JP2002504317A - ブタ生殖器および呼吸器症候群ウイルス(prrsv)のポリ核酸によってコードされるタンパク質 - Google Patents
ブタ生殖器および呼吸器症候群ウイルス(prrsv)のポリ核酸によってコードされるタンパク質Info
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Abstract
Description
れたポリ核酸、ポリ核酸によってコードされるタンパク質および/またはポリペ
プチド、このタンパク質またはポリ核酸を含んでなるPRRSVからブタを保護
するワクチン、このタンパク質、ポリペプチドおよびポリ核酸の作成法、ワクチ
ンを用いてPRRSからブタを保護する方法、ワクチンの製造法、PRRSVに
感染したまたは暴露したブタの治療法、およびPRRSVの検出法に関する。
1987年に米国で最初に報告され、多くの西欧諸国で急速に認められるに至っ
た(Goyal, J. Vet. Diagn. Invest., 1993, 5:656-664;および米国特許出願連 続番号第08/131,625号および第08/301,435号明細書に概説
されている)。この疾病は成熟した雌ブタや妊娠経験のない雌ブタでの生殖器障
害、若い成長期のブタの肺炎および離乳前死亡率の増加を特徴としている(Wens
voort et al., Vet. Q., 13:121-130, 1991; Christianson et al., 1992, Am.
J. Vet. Res., 53: 485-488; 米国特許出願連続番号第08/131,625号 および第08/301,435号明細書)。
V)は、欧州で最初に同定され、次いで米国で同定された(Collins et al., 199
2, J. Vet. Diagn. Invest., 4:117-126)。レリスタッドウイルス(LV)と呼 ばれるPRRSVの欧州株は、クローニングされ、配列決定されている(Meulen
berg et al., 1993, Virology, 192:62-72およびJ. Gen. Virol., 74:1697-1701
; Conzelmann et al., 1993, Virology, 193:329-339)。
ウイルス(LDV)およびサル出血熱ウイルス(SHFV)が挙げられる(Plag
emann & Moennig, 1992, Adv. Virus. Res., 41:99-192; Godeny et al., 1993,
Virology, 194:585-596; 米国特許出願連続番号第08/131,625号およ
び第08/301,435号明細書、およびCavanaugh D., 1997, Arch. Virol.
, 142:629-633)。この群の一本(+)鎖RNAウイルスは、ゲノム構成、複製 法、形態学およびマクロファージ向性のような多くの特徴を共有している(Meul
enberg et al., 1993; 米国特許出願連続番号第08/131,625号および 第08/301,435号明細書)。無症状感染、および抗体産生が併存する持
続性ウイルス血症も、アルテリウイルスの独特な組織病理学的特性である。
voort et al., 1992, J. Vet. Diagn. Invest., 4:134-138; Mardassi et al.,
1994, J. Gen. Virol., 75: 681-685; 米国特許出願連続番号第08/131, 625号および第08/301,435号明細書)。更に、米国および欧州のP
RRSVは、2種類の異なる遺伝子型を有する(米国特許出願連続番号第08/
131,625号および第08/301,435号明細書)。抗原変異性も、同
様に様々な北米単離体に存在している(Wensvoort et al., 1992)。顕著な病原性
の差は、米国と欧州の単離体の間だけでなく、異なる米国単離体中でも見られて
いる(米国特許出願連続番号第08/131,625号および第08/301,
435号明細書)。
)の3′−共末端ネステドセット(3'-coterminal nested set)の形成を伴う点に
おいてコロナウイルスおよびトロウイルスに類似している(Chen et al., 1993,
J. Gen. Virol., 74:643-660; Den Boon et al., 1990, J. Virol., 65:2910-2
920; De Vries et al., 1990, Nucleic Acids Res., 18:3241-3247; Kuo et al.
, 1991, J. Virol., 65:5118-5123; Kuo et al., 1992; 米国特許出願連続番号 第08/131,625号および第08/301,435号明細書)。幾つかの
北米単離体の部分配列も決定されている(米国特許出願連続番号第08/131
,625号および第08/301,435号明細書; Mardassi et al., 1994, J
. Gen. Virol., 75:681-685)。
8個のオープンリーディングフレーム(ORF; Meulenberg et al., 1993; 米 国特許出願連続番号第08/131,625号および第08/301,435号
明細書)を含む。ORF1aおよび1bは、ウイルスRNAポリメラーゼをコー
ドするものと考えられる(Meulenberg et al., 1993)。ORF5、6および7は 、それぞれグリコシル化膜タンパク質(E)、未グリコシル化膜タンパク質(M
)およびヌクレオカプシドタンパク質(N)をコードすることが見出された(Meu
lenberg et al., 1995)。ORF2〜4は、膜関連タンパク質の特徴を有すると 思われる(Meulenberg et al., 1993; 米国特許出願連続番号第08/301, 435号明細書)。LVのORF2〜4は、それぞれGP2、GP3およびGP 4 と呼ばれるビリオン関連タンパク質をコードする(Van Nieuwstadt et al., 19
96, 70:4767-4772)。
イルス付着タンパク質であることがあり、中和モノクローナル抗体(MAb)は
このタンパク質に向けられている(de Vries, J. Virol., 1992; 66:6294-6303;
Faaberg, J. Virol., 1995; 69:613-617)。PRRSVの緊密に関連した要素で あるLDVの主要なエンベロープタンパク質もORF5によってコードされ、数
種類の異なる中和MAbがORF5タンパク質を特異的に免疫沈降することが分
かった(Cafruny et al., Vir. Res., 1986; 5:357-375)。従って、ORF5によ
ってコードされる主要なエンベロープタンパク質は、PRRSVに対する中和抗
体を誘導することがあると思われる。
許出願連続番号第08/131,625号および第08/301,435号明細
書)。ウイルスの抗原性変更は宿主免疫応答による変異体の直接的選択の結果で
あると提案されている(Domingo et al., J. Gen. Virol., 1993, 74:2039-2045
による概説)。従って、これらの超可変領域は、宿主の免疫選択圧力によるもの
と思われ、PRRSV単離体中で抗原多様性が観察されることを説明することが
できる。
度に保存される(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書)。M
およびNタンパク質はPRRSVビリオンの構造を保存する上で不可欠のもので
あり、Nタンパク質は機能的に厳しく制約を受けることがある。従って、(a)
MおよびNタンパク質は主要抗体選択圧力に暴露されたり、または(b)Mおよ
びNタンパク質をコードすると思われるORF6および7はウイルスビルレンス
に関与しているかまたはこれと相関しているとは思われない。しかしながら、興
味深いことには、LDVMタンパク質の更に高度な配列変異が異なる神経ビルレ
ンスを有するLDV単離体の間で見られた(Kuo et al., 1992, Vir. Res., 23:5
5-72)。
ポリメラーゼ)に翻訳されることが予想される。ORF2〜6は、ウイルス膜関
連タンパク質をコードすることができる。
産生し、制御された仕方でウイルス遺伝子を発現させる。PRRSVに感染した
細胞では、3′共末端ネステドセット(3'-coterminal nested set)を表す7種類
のウイルス特異性mRNAが合成される(mRNA1〜7、この順に大きさが減
少)。mRNA1はゲノムmRNAを表す。それぞれのsgmRNAは、ウイル
スゲノムの5′末端由来のリーダー配列を含む。
単離体の間でも異なる。EAV感染細胞および欧州PRRSV感染細胞では、6
個のsgmRNAのネステドセット(nested set)が検出された。しかしながら、
LDV感染細胞では、ゲノムRNAの他に、6個の(LDV−C)または7個の
(LDV−P)sgmRNAのネステドセット(nested set)が含まれている。L
DV−Pの追加のsgmRNA1−1は、ORF1bの3′末端を含み、ウイル
スポリメラーゼのC−末端を表すタンパク質に潜在的に翻訳することができる。
LDVおよびEAVのsgmRNAの配列分析は、リーダー−mRNA結合モチ
ーフが保存されることを示唆している。最近、欧州LVのリーダー−mRNA結
合配列も、共通モチーフUCAACCまたは硬度に類似した配列を含むことが示
された。
(TGEV)のような幾つかのコロナウイルスのビリオン中にパッケージされて
いることが示されている。しかしながら、別種のコロナウイルスであるマウス肝
炎ウイルス(MHV)の精製ビリオンには、微量のsgmRNAしか検出されな
かった。PRRSVの関連性の高いウイルスであるLDVのsgmRNAもビリ
オンにはパッケージされず、精製LDVビリオンにはゲノムRNAしか検出され
なかった。
がら、PRRSV株、特に米国PRRSVのsgmRNAに関する情報は極めて
限定されたものである。従って、米国PRRSVのsgmRNAを更に完全に特
性決定する必要があると思われる。
ってMHVのゲノムRNAのみがパッケージされる。しかしながら、BCVおよ
びTGEVのsgmRNAは精製ビリオン中に見出されている。BCVおよびT
GEVのパッケージングシグナルは、決定されていない。アウラアルファウイル
スsgmRNAは、パッケージングシグナルがsgmRNAに存在すると思われ
るため、ビリオンに効率的にパッケージされる。シンドビスウイルス26Sのs
gmRNAは、パッケージングシグナルが(sgmRNAには存在せず)ゲノム
部分にあるので、ビリオンにはパッケージされない。
ユニークなリーダーRNAによって開始された転写機構であって、リーダーRN
Aであって、リーダーRNAをゲノムの大きさの(−)鎖鋳型RNAの3′末端
から転写され、この鋳型から解離した後、下流の遺伝子間領域で鋳型RNAに再
結合して、sgmRNAの転写を開始する機構を利用している。このモデルから
、5′リーダーがその3′末端に特異配列を含み、ORF2〜7のそれぞれに先
行してゲノム中で更に下流で反復していることが予想される。リーダーは、sg
mRNAのそれぞれの本体にリーダー−mRNA結合部分を介して結合している
。
t. Diagn. Invest., 8:11-20 (1996); Meng et al., J. Vet. Diagn. Invest.,
8:374-381 (1996); Meng et al., J. Gen. Virol., 77: 1265-1270 (1996); Men
g et al., J. Gen. Virol., 76:3181-3188 (1995); Meng et al., Arch. Virol.
, 140:745-755 (1995); Halbur et al., Vet. Pathol., 32:200-204 (1995); Mo
rozov et al., Arch. Virol., 140: 1313-1319 (1995); Meng et al., J. Gen.
Virol., 75:1795-1801 (1994); Halbur et al., J. Vet. Diagn. Invest., 6:25
4-257 (1994); 上記文献の内容は、その開示の一部として本明細書に引用される
)。
(その正確な程度は完全には知られていない)。PRRSVの比較的低ビルレン
ス株が初期に流行るため、過去数年間は生殖器疾患がPRRSV感染症の支配的
な臨床的結果であった。PRRSVの比較的高ビルレンス株が流行ってきている
ため、呼吸器疾患がPRRSVに関連した主要な問題となってきた。様々なPR
RSV株によって引起される疾患から保護するためのワクチンが必要であると思
われる。
の市場より大きい。従って、家畜を疾病から保護することによって誘導される実
質的な講習衛生上の利点の他に、新規な獣医用ワクチンの開発が経済的に奨励さ
れている。
ス(PRRSV)をコードするDNA配列を提供することである。
る、または
る ISU−12のISU−55のオープンリーディングフレームをコードするD
NA配列を提供することである。
配列、またはそれらの1種類以上のORFによってコードされるポリペプチドを
提供することである。
上のDNA配列によってコードされる1種類以上のポリペプチドを含んでなるP
RRSVに対する抗体を誘導する組成物を提供することである。
ORFのDNA配列によってコードされるポリペプチドの有効量をブタ生殖器ま
たは呼吸器疾患から保護する必要のあるブタに投与することによって、ブタを上
記疾患から保護する方法を提供することである。
他の株から識別する方法であって、 (a) 下記の2種類のプライマー 55F 5′−CGTACGGCGATAGGGACACC−3′、および 3RFLP 5′−GGCATATATCATCACTGGCG−3′ を用いてPRRSVのDNA配列を増幅し、 (b) 段階(a)の増幅した配列をDraIで消化し、 (c) 626bp、187bpおよび135bpの3種類の制限断片をPR
RSV ISU−55株と相関させる ことを特徴とする、方法を提供することである。
であり、ブタ生殖器および呼吸器症候群ウイルス(PRRSV)のアイオワ株の
1種類以上のオープンリーディングフレーム(ORF)によってコードされたタ
ンパク質、PRRSVのアイオワ株のORF2によってコードされたタンパク質
と少なくとも94%であるが100%未満の相同性を有するタンパク質、PRR
SVのアイオワ株のORF3によってコードされたタンパク質と少なくとも88
%であるが100%未満の相同性を有するタンパク質、PRRSVのアイオワ株
のORF4と少なくとも93%の相同性を有するタンパク質、PRRSVのアイ
オワ株のORF5と少なくとも90%の相同性を有するタンパク質、PRRSV
のアイオワ株のORF6およびORF7の一方または両方によってコードされた
タンパク質と少なくとも97%であるが100%未満の相同性を有するタンパク
質、長さが少なくとも5アミノ酸でありかつブタ宿主中でPRRSV単離体によ
る攻撃に対して防御を効果的に刺激する上記タンパク質の抗原性領域、およびそ
れらの組合せからなる群から選択される精製および/または単離されたポリペプ
チド、上記のポリペプチドまたはポリペプチド類をコードする単離されたポリ核
酸、上記のポリヌクレオチドまたは(複数の)ポリペプチドの有効量を含んでな
るワクチン、上記のポリヌクレオチドまたはポリペプチドに特異的に結合する抗
体、上記のものの産生法、および(i)PRRSからブタを効果的に保護する、(i
i)PRRSVに暴露されたまたはPRRSに罹っているブタを治療する、およ び(iii)上記のものを用いてPRRSVを検出する方法によって提供されたも のである。
種類の他のオイオワ株PRRSV単離体のORF2〜5のヌクレオチド配列を決
定した。様々なPRRSV単離体のORF2〜7の比較に基づいて、既知の最小
ビルレンスの米国単離体(ISU3927)は、ORF2〜4には他の米国単離
体と比較して比較的高い配列変異がある。更に、ORFの配列の分析に基づけば
、米国PRRSVの主要な遺伝子型には少なくとも3種類の副遺伝子型(minor g
enotype)が存在する。
置換を含む3種類の超可変領域を示している。これらの領域は、コンピューター
分析によって予想されたように、親水性でありかつ抗原性でもある。
SV」は、PRRSVのアイオワ株、米国で発見された他のPRRSVの株(例
えば、VR2332)、カナダで発見されたPRRSVの株(例えば、IAF−
exp91)、欧州で発見されたPRRSVの株(例えば、レリスタッドウイル
ス、PRRSV−10)、およびこれまでに出現しかつ将来に出現するこれらの
ウイルスの関連性の高い変異株などのPRRS、PEARS、SIRS、MSD
、および/またはPIP(「PIP」という用語は現在では用いられなくなって
いる)といった疾患を引起すウイルスを表す。
・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)に寄
託された、および/または本願明細書および/または先行米国特許出願連続番号
第08/131,625号および第08/301,435号明細書のいずれかに
記載されているPRRSV単離体、(b)CRL11171細胞中で培養または
これを通過させるときに6種類を上回るsgmRNAを産生するPRRSウイル
ス、(c)感染から10日後に5週齢のカエサリアン(caesarean)由来の初乳を 欠失した子ブタに少なくとも40%の総肺病変または肺硬化を生じるPRRSV
、(d)下記の表2に記載のPRRSV ORFへの相同性が最小限であるタン
パク質をコードするゲノムを有するPRRSV単離体、および/または(e)こ
のようなウイルスを識別する特徴を有する任意のPRRSVが挙げられる。
よる感染からブタを保護する場合には、このワクチンは有効である。ワクチンを
感染していないブタに投与した後、生物学的に純粋なウイルス単離体(例えば、
VR2385、VR2386または下記の他のウイルス単離体)を接種したとき
、保護されていない同様なブタで単離体によって典型的に引起される変化や症状
と比較して(すなわち、適当な対照物に対して)、疾患のあらゆる総体的または
組織病理学的変化(例えば、肺の病巣)および/または症状が軽くなる場合には
、このワクチンはPRRSVによる感染からブタを保護する。更に具体的には、
本発明のワクチンは、ワクチン投与を必要としている1頭以上の適当なブタに投
与した後、適当な時間(例えば、1〜4週)の後、生物学的に純粋なPRRSV
単離体の大きな試料(103〜7TCID50)を接種することによって有効で
あることを示すことができる。次に、血液試料を接種したブタから約1週間後に
採取し、血液試料からウイルスを単離する試みを行う(例えば、下記の実験VIII
に示したウイルス単離手続きを参照)。ウイルスが単離されれば、ワクチンが有
効でない可能性があることを示唆しており、ウイルスを単離することができなけ
れば、ワクチンが有効である可能性があることを示唆している。
較して硬化した肺組織の比率の減少)または定性的に(例えば、血液からのPR
RSVの単離、免疫ペルオキシダーゼ分析法(下記)による肺、扁桃またはリン
パ組織試料でのPRRSV抗原の検出など)評価することができる。ブタ生殖器
および呼吸器疾患の症状は、定量的(例えば、体温/熱)、半定量的(例えば、
呼吸困難の程度(下記に詳細に説明)、または定性的(例えば、1以上の症状の
存在または非存在、またはチアノーゼ、肺炎、心および/または脳の病変の様な
1種類以上の症状の緩快など)に評価することができる。
い、またはブタ生殖器および呼吸器疾患感染性物質に暴露されたことがあるがこ
の疾患の症状を示さないブタである。感染ブタは、PRRSの症状を示す、また
はPRRSVを単離することができるブタである。
humping)」(強制呼気)、熱、ヘアコートの荒れ(roughened haircoats)、くし ゃみ、咳、眼浮腫(eye edema)、および場合によっては結膜炎を挙げることがで きる。病変としては、総体的および/または微視的肺病変、心筋炎、リンパ節炎
、脳炎および鼻炎を挙げることができる。更に、PRRSVおよびアイオワ株の
余りビルレンスが高くないおよび非ビルレンス形態であって、上記症状のサブセ
ットを引起すことができるかまたは症状を全く引起さないものも見出されている
。PRRSVの余りビルレンスが高くないおよび非ビルレンス形態は、それでも
なお本発明に従って用いてブタ生殖器および呼吸器疾患から保護することができ
る。
またはDNAに相当するまたは相補性のRNAまたはDNA、並びにmRNAお
よびcDNAを表す。「ORF」とは、PRRSVゲノムなどのウイルスゲノム
から単離されたオープンリーディングフレームまたはポリペプチドコードセグメ
ントを表す。本発明において、ORFは、部分(画分として)または全体が包含
され、かつ隣接ORFの5′−または3′−配列(例えば、下記の図1および実
験1を参照)と重複することができる。「ポリヌクレオチド」はポリ核酸と同等
であるが、特有の分子または分子の群を定義することがある(例えば、ポリ核酸
の群のサブセット)。
様々なビルレンスの他の2種類の米国PRRSV単離体のORF2〜5の単離、
クローニングおよび配列決定を行った。これら3種類のヌクレオチドおよびアミ
ノ酸の推定配列を、他の既知のPRRSV単離体の相当する配列と比較した(例
えば、米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書を参照)。これら
の結果は、かなりの遺伝子変異が米国PRRSVと欧州PRRSVとの間だけで
なく、米国単離体でも見られることを示している。
ィーは、ORF2では91〜99%であり、ORF3では86〜98%であり、
ORF4では92〜99%であり、ORF5では88〜97%であった。既知の
最小ビルレンス米国単離体(ISU3927)は、他の米国単離体と比較して、
ORF5〜7よりもORF2〜4での配列変異が高い。抗原ポテンシャルを有す
る3種類の超可変領域は、ORF5によってコードされる主エンベロープ糖タン
パク質で同定されている。
遺伝子型内では少なくとも3群のPRRSV変異体(または副遺伝子型(minor g
enotype))が存在することを示していた。既知の最小ビルレンス米国単離体は、
異なるビルレンスを有する他の米国単離体とは異なる枝を形成する。この研究の
結果は、PRRSVおよびワクチン開発の分類学に関連を有する。
した。データーは、6または7個のsgmRNAの3′共末端ネステドセット(3
'-coterminal nested set)がPRRSVの様々な単離体を感染させた細胞に形成
されることを示していた。しかしながら、幾つかのコロナウイルスおよびアルフ
ァウイルスとは異なり、PRRSVのsgmRNAはビリオン中にはパッケージ
されず、PRRSVのゲノムRNAのみが精製ビリオンに検出された。様々なビ
ルレンスを有する様々なPRRSV単離体では、sgmRNAの数の変異も観察
された。2種類の米国単離体のORF2〜7を更に配列分析し、それらを欧州L
Vと比較すると、PRRSVのリーダー−mRNAの不均一性が明らかになる。
ット(3'-coterminal nested set)がPRRSVの様々な単離体を感染させた細胞
に形成される。sgmRNAのネステドセット(nested set)の存在は、欧州単離
体であるレリスタッドウイルス(LV)と同様に米国PRRSVはLDV、EA
VおよびSHFVなどの新規に提案されたArteriviridae科に属することを示し ている。ORF特異性プローブを用いるノーザンブロット分析は、PRRSVs
gmRNAの構造はポリシストロン性であり、sgmRNA7を除くsgmRN
Aのそれぞれが多重ORFを含むことを示している。従って、それぞれのsgm
RNAの配列は隣接するより大きなsgmRNAの3′部分内に含まれ、sgm
RNAの総ての5′末端がより小さなsgmRNAの配列とは重なり合わない。
相関はない。追加種のsgmRNA3−1は、その5′末端に45アミノ酸のコ
ード容量を有する小さなORF(ORF3−1)を含むことが見出された。
ないことが示されている。sgmRNAがビリオンにパッケージされるかどうか
は、sgmRNAがパッケージングシグナルを有するかどうかによって変化する
ことがある。PRRSVのsgmRNAはビリオン中にパッケージされないので
、PRRSVのキャプシド化シグナルはウイルスゲノムにとってユニークである
が、sgmRNAには存在しないORF1領域に局在していると思われる。
1894のsgmRNA3および4の接合部分(リーダー−mRNA接合配列)
を決定する。リーダー−mRNA接合配列アイデンティティーの情報により、(
a)感染性クローンおよび/またはワクチンとして用いられるキメラウイルス、
および(b)1個以上の遺伝子を適当な感染可能な宿主に挿入または「往復」さ
