【発明の詳細な説明】
百日咳菌の繁殖のための新規な方法
本発明は百日咳ワクチンの生産に有用な抗原タンパク質の単離のためのボルデ
テラ属に属する細菌を培養する方法に関する。特に本発明は、百日咳菌の細菌の
増殖の間に、培地中に分泌される主要なタンパク質成分 FHA及びPTの収量を改良
する方法に関する。
百日咳は主に子供を冒す、高度に感染性の病気である。呼吸性の合併症を引き
起こすのに加えて、百日咳は特に低社会経済群の子供及び母親の抗−百日咳抗体
を有しない新生児に、神経の損傷及び高い死亡率をもたらす。百日咳の病原体は
グラム陰性球杆菌である百日咳菌である。細菌は気道に侵入し、数日後に細菌が
消滅した後ですら、毒性状態を引き起こすものと信じられている。
長年にわたり、この病気は発酵槽中で百日咳菌生物体を増殖させ、次いで熱処
理及び／または化学試薬の添加により生じた細胞を不活性化することによって調
製された「全細胞」ワクチンを用いる免疫化により抑制してきた。世界保健機構
は現在、百日咳の発生及び蔓延を防ぐために小児の免疫化を勧めているけれど、
種々のワクチン製剤に起因する報告された不利な作用についての心配が生じた。
結果として生じた通常の百日咳菌ワクチンの利用の減少は百日咳感染の発生の増
加をもたらした。全細胞ワクチンからの報告された不利な作用を避けるために、
少数の高度に精製された抗原タンパク質成分を含む効能のある無細胞ワクチンの
開発にかなりの研究努力が向けられた。
多数の抗原タンパク質が、たとえば、ヒスタミン感受性因子、島(islet)促進
タンパク質またはもっと一般的に百日咳毒素（PT）と
しても知られているリンパ球増加促進因子(LPF)、糸状ヘマグルチニン(FHA)、ふ
さアグルチノーゲン及びパータクチン(pertactin)として知られている分子量約6
9,000ダルトンの細菌の外側の膜タンパク質を包含する、ワクチン成分としての
有用性を有するものと同定されてきた。
百日咳菌細菌はその増殖条件で培養しにくい。炭水化物、ピルビン酸塩、乳酸
塩及び一連の解糖酵素触媒反応の中間体を利用することができず、代りに培地の
炭素及びエネルギー源としてアミノ酸、特にグルタミン酸塩をあてにする。適切
なグルタミン酸塩含有培地はステイナー及びショルテにより記載されている（「
J．J．Gen．Microbral．」63，P.211 〜220，1971 年）。
適切な液体培地中での病原体である、百日咳菌の増殖を包含する百日咳に対す
るワクチンに用いるための抗原物質の生産は、培地への増殖促進剤の添加により
促進することができることが立証された。
欧州特許出願公開第0077646 号明細書は、培地、適切にはステイナー−ショル
テ培地に、シクロデキストリン、特にβ−２，６−Ｏ−ジメチルシクロデキスト
リンを補足することを含む、無細胞ブロス中に分泌された抗原物質の量を増強す
る方法を記載している。
米国特許第4,551,429 号明細書は、培地を振とうしながら冠水好気性条件下で
の百日咳菌の繁殖における代りの増殖促進剤の使用を記載している。米国特許第
4,551,429 号によると、約1,500 〜16,000の分子量のポリビニルアルコール(PVA
)、適切には10,000の分子量の物質を0.5 〜2.0 ｇ／ｌ培地のレベルで加えるこ
とも実質的にPT及びFHA のレベルを増強する。
欧州特許出願公開第0077646 号及び米国特許第4,551,429 号明細書に記載のよ
うに、振とうしながらの冠水好気性条件下の繁殖は小
規模生産、たとえば約５ｌまでの容積の振とうフラスコでの生産に適切である。
しかしながら、これらの条件は、機械的撹拌が必要な大容量発酵槽を必要とする
、大規模の企業生産の典型ではない。
百日咳ワクチンの企業規模の生産に適切な大規模発酵槽中で百日咳菌を繁殖さ
せる時に問題が生じる。この問題は百日咳菌生物体の液体培地の表面に泡層とし
て蓄積する傾向に存する。これは細菌の増殖培地からの除去及び培養過程の早す
ぎる終結を生じる。細菌により分泌された高割合の FHAタンパク質もこの泡層に
蓄積する。泡生成により生じた問題は培地に増殖促進剤を添加することによって
は解決されず、さらにシクロデキストリンの代りにPVA を用いる時、特にPVA が
米国特許第4,551,429 号明細書に開示された濃度範囲の上限で存在する時に、悪
化することが分かった。このように泡生成は、増殖促進剤、特に増殖促進剤とし
てPVA の使用する際の有利な効果を妨害する。
培養発酵に普通に用いられる方法を用いる、百日咳菌に伴う泡問題の経済的解
決はすぐには得られない。化学的消泡剤は通常の培養条件下での実用的な解決を
もたらさないことが分かった。多数の試薬が試験された。それらは百日咳菌細菌
により許容されないか、または、その後で泡がすぐに戻ってくる、短時間のみに
効果があることが分かったかのいずれかであった。
泡立ちを機械的に抑制する破泡機が市販されている。FHAタンパク質の物理的
分解への感受性のため、破泡機により高剪断条件が発生するなら、特に大規模百
日咳菌培養発酵槽のための機械的破泡機の設計に気を配らなくてはならない。
欧州特許出願公開第0121249 号明細書は、シクロデキストリンを培地で増殖促
進剤として用いる時の工業的規模での百日咳菌の防御抗原の生産のための改良方
法を開示している。この方法は、培養温
度及び溶解酸素の制御を伴う脱泡条件下に行なわれる発酵を必要とする。脱泡条
件は化学的でも機械的でもよいが、機械的が好ましい。欧州特許出願公開第0121
249 号明細書は、丸菱理化株式会社（日本）により製造された適切な脱泡条件を
作り出す発酵槽を記載している。機械的脱泡装置のための脱泡翼が、日本特許出
願公開第55-11011号公報（丸菱理化株式会社）に記載されている。
欧州特許出願公開第0121249 号明細書に記載された方法により、シクロデキス
トリンの代りに培地中で増殖促進剤としてPVA を用いて実施した時、百日咳菌の
大規模繁殖は、泡生成レベルの減少及び許容量の抗原タンパク質、特にFHA の単
離に関して、変わりやすく、がっかりさせる結果を示した。
培地においてPVA が用いられるなら、過剰な泡の生成及びそれに伴う、大規模
発酵槽中の百日咳菌からのFHA 分泌レベルの低下の問題は、培地に加えられるPV
A の分子量及び加水分解度の両方を選択することにより克服できる。
したがって、本発明は百日咳菌の企業規模の培養方法を提供し、それは、機械
的撹拌を伴う冠水好気性条件下の水性栄養培地における細菌の繁殖及び前記栄養
培地の、10,000〜50,000の範囲の分子量及び80〜90モル％の加水分解度のPVA の
補足を含むものである。好ましくは加水分解度は85〜90モル％である。
本発明によると、百日咳菌の企業規模の培養は適切には少なくとも10ｌ、たと
