ES2210587T3 - Particulas sinteticas tipo virus hpv16. - Google Patents

Particulas sinteticas tipo virus hpv16.

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ES2210587T3 ES97945270T ES97945270T ES2210587T3 ES 2210587 T3 ES2210587 T3 ES 2210587T3 ES 97945270 T ES97945270 T ES 97945270T ES 97945270 T ES97945270 T ES 97945270T ES 2210587 T3 ES2210587 T3 ES 2210587T3
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Abstract

ESTA INVENCION SE REFIERE A UNA SERIE DE PARTICULAS SINTETICAS DE TIPO VIRUS UTILES EN LA CARACTERIZACION DE LA INFECCION DE VIDA AL VIRUS DEL PAPILOMA HUMANO Y A UNAS TECNICAS QUE EMPLEAN LAS PARTICULAS SINTETICAS DE TIPO VIRUS.

Description

Partículas sintéticas tipo virus HPV16.
Campo de la invención
La presente invención es una serie de partículas sintéticas tipo virus (VLP) útiles para caracterizar la infección por los papilomavirus humanos, y los ensayos que utilizan las partículas similares a virus sintéticas.
Antecedentes de la invención
Las infecciones por papilomavirus pueden aparecer en una variedad de animales, que incluyen seres humanos, ovejas, perros, gatos, conejos, monos, serpientes y vacas. Los papilomavirus infectan células epiteliales, y habitualmente inducen tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en el punto de infección. Los papilomavirus son agentes infecciosos específicos de especie; un papilomavirus humano no puede infectar a un animal que no sea un ser humano.
Se pueden clasificar los papilomavirus en diferentes grupos de acuerdo con el huésped al que infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se subclasifican en más de 60 tipos de acuerdo con la homología de la secuencia de ADN (para más información, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister [ed.], CRC Press, Inc., 1990). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos tipoespecíficos, porque la inmunidad neutralizante frente a la infección por un tipo de papilomavirus no confiere inmunidad frente a otro tipo de papilomavirus.
En los seres humanos, diferentes tipos de HPV producen enfermedades diferentes. Los HPV de los tipos 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 producen verrugas benignas en pacientes normales e inmunodeprimidos. Los HPV de los tipos 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50 producen lesiones planas en los pacientes inmunodeprimidos. Los HPV de los tipos 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55 producen condilomas no malignos de la mucosa genital y respiratoria. Los HPV de los tipos 16 y 18 producen displasia epitelial de la mucosa genital y se asocian a la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos del cuello del útero, vagina, vulva y canal anal. HPV6 y HPV11 son los agentes causales de más del 90% de todos los condilomas (verrugas genitales) y papilomas laríngeos.
Los estudios inmunológicos en animales han mostrado que la producción de anticuerpos neutralizantes frente a los antígenos de los papilomavirus previene la infección por el virus homólogo. El desarrollo de vacunas efectivas frente a los papilomavirus se ha visto ralentizado por dificultades asociadas al cultivo de los papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna efectiva frente a los HPV se ha visto ralentizado de manera concreta por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de los papilomavirus por los anticuerpos parece ser tipoespecífica y depende de epítopes conformacionales de la superficie del virus.
Los papilomavirus son virus ADN pequeños (50-60 nm), icosaédricos y sin envoltura, que codifican hasta ocho genes tempranos y dos genes tardíos. Los marcos de lectura abiertos (ORF) de los genomas víricos se denominan E1 a E7 y L1 y L2, donde "E" se refiere a temprano y "L" a tardío. L1 y L2 codifican las proteínas de la cápside vírica. Los genes tempranos (E) se asocian a funciones como la replicación vírica y la transformación celular.
La proteína L1 es la principal proteína de la cápside y tiene un peso molecular de 55-60 kDa. La proteína L2 es una proteína secundaria de la cápside para la que se ha predicho un peso molecular de 55-60 kDa y un peso molecular aparente de 75-100 kDa mediante electroforesis en gel de poliacrilamida. Los datos inmunológicos indican que la mayoría de la proteína L2 se sitúa en una posición interna a la proteína L1. Las proteínas L2 están muy conservadas en diferentes papilomavirus, especialmente los 10 aminoácidos básicos del extremo carboxiterminal. El ORF L1 está muy conservado en diferentes papilomavirus.
Se han usado los genes L1 y L2 para generar vacunas para la prevención y tratamiento de las infecciones por papilomavirus en animales. Zhou y col. (1991; 1992) clonaron los genes L1 y L2 del HPV de tipo 16 en un vector del virus de la vacuna e infectaron células de mamífero CV-1 con el vector recombinante para producir partículas similares a virus (VLP).
Se han usado baculovirus recombinantes que expresan los ORF HPV6 L1, HPV11 L1, HPV16 L1, HPV18 L1, HPV31 L1 o HPV16 L2 para infectar células de insecto Sf9 y para producir proteínas L1 y L2. El análisis de inmunotransferencia mostró que las proteínas L1 y L2 derivadas del baculovirus reaccionaban con anticuerpos frente a HPV16. La proteína L1 derivada del baculovirus forma VLP.
