ES2258778T3 - Particulas semejantes a virus sinteticas hpv11. - Google Patents

Particulas semejantes a virus sinteticas hpv11.

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ES2258778T3 ES96924522T ES96924522T ES2258778T3 ES 2258778 T3 ES2258778 T3 ES 2258778T3 ES 96924522 T ES96924522 T ES 96924522T ES 96924522 T ES96924522 T ES 96924522T ES 2258778 T3 ES2258778 T3 ES 2258778T3
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Abstract

LA PRESENTE INVENCION ES UNA SERIE DE PARTICULAS SINTETICAS SIMILARES A UN VIRUS UTILES EN LA CARACTERIZACION DE LA INFECCION PRODUCIDA POR EL VIRUS DEL PAPILOMA HUMANO Y LAS PRUEBAS QUE EMPLEAN LAS PARTICULAS SINTETICAS SIMILARES AL VIRUS.

Description

Partículas semejantes a virus sintéticas HPV11.
Campo de la invención
La presente invención es una serie de partículas semejantes a virus sintéticas (virus-like particles, VLP) útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y ensayos que emplean las partículas semejantes a virus sintéticas.
Antecedentes de la invención
Las infecciones por papilomavirus se producen en varios animales, incluyendo los seres humanos, ovejas, perros, gatos, conejos, monos, serpientes y vacas. Los papilomavirus infectan células epiteliales, generalmente induciendo tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en la zona de la infección. Los papilomavirus son agentes infecciosos específicos de la especie; un papilomavirus humano no puede infectar a un animal no humano.
Los papilomavirus pueden clasificarse en grupos distintos según el hospedador al que infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se clasifican adicionalmente en más de 60 tipos según la homología en la secuencia de ADN (como reseña, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister (ed.), CRC Press, Inc., 1990). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos específicos de tipo porque una inmunidad que neutraliza una infección de un tipo de papilomavirus no confiere inmunidad frente a otro tipo de papilomavirus.
En los seres humanos, diferentes tipos de HPV provocan distintas enfermedades. Los tipos de HPV 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 provocan verrugas benignas tanto en individuos normales como inmunodeprimidos. Los tipos de HPV 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50 causan lesiones planas en individuos inmunodeprimidos. Los tipos de HPV 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55 provocan condilomas no malignos de la mucosa genital o respiratoria. Los tipos de HPV 16 y 18 provocan displasia epitelial de la mucosa genital y están relacionados con la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos de cuello de útero, de vagina, de vulva y del conducto anal. Los HPV6 y HPV11 son los agentes causales de más del 90% de todos los condilomas (verrugas genitales) y papilomas laríngeos. El subtipo más abundante del HPV de tipo 6 es HPV6a.
Estudios inmunológicos en animales han demostrado que la producción de anticuerpos que neutralizan los antígenos del papilomavirus previene la infección por el virus homólogo. El desarrollo de vacunas eficaces contra el papilomavirus se ha visto ralentizado por las dificultades relacionadas con el cultivo de los papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna eficaz contra el HPV ha estado particularmente ralentizado por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de los papilomavirus por parte de los anticuerpos parece ser específica del tipo y dependiente de los epítopos conformacionales de la superficie del virus.
Los papilomavirus son virus de ADN icosaédricos pequeños (50-60 nm), sin cubierta, que codifican para hasta ocho genes tempranos y dos genes tardíos. Los marcos abiertos de lectura (ORF) de los genomas víricos se denominan de E1 a E7 y L1 y L2, en las que "E" significa temprano (early) y "L" significa tardío (late). L1 y L2 codifican para proteínas de la cápside del virus. Los genes tempranos (E) están relacionados con funciones tales 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 menor de la cápside que tiene un peso molecular predicho de 55-60 kDa y un peso molecular aparente de 75-100 kDa según se determina mediante electroforesis en gel de poliacrilamida. Los datos inmunológicos sugieren que la mayor parte de la proteína L2 es interna con respecto a la proteína L1. Las proteínas L2 están altamente conservadas entre los diferentes papilomavirus, especialmente los 10 aminoácidos básicos en el C terminal. El ORF de la L1 está altamente conservado entre los diferentes papilomavirus.
Los genes de L1 y L2 se han usado para producir vacunas para la prevención y el tratamiento de 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 variolovacuna e infectaron células de mamífero CV-1 con el vector recombinante para producir partículas semejantes a virus (VLP).
Se han producido papilomavirus L1 y L2 recombinantes bovinos derivados de bacterias. Sueros neutralizados con las proteínas bacterianas recombinantes presentaron reacciones cruzadas con el virus natural a bajos niveles, probablemente debido a diferencias en las conformaciones de las proteínas naturales y derivadas de las bacterias.
Se han usado baculovirus recombinantes que expresaban los ORFs de la L1 del HPV6, la L1 del HPV11, la L1 del HPV16, la L1 del HPV18, la L1 del HPV31 o la L2 del HPV16 para infectar células Sf9 de insectos y producir proteínas L1 y L2. Los análisis por inmunotransferencia Western demostraron que las proteínas L1 y L2 derivadas de baculovirus reaccionaban con anticuerpos contra el HPV16. La L1 derivada de baculovirus forma VLP.
Carter y col., (1991) demostraron la producción de las proteínas L1 del HPV16 y L2 del HPV16 mediante cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae. Carter y col. también demostraron la producción de las proteínas L1 y L2 del HPV6b. La proteína L1 del HPV6b no era una proteína L1 de longitud completa. Se produjeron proteínas recombinantes como productos intracelulares, y también como productos secretados. Las proteínas L1 y L2 recombinantes tenían unos pesos moleculares similares a los de las proteínas naturales. Cuando las proteínas eran expresadas intracelularmente, la mayor parte de la proteína resultaba ser insoluble cuando las células eran lisadas en ausencia de reactivos desnaturalizantes. Aunque esta insolubilidad puede facilitar la purificación de la proteína, puede obstaculizar el análisis de los epítopos naturales de la proteína.
