CN101374857A - 新的t辅助细胞抗原决定簇(thd)肽 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种嵌合肽,其可以与HLA-DR分子的至少一种等位基因形式结合。本发明还涉及一种包含所述肽的药物组合物及其不同的用途。
Description
发明领域
本发明属于能刺激T辅助细胞反应(Th1)的抗原肽的测定领域。
背景技术
辅助性T淋巴细胞(Th1)在病原体的免疫中发挥着不同的重要功能。首先,有效的免疫效应子的免疫反应,体液反应或细胞毒素细胞反应的诱导,需要Th1的激活和更特别是Th1特异性亚群(Th1,Th2,Th0)的激活。其次,Th1还直接充当效应细胞,其活性通过细胞的直接接触或者通过淋巴因子(IFN-γ、TNF-α等)的释放来调节。因此,刺激T辅助细胞(Th)反应成为疫苗发展的非常相关的一方面。
众所周知,为了完成促进作用,Th1通过位于其表面的特异性受体(CTR)来识别在MHCII类分子与抗原肽之间形成的复合物。这些与MHCII类分子结合的肽,也被称为Th抗原表位或者是Th抗原决定簇(Thd)肽,其大小典型地在11-22个氨基酸之间,更经常在13-16个氨基酸之间。
近年来,基于抗原表位的疫苗用作新疫苗的研发以及免疫治疗的策略的可行工具,已经引起了相当多的关注。谨慎选择B细胞与T细胞的抗原表位能指导免疫反应指向某种病原体的保守抗原表位,该病原体的特征是大量序列的变异性(如疟疾、肝炎C病毒、HIV等)。
此外,基于抗原表位的疫苗提供这样的机会:包括已经被制造用于调节刺激潜能的嵌合Thd,要么增加它们与主要组织相容性复合体MHC分子的结合能力,要么改变与T细胞的TCR受体的接触残基,要么两者的性质都改变。由于这些肽的嵌合属性,使得它们的序列被包含在自身抗原里的可能性非常小,基于这个原因,如果使用它们之后诱导出了抗这些肽的抗体,诱导发生不期望的抗自身抗原的反应的可能性几乎不存在。
对合适的抗原表位的预测和选择被提出,然而面临一个重要的阻碍:MHC分子间存在有大量的多态性,这尤其影响到了抗原表位的结合区域和Th1的识别。该多态性的产生是MHC组织相容性的多基因特性和每一个这些遗传基因座存在大量的等位基因变异体导致的结果。所以,例如人类的MHCII类包含了3对基因(每对基因有各自的α和β链),称为HLA-DR、HLA-DP和HLA-DQ,这就产生了HLAII类分子的四种基本类型。在这些手册中(Immunobiology-The immunesystem in health and disease;Janeway CA Jr and Travers P Eds;Current Biology Ltd/Garland Publishing Inc.,London,19973rdEd)存在一种普遍的观点:该多态性导致了许多不同MHC分子的表达,每一种分子对于结合的抗原表位都有不同的特异性范围(MHC限制)。
虽然环绕抗原表位结合沟的特异的等位基因多态残基使MHC能与某类肽结合,但在有些情况下,相同的肽可以与MHC分子的不止一种等位基因形式结合。这种情况在HLA-DR分子中尤其得到证实,HLA-DR不同的等位基因形式可以识别相似的肽基序,同时某种肽可以被不同的HLA-DR分子识别也已经得到证实。由此得出一个结论,某种肽可以表现混合型或者通用型抗原表位。
因此,不同算法的使用使得能够定义对选择抗原表位有用的不同的基序,已经确定一些通用的抗原表位被大量的HLA分子的异构体,更特别是HLA-DR所识别(WO95/07707;AlexanderJ et al.Immunity,1994,1:751-761;WO98/32456)。
剩余的混杂肽对于在有极大差异的健康个体中诱导体液和细胞反应可以起很大的作用,这将会避免必须依赖所述个体的HLA-DR来选择特异的肽。
尽管已经可以利用这一系列混杂PARDE肽(Alexander J etal.Immunity,1994,1:751-761),但新的混杂嵌合肽继续得到关注。这是因为尽管所有这些肽共同被几个HLA-DR所识别,但对于一个特定的HLA-DR,一些肽可能优于其他的肽。因此,与HLA-DR全体分子相比,获得更多的混杂肽系列以更适用于诱导反应是非常有用的。另外,鉴定出被结合的并且在其他的同种位HLA-DP和HLA-DQ同种位的范围内能够被识别的肽也是需要的。这将允许生产出适用于更大范围人群的疫苗和免疫治疗产品。
发明详述
合成了由13个氨基酸构成的一组肽,其目的是鉴定新的嵌合肽,这些嵌合肽具有与不同的HLA-DR分子紧密结合的潜能,从而能对诱导抗体与细胞毒性T细胞反应提供帮助。由此建立了序列的化学式和模版,将发明者所描述的由8个氨基酸组成的一个基序作为起始参考(Borras-Cuesta F.et al.;Specific and generalHLA-DR binding motifs:comparison algorithms;Human Immunol.,2000;61:266-278)。