Carter y col. (1991) demostraron la producción de las proteínas HPV16 L1 y HPV16 L2 por cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. Carter y col. también demostraron la producción de las proteínas HPV6b L1 y L2. La proteína HPV6b L1 no era una proteína L1 completa. Las proteínas recombinantes se produjeron como productos intracelulares y segregados. Las proteínas recombinantes L1 y L2 tenían pesos moleculares similares a los de las proteínas nativas. Cuando las proteínas se expresaban intracelularmente, se encontró que la mayor parte de la proteína era insoluble cuando las células se lisaban en ausencia de reactivos desnaturalizantes. Aunque esta insolubilidad puede facilitar la purificación de la proteína, puede dificultar el análisis de los epítopes nativos de la proteína.
Se mostró que las proteínas recombinantes segregadas por la levadura contenían carbohidratos derivados de la levadura. La presencia de estos oligosacáridos N-unidos puede enmascarar los epítopes. Además, las proteínas recombinantes segregadas pueden contener otras modificaciones, como la retención de la secuencia secretora guía.
El documento WO-A-9420137 (Universidad de Rochester) describe un procedimiento para hacer VLP HPV6L1 y HPV11L1, y las VLP así obtenidas. Se afirma que el procedimiento tiene aplicabilidad general.
Las VLP HPV16L1 se describen en el documento DE-4435907 (Lutz Gissmann, Jian Zhou, Martin Müller, MediGene Gessellschaft für Molekularbiologische Diagnostik, Therapie und Technologie mbH).
La presente invención se dirige a la producción de proteínas de papilomavirus recombinantes que tienen las propiedades de las proteínas nativas de papilomavirus que confieren inmunidad, así como los procedimientos para su producción y uso. La presente invención es una serie de partículas sintéticas tipo virus (VLP) útiles para caracterizar la infección por los papilomavirus humanos, y los ensayos que utilizan las partículas similares a virus sintéticas.
La invención implica la descripción de los residuos específicos de HPV11 L1 que son necesarios para unirse a los anticuerpos neutralizantes, y de un gen HPV16 L1 modificado con sustituciones similares a HPV11 de modo que las VLP que se producen a partir del gen HPV16 L1 modificado también se unen a anticuerpos monoclonales neutralizantes frente a HPV11.
Previamente hemos demostrado que los residuos Gly^{131}-Tyr^{132} de HPV11 L1 eran responsables de la especificidad de la unión de HPV11 a varios anticuerpos monoclonales neutralizantes de HPV11. Puesto que la unión de estos anticuerpos depende de la conformación, siguió sin resolverse si el epítope es continuo y comprende residuos localizados unos al lado de otros con una conformación que precisaba el ensamblaje de las VLP, o si es discontinuo y comprende residuos separados en la secuencia lineal de L1 pero que se aproximan entre sí después del plegado y ensamblaje adecuados de las partículas. Hicimos un barrido de los residuos en una secuencia de 20 residuos centrada en Gly^{131}-Tyr^{132} e identificamos cinco residuos cuya sustitución produjo la pérdida significativa de la unión a los anticuerpos monoclonales neutralizantes, sin efecto sobre otros anticuerpos específicos de HPV y dependientes de VLP. Esto demuestra que el epítope es continuo. Esto se confirmó demostrando que las sustituciones de HPV11 en estas posiciones en la secuencia de HPV16 L1 forma la base de la transferencia de la unión de estos anticuerpos monoclonales a las VLP HPV16 modificadas.
El panel de anticuerpos monoclonales neutralizantes para HPV11 se obtuvo de Neil Christensen (Pennsylvania State University, Hershey, PA). Los anticuerpos monoclonales del panel son específicos de HPV11 y dependientes de las VLP. Los anticuerpos se pueden distinguir entre sí por qué residuos de aminoácidos afectan a la unión de los anticuerpos individuales. Otros anticuerpos que se usaron en estos estudios también se obtuvieron del Dr. Neil Christensen.
Estos residuos definen de manera colectiva el epítope de los anticuerpos que se sabe que neutralizan el HPV11. También demostramos que la sustitución de estos residuos en posiciones equivalentes de la secuencia de HPV16 L1 forman la base de la transferencia de la unión de estos anticuerpos a VLP HVP16 modificadas. Las VLP HPV16 modificadas se pueden usar para desarrollar ensayos serológicos específicos frente a HPV11. Debido a la elevada identidad entre las secuencias de HPV16 y HPV11 L1, los ensayos serológicos actuales no pueden distinguir muy bien las respuestas entre estos dos tipos. Las VLP HPV16 modificadas con un solo epítope específico de HPV11 y sin reactividad cruzada con las VLP HVP6 deberían poder identificar las respuestas inmunitarias frente a HPV11 tras la infección o la inmunización.
Este problema no se ha resuelto en el pasado y, que nosotros sepamos, es la primera demostración de que un epítope que depende de la conformación es continuo.
