ES2213185T3 - Particulas de tipo virus hpv11 sinteticas. - Google Patents

Particulas de tipo virus hpv11 sinteticas.

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ES2213185T3 ES96940466T ES96940466T ES2213185T3 ES 2213185 T3 ES2213185 T3 ES 2213185T3 ES 96940466 T ES96940466 T ES 96940466T ES 96940466 T ES96940466 T ES 96940466T ES 2213185 T3 ES2213185 T3 ES 2213185T3
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION ES UNA SERIE DE PARTICULAS VIRALES UTILES EN LA CARACTERIZACION DE LA INFECCION POR PAPILLOMAVIRUS HUMANO Y ENSAYOS QUE EMPLEAN LAS PARTICULAS VIRALES SINTETICAS. LAS PARTICULAS VIRALES SINTETICAS SE GENERAN A PARTIR DE ESTRUCTURAS DESIGNADAS POR HPV6:4; HPV6:5; HPV11:G131S; HPV11: DL 132; HPV11:Y246F; HPV11:N278G; HPV11:S346T; HPV6:2; HPV6:4 DL 132; Y HPV6:4,S131G.

Description

Partículas de tipo virus HPV11 sintéticas.
Ámbito de la invención
La presente invención es una serie de partículas de tipo virus sintéticas (VLP) sintéticas, útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y ensayos que usan las partículas de tipo virus sintéticas.
Fundamentos de la invención
Las infecciones por papilomavirus ocurren en una diversidad de animales, incluyendo los humanos, ovinos, perros, gatos, conejos, monos, ofidios y vacuno. Los papilomavirus infectan las células epiteliales, induciendo, generalmente, tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en el sitio de la infección. Los papilomavirus son agentes infectivos específicos de las especies; un papilomavirus humano no puede infectar a un animal no humano.
Los papilomavirus pueden clasificarse en grupos diferentes, en base al huésped al cual infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se clasifican además en más de 60 tipos, en base a la homología de la secuencia de ADN (para una revisión, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister (ed.), CRC Press, Inc., (1990)). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos específicos del tipo, dado que una inmunidad neutralizante a la infección a un tipo de papilomavirus, no confiere inmunidad contra otro tipo de papilomavirus.
En los humanos, tipos de HPV diferentes causan distintas enfermedades. Los HPV tipos 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 causan verrugas benignas tanto en individuos normales como inmunocomprometidos. Los HVP tipos 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50, causan lesiones planas en individuos inmunocomprometidos. Los HPV tipos 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55, causan condilomatas no malignas de la mucosa genital o respiratoria. Los HPV tipos 16 y 18 causan displasia epitelial de la mucosa genital y se les asocia con la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos del cervix, vagina, vulva y canal anal. El HPV6 y HPV11 son los agentes causantes de más del 90% de todos los condilomas (verrugas genitales) y papilomas laríngeos. El subtipo más abundante de HPV tipo 6 es el HPV6a.
Los estudios inmunológicos en animales han mostrado que la producción de anticuerpos neutralizantes de antígenos de papilomavirus, previenen la infección con los virus homólogos. El desarrollo de vacunas eficaces contra papilomavirus ha sido retardado por dificultades asociadas con el cultivo de papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna eficaz contra HPV ha sido particularmente retardado por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de papilomavirus por anticuerpos, parece ser específico del tipo y dependiente de los epítopos conformadores sobre la superficie del virus.
Los papilomavirus son virus de ADN icosahédricos, sin envoltura, pequeños (50-60 nm), que contienen la codificación para hasta ocho genes tempranos y dos tardíos. Los marcos de lectura abiertos (ORF) de los genomas de los virus se designan como E1 a E7 y L1 a L2, en donde "E" indica temprano y "L" indica tardío. El L1 y L2 contienen el código para proteínas cápsidas del virus. Los genes tempranos (E) se asocian con funciones tales como replicación vírica y transformación celular.
La proteína L1 es la proteína de cápsida principal y tiene un peso molecular de 55-60 kDa. La proteína L2 es una proteína de cápsida menor que tiene un peso molecular previsto de 55-60 kDa y un peso molecular real de 75-100 kDa, determinado mediante electroforesis de gel de poliacrilamida. Los datos inmunológicos sugieren que la mayor parte de la proteína L2 está interna con respecto a la proteína L1. Las proteínas L2 están altamente conservadas entre papilomavirus diferentes, especialmente los 10 aminoácidos básicos en el C-terminal. El ORF de L1 está altamente conservado entre papilomavirus diferentes.
Los genes L1 y L2 se han usado para generar vacunas para la prevención y tratamiento de infecciones por papilomavirus en animales. Zhou y otros, (1991; 1992), han clonado genes L1 y L2 de HPV tipo 16 dentro de vectores de virus vaccinia e infectado células de mamífero CV-1 con el vector recombinante para producir partículas de tipo virus (VLP).
Se han generado L1 y L2 de papilomavirus bovinos recombinantes derivados bacterialmente. Los sueros neutralizantes para las proteínas bacterianas recombinantes tienen reactividad cruzada con virus nativos a bajos niveles, debido, presumiblemente, a diferencias en las conformaciones de las proteínas nativas y derivadas bacterialmente.
Los baculovirus recombinantes que expresan los ORFs de L1 de HPV6, L1 de HPV11, L1 de HPV16, L1 de HPV18, L1 de HPV31 o L2 de HPV16, se han usado para infectar células Sf9 de insectos y para producir proteínas L1 y L2. Los análisis mediante transferencia Western, han mostrado que las proteínas L1 y L2 derivadas de baculovirus, reaccionan con el anticuerpo de HPV16. El L1 derivado de baculovirus forma VLP.
Carter y otros (1991) han demostrado la producción de proteínas L1 de HPV16 y L2 de HPV16, mediante cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. Carter y otros, han demostrado, igualmente, la producción de proteínas L1 y L2 de HPV6b. La proteína L1 de HPV6b no fue la proteína L1 de longitud total. Las proteínas recombinantes se produjeron como productos intracelulares así como secretados. Las proteínas L1 y L2 recombinantes fueron de pesos moleculares similares a las proteínas nativas. Cuando las proteínas se expresaron intracelularmente, se encontró que la mayor parte de la proteína era insoluble cuando se lisaron en ausencia de reactivos desnaturalizantes. Aunque esta insolubilidad puede facilitar la purificación de la proteína, puede impedir el análisis de los epítopos nativos de la proteína.