えば20〜1000ｌの範囲の容量の発酵槽で行なう。泡生成を適切には、発酵の間に
発生する泡を消散させるが発酵槽中に高剪断条件を発生しない機械的破泡機、た
とえば日本特許出願公開第55-11011号公報に記載された型の破泡機を用いて制御
する。
本発明において用いるための百日咳菌の適切な菌株は文献中に記載されており
、商業的なコレクション、たとえば米国メリーランド
州ロックビルのアメリカン・タイプ・カルチュア・コレクション(American Type
Culture Collection)で容易に入手できる。液体培地中で抗原タンパク質PT及び
FHA の少なくとも１つ及び好ましくは両方を生産する限りにおいては、本発明の
方法においてはいかなる利用可能な菌株を用いてもよい。
用いることができる菌株の例は、百日咳菌Ｉ期（phase Ｉ）、百日咳菌II期、
百日咳菌Ｉ期CS、百日咳菌トーハマ(Tohama)、百日咳菌株185-30、百日咳菌株18
323、百日咳菌株134、百日咳菌株509、百日咳菌株ウェルカム（Wellcome）28及
び生物学局(Office of Biologics)百日咳菌株165 を包含する。本発明で用いる
のに好ましい菌株は百日咳菌Ｉ期であるトーハマであって、それは受理番号IFO-
14073 の下に日本国大阪市の発酵研究所から入手できる。
選択された百日咳菌株は当業者に公知の多くの方法で増殖できる。量及び起原
または種培養の維持方法に依存して、種々の培養段階、及び液体または固体培地
を用いる培養方法が公知である。しかしながら、大規模生産に慣用の許容し得る
植え込み数をもたらすいかなる方法も本発明で用いるのに十分であろう。
百日咳菌接種原の増殖のための適切な培地はいかなる当業者によっても選択で
きる。適切な培地は、限定するものではないが、ジェンゴウ(Gengou)培地（欧州
特許出願公開0077646 号明細書）、エヌ．アンドーン(N．Andorm)他の「Appl．M
icrobiol．Biotechnol.」28、第356 〜360 頁（1988年）及びその中に引用され
た参考文献に記載された培地、ステイナー−ショルテ培地（「J．Gen．Microbio
l.」63、第211 〜220 頁、1971年）、エー．今泉他の「Infect．Immun.」41，3,
第1138〜1143頁（1983年）及び「J．Microbiol．Methods」２、第339 〜347 頁
（1984年）に記載された変性ステイナー−ショルテ培地、バーウェイ（Verway）
培地（米国特許第4,784,58
9 号明細書）、合成培地Ｂ２（P．Van Hemert「Prog．Indust．Microbiol.（Bul
l，M．J．編）」Vol．13、第151 頁、Elsevier Sci，Amsterdan，1997 年）また
はそれらの記載された培地を包含する。
本発明による百日咳菌の増殖のために適切な液体培地に接種原を加え、発酵を
前記のように行なった。結果は発酵槽の設計PVA を補足された選択された発酵栄
養培地、方法及び発酵パラメータに依存して変化し得ることが当業者には分かる
だろう。本発明で用いるための好ましい栄養培地はステイナー−ショルテ培地で
ある。
0.5 〜2.5 ｇ／ｌの範囲、適切には１または２ｇ／ｌの濃度のPVA がPT及びFH
A の繁殖を増強するのに最も有効であることが分かった。
必須の分子量及び加水分解度を有するPVA は多数の製造者から市販されている
。たとえばアルドリッチは分子量範囲31,000〜50,000及び87〜89モル％の範囲の
加水分解度のPVA を供給し、シグマは平均分子量30,000〜70,000で87〜89モル％
範囲の加水分解度のPVA、フルカ(Fluka)は分子量15,000で86〜89モル％の範囲の
加水分解度のPVA を供給し、ジャンセン(Janssen)は、特定された分子量22,000
及び特定された加水分解度88モル％のPVA を提供する。
PT及びFHA を培養上清から単離し、公知方法により精製できる。次に精製され
た抗原を任意にアジュバント、典型的には水酸化アルミニウムと一緒にして、ワ
クチンとして製剤化できる。ワクチンは有利にパータクチン〔69KDa の外膜タン
パク質(OmP)〕を含むことができ、ワクチンはたとえば本発明の方法に従って増
殖された百日咳菌細胞から調製できる。
次の例は、本発明を説明するものであるが本発明を限定するものではない。
例１
マスター種（Master Seeds）／作業用種(Working Seeds)の調製
ａ）マスター種
百日咳菌トーハマ菌株（テイジン株式会社、日本）を含有するアンプルの内容
物を脱イオン水(0.5ml)で再構成した。生じた懸濁液を、２％の脱繊維素羊血で
補足されたB.G.寒天(Bordet Gengou、パスツール研究所、パリ)を含有する５枚
のペトリ皿(0.1ml／皿)に画線した。35℃で24〜48時間のインキュベーション後
、各ペトリ皿からの表面増殖を３〜５mlの10％（ｖ／ｖ）グリセロールで補足し
た変性ステイナー−ショルテ（ステイナー−ショルテ）培地（「J. Clin．Micro
biol．」17(5)、第781 〜786 頁、1983年）を用いて再懸濁し、その懸濁液をプ
ールした。プールされた懸濁液のアリコート(0.3ml)をプラスチック製凍結管中
に入れ、直ちに凍結し、−70℃で貯蔵した。
ｂ）作業用種
マスター種を含有するプラスチック製凍結管を室温まで融解させ、その内容物
を寒天を補足された変性ステイナー−ショルテ培地を含有する、各２本のガラス
管に画線した。35℃で24時間のインキュベーション後、各管からの表面増殖を、
寒天を補足された変性ステイナー−ショルテ培地（35ml）を各々含有する、２本
のより大きいガラス管中に画線した。さらに35℃で24時間のインキュベーション
後、各管からの表面増殖を変性ステイナー−ショルテ培地（３ml）で懸濁し、変
性ステイナー−ショルテ培地(150ml)を含有するエルレンマイヤーフラスコ（１
ｌ）に加えた。各フラスコをオービタル振とう機上に置き、35℃で24時間インキ
ュベートした。４つのフラスコの内容物をプールし、懸濁液を8000rpm で、４℃
で15分間遠心
した。上清を捨て、ペレットを10％（ｗ／ｖ）のグリセロールで補足された変性
ステイナー−ショルテ培地(150ml)中に再懸濁した。その懸濁液のアリコート(0.
4ml)をプラスチック製の凍結管中に入れ、直ちに凍結し、−70℃で貯蔵した。
例２
接種原液体プレ培養の調製
例１で調製した作業用種（0.08ml）を寒天を補足した変性ステイナー−ショル
テ培地の形の固体培地（10ml）上で35℃で24時間インキュベートした。表面増殖
を同じ培地（35ml）上に画線し、35℃で24時間インキュベートした。表面増殖を
変性ステイナー−ショルテ培地（３ml）に懸濁し、寒天で補足した変性ステイナ