首先,合成了一些肽其序列对应于下列化学式:
I)a1-a2-Y-R-a5-M-a7-R-a9-R-A-A-A
其中Y代表Tyr;R代表Arg;M代表Met;A代表Ala;a1代表Phe或Tyr;a2代表Lys或Arg;a5、a7和a9代表20种天然氨基酸中的任何一种。
在所有情况下,在第三位的残基中酪氨酸被用作主要锚(上述基序中的第一个残基)。另外,为了达到大多数Thd的13个氨基酸的典型长度(Chicz R.M.et al.;Predominant naturally processed peptides bound to HLA-DR1 are derived fromMHC-related molecules and are heterogeneous in size;Nature,1992;358:764-768),在细胞核中的8个氨基酸的碳末端加上了三个丙氨酸,在N末端加上了另外两个氨基酸:第一位残基为一个芳香族氨基酸(苯丙氨酸或酪氨酸),第二位残基为一个带正电荷的氨基酸(赖氨酸或精氨酸)。位于第一位残基的苯丙氨酸或酪氨酸的作用是提供一个额外的靶位点。
此外,在所述化学式中占据了肽的第4、6、8和10位的氨基酸也被固定了。
其他用于合成和评价肽的化学式也从第一个化学式确定,这就使得改变位于前述的第4、6、8和10位中固定的四种氨基酸中的两种成为可能。所测试的化学式如下:
II)a1-a2-Y-R-a5-M-a7-a8-a9-a10-A-A-A;
III)a1-a2-Y-a4-a5-M-a7-a8-a9-R-A-A-A;
IV)a1-a2-Y-R-a5-a6-a7-a8-a9-R-A-A-A;
其中Y代表Tyr;R代表Arg;M代表Met;A代表Ala;a1代表Phe或Tyr;a2代表Lys或Arg;a4代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a5、a7和a9代表20种天然氨基酸中的任何一种;a6代表除Met以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a8代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a10代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种。
还合成了以下序列的肽:
V)SEQ.ID.NO:21,
其中的氨基酸在最初确定的位置中有三个被改变,但位置6上的蛋氨酸保持不变。
为了进行比较,还合成了由8个或9个氨基酸组成的短肽,这些短肽也具有酪氨酸作为主要的锚,并且在细胞核的大多数剩余位点中,含有有利于与HLA-DR结合的氨基酸。
一旦被合成,分子的与HLA-DR分子的不同等位基因形式很强地结合的能力就会被评价,得出的结果是大多数能与等位基因形式中的至少一种很强地结合。
根据上述内容可以获得一段通用的序列。因此,在第一个具体实施方式中,本发明涉及一种能与HLA-DR分子的至少一种等位基因形式相结合的嵌合肽,其特征在于它的氨基酸序列对应于选自下列的化学式:
a)a1-a2-Y-a4-a5-a6-a7-a8-a9-a10-A-A-A;和
b)SEQ.ID.NO:21;
其中Y代表Tyr;A代表Ala;a1代表Phe或Tyr;a2代表Lys或Arg;a4代表Arg,但当a6与a10分别是Met与Arg时,a4可以是任何一种天然氨基酸;a5、a7和a9代表20种天然氨基酸中的任何一种;a6代表Met,但当a4与a10是都Arg时,a6是任何一种天然氨基酸;a8代表Arg,但当a4是Arg、Tyr或His,a6是Met或Val以及a10是Met、His或Arg时,a8可以是任何一种天然氨基酸;a10代表Arg,但当a4是Arg或His并且a6是Met时,a10可以是任何一种天然氨基酸。
因此,本发明的第二方面涉及一种能与HLA-DR分子的至少一种等位基因形式相结合的嵌合肽,其氨基酸序列对应于前文所定义的化学式I)、II)、III)和IV)中的一种。在下文中,我们将其称为“本发明的嵌合肽”或者“本发明的肽”。在一个特别的具体实施方式中,所述HLA-DR的等位基因形式对应于血清型HLA-DR1、HLA-DR2、HLA-DR3、HLA-DR4、HLA-DR7、HLA-DR8或HLA-DR11。
在一个特别的具体实施方式中,本发明的嵌合肽能与HLA-DR不同血清型的至少2种等位基因形式紧密结合,优选地与这些等位基因形式中的3、4、5、6或甚至7种紧密结合。
在某些情况下,本发明的嵌合肽也能与HLAII类分子,例如HLA-DP或者HLA-DQ的其他同种位相结合。在一个特别的具体实施方式中,它们也能与HLA-DQ的一些等位基因形式相结合。