Las proteínas recombinantes secretadas a partir de levadura mostraron contener carbohidratos derivados de la levadura. La presencia de estos oligosacáridos unidos mediante N, puede enmascarar epítopos nativos. Además, las proteínas recombinantes secretadas pueden contener otras modificaciones, tal como la retención de la secuencia conductora secretora.
La presente invención está dirigida a la producción de proteínas de papilomavirus recombinantes que tienen las propiedades que confieren la inmunidad de las proteínas de papilomavirus nativos, así como procedimientos para su producción y uso. La presente invención es una serie de partículas de tipo virus sintéticas útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humanos y ensayos que usan las partículas de tipo virus sintéticas.
La invención implica el diseño de restos específicos de L1 de HPV11, los cuales se requieren para la unión de anticuerpos neutralizantes. La invención implica, además, el diseño de dos restos específicos de L1 de HPV11, los cuales conjuntamente son necesarios y suficientes para la unión de anticuerpos neutralizantes.
La L1 de HPV11 contiene únicamente 38 diferencias de aminoácidos con respecto a la L1 de HPV6, más un resto de inserción. A pesar de la fuerte identidad entre estas dos proteínas, se han generado un panel de anticuerpos monoclonales neutralizantes que son específicos para VLP de HPV11. Los presentes autores han determinado cuales de estas posiciones de aminoácidos son importantes para la unión de los anticuerpos monoclonales neutralizantes. Esto se llevó a cabo mediante la comprobación de la unión de los anticuerpos monoclonales a una familia de clones HPV11, los cuales contenían substituciones de restos de aminoácidos de HPV6b por restos de aminoácidos HPV11 en estas posiciones y, a continuación, mediante mutación a HPV6b para comparar la secuencia de HPV11 en estas posiciones críticas. Los presentes autores han demostrado que los anticuerpos neutralizantes se unían a VLP de HPV6b con tan pocas como dos de estas substituciones, y que ambas dichas substituciones son esenciales para la unión. Este trabajo define la unidad mínima para la unión de anticuerpos neutralizantes.
El panel de anticuerpos monoclonales neutralizantes para HPV11 se obtuvo de Neil Christiansen (Pennsylvania State University, Hersey, PA). Los anticuerpos monoclonales en el panel son específicos de HPV11 y dependientes de VLP. Los anticuerpos pueden distinguirse unos de otros en cuanto a qué restos de aminoácidos afectan la unión de los anticuerpos individuales, aunque existen posiciones de solapamiento para todos los anticuerpos monoclonales.
De manera colectiva, estos restos definen el epítopo para anticuerpos conocidos por neutralizar el HPV11. En principio, la mutación de L1 de HPV6 únicamente en estas posiciones seleccionadas, da como resultado la unión a estos anticuerpos monoclonales neutralizantes específicos de HPV11. Las VLP derivadas de HPV6 pueden usarse para generar anticuerpos monoclonales al epítopo neutralizante de HPV11. Esta es la base de un ensayo de liberación para verificar que las VLP de HPV11 fabricadas contienen el epítopo neutralizante.
Este problema no ha sido solucionado en el pasado y, hasta donde alcanza el conocimiento de los presentes autores, es la primera demostración de la transferencia de un epítopo dependiente de la conformación.
Existían dos dificultades a evitar. En primer lugar, el epítopo es conformacional, y no podían usarse medios convencionales de mapeado de epítopos, de unión a fragmentos de péptidos. Fue necesario expresar cualquier ensayo de proteína L1 de una manera que facilitara la formación de partículas de tipo virus que imitaran la estructura del virus. En segundo lugar, el gran número de clones L1 requeridos para el mapeado hizo necesaria la generación de un medio fácil para expresar el ensayo de proteínas de cubierta vírica.
Sin el conocimiento del epítopo neutralizante, sería difícil validar la fabricación de VLP para uso comercial.
Un uso de la VLP derivada es un reactivo en un ensayo de liberación para HPV11. La L1 de HPV se muta para comparar HPV11 en las posiciones definidas mediante estos estudios. Se ha demostrado la unión de los anticuerpos monoclonales neutralizantes de HPV11 a estas VLP derivadas de HPV6.
Estas VLP derivadas de HPV6 pueden usarse en un ensayo de unión de competencia con VLP de HPV11 fabricadas para determinar la unión a los anticuerpos monoclonales neutralizantes de HPV11. Unicamente las derivadas de HPV6 que han demostrado unirse a anticuerpos monoclonales, compiten con material auténtico.
Como alternativa, pueden generarse anticuerpos monoclonales al epítopo neutralizante sobre HPV6 derivado; posteriormente, se ha demostrado que la vacuna HPV11 fabricada se une a estos anticuerpos.
Resumen de la invención
La presente invención es una serie de partículas de tipo virus sintéticas, útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y en ensayos que usan las partículas sintéticas. Las partículas de tipo virus sintéticas se generan a partir de constructos designados como HPV6:2; HPV64\Delta132 y HPV6:4,S131G.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra que se generan VLP con propiedades específicas del tipo con transfección transitoria. Las células Sf9 se co-transfectaron con ADN BaculoGold^{R} y, o bien pVL1393:CRPV, o bien pVL1393:HPV11. Las células se recolectaron seis días después, se prepararon los extractos y los ensayos ELISA se realizaron tal como se describe en el texto. Columna 1, VLP de CRPV; columna 2, VLP de HPV11; columna 3, extracto Sf9; columna 4, ADN de vaculovirus; columna 5, pVL1393:CRPV; columna 6, pVL1393:HPV11.
