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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vakzinologie und im
Besonderen einen Multi-Komponenten-Impfstoff,
der rekombinante Proteine von Haemophilus influenzae und Moraxella
catarrhalis umfasst.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Haemophilus
influenzae ist die Ursache mehrerer ernster humaner Erkrankungen,
wie Meningitis, Epiglottitis, Septikämie und Mittelohrentzündung. Es
gibt sechs Serotypen von H. influenzae, mit a bis f bezeichnet,
die durch ihr kapselförmiges
Polysaccharid identifiziert werden. H. influenzae Typ b (Hib) war
eine Hauptursache von bakterieller Meningitis bis zur Einführung mehrerer
Hib-Konjugatimpfstoffe in den 1980igern (Ref. 1. In der ganzen Anmeldung
wird auf verschiedene Literaturhinweise in Klammern Bezug genommen,
um den Stand der Technik, den diese Erfindung betrifft, vollständiger zu
beschreiben. Die vollständige
bibliographische Information für
jede Literaturstelle ist am Ende der Beschreibung, unmittelbar nach
den Ansprüchen
zu finden). Impfstoffe, die auf dem kapselförmigem Polysaccharid von H.
influenzae Typ b basieren, konjugiert mit Diptherietoxoid (Ref.
2), Tetanustoxoid (Ref. 3, und US-Patent Nr. 4 496 538) oder Neisseria
meningitidis Außenmembranprotein
(Ref. 4), waren sehr wirksam in der Reduzierung der durch H. influenzae
Typ b induzierten Meningitis. Die anderen Serotypen von H. influenzae
werden mit invasiver Erkrankung bei geringen Häufigkeiten in Verbindung gebracht,
obwohl es eine Zunahme in der Häufigkeit
bei der durch diese Stämme
verursachten Erkrankung zu geben scheint, während die Häufigkeit der Hib-Erkrankung
zurückgeht
(Ref. 5, 6). Nicht-gekapselte oder nicht-typisierbare H. influenzae
(NTHi) sind auch für
einen weiten Bereich an humanen Erkrankungen verantwortlich, einschließlich Mittelohrentzündung, Epiglottitis,
Lungenentzündung
und Tracheobronchitis. Das Auftreten der durch NTHi induzierten
Erkrankung wurde durch die Einführung
der Hib-Impfstoffe nicht beeinflusst (Ref. 7).
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Die
Mittelohrentzündung
ist die häufigste
Erkrankung der frühen
Kindheit, wobei 60 bis 70% aller Kinder im Alter von weniger als
2 Jahren zwischen eine und drei Ohrinfektionen durchmachen (Ref.
8). Chronische Mittelohrentzündung
ist verantwortlich für
Gehör-,
Sprach- und kog nitive Schwächen
bei Kindern. H. influenzae Infektionen sind für etwa 30% der Fälle von
akuter Mittelohrentzündung
und etwa 60% von chronischer Mittelohrentzündung verantwortlich. M. catarrhalis
Infektionen sind für
weitere 15 bis 20% von akuter Mittelohrentzündung verantwortlich. Allein
in den Vereinigten Staaten kostet die Behandlung von Mittelohrentzündung zwischen
1 und 2 Milliarden Dollar pro Jahr für Antibiotika und chirurgische
Behandlungen, wie Tonsillektomien, Adenoidektomien, und dem Einsetzen
von Paukenröhrchen.
Es wird geschätzt,
dass weitere 30 Milliarden $ pro Jahr für zusätzliche Therapien, wie Sprachtherapie
und spezielle Unterrichtsklassen ausgegeben werden. Moraxella (Branhamella)
catarrhalis ist die dritthäufigste
Ursache von Mittelohrentzündung
und Sinusitis bei Kindern, verantwortlich für 15 bis 20% der Krankheit.
Es wurde auch mit der Erkrankung des unteren Respirationstraktes
bei Kindern und Erwachsenen in Zusammenhang gebracht, einschließlich der
Lungenentzündung und
der chronischen Bronchitis, und seltener kann es Bakteriämie und
Meningitis verursachen (Ref. 9, 10, 11). Es sind keine Impfstoffe
vorhanden, um gegen eine M. catarrhalis Erkrankung zu schützen. Darüber hinaus werden
viele Erreger von Mittelohrentzündung
resistent gegen eine Antibiotika-Behandlung. Ein wirksamer, prophylaktischer
Impfstoff gegen Mittelohrentzündung
ist daher höchst
wünschenswert.
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Während der
natürlichen
Infektion sind oberflächen-exponierte
Außenmembranproteine,
die eine Antikörperantwort
stimulieren, potentiell wichtige Ziele für bakterizide und/oder schützende Antikörper und
daher potentielle Impfstoffkandidaten. Barenkamp und Bodor (Ref.
12) zeigten, dass die Seren von genesenden Kindern, die aufgrund
von NTHi an Mittelohrentzündung
litten, Antikörper
gegen Proteine mit hohem Molekulargewicht (HMW) enthielten. Etwa
70 bis 75% der NTHi-Stämme
exprimieren die HMW-Proteine und die meisten dieser Stämme enthalten
zwei mit hmw1ABC und hmw2ABC bezeichnete Gen-Komplexe (Ref. 13,
14). Es wurde gezeigt, dass die HMWA-Proteine Adhäsine sind,
die das Anhaften an humane Epithelzellen vermitteln (Ref. 15). Eine
Immunisierung mit einer Mischung von nativen HMW1A- und HMW2A-Proteinen führt zu einem teilweisen
Schutz im Chinchilla-Intrabulla Belastungsmodell von Otitis media
(Ref. 16).
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Das
US-Patent Nr. 5 603 938 (Barenkamp), übertragen an die St. Louis
University und die Washington University, beschreibt das Klonieren,
die Expression und das Sequenzieren der Gene, die die HMW1- und HMW2-Proteine
aus dem Stamm 12 von nicht-typisierbarem Haemophilus kodieren. Die
HMW-Proteine sind eine Familie von Proteinen aus nicht-typisierbarem
Haemophilus mit einem Molekulargewicht von etwa 120 bis 125 kDa,
die in nicht-typisierbaren Haemophilus-Stämmen gefunden werden. Die HMW-Proteine
fehlen bei gekapselten Stämmen
von Haemophilus.
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Die
Herstellung von nativen HMW-Proteinen aus H. influenzae Stämmen ist
sehr gering, und ein Verfahren für
die Herstellung von schützenden
rekombinanten HMW(rHMW)-Proteinen wurde in der WO 00/20609, veröffentlicht
am 13. April 2000, beschrieben, die auf den Rechtsnachfol ger hiervon übertragen
wurde. Ein Chinchilla-Nasopharyngeal-Kolonisationsmodell wurde speziell
entwickelt, um die Impfstoffwirksamkeit von Adhäsinen zu zeigen (Ref. 17),
und die rHMW-Proteinen sind in diesem Modell schützend, wie in der oben erwähnten WO
00/20609 beschrieben. Es wurde gezeigt, dass die rHMW1A- und rHMW2A-Proteine
einen zueinander äquivalenten
Schutz gewähren,
und für
die weiteren Impfstoffstudien wurde das rHMW1A-Protein gewählt. In dieser Anmeldung bezeichnet
rHMW ein rekombinantes HMW1A aus einem NTHi-Stamm 12, obwohl das
entsprechende rekombinante HMW1A-Protein aus anderen NTHi-Stämmen und
ein entsprechendes rHMW2A-Protein aus NTHi-Stämmen verwendet werden können. Die
entsprechenden natürlich
vorkommenden Proteine können
verwendet werden.
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Eine
zweite Familie von Adhäsionsproteinen
mit hohem Molekulargewicht wurde in etwa 25% der NTHI und in gekapselten
H. influenzae Stämmen
identifiziert (Ref. 18, 19, 20). Das US-Patent Nr. 5 646 259 (St. Geme, III
et al), übertragen
an die St Louis University und die Washington University, beschreibt
das Klonieren, die Expression und die Sequenzen von Genen, die Proteine
kodieren, die darin als die HA1- und HA2-Proteine bezeichnet werden,
welche eine begrenzte Homologie zu den HMW1- und HMW2-Proteinen
von USP 5 603 938 aufweisen.
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Das
NTHi-Mitglied dieser zweiten Familie wird als Haemophilus influenzae-Adhäsin oder
Hia (HA1) bezeichnet, und das homologe Protein, das in gekapselten
Stämmen
gefunden wird, wird als Haemophilus influenzae-Oberflächenfibrillenprotein
oder Hsf (HA2) bezeichnet. Das hia-Gen wurde ursprünglich aus einer Expressionsbibliothek
unter Verwendung von konvaleszenten Seren von einem Mittelohrentzündungs-Patient kloniert,
was darauf hinweist, dass es ein wichtiges Immunogen während der
Erkrankung ist. Die Hia- und Hsf-Musterproteine zeigen etwa 82%
Sequenzähnlichkeit,
obwohl das Hsf-Protein beträchtlich
größer ist.
Die Proteine bestehen aus konservierten Amino- und Carboxy-Enden
und mehreren Wiederholmotiven, wobei das Hsf mehr Wiederholsequenzen
enthält
als das Hia.
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Volllängen- und
N-terminal trunkierte Versionen des Hia-Proteins (rHia) in E. coli
schützen
gegen Bakteriämie,
die durch H. influenzae Typ a- und -Typ b-Organismen verursacht
wird, und verleihen einen partiellen Schutz gegen eine nasopharyngeale
Kolonisation durch einen nicht-typisierbaren
H. influenzae. In dieser Anmeldung bezeichnet rHia ein V38-rHia
aus einem NTHi-Stamm 11, obwohl andere rekombinante Volllängen- und
N-terminal trunkierte Hia-Proteine
aus anderen NTHi-Stämmen
verwendet werden können.
Entsprechende natürlich
vorkommende Proteine können
ebenfalls verwendet werden.
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Ein
in M. catarrhalis identifiziertes Adhäsin mit hohem Molekulargewicht
wurde mit 200 kDa bezeichnet und wird im US-Patent Nr. 5 808 024
(Sasaki et al), das auf den Rechtsnachfolger hiervon übertragen
wurde, sowie in der WO 96/34960, veröffentlicht am 7. November 1996,
die auf den Rechtsnachfolger hiervon übertragen wurde, beschrieben.
Das 200 kDa-Protein wurde in 96 von 109 M. catarrhalis-Stämmen identifiziert,
einschließlich
73 von 74 von Otitis media stammenden Stämmen und wird als ein Virulenzfaktor
postuliert. Es gibt eine Sequenzhomologie zwischen dem M. catarrhalis
200 kDa-Protein und den H. influenzae Hia- und Hsf-Proteinen. Darüber hinaus
erkannte anti-nativer 200 kDa-Antikörper das rHia-Protein auf einem
Immunoblot, was auf die antigene Verwandtheit hinweist.
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Es
gibt kein geeignetes Tiermodell für eine M. catarrhalis-Infektion
und -Erkrankung, aber es wurde ein bakterizider Antikörpertest
als ein Ersatztest entwickelt, wie beschrieben im oben erwähnten US-Patent
Nr. 5 808 024. Ein N-terminal trunkiertes V56 r200 kDa-Protein wurde
in E. coli exprimiert, und es wurde gezeigt, dass ein gegen V56
r200 kDa gezüchteter
Antikörper
gegen homologe und heterologe Stämmne
von M. catarrhalis bakterizid ist, womit sich seine Nützlichkeit
als ein Vakzin-Antigen zeigt. Ein V56 r200 kDa-Protein aus einem
M. catarrhalis-Stamm
4223 wird in diesem Bezug verwendet, obwohl andere rekombinante
Volllängen- oder
N-terminal trunkierte 200 kDa-Proteine aus anderen M. catarrhalis-Stämmen verwendet
werden können. Entsprechende
natürlich
vorkommende Proteine können
ebenfalls verwendet werden.