在一个优选的具体实施方式中,本发明的嵌合肽表现为Th抗原表位或抗原决定簇(Thd)。术语Th或Thd是不加区别地被使用的,意思是所述与HLA分子结合的肽被Th淋巴细胞所识别,并且能够诱导所述Th淋巴细胞或T辅助细胞的活性的激活(Th反应)。这种激活作用的证据是通过它能诱导Th淋巴细胞的增生以及能诱导这些Th淋巴细胞的特异性淋巴因子的产生,如IL-4、IFN-γ或TNF-α。所诱导的Th反应可以是Th1或Th2反应,或混合的Th0反应。这种充当Thd作用的能力在至少是HLA-DR、HLA-DP或HLA-DQ中一种形式的情况下成为可能。
优选地,本发明的嵌合肽也能诱导有效的体液或细胞毒性T细胞反应。在一个具体的实施方式中,所述反应是CT反应。
在一个具体的实施方式中,本发明的嵌合肽是如下序列的肽:SEQ.ID.NO:1、SEQ.ID.NO:4、SEQ.ID.NO:5、SEQ.ID.NO:6、SEQ.ID.NO:7、SEQ.ID.NO:10、SEQ.ID.NO:11、SEQ.ID.NO:12、SEQ.ID.NO:13、SEQ.ID.NO:14、SEQ.ID.NO:15、SEQ.ID.NO:16、SEQ.ID.NO:17、SEQ.ID.NO:20或SEQ.ID.NO:22。
本发明的嵌合肽可以通过传统方法获得,例如:通过固相化学合成技术;利用高效液相层析(HPLC)纯化;并且如果需要,可以使用传统技术对这些嵌合肽进行分析,例如:通过测序或质谱、氨基酸分析、核磁共振等分析。作为选择,本发明的肽也可以通过重组DNA技术来获得。
本发明的嵌合肽可以用于给予受试者(男性、女性或者其他任何哺乳动物),以达到免疫预防或免疫治疗的目的。因此,另一方面,本发明还涉及一种药物组合物,其包含一种本发明的嵌合肽(或者多种)和药学上可接受的赋形剂。
在一个优选的具体实施方式中,本发明的一种嵌合肽(或者多种)可以与另一种或其他几种不同于本发明嵌合肽的免疫原组合一起用药以进行免疫刺激。这种组合可以呈现单一药物组合物或者不同药物组合物的形式,通过同时或按顺序的给予,通过同一给药途径或不同的途径来实现。因此,本发明也涉及一种药物组合物,其特征在于它包含一种本发明的嵌合肽和另一种免疫原。
术语“免疫原”涉及一种分子,其可以能够诱导特异性的针对所述免疫原的免疫反应(体液的:抗体的产生;或细胞的:Th淋巴细胞的激活、CT淋巴细胞的激活等)。由于免疫原的化学性质,其几乎可以是任何一种分子,例如:多肽、脂肽、寡糖、多糖、核酸、脂质或其他化学化合物如药物。根据其来源,所述的免疫原可以来自,例如,一种病原体(病毒、细菌、真菌、寄生菌等),这种病原体可以是肿瘤细胞的、合成的(药物或其他的合成化合物)或者任何其他来源的(如过敏原)。在某些情况下,所述的免疫原是一种蛋白质的抗原决定簇,例如一种Th抗原决定簇或一种CT抗原决定簇。
在一个更特别的具体实施方式中,本发明的药物组合物包含一种细胞毒性T细胞决定簇(CTd)和一种本发明的嵌合肽(或者多种),该嵌合肽充当T辅助细胞决定簇(Thd)。
当药物组合物包含一种本发明的嵌合肽和另一种或其他多种免疫原时,这些可能会以分离的分子形式或者轭合的形式,如:通过共价键出现。该轭合可以通过所述的不同的传统方法来实现,这些方法例如是“The current protocols in proteinchemistry”,John Wiley&Sons出版(定期更新;最近更新日期是2005年5月1日);以及“Immobilized affinity ligand Techniques”,GT Hermanson,AK Mallia and PKSmith,Academic Press,Inc.San Diego,CA,1992;EP0876398,诸如此类。
包含本发明的一种嵌合肽的药物组合物还可以额外地含有载体、赋形剂和其他药学上可接受的成分。
另一方面,本发明涉及一种本发明的嵌合肽(或者多种)在制备免疫刺激药物组合物中的用途。按照前述的方法,这种药物组合物当与同一组合物中的一种嵌合肽联合给药或以独立的组合物分别给药时,可以用于诱导针对一种免疫原的特异的免疫反应。这样,本发明的嵌合肽也可用于在给予了药物组合物的受试者中诱导一个Th反应(Th淋巴细胞的激活)。所述反应可以是一个Th1或一个Th2反应,或混合的Th0反应。
在一个特别的具体实施方式中,这种Th反应协同参与了B淋巴细胞的激活,因此,具有嵌合肽的药物组合物可用于诱导体液免疫反应。
在另一个具体实施方式中,Th反应协同参与了CT淋巴细胞的激活,因此,这种药物组合物可用于诱导细胞毒性T细胞反应(CT)。
另外,含有本发明的嵌合肽的免疫刺激的药物组合物可以具备其他用途,例如:体外治疗或者是治疗目的的树突细胞预处理。
结果,含有本发明嵌合肽的免疫刺激的药物组合物可用于传染性的(细菌的、病毒的、真菌的、寄生菌的)疾病、肿瘤的疾病或过敏性的疾病的预防与治疗。
