JP2005522212A - ヘテロクリティックアナログおよび関係する方法 - Google Patents

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Abstract

クラスIエピトープのヘテロクリティックアナログを、これらのエピトープの3位および/または4位および/または5位および/または6位および/または7位および/または8位および/または9位および/または10位に保存的、半保存的または非保存的アミノ酸置換を施すことによって調製する。このアナログは、対応する野生型エピトープに対する免疫応答を誘発するのに有用である。

Description

本発明は、所与のT細胞に対する刺激能力が増大した、元のペプチドのヘテロクリティックアナログを産生する方法に関する。
いくつかの研究によれば、細胞障害性リンパ球(CTL)は、免疫系による感染症および癌の根絶に中心的役割を果たしていることが示唆されている(非特許文献1、2)。CTLは、エピトープを含むペプチドによって刺激されるので、CTL応答を刺激するエピトープを利用したワクチンの開発に多大な努力が払われている。ヘテロクリティックアナログと呼ばれる一クラスのエピトープは、ネイティブエピトープが誘導するよりも強力にT細胞応答を誘導するので、ワクチン成分として有益である。ヘテロクリティックアナログは、所与の用量に対する応答の増大、または同じ応答を得るのに必要な量の減少によって判定して、特定のT細胞に対する刺激能力または効力が増大したペプチドとして定義される。
臨床用途にヘテロクリティックアナログを使用することに伴う利点は以下のとおりである。第1に、ヘテロクリティックアナログは、T細胞アネルギー状態を逆転させ、寛容化されていない交差反応性T細胞クローンを活性化し、または「免疫偏向(immune deviatoin)」、すなわち、Th1、Th2などの産生されるCTLタイプを媒介することによって、寛容性を打破/克服する能力を有する。最近の研究によれば、ヘテロクリティックアナログは、内因的にプロセシングされたエピトープを認識するCTLを誘導できる点で免疫原性である(非特許文献3〜5)。これは、様々な免疫系における研究によって確認されている(非特許文献6〜8)。例えば、Zugel等(Zugel等、上記)の研究によれば、成体マウスにおける免疫優性T細胞エピトープに対するT細胞寛容性は、そのペプチドのヘテロクリティック交差反応性ペプチドアナログによる免疫化によって克服できる。
これは、CTLエピトープのほとんどが自己抗原から誘導される癌ワクチンの分野では特に重要である。癌に関係する抗原が自己抗原であることが多いという事実のために、これらの抗原に対してすでに寛容性があり、このようなエピトープに対してT細胞応答が生じ難くなるという対応した現象が存在する。ヘテロクリティックアナログによる寛容性の打破は、ネズミクラスII系における最近の研究に見られる(非特許文献7)。この研究では、寛容性を打破することに関する機序は、アネルギーの逆転ではなく、寛容化されていない低親和性クローンの刺激によるものであった。本明細書に示すヘテロクリシティーは、高結合活性のCTLの誘導と関連するので、この違いは重要である。
第2に、ペプチドアナログは、T細胞からのサイトカイン産生を調節することが示されている(非特許文献9〜12)。このようなアナログによって誘導される免疫偏向は、特定のサブセットのTh細胞応答の生成が腫瘍退縮と相関する(非特許文献13、14)、あるいは自己免疫疾患または感染症の臨床結果に影響を及ぼす(非特許文献15)いくつかの病態において意味がある。したがって、ヘテロクリティックアナログによる免疫化は、特定のサブセットのエフェクターT細胞の誘導によるサイトカイン産生を調節し、それによって疾患の経過を変える能力を表す。
第3に、ヘテロクリティックアナログは、生物学的効力が大きいために治療用量としてかなり少量のペプチドしか必要としないので、薬剤開発に有利である。この特徴は、ある種の製造上の問題および毒性問題を克服するものである。これに関して、メラノーマ患者において抗原特異的T細胞を産生するMART−1ペプチドのヘテロクリティックアナログ(非特許文献16)は、ネイティブエピトープよりも極めて低濃度で活性であることが判明した。CEA誘導CAP1エピトープのヘテロクリティックアナログに関しても、同様の結果がSchlomとその同僚(非特許文献3)によって報告された。しかし、野生型ペプチドに対する並行した前駆体頻度分析またはTCR結合活性分析は実施されなかった。
特徴の明らかな2つのタイプの癌抗原は、癌胎児性抗原(CEA)およびメラノーマ抗原(MAGE)である。CEAは、結腸、直腸、すい臓および胃(非特許文献17)、ならびに乳房の50%(非特許文献18)を含めたほとんどのヒト腺癌、および非小細胞肺癌の70%(非特許文献19)で過剰発現する180kDaの細胞表面および分泌性糖タンパクである。CEAは、正常な上皮および一部の胎児組織においてもある程度発現される(非特許文献20)。CEAは、癌細胞での発現が異常に高いことから、免疫療法の重要な標的である。