Las proteínas recombinantes secretadas desde la levadura resultaron contener carbohidratos derivados de la levadura. La presencia de estos oligosacáridos conectados por N puede enmascarar los epítopos naturales. Además, las proteínas recombinantes secretadas pueden contener otras modificaciones, tales como la retención de la secuencia líder secretora.
La presente invención está dirigida a la producción de una serie de partículas semejantes a virus sintéticas útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y ensayos que emplean las partículas semejantes a virus sintéticas.
La invención implica la caracterización de los residuos específicos de la L1 del HPV11 que son necesarios para la unión de los anticuerpos neutralizantes.
La L1 del HPV11 sólo contiene 38 aminoácidos diferentes de la L1 del HPV6, más una inserción de residuo. A pesar de la fuerte identidad entre estas dos proteínas, se produjo un conjunto de anticuerpos monoclonales neutralizantes que son específicos para las VLP del HPV11. Determinamos cuáles de estas posiciones de aminoácidos eran importantes para la unión de los anticuerpos monoclonales neutralizantes. Esto se realizó evaluando la unión de los anticuerpos monoclonales a una familia de clones del HPV11 que contienen sustituciones de residuos de aminoácidos del HPV6 por residuos de aminoácidos del HPV11 en estas posiciones.
El conjunto de anticuerpos monoclonales neutralizantes para HPV11 se obtuvo de Neil Christiansen (Pennsylvania State University, Hershey, PA). Los anticuerpos monoclonales del conjunto son específicos para el HPV11 y dependientes de las VLP. Los anticuerpos pueden distinguirse entre sí según qué residuos de aminoácidos afectan a la unión de los anticuerpos individuales, aunque hay posiciones solapantes para todos los anticuerpos monoclonales.
Estos residuos definen colectivamente el epítopo para los anticuerpos conocidos por neutralizar el HPV11. En principio, la mutación de la L1 del HPV6 sólo en estas posiciones elegidas da como resultado la unión de estos anticuerpos monoclonales neutralizantes específicos del HPV11. Las VLP derivadas del HPV6 pueden usarse para producir anticuerpos monoclonales contra el epítopo neutralizante del HPV11. Esta es la base de un ensayo de liberación para verificar que las VLP creadas del HPV11 contienen el epítopo neutralizante.
Este problema no ha sido resuelto en el pasado y, hasta nuestro conocimiento, es la primera demostración de la transferencia de un epítopo conformacionalmente dependiente.
Había dos dificultades que superar. En primer lugar, el epítopo es conformacional, y los medios convencionales de cartografiado de epítopos, de unión a fragmentos de péptidos, no pudieron ser utilizados. Fue necesario expresar cualquier proteína L1 de prueba de una forma que facilitara la formación de partículas semejantes a virus que mimeticen la estructura del virus. En segundo lugar, el gran número de clones de L1 requerido para el cartografiado requirió la producción de un medio fácil para expresar las proteínas víricas de cubierta de prueba.
Sin el conocimiento del epítopo neutralizante sería difícil validar la elaboración de VLP para uso comercial.
Un uso de las VLP derivadas es como reactivos en un ensayo de liberación frente al HPV11. La L1 del HPV6 está mutada para que se corresponda con el HPV11 en las posiciones definidas por estos estudios. La unión de los anticuerpos monoclonales neutralizantes del HPV11 a estas VLP derivadas del HPV6 será demostrada.
Estas VLP derivadas del HPV6 pueden usarse en un ensayo de unión de competición con VLP elaboradas del HPV11 para su unión a los anticuerpos monoclonales neutralizantes del HPV11. Sólo las derivadas del HPV6 que demostraron unirse a los anticuerpos monoclonales competirán con el material auténtico.
Alternativamente, pueden producirse anticuerpos monoclonales contra el epítopo neutralizante sobre el HPV6 derivado; después, se demostrará que la vacuna elaborada del HPV11 se une a estos anticuerpos.
Resumen de la invención
La presente invención es una serie de partículas semejantes a virus sintéticas útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y ensayos que emplean las partículas sintéticas.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra que las VLP con propiedades específicas de tipo son producidas en una transfección transitoria. Se cotransfectaron células Sf9 con ADN Baculogold^{TM} y bien pVL1393:CRPV o bien pVL1393:HPV11. Las células se recogieron después de seis días, se prepararon los extractos y se realizaron ELISA según se describe en el texto. Columna 1, VLP de CRPV; columna 2, VLP de HPV11; columna 3, extracto de SF9; columna 4, ADN de baculovirus; columna 5, pVL1393 : CRPV; columna 6, pVL1393 : HPV11.
A. El anticuerpo primario es una dilución de 10^{-5} de CRPV.5A de fluido de ascitis.
B. El anticuerpo primario es una dilución de 10^{-5} de H11.F1 de fluido de ascitis.
La Figura 2 muestra que el material inmunogénico producido mediante transfección transitoria es sensible a la desnaturalización. Se cotransfectaron células Sf9 con pVL1393:HPV11 y ADN de BaculoGold^{TM}, las células se recogieron después de seis días y los extractos se prepararon según 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. Entonces estos extractos se extendieron en una placa de microtitulación y se dejaron secar. Los extractos no tratados se extendieron sobre placas de microtitulación y se incubaron hasta el día siguiente a 4°C. Se realizaron ELISA según se describe en Procedimientos usando una dilución de 10^{-5} de H11.F1 o de H6.C6 de ascitis. Columna 1, extracto de Sf9; columna 2, extracto de pVL1393. A, el extracto no está desnaturalizado. B, el extracto se trató con tampón de carbonato.