本发明的免疫刺激的药物组合物可以应用于任何动物或者人类受试者,例如:哺乳动物(人类或其他动物)、禽类和相似的动物。因此,可以根据该领域已知的传统方法来使用任何适合的给药途径。可以找到关于施用的药物的不同药学形式及其生产所需的赋形剂的综述,例如,在“Tecnologia farmaceutica”中,作者是J.L.Vila Jato,1997 Vols I and II,Ed.Synthesis,Madrid;或者在“Handbook ofpharmaceutical manufacturing formulations”中,作者是S.K.Niazi,2004 Vols IaIV,CRC Press,Boca Raton。在一个特别的具体实施方式中,该药物组合物的给药是通过肠胃外途径(例如:静脉内的、皮下的、肌肉的、腹腔的)、经皮的、粘膜的或类似的途径。
本发明还提供了一种治疗和/或预防的方法,其包括,对一个受试者给予一种药物组合物,该药物组合物含有一种本发明的嵌合肽(或者多种)。这种方法允许激活所述受试者的Th淋巴细胞,诱导Th反应,该反应很好地协同参与了刺激体液反应以产生抗体,或参与了通过激活抗免疫原的特定的CT淋巴细胞来刺激细胞毒素反应。所述方法可以是一种对传染性疾病(细菌的、病毒的、真菌的或寄生菌的)、肿瘤的或过敏性疾病的治疗或预防的疗法。
附图说明
图1:嵌合肽与不同HLA-DR分子的结合能力。其根据相对于无生物素的HA对照肽(306-320):APKYVKQNTLKLATG的结合,以相对结合百分比(%BR)表示。按照图底部的注释,格子的密度代表百分比增长的顺序。
图2:生物素化的p45肽与HLA-DR4细胞系的结合。HLA-DR4细胞在不同浓度的生物素化的肽中培养,检测它们的荧光(以任意的荧光单位表示),其与所结合的生物素化的p45肽的浓度成正比。
图3:在含有特异性的抗HLA的抗体的条件下:aDR、抗HLA-DR、aDP、抗HLA-DP、aDQ、抗HLA-DQ与抗HLAI类的抗体,抑制生物素化的p45肽与表达HLA-DR4的细胞的结合的百分比。
图4:用不同的肽(50nmol):p37、p45、p61、p62以及PADRE免疫转HLA-DR4基因的小鼠,以诱导T辅助细胞反应。在15天后评价每一种肽的反应:淋巴细胞的增生、IFN-γ的产量和IL-4的产量。
图5:用一种CTd肽[50nmol的OVA(257-264)]单独免疫或与测定中用作Thd的:p37、p45、p61、p62或PADRE中的一种共同免疫转HLA-DR4基因的小鼠,以诱导细胞毒性T细胞反应。试验在用于检测的肽的不同浓度下被重复:A)50nmol;B)5nmol;C)0.5nmol。
发明的具体实施方式
实施例1.肽的合成
用于测定与HLA分子结合以及诱导T辅助细胞(Th)和细胞毒性T细胞(CT)反应的肽,是使用Fmoc技术[(Merrifield RB;Solid pthase synthesis.I.J Am ChemSoc,1963;85:2149);(Atherton E Procedures for solid phase synthesis.J Chem SocPerkin Trans,1989;1:538)],通过Merrifield固相法进行人工合成而得的。用于检测的肽与用作对照的肽都是使用同样的方法合成而得的(表1)。
表1:用于测定与HLA分子结合以及诱导T辅助细胞(Th)与细胞毒性T细胞(CT)反应所合成的肽
生物素化的肽也被用于一些实验:流感病毒的血凝素HA(306-320)(APKYVKQNTLKLATG)肽以及p45。通过人工合成这些肽并将其与生物素相连(EZ-Link Sulfo-NHS-LC-Biotin;Pierce Biotechnology,Inc,Rockford,USA)。这样,一旦肽的合成结束,就用DMF的水混合物(7.5:2.5)将剩余的与树脂相连的肽洗脱10次,为树脂用于该新溶剂做准备。生物素与初始树脂的毫克当量按比例(1:1)被加入到该溶剂中并溶解。允许该混合物反应一个半小时。然后,用DMF洗脱树脂20次,反应的过程被重复3次。用Kaiser实验来核实肽已经被生物素化(Kaiser,1970;Color test for detection of free terminal animo groups in the solid-phasesynthesis of peptides.Anal Biochem.1970;34:595-598)。切下树脂,冷冻,并用前述的HPLC进行分析[(Merrifield RB;Solid phase synthesis.I.J Am Chem Soc,1963;85:2149);(Atherton E Procedures for solid phase synthesis.J Chem Soc PerkinTrans,1989;1:538)]。
为了进行比较,合成了肽PADRE。这是一种与以前披露的另一种肽(Alexander J et al.Immunity,1994,1:751-761)相似的肽,其目的是在更多类型的HLA-DR分子中诱导T辅助细胞反应。这种PADRE肽不同于先前描述的肽,因为它是用苯丙氨酸而不是用原始的环己基丙氨酸合成的。