A. El anticuerpo primario está a una dilución 10^{-5} de fluido ascítico CRPV.5A.
B. El anticuerpo primario está a una dilución 10^{-5} de fluido ascítico H11.F1.
La Figura 2 muestra que el material inmunógeno producido mediante transfección transitoria es sensible a la desnaturalización. Las células Sf9 se co-transfectaron con pVL1393:HPV11 y ADN BaculoGold^{R}. Las células se recolectaron seis días después, y los extractos se prepararon tal como se describe en el texto. Una porción de los extractos se desnaturalizó mediante dilución en carbonato sódico 0,1 M, pH 10,5, y se incubó a temperatura ambiente durante 1 hora. A continuación, estos extractos se recubrieron sobre una placa de microvaloración y se dejaron secar. Los extractos no tratados se recubrieron sobre placas de microvaloración y se incubaron durante una noche a 4ºC. Los ensayos ELISA se realizaron tal como se describe en Procedimientos, usando una dilución 10^{-5} de, o bien fluido ascítico H11.F1, o bien H6.C6. Columna 1, extracto Sf9; columna 2, extracto pVL1393.
A. El extracto no se desnaturalizó.
B. El extracto se trató con tampón carbonato.
La Figura 3 muestra las secuencias de aminoácidos de la proteína L1 de HPV11 y HPV6. Estas secuencias se encuentran igualmente disponibles en el EMBI Gene Bank.
La Figura 4 muestra que las VLP producidas a partir del clon HPV6:2 (con substitución en la posición 131, seguido por la inserción de tirosina en la posición creada 132), une los anticuerpos H11.B2, H11.F1 y H11.G5. Por el contrario, las VLP producidas a partir de HPV6:4 que retro-mutaron, o bien a la posición 131 (HPV6:4,S131G), o bien a la 132 (HPV64\Delta132), no se unieron a estos anticuerpos, a pesar de la presencia de los otros tres cambios de restos críticos. Los anticuerpos H11B2, H11F1 y H11G5 son MAbs neutralizantes en el sistema xenoinjerto. El H6C6 mide el nivel total de producción de L1 tal como se describe en el Ejemplo 4. El ensayo ELISA se realizó tal como se describe en el Ejemplo 3.
Descripción detallada de la invención
La presente invención es una serie de partículas de tipo virus sintéticas (VLP), útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y en ensayos que usan las partículas sintéticas, las cuales pueden usarse para monitorizar y validar VLP fabricadas a través de tecnologías de ADN recombinante. Las partículas de tipo virus sintéticas se generan a partir de constructos designados como HPV6:2; HPV64\Delta132 y HPV6:4,S131G. Otros constructos se incluyen con fines de referencia.
Las infecciones por papilomavirus ocurren en una diversidad de animales, incluyendo los humanos, ovinos, perros, gatos, conejos, monos, ofidios y vacuno. Los papilomavirus infectan las células epiteliales, induciendo, generalmente, tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en el sitio de la infección.
Los papilomavirus pueden clasificarse en grupos diferentes, en base al huésped al cual infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se clasifican además en más de 60 tipos, en base a la homología de la secuencia de ADN (para una revisión, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister (ed.), CRC Press, Inc., (1990)). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos específicos del tipo, dado que una inmunidad neutralizante a la infección a un tipo de papilomavirus no confiere inmunidad contra otro tipo de papilomavirus.
En los humanos, tipos de HPV diferentes causan distintas enfermedades. Los HPV tipos 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 causan verrugas benignas tanto en individuos normales como inmunocomprometidos. Los HVP tipos 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50, causan lesiones planas en individuos inmunocomprometidos. Los HPV tipos 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55, causan condilomatas no malignas de la mucosa genital o respiratoria. Los HPV tipos 16 y 18 causan displasia epitelial del tracto genital y se les asocia con la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos del cervix, vagina, vulva y canal anal. El HPV6 y HPV11 causan la mayoría de las verrugas genitales y papilomas laríngeos.
Los estudios inmunológicos en animales han mostrado que la producción de anticuerpos neutralizantes de proteínas cápsidas de papilomavirus, previenen la infección con los virus homólogos. El desarrollo de vacunas eficaces contra papilomavirus ha sido retardado por dificultades asociadas con el cultivo de papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna eficaz contra HPV ha sido particularmente retardado por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de papilomavirus por anticuerpos, parece ser específico del tipo y dependiente de los epítopos conformadores sobre la superficie del virus.
Los papilomavirus son virus de ADN icosahédricos, sin envoltura, pequeños (50-60 nm), que contienen la codificación para hasta ocho genes tempranos y dos tardíos. Los marcos de lectura abiertos (ORF) de los genomas de los virus se designan como E1 a E7 y L1 a L2, en donde "E" indica temprano y "L" indica tardío. El L1 y L2 contienen el código para proteínas de cápsida del virus. Los genes tempranos (E) se asocian con funciones tales como replicación y transformación vírica.
La proteína L1 es la proteína de cápsida principal y tiene un peso molecular de 55-60 kDa. La proteína L2 es una proteína de cápsida menor que tiene un peso molecular previsto de 55-60 kDa y un peso molecular real de 75-100 kDa, determinado mediante electroforesis de gel de poliacrilamida.
Se ha informado de la producción de proteínas L1 de HPV16, L2 de HPV16 y L1 de HPV tipo 6 mediante cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. Sería útil el desarrollar procedimientos de producción de grandes cantidades de proteínas de papilomavirus de cualquier especie y tipo mediante el cultivo de levaduras recombinantes. Igualmente, sería útil el producir grandes cantidades de proteínas de papilomavirus que tuvieran las propiedades que confieren inmunidad de las proteínas nativas, tal como la conformación de la proteína nativa. Con el fin de lograr este último objetivo, sería necesario el analizar el efecto de numerosas mutaciones en el gen L1 sobre la unión de anticuerpos de propiedades conocidas (dependientes de VLP, reactividad cruzada, etc.).