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Wenn
unter umgebungsbedingtem Stress, wie hoher Temperatur, überproduzieren
Organismen Stressantwort- oder Hitzeschockproteine (hsps). Bakterielle
hsps haben sich als wichtige Immunogene erwiesen, die sowohl B-Zellen
als auch T-Zellen stimulieren (Ref. 21). Die bakteriellen HtrA-
oder DegP-Hitzeschockproteine werden unter Stressbedingungen exprimiert,
und es wurde gezeigt, dass das H. influenzae HtrA- oder Hin47-Protein
ein partiell schützendes
Antigen im Intrabulla-Belastungsmodell von Otitis media ist (Ref.
22). Die HtrA-Proteine sind Serin-Proteasen und ihre proteolytische Aktivität macht
sie instabil. Darüber
hinaus, als Komponenten eines Multi-Komponenten-Impfstoffs, wird
das Wildtyp-HtrA-Protein beigemischte Antigene abbauen. Die ortsgerichtete
Mutagenese des H. influenzae htrA-Gens (als hin47 bezeichnet) und
die Eigenschaften der Mutanten wurde vollständig im US-Patent Nr. 5 506
139 (Loosmore et al), übertragen
an den Rechtsnachfolger, beschrieben.
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Das
US-Patent Nr. 5 506 139 (Loosmore et al) beschreibt die Präparation
von Analoga des Haemophilus influenzae Hin47-Proteins, die eine
verringerte Proteaseaktivität
aufweisen, welche weniger als etwa 10% derjenigen des natürlichen
Hin47-Proteins beträgt,
und die vorzugsweise im Wesentlichen die gleichen immunogenen Eigenschaften
wie das natürliche
Hin47-Protein besitzen. Das Patent beschreibt auch die Isolierung,
Reinigung und Charakterisierung der Nukleinsäuremoleküle, die für die Hin47-Analoga kodieren.
Das natürliche
Hin47-Protein ist immunologisch zwischen nicht-typisierbaren und
gekapselten Isolaten von H. influenzae konserviert. Die Aminosäuresequenz
des natürlichen
Hin47-Proteins und die Nukleotidsequenz des kodierenden hin47-Gens
sind in der WO 94/00149, veröffentlich
am 6. Januar, 1994, beschrieben.
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Die
Hin47-Analoga vom US-Patent Nr. 5 506 139 werden präpariert,
in dem mindestens eine Aminosäure
des natürlichen
Hin47, die zur Proteaseaktivität
beiträgt,
deletiert oder durch eine unterschiedliche Aminosäure ersetzt
wird, oder indem wenigstens eine Aminosäure in das natür liche Hin47-Protein
eingefügt
wird, wie darin besonders beschrieben. Die mindestens eine deletierte
oder ersetzte Aminosäure
kann aus den Aminosäuren
195 bis 201 des Hin47 gewählt
werden und kann besonders das Serin-197 sein, das deletiert oder durch
Alanin ersetzt werden kann. Darüber
hinaus kann die mindestens eine deletierte oder ersetzte Aminosäure His-91
sein und kann deletiert oder durch Alanin, Lysin oder Arginin ersetzt
werden. Darüber
hinaus kann die wenigstens eine deletierte oder ersetzte Aminosäure Asp-121
sein und kann deletiert oder durch Alanin ersetzt werden.
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Im
Patent der Vereinigten Staaten Nr. 5 869 302, auf den Rechtsnachfolger
hiervon übertragen,
werden mehrere an unterschiedlichen Aminosäuren des natürlichen
Hin47-Proteins bewirkte Mutationen beschrieben, um das nicht-proteolytische
Hin47-Analogon bereit zu stellen.
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In
der vorliegenden Erfindung wird die Mutation von Histidin 91 zu
Alanin (manchmal hierin als „H91A" bezeichnet) als
eine Veranschaulichung des mutanten Hin47-Proteins verwendet, obwohl
andere Hin47-Mutanten mit einer verringerten Proteaseaktivität, wie in
dem/der oben erwähnten
Patent und Anmeldung beschrieben, verwendet werden können.
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Es
wurde gezeigt, dass das nicht-proteolytische HtrA-Analogon, H91A
Hin47, ein Schutz-Antigen
gegen durch H. influenzae Typ b verursachte Bakteriämie und
gegen durch nicht-typisierbare
H. influenzae verursachte Mittelohrentzündung ist (Ref. 22). HtrA wurde
in allen untersuchten H. influenzae-Stämmen, einschließlich der
gekapselten Stämme,
gefunden. Es gab auch einen Hinweis auf eine Kreuzreaktivität mit einem spezifischen
Protein aus M. catarrhalis auf einem Immunoblot, was die Möglichkeit
eines HtrA-Analogons in diesem Organismus nahe legt.
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Das
Hauptziel eines prophylaktischen Impfstoffs gegen Mittelohrentzündung ist
es, die Etablierung einer nasopharyngealen Kolonisation durch das
Einfügen
von Adhäsinen
als Immunogene zu verhindern. Die H. influenzae HMW- und Hia-Proteine
sind Adhäsine,
von denen nachgewiesen wurde, dass sie die Kolonisation verhindern.
Jedoch, da es einen kleinen Prozentsatz an H. influenzae-Stämmen geben
kann, der die hmw- oder hia-Gene nicht enthält, wurde das H91A Hin47-Antigen
zugefügt,
um einen Schutz gegen solche Stämme bereit
zu stellen, obwohl ein beliebiges anderes nicht-proteolytisches
Analogon von Hin47 verwendet werden kann. Die Zugabe von einem oder
mehreren M. catarrhalis 200 kDa-Adhäsinen sorgt für einen
Schutz gegen die Kolonisation durch diesen Organismus. Die vorliegende
Erfindung sieht einen Multi-Komponenten-Impfstoff
vor, um gegen die Kolonisation und Erkrankung, die durch gekapselte
oder ungekapselte H. influenzae- und M. catarrhalis-Organismen verursacht
werden, zu schützen.
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Es
wäre wünschenswert,
wirksame Kombinationsimpfstoffe bereit zu stellen, umfassend H.
influenzae- und M. catarrhalis-Komponenten, die jeweilig ausgewählte Mengen
an ausgewählten
Antigenen enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine multivalente immunogene
Zusammensetzung zur Verleihung eines Schutzes in einem Wirt gegen
eine Erkrankung, die durch eine Infektion mit Haemophilus influenzae
und Moraxella catarrhalis verursacht wird, die durch mindestens
vier unterschiedliche Antigene gekennzeichnet ist, umfassend mindestens
ein Antigen aus Haemophilus influenzae und mindestens ein Antigen
aus Moraxella catarrhalis, wobei wenigstens drei dieser Antigene
Adhäsine
sind und wenigstens eines dieser Adhäsine aus Moraxella catarrhalis
ist.
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Eines
der Antigene, welches ein Adhäsin
ist, kann ein Protein mit hohem Molekulargewicht (HMW) eines nicht-typisierbaren
Stamms von Haemophilus insbesondere ein HMW1- oder HMW2-Protein
eines nicht-typisierbaren Stamms sein, der rekombinant hergestellt
werden kann.
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Ein
weiteres der Antigene, das ein Adhäsin ist, kann ein Haemophilus
influenzae-Adhäsin(Hia)-Protein eines nicht-typisierbaren
Stamms von Haemophilus influenzae oder ein Haemophilus influenzae-Oberflächenfibrillen(Hsf)-Protein
eines typisierbaren Stamms von Haemophilus influenzae sein, der
rekombinant hergestellt sein kann.
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Ein
Antigen von Haemophilus influenzae, das kein Adhäsin ist, kann ein nicht-proteolytisches
Hitzeschockprotein eines Stamms von Haemophilus influenzae sein,
welches ein Analogon des Haemophilus influenzae Hin47-Proteins sein
kann, das eine verringerte Proteaseaktivität aufweist, die weniger als
etwa 10% derjenigen des natürlichen
Hin47-Proteins beträgt.
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Eines
der Antigene, das ein Adhäsin
ist, kann ein Außenmembranprotein
von Moraxella catarrhalis sein mit einem apparenten Molekulargewicht
von etwa 200 kDa, wie bestimmt durch SDS-PAGE, und kann rekombinant
hergestellt sein.
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In Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine multivalente immunogene Zusammensetzung
zur Verleihung eines Schutzes in einem Wirt gegen eine Erkrankung
bereit gestellt, die sowohl durch Haemophilus influenzae als auch
Moraxella catarrhalis verursacht wird, die umfasst: (a) ein Analogon
des Haemophilus influenzae Hin47-Proteins mit einer verringerten
Proteaseaktivität,
die weniger als etwa 10% derjenigen des natürlichen Hin47-Proteins beträgt, (b)
ein Haemophilus influenzae-Adhäsin(Hia)-Protein
eines nicht-typisierbaren Stamms von Haemophilus influenzae, (c)
ein Protein mit hohem Molekulargewicht (HMW) eines Stamms von nicht-typisierbarem
Haemophilus influenzae und (d) ein Außenmembranprotein von Moraxella
catarrhalis mit einem apparenten Molekulargewicht von etwa 200 kDa, wie
durch SDS-PAGE bestimmt.
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In
einer solchen Zusammensetzung können
die Hin47-, Hia-, HMW- und 200 kDa-Proteine in Mengen vorliegen,
die die einzelnen immunogenen Aktivitäten der Proteine nicht beeinträchtigen,
so dass es keine Beeinflussung der Komponenten bezüglich ihrer
individuellen immunogenen Aktivitäten gibt.
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Das
Analogon des Hin47-Proteins kann eines sein, bei dem mindestens
eine Aminosäure
des natürlichen
Hin47-Proteins, die zur Proteaseaktivität beiträgt, deletiert oder durch eine
unterschiedliche Aminosäure ersetzt
wurde und das im Wesentlichen dieselben immunogenen Eigenschaften
wie das natürliche
Hin47-Protein aufweist.
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Solche
mindestens eine Aminosäure
kann aus der Gruppe, bestehend aus den Aminosäuren 91, 121 und 195 bis 207
des natürlichen
Hin47-Proteins, gewählt
werden. Besondere Mutanten, die verwendet werden können, schließen Serin-197
ersetzt durch Alanin, Histidin-91 ersetzt durch Alanin, Lysin oder
Arginin und Asp-121 ersetzt durch Alanin ein.
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Das
HMW-Protein des nicht-typisierbaren Stamms von Haemophilus influenzae
kann ein HMW1- oder ein HMW2-Protein sein und kann rekombinant hergestellt
sein. Die HMW1- und HMW2-Proteine stammen von den jeweiligen Stämmen von
nicht-typisierbarem Haemophilus influenzae und weisen die in der
folgenden Tabelle I dargestellten jeweiligen Molekulargewichte auf:
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Molekulargewicht
(kDa) nicht-typisierbarer Haemophilus influenzae-Stamm
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Die
Hia- und 200 kDa-Proteine können
rekombinant hergestellt sein und können N-terminale Trunkierungen
umfassen, V38 rHia bzw. V56 r200 kDa.
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Die
immunogene Zusammensetzung der Erfindung kann ferner mit einem Adjuvans
formuliert werden. Solch ein Adjuvans für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung kann Aluminiumphosphat, Aluminiumhydroxid, QS21, Quil
A, Derivate und Komponenten davon, ISCOM-Matrix, Calciumphosphat, Calciumhydroxid,
Zinkhydroxid, ein Glycolipidanalogon, ein Octadecylester einer Aminosäure, ein
Muramyl-Dipeptid, ein Polyphosphazen, ISCOPREP, DC-chol, DDBA und
ein Lipoprotein und andere Adjuvantien einschließen (ohne darauf beschränkt zu sein).