La Figura 3 muestra las secuencias de aminoácidos de la proteína L1 del HPV11 y del HPV6. Estas secuencias también están disponibles en el EMBL Gene Bank.
Descripción detallada de la invención
La presente invención es una serie de partículas semejantes a virus sintéticas (VLP) útiles en la caracterización de la infección por papilomavirus humano y ensayos que emplean las partículas semejantes a virus sintéticas, que pueden usase para monitorizar y confirmar las VLP elaboradas mediante tecnologías de ADN recombinante.
Las infecciones por papilomavirus se producen en varios animales, incluyendo los seres humanos, ovejas, perros, gatos, conejos, monos, serpientes y vacas. Los papilomavirus infectan células epiteliales, generalmente induciendo tumores epiteliales o fibroepiteliales benignos en la zona de la infección.
Los papilomavirus pueden clasificarse en grupos distintos según el hospedador al que infectan. Los papilomavirus humanos (HPV) se clasifican adicionalmente en más de 60 tipos según la homología en la secuencia de ADN (como reseña, véase Papillomaviruses and Human Cancer, H. Pfister (ed.), CRC Press, Inc., 1990). Los tipos de papilomavirus parecen ser inmunógenos específicos de tipo porque una inmunidad que neutraliza una infección de un tipo de papilomavirus no confiere inmunidad frente a otro tipo de papilomavirus.
En los seres humanos, diferentes tipos de HPV provocan distintas enfermedades. Los tipos de HPV 1, 2, 3, 4, 7, 10 y 26-29 provocan verrugas benignas tanto en individuos normales como inmunodeprimidos. Los tipos de HPV 5, 8, 9, 12, 14, 15, 17, 19-25, 36 y 46-50 causan lesiones planas en individuos inmunodeprimidos. Los tipos de HPV 6, 11, 34, 39, 41-44 y 51-55 provocan condilomas no malignos de la mucosa genital y respiratoria. Los tipos de HPV 16 y 18 provocan displasia epitelial del tracto genital y están relacionados con la mayoría de los carcinomas in situ e invasivos de cuello de útero, de vagina, de vulva y del conducto anal. Los HPV6 y HPV11 provocan la mayoría de las verrugas genitales y papilomas laríngeos.
Estudios inmunológicos en animales han demostrado que la producción de anticuerpos neutralizantes con-
tra las proteínas de la cápside del papilomavirus previene la infección por el virus homólogo. El desarrollo de va-
cunas eficaces contra el papilomavirus se ha visto ralentizado por las dificultades relacionadas con el cultivo
de los papilomavirus in vitro. El desarrollo de una vacuna eficaz contra el HPV ha estado particularmente ra-
lentizado por la ausencia de un modelo animal adecuado. La neutralización de los papilomavirus por parte de
los anticuerpos parece ser específica del tipo y dependiente de los epítopos conformacionales de la superficie del
virus.
Los papilomavirus son virus de ADN icosaédricos pequeños (50-60 nm), sin cubierta, que codifican para hasta ocho genes tempranos y dos genes tardíos. Los marcos abiertos de lectura (ORF) de los genomas víricos se denominan de E1 a E7 y L1 y L2, en las que "E" significa temprano (early) y "L" significa tardío (late). L1 y L2 codifican para proteínas de la cápside del virus. Los genes tempranos (E) están relacionados con funciones tales como la replicación y la transformación víricas.
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 menor de la cápside que tiene un peso molecular predicho de 55-60 kDa y un peso molecular aparente de 75-100 kDa según se determina mediante electroforesis en gel de poliacrilamida.
Se ha informado de la producción de las proteínas L1 del HPV16, L2 del HPV16 y L1 del HPV de tipo 6 por parte de 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 conferir inmunidad de las proteínas naturales, tales como la conformación de la proteína natural. Para conseguir este último objetivo sería necesario analizar el efecto de las numerosas mutaciones en el gen de la L1 sobre la unión de anticuerpos de propiedades conocidas (dependientes de VLP, reactivos cruzados, etc.)
El cribado empírico de secuencias de péptidos naturales o modificados genéticamente para buscar residuos funcionales es inherentemente dependiente de la expresión de un gran número de variantes de las secuencias, para ensayar su potencia funcional relativa. El nivel de expresión de la proteína obtenido puede ser particularmente crítico en el caso de proteínas estructurales víricas autoensamblantes, porque la eficacia del autoensamblaje depende frecuentemente de la concentración. Se ha usado ampliamente el sistema vector de expresión de baculovirus de insectos para estudiar el autoensamblaje vírico, pero generalmente requiere un aislamiento y expansión previos de una estirpe vírica recombinante purificada en placa para producir cantidades útiles de partículas autoensambladas. Al examinar varias posibilidades para la expresión de niveles analíticos de la proteína de cubierta L1 de los papilomavirus del conejo de rabo blanco y humano de tipo 11, averiguamos que incluso una breve cotransfección transitoria de células de insecto con vectores de transferencia de baculovirus y ADN vírico dieron lugar a partículas ensambladas que eran inmunológicamente indistinguibles de las partículas obtenidas previamente a partir de las estirpes purificadas en placa. A los seis días de la cotransfección de las células Sf9 con ADN de plásmido/vírico, pudieron demostrarse al menos 1-2 \mug de las partículas L1 ensambladas/100 mm de placa. Este nivel de expresión es más que suficiente para ensayar la funcionalidad, y tiene numerosas ventajas sobre los sistemas de expresión temporal de células de mamíferos comparables.
