JP2002500502A - 合成c型肝炎遺伝子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、新規な方法および核酸医薬生成物の処方物、具体的には核酸ワクチン生成物と核酸遺伝子治療生成物の処方物に関する。
Description
【発明の詳細な説明】
合成C型肝炎遺伝子
発明の背景
本発明は新規な核酸医薬生成物、特に核酸ワクチン生成物に関する。核酸ワク
チン生成物は、筋肉細胞に直接に導入されると、C型肝炎ウイルス(HCV)を
特異的に認識する免疫応答を誘導する。C型肝炎ウイルス
非A型、非B型肝炎(NANBH)は、ウイルスにより引き起こされると考え
られる伝染可能な病気(または病気のファミリー)であり、A型肝炎ウイルス(
HAV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、デルタ肝炎ウイルス(HDV)、サイ
トメガロウイルス(CMV)またはエプスタイン・バールウイルス(EBV)等
による他の形態のウイルス関連肝臓病とは区別できる。疫学的証拠は、水により
運ばれるタイプ、血液または注射針に関連するタイプ、および散発的に起こる(
集団獲得)タイプの3種類のNANBHが存在することを示唆する。しかし、病
因の数は知られていない。最近、新しいウイルス種であるC
型肝炎ウイルス(HCV)が、血液関連NANBH(BB−NANBH)の(唯
一でないとしても)主要な原因として同定された。C型肝炎ウイルスは、米国お
よび日本等の多くの国々において輸血関連肝炎の主要な形であると考えられる。
肝細胞癌腫の誘導にHCVが関与しているとの証拠も存在する。よって、HCV
感染を予防または治療すための効果的な方法に対する要求が存在するが、現在そ
のような方法は存在しない。
HCVはフラビビリダエに遠縁であろう。フラビウイルスファミリーは、小さ
なエンベロープに包まれたヒトの病原体である多数のウイルスを含有する。フラ
ビウイルス粒子の形態学と組成は知られており、M.A.Brintonの「ウ
イルス:トガビリダエとフラビビリダエ」(Fraenkel−Conratお
よびWagner編集のシリーズ、SchlesingerおよびSchlen
singer編集刊、PlenumPress、1986年)、327−374
ページに記載されている。通常、形態学に関して、フラビウイルスは脂質二重層
により囲まれた中心ヌクレオキャプシドを含有する。ビリオンは球状であり、約
40〜50nmの直径を有する。それらのコアは直径が約25〜30nmである
。ビリオンエンベロープの
外側表面に沿って、直径が約2nmの末端ノブを有する長さが約5〜10nmの
突起が存在する。そのファミリーの典型的な例として黄熱病ウイルス、西ナイル
ウイルス、テング熱ウイルスがある。それらウイルスは、HCVよりも僅かに大
きい(+)鎖RNAケノム(約11,000ヌクレオチド)を有し、約3500
アミノ酸のポリタンパク質前駆体をコードする。個々のウイルスタンパク質はこ
の前駆体ポリペプチドから切断される。
HCVのゲノムは約10,000ヌクレオチドを含有する一本鎖RNAである
ように思われる。そのゲノムは(+)鎖であり、約3,000アミノ酸のポリタ
ンパク質をコードする連続性の翻訳開放読み取り枠(ORF)を有する。該OR
Fにおいて、構造タンパク質はN末端領域の最初のおよそ1/4にコードされ、
ポリタンパク質の大部分は非構造タンパク質に帰されると思われる。すべての公
知のウイルス配列と比較してみると、小さいが顕著な共線状的な相同性が、フラ
ビウイルスファミリーの非構造タンパク質とペストウイルス(これは現在フラビ
ウイルスファミリーの一部であるとも思われる)とに観察される。
ポリヌクレオチド構築物、すなわちタンパク質をコードする
DNAプラスミドの筋内接種は、筋肉細胞における該タンパク質のその場での生
成をもたらすことが示された。ウイルスタンパク質をコードするcDNAプラス
ミドを用いることにより、抗体応答とCTL応答の両方が作られて、その後の誘
発に対する同種および異種保護に同種または交差株保護をそれぞれ提供する。免
疫応答のこれらの各タイプは公知のワクチン接種法よりも潜在的な利点を提供す
る。抗体を作るためのPNV(ポリヌクレオチドワクチン)の利用は、増大した
抗体応答時間、ならびにウイルスの臨床的に蔓延する株の正確な配列ならびに(
組換えタンパク質に対する)在来タンパク質の適当な翻訳後修飾および立体配置
をともに有することのできる抗原の提供をもたらすだろう。この手段によるCT
L応答の発生は、生きている潜在的に病原性のあるベクターまたは弱毒化ウイル
スを使用することなく交差株保護の利点を提供する。
したがって、本発明は核酸を生きている組織に導入してタンパク質の発現を誘
導する方法を意図する。本発明は、ウイルスタンパク質を抗原プロセシング経路
に導入して、CTL等のしかしこれに限定されないウイルス特異的応答を発生さ
せる方法を提供する。このように、ウイルス病原体に対する所望の予防
的免疫応答を誘導することのできる特異的な治療剤に対する要求は、HCVウイ
ルスについて本発明により満たされる。この治療アプローチにおいて特に重要な
のは、抗原遺伝子が得られた株に異種であるウイルス株の感染でさえ予防できる
T細胞免疫応答を誘導する能力である。したがって、本発明は、C型肝炎ウイル