Vorteilhafte Kombinationen von Adjuvantien werden im Patent der
Vereinigten Staaten Nr. 5 837 250 (WO 95/34308, veröffentlicht
am 21. November, 1995) beschrieben. Das Adjuvans kann vorzugsweise
Aluminiumphosphat oder Aluminiumhydroxid (gemeinhin als Alaun bekannt)
umfassen.
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Die
Komponenten der Zusammensetzung können in geeigneten Mengen vorliegen,
um für
die erwünschte
Immunantwort zu sorgen. Die Komponenten können als ein Impfstoff für die in
vivo-Verabreichung an
den Wirt formuliert sein. Die Impfstoffzusammensetzung kann umfassen:
- (a) etwa 25 bis etwa 100 μg des Hin47-Protein-Analogons,
- (b) etwa 25 bis etwa 100 μg
des Hia-Proteins,
- (c) etwa 25 bis etwa 100 μg
des HMW-Proteins, und
- (d) etwa 25 bis etwa 100 μg
des 200 kDa-Proteins.
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Die
immunogenen Zusammensetzungen können
mit anderen antigenen Komponenten formuliert werden, um einen multivalenten
Impfstoff bereit zu stellen, bei dem die zusätzliche(n) Antigenkomponente(n)
einen Schutz gegen eine Erkrankung verleiht/verleihen, die durch
(ein) andere(s) Pathogen(e) verursacht wird. Solche zusätzlichen
Antigene sollten derart sein, dass, und in Mengen vorliegen, dass
die immunogene Aktivität
der einzelnen Komponenten des resultierenden Impfstoffs nicht durch
andere einzelne Komponenten der Zusammensetzung beeinträchtigt ist.
Solche zusätzlichen
Antigene sind vorzugsweise gereinigte Antigene in definierten Mengen
um einen Komponenten-Impfstoff herzustellen.
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Solche
zusätzlichen
Antigene können
jene sein, die traditionell in multivalenten Schutzimpfstoffen gefunden
werden, wie Diphtherietoxoid, Tetanustoxoid und Pertussisantigene,
einschließlich
Pertussistoxoid, filamentöses
Hämagglutinin,
Pertaktin und/oder Agglutinogene.
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Der
resultierende multivalente Impfstoff kann auch nicht-virulenten
Poliovirus, wie inaktivierten Poliovirus enthalten, der Poliovirus
vom Typ 1, Typ 2 und/oder Typ 3 sein kann. Der Multi-Komponenten-Impfstoff kann
ferner ein Konjugat eines Tetanus- oder Diphtherietoxoids und ein
kapselförmiges
Polysaccharid von Haemophilus influenzae, vorzugsweise PRP-T, umfassen.
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Die
Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren der Immunisierung eines
Wirts gegen eine Erkrankung, die durch eine Infektion mit sowohl
Haemophilus influenzae als auch Moraxella catarrhalis verursacht
wird, einschließlich
der Mittelohrentzündung,
welches die Verabreichung einer immunoeffektiven Menge der hierin
bereit gestellten immunogenen Zusammensetzung an einen Wirt umfasst.
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Vorteile
der vorliegenden Erfindung schließen einen multivalenten Impfstoff
ein, der einen Schutz gegen gekapselte und ungekapselte Haemophilus
influenzae- und Moraxella catarrhalis-Erkrankungen auf eine sichere und wirksame
Weise verleihen kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird darüber
hinaus aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen
verstanden werden, in denen:
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1,
mit den Feldern A und B, die anti-H91A Hin47-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Mäusen zeigt.
In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia Komponenten in einer
Konzentration von jeweils 0,3 μg
vor, und in Feld B lagen sie in einer Konzentration von jeweils
3,0 μg vor.
Zunehmende Mengen an r200 kDa wurden in 0, 0,3, 1,0, 3,0 und 10,0 μg zugegeben;
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2,
mit den Feldern A und B, die anti-rHMW-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Mäusen zeigt.
In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia Komponenten in einer
Konzentration von jeweils 0,3 μg
vor, und in Feld B lagen sie in einer Konzentration von jeweils 3,0 μg vor. Zunehmende
Mengen an r200 kDa wurden in 0, 0,3, 1,0, 3,0 und 10,0 μg zugegeben;
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3,
mit den Feldern A und B, die anti-rHia-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Mäusen zeigt.
In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia Komponenten in einer
Konzentration von jeweils 0,3 μg
vor, und in Feld B lagen sie in einer Konzentration von jeweils
3,0 μg vor.
Zunehmende Mengen an r200 kDa wurden in 0, 0,3, 1,0, 3,0 und 10,0 μg zugegeben;
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4,
mit den Feldern A, B, C und D, die anti-r200 kDa-Immunantworten
für H91A
Hin47 + rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Mäusen zeigt.
In Feld A wurden zunehmende Mengen von H91A Hin47 + rHMW + rHia
in jeweils 0, 0,3, oder 3,0 μg
zu 0,3 μg
r200 kDa zugegeben. In Feld B wurden zunehmende Mengen von H91A
Hin47 + rHMW + rHia in jeweils 0, 0,3, oder 3,0 μg zu 1,0 μg r200 kDa zugegeben. In Feld
C wurden zunehmende Mengen von H91A Hin47 + rHMW + rHia in jeweils
0, 0,3, oder 3,0 μg
zu 3,0 μg
r200 kDa zugegeben. In Feld D wurden zunehmende Mengen von H91A
Hin47 + rHMW + rHia in jeweils 0, 0,3, oder 3,0 μg zu 10,0 μg r200 kDa zugegeben;
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5,
mit den Feldern A und B, die anti-H91A Hin47-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Meerschweinchen
zeigt. In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia-Komponenten
in einer Konzentration von jeweils 25 μg vor, und in Feld B lagen sie
in einer Konzentration von jeweils 50 μg vor. Zunehmende Mengen an
r200 kDa wurden in 0, 25, 50 und 100 μg zugegeben;
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6,
mit den Feldern A und B, die anti-HMW-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Meerschweinchen
zeigt. In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia-Komponenten
in einer Konzentration von jeweils 25 μg vor, und in Feld B lagen sie
in einer Konzentration von jeweils 50 μg vor. Zunehmende Mengen an
r200 kDa wurden in 0, 25, 50 und 100 μg zugegeben;
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7,
mit den Feldern A und B, die anti-Hia-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Meerschweinchen
zeigt. In Feld A lagen die H91A Hin 47 + rHMW + rHia-Komponenten
in einer Konzentration von jeweils 25 μg vor, und in Feld B lagen sie
in einer Konzentration von jeweils 50 μg vor. Zunehmende Mengen an
r200 kDa wurden in 0, 25, 50 und 100 μg zugegeben;
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8,
mit den Feldern A, B und C, die anti-200 kDa-Immunantworten für H91A Hin47
+ rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffe bei Meerschweinchen
zeigt. In Feld A wurden zunehmende Mengen von H91A Hin47 + rHMW
+ rHia in 0, 25 oder 50 μg
jeweils zu 25 μg
r200 kDa zugegeben. In Feld B wurden zunehmende Mengen von H91A
Hin47 + rHMW + rHia in 0, 25 oder 50 μg jeweils zu 50 μg r200 kDa
zugegeben. In Feld C wurden zunehmende Mengen von H91A Hin47 + rHMW
+ rHia in 0, 25 oder 50 μg
jeweils zu 100 μg r200
kDa zugegeben;
-
9 den
Schutz des H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoffs
im Chinchilla-Modell der nasopharyngealen Kolonisation zeigt. Der
durch den Vierkomponenten-Impfstoff
gewährte Schutz
wird mit dem für
einen einkomponentigen rHMW-Impfstoff, einen zweikomponentigen rHMW
+ H91A Hin47-Impfstoff einen dreikomponentigen rHMW + H91A Hin47
+ rHia-Impfstoff und konvaleszenten Kontrollen verglichen;
-
10 den
durch den H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200 kDa-Kombinationsimpfstoff
gewährten Schutz
im Chinchilla-Modell der Intrabulla-Belastung darstellt. Der durch
den Vierkomponenten-Impfstoff gewährte Schutz wird mit dem für einen
einkomponentigen H91A Hin47(H91A)-Impfstoff, einen zweikomponentigen
rHMW + H91A Hin47-Impfstoff, einen dreikomponentigen rHMW + H91A
Hin47 + rHia-Impfstoff und Alaun-Kontrollen verglichen;
-
11 eine schematische Darstellung des Konstruktionsschemas
für die
Herstellung des Plasmids DS-2150-1 ist, das das Gen enthält, welches
das H91 Hin 47-Analogon kodiert;
-
12 eine
schematische Darstellung des Konstruktionsschemas für die Herstellung
des Plasmids BK-76-1-1 ist, das den Genkomplex hmw1ABC aus dem NTHi-Stamm
12 enthält;
-
13 eine
schematische Darstellung des Konstruktionsschemas für die Herstellung
des Plasmids BK-96-2-11 ist, das das Gen enthält, welches das N-trunkierte
V38 trunkierte Hia aus dem NTHi-Stamm 11 kodiert; und
-
14A und 14B eine
schematische Darstellung des Konstruktionsschemas für die Herstellung des
Plasmids pKS348 sind, das das Gen enthält, welches das N-trunkierte
V56 r200 kDa aus dem M. catarrhalis-Stamm 4223 kodiert.
-
ALLGEMEINE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Herstellung und Reinigung der rekombinanten H. influenzae-Antigene
rHMW, rHia und H91A Hin47 wurden vollständig in der oben erwähnten WO
00/20609 bzw. dem oben erwähnten
US-Patent Nr. 5 506 139 beschrieben.
-
Die
Kolonisation der Nasopharynx ist für viele bakterielle oder virale
Pathogene der erste Schritt in der Krankheitsentwicklung, und Impfstoffe,
die Adhäsin-Moleküle enthalten,
sollten gegen diesen ersten Schritt im Krankheitsverlauf schützen. Es
wurde gezeigt, dass die Proteine mit hohem Molekulargewicht (HMW),
die in etwa 75% der nicht-typisierbaren H. influenzae gefunden werden,
Adhäsine
sind, die gegen eine Kolonisation schützend sind, wenn sie in einer
Impfstoff-Komposition
verabreicht werden. Die HMW-Proteine sind in gekapselten H. influenzae-Stämmen oder
in etwa 25% der nicht-typisierbaren H. influenzae-Stämme nicht
vorhanden, daher sind sie nicht ausreichend für einen vollständig wirksamen
Impfstoff, welcher einen stammweiten Schutz aufweist.
-
Es
wurde gezeigt, dass auch die Hia/Hsf-Proteine Adhäsine sind,
und sie sind in allen gekapselten H. influenzae-Stämmen und
in der Mehrheit von jenen nicht-typisierbaren H. influenzae-Stämmen, die
keine HMW-Proteine produzieren, vorhanden. Das rHia-Protein ist
schützend
gegen eine Kolonisation durch NTHi und gegen durch H. influenzae
Typ a- und -Typ b-Organismen
verursachte Bakteriämie.
Es gibt einen kleinen Prozentsatz an NTHi-Stämmen, der weder HMW- noch Hia-Proteine
produziert.