MAGEは、1991年に初めて記述された関連タンパク質の1ファミリーである。Van der Bruggenと共同研究者は、自発的な腫瘍退縮を示した患者からCTLを単離した後にMAGE遺伝子を特定した。これらのCTLは、全員が同じHLA−A1制限遺伝子(HLA−A1−restricted gene)を発現する他の患者のメラノーマ細胞系ならびに腫瘍系統を認識した(非特許文献21、22)。MAGE遺伝子は、転移性メラノーマ(例えば、非特許文献23参照)、非小細胞肺(非特許文献24)、胃(非特許文献25)、肝細胞(非特許文献26)、腎臓(非特許文献27)、結腸直腸(非特許文献28)および食道(非特許文献29)癌腫、ならびに頭頚部腫瘍(非特許文献30)、卵巣腫瘍(非特許文献31、32)、膀胱腫瘍、および骨肉腫(非特許文献33)においても発現する。したがって、MAGE2/3も含めてMAGEは、癌免疫療法の重要な標的である。
したがって、それらの生物学的関連性のために、CEAエピトープ、MAGEエピトープ、他のエピトープなどの所与のエピトープにヘテロクリティック活性を付与するアミノ酸置換を予測および/または特定すること、ならびにこのようなヘテロクリティック活性をもたらす他の置換を予測できることは、極めて有用なはずである。しかし、本開示以前には、例えばA3およびA24エピトープまたはA2およびB7エピトープのこのような置換を予測する簡単な方法はなかった。実際、以前の研究(非特許文献34、35)では、ヘテロクリティックエピトープは、メラノーマ細胞から天然の突然変異ペプチドを溶離することによって、あるいはエピトープ中のほぼすべての位置における置換体からなる多数のアナログを系統的にスクリーニングすることによって、偶然に特定された(非特許文献3、36、37)。あるいは、ヘテロクリティックアナログは、やはり多数のペプチドの困難な合成とスクリーニングを要するランダムなコンビナトリアルペプチドライブラリをスクリーニングすることによって特定された(非特許文献38)。DNA発現ライブラリのスクリーニングなどの遺伝的手法は、CTLエピトープおよびアナログを産生する別の方法を提供する(非特許文献39、40)。しかし、これらの手法は、産生されるエピトープがともすると少量で複雑であることから問題となり得る。
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本発明は、対応する野生型エピトープよりも免疫応答を生じる能力が高いエピトープを含むペプチドを調製する方法を提供する。得られる「ヘテロクリティックアナログ」は、標的細胞上に表示された抗原によって特徴付けられるウイルス性疾患、癌、および他の病気を治療する免疫学的組成物に有用である。
本発明者らは、A2エピトープのヘテロクリティックアナログ、およびこのようなA2ヘテロクリティックアナログを調製する法則を開発した。しかし、本発明以前には、A3、A24またはB7エピトープに対するこのような法則またはアナログは開発されていない。
したがって、一態様においては、本発明は、エピトープ、例えばB7エピトープを含むペプチドの免疫原性を高める方法を対象とする。この方法は、i)第1のクラスIエピトープを含むペプチドを用意するステップであって、前記エピトープが、アミノ末端およびカルボキシル末端および少なくとも1個の一次アンカー残基を有するアミノ酸配列を含むか、または前記アミノ酸配列から本質的になり、このエピトープのアミノ酸残基に連続した番号が付けられて、このエピトープのアミノ末端に最も近い一次アンカー残基が2位または3位であるステップと、ii)このエピトープのアミノ末端とカルボキシル末端の間の3位および/または5位および/または7位の位置(これらの位置は、一次アンカー残基を含まない。)の1つまたは複数の保存的または半保存的置換を導入し、それによって第1のクラスIエピトープより免疫原性の高い第2のクラスIエピトープを含むペプチドを構築するステップを含む。
別の態様においては、B7スーパーファミリーエピトープの場合、本発明は、B7スーパーファミリーエピトープを含むペプチドの免疫原性を高める方法を対象とする。この方法は、i)B7スーパーファミリーエピトープである、第1のクラスIエピトープを含むペプチドを用意するステップであって、前記エピトープが、アミノ末端およびカルボキシル末端および少なくとも1個の一次アンカー残基を有するアミノ酸配列から本質的になり、このエピトープのアミノ酸残基に連続した番号が付けられて、このエピトープのアミノ末端に最も近い一次アンカー残基が2位であるステップと、ii)このエピトープのアミノ末端とカルボキシル末端の間の3位および/または5位および/または7位に1つまたは複数の保存的、半保存的または非保存的置換を導入し、それによって第1のクラスIエピトープよりも免疫原性の高いB7スーパーファミリーエピトープである第2のクラスIエピトープを含むペプチドを構築するステップとを含む。
