: 172-).
180) and Blag 2 (Arruda et al., (1995) J. Biol.
Chem. 270: 19563-19568); cockroaches Cr-PI allergen (Wu et al., (1996) J. Biol. Chem. 271: 17937-179).
43); fire ant venom allergen, Sol i 2 (Schmidt et al. (1996) J. Allergy Clin. Immunol. 98: 82-8).
8); insect Chironomus thummi major allergen Chit
1-9 (Kipp et al. (1996) Int. Arch. Allergy Imm.
unol. 110: 348-353); canine allergen Can f1 or feline allergen Fel d1 (Ingram et al. (1995) J. Allergy C).
lin. Immunol. 96: 449-456); for example, albumin from horses, dogs or cats (Goubran Botros et al. (1996) Immu).
No. 88: 340-347); molecular weight 22 kD, 25 kD or 60
Deer allergen that is kD (Spitzauer et al. (1997) Clin. Ex.
p. Allergy 27: 196-200); as well as the major 20 kd allergen of cows (Ylonen et al. (1994) J. Allergy Clin. Im.
munol. 93: 851-858).

【0073】 花粉および草アレルゲンはまた、ワクチンにおいて、特に本発明の方法による
抗原の最適化後に有用である。このようなアレルゲンとしては、例えば、以下が
挙げられる:Hor v9(AstwoodおよびHill(1996)Gen
e 182:53〜62、Lig v1(Bataneroら、(1996)C
lin.Exp.Allergy 26:1401〜1410);Lol p1
(Mullerら(1996)Int.Arch.Allergy Immun
ol.109:352〜355)、Lol pII(Tamboriniら(1
995)Mol.Immunol.32:505〜513)、Lol pVA、
Lol pVB(Ongら(1995)Mol.Immunol.32:295
〜302)、Lol p9(Blaherら、(1996)J.Allergy
Clin.Immunol.98:124〜132);Par JI(Cos
taら(1994)FEBS Lett.341:182〜186;Sallu
stoら(1996)J.Allergy Clin.Immunol.97:
627〜637)、Par j2.0101(Duroら(1996)FEBS
Lett.399:295〜298);Bet v1(Faberら(199
6)J.Biol.Chem.271:19243〜19250)、Bet v
2(Rihsら(1994)Int.Arch.Allergy Immuno
l.105:190〜194);Dac g3(Guerin−Marchan
dら(1996)Mol.Immunol.33:797〜806);Phl
p1(Petersenら(1995)J.Allergy Clin.Imm
unol.95:987〜994)、Phl p5(Mullerら(1996
)Int.Arch.Allergy Immunol.109:352〜35
5)、Ph1 p6(Petersenら(1995)Int.Arch.Al
lergy Immunol.108:55〜59);Cry j I(Son
eら(1994)Biocehm.Biophys.Res.Commun.1
99:619〜625)、Cry j II(Nambaら(1994)FEB
S Lett.353:124〜128);Cor a 1(Schenkら(
1994)Eur.J.Biochem.224:717〜722);cyn
d1(Smithら(1996)J.Allergy Clin.Immuno
l.98:331から343)、cyn d7(Suphiogluら(199
7)FEBS Lett.402:167〜172);Pha a1およびPh
a a5のアイソフォーム(SuphiogluおよびSingh(1995)
Clin.Exp.Allergy 25:853〜865);Cha o 1
(Suzukiら(1996)Mol.Immunol.33:451〜460
);例えば、チモシー草またはカバノキの花粉に由来するプロフィリン(Val
entaら(1994)Biochem.Biophys.Res.Commu
n.199:106〜118);P0149(Wuら(1996)Plant
Mol. Biol.32:1037〜1042);Ory s1(Xuら(1
995)Gene 164:255〜259);ならびにAmb a Vおよび
Amb t 5(Kimら(1996)Mol.Immunol.33:873
〜880;Zhuら(1995)J.Immunol.155:5064〜50
73)。
Pollen and grass allergens are also useful in vaccines, especially after antigen optimization according to the method of the invention. Such allergens include, for example: Hor v9 (Astwood and Hill (1996) Gen.
e 182: 53-62, Lig v1 (Batanero et al., (1996) C
lin. Exp. Allergy 26: 1401-1410); Lol p1
(Muller et al. (1996) Int. Arch. Allergy Immun.
ol. 109: 352-355), Lol pII (Tamborini et al. (1
995) Mol. Immunol. 32: 505-513), Lol pVA,
Lol pVB (Ong et al. (1995) Mol. Immunol. 32: 295).
-302), Lol p9 (Blaher et al., (1996) J. Allergy.
Clin. Immunol. 98: 124-132); Par JI (Cos
ta et al. (1994) FEBS Lett. 341: 182 to 186; Sallu
sto et al. Allergy Clin. Immunol. 97:
627-637), Par j 2.0101 (Duro et al. (1996) FEBS).
Lett. 399: 295-298); Bet v1 (Faver et al. (199)
6) J.I. Biol. Chem. 271: 19243-19250), Bet v.
2 (Rihs et al. (1994) Int. Arch. Allergy Immuno.
l. 105: 190-194); Dac g3 (Guerin-Marchan).
d et al. (1996) Mol. Immunol. 33: 797-806); Phl
p1 (Petersen et al. (1995) J. Allergy Clin. Imm
unol. 95: 987-994), Phl p5 (Muller et al. (1996)
) Int. Arch. Allergy Immunol. 109: 352-35
5), Ph1 p6 (Petersen et al. (1995) Int. Arch. Al)
large Immunol. 108: 55-59); Cry j I (Son
e et al. (1994) Biocehm. Biophys. Res. Commun. 1
99: 619-625), Cryj II (Namba et al. (1994) FEB).
S Lett. 353: 124-128); Cor a 1 (Schenk et al. (
1994) Eur. J. Biochem. 224: 717-722); cyn
d1 (Smith et al. (1996) J. Allergy Clin. Immuno.
l. 98: 331-343), cyn d7 (Suphiglu et al. (199)
7) FEBS Lett. 402: 167-172); Pha a1 and Ph
a Isoforms of a5 (Suphioglu and Singh (1995)
Clin. Exp. Allergy 25: 853-865); Chao 1
(Suzuki et al. (1996) Mol. Immunol. 33: 451-460).
); For example, profilin (Val) derived from pollen of timothy grass or birch
enta et al. (1994) Biochem. Biophys. Res. Commu
n. 199: 106-118); P0149 (Wu et al. (1996) Plant.
Mol. Biol. 32: 1037-1042); Ory s1 (Xu et al. (1
995) Gene 164: 255-259); and Amb a V and Amb t 5 (Kim et al. (1996) Mol. Immunol. 33: 873).
8880; Zhu et al. (1995) J. Mol. Immunol. 155: 5064-50
73).

【0074】 食物アレルゲンに対するワクチンがまた、本発明の方法を用いて開発され得る
。シャッフリングするための適切な抗原としては、例えば、以下を含む:プロフ
ィリン(Rihsら(1994)Int.Arch.Allergy Immu
nol.105:190〜194);αアミラーゼ/トリプシンインヒビター遺
伝子ファミリーに属するイネアレルゲン性cDNA(Alvarezら(199
5)Biochim Biophys Acta 1251:201〜204)
;主要オリーブアレルゲン、Ole e I(Lombarderoら(199
4)Clin Exp Allergy 24:765〜770);Sin a
1、カラシナ由来主要アレルゲン(Gonzalez De La Pena
ら(1996)Eur J.Biochem.237:827〜832);サケ
の主要アレルゲンであるパルブアルブミン(Lindstromら(1996)
Scand.J.Immunol.44:335〜344);主要アレルゲンM
al d1のようなリンゴアレルゲン(Vanek−Krebitzら(199
5)Biochem.Biophys.Res.Commun.214:538
〜551);ならびにAra hIのようなピーナツアレルゲン(Burksら
(1995)J.Clin.Invest.96:1715〜1721)。
Vaccines against food allergens can also be developed using the methods of the present invention. Suitable antigens for shuffling include, for example: profilin (Rihs et al. (1994) Int. Arch. Allergy Immu).
nol. 105: 190-194); a rice allergenic cDNA belonging to the α-amylase / trypsin inhibitor gene family (Alvarez et al. (199)
5) Biochim Biophys Acta 1251: 201-204)
The major olive allergen, Ole e I (Lombardero et al. (199)
4) Clin Exp Allergy 24: 765-770); Sina
1. Major allergens from mustard (Gonzalez De La Pena)
(1996) Eur J. et al. Biochem. 237: 827-832); Parvalbumin, a major salmon allergen (Lindstrom et al. (1996)
Scand. J. Immunol. 44: 335-344); Major Allergen M
apple allergens such as al d1 (Vanek-Krebitz et al. (199)
5) Biochem. Biophys. Res. Commun. 214: 538
551); and peanut allergens such as Ara hI (Burks et al. (1995) J. Clin. Invest. 96: 1715-1721).

【0075】 本発明の方法はまた、真菌に対するアレルギーに対して有効な組換え抗原を開
発するために用いられ得る。これらのワクチンにおいて有用な真菌のアレルゲン
としては、以下のアレルゲンが挙げられるがこれらに限定されない:Clado
sporium herbarumのCla h III(Zhangら(19
95)J.Immunol.154:710〜717);担子菌Psilocy
be cubensis由来のアレルゲンPsi c2、真菌シクロフィリン(
Hornerら(1995)Int.Arch.Allergy Immuno
l.107:298〜300);Cladosporium herbarum
のcDNAライブラリーからクローン化されたhsp70(Zhangら(19
96)Clin Exp Allergy 26:88〜95);Penici
llium notatumの68kDアレルゲン(Shenら(1995)C
lin.Exp.Allergy 26:350〜356);アルデヒドデヒド
ロゲナーゼ(ALDH)(Achatzら(1995)Mol.Immunol
.32:213〜227);エノラーゼ(Achatzら(1995)Mol.
Immunol.32:213〜227);YCP4(Id.);酸性リボゾー
ムタンパク質 P2(Id.)。
The methods of the present invention can also be used to develop a recombinant antigen that is effective against allergy to fungi. Fungal allergens useful in these vaccines include, but are not limited to, the following allergens: Clado
Cla h III of sporium herbarum (Zhang et al. (19)
95) J. Amer. Immunol. 154: 710-717); Basidiomycete Psilology
allergen Psic2 from be cubensis, fungal cyclophilin (
Horner et al. (1995) Int. Arch. Allergy Immuno
l. 107: 298-300); Cladosporium herbarum
Hsp70 (Zhang et al. (19) cloned from a cDNA library of
96) Clin Exp Allergy 26: 88-95); Penici
lium notatum 68 kD allergen (Shen et al. (1995) C
lin. Exp. Allergy 26: 350-356); Aldehyde dehydrogenase (ALDH) (Achatz et al. (1995) Mol. Immunol).
. 32: 213-227); enolase (Achatz et al. (1995) Mol.
Immunol. 32: 213-227); YCP4 (Id.); Acidic ribosome protein P2 (Id.).

【0076】 本発明の方法において用いられ得る他のアレルゲンとしては、天然ゴムラテッ
クス由来の主要アレルゲン(Hev b 5)のようなラテックスアレルゲンが
挙げられる(Akasawaら(1996)J.Biol.Chem.271:
25389〜25393;Slaterら(1996)J.Biol.Chem
.271:25394〜25399)。
Other allergens that can be used in the method of the present invention include latex allergens such as the major allergen from natural rubber latex (Hev b 5) (Akasawa et al. (1996) J. Biol. Chem. 271). :
25389-25393; Slater et al. Biol. Chem
. 271: 25394-25399).

【0077】 本発明はまた、アレルギーおよび喘息のための処置としてのワクチン接種の別
の欠点に対する解決を提供する。遺伝子ワクチン接種は主にCD8+T細胞応答 を誘導するが、アレルゲン特異的IgE応答の誘導は、CD4+T細胞およびB 細胞に対するそれらの補助に依存する。TH2型細胞は、IgE合成の誘導にお いて特に有効である。なぜなら、それらは、高いレベルのIL−4、IL−5お
よびIL−13(IgE合成と切り替えてIgアイソタイプを指向する)を分泌
するからである。IL−5はまた、好酸球増加症を誘導する。本発明の方法は、
CD4+T細胞応答を有効に誘導し、そしてこれらの細胞のTH1表現型への分化
を指向する組換え抗原を発生するために用いられ得る。
The present invention also provides a solution to another shortcoming of vaccination as a treatment for allergy and asthma. Genetic vaccination mainly induces a CD8 + T cell response, whereas induction of an allergen-specific IgE response depends on CD4 + T cells and their help to B cells. T H 2 type cells is particularly effective have your induction of IgE synthesis. Because they secrete high levels of IL-4, IL-5 and IL-13 (switching to IgE synthesis and directed to the Ig isotype). IL-5 also induces eosinophilia. The method of the present invention comprises:
CD4 + T cells responses effectively induced, and can be used to generate a recombinant antigens directed differentiation into T H 1 phenotype of these cells.

【0078】 (5.炎症性疾患および自己免疫疾患) 自己免疫疾患は、自己の身体の組織もしくは細胞を攻撃する免疫応答、または
自己の組織もしくは細胞にまた有害である病原体特異的な免疫応答、または自己
の組織もしくは細胞に有害である非特異的な免疫活性化により特徴付けられる。
自己免疫疾患の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:慢性関
節リウマチ、SLE、真性糖尿病、重症筋無力症、反応性関節炎、強直性脊椎炎
および多発性硬化症。これらおよび他の炎症性状態(IBD、乾癬、膵炎および
種々の免疫不全を含む)は、本発明の方法を用いて最適化される抗原を用いて処
置され得る。
5. Inflammatory and Autoimmune Diseases Autoimmune diseases are immune responses that attack tissues or cells of one's own body, or pathogen-specific immune responses that are also harmful to one's own tissues or cells. Alternatively, it is characterized by non-specific immune activation that is detrimental to its own tissues or cells.
Examples of autoimmune diseases include, but are not limited to, rheumatoid arthritis, SLE, diabetes mellitus, myasthenia gravis, reactive arthritis, ankylosing spondylitis and multiple sclerosis. These and other inflammatory conditions, including IBD, psoriasis, pancreatitis and various immunodeficiencies, can be treated with antigens that are optimized using the methods of the invention.

【0079】 これらの状態は、しばしば、炎症部位での、リンパ球、マクロファージおよび
好中球のような炎症性細胞の集積によって特徴付けられる。サイトカイン産生レ
ベルの変化がしばしば、サイトカン産生レベルの上昇をともなって観察される。
いくつかの自己免疫疾患(糖尿病および慢性関節リウマチを含む)は、特定のM
HCハプロタイプと関連する。反応性関節炎のような他の自己免疫型の障害は、
エルジニア属および赤痢菌属のような細菌により誘発されることが示されており
、そして糖尿病、多発性硬化症、慢性関節リウマチのようないくつかの他の自己
免疫疾患もまた、遺伝的に感受性の個体において、ウイルスまたは細菌の感染に
より惹起され得るということを示唆する証拠が存在する。
[0079] These conditions are often characterized by accumulation of inflammatory cells, such as lymphocytes, macrophages, and neutrophils, at the site of inflammation. Changes in cytokine production levels are often observed with increased levels of cytocan production.
Some autoimmune diseases, including diabetes and rheumatoid arthritis, have certain M
Associated with the HC haplotype. Other autoimmune disorders, such as reactive arthritis,
It has been shown to be induced by bacteria such as Ergenia and Shigella, and some other autoimmune diseases such as diabetes, multiple sclerosis, rheumatoid arthritis are also genetically susceptible There is evidence to suggest that in individuals of this nature, it can be triggered by viral or bacterial infection.

【0080】 処置の現在の戦略は、一般的に、NSAIDまたはシクロスポリンのような抗
炎症性薬物およびメトトレキサートのような抗増殖性薬物を含む。これらの治療
は、非特異的であり、そのためより高い特異性を有する治療、および自己免疫の
プロセスを阻害する方向へ免疫応答を指示する手段の必要性が存在する。
Current strategies for treatment generally include anti-inflammatory drugs such as NSAIDs or cyclosporine and anti-proliferative drugs such as methotrexate. These treatments are non-specific, and there is a need for treatments with higher specificity and means to direct the immune response in a direction that inhibits the autoimmune process.

【0081】 本発明は、それらの必要性が満たされ得るいくつかの戦略を提供する。第1に
、本発明は、より大きい寛容原性を有するおよび/または抗原性が改善された抗
原の獲得方法を提供する。好ましい実施態様では、本発明に従って調製された抗
原は、経口送達による耐性誘導の改善を示す。経口の耐性は、大量の抗原の経口
投与後の免疫学的寛容の誘導により特徴付けられる。動物モデルにおいて、この
アプローチは、自己免疫疾患を処置するために非常に有望なアプローチであるこ
とが証明されており、そして臨床試験が進行中で、慢性関節リウマチおよび多発
性硬化症のようなヒト自己免疫疾患の処置においてこのアプローチの有効性が位
置付けられている。遺伝子治療において用いられるウイルスに対する経口耐性の
誘導が、遺伝子治療のベクターの免疫原性を低下し得ることもまた示唆されてい
る。しかし、経口耐性の誘導に必要な抗原の量は、非常に高く、そして本発明の
方法は、経口耐性の誘導において有意な改善を示す抗原を獲得するための手段を
提供する。
The present invention provides several strategies that can meet those needs. First, the present invention provides a method for obtaining an antigen having greater tolerogenicity and / or improved antigenicity. In a preferred embodiment, antigens prepared according to the present invention exhibit improved tolerance induction by oral delivery. Oral tolerance is characterized by induction of immunological tolerance after oral administration of large amounts of antigen. In animal models, this approach has proven to be a very promising approach for treating autoimmune diseases, and clinical trials are in progress and humans such as rheumatoid arthritis and multiple sclerosis The effectiveness of this approach in treating autoimmune diseases has been positioned. It has also been suggested that the induction of oral resistance to viruses used in gene therapy can reduce the immunogenicity of gene therapy vectors. However, the amount of antigen required to induce oral tolerance is very high, and the methods of the present invention provide a means for obtaining antigens that show a significant improvement in the induction of oral tolerance.

【0082】 発現ライブラリー免疫(Barryら(1995)Nature 377:6
32)は、遺伝子ワクチンにおける使用のための最適化抗原をスクリーニングす
る特別に有用な方法である。例えば、エルジニア属、赤痢菌属などに存在する自
己抗原を同定するために、HLA−B27陽性個体におけるT細胞応答の誘導に
ついてスクリーニングし得る。自己免疫疾患に関連する細菌抗原のエピトープお
よびMHC分子(例えば、エルジニア属抗原に関するHLA−B27)を含む複
合体は、HLA−B27陽性個体において反応性関節炎および強直性脊椎炎の予
防に用いられ得る。
Expression Library Immunization (Barry et al. (1995) Nature 377: 6)
32) is a particularly useful method for screening optimized antigens for use in genetic vaccines. For example, one can screen for induction of a T cell response in HLA-B27-positive individuals to identify self-antigens present in Ergenia, Shigella, and the like. A complex comprising an epitope of a bacterial antigen associated with an autoimmune disease and an MHC molecule (e.g., HLA-B27 for an Ergenia antigen) can be used to prevent reactive arthritis and ankylosing spondylitis in HLA-B27 positive individuals. .

【0083】 最適化抗原のスクリーニングは、当業者に公知の動物モデルにおいて実施され
得る。種々の条件のために適切なモデルの例としては以下が挙げられる:コラー
ゲン誘導性関節炎、ヒトシェーグレン症候群のNFS/sldマウスモデル;ヒ
ト細胞骨格タンパク質のアナログとして近年同定された120kDの器官特異的
自己抗原(α−ホドリン(Hanejiら(1997)Science 276
:604)、ヒトSLEのNew Zealand Black/White
F1ハイブリッドマウスモデル、NODマウス、ヒト真性糖尿病のマウスモデル
、fas/fasリガンド変異マウス(自己免疫およびリンパ増殖障害を自然発
生する)(Watanabe−Fukunagaら(1992)Nature
356:314)、ならびにミエリン塩基性タンパク質がヒト多発性硬化症に似
た疾患を誘導する実験的自己免疫脳脊髄炎(EAE)。
Screening for optimized antigens can be performed in animal models known to those of skill in the art. Examples of models that are suitable for various conditions include: collagen-induced arthritis, an NFS / sld mouse model of human Sjogren's syndrome; a 120 kD organ-specific self recently identified as an analog of the human cytoskeletal protein. Antigen (α-fodrin (Haneji et al. (1997) Science 276)
: 604), New Zealand Black / White of human SLE
F1 hybrid mouse model, NOD mouse, mouse model of human diabetes mellitus, fas / fas ligand mutant mouse (naturally causes autoimmune and lymphoproliferative disorders) (Watanabe-Fukuunaga et al. (1992) Nature
356: 314), as well as experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in which myelin basic protein induces a disease resembling human multiple sclerosis.

【0084】 本発明の方法に従ってシャッフリングされ得、そして多発性硬化症を処置する
ためのワクチンにおいて用いられる自己抗原としては、以下が挙げられるがこれ
らに限定されない:ミエリン塩基性タンパク質(Stinissenら(199
6)J.Neurosci.Res.45:500〜511)またはミエリン塩
基性タンパク質およびプロテオリピドタンパク質の融合タンパク質(Ellio
ttら(1996)J.Clin.Invest.98:1602〜1612)
、プロテオリピドタンパク質(PLP)(Rosenerら(1997)J.N
euroimmunol.75:28〜34)、2’、3’−環状ヌクレオチド
3’−ホスホジエステラーゼ(CNPアーゼ)(Rosenerら(1997)
J.Neuroimmunol.75:28〜34)、エプスタインバーウイル
ス核抗原−1(EBNA−1)(Vaughanら(1996)J.Neuro
immunol.69:95〜102)、HSP70(Salvettiら(1
996)J.Neuroimmunol.65:143〜153;Feldma
nnら(1996)Cell 85:307)。
Self-antigens that can be shuffled according to the methods of the invention and used in vaccines to treat multiple sclerosis include, but are not limited to: myelin basic protein (Stinissen et al. (199)
6) J.I. Neurosci. Res. 45: 500-511) or a fusion protein of myelin basic protein and proteolipid protein (Ellio
TT et al. (1996) J. Am. Clin. Invest. 98: 1602-1612)
, Proteolipid protein (PLP) (Rosener et al. (1997) J.N.
euroimmunol. 75: 28-34) 2 ', 3'-cyclic nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNPase) (Rosener et al. (1997)
J. Neuroimmunol. 75: 28-34), Epstein Barr virus nuclear antigen-1 (EBNA-1) (Vaughan et al. (1996) J. Neuro.
immunol. 69: 95-102), HSP70 (Salvetti et al. (1
996) J.I. Neuroimmunol. 65: 143-153; Feldma
nn et al. (1996) Cell 85: 307).

【0085】 本発明の方法に従ったシャッフリングの後、強皮症、全身性硬化症および全身
性エリテマトーデスを処置するために用いられ得る標的抗原としては、例えば以
下が挙げられる:(−2−GPI、50kDa糖タンパク質(Blankら(1
994)J.Autoimmun.7:441〜455)、Ku(p70/p8
0)自己抗原、または、その80kdのサブユニットタンパク質(Hongら(
1994)Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.35:40
23〜4030;Wangら(1994)J.Cell Sci.107:32
23〜3233)、核自己抗原La(SS−B)およびRo(SS−A)(Hu
angら(1997)J.Clin.Immunol.17:212〜219;
Igarashiら(1995)Autoimmunity 22:33〜42
;Keechら(1996)Clin.Exp.Immunol.104:25
5〜263;Manoussakisら(1995)J.Autoimmun.
8:959〜969;Topferら(1995)Proc.Nat’l.Ac
ad.Sci.USA 92:875〜879)、プロテアソーム(−type
サブユニットC9(Feistら(1996)J.Exp.Med.184:1
313〜1318)、強皮症抗原Rpp30、Rpp 38またはScl−70
(Ederら(1997)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA9
4:1101〜1106;Hietarintaら(1994)Br.J.Rh
eumatol.33:323〜326)、中心体自己抗原PCM−1(Bao
ら(1995)Autoimmunity 22:219〜228)、多発性筋
炎−強皮症自己抗原(PM−Scl)(Khoら(1997)J.Biol.C
hem.272:13426〜13431)、強皮症(および他の全身性自己免
疫疾患)自己抗原CENP−A(Muroら(1996)Clin.Immun
ol.Immunopathol.78:86〜89)、U5、小核リボ核タン
パク質(snRNP)(Okanoら(1996)Clin.Immunol.
Immunopathol.81:41〜47)、PM−Scl自己抗原の10
0kdタンパク質(Geら(1996)Arthritis Rheum.39
:1588〜1595)、核小体のU3−およびTh(7−2)リボ核タンパク
質(Verheijenら(1994)J.Immunol.Methods
169:173〜182)、リボソームタンパク質L7(Neuら(1995)
Clin.Exp.Immunol.100:198〜204)、hPop1(
Lygerouら(1996)EMBO J.15:5936〜5948)、な
らびに核マトリックス抗原由来36−kdタンパク質(Dengら(1996)
Arthritis Rheum.39:1300〜1307)。
[0085] Target antigens that can be used to treat scleroderma, systemic sclerosis and systemic lupus erythematosus after shuffling according to the methods of the invention include, for example: (-2-GPI , 50 kDa glycoprotein (Blank et al. (1
994). Autoimmun. 7: 441-455), Ku (p70 / p8)
0) autoantigen or its 80 kd subunit protein (Hong et al. (
1994) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 35:40
23-4030; Wang et al. (1994) J. Am. Cell Sci. 107: 32
23-3233), nuclear autoantigens La (SS-B) and Ro (SS-A) (Hu
ang et al. (1997) J. Am. Clin. Immunol. 17: 212-219;
(Igarashi et al. (1995) Autoimmunity 22: 33-42).
Keech et al. (1996) Clin. Exp. Immunol. 104: 25
5-263; Manoussakis et al. (1995) J. Mol. Autoimmun.
8: 959-969; Topfer et al. (1995) Proc. Nat'l. Ac
ad. Sci. USA 92: 875-879), proteasome (-type
Subunit C9 (Feist et al. (1996) J. Exp. Med. 184: 1
313-1318), scleroderma antigen Rpp30, Rpp38 or Scl-70
(Eder et al. (1997) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 9
4: 1101-1106; Hietarinta et al. (1994) Br. J. Rh
eumatol. 33: 323-326), centrosome autoantigen PCM-1 (Bao
(1995) Autoimmunity 22: 219-228), polymyositis-scleroderma autoantigen (PM-Scl) (Kho et al. (1997) J. Biol. C).
hem. 272: 13426-13431), scleroderma (and other systemic autoimmune diseases) autoantigen CENP-A (Muro et al. (1996) Clin. Immun).
ol. Immunopathol. 78: 86-89), U5, micronucleus ribonucleoprotein (snRNP) (Okano et al. (1996) Clin. Immunol.
Immunopathol. 81: 41-47), 10 of PM-Scl autoantigens.
0 kd protein (Ge et al. (1996) Arthritis Rheum. 39
: 1588-1595), U3- and Th (7-2) ribonucleoproteins of nucleoli (Verheijen et al. (1994) J. Immunol. Methods).
169: 173-182), ribosomal protein L7 (Neu et al. (1995)
Clin. Exp. Immunol. 100: 198-204), hPop1 (
Lygerou et al. (1996) EMBO J. 15: 5936-5948), and a 36-kd protein derived from nuclear matrix antigen (Deng et al. (1996)
Arthritis Rheum. 39: 1300-1307).

【0086】 肝の自己免疫障害はまた、本明細書において記載された方法に従って調製され
る改善された組換え抗原を用いて処置され得る。このような処置において有用な
抗原の中には、シトクロムP450およびUDPグルクロノシルトランスフェラ
ーゼ(Obermayer−StraubおよびManns(1996)Bai
llieres Clin.Gastroenterol.10:501〜53
2)、シトクロムP450 2C9およびP450 1A2(Bourdiら(
1996)Chem.Res.Toxicol.9:1159〜1166;Cl
ementeら(1997)J.Clin.Endocrinol.Metab
.82:1353〜1361)、LC−1抗原(Kleinら(1996)J.
Pediatr.Gastroenterol.Nutr.23:461〜46
5)、ならびに230kDaのゴルジ関連タンパク質(Funakiら(199
6)Cell Struct.Funct.21:63〜72)がある。
[0086] Liver autoimmune disorders can also be treated with the improved recombinant antigens prepared according to the methods described herein. Among the antigens useful in such treatments are cytochrome P450 and UDP glucuronosyltransferase (Obermayer-Straub and Manns (1996) Bai.
llieres Clin. Gastroenterol. 10: 501-53
2), cytochromes P450 2C9 and P450 1A2 (Bourdi et al. (
1996) Chem. Res. Toxicol. 9: 1159-1166; Cl
elemente et al. (1997) J. Am. Clin. Endocrinol. Metab
. 82: 1353-1361), LC-1 antigen (Klein et al. (1996) J. Am.
Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 23: 461-46
5), and a 230 kDa Golgi-related protein (Funaki et al. (199)
6) Cell Struct. Funct. 21: 63-72).

【0087】 皮膚の自己免疫障害の処置のための有用な抗原としては、以下が挙げられるが
これらに限定されない:450kDのヒト上皮の自己抗原(Fujiwaraら
(1996)J.Invest.Dermatol.106:1125〜113
0)、230kDおよび180kDの水疱性類天疱瘡抗原(Hashimoto
(1995)Keio J.Med.44:115〜123;Murakami
ら(1996)J.Dermatol.Sci.13:112〜117)、落葉
状天疱瘡抗原(desmoglein 1)、尋常性天疱瘡抗原(desmog
lein 3)、BPAg2、BPAg1、およびVII型コラーゲン(Bat
teuxら(1997)J.Clin.Immunol.17:228〜233
;Hashimotoら(1996)J.Dermatol.Sci.12:1
0〜17)、瘢痕性類天疱瘡を有する患者のサブセットにおける168kDaの
粘膜の抗原(Ghohestaniら(1996)J.Invest.Derm
atol.107:136〜139)、ならびに218kdの核タンパク質(2
18−kd Mi−2)(Seeligら(1995)Arthritis R
heum.38:1389〜1399)。
Useful antigens for the treatment of autoimmune disorders of the skin include, but are not limited to: a 450 kD human epithelial autoantigen (Fujiwara et al. (1996) J. Invest. Dermatol. 106: 1125-113
0), 230 kD and 180 kD bullous pemphigoid antigens (Hashimoto
(1995) Keio J. et al. Med. 44: 115-123; Murakami
(1996) J. Am. Dermatol. Sci. 13: 112-117), pemphigus foliaceus antigen (desmoglein 1), pemphigus vulgaris antigen (desmog)
lein 3), BPAg2, BPAg1, and collagen VII (Bat
teux et al. (1997) J. Mol. Clin. Immunol. 17: 228-233
Hashimoto et al. (1996) J .; Dermatol. Sci. 12: 1
0-17), a 168 kDa mucosal antigen in a subset of patients with pemphigoid scarring (Ghohestani et al. (1996) J. Invest. Derm.
atol. 107: 136-139), as well as a 218 kd nuclear protein (2
18-kd Mi-2) (Seelig et al. (1995) Arthritis R)
heum. 38: 1389-1399).

【0088】 本発明の方法はまた、以下を含むがこれらに限定されない1つ以上の抗原を用
いるインスリン依存性真性糖尿病の処置のための改良された抗原を獲得するため
に有用である:インスリン、プロインスリン、GAD65およびGAD67、熱
ショックタンパク質65(hsp65)、および島細胞抗原69(ICA69)
(Frenchら(1997)Diabetes 46:34〜39;Roep
(1996)Diabetes 45:1147〜1156;Schlootら
(1997)Doabetologia 40:332〜338)、GAD65
に対して相同なウイルスタンパク質(JonesおよびCrosby(1996
)Diabetologia 39:1318〜1324)、島細胞抗原関連タ
ンパク質チロシンホスファターゼ(PTP)(Cuiら(1996)J.Bio
l.Chem.271:24817〜24823)、GM2−1ガングリオシド
(Cavalloら(1996)J.Endocrinol.150:113〜
120;Dottaら(1996)Diabetes 45:1193〜119
6)、グルタミン酸デカルボキシラーゼ(GAD)(Nepom(1995)C
urr.Opin.Immunol.7:825〜830;Panina−Bo
rdignonら(1995)J.Exp.Med.181:1923〜192
7)、島細胞抗原(ICA69)(Kargesら(1997)Biochim
.Biophys.Acta.1360:97〜101;Roepら(1996
)Eur.J.Immunol.26:1285〜1289)、Tep69、糖
尿病患者由来のT細胞により認識された単一のT細胞エピトープ(Karges
ら(1997)Biochim.Biophys.Acta 1360:97〜
101)、I型糖尿病の自己抗原であるICA 512(Solimenaら(
1996)EMBO J.15:2102〜2114)、I型糖尿病由来の島細
胞タンパク質チロシンホスファターゼおよび37kDa自己抗原(IA−2、I
A−2を含む)(La Gasseら(1997)Mol.Med.3:163
〜173)、島細胞表面抗体(ICSA)を有する患者由来の血清と免疫沈降す
るIn−111細胞またはヒト甲状腺濾胞細胞由来の64kDaタンパク質(I
gawaら(1996)Endocr.J.43:299〜306)、ホグリン
(phogrin)、ヒト膜貫通タンパク質チロシンホスファターゼ相同体、I
型糖尿病の自己抗原(Kawasakiら(1996)Biochem.Bio
phys.Res.Commun.227:440〜447)、IDDMにおけ
る40kDおよび37kDaのトリプシンのフラグメントおよびそれらの前駆体
IA−2およびIA−2(Lampasonaら(1996)J.Immuno
l.157:2707〜2711;Notkinsら(1996)J.Auto
immun.9:677〜682)、インスリンまたはコレラ類毒素−インスリ
ン結合体(Bergerotら(1997)Proc.Nat’l.Acad.
Sci.USA 94:4610〜4614)、カルボキシペプチダーゼH、g
p330のヒト相同体(ラットにおけるHeymann腎炎誘発に関する腎上皮
糖タンパク質である)、ならびに38kDの島ミトコンドリア自己抗原(Ard
enら(1996)J.Clin.Invest.97:551〜561)。
The methods of the present invention are also useful for obtaining improved antigens for the treatment of insulin-dependent diabetes mellitus using one or more antigens, including but not limited to: insulin, Proinsulin, GAD65 and GAD67, heat shock protein 65 (hsp65), and islet cell antigen 69 (ICA69)
(French et al. (1997) Diabetes 46: 34-39; Roep
(1996) Diabetes 45: 1147-1156; Schroot et al. (1997) Doabetologia 40: 332-338), GAD65.
Viral proteins homologous to (Jones and Crosby (1996)
) Diabetologia 39: 1318-1324), islet cell antigen-related protein tyrosine phosphatase (PTP) (Cui et al. (1996) J. Bio.)
l. Chem. 271: 24817-24823), GM2-1 ganglioside (Cavallo et al. (1996) J. Endocrinol. 150: 113-).
120; Dotta et al. (1996) Diabetes 45: 1193-119.
6), glutamate decarboxylase (GAD) (Nepom (1995) C
urr. Opin. Immunol. 7: 825-830; Panina-Bo
rdignon et al. (1995) J. Mol. Exp. Med. 181: 1923-192
7), islet cell antigen (ICA69) (Karges et al. (1997) Biochim)
. Biophys. Acta. 1360: 97-101; Roep et al. (1996)
) Eur. J. Immunol. 26: 1285-1289), Tep69, a single T cell epitope recognized by T cells from diabetic patients (Karges
(1997) Biochim. Biophys. Acta 1360: 97-
101), ICA 512, a self-antigen of type I diabetes (Solimena et al. (
1996) EMBO J .; 15: 2102-2114), islet cell protein tyrosine phosphatase from type I diabetes and a 37 kDa autoantigen (IA-2, I
A-2) (La Gasse et al. (1997) Mol. Med. 3: 163).
173), a 64 kDa protein (I) derived from In-111 cells or human thyroid follicle cells immunoprecipitated with serum from a patient having islet cell surface antibodies (ICSA).
Gawa et al. (1996) Endocr. J. 43: 299-306), hogrin, a human transmembrane protein tyrosine phosphatase homolog, I
Autoantigens of type 2 diabetes (Kawasaki et al. (1996) Biochem. Bio).
phys. Res. Commun. 227: 440-447), 40 kD and 37 kDa tryptic fragments in IDDM and their precursors IA-2 and IA-2 (Lampasona et al. (1996) J. Immuno.
l. 157: 2707-2711; Notkins et al. Auto
immun. 9: 677-682), insulin or cholera toxin-insulin conjugates (Bergerot et al. (1997) Proc. Nat'l. Acad.
Sci. USA 94: 4610-4614), carboxypeptidase H, g
A human homolog of p330, which is a renal epithelial glycoprotein for Heymann nephritis induction in rats, and a 38 kD islet mitochondrial autoantigen (Ard
(1996) J. En. Clin. Invest. 97: 551-561).

【0089】 慢性関節リウマチは、本発明によって調製される最適化抗原を用いて処置可能
な別の状態である。慢性関節リウマチ処置のための有用な抗原としては、以下が
挙げられるがこれらに限定されない:若年性慢性関節リウマチおよび虹彩毛様体
炎で特に発現する45kDaのDEK核抗原(Murrayら(1997)J.
Rheumatol.24:560〜567)、ヒト軟骨糖タンパク質−39、
慢性関節リウマチの自己抗原(Verheijdenら(1997)Arthr
itis Rheum.40:1115〜1125)、慢性関節リウマチにおけ
る68kの自己抗原(Blassら(1997)Ann.Rheum.Dis.
56:317〜322)、コラーゲン(Rosloniecら(1995)J.
Immunol.155:4504〜4511)、II型コラーゲン(Cook
ら(1996)Arthritis Rheum.39:1720〜1727;
Trentham(1996)Ann.N.Y.Acad.Sci.778:3
06〜314)、軟骨結合タンパク質(cartilage link pro
tein)(Guerassimovら(1997)J.Rheumatol.
24:959〜964)、エズリン、ラジキシン(radixin)およびモエ
シン(慢性関節リウマチにおける自己免疫抗原)(Wagatsumaら(19
96)Mol.Immunol.33:1171〜1176)、ならびにミコバ
クテリアの熱ショックタンパク質65(Ragnoら(1997)Arthri
tis Rheum.40:277〜283)。
[0089] Rheumatoid arthritis is another condition that can be treated with an optimized antigen prepared according to the present invention. Useful antigens for the treatment of rheumatoid arthritis include, but are not limited to: a 45 kDa DEK nuclear antigen specifically expressed in juvenile rheumatoid arthritis and iridocyclitis (Murray et al. (1997) J .
Rheumatol. 24: 560-567), human cartilage glycoprotein-39,
Autoantigen of rheumatoid arthritis (Verheijden et al. (1997) Arthr
itis Rheum. 40: 1115-1125), a 68k autoantigen in rheumatoid arthritis (Blas et al. (1997) Ann. Rheum. Dis.
56: 317-322), collagen (Rosloniec et al. (1995) J. Am.
Immunol. 155: 4504-4511), type II collagen (Cook)
(1996) Arthritis Rheum. 39: 1720-1727;
Trentham (1996) Ann. N. Y. Acad. Sci. 778: 3
06-314), cartilage link protein
tein) (Guerassimov et al. (1997) J. Rheumatol.
24: 959-964), ezulin, radixin and moesin (autoimmune antigen in rheumatoid arthritis) (Wagatsuma et al. (19)
96) Mol. Immunol. 33: 1171-1176), and mycobacterial heat shock protein 65 (Ragno et al. (1997) Arthri.
tis Rheum. 40: 277-283).

【0090】 また、処置のために適切な改良された抗原を獲得し得る条件の中には、自己免
疫性の甲状腺障害がある。これらの適用に有用な抗原としては、例えば、以下が
挙げられるがこれらに限定されない:甲状腺ペルオキシダーゼおよび甲状腺刺激
ホルモンレセプター(TandonおよびWeetman(1994)J.R.
Coll.Physicians Lond.28:10〜18)、ヒトグレー
ブス甲状腺組織由来の甲状腺ペルオキシダーゼ(Gardasら(1997)B
iochem.Biophys.Res.Commun.234:366〜37
0;Zimmerら(1997)Histochem.Cell.Biol.1
07:115〜120)、甲状腺関連眼障害に関連する64kDaの抗原(Zh
angら(1996)Clin.Immunol.Immunopathol.
80:236〜244)、ヒトTSHレセプター(Nicholsonら(19
96)J.Mol.Endocrinol.16:159〜170)、ならびに
島細胞表面抗体(ICSA)を有する患者由来の血清と免疫沈降するIn−11
1細胞またはヒト甲状腺濾胞細胞由来の64kDaタンパク質(Igawaら(
1996)Endocr.J.43:299〜306)。
Also among conditions that can obtain improved antigens suitable for treatment are autoimmune thyroid disorders. Antigens useful for these applications include, but are not limited to, thyroid peroxidase and thyroid stimulating hormone receptor (Tandon and Weetman (1994) JR.
Coll. Physicians London. 28: 10-18), thyroid peroxidase from human graves thyroid tissue (Gardas et al. (1997) B
iochem. Biophys. Res. Commun. 234: 366-37
0; Zimmer et al. (1997) Histochem. Cell. Biol. 1
07: 115-120), a 64 kDa antigen associated with thyroid-associated ocular disorders (Zh
ang et al. (1996) Clin. Immunol. Immunopathol.
80: 236-244), human TSH receptor (Nicholson et al. (19)
96) J. Amer. Mol. Endocrinol. 16: 159-170), and In-11 immunoprecipitated with serum from patients with islet cell surface antibodies (ICSA).
One cell or a 64 kDa protein from human thyroid follicle cells (Igawa et al.
1996) Endocr. J. 43: 299-306).

【0091】 他の条件および関連抗原としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない
:シェーグレン症候群(−fodrin;Hanejiら(1997)Scie
nce 276:604〜607)、重症筋無力症(ヒトM2アセチルコリンレ
セプターまたはそのフラグメント、特にヒトM2アセチルコリンレセプターの第
2の細胞外ループ;Fuら(1996)Clin.Immunol.Immun
opathol.78:203〜207)、白斑(チロシナーゼ;Fishma
nら(1997)Cancer 79:1461〜1464)、水疱形成皮膚疾
患および潰瘍性大腸炎を有する個体由来の血清により認識された450kDのヒ
ト上皮の自己抗原(染色体タンパク質HMG1およびHMG2;Sobajim
aら(1997)Clin.Exp.Immunol.107:135〜140
)。
Other conditions and related antigens include, but are not limited to: Sjogren's syndrome (-fodrin; Haneji et al. (1997) Scie
nce 276: 604-607), myasthenia gravis (human M2 acetylcholine receptor or a fragment thereof, particularly the second extracellular loop of human M2 acetylcholine receptor; Fu et al. (1996) Clin. Immunol. Immunol.
opolol. 78: 203-207), vitiligo (tyrosinase; Fishma)
(1997) Cancer 79: 1461-1464), a 450 kD human epithelial autoantigen recognized by serum from individuals with blistering skin disease and ulcerative colitis (chromosomal proteins HMG1 and HMG2; Sobajim).
a (1997) Clin. Exp. Immunol. 107: 135-140
).

【0092】 (6.癌) 免疫療法は、癌の処置および転移の予防のために大きい有望性がある。癌性細
胞に対して免疫応答を誘導することにより、身体の免疫系は、癌を減弱または排
除するために加えられ得る。本発明の方法を用いて得られた改良抗原は、現在、
利用可能である抗原と比較して有効性の向上した癌の免疫治療法を提供する。
6. Cancer Cancer has great promise for treating cancer and preventing metastasis. By inducing an immune response against cancerous cells, the body's immune system can be added to attenuate or eliminate cancer. The improved antigen obtained using the method of the present invention is currently
An immunotherapeutic method for cancer with improved efficacy compared to available antigens is provided.