-
Das
HtrA-Protein oder Hin47 wird in allen gekapselten und nicht-typisierbaren
H. influenzae-Stämmen gefunden.
Hin47 oder sein nicht-proteolytischer H91A Hin47-Mutant, ist schützend gegen
durch H. influenzae Typ b verursachte Bakteriämie und gegen durch nicht-typisierbare
H. influenzae verursachte Mittelohrentzündung, verhindert aber eine
Kolonisation nicht. Hin47 ist proteolytisch und kann selbst nicht
in Proteinformulierungen verwendet werden. Ein Kombinations-Impfstoff,
der rHMW-, rHia- und H91A Hin47-Antigene umfasst, kann formuliert
werden, um gegen eine H. influenzae-Erkrankung, einschließlich der
Mittelohrentzündung,
zu schützen.
-
Das
M. catarrhalis-200 kDa-Protein ist genetisch und antigenetisch mit
der Hia/Hsf-Familie von Adhäsinen
verwandt. Eine Immunisierung mit r200 kDa-Protein löst kreuzreaktive
bakterizide Antikörper
aus. Ein Kombinationsimpfstoff, der die drei H. influenzae-Antigene
und das M. catarrhalis-r200 kDa-Protein umfasst, kann formuliert
werden, um gegen eine H. influenzae- und M. catarrhalis-Erkrankung,
einschließlich
der Mittelohrentzündung,
zu schützen.
-
Die
Zusammensetzung der Multikomponenten-Impfstoffe ist wichtig. Die
Impfstoff-Komponenten
müssen
kompatibel sein und sie müssen
in geeigneten Verhältnissen
vereint werden, um eine antigene Interferenz zu vermeiden und beliebige
mögliche
Synergien zu optimieren. Wenn sie mit anderen, etablierten Impfstoffen verabreicht
werden, dürfen
sie den Schutz, der durch den Impfstoff gegen (eine) andere Erkrankung(en)
gewährt
wird, nicht beeinträchtigen.
-
Die
Herstellung, immunogene und schützende
Eigenschaften eines zweikomponentigen rHMW + H91A Hin47-Impfstoffs
wurde in der WO 00/35477, veröffentlicht
am 22. Juni, 2000, beschrieben.
-
Verschiedene
Antigen-Verhältnisse
wurden für
den vierkomponentigen H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200 kDa-Impfstoff
verglichen, und die immunogene Aktivität wurde bei zwei Tierarten
verglichen. Bei Mäusen verstärkte die
Zugabe der r200 kDa-Komponente zu dem niedrig dosierten Dreikomponenten-Impfstoff
(0,3 μg jeweils)
die primäre
anti-H91A Hin47-Antwort, jedoch wurde die Antwort für höher dosierten
Impfstoff (3,0 μg jeweils)
nicht beeinflusst. Bei Meerschweinchen war die anti-H91A Hin47-Antwort
für den
3- oder 4-Komponenten-Impfstoff äquivalent.
Bei Mäusen
war die anti-rHMW-Antwort auf den niedrig dosierten Dreikomponenten-Impfstoff mit oder
ohne zugegebenes r200 kDa-Antigen sehr schwach. Es schien dort weder
einen synergetischen noch einen inhibierenden Effekt auf die anti-rHMW-Antwort
auf die Zugabe der r200 kDa-Komponente zum hoch dosierten Impfstoff
zu geben. Es gab keinen sichtbaren Effekt auf die anti-rHia-Antwort
auf die Zugabe der r200 kDa-Komponente zum niedrig oder hoch dosierten
Dreikomponenten-Impfstoff. Die Immunantwort auf die r200 kDa-Komponente
mit oder ohne den zugegebenen Dreikomponenten-Impfstoff war im allgemeinen
schwächer,
als es für
die anderen Komponenten beobachtet wurde. Bei der 1,0 μg Dosis von
r200 kDa setzte die Zugabe des Dreikomponenten-Impfstoffs zu 3 μg jeweils
die Immunantwort auf das r200 kDa herab. Jedoch bei höheren Dosen
war die anti-r200 kDa-Antwort durch die Gegenwart der anderen Komponenten
unbeeinflusst. Bei Meerschweinchen war die Immunantwort auf jedes
Antigen unbeeinflusst durch die Gegenwart der anderen drei.
-
Der
durch den Vierkomponenten-Impfstoff gewährte Schutz wurde im Chinchilla-Modell
der nasopharyngealen Kolonisation bestimmt. Die Tiere waren gegen
eine Kolonisation gut geschützt,
in Graden, die zu einem einkomponentigen rHMW-Impfstoff, einem zweikomponentigen
rHMW + H91A Hin47-Impfstoff oder einem dreikomponentigen rHMW +
rHia + H91A Hin47-Impfstoff äquivalent
sind. Der durch den Vierkomponenten-Impfstoff gewährte Schutz wurde
auch im Chinchilla-Intrabulla-Belastungsmodell der Mittelohrentzündung bestimmt.
Die Tiere waren zum Teil gegen eine Mittelohrentzündung geschützt, in
Graden, die zu einem einkomponentigen H91A Hin47-Impfstoff, einem
zweikomponentigen H91A Hin47 + rHMW-Impfstoff oder einem dreikomponentigen
H91A Hin47 + rHMW + rHia-Impfstoff äquivalent sind. Diese Daten
zeigen, dass die Zugabe von mehreren Antigenen zum Impfstoff keine
schädliche
Wirkung auf den durch eine einzelne Komponente gewährten Schutz
hatte.
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Auf
die 1 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Mäusen
auf das H91A Hin47-Antigen eines
Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs veranschaulicht, in welchem
die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten auf jeweils 0,3 oder 3,0 μg festgesetzt
sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0, 0,3, 1,0, 3,0 und 10,0 μg zugegeben
wird. Hohe Antikörper-Titer
werden in den abschließend
entnommenen Seren für
alle Kombinationen erhalten.
-
Auf
die 2 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Mäusen
auf das rHMW-Antigen eines Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs
veranschaulicht, in welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten
auf jeweils 0,3 oder 3,0 μg
festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0, 0,3, 1,0,
3,0 und 10,0 μg
zugegeben wird. Die Immunantwort auf den niedrig dosierten Impfstoff
ist sehr schwach, aber hohe Antikörper-Titer werden in den abschließend entnommenen
Seren für
die hoch dosierten Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffe erhalten.
-
Auf
die 3 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Mäusen
auf das rHia-Antigen eines Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs
veranschaulicht, in welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten
auf jeweils 0,3 oder 3,0 μg
festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0, 0,3, 1,0,
3,0 und 10,0 μg
zugegeben wird. Hohe Antikörper-Titer
werden in den abschließend
entnommenen Seren für
alle Kombinationen erhalten.
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Auf
die 4 Bezug nehmend, wird dort die Immununantwort
bei Mäusen
auf das r200 kDa-Antigen eines
Ein- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs veranschaulicht, in welchem
die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten auf jeweils 0, 0,3 oder
3,0 μg festgesetzt
sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0,3, 1,0, 3,0 und 10,0 μg zugegeben
wird. Die Immunantwort auf die r200 kDa-Komponente ist bei den 0,3 μg und 1,0 μg Dosen sehr
schwach. Bei den höheren
Dosen von 3 oder 10 μg
von r200 kDa wurden hohe Antikörper-Titer
für die
abschließend
entnommenen Seren erhalten, unabhängig von der Anwesenheit oder
Abwesenheit der anderen Komponenten.
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Auf
die 5 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Meerschweinchen auf das H91A Hin47-Antigen eines Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs
veranschaulicht, in welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten
auf 25 oder 50 μg
jeweils festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0,
25, 50 oder 100 μg
zugegeben wird. Hohe Antikörper-Titer werden in den
abschließend
entnommenen Seren von allen Kombinationen erhalten.
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Auf
die 6 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Meerschweinchen auf das rHMW-Antigen eines Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs
veranschaulicht, in welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten
auf 25 oder 50 μg
jeweils festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0,
25, 50 oder 100 μg
zugegeben wird. Hohe Antikörper-Titer
werden in den abschließend
entnommenen Seren von allen Kombinationen erhalten.
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Auf
die 7 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Meerschweinchen auf das rHia-Antigen
eines Drei- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs veranschaulicht, in
welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten auf 25 oder 50 μg jeweils
festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 0, 25, 50 oder
100 μg zugegeben
wird. Hohe Antikörper-Titer
werden in den abschließend
entnommenen Seren von allen Kombinationen erhalten.
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Auf
die 8 Bezug nehmend, wird dort die Immunantwort bei
Meerschweinchen auf das r200 kDa-Antigen eines Ein- oder Vier-Komponenten-Impfstoffs
veranschaulicht, in welchem die H91A Hin47 + rHMW + rHia-Komponenten
auf 0, 25 oder 50 μg
jeweils festgesetzt sind und r200 kDa in Konzentrationen von 25,
50 oder 100 μg
zugegeben wird. Hohe Antikörper-Titer
werden in den abschließend
entnommenen Seren von allen Impfstoffen erhalten.
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Auf
die 9 Bezug nehmend, wird dort der Schutz veranschaulicht,
der durch den vierkomponentigen H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200
kDa-Impfstoff gegen eine nasopharyngeale Kolonisation in einem Chinchilla-Modell
gewährt
wird. Der Schutz ist vergleichbar mit dem, der durch einen monovalenten
rHMW-Impfstoff, einen zweikomponentigen rHMW + H91A Hin47-Impfstoff und einen
dreikomponentigen rHMW + rHia + H91A Hin47-Impfstoff gewährt wird.
-
Auf
die 10 Bezug nehmend, wird dort der Schutz veranschaulicht,
der durch den vierkomponentigen H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200
kDa-Impfstoff gegen eine Mittelohr-Infektion in einem Chinchilla-Modell
gewährt
wird. Der Schutz ist vergleichbar mit dem, der durch einen monovalenten
rHMW-Impfstoff, einen zweikomponentigen H91A Hin47 + rHMW-Impfstoff
und einen dreikomponentigen H91A Hin47 + rHMW + rHia-Impfstoff gewährt wird.
-
BEISPIELE
-
Die
obige Offenlegung beschreibt im Allgemeinen die vorliegende Erfindung.
Ein vollständigeres
Verständnis
kann durch den Bezug auf die folgenden spezifischen Beispiele erhalten
werden. Diese Beispiele werden einzig und allein zu Zwecken der
Veranschaulichung beschrieben und sind nicht dazu gedacht, den Umfang
der Erfindung einzuschränken. Änderungen
in der Form und Substitution von Äquivalenten werden eingehend
betrachtet, wie es die Umstände
nahe legen oder zweckdienlich machen können. Obwohl hierin bestimmte
Begriffe verwendet wurden, sind solche Begriffe in einem beschreibenden
Sinn und nicht zu Zwecken der Einschränkungen gedacht.
-
Verfahren
der molekularen Genetik, der Protein-Biochemie, der Immunologie
und der Fermentations-Technologie, die in dieser Offenbarung verwendet,
aber nicht explizit beschrieben werden, und diese Beispiele, werden
umfänglich
in der wissenschaftlichen Literatur berichtet und liegen gut in
der Befähigung
der Fachleute im Fachbereich.
-
Beispiel 1
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Präparation
der H91A Hin47-Impfstoff Komponente.
-
Der
H91A Hin47-Mutant wurde präpariert,
wie in dem oben erwähnten
US-Patent Nr. 5 506 139 beschrieben. In Kürze, ein Oligonukleotid 5' ATCAATAACAGCATTATTGGT
3' (SEQ ID NO: 1)
wurde synthetisiert, das den Histidin-Rest bei 91 zu einem Alanin ändern würde (Ref.
17).
-
Das
Plasmid JB-1276-1-2 ist ein pUC-basiertes Plasmid, das das T7/hin47-Gen
auf einem EcoR I-Fragment enthält,
und wurde verwendet, um das hin47-Gen in M13mp18 für eine ortsgerichtete
Mutagenese mit dem In Vitro Site-Directed Mutagenesis-Kit von Amersham
zu klonieren. Die Präparation
des Plasmids JB-1276-1-2 wird im USP 5 506 139 beschrieben. Die
Mutation des His91-Kodons zu Ala91 wurde durch örtliches Sequenzieren bestätigt. Das
H91A-mutante hin47-Gen
wurde in einen pT7-7 subkloniert, um das Plasmid DS-1277-19 zu erzeugen
(11).