せるためのベクターを効果的に産生するための手段が提供される。このようなキ
メラウイルス、感染性クローンおよびベクターを設計し、産生する方法は、既知
である(例えば、Sambrook et al., 「分子クローニング:実験室便覧(Molecula
r Cloning: A Laboratory Manual)」,第2版, Cold Spring Harbor Laboratory
, コールド・スプリング・ハーバー,ニューヨークを参照)。
っている(ISU79のmRNA3−1についてはTTGACC、mRNA3に
ついてはGTAACC、およびmRNA4についてはTTCACC)。接合部に
おけるヌクレオチドの差のほとんどは、最初の3個のヌクレオチドに存在する。
最後の3個のヌクレオチドは不変であり、リーダー配列のsgmRNAの本体へ
の結合はリーダー−mRNA接合配列の5′末端内で起こることを示唆している
。同様な観察は、LV、EAVおよびLDVについても報告されている。
ーmRNA接合配列を生成する単一ヌクレオチド置換によるものである。この置
換は接合部分の最後のヌクレオチドで起こり、リーダー−mRNA接合モチーフ
の最後のヌクレオチドはリーダーの結合および転写の開始にとって重要であるこ
とを示唆している。
がリーダーによって開始される転写に必須であるという仮説が導かれたが、sg
mRNAの転写において塩基対形成が必要であるということの実験的証明は報告
されていない。例えば、融合工程に関与するコロナウイルスおよびアルテリウイ
ルスのいずれにおいてもリーダーの3′末端の配列は知られていないのである。
いるが、コロナウイルスに感染した細胞にマイナス鎖sgmRNAおよびsg複
製中間体(sgRI)が存在することは、sgmRNA合成に関与する機構がリ
ーダー配列の接合配列との単なる塩基対形成より複雑であることを示唆している
。しかしながら、マイナス鎖sgmRNAはLDVを除きアルテリウイルスには
検出されておらず、sgRIはEAVに感染した細胞だけに検出されている。従
って、アルテリウイルス、特にPRRSVにおけるsgmRNA合成は、コロナ
ウイルスより複雑でなくなる可能性がある。
とLVとの比較により、リーダー−mRNA接合配列の不均一性が明らかになっ
ている。sgmRNAに相当しない位置にリーダー−mRNA接合モチーフが存
在すると、PRRSVおよび他のアルテリウイルスのゲノムのリーダーおよび接
合配列に保存されている6ヌクレオチドのみの短い伸張が、リーダーがORFの
上流のこれらの特異的接合部位へ効率的に結合するのに十分であるかどうかにつ
いて疑問が生じる。しかしながら、この明確な矛盾は、下記の2つの可能性によ
って説明することができる。
加的構造要素は、リーダーの特異的部位への融合(結合)に関与していることが
予想される。MHVでは、UCUAAACのコンセンサス配列(リーダー−mR
NA接合配列)に隣接する配列がsgDIRNA転写の効率に影響を与え、かつ
コンセンサス配列がDImRNAの合成に必要であるが、単独では十分でないこ
とが示されている。
響することがある。下流のリーダー−mRNA接合領域は上流のリーダー−mR
NA接合領域からのMHVのsgDIRNA合成を抑制していることが明らかに
されている。2個のリーダー−mRNA接合配列の分離が35ヌクレオチド未満
であるときには、抑制は有意であった。しかしながら、2個のリーダー−mRN
A接合領域が100を上回るヌクレオチドによって分離されているときには、(
上流のリーダー−mRNA接合配列からの)より大きなsgDIRNA合成の有
意な阻害は見られなかった。
おり、sgmRNA4の他にsgmRNA3−1の追加種がPRRSV単離体の
幾つかに見られる。PRRSVのアイオワ株におけるsgmRNA4および3−
1のリーダー−mRNA接合配列は、約226ヌクレオチドだけ離れている。従
って、上流のリーダー−mRNA接合配列からのより大きなsgmRNA3−1
の合成は、下流のリーダー−mRNA4接合配列の存在によって抑制されない。
tential leader-mRNA junction sequences)はORF3、5、6および7の上流 の様々な位置に見出されているが、ノーザンブロット分析ではこれらのリーダー
−mRNA接合モチーフに相当するsgmRNAはなかった。これらのリーダー
−mRNA接合配列のほとんどは、ORF7(ポテンシャル・リーダー−mRN
A接合配列(potential leader-mRNA junction sequences)は114ヌクレオチド
だけ離れている)を除き、下流のリーダー−mRNA接合配列から50ヌクレオ
チド未満だけ離れている。しかしながら、ノーザンブロット分析でのsgmRN
A7は、広汎な広がりのバンドを示した。従って、上流のリーダー−mRNA接
合配列からのより大きなsgmRNA7の転写は、下流の接合配列によって余り
抑制されないことがあるが、これはノーザンブロット分析により多量に存在する
sgmRNA7からは容易には識別されない。
、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Col
lection)、12301パークローン・ドライブ、ロックビル、メリーランド20
852、米国に登録番号VR2385[プラーク精製3回]およびVR2386
[プラーク精製なし]で寄託)のORF2〜7、およびPRRSV単離体ISU
−22、ISU−55、ISU−3927(1993年9月29日にアメリカン
・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collection)にそ
れぞれVR2429、VR2430およびVR2431の登録番号で寄託)のO
RF6〜7、ISU−79およびISU−1894(1994年8月31日にア
メリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(American Type Culture Collect
ion)にそれぞれVR2474およびVR2475の登録番号で寄託)は、米国特
許出願連続番号第08/301,435号明細書に詳細に記載されている。しか
しながら、これらの遺伝子の単離、クローニングおよび配列決定に用いられる手
法は、あらゆるPRRSVのゲノムポリ核酸の単離、クローニングおよび配列決
定にも応用することができる。従って、本発明は、下記の実験に開示されている
特定の配列に限定されない。
および、所望ならば、転写によりRNAをおよび/または既知のイン・ビボまた
はイン・ビトロ法に準じて翻訳によりタンパク質を製造するプライマーは、PR
RSVゲノムから得られた2以上の配列が決定されている配列情報(例えば、V
R2385、VR2429、VR2430、VR2431、VR2474、IS
U−1894、VR2332およびレリスタッドウイルスのORF2〜7)に基
づいて設計することができる。少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%
のアイデンティティーを有する長さが約15〜50ヌクレオチドの領域を、決定
された配列から選択する。欠失が(例えば、少なくとも5ヌクレオチドの)配列
の1つに起こる領域を、PRRSVの1つの株または型のポリ核酸をもう一つの
ものと比較して選択的に増幅するための(例えば、北米および欧州株のPRRS
Vの差別的診断のための)選択的プライマーの製造の基礎として用いることがで
きる。
ニングされると、クローンは本明細書に開示した配列情報に基づいて設計したプ
ローブでスクリーニングすることができる。例えば、長さが約50〜500ヌク
レオチドの領域を2個以上の配列(例えば、下記の実験IIIに開示されているP RRSVのアイオワ株のORF6〜7)の高度のアイデンティティー(例えば、
少なくとも90%)に基づいて選択し、適当な長さおよび配列アイデンティティ
ーのポリヌクレオチドを既知の方法(例えば、選択された領域を含むポリ核酸か
らの適当な断片の自動合成、または制限、ポリヌクレオチドに特異的にハイブリ
ダイズするプライマーを用いるPCRぞうふく、および電気泳動による単離)に
よって製造することができる。ポリヌクレオチドは、例えば32P(放射測定)
またはビオチン(蛍光測定法による検出)で標識することができる。このプロー
ブを、次にクローンのポリ核酸とハイブリダイズさせ、既知の方法によって検出
する。
ることができることを見出した。例えば、ビルレンスが比較的低いPRRSVの
少なくとも1個の単離体は、ORF4に欠失を有するとも考えられる(例えば、
米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書の実験VIII〜XI参照)。
更に、ビルレンスが最低の既知の単離体(VR2431)は、他の米国PRRS
V単離体と比較してORF2〜4におけるヌクレオチドおよびアミノ酸配列情報
において比較的高度の分散を示す。従って、1態様では、本発明はVR2431
のORF2〜4に関連したポリヌクレオチドおよびポリペプチドに関する。
接または間接的に免疫原的に保護するPRRSV単離体から得たポリ核酸であっ
て、ポリ核酸を含むPRRSVを低ビルレント(すなわち、「低ビルレンス」(
lv)表現型、米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書における
相当する説明を参照)または非ビルレント(いわゆる「欠失変異体」)とする程
度まで欠失または変異したポリ核酸に関する。好ましくは、ORF2〜4の1種
類以上は、PRRSウイルスを非ビルレントにする程度まで欠失または変異して
いる。しかしながら、本発明のポリ核酸のORF2〜4の1個以上の領域であっ
て、(i)抗原および/または免疫保護ペプチド断片をコードし、(ii)ポリ核酸 を含むPRRSウイルスにはビルレンスを付与しない領域を保持するのが望まし
い。
または非ビルレントとする程度まで欠失または変異しているもの(例えば、VR
2431)も包含する。このようなウイルスは、ワクチンとしてまたは適当な宿
主(例えば、MA−104、PSP36、CRL11171、MARC−145
、またはブタ肺胞マクロファージ細胞)を外来遺伝子で形質転換するベクターと
して用いられる。本発明の欠失変異体を用いて発現することができる好ましい異
種遺伝子としては、タンパク質またはブタ生殖器および呼吸器症候群ウイルス抗
原以外の抗原(例えば、仮性狂犬病および/またはブタインフルエンザウイルス
タンパク質および/またはポリペプチド含有抗原、ブタ成長ホルモンなど)、ま
たはポリペプチドを基剤とするアジュバント(例えば、ワクチン組成物について
米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書に記載されているもの)
をコードするものが挙げられる。
えば、長さが200〜700ヌクレオチド)であって、その少なくとも一部が直
ぐ下流のORFの5′領域と重複することがあるものを含むことも望ましい。同
様に、ORFの3′末端領域が直ぐ下流のORFの5′末端領域と重複する場合
には、直ぐ下流のORFと重複するORFの5′領域を保持することが望ましい
ことがある。
まま培養物を支持することができる哺乳類宿主細胞でのウイルスの複製に関係し
ていると思われることも見出した。従って、本発明は、PRRSVゲノムから得
たポリ核酸であって、ORF5が多重コピー(いわゆる「過剰生産変異体」)に
存在することがあるものに関する。例えば、本発明のポリ核酸は、高複製(hr
)表現型PRRSV単離体からの少なくとも2個の、更に好ましくは2〜10個
のORF5のコピーを含むことができる。
に意外なほど多数のポテンシャル開始コドン(ATG/AUG配列)を有してお
り、この遺伝子の交互開始部位を示していると思われる。従って、PRRSV単
離体のORF5によってコードされるタンパク質の交互形態が、特に交互ORF
が実験的に決定されたものと同様な分子量を有するタンパク質(例えば、長さが
約150〜約250アミノ酸の)をコードする場合に、存在することができる。
ISU−12のORF5に対する最も可能性のあるコード領域を、図1に示す。
えば、ポリ核酸変異体であって、ポリペプチドをコードする領域の配列に「サイ
レント」または縮重変化を含むものを製造することができる。適当な縮重突然変
異を選択し、作成することによって、既知の制限酵素によって認識されるポリ核
酸配列を置換することができる(例えば、下記の実験2参照)。従って、ORF
の3′末端および下流のORFの5′末端の1または2つでサイレント縮重突然
変異を行うと、hrORF5タンパク質生成物、PRRSVまたは他のウイルス
エンベロープタンパク質および/またはPRRSVタンパク質の抗原性断片の1
または多数のコピーをコードするポリ核酸を含むことがある合成ポリ核酸(いわ
ゆる「カセット」)を挿入することができる。この「カセット」には適当な開始
コドン(ATG)が先行することがあり、3′末端における終止コドン(TAA
、TAGまたはTGA)で適当に終結することができる。ポリペプチドをコード
しないオリゴヌクレオチド配列を挿入することができ、あるいはカセットを挿入
することができないのは勿論である。これにより、いわゆる欠失変異体を提供す
ることができる。
よび位置であって、この単離体の低ビルレンスに関与することがあるものにも関
する。従って、本発明の単離しおよび/または精製したポリペプチドは、PRR
SVのORF2、3および4の1個以上の「低ビルレンス突然変異によってコー
ドされたもの(またはその低ビルレンス断片であって、長さが少なくとも5アミ
ノ酸であるもの)であって、ORF2によってコードされるポリペプチドの12
〜14位の1個以上がRGV(但し、「R」、「G」および「V」は相当するア
ミノ酸に対する1文字略号である)であり、44〜46位がLPAであり、88
位がAであり、92位がRであり、141位がGであり、183位がHであり、
218位がSであり、240位がSであり、252〜256位がPSSSWであ
るもの、またはそれらの組合せであることができる。上記のアミノ酸位置アイデ
ンティティーの1個以上と更に組合わせることができる他のアミノ酸残基アイデ
ンティティーとしては、174位(I)および235位(M)のものが挙げられ
る。
3によってコードされたものであって、上記アミノ酸アイデンティティーの1以
上を11(L)、23(V)、26〜28(TDA)、65〜66(QI)、7
0(N)、79(N)、93(T)、100〜102(KEV)、134(K)
、140(N)、223〜227(RQRIS)、234(A)および235(
M)位のものまたはそれらの任意の組合せから選択することができ、これは更に
32(F)、38(M)、96(P)、143(L)、213〜217(FQT
S)、231(R)および252(A)位の1以上と組合わせることもできる。
4によってコードされたものであって、上記アミノ酸アイデンティティーの1以
上を13(E)、43(N)、56(G)、58〜59(TT)、134(T)
,139(I)位のものまたはそれらの任意の組合せから選択することができ、
これは更に2〜3(AA)、51(G)および63(P)位の1以上と組合わせ
ることもできる。
リペプチドの5個以上のアミノ酸、好ましくは10個以上のアミノ酸であって全
長までのポリペプチド配列をコードするポリヌクレオチド配列であって、上記3
節で詳細に説明したアミノ酸位置に相当する(複数の)コドンにおけるポリヌク
レオチドをVR2431の相当するORFによってコードされるタンパク質の相
当するアミノ酸をコードするポリヌクレオチドで置換したものにも関する。
質、またはその抗原領域をコードする。好ましくは、本発明の核酸は、PRRS
V膜(エンベロープ)タンパク質の少なくとも1個の抗原領域をコードする。更
に好ましくは、本発明のポリ核酸は、ORF5PRRSVタンパク質生成物(下
記の説明を参照)からの超可変領域をコードし、または(b)PRRSVの高ビ
ルレンス(hv)表現型の単離体からのORF−5遺伝子の少なくとも1コピー
(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書における「hv表現型
」の説明を参照)、およびPRRSV単離体のゲノムからのORF−2、ORF
−3、ORF−4、0RF−5および/またはORF−6の少なくとも1個の十
分に長い断片、領域または配列を含み、(複数の)相当するタンパク質の抗原領
域をコードしかつhv表現型PRRSV単離体などによる次のチャレンジに対す
る防御を効果的に刺激する。
またはORF−6によってコードされる少なくとも1個の全エンベロープタンパ
ク質が本発明のポリ核酸に含まれ、本発明のポリ核酸はPRRSVからのORF
2〜4の1個の十分に長い部分を除外しまたは修飾して、これを含むPRRSV
を低ビルレントまたは非ビルレントとする。最も好ましくは、ポリ核酸はPRR
SVのアイオワ株の単離体(例えば、VR2385(3回プラーク精製したIS
U−12)、(非プラーク精製ISU−12)、VR2428(ISU−51)
、VR2429(ISU−22)、VR2430(ISU−55)、VR243
1(ISU−3927)、VR2474(ISU−79)および/またはISU
−1894)のゲノムから単離される。
イオワ株の超可変領域からのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドが挙げ
られる。従って、このようなポリヌクレオチドは、下記のアミノ酸配列の1個(
以上)をコードする。
可変領域の1以上が包含されている限り、PRRSVORF5の他のアミノ酸配
列(図3または米国特許出願連続番号第08/131,625号または第08/
301,435号明細書に開示)をコードすることができる(本発明は、特にL
VおよびVR2332のORF5のタンパク質およびポリヌクレオチドを除外す
る)。
うな抗原性および/または低ビルレンス断片をコードするその領域からなる群か
ら選択されるポリヌクレオチドによってコードされる少なくとも1個のポリペプ
チドまたはその抗原性または低ビルレンス断片をコードし、βは、PRRSVの
アイオワ株由来のORF5の少なくとも1コピーまたはその抗原性断片(例えば
、1以上の超可変領域)、好ましくは高複製(hr)表現型由来の完全長コピー
であり、γは、PRRSVのアイオワ株のORF6およびORF7および抗原性
断片をコードするその領域からなる群から選択されるポリヌクレオチドによって
コードされる少なくとも1個のポリペプチドまたはその抗原性断片をコードする
)の配列を有するポリ核酸を含んでなる、から本質的になる、またはからなるこ
とができる精製製剤に関する。
転写および/または翻訳に実質的に影響を及ぼさない結合性ポリ核酸である)の
配列を有するポリ核酸を含んでなる、から本質的になる、またはからなることが
できる精製製剤に関することができる。好ましくは、βは、PRRSVのアイオ
ワ株のORF5によってコードされたタンパク質の少なくとも1個の超可変領域
をコードするポリヌクレオチドであり、更に好ましくは、PRRSVのアイオワ
株のORF5によってコードされる全長タンパク質をコードする。
なることができる精製製剤に関することができる。
操作上発現する手段を提供する5′末端ポリヌクレオチド配列であり、ζは式K
TVACC(式中、KはT、GまたはUであり、VはA、GまたはCである)の
ポリヌクレオチドであり、ιは長さがせいぜい約130(好ましくは、せいぜい
100)のポリヌクレオチドであり、κは通常のマーカーまたはレポーター遺伝
子α、β、γおよびそれらの操作結合した組合せからなる群から選択される1個
以上の遺伝子を含んでなるポリヌクレオチドであり、但し、α、βおよびγは上
記の式(I)〜(IV)において定義した通りであり、ξは、場合によっては含ま
れており、ポリヌクレオチドα、β、γおよびδの操作発現を抑制せずかつ(例
えば、プラスミド中の)εに操作結合することができる3′末端ポリヌクレオチ
ド配列である)の配列を有するポリ核酸発現ベクターまたはプラスミドを含んで
なる、から本質的になる、またはからなることができる精製製剤に関することも
できる。
リスロマイシンまたはクロラムフェニコールのような抗生物質に対する耐性を提
供するもの、β−ラクタマーゼ、DHFR、西洋ワサビペルオキシダーゼ、グル
コース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、アルカリホスファターゼ、および米国特
許第4,190,496号明細書第32欄33行目〜第38欄44行目(上記明
細書の内容は、その開示の一部として本明細書に引用される)に開示されている
酵素のような既知の検出可能な酵素をコードするもの、および既知の抗体(例え
ば、マウスIgG、ウサギIgG、ラットIgGなど)またはプロテインA、プ
ロテインG、ウシ血清アルブミン(BSA)、キーホールリンペットヘモシアニ
ン(KLH)、ウシγ−グロブリン(BGG)、ラクトアルブミン、ポリセリン
、ポリグルタメート、レシチンなどのような既知の抗原性タンパク質をコードす
るものが挙げられる。
ORFの開始コドンとの間に位置したPRRSVゲノムからのポリヌクレオチド
配列に少なくとも80%相同なポリヌクレオチド配列である。長さが「約130
」ヌクレオチドとは、κの操作発現に悪影響を与えないポリヌクレオチドιの長
さを表す。例えば、ISU79では、ORF7の発現を抑制しないリーダー−m
RNA接合配列をORF7の開始コドンから129塩基上流に見出すことができ
る(下記の実験2参照)。ポリヌクレオチドιに適する典型的な配列を、図1お
よび9に示される配列から推定することができる。
−アンチセンス)または頭−頭方式で共有結合した上記配列の組合せを含んでな
る、から本質的になる、またはからなることもできる。上記配列に相補性のポリ
核酸およびその組合せ(アンチセンスポリ核酸)も、本発明に包含される。従っ
て、ORF5の多重または変異体コピーを有することに加えて、本発明のポリ核
酸は、PRRSVのアイオワ株のORF5の抗原または超可変領域などのORF
1〜7の1個以上の多重または変異体コピーを含むこともできる。
および第08/301,435号明細書に記載の方法と同様に、PRRSVゲノ
ム(例えば、宿主で発現可能な適当なプラスミドに挿入したもの)の適当に調整
した制限断片を含む組換えクローンのライブラリーを(例えば、E. coliを宿主 として用いて)調製することができる。次に、クローンを適当なプローブ(例え
ば、ORF2〜3の保存配列に基づく;例えば、米国特許出願連続番号第08/
301,435号明細書の図22を参照)でスクリーニングする。次いで、正の
クローンを選択して、適当な濃度まで成長させることができる。次に、ポリ核酸
を、既知の方法に準じて正のクローンから単離することができる。次いで、PC
Rに適するプライマーを上記のようにして設計して調製し、ポリ核酸の所望な領
域を増幅することができる。増幅したポリ核酸を、次に既知の方法によって単離
および分離することができる。
1のORF5〜7の少なくとも1個と少なくとも97%の配列アイデンティティ
ー(または相同性)を有する配列、および下記のようにVR2385、VR24
28、VR2429、VR2430、VR2431、VR2474およびISU
−1894のORF2〜5の少なくとも1個と少なくとも最小配列アイデンティ
ティー(または相同性)を有するポリペプチドをコードする配列からなる群から
選択されるポリ核酸を含むこともできる。
29、ISU−28、ISU−79および/またはISU−984のORF2〜
4の1個以上の十分に長い領域または部分を除外または修飾して、単離体を低ビ
ルレントまたは非ビルレントにする。
例えば、MACVECTORまたはGENEWORKSコンピュータープログラム、米国特許出願連
続番号第08/301,435号明細書の実験IIIに記載の手続きに従って整列 された)1種類以上のウイルスの配列における同一ヌクレオチドまたはアミノ酸
残基の割合を表す。
らの抗原性断片であって、長さが少なくとも10アミノ酸でありかつ抗原性に本
質的ではない非相同性アミノ酸を保存的に置換することができるものをコードす
る。タンパク質、ポリペプチドまたはそれらの抗原性断片は、下記のような極性
基の一員で置換されるときには、保存的に置換される。
)、グルタミン(Gln)
ギン(Asn)、グルタミン(Gln)
)
eu)、イソロイシン(Ile)、プロリン(Pro)
6、VR2428、VR2429、VR2430、VR2431、VR2474
および/またはISU−1894の第二、第三、第四、第五、第六および/また
は第七番目のオープンリーディングフレーム(ORF2〜7)によってコードさ
れる(複数の)タンパク質の1個以上をコードする(例えば、米国特許出願連続
番号第08/301,435号明細書の図3および/または配列番号:15、1
7、19、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、6