スコア、エンベロープ(E1)のウイルスタンパク質をコードするDNA構築物
、非構造(NS5)遺伝子、またはCTL等の、しかしこれに限定されない特異
的免疫応答を発生する産物をコードする他のHCV遺伝子を提供する。DNAワクチン
Benvenisty,N.およびReshef,L.[PNAS 83,9
551−9555(1986)]は、マウスに腹腔内(i.p.)、静脈内(i
.v.)または筋肉内(i.m.)に導入されたCaCl2析出DNAが発現で
きることを示した。CaCl2処理されなかったDNA発現ベクターのマウスへ
のi.m.注入は、筋肉細胞によるDNAの取込みおよびDNAによりコードさ
れたタンパク質の発現をもたらした。プラスミドはエピソームに保持されて複製
しなかった。その後、持続する発現が、ラット、魚および霊長類の骨格筋お
よびラットの心筋におけるi.m.注入後に観察された。治療剤として核酸を用
いる技術は、ポリヌクレオチドを用いて脊椎動物を予防接種したWO90/11
092(1990年10月4日)で報告された。
免疫化が筋肉内でなければならないことは本方法の成功に必ずしも必要ではな
い。ウシ成長ホルモン(BGH)をコードするDNAで被覆された金マイクロ注
入粒子のマウス皮膚への導入は、該マウスにおける抗BGH抗体の産生をもたら
した。ジェットインジェクターは、生きてきる動物の皮膚、筋肉、脂肪、および
乳組織への移入のために用いられてきた。核酸を導入するための多様な方法が再
検討されてきた。クローン化導入遺伝子の系統的発現をもたらすために、DNA
:陽イオン性リポソーム複合体のマウスへの静脈内注入がZhuら[Scien
ce 261:209−911(1993年7月9日)によって示された。Ul
merら[Science 259:1745−1749(1993)]は、イ
ンフルエンザウイルスタンパク質をコードするDNAの筋肉内注入によるインフ
ルエンザウイルス感染に対する異種(非相同)保護について報告した。
病原体および腫瘍抗原に対する所望の免疫応答を引き出すこ
とのできる特定の治療剤および予防剤に対する要求は本発明により満たされる。
この治療アプローチにおいて特に重要なのは、抗原遺伝子が得られた株に非相同
であるウイルス株により引き起こされた感染または病気でさえ予防できるT細胞
免疫応答を誘導する能力である。このことがHIVを扱うのに特に関心の対象と
なり、なぜならばこのウイルスは迅速に変異すると認められており、多くの毒性
の単離物が同定されてきたからである[例えば、245の別個のHIV単離物を
同定しているLaRosaらのScience 249:932−935(19
90)を参照されたい]。この認識された多様性に応じて、研究者らはペプチド
免疫化に基づきCTLを作ることを試みた。例えば、TakahashiらはH
IVエンベロープ(gp160)決定基を認識する広く交差反応性のある細胞毒
性T細胞の誘導について報告した[Science 255:333−336(
1992)]。しかし、これらの研究者らは、真に交差反応性のあるCTL応答
を得ることの困難性を認識し、非常に厳密(ストリンジェント)であるT細胞の
プライミングまたは再刺激と、既に刺激されたCTLからの、細胞毒性等を含め
たエフェクター機能の誘引との対立が存在することを示唆
した。
Wangらは、クローン化ゲノム(スプライスされていない)HIV遺伝子の
筋内接種によりHIVに対するマウスの免疫応答誘引について報告した。しかし
、これらの研究で得られた免疫応答レベルは非常に低かった。さらに、Wang
らのDNA構築物は、連続性Tat/REV−gp160−Tat/REVコー
ド配列をコードするの基本的ゲノム片を利用した。以下に詳細に説明されるよう
に、これはgp160の高レベル発現を得るために次善のシステムである。Ta
tの発現はKarposiの肉腫の進行に寄与するので、それは潜在的に危険で
ある。
WO 93/17706はウイルスに対して動物を予防接種する方法を記載し
、該方法において担体粒子が遺伝子構築物によって被覆され、被覆粒子は動物の
細胞中に導入される。
本発明はタンパク質の発現を誘導するためにポリヌクレオチドを生きている組
織に導入するいかなる公知の方法も意図する。しかし、本発明は、特異的なCT
Lと抗体を効果的に作るためにタンパク質を抗原プロセシング経路に導入するた
めの新規な免疫原を提供する。コドン利用とコドンコンテキスト
生物のコドン対はかなり非ランダムであり、生物ごとに異なる。この情報は、
所望のレベルの翻訳効率を有する改変遺伝子または合成遺伝子を構築、発現し、
ゲノム中のどの領域がタンパク質のコード領域であるかを決定し、翻訳中断部位
を非相同遺伝子に導入し、ヌクレオチド配列の関係または先祖の起源を確かめる
ために用いられる。
形質転換生物中での外来非相同遺伝子の発現は現在慣用である。例えば、ネズ
ミおよびヒト遺伝子等の多くの哺乳動物遺伝子を単一細胞生物中へ挿入すること
に成功してきた。この点についての標準的な方法は、発現すべき外来遺伝子のプ
ラスミドまたはファージ等のベクターへの導入、および該遺伝子を生物に挿入す
るための該ベクターの利用が挙げられる。そのような遺伝子の在来プロモーター
は、通常、該遺伝子が挿入される宿主に対して適合性のある強力なプロモーター
