JP2003528157A - 結合体ワクチンにおいてキャリアとして使用するためのタンパク質 - Google Patents

結合体ワクチンにおいてキャリアとして使用するためのタンパク質

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Abstract

(57)【要約】 キャリア分子に結合された莢膜多糖抗原を含むワクチン結合体が記載されている。キャリア分子は、病原性微生物の鉄取り込みに関連するタンパク質である。ワクチン結合体は、キャリアに結合された第2のまたは追加の抗原も含み得る。好ましい実施態様においては、キャリアは、トランスフェリン結合タンパク質、特にTbpAまたはTbpBである。キャリア分子に抗原を結合する方法、およびワクチン接種のためのキャリア−抗原結合体の製造におけるトランスフェリン結合タンパク質の使用も記載される。鉄取り込みタンパク質に対する固定化リガンドを含むアフィニティーマトリクス、および本発明のワクチン結合体を精製するためのアフィニティーマトリクスの使用も記載される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、結合体ワクチンにおいてキャリアとして使用するためのタンパク質
に関し、ならびに、このような結合体の調製および精製に関する。
【0002】 重篤な侵襲性疾患を引き起こす多くの病原性細菌は、必須の毒性成分である糖
質莢膜を有する。通常、糖質莢膜に対する抗体が、その補体介在性殺菌活性に基
づいて防御的に作用するため、糖質莢膜は、潜在的なワクチン成分である。糖質
に対して惹起した抗体は、その糖質が得られた特定の血清群に対して特異的であ
る;インフルエンザ菌に対して1種類の主要病原性血清型、髄膜炎菌に対して3
種類の主要血清群、および肺炎連鎖球菌に対して80以上の血清型がある。
【0003】 莢膜ワクチンの主な不利点は、糖質がT細胞非依存性抗原であり、そのため、
それらが誘起する免疫応答は低く(特に幼児で)、短命であり、ブースト可能で
はなく、そして成熟しない親和性を有することである。その抗原は、記憶応答を
提供することを含む免疫応答を増強するタンパク質への結合によって、T細胞依
存性に変換され得る。
【0004】 インフルエンザ菌b型(Hib)莢膜多糖タンパク質結合体ワクチンを用いる
免疫は、幼児においてHib疾患に対する防御を与えることが証明されており、
そして、髄膜炎菌C結合体ワクチンは、最近、英国(UK)の免疫スケジュール
に導入されている。これは、例えば、髄膜炎菌および肺炎連鎖球菌の幼児期感染
の制御についての同様の小児科ワクチン方策を導入するための説得力のある論拠
である。しかし、これらの新しいワクチンは、抗原の複合混合物である。Hib
ワクチン接種の導入中に、処方技術において不利な抗原性相互作用および制限を
見出した。確立された小児科免疫プログラムに新たなワクチンを含める場合、こ
れらの問題は、単に悪化するだけのようである。
【0005】 この問題は、多糖に対する幼児の免疫がT細胞依存性機能によって作用するの
みであるという事実に由来し、したがって、このタイプのワクチンは、キャリア
タンパク質への結合を必要とする。現在、ヒトへの使用に利用可能な主なキャリ
アタンパク質は、破傷風菌トキソイド(TT)、あるいは遺伝的または化学的に
トキソイド化されたジフテリア菌毒素(DT)である。これらのキャリアの使用
を増加することは、考えにくい。なぜなら、それらに対して予め存在する免疫、
すなわち早い時期に受動的に移行された母性抗体によって、または既存のワクチ
ンの免疫学的記憶のいずれかで生じ得る免疫が、逆に、糖質部分に対する免疫応
答をもたらし得るという証拠があるからである。明らかにこのような相互作用は
、一次免疫および追加免疫適用に対する現在の多糖結合体ワクチンの有効性をそ
れぞれ減少させ得る。
【0006】 したがって、既存のトキソイドキャリアの長期の使用は、ジフテリア菌/破傷
風菌トキソイドの過負荷を生じ、そしてトキソイドに結合した糖質に対する免疫
応答を低下させるという問題がある。さらに、トキソイドは、解毒を必要とする
が、それによってトキソイドの免疫学的特性が変化し得る。キャリアとして提案
されている外膜タンパク質は、上記の問題がないが、特徴付けしそしてその組成
を1つの混合物から次の混合物まで変化させることが困難である複合混合物であ
る。
【0007】 別の困難性は、小児科免疫のためのワクチンの数および複雑性を増加させるこ
との実用性に関する。ワクチン製造業者は、1本のシリンジから同時に送達され
得る小児科ワクチンの組み合わせを生産することに成功しており、そのため、免
疫プログラムを簡単にしている。現在、最新の処方およびアジュバント技術を用
いて、結合ワクチン中の成分の範囲を広げることは、技術的にますます困難であ
る。適切な代替送達システム(例えば、粘膜表面への)が導入されなければ、お
そらく、多数回の注射を、ますます複雑なワクチン接種プログラムの対応する問
題の全てとともに、再導入する見込みが生じる。
【0008】 したがって、一般的に、代替キャリアタンパク質および代替送達ルートが、新
規または第2世代の結合体ワクチンの導入に必要であると認識されている。百日
咳菌の線毛を用いる、多糖を含む抗原送達のための新しいキャリアが、WO 98/58
668に記載されている。それにもかかわらず、ワクチン送達のためのさらなるお
よび代替キャリアタンパク質の必要性がある。
【0009】 Chhibber, S. (1995) Vaccine, 第13巻, 第2号, 179-184頁には、多糖に結合
した鉄調節された細胞表面タンパク質を含むワクチンが記載され、結合体の成分
は両方とも、肺炎莢膜杆菌に由来している。多糖成分は、リポ多糖表面露出抗原
の温和な酸加水分解によって得られ、そして鉄調節された細胞表面タンパク質は
、鉄枯渇条件下で培養された肺炎莢膜杆菌細胞で行われる標準的な抽出手順によ