Hubo que superar dos dificultades. Primero, el epítope es conformacional, y no se pudieron utilizar los procedimientos convencionales de mapeo del epítope y de unión a los fragmentos peptídicos. Era necesario expresar todas las proteínas L1 que se estudiaban de una manera que facilitara la formación de partículas similares a virus que recuerdan la estructura del virus. Segundo, el gran número de clones de L1 que se necesitan para el mapeo exigió la generación de un procedimiento fácil de expresar las proteínas de la cubierta vírica.
Sin el aislamiento de un epítope tipoespecífico, sería difícil distinguir las respuestas inmunitarias frente a HPV6 y HPV11.
Un uso de las VLP HPV16 en forma de derivados es como reactivos en un ensayo serológico. Puesto que HPV6 y HPV11 comparten la mayoría de los epítopes, el suero policlonal frente a uno compite con la unión al otro de un anticuerpo monoclonal tipoespecífico debido a impedimento estérico por la unión de anticuerpos a puntos vecinos. Hay muy pocos epítopes que dan reacción cruzada entre HPV16 y HPV11 o HPV6. Por lo tanto, la presentación de un epítope específico de HPV11 sobre una VLP HPV16 debería eliminar el problema de la competición estérica por epítopes vecinos. Sólo la presencia de anticuerpos en una respuesta policlonal frente al epítope que se ha transferido de manera específica debería competir con la unión del anticuerpo monoclonal.
Resumen de la invención
Esta invención incluye partículas sintéticas tipo virus (VLP) HPV16 L1 que muestran las siguientes sustituciones: L126Y, S133G, A134G, A136G, A137G, A139P, V141Q y E145V, útiles en la caracterización de la infección por los papilomavirus humanos de los tipos 11 y 16, y los ensayos que utilizan las partículas sintéticas.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra las secuencias de aminoácidos de la proteína L1 de HPV11 y de HPV16 en la región sometida a mutación (residuos 121 a 147), y también muestra las sustituciones específicas que se hacen en este estudio. Estas secuencias están disponibles en el EMBL Gene Bank.
La Figura 2 muestra las secuencias de aminoácidos de la proteína L1 de HPV16 y varios clones sustituidos (HPV16:5, HPV16:8 y HPV16:10).
La Figura 3 muestra que las sustituciones de aminoácidos en posiciones críticas no son suficientes para transferir la unión de los anticuerpos monoclonales (MAb) frente a HPV11 a las VLP HPV16.
La Figura 4 muestra que ocho sustituciones de aminoácidos en la secuencia de HPV16 L1 confieren la unión del anticuerpo monoclonal a HPV11 y demuestran un epítope conformacional continuo.
Descripción detallada de la invención
La presente invención es una serie de partículas sintéticas tipo virus (VLP) útiles para caracterizar la infección por los papilomavirus humanos 11, y los ensayos que utilizan las partículas sintéticas, que se pueden usar para monitorizar las respuestas serológicas frente a la infección por HPV11 y la inmunización frente a HPV11.
Las infecciones por papilomavirus aparecen en una variedad de animales, que incluyen seres humanos, ovejas, perros, gatos, conejos, monos, serpientes y vacas. Los papilomavirus infectan células epiteliales, y habitualmente inducen tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en el punto de infección.
Los papilomavirus se pueden clasificar en diferentes grupos de acuerdo con el huésped al que infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se subclasifican en más de 60 tipos de acuerdo con la homología de la secuencia de ADN (para más información, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister [ed.], CRC Press, Inc., 1990). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos tipoespecíficos, porque la inmunidad neutralizante frente a la infección por un tipo de papilomavirus no confiere inmunidad frente a otro tipo de papilomavirus.
En los seres humanos, diferentes tipos de HPV producen enfermedades diferentes. Los HPV de los tipos 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 producen verrugas benignas en pacientes normales e inmunodeprimidos. Los HPV de los tipos 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50 producen lesiones planas en los pacientes inmunodeprimidos. Los HPV de los tipos 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55 producen condilomas no malignos de la mucosa genital y respiratoria. Los HPV de los tipos 16 y 18 producen displasia epitelial de la mucosa genital y se asocian a la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos del cuello del útero, vagina, vulva y canal anal. HPV6 y HPV11 son los agentes causales de más del 90% de todos los condilomas (verrugas genitales) y papilomas laríngeos.
Los estudios inmunológicos en animales han mostrado que la producción de anticuerpos neutralizantes frente a los antígenos de los papilomavirus previene la infección por el virus homólogo. El desarrollo de vacunas efectivas frente a los papilomavirus se ha visto ralentizado por dificultades asociadas al cultivo de los papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna efectiva frente a los HPV se ha visto ralentizado de manera concreta por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de los papilomavirus por los anticuerpos parece ser tipoespecífica y depende de epítopes conformacionales de la superficie del virus.