3および65に示されている配列の1個以上)。
v)および低ビルレンス(lv)単離体中に高度に保存されるので、PRRSV
のビルレンスおよび複製表現型を調節するものとは思われない(米国特許出願連
続番号第08/301,435号明細書の実験III参照)。しかしながら、PR RSV単離体のORF5は、高複製(hr)および低複製(lr)単離体には余
り保存されないと思われる。従って、hrPRRSV単離体由来のORF5が本
のポリ核酸に含まれていれば、ポリ核酸から産生される組換えワクチンの産生お
よび発現が増強される。
3種類の親水性の超可変領域を含む。従って、本発明はPRRSVORF5の1
種類以上の超可変領域を含んでなるポリペプチド、好ましくは式a−b−c−d
−e−f−gのポリペプチドであって、
当するポリ(アミノ酸)、またはポリペプチドの抗原性に悪影響を及ぼさないポ
リ(アミノ酸)の断片であり、
るアミノ酸配列であり、
相当するアミノ酸配列(好ましくは、1個以上(好ましくは1〜10個)のアミ
ノ酸が保存的に置換される式LQLIYNLTLCELNGTDWLの配列)で
あり、
るアミノ酸配列であり、
に相当するアミノ酸配列であって、1個以上(好ましくは、1〜20、更に好ま
しくは1〜10個)のアミノ酸残基が保存的に置換されかつポリペプチドの抗原
性に悪影響を及ぼさないものであり、
るアミノ酸配列であり、
ードされるタンパク質の129〜200位に相当するアミノ酸配列またはその断
片であって、ポリペプチドの抗原性に悪影響を及ぼさないものである ものをコードするポリヌクレオチドも包含する。
ンの製造では)、高複製単離体(すなわち、CRL11171細胞などで106 〜107TCID50の力価にまで成長する単離体、米国特許出願連続番号第0
8/301,435号明細書の実験VIII〜XIの説明も参照)由来のORF5の少
なくとも1コピーを含むのが好ましい。
考えられる(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書の実験III およびVIII〜XI参照)。欠失は、ノーザンブロット分析によれば、ORF4にあ
ると思われる。従って、本発明のポリ核酸は、本発明液防御用に用いるときには
、好ましくは高ビルレンスに関与するhv単離体由来のORF4の領域を含まず
、更に好ましくは隣接のORF3および5と重複しないORF4の領域を除外す
る。
対する抗体もブタをPRRSVから免疫学的に保護しないことも知られている。
従って、本発明のポリ核酸は、免疫防御用に用いるときには、ウイルスエンベロ
ープタンパク質の抗原性領域をコードするPRRSV単離体のORF2、3、4
、5および6由来の1個以上の領域の1個以上のコピーを含むが、ブタに投与し
たときには、PRRSに関連した症状または組織病理学的変化を生じない。好ま
しくは、この領域は、他のPRRSV単離体のエンベロープタンパク質に対する
抗体と免疫学的に交差反応性である。
質を含んでなる組成物を投与したブタをPRRSから保護し、このタンパク質に
対する抗体は他のPRRSV単離体のエンベロープタンパク質と免疫学的に交差
反応性である。更に好ましくは、本発明のポリ核酸は、PRRSV単離体の全エ
ンベロープタンパク質またはこれに少なくとも80%相同性でありかつ非相同性
残基が保存的に置換されるタンパク質、あるいはこれに少なくとも98%相同性
であるタンパク質をコードする。最も好ましくは、本発明のポリヌクレオチドは
、図1に示された配列の1つであり、そこに引用されているオープンリーディン
グフレームの少なくとも1個を包含する。
び/または生物学的流体試料をスクリーニングまたは同定し、および/または本
明細書に記載されておりかつ家畜およびウイルス診断学および獣医学の分野で通
常の技術を有する者に知られている方法によって関連ウイルスを同定することが
できる。従って、本発明のもう一つの態様は、PRRSVゲノム(好ましくは、
PRRSVのアイオワ株)のORF2〜7由来の長さが15〜2000bp、好
ましくは18〜1000bp、更に好ましくは21〜100bpの断片から本質
的になる単離した(かつ所望ならば、精製した)ポリ核酸を包含する。特に好ま
しくは、本発明の単離したポリ核酸断片は、PRRSVのアイオワ株のゲノムの
ORF2〜7の1個以上の末端から得られ、最も好ましくは下記の実験1および
2、および米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書の配列番号:
1〜12および28〜34に記載のプライマーからなる群から選択される。
トであって、(a)長さが10〜50ヌクレオチドの配列を有するポリヌクレオ
チドであって、ブタ生殖器および呼吸器症候群ウイルスのアイオワ株由来のゲノ
ムポリ核酸にハイブリダイズするものを含んでなる第一のプライマー、(b)長
さが10〜50ヌクレオチドの配列を有するポリヌクレオチドを含んでなる第二
のプライマーであって、この第二のプライマーの上記配列がブタ生殖器および呼
吸器症候群ウイルスの上記アイオワ株由来の上記ゲノムポリ核酸に見出されかつ
第一のプライマーがハイブリダイズする配列の下流にあるもの、および(c)増
幅したポリ核酸を検出することができる試薬を含んでなる診断キットにも関する
。好ましくは、この試薬はインターカレート染料であり、その蛍光特性は二本鎖
DNAへのインターカレーション時に変化する。
性の)cDNAの1種類以上の適当な制限酵素による消化、(ii)((複数の)
所望なORFの5′および3′末端領域または5′末端の上流または3′末端の
下流の領域に相補性の適当なプライマーを用いる)PCRによる増幅およびクロ
ーン、または(iii)市販の自動ポリヌクレオチド合成装置を用いる合成によっ て得ることができる。
オワ株由来の1種類以上のタンパク質またはその抗原性断片に関する。上記のよ
うに、PRRSウイルス(好ましくは、PRRSVのアイオワ株)由来のタンパ
ク質の抗原性断片は長さが少なくとも5アミノ酸であり、特に好ましくは、長さ
が少なくとも10アミノ酸であり、抗原性断片を含む組成物を投与したブタでの
免疫学的防御応答を提供しまたは刺激する。
参照)。更に、完全長のタンパク質が宿主動物(例えば、ブタ)で抗原性である
ことを最初に示すことによってタンパク質の本質的な抗原性断片を測定すること
もできる。タンパク質の特定領域または配列に特異的に結合する抗体の存在下で
もタンパク質が抗原性である場合には、この領域または配列は免疫防御にとって
本質的でない可能性がある。一方、タンパク質が、タンパク質の特定領域または
配列に特異的に結合する抗体の存在下では最早抗原性でなくなる場合には、この
領域または配列は、抗原性にとって本質的であると考えられる。
RSV単離体のORF5生成物のアミノ酸配列を比較することによって同定した
(例えば、図2D参照)。これらの3種類の領域でのアミノ酸変動は著しく、構
造的には保存されない(図2D)。3種類総ての超可変領域は親水性でありかつ
抗原性である。従って、これらの領域は、ウイルス膜に暴露されており、従って
宿主の免疫選択圧力下にあると考えられる。
くはPRRSVのアイオワ株のORFの1種類以上によってコードされるタンパ
ク質またはその抗原性断片にも関する。本発明のタンパク質および抗原性断片は
、PRRSVに対するブタの免疫、PRRSV(特に、PRRSVのアイオワ株
)への暴露または感染似ついてブタをスクリーニングするための血清学的試験な
どに用いられる。
)、ISU−55(VR2430)、ISU−1894、ISU−79(VR2
474)およびISU−3927(VR2431)(例えば、図2および/また
は米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書の配列番号:15、1
7、19、43、45、47、49、51、53、55、57、59、61、6
7、69および71に示されている配列の1個以上)のORF2〜7によってコ
ードされるタンパク質、長さが5アミノ酸〜タンパク質の全長未満であるこれら
のタンパク質少なくとも1個の抗原性領域、上記表2に示されているPRSSV
ORFによってコードされるタンパク質との相同性が最小であるポリペプチド、
およびVR2385、VR2429、VR2430、ISU−1894、ISU
−79およびVR2431のORF6〜7の1つによってコードされるタンパク
質と少なくとも97%の相同性を有するポリペプチド(例えば、米国特許出願連
続番号第08/301,435号明細書の配列番号:17、19、43、45、
47、49、51、53、55、57、59および61)からなる群から選択さ
れることができる。好ましくは、本発明のタンパク質は、VR2385、VR2
428、VR2429、VR2430、VR2431、VR2471およびIS
U−1894のORF2〜5(例えば、図2A〜D参照)からなる群から選択さ
れるORFによってコードされる配列、その変異体であって、これを投与したブ
タに効果的な免疫学的防御を提供しかつアミノ酸配列中に1〜100(好ましく
は、1〜50、更に好ましくは1〜25)の欠失または保存的置換が存在するも
の、および長さが少なくとも5、好ましくは少なくとも10個のアミノ酸のその
抗原性断片であって、これを投与したブタに効果的な免疫学的防御を提供するも
のを有する。
の天然に存在するタンパク質(すなわち、PRRSVORFによってコードされ
るタンパク質)に特異的に結合するモノクローナル抗体に対して、相当する完全
長の天然に存在するタンパク質の結合アフィニティーの少なくとも1%、好まし
くは少なくとも10%の結合アフィニティーを有する。
発現させ、発現したポリペプチドを発現系から精製することを特徴とする、方法
にも関する。適当な発現系としては、タンパク質およびポリペプチドのイン・ビ
トロまたはイン・ビボでの発現に通常用いられるもの、例えばイン・ビトロ発現
およびイン・ビボ発現のためのウサギ網状赤血球系、修飾またはキメラPRRS
V(MA−104、CRL11171、PSP−36、PSP−36−SAH、
MARC−145およびブタ肺胞マクロファージのような感染可能な宿主細胞に
感染するのに用いられる)、または通常の発現系(例えば、細菌プラスミドおよ
び相当する宿主細菌、酵素発現系および相当する宿主酵素など)で用いるための
既知プロモーター(例えば、チミジンキナーゼプロモーター、SV40など)の
操作制御下で本発明のポリ核酸を含む通常の発現ベクターが挙げられる。次に、
発現したポリペプチドまたはタンパク質を、通常の精製および/または単離法に
よって発現系から精製または単離する。
これらの態様は発明の例示の目的で示されるものであり、発明を制限しようとす
るものではない。
PRRSV単離体のORF2〜5の配列を決定して、分析した。他のPRRSV
単離体の既知配列と比較すると、異なるビルレンスを有する7個の米国単離体の
ORF2〜5には、ヌクレオチドおよびアミノ酸レベルのいずれでもかなりの配
列変動があることが示されている。しかしながら、これら7種の米国単離体のO
RF6および7は、高度に保存されている(米国特許出願連続番号第08/30
1,435号明細書)。欧州LVおよび米国単離体のORF2〜7にも、広汎な
配列変動が見られた。既知の最小ビルレンス米国PRRSV単離体(ISU−3
927)は、他の米国単離体と比較して最大の配列変動を示した。
では、主要な米国PRRSV遺伝子型中に少なくとも3つの群のPRRSV変異
体があることが示唆された。従って、異なる地理学上の領域から更に多くのウイ
ルス単離体が検討されているので、多数の追加の主または副遺伝子型が同定され
ると思われる。
927)は、他の米国単離体とは異なる分科を形成する。ヌクレオチドおよびア
ミノ酸配列の分析でも、単離体ISU3927は他の米国単離体と比較してOR
F2〜4で最大の変動を示すことが明らかになった。単離体ISU3927にお
けるこれらの変動の多くは、非保存アミノ酸置換を生じる。しかしながら、単離
体ISU3927におけるこれらの非保存変化は、他の米国単離体と比較して、
特定の領域に限定されるとは考えられず、それらはORF2〜4中に存在する。
従って、配列変動とウイルスビルレンスとの間の特異的相関は、(ORF3にお
けるある位置はビルレンスに関係している(図2B参照;30、48、54〜5
6、134、140、143、147、153、206および215位)と思わ
れ、これらの位置の1個以上におけるアミノ酸はPRRSVORF3によってコ
ードされる他の既知のタンパク質を突然変異するための基礎として働くことがで
きるが)完全には解明されていない。
RF2では91〜99%であり、ORF4では92〜99%であり、ORF5で
は88〜97%であった。既知の最小ビルレント米国単離体は、他の米国単離体
と比較して、ORF5〜7よりORF2〜4での配列変動が高い。抗原性を有す
る3個の超可変領域をORF5によってコードされる主エンベロープ糖タンパク
質で同定した。
子型内に少なくとも3群のPRRSV変異体(または副遺伝子型)が存在するこ
とが示唆された。既知の最小ビルレント米国単離体は、異なるビルレンスを有す
る他の米国単離体とは異なる分科を形成する。この研究の結果は、PRRSVお
よびワクチン開発の分類学について示唆が与えられる。
の既知のPRRSV単離体とのヌクレオチド配列の比較を示している。VR23
85のヌクレオチド配列を最上部に示し、異なる部分だけを示している。それぞ
れのORFの開始コドンは+>で示し、それぞれのORFの終止コドンは星印(
*)で示す。サブゲノムmRNA3、4および3−1についてのリーダー−mR
NA接合配列に下線を施し、それぞれのORFの開始コドンに対する接合配列の
位置を、それぞれのORFの上流のヌクレオチドのマイナス(−)数によって示
す。この整列に用いたVR2385(米国特許出願連続番号第08/131,6
25号および第08/301,435号明細書)、VR2332、ISU79お
よびISU1894(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書)
は、以前に報告したものである。
10%ウシ胎児血清(FBS)および1×抗生物質(ペニシリンG10,000
単位/ml、ストレプトマイシン10,000mg/mlおよびアンホテリシンB25
mg/ml)を補足したDulbeccoの最小必須培地(DMEM)で成長させた。
3927と呼ばれる米国単離体を、PRRSの発生中のアイオワ州の様々な農場
から得たブタ肺から単離した。3種類総ての単離体は、CRL11171細胞上
で3回プラーク精製した後、更に実験に供した。比較病理学的研究では、単離体
ISU3927は10種類の異なる米国PRRSV単離体の中で最小ビルレンス
の単離体であることを示した。単離体ISU22は高ビルレンス単離体であり、
単離体ISU55は「中程度」の病原性である。この実験に用いた3種類のウイ
ルス単離体総ては、7代目のものであった。
ISU3927であるPRRSVの3種類の米国単離体を0.1の感染多重度(
m.o.i.)で感染させた。感染から24時間後、感染細胞を冷PBS緩衝液
で3回洗浄した。次に、総細胞内RNAを、グアニジニウムイソチオシアネート
およびフェノール−クロロホルム抽出(Stratagene)によって単離した。RNA製
剤中におけるウイルス特異的RNA種の存在は、ノーザンブロットハイブリダイ
ゼーションによって確かめた(データーは示さなかった)。総細胞内RNAは、
分光光度法によって定量した。
を用いる逆転写によって総細胞内RNAから合成した(Meng et al., 1993, J. V
et. Diagn. Invest., 5:254-258)。PRRSVの3種類の単離体のORF2〜5
の総タンパク質コード領域を増幅するため、2組のプライマーをVR2385お
よびLVの配列に基づいて設計した。プライマーJM259(5′−GGGGA TCC TTTTGTGGAGCCGT−3′)およびJM260(5′−GGG GAATTC GGGATAGGGAATGTG−3′)はORF4および5の配
列を増幅し、プライマーXM992(5′−GGGGGATCCTGTTGG−
TAATAG(A)GTCTG−31およびXM993(5′−GGTGAAT TC GTTTTATTTCCCTCCGGGC−3′)はORF2および3の配
列を増幅した。これらのプライマーの5′末端にユニーク制限部位(EcoRI
またはBamHI)を導入して、クローニングを促進した。縮重塩基G(A)を
、VR2385およびLVの配列に基づいてプライマーXM992において合成
した(Meulenberg et al., 1993; 米国特許出願連続番号第08/301,435
号明細書)。PCRは、以前に報告した方法で行った(Meng et al., 1993, J. V
et. Diagn. Invest., 5:254-258)。
それぞれORF2および3並びにORF4および5を表す2種類のPCR断片を
、グラスミルク法(glassmilk procedure; GENECLEAN, BIO 101, Inc.)によって 精製した。精製断片をそれぞれBamHIおよびEcoRIで消化し、以前に報
告した方法でベクターpSK+にクローニングした(Meng et al., 1993)。E. co
li DH 5α細胞を、組換えプラスミドの形質転換に用いた。白色コロニーを選択 し、100mg/mlアンピシリンを含むLBブロスで成長させた。組換えプラスミ
ドを含むE. coli細胞をリゾチームで溶解し、次にプラスミドをQiagenカラム(QI
AGEN Inc.)を用いて単離した。
Biosystem, Inc.)を用いて配列決定した。3種類のPRRSV単離体のそれぞ れからのORF2〜5の全配列を表す3種類以上の独立したCDNAクローンを
、ユニバーサルおよび復帰プライマーを用いて配列決定した。数種類のウイルス
特異的プライマーであるXM969(5′−GATAGAGTCTGCCCTT
AG−3′)、XM970(5′−GGTTTCACCTAGAATGGC−3
′)、XM1006(5′−GCTTCTGAGATGAGTGA−3′)、X
M077(5′−CAACCAGGCGTAAACACT−3′)およびXM0
78(5′−CTGAGCAATTACAGAAG−3′)も用いて、ORF2
〜5の配列を決定した。
nc.)およびGene Workds (IntelliGenetics, Inc.)コンピューターソフトウェア プログラムを用いて分析した。系統発生分析は、PAUPソフトウェアパッケージ第
3.1.1版(David L. Swofford, Illinois Natural HIstory Survey, シャン ペン, イリノイ)を用いて行った。PAUPは、最大倹約アルゴリズムを用いて、系
統樹を構築する。
55およびISU3927のORF2〜5の配列を決定し、VR2385、VR
2332およびLVなどの他の既知のPRRSV単離体と比較した(Meulenberg
et al., 1993)。単離体VR2385、ISU22、ISU55、ISU79、 ISU1894およびISU3927のORF6および7の配列は、以前に報告
されていた(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書)。この実
験に用いた単離体は、実験的に感染したブタにおける肺ビルレンスが異なること
が示されている(米国特許出願連続番号第08/131,625号および第08
/301,435号明細書)。ISU3927は、10種類の異なる米国PRR
SV単離体の中で最小ビルレンスの単離体である(米国特許出願連続番号第08
/131,625号明細書および米国特許出願連続番号第08/301,435
号明細書)。
重複した(図1)。しかしながら、LVとは異なり、米国単離体のORF4およ
び5は10ヌクレオチドだけ離れている(図1)。LVのORF4および5は、
1ヌクレオチドだけ重複した。LVにおけるORF5の開始コドンAから米国単
離体におけるTへの単一ヌクレオチドの置換は、ORF4停止コドンの10ヌク
レオチド下流に米国単離体のORF5の開始コドンを設置する。従って10ヌク
レオチドの非コード配列は、既知の米国単離体のORF4および5の間に現われ
る(図1)。
F2の停止コドンの直前のTGGからTAGへの単一ヌクレオチドの置換により
、ISU79に新たな停止コドンが生じる(図1)。他の米国単離体と比較して
ISU3927のORF5には、3ヌクレオチド欠失も見られた(図1)。総て
の米国単離体のORF2〜5の大きさは、他のORFより3ヌクレオチド短いI
SU79のORF2およびISU3927のORF5を除き同一である(図1)
。
米国単離体のORF2〜5にはかなりのヌクレオチド配列の変動があることを示
している(図1)。ヌクレオチド配列アイデンティティーは、VR2385、V
R2332、ISU22、ISU55、ISU79およびISU1894間にお
いて、ORF2では96〜98%であり、ORF3では92〜98%であり、O
RF4では92〜99%であり、ORF5では90〜98%であった(表3)。
動を有する(図1および表3)。ISU3927と他の米国単離体との間のヌク
レオチド配列アイデンティティーは、ORF2では93〜94%であり、ORF
3では89〜90%であり、ORF4では91〜93%であった(表3)。OR
F6および7(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書)と同様
に、ISU3927のORF5は3ヌクレオチドの欠失を除き有意な変化はない
(図1)。ISU3927のORF5は、他の米国単離体のORF5と91〜9
3%のヌクレオチド配列アイデンティティーを共有している(表3)。
動が見られた(図1および表3)。LVおよび米国単離体の間のヌクレオチド配
列アイデンティティーは、ORF2では65〜67%であり、ORF3では61
〜64%であり、ORF4では63〜66%であり、ORF5では61〜63%
であった(表3)。LVおよび米国PRRSVの間のORF6および7には、広
汎な遺伝子変動も存在する(米国特許出願連続番号第08/131,625号お
よび第08/301,435号明細書)。これらの結果は、最小ビルレント単離
体ISU3927は米国単離体と最も関係が少なく、遺伝子変動はほとんどがO
RF2〜4にあることを示している。
への単一ヌクレオチド置換は、7個のsgmRNAを産生する単離体ISU55
およびISU3927にも存在するが、それぞれ6個のsgmRNAしか合成し
ない単離体ISU22、ISU1894またはVR2385には存在しない(米
国特許出願連続番号第08/131,625号および第08/301,435号
明細書)。これらの結果は、ISU55およびISU3927のリーダー−mR
NA3−1接合配列はISU79と同じであると思われることを示唆している(
図1)。
ー−mRNA結合配列は、sgmRNA3についてはORF3の89ヌクレオチ
ド上流のGUAACC、およびsgmRNA4についてはORF4の10ヌクレ
オチド上流のUUCACCであると決定された(米国特許出願連続番号第08/
301,435号明細書;下記の実験2を参照)。単離体ISU22、ISU5
5およびISU3927と単離体VR2385、ISU79およびISU189
4との配列を比較すると、sgmRNA3および4についてのリーダー−mRN
A結合配列は米国単離体中で保存されていることを示唆している(図1)。
のPRRSV単離体とのORF2(A)、ORF3(B)、ORF4(C)およ
びORF5(D)の推定アミノ酸配列の整列を示す。VR2385の配列を最上
部に示し、差だけを示す。欠失は(−)によって示す。LV(D)のORF5に
おける提案シグナルペプチド配列には、下線を施す(Meulenberg et al., 1995) 。ORF5(D)における抗原性を有する3種類の超可変領域は、星印(*)に
よって示した。この整列に用いた公表配列は、LV(Meulenberg et al., 1993) 、VR2385(米国特許出願連続番号第08/131,625号および第08
/301,435号明細書)、VR2332、ISU79およびISU1894
(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書)であった。
F7の転写生成物はヌクレオキャプシドタンパク質(米国特許出願連続番号第0
8/131,625号および第08/301,435号明細書; Meulenberg et
al., 1993; Conzelmann et al., 1993; Mardassi et al., 1994)。ORF6生 成物は潜在的なアミノ末端シグナル配列を欠きかつ潜在的な膜貫通断片を表すこ
とができる数個の疎水性領域を含む。従って、ORF6生成物は、Mタンパク質
であると予想された(米国特許出願連続番号第08/131,625号および第
08/301,435号明細書; Meulenberg et al., 1993; Conzelmann et al.