实施例2.肽与不同HLA分子的结合分析
与HLA-DR分子的结合
用Busch等所描述的方法来测定肽的结合(BuschR,Rothbard J:Degeneratebinding of immunogenic peptides to HLA-DR proteins on B cell surfaces.Int Immunol,1990;144:1849)。
在本发明的实验中,通过Epstein-Barr病毒(EBV-BLCL)对下列B淋巴细胞系进行转化,它们中的每一个对不同的HLA-DR分子是纯合的:
所有的细胞系都取自欧洲动物细胞培养中心(ECACC,PHLS,Salisbury,UK)。
简要地说,将具有不同HLA-DR分子的B淋巴细胞(2.5×105个细胞/孔)一方面与生物素化的HA(306-320)(10μM)以及非生物素化的HA(306-320)(100μM)共培养过夜,另一方面或者将其与生物素化的HA(306-320)(10μM)以及所测试的肽(100μM)共培养过夜。在完全的MC培养基中(含有10%牛胚胎血清的RPMI 1640,2mM的谷酰胺,100U/ml的青霉素,100μg/ml的链霉素,5×10-5M的2β-巯基乙醇以及0.5%(V/V)的丙酮酸钠)进行培养。第二天,用200μl的FACS培养基(含有2.5% PBS牛胚胎血清)和含有5μtg/ml链亲合素-荧光素(Pierce)的100μlFACS培养基洗涤2次,再在4℃培养30分钟。随后,再洗涤2次,将细胞重悬于200μl的FACS培养基中。
通过FACScan分析仪(Becton Dickinson Immunocytochemistry System,Mountain,USA)中的流动细胞仪来对细胞表面的荧光进行检测。测定了5000标记的细胞的平均荧光值。所获得的荧光信号与暴露在细胞表面的HLA-DR分子的数量成正比。
用以下化学式来定量每一种肽的结合能力(%结合肽):
%结合肽=100×((F肽-F空白)/(F对照生物素-F空白))
其中,F肽是用于检测的肽所测定的荧光值;F空白是所测定的没有加肽(空白)的荧光值;以及F对照生物素是所测定的生物素化的对照肽的荧光值[HA(306-320)]。
以这种方式,使用非生物素化的对照肽HA[(306-320)]作为检测肽来计算结合百分比。
%结合对照=100×((F对照非生物素-F空白)/(F对照生物素-F空白))
HA(306-320)被用作参考对照,代替之前描述的肽CPKYVKQNTLKLATG(Rothbard JB;Degenerate binding of immunogenic peptides.IntImmunol 1990;2:443-451),目的是通过半胱氨酸-NH2末端来防止可能的二硫键的形成。
根据以下化学式还计算了相对结合百分比(%BR):
%BR=100×(%结合肽/%结合对照)
其中,%结合肽是所检测的肽的结合百分比,同时其中的%结合对照是HA(306-320)对照肽的非生物素化的对照肽的结合百分比。
所有的测定都重复进行了三次。三次重复中荧光强度的变化始终在5-10%之间。
以这种方式,获得不同肽与HLA-DR1、HLA-DR2、HLA-DR3、HLA-DR4、HLA-DR7、HLA-DR8、HLA-DR11分子结合能力的评价成为可能,根据相对于非生物素化的HA肽:APKYVKQNTLKLATG的结合来表示(图1)。根据图1可以得出以下结论:
-大多数肽与至少两种HLA-DR分子的结合有很好的亲和性;
-特别地,p45、p61和p62肽与所研究的HLA-DR分子中几乎所有的分子都有很好的亲和性。
p45、p61和p62肽与所检测的PADRE肽相比表现出同等的或甚至更强的结合能力。
p45与HLA-DR、HLA-DP以及HLA-DQ分子的结合
p45是相当不溶的。为了更好地表现它的结合能力,同时阻止可能出现的肽的毒性反应,决定运用生物素化的p45进行一些互补试验。
首先,用不同浓度的生物素化的p45进行温育,检测了在不同的细胞系中与HLA-DR的结合。为了避免可能的肽的结晶化,通过使用超声波来溶解。尽管没有生物素化的p45肽的竞争,仍通过实施例2中的FACScan分析仪中的流动细胞仪来测定细胞表面的荧光。图2显示了在结合实验中,在表达HLA-DR4的细胞系中测定的荧光。因此证实,在测试浓度的范围内,肽的结合是剂量依赖型的。
其次,在生物素化的p45肽存在的情况下温育HLA-DR4细胞系,同时根据它们对HLA-DR、HLA-DP、HLA-DQ和HLAII类各自的特异性来选择抗体(图3)。
