CN104159602A - 加强疫苗的含佐剂制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明通过在TdaP疫苗中包含TLR激动剂的方式改进了TdaP疫苗。该激动剂可提供更强的保护、更持久的保护和/或可降低达到特定免疫应答所需的抗原量。

Description

加强疫苗的含佐剂制剂
本申请要求美国临时申请61/608,398(2012年3月8日提交)和61/697,730(2012年9月6日提交)的权益，这两项申请的全部内容通过引用纳入本文以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及用于白喉、破伤风和百日咳的加强疫苗领域。
背景技术
目前有两种可用的青少年DTP加强疫苗——BOOSTRIXTM和ADACELTM[1]。两种疫苗都含有白喉类毒素、破伤风类毒素和无细胞百日咳抗原。它们也可与灭活的脊髓灰质炎病毒联用(BOOSTRIX POLIOTM和ADACEL POLIOTM)。所有这些疫苗均包括铝盐佐剂。
总的来说，这些疫苗被称作TdaP疫苗，与儿童DTaP疫苗相对。一个共同特征是，相对于儿童疫苗，其抗原剂量较低，例如BOOSTRIXTM的白喉类毒素含量比INFANRIXTM产品低10倍，ADACELTM比DAPTACELTM低7.5倍。而且，抗原组分的比例也不同。具体而言，INFANRIXTM产品中白喉类毒素与破伤风类毒素的比例为2.5:1，而BOOSTRIXTM产品中为1:2，DAPTACELTM中为3:1而ADACELTM产品中为1:2.5。因此，这些加强疫苗中的白喉类毒素剂量显著减少，包括绝对量和相对于破伤风类毒素含量的相对量。一些百日咳组分也不同于儿童疫苗中所见的水平，但儿童和青少年疫苗中的脊髓灰质炎病毒抗原水平是一致的。基于公共信息，组合物如下所示：
注：
(1)Pa剂量显示百日咳类毒素的量，然后FHA，然后百日咳杆菌粘附素(μg)。
(2)Adacel的Pa组分也包含5μg的2型和3型菌毛。
(3)IPV剂量表示1型，然后2型，然后3型的量(以DU计量)。
本发明的目的在于提供其他改良的适用于人的TdaP疫苗，在先前已接受儿童免疫的成人、青少年和年龄在四岁以上的儿童中作为加强疫苗使用。
发明内容
在第一方面，通过在现有的TdaP疫苗中包括TLR激动剂，本发明改进了现有的TdaP疫苗。该激动剂可提供更强的保护、更持续的保护和/或可降低达到特定免疫应答所需的抗原量。
在第二方面，通过在现有的TdaP疫苗中加入水包油乳液作为佐剂，本发明改进了现有的TdaP疫苗。该乳液可相对于已知的TdaP疫苗再次提高保护。
对于第一方面，本发明提供了一种免疫原性组合物，所述组合物包括白喉类毒素、破伤风类毒素、百日咳类毒素、铝盐佐剂和TLR激动剂，所述组合物包括相对于白喉类毒素过量的破伤风类毒素(以Lf单位计)。
理想情况下所述TLR激动剂是TLR4激动剂或TLR7激动剂。优选地，所述TLR激动剂和/或至少一种毒素吸附至所述铝盐佐剂。
通过包括TLR激动剂，能够使组合物中含有比已知疫苗低的抗原量和/或铝量，但同时具有相当的免疫原性。
理想情况下所述组合物具有一种或多种以下特征：
·Al+++浓度小于或等于0.5mg/ml；
·白喉类毒素浓度小于或等于4Lf/ml；
·破伤风类毒素浓度小于或等于9Lf/ml；和/或
·百日咳类毒素浓度小于或等于4μg/ml。
例如，当免疫原性组合物是用于向患者给药的单位剂型(如0.5ml体积)时，其可具有一种或多种以下特征：
·Al+++含量小于或等于0.255mg；
·白喉类毒素含量小于或等于2Lf；
·破伤风类毒素含量小于或等于4.5Lf；和/或
·百日咳类毒素含量小于或等于2μg。
对于方面，本发明提供了一种免疫原性组合物，所述组合物包括白喉类毒素、破伤风类毒素、百日咳类毒素和水包油乳液佐剂，所述组合物包括相对于白喉类毒素过量的破伤风类毒素(以Lf单位计)。
理想情况下所述组合物具有一种或多种以下特征：
·白喉类毒素浓度小于或等于4Lf/ml；
·破伤风类毒素浓度小于或等于9Lf/ml；和/或
·百日咳类毒素浓度小于或等于4μg/ml。
例如，当免疫原性组合物是用于向患者给药的单位剂型(如0.5ml体积)时，其可具有一种或多种以下特征：
·白喉类毒素含量小于或等于2Lf；
·破伤风类毒素含量小于或等于4.5Lf；和/或
·百日咳类毒素含量小于或等于2μg。
对于全部两个方面，本发明的组合物除白喉类毒素、破伤风类毒素和百日咳类毒素外均可包括抗原，例如其可包括灭活的脊髓灰质炎病毒(IPV)组分。
铝盐
TLR激动剂可吸附至不溶性铝盐以形成吸附的复合物作为TdaP免疫原的佐剂。此类铝盐在疫苗中应用已久。
可用的铝盐包括但不限于氢氧化铝和磷酸铝佐剂。这类盐描述于例如参考文献2的第8和第9章以及参考文献3的第4章。优选在本发明中使用含有氢氧根离子的铝盐，原因在于这些氢氧根离子易于进行配体交换。因此，优选的用于吸收TLR激动剂的盐是氢氧化铝和/或羟基磷酸铝。这些盐具有表面羟基部分，所述表面羟基部分能易于进行与含磷基团(例如磷酸盐/酯、膦酸盐/酯)的配体交换，以提供稳定吸附。最优选氢氧化铝佐剂。
一般称为“氢氧化铝”的佐剂通常是羟基氧化铝盐(通常至少部分为晶体)。可采用红外(IR)光谱将式AlO(OH)代表的羟基氧化铝与其它铝化合物(如氢氧化铝Al(OH)3)区别开，具体区别是1070cm-1处存在吸收条带和3090-3100cm-1处存在强肩[参考文献2的第9章]。半峰高处衍射带的宽度(WHH)反映了氢氧化铝佐剂的结晶程度，结晶不佳的颗粒因晶体尺寸较小而显示更强的谱线增宽。表面积随WHH的增加而增加，WHH值较大的佐剂显示较强的吸附抗原能力。氢氧化铝佐剂呈典型的纤维形貌(如电子透射显微照片所见的)，例如直径为约2nm的针状颗粒。氢氧化铝佐剂的pI通常约11，即在生理pH下佐剂本身具有表面正电荷。据报道，pH＝7.4时氢氧化铝佐剂的吸附容量为1.8-2.6毫克蛋白质/毫克Al3+。
一般称为“磷酸铝”的佐剂通常是羟基磷酸铝，也常常含有少量硫酸盐(即羟基磷酸硫酸铝)。其可通过沉淀获得，沉淀期间的反应条件和浓度影响磷酸根取代所述盐中羟基的程度。羟基磷酸盐中PO4/Al摩尔比通常在0.3-1.2之间。羟基磷酸盐因存在羟基而有别于严格的AlPO4。例如，3164cm-1的IR光谱带(例如，当加热至200℃时)表明存在结构性羟基(参考文献2的第9章)。
磷酸铝佐剂的PO4/Al+++摩尔比通常为0.3至1.2，优选为0.8至1.2，更优选为0.95±0.1。磷酸铝通常是无定形的，尤其是羟基磷酸盐。典型的佐剂是PO4/Al摩尔比为0.84至0.92的无定形羟基磷酸铝，包含0.6mg Al+++/ml。磷酸铝通常是颗粒(如在透射电子显微镜照片上观察到的板状形态，主要颗粒在50nm范围内)。任意抗原吸附后颗粒直径一般是0.5-20μm(如约5-10μm)。据报道，pH 7.4时磷酸铝佐剂的吸附容量为0.7-1.5mg蛋白质/mg Al3+。
磷酸铝的零电点(PZC)与磷酸根取代羟基的程度逆相关，且这种取代程度可根据用于通过沉淀制备盐的反应条件和反应物浓度而变化。也通过改变溶液中游离磷酸根离子的浓度(更多磷酸根＝更多酸性PZC)或加入缓冲剂如组氨酸缓冲剂(使PZC碱性更强)来改变PZC。本发明所用的磷酸铝的PZC通常为4.0至7.0，更优选为5.0至6.5，例如约为5.7。
在溶液中，磷酸铝佐剂和氢氧化铝佐剂都易于形成直径为1-10μm的稳定多孔聚集体[4]。
包含吸附至铝盐的TLR激动剂的组合物还可包括缓冲剂(例如，磷酸盐或组氨酸或Tris缓冲剂)。然而，当该组合物包括磷酸盐缓冲剂时，优选所述缓冲剂中磷酸根离子的浓度应低于50mM，例如小于40mM、小于30mM、小于20mM、小于10mM或小于5mM，或1-15mM。组氨酸缓冲剂优选例如是1-50mM、5-25mM或约10mM。
由于可用于本发明的吸附性铝盐的不溶性，包含吸附的TLR激动剂的组合物一般会是具有浑浊外观的悬浮液。这能够遮蔽污染性细菌的生长，因而本发明的组合物可包括防腐剂(例如硫柳汞或2-苯氧乙醇)。组合物优选应基本不含(如小于10μg/ml)含汞物质，如硫柳汞。更优选不含汞的组合物。也可使用不含防腐剂的组合物。
组合物可包括氢氧化铝和磷酸铝的混合物，而TLR激动剂可吸附至这两种盐之一或二者。
给予患者的组合物中Al+++的浓度优选小于0.5mg/ml，例如小于或等于0.4mg/ml、小于或等于0.3mg/ml、小于或等于0.2mg/ml、小于或等于0.1mg/ml等。因为含TLR激动剂能够改善铝盐的佐剂效应，从而本发明优选允许较低量的Al+++/剂量，因而本发明的组合物可优选包含10至250μg的Al+++/单位剂量。目前的TdaP疫苗包括至少330μg Al+++/剂量。浓缩形式的本发明的组合物可具有的Al+++浓度是10至500μg/ml，例如10-300μg/ml、10-200μg/ml或10-100μg/ml。
通常，TLR激动剂与Al+++的重量比会低于5:1，例如低于4:1、低于3:1、低于2:1或低于1:1。因此，例如，对于Al3+浓度为0.5mg/ml的组合物，TLR激动剂的最大浓度会是2.5mg/ml。但也可使用较高或较低的水平。质量低于Al+++的TLR激动剂是最普遍的，例如，每剂量中含有100μg的TLR激动剂和0.2mg Al+++等。例如，Fendrix产品中每个剂量包括50μg的3d-MPL和0.5mgAl+++。
优选地在组合物中至少50％(以质量计)(例如大于或等于60％、大于或等于70％、大于或等于80％、大于或等于85％、大于或等于90％、大于或等于92％、大于或等于94％、大于或等于95％、大于或等于96％、大于或等于97％、大于或等于98％、大于或等于99％或甚至100％)的TLR激动剂吸附在铝盐上。
TLR激动剂
在其第一方面，本发明的组合物包括TLR激动剂，即可使Toll样受体促效的化合物。最优选地，TLR激动剂是人TLR的激动剂。所述TLR激动剂能够激活TLR1、TLR2、TLR3、TLR4、TLR5、TLR6、TLR7、TLR8、TLR9或TLR11中的任意一种；优选其能够激活人TLR4或人TLR7。
可通过标准试验来测定针对任何特定Toll样受体的激动剂活性。公司(如茵姆基因公司(Imgenex)和英杰公司(Invivogen))供应稳定地共同转染了人TLR基因和NFκB的细胞系，加上合适的报告基因以供检测TLR激活通路。其为灵敏的、宽工作范围动力学而设计，并且能够用于高通量筛选。此类细胞系中通常存在一种或两种特异性TLR的组成型表达。也可见参考文献5。多种TLR激动剂是本领域已知的，例如参考文献6描述了某些脂肽分子是TLR2激动剂，参考文献7至10各自描述了TLR7的小分子激动剂种类，而参考文献11和12描述了用于治疗疾病的TLR7和TLR8激动剂。
本发明所用的TLR激动剂理想情况下包括至少一个吸附部分。TLR激动剂中所包括的此类部分使其能够吸附至不溶性铝盐(例如，通过配体交换或任意其它合适的机制)并改善其免疫原性性质[13]。含磷的吸附部分是尤其有用的，所以吸附部分可包含磷酸盐/酯、膦酸盐/酯、次磷酸盐/酯、亚磷酸盐/酯、次亚磷酸盐/酯(phosphinite)等。
优选地，所述TLR激动剂包括至少一种膦酸盐/酯基团。