, 1993)。
物は総て膜関連タンパク質を連想させるヒドロパシー特性を有する。ORF2〜
5の翻訳生成物は、それぞれ疎水性アミノ末端を含む。N−末端の疎水性配列は
これらのORFのそれぞれについてのシグナル配列として機能し、ORF2〜5
の感染細胞の小胞体への輸送に関与することがある。ORF2〜5のそれぞれに
おける少なくとも1個の追加の疎水性ドメインが、カルボキシ末端に見られた。
これらの追加の疎水性ドメインは、膜アンカーとして機能することができる。
変動し、図1で観察されたヌクレオチドの差のほとんどはサイレント突然変異で
はないことを示していた。VR2385、VR2332、ISU22、ISU5
5、ISU79およびISU1894の間のアミノ酸配列のアイデンティティー
は、ORF2では95〜99%であり、ORF3では90〜98%であり、OR
F4では94〜98%であり、ORF5では88〜97%であった(表3)。
ORF5〜7(米国特許出願連続番号第08/301,435号明細書および表
3)よりもORF2〜4(図2および表3)で、より大きな変動を示した。LV
のORF2〜5は、米国単離体のORFとそれぞれ57〜61%、55〜56%
、65〜67%および51〜55%だけのアミノ酸配列アイデンティティーを共
有している(表3)。欧州LVと米国単離体との比較では、ORF2〜5中に欠
失または挿入が見られた(図2)。
とLVとの間でも、(b)様々な米国単離体同士でも極めて可変である(図2D
)。LVでは、ORF5の最初の32〜33アミノ酸残基がシグナル配列を表す
ことができる(Meulenberg et al., 1995; 図2D)。従って、総てのPRRS V単離体におけるORF5の潜在的シグナル配列は極めて不均一である。この不
均一性は、シグナルペプチドは開裂して、成熟ビリオンには存在しないので、任
意の宿主免疫選択圧力によるものではない。
アミノ酸配列を比較することによって同定した(図2D)。これらの3つの領域
におけるアミノ酸変動は著しく、構造的には保存されない(図2D)。コンピュ
ーター分析は、3つの超可変領域総てが親水性でありかつ抗原性であることを示
唆している。従って、これらの領域はウイルス膜に暴露されており、宿主免疫選
択圧力下にあると思われる。しかしながら、ORF5エンベロープタンパク質に
おけるこれらの超可変領域の抗原決定基としての特異的機能を確かめるには更に
実験が必要なことがある。
の異なる遺伝子型を表すことは以前に示されている(米国特許出願連続番号第0
8/301,435号明細書)。米国PRRSV単離体の系統発生的関連性を決
定するため、図1および2に示した7種類の米国PRRSV単離体のORF2〜
7を最初にGeneWorks プログラム(Intelligenetics, Inc.)を用いて整列した。 次に、PAUPプログラム(David L. Swofford, Illinois Natural History Survey,
シャンペン, イリノイ)を用いて、PRRSVの米国単離体中の関連性を示す 系統樹を構築した。
約法によって構築した。最短の長さの(最も倹約した)分科は、徹底的な検索法
を行うことによって見出された。分科の長さ(アミノ酸置換の数)は、それぞれ
の分科の上に示す。分析に用いる配列は、LV、VR2385、VR2332、
ISU79およびISU1894である。
または副遺伝子型)があることを示唆している。最小ビルレンスの米国PRRS
V単離体ISU3927は、他の米国単離体とは異なる分科を形成している(図
3)。単離体ISU22、ISU79、ISU1894およびVR2332は、
第二の副遺伝子型を表すもう一つの分科を形成する。第三の副遺伝子型は、単離
体ISU79およびVR2385によって表される(図3)。極めて類似した樹
は、図1に示された7個の米国単離体のORF1bの最後の60ヌクレオチドを
分析することによっても得られた(データーは示されていない)。同一の系統樹
トポロジーは、GeneWorks プログラムを用いて算術的手段による未秤量対群法(u
nweighted pair-group method with arithmetic mean; UPGMA)によっても生成し
た(データーは示されていない)。
RSVの主遺伝子型中の少なくとも3種類の副遺伝子型を、ORF2〜7の配列
の分析に基づいて同定した。欧州PRRSVおよび米国PRRSV間のみでなく
、米国PRRSV単離体同士の遺伝子変動も、同様に確認し、PRRSVの不均
一性を示した。最小ビルレンスの米国PRRSV単離体であるISU3927は
、他の米国単離体と比較して、ORF2〜4において予想外に高い配列変動を有
する。
mRNA)を合成する。これらのsgmRNAを、この実験で特性決定した。
ステドセットを形成する。これらのsgmRNAのそれぞれはポリシストロン性
であり、(ORF特異プローブを用いるノーザンブロット分析によって示される
ように)sgmRNAを除き多重オープンリーディングフレームを含む。sgm
RNAはビリオンにはパッケージされず、ゲノムRNAのみが精製ビリオンで検
出され、PRRSVのキャプシド化シグナルはORF1領域に位置しているらし
いことを示唆した。
RSV単離体中で変化する。幾つかのPRRSV単離体におけるsgmRNAの
追加種は、ORF4の上流の配列に由来することが上記の実験1で示され、sg
mRNA3−1と命名した。
離体ISU79のsgmRNA3−1のリーダー−mRNA接合配列は、共通の
6ヌクレオチド配列モチーフT(G)TA(G/C)ACCを含む。これらの2
個の米国単離体のゲノムRNAの配列分析を行い、レリスタッドウイルス(LV
)と比較したところ、PRRSV単離体中でリーダー−mRNA接合配列が不均
一であることが明らかになった。リーダー−mRNA接合領域の数、位置および
配列は、米国単離体およびLV間並びに米国単離体中で変化した。リーダー−m
RNA接合配列の最後の3ヌクレオチドACCは不変である。最初の3ヌクレオ
チドに、変動が見られた。
ム配列と比較することによって、ISU1894におけるTからISU79にお
けるCへの単一ヌクレオチド置換によりISU79に新たなリーダー−mRNA
接合配列、従って、sgmRNAの追加種(sgmRNA3−1)が生じること
が分かった。ORF3−1と命名され、45アミノ酸のコード容量を有する小さ
なORFが、sgmRNA3−1の5′末端で同定された。
94およびISU3927)は、アイオワ州の様々な農場から得たブタ肺から単
離した。連続的細胞系ATCCCRL11171を用いて、ウイルスを単離し、
成長させた。これらのPRRSV単離体を3回のプラーク精製によって生物学的
にクローニングし、CRL11171細胞上で成長させた。この研究に用いたウ
イルス単離体の総ては、第7代であった。
的に感染させた5週齢のカエサリアン(caesarean)由来の初乳を欠失した子ブタ の肺組織の50〜80%の硬化を生じる。対照的に、ISU55、ISU189
4およびISU3927は病原性が低く、同じ実験では肺組織の10〜25%し
か硬化しなかった(米国特許出願連続番号第08/131,625号および第0
8/301,435号明細書)。
調製 CRL11171細胞の集密的単層を、第7代目のPRRSVの様々な単離体
を0.1の感染多重度(m.o.i.)で感染させた。PRRSV特異的総細胞
内RNAを、通常のグアニジニウムイソチオシアネート法(Stratagene)によって
PRRSV感染細胞から単離した。ポリ(A)+RNAを、オリゴ(dT)−セ
ルロースカラムクロマトグラフィー(Invitrogen)によって総細胞内RNAから濃
縮した。
RRSVの単離体ISU3927で0.1のm.o.i.で感染させた。感染細
胞の70%を上回る量が細胞変性硬化を示したとき、培養物を凍結融解を3回行
い、培地を4℃にて1200×gで20分間清澄化した。次に、ウイルスをポリ
エチレングリコールで沈澱させた後、米国特許出願連続番号第08/131,6
25号明細書に記載の通りの塩化セシウムグラディエント遠心分離によって精製
した。精製したウイルスを、20μ/mlの最終濃度のRNアーゼAを用いて37
℃で90分間処理した。次に、ウイルスをペレット化し、ビリオンRNAを通常
のグアニジニウムイソチオシアネート法を用いて単離した。
て総細胞内RNAから合成し、ポリメラーゼ連鎖反応によって増幅した(Meng et
al., 1993, J. Vet. Diagn. Invest., 5:254-258)。
ムアルデヒド−アガロースゲル中でレーン当たりに用いた。ポリ(A)+RNA
およびビリオンRNAを分離するため、ビリオンRNA15ngおよびポリ(A) + RNA0.2μgを、レーン当たりに加えた。RNAは、通常の方法に従って
ホルムアルデヒドで変性した(Sambrook et al., 「分子クローニング:実験室 便覧(Molecular Cloning: A Laboratory Manual)」,第2版, Cold Spring Harb
or Laboratory, コールド・スプリング・ハーバー,ニューヨーク)。RNAの 電気泳動分離、RNAブロッティングおよびハイブリダイゼーションは、米国特
許出願連続番号第08/131,625号明細書に記載の方法で行った。幾つか
の実験では、グリオキサール−DMSOアガロースゲルも米国特許出願連続番号
第08/131,625号明細書に記載の方法で行った。
片を、ORF特異的プライマーを用いるRT−PCRによって生成させた。プラ
イマーは、それぞれのプライマーが所定のORFの特異的断片のみを増幅し、重
複している隣接ORFどうしがあらゆる所定のcDNAプローブには含まれない
ような方法で設計した。ORF1b−7を表すcDNAプローブを生成するため
のプライマー対は、ORF1bについてはIM729/IM782であり、OR
F2についてはIM312/IM313であり、ORF3についてはXM102
2/IM258であり、ORF4についてはXM1024/XMI023であり
、ORF5についてはPP287/PP286であり、ORF6についてはPP
289/XM780であり、ORF7についてはPP285/PP284である
(表4)。
94のORF2〜5の全タンパク質コード領域を増幅するPRRSV単離体VR
2385の配列に基づいて設計した。プライマーJM259およびJM260は
0RF4および5の増幅に用い、XM992およびXM993はORF2および
3の増幅に用いた(表4)。PCR生成物の末端にユニーク制限部位(EcoR
IおよびBamHI)を導入することによって、これらのORFの置換に対する
カセット法が可能となった。
生成物をそれぞれEcoRIおよびBamHIで消化した後、精製して、以前に
報告した通りにベクターpSK+にクローニングした(Meng et al., 1993, J. V
et. Diagn. Invest., 5:254-258)。ウイルスインサートを含むプラスミドを、通
常の自動DNAシークエンサー(Applied Biosystem, Inc.)で配列決定した。そ れぞれのウイルス単離体からのORF2〜5の全配列を表す少なくとも3個のc
DNAクローンを、普遍および復帰プライマー並びに他のウイルス特異的配列決
定プライマーで配列決定した(XM969、XM970、XM1006、XM0
78およびXM077;表4を参照)。
め、プライマー対IM755およびDP586(表4)をRT−PCRに用いて
、相当する5′末端配列を増幅した。生成するPCR生成物を、ウイルス特異的
プライマーXMD77およびXM141を用いる直接PCR配列決定によって精
製して、配列決定した(表4)。これらの配列を組合わせて、Mac Vector (Inte
rnational Biotechnologies, Inc.)およびGeneWorks (IntelliGenetics, Inc.) コンピューターソフトウェアプログラムによって分析した。
ゴヌクレオチドは、自動DNA合成装置(Applied Biosystem)を用いて一本鎖D NAとして合成し、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)によって精製した
。
RSV単離体ISU3927のビリオンをCsClグラディエントによって精製
した。精製ビリオンをRNアーゼで処理した後、ビリオンをペレット化して、R
NAを抽出し、ビリオン表面に付着した総てのRNA種を除去した。PRRSV
感染細胞の単離体ISU3927からの総細胞内RNAと共にRNアーゼAで処
理したビリオンからのRNAをホルムアルデヒドゲル中で分離し、プライマーP
P284およびPP285を用いるPCRによってウイルスゲノムの3′末端配
列から生成したプローブを用いてハイブリダイゼーションした(米国特許出願連
続番号第08/131,625号明細書;表4)。
され(図4)、sgmRNAの検出可能な量は3週間の暴露の後でも精製ビリオ
ンには見られなかった。対照的に、ゲノムRNAの他に、7種のsgmRNAが
ISU3927で感染した細胞で検出された(図4)。同様な結果は、2つの他
の米国単離体ISU55およびISU79で観察された。
ウイルスは、7つのsgmRNAを合成する3種類のLDV変異体(LDV−P
、LDV−aおよびLDV−v)を除き6個のsgmRNAを産生することが示
された。しかしながら、6個のsgmRNAのネステドセットがLDV−C株で
産生される。
め、CRL11171細胞の集密的単層に異なるビルレンスを有する米国PRR
SVの5種類の異なる単離体を0.1のm.o.i.で感染させた。総細胞内R
NAを、感染から24時間後にウイルス感染細胞から単離した。cDNA断片を
、プライマーPP284およびPP285を用いるPCRによってウイルスゲノ
ムの究極3′末端から生成させた(表4)。cDNA断片をランダムプライマー
伸張法によって32P−dCTPで標識し、(ホルムアルデヒドゲル条で分離し
た)総細胞内RNAとハイブリダイゼーションした。
ットが、異なるビルレンスを有する米国PRRSVの5個の単離体の1つで感染
させた細胞中に存在することが示された(図5)。同様な結果は、総細胞内RN
Aをグリオキサール−DMSOアガロースゲル上で分離したときに得られた。P
RRSV単離体のISU55、ISU79およびISU3927は、7種類の容
易に識別可能なsgmRNAを産生し、単離体ISU22およびISU1894
は6種類のsgmRNAを産生した(図5)。米国PRRSV単離体VR238
5は、6種類のsgmRNAも産生する(米国特許出願連続番号第08/131
,625号明細書)。sgmRNAの追加種は、sgmRNA3および4の間に
位置し、sgmRNA3−1と命名した。sgmRNAは、5個のPRRSVの
単離体中で大きさがほとんど異ならず、異なっていても僅かであった(図5)。
しかしながら、肺ビルレンスとこれら5種類の単離体で観察されるsgmRNA
の数との間には相関はないと思われる。
ムRNAへの非特異的結合の結果ではない。 コロナウイルスでは、MHVを高m.o.i.で組織培養で連続的に継代する
ときに、様々な大きさの様々な欠陥のある干渉性RNA(DIRNA)が生成し
た。DIRNAは、未希釈継代の際のトロウイルスに感染した細胞でも観察され
た。従って、PRRSVのsgmRNA3−1がDIRNAとなる可能性を検討
した。
V単離体ISU79の元のウイルス保存株を、それぞれ0.1、0.01および
0.001の異なるm.o.i.でCRL11171細胞中で4回継代した。コ
ントロール実験では、ISU79の元のウイルス保存株の4回の未希釈継代を行
った。4回の継代の後、総細胞内RNAをウイルス感染細胞から単離し、ノーザ
ンブロット分析をウイルスゲノムの究極3′末端から生成した同じプローブを用
いて繰返した。
を有する総てのRNA製剤並びに未希釈継代からのRNA製剤に存在することが
示された(図6A)。更に、DIRNAを用いる場合に通常に見られるように、
sgmRNA3−1の存在下では他のsgmRNAの合成には干渉や減少はなか
った。
従って、ISU79の元のウイルス保存株がDIRNAを含むときには、DIR
NAは4回の高希釈継代の後に消失することが示された。上記の実験データーは
、DIRNAとは異なり、sgmRNA3−1の複製は標記位の量から独立して
いることを示している。従って、sgmRNA3−1は、DIRNAではない。
中に豊富に含まれる18Sおよび28SリボソームRNAに非特異的に結合する
ことができる。あるいは、多量に存在するリボソームRNAは、ゲル中のリボソ
ームRNAと共に波形で同時移動することができるウイルス特異的sgmRNA
の遅延を引起すことがある。
V感染細胞およびLDV感染細胞で観察された。従って、PRRSVのsgmR
NA3−1は、プローブのリボソームRNAへの非特異的結合による可能性があ
る。
体ISU55およびISU79のいずれかで感染したCRL11171細胞の総
細胞内RNAから単離した。ISU55およびISU79はいずれも、sgmR
NA3−1の追加種を産生する(図5)。ポリアデニル化RNAのノーザンブロ
ット分析は、これら2種類の単離体のいずれかで感染した細胞中にsgmRNA
3−1の追加種が存在することを示し、sgmRNA3−1は、プローブのリボ
ソームRNAへの非特異的結合によらないことを示唆していた。
F4の上流の配列から誘導される。ゲノムRNAの他に、6個のsgmRNAは
ウイルスゲノムの究極3′末端からのcDNAプローブを用いてVR2385で
感染した細胞で検出される(米国特許出願連続番号第08/131,625号明
細書)。従って、ベルンウイルス(BEV)、LDV、EAV、コロナウイルス
およびLVと同様にして、米国PRRSVの複製にはsgmRNAの3′共末端
ネステドセットの合成も必要である(米国特許出願連続番号第08/131,6
25号および第08/301,435号明細書)。
について特異的な7種類のcDNA断片をPCRによって増幅した。PCRのた
めのプライマーの設計は、VR2385の配列に基づいていた。プライマー、す
なわちORF1bについてIM729およびIM782、ORF2についてIM
312およびIM313、ORF3についてXM1022およびIM258、O
RF4についてXM1024およびXM1023、ORF5についてPP286
およびPP287、ORF6についてPP289およびXM780、およびOR
F7についてPP284およびPP285、および3′非コード領域(NCR)
の配列および位置を、表4に示す。プライマーは、プライマーのそれぞれの組が
特定のORFからの断片を増幅するだけであり、隣接ORF間の重複配列はいず
れの所定の断片にも含まれないような方法で設計した。従って、これらの7個の
DNA断片のそれぞれは、ORF7および3′−NCRの両方を表す断片7を除
き1個の特定のORFのみを表す。
類の米国単離体ISU1894およびISU79のいずれかに感染した細胞から
抽出される総細胞内RNAのノーザンブロットにハイブリダイズした。擬似感染
したCRL11171細胞から単離した総細胞内RNAは、コントロールとして
包含された。
とのみハイブリダイズすることを示した。プローブ2〜7はそれぞれゲノムRN
Aの他に1以上の追加RNA種とハイブリダイズする(図7)。これらの結果は
、6個(ISU1894)またはそれ以上(ISU79)の3′共末端ネステド
セットが、ORF7をコードする最小の3′末端RNA(sgmRNA7)を有
するPRRSV感染細胞で形成されることを示している(図7Aおよび7B)。
米国PRRSVのsgmRNAは総て、ゲノムRNAの3′末端を含むが、所定
のsgmRNAの大きさによってゲノムの5′末端に向かって様々な距離で伸張
する。
ブリダイズするが、プローブ1、2および3とはハイブリダイズせず、sgmR
NA3−1がORF4〜7並びに3′−NCRを含むことを示している。従って
、sgmRNA3−1は、ORF4の上流の配列から生成される。
ザンブロットハイブリダイゼーションデーターは、sgmRNA3−1がORF
4の上流の配列から誘導されることを示した(図7B)。sgmRNA3−1の
正確な位置およびリーダー−mRNA接合配列を決定するため、プライマーの組
IM755およびDP586を設計した(表4)。
94またはISU79のいずれかで感染した細胞から単離した総細胞内RNAを
用いて行った。ISU79はsgmRNA3−1を生成するが、ISU1894
は生成しない(図5)。30秒間のPCR伸張を行い、sgmRNA3、4およ
び3−1の5′末端配列を表す短い断片を優先的に増幅した。
2個の断片を、ISU1894ウイルスに感染した細胞の総RNAから増幅した
(図8A)。これらの2個の断片は、それぞれsgmRNA3および4の5′部
分を表す。ISU1894の単離体で観察された2個の断片に加えて、sgmR
NA3−1の5′部分を表す約0.6kbの第三の断片もISU79で感染した
細胞の総RNAから増幅した(図8A)。
め、ISU79およびISU1894のRT−PCR生成物をGENECLEANキット(
Bio 101, Inc.)を用いてアガロースゲルから精製し、自動DNAシークエンサー
(Applied Biosystem)を用いて直接配列決定した。RT−PCR生成物の5′末 端を配列決定するのに用いたプライマー(XM141およびXM077、表4)
を、ISU79およびISU1894のゲノム配列に基づいて設計した(図9)
。2個の米国PRRSV単離体のsgmRNA3、4および3−1のリーダー−
mRNA接合配列(リーダーはsgmRNAの合成中にmRNA本体に結合する
)を、2個の単離体のsgmRNAおよびゲノムRNAの5′末端の配列を比較
することによって決定した(図8B)。
NA接合配列は、同一であった。sgmRNA3については、リーダー−接合配
列(GUAACC)はORF3の89ヌクレオチド上流に位置している。sgm
RNA4については、UUCACCはORF4の10ヌクレオチド上流に位置し
ている(図8Bおよび図9)。ISU79のsgmRNA3−1のリーダー−m
RNA接合配列はUUGACCであって、ORF4の236ヌクレオチド上流に
位置している(図8Bおよび9)。
におけるTからISU79におけるCへの単一ヌクレオチド置換により、ISU
79における追加のリーダー−mRNA接合配列UUGACCが得られることを
示している(図8Bおよび9)。従って、sgmRNA(3−1)の追加種が形
成される(図5)。sgmRNA4に含まれるORF4〜7の他に、sgmRN
A3−1は5′末端に45アミノ酸のコード容量を有する追加の小さなORF(
ORF3−1)を含む(図9)。この小さなORFは、ORF4の開始コドンの
ちょうど1ヌクレオチド前で停止する。
列の不均一性が明らかになる。 ISU79およびISU1894のORF2〜5をクローニングし、配列決定
した(上記の実験1参照)。ISU79は7個の容易に識別可能なsgmRNA
を生成するが、ISU1894は6個の識別可能なsgmRNAを生成する(図
5および7)。ORF2〜5の任意の所定の領域における少なくとも3個のcD
NAクローンを、普遍および逆プライマー並びにウイルス特異的プライマーXM
969、XM970、XM1006、XM078およびXM077を用いてそれ
ぞれのウイルス単離体について配列決定した(表4)。ISU1894およびI
SU79のORF6および7の配列は、米国特許出願連続番号第08/301,
435号明細書に開示されている。
よびORF5の間の10ヌクレオチドの非コード領域を除き、互いに重複してい
ることを示した。同じ知見は、VR2385について以前に得られていた(米国
特許出願連続番号第08/301,435号明細書)。これはLVなどの提案し
たArteriviridae科の総ての成員が重複している0RFを含むので、極めて異例 である。しかしながら、コロナウイルスのORFは、遺伝子間非コード配列によ
って隔てられている。従って、米国PRRSVは、ORF4および5の接合領域
におけるゲノム構成に関してコロナウイルスに幾分類似していると思われる。
ORF2の停止コドンTAGは、ISU1894ではTGGに変化し、直ぐ後に
ISU1894での新たな停止コドン(TGA)が続いていた(図9)。ISU
79およびISU1894の他のORFの大きさは同一であった(図9)。しか
しながら、ISU79とISU1894との間のORF2〜7の全配列中には多
数の置換が存在する(図9)。
U1894とISU79との間で変化した(図9)。ORF4の10ヌクレオチ
ド上流の正規のリーダー−mRNA4接合配列TTCACCの他に、ISU79
におけるORF4の236ヌクレオチド上流に位置した追加のリーダー−mRN
A3−1接合配列(TTGACC)があった(図9)。sgmRNA4および3
−1のリーダー−mRNA接合配列は226ヌクレオチドだけ離れており、ノー
ザンブロット分析(図5)およびRT−PCR増幅(図8A)で観察されたsg
mRNA4および3−1の推定の大きさと相関した。
のGTAACCであり、ORF3の89ヌクレオチド上流に位置した。ISU1
894およびISU79のsgmRNA2および6の予想リーダー−mRNA接
合配列も同一であった(図9)。
接合配列は異なっている(図9)。ISU79については3個の潜在的リーダー
−mRNA5接合配列がある(GCAACC、GAGACCおよびTCGACC 、それぞれORF5の55、70および105ヌクレオチド上流に位置している
)。2個の潜在的リーダー−mRNA5接合配列も、ISU1894に見られた
(GAAACCおよびTCGACC、それぞれORF5の70および105ヌク
レオチド上流に位置した)(図9)。これらの差は、これらの単離体の予想した
リーダー−mRNA5接合配列における2ヌクレオチド置換によるものであった
(図9)。
れら2個の単離体のそれぞれにおけるORF7の129ヌクレオチド上流に位置
する追加のリーダー−mRNA7接合配列(ATAACC)が見出された(図9
)。しかしながら、この追加のリーダー−mRNA7接合配列に相当するsgm
RNAは、ノーザンブロット分析で広範に拡散したバンドを生じた多量に存在す
るsgmRNA7と明確に識別されなかった(図5、6および7)。
の数および位置の変動は、LVのリーダー−mRNA接合配列を2個の米国単離
体であるISU1894およびISU79のそれと比較することによっても見出
した。総合すれば、これらのデーターは、PRRSVのsgmRNAが多形であ
り、sgmRNAの数および正確な大きさは分析を行った特定のPRRSV単離
体によって変化することを示している。しかしながら、6個のsgmRNAのネ
ステドセットが標準的なアルテリウイルスゲノム構成および転写を最もよく反映
していると思われる。
細胞系の保持およびウイルスの単離は、以前に記載したのと同じであった(Meng
et al., J. Gen. Virol., 75:1795-1801 (1994); Meng et al., J. of Veterina
ry Diagnostic Investigation, 8:374-381 (1996))。形質細胞腫細胞系SP2/
Oを用いて、MAb調製における細胞融合を行った。PRRSVATCCVR2
385を、PRRSVに特異的なモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマ
のスクリーニングの抗原として用いた。
感染多重度で接種し、48時間インキュベーションし、メタノールで固定した。
ハイブリドーマ上清を、固定した細胞単層上で37℃にて30分間インキュベー
ションした。フルオレセイン標識したヤギ抗−マウスIgG(H+L)接合体を
用いて、特異反応を検出した。1個のPRRSVN(ORF7生成物)特異的モ
ノクローナル抗体PP7eF11を正のコントロールとして用い、非PRRSV
特異的MAbからの細胞培養上清PPAc8を負のコントロールとして用いた。
らの全細胞溶解生成物を免疫源として用いて、マウスを免役した。PRRSVO
RF4および5を含む組換えバキュロウイルスの構築は、以前に報告したとおり
の方法で行った(Bream et al., J. Virol., 67:2665-2663 (1993))。簡単に説明
すれば、PRRSVORF4および5遺伝子を、個別にBamHIおよびEco
RIの制限部位を含むプライマーを用いて、pPSP・PRRSV2〜7の鋳型
からPCR増幅した(Morozov et al., Archives of Virology, 140:1313-1319 (
1995))。増幅した断片を上記の制限酵素で切断し、ベクターPVL1393(Inv
itrogen)に連結した。挿入した遺伝子はポリヒドリン遺伝子プロモーターの制御
下にあり(O'Reilly et al., バキュロウイルス発現ウイルス: 実験室便覧(Bacu
lovirus Expression Vectors: A Laboratory Manual), 107〜234頁,第2
版,ニューヨーク:W.H. Freeman and Company (1992))、制限酵素消化およびP
CR増幅によって確かめた。次に、組換えベクターDNAおよび線形化したAuto
grapha Califomia multinuclear polyhedrosis virus DNA (Invitrogen)を説明 書に記載の方法でSf9細胞に同時トランスフェクションした。組換えバキュロ
ウイルス中の挿入遺伝子は、ハイブリダイゼーションおよびPCR増幅によって
確かめた(O'Reilly et al., 1992)。組換えウイルスを用いて、昆虫細胞に接種 し、細胞溶解生成物をマウスの免疫に用いた。免疫は、2週間間隔で3〜5回の
腹腔内注射によって行った。脾臓細胞を以前に報告されている方法でSP2/O
骨髄腫細胞とハイブリダイゼーションした(Brown & Ling, 「ネズミモノクロー
ナル抗体(Murine Monoclonal Antibodies)」/抗体:実際的方法(Antibodies: a
practical approach), 81〜104頁,Catty D. Zoxford監修,Washing, D.C., IRL Press (1988))。ハイブリドーマを、IFAを用いてPRRSV特異 抗体の分泌についてスクリーニングし、PRRSVATCCVR2385との反
応を検出した。正のハイブリドーマを選択して、3回クローニングした。4個の
MAbをGP4に対して展開し、6個のMabをタンパク質に対して展開した。
Mabを、MonoAb IDキット(Zymed Laboratories Inc.)でイソタイプとした。
tibodies: A laboratory manual),471〜612頁,Cold Spring Harbor Lab
oratory, ニューヨーク(1988); Ausubel et al., 分子生物学の簡単な方法(Shor
t protocols in molecular biology),11.5〜11.7頁,第2版,ニュー ヨーク,Greene Publishing Associates and John Wiley & Sons (1992))。コ ーティング抗原を、PRRSVVR2385感染細胞から1%Triton X-100で抽
出した。MAbを、プレートに結合する抗原を用いてELISAでの結合活性に
ついて試験した。正常細胞からの抽出物および非PRRSV特異的MAbからの
細胞培養液PPAc8を、それぞれ負の抗原および負のコントロールとして用い
た。PRRSVN特異的MAbであるPP7eF11を、正のコントロールとし
て用いた。特異的反応を、ヤギ抗−マウスIgG(H+L)ペルオキシダーゼ接
合体を用いて検出し、基質2,2′−アジノ−ビス(3−エチルベンズチアゾリ
ン−6−スルホン酸)(ABTS)を用いて確かめた。次に、光学密度を405
nm(A405)で測定した。
al., J. Virol., 70:4767-4772 (1991))、MAbとPRRSVの農場単離体と の反応性を試験した。簡単に説明すれば、ATCCCRL11171細胞の単層
にPRRSVの農場単離体を0.001の感染多重度で接種し、48時間インキ
ュベーションし、メタノールで固定した。次に、細胞を1%BSAで室温にて1
時間ブロックした。MAbの細胞培養上清を2倍シリーズで希釈し、固定細胞プ
レートに加えた。PP7eF11およびPPAc8を、それぞれ正および負のコ
ントロールとして用いた。特異的反応を、上記の方法で検出した。
ow & Lane, 抗体:実験室便覧(Antibodies: A laboratory manual),471〜6
12頁,Cold Spring Harbor Laboratory, ニューヨーク(1988))。タンパク質 試料を様々な条件下で処理した後、ゲルで分離した。変性条件については、試料
を2%SDSおよび5%2−メルカプトエタノールを含むLaemmli試料中100℃ で3分間処理し、SDS−PAGEにかけた。非変性条件下では、試料を1%Tr
iton X-100を含む試料緩衝液中で40℃にて20分間処理し、PAGEにかけた
。次に、分離したタンパク質を、電気泳動によってニトロセルロース膜に移した
。ニトロセルロース膜を、3%BSAでブロックした。MAbを、マルチスクリ
ーニング装置を用いて膜上での抗原との反応性についてスクリーニングした。ブ
タ抗PRRSV血清を正のコントロールとして用いて、PPAc8由来の細胞培
養物上清を負のコントロールとして用いた。結合した抗体は、ヤギ抗マウスIg
G+IgA+IgMペルオキシダーゼ接合体またはヤギ抗ブタIgGペルオキシ
ダーゼ接合体とインキュベーションした後、4−クロロ−1−ナフトール基質で
発色することによって検出した。
験した(Mecham et al., Viral Immunol., 3:161-170 (1990); White et al., J.