によって置き換えられる。タンパク質配列決定装置は在来タンパク質のごく僅か
な量でさえそのアミノ酸配列の解明を可能にする。これらのアミノ酸配列から、
これらのタンパク質をコードするDNA配列が類推できる。DNA合成は急速に
発展している技術でもあり、
これらの類推DNA配列に対応する合成遺伝子は容易に構築することができる。
発現システムと組換えDNAの急速に発展する知識にもかかわらず、生物中で
外来または合成遺伝子を発現することを試みるときに顕著な障害が依然として存
在する。例えば、多くの在来で活性のあるタンパク質が外来宿主で発現された場
合に起こる場合とは異なってグリコシル化される。この理由から、酵母等の真核
宿主が多くの哺乳動物遺伝子を発現するためには細菌宿主よりも好ましいであろ
う。グリコシル化の問題は継続する研究の主題である。
もう一つの問題はさらに十分に理解されていない。強力なプロモーターと連結
された場合でさえ、合成遺伝子の翻訳はしばしば予想されるよりもさらに不十分
に進行する。同じことが、発現生物に対して外来である外来性遺伝子にもしばし
ば当てはまる。翻訳産物の回収可能な量が作られる十分に効率的な方法で遺伝子
が転写されるときでさえ、タンパク質はしばしば活性がなく、さもなければ在来
タンパク質の性質とは異なる。
後者の問題は、通常は多様な生物でのタンパク質折りたたみでの違いによるも
のと思われる。この問題に対する解決は難し
く、タンパク質折りたたみを調節する機構は十分に理解されていない。
翻訳効率に関連した問題はコドンコンテキスト効果に関連すると考えられる。
すべての動物においてタンパク質をコードする遺伝子領域は多様な機能的制限を
受け、その一部は適切に機能するタンパク質をコードするための要件、ならびに
適当な翻訳開始および終止シグナルに依存する。しかし、これらの制限に関して
理解するのには容易でないタンパク質コード領域のいくつかの特徴が認識されて
きた。そうした特徴の二つの重要な部類はコドン利用とコドンコンテキストを伴
うものである。
コドン利用は高度に偏らされ、異なる生物間で顕著に異なることが知られてい
る。コドン利用パターンはtRNAイソアクセプターの比較的豊富さに関連性の
あることが示されている。豊富さの低いタンパク質に対する豊富さの高いタンパ
ク質をコードする遺伝子はそれらのコドン選択において違いを示す。コドン利用
の偏りがペプチドの伸長速度を変更する可能性は広く議論されてきた。コドン使
用の違いが翻訳速度の違いに関連している一方で、コドン選択の翻訳に対する直
接の効果は示すことが困難であった。コドン利用パターンに対する他の提案され
た制限は翻訳の忠実さを最大化し、タンパク質合成の動力学的効率を最適化する
ことを含む。
コドンの非ランダム使用とは別に、コドン/アンチコドン認識はコドン自体の
外側の配列により影響される「コドンコンテキスト」と呼ばれる現象のかなりの
証拠が蓄積されている。非センスコドンならびにミスセンスコドンの抑制効率に
対する近くのヌクレオチドの強い影響が存在する。明らかに、天然の細菌集団に
おけるサプレッサー活性の豊富さ、ならびにセレノシステインとホスホセリンを
コードする「終止」コドンの利用は、終止が文脈(コンテキスト)に依存するこ
とを必要とする。類似のコンテキスト効果は、翻訳の忠実さ、ならびに翻訳開始
の効率に影響を与えることが示されている。
大隅菌のタンパク質のコード領域の統計学的な分析は、「コドンコンテキスト
」のもう一つの出現を示している。特定コドンのある位置での存在は隣接するコ
ドン中のあるヌクレオチドの存在頻度に強く影響を与え、これらのコンテキスト
制限は、低いレベルと高いレベルで発現された遺伝子について顕著に異なる。コ
ンテキスト効果は認識されてきたが、コドンに隣接する好ましいヌクレオチドに
関する統計学的規則の予想値は比較
的低い。このことは、所望のレベルの翻訳効率を達成するためにコドンを選択す
るためのヌクレオチド選択データの利用性を限定している。
自動化ヌクレオチド配列決定装置の出現は多様な生物に関する大量の配列デー
タを利用可能とした。これらのデータを理解することは実質的な困難性を示す。
例えば、遺伝子配列データをタンパク質配列に関連させるために、ゲノムのコー
ド領域を同定することは重要である。さらに、ある種の生物のゲノムの祖先は実
質的な興味がある。一部の生物のゲノムは混合した祖先を有することが知られて
いる。起源がウイルスである一部の配列は現在真核生物のゲノム中に安定に導入
されている。ウイルス配列それ自体がもう一つの実質的に関係のない種から生じ
ていることもある。遺伝子の祖先の理解は関連遺伝子と、他の生物中のそれらの
翻訳産物との間の適当な類比を引き出すために重要となりうる。
翻訳に対するコドンコンテキスト影響の良好な理解に対する要求と所望の翻訳
効果のために適当なコドンを決定するための方法に対する要求が存在する。ヌク
レオチド配列データからゲノムのコード領域を同定する方法に対する要求も存在
する。タ
ンパク質折りたたみを調節する方法、および外来遺伝子が宿主中で発現される場
合に外来遺伝子が適切に折りたたまれることを確実とする方法に対する要求も存
在する。所望の翻訳効率に準じて改変されるか、構築された遺伝子は顕著な価値
を有するだろう。
工業的および薬学的関心を有するタンパク質の微生物による発現のための組換