って得られた。別々の成分は、次いで、臭化シアンの使用によって、化学的に結
合された。
【0010】 WO87/02678には、ナイセリア属の病原性種の主な鉄調節されたタンパク質が記
載されている。このタンパク質は、淋菌ワクチンとして単独で使用され得る。あ
るいは、鉄調節されたタンパク質は、免疫原性の低いペプチドに結合され、さら
なる淋菌ワクチンを形成し得る。
【0011】 WO00/25811には、1以上のトランスフェリン結合タンパク質を含む多成分の髄
膜炎菌ワクチンが記載され、トランスフェリン結合タンパク質は、2以上の一緒
に結合されたトランスフェリン結合タンパク質を含む。WO00/25811の公開日は、
2000年5月11日である。
【0012】 EP-A-733708には、ブタ胸膜肺炎に対するワクチンが記載されている。より詳
細には、Actinobacillus pleuropneumoniae由来のトランスフェリン結合タンパ
ク質は、このワクチンおよび診断試薬として使用されている。
【0013】 本発明の目的は、これまでに直面した問題および潜在的な問題が改善または低
減された既存のトキソイドベースのワクチンと同時またはその後に使用され得る
結合体において、どちらかといえば免疫原性の低い糖質を提示するための結合体
ワクチンを提供することである。さらなる目的は、結合体ワクチンの製造のため
に、既存のトキソイドキャリアの代替であるキャリアタンパク質を提供すること
である。なおさらなる目的は、単一のワクチン処方物中で1より多くの病原体に
対するワクチン接種のために使用され得るワクチンを提供することである。
【0014】 本発明は、第1の局面において、キャリアとしての鉄取り込みタンパク質の使
用に基づくワクチン接種のための新規な結合体を提供する。したがって、本発明
は、以下を含む結合体を提供する: (a)キャリアに結合される莢膜多糖抗原、 (b)病原性微生物による鉄取り込みに関連するタンパク質である、キャリア。
【0015】 莢膜多糖は、Singleton P.およびSainsbury D. (1996)「Dictionary of Micro
biology and Molecular Biology」第2版, John Wiley & Sons, Chichesterによ
って明示される技術用語である。より詳細には、莢膜多糖とは、微生物の細胞壁
の外側であるが、それに隣接する多糖の層をいう。莢膜は、一般的に、以下の3
つのカテゴリーの1つに含まれる: (i)光学顕微鏡によって(ネガティブ染色法を用いて)、十分に厚く容易に
見える巨大莢膜または「真の」莢膜; (ii)光学顕微鏡によっては観察され得ないが、それらの存在が電子顕微鏡ま
たは血清学的手法によって明らかにされ得る、微小莢膜;および (iii)拡散分泌物であり、そして微生物の細胞表面に緩く付着し得る粘液層
。粘液層は、通常、微生物が液体培地で増殖する際、培養培地中に拡散する。こ
のような層は、染色法を利用するにはしばしばあまりにも透過性が高く、その結
果、しばしば、顕微鏡では見ることができない。
【0016】 莢膜多糖は、リポ多糖およびリポ多糖に由来する多糖とは異なる。より詳細に
は、用語リポ多糖は、通常、グラム陰性細菌の外膜の内毒素の成分を特にいうた
めに使用される。外膜リポ多糖は、3つの共有結合した領域、すなわち、リピド
A−コアオリゴ糖−O特異的鎖からなる複合分子である。このように、用語リポ
多糖は、グラム陰性細菌の外膜に必須の複合分子をいう。それに対して、莢膜多
糖は、微生物の細胞膜の外側である。
【0017】 例えば、以下の微生物は、莢膜または莢膜様多糖を生産することができる:髄
膜炎菌(Neisseria meningitidis);肺炎連鎖球菌(Streptococcus pneumoniae
);化膿連鎖球菌(Streptococcus pyogenes);「Streptococcus milleri」群
;黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus);表皮ブドウ球菌(Staphylococcu
s epidermidis);インフルエンザ菌(Haemophilus influenzae);大腸菌(Esc
herichia coli);肺炎莢膜杆菌(Klebsiella pneumoniae);Actinobacillus p
leuropneumoniae;Pasteurella multocida;緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)
;Moraxella catarrhalis;結核菌(Myconobacterium tuberculosis);鵞口瘡
カンジダ(Candida albicans);Cryptococcus neoformans;およびHistoplasma
capsulatum。
【0018】 細菌の鉄取り込みタンパク質は、特に適切であり、そしてこのようなタンパク
質の例は、Griffiths EおよびWilliams P (1999), The iron uptake systems of
pathogenic bacteria, fungi and protozoa,「Iron and Infection: Molecular
, physiological and clinical aspects, 第2版」JJ BullenおよびE Griffiths
編, John Wiley & Sons, Chichester, UKに記載されている。本明細書中で鉄取
り込みタンパク質という場合には、シデロフォア取り込みに関連するタンパク質
を包含することが意図される。
【0019】 本発明のキャリアタンパク質は、結合体ワクチンへの組み込みのための、新し
くかつ有用なキャリアを提供し、この目的に利用可能な既存のタンパク質に認め
られる問題および不利点の回避または少なくとも改善の利益がある。鉄取り込み
タンパク質はまた、細菌による感染中に毒性に重要な機能を有するため、本明細