【0093】 癌の免疫治療法への1つのアプローチは、腫瘍細胞に特異的な抗原を含むか、
もしくはコードするワクチンを用いるワクチン接種か、または精製された組換え
癌抗原を患者に注射することによるワクチン接種である。本発明の方法は、公知
の腫瘍特異抗原に対する免疫応答の増強を示す抗原を獲得するために、そしてま
た新規な防御抗原配列を探索するために用いられ得る。最適化した発現、プロセ
シングおよび提示を有する抗原は、本明細書において記載されるように入手され
得る。それぞれの特定の癌について用いられるアプローチは、変化し得る。ホル
モン感受性の癌(例えば、乳癌および前立腺癌)の処置のため、本発明の方法は
、最適のホルモンアンタゴニストを得るために用いられ得る。高度に免疫原性の
腫瘍(黒色腫を含む)のため、腫瘍に対する免疫応答を最適にブーストする組換
え抗原をスクリーニングし得る。対照的に、乳癌は、相対的に低い免疫原性であ
り、そして緩徐な進行を示し、そのため個々の処置はそれぞれの患者について設
計され得る。転移の防御もまた、癌ワクチンの設計における目標である。
One approach to immunotherapy of cancer involves the inclusion of antigens specific for tumor cells,
Or vaccination with an encoding vaccine, or vaccination by injecting a patient with purified recombinant cancer antigen. The methods of the present invention can be used to obtain antigens that exhibit an enhanced immune response to known tumor-specific antigens, and also to search for novel protective antigen sequences. Antigens with optimized expression, processing and presentation may be obtained as described herein. The approach used for each particular cancer can vary. For the treatment of hormone-sensitive cancers such as breast and prostate cancer, the methods of the invention can be used to obtain optimal hormone antagonists. For highly immunogenic tumors, including melanomas, one can screen for recombinant antigens that optimally boost the immune response to the tumor. In contrast, breast cancer is relatively less immunogenic and shows slow progression, so that individual treatments can be designed for each patient. Metastasis protection is also a goal in the design of cancer vaccines.

【0094】 本発明の抗原シャッフリング方法において用いられ得る腫瘍特異的抗原の中に
は以下がある:水疱性類天疱瘡抗原2、前立腺ムチン抗原(PMA)(Beck
ettおよびWright(1995)Int.J.Cancer 62:70
3〜710)、腫瘍関連Thomsen−Friedenreich抗原(Da
hlenborgら(1997)Int.J.Cancer 70:63〜71
)、前立腺特異抗原(PSA)(DannullおよびBelldegrun(
1997)Br.J.Urol.1:97〜103)、乳癌および膀胱移行上皮
癌(TCC)の管腔上皮抗原(LEA.135)(Jonesら(1997)A
nticancer Res.17:685〜687)、癌関連血清抗原(CA
SA)および癌抗原125(CA125)(Kierkegaardら(199
5)Gynecol.Oncol.59:251〜254)、上皮性糖タンパク
質40(EGP40)(Kievitら(1997)Int.J.Cancer
71:237〜245)、鱗状細胞癌抗原(SCC)(Lozzaら(199
7)Anticancer Res.17:525〜529)、カテプシンE(
Motaら(1997)Am.J.Pathol.150:1223〜1229
)、黒色腫中のチロシナーゼ(Fishmanら(1997)Cancer 7
9:1461〜1464)、大脳空洞の細胞核抗原(PCNA)(Notele
tら(1997)Surg.Neurol.47:364〜370)、DF3/
MUC1乳癌抗原(Apostolopoulosら(1996)Immuno
l.Cell.Biol.74:457〜464;Pandeyら(1995)
Cancer Res.55:4000〜4003)、癌胎児性抗原(Pano
eら(1996)J.Cancer Res.Clin.Oncol.122:
499〜503;Schlomら(1996)Breast Cancer R
es.Treat.38:27〜39)、腫瘍関連抗原CA19−9(Toll
iverおよびO’Brien(1997)South Med.J.90:8
9〜90;Tsurutaら(1997)Urol.Int.58:20〜24
)、ヒト黒色腫抗原MART−1/Melan−A27−35およびgp100
(KawakamiおよびRosenberg(1997)Int.Rev.I
mmunol.14:173〜192;Zajacら(1997)Int.J.
Cancer.71:491〜496)、TおよびTnの汎癌(CA)糖ペプチ
ドエピトープ(Springer(1995)Crit.Rev.Oncog.
6:57〜85)、甲状腺乳頭状癌における35kDの腫瘍関連自己抗原(Lu
casら(1996)Anticancer Res.16:2493〜249
6)、KH−1腺癌抗原(DeshpandeおよびDanishefsky(
1997)Nature 387:164〜166)、A60ミコバクテリア抗
原(Maesら(1996)J.Cancer Res.Clin.Oncol
.122:296〜300)、熱ショックタンパク質(HSP)(Blache
reおよびSrivastava(1995)Semin.Cancer Bi
ol.6:349〜355)、ならびにMAGE、チロシナーゼ、メラン(me
lan)−Aおよびgp75ならびに変異癌遺伝子産物(例えば、p53、ra
sおよびHER−2/neu(BuelerおよびMulligan(1996
)Mol.Med.2:545〜555;LewisおよびHoughton(
1995)Semin.Cancer Biol.6:321〜327;The
obaldら(1995)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA
92:11993〜11997)。
Among the tumor-specific antigens that can be used in the antigen shuffling method of the present invention are: Pemphigus pemphigoid antigen 2, prostate mucin antigen (PMA) (Beck
ett and Wright (1995) Int. J. Cancer 62:70
3-710), tumor-associated Thomsen-Friedenreich antigen (Da
hlenborg et al. (1997) Int. J. Cancer 70: 63-71
), Prostate specific antigen (PSA) (Dannul and Belldegrun (
1997) Br. J. Urol. 1: 97-103), luminal epithelial antigen (LEA.135) of breast and bladder transitional cell carcinoma (TCC) (Jones et al. (1997) A
nticancer Res. 17: 685-687), cancer-associated serum antigen (CA
SA) and cancer antigen 125 (CA125) (Kierkegaard et al. (199)
5) Gynecol. Oncol. 59: 251-254), epithelial glycoprotein 40 (EGP40) (Kievit et al. (1997) Int. J. Cancer).
71: 237-245), squamous cell carcinoma antigen (SCC) (Lozza et al. (199)
7) Anticancer Res. 17: 525-529), cathepsin E (
Mota et al. (1997) Am. J. Pathol. 150: 1223-1229
), Tyrosinase in melanoma (Fishman et al. (1997) Cancer 7).
9: 1461-1464), cell nucleus antigen of the cerebral cavity (PCNA) (Note
t et al. (1997) Surg. Neurol. 47: 364-370), DF3 /
MUC1 breast cancer antigen (Apostolopoulos et al. (1996) Immuno
l. Cell. Biol. 74: 457-464; Pandey et al. (1995)
Cancer Res. 55: 4000-4003), carcinoembryonic antigen (Pano)
e. (1996) J. Am. Cancer Res. Clin. Oncol. 122:
499-503; Schlom et al. (1996) Breast Cancer R.
es. Treat. 38: 27-39), tumor-associated antigen CA19-9 (Toll)
iver and O'Brien (1997) South Med. J. 90: 8
9-90; Tsuruta et al. (1997) Urol. Int. 58: 20-24
), Human melanoma antigens MART-1 / Melan-A27-35 and gp100
(Kawakami and Rosenberg (1997) Int. Rev. I.
mmunol. 14: 173-192; Zajac et al. (1997) Int. J.
Cancer. 71: 491-496), pan-cancer (CA) glycopeptide epitopes of T and Tn (Springer (1995) Crit. Rev. Oncog.
6: 57-85), 35 kD tumor-associated autoantigen (Lu) in papillary thyroid carcinoma
cas et al. (1996) Anticancer Res. 16: 2493-249
6), KH-1 adenocarcinoma antigens (Deshpande and Danishefsky (
1997) Nature 387: 164-166), A60 mycobacterial antigen (Maes et al. (1996) J. Cancer Res. Clin. Oncol).
. 122: 296-300), heat shock protein (HSP) (Blache
re and Srivastava (1995) Semin. Cancer Bi
ol. 6: 349-355), as well as MAGE, tyrosinase, melan (me).
lan) -A and gp75 and mutant oncogene products (eg, p53, ra
s and HER-2 / neu (Bueller and Mulligan (1996)
) Mol. Med. 2: 545-555; Lewis and Houghton (
1995) Semin. Cancer Biol. 6: 321-327; The
obald et al. (1995) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA
92: 11993-11997).

【0095】 (7.避妊) 本発明により得られる最適化抗原を含む遺伝子ワクチンはまた、避妊のために
も有用である。例えば、精子細胞特異的抗原をコードし、従って抗精子免疫応答
を誘導する遺伝子ワクチンが得られ得る。ワクチン接種は、例えば、精子抗原を
発現する組換え細菌株(例えば、サルモネラなど)の投与により、およびヒト絨
毛性ゴナドトロピン(hCG)またはそのフラグメントをコードするDNAワク
チンのワクチン接種による抗hCG中和抗体の誘導により達成され得る。
7. Contraception Genetic vaccines containing optimized antigens obtained according to the present invention are also useful for contraception. For example, a genetic vaccine that encodes a sperm cell-specific antigen and thus induces an anti-sperm immune response can be obtained. Vaccination can be achieved, for example, by administration of a recombinant bacterial strain that expresses sperm antigens (eg, Salmonella, etc.) and anti-hCG neutralizing antibodies by vaccination with a DNA vaccine encoding human chorionic gonadotropin (hCG) or a fragment thereof. Can be achieved.

【0096】 遺伝子ワクチンにおいて用いられ得る精子抗原としては、例えば、以下が挙げ
られる:乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH−C4)、ガラクトシルトランスフェラ
ーゼ(GT)、SP−10、ウサギ精子自己抗原(RSA)、モルモット(g)
PH−20、切断シグナルタンパク質(CS−1)、HSA−63、ヒト(h)
PH−20、およびAgX−1(ZhuおよびNaz(1994)Arch.A
ndrol.33:141〜144)、合成精子ペプチド、P10G(O’Ra
ndら(1993)J.Reprod.Immunol.25:89〜102)
、精子の135kD、95kD、65kD、47kD、41kDおよび23kD
タンパク質、ならびにFA−1抗原(Nazら(1995)Arch.Andr
ol.35:225〜231)そしてサイトケラチン1の35kDのフラグメン
ト(Lucasら(1996)Anticancer Res.16:2493
〜2496)。
Sperm antigens that can be used in genetic vaccines include, for example: lactate dehydrogenase (LDH-C4), galactosyltransferase (GT), SP-10, rabbit sperm autoantigen (RSA), guinea pig (g) )
PH-20, cleavage signal protein (CS-1), HSA-63, human (h)
PH-20, and AgX-1 (Zhu and Naz (1994) Arch. A
ndrol. 33: 141-144), synthetic sperm peptide, P10G (O'Ra
nd et al. (1993) J. Am. Reprod. Immunol. 25: 89-102)
, 135 kD, 95 kD, 65 kD, 47 kD, 41 kD and 23 kD of sperm
Protein and FA-1 antigen (Naz et al. (1995) Arch. Andr
ol. 35: 225-231) and a 35 kD fragment of cytokeratin 1 (Lukas et al. (1996) Anticancer Res. 16: 2493).
242496).

【0097】 本発明の方法はまた、精巣において特異的に発現される遺伝子ワクチンを得る
ために用いられ得る。例えば、精巣に特異的な遺伝子の発現を指示するポリヌク
レオチド配列が用いられ得る(例えば、受精抗原1など)。精子抗原に加えて、
卵母細胞で発現される抗原または生殖を調整するホルモンは、避妊ワクチンの有
用な標的であり得る。例えば、遺伝子ワクチンは、性腺刺激ホルモン放出ホルモ
ン(GnRH)または透明帯タンパク質に対する抗体を産生するために用いられ
得る(Millerら(1997)Vaccine 15:1858〜1862
)。これらの分子を用いるワクチン接種は、動物モデルにおいて効果的であるこ
とが示された(Millerら(1997)Vaccine 15:1858〜
1862)。遺伝的な避妊ワクチンの有用な成分の別の例は、卵巣の透明帯糖タ
ンパク質ZP3である(Tungら(1994)Reprod.Fertil.
Dev.6:349〜355)。
The method of the present invention can also be used to obtain a genetic vaccine that is specifically expressed in testis. For example, a polynucleotide sequence that directs the expression of a testis-specific gene can be used (eg, fertilized antigen 1). In addition to sperm antigen,
Oocytes expressed antigens or hormones that regulate reproduction may be useful targets for contraceptive vaccines. For example, genetic vaccines can be used to produce antibodies to gonadotropin-releasing hormone (GnRH) or zona pellucida proteins (Miller et al. (1997) Vaccine 15: 1858-1862.
). Vaccination with these molecules has been shown to be effective in animal models (Miller et al. (1997) Vaccine 15: 1858-
1862). Another example of a useful component of a genetic contraceptive vaccine is the ovarian zona pellucida glycoprotein ZP3 (Tung et al. (1994) Reprod. Fertil.
Dev. 6: 349-355).

【0098】 (最適化組換え抗原の選択および同定の方法) 一旦、組換え抗原をコードするポリヌクレオチドのライブラリーを得るために
DNAのシャッフリングを実施すれば、このライブラリーは、選択および/また
はスクリーニングに供され、病原因子に対する免疫応答を誘導する能力が改善さ
れた抗原ペプチドをコードするライブラリーのメンバーが同定される。免疫応答
を誘導する能力が改善されているポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオ
チドの選択およびスクリーニングは、インビボおよびインビトロ方法のいずれも
含み得るが、最もしばしば含むのはこれらの方法の組み合わせである。例えば、
代表的な実施態様において、組換え核酸のライブラリーのメンバーは、別々にか
またはプールとしてのいずれかで選択される。このクローンは、直接、分析に供
され得るか、または対応するポリペプチドを産生するために発現され得る。現在
、好ましい実施態様では、インビトロのスクリーニングは、インビボ研究のため
に最もよい候補配列を同定するために実施される。あるいは、このライブラリー
は、直接、インビボのチャレンジ研究に供され得る。この分析は、核酸それ自身
(例えば遺伝子ワクチンとして)か、または核酸によってコードされるポリペプ
チドのいずれかを用い得る。代表的な戦略の概略図を図5に示す。インビトロ方
法およびインビボ方法の両方は、以下により詳細に記載される。
(Method for Selection and Identification of Optimized Recombinant Antigen) Once shuffling of DNA is performed to obtain a library of polynucleotides encoding the recombinant antigen, the library can be selected and / or Screening identifies members of the library that encode antigenic peptides with improved ability to induce an immune response to the pathogenic agent. Selection and screening for recombinant polynucleotides encoding a polypeptide having an improved ability to elicit an immune response can include both in vivo and in vitro methods, but most often includes a combination of these methods. For example,
In an exemplary embodiment, the members of the library of recombinant nucleic acids are selected either separately or as a pool. This clone can be directly subjected to analysis or expressed to produce the corresponding polypeptide. In a presently preferred embodiment, an in vitro screen is performed to identify the best candidate sequences for in vivo studies. Alternatively, the library can be directly subjected to in vivo challenge studies. This analysis may use either the nucleic acid itself (eg, as a genetic vaccine) or the polypeptide encoded by the nucleic acid. A schematic of a representative strategy is shown in FIG. Both in vitro and in vivo methods are described in more detail below.

【0099】 組換えサイクルがインビトロで実施される場合、組換えの産物(すなわち、組
換えセグメント)は、時に、スクリーニング工程の前に細胞に導入される。組換
えセグメントはまた、スクリーニングの前に適切なベクターまたは他の調節配列
に連結され得る。あるいは、インビトロにおいて組換え産生される産物は、時に
、スクリーニングの前にウイルス(例えば、バクテリオファージ)にパッケージ
される。組換えがインビボで実施される場合、組換え産物は、時に組換えが生じ
る細胞内でスクリーニングされ得る。別の適用において、組換えセグメントは細
胞から抽出され、そして必要に応じて、スクリーニングの前にウイルスとしてパ
ッケージされる。
When the recombination cycle is performed in vitro, the products of the recombination (ie, the recombination segments) are sometimes introduced into the cells prior to the screening step. The recombinant segment can also be ligated to a suitable vector or other regulatory sequence prior to screening. Alternatively, products produced recombinantly in vitro are sometimes packaged in a virus (eg, bacteriophage) prior to screening. If the recombination is performed in vivo, the recombination products can sometimes be screened in cells in which the recombination occurs. In another application, the recombinant segments are extracted from the cells and optionally packaged as a virus prior to screening.

【0100】 しばしば、1回の組換えおよび選択の後に改善が得られる。しかし、帰納的配
列組換えがまた、所望の特性におけるなおさらなる改善を得るためにか、または
ほぼ新しい(または「明瞭な」)特性をもたらすために用いられ得る。帰納的配
列組換えは、分子の多様性を生み出すための組換えの連続的なサイクルを引き起
こす。すなわち、互いにある程度の配列同一性を示すが、変異の存在では異なっ
ている核酸分子のファミリーを作成する。任意の所定のサイクルでは、組換えは
、インビボまたはインビトロで、細胞内でまたは細胞外で生じ得る。さらに、組
換えから生じる多様性は、組換えのための基質または産物のいずれかに対して以
前の変異誘発方法(例えば、誤差傾向(error−prone)PCRまたは
カセット変異誘発)を適用することにより任意のサイクルで増強され得る。
Often, improvements are obtained after a single recombination and selection. However, recursive sequence recombination can also be used to obtain yet further improvements in the desired properties or to bring about new (or "clear") properties. Inductive sequence recombination causes a continuous cycle of recombination to create molecular diversity. That is, a family of nucleic acid molecules that show some degree of sequence identity to one another, but differ in the presence of mutations, is created. In any given cycle, recombination can occur in vivo or in vitro, intracellularly or extracellularly. In addition, the diversity arising from recombination can be determined by applying previous mutagenesis methods (eg, error-prone PCR or cassette mutagenesis) to either the substrate or the product for recombination. It can be enhanced in any cycle.

【0101】 現在の好ましい実施態様では、最適化された組換え抗原をコードするポリヌク
レオチドは、分子の戻し交配に供される。この戻し交配は、最適化された免疫応
答を提供する表現型にとって重要な変異を保持しながら、親の配列または野生型
配列に戻るシャッフリングされたキメラ/変異体を育成する手段を提供する。天
然の変異を除去することに加えて、分子の戻し交配はまた、改善された改変体に
おけるどの多数の変異が改善された表現型に大きく貢献するのかを特徴付けるた
めに用いられ得る。これは、他のどのような方法によっても、効率的なライブラ
リーの様式では達成され得ない。戻し交配は、高分子の過剰の親配列を有する改
善された配列をシャッフリングすることにより実施される。
In a presently preferred embodiment, the polynucleotide encoding the optimized recombinant antigen is subjected to backcrossing of the molecule. This backcross provides a means to cultivate shuffled chimeras / variants that revert to the parental or wild-type sequence while retaining mutations that are important for the phenotype that provides an optimized immune response. In addition to eliminating natural mutations, backcrossing of the molecules can also be used to characterize which large numbers of mutations in the improved variants contribute significantly to the improved phenotype. This cannot be achieved by any other method in an efficient library fashion. Backcrossing is performed by shuffling the improved sequence with the excess parent sequence of the macromolecule.

【0102】 スクリーニングまたは選択の性質は、どの特性または特徴が獲得されるか、あ
るいは改善が探索されるのはどの特性または特徴であるかに依存し、そして多く
の実施例が以下に議論される。組換えの特定の産物が開始基質に対して新しいも
しくは改善された特性または特徴を獲得した分子の基礎を理解することは通常、
必要ではない。例えば、抗原性ポリペプチドをコードする遺伝子は、それぞれ異
なる意図する役割を有する多数のコンポーネント配列を有し得る(例えば、図4
を参照のこと)。これらの各コンポーネント配列は、同時に変化されそして組み
換えられ得る。次いで、スクリーニング/選択は、例えば、病原因子に対して免
疫応答を誘導する能力が増強された組換えセグメントについて実施され得る(こ
のような改善が組換えポリヌクレオチドの任意の個々のコンポーネント配列に起
因する必要なしに)。
The nature of the screening or selection depends on which property or feature is obtained or which property or feature is sought for improvement, and a number of examples are discussed below. . Understanding the basis of a molecule in which a particular product of recombination has acquired new or improved properties or characteristics relative to the starting substrate is usually a matter of understanding.
Not necessary. For example, a gene encoding an antigenic polypeptide can have multiple component sequences, each with a different intended role (see, eg, FIG. 4).
checking). Each of these component sequences can be changed and recombined simultaneously. Screening / selection can then be performed, for example, on recombinant segments with an enhanced ability to induce an immune response against the virulence factor (such improvement due to any individual component sequence of the recombinant polynucleotide). Without having to do that).

【0103】 所望の特性について用いられる特定のスクリーニングのプロトコールに依存し
て、スクリーニングの最初の回は、時に、高いトランスフェクション効率および
培養の容易さのために、細菌細胞を用いて実施され得る。しかし、特に、免疫原
性活性の試験に関して、試験動物は、ライブラリー発現およびスクリーニングの
ために用いられる。細菌または単純な真核生物ライブラリーの細胞においてスク
リーニングが受け入れられないスクリーニングの同様の他のタイプは、ライブラ
リーの意図された使用の環境に近い環境での使用のために選択された細胞におい
て実施される。スクリーニングの最終回は、使用を意図した正確な細胞型または
生物体に対してできるだけ近い細胞または生物体において実施され得る。
[0103] Depending on the particular screening protocol used for the desired properties, the first round of screening can sometimes be performed with bacterial cells for high transfection efficiency and ease of culture. However, particularly for testing for immunogenic activity, test animals are used for library expression and screening. Similar other types of screening where screening is unacceptable in cells of a bacterial or simple eukaryotic library are performed on cells selected for use in an environment that is closer to the environment of the library's intended use Is done. The final round of screening may be performed on cells or organisms as close as possible to the exact cell type or organism intended for use.

【0104】 特性のさらなる改善が所望される場合、最初の回のスクリーニング/選択で残
存する組換えセグメントの少なくとも1つ、および収集物は、通常は組換えのさ
らなる回に供される。これらの組換えセグメントは、互いに、または元来の基質
もしくはそれらのさらなる改変を示す外因性のセグメントと組み換えられ得る。
さらに、組換えは、インビトロまたはインビボで進行され得る。以前のスクリー
ニング工程が細胞の成分として所望の組換えセグメントを同定する場合、この成
分はインビボにおいてさらなる組換えに供され得るか、またはインビトロにおい
てさらなる組換えに供され得るか、またはインビトロ組換えの回を実施する前に
単離され得る。逆に、以前のスクリーニング工程が所望の組換えセグメントを裸
の形態でまたはウイルスの成分として同定する場合、これらのセグメントは、イ
ンビボ組換えの回を実施するために細胞に導入され得る。どのように実施されよ
うとも、組換えの第2の回は、以前の回から得られる組換えセグメントに存在す
るよりもさらなる多様性を包含するさらなる組換えセグメントを産生する。
If further improvements in properties are desired, at least one of the recombinant segments remaining in the first round of screening / selection, and the collection, are usually subjected to a further round of recombination. These recombinant segments can be recombined with each other or with exogenous segments that exhibit the original substrate or further modifications thereof.
Furthermore, recombination can proceed in vitro or in vivo. If the previous screening step identifies the desired recombinant segment as a component of the cell, this component can be subjected to further recombination in vivo, or to further recombination in vitro, or It can be isolated before performing the round. Conversely, if previous screening steps identified the desired recombinant segments in naked form or as components of the virus, these segments could be introduced into cells to perform a round of in vivo recombination. Regardless of how it is performed, the second round of recombination produces additional recombinant segments that include more diversity than exists in the recombinant segments obtained from previous rounds.

【0105】 組換えの第2の回は、第1の回について上記で議論された原理に従ってさらな
る回のスクリーニング/選択が続けられ得る。スクリーニング/選択のストリン
ジェンシーは、回ごとに増加し得る。また、スクリーニングの性質およびスクリ
ーニングされる特性は、複数の特性の改善が所望される場合、または新しい特性
を複数獲得することが所望される場合、回ごとに変化し得る。次いで、組換えお
よびスクリーニングのさらなる回は、組換えセグメントが、所望の新しいもしく
は改善した特性または機能を獲得するように十分に進化するまで実施され得る。
The second round of recombination may be followed by a further round of screening / selection according to the principles discussed above for the first round. Screening / selection stringency may increase from round to round. Also, the nature of the screening and the properties being screened may change from time to time, if a plurality of properties are desired to be improved, or if a plurality of new properties are desired to be obtained. Further rounds of recombination and screening may then be performed until the recombination segment has evolved sufficiently to acquire the desired new or improved property or function.

【0106】 本発明の実施は、組換え核酸の構築および形質転換宿主細胞における遺伝子の
発現を含む。これらの目的を達成するための分子クローニング技術は、当該分野
において公知である。組換え核酸の構築(例えば、発現ベクター)に適切な広範
な種々のクローニング方法およびインビトロ増幅方法は、当業者に周知である。
本明細書において有用な分子生物学的技術(変異誘発を含む)を記載する一般的
なテキストとしては、以下が挙げられる:BergerおよびKimmel、G
uide to Molecular Cloning Techniques
,Methods in Enzymology 第152巻 Academi
c Press,Inc.、San Diego、CA(Berger);Sa
mbrookら、Molecular Cloning−A Laborato
ry Manual(第2版)、第1〜3巻、Cold Spring Har
bor Laboratory,Cold Spring Harbor、Ne
w York、1989(「Sambrook」)およびCurrent Pr
otocols in Molecular Biology、F.M.Aus
ubelら編、Current Protocols、Greene Publ
ishing Associates、Inc.とJohn Wiley&So
ns、Inc.の合弁企業、(1998から補遺)(「Ausubel」)。ポ
リメラーゼ連鎖反応(PCR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、Q−レプリカー
ゼ増幅および他のRNAポリメラーゼ媒介技術(例えば、NASBA)を含む、
インビトロ増幅方法を通じて、当業者を指示するのに十分な技術の例は、以下に
見出される:Berger、Sambrook、およびAusubel、ならび
にMullisら(1987)米国特許第4,683,202号;PCR Pr
otocols A Guide to Methods and Appli
cations(Innisら編)Academic Press Inc.S
an Diego,CA(1990)(Innis);ArnheimおよびL
evinson(1990年10月1日)C&EN 36〜47;The Jo
urnal Of NIH Research(1991)3、81〜94;(
Kwohら(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86
、1173;Guatelliら(1990)Proc.Natl.Acad.
Sci.USA 87、1874;Lomellら(1989)J.Clin.
Chem 35、1826;Landegrenら(1988)Science
241、1077〜1080;Van Brunt(1990)Biotec
hnology 8、291〜294;WuおよびWallace(1989)
Gene 4、560:Barringerら(1990)Gene 89、1
17、およびSooknananおよびMalek(1995)Biotech
nology 13:563〜564。インビトロで増幅した核酸のクローニン
グの改良方法は、Wallaceら米国特許第5,426,039号に記載され
る。PCRによる大きい核酸を増幅する改良方法は、Chengら(1994)
Nature 369:684〜685およびその参考に概説されており、ここ
では40kbまでのPCR単位複製配列が産生される。当業者は、任意のRNA
が本質的に、逆転写酵素およびポリメラーゼを用いて、制限切断、PCR伸長お
よび配列決定に適切な二本鎖DNAに転換され得ることを理解し得る。Ausu
bel、SambrookおよびBerger(すべて前出)を参照のこと。
The practice of the present invention involves the construction of recombinant nucleic acids and the expression of genes in transformed host cells. Molecular cloning techniques to achieve these ends are known in the art. A wide variety of cloning and in vitro amplification methods suitable for the construction of recombinant nucleic acids (eg, expression vectors) are well known to those of skill in the art.
General text describing molecular biology techniques (including mutagenesis) useful herein include: Berger and Kimmel, G.
Uide to Molecular Cloning Technologies
, Methods in Enzymology, Volume 152, Academi
c Press, Inc. , San Diego, CA (Berger); Sa
mbrook et al., Molecular Cloning-A Laborato.
ry Manual (2nd edition), Volumes 1-3, Cold Spring Har
Bor Laboratory, Cold Spring Harbor, Ne
w York, 1989 ("Sambrook") and Current Pr.
otocols in Molecular Biology, F.C. M. Aus
ed. ubel et al., Current Protocols, Greene Publ
ising Associates, Inc. And John Wiley & So
ns, Inc. Joint venture (supplement from 1998) ("Ausubel"). Including polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), Q-replicase amplification and other RNA polymerase-mediated techniques (eg, NASBA),
Examples of techniques that are sufficient to direct one of skill through the in vitro amplification method are found below: Berger, Sambrook, and Ausubel, and Mullis et al. (1987) US Patent No. 4,683,202; PCR Pr
otocols A Guide to Methods and Appli
editions (edited by Innis et al.) Academic Press Inc. S
an Diego, CA (1990) (Innis); Arnheim and L.
evinson (October 1, 1990) C & EN 36-47; The Jo
urnal of NIH Research (1991) 3, 81-94;
Kwoh et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86
Guatelli et al. (1990) Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 87, 1874; Lomell et al. (1989) J. Am. Clin.
Chem 35, 1826; Landegren et al. (1988) Science.
241, 1077-1080; Van Brunt (1990) Biotec
hnology 8, 291-294; Wu and Wallace (1989).
Gene 4, 560: Barringer et al. (1990) Gene 89, 1.
17, and Sooknanan and Malek (1995) Biotech.
No. 13: 563-564. Improved methods for cloning in vitro amplified nucleic acids are described in Wallace et al., US Pat. No. 5,426,039. An improved method for amplifying large nucleic acids by PCR is described in Cheng et al. (1994).
Nature 369: 684-685 and references therein, where PCR amplicons of up to 40 kb are produced. One of skill in the art will appreciate any RNA
Can be essentially converted to double-stranded DNA suitable for restriction cleavage, PCR extension and sequencing using reverse transcriptase and polymerase. Ausu
See Bel, Sambrook and Berger (all supra).

【0107】 プローブとして(例えば、インビトロの増幅方法における)の使用のための、
遺伝子プローブとしての使用のための、またはシャッフリング標的(例えば、合
成遺伝子または遺伝子セグメント)としてのオリゴヌクレオチドは、例えば、N
eedham−VanDevanterら(1984)Nucleic Aci
ds Res.12;6159〜6168に記載のように、自動合成機を用いて
、代表的に、BeucageおよびCaruthers(1981)Tetra
hedron Letts.,22(20):1859〜1862に記載の固相
ホスホルアミダイトトリエステル法に従って化学的に合成される。オリゴヌクレ
オチドはまた、当業者に公知の種々の商業的供給源からカスタムメードされそし
て購入され得る。
For use as a probe (eg, in an in vitro amplification method)
Oligonucleotides for use as genetic probes or as shuffling targets (eg, synthetic genes or gene segments) are, for example, N
eedham-VanDevanter et al. (1984) Nucleic Aci.
ds Res. 12; 6159-6168, and using an automated synthesizer, typically in Beucage and Caruthers (1981) Tetra.
hedron Letts. , 22 (20): 1859-1862, chemically synthesized according to the solid-phase phosphoramidite triester method. Oligonucleotides can also be custom made and purchased from a variety of commercial sources known to those of skill in the art.

【0108】 実際、公知の配列を有する任意の核酸は、本質的に、以下のような任意の種々
の商業的供給源に特別注文され得る:例えば、The Midland Cer
tified Reagent Company(mcrc@oligos.c
om)、The Great American Gene Company(
http://www.genco.com)、ExpressGen Inc
.(www.expressgen.com)、Operon Technol
oigies Inc.(Alameda、CA)およびその他多数。同様に、
ペプチドおよび抗体は、例えば、PeptidoGenic(pkim@ccn
et.com)、HTI Bio−products,Inc.(http:/
/www.htibio.com)、BMA Biomedicals Ltd
(U.K.)、BioSynthesis、Inc.およびその他多数の任意の
種々の供給源に特別注文され得る。
Indeed, any nucleic acid having a known sequence can be customized, essentially, from any of a variety of commercial sources, such as: The Midland Cer
tied Reagent Company (mcrc@oligos.c)
om), The Great American Gene Company (
http: // www. genco. com), ExpressGen Inc
. (Www.expressgen.com), Operon Technology
oils Inc. (Alameda, CA) and many others. Similarly,
Peptides and antibodies are described, for example, in PeptidoGenic (pkim @ ccn).
et. com), HTI Bio-products, Inc. (Http: //
/ Www. htbio. com), BMA Biomedicals Ltd
(UK), BioSynthesis, Inc. And many other various sources.

【0109】 (1.組換え核酸およびポリペプチドの精製およびインビトロ分析) 一旦、DNAシャッフリングが実施されれば、組換えポリヌクレオチドの得ら
れたライブラリーは、最も有望な候補の組換え核酸を同定するために、インビト
ロの精製および予備的分析に供され得る。有利なことに、このアッセイは、高処
理能力形式で実施され得る。例えば、個々のシャッフリングされた組換え抗原を
精製するために、クローンは96ウエルの型に自動的に選択され、増殖され、そ
して所望に応じて保存のために凍結される。
1. Purification and In Vitro Analysis of Recombinant Nucleic Acids and Polypeptides Once DNA shuffling has been performed, the resulting library of recombinant polynucleotides identifies the most promising candidate recombinant nucleic acids. To perform in vitro purification and preliminary analysis. Advantageously, the assay can be performed in a high-throughput format. For example, to purify individual shuffled recombinant antigens, clones are automatically selected into a 96-well format, expanded, and optionally frozen for storage.

【0110】 全細胞溶解液(V−抗原)、周辺質の抽出物または培養上清(毒素)は、以下
に記載されるようにELISAで直接分析され得るが、高処理能力精製がまた、
時に必要とされる。固定された抗体またはヘキサヒスチジンペプチドのような小
さい非免疫原性のアフィニティータグの組み込みを用いるアフィニティークロマ
トグラフィー(固定された金属アフィニティークロマトグラフィーを有する)は
、迅速なタンパク質精製を可能にする。96ウエルのフィルター底プレートとの
高い結合能力の試薬は、高処理能力の精製プロセスを提供する。培養および精製
の規模は、タンパク質の収量に依存するが、初期の研究で必要なのは、50μg
未満のタンパク質である。改善された特性を示す抗原は、再アッセイおよび動物
チャレンジ研究のためにFPLCによって、より大規模で精製され得る。
Although whole cell lysates (V-antigen), periplasmic extracts or culture supernatants (toxins) can be analyzed directly by ELISA as described below,
Sometimes needed. Affinity chromatography (with immobilized metal affinity chromatography) using the incorporation of small non-immunogenic affinity tags, such as immobilized antibodies or hexahistidine peptides, allows for rapid protein purification. High binding capacity reagents with 96 well filter bottom plates provide a high throughput purification process. The size of the culture and purification depends on the protein yield, but initial studies require 50 μg
Less than a protein. Antigens that exhibit improved properties can be purified on a larger scale by FPLC for reassays and animal challenge studies.

【0111】 いくつかの実施態様において、シャッフリングされた抗原コードのポリヌクレ
オチドは、遺伝子ワクチンとしてアッセイされる。シャッフリングされた抗原配
列を含む遺伝子ワクチンベクターは、自動のコロニー選択および引き続き自動プ
ラスミド精製を用いて調製され得る。1日あたり600〜800プラスミドの精
製を可能にする自動プラスミド精製プロトコールが利用可能である。DNAの量
と精製度はまた、例えば、96ウエルプレート内で分析され得る。現在、好まし
い実施態様では、それぞれのサンプルにおけるDNAの量は、自動的に標準化さ
れ、ベクターの異なるバッチ間の変動を有意に減少させ得る。
In some embodiments, the shuffled antigen-encoding polynucleotides are assayed as a genetic vaccine. Genetic vaccine vectors containing shuffled antigen sequences can be prepared using automated colony selection and subsequent automated plasmid purification. An automated plasmid purification protocol is available that allows for purification of 600-800 plasmids per day. The amount and purity of the DNA can also be analyzed, for example, in a 96-well plate. In a presently preferred embodiment, the amount of DNA in each sample is automatically normalized, which can significantly reduce variability between different batches of vector.

【0112】 一旦、タンパク質および/または核酸が所望のように選択され精製されれば、
それらは、任意の多数のインビトロ分析方法に供され得る。このようなスクリー
ニングは、効率的に発現され、そして複数のエピトープおよび適切な折りたたみ
パターンを有する抗原を同定するために、例えば、ファージディスプレイ、フロ
ーサイトメトリーおよびELISAアッセイを含む。細菌の毒素の場合、このラ
イブラリーはまた、哺乳動物細胞における毒性の低下についてスクリーニングさ
れ得る。
Once the proteins and / or nucleic acids have been selected and purified as desired,
They can be subjected to any of a number of in vitro analytical methods. Such screens include, for example, phage display, flow cytometry, and ELISA assays to identify antigens that are efficiently expressed and have multiple epitopes and the proper folding pattern. In the case of bacterial toxins, the library can also be screened for reduced toxicity in mammalian cells.

【0113】 1つの例として、交差反応性の組換え抗原を同定するために、スクリーニング
のためのモノクローナル抗体のパネルを用い得る。体液性の免疫応答は、一般に
抗原性タンパク質の複数の領域を標的する。従って、モノクローナル抗体は、免
疫原性タンパク質の種々の領域に対して惹起され得る(Alvingら(199
5)Immunol.Rev.145:5)。さらに、所定の病原体の一つの株
のみを認識するモノクローナル抗体のいくつかの例が存在する。そして、当然、
病原体の異なる血清型が抗体の異なるセットにより認識される。例えば、モノク
ローナル抗体のパネルは、VEEエンベロープタンパク質に対して惹起され、従
ってこれは、ウイルスの異なるサブタイプを認識するための手段を提供する(R
oehringおよびBolin(1997)J.Clin.Microbio
l.35:1887)。このような抗体(ファージディスプレイおよびELIS
Aスクリーニングと組み合わせて)は、複数の病原体株由来のエピトープを有す
る組換え抗原を富化するために用いられ得る。細胞の分類(セルソーティング)
に基づくフローサイトメトリーは、さらに、最も効率的に発現される改変体の選
択を可能にする。
As one example, a panel of monoclonal antibodies for screening can be used to identify cross-reactive recombinant antigens. A humoral immune response generally targets multiple regions of an antigenic protein. Thus, monoclonal antibodies can be raised against various regions of the immunogenic protein (Alving et al. (199).
5) Immunol. Rev .. 145: 5). In addition, there are several examples of monoclonal antibodies that recognize only one strain of a given pathogen. And, of course,
Different serotypes of the pathogen are recognized by different sets of antibodies. For example, a panel of monoclonal antibodies is raised against the VEE envelope protein, thus providing a means for recognizing different subtypes of the virus (R
Oehring and Bolin (1997) J. Am. Clin. Microbio
l. 35: 1887). Such antibodies (phage display and ELIS
A in combination with A screening) can be used to enrich recombinant antigens with epitopes from multiple pathogen strains. Cell sorting (cell sorting)
Based flow cytometry further allows the selection of the most efficiently expressed variants.

【0114】 ファージディスプレイは、大きいライブラリーからの目的のタンパク質の強力
な選択方法を提供する(Bassら(1990)Proteins:Struc
t.Funct.Genet.8:309;LowmanおよびWells(1
991)Methods:A Comparison to Methods
Enz.3(3);205〜216.LowmanおよびWells(1993
)J.Mol.Biol.234;564〜578)。ファージディスプレイ技
術についての現在のいくつかの概説としては、例えば、以下が挙げられる;Mc
Gregor(1996)Mol Biotechnol.6(2):155〜
62;Dunn(1996)Curr.Opin.Biotechnol.7(
5):547〜53;Hillら(1996)Mol Microbiol 2
0(4):685〜92;Phage Display of Peptide
s and Proteins:A Laboratory Manual.B
K.Kay,J.Winter,J.McCafferty編、Academi
c Press 1996;O’Neilら(1995)Curr.Opin.
Struct.Biol.5(4):443〜9;Phizickyら(199
5)Microbiol Rev.59(1):94〜123;Clackso
nら(1994)Trends Biotechnol.12(5):173〜
84;Feliciら(1995)Biotechnol.Annu.Rev.
1:149〜83;Burton(1995)Immunotechnolog
y 1(2):87〜94.)。また、Cwirlaら、Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 87:6378〜6382(1990):Devl
inら、Science 249:404〜406(1990)、Scottお
よびSmith、Science 249:386〜388(1990);La
dnerら、US 5,571,698を参照のこと。それぞれのファージ粒子
は、その表面上に特有の改変タンパク質を提示し、そしてその特定の改変体をコ
ードする遺伝子をパッケージする。抗原に対するシャッフリングした遺伝子は、
ファージ表面で発現されるタンパク質と融合され(例えば、ファージM13の遺
伝子III)、そしてファージミドベクターにクローニングされる。現在、好ま
しい実施態様において、抑制可能な終止コドン(例えば、アンバー終止コドン)
は、遺伝子を分離し、結果としてE.coli.の抑制系統において、抗原−g
IIIpの融合が、M13ヘルパーファージの感染の際に、産生され、ファージ
粒子に組み込まれる。同じベクターは、タンパク質精製のために非抑制的なE.
coliにおいて非融合抗原単独の産生を指向し得る。
[0114] Phage display provides a powerful method of selecting proteins of interest from large libraries (Bass et al. (1990) Proteins: Struc).
t. Funct. Genet. 8: 309; Lowman and Wells (1
991) Methods: A Comparison to Methods
Enz. 3 (3); 205-216. Lowman and Wells (1993)
J.). Mol. Biol. 234; 564-578). Some current reviews on phage display technology include, for example: Mc;
Gregor (1996) Mol Biotechnol. 6 (2): 155
62; Dunn (1996) Curr. Opin. Biotechnol. 7 (
5): 547-53; Hill et al. (1996) Mol Microbiol 2
0 (4): 685-92; Phase Display of Peptide
s and Proteins: A Laboratory Manual. B
K. Kay, J .; Winter, J.M. Academi, edited by McCafferty
c Press 1996; O'Neil et al. (1995) Curr. Opin.
Struct. Biol. 5 (4): 443-9; Physicky et al. (199
5) Microbiol Rev. 59 (1): 94-123; Clackso
n et al. (1994) Trends Biotechnol. 12 (5): 173-
84; Felici et al. (1995) Biotechnol. Annu. Rev ..
1: 149-83; Burton (1995) Immunotechnology.
y1 (2): 87-94. ). See also Cwila et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 87: 6378-6382 (1990): Devl.
in et al., Science 249: 404-406 (1990), Scott and Smith, Science 249: 386-388 (1990); La.
See dner et al., US 5,571,698. Each phage particle displays a unique variant protein on its surface and packages the gene encoding that particular variant. The shuffled gene for the antigen
It is fused to a protein expressed on the phage surface (eg, gene III of phage M13) and cloned into a phagemid vector. In a presently preferred embodiment, a repressible stop codon (eg, an amber stop codon)
Isolates the gene, resulting in E. coli. coli. Antigen-g
A fusion of IIIp is produced upon infection of M13 helper phage and incorporated into the phage particle. The same vector has non-repressible E. coli for protein purification.
E. coli can direct the production of the unfused antigen alone.

【0115】 提示ライブラリーに最もよく用いられる遺伝子パッケージは、バクテリオファ
ージ(詳細には糸状ファージ)、および特にファージM13、FdおよびF1で
ある。ほとんどの研究は、融合タンパク質を形成するこれらのファージのgII
IまたはgVIIIのいずれかに提示されるポリペプチドをコードするライブラ
リーを挿入することを含んでいる。例えば、Dower,WO 91/1981
8;Devlin、WO 91/18989;MacCafferty、WO
92/01047(遺伝子III);Huse、WO 92/06204;Ka
ng、WO 92/18619(遺伝子VIII)を参照のこと。このような融
合タンパク質は(通常、ただし必然ではないが)、ファージコートタンパク質、
提示されるポリペプチドおよび遺伝子IIIもしくは遺伝子VIIIのタンパク
質のいずれかまたはそれらのフラグメント由来のシグナル配列を含む。外因性の
コード配列は、他の挿入部位が可能であるが、しばしば遺伝子IIIまたは遺伝
子VIIIのN末端にまたは近位に挿入される。
The most commonly used genetic packages for display libraries are bacteriophages (in particular, filamentous phages), and especially phages M13, Fd and F1. Most studies have focused on the gII of these phages to form fusion proteins.
Inserting a library encoding a polypeptide displayed in either I or gVIII. For example, Dower, WO 91/1981
8; Devlin, WO 91/18989; MacCafferty, WO
92/01047 (gene III); Huse, WO 92/06204; Ka
ng, WO 92/18619 (gene VIII). Such fusion proteins (usually, but not necessarily) include phage coat proteins,
Includes the displayed polypeptide and signal sequences from either the gene III or gene VIII proteins or fragments thereof. The exogenous coding sequence is often inserted at or near the N-terminus of gene III or gene VIII, although other insertion sites are possible.