Para definir los epítopos neutralizantes en las infecciones por HPV, necesitamos identificar los residuos de aminoácidos que confieren una especificidad de tipo antigénica sobre los subtipos de papilomavirus humanos (Christensen, N. D., y col., 1990, Monoclonal antibody-mediated neutralization of infectious human papillomavirus type 11, J. Virol. 64, 1936-1944). Muchos de los epítopos específicos de tipo son conformacionalmente dependientes, y sólo son detectables tras el ensamblaje de las VLP. Se ha demostrado que la proteína estructural de cubierta L1 de muchos papilomavirus animales y humanos se autoensambla eficazmente cuando se expresa en células de insectos a través de cepas de baculovirus recombinantes (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 implicados en la producción de fagos recombinantes imposibilitan el uso de este procedimiento para cribar un gran número de variantes de VLP producidas mediante mutagénesis dirigida. Sin embargo, previamente observamos que cuando se expresaba en el sistema de baculovirus, una proteína recombinante es detectable como un producto secretado en cantidades de \mug/ml en los 5-7 días desde la transfección inicial de células de insectos con ADN de plásmidos y víricos. Basándonos en esta observación, examinamos si se acumularían cantidades suficientes de proteína L1 de papilomavirus como para permitir el autoensamblaje en VLP tras la expresión transitoria, particularmente si se utilizaban sistemas de transfección de baculovirus más eficaces, tales como el Baculogold^{TM} (Pharmingen, San Diego, CA). Empleando un protocolo rápido de transfección transitoria de 6 días, se produjo la proteína recubierta L1 de numerosos tipos de papilomavirus, adecuadamente ensamblada en VLP. Los extractos preparados a partir de células transfectadas transitoriamente con constructos del gen de la L1 del CRPV o del HPV11 contenían material inmunogénico reconocido por anticuerpos monoclonales dependientes de VLP y específicos de tipos producidos contra las VLP de CRPV o de HPV11. El material expresado transitoriamente no era reactivo cruzado con otros anticuerpos específicos de tipo, y el reconocimiento era sensible a una desnaturalización alcalina, lo que demostraba adicionalmente la fidelidad en la formación de las VLP.
Para cartografiar el epítopo neutralizante de HPV11, mutamos individualmente el HPV11 en los residuos en los que la secuencia diverge de la secuencia de HPV6b. Las posiciones fueron mutadas para que se correspondieran con la secuencia de HPV6b (se eliminó la tirosina de la posición 132 para analizar el efecto de esta inserción). Usando el sistema de expresión transitoria Sf9 descrito anteriormente, estos genes mutantes de la L1 del HPV11 fueron expresados y analizados para comprobar su unión mediante anticuerpos monoclonales específicos de HPV11.
Los siguientes ejemplos se proporcionan para definir adicionalmente la invención sin limitar, sin embargo, la invención a los detalles de estos ejemplos.
Ejemplo 1 Producción de constructos de expresión de prueba
El gen estructural de la L1 del HPV11 se clonó a partir de cepas clínicas usando una PCR con cebadores diseñados a partir de la secuencia publicada para la L1. El gen de la L1 se subclonó posteriormente tanto en BlueScript (Pharmacia) para mutagénesis como en pVL1393 (Stratagene) para su expresión en células Sf9.
Se introdujeron mutaciones en el gen de la L1 usando el kit de mutagénesis in vitro Amersharn Scultor. El aspecto de la mutación deseada fue confirmado mediante una secuenciación, y el gen mutado se subclonó en pVL1393 para su expresión en células Sf9.
El gen estructural de la L1 del HPV6 se subclonó tanto en pAlt-1 (Promega) para mutagénesis como en pVL1393 (Stratagene) para su expresión en células Sf9. Se produjeron mutaciones usando los sistemas de mutagénesis in vitro Altered Sites II (Promega), se verificaron mediante una secuenciación y se subclonaron en pVL1393 para su expresión en células Sf9.
Ejemplo 2 Expresión transitoria de VLP de L1 en células SF9
Se transfectaron células SF9 usando el kit BaculoGold Transfection (Pharmingen). Las transfecciones se realizaron esencialmente según las instrucciones del fabricante con las siguientes modificaciones. Se transfectaron 8\cdot10^{8} células Sf9 en un plato 100 mM con 4 \mug de ADN BaculoGold y 6 \mug de ADN de prueba. Las células se recogieron después de 6 días y se ensayaron para comprobar la producción de VLP.
Ejemplo 3 Preparación de extractos de SF9 y ensayos ELISA
Las células se recogieron seis días después de la transfección, mediante un raspado seguido de un centrifugado a baja velocidad. Las células se resuspendieron en 300 \mul de tampón de ruptura (NaCl 1 M, Tris 0,2 M, pH 7,6) y se homogeneizaron durante 30'' en hielo usando un Polytron PT 1200 B con una sonda PT-DA 1205/2-A (Brinkman) en un tubo de Falcon 1259. Las muestras se rotaron a 2500 rpm durante 3 minutos para sedimentar los desechos. Los tubos se lavaron con 150 \mul adicionales de tampón de ruptura, los sobrenadantes se recogieron en un tubo de micrófuga de 1,5 ml, y se volvieron a rotar durante 5 minutos en una micrófuga Eppendorf (Brinkman). Los sobrenadantes se recogieron y se almacenaron a 4ºC hasta su uso. Los ensayos ELISA se realizaron típicamente el mismo día.