えDNA技術実施のもう一つの特徴は「コドン選択」の現象である。遺伝子発現
のための存在する機械である遺伝子形質転換された宿主が「作用して」所与の所
望の産物を構築することが以前に示された一方で、微生物中で達成された発現レ
ベルは、挿入された外来性遺伝子に存在するアミノ酸特定遺伝子コードの特定の
変化形態に部分的に依存しながら多様な変化を受けうる。4種類の可能なヌクレ
オチド塩基の「三重」コドンは64の多様な形で存在することができる。これら
の形がわずかに20種類の異なるアミノ酸(ならびに転写開始および終止)のた
めにそのメッセージを提供することは、一部のアミノ酸が2種類以上のコドンに
よりコードされうることを意味する。実際、あるアミノ酸は6種類もの多くの「
余分」の代用コドンを有している一方で、他の一部のアミノ酸は単一の
必要コドンを有している。完全に理解されたわけではないが、その理由は、代用
コドンは異なる種類の細胞の内因性DNA中に均一に存在するわけではなく、あ
る種の細胞中にあるコドンに対する「選択性」、すなわち可変性の自然な階層が
存在するためと思われる。
一つの具体例として、アミノ酸のロイシンは、CTA、CTC、CTG、CT
T、TTAおよびTTG(それぞれCUA、GUC、CUG、CUU、UUAお
よびUUGのmRNAコドンに対応する)の6種類のDNAコドンのいずれかに
より特定される。微生物に関するゲノムコドン頻度の網羅的な分析は、大腸菌の
内因性DNAがCTGのロイシンを特定するコドンを最も共通して含有する一方
で、酵母および軟泥カビのDNAはTTAのロイシンを特定するコドンを最も共
通して含有することを明らかにした。この階層に鑑みて、大腸菌宿主によりロイ
シンに富むポリペプチドの高いレベルを得る可能性はコドン利用の頻度にある程
度依存すると一般的に考えられる。例えば、TTAコドンに富む遺伝子がおそら
く大腸菌で低度に発現され、一方、CTGに富む遺伝子はおそらくポリペプチド
を高く発現するだろう。同様に、酵母細胞がロイシンに富むポリペプチドの発現
のための計画された形質転換宿主細胞である場合に、挿入されたDNAでの使用
に好適なコドンはTTAであろう。
コドン選択現象の組換えDNA技術に対する影響は顕著であり、その現象は、
成功して形質転換された生物中での外来性遺伝子の高レベル発現を達成する多く
の以前の失敗を説明するのに役立つだろう−より「好ましく」ないコドンが挿入
された遺伝子に繰り返して存在しているかもしれず、発現のための宿主細胞機械
は効率的に作用しないかもしれない。この現象は、計画された宿主細胞の好まし
いコドンを含有するように設計された合成遺伝子は、組換えDNA技術の実施の
ために外来遺伝子材料の好適な形態を提供することを示唆する。タンパク質トラフィッキング
真核細胞の特徴を表す機能の多様性は、それらの膜境界の構造的分化に依存す
る。これらの構造を作り維持するために、タンパク質は小胞体中のそれらの合成
部位から細胞全体にわたる一定の目的地まで運ばれなければならない。これは、
トラフィッキングタンパク質は、主要トラフィッキング経路へのアクセスポイン
トに位置するルート選択に責任のある分子的装置により認識される選別シグナル
を示すことを必要とする。ほとんど
のタンパク質は最終的目的地(それらがそれらの機能をなす細胞位置)がそれら
の永久的な所在地となるので、それらの生合成経路を経るにしたがって、それら
の選別決定はわすかに一回なされる必要がある。
細胞内統一性の保持は、タンパク質の選択的な選別およびそれらの正しい目的
地までの正確な輸送に部分的に依存する。過去数年にわたって、タンパタ質の標
的化と局在化の分子的装置の詳細な分析が活発に研究されてきた。定義された配
列モチーフは「アドレス標識」として働くことのできるタンパク質について同定
されてきた。多くの選別シグナルは膜タンパク質の細胞質ドメインに会合してい
ることがわかった。
発明の概要
本発明は核酸医薬生成物の新規な処方物、特に核酸ワクチン生成物に関する。
核酸生成物は、筋肉細胞に直接に導入されると、C型肝炎ウイルス(HCV)を
特異的に認識する免疫応答の産出を誘導する。
図面の簡単な説明
図1は、V1Raベクターのヌクレオチド配列を示す。
図2は、V1Raベクターの図である。
図3は、Vtpaベクターの図である。
図4は、VUbベクターである。
図5は、HCVコア抗原の最適化配列を示す。
図6は、V1Ra.HCV1コアPAb、Vtpa.HCV1コアPAbおよ
びVUb.HCV1コアPAbを示す。
図7は、C型肝炎ウイルスコア抗原配列を示す。
図8は、ヒトタンパク質のコード配列におけるコドン利用を示す(Lathe
らより)。
図9は、HCV E1タンパク質の最適化配列を示す。
図10は、HCV E2タンパタ質の最適化配列を示す。
図11は、HCV E1+E2タンパク質の最適化配列を示す。
図12は、HCV NS5aタンパク質の最適化配列を示す。
図13は、HCV NS5bタンパク質の最適化配列を示す。
発明の詳細な説明
本発明は核酸医薬生成物の新規な処方物、特に核酸ワクチン生成物に関する。
核酸ワクチン生成物は、筋肉細胞に直接に導入されると、C型肝炎ウイルス(H
CV)を特異的に認識する免疫応答の産出を誘導する。
非A型、非B型肝炎(NANBH)は、ウイルスにより引き起こされると考え
られる伝染可能な病気(または病気のファミリー)であり、A型肝炎ウイルス(