因此，在优选的实施方式中，本发明的组合物包括含膦酸盐(酯)基团的TLR激动剂(更优选TLR7激动剂)。膦酸盐(酯)基团可使所述激动剂吸附至不溶性铝盐[13]。
本发明可用的TLR激动剂可包括单一吸附部分，或可包括超过一个(例如2至15个)吸附部分。化合物通常会包含1、2或3个吸附部分。
本发明可用的含磷TLR激动剂可由式(A1)表示：
其中：
RX和RY独立地选自H和C1-C6烷基；
X选自共价键、O和NH；
Y选自共价键、O、C(O)、S和NH；
L是接头，例如，选自C1-C6亚烷基、C1-C6亚烯基、亚芳基、杂亚芳基、C1-C6亚烷基氧基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和-P(O)(OH)2；
各p独立地选自1、2、3、4、5和6；
q选自1、2、3和4；
n选自1、2和3；并且
A是TLR激动剂部分。
在一个实施方式中，式(A1)的TLR激动剂如下：RX和RY是H；X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至2个卤素原子取代；p选自1、2和3；q选自1和2；且n是1。因此，在这些实施方式中，所述吸附部分包括磷酸盐/酯基团。
在其它实施方式中，式(A1)的TLR激动剂如下：RX和RY是H；X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至2个卤素原子取代；p选自1、2或3；q选自1或2；且n是1。因此，在这些实施方式中，所述吸附部分包含膦酸盐/酯基团。
式(A1)中有用的“A”部分包括但不限于任意下述化合物的基团，如本文中定义或如参考文献4-13和14-48中公开：
在一些实施方式中，所述TLR激动剂部分“A”的分子量低于1000Da。在一些实施方式中，式(A1)的TLR激动剂的分子量低于1000Da。
优选的TLR激动剂是水溶性的。因此，其在pH7、25℃、1个大气压强下与水在水性缓冲剂中混合时能够形成均匀溶液，以获得浓度为至少50μg/ml的溶液。因此，术语“水溶性的”排除了在这些条件下仅微溶的物质。
可用的TLR激动剂包括如下文中更详细描述的具有式(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(II)、(J)或(K)的那些。其他有用的TLR激动剂是参考文献13中定义的化合物1至102。优选的TLR7激动剂具有式(K)，如下文鉴定的化合物K2。这些可用作K2的盐，例如K2的精氨酸盐。
优选的TLR4激动剂是单磷酰脂质A(MPL)的类似物，如下文中详述。例如，有用的TLR4激动剂是3d-MPL。
本发明的组合物可包括超过一种TLR激动剂。这两种激动剂彼此不同，并且各自能够靶向相同的TLR或不同的TLR。两种激动剂均可吸附至铝盐。
式(C)、(D)、(E)和(H)–TLR7激动剂
所述TLR激动剂可以是式(C)、(D)、(E)和(H)的任何化合物：
其中：
(a)P3选自H、C1-C6烷基、CF3，和-((CH2)pO)q(CH2)pOs-与-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；且P4选自H、C1-C6烷基、-C1-C6烷芳基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；前提是P3和P4中至少一个是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)，
(b)P5选自H、C1-C6烷基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；P6选自H、C1-C6烷基(其各自任选地被选自C1-C4烷基和OH的1至3个取代基取代)以及-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；且P7选自H、C1-C6烷基、-((CH2)pO)q(CH2)pOs-、-NHC1-C6烷基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；前提是P5、P6和P7中至少一个是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
(c)P8选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-NHC1-C6烷基，其各自任选地被OH和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)取代；P9和P10各自独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-NHC1-C6烷基(其各自任选地被OH和C1-C6烷基取代)以及-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；前提是P8、P9或P10中至少一个是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
(d)P16和各P18各自独立地选自H、C1-C6烷基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；P17选自H、C1-C6烷基、芳基、杂芳基、C1-C6烷基芳基、C1-C6烷基杂芳基、C1-C6烷基芳基-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)，其各自任选地被选自C1-C6烷基或杂环基的1至2个取代基取代，前提是P16、P17或P18中至少一个包含-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)部分；
RX和RY独立地选自H和C1-C6烷基；
RC、RD和RH各自独立地选自H和C1-C6烷基；
XC选自CH和N；
RE选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C(O)C1-C6烷基、卤素和-((CH2)pO)q(CH2)p-；
XE选自共价键、CRE2RE3和NRE4；
RE2、RE3和RE4独立地选自H和C1-C6烷基；
XH1-XH2选自-CRH2RH3-、-CRH2RH3-CRH2RH3-、-C(O)CRH2RH3-、-C(O)CRH2RH3-、-CRH2RH3C(O)-、-NRH4C(O)-、C(O)NRH4-、CRH2RH3S(O)2和–CRH2＝CRH2-；
RH2、RH3和RH4各自独立地选自H、C1-C6烷基和P18；
XH3选自N和CN；
X选自共价键、O和NH；
Y选自共价键、O、C(O)、S和NH；
L选自共价键C1-C6亚烷基、C1-C6亚烯基、亚芳基、杂亚芳基、C1-C6亚烷基氧基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和-P(O)(OH)2；
m选自0或1；
各p独立地选自1、2、3、4、5和6；
q选自1、2、3和4；且
s选自0和1。
式(G)–TLR8激动剂
所述TLR激动剂可以是式(G)化合物：
其中：
P11选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、NRVRW和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
P12选自H、C1-C6烷基、任选被–C(O)NRVRW取代的芳基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
P13、P14和P15独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
前提是P11、P12、P13、P14或P15中至少一个是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
RV和RW独立地选自H、C1-C6烷基或与其所连接的氮原子一同形成4至7元杂环；
XG选自C、CH和N；
代表任选的双键，其中若是双键则XG是C；且
RG选自H和C1-C6烷基；
X选自共价键、O和NH；
Y选自共价键、O、C(O)、S和NH；
L选自共价键C1-C6亚烷基、C1-C6亚烯基、亚芳基、杂亚芳基、C1-C6亚烷基氧基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和-P(O)(OH)2；
各p独立地选自1、2、3、4、5和6，且
q选自1、2、3和4。
式(I)和(II)–TLR7激动剂[8]
所述TLR激动剂可以是式(I)或式(II)化合物：
其中：
Z是-NH2或-OH；
X1是亚烷基、经取代的亚烷基、亚烯基、经取代的亚烯基、亚炔基、经取代的亚炔基、亚碳环基、经取代的亚碳环基、杂亚碳环基、或经取代的杂亚碳环基；
L1是共价键、亚芳基、经取代的亚芳基、杂亚碳环基、经取代的杂亚碳环基、亚碳环基、经取代的亚碳环基、-S-、-S(O)-、S(O)2、-NR5-或-O-
X2是共价键、亚烷基或经取代的亚烷基；
L2是NR5-、—N(R5)C(O)—、-O-、-S-、-S(O)-、S(O)2或共价键；
R3是H、烷基、经取代的烷基、杂烷基、经取代的杂烷基、烯基、经取代的烯基、芳基、经取代的芳基、芳基烷基、经取代的芳基烷基、杂环基、经取代的杂环基、杂环基烷基或经取代的杂环基烷基；
Y1和Y2各自独立地是共价键、-O-或-NR5-；或-Y1—R1和-Y2-R2各自独立地是—O-N＝C(R6R7)；
R1和R2各自独立地是H、烷基、经取代的烷基、碳环基、经取代的碳环基、杂环基、经取代的杂环基、烯基、经取代的烯基、炔基、经取代的炔基、芳基烷基、经取代的芳基烷基、杂环基烷基、经取代的杂环基烷基、-亚烷基-C(O)-O-R5、—(经取代的亚烷基)-C(O)-O-R5、-亚烷基-O-C(O)-R5、-(经取代的亚烷基)-O-C(O)-R5、-亚烷基-O-C(O)-O-R5或-(经取代的亚烷基)-O-C(O)-O-R5
R4是H、卤素、-OH、-O-烷基、-O-亚烷基-O-C(O)-O-R5、-O-C(O)-O-R5、-SH或-NH(R5)；
R5、R6和R7各自独立地是H、烷基、经取代的烷基、碳环基、经取代的碳环基、杂环基、经取代的杂环基、烯基、经取代的烯基、炔基、经取代的炔基、芳基烷基、经取代的芳基烷基、杂环基烷基或经取代的杂环基烷基。
式(J)–TLR2激动剂[14]
所述TLR激动剂可以是式(J)化合物：
其中：
R1是H、-C(O)-C7-C18烷基或–C(O)-C1-C6烷基；
R2是C7-C18烷基；
R3是C7-C18烷基；
L1是-CH2OC(O)-、-CH2O-、-CH2NR7C(O)-或-CH2OC(O)NR7-；
L2是-OC(O)-、-O-、-NR7C(O)-或-OC(O)NR7-；
R4是-L3R5或-L4R5；