在底部为U形的96孔板中,接种HLA-DR4细胞系(已定义过);(2×105个每孔),还单独加入了生物素化的p45肽(10μM),或者将该肽与杂交瘤的上清一起加入:L243抗HLA-DR(ATCC Ref:HB-55),或者W6/32抗I类(ATCC Ref:HB-95),或者抗体33.1抗HLA-DQ,或者抗HLA-DP B7/21,这些均由Dr.GhislaineSterkers提供。所有这些都用含2.5% FBS的RPMI稀释(1/500)至最终体积为100μl。第二天,用200μl的FACS培养基和含有5μg/ml链亲合素-荧光素共轭化合物(Pierce)的100μl FACS洗涤2次,再在4℃培养30分钟。随后,再洗涤2次,将细胞重悬于200μl的FACS培养基中。细胞表面的荧光由FACScan分析仪中的流动细胞仪来检测。标记的5000细胞的平均荧光值被测定。所获得的荧光信号与暴露在细胞表面的HLA-DR分子的数量成正比。
以下式子用于定量在加入抗体后结合能力的降低:
%抑制=100×((Fp45+aHLA-F空白)/(Fp45-F空白))
其中,F空白是当在不加入肽或抗体的条件下(空白)培养细胞时所检测的荧光,Fp45是当将细胞与单独的生物素化的p45一起培养时所检测的荧光,Fp45+aHLA是将细胞与生物素化的p45以及相应的HLA抗体共同培养时所检测的荧光。
所有的测定都重复进行三次。三次重复中荧光强度的变化始终在5-10%范围内。
从图3中可以看出,与抗HLA-DR或抗HLA-DQ的抗体共培养均对结合产生强烈的抑制,这表示p45肽可与HLA-DR以及HLA-DQ结合,但不与HLA-DP结合。
以这种方式,重复上述来检测HLA-DR1、HLA-DR3、HLA-DR7、HLA-DR8、HLR-DR11细胞系。所得到的抑制百分比被记录于表2中。由此可观察到,在各种条件下,当在有抗HLA-DR或抗HLA-DQ存在情况下将细胞与生物素化的p45温育时,都产生强烈的抑制作用,这表明生物素化的p45在所有的细胞系中与HLA-DR和HLA-DQ均有很高的结合能力。
生物素化的p45肽与HLA-DR1结合,而非生物素化的p45不能与这种HLA分子以可察觉的方式结合(见图1)。这种与生物素化的肽更紧密结合的现象在生物素化的HA肽(306-320)与非生物素化的HA(306-320)相比时也可以观察到。这也许表明生物素以另外的形式稳定了与HLA分子的结合,或者是当测定与非生物素化的肽的竞争时,它增加了该结合被检测出的灵敏度。本研究中的其他肽是非生物素化的,这意味着它们也可能与HLA-DQ结合。
表2.生物素化的p45与不同细胞系的HLA分子结合的抑制(%)
注意:通过与抗体的竞争来测定其与不同分子的结合程度(aDR:抗HLA-DR;aDP:抗HLA-DP;aDQ:抗HLA-DQ;aCII:抗I类)。
实施例3.T辅助细胞反应的诱导(Th)
为了检测合成的肽是否具有体外诱导Th反应的能力,针对HLA-DR4分子,用一些已经证明能与不同的HLA-DR分子结合的肽免疫转基因小鼠。为此,选择p37、p45、p61以及p62,还是使用PADRE肽作为对照。所有这些肽显示出与几个HLA-DR分子结合的能力,它们同时显示出与HLA-DR4不同程度的结合。通过测量肽诱导细胞增生的能力以及从被免疫的小鼠提取的淋巴细胞中诱导产生FN-γ和IL-4的能力来评价这种Th的诱导能力。
免疫
使用从Taconic获得的HLA-DR4转基因雌小鼠(Germantown,NY,USA),该小鼠没有受到病原体的感染并且按照下述的我们机构的标准来处理。
为了诱导Th反应,用200μl由完全弗氏佐剂与含有50nmol相应肽的盐溶液按1:1配成的乳剂来免疫3组小鼠(4-6周龄)。被免疫的动物在免疫两周后被杀掉,提取其腿部、腹股沟以及主动脉周的淋巴结。用注射器将这些淋巴结混匀,然后在4℃下于清洗培养基中洗3次(RPMI 1640培养基)。随后,将5×107个细胞/毫升与10μM的相应肽在37℃于MC中被脉冲2个小时。
然后,它们被离心并且重悬,2×106个细胞/毫升在体积为2ml的24孔板中,于含有5%二氧化碳的37℃温箱中被培养。7天后,洗涤细胞,在有或没有相应抗原的条件下,每孔5×105个T细胞与每孔2×105个同基因脾细胞共同培养,并用丝裂霉素C处理。收集50μl上清液,按照前述部分测定IFN-γ以及IL-4。检测细胞的增殖。
检测细胞的增殖
培养48小时之后,将细胞在0.5μCi的氚标记的胸腺嘧啶中脉冲18个小时,然后收获细胞,由闪烁计数器测定胸腺嘧啶的结合(Top-count;Packard,Meridan,CT,USA)。
IFN-γ与IL-4产生的测定
使用商业化的ELISA(OPTEIA Mouse IFN-γSet,Pharmingen,San Diego,USA和OPTEIAMouse IL-4Set,Pharmingen,San Diego,USA)按照厂商的说明书来测定IFN-γ与IL-4的数量。使用已知的细胞因子数量的标准曲线以pg/ml表示结果。
结果