HAV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、デルタ肝炎ウイルス(HDV)、サイ
トメガロウイルス(CMV)またはエプスタイン・バールウイルス(EBV)等の
他の形態のウイルス関連肝臓病とは区別できる。疫学的証拠は、水により運ばれ
るタイプ、血液または注射針に関連するタイプ、および散発的に起こる(集団獲
得)タイプの3種類のNANBHが存在することを示唆する。しかし、病因の数
は知られていない。最近、新しいウイルス種であるC型肝炎ウイルス(HCV)
が、血液関連NANBH(BB−NANBH)の(唯一でないとしても)主要な
原因として同定された。C型肝炎ウイルスは、米国および日本等の多くの国にお
いて輸血関連肝炎の主要な形であると考えられる。肝細胞癌腫の誘導にHCVが
関与しているとの証拠も存在する。よって、HCV感染を予防または治療すため
の効果的な方法に対する要求が存在するが、現在そのような方法は存在しない。
HCVはフラビビリダエに遠縁であろう。フラビウイルスファミリーは、小さ
なエンベロープに包まれたヒトの病原体であ
る多数のウイルスを含有する。フラビウイルス粒子の形態学と組成は知られてお
り、M.A.Brintonの「ウイルス:トガビリダエとフラビビリダエ」(F
raenkel−ConratおよびWagner編集のシリーズ、Schle
singerおよびSchlensinger編集刊、Plenum Pres
s、1986年)、327−374ページに記載されている。通常、形態学に関
して、フラビウイルスは脂質二重層により囲まれた中心ヌクレオキャプシドを含
有する。ビリオンは球状であり、約40〜50nmの直径を有する。それらのコ
アは直径が約25〜30nmである。ビリオンエンベロープの外側表面に沿って
、直径が約2nmの末端ノブを有する長さが約5〜10nmの突起が存在する。
そのファミリーの典型的な例として黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、テング
熱ウイルスがある。それらウイルスは、HCVよりも僅かに大きい(+)鎖RN
Aゲノム(約11,000ヌクレオチド)を有し、約3500アミノ酸のポリタ
ンパク質前駆体をコードする。個々のウイルスタンパク質はこの前駆体ポリペプ
チドから切断される。
HCVのゲノムは約10,000ヌクレオチドを含有する一
本鎖RNAであるように思われる。そのゲノムは(+)鎖であり、約3,000
アミノ酸のポリタンパク質をコードする連続性の翻訳開放読み取り枠(ORF)
を有する。該ORFにおいて、構造タンパク質はN末端領域の最初のおよそ1/
4にコードされ、ポリタンパク質の大部分は非構造タンパク質に帰されると思わ
れる。すべての公知のウイルス配列と比較してみると、小さいが顕著な共線的な
相同性が、フラビウイルスファミリーの非構造タンパク質とペストウイルス(こ
れは現在フラビウイルスファミリーの一部であるとも思われる)とに観察される
。
ポリヌクレオチド構築物、すなわちタンパタ質をコードするDNAプラスミド
の筋内接種は、筋肉細胞における該タンパク質のその場での生成をもたらすこと
が示された。ウイルスタンパク質をコードするcDNAプラスミドを用いること
により、抗体応答とCTL応答の両方が作られて、その後の誘発に対する相同的
および非相同的保護に相同的または交差株保護をそれぞれ提供する。免疫応答の
これらの各タイプは存在するワクチン接種法よりも潜在的な利点を提供する。抗
体を作るためのPNV(ポリヌクレオチドワクチン)の利用は、抗体応答時間の
増加、ならびにウイルスの臨床的に蔓延する株の正確な配列
ならびに(組換えタンパク質に対する)在来タンパク質の適当な翻訳後修飾およ
び立体配置をともに有することのできる抗原の提供をもたらすだろう。この手段
によるCTL応答の発生は、生きている潜在的に病原性のあるベクターまたは弱
毒化ウイルスを使用することなく交差株保護の利点を提供する。
DNA構築物を調製し、精製するための分子生物学の標準的な技術は本発明の
DNA治療剤の調製を可能とする。したがって、分子生物学の標準的な技術は本
発明生成物の生産に十分である一方で、ここに開示された特定の構築物は、標準
的な不活化全ウイルスまたはサブユニットタンパク質ワクチンでこれまでに達成
されうる結果である交差株保護を意外にも生み出す新規な治療法を提供する。
ワクチン受容者に導入される発現可能なDNAの量はDNA構築物に用いられ
る転写および翻訳プロモーターの強さおよび発現された遺伝子産物の免疫原性に
依存するであろう。一般的に、約1μg〜1mg、好ましくは約10μg〜30
0μgの免疫的または予防的な効果のある投与量が筋肉組織に直接投与される。
皮下注入、経皮導入、皮膚を経る押印、および他の態様の投与、例えば腹腔内、
静脈内または呼吸輸送も意図される。
追加免疫ワクチン接種の提供も意図される。
DNAは、裸、つまり、受容者の免系系に影響を与えるタンパク質、補助剤お
よび他の試薬に会合していなくてもよい。この場合、DNAは、滅菌塩水または
滅菌緩衝性塩溶液等の、しかしこれらに限定されない生理学的に許容される溶液
中に存在することが望ましい。もしくは、DNAは界面活性剤、リポソーム、例
えばレシチンリポソームまたは当分野で公知の他のリポソームに、DNA−リポ