El escaneo empírico de secuencias de péptidos naturales o manipulados genéticamente para determinar los restos funcionales, depende, intrínsecamente, de la expresión de grandes números de variantes de secuencias con el fin de ensayar su potencia funcional relativa. El nivel de expresión de la proteína obtenido puede particularmente ser crítico en el caso de proteínas estructurales víricas auto-ensamblables, ya que la eficacia del auto-ensamble frecuentemente depende de la concentración. El sistema de vector de expresión de baculovirus de insecto, ha sido ampliamente usado para estudiar el auto-ensamble vírico, pero, generalmente, requiere el previo aislamiento y expansión de una cepa vírica recombinante purificada en placa, para generar cantidades útiles de partículas auto-ensambladas. Al examinar un cierto número de posibilidades para la expresión de niveles analíticos de proteína de cubierta L1 de papilomavirus tipo 11 humano y de conejo de cola de algodón (Sylvilagus floridanus), los presentes autores han encontrado que incluso una breve co-transfección transitoria de células de insecto con vectores de transferencia de baculovirus y ADN vírico, proporcionó partículas ensambladas, las cuales fueron inmunológicamente indistinguibles de las partículas previamente obtenidas a partir de cepas purificadas en placa. Dentro de los seis días de la co-transfección plásmido/ADN vírico de células Sf9, pudo demostrarse al menos 1-2 \mug de partículas L1 ensambladas/100 mm de placa. Este nivel de expresión es más que suficiente como para ensayar su funcionalidad, y tiene varias ventajas sobre sistemas de expresión transitorios de células de mamífero comparables.
Con el fin de definir epítopos neutralizantes en infecciones por HPV, los presentes autores precisaron identificar los restos de aminoácidos que confieren especificidad tipo antigénica sobre subtipos de papilomavirus humanos (Christensen, N.D., y otros, "Neutralización mediada por anticuerpo monoclonal de papilomavirus humano infeccioso tipo 11", J. Virol., vol. 64, págs. 1936-1944, (1990)). Muchos de los epítopos específicos del tipo son conformacionalmente dependientes y son detectables únicamente mediante ensamble con VLP. La proteína de cubierta estructural L1 de varios papilomavirus animales y humanos ha demostrado ser eficazmente auto-ensamblada cuando se expresa en células de insectos a través de cepas de baculovirus recombinantes (Christensen, N.D., y otros, "Las partículas de tipo virus de proteína de cápsida L1 de papilomavirus humano tipo 11 expresadas en baculovirus ensamblados son reconocidas por anticuerpos monoclonales neutralizantes e inducen altos títulos de anticuerpos neutralizantes", J. Gen. Virol., vol. 75, págs. 2271-2276, (1994)). El tiempo y trabajo implicado en la generación de fago recombinante impide el uso de este procedimiento para rastrear un gran número de variantes de VLP producidas a través de mutagénesis dirigida al sitio. Sin embargo, los presentes autores han observado previamente que, cuando se expresa en el sistema baculovirus, es detectable una proteína recombinante en forma de un producto secretado en cantidades de \mug/ml dentro de los 5-7 días de la transfección inicial de células de insectos con ADNs plásmido y vírico. En base a esta observación, los presentes autores han examinado si se acumularían cantidades suficientes de proteína L1 de papilomavirus como para permitir el auto-ensamble dentro de VLP mediante expresión transitoria, particularmente si se usara un sistema de transfección de baculovirus más eficaz, tal como el sistema BaculoGold^{R} (Pharmigen, San Diego, CA). Usando un protocolo de transfección transitoria de 6 días rápido, se produjo la proteína de cubierta L1 de numerosos tipos de papilomavirus, adecuadamente ensamblados dentro de VLP. Los extractos preparados a partir de células transfectadas transitoriamente con constructos del gen L1 de CRPV o HPV11, contenían material inmunógeno reconocido por anticuerpos monoclonales dependientes de VLP y específicos del tipo, generados contra VLP de o bien CRPV o bien HPV11. El material expresado transitoriamente no mostró reactividad cruzada con otros anticuerpos específicos del tipo, y el reconocimiento fue sensible a la desnaturalización alcalina, demostrando además fidelidad en la formación de VLP.
Con el fin de mapear el epítopo neutralizante de HPV11, los presentes autores mutaron HPV11 en los restos en los que las secuencias divergen de la secuencia HPV6b. Las secuencias se mutaron para comparar la secuencia HPV6b (la tirosina en la posición 132 se eliminó con el fin de analizar el efecto de esta inserción). Usando el sistema de expresión transitoria de Sf9 descrito anteriormente, estos genes L1 de HPV11 mutantes se expresaron y analizaron para determinar la unión mediante anticuerpos monoclonales específicos de HPV11.
Los ejemplos siguientes se proporcionan con el fin de definir adicionalmente la invención sin limitar, por ello, la invención a los aspectos particulares de estos ejemplos.
Ejemplo 1 Generación de constructos de expresión de ensayo
El gen estructural L1 de HPV11 se clonó a partir de aislados clínicos usando PCR con cebadores diseñados a partir de la secuencia de L1 publicada. A continuación, el gen L1 se subclonó tanto dentro de BlueScript (Pharmacia) para mutagénesis, como de pVL1393 (Stratagene) para expresión en células Sf9.
Las mutaciones se introdujeron dentro del gen L1 usando el juego para mutagénesis in vitro Amersham Scultor. La aparición de la mutación deseada se confirmó mediante secuenciación, y el gen mutado se subclonó dentro de pVL1393 para su expresión dentro de células Sf9.
El gen estructural L1 de HPV6 se subclonó tanto dentro de pAlt-1 (Promega) para mutagénesis, como dentro de VL1393 (Stratagene) para su expresión en células Sf9. Las mutaciones se generaron usando los sistemas de mutagénesis in vitro Altered Sites II (Promega), verificadas mediante secuenciación, y se subclonaron dentro de pVL1393 para su expresión en células Sf9.
Las secuencias de los genes L1 de HPV6 y HPV11 se verificaron con las secuencias publicadas [(Dartmann, K., y otros, EMBO J., vol. 2, pág. 2341, (1993); EMBL GeneBank, Nº de Registro M14119 (HPV11 L1) y Nº de Registro X00203 (HPV6B L1)].
Ejemplo 2 Expresión transitoria de VLP de L1 en células Sf9
Las células Sf9 se transfectaron usando el juego de transfección BaculoGold (Pharmingen). Las transfecciones se realizaron esencialmente de acuerdo con las instrucciones del fabricante con la modificaciones siguientes. Se transfectaron 8x10^{8} células Sf9 en un disco 100 mm, con 4 \mug de ADN de BaculoGold y 6 ug de ADN de ensayo. Las células se recolectaron después de 6 días y se ensayaron para determinar la producción de VLP.