ー−ショルテ培地(100ml)を含有するルー瓶（１ｌ）に加えた。ルー瓶を35℃で2
4時間インキュベートした。
各ルー瓶からの表面増殖を変性ステイナー−ショルテ培地（６ml）中に再懸濁
し、変性ステイナー−ショルテ培地を含有するエルレンマイヤーフラスコ（５ｌ
）に加えた。本発明による分子量と加水分解度を有するPVA は最終濃度の２ｇ／
ｌで、β−２，６−Ｏ ジメチルシクロデキストリンの代りに存在した。そのフ
ラスコを35℃で24時間インキュベートした。フラスコの内容物を20ｌの発酵槽に
接種原を提供するためにプールした。
例３
20 ｌ発酵槽中の百日咳菌の増殖
例２で調製された接種原を２ｇ／ｌの最終濃度で適当なPVA を含有する13ｌの
ろ過殺菌された変性ステイナー−ショルテ培地を含有する発酵槽（Biolofitte、
フランス国 ポアッシ）に加えた。pHを7.2 に調整し、酢酸（50％）の断続的な
添加により7.2 に維持し、温度を35℃に調整し、35℃に維持した。撹拌速度と通
気速度の調整
により溶解酸素を飽和の20〜30％に維持した。発酵の間発生する泡を分散させる
ために機械的破泡機を用いた。培養の試料（10〜20ml）を培養の期間中（30〜40
時間）発酵槽から断続的に取り出し、濁度(650nmでの光学密度)を測定し、増殖
速度論を追求した。
培養の予備ろ過試料中のPT及びFHA の両方の濃度をエリザ技術により２回測定
した。試験の正確性を確かめるために、試験を公知の濃度のPT及びFHA の２つの
参考試料の存在において行なった。試験の精度は平均で正確な値の＋／−20％で
あった。
培養の予備ろ過試料におけるPT及びFHA の同一性及び品質をウェスタンブロッ
トで決定した。PTのブロットは、明白な29KDa，25KDa，24KDa，14KDa及び９KDa
の分子量で主要成分として５つのPTのサブ−ユニットのバンドを示した。FHA の
ブロットは明白な220KDaの分子量の主要バンドと共に100 〜200KDaの領域におけ
るいくつかの分解バンドを示した。
例３
20 ｌ発酵槽におけるPVA(２ｇ／ｌ)を用いるPT及びFHA の濃度
異なった分子量及び加水分解度の市販のPVA 材料の種類を用いて得られた結果
を次の表に示す。本発明の範囲外に属するPVA 材料からの結果を比較のために包
含している。PT及びFHA の濃度は定常期の最中、すなわち、培養の終りの発酵槽
からの最終試料において測定されたものである。
20ｌ発酵槽におけるPVA(２ｇ／ｌ)を用いるPT及びFHA の生産 The present invention relates to a method for culturing a bacterium belonging to the genus Bordetella for the isolation of an antigenic protein useful for the production of a pertussis vaccine. In particular, the present invention relates to a method for improving the yield of the major protein components FHA and PT secreted into the medium during the growth of B. pertussis bacteria. Pertussis is a highly infectious disease that mainly affects children. In addition to causing respiratory complications, pertussis results in nerve damage and high mortality, especially in neonates without anti-pertussis antibodies in children and mothers in the low socioeconomic group. The pertussis pathogen is B. pertussis, a gram-negative bacilli. Bacteria enter the respiratory tract and are believed to cause toxic conditions even after the bacteria have disappeared several days later. Over the years, the disease has been immunized with "whole cell" vaccines prepared by growing pertussis organisms in fermenters and then inactivating the cells produced by heat treatment and / or the addition of chemical reagents. Has been suppressed. Although the World Health Organization is currently recommending immunization of children to prevent the development and spread of pertussis, concerns have been raised about the reported adverse effects of various vaccine formulations. The resulting reduction in the use of the usual pertussis vaccine has led to an increased incidence of pertussis infection. To avoid the reported adverse effects from whole cell vaccines, considerable research efforts have been directed to developing efficacious cell-free vaccines containing a small number of highly purified antigenic protein components. Numerous antigenic proteins include, for example, histamine-sensitive factor, islet-promoting protein or lymphocyte augmentation