Gen. Virol., 71:4767-4772 (1990))。ハイブリドーマ上清を、30〜70プラ
ーク形成単位を含む同容積のPRRSVと混合し、これを10%モルモット補体
を含むDMEMで希釈した。ウイルス−抗体混合物を37℃で1時間インキュベ
ーションした後、6ウェルプレートでATCCCRL11171細胞の単層に移
し、37℃で更に1時間インキュベーションした。次に、アガロース培地混合物
で、単層を被覆した。37℃で3日間インキュベーションした後、単層を0.0
5%ニュートラルレッド/アガロースで染色した。ブタ抗PRRSV血清を正の
コントロールとして用い、非PRRSV特異的MAb由来のハイブリドーマ細胞
培地を負のコントロールとして用いた。
71細胞上でIFAでスクリーニングした。IFA陽性のハイブリドーマを選択
して、増幅し、クローニングした。6個のMAbをPRRSVEタンパク質に対
して展開し、4個をGP4に対して展開した。それらの総ては、強度には若干差
があるが強い核周囲蛍光を示し、これはPRRSVNタンパク質特異的MAbの
細胞質染色とは異なっていた(図10)。この結果は、オリゴ糖の糖タンパク質
への移行は一般に小胞体およびゴルジ体のような特定の区画で行われるので、G
P4およびE糖タンパク質はPRRSV感染細胞の非細胞区画で合成され、蓄積
されることを示していた(Pfeffer et al., Ann. Rev. Biochem., 56:829-852 (1
987))。GP4およびEは、膜関連糖タンパク質と予想された(Meng et al., 199
4, & Morozov et al., Archives of Virology, 140:1313-1319 (1995))。対照的
に、PRRSVNタンパク質は塩基性および親水性が高く、PRRSV感染細胞
の細胞質で合成され、これはN−特異的MAb染色によりIFAでの蛍光の細胞
質ゾル分布の観察によって示された。総てのMAbは、サブタイプIgMとして
同定した。
Abの1%Triton X-100で抽出したPRRSV抗原との反応性を試験した。Eタ
ンパク質に対するMAbの中では、PP5bH4のみがPRRSV抗原に対して強
い反応性を示した(図11)。E特異的MAbの残部とPRRSV抗原との間に
は、明瞭な反応は見られなかった。GP4に対するMAbの中では、PP4bB3
のみがPRRSV抗原と穏和な反応性を示した。GP4に対するMAbの他の3
個は、反応性は全く示されなかった。負のコントロールは、ELISAでは反応
を示さなかった。
RRSV抗原とELISAにおける反応性を示した。この結果は、PP5bH4
によって認識されるエピトープは耐Triton X-100処理性であり、PP4bB3の
エピトープは部分的に耐洗剤性であることを示唆していた。他の8個のMAbに
よって認識されたエピトープは処理に対して感受性であり、配座依存性であるこ
とがある。Triton X-100は、一般に細胞膜の非変性特性に対して細胞膜を破壊す
るように選択されるが(Deutscher, 「タンパク質精製入門(Guide to protein pu
rification)」,酵素学の方法(Methodsin Enzymology),第182巻,サンディ エゴ,カリフォルニア,Academic Press, Inc. (1990))、この試験ではPRRS
Vタンパク質のエピトープは、MAb結合によって観察したところ、抽出工程の
際に幾分変化した。
して、MAbが配座依存性エピトープに対するものであるという推論を確かめた
。SDS−PAGEでの変性条件下では、PP5bH4のみが、ブタ抗PRRS
V血清を用いて検出した推定物Eと一致する26kDaの位置における精製PR
RSVビリオンのバンドを認識した(図12)。次に、イムノブロッティングを
非変性PAGEで行い、エピトープが非変性条件下で保存されるかどうかを試験
した。6個のMAb〜Eの中で、PP5bH4のみがPRRSV抗原と反応を示
した。MAb〜GP4の中、いずれもこの試験における条件下では精製ビリオン
または感染細胞中のPRRSV抗原を認識しなかった(結果は示されていない)
。
とはできず、これらのMAbによって認識されたエピトープは連続的構造から誘
導されないことを示唆していた。MAbPP5bH4は26kDaの位置におい
てPRRSVと反応し、Eの分子質量についての報告が確認された(Meulenberg
et al., Virology, 192:62-72 (1995))。この結果は、他の9個のMAbによっ てにクローン指揮されたエピトープは洗剤処理に対して感受性であり、ELIS
Aのものに相当することを示した。また、この結果は、エピトープが配座依存性
であることを示唆していた。PP4bB3は、ウェスタンブロットにおいてPR
RSV抗原と全く反応性を示さず、これはPAGEおよび移行の際にエピトープ
が喪失しまたは変更されることによる可能性がある。
は、ウイルス中和活性があるかどうかを試験した。1個のみのE特異的MAb、
すなわちPP5dB4が、VR2385単離体に対し相同的中和の能力を示した
。正のコントロールであるブタ抗PRRSV血清も、ウイルス中和活性を示した
。
RRSVVR2385に対して相同的ウイルス中和活性を示した。PP5dB4
はELISAおよびウェスタンブロット水溶性においてPRRSV抗原を認識す
ることができないので、中和エピトープは配座依存性であった。また、PP5d
B4の中和活性は、エピトープの少なくとも一部はビリオン表面上に位置してお
り、MAbにより接近可能であることを示唆している。PP5dB4の中和活性
の機構は明らかでない。これは、ウイルス結合または細胞中への侵入がブロック
されることによるものと考えることができる。
差反応性を試験し、他のPRRSV単離体でのエピトープの存在を測定した(表
5)。固定細胞ELISAを用いたが、これらのMAbのほとんどが配座依存性
エピトープを認識しかつこれらのエピトープを固定細胞に保存することができる
からである。総てのMAbは総ての単離体と反応するが、異なる力価で反応する
。この結果は、MAbによって認識されたエピトープが、試験した単離体中に保
存されることを示唆している。しかしながら、試験を行った単離体には抗原性の
差がある。力価が256以上である場合には、反応性強度は高として任意に定義
され、力価が64〜128である場合には中として、また力価が32以下である
場合には低として定義された。試験を行った23個の単離体の中、PRRSVV
R2385のみが10個のMAbの中7個と高い反応性を有した。5個の単離体
は、10個のMAbの中少なくとも6個と低い反応性を有し、12個の単離体は
10個のMAbの中少なくとも6個と中程度の反応性を有し、他の5個の単離体
は半数のMAbと低反応性を有した。MAb PP4dG6およびPP5bH4
は、ほとんどの単離体と他のMAbより低い反応性を示した。PP4bB3は、
総てのMAbの中で、GP4およびEタンパク質に対して最も強い反応性を示し
た。力価の差は、1個のMAbと異なる単離体との反応については64倍程度で
あり、例えばPRRSVRP10およびRP12と反応するMAbPP4cBl
1の力価は、それぞれ16および1024であった。一方、1個の単離体とのM
Abの力価の差は128倍程度であり、例えばPRRSVRP11と反応するM
AbPP4bB3およびPP4bC5の力価はそれぞれ1024および8であっ
た。この結果は、異なるMAbによって認識されるエピトープは異なっているこ
とを示唆した。正のMAbコントロールは、ISU−51を除き総ての単離体と
強い反応性を示す。MAbとPRRSV単離体との反応性の差は、VR2385
、ISU22、ISU55およびRP45のアミノ酸配列アイデンティティーが
ORF4では94〜98%であり、ORF5では88〜97%であるという報告
と一致した(Meng et al., J. Gen. Virol., 140:745-755 (1995))。
がGP4に対して開発された。PP5bH4を除き、それらの総ては、ELIS
Aおよびイムノブロッティングによって測定したところ、配座依存性エピトープ
に対するものであった。MAbPP5dB4は、VR2385に対してウイルス
中和活性を示した。MAbとPRRSVの農場での単離体との反応性のパターン
は、PRRSVGP4およびEには抗原性の差があることを示唆し、これにより
MAbのPRRSVNおよびORF3生成物に対するMAbについての以前の報
告が確かめられた(Nelson et al., J. Clinical Microbiology, 31:3184-3189 (
1993); Drew et al., J. General Virol., 76:1361-1369 (1995); Wieczorek-Kr
ohmer et al., Veterinary Microbiology, 51:257-266 (1996))。
製は以前に報告された方法で行った(Meng et al., J. Gen.Virol., 75:1795-180
1 (1994); Meng et al., J. Vet. Diag. Invest., 8:374-381 (1996); Halbur e
t al., Vet. Pathol, 32:648-660 (1995))。PRRSV単離体ATCCVR23
85(Meng et al., 1994 & Morozov et al., 1995)は、ORF2〜4遺伝子のP
CR増幅に用いた。
)昆虫細胞を培養して、バキュロウイルスを増殖させた。バキュロウイルス株Aut
ographa California multinuclear polyhedrosis virus(AcMNPV)を、組
換えバキュロウイルス構築のための親ウイルスとして用いた。
の構築を、以前に報告された方法で行った(Bream et al., J. Virol., 67:2655-
2663 (1993))。簡単に説明すれば、PRRSVORF2〜4遺伝子は、ORF2
および3の遺伝子についてはBamHIおよびPstI、ORF4についてはB
amHIおよびEcoRIの制限部位を含むプライマーで、pPSP・PRRS
V2〜7プラスミドの鋳型から別個にPCR増幅した。
ACATGAAATGGGGT3′であり、復帰プライマーは5′CCACCT GCAG ATTCACCGTGAGTTCGAAAG3′であった。ORF3に
ついての前進プライマーは5′CGTCGGATCCTCCTACAATGGC
TAATAGCT3′であり、復帰プライマーは5′CGCGCTGCAGTG
TCCCTATCGACGTGCGGC3′であった。ORF4についての前進
プライマーは5′GTATGGATCCGCAATTGGTTTCACCTAT
AA3′であり、復帰プライマーは5′ATAGGAATTCAACAAGAC
GGCACGATACAC3′であった。増幅断片を上記の制限酵素で切断し、
ORF2および3断片についてはベクターpFastBAC1(GIBCO BRL)に、 ORF4断片についてはベクターPVL1393(Invitrogen)に連結した。挿入
した遺伝子は、ポリヘドリン遺伝子プロモーターによって制御され(O'Reilly et
al., バキュロウイルス発現ベクター:実験室便覧(Baculovirus Expression Ve
ctors: A Laboratory Manual), W.H. Freeman & Co., ニューヨーク(1992 年))、制限酵素消化およびPCR増幅によって確かめた。次に、ORF2〜4
遺伝子を別々に含む組換えベクターを単離して、ORF2伝達ベクターについて
はpPSP・Ac−p2、ORF3伝達ベクターについてはpPSP・Ac−p
3、およびORF4伝達ベクターについてはpPSP・Ac−p4と命名した。
pPSP・Ac−p2およびpPSP・Ac−p3については、それらのDNA
を単離し、Bacmidと呼ばれるバキュロウイルスの全ゲノムを含むコンピテ
ントなDH10BACE. coli 細胞(GIBCO BRL)にトランスフェクションした。
系(GIBCO BRL)を用いて生成した。単離した組換えBacmidDNAをSf9 昆虫細胞にトランスフェクションした後、細胞培地をウイルス保存物として回収
した。ORF4組換えウイルス構築のため、pPSP・Ac−p4DNAおよび
線形化AcMNPVDNA(Invitrogen)を説明書に記載されているようにSf9
細胞に同時トランスフェクションした。推定的組換えバキュロウイルスを、3回
の閉塞体が負のプラーク精製(occlusion body-negative plaque purification) の後に選択した。組換えウイルスに挿入された遺伝子は、ハイブリダイゼーショ
ンおよびPCR増幅によって確かめた(O'Reilly et al., 1992)。4個の組換え 体を組み換えバキュロウイルスの3株のそれぞれについて選択した。ブタ抗PR
RSV血清を用いる間接免疫蛍光法は、それぞれの株についての4個の組換え体
が同様なタンパク質発現レベルを有することを示した。更に検討を行うため、そ
れぞれの株から1個をORF2の組換えウイルスについてはvAc−P2、OR
F3の組換えウイルスについてはvAc−P3、およびORF4の組換えウイル
スについてはvAc−P4と命名した。
.1の感染多重度で感染させ、72時間インキュベーションした。ブタ抗PRR
SV血清を用いて、昆虫細胞で発現される特異タンパク質を検出した。総タンパ
ク質発現を、固定した感染細胞で検出し、染色して、蛍光顕微鏡下で観察した。
細胞表面発現を、ブタ抗PRRSV血清で4℃にて1時間インキュベーションし
た未固定および未透過性化細胞上で検出し、フルオレセインで標識したヤギ抗ブ
タIgG接合体で4℃にて1時間染色した後、蛍光顕微鏡下で観察した。
& Lane, 抗体:実験室便覧(Antibodies: A laboratory manual),Cold Spring
Harbor Laboratory, ニューヨーク(1988))。組換えウイルスまたはwtAcM NPVで感染させた昆虫細胞からの細胞抽出物を、この分析に用いた。タンパク
質をSDS−PAGEで分離し、電気泳動によってニトロセルロース膜に移した
。膜を、ブタノール抗PRRSV血清と共に室温にて1時間インキュベーション
した。特異反応をヤギ抗ブタIgGペルオキシダーゼ接合体で検出した後、4−
クロロ−1−ナフトール基質中で発色した。
0〜72時間インキュベーションした。未処理の昆虫細胞を、同時にコントロー
ルとして感染させた。細胞溶解生成物を回収して、SDS−PAGEおよびイム
ノブロッティングを行った(O'Reilly et al., 1992)。
解生成物を用いて、ウサギでの組換えタンパク質の免疫原性を試験した。2匹の
12週齢のウサギに、これらの組換えタンパク質をそれぞれ筋肉内および皮下注
射した。2回の追加免疫注射の10日後に、血液を採取した。抗体を間接ELI
SAで試験した(Ausubel et al., 分子生物学の簡単な方法(Short protocols in
molecular biology),11.5〜11.7頁,第2版,ニューヨーク,Green P
ublishing Associates and John Wiley & Sons (1992))。精製したPRRSV ビリオンを超音波処理し、96ウェルのプレートのコーティングに用い、ヤギ抗
ウサギIgGへペルオキシダーゼ接合体を用いて、ウサギ血清試料中の抗PRR
SV抗体を検出した。免疫前ウサギ血清を、負のコントロールとして用いた。基
質2,2−アジノ−ビス(3−エチルベンズチアゾリン−6−スルホン酸)(A
BTS)を用いて、特異反応を確かめた。
えバキュロウイルスを組み換えBacmidを含むE. coliから選択した後、S f9昆虫細胞のトランスフェクションから集めた。組換えウイルスを、更にDN
AハイブリダイゼーションおよびPCR増幅によって確かめた。感染細胞由来の
DNAとORF2〜4のPRRSV遺伝子由来の特異的プローブとのハイブリダ
イゼーション、およびPCR増幅のいずれも、組換えバキュロウイルスはクロー
ニングした正しい遺伝子を有することを示していた(データーは示されていない
)。
光 High FiveTM細胞にvAc−P2、vAc−P3、vAc−P4またはwtA cMNPVを感染させ、72時間インキュベーションし、メタノールで固定して
、ブタ抗PRRSV血清を用いるIFAによって総タンパク質発現を検討した。
未固定および未透過性化昆虫細胞を4℃で染色し、IFAによって細胞表面の免
疫蛍光を検出した。vAc−P2に感染した細胞では、弱い細胞質蛍光があり、
vAc−P3またはvAc−P4に感染した昆虫細胞では強い細胞質蛍光があり
、wtAcMNPVに感染した細胞では特異蛍光は見られなかった(図17)。
vAc−P2、vAc−P3およびvAc−P4に感染し、4℃で染色し、固定
および透過性化を行わなかった昆虫細胞には、明瞭な細胞表面免疫蛍光が見られ
た(図15)。細胞表面染色は、wtAcMNPVに感染した昆虫細胞では見ら
れなかった。また、抗体の非存在下において組換えウイルスに感染した昆虫細胞
は、蛍光を全く示さなかった(データーは示さない)。
ンした。昆虫細胞における組換えタンパク質の発現を、全細胞抽出物を用いて分
析した。総タンパク質試料をSDS−PAGEにかけ、ウェスタンブロッティン
グによってニトロセルロース膜に移し、ブタ抗PRRSV血清で検出した(図1
9A)。精製したPRRSビリオンを加え、同じゲルで分析した。昆虫細胞で発
現したORF2生成物は、Mrにおいて27および29kDaの種として検出さ
れた。ORF3生成物は、22、25、27〜31および35〜43kDaの多
バンド種として検出された。27〜31および35〜43kDaのMrにおける
シグナルは、識別して単一バンドとすることは困難であり、特異なグリコシル化
または部分タンパク質分解による可能性がある。ORF4生成物は、15、18
、22、24、28および30kDaの多バンド種として見出された。これらの
特異的バンドは、wtAcMNPVに感染した昆虫細胞では見られなかった。精
製したPRRSV試料では、Mrで少なくとも4つのバンド:15、19、27
〜31および45kDaがあった。精製したPRRSビリオンで検出された特異
的バンドは、正常細胞コントロールでは見られなかった(図19A)。
マイシン処理を行い、ツニカマイシンがN−結合グリコシル化を阻害するので組
換えタンパク質がN−グリコシル化されるかどうかを試験した。処理の後、OR
F2組換えタンパク質の29kDaのバンドが消失し、25kDaが出現し、2
7kDaの種には変化がなかった(図20A)。ORF3の組換えタンパク質に
ついては、27〜31および35〜43kDaの種が消失し、22〜27kDa
のバンドには変化がなかった。ORF3の組換えタンパク質の27kDaの種は
、ツニカマイシン処理の後には更に多くなった。N−グリコシル化阻害の後、O
RF4の組換えタンパク質は、15および18kDaの種のみとして示され、2
2〜30kDaのバンドは消失した。15および18kDaのバンドは、ツニカ
マイシン処理の後には更に鮮明かつ濃くなった。wtAcMNPVに感染した昆
虫細胞からの抽出物では、シグナルは全く検出されなかった。
vAc−P3およびvAc−P4に感染した昆虫細胞の溶解生成物でウサギを免
役することによって試験した。ウサギ血清試料中の抗PRRSV抗体の存在は、
ELISAによって検出した。免役したウサギの平均力価は、vAc−P2、v
Ac−P3およびvAc−P4細胞溶解生成物の群についてそれぞれ192、1
28および382であった(表6)。
パク質を昆虫細胞で発現させた。Sf9細胞で閉塞体が負のプラーク(occlusion
body-negative plaque)を選択する代わりにE. coliで組換えバキュロウイルス の選択工程を行ったので、ORF2および3のクローニング法はORF4よりも
ずっと速やかであった。High FiveTM細胞でのタンパク質収率はSf9細胞より 高いと考えられているので、Sf9細胞をバキュロウイルスの増殖に用い、High
FiveTM細胞をタンパク質発現に用いた(Wickham et al., Biotechnology Progre
ss, 8:391-396 (1992) & Davis et al., In Vitro Cell and Developmental Bio
logy, 29A:388-390 (1993))。High FiveTM細胞は無血清培地に適合させ、将来の
タンパク質精製に役立つようにしてあり、また大規模な工業的生産に適する懸濁
培養に適合させることもできる。
ウイルスに感染した昆虫細胞で発現することをIFAによって示された。vAc
−P2に感染した細胞では弱い細胞質蛍光があり、vAc−P3およびvAc−
P4に感染した細胞では強い細胞質蛍光があった。vAc−P2に感染した細胞
の蛍光が弱い理由は知られておらず、メタノールで固定した後のエピトープの変
化による可能性がある。未固定および未透過性化昆虫細胞は4℃で染色して、ブ
タ抗PRRSV抗体が細胞表面タンパク質のみと反応し細胞質には入らないよう
にした。vAc−P2、vAc−P3およびvAc−P4組換えウイルスに感染
した昆虫細胞には、明瞭な細胞表面免疫蛍光が見られたが、これは組換えタンパ
ク質が効率的に加工されて、細胞表面に転移されたことを示している。この結果
は、ORF2〜4生成物が膜関連タンパク質であることを示唆しており、これは
配列研究からの予測と一致している(Morozov et al., Archives of Virology, 1
40:1313-1319 (1995))。しかしながら、これらの生成物がPRRSVに感染した
哺乳類細胞の細胞表面にも転移されまたは組立てて表面タンパク質としてのビリ
オンとなるかどうにかについては明らかではない。最近の報告は、ORF3およ
び4生成物がウイルス性構造タンパク質であることを示していた(VAN Nieuwstad
t et al., J. Virol., 70:4767-4772 (1996))。これらのタンパク質の運命を検 討するには、更に実験を行う必要がある。
とを示していた。ORF2生成物は、Mrが27および29kDaの種として検
出された。ツニカマイシン処理により29kDaバンドがなくなり、25kDa
の種が導入され、27kDaには変化が見られず、29kDaがN−グリコシル
化されたことを示唆していた。PRRSVVR2385ORF2の予想Mrは2
9.5kDaであり、2個の可能なグリコシル化部位を有する(Morozov et al.,
1995)。25kDaの種は、37〜38シグナル配列(Meulenberg et al., Viro
logy, 192:62-72 (1995))が成熟タンパク質で除去されるならば、ORF2のコ アタンパク質である可能性がある。29と25kDaのバンドの4kDaの差は
、1個のグリコシル残基のMrが約2〜3kDaであるので、炭水化物構造によ
るものと思われる(Trimble et al., J. Biol. Chem., 250:2562-2567 (1983))。
27kDaの種は、ツニカマイシン処理に感受性ではなく、O−結合グリコシル
化または他の翻訳後修飾によって修飾される可能性がある。
〜43kDaの多バンド種として示された。28〜43kDaの種は、vAc−
P3に感染した昆虫細胞のツニカマイシン処理によって除去され、これらはN−
結合糖タンパク質でありかつ多バンドはディファレンシャルグリコシル化(diffe
rential glycosylation)によるものであることを示唆していた。PRRSVVR
2385ORF3生成物の予想Mrは、28.7kDa(LVのものより約2k
Da小さい)であり、7個の可能なN−結合グリコシル化部位を有する(Morozov
et al., 1995)。ORF3の組換えタンパク質の27kDaの種はコアタンパク
質である可能性があるが、これはツニカマイシン処理の後に量が増加し(図20
A)かつエンドグリコシダーゼFによる精製PRRSVビリオンの処理の後には