Se diluyeron 5 \mul de extracto en 50 \mul de BSA al 1% en PBS (disolución salina tamponada con fosfato; NaPO_{4} 20 mM, pH 7,0, NaCl 150 mM) y se colocaron en una placa de poliestireno. La placa se incubó hasta el día siguiente a 4ºC. Se retiraron los extractos 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 producidos contra las VLP del HPV11, se obtuvieron como estirpes de ascitis del Dr. Neil Christensen (Pennsylvania State University). Se diluyeron a 10^{5} en BSA al 1% en PBS antes de su uso. Después del lavado, las placas se incubaron durante 1 hora con anticuerpo secundario. El anticuerpo secundario, IgG (\gamma) de cabra anti-ratón marcada con peroxidasa, se adquirió en Kirkegaard & Perry Laboratories, Inc., y se usaron a una dilución de 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después de un lavado final, se realizó un ensayo de fosfatasa alcalina y se leyó la absorbancia a 405 nm.
Ejemplo 4 Cribado de HPV11
Para cartografiar los residuos críticos de un epítopo neutralizante especifico de HPV11, nos aprovechamos de dos condiciones. En primer lugar, usamos un conjunto de anticuerpos monoclonales que son específicos para la L1 del HPV11 y reconocen la L1 sólo cuando está en una VLP. Las condiciones de ensayo descritas en el Ejemplo 3 son tales que estos anticuerpos no son reactivos cruzados con la estrechamente relacionada L1 de la VLP del HPV6b. De entre estos cinco anticuerpos, se ha demostrado que 4 neutralizan al HPV11 en el sistema Kreider Xenograft (Kreider y col., 1987, J. Virol. 61: 590-593).
Las L1 del HPV6 y del HPV11 son las proteínas L1 más estrechamente relacionadas dentro de la familia de virus de papiloma. La L1 del HPV6 tiene 500 residuos de aminoácidos de longitud. La L1 del HPV11 tiene 501 residuos. Pueden alinearse de forma que el aminoácido de más del HPV11 esté en la posición 132. Con esta alineación, son idénticas en la secuencia de aminoácidos en todas las posiciones excepto en 39 (92,4%), incluyendo la inserción.
Concluimos que la especificidad de tipo 11 de los anticuerpos monoclonales debe residir en estos 39 residuos de diferencia. Cambiando sistemáticamente un residuo de tipo 11 por uno de tipo 6, aquellos residuos críticos de la respuesta de tipo 11 serían revelados por una pérdida en la afinidad de unión por parte de los anticuerpos monoclonales específicos del tipo 11. Dado que los residuos estarían mutados en residuos que aparecen de forma natural en el tipo 6, la probabilidad de que dichas sustituciones afecten a la formación de las VLP sería pequeña.
Para determinar la repercusión sobre la unión de cualquier residuo en particular, se expresaron tanto el HPV11 como el correspondiente derivado de HPV11 en el sistema de expresión transitoria. Se realizó un ELISA usando el conjunto de anticuerpos monoclonales específicos de HPV11, y se compararon los resultados de ambos. La producción de L1 se normalizó con el anticuerpo monoclonal H6.C6. El anticuerpo H6.C6 es reactivo cruzado con HPV11, el epítopo es lineal e independiente de la formación de VLP. Por lo tanto, mide la producción de L1.
Los resultados son sometidos a una doble normalización. En primer lugar se calcula la proporción de absorbancia entre el anticuerpo de prueba y H6.C6 para la posición de prueba. Se determina la misma proporción para HPV11 y se divide entre la proporción para la posición de prueba. Así, una doble proporción próxima a 1 significa que no hay una diferencia detectable en la unión del anticuerpo al clon de prueba con respecto a HPV11. Una doble proporción menor de uno significa que el anticuerpo de prueba se une peor al clon de prueba que al tipo natural. En teoría, una proporción mayor de 1 significa que el anticuerpo se une mejor al clon de prueba que al HPV11. Esto no se observó en la práctica. Una proporción en el intervalo de 0,1 a 0,2 es esencialmente fondo, lo que significa que no podemos detectar la unión del anticuerpo a la VLP mutante.
Las posiciones en la L1 del HPV11 que difieren del HPV6 fueron mutadas individualmente para que se correspondieran con el correspondiente residuo de HPV6. Los clones se expresaron en células SF9 mediante un Baculovirus recombinante expresor, y se vieron afectados por la unión del conjunto de anticuerpos monoclonales específicos de HPV11 determinado (Tabla 1). Los residuos que aparecen en la columna 2, marcados como "menor unión", son posiciones consideradas críticas para la unión de uno o más de los anticuerpos monoclonales. Los residuos enumerados en la columna 1, marcados como "conserva la unión", son juzgados no críticos para la unión de cualquiera de los anticuerpos monoclonales.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Conserva la unión  \+  \hskip4,5cm  \+  Pierde la
unión \cr  HPV11 : K28T \+  \hskip4,5cm  \+ HPV11 :
GI31S\cr  HPV11 : Y49F \+  \hskip4,5cm  \+ HPV11 :
Y132 \Delta \cr  HPV11 : K53R \+  \hskip4,5cm  \+ HPV11 :
Y246F\cr  HPV11 : V54A \+  \hskip4,5cm  \+ HPV11 : N278G\cr
 HPV11 : L119F  \+  \hskip4,5cm  \+ 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  HPV11 :
Q434P\+\+\cr  HPV11 : D439N\+\+\cr  HPV11 : M440L\+\+\cr  HPV11 :
F458Y\+\+\cr  HPV11 : T474S\+\+\cr  HPV11 : A467I\+\+\cr  HPV11 :
P488A\+\+\cr  HPV11 :
T497A\+\+\cr}
\vskip1.000000\baselineskip
Los clones que codifican para las L1 mutantes descritos en la Tabla 1 en la columna "pierde la unión" se denominan HPV11 : G13S, HPV11 : YI32\Delta, HPV11 : Y246F, HPV11 : N278G y HPV11 : S346T. Alternativamente puede omitirse el prefijo "HPV".