factor (LPF), also more commonly known as pertussis toxin (PT), filamentous hemagglutinin (FHA), It has been identified as having potential utility as a vaccine component, including bacterial outer membrane proteins of molecular weight about 69,000 daltons, known as agglutinogen and pertactin. Pertussis bacteria are difficult to culture under their growth conditions. Carbohydrates, pyruvates, lactates and a series of glycolytic enzyme catalyzed intermediates are not available and instead rely on amino acids, especially glutamate, as the carbon and energy source of the medium. Suitable glutamate-containing media are described by Stainer and Scholte ("JJ Gen. Microbral." 63 , 211-220, 1971). It has been demonstrated that the production of antigenic substances for use in vaccines against pertussis, including the growth of B. pertussis, a pathogen in a suitable liquid medium, can be enhanced by the addition of growth promoters to the medium. EP-A-0077646 discloses secretion in a cell-free broth which involves supplementing a medium, suitably a Stainer-Scholte medium, with a cyclodextrin, in particular β-2,6-O-dimethylcyclodextrin. A method is described for enhancing the amount of antigenic material obtained. U.S. Pat. No. 4,551,429 describes the use of an alternative growth promoter in the growth of B. pertussis under submerged aerobic conditions while shaking the medium. According to U.S. Pat. No. 4,551,429, the addition of polyvinyl alcohol (PVA) with a molecular weight of about 1,500 to 16,000, suitably 10,000, at a level of 0.5 to 2.0 g / l medium also substantially adds PT and FHA. Increase level. As described in EP-A-0077646 and U.S. Pat. No. 4,551,429, breeding under submerged aerobic conditions with shaking is performed on a small scale, for example, in a shake flask with a volume up to about 5 l. Suitable for production. However, these conditions are not typical of large-scale enterprise production requiring large-capacity fermenters that require mechanical agitation. Problems arise when B. pertussis is propagated in large fermenters suitable for enterprise-wide production of pertussis vaccines. The problem lies in the tendency of B. pertussis organisms to accumulate as a foam layer on the surface of the liquid medium. This results in the removal of the bacteria from the growth medium and premature termination of the culture process. A high percentage of FHA proteins secreted by bacteria also accumulate in this foam layer. The problem caused by foam formation was not solved by adding a growth promoter to the medium, and when PVA was used instead of cyclodextrin, especially when PVA was used in the concentration range disclosed in U.S. Pat.No. 4,551,429. It was found to be worse when present at the upper limit. Foam formation thus counteracts the beneficial effects of using PVA as a growth promoter, especially as a growth promoter. An economic solution to the foam problem associated with B. pertussis using methods commonly