R5是–N(R7)2、-OR7、-P(O)(OR7)2、-C(O)OR7、-NR7C(O)L3R8、-NR7C(O)L4R8、-OL3R6、-C(O)NR7L3R8、-C(O)NR7L4R8、-S(O)2OR7、-OS(O)2OR7、C1-C6烷基、C6芳基、C10芳基、C14芳基、包含选自O、S和N的1至3个杂原子的5至14元环杂芳基，包含选自O、S和N的1至3个杂原子的C3-C8环烷基或5至6元环杂环烷基，其中R5的芳基、杂芳基、环烷基和杂环烷基各自未经取代，或者R5的芳基、杂芳基、环烷基和杂环烷基各自被独立地选自-OR9、-OL3R6、-OL4R6、-OR7和-C(O)OR7的1至3个取代基取代；
L3是C1-C10亚烷基，其中L3的C1-C10亚烷基未经取代，或者L3的C1-C10亚烷基被1至4个R6基团取代，或者L3的C1-C10亚烷基被相同碳原子上的两个C1-C6烷基基团取代，所述两个C1-C6烷基基团和其连接的碳原子一同形成C3-C8环烷基；
L4是-((CR7R7)pO)q(CR10R10)p-或-(CR11R11)((CR7R7)pO)q(CR10R10)p-，其中各R11是C1-C6烷基基团，所述C1-C6烷基基团与其相连的碳原子一同形成C3-C8环烷基；
各R6独立地选自卤素、C1-C6烷基、被1～2个羟基基团取代的C1-C6烷基、-OR7、-N(R7)2、-C(O)OH、-C(O)N(R7)2、-P(O)(OR7)2、C6芳基、C10芳基和C14芳基；
各R7独立地选自H和C1-C6烷基；
R8选自–SR7、-C(O)OH、-P(O)(OR7)2和包含选自O和N的1至3个杂原子的5至6元杂环烷基；
R9是苯基；
各R10独立地选自H和卤素；
各p独立地选自1、2、3、4、5和6，以及
q是1、2、3或4。
优选地，R5是P(O)(OR7)2、-NR7C(O)L3-P(O)(OR7)2、-NR7C(O)L4-P(O)(OR7)2、-OL3-P(O)(OR7)2、-C(O)NR7L3-P(O)(OR7)2或-C(O)NR7L4-P(O)(OR7)2。
在(J)的一些实施方式中，R1是H。在(J)的其它实施方式中，R1是-C(O)-C15烷基；
在(J)的一些实施方式中：(i)L1是-CH2OC(O)-且L2是-OC(O)-、-O-、-NR7C(O)-或-OC(O)NR7-；或者(ii)或L1是-CH2O-且L2是-OC(O)-、-O-、-NR7C(O)-或-OC(O)NR7-；或者(iii)L1是-CH2NR7C(O)-且L2是-OC(O)-、-O-、-NR7C(O)-或-OC(O)NR7-；或者(iv)L1是-CH2OC(O)NR7-且L2是-OC(O)-、-O-、NR7C(O)-或-OC(O)NR7-。
在(J)的一些实施方式中：(i)L1是-CH2OC(O)-且L2是-OC(O)-；或者(ii)L1是-CH2O-且L2是-O-；或者(iii)L1是-CH2O-且L2是-NHC(O)-；或者(iv)L1是-CH2OC(O)NH-且L2是-OC(O)NH-。
在(J)的一些实施方式中，(i)R2是-C11烷基且R3是-C11烷基；或者(ii)R2是-C16烷基且R3是-C16烷基；或者(iii)R2是-C16烷基且R3是-C11烷基；或者(iv)R2是-C12烷基且R3是-C12烷基；或者(v)R2是-C7烷基且R3是-C7烷基；或者(vi)R2是-C9烷基且R3是-C9烷基；或者(vii)R2是-C8烷基且R3是-C8烷基；或者(viii)R2是-C13烷基且R3是-C13烷基；或者(ix)R2是-C12烷基且R3是-C11烷基；或者(x)R2是-C12烷基且R3是-C12烷基；或者(xi)R2是-C10烷基且R3是-C10烷基；或者(xii)R2是--C15烷基且R3是-C15烷基。
在(J)的一些实施方式中，R2是-C11烷基且R3是-C11烷基。
在(J)的一些实施方式中，L3是C1-C10亚烷基，其中L3的C1-C10亚烷基未经取代或被1至4个R6基团取代。
在(J)的一些实施方式中：L4是-((CR7R7)pO)q(CR10R10)p-；各R10独立地选自H和F；且p各自独立地选自2、3和4。
在(J)的一些实施方式中，各R6独立地选自甲基、乙基、异丙基、异丁基、-CH2OH、-OH、-F、-NH2、-C(O)OH、-C(O)NH2、-P(O)(OH)2和苯基。
在(J)的一些实施方式中，各R7独立地选自H、甲基和乙基。
TLR4激动剂
本发明的组合物可包括TLR4激动剂，且最优选是人TLR4的激动剂。TLR4由先天性免疫系统的细胞表达，包括常规的树突细胞和巨噬细胞[15]。经由TLR4的触发诱导使用MyD88-和TRIF-依赖通路的信号级联反应，分别导致NF-κB和IRF3/7激活。TLR4激活通常诱导大量IL-12p70生成并显著增强Th1型细胞和体液免疫应答。
多种有用的TLR4激动剂是本领域已知的，其中许多是内毒素或脂多糖(LPS)的类似物。例如，所述TLR4激动剂可以是：
(i)3d-MPL(即3-O-去酰化的单磷酰基脂质A；也称为3-去氧-酰化单磷酰基脂质A或3-O-去酰化-4'-单磷酰基脂质A)。该内毒素的单磷酰基脂质A部分的衍生物含有葡糖胺还原性末端的3位脱酰化位点。其已由明尼苏达沙门菌(Salmonella minnesota)的无庚糖突变体制备，并且在化学上类似于脂质A但缺少酸不稳定性的磷酰基基团和碱不稳定性的酰基基团。3d-MPL的制备最初在参考文献16中有描述，并且该产品已被科雷莎公司(CorixaCorporation)生产并出售。其存在于GSK公司的“AS04”佐剂中。更多详细情况请见参考文献17至20。
(ii)吡喃葡糖基脂质A(GLA)[21]或其铵盐：
(iii)氨基烷基氨基葡糖苷磷酸衍生物，如RC-529或CRX-524[22-24]。RC-529和CRX-524具有如下结构，区别在于其R2基团：
(iv)含有连接于含磷酸无环主链的脂质的化合物，如TLR4拮抗剂E5564[25,26]：
(v)如参考文献27中定义的式I、II或III的混合物，或其盐，如化合物‘ER803058’、‘ER 803732’、‘ER 804053’、‘ER 804058’、‘ER 804059’、‘ER 804442’、‘ER 804680’、‘ER 803022’、‘ER 804764’或‘ER 804057’。ER 804057也被称为E6020，其具有如下结构：
而ER 803022具有如下结构：
(vi)参考文献28所公开的多肽配体中的一种。
本发明可采用任何这些TLR4激动剂。
本发明的组合物可包括吸附所述TLR4激动剂的铝盐。具有吸附性质的TLR4激动剂通常包含含磷部分，该部分可以与铝盐上的表面基团(例如表面羟基基团)进行配体交换，尤其是具有表面羟基基团的盐。因此，有用的TLR4激动剂可包括磷酸盐/酯、膦酸盐/酯、次膦酸盐/酯、亚膦酸盐/酯、次亚膦酸盐/酯(phosphinite)、磷酸盐/酯等。优选的TLR4激动剂包括至少一种磷酸盐/酯基团[13]，例如上文所列激动剂(i)至(v)。
用于本发明的优选TLR4激动剂是3d-MPL。其可吸附至磷酸铝佐剂、氢氧化铝佐剂或两者的混合物[29]。
3d-MPL可以是酰基化不同的相关分子(如具有3、4、5或6个酰基链，它们的长度可以不同)的混合物的形式。两个葡糖胺(也称为2-脱氧-2-氨基-葡萄糖)单糖在其2-位(即2和2'位)碳上N-酰基化，3'位上也有O-酰基化。连接至碳2的基团具有下式：-NH-CO-CH2-CR1R1'。连接至碳2'的基团具有下式：-NH-CO-CH2-CR2R2'。连接至碳3'的基团具有下式：-O-CO-CH2-CR3R3'。代表性结构为：
基团R1、R2和R3各自独立地是-(CH2)n-CH3。n值优选为8至16，更优选为9至12，最优选为10。
基团R1'、R2'和R3'各自独立地是：(a)-H；(b)-OH；或(c)-O-CO-R4，其中R4是-H或-(CH2)m-CH3，其中m值优选为8至16，更优选为10、12或14。在2位上，m优选为14。在2'位上，m优选为10。在3'位上，m优选为12。因此基团R1'、R2'和R3'优选为来自十二烷酸、十四烷酸或十六烷酸的-O-酰基。
当R1'、R2'和R3'均为-H时，3d-MPL仅含有3条酰基链(2、2'和3'位上各有一条)。当R1'、R2'和R3'中仅有两个是–H时，3d–MPL可含有4条酰基链。当R1'、R2'和R3'中仅有一个是–H时，3d–MPL可含有5条酰基链。当R1'、R2'和R3'中无一是–H时，3d–MPL可含有6条酰基链。本发明所用的3d-MPL可以是含有3至6条酰基链的这些形式的混合物，但混合物中优选包含具有6条酰基链的3d-MPL，具体而言，以保证所述6条酰基链的形式占3d-MPL总重的至少10％，例如，大于或等于20％、大于或等于30％、大于或等于40％、大于或等于50％或更多。已发现具有6条酰基链的3d-MPL是佐剂活性最高的形式。
因此，可用于本发明的3d-MPL的最优选形式是：
以混合物的形式使用3d-MPL时，3d-MPL在本发明组合物中的含量或浓度指混合物中所包含的合并的3d-MPL物质。
典型的组合物包括浓度为25μg/ml至200μg/ml的3d-MPL，例如浓度为50-150μg/ml、75-125μg/ml、90-110μg/ml或约100μg/ml的组合物。通常采用25-75μg的3d-MPL/剂量，例如45-55μg，或约50μg 3d-MPL/剂量。
在水性条件下，3d-MPL可形成不同大小的胶束聚集体或颗粒，如直径小于150nm或大于500nm的胶束聚集体或颗粒。胶束聚集体或颗粒中的一种或两种可用于本发明，可通过常规试验选择较好的颗粒。本发明优选采用较小颗粒(例如小到足以产生澄清的3d-MPL水性悬液)，因为其具有优良的活性[30]。优选的颗粒的平均直径小于150nm，更优选地小于120nm，甚至可以小于100nm。然而，在大多数情况下，平均直径不小于50nm。当3d-MPL吸附至铝盐时，可能无法直接测定3d-MPL的粒度，但可以在发生吸附之前测定粒度。可通过动态光散射的常规技术来评估粒径，其揭示平均粒径。当颗粒的直径据称为xnm时，粒径通常分布在此平均值附近，但数量上至少50％(例如大于或等于60％、大于或等于70％、大于或等于80％、大于或等于90％或更多)颗粒的直径在x±25％的范围内。
式(K)[31]
所述TLR激动剂可以是式(K)化合物：
其中：
R1是H、C1-C6烷基、-C(R5)2OH、-L1R5、-L1R6、-L2R5、-L2R6、-OL2R5或-OL2R6；
L1是–C(O)-或–O-；
L2是C1-C6亚烷基、C2-C6亚烯基、亚芳基、杂亚芳基或-((CR4R4)pO)q(CH2)p-，且L2的C1-C6亚烷基和C2-C6亚烯基可任选被1至4个氟基团取代；
各L3独立地选自C1-C6亚烷基和-((CR4R4)pO)q(CH2)p-，其中L3的C1-C6亚烷基可任选被1至4个氟基团取代；
L4是亚芳基或杂亚芳基；
R2是H或C1-C6烷基；
R3选自C1-C4烷基、–L3R5、-L1R5、-L3R7、-L3L4L3R7、-L3L4R5、-L3L4L3R5、-OL3R5、-OL3R7、-OL3L4R7、-OL3L4L3R7、-OR8、-OL3L4R5、-OL3L4L3R5和-C(R5)2OH；
各R4独立地选自H和氟；
R5是-P(O)(OR9)2,
R6是–CF2P(O)(OR9)2或-C(O)OR10；
R7是–CF2P(O)(OR9)2或-C(O)OR10；
R8是H或C1-C4烷基；