【0116】 真核生物のウイルスは、類似の様式でポリペプチドを提示するために用いられ
得る。例えば、モロニーマウス白血病ウイルスのgp70と融合したヒトヘレグ
リン(heregulin)の提示は、Hanら、Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA 92:9747〜9751(1995)により報告されて
いる。芽胞はまた、複製可能な遺伝子パッケージとして用いられ得る。これらの
場合、ポリペプチドは、芽胞の外部表面から提示される。例えば、B.subt
ilis由来の芽胞は、適切であることが報告されている。これらの芽胞のコー
トタンパク質の配列は、Donovanら、J.Mol.Biol.196、1
〜10(1987)により提供される。細胞はまた複製可能な遺伝子パッケージ
として使用され得る。提示されるポリペプチドは、細胞表面で発現される細胞タ
ンパク質をコードする遺伝子に挿入される。Salmonella typhi
murium、Bacillus subtilis、Pseudomonas
aeruginosa、Vibrio cholerae、Klebsiel
la pneumonia、Neisseria gonorrhoeae、N
eisseria meningitidis、Bacteroides no
dosus、Moraxella bovisおよび特にEscherichi
a coliを含む細菌細胞が好ましい。外部表面タンパク質の詳細は、Lad
nerら、US 5,571,698およびそれに引用された参考に議論されて
いる。例えば、E.coli.のlamBタンパク質は、適切である。
[0116] Eukaryotic viruses can be used to present polypeptides in a similar manner. For example, the presentation of human heregulin fused to the Moloney murine leukemia virus gp70 is described in Han et al., Proc. Natl. Aca
d. Sci. USA 92: 9747-9751 (1995). Spores can also be used as replicable genetic packages. In these cases, the polypeptide is presented from the outer surface of the spore. For example, B. subt
Spores from ilis have been reported to be suitable. The sequence of the coat protein of these spores is described in Donovan et al. Mol. Biol. 196, 1
To 1987 (1987). Cells can also be used as replicable genetic packages. The displayed polypeptide is inserted into a gene encoding a cellular protein expressed on the cell surface. Salmonella typhi
murium, Bacillus subtilis, Pseudomonas
aeruginosa, Vibrio cholerae, Klebsiel
la pneumonia, Neisseria gonorrhoeae, N
eisseria meningitidis, Bacteroides no
dosus, Moraxella bovis and especially Escherichi
Bacterial cells containing a coli are preferred. For more information on external surface proteins, see Lad
ner et al., US Pat. No. 5,571,698 and the references cited therein. For example, E. coli. The lamB protein is suitable.

【0117】 ファージまたは他の複製可能な遺伝子パッケージを用いる提示方法の基礎的な
概念は、スクリーニングされるポリペプチドをコードするDNAとポリペプチド
との間の物理的な会合の樹立である。この物理的な会合は、複製可能な遺伝子パ
ッケージにより提供される。この遺伝子パッケージは、ファージまたは他のパッ
ケージのゲノムを含むカプシドの一部として、ゲノムによりコードされるポリペ
プチドを提示する。ポリペプチドとそれらの遺伝子物質との間の物理的会合の樹
立は、異なるポリペプチドを保有する非常に多数のファージの同時集団スクリー
ニングを可能にする。標的(例えば、レセプター)に対する親和性でポリペプチ
ドを提示するファージは、標的に結合し、そしてこれらのファージは、標的に対
する親和性スクリーニングにより富化(濃縮)される。これらのファージから提
示されたポリペプチドの同定は、それらのそれぞれのゲノムから決定され得る。
これらの方法を用いて、同定されたポリペプチドは、所望の標的に対して結合親
和性を有する場合、次いで、従来の手段によりバルク内で合成され得る。または
このペプチドもしくはポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、遺伝子ワ
クチンの部分として用いられ得る。
The basic concept of a display method using a phage or other replicable genetic package is the establishment of a physical association between the DNA encoding the polypeptide to be screened and the polypeptide. This physical association is provided by a replicable genetic package. This genetic package displays the polypeptide encoded by the genome as part of a capsid containing the genome of a phage or other package. Establishing physical associations between polypeptides and their genetic material allows for the simultaneous population screening of a large number of phage carrying different polypeptides. Phage displaying the polypeptide with affinity for the target (eg, receptor) bind to the target, and these phage are enriched by affinity screening for the target. The identity of the polypeptides displayed from these phages can be determined from their respective genomes.
Using these methods, if the identified polypeptide has binding affinity for the desired target, it can then be synthesized in bulk by conventional means. Alternatively, the polynucleotide encoding the peptide or polypeptide can be used as part of a genetic vaccine.

【0118】 特異的結合特性(この場合、ファミリー特異的抗体への結合)を有する改変体
は、固定化抗体を用いるパンニングによって容易に富化される。1つのファミリ
ーに特異的な抗体が、抗原ファミリー由来の複数エプトープを有する改変体を迅
速に選択するために、各ラウンドのパンニングで使用される。例えば、Aファミ
リー特異的抗体が、パンニングの第一のラウンドでA特異的エピトープを提示す
るシャッフルされたクローンを選択するために使用され得る。B特異的抗体を用
いるパンニングの第二のラウンドは、「A」クローンから、A特異的エピトープ
とB特異的エピトープの両方を提示するクローンを選択する。C特異的抗体を用
いるパンニングの第三のラウンドは、Aエピトープ、Bエピトープ、およびCエ
ピトープを有する改変体について選択する。E.coliでよく発現し、そして
選択を通じて安定であるクローンについて、このプロセスの間、連続的な選択が
存在する。転写、翻訳、分泌、折り畳み、および安定性のような要因における改
善はしばしば観察され、そしてワクチン生産における使用のための選択されたク
ローンの有用性を増強する。
Variants with specific binding properties (in this case, binding to family-specific antibodies) are readily enriched by panning with immobilized antibodies. Antibodies specific to one family are used in each round of panning to rapidly select variants with multiple eptoops from the antigen family. For example, A family-specific antibodies can be used to select shuffled clones that display A-specific epitopes in the first round of panning. The second round of panning with B-specific antibodies selects from the "A" clones those that display both A-specific and B-specific epitopes. The third round of panning with C-specific antibodies selects for variants with A, B, and C epitopes. E. FIG. For clones that express well in E. coli and are stable through selection, there is a continuous selection during this process. Improvements in factors such as transcription, translation, secretion, folding, and stability are often observed and enhance the utility of the selected clone for use in vaccine production.

【0119】 ファージELISA方法は、個々の改変体を迅速に特徴付けするために使用さ
れ得る。これらのアッセイは、各タンパク質の精製を必要とすることなく、改変
体の定量のための迅速な方法を提供する。個々のクローンを、96ウェルプレー
ト中に配置し、増殖し、そして保存のために凍結する。二連プレート中の細胞を
、ヘルパーファージで感染させ、一晩増殖し、そして遠心分離によってペレット
化する。特定の改変体を提示するファージを含む上清を固定化抗体とインキュベ
ートし、そして結合したクローンを、抗M13抗体結合体によって検出する。滴
定シリーズのファージ粒子、固定化抗原、および/または可溶性抗原競合結合研
究は全て、タンパク質結合を定量するために高度に有効な手段である。複数エピ
トープを提示する改変体抗原は、適当な動物チャレンジモデルにおいてさらに研
究される。
The phage ELISA method can be used to rapidly characterize individual variants. These assays provide a rapid method for quantification of variants without requiring purification of each protein. Individual clones are placed in 96-well plates, expanded and frozen for storage. Cells in duplicate plates are infected with helper phage, grown overnight, and pelleted by centrifugation. The supernatant containing the phage displaying the particular variant is incubated with the immobilized antibody, and the bound clone is detected by an anti-M13 antibody conjugate. The titration series of phage particles, immobilized antigen, and / or soluble antigen competition binding studies are all highly effective tools for quantifying protein binding. Variant antigens displaying multiple epitopes are further studied in appropriate animal challenge models.

【0120】 いくつかのグループは、大きなライブラリーからの所望の特性を有する変異体
タンパク質のスクリーニングおよび選択のためのインビトロのリボソーム提示系
を報告している。この技術は、改善された特性(例えば、抗体への広範な交差反
応性および折り畳みの改善)を有する改変体抗原について選択または富化するよ
うにファージディスプレイするために同様に使用され得る(例えば、Hanes
ら(1997)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 94(10
):4937−42;Mattheakisら、(1994)Proc.Nat
’l.Acad.Sci.USA 91(19):9022−6;Heら(19
97)Nucl.Acids Res.25(24):5132−4;Nemo
toら(1997)FEBS Lett.414(2):405−8を参照のこ
と)。
Several groups have reported in vitro ribosome display systems for screening and selecting for mutant proteins with desired properties from large libraries. This technique can also be used to phage display to select or enrich for variant antigens with improved properties (eg, improved cross-reactivity to antibodies and improved folding) (eg, Hanes
(1997) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 94 (10
): 4937-42; Mattheakis et al., (1994) Proc. Nat
'l. Acad. Sci. ScL USA 91 (19): 9022-6; He et al. (19)
97) Nucl. Acids Res. 25 (24): 5132-4; Nemo
(1997) FEBS Lett. 414 (2): 405-8).

【0121】 改善された特性(例えば、発現レベルの増大、広範な交差反応性、折り畳みお
よび安定性の増強)について抗原をスクリーニングする他のディスプレイ方法が
存在する。これらとしては、インタクトなE.coliまたは他の細胞における
タンパク質のディスプレイが挙げられるが、これらに限定されない(例えば、F
ranciscoら(1993)Proc.Nat’l.Acad.Sci.U
SA 90:1044−10448;Luら(1995)Bio/Techno
logy 13:366−372)。シャッフルされた抗原のDNA結合タンパ
ク質への融合は、発現ベクターで抗原タンパク質をその遺伝子に連結し得る(S
chatzら(1996)Methods Enzymol.267:171−
91;Gatesら(1996)J.Mol.Biol.255:373−86
)。
There are other display methods for screening antigens for improved properties (eg, increased expression levels, extensive cross-reactivity, folding and stability). These include intact E. coli. coli, or display of proteins in other cells, such as, but not limited to, F.
rancisco et al. (1993) Proc. Nat'l. Acad. Sci. U
SA 90: 1044-10448; Lu et al. (1995) Bio / Techno.
13: 366-372). Fusion of a shuffled antigen to a DNA binding protein can link the antigen protein to its gene with an expression vector (S
Chatz et al. (1996) Methods Enzymol. 267: 171-
91; Gates et al. Mol. Biol. 255: 373-86
).

【0122】 種々のディスプレイ方法およびELISAアッセイは、改善された特性(例え
ば、複数エピトープの提示、免疫原性の改善、発現レベルの増大、折り畳み速度
および効率の増大、要因(例えば、温度、緩衝液、溶媒、改善された精製特性な
ど)に対する安定性の増大)を有するシャッフルされた抗原についてスクリーニ
ングするために使用され得る。改善された発現、折り畳み、安定性、および種々
のクロマトグラフィー条件下の精製プロフィールを有するシャッフルされた抗原
の選択は、ワクチン製造プロセスについて取り込むための非常に重要な改善であ
り得る。
A variety of display methods and ELISA assays may provide improved properties (eg, presentation of multiple epitopes, improved immunogenicity, increased expression levels, increased folding speed and efficiency, factors (eg, temperature, buffer, etc.)). , Solvents, improved purification properties, etc.) can be used to screen for shuffled antigens having increased stability. Selection of shuffled antigens with improved expression, folding, stability, and purification profile under various chromatographic conditions can be very important improvements to incorporate for the vaccine manufacturing process.

【0123】 宿主細胞において改善された発現を示す組換え抗原性ポリペプチドを同定する
ために、フローサイトメトリーが有用な技術である。フローサイトメトリーは、
何百万もの個々の細胞の機能的特性を効率的に分析する方法を提供する。いくつ
かの遺伝子の発現レベルを同時に分析し得、そしてフローサイトメトリーに基づ
く細胞選別は、細胞表面上でまたは細胞質中で適切に発現された抗原改変体を提
示する細胞の選択を可能にする。非常に大きな数(>107)の細胞が、単一の バイアル実験で評価され得、最良の個別配列のプールが、選別された細胞から回
収され得る。これらの方法は、例えば、ハンターンウイルス糖タンパク質の場合
において、特に有用である。これは、一般的に、哺乳動物細胞において非常に発
現が乏しい。このアプローチは、哺乳動物細胞における病原抗原の発現レベルを
改善するために一般的な解決、遺伝子ワクチンの機能に重大である現象を提供す
る。
[0122] Flow cytometry is a useful technique for identifying recombinant antigenic polypeptides that exhibit improved expression in host cells. Flow cytometry is
It provides a way to efficiently analyze the functional properties of millions of individual cells. The expression levels of several genes can be analyzed simultaneously, and cell sorting based on flow cytometry allows the selection of cells that present antigen variants that are properly expressed on the cell surface or in the cytoplasm. A very large number (> 10 7 ) of cells can be evaluated in a single vial experiment, and the best pool of individual sequences can be recovered from the sorted cells. These methods are particularly useful, for example, in the case of Hunter virus glycoprotein. It is generally very poorly expressed in mammalian cells. This approach provides a common solution to improve the expression levels of pathogenic antigens in mammalian cells, a phenomenon that is critical to the function of genetic vaccines.

【0124】 細胞表面において発現されないポリペプチドを分析するためにフローサイトメ
トリーを使用するために、ライブラリーにおいて、組換えポリヌクレオチドを、
このポリヌクレオチドが、細胞膜に標的化されたアミノ酸の領域を有する融合タ
ンパク質として発現されるように操作し得る。例えば、この領域は、発現タンパ
ク質上のリン酸イノシトール−グリカン(PIG)末端の付着をシグナル伝達し
、トランスフェクトされた細胞の表面で発現されるようにそのタンパク質を指向
させるC末端アミノ酸の疎水性ストレッチをコードし得る(Whitehorn
ら(1995)Biotechnology(NY)13:1215−9)。本
質的に可溶性タンパク質である抗原を使用した場合、この方法は、おそらく、新
規なC末端とのこの操作された融合においてタンパク質の三次元の折り畳みに影
響しない。本質的に膜貫通タンパク質(例えば、病原性ウイルス、細菌、原生動
物亜界、または腫瘍細胞における表面膜タンパク質)である抗原を使用した場合
、少なくとも2つの可能性がある。第一には、細胞外ドメインが、PIG連結の
シグナル伝達のためのC末端配列と融合しているように操作され得る。第二には
、タンパク質が、宿主細胞のシグナル伝達に依存して、それを効率的に細胞表面
に指向させるように全体的に(in toto)発現され得る。少数の場合、発
現のための抗原は、内因性PIG末端連結を有する(例えば、病原性原生動物亜
界のいくつかの抗原)。
To use flow cytometry to analyze polypeptides that are not expressed on the cell surface, a recombinant polynucleotide is
The polynucleotide can be engineered to be expressed as a fusion protein having a region of amino acids targeted to the cell membrane. For example, this region signals the attachment of the inositol-glycan (PIG) terminus on the expressed protein and directs the protein to be expressed on the surface of transfected cells. Stretch can be coded (Whitehorn
(1995) Biotechnology (NY) 13: 1215-9). When using antigens that are essentially soluble proteins, this method probably does not affect the three-dimensional folding of the protein in this engineered fusion with a novel C-terminus. When using antigens that are essentially transmembrane proteins (eg, surface membrane proteins in pathogenic viruses, bacteria, protozoa, or tumor cells), there are at least two possibilities. First, the extracellular domain can be engineered to be fused to a C-terminal sequence for PIG-linked signaling. Second, the protein can be expressed in toto dependent on host cell signaling to efficiently direct it to the cell surface. In a few cases, the antigen for expression has an endogenous PIG-terminal junction (eg, some antigens of the pathogenic protozoan subdivision).

【0125】 抗原を発現する細胞は、表面抗原のPIG連結形態でC末端配列に特異的な蛍
光モノクローナル抗体を用いて同定され得る。FACS分析は、細胞集団におけ
る抗原の正確な形態の発現のレベルの定量評価を可能にする。最大レベルの抗原
を発現する細胞は選別され、そして標準的な分子生物学的方法は、この反応を与
えたプラスミドDNAワクチンベクターを回収するために使用される。抗原を発
現する全ての細胞の精製を可能にする(そして抗原発現細胞が非常に小さい少数
派の集団であり得るため細胞ソーターへの添加の前に有用であり得る)代替の手
順は、表面抗原を発現する細胞をロゼット化するか、またはパンニング精製する
ことである。ロゼットは、抗原発現細胞と関連抗原に対する共有結合抗体を有す
る赤血球との間で形成され得る。これらは、単位重力沈降によって迅速に精製さ
れる。関連抗原に特異的な固定化モノクローナル抗体を有するペトリ皿における
細胞集団のパンニングはまた、望ましくない細胞を除去するために使用され得る
[0125] Cells expressing the antigen can be identified using a fluorescent monoclonal antibody specific for the C-terminal sequence in the PIG-linked form of the surface antigen. FACS analysis allows a quantitative assessment of the level of expression of the correct form of the antigen in the cell population. Cells expressing the highest levels of antigen are selected, and standard molecular biology methods are used to recover the plasmid DNA vaccine vector that has given this reaction. An alternative procedure that allows purification of all cells expressing the antigen (and may be useful prior to addition to a cell sorter because antigen expressing cells can be a very small minority population) is a surface antigen Is rosetting or panning purification. Rosettes can be formed between antigen-expressing cells and red blood cells with covalent antibodies to the relevant antigen. These are rapidly purified by unit gravity settling. Panning of cell populations in petri dishes with immobilized monoclonal antibodies specific for the relevant antigen can also be used to remove unwanted cells.

【0126】 本発明の高処理能アッセイでは、数千までのシャッフリングされた異なる改変
体を一日でスクリーニングすることが可能である。例えば、マイクロタイタープ
レートの各ウェルは、別個のアッセイを行うために使用され得るか、または濃度
またはインキュベーション時間の影響を観察する場合、5〜10ウェルごとに、
1つの改変体を試験し得る。従って、1つの標準的なマイクロタイタープレート
は、約100(例えば、96)の反応をアッセイし得る。1536ウェルプレー
トが使用される場合、1つのプレートは、約100から約1500の異なる反応
を容易にアッセイし得る。1日あたりいくつかの異なるプレートをアッセイする
ことが可能である。約6,000〜20,000までの異なるアッセイについて
のアッセイスクリーン(すなわち、異なる核酸、コード化タンパク質、濃度など
を包含する)は、本発明の組み込まれたシステムを用いて可能である。より最近
では、試薬操作に対するミクロフルーイディックアプローチが開発されている(
例えば、Caliper Technologies(Palo Alto、C
A)によって)。
With the high throughput assays of the present invention, it is possible to screen up to thousands of different shuffled variants in a single day. For example, each well of a microtiter plate can be used to perform a separate assay, or if observing the effect of concentration or incubation time, every 5-10 wells:
One variant may be tested. Thus, one standard microtiter plate can assay about 100 (eg, 96) reactions. If a 1536 well plate is used, one plate can easily assay from about 100 to about 1500 different reactions. It is possible to assay several different plates per day. Assay screens (i.e., including different nucleic acids, encoded proteins, concentrations, etc.) for up to about 6,000-20,000 different assays are possible with the integrated system of the present invention. More recently, microfluidic approaches to reagent manipulation have been developed (
For example, Caliper Technologies (Palo Alto, C
A)).

【0127】 1つの局面では、ライブラリーのメンバー(例えば、細胞、ウイルスプラーク
など)は、個々のコロニー(またはプラーク)を生成するために固体培地上で分
離される。自動化コロニー収集装置(例えば、Q−bot、Genetix、U
.K.)を用いて、コロニーまたはプラークは、同定され、吊り上げられ、そし
て10,000までの異なる変異体は、96ウェルマイクロタイター皿に接種さ
れる(必要に応じて、凝集を防ぐためにウェル中にガラス球を入れる)。Q−b
otは、コロニー全部を釣り上げるのではなく、むしろ、コロニーの中心を通し
てピンを挿入し、そして細胞(またはプラーク塗沫中のウイルス)の小規模のサ
ンプリングを行って終了する。ピンがコロニー中にある時間、培養培地に接種す
るための浸漬の数、およびピンが培地中にある時間のそれぞれが接種サイズに影
響し、そしてそれぞれは調整され、至適化され得る。Q−botの均一なプロセ
スは、人的な操作誤りを減らし、そして培養の樹立速度を増大させる(およそ1
0,000/4時間)。次いで、これらの培養物は、温度および湿度が調整され
たインキュベーター中で振盪される。マイクロタイタープレート中のガラス球は
、発酵槽中のブレードと同様に、均一な細胞曝気、細胞分散などを促進するよう
に作用する。目的の培養物からのクローンは、限界希釈によってクローン化され
得る。ライブラリーを構成するプラークまたは細胞もまた、タンパク質の産生に
ついて、ハイブリダイゼーション、タンパク質活性、抗体に対するタンパク質結
合などのいずれかを検出することによって、直接的にスクリーニングされ得る。
In one aspect, library members (eg, cells, viral plaques, etc.) are separated on a solid medium to generate individual colonies (or plaques). Automated colony collection devices (eg, Q-bot, Genetix, U
. K. ), Colonies or plaques are identified, lifted, and up to 10,000 different mutants are inoculated into 96-well microtiter dishes (if necessary, glass in wells to prevent clumping) Put the ball). Qb
It does not pick up the entire colony, but rather inserts a pin through the center of the colony and terminates with a small sample of cells (or virus in plaque smear). Each of the time that the pins are in the colony, the number of dips to inoculate the culture medium, and the time that the pins are in the medium affects the inoculation size, and each can be adjusted and optimized. The uniform process of Q-bot reduces human error and increases the rate of culture establishment (approximately 1
000/4 hours). These cultures are then shaken in a temperature and humidity controlled incubator. The glass spheres in the microtiter plate, like the blades in the fermenter, act to promote uniform cell aeration, cell dispersion, and the like. Clones from the culture of interest can be cloned by limiting dilution. The plaques or cells that make up the library can also be directly screened for protein production by detecting any of hybridization, protein activity, protein binding to the antibody, and the like.

【0128】 シャッフリングされたライブラリーメンバーの性能が親株の性能よりもわずか
にでも増大したことを検出できる能力は、アッセイの感度に依存する。免疫応答
を誘導する能力における改善を有する生物体を見出す機会は、アッセイによりス
クリーニングされ得る個々の変異体の数によって増大される。十分なサイズのプ
ールを同定する機会を増大させるために、処理される変異体の数を10倍増大す
るプレスクリーンが使用され得る。プレスクリーンの目標は、親株に比べて等し
いまたはより良好な産生価を有する変異体を迅速に同定すること、および後続の
分析のために液体細胞培養にこれらの変異体のみを移動させることである。
The ability to detect that the performance of a shuffled library member has been slightly increased over that of the parent strain depends on the sensitivity of the assay. The chance of finding an organism with an improvement in the ability to elicit an immune response is increased by the number of individual variants that can be screened by the assay. To increase the chance of identifying a pool of sufficient size, a prescreen that increases the number of mutants processed by 10-fold may be used. The goal of pre-screening is to quickly identify mutants with equal or better production values compared to the parental strain, and to transfer only these mutants to liquid cell culture for subsequent analysis .

【0129】 多数の周知のロボットシステムもまた、アッセイシステムにおいて有用な溶液
相化学について開発されている。これらのシステムは、Takeda Chem
ical Industries,LTD.(Osaka、Japan)によっ
て開発された自動化合成装置のような自動化ワークステーション、および科学者
によって行われる手動合成操作を模倣するロボットアームを利用する多くのロボ
ットシステム(Zymate II、Zymark Corporation,
Hopkinton,Mass.;Orca,Hewlett−Packard
、Palo Alto、Calif)を包含する。上記のデバイスのいずれかが
、例えば、コドンが変化された核酸によってコードされた分子の高処理能スクリ
ーニングのために、本発明とともに使用するのに適切である。それらがインテグ
レートシステムに関して本明細書中で議論されているように動作し得るような、
これらのデバイスに対する改変型の性質および実行(もしあれば)は、当業者に
明らかである。
Many well-known robotic systems have also been developed for solution phase chemistry useful in assay systems. These systems are based on Takeda Chem
ical Industries, LTD. Automated workstations such as the automated synthesizer developed by (Osaka, Japan), and many robotic systems (Zymate II, Zymark Corporation, etc.) that utilize robotic arms to mimic the manual synthesis operations performed by scientists.
Hopkinton, Mass. Orca, Hewlett-Packard;
, Palo Alto, Calif). Any of the devices described above are suitable for use with the present invention, eg, for high-throughput screening of molecules encoded by codon-altered nucleic acids. As they can operate as discussed herein with respect to the integrated system,
The nature and implementation (if any) of the variants for these devices will be apparent to those skilled in the art.

【0130】 高処理能スクリーニングシステムは、市販されている(例えば、Zymark
Corp.、Hopkinton、MA;Air Technical In
dustries,Mentor、OH;Beckman Instrumen
ts,Inc.Fullerton,CA;Precision System
s、Inc.、Natick,MAなどを参照のこと)。これらのシステムは、
代表的には、全サンプルおよび試薬ピペッティング、液体分配、定期のインキュ
ベーション、およびアッセイに適切な検出器中のマイクロプレートの最終読み取
りを含む、全手順を自動化する。これらの配置可能なシステムは、高処理能かつ
迅速な起動、および高度な変動性およびカスタマイゼーションを提供する。
[0130] High-throughput screening systems are commercially available (eg, Zymark).
Corp .. , Hopkinton, MA; Air Technical In
industries, Mentor, OH; Beckman Instrumentum
ts, Inc. Fullerton, CA; Precision System
s, Inc. , Natick, MA, etc.). These systems are
Typically, the entire procedure is automated, including all sample and reagent pipetting, liquid dispensing, periodic incubations, and final reading of the microplate in a detector appropriate for the assay. These deployable systems provide high throughput and fast startup, and a high degree of variability and customization.

【0131】 このようなシステムの製造者は、詳細なプロトコルを種々の高処理能に提供す
る。従って、例えば、Zymark Corp.は、遺伝子転写、リガンド結合
などの調整を検出するためのスクリーニングシステムを記載する技術的公報を提
供する。試薬操作に対するマイクロフルイディックアプローチもまた、開発され
ている(例えば、Caliper Technologies(Palo Al
to、CA)によって)。
Manufacturers of such systems provide detailed protocols for various high throughputs. Therefore, for example, Zymark Corp. Provides a technical publication describing a screening system for detecting modulation of gene transcription, ligand binding, and the like. Microfluidic approaches to reagent manipulation have also been developed (e.g., Caliper Technologies (Palo Al
to, CA)).

【0132】 カメラまたは他の記録デバイス(例えば、光ダイオードおよびデータ保存デバ
イス)によって表示(および、必要に応じて、記録)された光学画像は、必要に
応じて、本明細書中の実施態様のいずれかにおいて、例えば、画像をデジタル処
理することおよび/またはコンピューター上で画像を保存および解析することに
よって、さらに処理される。上述のように、いくつかの適用では、アッセイから
生じる信号は蛍光性であり、これらの場合では、光学検出アプローチが適切とな
る。種々の市販の周辺装置およびソフトウェアは、デジタル化、保存、およびデ
ジタル化ビデオまたはデジタル化光学画像の解析のために利用可能である(例え
ば、PC(Intel ×86またはPentiumチップ互換性DOS、OS
2 WINDOWS、WINDOWS NTまたはWINDOWS 95ベース
の機械)、MACINTOSH、またはUNIXベース(例えば、SUNワーク
ステーション)コンピューターを使用する)。
The optical image displayed (and, optionally, recorded) by a camera or other recording device (eg, a photodiode and a data storage device) may be used, if necessary, in accordance with the embodiments herein. In either case, the image is further processed, for example, by digitally processing the image and / or storing and analyzing the image on a computer. As mentioned above, in some applications, the signal resulting from the assay is fluorescent, and in these cases, an optical detection approach is appropriate. A variety of commercially available peripheral devices and software are available for digitizing, storing, and analyzing digitized video or digitized optical images (eg, PC (Intel x86 or Pentium chip compatible DOS, OS)
2 WINDOWS, WINDOWS NT or WINDOWS 95 based machines), MACINTOSH, or UNIX based (eg, using a SUN workstation) computer).

【0133】 1つの従来のシステムは、アッセイデバイスから、当該分野で常用の冷却電荷
結合素子(CCD)カメラへ光を運ぶ。CCDカメラは、画素(ピクセル)のア レイを含む。試料からの光は、CCD上で画像化される。試料の領域(例えば、
生物学的ポリマーのアレイ上での個々のハイブリダイゼーション部位)に対応す
る特定のピクセルは、各位置の光強度読み取りを得るためにサンプリングされる
。複数のピクセルが平行して処理され、速度を増大させる。本発明の装置および
方法は、例えば、蛍光顕微鏡または暗視野顕微鏡技術によって、任意のサンプル
を表示するために容易に使用される。
One conventional system carries light from an assay device to a cooled charge-coupled device (CCD) camera conventional in the art. A CCD camera includes an array of pixels. Light from the sample is imaged on the CCD. The area of the sample (for example,
Particular pixels corresponding to individual hybridization sites on an array of biological polymers) are sampled to obtain a light intensity reading at each location. Multiple pixels are processed in parallel, increasing speed. The devices and methods of the present invention are readily used to display any sample, for example, by fluorescence microscopy or darkfield microscopy techniques.

【0134】 本発明の分析用インテグレートシステムは、代表的には、高処理能液体制御ソ
フトウェア、画像解析ソフトウェア、データ解釈ソフトウェア、溶液を供給源か
らデジタル化コンピューターに作動可能に連結した受け側に移動させるためのロ
ボット液体コントロールアーマチュア、ロボット液体コントロールアーマチュア
によって高処理能液体移動を制御するためにデータをデジタルコンピューターに
入力するための入力デバイス(例えば、コンピューターキーボード)、および必
要に応じて、標識化アッセイ成分からの標識信号をデジタル化するための画像ス
キャナーを伴うデジタル化コンピューターを含む。この画像スキャナーは、画像
解析ソフトウェアとインターフェースをとり、光学強度の測定値を提供する。代
表的には、強度測定値はデータ解釈ソフトウェアによって解釈され、最適化され
た組換え抗原性ポリペプチド産物が産生されるか否かを示す。
The analytical integration system of the present invention typically moves high-throughput liquid control software, image analysis software, data interpretation software, and solutions from a source to a receiver operably linked to a digitizing computer. Robotic liquid control armature, an input device (eg, a computer keyboard) for inputting data to a digital computer to control high-throughput liquid transfer by the robotic liquid control armature, and, optionally, a labeling assay Includes a digitizing computer with an image scanner to digitize the label signal from the components. The image scanner interfaces with image analysis software and provides optical intensity measurements. Typically, intensity measurements are interpreted by data interpretation software to indicate whether an optimized recombinant antigenic polypeptide product is produced.

【0135】 (2.抗原ライブラリー免疫) 現在好ましい実施態様では、抗原ライブラリー免疫(ALI)が、改善された
免疫原性を有する最適化された組換え抗原を同定するために使用される。ALI
は、組換え抗原コード化核酸のライブラリー、またはシャッフルされた核酸によ
りコードされた組換え抗原を試験動物に導入することを包含する。この動物は、
次いで、生病原を使用してインビボでのチャレンジに供される。中和抗体および
交差防御免疫応答は、ライブラリー全体、プール、および/または個々の抗原改
変体での免疫後に研究される。
2. Antigen Library Immunization In a presently preferred embodiment, antigen library immunization (ALI) is used to identify optimized recombinant antigens with improved immunogenicity. ALI
Involves introducing into a test animal a library of recombinant antigen-encoding nucleic acids, or a recombinant antigen encoded by the shuffled nucleic acids. This animal is
It is then subjected to an in vivo challenge using the live pathogen. Neutralizing antibodies and cross-protective immune responses are studied after immunization with the entire library, pool, and / or individual antigen variants.

【0136】 試験動物を免疫する方法は、当業者に周知である。現在好ましい実施態様では
、試験動物は、2週間間隔で2回または3回免疫される。最後に免疫してから1
週間後に、この動物に生病原(または病原の混合物)をチャレンジし、そして動
物の生存および症状を続ける。試験動物チャレンジを用いる免疫は、例えば、R
oggenkampら(1997)Infect.Immun.65:446;
Woodyら、(1997)Vaccine 2:133;Agrenら、(1
997)J.Immunol.158:3936;Konishiら(1992
)Virology 190:454;Kinneyら(1988)J.Vir
ol.62:4697;Iacono−Connorsら(1996)Viru
s Res.43:125;Kochelら(1997)Vaccine 15
:547;およびChuら(1995)J.Virol.69:6417に記載
される。
[0136] Methods for immunizing test animals are well known to those of skill in the art. In a currently preferred embodiment, test animals are immunized twice or three times at two week intervals. 1 since last immunization
After a week, the animal is challenged with a live pathogen (or mixture of pathogens) and the animal continues to survive and condition. Immunization using a test animal challenge can be performed, for example, using R
Oggenkamp et al. (1997) Infect. Immun. 65: 446;
Woody et al., (1997) Vaccine 2: 133; Agren et al., (1
997). Immunol. 158: 3936; Konishi et al. (1992)
) Virology 190: 454; Kinney et al. (1988) J. Am. Vir
ol. 62: 4697; Iacono-Connors et al. (1996) Viru.
s Res. 43: 125; Kochel et al. (1997) Vaccine 15
: 547; and Chu et al. (1995) J. Am. Virol. 69: 6417.

【0137】 免疫は、組換えポリヌクレオチド自体(すなわち、遺伝子ワクチンとして)を
注射することによって、または組換えポリヌクレオチドによってコードされたポ
リペプチドで動物を免疫することによってのいずれかで実施され得る。細菌抗原
は、代表的には、組換えタンパク質として主にスクリーニングされるが、一方、
ウイルス抗原は、好ましくは、遺伝子ワクチン接種を用いて分析される。
Immunization can be performed either by injecting the recombinant polynucleotide itself (ie, as a genetic vaccine), or by immunizing an animal with the polypeptide encoded by the recombinant polynucleotide. Bacterial antigens are typically screened primarily as recombinant proteins, while
Viral antigens are preferably analyzed using genetic vaccination.

【0138】 改善された免疫原性特性を有する個々の抗原を同定するために必要とされる実
験の数を劇的に減らすために、図6に図示されるように、プール化およびデコン
ボルーションを使用し得る。組換え核酸または組換え核酸によりコードされるポ
リペプチドのプールが、試験動物を免疫するために使用される。次いで、病原チ
ャレンジに対する防御を生じるプールが細分され、そしてさらなる分析に供され
る。上記の高処理能インビトロアプローチは、インビボ研究のために最良な候補
配列を同定するために使用され得る。
To dramatically reduce the number of experiments required to identify individual antigens with improved immunogenic properties, pooling and deconvolution as illustrated in FIG. Can be used. The recombinant nucleic acid or a pool of polypeptides encoded by the recombinant nucleic acid is used to immunize a test animal. The pool that produces protection against the challenge is then subdivided and subjected to further analysis. The high throughput in vitro approach described above can be used to identify the best candidate sequence for in vivo studies.

【0139】 防御抗原についてスクリーニングするために使用され得るチャレンジモデルは
、病原モデルおよび毒素モデル(例えば、Yersinia細菌、細菌毒素(例
えば、StaphylococcalおよびStreptococcal腸毒素
、E.coli/V.cholerae腸毒素)、ベネズエラウマ脳炎ウイルス
(VEE)、フラビウイルス属(日本脳炎ウイルス、ダニ媒介脳炎ウイルス、デ
ング熱ウイルス)、ハンターンウイルス、単純ヘルペス、インフルエンザウイル
ス(例えば、インフルエンザAウイルス)、水疱性口内炎ウイルス、緑膿菌(P
seudomonas aeruginosa)、ネズミチフス菌(Salmo
nella typhimurium)、大腸菌(Escherichia c
oli)、肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)、トキソ
プラズマ(Toxoplasma gondii)、マラリア原虫(Plasm
odium yoelii)、単純ヘルペス(Herpes simplex)
、インフルエンザウイルス(例えば、インフルエンザAウイルス)、ならびに水
疱性口内炎ウイルス))を包含する。しかし、試験動物はまた、悪性疾患に対し
て効率的に防御する抗原のスクリーニングを可能にするために腫瘍細胞でチャレ
ンジされ得る。個々のシャッフリングされた抗原または抗原のプールが、動物に
、皮内で、筋内で、静脈内で、気管内で、肛門内で、膣内で、経口で、または腹
腔内で導入され、そして疾患を予防し得る抗原は、所望の場合、シャッフリング
および選択のさらなるラウンドのために選択される。最終的に、試験動物におけ
るインビボデータならびに動物およびヒトにおけるインビトロでの比較研究に基
づいて最も強力な抗原が、ヒト試行のために選択され、そしてそれらがヒト疾患
を予防および処置する能力が調査される。
Challenge models that can be used to screen for protective antigens include pathogenic and toxin models (eg, Yersinia bacteria, bacterial toxins (eg, Staphylococcal and Streptococcal enterotoxins, E. coli / V. Cholerae enterotoxins), Venezuelan equine encephalitis virus (VEE), flavivirus genus (Japanese encephalitis virus, tick-borne encephalitis virus, dengue virus), hunter virus, herpes simplex, influenza virus (eg, influenza A virus), vesicular stomatitis virus, Pseudomonas aeruginosa (P
pseudomonas aeruginosa) and Salmonella typhimurium (Salmo)
nella typhimurium, Escherichia c
oli), Klebsiella pneumoniae, Toxoplasma gondii, Plasmodium (Plasm)
odium yoelii), Herpes simplex
, Influenza viruses (eg, influenza A virus), as well as vesicular stomatitis virus)). However, test animals can also be challenged with tumor cells to allow screening for antigens that effectively protect against malignancy. An individual shuffled antigen or pool of antigens is introduced into the animal intradermally, intramuscularly, intravenously, intratracheally, intraanally, intravaginally, orally, or intraperitoneally; and Antigens that can prevent the disease are selected for further rounds of shuffling and selection, if desired. Finally, based on in vivo data in test animals and in vitro studies in animals and humans, the most potent antigens were selected for human trials and their ability to prevent and treat human disease was investigated. You.

【0140】 いくつかの実施態様では、個々のクローン抗原ライブラリーの免疫およびプー
ル化は、ライブラリーを生成するために使用された配列中に含まれなかった病原
株に対して免疫するために使用される。所定の病原の異なる株によって提供され
る交差防御のレベルは、有意であり得る。しかし、同種の力価は、常に、異種の
力価よりも高い。プール化およびデコンボルーションは、最少の防御が、シャッ
フリングの出発物質として使用された野生型の抗原によって提供されるモデルで
、特に効率的である(例えば、図3B中の、株Cに対する抗原AおよびBによる
最少の防御)。このアプローチは、例えば、エルジニア属(Yersinae)
またはハンターンウイルス糖タンパク質のV抗原を進化させた場合に採られ得る
In some embodiments, immunization and pooling of individual clonal antigen libraries is used to immunize against pathogenic strains that were not included in the sequences used to generate the library. Is done. The level of cross-protection provided by different strains of a given pathogen can be significant. However, homogeneous titers are always higher than heterogeneous titers. Pooling and deconvolution are particularly efficient in models where minimal protection is provided by the wild-type antigen used as starting material for shuffling (eg, antigen A against strain C in FIG. 3B). And B). This approach has been used, for example, in the genus Yersinae.
Alternatively, it can be obtained when the V antigen of Hunter virus glycoprotein is evolved.

【0141】 いくつかの実施態様では、所望のスクリーニングは、当業者に公知の免疫学的
アッセイに基づく免疫応答の分析を包含する。代表的には、試験動物がまず免疫
され、血液または組織サンプルが例えば、最後の免疫から1〜2週間後に採集さ
れる。これらの研究により、抗原または抗原のプールが防御免疫を提供するか否
かを決定することに加えて、防御免疫(例えば、特異的抗体(特にIgG)の誘
導および特異的Tリンパ球応答の誘導)に相関する免疫パラメーターの測定が可
能になる。脾臓細胞または末梢血液単核細胞は、免疫試験動物から単離され得、
そして抗原特異的T細胞の存在およびサイトカイン合成の誘導について測定され
得る。ELISA、ELISPOT、および細胞質サイトカイン染色が、フロー
サイトメトリーと組み合わせて、単細胞レベルでこのような情報を提供し得る。
[0141] In some embodiments, the desired screening involves analysis of an immune response based on immunological assays known to those of skill in the art. Typically, test animals are immunized first, and blood or tissue samples are collected, for example, 1-2 weeks after the last immunization. These studies, in addition to determining whether an antigen or pool of antigens provide protective immunity, also include protective immunity (eg, induction of specific antibodies (especially IgG) and induction of specific T lymphocyte responses). ) Can be measured. The spleen cells or peripheral blood mononuclear cells can be isolated from the immune test animal,
The presence of antigen-specific T cells and induction of cytokine synthesis can then be measured. ELISA, ELISPOT, and cytoplasmic cytokine staining can provide such information at the single cell level in combination with flow cytometry.

【0142】 免疫の効力を同定するために使用され得る一般的な免疫学的試験は、抗体測定
、中和アッセイ、および抗原または病原に特異的な抗原提示細胞またはリンパ球
の活性化レベルまたは頻度の分析を包含する。このような研究に使用され得る試
験動物は、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ブ
タ、およびサルを包含するが、これらに限定されない。サルは、特に有用な試験
動物である。なぜなら、サルおよびヒトのMHC分子が非常に類似しているから
である。
Common immunological tests that can be used to identify immunity efficacy include antibody measurements, neutralization assays, and activation levels or frequencies of antigen-presenting cells or lymphocytes specific for the antigen or pathogen. Analysis. Test animals that can be used for such studies include, but are not limited to, mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, cats, dogs, pigs, and monkeys. Monkeys are a particularly useful test animal. This is because monkey and human MHC molecules are very similar.

【0143】 ウイルス中和アッセイは、病原に特異的に結合するだけでなく、ウイルスの機
能を中和する抗体の検出のために有用である。これらのアッセイは、代表的には
、免疫動物の血清中の抗体の検出および組織培養細胞におけるウイルス増殖を阻
害するこれらの能力についてのそれらの抗体の分析に基づく。このようなアッセ
イは、当業者に公知である。ウイルス中和アッセイの一例は、Dolin R(
J.Infect.Dis.1995、172:1175−83)により記載さ
れている。ウイルス中和アッセイは、防御免疫もまた提供する抗原についてスク
リーニングするための手段を提供する。
Virus neutralization assays are useful for the detection of antibodies that not only specifically bind to the pathogen, but also neutralize the function of the virus. These assays are typically based on the detection of antibodies in the serum of immunized animals and analysis of those antibodies for their ability to inhibit viral growth in tissue culture cells. Such assays are known to those skilled in the art. One example of a virus neutralization assay is Dolin R (
J. Infect. Dis. 1995, 172: 1175-83). Virus neutralization assays provide a means to screen for antigens that also provide protective immunity.