Los papilomavirus son virus ADN pequeños (50-60 nm), icosaédricos y sin envoltura, que codifican hasta ocho genes tempranos y dos genes tardíos. Los marcos de lectura abiertos (ORF) de los genomas víricos se denominan E1 a E7 y L1 y L2, donde "E" se refiere a temprano y "L" a tardío. L1 y L2 codifican las proteínas de la cápside vírica. Los genes tempranos (E) se asocian a funciones como la replicación vírica y la transformación celular.
La proteína L1 es la principal proteína de la cápside y tiene un peso molecular de 55-60 kDa. La proteína L2 es una proteína secundaria de la cápside para la que se ha predicho un peso molecular de 55-60 kDa y un peso molecular aparente de 75-100 kDa mediante electroforesis en gel de poliacrilamida.
Se ha descrito la producción de proteínas HPV 16L1, HPV16 L2 y HPV tipo 6 L1 por cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. Sería útil desarrollar procedimientos para producir grandes cantidades de proteínas de papilomavirus de cualquier especie y tipo mediante el cultivo de levaduras recombinantes. También sería útil producir grandes cantidades de proteínas de papilomavirus que tuvieran las propiedades de las proteínas nativas de conferir inmunidad, como la conformación de la proteína nativa. Para conseguir este último objetivo sería necesario analizar el efecto de numerosas mutaciones del gen L1 sobre la unión de anticuerpos de propiedades conocidas (dependientes de VLP, con reactividad cruzada, etc.).
El rastreo empírico de secuencias peptídicas naturales u obtenidas mediante ingeniería genética en busca de residuos funcionales depende de manera inherente de la expresión de grandes números de variantes de la secuencia para ensayar su potencia funcional relativa. El nivel de expresión proteica que se obtiene puede ser particularmente crítico en el caso de proteínas estructurales víricas autoensamblables, porque la eficiencia del autoensamblaje con frecuencia depende de la concentración. El sistema vector de expresión del baculovirus del insecto se ha utilizado mucho para estudiar el autoensamblaje vírico, pero habitualmente precisa el aislamiento previo y la expansión de un cultivo de virus recombinantes purificados en placa para generar cantidades útiles de partículas autoensambladas. Al examinar diversas posibilidades para la expresión de concentraciones analíticas de la proteína L1 de la cubierta de los papilomavirus de tipo 11 del conejo castellano y humano, encontramos que incluso una breve cotransfección transitoria de las células del insecto con los vectores de transferencia del baculovirus y con ADN vírico dio partículas ensambladas que fueron inmunológicamente indistinguibles de las partículas que se habían obtenido previamente a partir de cultivos purificados en placa (Benincasa y col., 1996. Rapid, high-level transient expression of papillomavirus-like particles in insect cells. BioTechniques 20,890-895). A los 6 días de la cotransfección de las células Sf9 con plásmido/ADN vírico, se pudieron demostrar al menos 1-2 mg de partículas de L1 ensambladas /placa de 100 mm. Este nivel de expresión es más que suficiente para ensayar la funcionalidad, y tiene varias ventajas sobre sistemas comparables de expresión transitoria en células de mamíferos.
Para definir epítopes neutralizantes en las infecciones por HPV es necesario identificar los residuos de aminoácidos que confieren la tipoespecificidad antigénica a los subtipos de papilomavirus humanos (Christensen, N. D., y col., 1990. Monoclonal antibody-mediated neutralization of infectious human papillomavirus type 11). Muchos de los epítopes tipoespecíficos dependen de la conformación, y son detectables sólo después del ensamblaje de las VLP. Se ha demostrado que la proteína estructural de la envoltura L1 de varios papilomavirus humanos y animales se ensambla con eficiencia cuando se expresa en células de insecto mediante cepas de baculovirus recombinante (Christensen, N. D., y col., 1994, Assembled baculovirus-expressed human papillomavirus type 11 L1 capsid protein virus-like particles are recognized by neutralizing monoclonal antibodies and induce high titres of neutralizing antibodies. J. Gen. Virol. 75, 2271-2276). El tiempo y el trabajo que son necesarios para generar un fago recombinante impiden el uso de este procedimiento para hacer cribado de un gran número de variantes de VLP producidas mediante mutagénesis sitio-específica. Sin embargo, previamente hemos observado que, cuando se expresa en un sistema de baculovirus, se puede detectar una proteína recombinante como producto segregado en cantidades de mg/ml a los 5-7 días de la transfección inicial de las células de insecto con plásmidos y ADN vírico. De acuerdo con esta observación, examinamos si se acumularían cantidades suficientes de proteína L1 de papilomavirus que permitieran el autoensamblaje en VLP tras la expresión transitoria, particularmente si se utilizara un sistema de transfección con baculovirus más eficiente, como Baculogold™ (Pharmingen, San Diego, CA). Utilizando un protocolo de transfección transitoria rápida de 6 días, se produjo la proteína L1 de la envoltura de numerosos tipos de papilomavirus, adecuadamente ensamblada en VLP. Los extractos preparados a partir de células transfectadas de manera transitoria con construcciones del gen L1 de CRPV o de HPV11 contenían material inmunogénico reconocido por anticuerpos monoclonales tipoespecíficos y dependientes de VLP generados frente a VLP de CRPV o de HPV11. El material que se expresó de manera transitoria no dio reacción cruzada con otros anticuerpos tipoespecíficos, y el reconocimiento fue muy sensible a la desnaturalización alcalina, lo que demuestra una vez más la fidelidad de la formación de las VLP.