Los cuatro residuos que afectan a la unión están espaciados a una considerable distancia entre sí, englobando la envergadura total más de 200 residuos a lo largo de la secuencia lineal.
Las posiciones afectan a la unión de los anticuerpos de forma diferente. No más de tres posiciones afectan a la unión de cualquier anticuerpo individual. Sólo la posición 246 afecta a la unión de los cinco anticuerpos. En todos los casos se observa una cierta medida de unión detectable. Esto indica que la formación de las VLP no se ve afectada. La repercusión sobre la unión por el cambio en la posición 278 parece insignificante y es cuestionable, pero en este momento se incluye porque la ligera reducción es reproducible.
La repercusión sobre la unión, medida según la proporción de afinidad normalizada de las VLP, se proporciona en la Tabla 2. La Tabla 3 proporciona las configuraciones de unión para los anticuerpos monoclonales de HPV11, según se deducen a partir de estos estudios.
TABLA 2 Proporción de afinidad normalizada* de las 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
* (Proporción de afinidad normalizada = Posición X (A_{405}H11.Y/A_{405} H6.C6)/HPV11(A_{405}H11.Y/A_{405}H6.C6).
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\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 3 Configuraciones de unión de anticuerpos
Posición H11.A3.2 H11.B2 H11.F1 H11.G5 H11.H3
G131S + - - - +
Y132\Delta + -/+ - -/+ +
Y246F -/+ -/+ -/+ -/+ -/+
N278G + +/- +/- +/- +/-
S346T + + + + -
Ejemplo 5 Ensayo de lavado
Para monitorizar la producción de VLP de HPV11 para asegurar que contienen el epítopo neutralizante importante, se emplea el siguiente ELISA de competición. Las VLP derivadas de HPV6, pero no las VLP de HPV6, compiten por la unión con las VLP de HPV11 con anticuerpos monoclonales H11, B2, H11.F1 y H11.G5. Esto muestra la presencia del epítopo neutralizante en las VLP demostrando una unión específica y competente al epítopo neutralizante. El ensayo se realiza de la siguiente forma.
1. Colocar en placa 10-100 ng del lote de prueba de VLP de HPV11 por pocillo en una placa ELISA de 96 pocillos. Diluir la muestra en BSA al 1,0% en PBS (tampón ELISA). Colocar en placa 50 \mul de muestra. Incubar hasta el día siguiente a 4ºC.
2. Retirar los sobrenadantes de los pocillos. Bloquear durante una hora con leche en polvo al 5% en PBS a temperatura ambiente.
3. Aclarar con tampón ELISA.
4. Preparar diluciones del anticuerpo monoclonal H11.F1.
A.
Preparar un grupo de diluciones con cantidades crecientes de VLP derivadas de HPV6.
B.
Preparar un grupo duplicado de diluciones con cantidades crecientes de VLP de HPV6.
C.
Preparar una dilución sin VLP añadidas.
5. Añadir 50 \mul de las muestras de anticuerpos a los pocillos de la placa ELISA. Incubar durante una hora a temperatura ambiente.
6. Retirar los anticuerpos y lavar tres veces con tampón ELISA.
7. Añadir 50 \mul de IgG (\gamma) de cabra anti-ratón a una 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 fuerte señal a 405 nm es fuertemente competente con las VLP derivadas de HPV6, pero no con las VLP de HPV6, confirmará la presencia del epítopo neutralizante en el lote de prueba de las VLP de HPV11.
Ejemplo 6 Monitorización de la neutralización
Las VLP derivadas de HPV6 se usan para caracterizar lotes de prueba de sueros policlonales para comprobar la actividad neutralizante. Se produce un lote de sueros policlonales, por ejemplo, mediante un lote de pruebas de VLP de HPV11. Alternativamente, es una muestra humana para la cual se desea una caracterización de su capacidad neutralizante.
Se preclarifican sueros policlonales con VLP de HPV6. Esto elimina los anticuerpos reactivos cruzados, tanto los dependientes de VLP como los no dependientes. El epítopo neutralizante de HPV11 es específico de tipo 11, y los anticuerpos producidos contra él no son eliminados mediante una preincubación con las VLP de HPV6. Sin embargo, las partículas derivadas de HPV6 se unen a esos anticuerpos, y la observación de dicha unión, por ejemplo, en un ELISA estándar, demuestra la presencia de anticuerpos neutralizantes en las muestras de sueros de prueba.
Se clarifica una muestra de prueba de sueros policlonales según el siguiente procedimiento.
1. Se realiza una estimación del total de anticuerpos de unión a las VLP. Las VLP se inmovilizarán sobre una placa ELISA en un formato de sándwich usando un monoclonal anti-HPV11 (hay muchos disponibles). La cantidad de anticuerpo policlonal que se une se estima usando un segundo anticuerpo anti-HPV11 de concentración conocida como estándar. Alternativamente, se determina la concentración de IgG del policlonal, y se asume que son todos anti-HPV11.
2. Las VLP de HPV6 se añaden a una alícuota de los sueros en un exceso de 10 veces la cantidad en \mug de anticuerpos de HPV11 en los sueros policlonales, según se determinó en la etapa uno.
3. La mezcla se incuba hasta el día siguiente a temperatura ambiente, seguida de un centrifugado alta velocidad (300.000 g) durante 5 horas para sedimentar los complejos VLP-anticuerpo.