【0144】 いくつかの実施態様では、シャッフリングされた抗原は、インビボでT細胞活
性化を誘導するそれらの能力についてスクリーニングされる。より詳細には、注
射マウス由来の末梢血液単核細胞または脾臓細胞が単離され得、そして細胞傷害
性Tリンパ球の感染された自己標的細胞を溶解する能力が研究される。脾臓細胞
は、インビトロで特異的抗原で再活性化され得る。さらに、Tヘルパー細胞活性
化および分化は、細胞増殖またはTH1(IL−2およびIFN−γ)およびTH 2(IL−4およびIL−5)サイトカインの産生を、ELISAによって、お
よび細胞質サイトカイン染色およびフローサイトメトリーによってCD4+T細 胞において直接的に測定することにより分析される。サイトカイン産生プロフィ
ールに基づいて、また、TH1/TH2分化を指向する抗原の能力における変化(
例えば、IL−4/IFN−γ、IL−4/IL−2、IL−5/IFN−γ、
IL−5/IL−2、IL−13/IFN−γ、IL−13/IL−2の比の変
化によって示されるように)についてスクリーニングし得る。抗原改変体により
誘導されたT細胞活性化の分析は、非常に有用なスクリーニング方法である。な
ぜなら、インビボでの特異的T細胞の強力な活性化は、防御免疫の誘導に相関す
るからである。
[0144] In some embodiments, the shuffled antigens are screened for their ability to induce T cell activation in vivo. More specifically, peripheral blood mononuclear cells or spleen cells from injected mice can be isolated and the ability of cytotoxic T lymphocytes to lyse infected autologous target cells is studied. Spleen cells can be reactivated in vitro with a specific antigen. Furthermore, T-helper cell activation and differentiation, cell proliferation or T H 1 (IL-2 and IFN-gamma) and T H 2 (IL-4 and IL-5) the production of cytokines, by ELISA, and cytoplasmic cytokine It is analyzed by direct measurement in CD4 + T cells by staining and flow cytometry. Based on the cytokine production profiles, also changes in the ability of the antigen to direct T H 1 / T H 2 differentiation (
For example, IL-4 / IFN-γ, IL-4 / IL-2, IL-5 / IFN-γ,
(As indicated by changes in the ratio of IL-5 / IL-2, IL-13 / IFN-γ, IL-13 / IL-2). Analysis of T cell activation induced by antigen variants is a very useful screening method. This is because strong activation of specific T cells in vivo correlates with induction of protective immunity.

【0145】 インビボでの抗原特異的CD8+T細胞の頻度もまた、対応する病原抗原由来 の特異的ペプチドを発現するMHCクラスI分子のテトラマーを使用して直接的
に分析され得る(OggおよびMcMichael、Curr.Opin、Im
munol.1998、10:393−6);Altmanら、Science
1996、274:94−6)。テトラマーの結合は、フローサイトメトリー
を用いて検出され得、そして特異的T細胞の活性化を誘導するシャッフリングさ
れた抗原の効力に関する情報を提供する。例えば、フローサイトメトリーおよび
テトラマー染色は、所定の抗原またはペプチドに対して特異的であるT細胞を同
定する効率的な方法を提供する。別の方法は、特定のペプチドを有するテトラマ
ーで被膜したプレートを使用するパンニングに関する。この方法によって、短期
間で多数の細胞を取り扱うことが可能になるが、この方法は最も高い発現レベル
についてしか選択しない。インビボでの抗原特異的T細胞の頻度が高くなるほど
、免疫はより効率がよく、防御免疫応答を誘導する最も強力な能力を有する抗原
改変体の同定を可能にする。これらの研究は、サルまたは他の霊長類で実施され
た場合、特に有用である。なぜなら、ヒトのMHCクラスI分子は、マウスより
も他の霊長類により密接に類似しているからである。
The frequency of antigen-specific CD8 + T cells in vivo can also be analyzed directly using tetramers of MHC class I molecules expressing specific peptides from the corresponding pathogenic antigen (Ogg and McMichael) , Curr.Opin, Im
munol. 1998, 10: 393-6); Altman et al., Science.
1996, 274: 94-6). Tetramer binding can be detected using flow cytometry and provides information on the potency of the shuffled antigen in inducing specific T cell activation. For example, flow cytometry and tetramer staining provide an efficient way to identify T cells that are specific for a given antigen or peptide. Another method involves panning using tetramer-coated plates with specific peptides. Although this method allows for the handling of large numbers of cells in a short period of time, the method only selects for the highest expression levels. The higher the frequency of antigen-specific T cells in vivo, the more efficient immunization will allow the identification of antigen variants with the strongest ability to elicit a protective immune response. These studies are particularly useful when performed on monkeys or other primates. This is because human MHC class I molecules are more similar to other primates than to mice.

【0146】 抗原改変体による免疫に対する応答での抗原提示細胞(APC)の活性化の測
定は、別の有用なスクリーニング方法である。APC活性化の誘導は、活性化抗
原(例えば、B7−1(CD80)、B7−2(CD86)、MHCクラスIお
よびII、CD14、CD23、およびFcレセプターなど)の表面発現レベル
における変化に基づいて検出され得る。
Measurement of activation of antigen presenting cells (APCs) in response to immunization with antigen variants is another useful screening method. Induction of APC activation is based on changes in surface expression levels of activating antigens (eg, B7-1 (CD80), B7-2 (CD86), MHC Class I and II, CD14, CD23, and Fc receptor). Can be detected.

【0147】 癌細胞を殺傷する能力を有する細胞傷害性T細胞を誘導するシャッフリングさ
れた癌抗原は、免疫化動物由来のT細胞の癌細胞を殺傷する能力をインビトロで
測定することによって同定され得る。代表的には、癌細胞がまず放射性同位元素
で標識され、そして放射能の放出は、免疫化動物由来のT細胞の存在下でのイン
キュベーション後の腫瘍細胞殺傷の指標である。このような細胞傷害性アッセイ
は、当該分野で公知である。
Shuffled cancer antigens that induce cytotoxic T cells capable of killing cancer cells can be identified by measuring the ability of T cells from immunized animals to kill cancer cells in vitro. . Typically, cancer cells are first labeled with a radioisotope, and the release of radioactivity is indicative of tumor cell killing after incubation in the presence of T cells from the immunized animal. Such cytotoxicity assays are known in the art.

【0148】 例えば、癌抗原、アレルゲン、または自己抗原に特異的であるT細胞を活性化
する抗原の効力の指標はまた、抗原が患者または試験動物の皮膚に注入された場
合の皮膚炎症の程度である。強い炎症は、抗原特異的T細胞の強い活性化と相関
する。腫瘍特異的T細胞の活性化の改善によって、腫瘍の殺傷の増強を導き得る
。自己抗原の場合、TH2に対する応答をゆがませる免疫調整剤を添加し得るが 、アレルゲンの場合、TH1応答が望まれる。皮膚生検が採られ得、これは、各 注入部位で生じる免疫応答のタイプの詳細な研究を可能にする(マウスおよびサ
ルにおいて、多数の注入/抗原が分析され得る)。このような研究は、皮膚への
抗原の注入の際の細胞によるサイトカイン、ケモカイン、付属分子などの発現に
おける変化の検出を包含する。
For example, an indication of the efficacy of an antigen that activates T cells that are specific for a cancer antigen, allergen, or autoantigen is also indicative of the degree of skin inflammation when the antigen is injected into the skin of a patient or test animal. It is. Strong inflammation correlates with strong activation of antigen-specific T cells. Improved activation of tumor-specific T cells may lead to enhanced tumor killing. For self-antigens, but may be added immunomodulator that distort the response to T H 2, the case of allergens, T H 1 response is desired. Skin biopsies can be taken, which allows for a detailed study of the type of immune response generated at each injection site (in mice and monkeys, multiple injections / antigens can be analyzed). Such studies involve detecting changes in the expression of cytokines, chemokines, accessory molecules, etc. by cells upon injection of the antigen into the skin.

【0149】 抗原特異的T細胞を活性化する至適能力を有する抗原についてスクリーニング
するために、以前に感染または免疫されたヒト個体由来の末梢血液単核細胞が使
用され得る。これは、特に有用な方法である。なぜなら、抗原性ペプチドを提示
するMHC分子は、ヒトMHC分子であるからである。末梢血液単核細胞または
精製されたプロフェッショナル抗原提示細胞(APC)が、以前にワクチン接種
されたかもしくは感染された個体から、または目的の病原での急性感染を伴う患
者から単離され得る。これらの個体は、循環中の病原特異的T細胞の頻度を増大
させ、これらの個体のPBMCまたは精製APCで発現された抗原は、抗原特異
的CD4+およびCD8+T細胞によって増殖およびサイトカイン産生を誘導する
。従って、いくつかの抗原からのエピトープを同時に有する抗原は、異なる病原
抗原、癌抗原、自己抗原、またはアレルゲンに感染されたかまたは免疫された種
々の患者由来のT細胞を刺激するそれらの能力によって認識され得る。血液供給
者由来の1つのバフィコートは、0.5リットルの血液からのリンパ球を含み、
そして104個までのPBMCが得られ得、一人の供給者からのT細胞を使用す る非常に大きなスクリーニング実験を可能にする。
[0149] Peripheral blood mononuclear cells from a previously infected or immunized human individual can be used to screen for antigens with optimal ability to activate antigen-specific T cells. This is a particularly useful method. This is because the MHC molecule presenting the antigenic peptide is a human MHC molecule. Peripheral blood mononuclear cells or purified professional antigen presenting cells (APCs) can be isolated from previously vaccinated or infected individuals, or from patients with acute infection with the pathogen of interest. These individuals increase the frequency of circulating pathogen-specific T cells, and antigens expressed in PBMCs or purified APCs of these individuals increase proliferation and cytokine production by antigen-specific CD4 + and CD8 + T cells. Induce. Thus, antigens having epitopes from several antigens simultaneously are recognized by their ability to stimulate T cells from various patients infected or immunized with different pathogenic antigens, cancer antigens, autoantigens, or allergens Can be done. One buffy coat from a blood supplier contains lymphocytes from 0.5 liters of blood,
The resulting PBMC were obtained up to 10 4, to allow very large screening experiments that use T cells from one of the suppliers.

【0150】 健常なワクチン接種個体(実験ボランティア)を研究した場合、これらの個体
からEBV形質転換B細胞株を作製し得る。これらの細胞株は、同じ供与者由来
の血液を用いて後続の実験において抗原特異的細胞として使用され得る;これは
、アッセイ間および供与者間の変動を減少させる。さらに、抗原改変体がEBV
形質転換B細胞に導入された後、抗原特異的T細胞クローンを作製し得る。次い
で、形質転換B細胞が特異的T細胞クローンの増殖を誘導する効率が研究される
。特異的T細胞クローンを用いて研究する場合、増殖およびサイトカイン合成応
答は、全PBMCを用いた場合より有意に高い。なぜなら、PBMC間の抗原特
異的T細胞の頻度は非常に低いからである。
When healthy vaccinated individuals (experimental volunteers) are studied, EBV transformed B cell lines can be generated from these individuals. These cell lines can be used as antigen-specific cells in subsequent experiments using blood from the same donor; this reduces inter-assay and inter-donor variability. Furthermore, when the antigen variant is EBV
After introduction into transformed B cells, antigen-specific T cell clones can be generated. The efficiency of the transformed B cells to induce the expansion of specific T cell clones is then studied. When studied with specific T cell clones, the proliferation and cytokine synthesis response is significantly higher than with whole PBMC. This is because the frequency of antigen-specific T cells between PBMCs is very low.

【0151】 CTLエピトープは、ほとんどの細胞型によって提示され得る。なぜなら、ク
ラスI主要組織適合性複合体(MHC)表面糖タンパク質が広範に発現されるか
らである。従って、適切な発現ベクター中のシャッフリングされた抗原配列のラ
イブラリーによる培養中の細胞のトランスフェクションによって、クラスIエピ
トープの提示が生じ得る。所定のエピトープに指向される特異的CTLが、個体
から単離される場合、トランスフェクトされた提示細胞とCTLとの同時培養は
、エピトープが提示されればサイトカイン(例えば、IL−2、IFN−γ、ま
たはTNF)のCTLによる放出を生じ得る。より高い量の放出TNFは、シャ
ッフリングされ、進化された配列からのクラスIエピトープのより効率の高いプ
ロセシングおよび提示に相当する。感染細胞を殺傷する能力を有する細胞傷害性
T細胞を誘導するシャッフリングされた抗原もまた、免疫化動物由来のT細胞が
感染細胞を殺傷する能力をインビトロで測定することにより同定され得る。代表
的には、標的細胞は、まず放射性同位元素で標識化され、そして放射能の放出は
、免疫化動物由来のT細胞の存在下でのインキュベーション後の標的細胞殺傷の
指標である。このような細胞傷害性アッセイは、当該分野で公知である。
[0151] CTL epitopes can be presented by most cell types. This is because class I major histocompatibility complex (MHC) surface glycoproteins are widely expressed. Thus, transfection of cells in culture with a library of shuffled antigen sequences in a suitable expression vector can result in presentation of class I epitopes. If a specific CTL directed to a given epitope is isolated from an individual, co-culture of CTL with the transfected presenting cells will result in cytokines (eg, IL-2, IFN-γ) if the epitope is presented. , Or TNF) by CTL. Higher amounts of released TNF correspond to more efficient processing and presentation of class I epitopes from shuffled and evolved sequences. Shuffled antigens that induce cytotoxic T cells capable of killing infected cells can also be identified by measuring in vitro the ability of T cells from immunized animals to kill infected cells. Typically, target cells are first labeled with a radioisotope, and the release of radioactivity is indicative of target cell killing after incubation in the presence of T cells from the immunized animal. Such cytotoxicity assays are known in the art.

【0152】 最適化されたCTLエピトープを同定するための第二の方法は、エピトープと
反応するCTLの単離を必要としない。このアプローチでは、クラスI MHC
表面糖タンパク質を発現する細胞は、上記のような進化された配列のライブラリ
ーでトランスフェクトされる。プロセシングおよび提示を可能にする適切なイン
キュベーション後、界面活性剤可溶性抽出物は、各細胞培養物から調製され、そ
してMHC−エピトープ複合体の部分精製後、(おそらく任意の)産物が質量分
析器に供される(Hendersonら(1993)Proc.Nat’l.A
cad.Sci.USA 90:10275−10279)。その提示が増大さ
れるべきエピトープの配列が公知であるので、このペプチドを同定するために質
量分析を較正し得る。さらに、細胞タンパク質は、量的結果を得るために、内部
較正のために使用され得る;内部較正のために使用される細胞タンパク質は、M
HC分子自体であり得る。従って、MHC分子の割合として結合されたペプチド
エピトープの量を測定し得る。
The second method for identifying optimized CTL epitopes does not require isolation of CTL that reacts with the epitope. In this approach, class I MHC
Cells expressing the surface glycoprotein are transfected with the library of evolved sequences as described above. After appropriate incubation to allow processing and presentation, detergent soluble extracts are prepared from each cell culture, and after partial purification of the MHC-epitope complex, the (possibly optional) product is transferred to a mass spectrometer. (Henderson et al. (1993) Proc. Nat'l.A.
cad. Sci. ScL USA 90: 10275-10279). Since the sequence of the epitope whose presentation is to be increased is known, mass spectrometry can be calibrated to identify this peptide. In addition, cellular proteins can be used for internal calibration to obtain quantitative results; cellular proteins used for internal calibration are M
It can be the HC molecule itself. Thus, the amount of bound peptide epitope can be measured as a percentage of MHC molecules.

【0153】 (多価の組換え抗原の使用) 本発明の多価の抗原は、それぞれの抗原が関連する種々の疾患および状態を処
置および/または予防するために有用である。例えば、多価の抗原は、適切な宿
主細胞株で発現され得、そしてポリペプチド形態で投与される。ワクチン送達の
ための適切な処方および投薬レジメは、当業者に周知である。
(Use of Multivalent Recombinant Antigen) The multivalent antigen of the present invention is useful for treating and / or preventing various diseases and conditions associated with each antigen. For example, a multivalent antigen can be expressed in a suitable host cell line and administered in a polypeptide form. Suitable formulations and dosing regimes for vaccine delivery are well known to those skilled in the art.

【0154】 現在好ましい実施態様では、改善されたアレルゲンをコードする最適化された
組換えポリヌクレオチドは、遺伝子ワクチンベクターと併用して使用される。ベ
クターおよび成分の選択はまた、アレルギーを処置するという特定の目的のため
に最適化され得る。例えば、組換え抗原性ポリペプチドをコードするポリヌクレ
オチドは、プロモーター(例えば、高活性または組織特異的プロモーター)の制
御下に配置され得る。抗原性ポリペプチドを発現するために使用されるプロモー
ターは、本明細書中に記載の方法に類似の組換えおよび選択方法を使用してそれ
自身が最適化され得る。ベクターは、同時係属中の同一人に譲渡された米国特許
出願第 号、「Optimization of Immunomodul
atory Molecules」、TTC代理人整理番号18097−030
300USで1999年2月10日出願に記載のような免疫刺激配列を含み得る
。TH1応答を指向するように操作されたベクターは、本明細書中に記載の抗原 によって媒介される免疫応答の多くのために好ましい(例えば、同時係属中の同
一人に譲渡された米国特許出願第 号、「Genetic Vaccine
Vector Engineering」、TTC代理人整理番号18097
−030100USとして1999年2月10日に出願を参照のこと)。特定の
標的細胞型(例えば、抗原提示細胞または抗原プロセシング細胞)について標的
化される遺伝子ワクチンを使用することが時に有利である;適切な標的化方法は
、同時係属中の同一人に譲渡された米国特許出願第 号、「Targeti
ng of Genetic Vaccine Vectors」、TTC代理
人整理番号18097−030200USとして1999年2月10日に出願に
記載される。
In a currently preferred embodiment, the optimized recombinant polynucleotide encoding the improved allergen is used in combination with a genetic vaccine vector. The choice of vector and components can also be optimized for the specific purpose of treating allergies. For example, a polynucleotide encoding a recombinant antigenic polypeptide can be placed under the control of a promoter, such as a highly active or tissue-specific promoter. The promoter used to express the antigenic polypeptide can itself be optimized using recombination and selection methods similar to those described herein. The vector is a co-pending U.S. patent application Ser. No., "Optimization of Immunomodul
Attribution Molecules ", TTC Agent Reference Number 18097-030
It may include an immunostimulatory sequence as described in the 300 US application filed February 10, 1999. T H 1 responses is operated to direct vectors are preferred for many immune responses mediated by antigens described herein (e.g., U.S. patents commonly assigned co-pending Application number Issue, "Genetic Vaccine
Vector Engineering ”, TTC Agent Reference Number 18097
(See application filed February 10, 1999 as -030100US). It is sometimes advantageous to use a genetic vaccine that is targeted for a particular target cell type (eg, antigen presenting cells or antigen processing cells); appropriate targeting methods have been assigned to co-pending individuals. U.S. Patent Application No. No., "Targeti
ng of Genetic Vaccine Vectors, "TTC Attorney Docket No. 18097-030200US, filed on February 10, 1999.

【0155】 本明細書中に記載の多価の抗原をコードする遺伝子ワクチンは、治療的または
予防的な免疫応答を誘導するために、哺乳動物(ヒトを含む)に送達され得る。
ワクチン送達ビヒクルは、個々の患者への投与によってインビボで送達され得る
(代表的には、全身投与(例えば、静脈内、腹腔内、筋内、皮下、頭蓋内、肛門
内、膣内、経口、経頬経路、またはそれらは、吸入され得る)によるか、または
それらは局所適用によって投与され得る)。あるいは、ベクターは、エキソビボ
で細胞に送達され得る。例えば、細胞を個々の患者(例えば、リンパ球、骨髄吸
引物、組織生検)または万能供与者造血幹細胞)から外植し、続いてこれらの細
胞を患者に再移植する(通常、ベクターを取り込んだ細胞の選択後)。
[0155] Genetic vaccines encoding the multivalent antigens described herein can be delivered to mammals (including humans) to induce a therapeutic or prophylactic immune response.
Vaccine delivery vehicles can be delivered in vivo by administration to an individual patient (typically systemic administration (eg, intravenous, intraperitoneal, intramuscular, subcutaneous, intracranial, intraanal, intravaginal, oral, By the buccal route, or they can be inhaled) or they can be administered by topical application). Alternatively, the vectors can be delivered to the cells ex vivo. For example, cells can be explanted from individual patients (eg, lymphocytes, bone marrow aspirate, tissue biopsy) or universal donor hematopoietic stem cells, and then these cells can be re-transplanted into the patient (usually taking up the vector After selection of cells).

【0156】 多数の送達方法が、当業者に周知である。このような方法は、例えば、リポソ
ームに基づく遺伝子送達(DebsおよびZhu(1993)WO 93/24
640;ManninoおよびGould−Fogerite(1988)Bi
oTechniques6(7):682−691;Rose米国特許第5,2
79,833号;Brigham(1991)WO91/06309;およびF
elgnerら(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA
84:7413−7414)、ならびにウイルスベクターの使用(例えば、アデ
ノウイルス(例えば、概説については、Bernsら(1995)Ann.NY
.Acad.Sci.772:95−104;Aliら(1994)Gene
Ther.1:367−384;およびHaddadaら(1995)Curr
.Top.Microbiol.Immunol.199(Pt3):297−
306を参照のこと)、パピローマウイルス、レトロウイルス(例えば、Buc
hscherら(1992)J.Virol.66(5)2731−2739;
Johannら(1992)J.Virol.66(5)1635−1640(
1992);Sommerfeltら(1990)Virol.176:58−
59;Wilsonら(1989)J.Virol.63:2374−2378
;Millerら、J.Virol.65:2220−2224(1991);
Wong−Staalら、PCT/US94/05700、およびRosenb
urgおよびFauci(1993)Fundamental Immunol
ogy、第三版、Paul(編)、Raven Press、Ltd.,New
Yorkおよびその中の参考文献、ならびにYuら、Gene Therap
y(1994)前出を参照のこと)、およびアデノ随伴ウイルスベクター(AA
Vベクターの概説については、Westら(1987)Virology160
:38−47;Carterら、(1989)米国特許第4,797,368号
;Carterら、WO93/24641(1993);Kotin(1994
)Human Gene Therapy 5:793−801;Muzycz
ka(1994)J.Clin.Invst.94:1351およびSamul
ski(前出)を参照のこと;また、Lebkowski、米国特許第5,17
3,414号;Tratschinら(1985)Mol.Cell.Biol
.5(11):3251−3260;Tratschinら(1984)Mol
.Cell.Biol.、4:2072−2081;HermonatおよびM
uzyczka(1984)Proc.Natl.Acad.Sci.USA、
81:6466−6470;McLaughlinら(1988)およびSam
ulskiら(1989)J.Virol.、63:03822−3828を参
照のこと)などを包含する。
A number of delivery methods are well known to those skilled in the art. Such methods are described, for example, in liposome-based gene delivery (Debs and Zhu (1993) WO 93/24).
640; Mannino and Gould-Fogerite (1988) Bi
oTechniques 6 (7): 682-691; Rose U.S. Pat. No. 5,2.
79,833; Brightham (1991) WO 91/06309; and F
elner et al. (1987) Proc. Natl. Acad. Sci. USA
84: 7413-7414), as well as the use of viral vectors (e.g., adenovirus (e.g., for a review, see Berns et al. (1995) Ann. NY).
. Acad. Sci. 772: 95-104; Ali et al. (1994) Gene.
Ther. 1: 367-384; and Haddada et al. (1995) Curr.
. Top. Microbiol. Immunol. 199 (Pt3): 297-
306), papillomaviruses, retroviruses (eg, Buc
hscher et al. (1992) J. Mol. Virol. 66 (5) 2731-2739;
Johan et al. (1992) J. Am. Virol. 66 (5) 1635-1640 (
1992); Sommerfeld et al. (1990) Virol. 176: 58-
59; Wilson et al. (1989) J. Am. Virol. 63: 2374-2378
Miller et al. Virol. 65: 2220-2224 (1991);
Wong-Staal et al., PCT / US94 / 05700, and Rosenb
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org., Third Edition, Paul (eds.), Raven Press, Ltd. , New
York and references therein, and Yu et al., Gene Therap.
y (1994) supra), and adeno-associated virus vectors (AA
For a review of V vectors, see West et al. (1987) Virology 160.
: 38-47; Carter et al. (1989) U.S. Patent No. 4,797,368; Carter et al., WO 93/24641 (1993); Kotin (1994).
) Human Gene Therapy 5: 793-801; Muzycz
ka (1994) J. Mol. Clin. Invst. 94: 1351 and Samul
See, ski, supra; also, Lebkowski, US Pat. No. 5,17.
No. 3,414; Tratschin et al. (1985) Mol. Cell. Biol
. 5 (11): 3251-3260; Tratschin et al. (1984) Mol.
. Cell. Biol. 4: 2072-2081; Hermonat and M
uzyczka (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA,
81: 6466-6470; McLaughlin et al. (1988) and Sam.
ulski et al. (1989) J. Am. Virol. , 63: 03822-3828) and the like.

【0157】 遺伝子ワクチンを含む「裸の」DNAおよび/またはRNAは、組織(例えば
、筋肉)に直接導入され得る。例えば、USPN5,580,859を参照のこ
と。他の方法(例えば、「バイオリステッィク」または粒子媒介形質転換(例え
ば、Sanfordら、USPN4,945,050;USPN5,036,0
06を参照のこと)もまた、本発明に従う哺乳動物の細胞への遺伝子ワクチンの
導入に適切である。これらの方法は、DNAの哺乳動物へのインビボでの導入だ
けでなく、哺乳動物への再導入のための細胞のエキソビボでの改変にも有用であ
る。遺伝子ワクチンを送達するための他の方法に関して、必要であれば、ワクチ
ン投与は、所望のレベルの免疫調整を維持するために繰り返される。
“Naked” DNA and / or RNA, including genetic vaccines, can be introduced directly into tissues (eg, muscle). See, for example, USPN 5,580,859. Other methods (eg, “biolistic” or particle-mediated transformation (eg, Sanford et al., USPN 4,945,050; USPN 5,036,0)
06) are also suitable for introducing a genetic vaccine into mammalian cells according to the invention. These methods are useful not only for in vivo introduction of DNA into mammals, but also for ex vivo modification of cells for reintroduction to mammals. With respect to other methods for delivering genetic vaccines, if necessary, vaccine administration is repeated to maintain the desired level of immunomodulation.

【0158】 遺伝子ワクチンベクター(例えば、アデノウイルス、リポソーム、パピローマ
ウイルス、レトロウイルスなど)は、インビボでの細胞の形質導入のために哺乳
動物に直接的に投与され得る。本発明の方法を用いて得られる遺伝子ワクチンは
、予防的および/または治療的処置のために、任意の適切な様式での投与(非経
口(例えば、皮下、筋内、皮内、または静脈内)、局部、経口、直腸、気管内、
頬(例えば、舌下)、または局所投与(例えば、エアロゾルによるもしくは経皮
)を包含する)のための薬学的組成物として処方され得る。皮膚の前処置(例え
ば、除毛剤の使用による)は、経皮送達において有用であり得る。適切な投与方
法(例えば、パッケージングされた核酸)が利用可能であり、かつ当業者に周知
であり、そして1つより多くの経路が特定の組成物を投与するために用いられ得
るが、特定の経路が、しばしば、別の経路よりもより即効的かつより有効な反応
を提供し得る。
[0158] Gene vaccine vectors (eg, adenovirus, liposomes, papillomavirus, retrovirus, etc.) can be administered directly to mammals for transduction of cells in vivo. The genetic vaccine obtained using the method of the present invention can be administered in any suitable manner (eg, parenterally (eg, subcutaneously, intramuscularly, intradermally, or intravenously) for prophylactic and / or therapeutic treatment. ), Topical, oral, rectal, endotracheal,
It may be formulated as a pharmaceutical composition for buccal (eg, sublingual) or topical (eg, via aerosol or transdermal) administration. Pretreatment of the skin (eg, by use of a depilatory) may be useful in transdermal delivery. Suitable methods of administration (eg, packaged nucleic acids) are available and well known to those of skill in the art, and more than one route may be used to administer a particular composition. This route can often provide a more immediate and more effective reaction than another route.

【0159】 薬学的に受容可能なキャリアは、投与される特定の組成物によって、およびこ
の組成物を投与するために使用される特定の方法によって、部分的に決定される
。従って、本発明の薬学的組成物の広範な種々の適切な処方物がある。種々の水
性キャリアが使用され得る(例えば、緩衝化生理食塩水など)。これらの溶液は
、無菌であり、そして望ましくない事物を一般的に含まない。これらの組成物は
、従来の周知の滅菌化技術によって滅菌され得る。この組成物は、生理的条件に
近づけるのに必要とされるような薬学的に受容可能な補助物質(例えば、pH調
整剤および緩衝化剤、毒性調整剤など(例えば、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウ
ム、塩化カリウム、塩化カルシウム、乳酸ナトリウムなど))を含み得る。これ
らの処方物中の遺伝子ワクチンベクターの濃度は、広範に変化し得、そして特定
の選択された投与様式および患者の必要性に従って、主に液体容積、粘度、体重
などに基づいて選択される。
[0159] Pharmaceutically acceptable carriers are determined in part by the particular composition being administered, as well as by the particular method used to administer the composition. Accordingly, there is a wide variety of suitable formulations of the pharmaceutical compositions of the present invention. A variety of aqueous carriers can be used (eg, buffered saline and the like). These solutions are sterile and generally free of undesirable matter. These compositions may be sterilized by conventional, well-known sterilization techniques. The compositions may contain pharmaceutically acceptable auxiliary substances as required to approximate physiological conditions (eg, pH and buffering agents, toxicity modifiers, etc. (eg, sodium acetate, sodium chloride, Potassium chloride, calcium chloride, sodium lactate, etc.)). The concentration of the gene vaccine vector in these formulations can vary widely and is chosen primarily based on liquid volume, viscosity, body weight, etc., according to the particular chosen mode of administration and the needs of the patient.

【0160】 経口投与に適切な処方物は、(a)液体溶液(例えば、希釈液(例えば、水、
生理食塩水、またはPEG400)中に懸濁された有効量のパッケージングされ
た核酸);(b)カプセル、サシェ(sachet)または錠剤(それぞれ、所
定量の活性成分を、液体、個体、顆粒、またはゼラチンとして含む);(c)適
切な液体中の懸濁液;および(d)適切な乳濁液からなり得る。錠剤形態は、1
つ以上のラクトース、スクロース、マンニトール、ソルビトール、リン酸カルシ
ウム、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、トラガカント、微結晶セルロース
、アカシア、ゼラチン、コロイド状二酸化ケイ素、クロスカルメロースナトリウ
ム、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、および他の賦形剤、着
色剤、充填剤、結合剤、希釈剤、緩衝化剤、湿潤剤、保存剤、矯味矯臭剤、色素
、崩壊剤、ならびに薬学的に適合性のキャリアを含み得る。ロゼンジ形態は、フ
レーバー(通常、スクロースおよびアカシアまたはトラガカント)中に活性成分
を含み得る。そして、トローチは、不活性基剤(例えば、ゼラチンおよびグリセ
リンまたはスクロースおよびアカシア乳濁液、ゲルなど)中に活性成分を含む。
これらは、活性成分に加えて、当該分野で公知のキャリアを含む。経口投与され
る場合、遺伝子ワクチンは、消化から保護されなければならないことが認識され
る。これは、代表的には、ワクチンベクターを酸性および酵素的加水分解に耐性
にする組成物と複合体形成すること、またはベクターを適切な耐性キャリアー(
例えば、リポソーム)中にパッケージングすることのいずれかによって達成され
る。ベクターを消化から保護する手段は、当該分野で周知である。薬学的組成物
は、例えば、リポソーム中に、または活性成分の遅延放出を提供する処方物中に
カプセル化され得る。
Formulations suitable for oral administration include (a) liquid solutions (eg, diluents (eg, water,
(B) capsules, sachets or tablets (each containing a predetermined amount of the active ingredient in a liquid, solid, granule, Or as gelatin); (c) a suspension in a suitable liquid; and (d) a suitable emulsion. The tablet form is 1
One or more lactose, sucrose, mannitol, sorbitol, calcium phosphate, corn starch, potato starch, tragacanth, microcrystalline cellulose, acacia, gelatin, colloidal silicon dioxide, croscarmellose sodium, talc, magnesium stearate, stearic acid, and other Excipients, colorants, fillers, binders, diluents, buffers, wetting agents, preservatives, flavoring agents, dyes, disintegrating agents, and pharmaceutically compatible carriers can be included. Lozenge forms may contain the active ingredient in flavor, usually sucrose and acacia or tragacanth. Then, the troches include the active ingredient in an inert base (eg, gelatin and glycerin or sucrose and acacia emulsions, gels, and the like).
These include, in addition to the active ingredient, carriers known in the art. It is recognized that when administered orally, a genetic vaccine must be protected from digestion. This is typically done by complexing the vaccine vector with a composition that renders it resistant to acidic and enzymatic hydrolysis, or by rendering the vector into a suitable resistant carrier (
(Eg, liposomes). Means of protecting vectors from digestion are well-known in the art. Pharmaceutical compositions can be encapsulated, for example, in liposomes or in a formulation that provides for slow release of the active ingredient.

【0161】 パッケージングされた核酸は、吸入によって投与されるために、単独または他
の適切な成分と組み合わせて、エアロゾル処方物に作製され得る(例えば、それ
らは、「ネブライズ化」され得る)。エアロゾル処方物は、加圧された受容可能
な噴霧剤(例えば、ジクロロジフルオロメタン、プロパン、窒素など)中に配置
され得る。
[0161] The packaged nucleic acids can be made into aerosol formulations, alone or in combination with other suitable components, for administration by inhalation (eg, they can be "nebulized"). Aerosol formulations can be placed into pressurized acceptable propellants such as dichlorodifluoromethane, propane, nitrogen and the like.

【0162】 直腸投与のための適切な処方物は、例えば、座剤を包含し得る。これは、座剤
基剤と共にパッケージングされた核酸からなる。適切な座剤基剤は、中性または
合成トリグリセリドまたはパラフィン炭化水素を含む。さらに、基剤(例えば、
液体トリグリセリド、ポリエチレングリコール、およびパラフィン炭化水素を含
む)と共にパッケージングされた核酸の組み合わせからなるゼラチン直腸カプセ
ルを使用することもまた、可能である。
[0162] Suitable formulations for rectal administration may include, for example, suppositories. It consists of a nucleic acid packaged with a suppository base. Suitable suppository bases include neutral or synthetic triglycerides or paraffin hydrocarbons. Further, the base (for example,
It is also possible to use gelatin rectal capsules consisting of a combination of nucleic acids packaged with liquid triglycerides, including polyethylene glycol and paraffin hydrocarbons).

【0163】 非経口投与(例えば、関節内(関節中)、静脈内、筋内、皮内、腹腔内、およ
び皮下経路によるような)に適切な処方物は、水性および非水性の等張性の滅菌
注射溶液(これは、酸化防止剤、緩衝液、静菌剤、および処方物を意図された受
容者の血液と等張にする溶質を含み得る)、ならびに水性および非水性の滅菌懸
濁液(これは、懸濁化剤、可溶化剤、濃厚剤、安定剤、および保存剤を含み得る
)を含む。本発明の実施において、組成物は、例えば、静脈内注射によって、経
口、局部、腹腔内、膀胱内(intravesically)、または気管内に
投与され得る。非経口投与および静脈内投与は、好ましい投与方法である。パッ
ケージングされた核酸の処方物は、単位用量または多用量の密封容器(例えば、
アンプルおよびバイアル)中に提示され得る。
Formulations suitable for parenteral administration (eg, by intra-articular (intra-articular), intravenous, intramuscular, intradermal, intraperitoneal, and subcutaneous routes) include aqueous and non-aqueous isotonic Sterile injectable solutions, which may contain antioxidants, buffers, bacteriostats and solutes that render the formulation isotonic with the blood of the intended recipient, and sterile aqueous and non-aqueous suspensions Liquids, which can include suspending agents, solubilizing agents, thickening agents, stabilizers, and preservatives. In the practice of the present invention, the compositions may be administered orally, topically, intraperitoneally, intravesically, or intratracheally, for example, by intravenous injection. Parenteral administration and intravenous administration are preferred modes of administration. Formulations of packaged nucleic acids may be presented in unit-dose or multi-dose sealed containers (eg,
Ampoules and vials).

【0164】 注射溶液および懸濁液は、以前に記載された種類の無菌の粉末、顆粒、および
錠剤から調製され得る。パッケージングされた核酸により形質導入された細胞は
また静脈内または非経口に投与され得る。
Injection solutions and suspensions can be prepared from sterile powders, granules, and tablets of the kind previously described. Cells transduced with the packaged nucleic acid can also be administered intravenously or parenterally.

【0165】 患者に投与される用量は、本発明の状況において、経時的に患者において有益
な治療的応答をもたらすのに十分であるべきである。この用量は、用いられる特
定のベクターの効力および患者の状態、ならびに処置される患者の体重または血
管表面面積によって決定される。用量のサイズはまた、特定の患者における特定
のベクター、または形質導入された細胞型の投与に伴う任意の副作用の存在、性
質、および程度によって決定される。
The dose administered to a patient, in the context of the present invention, should be sufficient to effect a beneficial therapeutic response in the patient over time. The dose will be determined by the efficacy of the particular vector used and the condition of the patient, as well as the weight or vascular surface area of the patient being treated. The size of the dose will also be determined by the presence, nature, and extent of any side effects that accompany the administration of the particular vector, or transduced cell type, in the particular patient.

【0166】 感染または他の状態の処置または予防において投与されるベクターの有効量を
決定することにおいて、医師が、ベクターの毒性、疾患の進行、および抗ベクタ
ー抗体の産生(もしあれば)を評価する。一般には、ベクターからの裸の核酸の
等価な用量は、代表的な70kgの患者については約1μgから1mgであり、
そして核酸を送達するために使用されるベクターの用量は、等価量の治療的核酸
を得るように計算される。投与は、単回または分割された投薬を介して達成され
得る。
In determining the effective amount of the vector to be administered in the treatment or prevention of an infection or other condition, a physician will evaluate the toxicity of the vector, the progression of the disease, and the production of anti-vector antibodies, if any. I do. Generally, an equivalent dose of naked nucleic acid from the vector is about 1 μg to 1 mg for a typical 70 kg patient,
And the dose of the vector used to deliver the nucleic acid is calculated to obtain an equivalent amount of the therapeutic nucleic acid. Administration can be accomplished via single or divided doses.

【0167】 治療的適用では、組成物は、疾患(例えば、感染性疾患または自己免疫障害)
に罹患している患者に、この疾患およびその合併症を治癒するかまたは少なくと
も部分的に阻止するのに十分な量で投与される。これを達成するのに十分な量を
「治療有効量」と定義する。この使用のために有効な量は、疾患の重度および患
者の健康の一般状態に依存する。組成物の単回または多回投与は、患者に必要と
されかつ寛容であるような投薬量および頻度に依存して投与され得る。いずれに
しても、この組成物は、患者を有効に処置するために十分な量の本発明のタンパ
ク質を提供するべきである。
For therapeutic applications, the composition may be a disease (eg, an infectious disease or an autoimmune disorder).
Is administered to a patient suffering from an amount sufficient to cure or at least partially prevent the disease and its complications. An amount sufficient to accomplish this is defined as "therapeutically effective amount." Effective amounts for this use will depend on the severity of the disease and the general state of the patient's health. Single or multiple administrations of the compositions can be administered depending on the dosage and frequency as required and tolerated by the patient. In any event, the composition should provide a sufficient amount of a protein of the invention to effectively treat the patient.

【0168】 予防的適用において、組成物は、感染性疾患または他の状態の確立に対する防
御を助け得る免疫応答を誘導するためにヒトまたは他の哺乳動物に投与される。
In prophylactic applications, the compositions are administered to humans or other mammals to induce an immune response that can help protect against the establishment of an infectious disease or other condition.

【0169】 本発明によって提供される遺伝子ワクチンベクターの毒性および治療的効力は
、細胞培養物または実験動物において、標準的な薬学的手順を用いて決定される
。本明細書中に提示された手順および他には当業者に公知である手順を用いて、
LD50(集団の50%に対して致死である用量)およびED50(集団の50%に
おいて治療的に有効である用量)を決定し得る。
The toxicity and therapeutic efficacy of the genetic vaccine vectors provided by the present invention are determined in cell cultures or experimental animals using standard pharmaceutical procedures. Using the procedures presented herein and others known to those of skill in the art,
The LD 50 (the dose that is lethal to 50% of the population) and the ED 50 (the dose that is therapeutically effective in 50% of the population) can be determined.

【0170】 静脈内投与のための代表的な薬学的組成物は、1日につき患者あたり約0.1
〜10mgである。1日につき患者あたり0.1から約100mgまでの投薬量
は、特に薬物が遮断された部位に投与する場合、および血流中に投与されない場
合(例えば、体腔中または器官の管腔中)に使用され得る。局部投与においては
、実質的により高い投薬量が可能である。非経口に投与可能な組成物を調製する
ための実際の方法は、当業者に公知または明らかであり、そしてRemingt
on’s Pharmaceutical Science、第15版、Mac
k Publishing Company、Easton、Pennsylv
ania(1980)のような刊行物に、より詳細に記載される。
A typical pharmaceutical composition for intravenous administration is about 0.1 per patient per day.
〜1010 mg. Dosages from 0.1 to about 100 mg per patient per day may be used, especially when the drug is administered to sites where it has been blocked and when it is not administered in the bloodstream (eg, in a body cavity or lumen of an organ). Can be used. For topical administration, substantially higher dosages are possible. Actual methods for preparing parenterally administrable compositions will be known or apparent to those skilled in the art and
on's Pharmaceutical Science, 15th edition, Mac
k Publishing Company, Easton, Pennsylv
Publications such as Ania (1980) describe in more detail.

【0171】 本発明の多価の抗原性ポリペプチド、およびこのポリペプチドを発現する遺伝
子ワクチンは、パック、ディスペンサーデバイス、および遺伝子ワクチンを哺乳
動物に投与するためのキット中にパッケージングされ得る。例えば、1つ以上の
単位投薬量形態を含むパックまたはディスペンサーデバイスが提供される。代表
的には、化合物の投与のための指示書が、化合物が、指示された状態の処置に適
切であるという表示に関する適切な指示と共に、パッケージングで提供される。
例えば、このラベルは、パッケージング中の活性化合物が、特定の感染性疾患、
自己免疫障害、腫瘍を処置するために、または哺乳動物免疫応答によって媒介さ
れる、もしくはこれに潜在的に感受性である他の疾患もしくは状態を予防もしく
は処置するために有用であることを示し得る。
The multivalent antigenic polypeptides of the invention, and genetic vaccines expressing the polypeptides, can be packaged in packs, dispenser devices, and kits for administering the genetic vaccines to mammals. For example, a pack or dispenser device is provided that includes one or more unit dosage forms. Typically, instructions for administration of the compound will be provided in the packaging, along with appropriate instructions for indicating that the compound is suitable for treatment of the indicated condition.
For example, the label may indicate that the active compound in packaging is a particular infectious disease,
It can be shown to be useful for treating autoimmune disorders, tumors, or for preventing or treating other diseases or conditions mediated by or potentially susceptible to a mammalian immune response.

【0172】 (実施例) 以下の実施例は、本発明を例示するために提供され、本発明を限定するために
提供されない。
EXAMPLES The following examples are provided to illustrate the present invention, but not to limit the present invention.

【0173】 (実施例1:細菌病原および毒素に対する広いスペクトルのワクチンの開発) (A.Yersinia V抗原の進化) 本実施例は、種々のYersinia株に対する強い交差防御免疫応答を生じ
る免疫原を開発するためのDNAシャッフリングの使用を記載する。抗V抗原抗
体での受動免疫または精製V抗原での能動免疫は、病原性の自己Yersini
a種でのチャレンジからの防御を提供し得る。しかし、異種の種に対する防御は
制限される(Motinら(1994)Infect.Immun.62:41
92)。
Example 1 Development of a Broad Spectrum Vaccine Against Bacterial Pathogens and Toxins A. Evolution of Yersinia V Antigen This example develops an immunogen that produces a strong cross-protective immune response against various Yersinia strains. The use of DNA shuffling is described. Passive immunization with an anti-V antigen antibody or active immunization with a purified V antigen is effective for pathogenic autologous Yersini.
It may provide protection from challenge with species a. However, protection against heterologous species is limited (Motin et al. (1994) Infect. Immun. 62:41).
92).