したがって、本発明は、MHCクラスIエピトープよりも高い免疫原性を有するMHCクラスIエピトープアナログを含むポリペプチドを産生する方法に関する。この方法は、(a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、RnはN末端アミノ酸であり、RxはC末端アミノ酸であり、RxはRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となりうるようにx=8〜11であり、R2またはR3およびRxはモチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、(b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、R3および/またはR5および/またはR7における1つまたは複数の保存的または半保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を前記アナログが含み、前記1つまたは複数の置換が一次アンカー残基のものではないステップとを含む。
一部の態様においては、前記アナログは、R3が前記モチーフまたはスーパーモチーフのアンカー残基でなければMetである以外は、前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、前記アナログは、R5がMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、前記アナログは、R7がMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR3はIleであり、前記アナログは、R3がMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR3はLysであり、前記アナログは、R3がHisまたはLeuである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR5はValであり、前記アナログは、R5がHisである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR5はLeuであり、前記アナログは、R5がIleである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR5はValであり、前記アナログは、R5がIleまたはPheである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR7はHisであり、前記アナログは、R7がTrpである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR7はAlaであり、前記アナログは、R7がProである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
一部の態様においては、式(A)においてR7はTyrであり、前記アナログは、R7がHisまたはMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
別の態様においては、本発明は、MHCクラスIエピトープよりも高い免疫原性を有するMHCクラスIエピトープアナログを含むポリペプチドを産生する方法に関する。この方法は、(a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、RnはN末端アミノ酸であり、RxはC末端アミノ酸であり、RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となりうるようにx=8〜11であり、R2またはR3およびRxはモチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、(b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログがR3および/またはR5および/またはR7における1つまたは複数の非保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップとを含む。
したがって、一部の態様においては、式(A)においてR7はTyrであり、前記アナログは、R7がGly、GluまたはAspである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含む。
上記第2のクラスIエピトープは、一般に、「ヘテロクリティックアナログ」または「アナログ」と呼ばれる。
好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも特定のT細胞に対する効力が少なくとも約50%増加する。このアナログは、1つのみの置換を含むことができ、あるいは2つまたは3つの置換を含むことができ、この置換は、保存的でもまたは半保存的でもよく、またはB7スーパーファミリーエピトープの場合には非保存的でもよい。ヘテロクリティックアナログは、HLAクラスI分子に結合し、関連する細胞障害性T細胞と接触したときに、Th1とTh2の両方のサイトカインを誘導することができる。好ましくは、クラスIエピトープは、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62からなる群から選択されるHLAスーパーモチーフを含み、より好ましくは、クラスIエピトープは、A2スーパーモチーフまたはB7スーパーモチーフを含み、最も好ましくは、A2.1モチーフ(例えば、A0201)、またはB7モチーフ(例えば、B0702モチーフ)を含む。