4. El procedimiento se repite otras dos veces.
5. Los sueros lavados se prueban para comprobar la unión en un ELISA en sándwich. Las VLP de HPV6 y las derivadas de HPV6 (que se unen a los monoclonales neutralizantes) serán inmovilizadas mediante un anticuerpo monoclonal HPV6. Los sueros policlonales lavados deberían mostrar sólo una unión mínima a las VLP de HPV6. Una fuerte señal contra las VLP derivadas de HPV6 demuestra la unión al dominio neutralizante principal de HPV11, y que los sueros policlonales contienen anticuerpo neutralizante.
Puede establecerse un segundo ensayo para demostrar la capacidad neutralizante en la muestra de sueros de prueba usando el ensayo de neutralización Xenograph (Christensen y col., 1990. J. Virol. 64: 1936-1944; Christensen y col., 1994, J. Gen. Virol. 75: 2271-2276).
1. Se producen sueros lavados contra las VLP derivadas de HPV6 según el protocolo proporcionado anteriormente, sustituyendo las VLP derivadas de HPV6 por VLP de HPV6. Se elaboran sueros policlonales lavados con VLP de HPV6 como control.
2. Se elabora una serie de diluciones de los sueros policlonales y se analizan en el ensayo de neutralización Xenograph para establecer el título de neutralización de los sueros.
3. Se elaboran grupos paralelos de diluciones de sueros lavados derivados de HPV6 y sueros lavados de HPV6 y se valoran en el Xenograph.
4. La presencia de actividad neutralizante en el ensayo del Xenograph, que es ampliamente eliminada por lavado con las VLP derivadas de HPV6, pero no con las VLP de HPV6, demuestra mediante un ensayo biológico la presencia de anticuerpos en los sueros contra el epítopo neutralizante del HPV11.
Ejemplo 7 Expresión transitoria de VLP en células Sf9
El gen estructural de la L1 del HPV11 se clonó a partir de cepas clínicas usando la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) con cebadores diseñados a partir de la secuencia publicada de la L1 (8,17). El gen estructural de la L1 del CRPV se clonó mediante PCR a partir de ADN genomico vírico. Los genes de la L1 se subclonaron en pVL1393 (Stratagene) para su expresión en células Sf9.
Las células Sf9 fueron cotransfectadas usando el kit BaculoGold Transfection (Pharmingen, San Diego, CA). Las transfecciones se realizaron según las instrucciones del fabricante con la siguiente modificación: se transfectaron 8\cdot10^{6} células Sf9 en un plato de 100 mm con 4 \mug de ADN vírico de BaculoGold y 6 \mug de ADN de plásmido de prueba. Las células se recogieron después de 6 días, excepto cuando se indique de otro modo, y se ensayaron para comprobar la producción de VLP mediante inmunotransferencia Western un ensayo ELISA (a continua-
ción).
Ejemplo 8 Preparación de extractos de Sf9 y ensayos ELISA
Las células se recogieron seis días después de la transfección. Las placas se rasparon para resuspender las células, y las células se recogieron mediante un centrifugado a baja velocidad. Las células se resuspendieron en 300 \mul de tampón de ruptura (NaCl 1 M, Tris 0,2 M, pH 7,6) y se homogeneizaron durante 30 segundos en hielo usando un Polytron PT 1200 B con una sonda PT-DA 1205/2-A (Brinkman) en un tubo de Falcon 2059. Las muestras se rotaron a 2500 rpm en una centrífuga GPR (Beckman Instruments, Inc. Palo Alto, CA) durante 3 minutos para sedimentar los desechos. Los tubos se lavaron con 150 \mul adicionales de tampón de ruptura, los sobrenadantes se recogieron en un tubo de micrófuga de 1,5 ml, y se volvieron a rotar durante 5 minutos en una micrófuga Eppendorf (Brinkman). Los ensayos ELISA se iniciaron el mismo día.
Se diluyeron 5 \mul de extracto en 50 \mul de BSA al 1% en disolución salina tamponada con fosfato (PBS), se alicuotaron en una placa de microtitulación de 96 pocillos Immulon 2 (Dynatech Laboratories, Inc) y se incubaron hasta el día siguiente a 4ºC. Se retiraron los extractos y la placa se bloqueó con leche en polvo al 5%/PBS. Todas las etapas posteriores de lavado 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 como estirpes de ascitis del Dr. Neil Christensen. Son anticuerpos específicos de tipo y dependientes de VLP que reconocen las VLP de CRPV y de HPV11, respectivamente (Neil Christiansen, comunicación personal). Se diluyeron 10^{5} veces en BSA al 1%/PBS antes de su uso. Después del lavado con BSA al 1%/PBS, las placas se incubaron durante 1 hora con anticuerpo secundario, IgG (g) de cabra anti-ratón marcada con peroxidasa (Kirkegaard & Perry Laboratories, Inc.) y se usaron a una dilución de 10^{3} en BSA al 1% en PBS. Después de un lavado final, se realizó un ensayo de fosfatasa alcalina y se leyó la absorbancia a 405 nm.
Ejemplo 9 Transferencia del epítopo neutralizante de HPV11 a HPV6
Basándonos en los estudios del Ejemplo 4, mutamos el gen de la L1 del HPV6 en los residuos de aminoácidos 131, 245 y 277 para que se correspondieran con la secuencia de la L1 del HPV11. Además, insertamos una tirosina después del residuo 131, extendiendo la longitud del gen de la L1 mutado del HPV6 en un residuo hasta 501 aminoácidos. Denominamos a este clon 6:131,132,245,277. Pronosticamos que estos cuatro cambios, todos los cuales se corresponden con la secuencia de la L1 del HPV11, facilitarían la unión de los anticuerpos neutralizantes específicos de HPV11 H11.B2, H11.F1 y H11.G5. Esto es, de hecho, verdad, según se muestra en la tabla, a
continuación.