-
Das
H91A Hin47-Expressionsplasmid (DS-1277-19) verwendet eine Ampicillin-Selektion.
Das T7/H91A hin47-Gen wurde in pBR328 kloniert, so dass eine Tetracyclin-Selektion
verwendet werden konnte. Der Vektor DS-1312-12 war daher ein pBR328-basiertes
Plasmid, das die T7/H91A hin47-Gensequenzen zwischen den EcoR I-
und Cla I-Stellen enthielt, das funktionale Ampicillin- und Tetracyclin-Resistenzgenen
aufwies und eine Wiederholung der Hind III – BamH I-Sequenzen enthielt,
welche sowohl in pBR328 als auch in pEVvrfl gefunden werden.
-
Ein
neues auf DS-1312-12 basierendes Plasmid wurde konstruiert, das
eine Kanamycin-Selektion
verwendet. Das Konstruktionsschema ist in 11 gezeigt.
Plasmid-DNA von DS-1312-12
wurde mit Hind III verdaut, wodurch zwei Fragmente erzeugt wurden.
Das größere 5,9
kb-Fragment enthielt ein tetR-Gen ohne Promoter, das ampR-Gen und
das T7/H91A hin47-Gen und wurde wieder an sich selbst ligiert, um
den Vektor DS-2140-3 zu erzeugen. Das Plamid DS-2140-3 wurde mit Pst I verdaut, und
das kan-Gen von Plasmid pUC-4K (P-L Biochemicals) wurde in die Pst
I-Stelle eingefügt,
um das Plasmid DS-2150-1 zu erzeugen, das kann ist und sensitiv
sowohl gegen Ampicillin als auch Tetracyclin.
-
Plasmid-DNA
aus DS-2150-1 wurde aus einer 50 ml Kultur hergestellt, indem ein
Protokoll, das auf der Holmes und Quigley-Prozedur basiert (Ref.
23), verwendet wurde und Extraktionen mit Phenol und Chloroform
einschließend.
E. coli BL21(DE3)-Zellen wurden wie folgt elektrokompetent gemacht.
In Kürze,
10 ml der Übernacht-Kultur
wurden in 500 ml YT-Medium eingeimpft, und die Zellen wurden bei
37°C unter
Schütteln wachsen
gelassen, bis sie einen A620 = 0,540 erreichten.
Die Kultur wurde 30 min lang auf Eis gekühlt, bei 5K U/min 15 min lang
zentrifugiert, und das Zell-Pellet in 500 ml eiskaltem sterilem
Wasser resuspendiert. Die Zell-Suspension
wurde wie zuvor zentrifugiert und das Zell-Pellet in 250 ml eiskaltem
sterilem Wasser resuspendiert. Die Zell-Suspension wurde wieder
zentrifugiert, und die Zellen wurden in 10 ml 10%-igem Glycerin resuspendiert.
Die Glycerin-Suspension wurde zentrifugiert und die Zellen wurden
in 1,5 ml 10%-igem Glycerin resuspendiert, als 40 μl-Proben
aliquotiert und bei –70°C gelagert.
-
Ein
Aliquot der elektrokompetenten BL21(DE3)-Zellen wurde auf Eis aufgetaut
und etwa 9 ng der DS-2150-1-DNA wurde hinzugefügt. Die Proben wurden 3 min
lang auf Eis inkubiert, anschließend in eine –20°C BioRad
Gene Pulser Elektroden-Küvette überführt und
einem elektrischen Puls ausgesetzt. 900 μl SOC-Medium wurde zugefügt und die
Mischung wurde in ein Kulturröhrchen überführt, wo
es bei 37°C
1 Stunde lang inkubiert wurde, bevor es auf 25 μg/ml Kanamycin enthaltenden
YT-Agar ausplattiert wurde. Die Platte wurde über Nacht bei 37°C inkubiert
und einzelne Kolonien wurden für
die Expressionsstudien verwendet.
-
Einzelne
Klone wurden in NZCYM-Medium bis zu einem A600nm von
etwa 0,3 wachsen gelassen und Laktose wurde zu 1% hinzugegeben,
um die Expression zu induzieren. Die Zellen wurden während 4
Stunden wachsen gelassen, anschließend geerntet und mit SDS-PAGE
analysiert. Der Klon DS-2171-1-1 wurde als ein repräsentativer
Klon gewählt,
der hohe Level an H91A Hin47 exprimierte.
-
Der
den DS-2171-1-1 enthaltenden E. coli wurde in 2 × 2 l-Kolben wachsen gelassen,
die 250 ml ECGM (enthaltend 8 g/l Glucose, pH 6,5) enthielten, und
unter Schütteln
bei 37°C
während
etwa 9 Stunden im Dunkeln bei 250 U/min inkubiert. Die Kulturflüssigkeit
(2 × 250
ml) wurde in einen 10 l-Fermenter geimpft und die Kultur wurde bei
37°C wachsen
gelassen. Nach etwa 10 Stunden der Inkubation wurde 1% Lactose (Endkonzentration)
für die
Induzierung zugegeben, gefolgt von einer zusätzlichen 4-stündigen Inkubation.
-
Die
Kulturflüssigkeit
wurde in sterile Transferflaschen geerntet und aufkonzentriert und
durch eine Querfluss-Filtration gegen 50 mM Tris/HCl-Puffer, pH
8,0 diafiltriert. Die Zellen im Konzentrat wurden lysiert unter
Verwendung eines Hochdruck-Homogenisators (2 Durchläufe bei
15 000 psi), um das H91A Hin47-Protein freizusetzen. Die Zelltrümmer wurden
durch Zentrifugation bei 15 000 U/min 1,5 Stunden lang entfernt. Der Überstand
wurde durch Zentrifugation weiter geklärt und durch einen 0,22 μm Filter
ohne Ausgang filtriert. Die Produkte können bei –70°C gefroren bis zur weiteren
Verarbeitung gelagert werden.
-
Natriumchlorid
(NaCl) wurde zu der geklärten
Probe auf eine Endkonzentration von 100 mM hinzugegeben. Die Probe
wurde dann auf einer Anionenaustausch-Chromatographiesäule (TMAE-Fractogel)
gereinigt, die mit 100 mM NaCl enthaltendem 50 mM Tris pH 8,0 äquilibriert
wurde. Das H91A Hin47-Protein wurde im Durchlauf erhalten.
-
Die
wässrige
Schicht wurde auf eine keramische Hydroxyapatit Typ 1(CHTP-1)-Säule geladen,
die mit 10 mM Natriumphosphat-Puffer pH 8,0 äquilibriert war. Die Säule wurde
anschließend
mit 150 mM Natriumphosphat-Puffer pH 8,0 gewaschen und das H91A
Hin47 wurde mit 175 mM Natriumphosphat-Puffer, pH 8,0, der 1 M NaCl
enthielt, eluiert.
-
Das
gereinigte H91A Hin47-Protein wurde unter Verwendung einer Membran
mit einer 10 kDa Molekulargewichtsgrenze aufkonzentriert, gefolgt
von einer Diafiltration mit etwa 10 Volumina Phosphat-gepufferter Salzlösung (PBS),
pH 7,5.
-
Das
gereinigte H91A Hin47-Protein in PBS wurde durch einen Q600 Sartobind
Membranadsorber laufen gelassen. Nach dem Durchlaufen der Lösung wurde
die Membran unter Verwendung von 1,0 M KCl/1,0 M NaOH regeneriert,
gefolgt von Waschen mit 1 M KCl und anschließendem Äquilibrieren mit PBS. Der Prozess wurde
zweimal wiederholt. Das konzentrierte diafiltrierte H91A Hin47-Protein
wurde steril durch einen 0,22 μm Membranfilter
filtriert. Das sterile H91A Hin47-Protein wurde mit Aluminiumphosphat
als Hilfsstoff versehen. Das adsorbierte gereinigte Konzentrat wurde
verdünnt,
um die adsorbierte Masse in 400 μg/ml
herzustellen.
-
Beispiel 2
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Präparation
der rHMW-Impfstoff-Komponente.
-
Die
Herstellung und Reinigung des rHMW-Proteins wurde in der WO 00/20609,
veröffentlicht
am 13. April, 2000, beschrieben.
-
In
Kürze,
das Plasmid pHMW1-15 (Ref. 13) enthält eine Xba I-Stelle innerhalb
der T7-Promotorsequenz
und eine singuläre
BamH I-Stelle innerhalb der kodierenden Sequenz des reifen HMW1A-Proteins
des nicht-typisierbaren Haemophilus-Stamms 12. Das 1,8 kb Xba I-BamH
I-Fragment von pHMW1-15 wurde deletiert und durch ein aus Oligonukleotiden
erzeugtes etwa 114 bp Xba I-BamH I-Fragment ersetzt. Das resultierende
11,3 kb-Plasmid, DS-1046-1-1, enthält daher den T7-Promotor, der
mit dem hmw1ABC-Operon, welches das reife 125 kDa HMW1A-Protein kodiert,
im Rahmen verbunden ist (12).
-
Das
Plasmid DS-1046-1-1 enthält
die T7-hmw1ABC-Genkassette und weist eine singuläre Bgl II-Stelle außerhalb
der kodierenden Region des reifen HMW1A-Gens auf. Das Plasmid DS-2224-1-4 enthält das E.
coli cer-Gen, das sich auf einem BamH I-Fragment befindet. Dieses
Fragment wurde isoliert und in die Bgl II-Stelle des Plasmids DS-1046-1-1
ligiert, um das Plasmid BK-35-4 zu erzeugen (12). Die
Kanamycin-Resistenz-Kassette wurde aus einem pUC 4K durch eine Sal
I-Restriktion herausgeschnitten und in das Sal I-geschnittene BK-35-4-Plasmid ligiert,
um das Plasmid BK-76-1-1 zu erzeugen (12).
-
Plasmid-DNA
von BK-76-1-1 wurde aus einer 50 ml Kultur hergestellt, indem ein
Protokoll, das auf der Holmes und Quigley-Prozedur basiert (Ref.
23), verwendet wurde und Extraktionen mit Phenol und Chloroform einschließend. Die
Plasmid-DNA wurde in E. coli BL21(DE3)-Zellen durch Elektroporation
unter Verwendung einer BioRad-Apparatur eingeführt. Die Stämme wurden bei 37°C in NZCYM-Medium
bis auf eine optische Dichte von A578 =
0,3 wachsen gelassen, anschließend
durch die Zugabe von Lactose auf 1,0% 4 Stunden lang induziert.
Die Proben wurden mit SDS-PAGE-Lyse + -Ladepuffer auf 0,2 OD/μl eingestellt
und die gleiche Menge der Proteinprobe wurde auf SDS-PAGE-Gele geladen.
Klon BK-116-1 wurde als ein repräsentativer
Klon gewählt,
der gute Level an rHMW exprimierte.
-
Rekombinantes
HMW-Protein wurde als Einschlußkörper in
E. coli exprimiert und wurde wie folgt gereinigt. E. coli Zell-Pellets
aus 500 ml Kultur wurden in 50 ml von 0,1 M NaCl enthaltenden 50
mM Tris-HCl, pH 8,0 resuspendiert und durch Ultraschallbehandlung
auseinander gebrochen. Das Extakt wurde bei 20 000 g 30 min lang
zentrifugiert und der resultierende Überstand wurde verworfen. Das
Pellet wurde weiter extrahiert in 50 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0,
das 0,5% Triton X-100 und 10 mM EDTA enthielt, anschließend bei
20 000 g 30 min lang zentrifugiert, und der Überstand wurde verworfen. Das
Pellet wurde weiter extrahiert in 50 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0,
das 1% Octylglucosid enthielt, anschließend bei 20 000 g 30 min lang
zentrifugiert, und der Überstand
wurde verworfen.