クラスIエピトープは、ウイルス抗原、腫瘍関連抗原、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原由来とすることができる。
スーパーモチーフはA1とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、T、I、L、V、MまたはSのいずれかであり、RxはF、WまたはYである。
スーパーモチーフはA2とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、L、I、V、M、A、TまたはQであり、RxはI、V、M、A、TまたはLである。
スーパーモチーフはA2.1とすることができ、R2は一次アンカーであり、L、M、V、Q、I、AまたはTであり、RxはV、L、I、M、AまたはTである。
スーパーモチーフはA3とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、V、S、M、A、T、LまたはIであり、RxはRまたはKである。
スーパーモチーフはA24とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Y、f、W、I、V、L、MまたはTであり、RxはF、I、Y、W、LまたはMである。
スーパーモチーフはB7とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Pであり、RxはV、I、L、F、M、W、YまたはAである。
別の態様においては、本発明は、例えば、A3またはA24エピトープを含むペプチドの免疫原性を高める方法を対象とする。この方法は、i)クラスIエピトープを含むペプチドを用意するステップであって、前記エピトープが、アミノ末端およびカルボキシル末端および少なくとも1個の一次アンカー残基を有するアミノ酸配列を含み、このエピトープのアミノ酸残基は連続した番号が付けられて、このエピトープのアミノ末端に最も近い一次アンカー残基が2位にあるステップと、ii)このエピトープのアミノ末端とカルボキシル末端の間の3位および/または4位および/または5位および/または6位および/または7位に、1つまたは複数の保存的、半保存的または非保存的置換を導入するステップとを含む。
したがって、本発明は、MHCクラスIエピトープよりも高い免疫原性を有するMHCクラスIエピトープアナログを含むポリペプチドを産生する方法に関する。この方法は、(a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、RnはN末端アミノ酸であり、RxはC末端アミノ酸であり、RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となりうるようにx=8〜11であり、R2またはR3およびRxはモチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、(b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログが、R3および/またはR4および/またはR5および/またはR6および/またはR7における1つまたは複数の保存的、半保存的、または非保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップとを含む。
一部の実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも特定のT細胞に対する効力が少なくとも約20%、少なくとも約30%、または少なくとも約40%増加する。好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも特定のT細胞に対する効力が少なくとも約50%増加する。極めて好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも特定のT細胞に対する効力が、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約100%(すなわち、少なくとも約2倍)、少なくとも約150%、少なくとも約200%、少なくとも約250%、少なくとも約300%、少なくとも約350%、少なくとも約400%、少なくとも約450%、少なくとも約500%、少なくとも約550%、少なくとも約600%、少なくとも約650%、少なくとも約700%、少なくとも約750%、少なくとも約800%、少なくとも約850%、少なくとも約900%、少なくとも約950%、または少なくとも約1000%(すなわち、少なくとも約10倍)増加する。