Ejemplo 3 Preparación de extractos de Sf9 y ensayos ELISA
Las células se recolectaron seis días después de la transfección, mediante rascado, seguido de centrifugación a baja velocidad. Las células se resuspendieron en 300 \mul de tampón de interrupción (NaCl 1 M, Tris 0,2 M, pH 7,6) y se homogeneizaron durante 30 segundos 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 centrifugaron a 2500 rpm durante 3 minutos para granular los residuos. Los tubos se lavaron con 150 \mul adicionales de tampón de interrupción, los sobrenadantes se recogieron en un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml y se volvieron a centrifugar durante 5 minutos en una microcentrífuga Eppendorf (Brinkman). Los sobrenadantes se recogieron y se almacenaron a 4ºC hasta su uso. Típicamente, los ensayos ELISA se realizaron el mismo día.
Se diluyeron 5 \mul de extracto en 50 \mul de BSA al 1% en PBS (solución salina tamponada en fosfato; NaPO_{4} 20 mM, pH 7,0, NaCl 150 mM) y se cultivaron sobre una placa de poliestireno. La placa se incubó durante una noche a 4ºC. Los extractos se retiraron y la placa se bloqueó con leche en polvo al 5% en PBS. Todas las etapas posteriores de lavado se realizaron con BSA al 1% en PBS. La placa se incubó a temperatura ambiente con anticuerpo primario durante 1 hora. Los anticuerpos primarios, anticuerpos monoclonales generados contra VLP de HPV11, se obtuvieron en forma de cepa ascitis del Dr. Neil Christensen (Pennsylvania State University). Estos se diluyeron 10^{5} en BSA al 1% en PBS antes de su uso. Después de lavadas, las placas se incubaron durante 1 hora con anticuerpo secundario. El anticuerpo secundario, IgG(\gamma) anti-ratón de cabra marcado con peroxidasa, se adquirió a Kirkegaard & Perry Laboratories, Inc., y se usó a una dilución 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después de un lavado final, se realizó un ensayo con peroxidadsa de rábano picante y la absorbancia se leyó a 405 nm.
Ejemplo 4 Escaneado de HPV11
Con el fin de mapear los residuos críticos para un epítopo neutralizante específico de HPV11, los presentes autores aprovecharon dos ventajas. En primer lugar, se usó un panel de anticuerpos monoclonales los cuales son específicos para la L1 de HPV11 y reconocen únicamente L1 cuando existe presente una VLP. Las condiciones del ensayo descrito en el Ejemplo 3 son tales que estos anticuerpos no muestran reactividad cruzada con la VLP de L1 de HPV6b íntimamente relacionada. Entre estos cinco anticuerpos, 4 han demostrado neutralizar a HPV11 en el sistema Xenograft de Kreider (Kreider, y otros, J. Virol., vol. 61, págs. 590-593, (1987)).
Las L1 de HPV6 y HPV11 son las proteínas L1 más íntimamente relacionadas dentro de la familia de papilomavirus. La L1 de HPV6 tiene una longitud de 500 aminoácidos. La L1 de HPV11 tiene 501 restos. Estos pueden alinearse de manera tal que el aminoácido extra en HPV11 esté en la posición 132. Con esta alineación, son idénticos en toda la secuencia de aminoácidos, excepto en 39 posiciones (92,4%), incluyendo la inserción.
Los presentes autores han deducido que la especificidad del tipo 11 de los anticuerpos monoclonales debe residir dentro de estas 39 diferencias de restos. Cambiando sistemáticamente un resto del tipo 11 dentro de un tipo 6, los restos críticos para la respuesta del tipo 11 se pondrían de manifiesto mediante una pérdida en la afinidad de unión por los anticuerpos monoclonales específicos del tipo 11. Dado que los restos mutarían a restos que aparecen de forma natural en el tipo 6, la probabilidad de que dichas substituciones afecten a la formación de VLP sería pequeña.
Con el fin de determinar el efecto sobre la unión de cualquier resto particular, tanto el HPV11 como el derivado de HPV11 correspondiente se expresaron en el sistema de expresión transitorio. Se realizó un ensayo ELISA usando el panel de anticuerpos monoclonales específicos de HPV11, y se comparon los resultados entre los dos. La producción de L1 se normalizó con anticuerpo monoclonal H6.C6. El anticuerpo H6.C6 muestra reactividad cruzada con HPV11, el epítopo es lineal e independiente de la formación de VLP. De acuerdo con ello, mide la producción de L1.
Los resultados se llevaron a cabo mediante una doble normalización. En primer lugar, se calculó la relación de absorbancia del anticuerpo de ensayo para el H6.C6 para la misma posición. La misma relación se determinó para HPV11 y se dividió por la relación para la posición del ensayo. De esta forma, una doble relación próxima a 1 significa que no existe una diferencia detectable en la unión del anticuerpo al clon de ensayo con respecto a HPV11. Una doble relación menor de 1 significa que el anticuerpo de ensayo se une más pobremente al clon de ensayo que al de tipo salvaje. En teoría, una relación mayor de 1 significa que el anticuerpo se une mejor al clon de ensayo que al HPV11. En la práctica, esto no se ha observado. Una relación dentro del intervalo de 0,1 a 0,2 es, esencialmente, el valor base, lo cual significa que no puede detectarse la unión del anticuerpo a la VLP mutante.
Las posiciones de LI en HPV11 que difieren de HPV6, se mutaron individualmente con el fin de comparar el resto correspondiente en HPV6. Los clones se expresaron en células Sf9 a través de un recombinante que expresa baculovirus y afecta la unión, mediante el panel determinado de anticuerpos monoclonales específicos de HPV11 (Tabla 1). Los restos que aparecen en la columna 2, indicada como "pierden unión", son posiciones consideradas como críticas para la unión de uno o más de los anticuerpos monoclonales. Los restos enumerados en la columna 1, indicada como "mantienen la unión", se consideran como no críticos para la unión con cualquiera de los anticuerpos monoclonales.