ソーム混合物として会合させてもよく(例えば、WO93/24640を参照)
、またはDNAは、免疫応答を上昇させるために当分野で公知の補助剤、例えば
タンパク質または他の担体と会合させてもよい。DNAの細胞取込みを援助する
カルシウムイオン、界面活性剤、ウイルスタンパク質および他のトランスフェク
ション促進化剤等の、しかしこれらに限定されない薬剤も有利に用いられよう。
これらの薬剤はトランスフェクション促進化剤および薬学的に許容される担体と
して一般に称される。ここに用いられる遺伝子との用語は個別のポリペプチドを
コードする核酸セグメントを意味する。医薬およびワクチンとの用語は免疫応答
を誘導するために有用な組成物を示すために交換可能に用いられる。構築物およ
びプ
ラスミドとの用語は交換可能に用いられる。ベクターとの用語は、本発明の方法
による使用のために遺伝子をクローン化できるDNAを意味する。
以下の実施例は本発明を実施例の具体例に限定することなく本発明をさらに説
明するために提供されるものである。
実施例1 V1J発現ベクター
:
V1Jは、ベクターV1と市販プラスミドであるベクターpUC18に由来す
る。V1はSspIとEcoRI制限酵素で消化されて、2断片のDNAを作る
。これらの断片の小さい方は非相同遺伝子の発現を調節するCMVintAプロ
モーターとウシ生長ホルモン(BGH)転写終止要素を有し、アガロース電気泳
動ゲルから精製した。次に、このDNA断片の末端を、T4DNAポリメラーゼ
酵素を用いて「平滑」にして、もう一つの「平滑末端化」DNA断片への連結を
容易した。
発現ベクターの「骨格」を提供するためにpUC18を選択した。配列と機能
により良く特性付けられ、最小サイズを有する高収率のプラスミドを作ることは
知られている。我々の目的のために不必要で、プラスミド収率および非相同遺伝
子発現に
対して有害でもある全lacオペロンをHaeII制限酵素による部分消化によ
りこのベタターから除去した。残りのプラスミドをアガロースゲル電気泳動から
精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑末端化し、ウシ腸アルカリホスファタ
ーゼで処理し、上記のCMVintA/BGH要素に連結した。pUC骨格内の
プロモーター要素の有り得る2方向のいずれかの方向を示すプラスミドが得られ
た。これらのプラスミドの一つは大腸菌内でさらに高収率のDNAを与え、V1
Jと命名された。このベクターの構造は連結領域の配列分析により証明され、次
に、V1と比べて匹敵するか、またはそれよりも高い非相同遺伝子の発現を与え
ることが示された。アンピシリン耐性マーカーをネオマイシン耐性マーカーに置
換してベクターV1Jneoを作った。
Sfi I部位をV1Jneoに付加して組込み研究を容易にした。市販の1
3塩基対Sfi Iリンカー(New England BioLabs)をベ
クターのBGH配列内のKpn I部位に付加した。V1JneoをKpn I
で直鎖として、ゲルで精製し、T4 DNAポリメラーゼで平滑とし、平滑化S
fi Iリンカーに連結した。クローン単離物を
制限地図作成により選択し、リンカーを用いる配列決定により証明した。この新
しいベクターはV1Jnsと命名された。(Sfi Iを有する)V1Jns中
の非相同遺伝子の発現は(Kpn Iを有する)V1Jneo中の同じ遺伝子の
発現に匹敵した。
ベクターV1Ra(配列を図1に示す;地図を図2に示す)はV1Jnsベク
ターの誘導体であるベクターV1R由来であった。多クローニング部位(Bgl
III、KpnI、EcoRV、EcoRI、SalI、およびNotI)をV
1Rに導入してV1Raベクターを作ってサブクローニングの便利さを向上させ
た。tpaリーダー配列およびユビキチン配列を含有するV1Raベクター誘導
体を作った(それぞれVtpa(図3)およびVub(図4))。Vtpaベク
ターからのウイルス抗原の発現はエキソサイトーシス経路中への抗原タンパク質
を標的として、分泌可能な形の抗原タンパク質を作る。これらの分泌されたタン
パク質は専門の抗原提示細胞、例えばマクロファージおよび樹木状細胞により捕
捉されて、クラスII分子により処理、提示されてCD4+ Th細胞を活性化
するだろう。さらに、それらは抗体応答を効率的に促進するであろう。VUb
ベクターによるウイルス抗原の発現はユビキチンと抗原との融合タンパク質を作
るだろう。非切断性のユビキチンセグメント(切断部位でのグリシン〜アラニン
変更、Buttら、JBC 263:16364,1988)が、迅速な分解の
ためにユビキチン関連プロテアソームに対するウイルス抗原を標的にするだろう
。得られたペプチドフラグメントはクラスI分子による抗原提示のためにER中
に輸送されよう。この修飾は、ウイルス抗原に対するクラスI分子制限CTL応
答を向上させるために試みられている(Townsendら、JEM 168:
1211,1988)。実施例2 合成遺伝子の設計と構築 A.HCV遺伝子発現のための合成遺伝子セグメントの設計
:
遺伝子セグメントは、(示された場所を除いて)同一の翻訳配列を有する配列
であるが、「アミノ酸配列データから予想される合成オリゴヌクレオチドプロー
ブ:理論的および実用的考察」と題されるJ.Molec.Biol.Vol.