-
Das
resultierende Pellet, das nach den oben genannten Extraktionen erhalten
wurde, enthielt die Einschlusskörper.
Das Pellet wurde in 6 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das 6 M Guanidin
und 5 mM DTT enthielt, solubilisiert. Zwölf ml von 50 mM Tris-HCl, pH
8,0 wurde zu dieser Lösung
hinzugefügt,
und die Mischung wurde bei 20 000 g 30 min lang zentrifugiert. Der Überstand
wurde mit Polyethylenglycol (PEG) 4000 in einer Endkonzentration
von 7% ausgefällt.
Das resultierende Pellet wurde durch Zentrifugation bei 20 000 g
während
30 min entfernt, und der Überstand
wurde durch (NH4)2SO4 in einer 50%-igen Sättigung präzipitiert. Nach der Zugabe
von (NH4)2SO4 durchlief die Lösung eine Phasenseparation,
wobei das Protein zur oberen Phase ging, welche dann einer Zentrifugation
bei 20 000 g während
30 min unterworfen wurde. Das resultierende Pellet wurde in 2 ml
50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das 6 M Guanidin HCl und 5 mM DTT enthielt,
gelöst,
und die klare Lösung
wurde auf einer Superdex 200 Gelfiltrationssäule, äquilibriert in 2 M Guanidin
HCl enthaltenden 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, gereinigt. Die Fraktio nen
wurden durch SDS-PAGE analysiert, und jene, die das gereinigte rHMW1
enthielten, wurden vereinigt und über Nacht bei 4°C gegen PBS
dialysiert und anschließend
bei 20 000 g 30 min lang zentrifugiert. Das Protein blieb unter
diesen Bedingungen löslich
und Glycerin wurde zu der rHMW1-Präparation in einer Endkonzentration
von 20% für
eine Lagerung bei –20°C zugefügt.
-
Die
Konzentration einer rHMW-Impfstoffkomponente wurde auf 400 μgml–1 in
PBS (pH 7,3) eingestellt und wurde mit Aluminiumphosphat als Adjuvans
auf eine Endkonzentration von 3 μgml–1 versehen.
Unterschiedliche Dosen wurden hergestellt, indem die Stock-Lösung mit
3 μgml–1 Aluminiumphosphat
in Wasser verdünnt
wurde.
-
Beispiel 3
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht die Herstellung der rHia-Impfstoffkomponente.
-
In
Kürze,
das Plasmid DS-1843-2 ist ein pBR328-basiertes Plasmid, in welches
eine Mehrfach-Klonierungsstelle
und zwei Transkriptionsterminatoren auf Oligonukleotiden eingeführt wurden,
zwischen den EcoR I- und Pst I-Stellen, wodurch sowohl das Chloramphenicol-
als auch das Ampicillin-Resistenz-Gen zerstört wird (6B).
Das Kanamycin-Resistenz-Gen aus pUC-4K wurde an der Sal I-Stelle
eingefügt,
um Plasmide DS-2147-1 zu generieren, das Kanamycin-resistent und Tetracyclin-sensitiv
ist. Das Plasmid DS-2224-1-4 ist ein pUC-Plasmid, das ein synthetisches
E. coli cer-Gen enthält
(Ref. 15), konstruiert aus Oligonukleotiden und flankiert durch
BamH I-Stellen. Das 290 bp BamH I-Fragment des cer-Gens wurde in
die BamH I-Stelle von DS-2147-1 eingefügt, wodurch das Plasmid BK-2-1-2
erzeugt wurde. Dieses pBR-basierte Plasmid enthält daher eine Mehrfach-Klonierungsstelle,
das Kanamycin-Resistenz-Gen und das cer-Gen. Das Plasmid BK-2-1-2 wurde
mit Bgl II linearisiert und dephosphoryliert. Das Plasmid DS-2186-2-1
wurde mit Bgl II und BamH I verdaut und das 3,6 kb T7 V38 hia-Fragment
wurde in BK-2-1-2 eingefügt,
wodurch das Plasmid BK-96-2-11 erzeugt wurde (13).
-
Plasmid-DNA
von BK-96-2-11 wurde aus einer 50 ml Kultur hergestellt, indem ein
Protokoll, das auf der Holmes und Quigley-Prozedur basiert (Ref.
23), verwendet wurde und Extraktionen mit Phenol und Chloroform
einschließend.
Die Plasmid-DNA wurde in elektrokompetente E. coli BL21(DE3)-Zellen
durch einen Elektroporator unter Verwendung eines BioRad Elektroporators
eingeführt.
Die Stämme
wurden bei 37°C
in NZCYM-Medium unter Verwendung der geeigneten antibiotischen Selektion
auf eine optische Dichte von A578 von 0,3
wachsen gelassen, vor der Induktion durch die Zugabe von Lactose
zu 1,0% während
4 Stunden. Die Proben wurden mit SDS-PAGE-Lyse + -Ladepuffer auf
0,2 OD/μl
eingestellt, und die gleiche Menge von jeder Proteinprobe wurde
auf SDS-PAGE-Gele geladen. Der Klon BK-131-1-1 wurde als ein repräsentativer
Klon gewählt,
der gute Level an V38 rHia exprimierte (13).
-
Rekombinantes
trunkiertes Hia-Protein wurde als Einschlusskörper in E. coli exprimiert
und wurde wie folgt gereinigt. E. coli Zell-Pellets aus 500 ml Kultur
wurden in 50 ml von 0,1 M NaCl enthaltenden 50 mM Tris-HCl, pH 8,0
resuspendiert und durch Ultraschallbehandlung aufgebrochen. Das
Extakt wurde bei 20 000 g 30 min lang zentrifugiert, und der resultierende Überstand
wurde verworfen. Das Pellet wurde in 50 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0,
das 0,5% Triton X-100
und 10 mM EDTA enthielt, weiter extrahiert, anschließend bei
20 000 g 30 min lang zentrifugiert, und der Überstand wurde verworfen. Das
Pellet wurde weiter extrahiert in 50 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0,
das 1% Octylglucosid enthielt, anschließend bei 20 000 g 30 min lang
zentrifugiert, und der Überstand
wurde verworfen.
-
Das
resultierende Pellet, das nach den oben genannten Extraktionen erhalten
wurde, enthielt die Einschlusskörper.
Das Pellet wurde in 6 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das 6 M Guanidin
und 5 mM DTT enthielt, solubilisiert. Zwölf ml von 50 mM Tris-HCl, pH
8,0 wurde zu dieser Lösung
hinzugefügt,
und die Mischung wurde bei 20 000 g 30 min lang zentrifugiert. Der Überstand
wurde mit Polyethylenglycol (PEG) 4000 in einer Endkonzentration
von 7% präzipitiert.
Das resultierende Pellet wurde durch Zentrifugation bei 20 000 g
während 30
min entfernt, und der Überstand
wurde durch (NH4)2SO4 in einer 50%-igen Sättigung präzipitiert. Das (NH4)2SO4-Präzipitat
wurde durch Zentrifugation bei 20 000 g während 30 min gesammelt. Das
resultierende Pellet wurde in 2 ml von 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das
6 M Guanidin HCl und 5 mM DTT enthielt, gelöst, und die klare Lösung wurde
auf einer Superdex 200 Gelfiltrationssäule, äquilibriert in 50 mM Tris-HCl
pH 8,0, 2 M Guanidin HCl enthaltend, gereinigt. Die Fraktionen wurden
durch SDS-PAGE analysiert, und jene, die das gereinigte rHia enthielten,
wurden vereinigt und über
Nacht bei 4°C
gegen PBS dialysiert, anschließend
bei 20 000 g 30 min lang zentrifugiert. Das Protein blieb unter
diesen Bedingungen löslich
und Glycerin wurde zu der rHia-Präparation
in einer Endkonzentration von 20% für eine Lagerung bei –20°C zugefügt.
-
Die
Konzentration der rHia-Impfstoffkomponente wurde auf 400 μgml–1 in
PBS (pH 7,3) eingestellt und wurde mit Aluminiumphosphat als Adjuvans
auf eine Endkonzentration von 3 mgml–1 versehen.
Unterschiedliche Dosen wurden hergestellt, indem die Stammlösung mit
3 mgml–1 Aluminiumphosphat
in H2O verdünnt wurde.
-
Beispiel 4
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht die Präparation
der r200 kDa-Impfstoffkomponente.
-
Das
USP 5 808 024, dem Rechtsnachfolger hiervon zugewiesen, und die
WO 96/34960 beschreiben die Isolierung aus einem Genom, eine M.
catarrhalis -Genom-Bibliothek in Phage Lambda, einen Lambda-Phagen-Klon
8II, der das etwa 200 kDa-Protein exprimierte. DNA wurde extrahiert
und eine Reihe von Plasmid-Vektoren wurde aus DNA-Fragmenten präpariert.
Das Plasmid pKS348 wurde konstruiert, wie schematisch in den 14 und 14B gezeigt.
Das, ein 1,1 kb KpnI/XhoI-Fragment enthaltende Plasmid pKS47 wurde
mit XhoI und KpnI verdaut und durch Agarose-Gelelektrophorese separiert.
Das 1,1 kb-Fragment wurde aus dem Gel isoliert und in das Plasmid
pKS5, das ein 4,9 kb XhoI/SalI-Fragment enthielt, eingefügt, welches vorher
mit den gleichen beiden Enzymen verdaut und gereinigt worden war,
um pKS80 zu bilden. Ein etwa 5,8 kb PstI-Fragment aus pKS80 wurde
in einen pT7-7-Vektor eingefügt
(Ref. 24), der mit PstI verdaut und dephosphoryliert worden war.
Die Orientierung des Inserts wurde durch eine Restriktionsenzym-Analyse
bestimmt und pKS122 wurde für
die weitere Konstruktion gewählt
(siehe 14A).
-
Eine
etwa 500 bp 5'-Region
des 200 kDa-Gens wurde mit PCR aus einem M. catarrhalis-Stamm 4223 aus
chromosomaler DNA unter Verwendung der Primer 5471.KS (CGCTCGCTGTCCATATGATCGGTGCAACGCTCA – SEQ ID
No: 2) und 4257.KS (GACCCTGTGCATATGACATGGCT – SEQ ID No: 3) amplifiziert. Das
PCR-Produkt wurde mit NdeI verdaut, gereinigt und in das NdeI-verdaute
und dephosphorylierte pKS122 insertiert, um pKS348 bereit zu stellen
(siehe 14B). Das Plasmid pKS348 wurde
durch Restriktionsenzym-Analysen und durch Sequenzierung des PCR-amplifizierten
DNA-Stücks
und seiner verbundenen Regionen bestätigt. Solches Plasmid enthält eine
Nukleinsäure,
die ein N-trunkiertes etwa 200 kDa-Protein kodiert, in dem das Kodon,
das die V56-Aminosäure
kodiert, durch ein Start-Kodon, das die M56-Aminosäure kodiert, ersetzt ist (M56
r200 kDa-Protein)
-
Eine
einzelne Kolonie von E. coli, BL21(DE3)/pLysS, (KS358), das das
pKS348 trug, wurde in 5 ml BHI-Brühe, die Amp (100 μM) und 0,4%
Glucose enthielt, suspendiert und über Nacht bei 37°C kultiviert.