アナログは、1つのみの置換を含むことができ、または2つ、3つもしくは4つの置換を含むことができ、この置換は保存的でも、半保存的でも、または非保存的でもよい。ヘテロクリティックアナログは、HLAクラスI分子に結合し、関連する細胞障害性T細胞に接触すると、Th1とTh2の両方のサイトカインを誘導することができる。本発明の一実施形態においては、クラスIエピトープは、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62からなる群から選択されるHLAスーパーモチーフを含む。別の実施形態においては、クラスIエピトープは、A2もしくはB7スーパーモチーフ、またはA3もしくはA24スーパーモチーフを含む。さらに別の実施形態においては、クラスIエピトープは、A2モチーフ(例えば、A0201モチーフ)、A3モチーフ(例えば、A0301モチーフ)、A24モチーフ(例えば、A2402モチーフ)、またはB7モチーフ(例えば、B0702モチーフ)を含む。
クラスIエピトープは、ウイルス抗原、腫瘍関連抗原(例えば、CEAまたはMAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11およびMAGE−A10)、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原由来とすることができる。エピトープは、CEAまたはMAGE2に由来することが好ましい。
本発明は、あらかじめ選択されたクラスIペプチドエピトープに対するヒト細胞障害性T細胞応答を誘導する方法も提供する。この方法は、上記ヘテロクリティックアナログを用意するステップと、ヒトCTLをヘテロクリティックアナログと接触させるステップとを含む。
一部の態様においては、この接触ステップをインビトロで実施する。一部の態様においては、この接触ステップを、ヘテロクリティックアナログポリペプチドをコードする配列を含む核酸分子を対象に投与することによって実施する。
本発明は、上記方法によって産生されるアナログポリペプチドも提供する。したがって、本発明は、本明細書の方法によって得ることができるアナログを含む「アナログポリペプチド」、あるいはこのアナログからなる「アナログポリペプチド」を提供する。特に、このようなアナログポリペプチドは、配列番号2、3、5、6、8、9、11〜19、21〜25、44〜48、50、51、53、54、56、58、59および61〜66からなる群から選択されるアミノ酸配列からなるアナログを含むことが好ましい。アナログポリペプチドは、9〜20個のアミノ酸、好ましくは9〜16個のアミノ酸、より好ましくは9〜15個のアミノ酸を含むことができるが、合計で9、10、11、12、13または14個のアミノ酸のみしか含まなくてもよい。この定義されたヘテロクリティックアナログエピトープは、同じエピトープ(例えば、アナログ)のホモポリマー、またはこのような様々なエピトープ(例えば、アナログ)を含むヘテロポリマー、あるいは野生型エピトープと組み合わされたヘテロクリティックアナログエピトープである、より長鎖のポリペプチドもしくはタンパク質に含まれていてもよい。これらのペプチドおよびタンパク質を、医薬品用途に設計される組成物に入れることができる。
ヘテロクリティックアナログエピトープを含むアナログポリペプチドを他の成分と組み合わせて、その免疫応答誘発活性をさらに高めまたは調節することができる。これらの追加成分を共有結合させることも、非共有結合的に混合物に含ませるともできる。
したがって、アナログポリペプチドは、Tヘルパーペプチド、スペーサーまたはリンカー、担体を含むことができ、脂質に連結することができ、および/または1個もしくは複数のエピトープ、または1個もしくは複数の追加のアナログ、または1個もしくは複数の追加のアミノ酸を含むことができる。
また、ヘテロクリティックアナログポリペプチドは混合することができ、またはCTLエピトープに連結することができ、あるいは特にHTLエピトープがpan−DR結合分子である場合、HTLエピトープに連結することができる。したがって、本発明は、CTLエピトープおよび/またはpan−DRエピトープなどのHTLエピトープに連結されたアナログを含むアナログポリペプチド、あるいは前記アナログからなるアナログポリペプチドを含み、アナログおよびCTLエピトープおよび/またはpan−DRエピトープなどのHTLエピトープを含むアナログポリペプチドを含む組成物、および/またはアナログおよびCTLエピトープおよび/またはpan−DRエピトープなどのHTLエピトープからなるアナログポリペプチドを含む組成物も含む。
ヘテロクリティックアナログポリペプチドを含有する組成物は、さらに、リポソームを含むことができ、アナログポリペプチドはリポソーム上またはリポソーム内にあり、あるいはアナログポリペプチドは脂質に結合することができる。この組成物は、HLA重鎖、β2−ミクログロブリンおよびストレプトアビジンを含むことができ、これらは複合体を形成していてもよく、ヘテロクリティックアナログポリペプチドは、前記複合体に結合することができ、それによって四量体が形成される。この組成物は、抗原提示細胞(APC)を含むことができ、アナログポリペプチドはそのAPC上またはAPC内に存在することができ、および/またはアナログポリペプチドは、APC上のHLA分子に結合することができる。したがって、そのHLA分子に限定されたCTLが存在するときには、そのCTLの受容体は、そのHLA分子とアナログポリペプチドの複合体に結合することができる。APCは樹状細胞とすることができる。この組成物は、HLA分子を含むこともでき、アナログポリペプチドにHLA分子が結合することができる。この組成物は、標識、例えば、ビオチン、蛍光成分(fluorescent moiety)、非哺乳動物の糖、放射性標識、またはモノクローナル抗体に結合可能な小分子を含むことができる。この組成物は、適切な希釈剤および/または賦形剤を含むことができる。