書に記載されるようなキャリアとしての使用に利点がある。したがって、これら
のタンパク質に対する抗体応答がある場合、おそらく防御的である。
【0020】 本発明のキャリアタンパク質は、好ましくは、髄膜炎菌トランスフェリン結合
タンパク質Aと少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%の配列の相同性
を有する;または髄膜炎菌トランスフェリン結合タンパク質Bと少なくとも10
%、好ましくは少なくとも20%の配列相同性を有する、いずれかのTonB依
存性外膜タンパク質である。
【0021】 例えば、表1は、多数の適切なTonB依存性外膜タンパク質と髄膜炎菌トラ
ンスフェリン結合タンパク質A(TbpA)との相同性を示す。
【0022】
【表1】
【0023】 結合体ワクチンにおけるキャリアタンパク質として有用であり得る細菌由来の
適切な鉄取り込みタンパク質およびシデロフォア取り込みタンパク質のさらなる
例を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】 好ましい鉄取り込みタンパク質は、その発現が感染中に増加またはアップレギ
ュレートされる。代表的には、これらのタンパク質の発現は、鉄を含む培地での
インビトロ培養中には、最小限かまたはないが、細菌による感染中にインビボに
おいては明らかに増加する。このように、本発明のキャリアタンパク質は、感染
中に抗体に対するターゲットである抗原を表す。本明細書において、鉄取り込み
タンパク質という場合には、無処理のタンパク質の機能の少なくとも一部を保持
するそのフラグメント、誘導体、および改変体をいうことも意図する。より好ま
しくは、フラグメント、改変体、または誘導体に対して惹起された抗体はまた、
無処理のタンパク質に結合する。本発明のさらに好ましい鉄取り込みタンパク質
は、(i)鉄に結合するか、または(ii)鉄に結合するヒトタンパク質に結合す
るか、もしくは(iii)シデロフォアに結合するかのいずれかである。
【0026】 ワクチン結合体においてキャリアとして使用される鉄取り込みタンパク質の適
切な例は、GriffithsおよびWilliams (1999)による総説に記載され、そして、ト
ランスフェリン結合タンパク質AおよびB(TbpAおよびTbpB; Boultonら, 1998
)、ラクトフェリン結合タンパク質AおよびB(LbpAおよびLbpB; Schryversら,
1998)、主要鉄調節タンパク質FrpB(Petterssonら, 1995)、鉄結合タンパク
質A(FbpA; Berishら, 1992)、およびヘモグロビンレセプター(HpuA、HpuB、
およびHmbR; Lewisら, 1999)が挙げられる。トランスフェリン結合タンパク質
は、Neisseria属、Haemophilus属、Pasteurella属の生物群内のほとんどの細菌
から単離され得る。腸内細菌(大腸菌など)は、シデロフォアレセプターFepA(
Wachiら, 1999)、FhuE(Wachiら, 1999)、FhuA(Boulangerら, 1996)、IutA
(Bouchetら, 1994)を含む広い範囲の適切なタンパク質を生産する。
【0027】 トランスフェリン結合タンパク質は、感染中に髄膜炎菌によって発現されるタ
ンパク質の一例であり、そして、特定の実施態様において、以下を含む本発明の
結合体が提供される: (a)キャリアに結合される莢膜多糖抗原、 (b)(i)TbpA、 (ii)TbpB、 (iii)(i)または(ii)のフラグメント、 (iv)(i)または(ii)の誘導体、および (v)(i)から(iv)のいずれかの混合物 から選択されるキャリア。
【0028】 抗原は、適切には病原性細菌またはウイルスの抗原性成分である。この文脈に
おいて「抗原」とは、抗原を用いる免疫により病原性生物に対して防御免疫を生
じるような病原性細菌またはウイルスの抗原性成分の改変体、誘導体、およびフ
ラグメントを含むことが理解されるべきである。
【0029】 キャリアへの抗原の結合は、従来の手段によって達成される。本発明の1つの
実施態様では、キャリアは、まず誘導体化され、次いで、抗原の溶液に添加され
る。最初に抗原を誘導体化し、次いで、Tbpキャリアに添加するという選択肢
もあり、これは、抗原が代表的にはpHの変化を含む誘導体化条件によって損傷
を受け易い場合に、有利であり得る。代表的には、Tbpに対する抗原の結合の
ために二官能基が導入され、2つが一緒に連結される。
【0030】 本発明の使用において、動物は、免疫原性結合体を含むワクチンで免疫され、
そして、結合体の抗原性成分が由来する病原性生物によるチャレンジに対して防
御される。この意味では、防御は、病原性生物の致死量でのチャレンジに対する
生存によってまたはこのような致死量でのチャレンジに応答した平均寿命の延長
によって、認められる。防御はまた、ある量の病原性生物によるチャレンジ後、
患者にほとんど影響がなく、病気でないことによっても認められる。
【0031】 本発明は、T細胞エピトープと抗原とを組み合わせて提示するための免疫原性
結合体の調製のための代替のキャリア分子を提供する点で有利である。本発明の
免疫原性結合体に対する免疫応答は、単離された抗原に対する免疫応答と比較し
て増強され、したがって、抗原単独によるワクチン接種と比較して効率が改善さ
れる。本発明はまた、既存のトキソイドキャリアの代替を提供し、したがって、
これらのトキソイドを含むワクチンの長期間および繰り返しの使用により生じ得
るトキソイドの過負荷の問題を克服する。
【0032】 結合体の成分として鉄取り込みタンパク質を使用することのさらなる利点は、
毒素による夾雑がなく容易に得られ得、そしてワクチンへの組み込み前に解毒を
必要としないことである。当該技術分野で用いられるジフテリア菌および破傷風
菌毒素に必要とされる解毒は、タンパク質の免疫学的特性を変更し得る。Tbp