【0174】 種々のYersinia株由来のV抗原遺伝子(Y.pestis、Y.en
terocolitica、およびY.pseudotuberculosis
の血清型を含む)は、本明細書中に記載のようにDNAシャッフリングに供され
る。例えば、Yersinia pestis V抗原コード配列は、改善され
た抗原を得るためにファミリーシャッフリングフォーマットにおいて使用され得
る相同な遺伝子を同定するために、データベース検索において問い合わせとして
使用される。GenBankおよびEMBLデータベースのBLAST検索の結
果を、表1に示す。ここでは、各行が、データベース、登録番号、遺伝子座名称
、ビットスコア、およびE値を列挙する独自の配列エントリーを表す。検索アル
ゴリズムの概要については、Altschulら(1997)Nucleic
Acids Res.25:3389−3402を参照のこと)。相同な抗原が
、多数の関連しているが異なるYersinia株からクローン化され、そして
配列決定されており、そしてさらなる天然の多様性が、他の株から抗原遺伝子を
クローニングすることにより得られる。これらの遺伝子および他の遺伝子または
それらのフラグメントは、PCRのような方法によってクローニングされ、シャ
ッフリングされ、そして改善された抗原についてスクリーニングされる。
V antigen genes from various Yersinia strains (Y. pestis, Y. en
terocolitica, and Y. pseudotuberculosis
Serotypes) are subjected to DNA shuffling as described herein. For example, the Yersinia pestis V antigen coding sequence is used as a query in database searches to identify homologous genes that can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens. Table 1 shows the results of the BLAST search of the GenBank and EMBL databases. Here, each row represents a unique sequence entry listing the database, accession number, locus name, bit score, and E value. For an overview of the search algorithm, see Altschul et al. (1997) Nucleic.
Acids Res. 25: 3389-3402). Homologous antigens have been cloned and sequenced from a number of related but different Yersinia strains, and additional natural diversity can be obtained by cloning antigen genes from other strains. These and other genes or fragments thereof are cloned, shuffled, and screened for improved antigens by methods such as PCR.

【0175】[0175]

【表1】 シャッフリングしたクローンを、ファージディスプレイによって選択するか、
および/またはELISAによってスクリーニングして、異なる血清型に対応す
る複数のエピトープを有するポリペプチドをコードするそれらの組換え核酸を同
定する。シャッフリングした抗原遺伝子を、多価ファージディスプレイのために
線状ファージゲノムにクローニングするか、または一価ファージディスプレイの
ために適切なファージミドベクターにクローニングする。ファージディスプレイ
により抗原をパンニングするための代表的なプロトコルは、以下の通りである。
[Table 1] Select shuffled clones by phage display or
And / or screening by ELISA to identify those recombinant nucleic acids that encode polypeptides having multiple epitopes corresponding to different serotypes. The shuffled antigen gene is cloned into a linear phage genome for multivalent phage display or into a suitable phagemid vector for monovalent phage display. A typical protocol for panning an antigen by phage display is as follows.

【0176】 ・適切な表面(例えば、Nunc Maxisorpチューブまたはマルチウ
ェルプレート)を標的抗体(通常は、PBSまたは他の適切な緩衝液中1〜10
μg/mlの濃度で)を用いて、4℃で一晩コーティングする ・PBSM(PBS+3%脱脂粉乳)でリンスし、そして37℃で1〜2時間
ブロックする ・必要であれば、ファージを予めブロックする(PBSM,RT 1時間) ・チューブをリンスし、そしてファージを結合させる(通常、37℃で1時間
) ・時間、温度、緩衝液を変化させ得、そして競合的インヒビターなどを添加し
得る ・PBST(PBS+0.1% TWEEN20)で徹底的に洗浄(15回)
し、次いで、PBSで洗浄する ・結合したファージを低pH(例えば、10mM グリシン)、100mM
トリエチルアミン、競合的リガンド、プロテアーゼなどで溶出し、次いで、必要
であれば、pHを中和する ・E.coliに溶出したファージを感染させて、新たな宿主に発現ファージ
ミドを形質導入する。薬物プレート上のコロニーを力価測定し、そしてプレート
する ・培地中にコロニーをプールし、細胞を増殖させ、そしてヘルパーファージを
感染させて、次の段階のためにファージを産生する。
• Apply an appropriate surface (eg, Nunc Maxisorp tube or multiwell plate) to the target antibody (usually 1-10 in PBS or other appropriate buffer).
(at a concentration of μg / ml) at 4 ° C. overnight Rinse with PBSM (PBS + 3% non-fat dry milk) and block for 1-2 hours at 37 ° C. Pre-block phage if necessary (PBSM, RT 1 hour) Rinse tubes and bind phage (typically 1 hour at 37 ° C.) Change time, temperature, buffers, and add competitive inhibitors and the like Thorough washing with PBST (PBS + 0.1% TWEEN20) (15 times)
And then wash with PBS. • Bound phages are at low pH (eg 10 mM glycine), 100 mM
Elute with triethylamine, competitive ligand, protease, etc., then neutralize pH if necessary E. coli is then infected with the eluted phage and a new host is transduced with the expressed phagemid. Titrate and plate colonies on drug plate • Pool colonies in media, grow cells, and infect helper phage to produce phage for the next step.

【0177】 ファージELISAアッセイは、ライブラリーをパンニングした後に単一コロ
ニーを迅速に評価するための有用な方法である。単一コロニーを2YT培地を含
有するマルチウェルプレートの個々のウェルに拾い、そしてマスタープレートと
して増殖させる。複製プレートをヘルパーファージに感染させ、そして単一ウェ
ル由来のファージが単一の抗原改変体を提示するように増殖させる。ファージE
LISAアッセイのための適切なプロトコルは、以下の通りである。
The phage ELISA assay is a useful method for rapidly assessing single colonies after panning a library. Single colonies are picked into individual wells of a multiwell plate containing 2YT media and grown as master plates. Replicate plates are infected with helper phage and grown so that phage from a single well display a single antigen variant. Phage E
A suitable protocol for the LISA assay is as follows.

【0178】 ・50μlの1μg/mlの標的抗体を用いて、4℃で一晩マイクロタイター
プレートをコーティングする ・PBSMでリンスし、そして37℃で2時間ブロックする ・リンスし、予備ブロックしたファージを添加し、そして37℃で1時間結合
させる ・プレートをPBSTで3回洗浄し、次いで、PBSで3回、2分間浸漬させ
て洗浄する ・HRP(またはAP)結合体化抗M13抗体を、37℃で1時間添加する ・基質を添加し、そして吸光度を測定する ・陽性クローンを、さらなる評価のために同定する。
Coat the microtiter plate with 50 μl of 1 μg / ml target antibody overnight at 4 ° C. Rinse with PBSM and block for 2 hours at 37 ° C. Rinse and pre-block phage Add and allow to bind for 1 hour at 37 ° C. Wash plate 3 times with PBST, then wash 3 times with PBS for 2 minutes soak HRP (or AP) conjugated anti-M13 antibody at 37 ° C. Add for 1 hour at <RTIgt; C. </ RTI> Add substrate and measure absorbance. Positive clones are identified for further evaluation.

【0179】 ELISAアッセイもまた使用して、複数のエピトープまたは増加した発現レ
ベルを有する個々の抗原についてスクリーニングし得る。単一のコロニーを、適
切な培地を含有するマルチウェルプレートの個々のウェルに拾い、そして単一ウ
ェルから産生された抗原が単一の抗原改変体であるようにマスタープレートとし
て増殖させる。複製プレートを増殖させ、例えば、Lacリプレッサーに基づく
系については0.5mM IPTGの添加によってタンパク質産生を誘導し、そ
して抗原が産生される適切な時間にわたって増殖させる。この時点で、粗抗原調
製物が作製され、これは、抗原および抗原が産生される場所に依存する。分泌タ
ンパク質を、遠心後の細胞上清をアッセイすることによって評価し得る。ペリプ
ラズムタンパク質は、しばしば、高張性緩衝液または低張性緩衝液への単純な抽
出によって細胞から容易に放出される。細胞内に産生されたタンパク質は、例え
ば、それらを放出させるために界面活性剤処理のようなある形態の細胞溶解を必
要とする。ELISAアッセイのための適切なプロトコルは、以下の通りである
[0179] ELISA assays can also be used to screen for individual epitopes with multiple epitopes or increased expression levels. Single colonies are picked into individual wells of a multi-well plate containing the appropriate medium and grown as a master plate such that the antigen produced from a single well is a single antigen variant. Replicate plates are grown, for example, for a Lac repressor-based system, protein production is induced by the addition of 0.5 mM IPTG, and grown for a suitable time period during which antigen is produced. At this point, a crude antigen preparation is made, which depends on the antigen and where the antigen is produced. Secreted proteins can be assessed by assaying the cell supernatant after centrifugation. Periplasmic proteins are often readily released from cells by simple extraction into hypertonic or hypotonic buffers. Proteins produced intracellularly require some form of cell lysis, such as detergent treatment, to release them. A suitable protocol for the ELISA assay is as follows.

【0180】 ・50μlの1μg/mlの標的抗体を用いて、4℃で一晩マイクロタイター
プレートをコーティングする ・PBSMでリンスし、そして37℃で2時間ブロックする ・リンスし、抗原プレップを添加し、そして37℃で1時間結合させる ・プレートをPBSTで3回洗浄する ・HRP(またはAP)結合体化2次抗体を添加し、そして37℃で1時間イ
ンキュベートする ・適切な基質を添加し、そして吸光度を測定する ・陽性クローンを、さらなる評価のために同定する。
Coat the microtiter plate with 50 μl of 1 μg / ml target antibody overnight at 4 ° C. Rinse with PBSM and block for 2 hours at 37 ° C. Rinse and add antigen prep Wash plate three times with PBST. Add HRP (or AP) conjugated secondary antibody and incubate at 37 ° C. for 1 hour. Add appropriate substrate. Measure absorbance. Identify positive clones for further evaluation.

【0181】 多くの種々の抗原に対して特異的な抗体は、市販されているもの(例えば、T
oxin Technology,Inc,Sarasota,FL)か、また
は精製された抗原で適切な動物を免疫することによって生成し得る。プロテイン
AまたはプロテインGセファロース(Pharmacia)を使用して、血清か
らイムノグロブリンを精製し得る。種々のアフィニティー精製スキームを使用し
て、必要であれば、ファミリー特異的抗体をさらに精製し得る(例えば、NHS
−、CNBr−、もしくはエポキシ活性化セファロースビーズへの特異的抗原の
固定化)。他の関連する抗原は、交叉反応性抗体の結合および固定化を防ぐため
に可溶性形態で含まれ得る。
Antibodies specific for many different antigens are commercially available (eg, T
oxin Technology, Inc, Sarasota, FL), or by immunizing a suitable animal with a purified antigen. Immunoglobulins can be purified from serum using Protein A or Protein G Sepharose (Pharmacia). A variety of affinity purification schemes can be used to further purify the family-specific antibodies, if necessary (eg, NHS
-, CNBr-, or immobilization of specific antigens on epoxy activated sepharose beads). Other related antigens may be included in soluble form to prevent binding and immobilization of cross-reactive antibodies.

【0182】 最初のスクリーニングプロトコルによって同定される多価ポリペプチドを精製
して、インビボスクリーニングに供する。例えば、これらの方法のいずれかの組
み合わせによって選択されたかまたはこれらの方法によらず選択された、シャッ
フルした抗原を精製し、そしてこれを用いて動物(最初はマウス)を免疫し、次
いで、これを改善された免疫応答について評価する。代表的には、10μgのタ
ンパク質を、適切なアジュバント(例えば、Alhydrogel(EM Se
argent Pulp and Chemical,Inc.))を用いる用
いないにかかわらず、適切な部位に注射し、そして動物を、2〜4週間後にさら
なる用量で追加免疫する。この時点で血清サンプルを採取し、そして複数の親抗
原(parental antigen)に対して交叉反応する抗体の存在につ
いてELISAアッセイによって評価する。このELISAアッセイ形式におい
て、抗原をマルチウェルプレート上にコーティングし、次いで、各血清の連続希
釈物を結合させる。非結合抗体を洗浄した後、適切な試験抗体の定常領域(例え
ば、ヤギ抗マウスIgG Fc(Sigma))に対するHRPまたはAP結合
体化2次抗体を結合させる。さらに洗浄した後、適切な基質を添加する(例えば
、O−フェニレンジアミン(Sigma))。各ウェルの吸光度を、適切な波長
(例えば、OPDについては490nm)でプレートリーダーにより読みとり、
そして複数の抗原に対して高抗体力価を生成するウェルを、さらなる評価のため
に選択する。
The multivalent polypeptide identified by the initial screening protocol is purified and submitted for in vivo screening. For example, purifying a shuffled antigen selected by or in combination with any of these methods, and using it to immunize an animal (primarily a mouse), Are evaluated for improved immune response. Typically, 10 μg of protein is added to a suitable adjuvant (eg, Alhydrogel (EM Se)
Argent Pulp and Chemical, Inc. Injections at the appropriate sites, with or without)), and animals are boosted with additional doses 2-4 weeks later. At this point, a serum sample is taken and assessed by ELISA assay for the presence of antibodies that cross react against multiple parental antigens. In this ELISA assay format, the antigen is coated on a multiwell plate, and then a serial dilution of each serum is bound. After washing the unbound antibody, a secondary antibody conjugated to HRP or AP conjugated against the constant region of the appropriate test antibody (eg, goat anti-mouse IgG Fc (Sigma)). After further washing, an appropriate substrate is added (eg, O-phenylenediamine (Sigma)). The absorbance of each well is read by a plate reader at the appropriate wavelength (eg, 490 nm for OPD),
Wells that produce high antibody titers against multiple antigens are then selected for further evaluation.

【0183】 さらに、抗原が中和抗体を産生する能力を適切な系において評価し得る。広範
な交叉反応性応答を惹起する抗原改変体を、適切な病原性生物を用いた病原性チ
ャレンジモデルにおいてさらに評価する。例えば、多価ポリペプチドを使用して
マウスを免疫し、次いで、これをYersinia生菌でチャレンジする。チャ
レンジに対して防御するこれらの多価ポリペプチドを同定し、そして精製する。
Further, the ability of an antigen to produce neutralizing antibodies can be assessed in a suitable system. Antigen variants that elicit a broad cross-reactive response are further evaluated in a pathogenic challenge model using appropriate pathogenic organisms. For example, a mouse is immunized with a multivalent polypeptide, which is then challenged with live Yersinia. These multivalent polypeptides that protect against the challenge are identified and purified.

【0184】 (B.細菌毒素に対する広域スペクトルワクチンの進化) この実施例は、広域スペクトルの細菌毒素に対して免疫応答を誘発することに
おいて効果的な多価ポリペプチドを得るためのDNAシャッフリングの使用を記
載する。
B. Evolution of Broad Spectrum Vaccines Against Bacterial Toxins This example demonstrates the use of DNA shuffling to obtain multivalent polypeptides that are effective in eliciting an immune response against a broad spectrum of bacterial toxins. Is described.

【0185】 (1.Staphylococcus) A群Streptococci(例えば、食中毒、トキシックショック症候群
、および自己免疫障害のような疾患を引き起こし得る)は、吸入により非常に毒
性である。A群Streptococcus毒素のファミリーは、約30の関連
メンバーを数え、このことが、この群をファミリーシャッフリングについての適
切な標的にしている。従って、この実施例は、広域スペクトル防御を惹起し得る
キメラタンパク質を作製するためにファミリーDNAシャッフリングの使用を記
載する。
1. Staphylococcus Group A Streptococci, which can cause diseases such as food poisoning, toxic shock syndrome, and autoimmune disorders, are very toxic by inhalation. The group A Streptococcus toxin family counts about 30 related members, making this group a suitable target for family shuffling. Thus, this example describes the use of family DNA shuffling to generate chimeric proteins that can elicit broad spectrum protection.

【0186】 多くの異なる弱毒化された毒素をコードする核酸を、本明細書中に記載される
ように、DNAシャッフリングに供する。表2は、相同遺伝子を同定するために
、S.aureus腸毒素Bタンパク質を使用して、GenBank、PDL、
EMBLおよびSwissProtをBLAST検索した結果を示す。これは、
改善された抗原を得るためにファミリーシャッフリング形式において使用され得
る。
[0186] Nucleic acids encoding many different attenuated toxins are subjected to DNA shuffling, as described herein. Table 2 shows S.D. to identify homologous genes. Using Aureus enterotoxin B protein, GenBank, PDL,
The result of BLAST search of EMBL and SwissProt is shown. this is,
It can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens.

【0187】[0187]

【表2】 シャッフルした組換えクローンを、最初に、異なるファミリー由来の多価エピ
トープの存在についてファージディスプレイによって選択するか、および/また
はELISAによってスクリーニングする。複数のエピトープを有する改変体タ
ンパク質を精製し、そして上記に記載されるようにインビボスクリーニングのた
めに使用した。マウス血清を異なる毒素のサブタイプに対して特異的な抗体につ
いて分析し、そして広範な交叉反応性応答を惹起する改変体を、チャレンジモデ
ルにおいてさらに評価した。
[Table 2] Shuffled recombinant clones are first selected by phage display for the presence of multivalent epitopes from different families and / or screened by ELISA. Variant proteins with multiple epitopes were purified and used for in vivo screening as described above. Mouse sera were analyzed for antibodies specific for different toxin subtypes, and variants that elicit a broad cross-reactive response were further evaluated in a challenge model.

【0188】 (2.Escherichia coliおよびVibrio choler
ae) この実施例は、E.coli熱不安定毒素(LT)、コレラ毒素(CT)、お
よびベロ毒素(VT)に対して免疫応答を誘導する、交叉反応性の多価ポリペプ
チドを得るためのDNAシャッフリングの使用を記載する。コレラ毒素B鎖およ
びLT毒素B鎖をコードする核酸を、DNAシャッフリングに供する。表3は、
相同遺伝子を同定するためにV.cholerae毒素B鎖を使用するBLAS
T検索の結果を示す。これは、改善された抗原を得るためにファミリーシャッフ
リング形式において使用され得る。相同性の抗原を、多くの関連する、さらに異
なるVibrioおよびE.coli株からクローニングして、そして配列決定
し、そしてさらなる天然の多様性を、他の株由来の抗原遺伝子をクローニングす
ることによって獲得し得る。これらの遺伝子および他の遺伝子またはそれらのフ
ラグメントを、PCRのような方法によってクローニングし得、シャッフリング
し得、そして改善された抗原についてスクリーニングし得る。
(2. Escherichia coli and Vibrio choler)
ae) This example is based on The use of DNA shuffling to obtain cross-reactive multivalent polypeptides that induce an immune response against E. coli heat labile toxin (LT), cholera toxin (CT), and vero toxin (VT) is described. The nucleic acids encoding the cholera toxin B chain and the LT toxin B chain are subjected to DNA shuffling. Table 3 shows
V. to identify homologous genes. BLAS using cholerae toxin B chain
This shows the result of the T search. This can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens. Homologous antigens have been identified in many related and different Vibrio and E. coli. E. coli strains can be cloned and sequenced, and additional natural diversity can be obtained by cloning antigen genes from other strains. These and other genes or fragments thereof can be cloned, shuffled, and screened for improved antigens by methods such as PCR.

【0189】[0189]

【表3】 両方の毒素に対する高レベルの中和抗体を惹起し、かつアジュバント特性を改
善したそれらのキメラ毒素を同定する。例えば、シャッフリングしたクローンを
、異なる親B鎖由来のエピトープの存在についてファージディスプレイによって
選択するか、および/またはELISAアッセイによってスクリーニングする。
複数のエピトープを有する改変体を精製して、そしてチャレンジモデルにおいて
アジュバントとして働き、かつ交叉防御性の免疫応答を惹起するそれらの能力を
研究する。
[Table 3] Those chimeric toxins that elicit high levels of neutralizing antibodies to both toxins and have improved adjuvant properties are identified. For example, shuffled clones are selected for the presence of epitopes from different parent B chains by phage display and / or screened by an ELISA assay.
Variants with multiple epitopes are purified and studied for their ability to serve as adjuvants in a challenge model and elicit a cross-protective immune response.

【0190】 (実施例2:Borrelia burgdorferiに対する広域スペク
トルワクチンの進化) ライム病は、現在、米国において最も早く増加する感染症のうちの1つである
。これは、スピロヘータ細菌であるBorrelia burgdorferi
の感染によって引き起こされ、この細菌は、感染したダニの咬傷によって運ばれ
、かつ伝播する。感染の初期兆候としては、皮膚の発疹、およびインフルエンザ
様の症状が挙げられる。ライム病が処置されないままであれば、関節炎、心臓異
常、および顔面麻痺を引き起こし得る。抗生物質を用いて初期にライム病を処置
することは、感染を停止させ得るが、持続性免疫は、再感染を可能にさせること
を改善しないかもしれない。現在のワクチンは、免疫を獲得するために1年間に
わたって3回の免疫を必要とする。
Example 2: Evolution of a Broad Spectrum Vaccine Against Borrelia burgdorferi Lyme disease is currently one of the fastest increasing infections in the United States. This is due to the spirochete bacterium Borrelia burgdorferi.
This bacterium is carried and transmitted by infected mite bites. Early signs of infection include skin rash and flu-like symptoms. If Lyme disease is left untreated, it can cause arthritis, cardiac abnormalities, and facial paralysis. Treating Lyme disease early with antibiotics may stop the infection, but persistent immunity may not improve enabling re-infection. Current vaccines require three immunizations over a year to acquire immunity.

【0191】 精製されたB.burgdorferi外表面プロテインA(OspA)タン
パク質での受動免疫および能動免疫の両方は、B.burgdorferiでの
感染に対する防御において成功したが、進行中の感染に対して効果がない、なぜ
なら、この抗原は、脊椎動物宿主において発現されないからである。OspAは
、通常、アミノ末端システイン残基による脂質部分の共有結合によって細胞の外
側に付着される。対照的に、外表面プロテインC(OspC)は、脊椎動物宿主
中でスピロヘータによって高度に発現される。そして感染個体のOspCでのワ
クチン接種は、感染の治癒において効果的な治療であり得る(Zhongら(1
997)Proc.Nat’l.Acad.Sci.USA 94 12533
−12538)。
The purified B. burgdorferi outer surface protein A (OspA) protein, both passive and active immunizations are described by B. burgdorferi. burgdorferi, but has no effect on ongoing infection, since this antigen is not expressed in vertebrate hosts. OspA is usually attached to the outside of the cell by covalent attachment of a lipid moiety through an amino-terminal cysteine residue. In contrast, outer surface protein C (OspC) is highly expressed by spirochetes in vertebrate hosts. And vaccination of infected individuals with OspC may be an effective treatment in curing infection (Zhong et al. (1)
997) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 94 12533
-12538).

【0192】 重複しないGenBank、PDB、SwissProt、Spupdate
、およびPIRデータベースの最近のBLAST検索(Altschulら(1
997)Nucleic Acids Res.25:3389−3402)を
使用して、OspA外表面タンパク質遺伝子のホモログを同定した。これは、O
spAに関連する200エントリーを超える同定を生じた。B.burgdor
feri、B.garinii、B.afzelii、B.tanukii、お
よびB.turdiの異なる株からの100のエントリーを以下の表4に示す。
これは、Borrelia burgdorferi OspAタンパク質に対
して、少なくとも83%のDNA配列同一性を共有する。これらおよび他の株由
来のospA遺伝子はファミリーシャッフリングのための多様性の供給源を提供
して、ライム病の防御のための改善された抗原を得る。これらの遺伝子を、PC
Rのような方法によってクローニングし、シャッフリングし、そして改善された
抗原についてスクリーニングする。
Non-overlapping GenBank, PDB, SwissProt, Spupdate
, And a recent BLAST search of the PIR database (Altschul et al. (1).
997) Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402) was used to identify homologs of the OspA outer surface protein gene. This is O
Over 200 entries have been identified that are related to spA. B. burgdor
feri, B .; Garinii, B .; afzelii, B .; tanukii, and B. 100 entries from different strains of turdi are shown in Table 4 below.
It shares at least 83% DNA sequence identity with the Borrelia burgdorferi OspA protein. The ospA genes from these and other strains provide a source of diversity for family shuffling to obtain improved antigens for Lyme disease protection. These genes are converted to PC
Clones, shuffles, and screens for improved antigens by methods such as R.

【0193】[0193]

【表4】 B.burgdorferi OspCタンパク質遺伝子を用いたBLAST
検索によって、200を超える関連するエントリーが示された。少なくとも82
%のDNA配列同一性を共有する100の配列のエントリーを以下の表5に示す
。これは、ライム病の処置において改善された治療剤を得るためのファミリーシ
ャッフリングのための多様性の供給源を提供する。これらの遺伝子を、PCRの
ような方法によってクローニングし、シャッフリングし、そして改善された抗原
についてスクリーニングする。
[Table 4] B. BLAST using burgdorferi OspC protein gene
The search showed more than 200 relevant entries. At least 82
Entries for 100 sequences sharing% DNA sequence identity are shown in Table 5 below. This provides a source of diversity for family shuffling to obtain improved therapeutics in the treatment of Lyme disease. These genes are cloned, shuffled, and screened for improved antigen by methods such as PCR.

【0194】[0194]

【表5】 (実施例3:Mycobacteriumに対する広域スペクトルワクチンの
進化) 結核は、Mycobacterium tuberculosisによって引
き起こされる、古くからの細菌性疾患である。これは、全世界で重要な公衆衛生
問題として引き続いており、そして根絶への取り組みの改善について要求がなさ
れている(Morb.Mortal Wkly Rep(1998年8月21日
;47(RR−13):1−6)。これは、5000万人を超える人々に感染し
、そして300万人を超える人々がその年に結核で死亡している。現在利用可能
なワクチン、カルメット−ゲラン桿菌ワクチン(BCG)は、発展途上国ではあ
まり有効ではないことが見いだされ、そして数多くの増加しつつある多剤耐性(
MDR)株が単離されている。
[Table 5] Example 3: Evolution of a Broad Spectrum Vaccine Against Mycobacterium Tuberculosis is an ancient bacterial disease caused by Mycobacterium tuberculosis. This continues as a significant public health problem worldwide and there is a need for improved efforts to eradicate (Morb. Mortal Wkly Rep (August 21, 1998; 47 (RR-13)): 1-6), which infects more than 50 million people and kills more than 3 million people during the year with tuberculosis The currently available vaccine, the Bacillus Calmette-Guerin vaccine (BCG) Has been found to be less effective in developing countries, and a number of increasing multidrug resistances (
(MDR) strain has been isolated.

【0195】 M.tuberculosisの主要な免疫優性抗原は30〜35kDa(抗
原85、α抗原としても公知である)であり、これは、通常、細胞表面上のリポ
糖タンパク質である。他の防御性抗原としては、65kDa熱ショックタンパク
質、および36kDaプロリン富化抗原が挙げられる(Tasconら(199
6)Nat.Med.2:888−92)。
M. The major immunodominant antigen of tuberculosis is 30-35 kDa (antigen 85, also known as α-antigen), which is usually a lipoglycoprotein on the cell surface. Other protective antigens include the 65 kDa heat shock protein, and the 36 kDa proline-enriched antigen (Tascon et al. (199)
6) Nat. Med. 2: 888-92).

【0196】 表6は、相同遺伝子を同定するために、30〜35kDaの主要なM.Tub
erculosis抗原(抗原85、α抗原としても公知である)コード配列を
使用してBLAST検索した結果を示す。これは、改善された抗原を獲得するた
めにファミリーシャッフリング形式で使用され得る。多くの相同な抗原が、多く
の関連する、さらに異なるマイコバクテリア株からクローニングされ、そして配
列決定されてきた。これらの遺伝子を、PCRのような方法によってクローニン
グし、シャッフリングし、そして改善された抗原についてスクリーニングする。
Table 6 shows the major M. cerevisiae of 30-35 kDa to identify homologous genes. Tub
FIG. 3 shows the results of a BLAST search using the erculosis antigen (antigen 85, also known as α antigen) coding sequence. This can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens. Many homologous antigens have been cloned and sequenced from many related and different mycobacterial strains. These genes are cloned, shuffled, and screened for improved antigen by methods such as PCR.

【0197】[0197]

【表6】 (実施例4:Helicobacter pyloriに対する広域スペクトル
ワクチンの進化) Helicobacter pylori細菌による胃十二指腸粘膜の慢性感
染は、慢性的に活発な胃炎、消化性潰瘍、および胃ガン(例えば、腺癌および低
悪性B細胞リンパ腫)の原因である。抗生物質耐性株の存在が増加しつつあるこ
とによって、この治療は制限されている。進行性感染の予防および処置の両方を
行うワクチンの使用法が、活発に探求されている(Crabtree JE(1
998)Gut 43:7−8;Axon AT(1998)Gut 43:増
補1:S70−3;Duboisら(1998)Infect.Immun.6
6:4340−6;Tytgat GN(1998)Aliment.Phar
macol.Ther.12 増補1:123−8;Blaster MJ(1
998)BMJ 316:1507−10;Marchettiら(1998)
Vaccine 16:33−7;Kleanthousら(1998)Br.
Med.Bull.54:229−41;Wermeilleら(1998)P
harma.World Sci.20:1−17)。
[Table 6] Example 4: Evolution of a Broad Spectrum Vaccine Against Helicobacter pylori Chronic infection of the gastroduodenal mucosa with Helicobacter pylori bacteria can result in chronically active gastritis, peptic ulcers, and gastric cancer (eg, adenocarcinoma and low malignant B cells) Lymphoma). The increasing presence of antibiotic resistant strains has limited this treatment. The use of vaccines to both prevent and treat progressive infection is being actively explored (Crabtree JE (1
998) Gut 43: 7-8; Axon AT (1998) Gut 43: Aug. 1: S70-3; Dubois et al. (1998) Infect. Immun. 6
6: 4340-6; Tygat GN (1998) Alignment. Phar
macol. Ther. 12 Supplement 1: 123-8; Blaster MJ (1
998) BMJ 316: 1507-10; Marchetti et al. (1998).
Vaccine 16: 33-7; Kleanthous et al. (1998) Br.
Med. Bull. 54: 229-41; Wermeille et al. (1998) P.
harma. World Sci. 20: 1-17).

【0198】 予防および治療ワクチンにおける使用のために適切なHelicobacte
r抗原の同定としては、2次元ゲル電気泳動、配列分析、および血清プロファイ
リングが挙げられ得る(McAteeら(1998)Clin.Diagn.L
ab.Immunol.5:537−42;McAteeら(1998)Hel
icobacter 3:163−9)。関連するHelicobacter種
間および株間の抗原性の差異は、感染の予防および処置のためのワクチンの使用
を制限し得る(Keenanら(1998)FEMS Microbiol.L
ett.161:21−7)。
Helicobacters suitable for use in prophylactic and therapeutic vaccines
Identification of r antigens may include two-dimensional gel electrophoresis, sequence analysis, and serum profiling (McAtee et al. (1998) Clin. Diagn. L.
ab. Immunol. 5: 537-42; McAtee et al. (1998) Hel.
icobacter 3: 163-9). Related antigenic differences between Helicobacter species and strains may limit the use of vaccines for prevention and treatment of infection (Keenan et al. (1998) FEMS Microbiol. L.
ett. 161: 21-7).

【0199】 この実施例において、さらに免疫学的に異なる関連する抗原のDNAファミリ
ーシャッフリングは、複合キメラ抗原の単離を可能にする。この複合キメラ抗原
は、Helicobacterの多くの関連する株および種に対する広範な交叉
反応性防御を提供し得る。感染に対するワクチンの治療的使用を評価するために
使用された、マウスに適合させたH.pylori株による持続性感染のマウス
モデルを使用して、シャッフリングした抗原を評価した(Crabtree J
E(1998)Gut 43:7−8;Axon AT(1998)Gut 4
3:増補1:S70−3)。
In this example, further DNA family shuffling of immunologically distinct related antigens allows for the isolation of complex chimeric antigens. This composite chimeric antigen may provide extensive cross-reactive protection against many related strains and species of Helicobacter. H. adapted mice were used to evaluate the therapeutic use of the vaccine against infection. A shuffled antigen was evaluated using a mouse model of persistent infection with S. pylori strains (Crabtree J
E (1998) Gut 43: 7-8; Axon AT (1998) Gut 4
3: Supplement 1: S70-3).

【0200】 空胞化(vacuolating)細胞毒素(VacA)および細胞毒素関連
遺伝子産物(CagA)を、動物モデルにおけるH.pylori感染に対する
ワクチンとして評価した。これは、ヒトにおけるこのアプローチの適用を支持す
る。
[0200] Vacuolating cytotoxin (VacA) and a cytotoxin-related gene product (CagA) were isolated from H. coli in animal models. pylori infection. This supports the application of this approach in humans.

【0201】 表7は、相同遺伝子を同定するために、H.pylori VacA遺伝子を
使用してBLAST検索した結果を示す。これは、改善された抗原を獲得するた
めにファミリーシャッフリング形式で使用され得る。相同な抗原が、多くの関連
する、さらに異なるH.pylori株からクローニングされ、そして配列決定
されてきた。さらなる天然の多様性を、他の株由来の抗原遺伝子をクローニング
することによって獲得し得る。これらの遺伝子および他の遺伝子またはそれらの
フラグメントを、PCRのような方法によってクローニングし、シャッフリング
し、そして改善された抗原についてスクリーニングする。
[0201] Table 7 shows that H. to identify homologous genes. The result of BLAST search using the pylori VacA gene is shown. This can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens. Homologous antigens have been identified in many related, even different H. pylori strain has been cloned and sequenced. Additional natural diversity can be obtained by cloning antigen genes from other strains. These and other genes or fragments thereof are cloned, shuffled, and screened for improved antigen by methods such as PCR.

【0202】[0202]

【表7】 表8は、相同遺伝子を同定するために、H.pylori CagA遺伝子を
使用してBLAST検索した結果を示す。これは、改善された抗原を獲得するた
めにファミリーシャッフリング形式で使用され得る。相同な抗原が、多くの関連
する、さらに異なるH.pylori株からクローニングされ、そして配列決定
されてきた。そしてさらなる天然の多様性を、他の株由来の抗原遺伝子をクロー
ニングすることによって獲得し得る。これらの遺伝子および他の遺伝子またはそ
れらのフラグメントを、PCRのような方法によってクローニングし、シャッフ
リングし、そして改善された抗原についてスクリーニングする。
[Table 7] Table 8 shows that H. to identify homologous genes. The result of BLAST search using the pylori CagA gene is shown. This can be used in a family shuffling format to obtain improved antigens. Homologous antigens have been identified in many related, even different H. pylori strain has been cloned and sequenced. And further natural diversity can be obtained by cloning antigen genes from other strains. These and other genes or fragments thereof are cloned, shuffled, and screened for improved antigen by methods such as PCR.

【0203】[0203]

【表8】 (実施例5:マラリアに対する幅広いスペクトルのワクチンの開発) この実施例は、マラリア感染に対して改良されたワクチンを生成するためのD
NAシャッフリング使用を記載する。DNAシャッフリングによる進化のための
優れた標的はPlasmodium falciparumメロゾイト表面タン
パク質MSP1である(Huiら(1996)Infect.Immun.64
:1502−1509)。MSP1は、必須の膜タンパク質として、メロゾイト
の表面上で発現される。これは、直前に寄生プロテアーゼによって切断され、そ
して感染した細胞からの破裂および放出を伴う。切断は、RBCレセプターに結
合するMSP1における完全な機能に不可欠であるようである。切断したフラグ
メントは、メロゾイトの膜に接続されたままである。メロゾイト上の他の膜タン
パク質もまた、接続に関与し、そして浸潤事象に特異的である。MSP1は、マ
ラリアの無性血液段階に対するワクチンへの封入のための証明された候補体であ
る。
[Table 8] Example 5 Development of a Broad Spectrum Vaccine Against Malaria This example demonstrates the use of D to produce an improved vaccine against malaria infection.
Describes the use of NA shuffling. An excellent target for evolution by DNA shuffling is the Plasmodium falciparum merozoite surface protein MSP1 (Hui et al. (1996) Infect. Immun. 64).
: 1502-1509). MSP1 is expressed on the surface of merozoites as an essential membrane protein. It is cleaved shortly before by a parasitic protease and involves rupture and release from infected cells. Cleavage appears to be essential for full function in MSP1 binding to the RBC receptor. The cleaved fragment remains attached to the merozoite membrane. Other membrane proteins on merozoites are also involved in connections and are specific for invasive events. MSP1 is a proven candidate for inclusion in vaccines against the asexual blood stage of malaria.

【0204】 MSP1をコードする遺伝子を、Plasmodium falciparu
mメロゾイトの様々な単離物からPCR技術によって単離し得る。関連の天然に
存在する遺伝子をさらに使用して、開始遺伝子の多様性を増加し得る。シャッフ
リングしたMAP1遺伝子のライブラリーを、DNAシャッフリングによって生
成し、そしてこのライブラリーを、有効な免疫応答の誘導についてスクリーニン
グする。
The gene encoding MSP1 was replaced with Plasmodium falciparou.
m merozoites can be isolated from various isolates by PCR techniques. Related naturally occurring genes can be further used to increase the diversity of the starting gene. A library of shuffled MAP1 genes is generated by DNA shuffling, and the library is screened for induction of an effective immune response.

【0205】 このスクリーニングは、試験動物(例えば、マウスまたはサル)に個々の改変
体を注射することによって行い得る。精製した組換えタンパク質、または関連遺
伝子をコードするDNAワクチンもしくはウイルスベクターのいずれかを注射す
る。代表的には、追加免疫注射を、最初の注射の2〜3週間後に行う。その後、
試験動物の血清を収集し、そしてこれらの血清を、感染していない赤血球(RB
C)へのメロゾイトの浸潤を減少する抗体の存在について分析する。RBCを、
RBCのすぐ内側のメロゾイトによって感染させ、このメロゾイトはリングに分
化し、そしてこれは、いくつかの新生娘メロゾイトを含む繁殖体に成熟し、次い
で感染した細胞の外側に飛び出し(burst out)し、それを破壊し、そ
して付着に進み、そして別のRBCに浸潤する。インビボでは、このメロゾイト
は、数秒間のみ細胞外であるようである。インビトロでは、この事象の任意の遮
断は、再感染のレベルを劇的に減少し得る。MSP1に対する抗体は、メロゾイ
トの表面に結合し、破裂(rupture)する場合に繁殖体に感染したRBC
から放出され、それによりこれらのメロゾイトが未感染のRBC表面上のコグネ
イトRBCレセプターを付着して結合する能力を減少する。メロゾイト付着は減
少され、新たなRBCへのメロゾイトの進入は減少し、それゆえ、初期のリング
段階で検出される新たに浸潤した細胞の数は、浸潤試験の遮断の数時間後に培養
を試験する場合に減少する。いくつかのアッセイ形式において、メロゾイト浸潤
阻害の代理は、凝集したメロゾイトの出現を注目することであるが、これは、減
少した浸潤を生じる抗体の間接的な測定である。
This screening can be performed by injecting test animals (eg, mice or monkeys) with individual variants. Inject either the purified recombinant protein or a DNA vaccine or viral vector encoding the relevant gene. Typically, a booster injection is given 2-3 weeks after the first injection. afterwards,
The sera of the test animals were collected and these sera were used as uninfected red blood cells (RB
C) Analyze for the presence of antibodies that reduce infiltration of merozoites into. RBC,
Infected by merozoites just inside the RBC, the merozoites differentiate into rings, which mature into a reproductive body containing some newborn daughter merozoites, and then burst out of the infected cells, Break it down and proceed to adhere and invade another RBC. In vivo, this merozoite appears to be extracellular for only a few seconds. In vitro, any blockade of this event can dramatically reduce the level of reinfection. Antibodies against MSP1 bind to the surface of the merozoites and, when ruptured, cause RBCs to infect propagules.
, Thereby reducing the ability of these merozoites to attach and bind the cognate RBC receptor on uninfected RBC surfaces. Merozoite attachment is reduced and merozoite entry into new RBCs is reduced, and therefore the number of newly infiltrated cells detected in the early ring stage will test the culture several hours after blocking the invasion test If it decreases. In some assay formats, a surrogate for inhibition of merozoite invasion is to note the appearance of aggregated merozoites, which is an indirect measurement of antibodies that result in reduced infiltration.

【0206】 ほとんどの強力な抗体応答がメロゾイトの未感染赤血球への浸潤を減少するこ
とを誘導する、シャッフリングされた抗原を、さらなる試験について選択し、そ
して、新たな回のシャッフリングおよび選択に供し得る。続く研究において、こ
れらの抗原のヒトにおいて抗体を誘導する能力を調査する。再度、精製した組換
え抗原、または関連遺伝子をコードするDNAワクチンもしくはウイルスベクタ
ーのいずれかを注射し、そして防御的免疫応答を分析する。
[0206] Shuffled antigens that induce most potent antibody responses to reduce infiltration of merozoites into uninfected erythrocytes can be selected for further testing and subjected to a new round of shuffling and selection. . Subsequent studies will investigate the ability of these antigens to induce antibodies in humans. Again, either a purified recombinant antigen, or a DNA vaccine or viral vector encoding the relevant gene is injected and the protective immune response is analyzed.

【0207】 (実施例6:ウイルス病原体に対する幅広いスペクトルのワクチンの開発) この実施例は、ウイルス病原体の複数の単離体に対して免疫応答を誘導し得る
ワクチンを得るためのDNAシャッフリングの使用を記載する。
Example 6 Development of a Broad Spectrum Vaccine Against a Viral Pathogen This example demonstrates the use of DNA shuffling to obtain a vaccine capable of inducing an immune response against multiple isolates of a viral pathogen. Describe.

【0208】 (A.ベネズエラウマ脳炎ウイルス(VEE)) VEEは、一般的に蚊によって伝播されるアルファウイルス属に属する。しか
し、VEEは、ヒトおよびげっ歯類の両方に対して空気感染によって高度に感染
性でもある点で、異常なアルファウイルスである。この疾患は、無症状または温
和な発熱性疾患から重篤な感染および中枢神経系の炎症までの範囲で、ヒトに症
状が現れる。ウイルスのクリアランス(排除)は、特定の抗VEE抗体(これは
、防御的免疫応答の一次媒介物であると考えられている)の産生と同時発生する
(Schmaljohnら(1982)Nature 297:70)。VEE
はまた、中枢神経系の外側のその一次標的がリンパ組織であるために異常なウイ
ルスであり、それゆえ、複製欠損改変体は、ワクチンまたは薬学的に有用なタン
パク質を免疫系に標的するための手段を提供し得る。
A. Venezuelan equine encephalitis virus (VEE) VEE belongs to the genus Alphavirus, which is commonly transmitted by mosquitoes. However, VEE is an abnormal alphavirus in that it is also highly infectious by air transmission to both humans and rodents. The disease manifests in humans, ranging from asymptomatic or mild febrile illness to severe infection and central nervous system inflammation. Viral clearance (elimination) coincides with the production of specific anti-VEE antibodies, which are believed to be the primary mediator of the protective immune response (Schmaljohn et al. (1982) Nature 297: 70). . VEE
It is also an aberrant virus because its primary target outside the central nervous system is lymphoid tissue, and therefore replication deficient variants are useful for targeting vaccines or pharmaceutically useful proteins to the immune system. Means may be provided.

【0209】 VEEの少なくとも7つのサブタイプが公知であり、遺伝的および血清学的に
同定され得る。疫学的なデータに基づいて、ウイルス単離物は、2つの主要なカ
テゴリーに分類する:I−ABおよびI−C株(これらは、VEE家畜流行性/
伝染性、ならびに残りの血清型(これは、特定の生態学的ゾーンにおける家畜流
行性脊椎動物−蚊サイクルおよび循環と主に関連する)と関連する)(Jhon
stonおよびPeters,Fields Virology,第3版、B.
N.Fieldsら編、Lippincott−Raven Publishe
rs,Philadelphia,1996)。
[0209] At least seven subtypes of VEE are known and can be identified genetically and serologically. Based on epidemiological data, virus isolates fall into two main categories: I-AB and IC strains (these are VEE veterinary /
Infectious, and associated with the remaining serotypes, which are mainly associated with veterinary vertebrate-mosquito cycles and circulation in certain ecological zones) (Jhon
Ston and Peters, Fields Virology, 3rd edition, B.S.
N. Edited by Fields et al., Lippincott-Raven Publishe.
rs, Philadelphia, 1996).

【0210】 エンベロープタンパク質タンパク質(E)は、中和Abの誘導における主要な
抗原であるようである。従って、DNAシャッフリングを使用して、VEEの様
々な株に由来する対応遺伝子をシャッフリングすることによって、組換えEタン
パク質のライブラリーを得る。これらのライブラリーおよびその個々のキメラ/
変異体を、続いて、幅広い交差反応および防御的Ab応答を誘導するそれらの能
力についてスクリーニングする。
The envelope protein protein (E) appears to be the major antigen in the induction of neutralizing Abs. Thus, a library of recombinant E proteins is obtained by shuffling the corresponding genes from various strains of VEE using DNA shuffling. These libraries and their individual chimeras /
Mutants are subsequently screened for their ability to induce broad cross-reactivity and protective Ab responses.