TABLA 1
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Mantienen la unión  \+  Pierden unión \cr  HPV11:K28T \+
HPV11:G131S\cr  HPV11:Y49F \+ HPV11:Y132 \Delta \cr  HPV11:K53R \+
HPV11:Y246F\cr  HPV11:V54A \+ HPV11:N278G\cr  HPV11:L119F \+
HPV11:S346T\cr  HPV11:T170K\+\cr  HPV11:S173T\+\cr  HPV11:S166P\+\cr
 HPV11:N179A\+\cr  HPV11:L219I\+\cr  HPV11:V225T\+\cr 
HPV11:T263E\+\cr  HPV11:D271T\+\cr  HPV11:L273I\+\cr 
HPV11:V274I\+\cr  HPV11:G277S\+\cr  HPV11:S281T\+\cr 
HPV11:A294G\+\cr  HPV11:H300N\+\cr  HPV11:H325Q\+\cr 
HPV11:K347T\+\cr  HPV11:A349S\+\cr 
HPV11:F366V\+\cr}
(Continuación tabla I)
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 HPV11:Q434P\+\cr  HPV11:D439N\+\cr  HPV11:M440L\+\cr 
HPV11:F458Y\+\cr  HPV11:T474S\+\cr  HPV11:A467I\+\cr 
HPV11:P488A\+\cr 
HPV11:T497A\+\cr}
Los clones que contienen la codificación de los mutantes de L1 descritos en la Tabla 1 bajo la columna "pierden unión", se designaron como HPV11:G13S, HPV11:Y132\Delta, HPV11:Y246F, HPV11:N278G y HPV11:S346T. Como alternativa, puede omitirse el prefijo "HPV".
Los cuatro restos que afectan a la unión se espaciaron a distancias considerables unos de otros, abarcando la separación total más de 200 restos a lo largo de la secuencia lineal.
Las posiciones afectan a la unión de los anticuerpos de manera diferenciada. No más de tres posiciones afectan a la unión de cualquier único anticuerpo. Unicamente la posición 246 afecta a la unión de los cinco anticuerpos. En todos los casos, se observó alguna medida de unión detectable. Esto indica que la formación de VLP no resulta afectada. El que la unión resulte afectada por el cambio en la posición 278 parece ser marginal y es cuestionable, pero se incluye en este caso dado que la ligera disminución es reproducible. El modo en que afecta a la unión, medida mediante la relación de afinidad normalizada de VLP, se muestra en la Tabla 2. La Tabla 3 muestra las configuraciones de unión para los anticuerpos monoclonales de HPV11, tal como se deduce a partir de estos estudios.
TABLA 2 Relación de afinidad normalizada de VLP^{*}
Posición H11.A3.2 H11.B2 H11.F1 H11.G5 H11.H3
G131S 0,93 0,20 0,11 0,12 0,96
\Delta132 1,0 0,36 0,08 0,11 0,64
Y246F 0,48 0,33 0,52 0,45 0,32
N278G 1,4 0,79 0,69 0,81 0,92
S173T 0,82 1,14 0,85 0,85 0,94
S346T 0,98 1,6 0,74 0,79 0,32
^{*}Relación de afinidad normalizada =
PosiciónX(A_{405}H11.Y/A_{405}H6.C6)/HPV11((A_{405}H11.Y/A_{405}H6 .C6)
TABLA 3 Configuraciones de unión de anticuerpos
Posición H11.A3.2 H11.B2 H11.F1 H11.G5 H11.H3
G131S + - - - +
\Delta132 + -/+ - -/+ +
Y246F -/+ -/+ -/+ -/+ -/+
N278G + +/- +/- +/- +/-
S346T + + + + -
Ejemplo 5 Ensayo de separación
Para controlar la producción de VLP de HPV11 con el fin de asegurar que contienen el epítopo neutralizante importante, se usó el ensayo de competencia ELISA siguiente. Las VLP derivadas de HPV6, pero no las VLP de HPV6, compiten por la unión a VLP de HPV11 con anticuerpos monoclonales H11.B2, H11.F1 y H11.G5. Esto muestra la presencia de epítopo neutralizante sobre las VLP, mediante la demostración de unión competitiva, específica, al epítopo neutralizante. El ensayo se realiza de la manera siguiente.
1. Cultivar en placa de 10-100 ng del lote de ensayo de VLP de HPV11 por cavidad de una placa ELISA de 96 cavidades. Diluir la muestra en BSA al 1% en PBS (tampón ELISA). Cultivar en placa 50 \mul de muestra. Incubar durante una noche a 4ºC.
2. Retirar los sobrenadantes de las cavidades. Bloquear durante una hora con leche en polvo al 5% en PBS a temperatura ambiente.
3. Lavar con tampón ELISA.
4. Preparar diluciones de anticuerpo monoclonal H11.F1.
A. Preparar un grupo de diluciones con cantidades crecientes de VLP derivadas de HPV6.
B. Preparar un grupo por duplicado de diluciones con cantidades crecientes de VLP de HPV6.
C. Preparar una dilución sin VLP agregados.
5. Agregar 50 \mul de muestras de anticuerpo a las cavidades de la placa ELISA. Incubar durante una hora a temperatura ambiente.
6. Retirar los anticuerpos y lavar tres veces con tampón ELISA.
7. Agregar 50 \mul de Ig(\gamma) anti-ratón de cabra a la dilución apropiada. Incubar durante una hora a temperatura ambiente.
8. Lavar tres veces con tampón ELISA. Revelar con un ensayo de fosfatasa alcalina y leer a 405 nm.
9. Una señal fuerte a 405 nm que compite fuertemente con las VLP derivadas de HPV6, pero no con las VLP de HPV6, verificará la presencia del epítopo neutralizante sobre el lote de ensayo de VLP de HPV11.
Ejemplo 6 Control de la neutralización
Las VLP derivadas de HPV11 se usan para caracterizar lotes de ensayo de sueros policlonales con el fin de determinar su actividad neutralizante. Un lote de sueros policlonales se genera, por ejemplo, mediante un lote de ensayo de VLP de HPV11. Como alternativa, la muestra es una muestra humana para la cual se desea una caracterización de su capacidad neutralizante.