Previamente identificamos que los residuos Gly^{131}-Tyr^{132} de HPV11 L1 eran responsables de la unión tipoespecífica de varios anticuerpos monoclonales neutralizantes frente a HPV11 (Ludmerer y col. 1996. Two amino acid residues confer type specificity to neutralizing, conformationally dependent epitope on human papillomavirus type 11. J. Virol. 70, 4791-4794). Para mapear el epítope neutralizante HPV11 mutamos de manera individualizada HPV11 en los residuos en los que la secuencia diverge de la secuencia de HPV16 en una cadena de 20 residuos centrada en Gly^{131}-Tyr^{132}. Se sometieron a mutación las posiciones para ajustarlas a la secuencia de HPV16. Usando el sistema de transfección transitoria Sf9 que se ha descrito más arriba, se expresaron estos genes mutantes HPV11 L1 y se analizó la unión a anticuerpos monoclonales específicos frente a HPV11.
Se presentan los siguientes ejemplos para definir más la invención sin que ello quiera decir que limitamos la invención a los aspectos concretos de estos ejemplos.
Ejemplo 1 Generación de las construcciones de expresión de prueba
Se clonó el gen estructural HVP11 L1 a partir de aislados clínicos utilizando PCR con cebadores diseñados a partir de la secuencia publicada de L1. Posteriormente se subclonó el gen L1 en BlueScript (Pharmacia) para estudiar la mutagénesis y en pVL1393 (Stratagene) para estudiar la expresión en las células Sf9.
Se introdujeron las mutaciones en el gen L1 usando el kit de mutagénesis in vitro Amersham Sculptor. Se confirmó la aparición de la mutación deseada mediante secuenciación, y el gen mutado se subclonó en pVL1393 para la expresión en células Sf9.
El gen estructural HPV16 L1 se subclonó tanto en BlueScript (Pharmacia) para la mutagénesis como en pVL1393 (Stratagene) para la expresión en las células Sf9. Se generaron las mutaciones usando el kit de mutagénesis in vitro Amersham Sculptor, se verificaron mediante secuenciación, y se subclonaron en pVL1393 para la expresión en células Sf9.
Ejemplo 2 Expresión transitoria de VLP de L1 en células Sf9
Las células Sf9 se transfectaron usado el kit de transfección BaculoGold (Pharmingen). Las transfecciones se realizaron esencialmente según las instrucciones del fabricante con las siguientes modificaciones. Se transfectaron 8\cdot10^{8} células Sf9 en una placa de 100 mm, con 4 mg de ADN BaculoGold y 6 \mug de ADN de prueba. Se recogieron las células después de 6 días y se hicieron ensayos de la producción de VLP.
Ejemplo 3 Preparación de los extractos de Sf9 y los ensayos de ELISA
Se recogieron las células 6 días después de la transfección, mediante raspadura seguida de centrifugación a baja velocidad. Se volvieron a suspender las células en 300 ml de tampón de lisis (NaCl 1M, Tris pH 7,6 0,2 M) y se homogeneizaron durante 30 s sobre hielo usando un Polytron PT 1200 B con una sonda PT-DA 1205/2-A (Brinkman) en un tubo Falcon 1259. Las muestras se hicieron girar a 2500 rpm durante 3 min para aglomerar los detritus. Se lavaron los tubos con otros 150 ml de tampón de lisis, se recogieron los sobrenadantes en un tubo de microfuga de 1,5 ml y se volvieron a centrifugar durante 5 minutos en una microfuga Eppendorf (Brinkman). Se recogieron los sobrenadantes y se almacenaron a 4ºC hasta que se usaron. Los ensayos de ELISA se realizaron de manera típica el mismo día.
Se diluyeron 5 ml del extracto en 50 ml de BSA al 1% en PBS (suero salino tamponado con fosfato; NaPO_{4} 20 mM, pH 7,0, NaCl 150 mM) y se colocó en una placa de poliestireno. Se incubó la placa durante una noche a 4ºC. Se retiraron los extractos y se bloqueó la placa con leche en polvo al 5% en PBS. Todos los pasos posteriores de lavado se realizaron con BSA al 1% en PBS. Se incubó la placa a temperatura ambiente con anticuerpos primarios durante 1 hora. Los anticuerpos primarios, anticuerpos monoclonales generados frente a las VLP de HPV11, se obtuvieron del Dr. Neil Christensen (Pennsylvania State University) a partir de un cultivo de células de ascitis. Se diluyeron 10^{5} en BSA al 1% en PBS antes de su uso. Después del lavado se incubaron las placas durante 1 hora con un anticuerpo secundario. El anticuerpo secundario, IgG (g) de cabra anti-ratón marcada con peroxidasa, se compró a Kirkegaard & Perry Laboratories, Inc., y se usó a una dilución de 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después del último lavado se realizó un ensayo de fosfatasa alcalina con lectura de la absorbancia a 405 nm.