2,5 ml der Übernacht-Kultur
wurde zu 250 ml von LB(Luria-Bertani)-Brühe, die Amp (100 μM) und Cm
(50 μM)
enthielt, zugegeben und unter Schütteln bei 37°C auf A600 = 0,26 bis 0,44 wachsen gelassen. Genexpression
aus den Kulturen wurde durch die Zugabe von IPTG (Endkonzentration:
4 mM) induziert. Die Bakterien wurden wachsen gelassen und zu unterschiedlichen
Zeitpunkten durch Zentrifugation geerntet. Die Expression des 200
kDa-Proteingens
in der Kultur wurde bestätigt
durch SDS-PAGE-Analyse mittels einer Coomassie Blue-Färbung und
durch Westernblot-Analyse unter Verwendung eines anti-200 kDa-Protein-Meerschweinchenserums,
wie es im USP 5 808 024 und der WO 96/34960 beschrieben ist.
-
Wenn
E. coli, BL21(DE3)/pLysS mit pKS348 transformiert wurde, wuchsen
die Transformanten gut, sogar auf LB-Agarplatten und in LB-Brühe, die
Antibiotika enthielten, bei 37°C.
Nach der Induktion mit IPTG produzierten diese Klone eine große Menge
des N-terminal trunkierten r200 kDa-Proteins. Das N-terminal trunkierte
r200 kDa-Protein wurde aus der E. coli-Kultur gereinigt, wie in 13 gezeigt.
-
E.
coli Zell-Pellets wurden aus den Kulturen erhalten, präpariert
durch Zentrifugation, und wurden in 50 ml von 0,1 M NaCl enthaltenden
50 mM Tris-HCl, pH 8,0 resuspendiert und durch Ultraschallbehandlung aufgebrochen.
Das Sonikat wurde bei 20 000 × g
30 min lang zentrifu giert, und der resultierende Überstand wurde
verworfen. Das Pellet wurde in 50 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das 0,5% Triton X-100 und
10 mM EDTA enthielt, extrahiert, anschließend bei 20 000 × g 30 min
lang zentrifugiert, und der Überstand
wurde verworfen. Das Pellet wurde weiter extrahiert in 50 ml 50
mM Tris-HCl, pH 8,0, das 1% Octylglucosid enthielt, anschließend bei
20 000 × g
30 min lang zentrifugiert, und der Überstand wurde verworfen.
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Das
resultierende Pellet enthielt die Einschlusskörper. Das Pellet wurde in 6
ml 50 mM Tris-HCl,
pH 8,0, das 6 M Guanidin und 5 mM DTT enthielt, solubilisiert. Zwölf ml 50
mM Tris-HCl, pH
8,0 wurde zugefügt, und
die Mischung wurde bei 20 000 × g
30 min lang zentrifugiert und das Pellet verworfen. Der Überstand
wurde durch Zugabe von Polyethylenglycol (PEG) 4000 in einer Endkonzentration
von 5% präzipitiert
und bei 4°C 30
min lang inkubiert. Das resultierende Pellet wurde durch Zentrifugation
bei 20 000 × g
während
30 min entfernt. Der Überstand
wurde dann durch (NH4)2SO4 in einer 50%-igen Sättigung bei 4°C über Nacht
präzipitiert. Nach
der Zugabe des (NH4)2SO4 durchlief die Lösung eine Phasenseparation,
wobei das Protein zur oberen Phase ging (wie nach der Trübung der
Schicht geurteilt). Die obere Phase wurde gesammelt, anschließend einer
Zentrifugation bei 20 000 × g
während
30 min unterworfen. Das resultierende Pellet wurde aufgefangen und
in 2 ml 50 mM Tris-HCl, pH 8,0, das 6 M Guanidin HCl und 5 mM DTT
enthielt, gelöst.
Die klare Lösung wurde
auf einer Superdex 200 Gelfiltrationssäule gereinigt, die in 2 M Guanidin
HCl enthaltenden 50 mM Tris-HCl, pH 8,0 äquilibriert war. Die Fraktionen
wurden durch SDS-PAGE analysiert, und jene, die das gereinigte r200
kDa enthielten, wurden vereinigt. Die vereinigte Fraktion wurde
unter Verwendung einer Centriprep 30 5- bis 10-fach aufkonzentriert
und anschließend über Nacht
bei 4°C
gegen PBS dialysiert und zur Klärung bei
20 000 × g
30 min lang zentrifugiert.
-
Das
Protein blieb unter diesen Bedingungen löslich und Glycerin wurde zu
der M56 r200 kDa-Präparation
in einer Endkonzentration von 20% für eine Lagerung bei –20°C zugefügt. Die
durchschnittliche Ausbeute des gereinigten M56 r200 kDa-Proteins
beträgt
etwa 10 mgl–1 Kultur
Die Konzentration der r200 kDa-Impfstoffkomponente wurde auf 400 μgml–1 in
PBS (pH 7,3) eingestellt und wurde mit Aluminiumphosphat als Adjuvans
auf eine Endkonzentration von 3 mgml–1 versehen.
Unterschiedliche Dosen wurden hergestellt, indem die Stammlösung mit
3 mgml–1 Aluminiumphosphat
in H2O verdünnt wurde.
-
Beispiel 5
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Kombination von H91A Hin47 + rHMW + rHia
+ r200 kDa als einen Vierkomponenten-Impfstoff.
-
Kurz
gesagt, Impfstoffe wurden präpariert,
die eine Kombination von rHia mit einem zweikomponentigen H91A Hin47
und rHMW-Impfstoff umfassten, präpariert
wie in der WO 00/35477, veröffentlicht
am 22. Juni, 2000, beschrieben. Die Komponenten wurden am Tag 0
kombiniert, über
Nacht bei 4°C
gemischt und am Tag 1 aliquotiert. Die kombinierten Impfstoffe wurden
bei 4°C
während
der gesamten Immunisierungsdauer gelagert.
-
Impfstoffe
wurden präpariert,
die die folgenden Kombinationen von r200 kDa mit dem Dreikomponenten-Impfstoff
wie in Tabelle II umfassten: TABELLE
II
- Anmerkungen: 3-Komponenten bezieht sich
auf H91A Hin47 + rHMW + rHia
- m besagt, dass der Impfstoff verwendet wurde, um Mäuse zu immunisieren.
- gp besagt, dass der Impfstoff verwendet wurde, um Meerschweinchen
zu immunisieren.
-
Die
Impfstoff-Komponenten in Tabelle II wurden an Tag 0 kombiniert, über Nacht
bei 4°C
gemischt und am Tag 1 aliquotiert. Alle Impfstoffe wurden bei 4°C während der
gesamten Immunisierungsdauer gelagert.
-
Beispiel 6
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Analyse der immunogenen Aktivität des Multikomponenten-Impfstoffs bei Tieren.
-
Die
immunogene Aktivität
eines Drei-Komponenten-Impfstoffs, umfassend H91A Hin47 + rHMW + rHia,
wurde in der oben erwähnten,
gleichzeitig abhängigen
Patentanmeldung der Vereinigten Staaten Nr. 09/261 182 beschrieben.
-
Gruppen
von fünf
BALB/c-Mäusen
(Charles River, Quebec) wurden subkutan (s.c.) an den Tagen 1, 29
und 43 mit einem der in Beispiel 5 beschriebenen Maus-Impfstoffe
immunisiert. Blutproben wurden an den Tagen 0, 14, 28, 42 und 56
genommen.
-
Gruppen
von fünf
Hartley-Auszucht-Meerschweinchen (Charles River, Quebec) wurden
intramuskulär (i.m.)
an den Tagen 1, 29 und 43 mit einem der in Beispiel 5 beschriebenen
Meerschweinchen-Impfstoffe immunisiert. Blutproben wurden an den
Tagen 0, 14, 28, 42 und 56 genommen.
-
Die
anti-H91A Hin47, anti-rHMW, anti-rHia und anti-r200 kDa IgG-Antikörper-Titer
wurden durch Antigen-spezifische Enzym-gekoppelte Immunadsorptionstests
(ELISAs) bestimmt. Mikrotiter-Mulden (NuncMAXISORB, Nunc, Dänemark)
wurden mit 100 μl
der Proteinlösung
(0,2 μgml–1)
beschichtet. Die verwendeten sekundären Antikörper waren affinitätsgereinigte
F(ab')2-Fragmente
von Ziegen-anti-Maus-IgG (Fc-spezifischen) oder -anti-Meerschweinchen-IgG(Fc-spezifischen)Antikörpern, konjugiert
mit Meerrettich-Peroxidase (Jackson ImmunoResearch Labs, Mississauga,
Ontario). Die Reaktionen wurden unter Verwendung von Tetramethylbenzidin
(TMB/H2O2, ADI, Mississauga, Ontario) entwickelt, und die Absorbanzen
wurden bei 450 nm (unter Verwendung von 540 nm als eine Referenzwellenlänge) in
einem Flow Multiskan MCC Mikroplattenlesegerät (ICN Biomedicals, Mississauga,
Ontario) gemessen. Der reaktive Titer eines Antiserums wurde definiert
als das Reziproke der Verdünnung,
welcher durchgehend eine zweifache Zunahme in der Absorbanz zeigte
gegenüber
dem, der mit der vorab entnommenen Serumprobe erhalten wurde.
-
Die
Ergebnisse der Immunogenitäts-Studien
sind in den 1 bis 8 dargestellt.
Wie in der 1, Felder A und B, gezeigt,
wiesen die abschließend
entnommenen Seren, die aus Mäusen,
welche mit 0,3 μg oder
3,0 μg von
jeweils H91A Hin47 + rHMW + rHia mit 0, 0,3, 1,0, 3,0 oder 10,0 μg des zugefügten r200
kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer gegen die H91A
Hin47-Komponente auf. Mit dem niedrig dosierten Drei-Komponenten-Impfstoff könnte es
einen synergetischen Effekt auf die primäre anti-H91A Hin47-Antwort
mit zugegebenem r200 kDa geben.
-
Wie
in der 2, Felder A und B, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die aus Mäusen,
welche mit je 3,0 μg
von H91A Hin47 + rHMW + rHia mit 0, 0,3, 1,0, 3,0 oder 10,0 μg des zugefügten r200
kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer gegen die rHMW-Komponente
auf. Der niedrig dosierte Impfstoff war schwach immunogen. Es gab
keinen sichtbaren verstärkenden
oder inhibierenden Effekt auf die anti-rHMW-Antwort mit der Zugabe der r200 kDa-Komponente.
-
Wie
in der 3, Felder A und B, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die aus Mäusen,
welche mit je 0,3 μg
von H91A Hin47 + rHMW + rHia mit 0, 0,3, 1,0, 3,0 oder 10,0 μg des zugefügten r200
kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer gegen die rHia-Komponente
auf. Es gab keinen sichtbaren verstärkenden oder inhibierenden
Effekt auf die anti-rHia-Antwort mit der Zugabe der r200 kDa-Komponente.
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Wie
in der 4, Felder A bis D, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die aus Mäusen,
welche mit 10,0 μg
von r200 kDa, zugefügt
zu 0, 0,3 μg
oder 3,0 μg
von jeweils H91A Hin47 + rHMW + rHia immunisiert wurden, erhalten
wurden, alle hohe Antikörper-Titer
gegen die r200 kDa-Komponente auf. Es gab keinen sichtbaren verstärkenden
oder inhibierenden Effekt auf die anti-r200 kDa-Antwort mit der
Zugabe der anderen Impfstoff-Komponenten. Jedoch war der Impfstoff
bei geringen Dosen an r200 kDa schwach immunogen und bei der 1,0 μg Dosis gab
es einen statistisch signifikanten hemmenden Effekt der zugegebenen Komponenten
auf die anti-r200 kDa-Antwort.