Los sueros policlonales se aclaran previamente con VLP de HPV6. Esto elimina los anticuerpos de reactividad cruzada, tanto dependientes como no dependientes de VLP. El epítopo neutralizante de HPV11 es específico del tipo 11, y los anticuerpos generados contra él no son separados mediante pre-incubación con VLP de HPV6. Sin embargo, las partículas derivadas de HPV6 se unen a estos anticuerpos, y la observación de dicha unión, por ejemplo, en un ensayo ELISA estándar, demuestra la presencia de anticuerpos neutralizantes en la muestra de sueros de ensayo.
Una muestra de ensayo de sueros policlonales se aclaró de acuerdo con el procedimiento siguiente.
1. Se hizo una estimación del total de anticuerpo de unión de VLP. Las VLP se inmovilizaron sobre una placa ELISA en formato sandwich usando un monoclonal anti-HPV11 (existen varios disponibles). La cantidad de anticuerpo monoclonal que se une, se estimó usando un segundo anticuerpo anti-HPV11 de concentración conocida como un patrón. Como alternativa, se determinó la concentración de IgG del policlonal y se supuso que todo era anti-HPV11.
2. Se agregaron VLP de HPV6 a una parte alícuota de sueros en un exceso en \mug de 10 veces con respecto a la cantidad de anticuerpo monoclonal de HPV11 en los sueros policlonales, tal como se determinó en la etapa 1.
3. La mezcla se incubó durante una noche a temperatura ambiente, seguido de centrifugación a alta velocidad (300.000xg) durante 5 horas para granular los complejos de VLP-anticuerpo.
4. El procedimiento se repitió dos veces más.
5. Los sueros separados se ensayaron para determinar su unión en un ensayo ELISA sandich. Las VLP de HPV6 y las derivadas de HPV6 (las cuales unen los monoclonales neutralizantes), se inmovilizaron mediante un anticuerpo monoclonal de HPV6. Los sueros policlonales separados suelen mostrar únicamente una unión mínima a las VLP de HPV6. Una fuerte señal contra VLP derivadas de HPV6 demuestra unión al dominio neutralizante principal de HPV11, y que los sueros policlonales contienen anticuerpo neutralizante.
Puede llevarse a cabo un segundo ensayo con el fin de demostrar la capacidad neutralizante en muestras de sueros de ensayo, usando el ensayo de neutralización Xenograph (Christiansen, y otros, J. Virol., vol. 64, págs. 1936-1944, (1990); Christiansen, y otros, J. Gen. Virol., vol. 75, págs. 2271-2276, (1994)).
1. Los sueros separados contra VLP derivadas de HPV6, se generaron de acuerdo con el protocolo indicado anteriormente, substituyendo las VLP derivadas de HPV6 por VLP de HPV6. Los sueros policlonales separados con VLP de HPV6 se obtuvieron como un control.
2. Se hicieron unas series de diluciones de los sueros policlonales y se analizaron en el ensayo de neutralización Xenograph con el fin de establecer el valor de neutralización de los sueros.
3. Se hicieron conjuntos paralelos de diluciones de sueros separados derivados de HPV6 y separados de HPV6 y se valoraron en el Xenograph.
4. La presencia de actividad neutralizante en el ensayo Xenograph que es ampliamente eliminada mediante separación con VLP derivadas de HPV6 pero no VLP de HPV6, demuestra, mediante un ensayo biológico, la presencia de anticuerpos en los sueros contra el epítopo neutralizante de HPV11.
Ejemplo 7 Expresión transitoria de VLP en células Sf9
El gen estructural L1 de HPV11 se clonó a partir de aislados clínicos usando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) con cebadores diseñados a partir de la secuencia de L1 publicada (8,17). El gen estructural L1 de CRPV se clonó mediante PCR a partir de ADN genómico vírico. Los genes de L1 se subclonaron dentro de pVL1393 (Stratagene) para expresión en células Sf9.
Las células Sf9 se co-transfectaron usando el juego de transfección BaculoGold (Pharmigen, San Diego, CA). La transfección se realizó de acuerdo con las instrucciones del fabricante, con la siguiente modificación: Se transfectaron 9x10^{6} células Sf9 en un disco de 100 mm, con 4 \mug de ADN vírico de BaculoGold y 6 ug de ADN plásmido de ensayo. Las células se recolectaron 6 días después, excepto que se especifique lo contrario, y se ensayaron para determinar la producción de VLP mediante transferencia Western o ensayo ELISA (véase más abajo).
Ejemplo 8 Preparación de extractos Sf9 y ensayos ELISA
Las células se recolectaron seis días después de la transfección. Las placas se rascaron para resuspender las células, y las células se recogieron mediante centrifugación a baja velocidad. Las células se resuspendieron en 300 \mul de tampón de interrupción (NaCl, 1 M, Tris 0,2 M, pH7,6) y se homogeneizaron durante 30 segundos sobre hielo usando un Polytron PT 1200 B con una sonda PT-DA 1205/2-A (Brinkman) en un tubo Falcon 2059. Las muestras se centrifugaron a 2500 rpm en una centrífuga GPR (Beckman Instruments, Inc., Palo Alto, CA) durante 3 minutos para granular los resíduos. Los tubos se lavaron con una cantidad adicional de 150 \mul de tampón de interrupción, los sobrenadantes se recogieron en un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml, y se volvieron a centrifugar durante 5 minutos en una microcentrífuga Eppendorf (Brinkman). Los ensayos ELISA comenzaron el mismo día.