のようなナイセリア菌由来のタンパク質のさらなる利点は、それらがまた髄膜炎
菌性および/または淋菌性疾患に対して防御免疫を与えるまたは増強することで
あり、前者は小児関連病原体であり、したがって、Tbpを含む結合体は、二重
の免疫応答を誘導する。
【0033】 本発明はまた、本発明の免疫原性結合体の使用に関する。したがって、本発明
はまた、抗原が由来するまたは得られる病原性生物に対するヒトまたは動物のワ
クチン接種のための医薬品の製造における本発明の結合体の使用を提供する。本
発明はまた、有効な免疫量の本発明の結合体をヒトまたは動物へ投与する工程を
含む、ヒトまたは動物のワクチン接種方法を提供する。
【0034】 本発明の免疫原性結合体を組み込むワクチンは、当該技術分野で標準的な手法
に従って処方され得る。そしてワクチンは、従来の薬学的に受容可能なキャリア
および当業者によく知られた賦形剤を含み得る。
【0035】 本発明の結合体は、上述のように、莢膜多糖である主要な(第1の)抗原を含
む。結合体は、必要に応じて第2の抗原を含み、そして第2の抗原という場合は
、2以上の抗原を含む。
【0036】 主要なまたは第2の抗原のソースまたは性質は、特定サブグループの抗原のい
ずれにも制限されない。そして、実際は、主要なまたは第2の抗原は、単離の際
には免疫原性ではないが、本発明の結合体に組み込まれた場合のみ免疫原性にな
ることが可能である。
【0037】 適切な第2の抗原としては、糖質、多糖、単糖、オリゴ糖、タンパク質、ペプ
チド、グリコペプチド、リポ多糖、ならびに類似および関連分子が挙げられる。
【0038】 代表的には、主要なまたは第2の抗原は、細菌の細胞壁の成分、または線毛も
しくは鞭毛の成分、またはウイルスの外膜エンベロープの成分のような、細菌ま
たはウイルス、あるいは細菌またはウイルスの外表面に現れる真核生物の成分で
あるか、またはその成分由来であり、その特定の例はB型肝炎ウイルスの表面抗
原である。例として、抗原は、気管支敗血症菌;破傷風菌;サイトメガロウイル
ス;デングウイルス;エプスタイン・バーウイルス;フラビウイルス;A型肝炎
、B型肝炎、C型肝炎、D型肝炎、またはE型肝炎ウイルス;単純疱疹ウイルス
;インフルエンザウイルス;日本脳炎ウイルス;麻疹ウイルス;ムンプスウイル
ス;結核菌;ロタウイルス;風疹ウイルス;TBE;コレラ菌;インフルエンザ
菌;髄膜炎菌;肺炎連鎖球菌;黄色ブドウ球菌;パラ百日咳菌;HIV;HPV
;ポリオウイルス;ブルセラ属;ペスト菌;ヘリコバクターピロリ;B. burgdor
ferii;マラリア;鵞口瘡カンジダ;およびRSVの成分であるかまたはそれら
に由来し得る。しかし、本発明は、このサブグループの抗原のみに制限されるこ
とを意図しない。
【0039】 本発明の実施態様においては、抗原性結合体は、TbpBのような2つの異な
る抗原に結合された本発明のキャリアを含む。したがって、結合体は、髄膜炎菌
性疾患に対して、およびおそらくキャリアに結合された異なる抗原が得られるま
たは由来する2つの異なる病原性生物に対しても、防御免疫を与えるまたは増強
するために使用される。したがって、本発明の免疫原性結合体は、必要に応じて
、例えば、肺炎球菌Cの多糖およびHib莢膜糖質が両方とも結合されているT
bpBを含む。したがって、本発明の実施態様は、3つの病原性生物に対する防
御免疫を与えるために使用され得る。本発明の実施態様の利点は、多数の免疫が
単一のワクチン成分によって与えられ得ることであり、個々のワクチンの混合物
を調製する必要性を回避し、そして単一の生物のみに対する免疫を与えるワクチ
ンを用いる繰り返しおよび複雑なワクチン接種スケジュールの必要性を減少させ
る。
【0040】 本発明の結合体は、経口送達を含む多様な経路を介する送達用のマイクロパー
ティクルへの組み込みに適切である。このようなマイクロパーティクルの調製は
、EP-A-0266119、EP-A-0333523、およびEP-A-0706792に記載され、その内容は、
参考として本明細書に援用される。
【0041】 特定の結合体は、以下を含む: (a-1)第1の莢膜多糖抗原;および (a-2)第1の抗原とは異なる第2の抗原;両者に結合する (b)キャリア。
【0042】 本発明の特定の実施態様では、キャリアはTbpAまたはTbpB、あるいは
それらのフラグメントまたは誘導体であり、そして第1の抗原はHib PRP多糖で
ある。
【0043】 本発明によれば、上記の結合体を含むワクチン、および、さらに以下の工程を
含む、キャリアに抗原を結合させる方法も提供される: (a)キャリアを誘導体化する工程であって、該キャリアが病原性微生物によ
る鉄取り込みに関連するタンパク質である、工程、および (b)(a)からの誘導体化したキャリアと莢膜多糖抗原とを組み合わせ、抗原
を該キャリアに結合させる工程。
【0044】 好ましくは、この方法は、(a)の工程において、誘導体化したキャリアを透
析する工程、および該透析した誘導体化キャリアを濃縮する工程を含み、そして
、(b)の工程において、結合していない抗原から結合体を分離する工程を含む
【0045】 本発明の他の局面は、病原性微生物による鉄取り込みに関連するタンパク質の
使用を提供し、そして、その発現はワクチン接種のためのキャリア−抗原結合体
の製造において感染中に調節されない。本発明はまた、本発明の結合体の有効量
を投与する工程を含む、ワクチン接種方法を提供する。
【0046】 さらなる局面において、本発明は、以下の工程を含む組換えヒトトランスフェ
リンの生産方法を提供する: A.ヒトトランスフェリンのクローンあるいはそのフラグメントまたは誘導体
を得る工程; B.適切な発現ベクターに該クローンあるいはそのフラグメントまたは誘導体
を挿入する工程; C.適切な宿主生物でBのベクターを発現させる工程;および D.該宿主生物から発現した遺伝子産物を単離する工程。
【0047】 クローンは、PCRに基づく方法によって単離され得、そして、発現ベクター