Ejemplo 4 Barrido de HPV11
Para mapear los residuos críticos para un epítope neutralizante específico de HPV11, aprovechamos dos situaciones. En primer lugar, usamos un panel de anticuerpos monoclonales que son específicos para HPV11 L1 y que reconocen L1 sólo cuando está ensamblada en VLP. De estos 5 anticuerpos, se ha demostrado que 4 neutralizan el HPV11 en el sistema Kreider Xenograft (Kreider y col., 1987, J. Virol. 61:590-593).
Previamente demostramos que la tipoespecificidad de la unión de tres de los MAb neutralizantes se debe a los residuos Gly^{131}-Tyr^{132} de la secuencia de HPV11 L1, y que el cuarto anticuerpo monoclonal neutralizante se une a un punto diferente. Puesto que el epítope es conformacional, se desea una descripción más completa del epítope. En concreto, no se sabía si el epítope era continuo, con los residuos de contacto próximos entre sí en la secuencia lineal de modo que la conformación precisaba un plegado y ensamblaje adecuados de L1, o discontinuo, con los residuos de contacto en posiciones diferentes de la secuencia lineal de modo que la proximidad posicional surge sólo después del ensamblaje.
Razonamos que si el epítope es continuo, entonces varios residuos críticos para la unión deben estar localizados a escasa distancia del par Gly^{131}-Tyr^{132}. Puesto que un epítope lineal típico abarca 10-12 residuos, hicimos un barrido de los residuos a 12 posiciones de Gly^{131}-Tyr^{132} para una secuencia de aproximadamente 25 residuos. Puesto que la unión es específica para las VLP de HPV11, nos centramos en los residuos en los que la secuencia diverge entre HPV11 y HPV16. Más allá de esta región de 25 residuos aumenta mucho la homología entre las dos secuencias. Las sustituciones en HPV11 L1 se seleccionaron a partir de la secuencia de HPV16 para minimizar la posibilidad de que la sustitución dé lugar a una alteración más general de la estructura de la VLP.
Para determinar el efecto de cualquier residuo concreto sobre la unión, se expresó tanto HPV11 como el derivado correspondiente de HPV11 en el sistema de expresión transitoria. Se realizó una prueba de ELISA utilizando el panel de anticuerpos monoclonales específicos frente a HPV11, y se compararon los resultados de los dos. La producción de L1 se normalizó con el anticuerpo monoclonal H6.C6. El anticuerpo H6.C6 da reacción cruzada con HPV11, y su epítope es lineal y se reconoce independientemente de la formación de VLP. Así, mide la producción de L1.
Los resultados se someten a una doble normalización. Primero, se calcula el cociente de absorbancia del anticuerpo de prueba frente a H6.C6 para la posición de prueba. Se determina el mismo cociente para HPV11 y se divide entre el cociente de la primera posición de prueba. Así, un doble cociente próximo a 1 significa que no hay diferencias detectables en la unión del anticuerpo al clon de prueba en relación con HPV11. Un doble cociente menor de 1 significa que el anticuerpo de prueba se une menos al clon de prueba que el de tipo salvaje. En teoría, un cociente mayor de 1 significa que el anticuerpo se une mejor al clon de prueba que a HPV11. En la práctica no se observó esto. Un cociente en el rango de 0,1 a 0,2 es esencialmente el valor de fondo, lo que significa que no podemos detectar la unión del anticuerpo a la VLP mutante.
Las posiciones de HPV11 L1 entre los residuos 120 y 145 que diferían de HPV16 L1 se sustituyeron de manera individual por el residuo de HPV16. Los clones se expresaron en células Sf9 mediante un recombinante que expresaba el baculovirus, y se determinó el efecto de la unión con el panel de anticuerpos monoclonales específicos frente a HPV11 (Tabla 1). Sólo se incluyen en la tabla las sustituciones que dieron lugar a la alteración de la unión a uno o más anticuerpos. Obsérvese que la unión de H11.A3.2 y H11.H3 no está alterada por ninguna sustitución. Ambos son MAb específicos de HPV11 y dependientes de las VLP que se ha demostrado que se unen a regiones de las VLP diferentes de las regiones a las que se unen H11.B2, H11.F1 y H11.G5. La unión a H11.A3.2 y H11.H3 verifica el ensamblaje de las VLP, y demuestra que el efecto de la sustitución es específico para los anticuerpos que se unen a esta región.