used for fermentation in culture is not readily available. It has been found that chemical defoamers do not provide a practical solution under normal culture conditions. A number of reagents have been tested. They were either not tolerated by B. pertussis bacteria or were found to be effective only for a short time after which the foam returned immediately. Foam breakers that suppress foaming mechanically are commercially available. Due to the susceptibility of FHA proteins to physical degradation, care must be taken in the design of mechanical foam breakers, especially for large-scale B. pertussis fermenters, if high shear conditions are generated by the foam breaker . EP-A 0 121 249 discloses an improved method for the production of protective antigens of B. pertussis on an industrial scale when cyclodextrin is used as a growth promoter in the medium. This method requires fermentation performed under defoaming conditions with control of the culture temperature and dissolved oxygen. The defoaming conditions may be chemical or mechanical, but mechanical is preferred. EP-A 0121 249 describes a fermenter that produces suitable defoaming conditions manufactured by Marubishi Rika Co., Ltd. (Japan). A defoaming blade for a mechanical defoaming device is described in Japanese Patent Application Publication No. 55-11011 (Marubishi Rika Co., Ltd.). According to the method described in EP-A-0121249, large scale propagation of B. pertussis, when performed using PVA as a growth promoter in the medium instead of cyclodextrin, reduces the level of foam production and Variable and disappointing results have been shown for the isolation of tolerable amounts of antigenic proteins, especially FHA. If PVA is used in the medium, the problem of excessive foam formation and concomitantly reduced levels of FHA secretion from B. pertussis in large-scale fermenters is a problem in both the molecular weight and degree of hydrolysis of PVA added to the medium. Can be overcome by choosing Accordingly, the present invention provides an enterprise-wide method of culturing B. pertussis, which comprises the growth of bacteria in an aqueous nutrient medium under submerged aerobic conditions with mechanical agitation and the molecular weight of said nutrient medium ranging from 10,000 to 50,000. And 80-90 mole% of PVA supplementation. Preferably, the degree of hydrolysis is between 85 and 90 mol%. According to the invention, the enterprise-scale cultivation of B. pertussis is suitably carried out in a fermenter with a volume of at least 10 l, for example in the range of 20 to 1000 l. Foam generation is suitably a mechanical foam breaker that dissipates the foam generated during fermentation but does not generate high shear conditions in the fermenter, such as a mold described in Japanese Patent Application Publication No. 55-11011. Is controlled using a foam breaker. Suitable strains of B. pertussis for use in the present invention are described in the