27kDaのバンドが出現しかつ45kDaのバンドが消失したからである(デ
ーターは示さない)。27kDaより小さな種は、切詰めタンパク質(truncated
protein)またはタンパク質分解生成物である可能性がある。無処理試料の27 〜43kDaのバンドは個々のバンドに識別することは困難であり、これらは過
剰負荷または部分タンパク質分解による可能性がある。43kDaの種は、7個
のN−結合グリコシル化部位を有しかつ約2〜3kDaが各グリコシル残基と見
なされているので、完全にグリコシル化された生成物である可能性がある(Trimb
le et al., 1983)。最近の報告は、LVのORF3が45〜50kDaの構造タ
ンパク質をコードし、昆虫細胞中のORF3の組換えタンパク質が放射性免疫沈
澱によってMrが28〜44kDaとして検出されたことを示していた。28k
Daの種は、LVORF3生成物のコア生成物として見出された。米国特許出願
連続番号第PRRSVとLVのORF3からの組換えタンパク質のMrには差が
あると考えられており、これは用いられる発現系が異なっているかまたはこれら
2種類の単離体でこの遺伝子が異なっていることによる可能性がある。もう一つ
の報告には、バキュロウイルスで発現したLVORF3のカルボキシ末端の19
9アミノ酸の組換え融合タンパク質はN−グリコシル化されず(Katz et al., Ve
t. Microbiol., 44:65-76 (1995))、これは同一遺伝子からの発現生成物の多様 性が説明されることを示していた。
た。ツニカマイシン処理の後には、22〜30kDaのバンドはなくなり、15
,18kDaのバンドには変化がなく、これは22〜30kDaの種が様々な程
度にN−グリコシル化されていることを示唆していた。PRRSVVR2385
のORF4は、4個の可能なN−グリコシル化部位を有する19.5kDaのタ
ンパク質をコードすると予想された(Morozov et al., 1995)。ORF4生成物の
15kDaの種はコアタンパク質であり、18kDaのバンドはコアタンパク質
とO−結合グリコシル残基または他の修飾物である可能性がある。LVORF4
が31〜35kDaの構造タンパク質をコードし、昆虫細胞で発現したORF4
の組換えタンパク質が17kDaのコアタンパク質を有する20〜29kDaの
種として検出されたことが報告された(VAN Nieuwstadt et al., 1996)。また、 Mrに差があることの理由は、クローニングされる遺伝子の差および発現系が異
なることによると思われる。もう一つの報告は、ORF4が十分に保存される領
域ではないことを示すことによって差を説明していた(Kwang et al., J. Vet. D
iag. Invest., 6:293-296 (1994))。
したことを示していた。この結果は、これらの組換えタンパク質が、PRRSV
に感染した哺乳類細胞におけるそれらの天然の相手と同様な免疫原性を有するこ
とを示唆している。
虫細胞の細胞質および細胞表面のいずれでも検出されることを示していた。OR
F2〜4の組換えタンパク質は、N−結合糖タンパク質であり、グリコシル化の
程度によって識別される。精製PRRSVビリオンを同時に分析し、免疫ブロッ
ト法で4個のバンドを示した。しかしながら、オリゴクローナルまたはモノクロ
ーナル抗体を欠いているため、ORF2〜4生成物のいずれかが精製ビリオンで
検出されるかどうかを予測することは困難である。ブタ抗PRRSV血清の組換
えタンパク質との反応は、これらのタンパク質の天然の結合相手が天然の宿主に
免疫応答を誘導したことを示唆した。ウサギでの抗PRRSV抗体の誘導は、こ
れらの組換えタンパク質が、PRRSVに感染した天然宿主に天然のORF2〜
4生成物と同様な免疫原性を有することを示唆していた。
al., 1994 and 1996; Halbur et al., 1995)。Spodoptera frugiperda clone 9
(Sf9)およびHigh FiveTM (Invitrogen)昆虫細胞を用いて、バキュロウイ ルスを増殖させた。PRRSV単離体VR2385(Meng et al., 1994 and 199
6)を用いて、遺伝子増幅を行い、BEVSにクローニングした。PRRSVビリ
オンは、以前に報告されている方法で精製した(Meng et al., 1994)。バキュロ ウイルスのAutographa california multinuclear polyhedrosis virus(ACM NPV)株を親ウイルスとして用いて、組換えウイルスを構築した。
た(Meng et al., 1994)。PRRSV ORF5〜7を個別に含むバキュロウイ ルス転移ベクターの構築は、以前に報告されている方法を用いて行った(Bream e
t al., 1993)。簡単に説明すれば、PRRSV ORF5〜7遺伝子を、Bam
HIおよびEcoRIの制限部位を含むプライマーで鋳型pPSP・PRRSV
2−7プラスミド個別にPCR増幅した。ORF5の前進プライマーは5′TG
CCAGGATCCGTGTTTAAATATGTTGGGG3′であり、復帰
プライマーは5′CGTGGAATTCATAGAAAACGCCAAGAGC
AC3′であった。ORF6についての前進プライマーは5′GGGGATCC AGAGTTTCAGCGG3′であり、復帰プライマーは5′GGGAATT C TGGCACAGCTCATTGAC3′であった。ORF7についての前進
プライマーは5′GGGGATCCTTGTTAAATATGCC3′であり、
復帰プライマーは5′GGGAATTCACCACGCATTC3′であった。
増幅した断片をBamHIおよびEcoRIで切断し、単離して、ベクターPV
L1393(Invitrogen)に連結し、これをまたBamHIおよびEcoRIで切
断して正確な配向を確保した。挿入遺伝子はポリヘドリン遺伝子プロモーターの
制御下にあり(O'Reilly et al., 1992)、制限酵素消化およびPCR増幅で確認 した。ORF5〜7遺伝子を個別に含んでいる組換えベクターを単離した:OR
F5にはpPSP.Ac−E、ORF65にはpPSP.Ac−M、およびOR
F7にはpPSP.Ac−N転移ベクター。
PSP.Ac−E、pPSP.Ac−MおよびpPSP.Ac−Nの組換えプラ
スミドDNAを用いて、製造業者の指示に従って同時トランスフェクションした
。推定的組換えウイルスを、3回の閉塞体が負のプラーク(occlusion-negative
plaque)の精製後に選択した。組換えウイルスに挿入された遺伝子は、ハイブリ ダイゼーションおよびPCR増幅によって確かめた(O'Reilly et al., 1992)。 4個の組換え体を組み換えウイルスの3株のそれぞれについて選択し、ブタ抗P
RRSV血清を用いる免疫蛍光分析法と同様であることを見出した。それぞれの
株から1個の組換えウイルスを任意に選択し、ORF5を含む組換えウイルスに
ついてはvAc−E1、ORF6を含む組換えウイルスについてはvAc−M1
、およびORF7を含む組換えウイルスについてはvAc−N1と命名した。
arlow and Lane, 1988)。感染した昆虫細胞、精製PRRSVまたは正常細胞か らの全タンパク質を、試料として用いた。タンパク質をSDS−PAGEで分離
し、電気泳動によりニトロセルロース膜に移した。ニトロセルロース膜を3%B
SAでブロックし、ブタ抗PRRSV血清と室温にて1時間反応させた。結合抗
体は、ヤギ抗ブタIgGペルオキシダーゼ接合体とインキュベーションした後、
4−クロロ−1−ナフトール基質と発色させることによって検出した。
(O'Reilly et al., 1992)。
/N−グリコシダーゼF混合物(PNGアーゼF)およびエンドグリコシダーゼ
H(Boehringer-Mannheim Biochemicals)を用いて、製造業者の指示通りに感染Hi
gh FiveTM細胞(0.1PFU/細胞;感染後72時間)からの溶解生成物を処 理した。簡単に説明すれば、105個の細胞を、30μgのリーシス緩衝液で溶
解した。次に、細胞溶解生成物10μgをPNGアーゼF、エンドグリコシダー
ゼHで消化し、または未処理のマーカー保持し、未処理コントロールとして用い
た。試料を37℃で24時間インキュベーションした後、SDS−PAGE上で
分析した。
iveTM細胞および未感染High FiveTM細胞をメチオニン不含培地で1回洗浄し、感
染から48時間後に1時間飢餓状態にした。次に、50ci/mlのTrans35S標識
(メチオニンおよびシスチン)(Amersham Life Science Inc.)/メチオニン不含
培地を、感染細胞に加えた。3時間後に、細胞をPBSで洗浄し、RIPAリー
シス緩衝液(10mMTris−HCl,pH8.0;1mM EDTA;15
0mM NaCl;1%NP40;1%デオキシコール酸ナトリウム;0.1%
SDS)に加えた。免疫沈澱およびゲル電気泳動は、以前に記載されている方法で
行った(Hutchinson et al., J. Virol., 66:2240-2250 (1992))。
h FiveTM細胞の単層にwtAcMNPVまたは組換えバキュロウイルスを接種し
、72時間インキュベーションし、固定して、総ての組換えタンパク質発現をブ
タ抗PRRSV血清で検出した。接種を行った昆虫細胞は、細胞表面タンパク質
の存在についても検討した。未固定で未透過性化細胞をブタ抗血清と4℃で1時
間反応させ、フルオレセインを標識したヤギ抗ブタIgG接合体と共に4℃で更
に1時間インキュベーションした後、蛍光顕微鏡下で観察した。
生成物を、12週齢のウサギに筋肉内および皮下注射した。2匹のウサギを、E
、MおよびN組換えタンパク質のそれぞれについて免役した。3週間の間隔を置
いて、2回の追加接種を行った。注射投与量は、2×106個の昆虫細胞由来の
細胞溶解生成物であった。2回目の追加接種の10日後に、血液を採取した。抗
体は、間接ELISAで試験した。精製PRRSVビリオンを超音波処理し、9
6ウェルのプレートのコーティングに用い、ヤギ抗ウサギIgGペルオキシダー
ゼ接合体を用いて、ウサギ血清試料中の抗PRRSV抗体を検出した。免疫前ウ
サギ血清を、負のコントロールとして用いた。基質2,2′−アジノ−ビス(3
−エチルベンズチアゾリン−6−スルホン酸)(ABTS)を用いて、特異的反
応を明らかにした。
クローニングされた遺伝子が含まれていることを確認した。PRRSV遺伝子か
らのプローブと組換えバキュロウイルスのハイブリダイゼーションにより、PR
RSV遺伝子が組み換えバキュロウイルスに含まれていることが示された。PR
RSV遺伝子からの特異的プライマーによるPCR増幅では、組換えウイルスか
らでありかつwtAcMNPVにはない単一バンドが示された(結果は示されて
いない)。これらの試験により、組換えバキュロウイルスがPRRSV遺伝子O
RF5〜7を含むことを確かめた。
ける表面免疫蛍光 vAc−E1、vAc−M1、vAc−N1およびwtAcMNPVに感染し
たHigh FiveTM細胞を、総発現タンパク質および細胞表面発現の存在について検 討した。vAc−E1およびvAc−M1に感染した細胞には、弱い細胞質傾向
が見られた。対照的に、vAc−N1に感染した昆虫細胞には、強い細胞質蛍光
が見られ、wtAcMNPVに感染した細胞には、蛍光は見られなかった(図1
8)。vAc−E1およびvAc−M1に感染した細胞には、明瞭な細胞表面免
疫蛍光が見られた(図16)。しかしながら、vAc−N1およびwtAcMN
PVに感染した昆虫細胞には、表面免疫蛍光は見られなかった。また、組換えウ
イルスに感染した抗体昆虫細胞の非存在下では、蛍光は全く見られなかった(デ
ーターは示されない)。
M1およびvAc−N1を感染させ、72時間インキュベーションした。総タン
パク質試料にSDS−PAGE処理を行い、ブタ抗PRRSV血清を用いてウェ
スタンブロット法によって分析した(図19A)。昆虫細胞で発現した組換えタ
ンパク質Eは、16、18、20、24および26kDaの多バンド種として検
出された。昆虫細胞で発現したEは、精製PRRSVにおける26kDaの種で
ある天然のEと比較して多様性が大きくかつMrが低かった。昆虫細胞で発現し
たMは、19kDaのバンドとして検出され、精製PRRSVでの天然Mに相当
した。昆虫細胞で発現したNは、15kDaのバンドとして検出され、これも精
製PRRSVでの天然Nに相当した。これらの特異的バンドは、正常な昆虫細胞
(結果は示されていない)およびwtAcMNPVに感染したものでは検出され
なかった。精製PRRSビリオンは、同じゲルで分析した。少なくとも5個のバ
ンド15、19、24,26〜30および45kDaが見られた。精製PRRS
ビリオンで検出された特異的バンドは、正常な哺乳類細胞コントロールでは見ら
れなかった。
するため、組換えバキュロウイルスに感染した昆虫細胞をツニカマイシンで処理
し、N−結合グリコシル化を阻害した。ツニカマイシン処理の後には、20〜2
6kDaの種はvAc−E1に感染した昆虫細胞では検出されなかったが、16
および18kDaのバンドが更に多くなった。vAc−M1およびvAc−N1
に感染した細胞では、MおよびNタンパク質のMrにはツニカマイシン処理の後
には変化が見られなかった(図20B)。
c−N1に感染した昆虫細胞の溶解生成物でウサギを免役することによって、免
疫原性について試験した。次に、ELISAを行い、ウサギ血清試料における抗
PRRSV抗体の存在について試験した。E、MおよびNで免役したウサギの平
均力価は、それぞれ384、320および2,056であった(表7)。
昆虫細胞でE、MおよびNを発現させた。High FiveTM細胞のタンパク質収率は Sf9細胞より高いと考えられるので、Sf9細胞をバキュロウイルスの増殖に
用い、High FiveTM細胞をタンパク質発現に用いた(Wickman et al., 1992 and D
avis et al., 1993)。
虫細胞でこれらの遺伝子を発現させ、EおよびMは昆虫細胞の細胞表面に輸送さ
れた。この結果は、昆虫細胞で発現したEおよびMは膜関連タンパク質であり、
翻訳後修飾において効率的に加工されることを示唆していた。EおよびMの細胞
質免疫蛍光強度が昆虫細胞で低いことの理由は、不明である。感染した昆虫細胞
の固定後にエピトープが喪失しまたは修飾されることによるのかもしれない。v
Ac−N1に感染した昆虫細胞では、強い細胞質免疫蛍光だけが観察され、表面
蛍光は検出されなかった。この結果は、バキュロウイルス発現Nが細胞表面に輸
送されず、細胞質ゾルにあることを示唆していた。この特徴は、配列研究から予
測された極めて親水性のヌクレオキャプシドタンパク質としてのその性質と一致
している(Meng et al., 1994)。
り小さいバンドは精製PRRSVでは見られなかった。昆虫細胞で発現したEは
、精製PRRSVでは26kDaの種である天然Eと比較して、多様性が一層大
きくかつMrが低かった(図19)。多バンドは、翻訳後修飾の際の昆虫細胞で
の差別的グリコシル化によるものであるかもしれない。ツニカマイシン処理によ
り、20〜26kDaのバンドがなくなり、16kDaのバンドの強度が増加し
た。処理後に18kDaのバンドが存在することは、O−結合グリコシル化、ホ
スホリル化または他の翻訳後修飾による可能性があった。20〜26のバンドは
、昆虫細胞におけるEの差別的N−グリコシル化種のバンドを表す。16kDa
のバンドは、グリコシル化されていないリーダー不含コアタンパク質である可能
性がある。組換えタンパク質EのPNGアーゼFおよびエンドグリコシダーゼH
処理の予備研究では、複雑なグリコシル化が行われることを示していた。ツニカ
マイシンおよびPNGアーゼFおよびエンドグリコシダーゼH処理のいずれでも
、19および15kDaのバンドの移動度は変化しなかったので、組換え体Mお
よびNはN−結合グリコシル化を行わなかった。これらの結果は、20〜26k
Daの組換えタンパク質EはN−グリコシル化され、昆虫細胞で発現した組換え
MおよびNタンパク質はN−グリコシル化されないことを示唆している。ツニカ
マイシン処理後の移動度の変化は、配列研究から決定したEポリペプチドにおけ
る2個のN−結合グリコシル化部位の存在と一致していた(Meng et al., 1994) 。しかしながら、配列研究は、MおよびNポリペプチドには、それぞれ2および
1個の潜在的N−結合グリコシル化部位があることを示唆していた。バキュロウ
イルス発現MおよびNでは、N−結合グリコシル化は検出されなかった。天然の
ものと比較して、昆虫細胞での組換えタンパク質は、免疫ブロット法から分かる
ように、ずっと豊富である(組換えタンパク質の装填量は、図19ではPRRS
Vレーンの約1%であった)。しかしながら、オリゴクローナルまたはモノクロ
ーナル抗体なしでは、差を測定することは困難である。
6〜30および45kDaがある。この結果は、PRRSVビリオンには少なく
とも3種類の構造タンパク質があるという以前の報告と一致している(Conzelman
n et al., Virology, 193:329-339 (1993); Nelson et al., J. Clin. Microbio
l., 31:3184-3189 (1994)and Mardassi et al., Arch. Virol., 140:1405-1418
(1994))。精製PRRSVでの45kDaのバンドは、報告されているようにO RF3生成物である可能性がある(Kapur et al., J. Gen. Virol., 77:1271-127
6 (1996))。24、27〜30kDaの種は数字で表すことはできない。PNG アーゼFおよびエンドグリコシダーゼHで処理した後、バンドパターンはPRR
SV試料については変化した。PNGアーゼFで処理したPRRSVでは、16
−kDaのバンドはEのグリコシル化されていないリーダーが除去されたコアタ
ンパク質を表し、27−kDaのバンドはE、MおよびNの他のPRRSVのも
う一つの構造タンパク質を示している可能性がある。しかしながら、これらのバ
ンドの性質は、オリゴクローナルまたはモノクローナル抗体によって決定する必
要がある。
然のPRRSVウイルス抗原を認識することができることを示唆していた。組換
えタンパク質は、PRRSVに感染した哺乳類細胞ではその天然のものと同じ抗
原性を示し、特に組換え体Nは、ウサギでEおよびNより高い抗体力価を誘導し
た。
チンを凍結乾燥ウイルスケーキとして調製し、滅菌水で再構成し、皮下(SC)
または筋肉内(IM)経路で投与した。この研究の目的は、3週齢のブタでのP
RRSVワクチンの免疫原性を1回の2ml用量をIMまたはSCでワクチン接種
することによって確認することであった。また、PRRSVワクチンが、ビルレ
ントPRRSVかぶISU−12によるチャレンジからブタの保護において、2
ml用量をIMまたはSCで1回ワクチン接種した3週齢のブタで安全でありかつ
有効であるかどうかも決定した。
XX ELISA試料)をEvergreen Partners( モーリス,ミネソタ)から購 入し、この研究に用いた。総てのブタは、ワクチン接種の時点で3週齢であった
。
ベルX+5で生産した。ワクチンは、使用前に2°〜7℃で保存した。ワクチン
は、5個を力価測定した。
調製した。保存ワクチンを、培地で最小保護用量レベル(用量当たり約104T
CID50)にまで希釈した。調製したワクチンの典型的な分量を、ウイルス抗
原の定量の目的で−70℃に保持した。この研究に用いた70頭のPRRSV血
清反応陰性の感受性の強いブタを、無作為に4つの処理群に分け、下記のように
してわく接種した。
ブタ(CおよびD群)には、ワクチンやプラシーボワクチンを接種しなかった。
た。コントロール動物は、チャレンジの前に採血して、PRRSVに対して血清
反応陰性(IDEXX ELISA S/P比<0.4)のままであることを確
かめた。
通隔離室(common isolation room)で混合し(commingled)、ビルレントPRRS Vでチャレンジした。群Dの動物は、非チャレンジコントロールとして残した。
ビルレントISU−12PRRSVチャレンジウイルスは、アイオワ州立大学(
エイムス、アイオワ)から入手した。ビルレントISU−12PRRSVチャレ
ンジウイルスを、PSP36細胞で膨張させた後、凍結(−70℃)保存物とし
て保持した。それぞれのブタノールに、チャレンジウイルス2mlを鼻内投与した
。PRRSVチャレンジ保存物を融解し、104TCID50/2mlに希釈した
後、投与した。チャレンジウイルスは、チャレンジの際には氷に固定した。チャ
レンジウイルス製剤の分量を−70℃に保持して固定した後、PSP36細胞上
で力価測定した。動物を、−1および0のチャレンジ後日数(DPC)に観察し
て、各種臨床症状にについてベースラインおよび1〜10DPCを確立した。
死亡のようなチャレンジ後の臨床症状について毎日評価を行った。
討した。全体的肺病巣の採点者は、それぞれのブタがどの処理群に属しているの
か知らされていなかった。簡単に説明すれば、それぞれの肺葉での肺病巣につい
ての得点は、PRRSV様病巣(色および組織に基づく)を示す肺葉の比率を計
算して記録し、その肺葉について可能な点数を掛けた。各肺葉についての最大得
点は、肺葉によって占められる全肺容積の相対比によって決定された。次に、総
ての肺葉の背側および腹側の外観からの得点を加えて、各ブタについての総得点
を得た。各動物についての可能な最大総得点は、100であった。
全体的病巣の得点を、変動分析を用いて比較した(一般的線形モデル)。非階層
化全体的病巣得点を用いる分散モデルの分析の使用は、正規確率分布内の得点を
当てはめることによって正当化された。パラメーター分析の誤差の比較は、それ
らが正規分布していることを示唆し、分散分析についての主要な仮定を実証して
いた。従って、階層化した全体的肺病巣得点を用いるデーター分析は、必要なか
った。総ての統計分析は、SASソフトウェアを用いてIBMコンピューターで
行った。
のワクチンの用量当たりの平均PRRSV力価は、103.92TCID50で
あった。
なかった。ビルレントPRRSVISU−12p6を投与した後、ワクチン接種
体およびコントロールブタは、チャレンジ後の10日間の観察期間中に呼吸器ま
たは神経学的疾患の有意な臨床的徴候は見られなかった。
層の得点は、IMワクチン接種したブタ(群A)では0〜29であり、平均得点
は14.15であり、SCワクチン接種したブタ(群B)では1〜27であり、
平均得点は11.20であり、ワクチン接種していないチャレンジコントロール
ブタ(群C)では7〜57であり、平均得点は25.80であり、ワクチン接種
していない非チャレンジコントロールブタ(群D)では1〜28であり、平均得
点は10.90であった。IMおよびSCワクチン接種したブタのいずれも、ワ
クチン接種していないチャレンジコントロールブタより肺病巣は有意に少ない(
p<0.05)。ワクチン接種したブタは、ワクチン接種していない非チャレン
ジブタの全体的肺病巣の得点と比較して、全体的肺病巣得点に有意差はなかった
(P>0.05)。ワクチン接種していないチャレンジコントロールブタは、ワ
クチン接種していない非チャレンジコントロールブタより有意に高い全体的肺病
巣を有していた(P<0.05)。
ワクチンが、ビルレントPRRSVチャレンジによって引起される呼吸器疾患の
予防における補助として3週齢以上の健康なブタに使用するのに有効であること
を示している。改質生ワクチンを接種した3週齢ブタの100%は、ワクチン接
種の後に局部的または全身的臨床上の悪影響を受けなかった。これらのブタは、
ワクチン接種後の36日の全観察期間中健康かつ活動的であった。ワクチンを1
03.92TCID50の用量で筋肉内または皮下投与したブタは、外来性のビ
ルレントPRRSVチャレンジ株ISU−12を投与した後は、ワクチン接種し
ていないチャレンジコントロールブタと比較して全体的肺病巣の発現が有意に減
少した(p<0.05)。ワクチン接種したブタのチャレンジ後の全体的肺病巣