【0211】 (B.フラビウイルス) 日本脳炎ウイルス(JE)、マダニ媒介性脳炎ウイルス(TBE)およびデン
グ熱ウイルスは、フラビウイルス族(これは、69の関連するウイルスを含む)
に属する節足動物媒介性ウイルスである。ファミリー内のウイルスの不均質性は
、ワクチン開発にとって主要なチャレンジである。例えば、4つの主な血清型の
デング熱ウイルスが存在し、そして全ての4つの血清型に対して中和Abを誘導
する四価染色体ワクチンが必要である。さらに、あるデング熱ウイルスによる感
染またはワクチン接種によって誘導される非中和抗体は、別の血清型による引き
続く感染の間に、疾患の増強を引き起こし得る。それゆえ、TBEおよびJEの
ための交差防御性の幅広いスペクトルのワクチンは、現存のワクチンに有意な改
良を提供する。この実施例において、DNAシャッフリングのキメラおよび変異
した遺伝子を効率的に生成する能力を使用して、交差防御性ワクチンを生成する
B. Flaviviruses The Japanese encephalitis virus (JE), tick-borne encephalitis virus (TBE) and dengue virus are members of the flavivirus family, which includes 69 related viruses.
Is an arthropod-borne virus belonging to Heterogeneity of the viruses within the family is a major challenge for vaccine development. For example, there are four major serotypes of dengue virus, and there is a need for a tetravalent chromosome vaccine that induces neutralizing Abs for all four serotypes. In addition, non-neutralizing antibodies induced by infection with one dengue virus or vaccination can cause disease enhancement during subsequent infection with another serotype. Therefore, a broad spectrum of cross-protective vaccines for TBE and JE provides a significant improvement over existing vaccines. In this example, the ability to efficiently generate DNA shuffling chimeras and mutated genes is used to generate cross-protective vaccines.

【0212】 (1.日本脳炎ウイルス) 日本脳炎ウイルス(JE)は、JE抗原性複合体の原型であり、St.Lou
is脳炎ウイルス、Murray Valley脳炎ウイルス、Kunjinウ
イルス、およびWest Nileウイルスを含む(MonathおよびHei
nz、Fields Virology,第3版、B.N.Fieldsら編、
Lippincott−Raven Publishers,Philadel
phia,961−1034頁、1996)。JEによって引き起こされる感染
は比較的稀であるが、この場合の致死率は、特定の処置が利用できないので、5
〜40%である。JEは、中国、日本、フィリピン、極東ロシアおよびインドに
広く分布し、これらの地域における旅行に対して重大な脅威を与える。現在入手
可能なJEワクチンは、単一のウイルス単離体に感染したマウスの脳組織から産
生される。副作用は、ワクチンを受けた者の10%〜30%に観察される。
(1. Japanese Encephalitis Virus) Japanese encephalitis virus (JE) is the prototype of the JE antigenic complex and is described in St. Lou
is encephalitis virus, Murray Valley encephalitis virus, Kunjin virus, and West Nile virus (Monath and Hei
nz, Fields Virology, 3rd ed. N. Edited by Fields et al.
Lippincott-Raven Publishers, Philadel
pia, 961-1034, 1996). Although infections caused by JE are relatively rare, the mortality in this case is 5% because no specific treatment is available.
4040%. JE is widely distributed in China, Japan, the Philippines, Far East Russia and India and poses a serious threat to travel in these regions. Currently available JE vaccines are produced from brain tissue of mice infected with a single virus isolate. Side effects are observed in 10% to 30% of vaccinees.

【0213】 JE複合体内のすべてまたはほとんどのウイルスに対する防御的免疫応答を提
供するキメラおよび/または変異した抗原を得るために、DNAシャッフリング
を、ウイルスエンベロープ遺伝子において実施する。JE複合体内のアミノ酸同
一性は、72%と93%との間で変動する。さらに、有意な抗原性の変動は、中
和アッセイ、寒天ゲル拡散、抗体吸収、およびモノクローナル抗体分析によって
、JE株間で観察されている(Oda(1976)Kobe J.Med.Sc
i.22:123;Hobyashiら(1984)Infect.Immun
.44:117)。さらに、異なるアジア諸国からの13の株の間のエンベロー
プタンパク質遺伝子のアミノ酸の多様性は、4.2%程度である(NiおよびB
arrett(1995)J.Gen.Virol.76:401)。シャッフ
リングした遺伝子によってコードされる組換えポリペプチドの得られたライブラ
リーをスクリーニングして、交差防御性免疫応答を提供するものを同定する。
[0213] DNA shuffling is performed on the viral envelope genes to obtain chimeric and / or mutated antigens that provide a protective immune response against all or most viruses within the JE complex. Amino acid identity within the JE complex varies between 72% and 93%. In addition, significant antigenic variability has been observed among JE strains by neutralization assays, agar gel diffusion, antibody absorption, and monoclonal antibody analysis (Oda (1976) Kobe J. Med. Sc.
i. 22: 123; Hobyashi et al. (1984) Infect. Immun
. 44: 117). Furthermore, the amino acid diversity of the envelope protein gene among 13 strains from different Asian countries is of the order of 4.2% (Ni and B
arrett (1995) J. Am. Gen. Virol. 76: 401). The resulting library of recombinant polypeptides encoded by the shuffled genes is screened to identify those that provide a cross-protective immune response.

【0214】 (2.マダニ媒介性脳炎ウイルス) マダニ媒介性脳炎ウイルス複合体は、14の抗原的に関連したウイルスを含み
、そのうち8は、ヒト疾患を引き起こし、これにはPowassan、Loup
ing illおよびマダニ媒介性脳炎ウイルス(TBE)が挙げられる(Mo
nathおよびHeinz、Fields Virology,第3版、B.N
.Fieldsら編、Lippincott−Raven Publisher
s,Philadelphia,961−1034頁、1996)。TBEは、
全ての中央および東ヨーロッパ諸国、スカンジナビアおよびロシアにおいて認識
されているのに対し、Powassanは、ロシア、カナダ、およびアメリカ合
衆国で生じる。その症状は、インフルエンザ様疾病から重篤な髄膜炎、髄膜脳炎
および1%〜2%の致死率を有する髄膜脳炎まで変化する(Gresikova
およびCalisher,Monath編、The arboviruses:
ecology and epidemiology,第IV巻、Boca R
aton,FL,CRC Press,177−203頁、1988)。
2. Tick-borne encephalitis virus The tick-borne encephalitis virus complex comprises 14 antigenically related viruses, 8 of which cause human disease, including Powassan, Loop
ing ill and tick-borne encephalitis virus (TBE) (Mo)
Nath and Heinz, Fields Virology, 3rd ed. N
. Edited by Fields et al., Lippincott-Raven Publisher.
s, Philadelphia, pp. 961-1034, 1996). TBE is
Powassan occurs in Russia, Canada, and the United States, whereas it is recognized in all Central and Eastern European countries, Scandinavia and Russia. The symptoms vary from influenza-like illness to severe meningitis, meningoencephalitis and meningoencephalitis with 1% to 2% mortality (Gresikova).
And Calisher, Monath, eds., The arboviruses:
Ecology and epidemiology, Vol. IV, Boca R
aton, FL, CRC Press, 177-203, 1988).

【0215】 ファミリーDNAシャッフリングを使用して、TBE複合体に由来するキメラ
エンベロープタンパク質を生成して、交差防御性抗原を生成する。ファミリー内
のエンベロープタンパク質は、77〜96%の相同性であり、そしてウイルスは
、特定のmAbによって区別され得る(Holzmannら、Vaccine,
10,345,1992)。Powassanのエンベロープタンパク質は、ア
ミノ酸レベルで、TBEのエンベロープタンパク質と78%同一であり、そして
交差防御性ではないようであるが、疫学的データは限定される。
[0215] Family DNA shuffling is used to generate chimeric envelope proteins from the TBE complex to generate cross-protective antigens. Envelope proteins within the family are 77-96% homologous, and viruses can be distinguished by specific mAbs (Holzmann et al., Vaccine,
10, 345, 1992). The Powasan envelope protein is 78% identical to the TBE envelope protein at the amino acid level and does not appear to be cross-protective, but epidemiological data is limited.

【0216】 Langatウイルスをモデル系として使用して、インビボでの防御的免疫応
答を分析する(Iacono−Connorsら(1996)Virus Re
s.43:125)。LangatウイルスはTBE複合体に属し、そしてBS
L3の機能におけるチャレンジ研究に使用され得る。組換えエンベロープタンパ
ク質に基づく血清学的な研究を実施して、TBE複合体のほとんどまたはすべて
のウイルスに由来するエンベロープタンパク質に対する高レベルの抗体を誘導す
る免疫原改変体を同定する。
The in vivo protective immune response is analyzed using the Langat virus as a model system (Iacono-Connors et al. (1996) Virus Re.
s. 43: 125). Langat virus belongs to the TBE complex and
Can be used for challenge studies on L3 function. Serological studies based on recombinant envelope proteins are performed to identify immunogenic variants that elicit high levels of antibodies to envelope proteins from most or all viruses of the TBE complex.

【0217】 (3.デング熱ウイルス) デング熱ウイルスは、蚊に刺されることによって伝播され、特に熱帯地方にお
いて軍隊および一般市民の集団に重大な脅威を引き起こす。4つの主要な血清型
のデング熱ウイルス、すなわちDengue1、2、3および4が存在する。D
engueの4つ全ての株に対する中和抗体を誘導する四価ワクチンは、個体が
他の株のウイルスに遭遇する場合、疾患の抗体媒介性増強を回避する必要がある
3. Dengue Virus Dengue virus is transmitted by mosquito bites and poses a serious threat to military and civilian populations, especially in the tropics. There are four major serotypes of dengue virus, Dengue 1, 2, 3 and 4. D
A tetravalent vaccine that induces neutralizing antibodies against all four strains of N. engue should avoid antibody-mediated enhancement of the disease when individuals encounter other strains of the virus.

【0218】 デング熱ウイルスのエンベロープタンパク質は、ウイルスの同じ株を用いるさ
らなるチャレンジから防御する免疫応答を提供することが示されている。しかし
、産生される中和抗体のレベルは比較的低く、そして生ウイルスチャレンジから
の防御はいつも観察されるわけではない。例えば、Dengue−2ウイルスの
エンベロープタンパク質をコードする遺伝子ワクチンを注射したマウスは、イン
ビトロ中和アッセイによって分析した場合、中和抗体を生じたが、このマウスは
、生Dengue−2ウイルスを用いるチャレンジを生き残らなかった(Koc
helら(1997)Vaccine 15:547−552)。しかし、防御
的免疫応答は、Dengue4ウイルス構造タンパク質を発現する組換えワクチ
ンウイルスで免疫したマウスにおいて観察された(Brayら(1989)J.
Virol.63:2853)。これらの研究は、Eタンパク質でのワクチン接
種は作用するが、防御的抗原の免疫原性における有意な改良が必要であることを
示す。
The envelope protein of dengue virus has been shown to provide an immune response that protects against further challenge with the same strain of virus. However, the levels of neutralizing antibodies produced are relatively low, and protection from live virus challenge is not always observed. For example, mice injected with a genetic vaccine encoding the envelope protein of Dengue-2 virus produced neutralizing antibodies when analyzed by an in vitro neutralization assay, but the mice were challenged with live Dengue-2 virus. Did not survive (Koc
hel et al. (1997) Vaccine 15: 547-552). However, a protective immune response was observed in mice immunized with a recombinant vaccine virus expressing Dengue 4 viral structural proteins (Bray et al. (1989) J. Am.
Virol. 63: 2853). These studies show that vaccination with the E protein works, but requires a significant improvement in the immunogenicity of the protective antigen.

【0219】 この実施例において、DNAシャッフリングを、4つ全てのデング熱ウイルス
およびその抗原改変体からのエンベロープ(E)タンパク質をコードする遺伝子
において実施する。ファミリーDNAシャッフリングを使用して、Dengue
の全ての血清型に対する高力価の中和抗体を誘導するキメラEタンパク質改変体
を生成する。異なるデング熱ウイルスのEタンパク質は、それらのアミノ酸の6
2%〜77%を共有する。Dengue1とDengue3は、最も密接に関連
し(77%の相同性)、続いてDengue2(69%)およびDengue4
(62%)である。これらの相同性は、効率的なファミリーシャッフリングを可
能にする範囲で十分である(Crameriら(1998)Nature 39
1:288−291)。
In this example, DNA shuffling is performed on the gene encoding the envelope (E) protein from all four dengue viruses and antigenic variants thereof. Using family DNA shuffling, Dengue
Produce chimeric E protein variants that induce high titers of neutralizing antibodies against all serotypes of The E protein of different dengue viruses contains 6 of their amino acids.
Share 2% -77%. Dengue 1 and Dengue 3 are most closely related (77% homology), followed by Dengue 2 (69%) and Dengue 4
(62%). These homologies are sufficient to allow efficient family shuffling (Crameri et al. (1998) Nature 39).
1: 288-291).

【0220】 シャッフリングされた抗原配列を遺伝子ワクチンベクターに組み込み、そのプ
ラスミドを精製し、続いてマウスに注射する。血清をマウスから収集し、そして
高レベルの交差反応性抗体の存在について分析する。最良の抗原を、インビボの
チャレンジモデルを使用するさらなる研究のために選択して、Dengueの全
ての株に対して交差防御性を誘導するキメラ/変異体についてスクリーニングす
る。
The shuffled antigen sequence is incorporated into a genetic vaccine vector, the plasmid is purified and subsequently injected into mice. Serum is collected from the mice and analyzed for the presence of high levels of cross-reactive antibodies. The best antigens are selected for further study using an in vivo challenge model and screened for chimeras / variants that induce cross protection against all strains of Dengue.

【0221】 (C.Hantaanウイルス糖タンパク質の改良された発現および免疫原性
) 遺伝子ワクチンの利点の1つは、病原体抗原を発現するベクターが、所定の病
原体が培養において単離され得ない場合でさえ生成され得るということである。
このような可能性のある状況の例は、以前には未知のハンタウイルスSin N
ombreウイルスによって引き起こされた、合衆国南西の農村居住人の間の重
篤な呼吸器疾患の激増であった(Hjelleら(1994)J.Virol.
68:592)。ウイルスの多量のRNA配列情報は、ウイルスが単離されイン
ビトロで特徴づけられ得る前に、十分得られていた。これらの状況において、遺
伝子ワクチンは、病原体によってコードされる抗原をコードするベクターを作製
することによって、短時間で効率的なワクチンを生成する手段を提供し得る。し
かし、遺伝子ワクチンは、これらの抗原が宿主において適切に発現され得る場合
にのみ作用し得る。
C. Improved Expression and Immunogenicity of Hantaan Virus Glycoproteins One of the advantages of genetic vaccines is that vectors expressing pathogen antigens cannot be isolated in culture for a given pathogen. Even that can be generated.
An example of such a potential situation is the previously unknown hantavirus Sin N
There was a surge of severe respiratory illness among rural residents in the southwestern United States caused by the Ombre virus (Hjelle et al. (1994) J. Virol.
68: 592). A great deal of viral RNA sequence information was available before the virus could be isolated and characterized in vitro. In these situations, genetic vaccines can provide a means to produce vaccines in a short time and efficiently by making vectors encoding antigens encoded by the pathogen. However, genetic vaccines can only work if these antigens can be properly expressed in the host.

【0222】 Hantaanウイルスは、Bunyavirusファミリーに属する。この
ファミリーの特徴的な性質は、それらの糖タンパク質が、代表的には、クローニ
ングされたcDNAによって発現される場合に、ゴルジ装置の膜に蓄積し、それ
により、対応する遺伝子ワクチンの効率を減少することである(Matsuok
aら(1991)Curr.Top.Microb.Immunol.169:
161−179)。細胞表面におけるHantaanウイルス糖タンパク質の乏
しい発現もまた、Hantaanウイルス遺伝子ワクチンの注射後の乏しい免疫
応答についての1つの説明である。
The Hantaan virus belongs to the Bunyavirus family. A characteristic property of this family is that their glycoproteins typically accumulate on the membrane of the Golgi apparatus when expressed by cloned cDNA, thereby reducing the efficiency of the corresponding genetic vaccine (Matsuook
a et al. (1991) Curr. Top. Microb. Immunol. 169:
161-179). Poor expression of the Hantaan virus glycoprotein on the cell surface is also one explanation for the poor immune response following injection of the Hantaan virus gene vaccine.

【0223】 この実施例において、ファミリーDNAシャッフリングを使用して、ヒト細胞
において効率的に発現され、そして野生型病原体に対して防御的免疫応答を誘導
し得る、組換えHantaanウイルス由来糖タンパク質を生成する。Hant
aanウイルス糖タンパク質をコードする核酸を、他の相同なBunyavir
us糖タンパク質をコードする遺伝子とシャッフリングする。得られたライブラ
リーをスクリーニングして、ヒト細胞において容易に発現されるタンパク質を同
定する。このスクリーニングを、トランスフェクション効率の同時分析および細
胞表面にPIG結合される融合タンパク質の発現を可能にする二重マーカー発現
ベクターを使用して行う(Whitehornら(1995)Biothech
nology(NY)13:1215−9)。
In this example, family DNA shuffling is used to generate a recombinant Hantaan virus-derived glycoprotein that can be efficiently expressed in human cells and elicit a protective immune response against wild-type pathogens I do. Hant
Aan virus glycoprotein-encoding nucleic acid can be transferred to other homologous Bunyavir
Shuffle with the gene encoding the us glycoprotein. The resulting library is screened to identify proteins that are readily expressed in human cells. This screening is performed using a dual marker expression vector that allows for simultaneous analysis of transfection efficiency and expression of a fusion protein that is PIG-bound to the cell surface (Whitehorn et al. (1995) Biotech).
nology (NY) 13: 1215-9).

【0224】 フローサイトメトリーに基づくセルソーティングを使用して、哺乳動物細胞に
おいて効率的に発現されるHantaanウイルス糖タンパク質改変体を選択す
る。次いで、対応する配列を、PCRまたはプラスミド回収によって得る。これ
らのキメラ/変異体を、Hantaanウイルス感染に対して野生型マウスを防
御するその能力についてさらに分析する。
[0224] Flow cytometry-based cell sorting is used to select for Hantaan virus glycoprotein variants that are efficiently expressed in mammalian cells. The corresponding sequence is then obtained by PCR or plasmid recovery. These chimeras / variants are further analyzed for their ability to protect wild-type mice against Hantaan virus infection.

【0225】 (実施例7:増強された防御的免疫応答を誘導する手段としてのHSV−1お
よびHSV−2糖タンパク質Bおよび/またはDのDNAシャッフリング) この実施例は、哺乳動物への投与の際に防御的免疫応答を誘導する改良された
能力を示すHSV糖タンパク質B(gB)および糖タンパク質D(gD)ポリペ
プチドを得るための、DNAシャッフリングの使用を記載する。疫学的研究は、
HSV−1での先行感染はHSV−2での感染に対する部分防御を生じることを
示しており、このことは交差反応性免疫応答の存在を示す。以前のワクチン接種
研究に基づいて、HSVにおける主な免疫原性糖タンパク質は、2.7kbおよ
び1.2kb遺伝子によってそれぞれコードされるgBおよびgDであるようで
ある。HSV−1のgBおよびgD遺伝子は、HSV−2の対応する遺伝子に約
85%同一であり、そして各々のgB遺伝子は、gD遺伝子と配列同一性をほと
んど共有しない。ヒヒHSV−2 gBは、ヒトHSV−1 gBまたはヒトH
SV−2 gBに約75%同一であり、多少長いストレッチとほとんど90%同
一である。さらに、60〜75%の同一性は、ウマおよびウシヘルペスウイルス
の遺伝子の部分に見出される。
Example 7 DNA Shuffling of HSV-1 and HSV-2 Glycoproteins B and / or D as a Means of Inducing an Enhanced Protective Immune Response This example demonstrates the administration of Described is the use of DNA shuffling to obtain HSV glycoprotein B (gB) and glycoprotein D (gD) polypeptides that exhibit improved ability to induce a protective immune response. Epidemiological studies
Prior infection with HSV-1 has been shown to result in partial protection against infection with HSV-2, indicating the presence of a cross-reactive immune response. Based on previous vaccination studies, the major immunogenic glycoproteins in HSV appear to be gB and gD encoded by the 2.7 kb and 1.2 kb genes, respectively. The gB and gD genes of HSV-1 are about 85% identical to the corresponding genes of HSV-2, and each gB gene shares little sequence identity with the gD gene. Baboon HSV-2 gB is human HSV-1 gB or human HV.
It is about 75% identical to SV-2 gB and almost 90% identical to a slightly longer stretch. In addition, 60-75% identity is found in portions of the horse and bovine herpesvirus genes.

【0226】 ファミリーシャッフリングを、HSV−1およびHSV−2からのgBおよび
/またはgDをコードする核酸を基質として用いて使用する。好ましくは、相同
な遺伝子を、様々な株のHSVから得る。HSV−1からのgDヌクレオチド配
列およびHSV−2の2つの株のアラインメントを図7に示す。シャッフリング
した核酸によってコードされる抗原を発現させ、そしてインビボで分析する。例
えば、HSV−1/HSV−2に対する中和抗体および/またはCTL応答の改
良された誘導についてスクリーニングし得る。また、マウスまたはモルモットを
このウイルスでチャレンジすることによって防御免疫性を検出し得る。スクリー
ニングを、プールまたは個々のクローンを用いて行い得る。
Family shuffling is used using nucleic acids encoding gB and / or gD from HSV-1 and HSV-2 as substrates. Preferably, homologous genes are obtained from various strains of HSV. The gD nucleotide sequence from HSV-1 and an alignment of the two strains of HSV-2 are shown in FIG. The antigen encoded by the shuffled nucleic acid is expressed and analyzed in vivo. For example, one may screen for a neutralizing antibody against HSV-1 / HSV-2 and / or improved induction of a CTL response. Protective immunity can also be detected by challenge mice or guinea pigs with this virus. Screening can be performed with pools or individual clones.

【0227】 (実施例8:幅広いスペクトルの中和Ab応答の誘導のためのHIV Gp1
20タンパク質の進化) この実施例は、異なる株のウイルスと交差反応する免疫原(野生型免疫原とは
異なる)を生成するための、DNAシャッフリングの使用を記載する。2種類の
エンベロープ配列のシャッフリングは、第3の株に対して中和抗体を誘導する免
疫原を生成し得る。
Example 8: HIV Gp1 for induction of a broad spectrum neutralizing Ab response
This example describes the use of DNA shuffling to generate immunogens that cross-react with different strains of virus (different from wild-type immunogens). Shuffling of the two envelope sequences can generate an immunogen that induces neutralizing antibodies against a third strain.

【0228】 HIV−1の抗体媒介性中和は、厳密に型特異的である。中和活性は感染した
個体において経時的に広がるが、ワクチン接種によるこのような抗体の誘導は、
非常に困難であることが示されている。インビボでのHIV−1感染からの抗体
媒介性防御は、インビトロでのウイルスの抗体媒介性中和と相関する。
Antibody-mediated neutralization of HIV-1 is strictly type-specific. Although neutralizing activity spreads over time in infected individuals, induction of such antibodies by vaccination is
It has been shown to be very difficult. Antibody-mediated protection from HIV-1 infection in vivo correlates with antibody-mediated neutralization of the virus in vitro.

【0229】 図8は、シャッフリングされたgp120遺伝子のライブラリーの生成を例示
する。HIV−1DH−12およびHIV−1IIIB(NL43)由来のgp
120遺伝子をシャッフリングする。次いで、キメラ/変異体gp120遺伝子
を、HIVの異なる株を中和する幅広いスペクトルの能力を有する抗体を誘導す
るそれらの能力について分析する。個々のシャッフリングしたgp120遺伝子
を、遺伝子ワクチンベクターに組み込み、次いでこれを、皮膚への注射または局
所適用によってマウスに導入する。これらの抗原はまた、精製された組換えタン
パク質として送達され得る。免疫応答を、マウス血清がインビトロでHIV増殖
を中和する能力を分析することによって測定する。中和アッセイを、HIV−1
DH−12、HIV−1IIIBおよびHIV−189.6に対して行う。幅広
いスペクトルの中和を実証するキメラ/変異体を、さらなる回のシャッフリング
および選択のために選択する。さらなる研究をサルにおいておこない、シャッフ
リングしたgp120遺伝子の、免疫欠損ウイルスでの引き続く感染のための防
御を提供する能力を例示する。
FIG. 8 illustrates the generation of a library of shuffled gp120 genes. Gp from HIV-1DH-12 and HIV-1 IIIB (NL43)
Shuffle 120 genes. The chimeric / variant gp120 genes are then analyzed for their ability to elicit antibodies with a broad spectrum of ability to neutralize different strains of HIV. Each shuffled gp120 gene is incorporated into a genetic vaccine vector, which is then introduced into mice by injection into skin or topical application. These antigens can also be delivered as a purified recombinant protein. The immune response is measured by analyzing the ability of mouse serum to neutralize HIV growth in vitro. Neutralization assays were performed using HIV-1
Perform on DH-12, HIV-1IIIB and HIV-189.6. Chimeras / mutants that demonstrate broad spectrum neutralization are selected for further rounds of shuffling and selection. Further studies are performed in monkeys to illustrate the ability of the shuffled gp120 gene to provide protection for subsequent infection with the immunodeficiency virus.

【0230】 (実施例9:ヘパドナウイルスエンベロープタンパク質の抗原シャッフリング
) B型肝炎ウイルス(HBV)は、ヘパドナウイルスと呼ばれるウイルスのファ
ミリーのメンバーの1つである。この実施例は、このファミリーからのゲノムお
よび個々の遺伝子の使用が、DNAシャッフリングのために使用され、改良され
た性質を有する抗原を生じることを記載する。
Example 9 Antigen Shuffling of the Hepadnavirus Envelope Protein Hepatitis B virus (HBV) is one member of a family of viruses called hepadnaviruses. This example describes that the use of genomes and individual genes from this family are used for DNA shuffling, resulting in antigens with improved properties.

【0231】 (A.ヘパドナウイルスエンベロープタンパク質遺伝子のシャッフリング) 抗原性構造を保有する粒子を形成するHBV集合体のエンベロープタンパク質
は、B型肝炎ウイルス表面抗原(HBsAg;この用語はまた、そのタンパク質
を示すために使用される)として集団的に公知である。主要な抗原性部位(「a
」エピトープと示される(Sと呼ばれるエンベロープドメインに見出される))
に対する抗体は、ウイルスを中和し得る。HBsAg保有タンパク質での免疫は
、このように、ウイルス感染に対するワクチンとして作用する。HBVエンベロ
ープはまた、ウイルス感染に対して防御し得、そして改良されたワクチンの潜在
的なウイルス成分である、他の抗原性部位を含む。エピトープは、preS1お
よびpreS2として公知のエンベロープタンパク質ドメインの部分である(図
9)。
A. Shuffling of the Hepadnavirus Envelope Protein Gene The envelope protein of the HBV assembly that forms particles possessing antigenic structure is the hepatitis B virus surface antigen (HBsAg; the term also (Used to indicate). The major antigenic site ("a
"Epitope (found in the envelope domain called S))
Antibodies can neutralize the virus. Immunization with the HBsAg-carrying protein thus acts as a vaccine against viral infection. The HBV envelope also contains other antigenic sites that can protect against viral infection and are potential viral components of improved vaccines. The epitope is part of the envelope protein domain known as preS1 and preS2 (FIG. 9).

【0232】 ヘパドナウイルスファミリーのいくつかのメンバー由来のエンベロープ遺伝子
のDNAシャッフリングを使用して、より免疫原性のタンパク質を得る。詳細に
は、以下の肝炎ウイルス由来の遺伝子をシャッフリングする: ・ヒトHBVウイルス、サブタイプaywおよびadw2 ・チンパンジーから単離した肝炎ウイルス ・テナガザルから単離した肝炎ウイルス ・マーモットから単離した肝炎ウイルス。
[0232] DNA shuffling of envelope genes from several members of the hepadnavirus family is used to obtain more immunogenic proteins. Specifically, genes from the following hepatitis viruses are shuffled: human HBV virus, subtypes ayw and adw2; hepatitis virus isolated from chimpanzees; hepatitis virus isolated from gibbon; hepatitis virus isolated from marmot.

【0233】 所望であれば、ヒトウイルスの他の遺伝子型由来の遺伝子を、DNAシャッフ
リング反応において含むために利用可能である。同様に、他の動物ヘパドナウイ
ルスが利用可能である。
If desired, genes from other genotypes of the human virus are available for inclusion in a DNA shuffling reaction. Similarly, other animal hepadnaviruses are available.

【0234】 DNAシャッフリングから選られたキメラの形成の効率を促進するために、い
くつかの人工遺伝子を作製する: ・1つの場合において、HBVエンベロープ配列を含む合成遺伝子を作製する
(チンパンジーおよびテナガザル遺伝子に見出されるアミノ酸を特定するコドン
を除く)。これらのコドンについて、チンパンジーまたはテナガザル配列を使用
する。
To enhance the efficiency of the formation of chimeras selected from DNA shuffling, several artificial genes are created: • In one case, create a synthetic gene containing the HBV envelope sequence (chimpanzee and gibbon genes) Excluding codons specifying the amino acids found in). For these codons, a chimpanzee or gibbon sequence is used.

【0235】 ・第2の場合において、ヒトHBVadw2株由来のpreS2遺伝子配列が
マーモットS領域と融合される合成遺伝子を合成する。
• In the second case, synthesize a synthetic gene in which the preS2 gene sequence from the human HBVadw2 strain is fused to the marmot S region.

【0236】 ・第3の場合において、ヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子の各々を化学的
に合成することを必要とする全てのオリゴヌクレオチドを、ほぼ等量で混合し、
そしてアニールして配列のライブラリーを形成し得る。
• In a third case, mix in approximately equal amounts all oligonucleotides that require chemically synthesizing each of the hepadnavirus envelope genes,
It can then be annealed to form a library of sequences.

【0237】 ヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子のDNAシャッフリングの後、2つのス
トラテジーのいずれかまたは両方を使用して、改良されたHBsAg抗原を得る
。 (ストラテジーA):抗原を、2つの可能な方法を使用するマウスの免疫に
よってスクリーニングする。これらの遺伝子を、DNAワクチンの形態(すなわ
ち、エンベロープタンパク質の発現に必要な遺伝子調節エレメントを含むプラス
ミドに保有される、シャッフリングしたエンベロープ遺伝子)で注射する。ある
いは、このタンパク質を、シャッフリングした遺伝子から調製し、そして免疫原
として使用する。
After DNA shuffling of the hepadnavirus envelope gene, either or both of the two strategies are used to obtain an improved HBsAg antigen. (Strategy A): Antigens are screened by immunization of mice using two possible methods. These genes are injected in the form of a DNA vaccine (ie, a shuffled envelope gene carried on a plasmid that contains the gene regulatory elements necessary for expression of the envelope protein). Alternatively, the protein is prepared from the shuffled gene and used as an immunogen.

【0238】 preS1媒介性HBV抗原、preS2媒介性HBV抗原またはS媒介性H
BV抗原のいずれかについての免疫原性をより大きくする配列を、第2回目のシ
ャッフリングのために選択する(図10)。第2回目のために、最良の候補体を
、それらの改良された抗原性およびそれらの他の特性(例えば、より高い発現レ
ベルまたはより効率の良い分泌)に基づいて選択する。スクリーニングおよびさ
らなる回のシャッフリングを、抗原性領域の1つについて最大至適化を得るまで
続ける。
PreS1-mediated HBV antigen, preS2-mediated HBV antigen or S-mediated H
Sequences that are more immunogenic for any of the BV antigens are selected for a second round of shuffling (FIG. 10). For the second round, the best candidates are selected on the basis of their improved antigenicity and their other properties (eg, higher expression levels or more efficient secretion). Screening and further rounds of shuffling continue until maximal optimization is obtained for one of the antigenic regions.

【0239】 次いで、個々に至適化した遺伝子を、preS1媒介性エピトープ、preS
2媒介性エピトープおよびS媒介性エピトープに対する至適応答の誘導のための
組み合わせワクチンとして使用する。
The individually optimized genes were then replaced with the preS1-mediated epitope, preS
Used as a combination vaccine for induction of an optimal response to the 2-mediated epitope and the S-mediated epitope.

【0240】 (ストラテジーB):ストラテジーAと同様に個々に至適化した遺伝子の単離
後、preS1、preS2およびS候補体を、ともに、または対の様式で、さ
らなる回でシャッフリングして、HBsAgエピトープを含む少なくとも2つの
領域についての改良された免疫原性を実証するタンパク質をコードする遺伝子を
得る(図11)。
(Strategy B): After isolation of individually optimized genes as in strategy A, preS1, preS2 and S candidates were shuffled together or in a pairwise fashion in additional rounds, and HBsAg A gene encoding a protein that demonstrates improved immunogenicity for at least two regions containing the epitope is obtained (FIG. 11).

【0241】 (B.未関連の抗原からのエピトープを保有するHBsAgの使用) HBsAgのいくつかの特徴は、HBsAgを、他の関連のない抗原からのエ
ピトープを保有する有用なタンパク質にする。このエピトープは、クラスI型(
CD8+Tリンパ球および誘導される細胞傷害性細胞を刺激する)またはクラス II型(ヘルパーTリンパ球を誘導し、そして免疫学的記憶応答の提供に重要で
ある)からのBエピトープ(抗体を誘導する)またはTエピトープのいずれかで
あり得る。
B. Use of HBsAg Carrying Epitopes from Unrelated Antigens Several features of HBsAg make HBsAg a useful protein that carries epitopes from other unrelated antigens. This epitope is of class I (
B epitopes (antibodies from CD8 + T lymphocytes and induced cytotoxic cells) or from class II (which induce helper T lymphocytes and are important in providing an immunological memory response) Induce) or a T epitope.

【0242】 (1.B細胞エピトープ) 潜在的なBエピトープのアミノ酸配列を、任意の病原体から選択する。このよ
うな配列は、しばしば、抗体を誘導することが公知であるが、その免疫原性は弱
いか、またはワクチンの調製には十分ではない。これらの配列はまたミモトープ
であり得、これは、特定の抗原性または免疫原性を有する能力に基づいて選択さ
れている。
1. B Cell Epitope The amino acid sequence of a potential B epitope is selected from any pathogen. Such sequences are often known to induce antibodies, but their immunogenicity is weak or not sufficient for vaccine preparation. These sequences can also be mimotopes, which have been selected on the basis of their ability to have a particular antigenicity or immunogenicity.

【0243】 アミノ酸コード配列を、ヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子に付加する。異
種配列は、特定のエンベロープ配列を置換するか、または全てのエンベロープ配
列に加えて付加されるかのいずれかであり得る。異種エピトープ配列は、エンベ
ロープ遺伝子における任意の位置で置換され得る。好ましい位置は、HBsAg
の主要な「a」エピトープをコードするエンベロープ遺伝子の領域である(図1
2)。この領域は、エンベロープタンパク質によって形成される粒子の外部側で
露出されるようであり、従って異種エピトープを露出する。
An amino acid coding sequence is added to the hepadnavirus envelope gene. A heterologous sequence can either replace a particular envelope sequence or be added in addition to all envelope sequences. The heterologous epitope sequence can be substituted at any position in the envelope gene. The preferred position is HBsAg
Region of the envelope gene encoding the major "a" epitope of
2). This region appears to be exposed on the outside of the particle formed by the envelope protein, thus exposing the heterologous epitope.

【0244】 DNAシャッフリングを、エンベロープ遺伝子配列で行い、一定の異種エピト
ープの配列を維持する。スクリーニングを行い、シャッフリングしたライブラリ
ーからの組織培養物中の細胞へのプラスミドのトランスフェクション後に培養培
地に分泌される候補体を選択する。
[0244] DNA shuffling is performed on the envelope gene sequence to maintain the sequence of certain heterologous epitopes. Screening is performed to select candidates secreted into the culture medium after transfection of the plasmid into cells in tissue culture from the shuffled library.

【0245】 次いで、分泌タンパク質をコードするクローンを、DNAワクチンまたはタン
パク質抗原のいずれかとしての、マウスにおける免疫原性について、上記のよう
に試験する。異種エピトープに対する抗体の改良された誘導を生じるクローンを
、さらなる回のDNAシャッフリングのために選択する。このプロセスを、異種
エピトープの免疫原性が病原体(異種エピトープが由来する)に対するワクチン
として使用するに十分になるまで続ける。
The clones encoding the secreted protein are then tested for immunogenicity in mice, as either a DNA vaccine or protein antigen, as described above. Clones that result in improved induction of antibodies to the heterologous epitope are selected for further rounds of DNA shuffling. This process is continued until the immunogenicity of the heterologous epitope is sufficient to be used as a vaccine against the pathogen (from which the heterologous epitope is derived).

【0246】 (2.クラスIエピトープ) MHCクラスIエピトープは、比較的短い線状ペプチド配列であり、一般的に
、6と12との間のアミノ酸長であり、最も頻繁には9アミノ酸長である。これ
らのエピトープは、細胞内のエピトープの合成後(通常は、より大きなタンパク
質の部分として)または細胞による可溶性タンパク質の取り込み後のいずれかに
、抗原提示細胞によってプロセスされる。
2. Class I Epitopes MHC class I epitopes are relatively short linear peptide sequences, generally between 6 and 12 amino acids in length, most often 9 amino acids in length. is there. These epitopes are processed by antigen presenting cells either after synthesis of the epitope within the cell (usually as part of a larger protein) or after uptake of soluble protein by the cell.

【0247】 1つ以上のクラスIエピトープをコードするポリヌクレオチド配列を、特定の
エンベロープ配列を置換することまたはエピトープ配列をエンベロープ遺伝子に
挿入することのいずれかによって、ヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子の配列
に挿入する。このことは、代表的には、DNAシャッフリングの前に遺伝子を修
飾することによって、またはシャッフリングした産物に取り込まれる異種エピト
ープおよび十分隣接するヘパドナウイルス配列をコードする特定のオリゴヌクレ
オチドフラグメントのシャッフリング反応に含むことによって行う。
A polynucleotide sequence encoding one or more class I epitopes is inserted into the sequence of a hepadnavirus envelope gene, either by replacing a specific envelope sequence or by inserting an epitope sequence into the envelope gene. I do. This is typically achieved by modifying the gene prior to DNA shuffling, or in shuffling reactions of specific oligonucleotide fragments encoding heterologous epitopes and sufficiently adjacent hepadnavirus sequences to be incorporated into the shuffled product. Do by including.

【0248】 好ましくは、異種クラスIエピトープを、DNAシャッフリング反応に使用さ
れるいくつかのヘパドナウイルス遺伝子の異なる位置に配置する。このことは、
効果的な提示のための至適位置においてエピトープを保有するキメラ遺伝子を見
出すための機会を至適化する。
Preferably, the heterologous class I epitope is located at different locations on some of the hepadnavirus genes used in the DNA shuffling reaction. This means
Optimize the opportunity to find chimeric genes that carry the epitope at the optimal location for effective presentation.

【0249】 (3.クラスIIエピトープ) MHCクラスIIエピトープは、一般的に、細胞内に合成されるよりもむしろ
、抗原提示細胞によって取り込まれるタンパク質の部分であることが必要とされ
る。好ましくは、このようなエピトープは、可溶性形態で産生され得るHBVエ
ンベロープ、または遺伝子がDNAワクチンの形態で送達される場合に分泌され
得るHBVエンベロープのようなキャリアタンパク質に取り込まれる。
3. Class II Epitopes MHC class II epitopes are generally required to be part of a protein that is taken up by antigen presenting cells rather than synthesized intracellularly. Preferably, such epitopes are incorporated into a carrier protein such as the HBV envelope, which can be produced in a soluble form, or which can be secreted when the gene is delivered in the form of a DNA vaccine.

【0250】 異種クラスIIエピトープをコードするポリヌクレオチドを、タンパク質の膜
貫通構造に関与しないヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子の領域に挿入する。
DNAシャッフリングを行い、クラスIIエピトープも保有する分泌タンパク質
を得る。タンパク質として注射する場合、またはこの遺伝子をDNAワクチンと
して送達する場合、このタンパク質は、クラスIIエピトープのプロセシングの
ための抗原提示細胞によって取り込まれ得る。
A polynucleotide encoding a heterologous class II epitope is inserted into a region of the hepadnavirus envelope gene that does not participate in the transmembrane structure of the protein.
Perform DNA shuffling to obtain a secreted protein that also carries the class II epitope. When injected as a protein, or when delivering the gene as a DNA vaccine, the protein can be taken up by antigen presenting cells for processing of class II epitopes.

【0251】 (実施例10:C型肝炎ウイルスに対する幅広いスペクトルのワクチンの進化
) C型肝炎ウイルス(HCV)の異なる株の抗原異種性は、HCVに対する効果
的なワクチンの開発における主要な問題である。HCVの1つの株に特異的な抗
体またはCTLは、代表的には、他の株に対して防御しない。HCVのいくつか
の株に対して同時に防御する多価ワクチン抗原は、HCVに対して効果的なワク
チンを開発する場合、主要な重要性である。
Example 10 Evolution of a Broad Spectrum Vaccine Against Hepatitis C Virus Antigen heterogeneity of different strains of hepatitis C virus (HCV) is a major problem in developing an effective vaccine against HCV . Antibodies or CTLs specific for one strain of HCV typically do not protect against other strains. Multivalent vaccine antigens that protect against several strains of HCV simultaneously are of major importance when developing an effective vaccine against HCV.

【0252】 HCVエンベロープ遺伝子(これは、エンベロープタンパク質E1およびE2
をコードする)は、これらの抗原に対する抗体およびリンパ球増殖性応答の両方
を誘導することが示されており(Leeら(1998)J.Virol.72:
8430−6)、そしてこれらの応答は、DNAシャッフリングによって至適化
され得る。HCVのエンベロープタンパク質E2の超可変領域1(HVR1)は
、全ウイルスゲノムにおいてもっとも可変の抗原性フラグメントであり、そして
感染するウイルスの大きな個体間異種性および個体内異種性の主な原因である(
Puntorieroら(1998)EMBO J.17:3521−33)。
それゆえ、E2をコードする遺伝子は、DNAシャッフリングによる進化のため
の特に有用な標的である。
The HCV envelope gene, which contains the envelope proteins E1 and E2
) Have been shown to induce both antibodies and lymphoproliferative responses to these antigens (Lee et al. (1998) J. Virol. 72:
8430-6), and these responses can be optimized by DNA shuffling. The hypervariable region 1 (HVR1) of the envelope protein E2 of HCV is the most variable antigenic fragment in the entire viral genome and is a major cause of large inter- and intra-individual heterogeneity of the infecting virus (
(1998) EMBO J. Puntoriero et al. 17: 3521-33).
Therefore, the gene encoding E2 is a particularly useful target for evolution by DNA shuffling.

【0253】 HCV抗原のDNAシャッフリング(例えば、ヌクレオカプシドまたはエンベ
ロープタンパク質E1、E2)は、HCVのいくつかの株に対して同時に防御す
る多価HCVワクチンを生成する手段を提供する。これらの抗原を、ファミリー
DNAシャッフリングアプローチを使用してシャッフリングする。開始遺伝子は
、HCVの様々な天然単離体から得られる。さらに、他のウイルスからの関連遺
伝子を使用して、生成される異なる組換え体の数を増加し得る。次いで、HCV
抗原のキメラ改変体の関連ライブラリーを生成し、そしてこのライブラリーを、
広範な交差反応性免疫応答の誘導についてスクリーニングする。このスクリーニ
ングは、試験動物(例えば、マウスまたはサル)に個々の改変体を注射すること
によって、インビボで直接行い得る。関連遺伝子をコードする精製組換えタンパ
ク質またはDNAワクチンのいずれかを注射する。代表的には、追加免疫注射を
、最初の注射の2〜3週後に行う。その後、試験動物の血清を収集し、そしてこ
れらの血清を、複数のHCVウイルス単離体に対して反応する抗体の存在につい
て試験する。
DNA shuffling of HCV antigens (eg, nucleocapsids or envelope proteins E1, E2) provides a means to generate multivalent HCV vaccines that protect against several strains of HCV simultaneously. These antigens are shuffled using a family DNA shuffling approach. The starting gene is obtained from various natural isolates of HCV. In addition, related genes from other viruses can be used to increase the number of different recombinants produced. Next, HCV
Generating a related library of chimeric variants of the antigen, and
Screen for induction of a broad cross-reactive immune response. This screening can be performed directly in vivo by injecting test animals (eg, mice or monkeys) with the individual variants. Inject either the purified recombinant protein encoding the relevant gene or the DNA vaccine. Typically, a booster injection is given 2-3 weeks after the first injection. Thereafter, test animal sera are collected and these sera are tested for the presence of antibodies reactive against multiple HCV virus isolates.