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Die
Daten bei Mäusen
zeigen die bevorzugte Natur der Zusammensetzung eines Multi-Komponenten-Impfstoffs,
indem die Supression der Antworten auf einzelne Antigene verhindert
wird.
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Die
immunogene Aktivität
bei Meerschweinchen ist in den 5 bis 8 dargestellt.
Wie in der 5, Felder A und B, gezeigt,
wiesen die abschließend
entnommenen Seren, die von Meerschweinchen, welche mit 25 μg oder 50 μg jeweils
von H91A Hin47 + rHMW + rHia mit 0, 25, 50 oder 100 μg des zugefügten r200
kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer
gegen die H91A Hin47-Komponente auf. Es gab keinen sichtbaren verstärkenden
oder inhibierenden Effekt auf die anti-H91A Hin47-Antwort auf die
Zugabe des r200 kDa-Antigens.
-
Wie
in der 6, Felder A und B, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die von Meerschweinchen, welche mit 25 μg oder 50 μg jeweils von H91A Hin47 + rHMW
+ rHia mit 0, 25, 50 oder 100 μg
des zugefügten
r200 kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer
gegen die rHMW-Komponente auf. Es gab keinen sichtbaren verstärkenden
oder inhibierenden Effekt auf die anti-rHMW-Antwort bei der Zugabe
des r200 kDa-Antigens.
-
Wie
in der 7, Felder A und B, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die von Meerschweinchen, welche mit 25 μg oder 50 μg jeweils von H91A Hin47 + rHMW
+ rHia mit 0, 25, 50 oder 100 μg
des zugefügten
r200 kDa immunisiert wurden, erhalten wurden, alle hohe Antikörper-Titer
gegen die rHia-Komponente auf. Es gab keinen sichtbaren verstärkenden
oder inhibierenden Effekt auf die anti-rHia-Antwort bei der Zugabe
des r200 kDa-Antigens.
-
Wie
in der 8, Felder A, B und C, gezeigt, wiesen die abschließend entnommenen
Seren, die von Meerschweinchen, welche mit 25, 50 oder 100 μg von r200
kDa mit zugefügten
0, 25 oder 50 μg
jeweils von H91A Hin47 + rHMW + rHia immunisiert wurden, erhalten
wurden, alle hohe Antikörper-Titer
gegen die r200 kDa-Komponente auf. Es gab einen statistisch signifikanten
Effekt auf die anti-r200 kDa-Antikörper-Titer für einige
der zwischenzeitlichen Entnahmen, wenn zunehmende Mengen der anderen
Komponenten zugefügt
wurden. Es gab jedoch keinen signifikanten Effekt auf die abschließenden Entnahmen.
-
Beispiel 7
-
Dieses
Beispiel beschreibt das Schutzvermögen eines Multi-Komponenten-Impfstoffs
in Tiermodellen von Erkrankung.
-
Es
wurde gezeigt, dass bei jungen Chinchillas eine nasopharyngeale
Kolonisation mit nicht-typisierbarem
H. influenzae zu einer Mittelohrentzündung führt (Ref. 17). rHMW ist in
einem Chinchilla-Belastungsmodell einer nasopharyngealen Kolonisation
zum Teil schützend,
wie in der oben erwähnten
US-Patentanmeldung Nr. 09/167 568 beschrieben. In diesem Modell
wurden Tiere i.m. an den Tagen 0, 14 und 28 mit 25, 50 oder 100 μg von an
Alaun adsorbiertem rHMW immunisiert und an Tag 44 mit 108 cfu von lebenden Bakterien, die intranasal
abgegeben wurden (50 μl
pro Nasenhöhlen)
belastet. Eine nasopharyngeale Spülung wurde 4 Tage nach der
Belastung unter Verwendung von 1 ml steriler Salzlösung als
Wäsche
durchgeführt.
25 μl der
Wäsche wurde
auf einen Schokoladen-Agar in Gegenwart von Streptomycin plattiert,
und die Platten wurden bei 37°C 24
h lang inkubiert. (Das Belastungsfärbemittel wurde durch seriellen
Durchgang Streptomycin-resistent gemacht, um die Quantifizierung
der zurückgewonnenen
Bakterien in der Gegenwart der natürlichen Flora, die durch das
Streptomycin getötet
werden, zu erleichtern.) Genesende Tiere oder jene, die allein mit
Alaun Schein-immunisiert wurden, wurden als Kontrollen verwendet.
Für die
Multi-Komponentenimpfstoff-Studie, wurden je 50 μg von H91A Hin47, rHMW, rHia
und r200 kDa wie in Beispiel 5 beschrieben gemischt, und Chinchillas
wurden, wie oben beschrieben, immunisiert. Die Ergebnisse der Schutz-Studie
sind in 9 gezeigt, was darauf hinweist,
dass dort immer noch ein exzellenter Schutz im Belastungsmodell
der nasopharyngealen Kolonisation durch die Kombination von rHMW
+ rHia + H91A Hin47 + r200 kDa gewährt wird.
-
H91
Hin47 ist im Chinchilla-Modell der Mittelohrentzündung zum Teil schützend, wie
im oben genannten US-Patent Nr. 5 506 139 beschrieben ist. In diesem
Modell wurden 1 bis 2 Jahre alte Chinchillas (Moulton Chinchilla
Ranch, Rochester, Minnesota) an den Tagen 0, 14 und 28 mit 30 μg von auf
Alaun adsorbiertem H91A Hin47 i.m. immunisiert und am Tag 44 mit
50 bis 350 cfu von lebenden Organismen belastet, welche über die
epitympanale Bulla in den Mittelohrraum abgegeben wurden (Ref. 14).
Die Tiere werden durch Tympanometrie überwacht, und Mittelohrflüssigkeit
wird 4 Tage nach der Belastung gesammelt, mit 200 μl BHI-Medium
gemischt und Verdünnungen
werden auf Schokoladen-Agar-Platten plattiert, die 24 h lang bei
37°C inkubiert
werden. Genesende Tiere oder jene, die mit Alaun alleine Schein-immunisiert
wurden, wurden als Kontrollen verwendet. Für die Multi-Komponentenimpfstoff-Studie,
wurden je 50 μg
von H91A Hin47, rHMW, rHia und r200 kDa wie in Beispiel 5 beschrieben
kombiniert, und die Chinchillas wurden, wie oben beschrieben, immunisiert.
Die Ergebnisse der Schutz-Studie sind in 10 gezeigt,
was darauf hinweist, dass dort immer noch ein partieller Schutz
im Intrabulla-Belastungsmodell durch die Kombination von rHMW +
rHia + H91A Hin47 + r200 kDa gewährt
wird.
-
Beispiel 8
-
Dieses
Beispiel veranschaulicht die bakteriziden Eigenschaften der Zusammensetzung.
-
Es
gibt kein relevantes Tiermodell für eine Infektion durch Moraxella
catarrhalis, aber es wurde ein bakterizider Antikörpertest
als ein Ersatztest entwickelt. Kurz gesagt, ein M. catarrhalis-Stamm 4223 wurde über Nacht
in einer Gehirn-Wärme-Infusions(BHI)-Brühe (Difco
Laboratories, Detroit, MI) bei 37°C
kultiviert. Die Übernacht-Kultur
wurde in 10 ml BHI-Brühe
subkultiviert und auf A578 = 0,5 wachsen
gelassen.
-
Die
Bakterien wurden verdünnt
(10–3 oder
10–4)
in Veronal-gepufferter Salzlösung
(VBS, pH 7,6), die 140 mM NaCl, 93 mM NaHCO3,
2 mM Na-Barbiturat, 4 mM Barbitursäure, 0,5 mM MgCl2·6H2O, 0,4 mM CaCl2·2H2O und 0,1% Rinderserumalbumin enthielt.
Meerschweinchenanti-r200 kD-Serum und pre-immunes Kontrollserum
wurde bei 56°C
30 min lang erwärmt,
um das endogene Komplement zu inaktivieren. Serum und Antiserum
wurden in VBS verdünnt
und auf Eis gestellt.
-
Fünfundzwanzig μl des verdünnten pre-immunen
Serums oder Test-Antiserums wurden zu den Mulden einer 96-Mulden
Nunclon-Mikrotiterplatte (Nunc, Roskilde, Dänemark) zugegeben. Fünfundzwanzig μl der verdünnten Bakterienzellen
wurden zu jeder der Mulden zugefügt.
Ein Meerschweinchen-Komplement (BioWhittaker, Walkerville, MD) wurde
1:10 in VBS verdünnt
und 25 μl
Portionen wurden zu jeder Mulde hinzugefügt. Die Platten wurden 60 min
lang inkubiert, behutsam bei 70 U/min auf einer rotierenden Plattform
geschüttelt.
Fünfzig μl von jeder
Reaktionsmischung wurden auf Mueller Hinton Agarplatten (Becton-Dickinson,
Cockeysville, MD) plattiert. Die Platten wurden bei 37°C 24 Stunden
lang inkubiert, und anschließend
für weitere 24
Stunden bei Raumtemperatur belassen. Die Anzahl der Kolonien pro
Platte wurde gezählt
und gemittelte Werte der Kolonien pro Platte wurde von doppelten
Paaren abgeschätzt.
-
Wenn
prä-immune
Serumplatten mit PBS-Kontrollplatten (kein Serum) verglichen wurden,
wies das pre-immune Serum keinen bakteriziden Effekt auf den homologen
Stamm 4223 auf. Daher wurde angenommen, dass die Anzahl der Kolonien
pro Platte auf pre-immunen Serumplatten 100% Lebensfähigkeit
für jeden Stamm
repräsentierte,
und das prozentuale bakterizide Abtöten wurde wie folgt berechnet:
-
-
Unter
Verwendung dieses Tests wurde die relative bakterizide Antikörperaktivität der anti-r200
kDa- und anti-4-Komponenten (H91A Hin47 + rHMW + rHia + r200 kDa)
Antiseren verglichen und gefunden, dass sie äquivalent sind. Diese in den
Tabellen III und IV unten dargestellten Daten weisen darauf hin,
dass es keinen nachteiligen Effekt auf die bakterizide Aktivität des anti-r200 kDa-Antikörpers gibt,
wenn Antikörper
gegen zusätzliche
Antigene vorhanden sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
-
In
Zusammenfassung dieser Offenbarung, stellt die vorliegende Erfindung
einen multivalenten Impfstoff gegen eine Erkrankung zur Verfügung, die
sowohl durch Haemophilus influenzae als auch Moraxella catarrhalis
verursacht ist, einschließlich
der Mittelohrentzündung,
welcher ein weites Spektrum an Wirksamkeit besitzt, und umfassend
drei unterschiedliche Antigene von Haemophilus influenzae, wobei
zwei der unterschiedlichen Antigene ein Adhäsin ist, und ein Antigen von
Moraxella catarrhalis, welches antigenisch zu einem der Antigene
von Haemophilus influenzae verwandt ist. Modifikationen sind innerhalb
des Umfangs der Erfindung möglich. TABELLE
III PROZENTUALES
ABTÖTEN
VON 4223 DURCH GP 1409-13 α r200kD
(Alaun) UND GP 1449-53 rH91, α Hia, HMW,
r200kD (Alaun)
- LM613, 11.12.98
- Basierend auf einer log10 = –4 Verdünnung von
4223
- Mittl. Vorentnahme-Kolonienzählung
betrug 482
TABELLE
IV PROZENTUALES
ABTÖTEN
VON 4223 DURCH KOMBINATIONS-ANTISEREN - LM615, 16.12.98
- Mittl. Vorentnahme-Kolonienzählung
bei log10–4-Verdünnung von 4223 betrug 720
- Mittl. Vorentnahme-Kolonienzählung
bei log10–3-Verdünnung von 4223 betrug 58
-
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