literature and are readily available from commercial collections, such as the American Type Culture Collection in Rockville, Maryland, USA. Available. Any available strain may be used in the method of the present invention as long as it produces at least one and preferably both of the antigen proteins PT and FHA in the liquid medium. Examples of strains that can be used include B. pertussis phase I, B. pertussis II, B. pertussis I phase CS, B. pertussis Tohama, B. pertussis 185-30, B. pertussis 18 323, B. pertussis 134. B. pertussis strain 509, B. pertussis strain Welcome 28 and the Office of Biologics B. pertussis strain 165. A preferred strain for use in the present invention is B. pertussis stage I, Tohama, which is available from the Fermentation Research Institute of Osaka, Japan under accession number IFO-14073. The selected B. pertussis strain can be grown in many ways known to those skilled in the art. Various culturing stages and culturing methods using liquid or solid media are known, depending on the amount and the origin or the method of maintaining the seed culture. However, any method that provides an acceptable number of implants conventional for large-scale production will be sufficient for use with the present invention. Suitable media for growth of the B. pertussis inoculum can be selected by any person skilled in the art. Suitable media include, but are not limited to, Gengou medium (EP-A-0077646); The culture medium described in N. Andorm et al., "Appl. Microbiol. Biotechnol." 28 , 356-360 (1988) and the references cited therein, the Stainer-Scholte medium ("J. Gen. Microbiol., 63, pp. 211-220, 1971); Imaizumi et al., "Infect. Immun." 41 , 3, pp. 1138-1143 (1983) and "J. Microbiol. Methods" 2 , 339-347 (1984). Verway medium (U.S. Pat. No. 4,784,589); synthetic medium B2 (P. Van Hemert, "Prog. Indust. Microbiol. (Bull, MJ)" Vol. 151, Elsevier Sci, Amsterdan, 1997) or their described media. The inoculum was added to a liquid medium suitable for the growth of B. pertussis according to the invention, and the fermentation was carried out as described above. Those skilled in the art will recognize that the results may vary depending on the selected fermentation nutrient medium, method and fermentation parameters supplemented with the fermenter design PVA. A preferred nutrient medium for use in the present invention is Stainer-Scholte medium. PVA in the range of 0.5-2.5 g / l, suitably at 1 or 2 g / l, has been found to be most effective in enhancing PT and FHA reproduction. PVA having the requisite molecular weight and degree of hydrolysis is commercially available from a number of manufacturers. For example, Aldrich supplies PVA with a degree of hydrolysis in the molecular weight range of 31,000-50,000 and 87-89 mol%, and Sigma has a mean molecular weight of 30,000-70,000 and a PVA with a degree of hydrolysis in the range of 87-89 mol%, Fluka. ) Provides a PVA with a molecular weight of 15,000 and a degree of