TABLA 1
Posición H11.A3.2 H11.B2 H11.F1 H11.G5 H11.H3
Y123 0,65 0,48 0,17 0,22 1,34
G130S 0,88 0,44 0,08 0,11 1,3
G131A 0,99 0,11 0,08 0,10 1,03
Q138V 0,93 0,45 0,62 1,05 0,83
V142E 0,93 nd 0,40 0,57 1,27
Ejemplo 5 Transferencia del epítope neutralizante de HPV11 a HPV16
Basándonos en los estudios del Ejemplo 4, mutamos el gen HPV16 L1 a nivel de los residuos de aminoácidos 126, 133, 134, 141 y 145 para ajustarlos a la secuencia de HPV11 L1. Denominamos este clon HPV16:5. Para nuestra sorpresa, no vimos ninguna unión de anticuerpos monoclonales frente a HPV11 a las VLP que se produjeron a partir de este clon. Razonamos que habíamos suministrado las posiciones de contacto importantes, pero que no estábamos presentando correctamente este epítope que depende mucho de la conformación. Observamos que la secuencia de HPV11 L1 contiene los residuos G^{133}, G^{134} y P^{136}, mientras que la secuencia de HPV16 L1 tiene alanina en las tres posiciones equivalentes a 136, 137 y 139. Los residuos de glicina y prolina pueden introducir perturbaciones estructurales. Aunque las sustituciones individuales en la secuencia de HPV11 L1 en estas posiciones no tuvieron efecto, razonamos que esos tres cambios precisamente en la región del epítope pueden afectar de manera colectiva a la presentación del epítope. Usando el clon HPV16:5 como plantilla, generamos un clon que tenía además las sustituciones A136G, A137G y A139P para crear el clon HPV16:8. Este clon produjo VLP que se unen a los anticuerpos frente a HPV11 H11.B2, H11.F1 y H11.G5. La unión de dos anticuerpos monoclonales dependientes de un VLP frente a HPV16 no está afectada. Utilizando HPV16:8 como plantilla, generamos un tercer clon que tiene las sustituciones T129V y A123S para generar HPV16:10. Este clon es idéntico a HPV11 L1 en la región que se evalúa, pero se mostró que estas 2 últimas posiciones no eran esenciales para la unión. De manera compatible con esto, el clon HPV16:10 no muestra ninguna mejora adicional de la unión a MAb respecto a HPV16:8. La unión está se normaliza según la producción de L1 utilizando el anticuerpo monoclonal H16.D9, que se une a un epítope lineal interno que se presenta sólo después de la desnaturalización de la muestra. La tabla se divide en dos partes porque los pares de muestras fueron transfectados y ensayados por separado.
Unión de anticuerpos monoclonales neutralizantes frente a HPV11 a VLP de HPV16 modificadas
Clon H11A3.2 H11.B2 H11.F1 H11.G5 H11.H3 H16.U4 H16.V5
HPV16 0,07 0,07 0,07 0,07 0,13 1,16 1,7
HPV16:8 0,10 1,51 0,50 1,27 0,16 1,60 2,17
HPV16:10 0,10 1,26 0,26 1,20 0,17 1,70 2,40
HPV16 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 1,0 1,6
HPV16:5 0,11 0,11 0,12 0,11 0,11 0,47 0,85
El clon HPV16:8 también demuestra el mapeo del epítope neutralizante HPV11, y la posibilidad de usar esta información para transferirlo a una superficie distal. En principio, estos datos de mapeo podrían ser la base de la transferencia a una superficie incluso más distal, como las VLP CRPV. Este reactivo se podría usar en un ensayo serológico de la misma manera que hemos descrito para las VLP HPV16:8, con la ventaja añadida de que se podría usar para hacer el cribado de la respuesta inmunológica de los individuos inmunizados con múltiples tipos de VLP que incluyen VLP HPV6, HPV11 y HPV16.
Ejemplo 6 Monitorización de las respuestas serológicas a la infección o la inmunización con HPV11
Las VLP HPV16 modificadas se usan para determinar la presencia de una respuesta inmunitaria frente a HPV11 después de la infección vírica o la inmunización con VLP HPV11. Las VLP HPV16 que presentan el epítope neutralizante de HPV11 se recubrirán en el pozo de una placa de microtitulación en forma nativa. Después del bloqueo, se incuba un anticuerpo monoclonal frente a HPV11 que se une a este epítope, H11.B2, H11.F1 o H11.G5, en formato ELISA con cantidades crecientes de suero policlonal frente a HPV11, suero policlonal frente a HPV6 y suero policlonal de prueba. La unión del anticuerpo monoclonal frente a HPV11 se visualizará usando un anticuerpo secundario IgG de ratón anti-conejo. Por otro lado, se puede marcar con I^{125}, o se puede acoplar directamente a la peroxidasa o a la fosfatasa alcalina del rábano rusticano, o a otro protocolo de visualización estándar mediante ELISA. Cantidades crecientes de suero policlonal frente a HPV11 competirán con la unión hasta que la señal finalmente se reduce al nivel de fondo. El suero policlonal frente a HPV6 no competirá, o la competición estará reducida de manera significativa respecto a la que se observa con el suero policlonal frente a HPV11. La competición con el suero de prueba a concentraciones comparables a las del suero policlonal frente a HPV11 demostrará una respuesta inmunitaria frente a HPV11. La ausencia o la reducción significativa demostrará la ausencia de respuesta inmunitaria o una respuesta inmunitaria débil frente a HPV11.