Se diluyeron 5 \mul de extracto en 50 \mul de BSA al 1% en solución salina tamponada en fosfato (PBS), se repartieron alícuotamente sobre una placa de microvaloración Inmulon 2 de 96 cavidades (Dynatech Laboratories, Inc.), y se incubaron durante una noche a 4ºC. Los extractos se retiraron y la placa se bloqueó con leche el polvo al 5%/PBS. Todas las etapas de lavado posteriores se realizaron con BSA al 1%/PBS. La placa se incubó a temperatura ambiente con anticuerpo primario durante 1 hora. Los anticuerpos primarios, anticuerpos monoclonales CRPV.5A y H11.F1, se obtuvieron en forma de cepa ascítica del Dr. Neil Christensen. Son anticuerpos dependientes de la VLP y específicos del tipo que reconocen las VLP de CRPV y HPV11, respectivamente (Neil Christiansen, comunicación personal). Antes de su uso, se diluyeron 10^{5} veces en BSA al 1%/PBS. Después de lavado en BSA al 1%/PBS, las placas se incubaron durante 1 hora con anticuerpo secundario, IgG(\gamma) anti-ratón de cabra marcado con peroxidasa (Kirkegard & Perry Laboratories, Inc.) y se usaron a una dilución 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después de un lavado final, se realizó un ensayo con peroxidasa de rábano picante y la absorbancia se leyó a 405 nm.
Ejemplo 9 Transferencia del epítopo neutralizante de HPV11 a HPV6
En base a los estudios del Ejemplo 4, los presentes autores mutaron el gen L1 de HPV6 a los restos aminoácidos 131, 245 y 277, para comparar la secuencia de L1 de HPV11. Además, se insertó una tirosina después del resto 131, extendiendo la longitud del gen de L1 de HPV6 mutado en un resto hasta 501 aminoácidos. A este clon se le designó como HPV6:4. Los presentes autores predijeron que estos cuatro cambios, todos los cuales se emparejaron con la secuencia L1 de HPV11, facilitarían la unión por los anticuerpos neutralizantes específicos de HPV11 H11.B2, H11.F1 y H11.G5. Esto fue de hecho cierto, tal como se muestra en la tabla siguiente.
Valores de afinidad relativa a HPV6 y a un derivado
Anticuerpo HPV6 HPV6:4
H11.A3 0,15 0,23
H11.B2 0,18 0,82
H11.F1 0,20 0,89
H11.G5 0,14 0,84
H11.H3 0,11 0,17
Esto da validez al hecho de que los cuatro restos de aminoácidos 131, 132, 245 y 277, definen la especificidad del sitio de unión a los anticuerpos neutralizantes H11.B2, H11.F1 y H11.G5.
El anticuerpo H11.H3 puede distinguirse de los otros tres anticuerpos neutralizantes por la sensibilidad a la unión en la posición 346, y la carencia de sensibilidad a la unión en la posición 131. Esto indica que la unión de este anticuerpo se ha desplazado hacia el C-terminal, pero todavía solapa el sitio de unión de los otros tres anticuerpos monoclonales neutralizantes.
Los presentes autores derivaron adicionalmente el clon derivado de HPV6 anteriormente definido, agregando de un cambio adicional en la posición 345, con el fin de comparar la secuencia de HPV11 en su posición 346. A este clon se le designó como HPV6:5. La predicción era que se uniría a los cuatro anticuerpos neutralizantes, incluyendo el H11.H3. Los datos se muestran en la tabla siguiente.
Valores de afinidad relativa a HPV6 y a un derivado
Anticuerpo HPV6 HPV6:5
H11.A3 0,15 0,23
H11.B2 0,18 0,82
H11.F1 0,20 0,89
H11.G5 0,14 0,84
H11.H3 0,11 0,17
Tal como se esperaba, este clon produjo VLP que pudieron unirse a los anticuerpos neutralizantes H11.B2, H11.F1 y H11.G5, y da validez a esta observación. De manera inesperada, no se unió al anticuerpo H11.H3, lo cual indica que se requiere también un cambio adicional en dicha posición 345 para la unión a H11.H3.
Ejemplo 10 Unión mediante anticuerpo monoclonal neutralizante H11.H3
Con el fin de estudiar adicionalmente la unión del anticuerpo H11.H3, se agregó un cambio en resto 438 del gen L1 de HPV6, para comparar el resto de L1 de HPV11 en 439. El cambio se agregó tanto al clon HPV6:4b (con cambios en 132, 245, 277 y 345) como al HPV6:5. Esto generó el clon HPV5b (132, 245, 277, 345 y 435) así como el HPV6:6. El clon HPV6:5b se une al anticuerpo H11.H3, y el clon HPV6:6 se une a los anticuerpos H11.B2, H11.F1, H11.G5 y H11.H3. Estos clones extienden la sensibilidad obtenible en los ensayos descritos más adelante en las Reivindicaciones 2 y 3, y anteriormente en los Ejemplos 7 y 8.
Ejemplo 11
Con el fin de estudiar adicionalmente la unión de los anticuerpos monoclonales, se retro-mutó el clon HPV6:4 en las cuatro posiciones individuales, y se demostró que la retro-mutación dió como resultado pérdida de unión únicamente en los restos 131 y 132. La generación de un clon L1 de HPV6 adicional con únicamente estos dos cambios, HPV6:2, demostró que estos dos cambios solos son suficientes para la unión de los anticuerpos monoclonales neutralizantes de HPV11. En consecuencia, estos estudios definen en su conjunto el epítopo mínimo para los anticuerpos neutralizantes.

Claims (1)

1. Partículas de tipo virus sintéticas generadas a partir de cualquiera de los constructos siguientes:
a) HPV6:2, en el que el gen L1 de HPV6 ha sido mutado de manera tal que contiene la codificación de una proteína en la que el aminoácido 131 es el mismo que en la proteína L1 de HPV11 y, adicionalmente, se ha insertado un resto tirosina como el aminoácido 132;
b) HPV6:4\Delta132, el cual contiene las mismas mutaciones que HPV6:4, excepto que no existe inserción de un resto tirosina después del aminoácido 131; y
c) HPV6:4,S131G, el cual contiene las mismas mutaciones que HPV6:4, excepto que el resto aminoácido 131 es glicina;
siendo HPV6:4 un gen L1 de HPV6, el cual ha sido mutado de manera tal que contiene la codificación de una proteína en la que los restos aminoácidos 131, 245 y 277 son los mismos que los restos aminoácidos 131, 246 y 278 en la proteína L1 de HPV11 y que, después del resto aminoácido 131 de L1 de HPV6, se ha insertado un resto tirosina.
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