【0254】 インビボでの試験を開始する前に、この抗原を、以前に感染した患者または試
験動物に由来するポリクローナル抗血清によって認識される抗原について、イン
ビトロで予め富化し得る。あるいは、HCVの様々な株に特異的なモノクローナ
ル抗体を使用する。スクリーニングを、ファージディスプレイまたはELISA
アッセイを使用して行う。例えば、抗原改変体をバクテリオファージM13上に
発現し、次いで、このファージを、様々なHCV単離体に感染させた患者または
試験動物に由来する抗血清でコートしたプレート上でインキュベートする。次い
で、抗体に結合するファージを溶出し、そして交差反応性抗体の誘導について、
試験動物でさらに分析する。
Prior to in vivo testing, the antigen may be pre-enriched in vitro for antigen recognized by polyclonal antisera from previously infected patients or test animals. Alternatively, monoclonal antibodies specific for various strains of HCV are used. Screening can be performed by phage display or ELISA.
Performed using an assay. For example, antigen variants are expressed on bacteriophage M13, and the phage are then incubated on plates coated with antisera from patients or test animals infected with various HCV isolates. The phage that bind to the antibody are then eluted and for induction of cross-reactive antibodies,
Further analysis in test animals.

【0255】 (実施例11:幅広い免疫応答を誘導しそしてアナフィラキシー反応を誘導す
る危険性を減少したキメラアレルゲンの進化) アレルギーの特異的免疫療法を、漸増量の所定のアレルゲンを患者に注射する
ことによって行う。この療法は、代表的には、優勢Tヘルパー2(TH2)型応 答から優勢Tヘルパー1(TH1)型応答まで、アレルゲン特異的免疫応答の型 を変化する。しかし、アレルギー性患者は、アレルゲンに特異的な漸増レベルの
IgE抗体を有するので、アレルギーの免疫療法は、IgEレセプターに媒介さ
れるアナフィラキシー性反応の危険性を含む。
Example 11 Evolution of Chimeric Allergens That Induce a Broad Immune Response and Reduce the Risk of Inducing an Anaphylactic Response Injecting a patient with an allergic specific immunotherapy with increasing amounts of a given allergen Done by This therapy is typically dominant T from the helper 2 (T H 2) type response to the dominant T-helper 1 (T H 1) type response, changing the type of allergen-specific immune responses. However, since allergic patients have increasing levels of IgE antibodies specific for the allergen, immunotherapy of allergy involves the risk of IgE receptor-mediated anaphylactic reactions.

【0256】 Tヘルパー(TH)細胞は、多数の異なるサイトカインを産生し得、そしてそ れらのサイトカイン合成パターンに基づいて、TH細胞は2つのサブセットに分 割される(PaulおよびSeder(1994)Cell 76:241−2
51)。TH1細胞は、高レベルのIL−2およびIFN−γを産生し、IL− 4、IL−5およびIL−13をまったく産生しないか、または最小レベルで産
生する。対照的に、TH2細胞は、高レベルのIL−4、IL−5およびIL− 13を産生し、一方IL−2およびIFN−γの産生は、最小であるかまたは非
存在である。TH1細胞はマクロファージ、樹状細胞を活性化し、そしてCD8+ 細胞傷害性Tリンパ球およびNK細胞(Id.)の細胞溶解性活性を増強し、一
方TH2細胞は、B細胞のための十分な補助を提供し、そしてそれらはまた、TH 2細胞の、IgEアイソタイプスイッチングおよびB細胞のIgE分泌細胞への
分化を誘導する能力に起因して、アレルギー性応答を媒介する(De Vrie
sおよびPunnonen(1996)Cytokine regulatio
n of humoral immunity:basic and clin
ical aspects.Snapper,C.M.編、John Wile
y&Sons,Ltd.,West Sussex,UK,195−215頁)
T helper (T H ) cells can produce a number of different cytokines, and based on their cytokine synthesis pattern, T H cells are divided into two subsets (Paul and Seder ( 1994) Cell 76: 241-2.
51). T H 1 cells, IL-2 and IFN-gamma in the high level produced, IL- 4, IL-5 and IL-13 at all or does not produce, or produce at a minimum level. In contrast, T H 2 cells produce high levels of IL-4, IL-5 and IL- 13, whereas the production of IL-2 and IFN-gamma are either or absence is minimal. T H 1 cells activate macrophages, dendritic cells, and CD8 + cytotoxic T lymphocytes and enhances the cytolytic activity of NK cells (Id.), Whereas T H 2 cells, for B cells provide sufficient assistance in, and they also of T H 2 cells, due to the ability to induce differentiation into IgE isotype switching, and B cell IgE secreting cells, mediating allergic responses (De Vrie
and Punnonen (1996) Cytokine regulatio
no of humoral immunity: basic and clin
ical aspects. Snapper, C.I. M. Hen, John Wile
y & Sons, Ltd. , West Sussex, UK, 195-215).
.

【0257】 この実施例は、アレルギー性免疫応答を幅広く調節し得るキメラアレルゲンを
生成する方法を記載する。このことは、関連アレルゲン遺伝子のDNAシャッフ
リングによってキメラ遺伝子を生成することにより達成され得る。さらに、キメ
ラ/変異したアレルゲンは、患者のIgE抗体を予め存在させることによっては
あまり認識されないようである。重要なことには、IgE抗体によって認識され
ないアレルゲン改変体は、患者の血清およびネガティブ選択を使用して選択され
得る(図13)。
This example describes a method of producing a chimeric allergen that can widely modulate an allergic immune response. This can be achieved by generating a chimeric gene by DNA shuffling of the relevant allergen gene. In addition, chimeric / mutated allergens are less likely to be recognized by pre-existing patient IgE antibodies. Importantly, allergen variants that are not recognized by the IgE antibody can be selected using patient serum and negative selection (FIG. 13).

【0258】 1つの例として、Der p2、Der f2、Tyr p2 Lep d2
およびGly d2のアレルゲンのキメラアレルゲン改変体を生成する。これら
のハウスダストダニアレルゲンは、アレルギー症状および喘息症状を悪化させる
ことにおいて非常に一般的であり、そしてこのようなアレルギー性免疫応答をダ
ウンレギュレートする改良された手段が所望される。ハウスダストダニは、遺伝
子の供給源として使用され得る。対応する遺伝子を、ファミリーDNAシャッフ
リングを使用してシャッフリングし、そしてシャッフリングしたライブラリーを
生成する。ファージディスプレイを使用して、アレルギー性個体からの抗体によ
って認識されるアレルゲンを排除する。IgE抗体によって認識される改変体を
排除することは特に重要である。アレルゲン改変体を発現するファージを、アレ
ルギー性個体に由来する血清のプールとともにインキュベートする。IgE抗体
によって認識されるファージを除去し、そして残りのアレルゲンを、アレルゲン
特異的ヒトT細胞を活性化するそれらの能力について、インビトロおよびインビ
ボにおいてさらに試験する(図14)。アレルギーの免疫療法は、アレルギー性
H2応答と比較して優勢のTH1応答の誘導を介して機能すると考えられている
ので、アレルゲン改変体による効率的なT細胞活性化およびTH1型応答の誘導 を、アレルゲンの効率の尺度として使用してアレルギー性T細胞応答を調節する
As one example, Der p2, Der f2, Tyr p2 Lep d2
And chimeric allergen variants of the Gly d2 allergen. These house dust mite allergens are very common in exacerbating allergic and asthmatic symptoms, and improved means of down-regulating such allergic immune responses are desired. House dust mites can be used as a source of genes. The corresponding genes are shuffled using family DNA shuffling, and a shuffled library is generated. Phage display is used to eliminate allergens recognized by antibodies from allergic individuals. It is particularly important to exclude variants that are recognized by IgE antibodies. Phage expressing the allergen variant are incubated with a pool of serum from an allergic individual. Phages recognized by IgE antibodies are removed and the remaining allergens are further tested in vitro and in vivo for their ability to activate allergen-specific human T cells (FIG. 14). Immunotherapy of allergy, because compared with allergic T H 2 responses are considered to function through the induction of dominant T H 1 responses, efficient T cell activation by allergen variants and T H 1 Induction of a type response is used as a measure of allergen efficiency to modulate allergic T cell responses.

【0259】 次いで、至適なアレルゲン改変体をさらに、皮膚への注射後の皮膚応答を研究
することによって、インビボで試験する。注射部位の周りの強力な炎症性応答は
、効率的なT細胞活性化の指標であり、そして最も効率的な遅延型T細胞応答を
誘導する(代表的には、注射後24時間で観察される)アレルゲン改変体は、ア
レルギー性免疫応答を効果的にダウンレギュレートするアレルゲンを同定するイ
ンビボでのさらなる研究のための最良の候補体である。従って、これらのアレル
ゲン改変体を、アレルギー性、アトピー性および喘息性個体におけるアレルギー
性応答を阻害するその能力について分析する。アレルゲン改変体のスクリーニン
グを、図13および図14でさらに例示する。
The optimal allergen variants are then further tested in vivo by studying the skin response after injection into the skin. A strong inflammatory response around the injection site is an indicator of efficient T cell activation and induces the most efficient delayed T cell response (typically observed at 24 hours post injection. Allergen variants are the best candidates for further studies in vivo to identify allergens that effectively down-regulate the allergic immune response. Accordingly, these allergen variants are analyzed for their ability to inhibit allergic responses in allergic, atopic and asthmatic individuals. Screening for allergen variants is further illustrated in FIGS. 13 and 14.

【0260】 (実施例12:効率的な抗腫瘍免疫応答を誘導するガン抗原の進化) いくつかのガン細胞は、身体において、他の細胞より有意により高いレベルで
悪性細胞に存在する抗原を発現する。このような抗原は、防御性ガンワクチンお
よびガンの免疫療法のための優れた標的を提供する。このような抗原の免疫原性
は、DNAシャッフリングによって改良され得る。さらに、DNAシャッフリン
グは、ガン抗原の発現レベルを改良する手段を提供する。
Example 12 Evolution of Cancer Antigens That Induce an Efficient Anti-Tumor Immune Response Some cancer cells express antigens present on malignant cells at significantly higher levels in the body than others. I do. Such antigens provide an excellent target for protective cancer vaccines and immunotherapy of cancer. The immunogenicity of such antigens can be improved by DNA shuffling. In addition, DNA shuffling provides a means to improve expression levels of cancer antigens.

【0261】 この実施例は、抗腫瘍免疫応答を関連ガン抗原遺伝子のDNAシャッフリング
によって効果的に誘導し得るガン抗原を生成する方法を記載する。シャッフリン
グした黒色腫関連糖タンパク質(gp100/pme117)遺伝子のライブラ
リー(Huangら(1998)J.Invest.Dermatol.111
:662−7)を生成する。遺伝子を、遺伝子の変異を有し得る様々な患者から
得た黒色腫細胞から単離して、開始遺伝子の多様性を増加し得る。さらに、gp
100遺伝子を、他の哺乳動物種から単離して、開始遺伝子の多様性をさらに増
加し得る。遺伝子の単離のための代表的な方法はRT−PCRである。対応する
遺伝子を、単一遺伝子のDNAシャッフリングまたはファミリーDNAシャッフ
リングを使用してシャッフリングし、そしてシャッフリングしたライブラリーを
生成する。
This example describes a method of producing a cancer antigen that can effectively induce an anti-tumor immune response by DNA shuffling of the relevant cancer antigen gene. Library of shuffled melanoma-associated glycoprotein (gp100 / pme117) genes (Huang et al. (1998) J. Invest. Dermatol. 111
: 662-7). Genes can be isolated from melanoma cells from various patients that may have mutations in the gene to increase the diversity of the starting gene. Furthermore, gp
One hundred genes can be isolated from other mammalian species to further increase the diversity of the starting gene. A typical method for gene isolation is RT-PCR. The corresponding gene is shuffled using single-gene DNA shuffling or family DNA shuffling, and a shuffled library is generated.

【0262】 シャッフリングしたgp100改変体(プールまたは個々のクローンのいずれ
か)を続いて、試験動物に注射し、そして免疫応答を研究する(図15)。シャ
ッフリングした抗原を、E.coliで発現させ、そして組換え精製タンパク質
を注射するか、または抗原遺伝子を、DNAワクチンの成分として使用する。免
疫応答を、例えば、抗gp100抗体を測定することにより、分析し得る。なぜ
なら、以前の研究は、抗原が特異的抗体応答を誘導し得ることを示すからである
(Huangら、前出)。あるいは、悪性細胞によってチャレンジされ得る試験
動物はgp100を発現する。効率的に免疫した動物は、gp100に特異的な
細胞傷害性T細胞を生成し、そしてチャレンジを助け、一方、非免疫動物または
わずかに免疫した動物において、悪性細胞は、効率的に増殖し、細胞の致死拡大
を最終的に生じる。さらに、ガン細胞を殺傷する能力を有する細胞傷害性T細胞
を誘導する抗原を、免疫した動物に由来するT細胞が、ガン細胞を殺傷する能力
をインビトロで測定することによって同定し得る。代表的には、ガン細胞を最初
に放射活性同位体で標識し、そして放射活性の放出は、免疫した動物からのT細
胞の存在下でインキュベートした後の腫瘍細胞殺傷の指標である。このような細
胞傷害性アッセイは、当該分野で公知である。
The shuffled gp100 variants (either pool or individual clones) are subsequently injected into test animals and the immune response is studied (FIG. 15). The shuffled antigen was used as E. coli. E. coli and injected with recombinant purified protein, or the antigen gene is used as a component of a DNA vaccine. The immune response can be analyzed, for example, by measuring anti-gp100 antibodies. Because previous studies have shown that antigens can induce specific antibody responses (Huang et al., Supra). Alternatively, test animals that can be challenged by malignant cells express gp100. Efficiently immunized animals produce gp100-specific cytotoxic T cells and aid in challenge, while in non-immunized or slightly immunized animals, malignant cells proliferate efficiently, Eventually results in lethal expansion of the cells. In addition, antigens that induce cytotoxic T cells capable of killing cancer cells can be identified by measuring in vitro the ability of T cells from immunized animals to kill cancer cells. Typically, the cancer cells are first labeled with a radioactive isotope, and the release of radioactivity is indicative of tumor cell killing after incubation in the presence of T cells from the immunized animal. Such cytotoxicity assays are known in the art.

【0263】 最高レベルの特異的抗体を誘導し、そして/または最高数の悪性細胞に対して
防御し得る抗原を、さらなる回のシャッフリングおよびスクリーニングのために
選択し得る。マウスは、有用な試験動物である。なぜなら、多数の抗原を研究し
得るからである。しかし、サルが、試験動物として好ましい。なぜなら、サルの
MHC分子は、ヒトのMHC分子に非常に類似するからである。
Antigens that induce the highest levels of specific antibodies and / or can protect against the highest number of malignant cells can be selected for further rounds of shuffling and screening. Mice are useful test animals. Because a large number of antigens can be studied. However, monkeys are preferred as test animals. This is because monkey MHC molecules are very similar to human MHC molecules.

【0264】 抗原特異的T細胞を活性化する至適能力を有する抗原についてスクリーニング
するために、以前に感染したかまたは免疫したヒト個体からの末梢血単核細胞を
使用し得る。このことは特に有用な方法である。なぜなら、抗原性ペプチドを提
示するMHC分子は、ヒトMHC分子であるからである。ガン細胞を殺傷する能
力を有する細胞傷害性T細胞を誘導するシャッフリングしたガン抗原を、ガン細
胞を殺傷する免疫化動物由来のT細胞の能力をインビトロで測定することによっ
て同定し得る。代表的には、ガン細胞を、最初に、放射活性同位体で標識し、そ
して放射活性の放出は、免疫化動物からのT細胞の存在下でのインキュベーショ
ン後の腫瘍細胞殺傷の指標である。このような細胞傷害性アッセイは、当該分野
で公知である。
Peripheral blood mononuclear cells from previously infected or immunized human individuals can be used to screen for antigens with optimal ability to activate antigen-specific T cells. This is a particularly useful method. This is because the MHC molecule presenting the antigenic peptide is a human MHC molecule. Shuffled cancer antigens that induce cytotoxic T cells capable of killing cancer cells can be identified by measuring the ability of T cells from immunized animals to kill cancer cells in vitro. Typically, cancer cells are first labeled with a radioactive isotope, and the release of radioactivity is indicative of tumor cell killing after incubation in the presence of T cells from the immunized animal. Such cytotoxicity assays are known in the art.

【0265】 (実施例13:効果的な免疫応答を誘導する自己抗原の進化) 自己免疫疾患は、宿主によって発現される自己抗原に対して指向される免疫応
答によって特徴づけられる。自己免疫応答は、一般的に、高レベルのIL−2お
よびIFN−γを産生するTH1細胞によって媒介される。漸増レベルのIL− 4およびIL−5を産生するTH2表現型への自己抗原特異的T細胞を指向し得 るワクチンは、有利である。研究のためのこのようなワクチンについて、ワクチ
ン抗原は、特異的T細胞を効率的に活性化し得なければならない。DNAシャッ
フリングを使用して、このような特性を有する抗原を生成し得る。TH2細胞分 化を至適に誘導するために、TH2細胞の活性化および分化を増強することが示 されているサイトカイン(例えば、IL−4)を同時投与することは利点であり
得る(Rackeら(1994)J.Exp.Med.180:1961−66
)。
Example 13 Evolution of Self-Antigens to Induce an Effective Immune Response Autoimmune diseases are characterized by an immune response directed against self-antigens expressed by the host. Autoimmune response is generally mediated by T H 1 cells that produce high levels of IL-2 and IFN-gamma. Increasing levels of IL- 4 and vaccines that give oriented autoantigen-specific T cells of the IL-5 to T H 2 phenotype that produces is advantageous. For such vaccines for research, the vaccine antigen must be able to efficiently activate specific T cells. DNA shuffling can be used to generate antigens with such properties. The T H 2 cell fraction of to induce optimally, T H 2 cytokines cells to enhance the activation and differentiation of being shown (e.g., IL-4) be a benefit to co-administer (Racke et al. (1994) J. Exp. Med. 180: 1961-66).
).

【0266】 この実施例は、免疫応答を効果的に誘導し得る自己抗原を生成するための方法
を記載する。DNAシャッフリングを、関連自己抗原遺伝子で行う。例えば、シ
ャッフリングしたミエリン塩基性タンパク質、またはそのフラグメントのライブ
ラリー(ZamvilおよびSteinman(1990)Ann.Rev.I
mmunol.8:579−621;Brockeら(1996)Nature
379:343−46)を生成する。MBPは、多発性硬化症(MS)を有す
る患者における重要な自己免疫原であると考えられる。少なくとも、ウシ、マウ
ス、ラット、モルモットおよびヒトからのMBPをコードする遺伝子は、単離さ
れており、ファミリーシャッフリングのための優れた開始点を提供する。遺伝子
の単離のための代表的な方法は、RT−PCRである。シャッフリングしたMB
P遺伝子改変体(プールまたは個々のクローンのいずれか)を続いて、試験動物
に注射し、そして免疫応答を研究する。シャッフリングした抗原を、E.col
iで発現し、そして組換え精製タンパク質を注射するか、または抗原遺伝子をD
NAワクチンもしくはウイルスベクターの成分として使用する。この免疫応答を
、例えば、ELISAによって抗MBP抗体を測定することによって分析し得る
。あるいは、免疫化した試験動物に由来するリンパ球をMBPで活性化し、そし
てT細胞増殖またはサイトカイン合成を研究する。サイトカイン合成のための感
受性アッセイは、ELISPOTである(McCutcheonら(1997)
J.Immunol.Methods 210:149−66)。マウスは試験
動物として有用である。なぜなら、多数の抗原を研究し得るからである、しかし
、サルが好ましい試験動物である。なぜなら、サルのMHC分子は、ヒトのMH
C分子と非常に類似するからである。
This example describes a method for producing a self-antigen that can effectively elicit an immune response. DNA shuffling is performed on the relevant autoantigen gene. For example, a library of shuffled myelin basic proteins, or fragments thereof (Zamvil and Steinman (1990) Ann. Rev. I)
mmunol. 8: 579-621; Brooke et al. (1996) Nature.
379: 343-46). MBP is thought to be an important autoimmunogen in patients with multiple sclerosis (MS). At least genes encoding MBP from bovine, mouse, rat, guinea pig and human have been isolated and provide an excellent starting point for family shuffling. A typical method for gene isolation is RT-PCR. Shuffled MB
P gene variants (either pool or individual clones) are subsequently injected into test animals and the immune response is studied. The shuffled antigen was used as E. coli. col
i and injected with the recombinant purified protein or
Used as a component of NA vaccine or viral vector. The immune response can be analyzed, for example, by measuring anti-MBP antibodies by ELISA. Alternatively, lymphocytes from immunized test animals are activated with MBP and T cell proliferation or cytokine synthesis is studied. A sensitivity assay for cytokine synthesis is ELISPOT (McCutcheon et al. (1997)
J. Immunol. Methods 210: 149-66). Mice are useful as test animals. Because a large number of antigens can be studied, monkeys are the preferred test animals. Because monkey MHC molecules are human MH
This is because it is very similar to the C molecule.

【0267】 MBP特異的T細胞を活性化する至適能力を有する抗原についてスクリーニン
グするために、MSを有する患者からの末梢血単球細胞もまた使用し得る。この
ことは、特に有用な方法である。なぜなら、抗原性ペプチドを提示するMHC分
子は、ヒトMHC分子であるからである。MBP特異的T細胞を活性化するシャ
ッフリングした抗原を、MS患者に由来するT細胞が、抗原改変体の存在下での
培養の際にサイトカインを増殖または産生する能力を測定することによって同定
し得る。このようなアッセイは、当該分野で公知である。1つのこのようなアッ
セイは、ELISPOTである(McCutcheonら、前出)。特異的T細
胞を活性化するMBP改変体の効率の指標はまた、抗原をMSを有する患者の皮
膚へ注射する場合の皮膚炎症の程度である。強力な炎症は、抗原特異的T細胞の
強力な活性化と相関する。MBP特異的T細胞の改良された活性化(特に、IL
−4の存在下で)は、増強されたTH2細胞応答(これは、MS患者の処置に有 用である)を生じるようである。
Peripheral blood monocytic cells from patients with MS can also be used to screen for antigens with optimal ability to activate MBP-specific T cells. This is a particularly useful method. This is because the MHC molecule presenting the antigenic peptide is a human MHC molecule. Shuffled antigens that activate MBP-specific T cells can be identified by measuring the ability of T cells from MS patients to proliferate or produce cytokines when cultured in the presence of antigen variants. . Such assays are known in the art. One such assay is ELISPOT (McCutcheon et al., Supra). An indicator of the efficiency of an MBP variant to activate specific T cells is also the degree of skin inflammation when the antigen is injected into the skin of patients with MS. Strong inflammation correlates with strong activation of antigen-specific T cells. Improved activation of MBP-specific T cells (in particular, IL
In the presence -4) is enhanced T H 2 cell responses (which is for the chromatic treatment of MS patients) likely to produce.

【0268】 (実施例14:B型肝炎表面抗原の免疫原性を至適化する方法) この実施例は、B型肝炎ウイルスのエンベロープタンパク質配列がより免疫原
性の表面抗原を提供するように進化され得る方法を記載する。このようなタンパ
ク質は、低い応答者のワクチン接種および慢性B型肝炎の免疫療法に重要である
Example 14 Method for Optimizing the Immunogenicity of Hepatitis B Surface Antigen This example demonstrates that the envelope protein sequence of hepatitis B virus provides a more immunogenic surface antigen. Describes methods that can be evolved. Such proteins are important for vaccination of low responders and immunotherapy of chronic hepatitis B.

【0269】 (背景) 現在のHBVワクチン(Merck,SKB)は、ウイルスエンベロープタン
パク質の免疫原性に基づき、そして酵母において粒子として産生されるエンベロ
ープタンパク質の大型(Major)(または小型(Small))形態を含む
。これらの粒子は、主要な表面抗原(HBsAg)(これは、抗体のレベルが1
ミリリットルあたり少なくとも10ミリ国際単位(mU/ml)である場合の感
染に対して防御し得る)に対する抗体を誘導する。これらの組換えタンパク質調
製物は、慢性キャリア(全世界でおよそ3億)において体液性免疫を誘導し得ず
、その誘導は、ウイルス伝播を制御するために重要である。さらに、特定の個体
は、ワクチンにわずかに応答し(いくつかの群においてワクチン接種を受けたも
のの30〜50%まで)、そして防御性レベルの抗体を発生しない。ウイルスエ
ンベロープタンパク質の中間形態または大きな形態に含まれる天然のエピトープ
配列の封入は、ワクチン調製物の免疫原性を増加する方法として使用されてきた
。代替方法は、新たな(すなわち、天然のウイルス配列には存在しない)ヘルパ
ーT細胞エピトープを、DNAシャッフリング技術を使用してHBsAg配列に
導入することである。
BACKGROUND The current HBV vaccine (Merck, SKB) is based on the immunogenicity of the viral envelope protein and is a Major (or Small) form of the envelope protein produced as particles in yeast. including. These particles contain the major surface antigen (HBsAg), which has an antibody level of 1
Elicits antibodies that can protect against infection when at least 10 milli-international units per milliliter (mU / ml). These recombinant protein preparations cannot induce humoral immunity in chronic carriers (approximately 300 million worldwide), and their induction is important for controlling viral transmission. In addition, certain individuals respond slightly to the vaccine (up to 30-50% of those vaccinated in some groups) and do not develop protective levels of antibody. Inclusion of natural epitope sequences contained in intermediate or large forms of the viral envelope protein has been used as a way to increase the immunogenicity of vaccine preparations. An alternative is to introduce a new (ie, not present in the native viral sequence) helper T cell epitope into the HBsAg sequence using DNA shuffling techniques.

【0270】 (方法) HBVの異なるサブタイプ(例えば、aywおよびadr)からのHBsAg
のDNA配列および関連するマーモット肝炎ウイルスを、シャッフリングのため
に調製する。これらのタンパク質をコードする遺伝子の比較は、aywおよびマ
ーモット肝炎ウイルス(WHV)DNA配列をシャッフリングする場合、組換え
が850塩基対内で少なくとも10回生じることを示唆する。HBVの異なるサ
ブタイプの部分のヌクレオチドおよびアミノ酸配列を、図17に示す。
Methods HBsAg from different subtypes of HBV (eg, ayw and adr)
DNA sequences and the related marmot hepatitis virus are prepared for shuffling. Comparison of the genes encoding these proteins suggests that when shuffling ayw and Marmot Hepatitis Virus (WHV) DNA sequences, recombination occurs at least 10 times within 850 base pairs. The nucleotide and amino acid sequences of parts of the different subtypes of HBV are shown in FIG.

【0271】 主なHBsAg B細胞抗原部位の配列(「a」エピトープ)は、最終タンパ
ク質調製物に外部「a」ループのコード配列含むことによって、タンパク質配列
に保持され得る。HBsAgの「a」エピトープについてのペプチドアナログは
記載されており(Neurathら(1984)J.Virol.Method
s 9:341−346)、そして「a」エピトープの免疫原性は実証されてい
る(Bhatnagarら(1982)Proc.Nat’l.Acad.Sc
i.USA 79:4400−4404)。HBsAgおよびWHsAgは、主
要な「a」決定因子を共有し、そしてチンパンジーは、両方の抗原によって防御
され得る(Coteら(1986)J.Virol.60:895−901)。
同様に、重要なCTLエピトープは、規定された方法でタンパク質に含まれ得る
The sequence of the major HBsAg B cell antigen site (the “a” epitope) can be retained in the protein sequence by including the coding sequence of the external “a” loop in the final protein preparation. Peptide analogs for the “a” epitope of HBsAg have been described (Neurath et al. (1984) J. Virol. Method).
s 9: 341-346), and the immunogenicity of the "a" epitope has been demonstrated (Bhatnagar et al. (1982) Proc. Nat'l. Acad. Sc).
i. ScL USA 79: 4400-4404). HBsAg and WHsAg share a major "a" determinant, and chimpanzees can be protected by both antigens (Cote et al. (1986) J. Virol. 60: 895-901).
Similarly, important CTL epitopes can be included in a protein in a defined manner.

【0272】 他の抗原からのBまたはT(ヘルパーまたはCTL)エピトープも、シャッフ
リングしたHBsAg配列に容易に誘導し得る。このことは、同じタンパク質か
らの他の潜在的に優勢のエピトープから独立して、特定のエピトープに免疫応答
を集中し得る。さらに、HBsAgにおける「a」ループの利用可能性は、他の
人工抗原またはミモトープが含まれ得るエンベロープタンパク質の領域を提供し
得る。
[0272] B or T (helper or CTL) epitopes from other antigens can also be easily derived into shuffled HBsAg sequences. This can focus the immune response on a particular epitope, independent of other potentially predominant epitopes from the same protein. In addition, the availability of the "a" loop in HBsAg may provide a region of the envelope protein where other artificial antigens or mimotopes may be included.

【0273】 新規なHBVエンベロープ配列を、特異的エピトープ(HBV、別の病原体ま
たは腫瘍細胞から)を含むように調製する全ての場合において、HBVエンベロ
ープにおける周囲の配列のシャッフリングは、タンパク質の発現を至適化するよ
うに作用し、そして免疫応答が所望のエピトープに指向されることを確実にする
のを助ける。
In all cases where a novel HBV envelope sequence is prepared to contain a specific epitope (HBV, from another pathogen or tumor cell), shuffling of surrounding sequences in the HBV envelope will result in increased protein expression. It acts to optimize and helps ensure that the immune response is directed to the desired epitope.

【0274】 シャッフリングしたHBsAg配列を分析しそして利用するいくつかの方法を
以下に記載する。
Several methods for analyzing and utilizing shuffled HBsAg sequences are described below.

【0275】 (A.HBsAgの発現レベルの調整) シャッフリングしたHBsAg配列を、培養物中の細胞に導入し、そして分泌
HBsAGの発現を指向する能力(HBsAg発現のための臨床キットを用いて
測定する)を評価する。これを使用して、至適化されたHBsAg発現レベルを
示すシャッフリングしたHBsAg配列を同定し得る。このようなコード配列は
、DNAワクチン接種のために特に興味深い。
A. Modulation of HBsAg Expression Levels The ability to introduce shuffled HBsAg sequences into cells in culture and direct expression of secreted HBsAG (measured using a clinical kit for HBsAg expression) ) To evaluate. This can be used to identify shuffled HBsAg sequences that exhibit optimized HBsAg expression levels. Such coding sequences are of particular interest for DNA vaccination.

【0276】 (B.HBsAgに対する低い応答性の回避) シャッフリングしたHBsAg配列を、臨床的に関連するHBsAgエピトー
プに対する免疫応答を誘導するその能力について評価する。これを、H−2sお
よびH−2fハプロタイプ(これらは、HBsAgタンパク質免疫に対して多少
なりともわずかに応答するかまたはまったく応答しない)のマウスを使用して行
い得る。これらの実験において、抗体がSタンパク質の主な「a」エピトープ、
およびPreS2領域の第2の防御性エピトープ(線状配列)に対して生成され
ることを証明し得る。
B. Avoiding Low Responsiveness to HBsAg Shuffled HBsAg sequences are evaluated for their ability to elicit an immune response to a clinically relevant HBsAg epitope. This can be done using mice of the H-2s and H-2f haplotypes, which respond more or less to HBsAg protein immunity. In these experiments, the antibody was the major "a" epitope of the S protein,
And a second protective epitope of the PreS2 region (linear sequence).

【0277】 HBV aywサブタイプ(プラスミドpCAG−M−Kan;Whalen
)およびWHV(ATCCからのプラスミドpWHV8)からのエンベロープタ
ンパク質(HBsAg)についてのPreS2およびSコード配列を、PCRお
よびシャッフリングによって2つのプラスミドから増幅する。PCR増幅のため
の適切なプライマーの例を、図18に示す。配列のシャッフリングしたライブラ
リーを、HBsAg発現ベクターにクローニングして、個々のクローンを、プラ
スミドDNAの調製のために選択する。このDNAを試験動物に投与し、所望の
免疫応答を誘導するベクターを同定し、そして回収する。
The HBV ayw subtype (plasmid pCAG-M-Kan; Whalen
PreS2 and S coding sequences for the envelope protein (HBsAg) from WHV (plasmid pWHV8 from ATCC) are amplified from the two plasmids by PCR and shuffling. Examples of suitable primers for PCR amplification are shown in FIG. The shuffled library of sequences is cloned into an HBsAg expression vector, and individual clones are selected for plasmid DNA preparation. The DNA is administered to a test animal to identify and recover a vector that induces the desired immune response.

【0278】 (C.進化したHBsAgタンパク質による天然HBsAg CTLエピトー
プの提示) この実施例は、天然HBsAg CTLエピトープを提示するように進化した
HBsAGタンパク質を使用する方法を記載する。シャッフリングを使用して、
上記のように、HBsAgタンパク質の全体の免疫原性を増加する。しかし、進
化したHBsAg配列のいくつかを、これらの天然のウイルスエピトープに対し
て特異的に免疫反応性を刺激するために、天然のHBsAgタンパク質からのク
ラスIまたはクラスIIエピトープ配列と置換する。あるいは、天然のウイルス
エピトープを、進化したHBsAgの免疫原性を損なわずに、進化したタンパク
質に付加し得る。
C. Presentation of Natural HBsAg CTL Epitope by Evolved HBsAg Protein This example describes a method using an HBsAG protein evolved to present a native HBsAg CTL epitope. Using shuffling,
As described above, it increases the overall immunogenicity of the HBsAg protein. However, some of the evolved HBsAg sequences are replaced with class I or class II epitope sequences from the native HBsAg protein in order to stimulate immunoreactivity specifically against these native viral epitopes. Alternatively, natural viral epitopes can be added to the evolved protein without compromising the immunogenicity of the evolved HBsAg.

【0279】 (D.進化したHBsAgタンパク質による腫瘍由来CTLエピトープの発現
) この実施例は、進化したHBsAgタンパク質を使用して腫瘍由来CTLエピ
トープを発現する方法を記載する。HbsAgタンパク質の全体的な免疫原性を
、シャッフリングによって増加する。しかし、進化したHBsAg配列のいくつ
かを、これらの天然のウイルスエピトープに対して特異的に免疫反応性を刺激す
るために、腫瘍細胞からのクラスIまたはクラスIIエピトープ配列と置換する
。あるいは、腫瘍細胞エピトープを、進化したHBsAgの免疫原性を損なわず
に、進化したタンパク質に付加し得る。
D. Expression of Tumor-Derived CTL Epitope by Evolved HBsAg Protein This example describes a method of expressing a tumor-derived CTL epitope using an evolved HBsAg protein. The overall immunogenicity of the HbsAg protein is increased by shuffling. However, some of the evolved HBsAg sequences are replaced with class I or class II epitope sequences from tumor cells to specifically stimulate immunoreactivity against these natural viral epitopes. Alternatively, tumor cell epitopes can be added to the evolved protein without compromising the immunogenicity of the evolved HBsAg.

【0280】 (E.HBsAgによるミモトープ配列の発現) この実施例は、ミモトープ配列の発現のための進化したHBsAgタンパク質
の使用を記載する。再度、進化したHbsAgタンパク質を使用して、このタン
パク質の全体の免疫原性を増加する。しかし、進化したHBsAg配列のいくつ
かを、ミモトープと交差反応する天然配列に対して特異的に免疫反応性を刺激す
るために、ミモトープ配列と置換する。あるいは、ミモトープ配列を、進化した
HBsAgの免疫原性を損なわずに、進化したタンパク質に付加し得る。
E. Expression of Mimotope Sequence by HBsAg This example describes the use of the evolved HBsAg protein for expression of mimotope sequences. Again, the evolved HbsAg protein is used to increase the overall immunogenicity of this protein. However, some of the evolved HBsAg sequences are replaced with mimotope sequences in order to stimulate immunoreactivity specifically to native sequences that cross-react with mimotopes. Alternatively, a mimotope sequence can be added to the evolved protein without compromising the immunogenicity of the evolved HBsAg.

【0281】 (実施例15:HbsAgポリペプチドおよびHIV gp120タンパク質
の融合タンパク質) この実施例は、HBsポリペプチドおよびHIVエンベロープタンパク質の細
胞外フラグメントgp120から形成される融合タンパク質(「キメラ」)の調
製、ならびにワクチンとしてのその使用を記載する。
Example 15 Fusion Protein of HbsAg Polypeptide and HIV gp120 Protein This example demonstrates the preparation of a fusion protein (“chimera”) formed from the extracellular fragment gp120 of the HBs polypeptide and the HIV envelope protein. As well as its use as a vaccine.

【0282】 (背景) ワクチンとして使用する場合、組換えモノマーgp120は、HIVウイルス
の一次単離体との強力な中和活性を有する抗体を誘導できない。三次構造の特定
の領域を露出するHIVエンベロープタンパク質のオリゴマー形態が、より良好
に、ウイルス−中和抗体を惹起し得ることが示唆されている(Parrinら(
1997)Immunol.Lett.57:105−112;VanCott
ら(1997)J.Virol.71:4319−4330)。
Background When used as a vaccine, recombinant monomeric gp120 is unable to elicit antibodies with potent neutralizing activity with HIV isolate primary isolates. It has been suggested that oligomeric forms of the HIV envelope protein that expose specific regions of the tertiary structure may better elicit virus-neutralizing antibodies (Parrin et al.
1997) Immunol. Lett. 57: 105-112; VanCott.
(1997) J. Am. Virol. 71: 4319-4330).

【0283】 この実施例において、DNAシャッフリングを、組換えgp120の以前の調
製物の立体配置とわずかに異なる立体配置に適合するgp120ポリペプチドを
得るために、この問題に適用する。個々のgp120分子がオリゴマーとして相
互作用することを可能にするために、融合物を、gp120配列(融合物のN−
末端上)とHBsAg配列(融合物のC−末端上)との間に調製する。
In this example, DNA shuffling is applied to this problem in order to obtain a gp120 polypeptide that conforms to a configuration that is slightly different from the configuration of a previous preparation of recombinant gp120. To allow the individual gp120 molecules to interact as oligomers, the fusion is made up of the gp120 sequence (N-
(On the end) and the HBsAg sequence (on the C-terminus of the fusion).

【0284】 HBsAgポリペプチドのS領域のN−末端ペプチド配列は、小胞体の膜にロ
ックされる膜貫通構造である。S領域およびpreS2配列の実際のN−末端は
、ERの内腔部分に位置する。それらは、最終HBsAg粒子の外側に見出され
る。HBsAg preS2またはS配列のN−末端上にgp120配列を配置
することによって、gp120配列もまた、粒子の外側に位置する。従って、g
p120分子を、ウイルスにおけるように相互作用するように三次元空間におい
て一致させ得る。
The N-terminal peptide sequence of the S region of the HBsAg polypeptide is a transmembrane structure that is locked to the endoplasmic reticulum membrane. The actual N-terminus of the S region and preS2 sequence is located in the luminal part of the ER. They are found outside the final HBsAg particles. By placing the gp120 sequence on the N-terminus of the HBsAg preS2 or S sequence, the gp120 sequence is also located outside the particle. Therefore, g
p120 molecules can be matched in three-dimensional space to interact as in viruses.

【0285】 最も適切な免疫原性を有する最終キメラの正確な立体配置は予測し得ないので
、DNAシャッフリングを使用する。HBsAgポリペプチド(これは、足場と
して機能する)およびgp120の配列を、両方シャッフリングする。シャッフ
リングした産物のスクリーニングを、ウイルス中和活性を有することが以前に決
定されている抗体(ポリクローナルまたはモノクローナル)を使用するELIS
Aアッセイによって行い得る。
DNA shuffling is used because the exact configuration of the final chimera with the most appropriate immunogenicity cannot be predicted. The HBsAg polypeptide, which functions as a scaffold, and the sequence of gp120 are both shuffled. Screening of the shuffled products was performed by ELISA using antibodies (polyclonal or monoclonal) previously determined to have virus neutralizing activity.
A assay.

【0286】 (方法) HIVエンベロープタンパク質のgp120フラグメントをコードする配列を
、好ましくは、哺乳動物における遺伝子発現に至適なコドンを含む合成遺伝子と
して調製する。gp120配列は、代表的には、そのN−末端上にシグナル配列
を含む。
(Method) A sequence encoding the gp120 fragment of the HIV envelope protein is prepared, preferably, as a synthetic gene containing codons optimal for gene expression in mammals. The gp120 sequence typically contains a signal sequence on its N-terminus.

【0287】 gp120配列を、HBsAg発現プラスミドのpreS2領域に挿入する。
プラスミドpMKanおよびその誘導体のpreS2領域において、EcoRI
部位およびXhoI部位は、クローニングのために利用可能である。gp120
配列をこれらの2つの部位(gp120をSコード配列の開始点付近に導く)の
間に挿入し得るか、またはEcoRI部位単独(gp120配列とHBsAgの
S領域の開始点との間の約50アミノ酸のスペーサー配列を残す)に挿入し得る
。これらの2つのことなるクローニングストラテジーはキメラ分子を生じ、ここ
でgp120配列は、HBsAg配列の膜貫通領域から異なる距離に位置する。
このことは、gp120配列を、モノマーgp120より適切な免疫原である立
体配置に適合させることにおいて有利であり得る。
[0287] The gp120 sequence is inserted into the preS2 region of the HBsAg expression plasmid.
In the preS2 region of plasmid pMKan and its derivatives, EcoRI
The site and the XhoI site are available for cloning. gp120
The sequence can be inserted between these two sites (leading gp120 near the start of the S coding sequence) or the EcoRI site alone (about 50 amino acids between the gp120 sequence and the start of the S region of HBsAg). To leave a spacer sequence). These two different cloning strategies result in chimeric molecules, where the gp120 sequence is located at different distances from the transmembrane region of the HBsAg sequence.
This may be advantageous in adapting the gp120 sequence to a configuration that is a more suitable immunogen than the monomeric gp120.

【0288】 全体のキメラ配列のDNAシャッフリングを行う。ファミリーシャッフリング
が好ましい;これは、いくつかのgp120−HBsAg融合タンパク質の調製
を含み、ここで、異なるgp120およびHBsAg(またはWHV)配列を使
用する。HBsAgヌクレオチド配列のアラインメントを図19に示す。異なる
配列のシャッフリングの後、この産物を、pMKanのような発現ベクターにク
ローニングする。シャッフリングした産物のライブラリーからのクローンのプー
ルを培養細胞にトランスフェクトし、そしてキメラタンパク質の分泌を、gp1
20に対する幅広い反応性の抗体でアッセイする。ポジティブクローンを、HI
V中和活性を示した特定の抗体(例えば、抗CD4結合ドメイン組換えヒトモノ
クローナル抗体IgGlb12(Kesslerら(1997)AIDS Re
s.Hum.Retroviruses.1:13:575−582;Robe
nら(1994)J.Virol.68:4821−4828))を用いてさら
に評価し得る。次いで、候補体クローンを使用してマウスを免疫し得、そして得
られた抗血清を、インビトロアッセイにおいてHIVウイルス中和活性について
評価する。
Perform DNA shuffling of the entire chimeric sequence. Family shuffling is preferred; this involves the preparation of several gp120-HBsAg fusion proteins, where different gp120 and HBsAg (or WHV) sequences are used. An alignment of the HBsAg nucleotide sequence is shown in FIG. After shuffling the different sequences, the product is cloned into an expression vector such as pMKan. The pool of clones from the library of shuffled products was transfected into cultured cells, and secretion of the chimeric protein was determined by gp1
Assay with a broadly reactive antibody to 20. Positive clones were
V. Antibodies exhibiting neutralizing activity (eg, anti-CD4 binding domain recombinant human monoclonal antibody IgGlb12 (Kessler et al. (1997) AIDS Re
s. Hum. Retroviruses. 1: 13: 575-582; Robe
n, et al. Virol. 68: 4821-4828)). The candidate clones can then be used to immunize mice, and the resulting antisera evaluated for HIV virus neutralizing activity in an in vitro assay.