得点は、ワクチン接種していない非チャレンジコントロールと統計学的に識別で
きなかった(p>0.05)。分散のパラメーター分析の誤差の分析では、それ
らが正規分布していることを示唆し、分散分析についての主要な仮定を実証して
いた。ワクチン接種したブタは、いずれもチャレンジ後の期間中に臨床的徴候を
示さなかった。
TCCCRL11171を、ウイルスの成長およびウイルス感染細胞培養からの
ウイルスRNAおよび総RNAの単離に用いた。
λライブラリーをUni-Zap cDNAクローニングキット(Stratagene, ラヨラ, カリ フォルニア)を用いて構築した。簡単に説明すれば、CRL11171細胞にV
R2385ウイルスを0.1のM.O.I.で感染させ、感染細胞からの総RN
Aを感染から24時間後にグアニジニウムチオシアネート法を用いて単離した。
最初に、ORF2の5′末端に特異的なプローブを用いて、ランダムcDNAラ
イブラリーをスクリーニングした。このプローブとハイブリダイズしたプラーク
を単離して、精製した。ウイルスcDNAインサートを含むファージミド(phage
mids)を、ExAssistヘルパーファージおよびE. coli SOLR細胞(Stratagene, ラヨ
ラ, カリフォルニア)を用いるイン・ビトロ切除によって回収した。ORF1に
特異的な重複断片とハイブリダイゼーションした後に、大きさが2〜6kbの範
囲のウイルス特異的cDNAインサートを有する数個の組換えファージミドを選
択した。次に、ウイルスcDNAインサートを含むプラスミドを精製し、自動D
NAシークエンサー(Applied Biosystems, フォスターシティー, カリフォルニ ア)を用いてサンガーのジデオキシヌクレオチド連鎖停止法によって配列決定し
た。普遍、逆およびPRRSV特異的内部プライマーを用いて、配列を決定した
。ORF1aおよび1bの配列を表す少なくとも2個の独立したcDNAクロー
ンを配列決定した。ライブラリーで表されない1つの領域(nt1950〜20
50)を、プルーフリーディングTag Extender (Stratagene)のTagDNAポ リメラーゼを用いて、プライマーIM687(5−CCCCATTGTTGGA
CCTGTCC−3′)およびIM2500(5′−GTCACAACAGGG
ACCGAGC−3′)でPCR増幅した。配列決定データーを集めて、Mac Ve
ctor (Ingternational Biotechnologies, Inc., コネチカット)およびGene Wor
ks (IntelliGenetics, カリフォルニア)コンピュータープログラムを用いて分 析した。
and cDNA Synthesis (Gibco BRL)を用いて行った。32Pひょうしきしたオリゴ
ヌクレオチドRNS(5′−CCAAGCTCCCCTGAAGGAGGCTG
TCAC−3′)を、総容積が12μlのVR2385のウイルスRNA0.5 μgと混合し、RNAを90℃で10分間変性した。試料を、第一鎖cDNA緩
衝液(first strand cDNA buffer)で19μlの総量に調整し、42℃で5分間イ ンキュベーションし、プライマーのアニーリングを行った。次に、Super Script
II逆転写酵素を反応に加えて、反応混合物を42℃または50℃で 分間イ ンキュベーションした。試料を40%ポリアクリルアミドゲル中で分析した。リ
ーダーの部分配列を含むプライマー伸張生成物をpPR59クローンの配列決定
反応に続いて泳動した。オリゴヌクレオチドRNSは、配列決定反応のプライマ
ーとして作用した。
S(5′−CCAAGCTCCCCTGAAGGAGGCTGTCAC−3′)
および151Ext(5′−AGCATCCCAGACATGGTTAAAGG
GG−3′)と共にRT RNA Sequencing Kit (USB, クリープランド, オハイオ)
を用いて行った。配列決定は、配列決定反応当たり精製ウイルスRNA0.5μ
gを用いて、製造業者の使用説明書に準じて行った。
びランダムcDNAライブラリーを、そして今回はORF1bの部分の配列を構
築し、完全ORF2〜7を決定した。ORF1のATG開始コドンの161ヌク
レオチド上流のVR2385の部分リーダー配列は、クローンpPR59から得
た。LDVのリーダー配列は156ヌクレオチドであり、LV(PRRSVの欧
州単離体)のリーダー配列は221ヌクレオチドであることは、以前に示されて
いる。米国PRRSVの完全リーダー配列を決定するため、プライマー伸張実験
を行った。1つの実験では、SuperScript II逆転写酵素を用いて42節し及び5
0℃で、cDNAを合成した。もう一つの実験では、Mnの存在下でrTth
DNAポリメラーゼを60℃でのcDNA合成に用い、cDNA合成中のリーダ
ーRNAにおける二次構造のポテンシャルを最小限にした。総ての実験において
、生成したcDNA断片の長さは同一であり、約190ヌクレオチド出会った。
PRRSVVR2385の完全リーダー配列を検出するため、ウイルスRNAの
直接配列決定を行った。スクロースグラディエントによって精製したウイルスか
ら単離したビリオンRNAを、直接RNA配列決定反応に用いた。直接RNA配
列決定は、ORF1aのAUG開始コドンの10〜67nt上流の位置における
リーダー配列に相補性のプライマーを用いて行った。リーダー特異的プローブを
用いるcDNAライブラリーのスクリーニングによって以前に検出された161
ntのリーダー配列の他に、追加の27ヌクレオチドのリーダー配列を同定した
。リーダーの究極5′末端における2個のヌクレオチドは、配列決定ゲル中の4
個のレーン総てで強いバンドが観察されたため、同定することができなかった。
直接RNA配列決定によって決定されたリーダーの大きさは、プライマー伸張実
験の結果と相関した。直接RNA配列決定によって得られたデーターを更に確か
めるため、RT−PCRを、リーダーの究極5′末端に相当する16b.p.のプ
ライマーおよびリーダーの3′末端の10nt上流に位置したアンチセンスプラ
イマーを用いて行った。直接RNA配列決定によって得られた結果と一致する予
想された180b.p.のPCR断片を増幅した。従って、PRRSVVR23
85のリーダーの推定的大きさは190ntであり、LV(221nt)、EA
V(212nt)およびSHFV(208nt)について報告されたものより小
さいが、LDV(156nt)について報告されたリーダー配列より大きかった
。リーダーの3′末端の接合領域の配列は、TTTAACCであった。ORF1
aのATG開始コドンは、この配列の直ぐ下流に位置している。同様な結果は、
LV、LDVおよびSHFVについても報告されており、ORF1aの開始コド
ンは接合配列の後にも位置している。しかしながら、EAVリーダー接合配列の
ゲノムは、ORF1aの開始コドンの13nt上流に報告されていた。VR23
85のリーダー配列とLV、LDVおよびSHFVのリーダー配列の間のヌクレ
オチド配列アイデンティティーの割合は、それぞれ55%、47%および38%
であった。意外なことには、VR2385のリーダーの3′末端の最後の44ヌ
クレオチドのみが、LVのリーダー配列と有意な相同性を有している(この領域
では86%アイデンティティー)。VR2385とLDV(64%)およびSH
FV(63%)との間では、この44nt領域では、比較的高い相同性も見られ
た。VR2385とEAVのリーダー配列の間には、有意な相同性は見られなか
った。
るランダムプライムドcDNAライブラリーを、ウイルス感染細胞の総RNAか
ら構築した。cDNAライブラリーからの20を超過する重複cDNAクローン
を選択して、配列決定した(図23)。ほとんどの領域について、配列は、少な
くとも2個の独立したクローンから決定した。ヌクレオチド1900〜2050
に相当する領域はcDNAライブラリーでは表されず、このゲノム領域をPCR
増幅し、配列決定した。配列分析は、ポリA配列を除くPRRSV(米国単離体
VR2385)のゲノムRNAは長さが15100ヌクレオチドであった。
オチド191から7387までに及んでおり(停止コドンTAGを除外)、23
99アミノ酸のポリタンパク質をコードする。リーダーゲノム接合領域はLVの
それに類似しており、ATG開始コドンは、リーダーのTTTAACCは胃列の
直後に位置している。LVおよびVR2385のORF1配列を比較したとき、
差を同定した。LVにおけるORF1aは、長さが7188ヌクレオチドであり
、VR2385より3アミノ酸だけ短い2396アミノ酸をコードする。VR2
385およびLVのヌクレオチド配列を対にして比較したところ、ORF1aの
5′末端は3′末端より発散性であることを示唆していた。VR2385および
LVの間のヌクレオチド配列55%アイデンティティーは、ORF1aの3′末
端では61%であり、(ヌクレオチド3050〜7387)、ORF1aの最初
の1500ヌクレオチドでは55%、ヌクレオチド1500〜2500の涼気で
は46%である。ORF1a中の最可変領域は、ヌクレオチド2500〜300
0の間に位置し、VR2385とLVとの間には有意な相同性はなかった。アミ
ノ酸アイデンティティーは1〜530アミノ酸の領域については49%であり、
1100〜2399アミノ酸の領域については55%であり、アミノ酸530〜
1100に及ぶ領域では有意な相同性は見られなかった。VR2385とLDV
のORF1aの配列を比較したところ、最初の2000ヌクレオチドには52%
の相同性があり、ORF1aの最後の3800ヌクレオチドでは55%の相同性
があった(VR2385における3400〜7197ntおよびLDVにおける
2850〜6678ntに相当)。VR2385の2000〜3400ntおよ
びLDVの2500〜2850ntの領域は高可変性であり、LDVゲノムには
500ntを上回る欠失がある。予想アミノ酸配列の比較では、アミノ酸1〜5
00の領域についての相同性は36%であり、予想タンパク質の最後の1300
アミノ酸を含む領域(VR2385では1120〜2353aaについては39
%であり、LDVでは940−2226aa)については39%であった。
他のアルテリウイルスおよびコロナウイルスについて報告されたものと同様に、
2つのパパイン様システインプロテアーゼドメイン(aa63〜165およびa
a261〜347)および1つの3C様セリンプロテアーゼドメイン(aa15
42〜1644)があることが明らかになった。VR2385のORF1aの親
水性プロフィールは、LVおよびLDVと同様であった。タンパク質の5′ハー
フ(VR2385における最初の1100aa)はほとんどが親水性であり、究
極3′末端(VR2385におけるaa2230〜2399)は親水性であり、
タンパク質の3′ハーフは4つの疎水性領域(VR2385の1129〜120
7aa、1240〜1286aa、1478〜1643aaおよび1856〜2
076の領域)を有する。
7369から11757(停止コドンTGAを除く)に及び、1463aaのタ
ンパク質をコードした。VR2385ORF1bとLV、LDVおよびEAVの
ヌクレオチドおよび予想アミノ酸配列を比較したところ、ORF1bはORF1
aより保存されていることが確かめられた。VR2385とLVとの間のヌクレ
オチドおよびアミノ酸の相同性は、ORF1bではそれぞれ64および67%で
あり、ORF1aでは58および53%であった。VR2385とEAVの予想
タンパク質を比較したところ、36%の相同性をし召した。VR2385の予想
ORF1bタンパク質は、LV、LDV、EAVおよびコロナウイルスについて
記載したのと同様に、推定的ポリメラーゼドメイン(アミノ酸373〜576)
、推定的ジンクフィンガードメイン(アミノ酸647〜689)、およびRNA
ヘリカーゼドメイン(アミノ酸793〜1015)を含む。
RF1ポリタンパク質が2個の重複ORFであるORF1aおよびORF1bに
よって発現されることを示していた。ORF1aと−1フレームで重複している
ORF1bの発現は、いわゆるリボソームフレームシフト機構によって起こり、
リボソームがORF1a停止コドンを迂回し、ORF1bによってコードされた
タンパク質を翻訳する。フレームシフト領域は、「滑りやすい配列」に続いて擬
似結節構造から綯っている。VR2385のORF1a/ORF1b接合領域の
分析は、潜在的な滑りやすい配列(5′−UUUAAAC−3′)が、ORF1
aの停止コドンおよび提案された擬似結節構造の3ヌクレオチド上流に位置して
いることを示唆した。この領域は、コロナおよびアルテリウイルスで極めて保存
されており、VR2385およびLVの間のヌクレオチド配列の相同性は86%
であった。
突然変異および場合によっては組換えによって互いに異なっていることを示唆し
た。これらの2種類のウイルスのリーダー配列における広汎な配列の差は、PR
RSVにおけるリーダー配列が保存されず、広汎な突然変異による変化を受けや
すいことを示唆していた。リーダーにおけるほとんどの保存領域は3′末端にお
ける最後の44ヌクレオチドであり、ヌクレオチド配列酸アイデンティティー(n
ucleotide sequence acid identity)はVR2385とLVとの間では86%で あり、VR2385とLDVとの間では68%であった。VR2385の推定的
リーダー配列は190ntであり、LVのリーダー配列より31nt短く、また
LDVのそれより35nt長い。図24に示されるように、LVのリーダー配列
と比較してVR2385リーダー(ヌクレオチド145の後に位置する)には2
0ntの欠失がある。VR2385およびLDVのリーダー配列を比較すると、
LDVのリーダー配列の相当する領域に20ntのギャップが導入されたときに
、最大の相同性の得点が得られることが示唆された(図24)。同様に、LVお
よびLDVリーダー配列の整列中に50ntのギャップがLDVリーダーに導入
されるときに最高相同性の得点が得られた。この結果は、リーダーのこの領域が
ウイルス複製にとって重要ではなく、ウイルス発生の際にリーダーのこの領域に
欠失顔こり得ることを示唆している。この観察により、VR2385、LVおよ
びLDVの中のリーダー配列の長さに差が見られることも説明することができた
。
ダー−本体接合部位の特性決定 PRRSVVR2385の完全なリーダー配列を決定するため、リーダー特異
的32P標識PCRプローブを用いるオリゴdTcDNAライブラリーのスクリ
ーニング、T4RNAリガーゼを用いるウイルスRNAのRNA連結(RNA円
形化)の後、ORF7およびリーダー特異的プライマーを用いるRT−PCR、
およびウイルスRNAの5′末端の直接配列決定(例7)などの幾つかの方法を
用いた。第一に、リーダー配列の100b.p.断片をプローブとして用いて、
オリゴdTλライブラリーからリーダー配列を含むcDNAクローンを検出した
。8個のcDNAクローンを分析して配列決定し、これらのクローンがmRNA
7(5クローン)、6(2クローン)、および2(1クローン)のリーダー配列
を表すことを見出した。リーダー配列の大きさは、7クローンの6つで160か
ら163ヌクレオチドまで変化した。mRNA6を表すクローンの1つでは、リ
ーダー特異的配列は172ヌクレオチドであった。ウイルスのリーダー内の強力
な二次構造がλZapライブラリーの構築の際にリーダーRNAの完全cDNA
合成を妨げた可能性がある。第二の実験では、ウイルスRNAの3′および5′
末端をT4RNAリガーゼを用いて頭−尾方式で連結した。フェノールクロロホ
ルム抽出および沈澱の後、連結RNAにプライマーIM1003(アンチオリゴ
ヌクレオチド、リーダー配列の3′末端相補性)およびIM1004(オリゴヌ
クレオチド、ゲノム3′非コード領域のセグメントに相当、ポリ(A)尾の10
0ヌクレオチド上流)を用いてRT−PCR反応を行った。大きさが250〜3
50ヌクレオチドのPCR生成物の拡散バンドをアガロースゲルから精製し、p
SK+ベクターにクローニングした。7個の独立したクローンを配列決定した。
配列分析では、ゲノム3′末端におけるポリA配列およびゲノムの5′末端にお
けるリーダー配列を全7クローンで互いに連結したが、リーダー配列の3′末端
からの95〜96ヌクレオチドのみがウイルスゲノムの3′末端と連結した。ポ
リAで配列決定したクローンの大きさは、各クローンで9から42ヌクレオチド
まで変化し、配列決定されたクローンは独立していることを示唆していた。VR
2385の推定的な完全長のリーダー配列は、スクロースグラディエント精製し
たウイルスから単離したビリオンRNAの5′末端の直接RNA配列決定によっ
て決定した。
ーダー特異的プライマー、およびそれぞれのsgmRNAに特異的なプライマー
を用いてRT−PCRを行った。20感染後時間(h.p.i.)に単離した総
RNAを用いて、RT−PCRを行った。主要なバンドをアガロースゲルから単
離して、クローニングし、配列決定した。PCR生成物の直接配列決定も行った
。PRRSVのゲノムにおけるリーダー本体接合領域を同定するため、リーダー
特異的32P標識プローブを用いて、ウイルスRNAから生成したランダムcD
NAライブラリーをスクリーニングし、リーダー−ORF1a接合領域を含む幾
つかのクローンを単離して、配列決定した。sgmRNA2〜7のリーダー本体
接合領域を特性決定した。
ノムにおけるそれらの相当する領域をまとめた。sgmRNA2、3および6に
対して単一の接合部位のみが検出され、sgmRNA4、5および7については
2個の部位が検出され、4a、4b、5a、5bおよび7a、7bと命名された
。VR2385におけるリーダーゲノム接合領域は、配列CCACCCCTTT
AACCによって表され、配列と類似している。
で変化した。表11で、VR2385、LV、LDVおよびEAVのゲノム中の
遺伝子間領域を比較する。VR2385、LVおよびLDVの遺伝子間領域は、
非常に類似している。ほとんどの変動は、これらの領域の最初の3ヌクレオチド
で見られ、最後の4ヌクレオチドは保存されており、ほとんどの領域では、配列
AACCによって表される。変動は、この接合配列の最初の2ヌクレオチドでも
見られた(VR2385のORF4の遺伝子間領域におけるGACCおよびCA
CC、VR2385のORF5bの遺伝子間領域におけるAGCC、LVにおけ
るORF3の遺伝子間領域におけるGACC、およびLDVのORF2の遺伝子
間領域におけるACC)。VR2385のsgmRNA5aについての遺伝子間
領域はGUCAACUであり、EAVのものと類似している。
クレオチドまで変化する。表12は、VR2385とLVのゲノムにおける遺伝
子間部位の位置を比較する(数字は、相当するORFの遺伝子間部位とAUG開
始コドンの間のヌクレオチドでの距離を表す)。VR2385とLVのゲノムに
おけるこれらの部位の位置は、sgmRNA3、4、5および6で異なっている
。VR2385ゲノムのsgmRNA4、5および7の合成のための3個の代替
遺伝子間部位も同定した。以前は、sgmRNAの6個のバンドだけが、ノーザ
ンブロットハイブリダイゼーション分析によるVR2385に感染した細胞で検
出された。追加のsgmRNAがVR2385の複製の際に実際に合成されるこ
とを確認するため、リーダーおよびORF特異的プライマーを用いてネステドR
T−PCRを行った。増幅したPCR生成物は、大きさが同様であり、追加のm
RNA4a、5aおよび7aに相当した(図26)。これらの結果は、相当する
ORFの開始コドンにより接近しているsgmRNA4および5の遺伝子間部位
4bおよび5bがsgmRNA合成に頻繁に用いられることを示唆していた。s
gmRNA4および5は、種として遺伝子間部位4bおよび5bから生成したが
、代替4aおよび5aを用いることによっては極少数しか生成しなかった。sg
mRNA7の場合には、ORF7の開始コドンの123nt上流に位置した遺伝
子間部位7aが頻繁に用いられたが、ORF7の開始コドンの9nt上流に位置
した部位7bはsgmRNA7の合成には余り関与しなかった。
リーダー本体接合領域の配列との比較は、リーダーの最後の7ヌクレオチドのみ
(TTTAACC)がVR2385のゲノムにおける遺伝子間領域の配列と相同
性を有することを示していた。総体的相同性は5から7ntまで変化し、唯一の
例外は、遺伝子間領域の12ntの11がリーダー配列の3末端に類似している
sgmRNA6であった。sgmRNAのリーダー本体接合領域において、CC
ACCCC配列は保存され、リーダーから生成する。しかしながら、様々なsg
mRNAについて変化したCCACCCCの後の配列は、リーダーの3′末端に
おけるTTTAACC配列と高水準の相同性を有する。様々なsgmRNAにつ
いて検出されたリーダー本体接合配列の変動は、リーダー本体結合が不正確であ
ることを示している。リーダーの3′末端、sgmRNAのリーダー本体接合領
域、およびVR2385のゲノム内の遺伝子間領域の間のヌクレオチド配列の比
較により、リーダーとsgmRNAの本体との実際の接合の領域が検出された(
表II,下線)。
およびEAVの機構と類似している。VR2385で検出された遺伝子間領域は
一層可変であり、LVと比較すると、様々な部位に位置した。リーダー本体接合
配列の変動は、リーダー本体接合が不正確であることを示している。sgmRN
Aにおける実際のリーダー本体接合部位の位置は、リーダープライミング以外の
(複数の)機構がsgmRNAの合成に関与している可能性があることを暗示し
ている。PRRSVの米国単離体のゲノムにおける代替リーダー−本体接合部位
は、PRRSVの様々な株の中のsgmRNAの数の変動を生じることができる
。
識別についての信頼性のある試験を、下記に示す。以前の研究では、低継代IS
U55株(継代7)の配列を決定し、この配列を用いてISU55hp株の識別
のためのRFLP試験を開発した。第一段階として、ISU55p−7の配列を
分析して、ユニーク制限部位を含む可変領域を同定した。コンピューターによる
配列分析および異なるPRRSV株の配列との比較の後、2つのユニーク制限部
位を含む特異的領域をORF4の3′末端で同定した。これらの2つの制限部位
は、ISU55(p−7)配列におけるORF2のATG開始コドンの上流位置
に対して、1510位のDraI(TTT/AAA)および1697位のBal
I(MscI)(TGG/CCA)であった。これらの2つの制限部位は、IS
U55株の相当する領域にのみ存在したが、他のPRRSV株には存在しなかっ
た。
した。ORF3〜7などのゲノム領域(2696b.p.)をPCRによって増
幅し、配列決定した。高継代ISU55の配列を、ISU55継代7の配列と比
較した。この比較の結果を、図27(cDNA整列)、図28(ORFマップ)
および図29(制限酵素DraIおよびBalIを用いる制限パターン)に示す
。PRRSVISU55の低継代および高継代の配列は、極めて保存された。高
継代ISU55株には、15ヌクレオチドの置換しか見られなかった。ORF3
〜7の大きさおよび相対的位置は、同一のままである。高継代ウイルスにおける
単一ヌクレオチドの変化は、低継代ISU55と比較して高継代ウイルスの配列
には追加のDraI部位を生じた(図29)。この知見により、低継代ISU5
5ウイルスから高継代ウイルスを識別する機会が提供される。芽球(BLAST)探索 を行い、ISU55の高継代株の特異的領域をGenBankデーターベースで利用可 能な他のPRRSV配列と比較した。ISU55高継代株のユニーク制限部位(
ISU55hpの制限マップの966および1159位における2個のDral
部位および1157位におけるBalI部位)を含む237bpの断片を比較の
ための鋳型として用いた。芽球探索の結果は、これらの部位がISU55高継代
株についてユニークであり、データーベースで利用可能な24の他のPRRSV
単離体には存在しないことを示唆していた。
とも比較した。予想されたように、ISU55の7継代株は最高の相同性得点を
有し、ヌクレオチド置換は3に過ぎない。第二の高相同性得点を有する株はNA