各R9独立地选自H和C1-C6烷基；
R10是H或C1-C4烷基；
各p独立地选自1、2、3、4、5和6，以及
q是1、2、3或4。
式(K)的化合物优选是式(K')：
其中：
P1选自H、C1-C6烷基，其任选地被COOH和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)取代；
P2选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
前提是P1和P2中至少一个是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；
RB选自H和C1-C6烷基；
RX和RY独立地选自H和C1-C6烷基；
X选自共价键、O和NH；
Y选自共价键、O、C(O)、S和NH；
L选自共价键C1-C6亚烷基、C1-C6亚烯基、亚芳基、杂亚芳基、C1-C6亚烷基氧基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和-P(O)(OH)2；各p独立地选自1、2、3、4、5和6；以及
q选自1、2、3和4。
在式(K')的一些实施方式中：P1选自C1-C6烷基，其任选地被COOH和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)取代；P2选自C1-C6烷氧基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；RB是C1-C6烷基；X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2；各p独立地选自1、2和3；q选自1和2。
式(F)—TLR7激动剂[9]
所述TLR激动剂可以是式(F)化合物：
其中：
X3是N；
X4是N或CR3
X5是-CR4＝CR5-；
R1和R2是H；
R3是H；
R4和R5各自独立地选自H、卤素、-C(O)OR7、-C(O)R7、-C(O)N(R11R12)、-N(R11R12)、-N(R9)2、-NHN(R9)2、-SR7、-(CH2)nOR7、-(CH2)nR7、-LR8、-LR10、-OLR8、-OLR10、C1-C6烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基和C3-C8杂环烷基，其中R4和R5的C1-C6烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基和C3-C8杂环烷基各自任选地被1至3个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、-CN、-NO2、-R7、-OR8、-C(O)R8、-OC(O)R8、-C(O)OR8、-N(R9)2、-P(O)(OR8)2、-OP(O)(OR8)2、-P(O)(OR10)2、-OP(O)(OR10)2、-C(O)N(R9)2、-S(O)2R8、-S(O)R8、-S(O)2N(R9)2和-NR9S(O)2R8；-OP(O)(OR10)2、-C(O)N(R9)2、–S(O)2R8、–S(O)R8、–S(O)2N(R9)2和-NR9S(O)2R8；
或者，当存在于毗邻环原子上时，R3和R4，或R4和R5，或R5和R6可任选地彼此连接形成5-6元环，所述5-6元环任选地被R7取代；
各L独立地选自键、-(O(CH2)m)t-、C1-C6烷基、C2-C6亚烯基和C2-C6亚炔基，其中L的C1-C6烷基、C2-C6亚烯基和C2-C6亚炔基各自任选地被1至4个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、-R8、-OR8、-N(R9)2、-P(O)(OR8)2、-OP(O)(OR8)2、-P(O)(OR10)2和-OP(O)(OR10)2；
R7选自H、C1-C6烷基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基和C3-C8杂环烷基，其中R7的C1-C6烷基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷氧基和C3-C8杂环烷基各自任选地被1至3个R13基团取代，各R13独立地选自卤素、-CN、-LR9、-LOR9、-OLR9、-LR10、-LOR10、-OLR10、-LR8、-LOR8、-OLR8、-LSR8、-LSR10、-LC(O)R8、-OLC(O)R8、-LC(O)OR8、-LC(O)R10、-LOC(O)OR8、-LC(O)NR9R11、-LC(O)NR9R8、-LN(R9)2、-LNR9R8、-LNR9R10、-LC(O)N(R9)2、-LS(O)2R8、-LS(O)R8、-LC(O)NR8OH、-LNR9C(O)R8、-LNR9C(O)OR8、-LS(O)2N(R9)2、-OLS(O)2N(R9)2、-LNR9S(O)2R8、-LC(O)NR9LN(R9)2、-LP(O)(OR8)2、-LOP(O)(OR8)2、-LP(O)(OR10)2和-OLP(O)(OR10)2；
各R8独立地选自H、-CH(R10)2、C1-C8烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6杂烷基、C3-C8环烷基、C2-C8杂环烷基、C1-C6羟基烷基和C1-C6卤代烷氧基，其中R8的C1-C8烷基、C2-C8烯烃、C2-C8炔烃、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、C1-C6烷氧基、C3-C8环烷基、C2-C8杂环烷基、C1-C6羟基烷基和C1-C6卤代烷氧基各自任选地被1至3个取代基取代，所述取代基独立地选自-CN、R11、-OR11、-SR11、-C(O)R11、-OC(O)R11、-C(O)N(R9)2、-C(O)OR11、-NR9C(O)R11、-NR9R10、-NR11R12、-N(R9)2、-OR9、-OR10、-C(O)NR11R12、-C(O)NR11OH、-S(O)2R11、-S(O)R11、-S(O)2NR11R12、-NR11S(O)2R11、-P(O)(OR11)2和-OP(O)(OR11)2；
各R9独立地选自H、-C(O)R8、-C(O)OR8、-C(O)R10、-C(O)OR10、-S(O)2R10、-C1-C6烷基、C1-C6杂烷基和C3-C6环烷基，或各R9独立为与所连的N共同形成C3-C8杂环烷基的C1-C6烷基，其中所述C3-C8杂环烷基环可任选含有选自N、O和S的额外杂原子，且其中R9的C1-C6烷基、C1-C6杂烷基、C3-C6环烷基或C3-C8杂环烷基任选地被1至3个取代基取代，所述取代基独立地选自-CN、R11、-OR11、-SR11、-C(O)R11、-OC(O)R11、-C(O)OR11、-NR11R12、-C(O)NR11R12、-C(O)NR11OH、-S(O)2R11、-S(O)R11、-S(O)2NR11R12、-NR11S(O)2R11、-P(O)(OR11)2和-OP(O)(OR11)2；
各R10独立地选自芳基、C3-C8环烷基、C3-C8杂环烷基和杂芳基，其中所述芳基、C3-C8环烷基、C3-C8杂环烷基和杂芳基可任选地被1至3个取代基取代，所述取代基选自卤素、-R8、-OR8、-LR9、-LOR9、-N(R9)2、-NR9C(O)R8、-NR9CO2R8、-CO2R8、-C(O)R8和-C(O)N(R9)2；–CO2R8、-C(O)R8和-C(O)N(R9)2；
R11和R12独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基和C3-C8杂环烷基，其中R11和R12的C1-C6烷基、C1-C6杂烷基、C1-C6卤代烷基、芳基、杂芳基、C3-C8环烷基和C3-C8杂环烷基各自可任选地被1至3个取代基取代，所述取代基独立地选自卤素、-CN、R8、-OR8、-C(O)R8、-OC(O)R8、-C(O)OR8、-N(R9)2、-NR8C(O)R8、-NR8C(O)OR8、-C(O)N(R9)2、C3-C8杂环烷基、–S(O)2R8、-S(O)2N(R9)2、-NR9S(O)2R8、C1-C6卤代烷基和C1-C6卤代烷氧基；
或者R11和R12各自独立为C1-C6烷基，并与所连接的N原子共同形成可任选取代的C3-C8杂环烷基环，该环可任选含有选自N、O和S的额外杂原子；
环A是芳基或杂芳基，其中环A的芳基和杂芳基基团任选地被1至3个RA基团取代，各RA基团独立地选自-R8、-R7、-OR7、-OR8、-R10、-OR10、-SR8、-NO2、-CN、-N(R9)2、-NR9C(O)R8、-NR9C(S)R8、-NR9C(O)N(R9)2、-NR9C(S)N(R9)2、-NR9CO2R8、-NR9NR9C(O)R8、-NR9NR9C(O)N(R9)2、-NR9NR9CO2R8、-C(O)C(O)R8、-C(O)CH2C(O)R8、-CO2R8、-(CH2)nCO2R8、-C(O)R8、-C(S)R8、-C(O)N(R9)2、-C(S)N(R9)2、-OC(O)N(R9)2、-OC(O)R8、-C(O)N(OR8)R8、-C(NOR8)R8、-S(O)2R8、-S(O)3R8、-SO2N(R9)2、-S(O)R8、-NR9SO2N(R9)2、-NR9SO2R8、-P(O)(OR8)2、-OP(O)(OR8)2、-P(O)(OR10)2、-OP(O)(OR10)2、-N(0R8)R8、-CH＝CHCO2R8、-C(＝NH)-N(R9)2和-(CH2)nNHC(O)R8，或者环A上的两个毗邻RA取代基形成包含至多两个杂原子作为环成员的5-6元环；
每次出现的n均独立地为0、1、2、3、4、5、6、7或8；
各m独立地选自1、2、3、4、5和6，以及
t是1、2、3、4、5、6、7或8。
式(C)、(D)、(E)、(G)和(H)
如上所述，所述TLR激动剂可以是式(C)、(D)、(E)、(G)或(H)。
式(C)、(D)、(E)和(H)的“母体”化合物是有用的TLR7激动剂(参见参考文献7-10和32-48)，但在本文中优选通过连接含磷部分来修饰。
在式(C)、(D)和(E)的一些实施方式中，所述化合物具有式(C`)、(D`)和(E`)的结构，如下所示：
本发明的式(C)、(D)、(E)和(H)的实施方式也适用式(C`)、(D`)、(E`)和(H`)。
在式(C)、(D)、(E)和(H)的一些实施方式中：X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(C)的其它实施方式中：P3选自C1-C6烷基、CF3和-((CH2)pO)q(CH2)pOs-和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；P4选自-C1-C6烷基芳基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；XC是CH；X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；q是1或2。