hydrolysis ranging from 86 to 89 mole%, while Janssen provides a PVA with a specified molecular weight of 22,000 and a specified degree of hydrolysis of 88 mole%. PT and FHA can be isolated from the culture supernatant and purified by known methods. The purified antigen can then be formulated as a vaccine, optionally with an adjuvant, typically aluminum hydroxide. The vaccine may advantageously comprise pertactin [69 kDa outer membrane protein (OmP)] and the vaccine may be prepared, for example, from B. pertussis cells grown according to the method of the present invention. The following examples illustrate, but do not limit, the invention. Example 1 Preparation of Master Seeds / Working Seeds a) Master Seeds Reconstitute the contents of an ampoule containing B. pertussis Tohama strain (Teijin, Japan) with deionized water (0.5 ml). Configured. The resulting suspension was streaked onto five Petri dishes (0.1 ml / dish) containing BG agar (Bordet Gengou, Pasteur Institute, Paris) supplemented with 2% defibrinated sheep blood. . After 24-48 hours incubation at 35 ° C., denatured Stainer-Scholte (Stainer-Scholte) medium (“J. Clin.”) Supplemented with 3-5 ml of 10% (v / v) glycerol of surface growth from each Petri dish. Microbiol. "17 (5), 781-786, 1983) and the suspensions were pooled. Aliquots (0.3 ml) of the pooled suspension were placed in plastic cryotubes, frozen immediately and stored at -70 ° C. b) Working seeds The plastic cryotube containing the master seed was thawed to room temperature and the contents were streaked onto two glass tubes each containing denatured Stainer-Scholte medium supplemented with agar. After incubation at 35 ° C. for 24 hours, the surface growth from each tube was streaked into two larger glass tubes, each containing denatured Stainer-Scholte medium supplemented with agar (35 ml). After further incubation at 35 ° C. for 24 hours, the surface growth from each tube was suspended in denatured Stainer-Scholte medium (3 ml) and added to an Erlenmeyer flask (1 l) containing denatured Stainer-Scholte medium (150 ml). Was. Each flask was placed on an orbital shaker and incubated at 35 ° C. for 24 hours. The contents of the four flasks were pooled and the suspension was centrifuged at 8000 rpm for 15 minutes at 4 ° C. The supernatant was discarded and the pellet was resuspended in denatured Stainer-Scholte medium (150 ml) supplemented with 10% (w / v) glycerol. Aliquots (0.4 ml) of the suspension were placed in plastic cryotubes, frozen immediately and stored at -70 ° C. Example 2 Preparation of Inoculum Liquid Pre-Culture The working seed (0.08 ml) prepared in Example 1 was incubated at 35 ° C. for 24 hours on solid medium (10 ml) in the form of a denatured Stainer-Scholte medium supplemented with agar. Surface growth was streaked on the same medium (35 ml) and incubated at 35 ° C. for 24 hours. The surface growth was suspended in denatured Stainer-Scholte medium (3 ml) and added to a Roux bottle (1 