Ejemplo 7 Expresión transitoria de VLP en células Sf9
Se clonó el gen estructural HPV11 L1 a partir de aislados clínicos usando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con cebadores diseñados a partir de la secuencia publicada de L1 (8,17). Se clonó el gen estructural CRPV L1 mediante PCR a partir de ADN del genoma vírico. Los genes se subclonaron en pVL1393 (Stratagene) para la expresión en células Sf9.
Las células Sf9 se cotransfectaron usando el kit de transfección BaculoGold (Pharmingen, San Diego, CA). Se hicieron las transfecciones según las instrucciones del fabricante con la siguiente modificación: se transfectaron 8\cdot10^{6} células Sf9 en una placa de 100 mm con 4 mg de ADN vírico BaculoGold y 6 \mug de ADN de prueba. Las células se recogieron después de 6 días, salvo que se especifique de otra manera, y se ensayaron para la producción de VLP mediante ensayos de inmunotransferencia o de ELISA (véase más adelante).
Ejemplo 8 Preparación de extractos de células Sf9 y ensayos de ELISA
Se recogieron las células seis días después de la transfección. Se rasparon las placas y se recogieron las células mediante centrifugación a baja velocidad. Se volvieron a suspender las células en 300 ml de tampón de lisis (NaCl 1M, Tris pH 7,6 0,2 M) y se homogeneizaron durante 30 s sobre hielo usando un Polytron PT 1200 B con una sonda PT-DA 1205/2-A (Brinkman) en un tubo Falcon 1259. Las muestras se hicieron girar a 2500 rpm en una centrífuga GPR (Beckman Instruments, Inc. Palo Alto, CA) durante 3 min para aglomerar los detritus. Se lavaron los tubos con otros 150 ml de tampón de lisis, se recogieron los sobrenadantes en un tubo de microfuga de 1,5 ml y se volvieron a centrifugar durante 5 minutos en una microfuga Eppendorf (Brinkman). Los ensayos de ELISA se comenzaron el mismo día.
Se diluyeron 5 ml del extracto en 50 ml de BSA al 1% en suero salino tamponado con fosfato (PBS), se dividió en alícuotas en una placa de microtítulos de 96 pozos Immulon 2 (Dynatech Laboratories, Inc.) y se incubó durante una noche a 4ºC. Se retiraron los extractos y se bloqueó la placa con leche en polvo al 5%/ PBS. Todos los pasos posteriores de lavado se realizaron con BSA al 1%/ PBS. Se incubó la placa a temperatura ambiente con anticuerpos primarios durante 1 hora. Los anticuerpos primarios, anticuerpos monoclonales CRPV.5A y H11.FR1, se obtuvieron del Dr. Neil Christensen a partir de un cultivo de células de ascitis. Son anticuerpos tipoespecíficos dependientes de VLP que reconocen las VLP de CRPV y HPV11, respectivamente (Neil Christensen, comunicación personal). Se diluyeron 10^{5} veces en BSA al 1%/ PBS antes de su uso. Después del lavado en BSA al 1%/PBS, se incubaron las placas durante 1 hora con un anticuerpo secundario, IgG (g) de cabra anti-ratón marcada con peroxidasa (Kirkegaard & Perry Laboratories, Inc.) y se usó a una dilución de 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después del último lavado se realizó un ensayo de fosfatasa alcalina con lectura de la absorbancia a 405 nm.

Claims (2)

1. Partículas sintéticas tipo virus (VLP) HPV16 L1 que tienen las siguientes sustituciones: L126Y, S133G, A134G, A136G, A137G, A139P, V141Q y E145V.
2. Un procedimiento para serotipar respuestas inmunes que comprende la competición de la unión de anticuerpos monoclonales específicos de HPV11 a las VLP HPV16 L1 según se ha definido en la reivindicación 1 en un formato ELISA que comprende:
a)
recubrir una placa de ELISA con las muestras de las VLP HPV16 modificadas del lote de prueba;
b)
incubar las muestras;
c)
bloquear las muestras;
d)
lavar las muestras;
e)
diluir los anticuerpos monoclonales H11.B2, H11.F1 o H11.G5 para hacer muestras de anticuerpos mediante:
(1)
preparar un conjunto de diluciones con cantidades crecientes de suero policlonal frente a HPV11;
(2)
preparar un duplicado del conjunto de soluciones con cantidades crecientes de suero policlonal frente a HPV6;
(3)
preparar otro conjunto de diluciones con el suero policlonal de prueba;
f)
añadir las muestras de anticuerpos a la placa de ELISA para formar una mezcla;
g)
incubar la mezcla;
h)
lavar la mezcla;
i)
añadir IgG (g) de cabra anti-ratón marcada con fosfatasa alcalina;
j)
incubar las muestras;
k)
lavar las muestras;
l)
revelar con un ensayo de fosfatasa alcalina y leer a 405 nm.
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