在式(C)、(D)、(E)和(H)的其它实施方式中：X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；q选自1和2。
在式(C)的其它实施方式中：P3选自C1-C6烷基、CF3和-((CH2)pO)q(CH2)pOs-和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；P4选自-C1-C6烷基芳基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)；XC是N；X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；q选自1和2。
在式(D)的其它实施方式中：P5选自C1-C6烷基和-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)。
在式(D)的其它实施方式中：X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(D)的其它实施方式中：X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(E)的其它实施方式中：X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(E)的其它实施方式中：X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(E)的其它实施方式中：XE是CH2，P8是C1-C6烷氧基，其任选地被-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)取代。
在式(E)的其它实施方式中：P9是-NHC1-C6烷基，其任选地被OH和C1-C6烷基以及-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)取代。
在一些实施方式中，式(C)的化合物中P4不是-Y-L-X-P(O)(ORX)(ORY)。
在一些实施方式中，式(C)的化合物中，P4选自H、C1-C6烷基、-C1-C6烷基芳基。
在式(H)的一些实施方式中：XH1-XH2是CRH2RH3，RH2和RH3是H，XH3是N，X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(H)的一些实施方式中：XH1-XH2是CRH2RH3，RH2和RH3是H，XH3是N，X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
式(G)的“母体”化合物是有用的TLR8激动剂(参见参考文献11和12)，但在本文中优选通过连接含磷部分来修饰以允许吸附。在式(G)的一些实施方式中，所述化合物具有式(G`)的结构；
在式(G)或(G`)的一些实施方式中：XG是C且代表双键。
在式(G)或(G`)的一些实施方式中：X是共价键；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
在式(G)或(G`)的一些实施方式中：X是O；L选自C1-C6亚烷基和-((CH2)pO)q(CH2)p-，其各自任选地被独立地选自卤素、OH、C1-C4烷基、-OP(O)(OH)2和–P(O)(OH)2的1至4个取代基取代；各p独立地选自1、2和3；且q选自1和2。
水包油乳液佐剂
根据本发明的第二方面，疫苗含有作为佐剂的水包油乳液。多种这类乳液是已知的，例如MF59和AS03均在欧洲授权。
有用的乳液佐剂通常包括至少一种油和至少一种表面活性剂，所述油和表面活性剂是生物可降解(可代谢)和生物相容的。乳液中的油滴通常具有亚微米级直径，使用微流化床可容易地实现这类小尺寸以提供稳定的乳液，或通过替代性方法(如相转化)。优选乳液中至少80％(以数量计)液滴的直径小于220nm，可对其进行过滤灭菌。
所述乳液可以包含来自动物(如鱼)和/或植物来源的油。植物油的来源包括坚果、种籽和谷物。最常见的花生油、大豆油、椰子油和橄榄油是坚果油的示例。可以采用例如获自霍霍巴豆的霍霍巴油。种籽油包括红花油、棉花籽油、葵花籽油、芝麻籽油等。在谷物组中，最常见的是玉米油，但也可以使用其它谷类的油，如小麦、燕麦、黑麦、稻、画眉草、黑小麦等。甘油和1,2-丙二醇的6-10碳脂肪酸酯虽然不是天然存在于种籽油中，但可从坚果和种籽油开始，通过水解、分离和酯化合适物质制备。来自哺乳动物乳汁的脂肪和油类是可代谢的，因此可以用于本发明。获得动物来源的纯油所必需的分离、纯化、皂化和其它方法的过程是本领域中熟知的。
大多数鱼类含有容易回收的可代谢油。例如，鳕鱼肝油、鲨鱼肝油和诸如鲸蜡的鲸油是本文可使用的几种鱼油的示例。通过生化途径用5-碳异戊二烯单位合成许多支链油，其总称为萜类。鲨鱼肝油含有称为角鲨烯的支链不饱和萜类化合物，2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，其在本发明中优选使用(参见下文)。角鲨烯的饱和类似物角鲨烷也是有用的油。包括角鲨烯和角鲨烷在内的鱼油易于从市售来源获得，或可以通过本领域已知的方法获得。其它优选油是生育酚(参见下文)。可以使用油的混合物。
佐剂乳液中优选的总油量(体积百分比)为1至20％，例如2-10％。5％体积的角鲨烯含量特别有用。
表面活性剂可以按其“HLB”(亲水/亲脂平衡)分类。本发明的优选表面活性剂的HLB至少为10，例如约15。可以与本发明一起使用的表面活性剂包括但不限于：聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯表面活性剂(通常称为吐温)，特别是聚山梨酯20或聚山梨酯80；以商品名DOWFAXTM出售的环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)和/或环氧丁烷(BO)的共聚物，如直链EP/PO嵌段共聚物；重复的乙氧基(氧-1,2-乙二基)数量不同的辛苯聚醇，特别感兴趣的是辛苯聚醇9(曲通X-100，或叔辛基苯氧基聚乙氧基乙醇)；(辛基苯氧基)聚乙氧基乙醇(IGEPAL CA-630/NP-40)；磷脂，如磷脂酰胆碱(卵磷脂)；壬酚乙醇酯，如TergitolTMNP系列；衍生自月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇和油醇的聚氧乙烯脂肪醚(称为苄泽(Brij)表面活性剂)，如三甘醇单月桂基醚(苄泽30)；以及脱水山梨糖醇酯(通常称为司盘(Span))，如脱水山梨糖醇三油酸酯(司盘85)或脱水山梨糖醇单月桂酸酯。
本发明使用的乳液优选包括非离子型表面活性剂。优选的乳液中所含表面活性剂是聚山梨酯80(聚氧乙烯去水山梨糖醇单油酸酯；吐温80)、司盘85(失水山梨糖醇三油酸酯)、卵磷脂或曲通X-100。可使用表面活性剂的混合物，例如聚山梨酯80和失水山梨糖醇三油酸酯的混合物。聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯如聚山梨酯80(吐温80)和辛苯聚醇如叔辛基苯氧基聚乙氧基乙醇(曲通X-100)的组合也是有用的。另一种有用的组合包括月桂醇聚醚-9加聚氧乙烯去水山梨糖醇酯和/或辛苯聚醇。在使用了表面活性剂的混合物时，可根据其相对比重(以体积计算)计算该混合物的HLB，例如优选的体积比为1:1的聚山梨酯80和失水山梨糖醇三油酸酯的混合物的HLB是8.4。
佐剂乳液中优选的总表面活性剂量(体积百分比)为0.1至2％，例如0.25-2％。体积百分比为1％的总量特别有用，例如体积百分比为0.5％的聚山梨酯80和体积百分比为0.5％的失水山梨糖醇三油酸酯。
有用的乳液可以使用已知技术制备，例如参见参考文献3和49-5055。
本发明所用的具体水包油乳液佐剂包括但不限于：
·角鲨烯、聚山梨酯80和失水山梨糖醇三油酸酯的亚微米级乳液。该乳液的体积组成可以是约5％角鲨烯、约0.5％聚山梨酯80和约0.5％去水山梨糖醇三油酸酯。以重量计，这些比率变为4.3％角鲨烯、0.5％聚山梨酯80和0.48％去水山梨糖醇三油酸酯。这种佐剂称为“MF59”[56-58]，参考文献2的第10章和参考文献3的第12章有更详细的描述。所述MF59乳液优选包含柠檬酸根离子，例如10mM柠檬酸钠缓冲液。
·角鲨烯、生育酚和聚山梨酯80的乳液。所述乳液可包含磷酸盐缓冲盐水。这些乳液可含有2至10％角鲨烯、2至10％生育酚和0.3至3％聚山梨酯80，角鲨烯:生育酚的重量比优选小于或等于1(如0.90)，因为这能提供更稳定的乳液。角鲨烯和聚山梨酯80的体积比可以约为5:2，或者重量比约为11:5。因此这三种组分(角鲨烯、生育酚、聚山梨酯80)可以1068:1186:485或约55:61:25的重量比存在。这种佐剂称为“AS03”。此种类型的另一有用乳液可包含(每人剂量)0.5-10mg鲨烯、0.5-11mg生育酚和0.1-4mg聚山梨酯80[59]，例如，以上述比例。
·皂苷(如QuilA或QS21)和固醇(如胆固醇)结合成螺旋胶束的乳液[60]。
·含有0.5-50％油、0.1-10％磷脂和0.05-5％非离子型表面活性剂的乳液。如参考文献61所述，优选的磷脂组分是磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油、磷脂酸、鞘磷脂和心磷脂。优选亚微米液滴尺寸。
·含有角鲨烯、水性溶剂、聚氧乙烯烷基醚亲水性非离子型表面活性剂(如聚氧乙烯(12)十六十八醚)和疏水性非离子型表面活性剂(如去水山梨糖醇酯或二缩甘露醇酯，如去水山梨糖醇单油酸酯或“司盘80”)的乳液。该乳剂优选为热可逆的和/或其中至少90％油滴(以体积计)小于200nm[62]。该乳液也可含有一种或多种以下物质：糖醇；低温保护剂(例如，糖，如十二烷基麦芽苷和/或蔗糖)；和/或烷基糖苷。也可包含TLR4激动剂，如化学结构不含糖环的TLR4激动剂[63]。这类乳液可进行冻干。“AF03”产品是一种这类乳液。
优选的在本发明中使用的水包油乳液包含角鲨烯和聚山梨酯80。
可以在疫苗生产期间将该乳液与TdaP抗原混合或在给药时将乳液与抗原临时混合。因此，在一些实施方式中，在包装或出售的疫苗中佐剂和抗原可以分开保存，可以在使用时配制成最终制剂。混合时(大量生成期间或使用时)，抗原通常是水性形式，从而通过混合两种液体制备疫苗。所述两种液体的混合体积比可变(例如5:1-1:5)，但通常为约1:1。如果将乳液和抗原在试剂盒中分开保存，那么产品可以以一个含有乳液的药瓶和一个含有水性抗原的药瓶的形式而存在，用于混合以形成佐剂化的液体疫苗(单剂量或多剂量)。
优选的本发明的乳液包括角鲨烯油。其通常由鲨鱼油制备，但替代性来源也是已知的，例如参见参考文献64(酵母)和65(橄榄油)。优选用于本发明的角鲨烯(TEQ)中每克包含低于661皮克PCB，如参考文献66所公开的。乳液优选由高纯度的角鲨烯制备，例如通过参考文献67所公开的双蒸馏法制备。
当组合物包含生育酚时，可采用α、β、γ、δ、ε或ξ生育酚中的任何一种，但优选α-生育酚。生育酚可取多种形式，例如不同的盐和/或异构体。盐包括有机盐，例如琥珀酸盐、乙酸盐、烟酸盐等。D-α-生育酚和DL-α-生育酚都可使用。生育酚具有抗氧化特性，有助于稳定乳液[68]。优选的α-生育酚是DL-α-生育酚，该生育酚的优选盐是琥珀酸盐。