は、pMTLおよびpETからなる群より選択され得る。宿主生物は、細菌、適切には
大腸菌であり、そして本発明の特定の実施態様は、Novablue DE3;HMS 174 DE3
;BL21 DE3;JM 109;RV 308;およびXL1 Blueからなる群より選択される宿主を
使用する。
【0048】 変性条件(2M塩酸グアニジン、0.5%ザルコシル)を用いる組換えTbpB
の産生についての代替方法が、Lissolo, L. G.ら(1995)「Evaluation of transf
errin-binding protein 2 within the transferrin-binding protein complex a
s a potential antigen for future meningococcal vaccines」Infection and I
mmunity. 63: 884-90に記載されている。
【0049】 一旦、結合体が得られると、その粗生成物を1以上の精製プロセスに付すこと
が好ましい。アフィニティークロマトグラフィーによって、および好ましくは、
鉄取り込みタンパク質のリガンドが結合されているアフィニティーマトリクスを
使用して、結合体を精製することが特に便利であることが見出されている。
【0050】 したがって、本発明のアフィニティーマトリクスは、適切には、鉄取り込みタ
ンパク質に対する固定化リガンドを含み、粗結合体は、マトリクスを通して溶出
され得、そしてリガンドは、結合体をマトリクス上に保持し、そして、この結合
体は、その後、pHの変更またはイオン濃度の変更のような従来の手法によって
放出され得る。リガンドの選択は、鉄取り込みタンパク質に応じ、そしてリガン
ドの例としては、トランスフェリン、ラクトフェリン、鉄、ヘモグロビン、およ
び細菌シデロフォアが挙げられる。
【0051】 以下に詳述する本発明のさらなる局面は、組換えトランスフェリン(そのフラ
グメントおよび誘導体を含む)に関し、そしてアフィニティーマトリクスは、好
ましくは、組換えトランスフェリン(例えば、組換えヒトトランスフェリン)を
含む。
【0052】 本発明のさらなる局面は、上記の結合体の精製方法を提供し、この方法は、鉄
取り込みタンパク質に対する固定化リガンドを含むアフィニティーマトリクスを
通過させ、該結合体を溶出する工程を含む。この方法の利点は、機能的タンパク
質のみが固定化リガンドに結合するため、アフィニティーマトリクスは、機能的
タンパク質のみを結合することである。このように、溶出物は、非結合体型物質
について精製され、また、機能障害であるか、変異したか、そうでなければ、リ
ガンドに結合しない鉄取り込みタンパク質がマトリクスを通過することにより精
製される。したがって、多糖抗原に基づくワクチンの問題は、ワクチンの性能に
悪影響を与え得る非結合抗原による夾雑であるため、結合体の調製における重要
な改善が可能になる。この問題は、上記のアフィニティーマトリクスを使用する
ことによって、克服される。Tbp含有結合体の精製のためには、ヒトトランス
フェリンが固定化されることが好ましく、組換えヒトトランスフェリンがより好
ましい。
【0053】 本発明は、本明細書において特定の実施態様で記載され、添付の図面によって
説明される。
【0054】 実施例1 rTbpB−多糖結合体の調製 試薬 50mM Hepes緩衝液、pH8.5 5ml Hepes緩衝液で作成されるリジン(2mg/ml) 使用直前に2ml Hepes緩衝液で作成されるジメチルスベリミデート(25mg/ml)
PBS 透析チューブ(12400分子量カットオフ) ポリエチレングリコール(分子量8000) 100mM 炭酸水素ナトリウム pH9.0、これは透析に必要な場合に作成されるべきで
ある。 1mM 過ヨウ素酸ナトリウム、4℃に冷却されたHPLC品質の水で使用直前に調製
する。 エチレングリコール 使用直前に作成される水素化ホウ素ナトリウム(50mg/ml) すべての溶液はHPLC品質の水で調製した。
【0055】 方法 1日目−rTbpBの誘導体化 rTbpBを、20mM 重炭酸アンモニウム緩衝液、pH7.0に対して、緩衝液を3
回交換して透析し、そして凍結乾燥して濃縮した。
【0056】 10mgのrTbpBを18mlの50mM Hepes緩衝液 pH8.5に溶解した。
【0057】 ガラス瓶中のrTbpB溶液に225μlのリジン溶液を加えた。
【0058】 2mlの25mg/mlDMS溶液を調製し、そして直ちに1mlをタンパク質/リジン
混合物に加えた。DMSが金属およびプラスチックと反応するため、これは、ガ
ラス瓶中で行った。次いで、この溶液を室温で1時間混合した。
【0059】 さらに2mlのリジン溶液を加えて、反応を終了させた。
【0060】 この溶液をPBSに対して一晩透析した(3回交換)。
【0061】 トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)アッセイおよびSDS-PAGEのために100
μlを取り出した。
【0062】 2日目−透析した誘導体化rTbpBを、ポリエチレングリコール(PEG)
で1〜2mlに濃縮する 濃縮するために、透析した誘導体を透析チューブに入れたまま、容器に入れ、
そしてPEGで満たした。これを室温で放置し、そしてその容量が1〜2mlに減
少するまで、定期的にチェックした。この溶液は、pH8.0以下、4℃で安定であ
った。
【0063】 濃縮したrTbpB誘導体を、100mM 重炭酸ナトリウム pH9.0に対して4℃に
て一晩透析した(3回交換)。
【0064】 TNBSアッセイおよびSDS-PAGEのために100μlを取り出した。
【0065】 3日目−髄膜炎菌C多糖の過ヨウ素酸酸化 1mM 過ヨウ素酸ナトリウム溶液をHPLC品質の水(4℃に冷却)で調製した。
【0066】 多糖を、1mlのこの過ヨウ素酸塩溶液に溶解し、そして暗所で4℃にて30分間