结果(图4)揭示在那些用p45和PADRE肽免疫的小鼠中产生了最多的增生(更多的结合氚标记的胸腺嘧啶)以及最多的IFN-γ。p45肽刺激了相当多IFN-γ的产生,几乎没有或根本没有IL-4的产生,同时PADRE肽刺激IFN-γ与IL-4两者的产生。由此得出结论:因为HLA-DR4的限制性,p45和PADRE诱导的T辅助细胞反应分别对应于Th1与Th0型细胞因子的轮廓。p37、p61与p62肽不能形成增生或IFN-γ的产生。可是,p37与p62导致IL-4的产生。
实施例4.诱导细胞毒性T细胞反应(CT)
为了研究肽在协同诱导CT效应子反应中的能力,用p37、p45、p61、p62或者用PADRE对照肽免疫小鼠(转HLA-DR4基因),同时还使用SIINFEKL肽[OVA(257-264)]进行免疫。SIINFEKL是一个与I类H-2Kb分子结合的细胞毒性T细胞决定簇(CTd)。
免疫和裂解的测定
为了诱导细胞毒素反应,将2只4-6周龄的小鼠用200μl由不完全弗氏佐剂与含有50nmol相应肽的盐溶液按1:1配成的乳剂进行皮下免疫。
免疫后10-12天将动物杀掉,以提取其腿部、腹股沟以及主动脉周的淋巴结。将这些淋巴结用注射器混匀以获得细胞悬浮物,并且在RPMI1640中冲洗3次。
将获得的细胞在37℃下与细胞毒素决定簇SIINFEKL(10μM)一起温育2个小时,随后洗涤2次,在浓度为7.5×106个细胞/孔的24孔板中培养。两天后,将2.5U/ml的IL-2加入到培养基中,5天后按照Brunner所描述的方法检测细胞毒性的活性(Brunner KT;“Quantitative assay of the lytic action of immune lymphoid cellson 51-Cr-labelled allogeneic target cells invitro;inhibition by isoantibody and by drugs”;Immunology,1968;14:181)。
通过检测已标记在靶细胞中的51Cr的释放来测定细胞毒性的活性。用作靶细胞的细胞是timon细胞(H-2b)E1-4(参考ATCC:TIB-39)。每106个靶细胞加入50μCi的51CrO4Na2至终体积为100μl,并且将细胞在有或没有SIINFEKL肽(浓度10μM)存在的条件下于37℃培养2个小时。用RPMI 1640洗涤三次后,重悬在1ml的MC中。测定在底部为U型的96孔板中进行。效应细胞与靶细胞被独自加入(3000个每孔)。在一系列的稀释(100、33、11和3)下,根据靶细胞检测了不同比例的效应细胞。每次测定重复三次。每个孔的终体积为200μl。
在37℃培养板子4个小时。然后,从每个孔中取出50μl上清液,通过闪烁计数器计算其放射性。
根据以下式子计算特异性裂解的百分比:
%特异性裂解=100×((cpm试验-cpm自发)-(cpm最大-cpm自发)
通过测定培养在5%的Triton X-100中的3000个靶细胞的cpm(每分钟的计数)以及在没有效应细胞时培养的细胞的自发裂解来确定最大的裂解。
指示的裂解百分比对应于净裂解:针对被免疫的动物细胞的裂解值与针对没有免疫的动物细胞所观察到的裂解底物的裂解值。
结果
图5中的结果显示,除了p61与PADRE以外的所有肽都提供Th协同参与特异性的SIINFEKL CT淋巴细胞的诱导。此外,可以观察到剂量反应效应,所以每种肽在不同的剂量下有更好的作用。
实施例5 体外诱导T辅助细胞反应
为了确定p37、p45与p62肽是否可以被不同人群的人类Th淋巴细胞所识别,用从供体的脐带提取的外周血的单核细胞来进行试验。
用Ficoll方法(Noble PB,Cutts JH,Carroll,KK;Ficoll flotation for the separation ofblood leukocyte types;Blood,1968;31:66-73)对提取的细胞进行纯化。一旦纯化,将细胞(3×106个细胞/毫升)在10μM所研究的肽中脉冲2小时。脉冲过的细胞被洗涤,放置(105个细胞/孔)在平底的96孔板中。在第3天和第7天加入IL-2。15天后,将每孔的细胞再分成2份,以将它们与用丝裂霉素C处理的,含有或不含有p37、p45、p62或PADRE肽中的一种的细胞(105个细胞/孔)分别进行比较。2天后,收集50μl每种上清液,放在-20℃中冷冻直到用ELISA来确定IFN-γ的数量。将细胞在第3天于0.5μCi氚标记的胸腺嘧啶中被脉冲18个小时。然后收获细胞,由闪烁计数器测定胸腺嘧啶的结合。
供体的HLA-DR分型
首先,从每个供体外周血的单核细胞中提取DNA。用QIAmp DNA Mini Kit(Qiagen,Valencia,USA)提取,按照厂商的说明书操作。
为了确定提取的DNA的类型,使用Inno-Lipa HLA-DRB1 Plus Kit(Innogenetics,Ghent,Belgium),按照厂商的说明书操作。
结果