白喉类毒素
白喉是由白喉棒状杆菌(Corynebacterium diphtheriae)，一种革兰氏阳性无孢子需氧菌产生的。该生物体表达原噬菌体编码的ADP-核糖基化外毒素(“白喉毒素”)，处理(例如用甲醛处理)后得到无毒但保留抗原性的类毒素，能够在注射后刺激特异性抗毒素抗体的产生。参考文献69的第13章更详细地公开了白喉类毒素。优选的白喉类毒素是通过甲醛处理制备的那些。采用可补充牛提取物的生长培养基(如Fenton培养基，或Linggoud和Fenton培养基)培养白喉棒杆菌(C.diphtheriae)，接着进行甲醛处理、超滤和沉淀，可获得白喉类毒素。然后可通过包括无菌过滤和/或透析的方法来处理该类毒素物质。
可用国际单位(IU)来表示白喉类毒素的量。例如，NIBSC[70]提供了“Diphtheria Toxoid Adsorbed Third International Standard 1999(吸附的白喉类毒素的第三国际标准1999)”[71,72]，其含有160IU/安瓿。作为IU系统的替代形式，“Lf”单位(“絮凝单位”、“边界絮凝剂量”或“絮凝限值”)定义为与一个国际单位的抗毒素混合时，产生最优絮凝混合物的类毒素量[73]。例如，NIBSC提供了“Diphtheria Toxoid，Plain(白喉类毒素，普通)”[74]，其包含300LF/安瓿，以及“The 1st International Reference Reagent For DiphtheriaToxoid For Flocculation Test(用于絮凝试验的白喉类毒素的第一国际基准试剂)”[75]，其包含900Lf/安瓿。可以利用絮凝试验通过与用上述基准试剂校准的参比材料进行比较，而容易地测定组合物中的白喉毒素浓度。IU与Lf系统间的转换取决于具体的类毒素制剂。
本发明的组合物中白喉类毒素的浓度通常在2-8Lf/ml的范围内(如4Lf/ml或5Lf/ml)，但理想情况下小于或等于4Lf/ml。因此，在典型的0.5ml单位剂量体积中，白喉类毒素的量可以是2Lf、2.5Lf或小于2Lf。
所述组合物中的白喉类毒素优选吸附(更优选完全吸附)至铝盐上，优选吸附至氢氧化铝佐剂上。
破伤风类毒素
破伤风是由破伤风梭菌(Clostridium tetani)，一种革兰氏阳性有芽孢杆菌产生的。该生物体表达内肽酶(“破伤风毒素”)，经处理后得到无毒但保留抗原性的类毒素，能够在注射后刺激特异性抗毒素抗体的产生。参考文献69的第27章更详细地公开了破伤风类毒素。优选的破伤风类毒素是通过甲醛处理制得的那些。采用生长培养基(如衍生自牛酪蛋白的Latham培养基)培养破伤风梭菌(C.tetani)，然后进行甲醛处理、超滤和沉淀，能够获得破伤风类毒素。然后可通过包括无菌过滤和/或透析的方法处理此物质。
可用国际单位(IU)表示破伤风类毒素的量。例如，NIBSC提供了“TetanusToxoid Adsorbed Third International Standard 2000(吸附的破伤风类毒素的第三国际标准2000)”[76,77]，其包含469IU/安瓿。与白喉类毒素相同，“Lf”单位是IU系统的替代。NIBSC提供“The 1st International Reference Reagent forTetanus Toxoid For Flocculation Test(用于絮凝试验的破伤风类毒素的第一国际基准试剂)”[78]，其包含1000LF/安瓿。可以利用絮凝试验通过与用上述基准试剂校准的参比材料进行比较，而容易地测定组合物中的白喉毒素浓度。
本发明的组合物中破伤风类毒素的浓度通常在5-15Lf/ml的范围内(如10Lf/ml)，但理想情况下小于或等于9Lf/ml。因此，在典型的0.5ml单位剂量体积中，白喉类毒素的量可以是5Lf或小于4.5Lf。
所述组合物中的破伤风类毒素优选吸附(有时完全吸附)至铝盐上，优选吸附至氢氧化铝佐剂上。
百日咳类毒素
百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)引起百日咳。疫苗中的百日咳抗原是细胞(全细胞，采用灭活的百日咳博德特氏菌(B.pertussis)细胞形式；“wP”)或者无细胞形式(“aP”)。已经详尽记载了细胞百日咳抗原的制备(参见例如参考文献69的第21章)，例如，可通过热灭活百日咳博德特菌(B.pertussis)的I期培养物获得该抗原。本发明优选使用无细胞抗原，其包括以下三种抗原中的一种、两种或(优选地)三种：(1)脱毒的百日咳毒素(百日咳类毒素或“PT”)；(2)丝状血细胞凝集素(“FHA”)；(3)百日咳杆菌粘附素(也称为“69千道尔顿外膜蛋白”)。从在改良的Stainer-Scholte液体培养基中生长的百日咳博德特氏菌培养物中分离制备这三种抗原。可从发酵肉汤中分离PT和FHA(如通过吸附于羟基磷灰石凝胶)，但可通过加热处理和絮凝(如采用氯化钡)从细胞中提取百日咳杆菌粘附素。可用连续的色谱和/或沉淀步骤纯化抗原。可通过疏水层析法、亲和层析法和尺寸排阻层析法纯化PT和FHA。可通过离子交换层析法、疏水层析法和尺寸排阻层析法或者通过IMAC来纯化百日咳杆菌粘附素。在根据本发明而使用之前，可用甲醛处理FHA和百日咳杆菌粘附素。优选地，通过用甲醛和/或戊二醛进行处理而使PT脱毒。作为这种化学脱毒方法的替代形式，PT可以是通过诱变而降低酶活性的突变体PT[79](例如，9K/129G双突变体[80])。
本发明优选使用含PT的aP抗原。使用aP抗原时，本发明组合物通常除了PT以外还将包含FHA以及任选地百日咳杆菌粘附素。还可以任选地包含2型和3型凝集原。
无细胞百日咳抗原的量通常用微克表示。本发明的组合物中百日咳类毒素的浓度通常在2-20μg/ml的范围内(如5μg/ml或16μg/ml)，但理想情况下小于或等于4μg/ml。因此，在典型的0.5ml单位剂量体积中，白喉类毒素的量可以是2.5μg、8μg或小于2μg。
通常，百日咳类毒素、FHA和百日咳杆菌粘附素各自存在于本发明的组合物中。这些可以不同比例(以质量计)存在，例如PT:FHA:p69比为16:16:5或5:10:6。这三种抗原一般各自以小于20μg/ml存在，例如各自在4-20μg/ml范围内。通常而言，总百日咳抗原浓度小于40μg/ml。通常FHA的质量相对于百日咳杆菌粘附素过量。
组合物中的百日咳类毒素优选吸附(有时完全吸附)至该盐上，优选吸附至氢氧化铝佐剂上。任何FHA也可被吸附在氢氧化铝佐剂上。任何百日咳杆菌粘附素也可被吸附在磷酸铝佐剂上。
灭活的脊髓灰质炎病毒抗原(IPV)
脊髓灰质炎可以由三种类型的脊髓灰质炎病毒中的一种引起。这三种类型是相似的并且引起相同的症状，但它们的抗原性差异很大，被一种类型病毒感染后不能防止免受其它类型病毒的感染。如参考文献69的第24章所述，本发明优选采用三种脊髓灰质炎病毒抗原——1型脊髓灰质炎病毒(如Mahoney毒株)、2型脊髓灰质炎病毒(如MEF-1毒株)和3型脊髓灰质炎病毒(如Saukett毒株)。作为这些毒株(“Salk”毒株)的替代，如参考文献81和82所述可以使用1至3型的Sabin毒株。这些毒株可比正常Salk毒株更有效力。
脊髓灰质炎病毒可以在细胞培养物中生长。优选的培养物是Vero细胞系，它是从猴肾中得到的连续细胞系。可方便地将Vero细胞培养成为微载体。病毒感染之前和感染期间的Vero细胞的培养可涉及使用来自牛的材料(如小牛血清)，并使用乳球蛋白水解产物(例如由乳球蛋白酶降解得到的产物)。这些来源于牛的材料应从不患有BSE或其它TSE的来源获取。最终疫苗优选含有低于10ng/ml，优选小于或等于1ng/ml，例如小于或等于500pg/ml或小于或等于50pg/ml的Vero细胞DNA，例如低于10ng/ml的大于或等于50碱基对长度的Vero细胞DNA。
生长后可用诸如超滤、渗滤和层析等技术来纯化病毒颗粒。在给予患者之前，必须将脊髓灰质炎病毒灭活，这可以通过在病毒用于本发明方法之前用甲醛处理而实现。
优选地对病毒单独地进行培养、纯化和灭活，然后合并而得到用于本发明的大量混合物。
灭活脊髓灰质炎病毒(IPV)的量通常是用“DU”单位(“D-抗原单位”[83])表示。通常组合物含有浓度为80/16/64DU/ml的IPV抗原1/2/3(每0.5ml剂量40/8/32DU)。然而，在一些实施方式中，组合物可通过包含较少抗原或通过使用更强毒株的方式包括较低含量的脊髓灰质炎病毒抗原。对于1型脊髓灰质炎病毒，组合物中病毒的浓度可以是小于或等于20DU/ml，例如小于18、小于16、小于14、小于12、小于10等。对于2型脊髓灰质炎病毒，组合物中病毒的浓度可以是小于或等于4DU/ml，例如小于3、小于2、小于1、小于0.5等。对于3型脊髓灰质炎病毒，组合物中病毒的浓度可以是小于或等于16DU/ml，例如小于14、小于12、小于10、小于8、小于6等。在所有三种1型、2型和3型脊髓灰质炎病毒存在的情况下，这三种抗原可以分别以5:1:4的DU比率或其它任意合适比率而存在，例如使用Sabin毒株时的比率为15:32:45[81]。低剂量的来源于Sabin毒株的抗原是特别有用的，各单位剂量中含有小于或等于10DU的1型病毒，小于或等于20DU的2型病毒，和小于或等于30DU的3型病毒。
优选地，在其制成之前，脊髓灰质炎病毒不吸附至任何佐剂，但在其制成之后，其可吸附至所述组合物中的铝盐。
联合疫苗
除了包含D、T、Pa和/或脊髓灰质炎病毒抗原之外，本发明的免疫原性组合物还可包含来源于其它病原体的抗原。例如，这些抗原可以是HBsAg、偶联的Hib荚膜糖、偶联的脑膜炎奈瑟球菌(N.meningitidis)荚膜糖(血清组A、C、W135和/或Y中的一种或多种)或偶联的肺炎链球菌(S.pneumoniae)荚膜糖。例如，可使用PEDIARIX、MENVEO、MENACTRA、NIMENRIX、PREVNAR或SYNFLORIX的任意合适抗原组分。
然而优选地，疫苗仅有的抗原组分是(i)用于白喉、破伤风和百日咳或(ii)用于白喉、破伤风、百日咳和脊髓灰质炎病毒。
本发明的免疫原性组合物包含作为免疫原性组分的至少一种白喉类毒素、破伤风类毒素和百日咳类毒素。所述组合物包含相对于白喉类毒素过量的破伤风类毒素。该过量以Lf单位测量(但也可通过IU观察过量，例如Adacel的含量被引用为5Lf的破伤风类毒素和2Lf的白喉类毒素，或20IU的破伤风类毒素和2IU的白喉类毒素)。理想情况下所述过量是至少1.5:1(即每1Lf白喉类毒素至少1.5Lf破伤风类毒素)，例如2:1或2.5:1。所述过量通常不超过5倍(再次以Lf单位计)。
作为本公开的一个独立实施方式，本发明提供了一种免疫原性组合物，所述组合物包括无细胞百日咳组分，其中百日咳类毒素(如PT-9K/129G双突变体)、丝状血细胞凝集素和百日咳杆菌粘附素以1:1:2的质量比存在。例如，所述组合物可包括每单位剂量4μg百日咳类毒素、4μg FHA和8μg百日咳杆菌粘附素。所述组合物还可包括白喉类毒素(如2Lf/单位剂量)和破伤风类毒素(如5Lf/剂量)以提供TdaP组合。所述组合物还可包含佐剂(包括铝盐，如氢氧化铝)以及任选地本文他处所述TLR激动剂。