混合した。使用する多糖の量は、モル比に基づき、そして18ml Hepes緩衝液中の
タンパク質のモル数に依存する。
【0067】 エチレングリコールを1滴加えた。
【0068】 直ちに、この溶液を誘導体化したrTbpB溶液に加え、そして4℃にて2時
間インキュベートした。
【0069】 重炭酸ナトリウムの50mg/ml溶液をHPLC品質の水で新しく調製し、そしてこの
溶液の200μlを直ちに反応混合物に加え、4℃にて一晩インキュベートした。
【0070】 4日目 rTbpB−menC結合体を、PBS(HPLC品質の水で調製した)に対して
3回交換して透析し、非結合かつ加水分解された多糖を除去した。
【0071】 次いで、結合体をSuperdex 200カラム(Amersham-Pharmacia)のサイズ排除ク
ロマトグラフィーによる精製の必要があるまで、4℃で保存した。
【0072】 図1は、rTbpBおよびmenC多糖の非結合混合物のサイズ排除クロマト
グラフィーを示す。屈折率プロファイルは、サイズ排除カラムからの多糖の溶出
を示し、そしてUVプロファイルは、タンパク質の溶出プロファイルを示す。多
糖およびrTbpBは、非結合混合物において、別々のピークとして溶出する。
【0073】 図2は、上記の還元アミノ化プロトコルを用いる、結合したrTbpBおよび
menC多糖のサイズ排除クロマトグラフィーを示す。屈折率およびUVプロフ
ァイルは、タンパク質および多糖の共溶出、ならびにサイズ排除カラムの空隙容
量の方へのrTbpBタンパク質ピークのシフトを示し、これは、分子量の増加
を示し、そしてタンパク質および多糖の結合を確認する。
【0074】 実施例2 大腸菌における組換えヒトトランスフェリンの発現 rTbpの精製のためのヒト血液由来トランスフェリンを用いる代わりに、大
腸菌においてヒトトランスフェリンの組換え形態を発現させた。全長タンパク質
と共に、トランスフェリンタンパク質の個々のローブを発現させた。
【0075】 ヒトトランスフェリンを、既存の遺伝子クローンのPCR増幅によってクロー
ニングした(cDNA配列、Funmei Yangら, (1984) PNAS 81: 2752-2756)。使用前
に、hTf遺伝子に存在する内部NdeI部位を、以下のように、変異誘発PCRによ
って除去した。
【0076】 1.以下のオリゴマーを用いるトランスフェリンのPCR増幅により、アミノ
酸配列を変化させることなく、アミノ酸25〜26位の第1のNdeI部位を除去し
た。NruI部位は、5'プライマーに含まれ、これによって、NdeI部位のすぐ上流に
NruI部位を含むhTfの既に遺伝子操作したバージョン(これもアミノ酸配列を変
化させることなく遺伝子操作されている)に生成物がクローニングされることを
可能にする。
【0077】 5'(上流)NdeI部位を除去するためのプライマー 5' TTT CGC GAC CAC ATG AAA AGC GTC ATT CCA TCC 3' (5'プライマー) 5' GTT CTA GAG TGG CAG CCC TAC CTC TGA G 3' (3'プライマー)。
【0078】 2.第2のNdeI部位の除去は、2工程のプロセスであった:まず、適切に配置
されたPvuI部位を含むhTfのバージョンを生成させた(アミノ酸642〜645
位)。以下のオリゴマーを用いて、上流にNdeI部位を有しないhTf(上で詳述し
たように生成した)のPCR増幅によって、PvuI部位を導入した。
【0079】 hTfにPvuI部位を導入するためのプライマー 5' CAT ATG GTC CCT GAT AAA ACT GTG AG 3' (5'プライマー) 5' CGA TCG TGA AGT TTG GCC AAA CAT ACT G 3' (3'プライマー)。
【0080】 次いで、hTfの3'末端を、以下のオリゴマーを用いて増幅した。
【0081】 3'(下流)NdeI部位を除去するためのプライマー 5' CGA TCG AAA CAC GTA TGA AAA ATA CTT AG 3' (5'プライマー) 5' GTT CTA GAG TGG CAG CCC TAC CTC TGA G 3' (3'プライマー)。
【0082】 3.PvuI部位を、2つの生成物を一緒に結合させるために用い、開始ATGコドン
のレベルで1つのNdeI部位を有する全長の組換えhTf遺伝子を形成した。
【0083】 N末端クローンを、以下のオリゴマーを用いるPCRによって調製し、天然の
リーダー配列を含まないN末端クローンを生じさせ、これは、成熟トランスフェ
リン配列のアミノ酸1〜337位を含んでいた。
【0084】 N末端クローンプライマー 5' CAT ATG GTC CCT GAT AAA ACT GTG AG 3' (5'プライマー) 5' TCT AGA TTA ATC TGT TGG GGC TTC TGG GCA TG 3' (3'プライマー)。
【0085】 C末端ローブを、以下のオリゴマーを用いて増幅し、これはまた、pETおよびp
MTLベクターのNdeI部位へのクローニングを可能にし、そして成熟トランスフェ
リン配列のアミノ酸338〜679位を含んでいた。
【0086】 C末端クローンプライマー 5' CAT ATG GAA TGC AAG CCT GTG AAG TGG 3' (5'プライマー) 5' GTT CTA GAG TGG CAG CCC TAC CTC TGA G 3' (3'プライマー)。
【0087】 全長およびhTfローブを、最初に、NdeI-XbaIフラグメントで、pET22bおよびpE
T26bにクローニングした。
【0088】 発現研究 発現研究を、hTf pET22bおよびpET26クローンを有する大腸菌BL21 DE3をOD650 が0.7〜1.0になるまで増殖させることによって行った。1mM IPTGで発現を誘導
し、そしてhTF生成を、ヤギ抗ヒトトランスフェリンポリクローナル抗体(Sigma