Valores de afinidad relativa con respecto a HPV6 y un derivado
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Anticuerpo  \+  \hskip2,5cm  \+  HPV6  \+
 \hskip2,5cm  \+   6:131,132,245,277 \cr  H11.A3 \+
 \hskip2,5cm  \+ 0,15 \+  \hskip2,5cm  \+ 0,23\cr 
H11.B2 \+  \hskip2,5cm  \+ 0,18 \+  \hskip2,5cm 
\+ 0,82\cr  H11.F1 \+  \hskip2,5cm  \+ 0,20 \+
 \hskip2,5cm  \+ 0,89\cr  H11.G5 \+  \hskip2,5cm 
\+ 0,14 \+  \hskip2,5cm  \+ 0,84\cr  H11.H3 \+
 \hskip2,5cm  \+ 0,11 \+  \hskip2,5cm  \+
0,17\cr}
Esto confirma que los cuatro residuos de aminoácidos 131,132, 245 y 277 definen la especificidad del sitio de unión con respecto a los anticuerpos neutralizantes H11.B2, H11.F1 y H11.G5.
El anticuerpo H11.H3 puede distinguirse de los otros tres anticuerpos neutralizantes por su sensibilidad para unirse en la posición 346, en la ausencia de sensibilidad para unirse en la posición 131. Esto indica que la unión de este anticuerpo ha cambiado hacia el C terminal, pero todavía se superpone al sitio de unión de los otros tres anticuerpos monoclonales neutralizantes.
Adicionalmente derivamos el clon derivado de HPV6 definida anteriormente añadiendo un cambio adicional en la posición 345, para que se correspondiera con la secuencia de HPV11 en su posición 346. Denominamos a este clon 6:131,132,245,277,345. La predicción es que se unirá a los cuatro anticuerpos neutralizantes, incluyendo H11.H3. Los datos se muestran en la tabla, a continuación.
Valores de afinidad relativa con respecto a HPV6 y un derivado
\dotable{\tabskip\tabcolsep\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Anticuerpo  \+  \hskip2,5cm   HPV6  \+
 \hskip2,5cm   6:131,132,245,277,345 \+\+\cr  H11.A3
\+  \hskip2,5cm  0,15 \+  \hskip2,5cm  0,23\+\+\cr
 H11.B2 \+  \hskip2,5cm  0,18 \+  \hskip2,5cm 
0,82\+\+\cr  H11.F1 \+  \hskip2,5cm  0,20 \+
 \hskip2,5cm  0,89\+\+\cr  H11.G5 \+  \hskip2,5cm 
0,14 \+  \hskip2,5cm  0,84\+\+\cr  H11.H3 \+
 \hskip2,5cm  0,11 \+  \hskip2,5cm 
0,17\+\+\cr}
Como se esperaba, este clon produjo VLP que podían unirse a los anticuerpos neutralizantes H11.B2, H11.F1 y H11.G5, y confirma esta observación. Inesperadamente, no se unió al anticuerpo H11.H3, lo que indica que también se requiere un cambio adicional al de la posición 345 para la unión al H11.H3.
Ejemplo 10 Unión mediante el anticuerpo monoclonal neutralizante H11.H3
Para estudiar adicionalmente la unión del anticuerpo H11.H3, se añade un cambio en el residuo 438 del gen de la L1 del HPV6, para que se corresponda con el residuo de la L1 del HPV11 en 439. El cambio se añade tanto al clon 6:132,245,277,345 como al clon 6:131,132,245,277,345. esto produce los clones 6:132,245,277,345,438 y 6:131,132,245,277,345,438. El clon 6:132,245,277,345,438 se une al anticuerpo H11.H3, y el clon 6:131,132,245,277,
345,438 se une a los anticuerpos H11.B2, H11.F1, H11.G5, y H11.H3. Estos clones amplían la sensibilidad obtenible en los ensayos descritos a continuación en las reivindicaciones 2 y 3, y anteriormente en los Ejemplos 7 y 8.
<110> Ludmerer, Steven
\vskip0.400000\baselineskip
<120> PARTÍCULAS SEMEJANTES A VIRUS SINTÉTICAS DE HPV 11
\vskip0.400000\baselineskip
<130> 19504
\vskip0.400000\baselineskip
<140> 96924522.4-2105
\vskip0.400000\baselineskip
<141> 1996-07-15
\vskip0.400000\baselineskip
<150> 60/001.504
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 1995-07-17
\vskip0.400000\baselineskip
<150> 9603758.5
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 1996-02-22
\vskip0.400000\baselineskip
<150> PCT/US96/11739
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 1996-07-15
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<170> FastSEQ para Windows Versión 4.0
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 500
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> PAPILOMAVIRUS HUMANO 11
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
1
2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 499
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> PAPILOMAVIRUS HUMANO 6b
\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
\vskip1.000000\baselineskip
4
5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 462
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> SECUENCIA CONSENSO DE LAS LIPOPROTEÍNAS DE HPV 11 Y HPV 6b
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
\vskip1.000000\baselineskip
6
7

Claims (1)

1. Partículas semejantes a virus sintéticas, que comprenden una proteína L1 del HPV6 o L1 del HPV11 que está mutada en las posiciones elegidas entre:
a)
HPV6 : S131G, 132T, F245Y, G277N.;
b)
HPV6 : S131G, 132T, F245Y, G277N, T345S;
c)
HPV11 : G131S;
d)
HPV11 : \Delta132;
e)
HPV11 : Y246F;
f)
HPV11 : N278G; y
g)
HPV11 : S346T.
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