【0289】 gp120分子(約1100アミノ酸)は、モノマーHBsAg preS2
+Sタンパク質(282アミノ酸)より大きなサイズであるので、凝集した粒子
におけるどのHBsAgモノマーも、gp120配列を含まないようである。タ
ンパク質合成の内部開始は、S領域の開始をマークする開始メチオニンでHBs
Agコード配列で生じ得る。従って、キメラ分子(これは、gp120配列を含
む)を、細胞においてS領域と混合し、そしてマルチマー粒子は、適切な数のキ
メラポリペプチドおよびネイティブHBsAg Sモノマーと集合するはずであ
る。あるいは、S発現プラスミドを、キメラを発現するプラスミド、またはキメ
ラを発現する単一のプラスミドと混合し得、そしてS形態を構築し得る。得られ
た粒子の図を図20に示す。
The gp120 molecule (about 1100 amino acids) contains the monomer HBsAg preS2
Because of the larger size than the + S protein (282 amino acids), none of the HBsAg monomers in the aggregated particles appear to contain the gp120 sequence. The internal initiation of protein synthesis is based on HBs with an initiation methionine that marks the beginning of the S region
It can occur with Ag coding sequences. Thus, the chimeric molecule, which contains the gp120 sequence, mixes with the S region in the cell, and the multimeric particles should assemble with the appropriate number of chimeric polypeptides and native HBsAg S monomers. Alternatively, the S expression plasmid can be mixed with a plasmid expressing the chimera, or a single plasmid expressing the chimera, and the S form can be constructed. FIG. 20 shows a diagram of the obtained particles.

【0290】 (実施例16:増強された防御的免疫応答を誘導する手段としてのHSV−1
およびHSV−2糖タンパク質Bおよび/またはDのDNAシャッフリング) この実施例は、哺乳動物への投与の際に防御的免疫応答を誘導する改良された
能力を示すHSV糖タンパク質B(gB)および糖タンパク質D(gD)ポリペ
プチドを得るための、DNAシャッフリングの使用を記載する。疫学的研究は、
HSV−1での先行感染がHSV−2での感染に対して部分防御を与えることを
示しており、このことは交差反応性免疫応答の存在を示す。以前のワクチン接種
研究に基づいて、HSVにおける主な免疫原性糖タンパク質は、gBおよびgD
であるようであり、これらはそれぞれ、2.7kbおよび1.2kbの遺伝子に
よってコードされる。HSV−1のgBおよびgD遺伝子は、HSV−2の対応
する遺伝子と約85%同一であり、そして各々のgB遺伝子は、gD遺伝子とほ
とんど配列同一性を共有しない。ヒヒHSV−2 gBは、ヒトHSV−1 g
BまたはヒトHSV−2 gBと約75%同一であり、ほぼ90%同一のむしろ
長いストレッチを有する。さらに、60〜75%同一性は、ウマおよびウシヘル
ペスウイルスの遺伝子の部分に見出される。
Example 16 HSV-1 as a means of inducing an enhanced protective immune response
DNA shuffling of HSV-2 and HSV-2 glycoproteins B and / or D This example demonstrates that HSV glycoprotein B (gB) and glycoprotein B (gB) exhibit improved ability to induce a protective immune response upon administration to a mammal. The use of DNA shuffling to obtain a protein D (gD) polypeptide is described. Epidemiological studies
Prior infection with HSV-1 has been shown to confer partial protection against infection with HSV-2, indicating the presence of a cross-reactive immune response. Based on previous vaccination studies, the major immunogenic glycoproteins in HSV were gB and gD
Which are encoded by the 2.7 kb and 1.2 kb genes, respectively. The gB and gD genes of HSV-1 are about 85% identical to the corresponding genes of HSV-2, and each gB gene shares little sequence identity with the gD gene. Baboon HSV-2 gB is human HSV-1 g
It is about 75% identical to B or human HSV-2 gB and has a rather long stretch that is nearly 90% identical. In addition, 60-75% identity is found in portions of the horse and bovine herpesvirus genes.

【0291】 ファミリーシャッフリングを、HSV−1およびHSV−2からのgBおよび
/またはgDをコードする基質核酸として用いて使用する。好ましくは、相同な
遺伝子を、様々な株のHSVから得る。HSV−1およびHSV−2の2つの株
からのgDヌクレオチド配列のアラインメントを図7に示す。シャッフリングし
た核酸によってコードされる抗原を発現させ、そしてインビボで分析する。例え
ば、HSV−1/HSV−2に対する中和抗体および/またはCTL応答の改良
された誘導についてスクリーニングし得る。また、ウイルスを用いてマウスまた
はモルモットをチャレンジすることによって防御免疫性を検出し得る。スクリー
ニングを、プールまたは個々のクローンを使用して行い得る。
Family shuffling is used as a substrate nucleic acid encoding gB and / or gD from HSV-1 and HSV-2. Preferably, homologous genes are obtained from various strains of HSV. An alignment of gD nucleotide sequences from two strains, HSV-1 and HSV-2, is shown in FIG. The antigen encoded by the shuffled nucleic acid is expressed and analyzed in vivo. For example, one may screen for a neutralizing antibody against HSV-1 / HSV-2 and / or improved induction of a CTL response. Protective immunity can also be detected by challenging mice or guinea pigs with the virus. Screening can be performed using pools or individual clones.

【0292】 (実施例17:幅広いスペクトルの中和Ab応答の誘導のためのHIV gp
120タンパク質の進化) この実施例は、ウイルスの異なる株間で交差反応する免疫原(野生型免疫原と
は異なる)を生成するためのDNAシャッフリングの使用を記載する。2種のエ
ンベロープ配列のシャッフリングは、第3の株に対する中和抗体を誘導する免疫
原を生成し得る。
Example 17: HIV gp for induction of a broad spectrum neutralizing Ab response
This example describes the use of DNA shuffling to generate immunogens that cross-react between different strains of the virus (different from wild-type immunogens). Shuffling of the two envelope sequences can generate an immunogen that induces neutralizing antibodies against a third strain.

【0293】 HIV−1の抗体媒介性中和は、緊密に型特異的である。中和活性は感染した
個体に経時的に広がるが、ワクチン接種によるこのような抗体の誘導は、非常に
困難であることが示されている。インビボでのHIV−1感染からの抗体媒介性
防御は、インビトロでのウイルスの抗体媒介性中和と相関する。
Antibody-mediated neutralization of HIV-1 is tightly type-specific. Although neutralizing activity spreads over time in infected individuals, induction of such antibodies by vaccination has proven to be very difficult. Antibody-mediated protection from HIV-1 infection in vivo correlates with antibody-mediated neutralization of the virus in vitro.

【0294】 図8は、シャッフリングしたgp120遺伝子のライブラリーの生成を例示す
る。HIV−1DH12およびHIV−1IIIB(NL43)に由来するgp
120遺伝子をシャッフリングする。次いで、キメラ/変異体gp120遺伝子
を、HIVの異なる株を中和する幅広いスペクトルの能力を有する抗体を誘導す
るその能力について分析する。個々のシャッフリングしたgp120遺伝子を、
遺伝子ワクチンベクターに組み込み、次いで、これを、注射または皮膚への局所
適用によってマウスに導入する。これらの抗原もまた、精製組換えタンパク質と
して送達し得る。この免疫応答を、マウス血清がHIV増殖をインビトロで中和
する能力を分析することによって測定する。中和アッセイを、HIV−1DH1
2、HIV−1IIIBおよびHIV−189.6に対して行う。幅広いスペク
トルの中和を示すキメラ/変異体を、さらなる回のシャッフリングおよび選択の
ために選択する。さらなる研究をサルで行い、シャッフリングしたgp120遺
伝子が免疫不全性ウイルスでの引き続く感染に対する防御を提供する能力を例示
する。
FIG. 8 illustrates the generation of a library of shuffled gp120 genes. Gp from HIV-1DH12 and HIV-1 IIIB (NL43)
Shuffle 120 genes. The chimeric / variant gp120 gene is then analyzed for its ability to elicit antibodies with a broad spectrum of ability to neutralize different strains of HIV. Each shuffled gp120 gene is
It is incorporated into a genetic vaccine vector, which is then introduced into mice by injection or topical application to the skin. These antigens can also be delivered as a purified recombinant protein. This immune response is measured by analyzing the ability of mouse serum to neutralize HIV growth in vitro. Neutralization assays were performed using HIV-1DH1.
2, for HIV-1IIIB and HIV-189.6. Chimeras / mutants showing broad spectrum neutralization are selected for further rounds of shuffling and selection. Further studies are performed in monkeys to illustrate the ability of the shuffled gp120 gene to provide protection against subsequent infection with the immunodeficiency virus.

【0295】 本明細書中に記載される実施例および実施態様は、例示の目的のみのためであ
り、そしてそれを考慮して種々の改変または変化が当業者に示唆され、そして本
願および添付の請求の範囲の精神および権限内に含まれることが理解される。本
明細書中に引用される全ての刊行物、特許、および特許明細書を、本明細書中に
全ての目的のための参照として援用する。
The examples and embodiments described herein are for illustrative purposes only, and various modifications or changes will be suggested to those skilled in the art in light of this and It is understood that they fall within the spirit and scope of the appended claims. All publications, patents, and patent specifications cited herein are hereby incorporated by reference for all purposes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、複数の抗原由来の免疫原性領域を有するキメラ多価抗原を生成するた
めの方法の概略図を示す。非キメラ親免疫原性ポリペプチドの各々に対する抗体
は、それぞれの生物(A、B、C)に特異的である。しかし、本発明の組換えお
よび選択の方法を実行した後、3つの親免疫原性ポリペプチドの各々に対して惹
起される抗体によって認識されるキメラ免疫原性ポリペプチドが得られる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a method for generating a chimeric multivalent antigen having immunogenic regions from multiple antigens. Antibodies to each of the non-chimeric parental immunogenic polypeptides are specific for the respective organism (A, B, C). However, after performing the methods of recombination and selection of the present invention, a chimeric immunogenic polypeptide that is recognized by antibodies raised against each of the three parent immunogenic polypeptides is obtained.

【図2】 図2は、ファミリーDNAシャッフリングの原理を示す。関連する病原体由来
の抗原遺伝子のファミリーをシャッフリングに供し、これによってキメラ抗原お
よび/または変異型抗原のライブラリーが得られる。スクリーニング方法を用い
て、最も免疫原性および/または交差防御性(cross−protectiv
e)である組換え抗原を同定する。所望される場合、これらは、さらなる回のシ
ャッフリングおよびスクリーニングに供され得る。
FIG. 2 shows the principle of family DNA shuffling. A family of antigen genes from the relevant pathogen is subjected to shuffling, resulting in a library of chimeric and / or mutant antigens. Using screening methods, the most immunogenic and / or cross-protective
e) identifying the recombinant antigen. If desired, they can be subjected to further rounds of shuffling and screening.

【図3】 図3A〜図3Bは、広範な免疫応答を誘導し得る組換えポリペプチドを入手し
得る方法についての概略図を示す。図3Aにおいて、病原体A、B、およびC由
来の野生型免疫原性ポリペプチドは、このポリペプチドが由来する対応する病原
体に対して防御を提供するが、他の病原体に対してはほとんどまたはまったく交
差防御性を提供しない(左側のパネル)。シャッフリングの後、すべての3つの
病原体型に対する防御免疫応答を誘導し得るA/B/Cキメラポリペプチドが得
られる(右側のパネル)。図3Bにおいて、シャッフリングは、2つの病原体株
(A、B)由来の基質核酸に関して使用され、これらの核酸は、対応する病原体 に対してのみ防御性であるポリペプチドをコードする。シャッフリングの後、得
られたキメラポリペプチドは、2つの親病原体株のみに対してだけではなく、病
原体の第3の株(C)に対してもまた有効である免疫応答を誘導し得る。
FIGS. 3A-3B show schematics of how to obtain recombinant polypeptides capable of inducing a broad immune response. In FIG. 3A, wild-type immunogenic polypeptides from pathogens A, B, and C provide protection against the corresponding pathogen from which the polypeptide is derived, but little or no protection against other pathogens Does not provide cross protection (left panel). After shuffling, an A / B / C chimeric polypeptide capable of eliciting a protective immune response against all three pathogen types is obtained (right panel). In FIG. 3B, shuffling is used on substrate nucleic acids from two pathogen strains (A, B), which encode polypeptides that are only protective against the corresponding pathogen. After shuffling, the resulting chimeric polypeptide can induce an immune response that is effective not only against the two parental pathogen strains, but also against a third strain (C) of the pathogen.

【図4】 図4は、特定のポリヌクレオチドが、所望の特性(例えば、増強された免疫原
性および/または交差反応性)を有する免疫原性ポリペプチドをコードするか否
かを決定し得る可能性のある因子のいくつかを図示する。特定の特性に正に影響
を及ぼす配列領域を、抗原遺伝子に沿ってプラス記号として示し、一方負の効果
を有する配列領域をマイナス記号として示す。関連する抗原遺伝子のプールをシ
ャッフリングおよびスクリーニングし、正の配列領域を得、そして負の領域を欠
失している組換え核酸を得る。どの領域が特定の形質について正または負である
かに関する予備知識は必要とされない。
FIG. 4 can determine whether a particular polynucleotide encodes an immunogenic polypeptide with the desired properties (eg, enhanced immunogenicity and / or cross-reactivity). Some of the possible factors are illustrated. Sequence regions that positively affect a particular property are indicated as a plus sign along the antigen gene, while sequence regions that have a negative effect are indicated as a minus sign. The pool of related antigen genes is shuffled and screened to obtain a positive sequence region and a recombinant nucleic acid lacking the negative region. No prior knowledge is needed about which regions are positive or negative for a particular trait.

【図5】 図5は、抗原ライブラリースクリーニングについてのスクリーニングストラテ
ジーの概略図を示す。
FIG. 5 shows a schematic of a screening strategy for antigen library screening.

【図6】 図6は、抗原ライブラリースクリーニングにおいて使用されるプールおよび脱
回旋についてのストラテジーの概略図を示す。
FIG. 6 shows a schematic of the pool and de-rotation strategy used in antigen library screening.

【図7】 図7は、HSV−1(配列番号1)およびHSV−2(gD−1(配列番号2
)およびgD−2(配列番号3))由来の糖タンパク質D(gD)のヌクレオチ
ド配列のアラインメントである。
FIG. 7 shows HSV-1 (SEQ ID NO: 1) and HSV-2 (gD-1 (SEQ ID NO: 2)
2) and gD-2 (SEQ ID NO: 3)) are alignments of nucleotide sequences of glycoprotein D (gD).

【図8A】 図8Aは、遺伝子ワクチンベクターを使用するHIV gp120の発現、お
よびシャッフリングされたgp120遺伝子のライブラリーの生成のための方法
の図を示す。
FIG. 8A shows a diagram of a method for expression of HIV gp120 using a genetic vaccine vector and generation of a library of shuffled gp120 genes.

【図8B】 図8Bは、DNAシャッフリング反応についてgp120核酸基質を得るため
に有用であるPCRプライマーを示す。基質を生成するために適切なプライマー
には、6025F(配列番号4)、7773R(配列番号5)が挙げられ、そし
てシャッフルされた核酸を増幅するために適切なプライマーには、6196F(
配列番号6)および7746R(配列番号7)が挙げられる。プライマーBss
H2−6205F(配列番号8)は、遺伝子ワクチンベクターに得られたフラグ
メントをクローニングするために使用され得る。
FIG. 8B shows PCR primers that are useful for obtaining a gp120 nucleic acid substrate for a DNA shuffling reaction. Suitable primers for generating the substrate include 6025F (SEQ ID NO: 4), 7773R (SEQ ID NO: 5), and primers suitable for amplifying shuffled nucleic acid include 6196F (
SEQ ID NO: 6) and 7746R (SEQ ID NO: 7). Primer Bss
H2-6205F (SEQ ID NO: 8) can be used to clone the resulting fragment into a gene vaccine vector.

【図9】 図9は、ヘパドナウイルスエンベロープ遺伝子のドメイン構造を示す。FIG. 9 shows the domain structure of the hepadnavirus envelope gene.

【図10】 図10は、ヘパドナウイルスタンパク質を得るためのシャッフリングの使用の
概略図を示し、ここで1つ抗原性ドメインの免疫原性が改良される。
FIG. 10 shows a schematic diagram of the use of shuffling to obtain hepadnavirus proteins, wherein the immunogenicity of one antigenic domain is improved.

【図11】 図11は、改良された免疫原性を有する1つの抗原性ドメインを有するヘパド
ナウイルスタンパク質をコードする遺伝子をシャッフルして、3つのすべてのド
メインが改良された免疫原性を有する組換えタンパク質を得るストラテジーを示
す。
FIG. 11 Shuffles the gene encoding a hepadnavirus protein with one antigenic domain with improved immunogenicity, with all three domains having improved immunogenicity. 1 shows a strategy for obtaining a recombinant protein.

【図12】 図12は、HBsAgポリペプチドの膜貫通機構を示す。FIG. 12 shows the transmembrane mechanism of HBsAg polypeptide.

【図13】 図13は、予め存在するIgEによって結合されない組換えアレルゲンを得る
ためにファージディスプレイを使用するための方法を示す。
FIG. 13 shows a method for using phage display to obtain a recombinant allergen that is not bound by pre-existing IgE.

【図14】 図14は、TH細胞を活性化する際に有効である組換えアレルゲンを同定する ための組換えアレルゲンのスクリーニングのためのストラテジーを示す。アトピ
ー性個体由来のPBMCまたはT細胞クローンを、本発明の方法を用いて得られ
る抗原改変体を提示する抗原提示細胞に曝露する。T細胞を活性化する際に有効
であるアレルゲン改変体を同定するために、培養物は、T細胞増殖の誘導につい
て、または所望されるT細胞活性化の特定の型を示すサイトカイン合成のパター
ンについて試験される。所望される場合、インビトロアッセイにおいて陽性試験
するアレルゲン改変体が、インビボ試験に供され得る。
FIG. 14 shows a strategy for screening recombinant allergens to identify those that are effective in activating TH cells. A PBMC or T cell clone from an atopic individual is exposed to antigen presenting cells presenting an antigen variant obtained using the method of the invention. To identify allergen variants that are effective in activating T cells, cultures may be used to induce T cell proliferation or for patterns of cytokine synthesis indicative of the particular type of T cell activation desired. To be tested. If desired, allergen variants that test positive in an in vitro assay can be subjected to in vivo testing.

【図15】 図15は、癌患者のT細胞を活性化する際に有効である組換え癌抗原を同定す
るための、組換え癌抗原のスクリーニングについてのストラテジーを示す。
FIG. 15 shows a strategy for screening recombinant cancer antigens to identify those that are effective in activating T cells in cancer patients.

【図16】 図16Aおよび図16Bは、例えばDNAシャッフリングによって得られる
複数のT細胞エピトープを含むベクターを生成するための2つの異なるストラテ
ジーを示す。図16Aにおいて、各個々のシャッフルされたエピトープコード核
酸を単一のプロモーターに連結し、そして複数のプロモーター−エピトープ遺伝
子構築物を、単一のベクター中に配置し得る。図16Bに示される概略図は、複
数のエピトープコード核酸を単一のプロモーターに連結する工程を包含する。
FIG. 16A and FIG. 16B show two different strategies for generating a vector containing multiple T cell epitopes obtained, for example, by DNA shuffling. In FIG. 16A, each individual shuffled epitope-encoding nucleic acid is ligated to a single promoter, and multiple promoter-epitope gene constructs can be placed in a single vector. The schematic shown in FIG. 16B involves linking multiple epitope-encoding nucleic acids to a single promoter.

【図17】 図17は、異なるB型肝炎表面抗原(HBsAg)またはウッドチャックB型
肝炎(WHV)タンパク質のPreS2−Sコード領域の配列および対応するア
ミノ酸配列を示す。この領域の増幅に適切なプライマーもまた示す。
FIG. 17 shows the sequence of the PreS2-S coding region of the different hepatitis B surface antigen (HBsAg) or woodchuck hepatitis B (WHV) protein and the corresponding amino acid sequence. Primers suitable for amplification of this region are also provided.

【図18】 図18は、S2Sコード配列を含む大きなフラグメントの増幅に適切であるプ
ライマーを示す。このプライマーは、所望の配列のおよそ200bp外側に存在
する領域にハイブリダイズする。
FIG. 18 shows primers that are suitable for the amplification of large fragments containing the S2S coding sequence. This primer hybridizes to a region located approximately 200 bp outside the desired sequence.

【図19】 図19は、異なるHVBサブタイプおよびWHVサブタイプ由来の表面抗原の
アミノ酸配列のアラインメントを示す。
FIG. 19 shows an alignment of amino acid sequences of surface antigens from different HVB and WHV subtypes.

【図20】 図20は、キメラポリペプチドおよびネイティブのHBsAgSモノマーの適
切な数が混合される場合にアセンブリする多量体粒子の図を示す。
FIG. 20 shows a diagram of multimeric particles that assemble when the appropriate number of chimeric polypeptides and native HBsAgS monomers are mixed.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成11年8月19日(1999.8.19)[Submission date] August 19, 1999 (August 19, 1999)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0066[Correction target item name] 0066

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0066】 (3.寄生生物) 寄生生物由来の抗原はまた、本発明の方法によって最適化され得る。これらに
は、Schistosoma mansoni、S.haematobium、
またはS.japonicumにおける住血吸虫腸関連抗原CAA(循環陽極抗
原(circulating anodic antigen)およびCCA(
循環陰極抗原(circulating cathodic antigen)
(Deelerら(1996)Parasitology 112:21−35
);寄生生物Schistosoma mansoni由来の2つの異なる防御
的抗原からなる複数抗原ペプチド(multiple antigen pep
tide)(MAP)(Ferruら(1997)Parasite Immu
nol.19:1−11);Leishmania寄生生物表面分子(Leza
ma−Davila(1997)Arch.Med.Res.28:47−53
);L.loaの第3段階幼虫(L3)抗原(Akueら(1997)J.In
fect.Dis.175:158−63);Theileria annul
ata(Ta)の30kDaおよび32kDa主要メロゾイト表面抗原をコード
する遺伝子Tams1−1およびTams1−2(d’Oliveiraら(1
996)Gene 172:33−39);Plasmodium falci
parumメロゾイト表面抗原1または2(al−Yamanら(1995)T
rans.R.Soc.Trop.Med.Hyg.89:555−559;B
eckら(1997)J.Infect.Dis.175:921−926;R
zepczykら(1997)Infect.Immun.65:1098−1
100);Plasmodium bergheiに由来するサーカムスポロゾ
イト(circumsporozoite)(CS)タンパク質に基づくBエピ
トープ、(PPPPNPND)2(配列番号23)およびPlasmodium yoelii、(QGPGAP)3QG(配列番号24)、ならびにP.be rghei TヘルパーエピトープKQIRDSITEEWS(配列番号25)
(Reedら(1997)Vaccine 15:482−488);スポロゾ
イト(サーカムスポロゾイトタンパク質およびスポロゾイト表面タンパク質2)
由来のNYVAC−Pf7のコードするPlasmodium falcipa
rum抗原、肝臓(肝臓段階抗原1)、血液(メロゾイト表面タンパク質1、セ
リン反復抗原、および先端膜抗原1)が含まれが、これらに限定されず、そして
寄生生物生活環の性的(25kDa性的段階抗原)段階は、単一のNYVACゲ
ノムに挿入され、NYVAC−Pf7(Tineら(1996)Infect.
Immun.64:3833−3844);Plasmodium falci
parum抗原Pfs230(Williamsonら(1996)Mol.B
iochem.Parasitol.78:161−169);Plasmod
ium falciparum頂端膜抗原(AMA−1)(Lalら、(199
6)Infect.Immun.64:1054−1059);Plasmod
ium falciparumタンパク質Pfs28およびPfs25(Duf
fyおよびKaslow(1997)Infect.Immun.65:110
9−1113);Plasmodium falciparumメロゾイト表面
タンパク質、MSP1(Huiら(1996)Infect.Immun.64
:1502−1509);マラリア抗原Pf332(Ahlborgら(199
6)Immunology 88:630−635);Plasmodium
falciparum赤血球膜タンパク質1(Baruchら(1995)Pr
oc.Nat’l.Acad.Sci.USA 93:3497−3502;B
aruchら(1995)Cell 82:77−87);Plasmodiu
m falciparumメロゾイト表面抗原、PfMSP−1(Eganら(
1996)J.Infect.Dis.173:765−769);Plasm
odium falciparum抗原SERA、EBA−175、RAP1お
よびRAP2(Riley(1997)J.Pharm;Pharmacol.
49:21−27);Schistosoma japonicumパラミオシ
ン(Sj97)またはそのフラグメント(Yangら(1995)Bioche
m.Biophys.Res.Commun.212:1029−1039);
ならびに寄生生物におけるHsp70(MarescaおよびKobayash
i(1994)Experientia 50:1067ー1074)を生成し
た。
3. Parasites Parasite-derived antigens can also be optimized by the methods of the present invention. These include Schistosoma mansoni, S.A. haematobium,
Or S. schistosome intestinal associated antigen CAA (circulating anodic antigen) and CCA (
Circulating cathodic antigen
(Deeler et al. (1996) Parasitology 112: 21-35.
); A multiple antigen peptide consisting of two different protective antigens from the parasite Schistosoma mansoni (multiple antigen pep)
ide) (MAP) (Ferru et al. (1997) Parasite Immu)
nol. 19: 1-11); Leishmania parasite surface molecule (Leza)
ma-Davila (1997) Arch. Med. Res. 28: 47-53
); loa third stage larva (L3) antigen (Akue et al. (1997) J. In.
fact. Dis. 175: 158-63); Theileria annul
The genes Tams1-1 and Tams1-2 encoding the 30 kDa and 32 kDa major merozoite surface antigens of ata (Ta) (d'Oliveira et al. (1)
996) Gene 172: 33-39); Plasmodium falci.
param merozoite surface antigen 1 or 2 (al-Yaman et al. (1995) T
rans. R. Soc. Trop. Med. Hyg. 89: 555-559; B
Eck et al. (1997) J. Am. Infect. Dis. 175: 921-926; R
Zepczyk et al. (1997) Infect. Immun. 65: 1098-1
100); a B epitope based on the circumsporozoite (CS) protein from Plasmodium berghei, (PPPPNPND) 2 (SEQ ID NO: 23) and Plasmodium yoelii, (QGPGAP) 3 QG (SEQ ID NO: 24). berghei T helper epitope KQIRDSITEEWS (SEQ ID NO: 25)
(Reed et al. (1997) Vaccine 15: 482-488); sporozoites (circum sporozoite protein and sporozoite surface protein 2).
Plasmodium falcipa encoded by NYVAC-Pf7
rum antigen, liver (liver stage antigen 1), blood (merozoite surface protein 1, serine repeat antigen, and apical membrane antigen 1), but are not limited thereto, and the sexual (25 kDa sex) The antigenic stage is inserted into a single NYVAC genome and NYVAC-Pf7 (Tine et al. (1996) Infect.
Immun. 64: 3833-3844); Plasmodium falci.
param antigen Pfs230 (Williamson et al. (1996) Mol. B
iochem. Parasitol. 78: 161-169); Plasmod
ium falciparum apical membrane antigen (AMA-1) (Lal et al. (199)
6) Infect. Immun. 64: 1054-1059); Plasmod
ium falciparum proteins Pfs28 and Pfs25 (Duf
fy and Kaslow (1997) Infect. Immun. 65: 110
9-1113); Plasmodium falciparum merozoite surface protein, MSP1 (Hui et al. (1996) Infect. Immun. 64
: 1502-1509); Malaria antigen Pf332 (Ahlborg et al. (199)
6) Immunology 88: 630-635); Plasmodium
falciparum erythrocyte membrane protein 1 (Baruch et al. (1995) Pr
oc. Nat'l. Acad. Sci. USA 93: 3497-3502; B
aruch et al. (1995) Cell 82: 77-87); Plasmodiu.
m falciparum merozoite surface antigen, PfMSP-1 (Egan et al. (
1996). Infect. Dis. 173: 765-769); Plasm.
odium falciparum antigens SERA, EBA-175, RAP1 and RAP2 (Riley (1997) J. Pharm; Pharmacol.
49: 21-27); Schistosoma japonicum paramyosin (Sj97) or a fragment thereof (Yang et al. (1995) Bioche).
m. Biophys. Res. Commun. 212: 1029-1039);
And Hsp70 (Maresca and Kobayash) in parasites
i (1994) Experientia 50: 1067-1074).

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図17[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図17】 図17は、異なるB型肝炎表面抗原(HBsAg)のPreS2−Sコード領
域の配列(配列番号9および11)および対応するアミノ酸配列(配列番号10
および12)、またはウッドチャックB型肝炎(WHV)タンパク質のPreS
2−Sコード領域の配列および対応するアミノ酸配列(配列番号15および16
)を示す。この領域の増幅に適切なプライマーもまた示す(HBV、配列番号1
3および14;WHV、配列番号17および18)。
FIG. 17 shows the sequence of the PreS2-S coding region of different hepatitis B surface antigens (HBsAg) (SEQ ID NOS: 9 and 11) and the corresponding amino acid sequence (SEQ ID NO: 10).
And 12), or PreS of woodchuck hepatitis B (WHV) protein
The sequence of the 2-S coding region and the corresponding amino acid sequence (SEQ ID NOS: 15 and 16)
). Primers suitable for amplification of this region are also provided (HBV, SEQ ID NO: 1).
3 and 14; WHV, SEQ ID NOs: 17 and 18).

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図18[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図18】 図18は、S2Sコード配列を含む大きなフラグメントの増幅に適切であるプ
ライマーを示す(配列番号19〜22)。このプライマーは、所望の配列のおよ
そ200bp外側に存在する領域にハイブリダイズする。
FIG. 18 shows primers that are suitable for amplification of a large fragment containing the S2S coding sequence (SEQ ID NOs: 19-22). This primer hybridizes to a region located approximately 200 bp outside the desired sequence.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図19[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図19】 図19は、異なるHVBサブタイプ由来の表面抗原のアミノ酸配列のアライン
メントを示す(配列番号10および12)。
FIG. 19 shows an alignment of the amino acid sequences of surface antigens from different HVB subtypes (SEQ ID NOs: 10 and 12).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07K 14/24 C07K 14/245 14/245 14/28 14/28 14/31 14/31 14/315 14/315 14/35 14/35 19/00 19/00 G01N 33/15 Z G01N 33/15 33/50 Z 33/50 37/00 103 37/00 103 C12N 15/00 ZNAA (31)優先権主張番号 60/105,509 (32)優先日 平成10年10月23日(1998.10.23) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,UZ,VN,YU,ZW (71)出願人 3410 Central Expressw ay, Santa Clara, Ca lifornia 95051 U.S.A. (72)発明者 バス, スティーブン エイチ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 94010, ヒルズボロー, パロット ドライブ 950 (72)発明者 ファーレン, ロバート ジェラルド フランス国 エフ−75015 パリ, リュ ルクールブ, 332 (72)発明者 ハワード, ラッセル アメリカ合衆国 カリフォルニア 94022, ロス アルトス ヒルズ, ビスケイノ ドライブ 12700 (72)発明者 ステマー, ウィレム ピー. シー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 95030, ロス ガトス, キャシー コート 108 Fターム(参考) 2G045 AA34 AA35 AA40 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 DA36 FB03 4B024 AA01 AA11 BA31 CA02 CA05 CA07 DA02 EA03 EA04 GA11 HA03 HA17 4H045 AA11 BA41 CA01 CA02 CA03 CA05 CA11 CA40 DA86 EA20 EA50 FA74 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07K 14/24 C07K 14/245 14/245 14/28 14/28 14/31 14/31 14/315 14 / 315 14/35 14/35 19/00 19/00 G01N 33/15 Z G01N 33/15 33/50 Z 33/50 37/00 103 37/00 103 C12N 15/00 ZNAA (31) Priority claim number 60 / 105,509 (32) Priority date October 23, 1998 (Oct. 23, 1998) (33) Priority claiming country United States (US) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE) , LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG , BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD , SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (71) Applicant 3410 Central Expressway, Santa Clara, California 95051 U.S.A. S. A. (72) Inventor Bass, Stephen H. United States California 94010, Hillsborough, Parrot Drive 950 (72) Inventor Fahren, Robert Gerald France F-75015 Paris, Lour le Coeurb, 332 (72) Inventor Howard, Russell United States California 94022, Los Altos Hills, Bisqueino Drive 12700 (72) ) Inventor Stemmer, Willem P. C. United States California 95030, Los Gatos, Cathy Court 108 F Term (Reference) 2G045 AA34 AA35 AA40 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 DA36 FB03 4B024 AA01 AA11 BA31 CA02 CA05 CA07 DA02 EA03 EA04 GA11 HA03 HA17 4H045 AA11 CA03 CA01 CA02 EA50 FA74

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のポリペプチドの第1の抗原決定基および第2のポリペ
プチド由来の少なくとも第2の抗原決定基を含む、組換え多価抗原性ポリペプチ
ド。
1. A recombinant multivalent antigenic polypeptide comprising a first antigenic determinant of a first polypeptide and at least a second antigenic determinant from a second polypeptide.
【請求項2】 前記ポリペプチドが、第3のポリペプチド由来の少なくとも
第3の抗原決定基を含む、請求項1に記載の多価抗原性ポリペプチド。
2. The multivalent antigenic polypeptide of claim 1, wherein said polypeptide comprises at least a third antigenic determinant from a third polypeptide.
【請求項3】 前記第1および第2のポリペプチドが、癌抗原、自己免疫障
害に関連する抗原、炎症状態に関連する抗原、アレルギー反応に関連する抗原、
ならびに感染性因子に由来する抗原からなる群から選択される、請求項1に記載
の多価抗原性ポリペプチド。
3. The method of claim 1, wherein the first and second polypeptides are a cancer antigen, an antigen associated with an autoimmune disorder, an antigen associated with an inflammatory condition, an antigen associated with an allergic reaction,
The polyvalent antigenic polypeptide according to claim 1, which is selected from the group consisting of an antigen derived from an infectious agent.
【請求項4】 前記抗原が、ウイルス、寄生生物および細菌由来である、請
求項3に記載の多価抗原性ポリペプチド。
4. The multivalent antigenic polypeptide of claim 3, wherein said antigen is derived from a virus, a parasite and a bacterium.
【請求項5】 前記抗原が、ベネズエラウマ脳脊髄炎ウイルス、または関連
するアルファウイルス、日本脳炎ウイルス複合体のウイルス、ダニ媒介脳炎ウイ
ルス複合体のウイルス、デング熱ウイルス、ハンタウイルス、HIV、B型肝炎
ウイルス、C型肝炎ウイルス、ならびに単純ヘルペスウイルスからなる群から選
択されるウイルス由来である、請求項4に記載の多価抗原性ポリペプチド。
5. The method according to claim 1, wherein the antigen is Venezuelan equine encephalomyelitis virus, or a related alphavirus, a virus of the Japanese encephalitis virus complex, a virus of the tick-borne encephalitis virus complex, dengue virus, hantavirus, HIV, hepatitis B. The multivalent antigenic polypeptide according to claim 4, which is derived from a virus selected from the group consisting of a virus, a hepatitis C virus, and a herpes simplex virus.
【請求項6】 前記抗原が、エンベロープタンパク質である、請求項5に記
載の多価の抗原性ポリペプチド。
6. The multivalent antigenic polypeptide according to claim 5, wherein the antigen is an envelope protein.
【請求項7】 前記抗原が、細菌由来であり、そしてエルジニアV抗原、S
taphylococcus aureusエンテロトキシン、Strepto
coccus pyogenesエンテロトキシン、Vibrio chole
raトキシン、エンテロトキシン産生性Escherichia coli熱不
安定性エンテロトキシン、Borrelia種由来のOspAポリペプチドおよ
びOspCポリペプチド、Mycobacterium種由来の抗原85ポリペ
プチド、Helicobacter pylori由来のVacAポリペプチド
およびCagAポリペプチド、ならびにPlasmodium falcipa
rum由来のMSP抗原からなる群から選択される、請求項4に記載の多価抗原
性ポリペプチド。
7. The antigen of claim 1, wherein said antigen is of bacterial origin and said
tapylococcus aureus enterotoxin, Strepto
coccus pyogenes enterotoxin, Vibrio chole
ratoxin, enterotoxin-producing Escherichia coli heat-labile enterotoxin, OspA and OspC polypeptides from Borrelia sp., antigen 85 polypeptide from Mycobacterium sp.
The multivalent antigenic polypeptide according to claim 4, which is selected from the group consisting of MSP antigens derived from rum.
【請求項8】 前記多価抗原性ポリペプチドが、前記第1または第2のポリ
ペプチドと比較して、哺乳動物由来のIgEに対する親和性の減少を示す、請求
項1に記載の多価抗原性ポリペプチド。
8. The multivalent antigen of claim 1, wherein said multivalent antigenic polypeptide exhibits reduced affinity for mammalian-derived IgE as compared to said first or second polypeptide. Sex polypeptide.
【請求項9】 前記第1の抗原決定基および前記第2の抗原決定基が、病原
性生物の異なる血清型由来である、請求項1に記載の多価抗原性ポリペプチド。
9. The multivalent antigenic polypeptide of claim 1, wherein said first antigenic determinant and said second antigenic determinant are from different serotypes of a pathogenic organism.
【請求項10】 前記第1の抗原決定基および前記第2の抗原決定基が、病
原性生物の異なる種由来である、請求項1に記載の多価抗原性ポリペプチド。
10. The multivalent antigenic polypeptide of claim 1, wherein said first antigenic determinant and said second antigenic determinant are from different species of a pathogenic organism.
【請求項11】 前記第1のポリペプチドおよび前記第2のポリペプチドが
、アレルゲンである、請求項1に記載の多価抗原性ポリペプチド。
11. The multivalent antigenic polypeptide according to claim 1, wherein said first polypeptide and said second polypeptide are allergens.
【請求項12】 抗原性ポリペプチドをコードする組換え核酸を含む、組換
え抗原ライブラリーであって、該ライブラリーが、組換え核酸のライブラリーを
産生するために疾患関連抗原性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列
を含む核酸の少なくとも第1および第2の形態を組換えることより得られ、ここ
で該第1および第2の形態が、2つ以上のヌクレオチドにおいて互いに異なる、
組換え抗原ライブラリー。
12. A recombinant antigen library comprising a recombinant nucleic acid encoding an antigenic polypeptide, said library comprising a disease-associated antigenic polypeptide to produce a library of recombinant nucleic acids. Obtained by recombining at least the first and second forms of the nucleic acid comprising the encoding polynucleotide sequence, wherein said first and second forms differ from each other in two or more nucleotides;
Recombinant antigen library.
【請求項13】 疾患状態に対する免疫応答を誘導する改善された能力を有
する組換え抗原をコードするポリヌクレオチドを得る方法であって、以下の工程
: (1)組換え核酸のライブラリーを産生するために、該疾患状態に関連する抗
原性ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む核酸の少なくとも第
1および第2の形態を組換える工程であって、ここで該第1および第2の形態が
、2つ以上のヌクレオチドにおいて互いに異なる、工程;ならびに (2)該疾患状態に対する免疫応答を誘導する改良された能力を有する最適化
組換え抗原性ポリペプチドをコードする少なくとも1つの最適化組換え核酸を同
定するために該ライブラリーをスクリーニングする工程、 を含む、方法。
13. A method for obtaining a polynucleotide encoding a recombinant antigen having improved ability to induce an immune response to a disease state, comprising the following steps: (1) Producing a library of recombinant nucleic acids Recombining at least the first and second forms of the nucleic acid comprising a polynucleotide sequence encoding an antigenic polypeptide associated with the disease state, wherein the first and second forms are Different from each other in two or more nucleotides; and (2) at least one optimized recombinant nucleic acid encoding an optimized recombinant antigenic polypeptide with improved ability to induce an immune response against said disease state Screening the library to identify the library.
【請求項14】 前記方法が、さらに以下の工程: (3)組換え核酸のさらなるライブラリーを産生するために、前記第1および
第2の形態と同じかまたはそれらと異なる前記核酸のさらなる形態と、少なくと
も1つの最適化組換え核酸とを組換える工程; (4)前記疾患状態に対する免疫応答を誘導する改善された能力を有するポリ
ペプチドをコードする少なくとも1つのさらなる最適化組換え核酸を同定するた
めに、該さらなるライブラリーをスクリーニングする工程;ならびに (5)必要に応じて、該さらなる最適化組換え核酸が、該疾患状態に対する免
疫応答を誘導する改善された能力を有するポリペプチドをコードするまで、(3
)および(4)を反復する工程、 を包含する、請求項13に記載の方法。
14. The method further comprises the following steps: (3) a further form of the nucleic acid that is the same as or different from the first and second forms to produce a further library of recombinant nucleic acids. Recombination with at least one optimized recombinant nucleic acid; (4) identifying at least one further optimized recombinant nucleic acid encoding a polypeptide having improved ability to induce an immune response against said disease state (5) optionally, wherein said further optimized recombinant nucleic acid encodes a polypeptide having improved ability to induce an immune response to said disease state Until you do (3
14. The method of claim 13, comprising: repeating) and (4).
【請求項15】 前記最適化組換え核酸が、多価抗原性ポリペプチドをコー
ドし、そして前記スクリーニングが、以下の工程: 前記組換え抗原が、ファージ粒子の表面上で提示されるファージポリペプチド
との融合タンパク質として発現されるように、組換え核酸の前記ライブラリーを
ファージディスプレイ発現ベクター中で発現させる工程; 前記病原性因子の第1の血清型に特異的である第1の抗体を該ファージと接触
させる工程、および該第1の抗体に結合するファージを選択する工程; 該病原性因子の第2の血清型に特異的である第2の抗体と該第1の抗体に結合
するファージを接触させる工程、および該第2の抗体に結合するそれらのファー
ジを選択する工程; ここで、該第1の抗体および該第2の抗体に結合するファージが、多価抗原性
ポリペプチドを発現する工程、 により達成される、請求項13に記載の方法。
15. The phage polypeptide wherein the optimized recombinant nucleic acid encodes a multivalent antigenic polypeptide and the screening comprises the following steps: wherein the recombinant antigen is displayed on the surface of a phage particle Expressing said library of recombinant nucleic acids in a phage display expression vector such that it is expressed as a fusion protein with a first antibody specific for a first serotype of said virulence factor. Contacting with a phage and selecting a phage that binds to the first antibody; a second antibody that is specific for a second serotype of the virulence factor and a phage that binds to the first antibody And selecting those phages that bind to the second antibody; wherein the phages that bind to the first antibody and the second antibody are The step of expressing an antigenic polypeptide is achieved by method according to claim 13.
【請求項16】 細胞において、抗ウイルス応答を誘導する増強された能力
を有する組換えウイルスベクターを得るための方法であって、該方法が、以下の
工程: (1)組換えウイルスベクターのライブラリーを産生するために、ウイルスベ
クターを含む核酸の少なくとも第1および第2の形態を組換える工程であって、
該第1の形態および第2の形態は、2つ以上のヌクレオチドにおいて互いに異な
る、工程; (2)該組換えウイルスベクターのライブラリーを哺乳動物細胞の集団にトラ
ンスフェクトする、工程; (3)Mxタンパク質の存在について該細胞を染色する、工程;ならびに (4)Mxタンパク質について陽性な染色を有する細胞から組換えウイルスベ
クターを単離する工程であって、ここで陽性染色細胞由来の組換えウイルスベク
ターが、抗ウイルス応答を誘導する増強された能力を示す、工程 を含む、方法。
16. A method for obtaining a recombinant viral vector having an enhanced ability to induce an antiviral response in a cell, the method comprising the following steps: (1) Live recombinant virus vector Recombining at least the first and second forms of the nucleic acid, including the viral vector, to produce a rally,
Wherein said first and second forms differ from each other in two or more nucleotides; (2) transfecting said library of recombinant viral vectors into a population of mammalian cells; (3) Staining the cells for the presence of the Mx protein; and (4) isolating a recombinant viral vector from cells having a positive staining for the Mx protein, wherein the recombinant virus is derived from positively stained cells. Wherein the vector exhibits an enhanced ability to induce an antiviral response.
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