)を用いて、ドットブロットおよびウエスタンブロッティングによって2時間に
わたりモニターした。全長およびC末端組換え体のサイズは、非グリコシル化ヒ
トトランスフェリンおよびその個々のローブについて予測されたサイズに匹敵し
た。顕微鏡検査では、hTfの発現により、封入体が生産されることを明らかにし
た。この沈殿した物質は、機能的物質を生成させるために可溶化およびリフォー
ルディングを必要とする。
【0089】 組換えトランスフェリンのリフォールディングおよびアフィニティーカラムで
の生成のためのプロトコル 可溶化およびリフォールディングのプロトコルは、他に記載されている(Hoef
kins P.ら (1996) Int. J. Biochem. Cell. Biol. 28, 975-982)。簡単にいえ
ば次のとおりである: 1.標準的な細胞溶解および遠心分離によって封入体物質を単離する。 2.8M尿素、1mM DTT、40mM Tris/塩酸、10%グリセロール(v/v) pH7.6にペレ
ット化したタンパク質を溶解する。 3.再生緩衝液(0.1mM Na-EDTA、0.1mM Tris/塩酸、1.0mM 還元型グルタチオ
ン(GSH)、pH8.2)で、溶解したタンパク質を20μg/mlの濃度まで希釈する。 4.6℃にて15分間インキュベートする。 5.0.5mMの最終濃度になるまで酸化型グルタチオン(GSSG)を加える。 6.6℃にてさらに22時間インキュベートする。 7.濃縮し、そして10mM NaHCO3に対して透析する。 8.鉄で飽和し、そして純度を評価する(必要であれば、サイズ排除クロマトグ
ラフィーまたは他のクロマトグラフィー技法を用いてクリーンアップする)。 9.Sepharose 4B(Amersham Pharmacia)と結合して、アフィニティーマトリク
スを生成する。
【0090】 本発明は、このように、ワクチン適用のためのキャリアタンパク質として使用
するための鉄取り込みタンパク質を提供する。
【0091】 実施例3−TbpB−menC結合体の評価方法 3.1 免疫 結合体の免疫応答を測定するために、5匹のBalb/cマウス(雌、6〜9週齢)
の群に、10μgの多糖を含む結合体ワクチンまたは非結合体コントロールを2回
の投与で免疫した;防御効率を、マウスの群に上記調製物を3回投与した後に測
定した。すべてのワクチンを、リン酸アルミニウム(Adjuphos, Superfos-Biose
ctor, Frederikssund, Denmark)でアジュバントにし、リン酸アルミニウムを最
終濃度4mgml-1にした。皮下注射を、免疫応答については1日目および28日目
に行い、防御効率の評価については1、21、および28日目に行った。血清を
0、14、21、および35日目に収集し、そしてIgG全体に対するELISA
によって、menCPおよびTbpBに対する抗体をアッセイした。
【0092】 3.2 髄膜炎菌イムノアッセイのためのマウス腹腔内感染態様 TbpB−menCP結合体の防御効率を測定するために、Balb/cマウス(雌
、6〜8週齢、Harlan)に、結合体あるいは10μgml-1多糖またはdFimを含む多
糖とタンパク質との非結合の混合物を1、21、および28日目に免疫した。マ
ウスは、腹腔内(i.p.)注射によって、35日目に感染させた。細菌を、Muelle
r Hintonブロス中で4時間増殖し、同じ培地で必要な密度に調節し、そしてPB
S中の滅菌したヒトトランスフェリン(40mgml-1, Sigma)の等容量と混合した
。マウスに、0.5ml懸濁液中で適切なチャレンジ量を腹腔内投与し、そして、2
4時間後、ヒトトランスフェリン(50mgml-1)を含む0.2ml生理食塩水を第2の
腹腔内注射により投与した。感染に対する罹病性を感染後4日間モニターし、そ
してマウスが、閉眼、毛の乱れ、および不動状態の徴候を示した時を終点とし、
その時点でマウスを安楽死させた。
【0093】 図3および4に注目すると、TbpB−menC結合体は、TbpB単独より
も髄膜炎菌チャレンジに対して良好な防御を提供する。
【0094】 3.3 ELISA 96ウェルマイクロタイタープレート(Immulon)を、PBS中の1μgml-1 Tb
pBまたはデ-O-アセチル化menCP-メチル化ヒト血清アルブミン(menCP-m
HSA)で4℃にて一晩コートし、そして血清希釈物とインキュベートした。特異
的抗体を、ヤギ抗マウスIgG-HRP、および抗マウスIgMおよびIgGイソタイプ-HRP
結合体(Jackson)、ならびにTMBlue(Universal Biologicals)を用いて検出し
た。抗体力価を、用量応答曲線の中点に対応する血清の希釈物の逆数として定義
した。これを、各血清の8つの希釈物から生じた用量応答曲線について内挿ソフ
トウエア(Genesis; Labsystems)を用いて算出した。内挿の変動を、14日目
の血清のプールを用いることによって補正し、そして、検出限界未満の力価を示
す血清を、幾何平均の計算について50の任意の力価とした。抗-menCP抗体のカ
オトロピック剤としてチオシアネートを用いるアビディティーELISAを35
日目の血清について行った。
【0095】 図5および6に示す免疫原性のデータは、menC莢膜多糖およびTbpB抗
原を別々に認識する抗体(血清IgG)が惹起したことを示す。図5では、マウス
が産生した血清IgGを、menC莢膜多糖抗原でチャレンジするが、図6では、
トランスフェリン結合タンパク質B抗原は、IgGチャレンジのために使用する。
抗menC抗体は、本発明の結合体で21日目において最大である(図5を参照
のこと)。
【0096】 参考文献 Berish, S.A., Chen, C. Y., Mietzner, T.A.,およびMorse, S. A.、(1992):
Expression of a functional neisserial fbp gene in Escherichia coli. Mol.