药物组合物和产物
本发明提供了多种免疫原性组合物。理想情况下这些是适用于人的药物组合物。药物组合物通常包含除免疫原和佐剂组分以外的成分，例如其通常包含一种或多种药物运载体和/或赋形剂。对这类组分的详细讨论参见参考文献84。
药物组合物优选式水性形式(特别是在给药点时)，但其也可以非水性液体形式或干燥形式(例如作为明胶胶囊或作为冻干物等)存在。
药物组合物可包含一种或多种防腐剂，例如硫柳汞或2-苯氧乙醇。优选不含汞的组合物，而且可制备不含防腐剂的疫苗。
药物组合物可包括生理盐(例如钠盐)以例如控制张力。通常采用氯化钠(NaCl)，其浓度可以是1至20mg/ml，例如约10±2mg/ml或9mg/ml。可存在的其它盐包括氯化钾、磷酸二氢钾、无水磷酸氢二钠、氯化镁、氯化钙等。
药物组合物可具有200mOsm/kg至400mOsm/kg的渗透压，如240-360mOsm/kg或290-310mOsm/kg。组合物可与人等渗。
药物组合物可包括淡水(例如w.f.i.)中的化合物(含或不含不溶性铝盐)，但通常包括一种或多种缓冲剂。典型的缓冲e剂包括：磷酸盐缓冲剂(除在第15方面中以外)；Tris缓冲剂；硼酸盐缓冲剂；琥珀酸盐缓冲剂；组氨酸缓冲剂(具体是有氢氧化铝佐剂时)；或柠檬酸盐缓冲剂。所含的缓冲盐浓度通常是5-20mM范围。若采用磷酸盐缓冲剂，则在一些实施方式中，磷酸根离子的浓度应小于50mM(参见上文)，例如小于10mM。
本发明组合物的pH值通常是在6.0和7.5之间。因此，制备方法可包括在包装前调整组合物pH值的步骤。给予患者的水性组合物能具有5.0-7.5的pH，更通常为5.0-6.0以最优化稳定性；在白喉类毒素和/或破伤风类毒素存在的条件下，理想情况下pH值在6.0和7.0之间。
优选无菌的药物组合物。
药物组合物优选是无热原的，如包含小于1EU(内毒素单位，标准量度)/剂量，优选小于0.1EU/剂量。1EU等于0.2ng FDA参比标准内毒素EC-2‘RSE’/剂量。
优选不含谷蛋白的药物组合物。
在生产过程中，通常用WFI(注射用水)稀释组分以得到所需的终浓度。
药物组合物适于给予动物(且特别是人)患者，因此包括人和兽医学应用。其可用于在患者中产生免疫应答的方法，所述方法包括给予患者所述组合物的步骤。
本发明可提供适合包装到单独剂量中的混合物质，随后可分配给予患者。上述浓度一般是最终包装剂量中的浓度，因此混合疫苗中的浓度可更高(如通过稀释降低至最终浓度)。
药物组合物可以单位剂型形式制备。在一些实施方式中，单位剂量的体积可为0.05-1.5ml，例如约0.5ml，用于肌肉内注射。应理解，0.5ml的剂量包括正常差异，如0.5ml±0.05ml。对于多剂量的情况，多个剂量的量在单个容器中被共同提取和包装，例如在10剂量的多剂量容器中采用5ml(或5.5ml，超过10％)。
本发明还提供含有本发明药物组合物(例如包含单位剂量)的递送装置(例如注射器、喷洒器(nebuliser)、喷雾器(sprayer)、吸入器、皮肤贴片等)。该装置可用于向脊椎动物对象给予所述组合物。
本发明还提供含本发明免疫原性药物组合物(如含单位剂量)的无菌容器(如药瓶)。
本发明还提供本发明药物组合物的单位剂量。
本发明还提供包含本发明药物组合物的密封容器。合适的容器包括例如药瓶。
本发明的药物组合物可制备成不同形式。例如，可将所述组合物制备为液体溶液或悬浮液形式的注射剂。也可制备适合在注射前溶解或悬浮于液体载剂的固体形式(如冻干组合物或喷雾冻干组合物)，但优选使用水性组合物。通常是用于肌肉内或皮内或皮下注射的悬浮液。
第一方面的组合物包括有效量的TLR激动剂，即作为单一剂量或系列剂量的部分给予个体时，所述有效量能够有效地增强针对共同给予的免疫原的免疫应答。该量视以下因素而不同：所治疗个体的健康和身体状况、年龄、所治疗个体的分类组(如非人灵长动物、灵长动物等)、个体的免疫系统合成抗体的能力、所需的保护程度、疫苗配方、主治医生对医学情况的评估和其它相关因素。
组合物的单位剂量中，TLR激动剂的量会落入相对较宽的范围内，其能通过常规试验测定。能使用l-1000μg/剂量的量，例如5-100μg/剂量或10-100μg/剂量和理想情况下小于或等于300μg/剂量，例如约5μg/剂量、10μg/剂量、20μg/剂量、25μg/剂量、50μg/剂量或100μg/剂量。因此，本发明组合物中的TLR激动剂的浓度可以是2-2000μg/ml，例如10-200μg/ml，或约5、10、20、40、50、100或200μg/ml，且理想情况下小于或等于600μg/ml。
治疗方法和免疫原性组合物的给药
本发明适用于在人体内产生免疫应答，但其也可用于非人动物(尤其是哺乳动物)对象。根据本发明制备的组合物可用于治疗儿童和成人。
本发明提供了在对象中产生免疫应答的方法，所述方法包括向对象给予本发明组合物的步骤。本发明还提供了一种本发明的组合物，用于在对象体内产生免疫应答。本发明还提供了(i)本文所述的TLR激动剂和(ii)不溶性铝盐和(iii)至少白喉类毒素、破伤风类毒素和百日咳类毒素在制备用于在对象内产生免疫应答的药物(如疫苗)中的应用。本发明还提供了(i)本文所定义的水包油乳液佐剂和(ii)至少白喉类毒素、破伤风类毒素和百日咳类毒素在制备用于在对象内产生免疫应答的药物(如疫苗)中的应用。
由这些方法和应用产生的免疫应答通常包括抗体应答，优选保护性抗体应答。所述免疫应答还可包括细胞应答。免疫后评估抗体和细胞免疫应答的方法是本领域已知的，尤其对于白喉、破伤风、百日咳和脊髓灰质炎病毒抗原。
本发明的组合物的给药通常是通过注射，可通过皮下、皮内和肌肉内途径。优选肌肉内注射。
本发明的免疫原性组合物通常给予至少3岁的人，优选至少4岁。例如，对象可以是10-64岁或青少年。所述组合物对于先前接受过常规儿童免疫(包括DTP疫苗)的人最为有用。
患者通常按所需频率接受所述组合物。各免疫过程都会涉及单个加强剂量。
化学基团
除非另有具体定义，本文所述的化学基团在用于本说明书时具有如下含义：
术语"烷基"包括饱和烃残基，包括：
-至多10个原子(C1-C10)，或至多6个原子(C1-C6)或至多4个原子(C1-C4)的直链基团。此类烷基基团的示例包括但不限于：C1-甲基、C2-乙基、C3-丙基和C4-正丁基。
-3至10个原子(C3-C10)，或至多7个原子(C3-C7)，或至多4个原子(C3-C4)的支链基团。此类烷基基团的示例包括但不限于C3-异丙基、C4-仲丁基、C4-异丁基、C4-叔丁基和C5-新戊基。
术语“亚烷基”指衍生自烷基基团的二价烃基团，并且应根据上述定义来解释。
术语“烯基”包括单不饱和烃残基，包括：
-2-6个原子(C2-C6)的直链基团。此类烯基基团的示例包括但不限于：C2-乙烯基、C3-1-丙烯基、C3-烯丙基、C4-2-丁烯基
-3至8个原子(C3-C8)的支链基团。此类烯基基团的示例包括但不限于C4-2-甲基-2-丙烯基和C6-2,3-二甲基-2-丁烯基。
术语亚烯基指衍生自烯基基团的二价烃基团，并且应根据上述定义来解释。
术语“烷氧基”包括O-连接的烃残基，包括：
-1至6个原子(C1-C6)或1至4个原子(C1-C4)的直链基团。此类烷氧基基团的示例包括但不限于C1-甲氧基、C2-乙氧基、C3-正丙氧基和C4-正丁氧基。
-3至6个原子(C3-C6)或3至4个原子(C3-C4)的支链基团。此类烷氧基基团的示例包括但不限于C3-异丙氧基和C4-仲丁氧基和叔丁氧基。
卤素选自Cl、F、Br和I。卤素优选是F。
术语“芳基”包括单环或包含6或10个碳原子的稠合芳环系统；其中，除非另有说明，芳基每次出现时可任选地被至多5个取代基取代，所述取代基独立地选自(C1-C6)烷基、(C1-C6)烷氧基、OH、卤素、CN、COOR14、CF3和NR14R15；如上文定义。芳基通常任选地被1、2或3个取代基取代。任选的取代基选自上述那些。合适的芳基基团的示例包括苯基和萘基(各自如上所述任选地被取代)。亚芳基指衍生自芳基基团的二价基团，并且应根据上述定义来解释。
术语“杂芳基”包括5、6、9或10元单环或双环芳环，包含1或2个N原子和且任选的NR14原子，或一个NR14原子和S或O原子，或者一个S原子，或一个O原子；其中，除非另有说明，所述杂芳基可任选地被1、2或3个取代基取代，所述取代基独立地选自(C1-C6)烷基、(C1-C6)烷氧基、OH、卤素、CN、COOR14、CF3和NR14R15；如下文定义。合适的杂芳基基团的示例包括：噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、三唑基、噁二唑基、噻二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吲哚、苯并咪唑基、苯并三唑基、喹啉基和异喹啉基(如上所述被任选地取代)。杂芳基指衍生自杂芳基基团的二价基团，并且应根据上述定义来解释。
术语“杂环基”是连接有C或连接有N的3至10元非芳族单环或双环，其中所述杂环烷基环包含(可能时)独立地选自N、NR14、S(O)q和O的1、2或3个杂原子；所述杂环烷基环任选地包含(可能时)1或2个双链，碳原子上任选地被1或2个取代基取代，所述取代基独立地选自(C1-C6)烷基、(C1-C6)烷氧基、OH、CN、CF3、卤素、COOR14、NR14R15和芳基。
在上述定义中，R14和R15独立地选自H和(C1-C6)烷基。
当结构式用通过未指明的或“浮动的”双键连接至分子核心的取代基定义时，例如，式(C)情况中的基团P3，该定义涵盖了该未指明取代基连接至环上任何原子的情况，其中所述浮动的键是定位的，同时允许该原子具有允许的化合价。
在本发明化合物可以互变异构体(即，酮类或烯醇类)形式存在的情况中，例如，式(C)或(H)的化合物，指的是任选包括全部此类互变异构体形式的具体化合物。
概述
术语“包括”涵盖“包含”以及“由……组成”，例如，“包括”X的组合物可以仅由X组成或可包含其它物质，例如X+Y。
术语“基本上”不排除“完全”，如“基本上不含”Y的组合物可能完全不含Y。如有需要，“基本上”一词可从本发明的定义中省略。
与数值x相关的术语“约”是可任选的，并且表示，例如x±10％。
除非另有明确说明，包括混合两种或更多种组分的步骤的工艺不要求任何特定的混合顺序。因此，组分可以任何顺序混合。在有三种组分时，可将两种组分相互合并，然后可将组合与第三种组分混合等。
通常将动物(特别是牛)材料用于培养细胞时，其应获自未患传染性海绵状脑病(TSE)，特别是未患牛海绵状脑病(BSE)的来源。
将化合物作为组合物的一部分给予机体时，该化合物或可由合适的前药替代。
在本发明中使用的含磷基团可以多种质子化和去质子化形式存在，取决于周围环境的pH值，例如溶解它们的溶剂的pH值。因此，尽管可能意在说明特定形式，除非另有指出，这些说明仅是代表性的并且不限制特定的质子化或去质子化形式。例如，在磷酸基团的情况下，磷酸基团被表示为-OP(O)(OH)2，但是该定义包含可能在酸性条件下存在的质子化形式-[OP(O)(OH2)(OH)]+和-[OP(O)(OH2)2]2+以及可能在碱性条件下存在的去质子化形式-[OP(O)(OH)(O)]-和[OP(O)(O)2]2-。
本文公开的化合物可以药学上可接受的盐的形式存在。因此，这些化合物可以它们药学上可接受的盐(例如生理上或毒理上可耐受的盐)的形式使用，(所述盐在合适的时候包括药学上可接受的碱加成盐和药学上可接受的酸加成盐)。