l) containing agar-supplemented modified Stainer-Scholte medium (100 ml). The vial was incubated at 35 ° C. for 24 hours. The surface growth from each roux was resuspended in denatured Steiner-Scholte medium (6 ml) and added to Erlenmeyer flasks (5 l) containing the denatured Steiner-Scholte medium. PVA with molecular weight and degree of hydrolysis according to the invention was present at a final concentration of 2 g / l instead of β-2,6-O dimethylcyclodextrin. The flask was incubated at 35 ° C. for 24 hours. The contents of the flask were pooled to provide an inoculum to a 20 liter fermentor. Example 3 Growth of B. pertussis in a 20 l fermenter Fermentor containing the inoculum prepared in Example 2 at a final concentration of 2 g / l and 13 l of filter-sterilized modified Steiner-Scholte medium containing the appropriate PVA (Biolofitte, Poassi, France). The pH was adjusted to 7.2, maintained at 7.2 by the intermittent addition of acetic acid (50%), the temperature was adjusted to 35 ° C and maintained at 35 ° C. The dissolved oxygen was maintained at 20-30% of saturation by adjusting the stirring and aeration rates. A mechanical foam breaker was used to disperse the foam generated during the fermentation. Culture samples (10-20 ml) were removed intermittently from the fermentor during the culture period (30-40 hours), turbidity (optical density at 650 nm) was measured, and growth kinetics were pursued. The concentrations of both PT and FHA in the prefiltered samples of the cultures were measured twice by the Eliza technique. To confirm the accuracy of the test, the test was performed in the presence of two reference samples of known concentrations, PT and FHA. The accuracy of the test averaged +/- 20% of the exact value. The identity and quality of PT and FHA in prefiltered samples of the cultures were determined by Western blot. The PT blot showed five PT sub-unit bands as major components with apparent molecular weights of 29, 25, 24, 14 and 9 KDa. The FHA blot showed several degraded bands in the region of 100-200 KDa with a major band of apparent molecular weight of 220 KDa. Example 3 Concentration of PT and FHA using PVA (2 g / l) in a 20 l fermenter The results obtained using different types of commercial PVA materials with different molecular weights and degrees of hydrolysis are shown in the following table. Results from PVA materials that fall outside the scope of the invention are included for comparison. PT and FHA concentrations were determined during the stationary phase, ie, in the final sample from the fermentor at the end of the culture. Production of PT and FHA using PVA (2g / l) in 20l fermenter
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(72)発明者 ローラン，ピエット
ベルギー国，ベー−1330 リクサンサー
ル，リュ ドゥ ランスティチュ 89，ス
ミスクライン ビーチャム バイオロジカ
ルズ ソシエテ アノニム────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Laurent, Piet
Bex, 1330 Rixanser, Belgium
Le, Rue de Ranstichu 89,
Miscline Beecham Biologica
Luz Societe Anonym