Microbiol., 6: 2607-2615。 Bouchet A, Valvano MA, Dho-Moulin Mら、Immunological variants of the a
erobactin-cloacin DF13 outer membrane protein receptor IutA among enteri
c bacteria. (1994) Infect Immun 62: 3017-21。 Boulanger P, le Maire M, Bonhivers Mら、Purification and structural an
d functional characterization of FhuA, a transporter of the Escherichia
coli outer membrane. (1996) Biochemistry, 35: 14216-24。 Boulton, I. C., Gorringe, A. R., Allison, N., Robinson, A., Gorinsky,
B., Joannou, C. L.,およびEvans, R. W.、(1998): Transferrin-binding prote
in B isolated from Neisseria meningitidis discriminates between apo and
diferric human transferrin. Biochem. J., 334: 269-273。 Griffiths E.およびWilliams P.、(1999). The iron uptake systems of path
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enおよびE.Griffiths編. 87-212頁. John Wiley & Sons, Chichester, UK。 Lewis LA, Gipson M, Hartman Kら、Phase variation of HpuAB and HmbR, tw
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ins FepA and FhuE responsible for iron transport in Escherichia coli hfq
::cat mutant. (1999). Biochem Biophys Res Commun, 264: 525-9。
【図面の簡単な説明】
【図1】 rTbpBおよびmenC多糖の非結合混合物のサイズ排除クロマトグラフィ
ーを示す。
【図2】 結合したrTbpBおよびmenC多糖のサイズ排除クロマトグラフィーを示
す。
【図3】 本発明の結合体の投与後、およびその後の3×10用量の血清群C−髄膜炎
菌株でのチャレンジのマウス防御データを示す。
【図4】 本発明の結合体の投与後、およびその後の2×10用量の血清群C−髄膜炎
菌株でのチャレンジのマウス防御データを示す。
【図5】 本発明のトランスフェリン結合タンパクB−髄膜炎菌莢膜多糖抗原結合体での
ワクチン接種後のマウスにおける髄膜炎菌莢膜多糖認識抗体の生成を示す。
【図6】 トランスフェリン結合タンパクB−髄膜炎菌莢膜多糖抗原結合体でのワクチン
接種後のマウスにおけるトランスフェリン結合タンパクB認識抗体の生成を示す
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CO,CR,CU,CZ,DE ,DK,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD, GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG, MK,MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,P T,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL ,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US, UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ゴリンジ,アンドリュー リチャード イギリス国 エスピー4 0ジェイジー ウィルトシャー,ソールズベリー,ポート ン ダウン(番地なし),シーエイエムア ール,マイクロバイオロジカル リサーチ オーソリティ (72)発明者 ロビンソン,アンドリュー イギリス国 エスピー4 0ジェイジー ウィルトシャー,ソールズベリー,ポート ン ダウン(番地なし),シーエイエムア ール,マイクロバイオロジカル リサーチ オーソリティ (72)発明者 ハドソン,マイケル ジョン イギリス国 エスピー4 0ジェイジー ウィルトシャー,ソールズベリー,ポート ン ダウン(番地なし),シーエイエムア ール,マイクロバイオロジカル リサーチ オーソリティ (72)発明者 レディン,カレン マーガレット イギリス国 エスピー4 0ジェイジー ウィルトシャー,ソールズベリー,ポート ン ダウン(番地なし),シーエイエムア ール,マイクロバイオロジカル リサーチ オーソリティ Fターム(参考) 4C076 AA95 BB11 CC31 EE59 4C085 AA03 BA14 BA16 BA33 CC07 DD33 EE01 EE05 GG01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)キャリアに結合される莢膜多糖抗原と(b)キャリアと
    を含む結合体であって、該キャリアが病原性微生物による鉄取り込みに関連する
    タンパク質である、結合体。
  2. 【請求項2】 前記キャリアが、細菌の鉄取り込みタンパク質である、請求
    項1に記載の結合体。
  3. 【請求項3】 前記キャリアの発現が、感染中に増加されるまたはアップレ
    ギュレートされる、請求項2に記載の結合体。
  4. 【請求項4】 (a)キャリアに結合される莢膜多糖抗原と(b)キャリアと
    を含む、請求項1から3のいずれかに記載の結合体であって、該キャリアが: (i)TbpA、 (ii)TbpB、 (iii)(i)または(ii)のフラグメント、 (iv)(i)または(ii)の誘導体、および (v)(i)から(iv)のいずれかの混合物 より選択される、結合体。
  5. 【請求項5】 前記キャリアが、TbpB、あるいはそのフラグメントまた
    は誘導体である、請求項4に記載の結合体。
  6. 【請求項6】 前記抗原が、細菌の莢膜多糖である、請求項5に記載の結合
    体。
  7. 【請求項7】 肺炎球菌多糖および/または髄膜炎菌多糖を含む、請求項6
    に記載の結合体。
  8. 【請求項8】 請求項1から7のいずれかに記載の結合体であって、 (a-1)第1の莢膜多糖抗原;および (a-2)該第1の抗原とは異なる第2の抗原と、両者に結合する (b)キャリア とを含む、結合体。
  9. 【請求項9】 請求項1から8のいずれかに記載の結合体を含む、ワクチン
  10. 【請求項10】 抗原をキャリアに結合する方法であって、 (a)鉄取り込みタンパク質を誘導体化する工程;および (b)(a)からの該誘導体化した鉄取り込みタンパク質を莢膜多糖抗原と組み合
    わせ、該抗原を該鉄取り込みタンパク質に結合させる工程 を含む、方法。
  11. 【請求項11】 ワクチン接種のためのキャリア−抗原結合体の製造におけ
    る、トランスフェリン結合タンパク質の使用。
  12. 【請求項12】 鉄取り込みタンパク質に対する固定化リガンドを含む、請
    求項1から8のいずれかに記載の結合体の精製のためのアフィニティーマトリク
    ス。
  13. 【請求項13】 請求項1から8のいずれかに記載の結合体を精製する方法
    であって、該方法は、鉄取り込みタンパク質に対する固定化リガンドを含むアフ
    ィニティーマトリクスを通過させ、該結合体を溶出させる工程を含む、方法。
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