DC8であり、ISU55hp株のORF5と比較してORF5におけるヌクレ
オチド置換は33であった。芽球探索で比較したPRRSV株の残りは、ORF
5において更に変動を示した(63ntまでの変化)。これらのデーターは、I
SU55PRRSV株がこれまでに特性決定した他の総てのPRRSV株と異な
ることを明らかに示している。
pウイルスおよび他の株から識別した。RFLPしけんのため、2つのプライマ
ーを合成した。前進プライマー55F 5′−CGTACGGCGATAGGG
ACAGG−3′(823位)および復帰プライマー3RFLP 5′−GGC
ATATATCATCACTGGCG−3′(1838位)(ISU55高継代
株の2696bpの配列決定した断片の5′末端からの位置)。PCR−RFLP
試験の復帰プライマーは、このプライマーが多数のPRRSV単離体と共にPC
R−RFLPにおいて用いられ、特異的であることが示されているのでMLVR
esPRRSVワクチン株を識別するためにPCR−RFLP試験に用いられた
ものと同一であった(Wesley et al., J. Vet. Diagn. Invest., 10:140-144 (1
998); Wesley et al., Amer. Assoc. Of Swine Practitioners, pp. 141-143 (1
996); Andreyev et al., Arch. Virol., 142:993-1001 (1997); Mengeling et a
l., 1997; 上記の文献の内容は、その開示の一部として本明細書に引用される)
。制限酵素DraIを用いる消化の後、3個の断片(626bp、187bpお
よび135bp)が生成する。BalIで消化した後、大きさが626および3
22bpの2つの断片を形成した。他のPRRSV株のPCRおよび制限酵素消
化の後、1026bpの断片がコンピューターデーターの解析に準じて形成され
る。PCR−RFLP試験をバリデートするため、総RNAをISU55hp、
ISU12lp、ISU12hp株から単離し、プライマー55Fおよび3RF
LPを用いてRT−PCRを行った。1026bpの断片を、総ての単離体から
増幅した。これらの断片を精製し、制限酵素DraIおよびBalIで消化した
。生成物を1.5%アガロースゲルで分析した。図30に試験の結果を示す。ラ
イン1は、ISU55hp株の未処理の1026bpPCR断片を示す。ライン2
および5は、DraI(ライン2)およびBalI(ライン5)で消化したIS
U55hpのPCR生成物を示す。断片626bp、187bpおよび135b
pがDraIでの消化の後に形成され、626および322bpの断片がBal
Iで消化した後に形成した。ライン3、4、6および7は、ISU12lp(ラ
イン3および6)およびISU12hp(ライン4および7)のPCR生成物の
DraI消化(ライン3および4)およびBalI消化(ライン6および7)の
結果を示す。ISU12lpおよびhp株との総ての反応において、1026b
pのPCR断片を検出した。これらのデーターは、ISU55hp株のPCR−
RFLP識別についての予測と相関している。
。従って、特許請求の範囲内において、本発明は本明細書に具体的に記載された
もの以外に実施することができることを理解すべきである。
PRRSV株(ワクチン株)の配列を決定した。ワクチン株の全ゲノムを、21
の重複断片で増幅し、配列決定した。配列決定データーを組合わせると、ゲノム
の全体の大きさは15,412ヌクレオチドであり、VR2385株のゲノムの
長さと比較して309nt長かった。ORFマップおよびそれらの位置を、図3
1に示す。ワクチン株とVR2385株のゲノムを比較したところ、ORF1b
−ORF7の大きさと相対的位置は同じであった。ORF1aは最も可変であり
、1個の309ヌクレオチド欠失が、ワクチン株の配列と比較してVR2385
のゲノムに見出された。この欠失はフレームにあり、VR2385PRRSVの
ゲノムの5′末端から3242ヌクレオチドの位置のORF1aの領域に配置さ
れた。もう一つの3ヌクレオチドは、ワクチン株のゲノムに比較して1aa欠失
を引起すゲノムの領域2504〜2515ntで欠失した。ワクチン株およびV
R2385株の異なるORFのゲノムの比較の結果を、表13にまとめる。これ
らの株の間の全般的DNAの相同性は約91%であり、両株で14094ヌクレ
オチドが同一であった。309ntの欠失を除けば、DNA相同性は93%であ
った。リーダー配列は、VR2385株についてだけ、ウイルスRNAの直接配
列決定によって決定し、VR2385のリーダーの5′末端に特異的な17bp
プライマーを用いて、ワクチン株のリーダーの170nt部分を増幅した。これ
らの配列を比較すると、総体的相同性は94%であり、両株には単一のヌクレオ
チド欠失があり、VR2385リーダーのヌクレオチドA(75位)およびG(
119位)は、ワクチン株のリーダーではなくなっており、ワクチン株リーダー
のヌクレオチドA(87位)およびG(124位)はVR2385株のリーダー
ではなくなっている。
ノ酸(aa)タンパク質を個々ととし、これはVR2385株のORF1aタン
パク質と比較して103aa長い。ワクチン株およびVR2385のORF1a
で予想されたタンパク質の総体的なaa同一性は、88%(VR2385におけ
る欠失を含まなければ92%)であった。LVのORF1aタンパク質と比較す
ると、総体的aa同一性は約47%であったが、異なるタンパク質類似性を有す
る幾つかの領域を同定することができる。5′末端(ワクチン株におけるaa1
〜529およびLVにおけるaa1〜521、50%aa同一性)は比較的保存
性であり、3′末端(ワクチン株でのaa1232〜2503およびLVでのa
a1115〜2396、58%aa同一性)は比較的保存性であり、その間(ワ
クチン株でのaa530〜1231およびLVでのaa522〜1114)は超
可変領域(HVR)であった。HVRにおける相同性を更に詳細に検討したとこ
ろ、1つの短い領域(94aa)であって、ワクチン株とLVとの間でaa相同
性が50%であるものを検出することができた。この領域は、ワクチン株ではa
a1015〜1108、およびLVではaa929〜1021に及ぶ。興味深い
ことには、ORF1aで予想されたタンパク質における相同性は、下記のように
して提供することができる。すなわち、保存的領域1(ワクチン株/VR238
5株でのaa1〜529、LVでのaa1〜521、ワクチン株とVR2385
との間のaa同一性90%、ワクチン/VR2385株とLVとの間のaa同一
性50%)超可変領域(HVR)(ワクチン株でのaa530〜1231、VR
2385株でのaa520〜1127、LVでのaa522〜1232、ワクチ
ン株とVR2385の間のaa同一性84%、VR2385のORF1aタンパ
ク質での103aa欠失、ワクチン/VR2385株とLVとの間のaa同一性
40%未満)、および保存適量域2(ワクチン株でのaa1232〜2503、
VR2385株でのaa1128〜2399、LVでのaa1128〜2396
、ワクチン株間のaa同一性96%、およびワクチン/VR2385株およびL
V間のaa同一性57%)。ワクチン株のHVRにおける94アミノ酸断片(a
a929〜1021)は、LVと50%aa相同性を有し、この領域はVR23
85株では欠失している。
タンパク質をコードし、これは大きさがVR2385と同様である。ヌクレオチ
ドおよびアミノ酸を比較したところ、ORF1bはORF1aと比較して遙かに
保存的である。ワクチン株とVR2388とのヌクレオチド相同性は93%であ
り、それらの予想されるタンパク質の相同性は97%であった。LVのORF1
b(1462aa)と比較すると、aa同一性は67%であった。1つの可変領
域が、LVと比較してORF1b(aa1367〜1461)の3′末端で検出さ
れた。
示し、ORFの大きさおよび相対位置は同様であった。ワクチン株とVR238
5との間の相同性のデーターを表13に示す。ワクチン株とLVとのヌクレオチ
ド(アミノ酸)同一性はORF2については66%(61%)であり、ORF3
については61%(55%)であり、ORF4については66%(67%)であ
り、ORF5については63%(51%)であり、ORF6については68%(
79%)であり、ORF7については60%(58%)であった。
の欠失が存在することを示していた。上記の445bpの欠失並びに309bp
の欠失はフレームにあり、重複しており、独立した起源のものであると思われた
。プラーク精製の後、これらの欠失変異体はVR2385の固体に現われ、44
5ntの欠失を有する変異体はウイルス保存物で主成分となった。この変異体は
、低継代ウイルス、高継代ウイルスおよびブタで2回継代したウイルスから単離
したRNAのPCR検討に基づけば安定であると考えられる。309bp欠失変
異体は少量であると思われ、ネステドPCRによってのみ特異的プライマーを用
いて幾つかのウイルス保存物から増幅することができた。
5継代7(p7)およびVR2385継代85(p85)を用いて3週齢のブタ
に感染させた。感染から10日後に、推定の全体的肺病巣および臨床的呼吸器得
点は、低継代ウイルスに感染したブタでは有意に高かった。ゲノムのORF2〜
7領域を配列決定し、比較した。VR2385の2つの継代の遺伝子分析では、
ORF6は最も保存され、アミノ酸レベルで100%相同であることを示してい
る。残りのORFは、アミノ酸相同性が95〜98%であり、未熟な停止コドン
を含むVR2385p85のORF2では、推定10個のアミノ酸の切捨てを生
じた。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
ISU55と他の既知のPRRSV単離体とのORF2〜5のヌクレオチド配列
の比較。
U3927と他の既知のPRRSV単離体とのORF2,ORF3,ORF4お
よびORF5の推定アミノ酸配列の整列。
U3927と他の既知のPRRSV単離体とのORF2,ORF3,ORF4お
よびORF5の推定アミノ酸配列の整列。
U3927と他の既知のPRRSV単離体とのORF2,ORF3,ORF4お
よびORF5の推定アミノ酸配列の整列。
U3927と他の既知のPRRSV単離体とのORF2,ORF3,ORF4お
よびORF5の推定アミノ酸配列の整列。
クレオチド配列に基づいた系統樹。
927の精製ビリオン(レーン2)から単離したRNAのノーザンブロット分析
。
ーン3)、ISU1894(レーン4)およびISU3927(レーン5)に感
染したCRL11171細胞から単離した総細胞内RNAのノーザンブロット分
析。
1細胞から単離した総RNA(A)およびPRRSV単離体ISU55およびI
SU79を感染させた細胞から単離したポリアデニル化RNAのノーザンハイブ
リダイゼーション。
1細胞から単離した総RNA(A)およびPRRSV単離体ISU55およびI
SU79を感染させた細胞から単離したポリアデニル化RNAのノーザンハイブ
リダイゼーション。
細胞から単離した総細胞内mRNAのノーザンブロット分析。
細胞から単離した総細胞内mRNAのノーザンブロット分析。
gmRNA3、4および4−1(レーン2)の5′末端配列のRT−PCR増幅
(但し、レーンLは1−kbマーカー)(A)、およびISU79およびISU
1894のsgmRNA3および4およびISU79のsgmRNAのリーダー
−mRNA接合配列(但し、それぞれのORFの開始コドンに対するゲノム中の
リーダー−mRNA接合配列の位置は、ORFの上流のヌクレオチドのマイナス
(−)数によって示される)(B)。
の開始コドンは+>によって示され、各ORFの終止コドンは星印(*)によっ
て示され、決定されたまたは予想されたリーダー−mRNA接合配列には下線が
付けられ、各ORFの開始コドンに対するリーダー−mRNA接合配列の位置は
各ORFの上流のヌクレオチドのマイナス(−)数によって示される)。
の開始コドンは+>によって示され、各ORFの終止コドンは星印(*)によっ
て示され、決定されたまたは予想されたリーダー−mRNA接合配列には下線が
付けられ、各ORFの開始コドンに対するリーダー−mRNA接合配列の位置は
各ORFの上流のヌクレオチドのマイナス(−)数によって示される)。
の開始コドンは+>によって示され、各ORFの終止コドンは星印(*)によっ
て示され、決定されたまたは予想されたリーダー−mRNA接合配列には下線が
付けられ、各ORFの開始コドンに対するリーダー−mRNA接合配列の位置は
各ORFの上流のヌクレオチドのマイナス(−)数によって示される)。
の開始コドンは+>によって示され、各ORFの終止コドンは星印(*)によっ
て示され、決定されたまたは予想されたリーダー−mRNA接合配列には下線が
付けられ、各ORFの開始コドンに対するリーダー−mRNA接合配列の位置は
各ORFの上流のヌクレオチドのマイナス(−)数によって示される)。
マ上清を、感染したATCCCRL11171細胞上でIFAで試験した。タン
パク質特異的MAbとの反応による典型的な免疫蛍光を、ここに示す。A.GP
4特異的MAb、PP4bB3;B.E特異的MAb、PP5dB4;C.N特
異的MAb、PPeF11;およびD.負のコントロール、PPAc8。
RSV感染細胞から洗剤1%Triton X-100で抽出し、1%BSAでブロックした
抗原でプレートをコーティングした。ハイブリドーマ上清を、それぞれ正および
負のコントロールPPeF11およびPPAc8で試験した。特異的反応が、抗
マウスIgGペルオキシダーゼ接合体で検出された。ABTS基質をプレート中
で20分間インキュベーションした後、A405を測定した。PP4bB3から
出発した最初の4個のMAbはGP4特異抗体であり、PP5bH4から出発し
た次の6個のMAbはE特異抗体である。
物の反応性。分子量標準(kDa)を、図の左側に示す。レーン:1,PP5d
B4;2,PP5bH4;3,負のコントロール:PPAc8;4,正のコント
ロール:ブタ抗PRRSV血清;5,負のコントロール:正常なブタ血清。
力価は、図13に示した。反応性パターンは、少なくとも6個のMAbと任意の
1個の単離体との力価に準じて決定した:<=32−低反応性;64〜128−
中反応性;>=256−高反応性。上記の群に属さない単離体をその他とした。
試験した単離体の総数は23であった。
PV(D)に感染させ、メタノールで固定し、ブタ抗PRRSV血清と反応させ
た。特異的反応は、フルオレセイン標識したヤギ抗−ブタIgG接合体によって
検出され、蛍光顕微鏡下で観察された。
)に感染させ、72時間インキュベーションし、固定および透過性化(permeabil
ization)を行わずに4℃で染色した。ブタ抗−PRRSV血清を用いて細胞表面
組換えタンパク質と反応させ、フルオレセイン標識したヤギ抗−ブタIgG接合
体を用いて蛍光顕微鏡下で観察される任意の特異反応を検出した。
検出。High FiveTM細胞を、ORF2を含む組換えバキュロウイルスvAc−P 2(A)、ORF3を含むvAc−P3(B)、ORF4を含むvAc−P4(
C)またはwtAcMNPV(D)で感染させ、メタノールで固定し、ブタ抗−
PRRSV血清と反応させた。特異的反応は、フルオレセイン標識したヤギ抗−
ブタIgG接合体によって検出され、蛍光顕微鏡下で観察された。
gh FiveTM細胞を、ORF5を含む組換えバキュロウイルスvAc−P5(A) 、M遺伝子を含むvAc−M(B)、N遺伝子を含むvAc−N(C)またはw
tAcMNPV(D)で感染させ、メタノールで固定し、ブタ抗−PRRSV血
清と反応させた。免疫蛍光は、E、MおよびNタンパク質を発現する細胞の細胞
質に見られる。
パク質をSDS−PAGEにおいて15%ゲル中で分離し、ニトロセルロース膜
に移した。ブタ抗−PRRSV血清を用いて、膜をインキュベーションし、特異
的反応をヤギ抗−ブタIgGペルオキシダーゼ接合体によって検出した。分子量
標準(kDa)を、図の左側に示す。レーン:1,wtAcMNPVに感染した
High FiveTM細胞;2,vAc−P2に感染したHigh FiveTM細胞;3,vAc−
P3に感染したHigh FiveTM細胞;4,vAc−P4に感染したHigh FiveTM細胞
;5,精製PRRSVビリオン;6,正常なATCCCRL11171細胞。(
B).レーン:1,vAc−P5に感染したHigh FiveTM細胞;2,wtAcM NPVに感染したHigh FiveTM細胞;3,vAc−Mに感染したHigh FiveTM細胞
;4,vAc−Nに感染したHigh FiveTM細胞;5,精製PRRSVウイルス; 6,正常なATCCCRL11171細胞。矢印は、組換えタンパク質のMrに
おける位置または範囲を示す。イメージを、Hewlett Packard ScanJet 3c/Tスキ
ャナーおよびAdobe Photoshop 3.0 (Adobe System Inc.)のプログラムで走査し た。
A)vAc−P2、vAc−P3、vAc−P4またはwtAcMNPVに感染
させた昆虫細胞のツニカマイシン処理。(B)vAc−P5、vAc−M、vA
c−NまたはwtAcMNPVに感染させた昆虫細胞のツニカマイシン処理。
ライマー内の下線を施した配列は、次のクローニング段階を促進する目的で導入
された特異的制限酵素部位を表す。
SVORF2〜5の生成物の予想MrおよびN−グリコシル化部位は、ヌクレオ
チド配列の研究に基づいている(Meng et al., 1994 & Morozov et al., 1995)。
b=昆虫細胞での発現生成物。c=ツニカマイシン処理後のバンドは、免疫ブロ
ット分析によって決定した。d=リーダーを含まないコアタンパク質は、ツニカ
マイシン処理分析に基づいて決定する。ツニカマイシン処理後の組換え生成物中
の他のバンドの存在は、O−結合グリコシル化、ホスホリル化または他の転写後
修飾による可能性がある。
ローン。
ダーおよびORF特異的プライマーを用いるネステドRTPCRの結果。
、プライマー55Fおよび3RFLPを用いるRTPCRに用いられる総RNA
についてのRFLP試験の結果。
。
V)をコードするDNA配列を提供することである。
(ORF1a)、 配列番号:55のヌクレオチド7375〜11757(ORF1b)、 配列番号:55のヌクレオチド11762〜12529(ORF2)、 配列番号:55のヌクレオチド12385〜13116(ORF3)、 配列番号:55のヌクレオチド12930〜13463(ORF4)、 配列番号:55のヌクレオチド13477〜14076(ORF5)、 配列番号:55のヌクレオチド14064〜14585(ORF6)、および 配列番号:55のヌクレオチド14578〜14946(ORF7)を包含す
る、または
る ISU−12のISU−55のオープンリーディングフレームをコードするD
NA配列を提供することである。
配列、またはそれらの1種類以上のORFによってコードされるポリペプチドを
提供することである。
上のDNA配列によってコードされる1種類以上のポリペプチドを含んでなるP
RRSVに対する抗体を誘導する組成物を提供することである。
Claims (20)
- 【請求項1】 配列番号: (ISU−12)からなるブタ生殖器および呼吸器症候群ウイ
ルス(PRRSV)をコードするDNA配列。 - 【請求項2】 配列番号: のヌクレオチド191〜7387(ORF1a)、 配列番号: のヌクレオチド7375〜11757(ORF1b)、 配列番号: のヌクレオチド11762〜12529(ORF2)、 配列番号: のヌクレオチド12385〜13116(ORF3)、 配列番号: のヌクレオチド12930〜13463(ORF4)、 配列番号: のヌクレオチド13477〜14076(ORF5)、 配列番号: のヌクレオチド14064〜14585(ORF6)、および 配列番号: のヌクレオチド14578〜14946(ORF7)からなる
群から選択される請求項1に記載のPRRSVのオープンリーディングフレーム
をコードするDNA配列。 - 【請求項3】 請求項2に記載のDNA配列によってコードされるポリペプチド。
- 【請求項4】 請求項2に記載のDNA配列によってコードされる1個以上のポリペプチドを
含んでなるPRRSVに対する抗体を誘導するための組成物。 - 【請求項5】 配列番号: (ISU−55)からなるPRRSVをコードするDNA配列
。 - 【請求項6】 配列番号: のヌクレオチド191〜7699(ORF1a)、 配列番号: のヌクレオチド7687〜12069(ORF1b)、 配列番号: のヌクレオチド12074〜12841(ORF2)、 配列番号: のヌクレオチド12692〜13458(ORF3)、 配列番号: のヌクレオチド13212〜13775ORF4)、 配列番号: のヌクレオチド13789〜14388(ORF5)、 配列番号: のヌクレオチド14376〜14592(ORF6)、および 配列番号: のヌクレオチド14890〜15258(ORF7)からなる
群から選択される請求項5に記載のPRRSVのオープンリーディングフレーム
をコードするDNA配列。 - 【請求項7】 請求項6に記載のDNA配列によってコードされるポリペプチド。
- 【請求項8】 ブタにおいて抗体を誘導するのに有効な配列番号: (ISU−55)によ
ってコードされるPRRSVの一定量および生理学的に許容可能なキャリヤーを
含んでなる、PRRSVに対する抗体を誘導するための組成物。 - 【請求項9】 請求項6に記載のDNA配列によってコードされる1個以上のポリペプチドを
含んでなる、PRRSVに対する抗体を誘発するための組成物。 - 【請求項10】 上記の5週齢の初乳を欠失したカエサリアン(caesarean)由来のブタの肺の病 変を統計学的に有意な量だけ減少させ、この量が接種していない5週齢の初乳を
欠失したカエサリアン(caesarean)由来のブタの肺の病変と比較して有意であり 、すなわちp値が0.01未満である、請求項8に記載の組成物。 - 【請求項11】 上記の5週齢の初乳を欠失したカエサリアン(caesarean)由来のブタの肺の病 変を統計学的に有意な量だけ減少させ、この量が接種していない5週齢の初乳を
欠失したカエサリアン(caesarean)由来のブタの肺の病変と比較して有意であり 、すなわちp値が0.01未満である、請求項9に記載の組成物。 - 【請求項12】 更にアジュバントを含んでなる、請求項8に記載の組成物。
- 【請求項13】 更にアジュバントを含んでなる、請求項9に記載の組成物。
- 【請求項14】 ブタ生殖器および呼吸器疾患からブタを保護する方法であって、請求項8に記
載の組成物の有効量をこの疾患から保護する必要があるブタに投与することを含
んでなる、方法。 - 【請求項15】 上記ワクチンを経口または非経口投与する、請求項14に記載の方法。
- 【請求項16】 上記ワクチンを筋肉内、皮内、静脈内、腹腔内、皮下または鼻内投与する、請
求項14に記載の方法。 - 【請求項17】 ブタ生殖器および呼吸器疾患からブタを保護する方法であって、請求項9に記
載の組成物の有効量をこの疾患から保護する必要があるブタに投与することを含
んでなる、方法。 - 【請求項18】 上記ワクチンを経口または非経口投与する、請求項14に記載の方法。
- 【請求項19】 上記ワクチンを筋肉内、皮内、静脈内、腹腔内、皮下または鼻内投与する、請
求項17に記載の方法。 - 【請求項20】 PRRSV ISU−55株をPRRSVの他の株から識別する方法であって
、 (a) 下記の2種類のプライマー 55F 5′−CGTACGGCGATAGGGACACC−3′、および 3RFLP 5′−GGCATATATCATCACTGGCG−3′ を用いてPRRSVのDNA配列を増幅し、 (b) 段階(a)の増幅した配列をDraIで消化し、 (c) 626bp、187bpおよび135bpの3種類の制限断片をPR
RSV ISU−55株と相関させる ことを特徴とする、方法。
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