附图简要说明
图1显示了所示治疗组中FHA特异性记忆B细胞的百分比。
具体实施方式
疫苗制备
参考文献31和85公开了具有上述式(K)的TLR7激动剂。这些化合物之一，3-(5-氨基-2-(2-甲基-4-(2-(2-(2-膦酰乙氧基)乙氧基)乙氧基)苯乙基)苯并[f]-[1,7]萘啶-8-基)丙酸在后文中称作化合物“K2”：
向水中以4mg/ml添加化合物K2，然后添加1M NaOH以确保完全溶解，在室温下搅拌15分钟。向氢氧化铝佐剂悬浮液(Al-H)添加该物质以获得所需终浓度。使该混合物常温振荡2小时以确保充分吸附，然后添加组氨酸缓冲充成分(10mM组氨酸缓冲液，pH 6.5)。
该化合物可以一水合精氨酸盐使用(获得方法：通过在80/20甲醇/水中混合98mg所述化合物和1.7ml的0.1M精氨酸来获得57mg/ml溶液，然后添加7ml乙醇以使该盐沉淀)，在该情况下，观察到在与Al-H混合之前不需要使用NaOH进行增溶。
制备四种不同的混合物，其中K2的终浓度为10、50、250或500μg/ml(以提供100μl给药体积内1、5、25或50μg的K2剂量)；Al-H浓度均为3mg/ml。采用所有浓度时，均有大于95％的化合物K2吸附至Al-H。所述吸附的佐剂在后文称作“Al-H/K2”。
佐剂对抗原的吸附
使用单独的Al-H或Al-H/K2作为3价(DTaP)疫苗的佐剂。这些制剂显示出最佳的pH(6.5-6.8±0.1)和渗透压值(0.300±50mO)。用NaCl调节渗透压。通过离心将佐剂-抗原复合物和未吸附的抗原分离，以此检测吸附。向含有未吸附的抗原的上清加入0.4％DOC。通过加入60％TCA沉淀抗原并通过离心收集。含有TCA沉淀的抗原的团块在上样缓冲液中重悬，并加样于SDS-PAGE凝胶上。将含佐剂-抗原复合物的沉淀悬浮于解吸缓冲液(4X浓度：0.5M Na2HPO4pH、8g SDS、25g甘油、6.16g DTT和溴酚蓝)中，通过离心除去氢氧化铝并对上清进行SDS-PAGE凝胶电泳。
以2mg/ml的浓度使用单独的Al-H时，考马斯蓝所检测的DT、TT、PT、FHA和69K的吸附概况是完全的。在DOC-TCA处理的上清中没有检测到条带。Western印记分析确认了对于DT、TT、PT、FHA和69K的完全Al-H吸附。
测试了四个不同的K2浓度(0.1、0.025、0.01、0.005mg/ml)。Al-H浓度恒定为2mg/ml。甚至在0.1mg/ml K2的浓度下，所有抗原也完全吸附。
使用TLR激动剂的免疫原性测试
测试了四种疫苗，每种(每0.5ml)包含5Lf破伤风类毒素、2Lf白喉类毒素和16μg无细胞百日咳抗原(纯化的PT-9K/129G、FHA和p69百日咳杆菌粘附素的混合物)。
所述四种疫苗是(A)不含佐剂(B)含2mg/ml Al-H佐剂(C)含2mg/mlAl-H加100μg/ml合成的单磷酰脂质A(即TLR4激动剂)佐剂，或(D)含2mg/mlAl-H加1mg/ml化合物“K2”(即TLR7激动剂)佐剂。疫苗(C)和(D)中的TLR激动剂吸附至Al-H。制剂(B)、(C)和(D)中所有抗原均吸附至Al-H。
为进行比较，还测试了BOOSTRIXTM产品。如上文所述，其包含(每0.5ml)2.5Lf白喉类毒素、5Lf破伤风类毒素和18.5μg无细胞百日咳抗原(纯化的PT-9K/129G、FHA和p69百日咳杆菌粘附素的混合物)，且其含有佐剂，所述佐剂为磷酸铝和氢氧化铝盐的混合物。缓冲液和Al-H的混合物用作阴性对照。
在第0、21和35天时将四种疫苗以100μl肌肉内剂量给予雌性Balb/C小鼠(6周大)。每次剂量后2周测试血清。
针对各抗原测量血清总IgG效价，结果如下(几何平均)：
因此在所有情况和所有时间点下(第49天时的PT除外)，这6个组中的效价最高的均是接受了佐剂化抗原的小鼠(佐剂为吸附的TLR激动剂)，且相对于单独的Al-H，向Al-H中添加TLR激动剂提高了IgG应答。重要的是，与批准的BOOSTRIXTM疫苗相比，所有情况下均存在提高的应答。此外，与单独的Al-H或BOOSTRIXTM不同，吸附的TLR激动剂始终能够提高相对于不含佐剂组的抗-PT效价。
TLR激动剂的使用还会导致更快速的应答。对于所有抗原，第二剂量均显示出明显的IgG应答的增加，但第三剂量后的提高并不如此显著。这些实验中的小鼠未曾接触过DTP，但在人类的真实世界中目标患者可能在儿童时已接受了DTP疫苗，因此这些实验中第二剂量后出现的快速应答是有用的。
使用水包油乳液的免疫原性测试
制备的疫苗(每0.5ml)包含5Lf破伤风类毒素、2Lf白喉类毒素和16μg无细胞百日咳抗原(纯化的PT-9K/129G、FHA和p69百日咳杆菌粘附素的混合物)。在第0、21和35天时将这些疫苗以100μl肌肉内剂量给予雌性Balb/C小鼠(6周龄)。每次剂量后2周测试血清。疫苗是(A)不含佐剂或(B)含有MF59乳液佐剂，方法为将50μl抗原溶液与50μl MF59混合。为进行比较，还测试了BOOSTRIXTM产品，并且还测试了不含抗原的阴性对照。
针对各抗原测量血清总IgG效价，结果如下(几何平均)：
因此在未曾接触DTP小鼠的两次剂量后，含乳液佐剂的疫苗所产生的抗体效价优于批准的BOOSTRIXTM产品。该优异性在第三剂量后维持，抗-Dt应答除外。此外，与BOOSTRIXTM不同，所述乳液能够相对于不含佐剂的组提高抗-PT效价。
FHA特异性记忆B细胞
第三剂量后四至五个月，在免疫的小鼠中测量FHA特异性记忆B细胞。处死小鼠并在IL-2和CpG存在的条件下将其脾细胞培养5天以扩增所有记忆B细胞。随后收集脾细胞并接种于先前包被有FHA抗原(10mg/ml)或抗鼠Ig的96孔ELISPOT板上。孵育过夜后，清洗板以除去未粘附的脾细胞并通过生物素化的抗鼠Ig和HRP-链霉亲和素检测FHA特异性和总记忆B细胞。使用ELISPOT酶标仪对代表单个记忆B细胞的彩色点进行计数。随后计算每个样品中与总B细胞相比FHA特异性B细胞的百分比，图1显示了以下组的结果：(A)不含佐剂；(B)含Al-H佐剂；(C)含Al-H加MPL-A佐剂；(D)含Al-H加“K2”佐剂；(E)含MF59佐剂；(F)BOOSTRIXTM；和(G)阴性对照。最高的应答见于组(D)，即使用了吸附的TLR7激动剂。第二高的应答见于组(C)和(E)，其含有吸附的TLR4激动剂或乳液，其中应答基本相同但仍高于含BOOSTRIXTM产品的组。
应理解，仅以举例的方式描述了本发明，在本发明的范围和构思内可对之进行修改。
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Claims (29)

1.一种免疫原性组合物，所述组合物包括白喉类毒素、破伤风类毒素、百日咳类毒素、铝盐佐剂和TLR激动剂，所述组合物包括相对于白喉类毒素过量的破伤风类毒素(以Lf单位计量)。
2.如权利要求1所述的组合物，所述TLR激动剂是TLR4激动剂或TLR7激动剂。
3.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂吸附至所述铝盐佐剂。
4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述类毒素中的1、2或3种吸附至所述铝盐佐剂。
5.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中Al+++浓度小于或等于0.5mg/ml。
6.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述铝盐是氢氧化铝。
7.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂是本文中式“K”的化合物或其药学上可接受的盐。
8.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂是化合物K2。
9.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂包含至少一个吸附部分，所述吸附部分使该激动剂吸附至不溶性金属盐。
10.如权利要求9所述的组合物，所述吸附部分是磷酸盐/酯或膦酸盐/酯。
11.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂具有说明书中定义的式(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(II)、(J)或(K)，或者是3d-MPL。
12.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述TLR激动剂是参考文献13中定义的化合物1至102之一，或其药学上可接受的盐。
13.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物包括组氨酸缓冲剂。
14.一种免疫原性组合物，所述组合物包括白喉类毒素、破伤风类毒素、百日咳类毒素和水包油乳液佐剂，所述组合物包括相对于白喉类毒素过量的破伤风类毒素(以Lf单位计量)。
15.如权利要求14所述的组合物，所述乳液包括角鲨烯和/或聚山梨酯80。
16.如权利要求14或15所述的组合物，所述乳液中至少80％数量的油滴直径小于220nm。
17.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中白喉类毒素浓度小于或等于4Lf/ml。
18.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中破伤风类毒素浓度小于或等于9Lf/ml。
19.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中百日咳类毒素浓度小于或等于4μg/ml。
20.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物还包含三价灭活的脊髓灰质炎病毒抗原组分。
21.如前述权利要求中任一项所述的组合物，所述组合物的pH是6.1至7.9。
22.一种在对象中产生免疫应答的方法，所述方法包括给予所述对象如前述权利要求中任一项所述的组合物。
23.如权利要求22所述的方法，所述对象先前在儿童时接种过DTP疫苗。
24.一种免疫原性组合物，所述组合物包括无细胞百日咳组分，其中百日咳类毒素、丝状血细胞凝集素和百日咳杆菌粘附素的质量比为1:1:2。
25.如权利要求24所述的组合物，所述百日咳类毒素是PT-9K/129G双突变体。
26.如权利要求24或25所述的组合物，所述组合物是单位剂型，且每单位剂量包括4μg百日咳类毒素、4μg FHA和8μg百日咳杆菌粘附素。
27.如权利要求24-26中任一项所述的组合物，所述组合物还包含白喉类毒素和破伤风类毒素。
28.如权利要求24-27中任一项所述的组合物，所述组合物还包含铝盐佐剂。
29.如权利要求28所述的组合物，所述组合物包含吸附至所述铝盐的TLR激动剂。
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