181,pp.1−12(1985)の研究論文でR.Latheにより定義さ
れた代用のコドン利用を有する配列に
変換された。以下に記載の方法は、哺乳動物細胞中で効率的に遺伝子を発現でき
ないのは全体の転写物組成の結果であるという我々の仮説に基づいた。例えば、
同じタンパク質の配列をコードする代用コドンを用いることはHCV遺伝子発現
に対する制限を取り除くであろう。HCVゲノム内のコドン利用の調査は、高度
に発現されたヒト遺伝子によりまれに用いられているもののなかに高い比率のコ
ドンが存在することを明らかにした。使用される具体的なコドン置換方法はLa
theらのデータを用いて以下のように記載されよう:
1.適当な開放読み取り枠のためにコドン置換を同定する。
2.ヒト遺伝子による使用の観察された頻度に関して野生型コドンと比較する(
Lathらの表3を参照されたい)。
3.コドンが最も普通に用いられない場合、それを表5のデータに基づく高い発
現のための最適コドンに置き換える。
4.新しいコドンの第3ヌクレオチド、および第1の3’−のすぐに隣接するコ
ドンの第1ヌクレオチドを調べる。5’−CG−3’対が新しいコドン選択によ
り作られた場合、それを表5に示された選択と置き換える。
5.全遺伝子セグメントが置換されるまでこの操作を繰り返す。
6.これらのコドン置換により作られる所望でない配列(例えば、「ATTTA
」配列、イントロンスプライス認識部位の不注意な作製、必要とされない制限酵
素部位等)に関して新しい配列を調べ、これらの配列を除去するコドンで置換す
る。
7.合成遺伝子セグメントを組み立てて向上した発現を調べる。B.HCVコア抗原配列
HCVのコンセンサスコア配列をBukhら(PNAS,91:8239,1
994)により報告された一般化コア配列から採用した。この核配列はヒトおよ
びマウスの両方におけるすべての同定されたCTLエピトームを含有する。この
遺伝子は573ヌクレオチドからなり、191アミノ酸をコードする。予想され
る分子量は約23kDaである。
DNAワクチンの翻訳効率を最大化するために、コドン置換を行って、トラン
スフェクトされた哺乳動物細胞中でHCVコアタンパク質の発現を妨げる可能性
のあるコドンを除去する。23.2%のヌクレオチド配列(573ヌクレオチド
中133ヌクレオチド)が変更されて、コア抗原配列中で61.3%のコドン(
191コドン中117コドン)変化が得られた。HCV核の最適化ヌクレオチド
配列を図5に示す。C.合成コア遺伝子の構築
最適化HCVコア遺伝子(図5)が、多合成オリゴヌクレオチドからアニール
された合成遺伝子として構築された。細胞培養物中での合成遺伝子の発現および
マウスでのその免疫原性の同定と評価を容易にするために、インフルエンザウイ
ルス核タンパク質残基366〜374に由来するCTLエピトープおよびSV4
0 T抗原残基684〜698に由来する抗体エピトープ配列がコア配列のカル
ボキシル末端に付加された(図6)。臨床的な使用のために、核タンパク質36
6〜374およびSV40 T 684〜698配列を持たないコア配列を発現
させるのが望ましいだろう。この理由から、2種類のエピトープ配列を、この配
列断片を後に切断するために用いられる2個所のEcoRI部位に隣接させる。
例えば、臨床的な利用のための本発明の実施態様は、EcoRIで切断され、ア
ニールされ、連結されてプラスミドV1Ra.HCV1コア、Vtpa.HCV
1コアおよびVUb.HCV1コアを生じるV1Ra.HCV1コアPAb、V
tpa.HCV1コアPAb、またはVUb.HCV1コアPAbプラスミドか
らなってもよい。
合成遺伝子は3ベクター中の3つの別々のセグメント、すな
わちV1Ra中のヌクレオチド1〜80、pUC18中のヌクレオチド80〜3
47(BStXI部位)、およびヌクレオチド347〜573、およびそれに加
えてpUC18中の二つのエピトープ配列として構築された。すべてのセグメン
トはDNA配列決定により証明され、V1Raベクター中で結合された。D.HCV遺伝子発現構築物:
各々の場合において、クローン化遺伝子中への5’プロモーター領域(CMV
intA)からの結合配列を示す。結合が起こる位置は、配列中の不連続性を示
さない“/”により示される。
これらの構築物の命名は「ベクター名称−HCV株−遺伝子」の約束に従う。
V1Ra.HCV1.コアPAb
−−−IntA−−−AGA TCT ACC/ATG AGC−−−HCV.
コア.−−GCC/GAA TTC GCT TCC−−PAb配列−−TAA
/ACC CGG GAA TTC TAA A/GTC GAC−−BGH−
−
Vtpa.HCV1.コアPAb
−−−IntA−−ATC ACC/ATG GAT−−tpa
リーダー−−GAG ATC−TTC/ATG AGC−−HCV.コア.−−
GCC/GAA TTC GCT TCC−PAb配列−−TAA/ACC C
GG GAA TTCTAA A/GTC GAC−−BGH−−
VUb.HCV1.コアPAb
−−−IntA−−AGA TCC ACC/ATG CAG −−ユビキチン
−−GGT GCA GAT CTG/ATG AGC−−HCV.コア.−−
GCC/GAA TTC GCT TCC−−PAb配列−−TAA/ACC
CGG GAA TTC TAA A/GTC GAC−−BGH−−
V1Ra.HCV1.コア
−−−IntA−−AGA TCT ACC/ATG AGC−−HCV.コア
.−−GCC/TAA A/GTC GAC−−BGH−−
Vtpa.HCV1.コア
−−−IntA−−ATC ACC/ATG GAT−−tpaリーダー−−G
AG ATC−TTC/ATG AGC−−HCV.コア.−−GCC/TAA
A/GTC GAC−−BGH−−
VUb.HCV1.コア
−−−IntA−−AGA TCC ACC/ATG CAG−−ユビキチン−
−GGT GCA GAT CTG/ATG AGC−−HCV.コア.−−G
CC/TAA A/GTC GAC−−BGH−−E.他の合成HCV遺伝子
類似のコドン最適化技術を用いて、HCV E1(図9)、HCV E2(図
10)、HCV E1+E2(図11)、HCV NS5a(図12)およびH
CV NS5b(図13)タンパク質をコードする合成遺伝子が作られた。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61P 31/20 C12R 1:92)