表3显示了每种肽和供体的阳性孔的数量。只有那些表现出刺激指数等于或大于3的孔才被认为是阳性的。刺激指数(SI)以含有肽的孔与不含有肽的孔的每分钟计数之间的商来表示。
表3.人类供体的淋巴细胞对肽的识别。
每种肽和供体可能的阳性孔的最大数量是48。N表示的是所选取的16个供体对于每一种肽的总阳性孔数量。
从表3中可以得出以下结论:
-p45和PADRE肽被16个供体的淋巴细胞最好地识别;并且
-所有都至少被50%的个体所识别。
序列表
Claims (16)
1.一种能与HLA-DR分子的至少一种等位基因形式结合的嵌合肽,其特征在于,其氨基酸序列对应于选自下列的化学式:
a)a1-a2-Y-a4-a5-a6-a7-a8-a9-a10-A-A-A;和
b)SEQ.ID.NO:21;
其中,Y代表Tyr;A代表Ala;a1代表Phe或Tyr;a2代表Lys或Arg;a4代表Arg,但当a6与a10分别是Met与Arg时,a4可以是天然氨基酸中的任何一种;a5、a7和a9代表20种天然氨基酸中的任何一种;a6代表Met,但当a4与a10都是Arg时,a6是天然氨基酸中的任何一种;a8代表Arg,但当a4是Arg、Tyr或His,a6是Met或Val以及a10是Met、His或Arg时,a8可以是天然氨基酸中的任何一种;以及a10代表Arg,但当a4是Arg或His并且a6是Met时,a10可以是天然氨基酸中的任何一种。
2.根据权利要求1的一种能与HLA-DR分子的至少一种等位基因形式结合的嵌合肽,其特征在于,它的化学式选自:
I)a1-a2-Y-R-a5-M-a7-R-a9-R-A-A-A;
II)a1-a2-Y-R-a5-M-a7-a8-a9-a10-A-A-A;
III)a1-a2-Y-a4-a5-M-a7-a8-a9-R-A-A-A;和
IV)a1-a2-Y-R-a5-a6-a7-a8-a9-R-A-A-A;
其中,Y代表Tyr;R代表Arg;M代表Met;A代表Ala;a1代表Phe或Tyr;a2代表Lys或Arg;a4代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a5、a7和a9代表20种天然氨基酸中的任何一种;a6代表除Met以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a8代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种;a10代表除Arg以外的20种天然氨基酸中的任何一种。
3.根据权利要求1或2中的一项的肽,其中所述的HLA-DR的等位基因形式选自:HLA-DR1、HLA-DR2、HLA-DR3、HLA-DR4、HLA-DR7、HLA-DR8或HLA-DR11。
4.根据权利要求1至3中的一项的肽,其特征在于,其与HLA-DR的至少2种等位基因形式结合。
5.根据权利要求1至4中的一项的肽,其特征在于,其诱导T辅助细胞(Th)的激活。
6.根据权利要求1至5中的一项的肽,其特征在于,其诱导细胞毒性T细胞(CT)的激活。
7.根据权利要求1至6中的一项的肽,其特征在于,其具有选自下列的序列:SEQ.ID.NO:1、SEQ.ID.NO:4、SEQ ID.NO:5、SEQ.ID.NO:6、SEQ.ID.NO:7、SEQ.ID.NO:10、SEQ.ID.NO:11、SEQ.ID.NO:12、SEQ.ID.NO:13、SEQ.ID.NO:14、SEQ.ID.NO:15、SEQ.ID.NO:16、SEQ.ID.NO:17、SEQ.ID.NO:20和SEQ.ID.NO:22。
8.一种药物组合物,其特征在于,其包含至少一种权利要求1至7中的一项中所述的肽以及一种药学上可接受的赋形剂。
9.一种根据权利要求8的药物组合物,其特征在于,其进一步包含另一种免疫原。
10.一种根据权利要求8或9中的一项的药物组合物,其特征在于,其包含一种细胞毒性T细胞决定簇(CTd)以及一种T辅助细胞决定簇(Thd),其中决定簇Thd是权利要求1至7中的一项中所述的肽。
11.一种根据权利要求1至7中的一项中所述的肽在制备可用于刺激免疫反应的药物组合物中的用途。
12.根据权利要求11的肽的用途,其特征在于,所述的药物组合物可用于诱导T辅助细胞Th(Th1、Th2或Th0)的激活。
13.根据权利要求11的肽的用途,其特征在于,所述的药物组合物可用于诱导细胞毒性T细胞的免疫反应(CTL)。
14.根据权利要求11的肽的用途,其特征在于,所述的药物组合物可用于诱导体液免疫反应。
15.一种用于刺激和促进T辅助细胞激活的方法,其特征在于,其包括对受试者施用治疗有效量的权利要求9或10中的一项中所述的药物组合物。
16.一种用于刺激和促进细胞毒性T细胞激活的方法,其特征在于,其包括对受试者施用治疗有效量的权利要求9或10中的一项所述的药物组合物。
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