37/04 C12N 15/00 ZNAA
//(C12N 15/09 ZNA A61K 37/66 G
C12R 1:92)
(31)優先権主張番号 60/033,534
(32)優先日 平成8年12月20日(1996.12.20)
(33)優先権主張国 米国(US)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,AZ
,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CN,CU,
CZ,EE,GE,HU,IL,IS,JP,KG,K
R,KZ,LC,LK,LR,LT,LV,MD,MG
,MK,MN,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,
SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,U
S,UZ,VN,YU
(72)発明者 ル,トン―ミン
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
ン・アベニユー・126
(72)発明者 リウ,マーガレツト・エイ
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
ン・アベニユー・126
(72)発明者 シーバー,ジヨン・ダブリユー
アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・
07065、ローウエイ、イースト・リンカー
ン・アベニユー・126
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.HCVコアタンパク質、HCV E1タンパク質、HCVE1+E2タンパ ク質、HCV NS5aタンパク質、HCVNS5bタンパク質およびそれらの フラグメントからなる群から選択されるHCVタンパク質をコードするDNA配 列からなる合成ポリヌクレオチドであって、該DNA配列が脊椎動物宿主での発 現のために最適化されたコドンを含む合成ポリヌクレオチド。 2.脊椎動物宿主の免疫化のために適した、請求項1のポリヌクレオチドを含む プラスミドベクター。 3.HCV遺伝子型I/Iaコアである請求項1記載のポリヌクレオチド。 4.次の配列: を有する請求項1記載のポリヌクレオチド。 5.次の配列: を有する請求項2記載のプラスミドベクター。 6.PAb配列が除去されている請求項4記載のポリヌクレオチド。 7.PAb配列が除去されている請求項5記載のプラスミドベクター。 8.請求項1に記載の1ng〜100mgのポリヌクレオチドを脊椎動物の組織 に導入することを含む、脊椎動物中にHCVエピトープに対する免疫応答を誘導 する方法。 9.請求項1に記載のポリヌクレオチドを脊椎動物の組織に導入することを含む 、HCVにより引き起こされる感染または病気に対する免疫応答を誘導する方法 。 10.請求項1に記載のポリヌクレオチドおよび薬学的に許容される担体を含む 、HCV感染に対する免疫応答を誘導するためのワクチン。 11.請求項1に記載のポリヌタレオチドを霊長類の組織に導入すると同時にイ ンターロイキン12を非経口で投与することを含む、霊長類に抗HCV免疫応答 を誘導する方法。 12.請求項1に記載のポリヌクレオチドに脊椎動物の細胞をインビボでさらす ことを含む、HCV抗原に特異的なリンホカイン分泌等のエフェクター機能、細 胞毒性およびヘルパーT細胞増殖を促進するための抗原提示細胞の誘導方法。 13.請求項1に記載のポリヌクレオチドを、インターフェロンアルファ、リバ ビリン、ジドブジン、または他の薬学的に許容される抗ウイルス薬剤と組み合せ て患者に投与することを含む、治療を必要とする患者を治療する方法。 14.請求項1に記載のポリヌクレオチドを含む医薬組成物。 15.請求項1に記載のポリヌクレオチドを患者に投与することを含む免疫応答 を誘導する方法において、該ポリヌクレオチドの投与が、サブユニット、組換え 、組換えの生きているベクター、不活性化、組換え不活性化ベクター、または生 きている 弱毒化HCVワクチンの患者への投与前、または投与と同時または投与後である 方法。 16.請求項2に記載の1ng〜100mgのポリヌクレオチドを脊椎動物の組 織に導入することを含む、脊椎動物HCVエピトープに対するに免疫応答を誘導 する方法。 17.請求項2に記載のポリヌクレオチドを脊椎動物の組織に導入することを含 む、HCVにより引き起こされる感染または病気に対する免疫応答を誘導する方 法。 18.請求項2に記載のポリヌタレオチドおよび薬学的に許容される担体を含む 、HCV感染に対する免疫応答を誘導するためのワクチン。 19.請求項2に記載のポリヌクレオチドを霊長類の組織に導入すると同時にイ ンターロイキン12を非経口で投与することを含む、霊長類に抗HCV免疫応答 を誘導する方法。 20.請求項2に記載のポリヌクレオチドに脊椎動物の細胞をインビボでさらす ことからなる、HCV抗原に特異的なリンホカイン分泌等のエフェクター機能、 細胞質毒性およびヘルパーT細胞増殖を促進するための抗原提示細胞の誘導方法 。 21.請求項2に記載のポリヌクレオチドを、インターフェロ ンアルファ、リバビリン、ジドブジン、または他の薬学的に許容される抗ウイル ス薬剤と組み合せて患者に投与することを含む、治療を必要とする患者を治療す る方法。 22.請求項2に記載のポリヌタレオチドを含む医薬組成物。 23.請求項2に記載のポリヌクレオチドを患者に投与することを含む免疫応答 を誘導する方法において、該ポリヌクレオチドの投与が、サブユニット、組換え 、組換えの生きているベクター、不活性化、組換え不活性化ベクター、または生 きている弱毒化HCVワクチンの患者への投与前、または投与と同時または投与 後である方法。 24.V1Ra.HCV1コアPAb、Vtpa.HCV1コアPAbおよびV Ub.HCV1コアPAb、V1Ra.HCV1コア、Vtpa.HCV1コア およびVUb.HCV1コアから選択される、請求項2に記載のベクター。 25.請求項21に記載のベクターを含む医薬組成物。 26.図5、図9、図10、図11、図12および図13に示されたヌクレオチ ド配列からなる群から選択された、請求項1に記載のDNA配列。
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