上記組成物は、予防、治療、診断および予後の目的に有用である。例えば、この組成物は、対応する野生型エピトープに対する免疫応答を誘発させるのに有用である。有効成分のヘテロクリティックアナログポリペプチドは、単位剤形に入れることができる。対象を治療するのに有用な組成物は、必要に応じて、その発現を制御する配列を含めて、上記アナログポリペプチドをコードする核酸分子を含むこともできる。
1.概説−アナログ
本発明は、HLAクラスI分子に結合するヘテロクリティックアナログを設計する方法、およびそのようなアナログを含むポリペプチド、またはそのようなアナログからなるポリペプチドを産生する方法に関する。本発明は、ポリペプチド自体、ならびにそのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにも関する。ヘテロクリティックアナログによる免疫化は、腫瘍に対するワクチン接種のより有効で効率的な戦略であり、有効なCTLの産生が困難であることがこれまでに判明している場合には特にそうである。
本明細書に記載する「ヘテロクリティックアナログ」とは、所与の用量に対する応答の増大によって、または相同のクラスIペプチドと同じ応答を得るのに必要な量の減少によって判定して、特定のT細胞に対する効力の増大をもたらす、1、2、3または4アミノ酸置換されたエピトープである。本発明の方法は、あらゆるクラスIペプチド、特にヒト癌および前癌状態に関連するクラスIペプチド、ならびにウイルス、細菌、真菌、原虫寄生体などの病原体に由来するクラスIペプチドを改変するのに有用である。
ヘテロクリシティー現象が、特定のクラスIペプチドに結合するHLA分子全体に当てはまることは重要である。例えば、A2スーパーモチーフを有するヘテロクリティックアナログペプチドは、HLAスーパータイプ(例えば、A0201、A0202、A0203、A0204、A0205、A0206、A0207など;表5参照)中のすべてのHLA分子にヘテロクリティックである。同様に、A3スーパーモチーフを有するヘテロクリティックアナログペプチドは、HLAスーパータイプ(例えば、A0301、A1101、A3101、A6801など、表5参照)中のすべてのHLA分子にヘテロクリティックである。A24スーパーモチーフを有するヘテロクリティックアナログペプチドは、HLAスーパータイプ(例えば、A2301、A2402、A3001など、表5参照)中のすべてのHLA分子にヘテロクリティックである。また、B7スーパーモチーフを有するヘテロクリティックアナログペプチドは、HLAスーパータイプ(例えば、B0702、B0703、B0704、B0705、B1508、B3501、B3502、B3503、B3503、B3504、B3505、B3506、B3507、B3508、B5101、B5102、B5103、B5104、B5105、B5301、B5401、B5501、B5502、B5601、B5602、B6701、B7801など、表5参照)中のすべてのHLA分子にヘテロクリティックである。したがって、異なる配列モチーフ(例えば、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58、B62など)を有するヘテロクリティックアナログペプチドは、それらの特定のHLAスーパーファミリー内のすべてのHLA分子に、より強力な免疫応答を誘導させる。
本発明者らは、対応する野生型エピトープに対する免疫応答を高めるある種のHLAスーパータイプに対するヘテロクリティックアナログの設計を支配する特異的法則を見出した。これらの法則は、任意のクラスI対立遺伝子によってコードされるHLA分子に結合するモチーフまたはスーパーモチーフを有するエピトープに対して適用可能である。したがって、これらの法則を使用することによって、あらゆる「野生型」または「ネイティブ」クラスIエピトープの免疫原性を高めることが可能である。
手短に述べると、A2スーパーファミリーエピトープの場合、この法則によれば、野生型クラスIエピトープは、このエピトープの3位および/または5位および/または7位の保存的または半保存的アミノ酸を置換することによって改変される。B7スーパーファミリーエピトープの場合、この法則によれば、野生型クラスIエピトープは、このエピトープの3位および/または5位および/または7位の保存的または半保存的または非保存的アミノ酸を置換することによって改変される。置換される保存的、半保存的または非保存的アミノ酸の性質は、以下の調製Bの記述によって規定され、その結果を表2に要約する。したがって、表2を調べることによって、これらの位置における適切な置換候補を決定することができる。表2に示したように、表の上端に示すアミノ酸の各々は、残りの19個の遺伝子コードされたアミノ酸と数値によって規定された関係を有する。指数が小さいほど、保存性は高くなる。同じアミノ酸には1.0の類似度が割り当てられる。最も異なるアミノ酸には20に近い類似度が割り当てられる。調製Bに示す方法を使用して、遺伝子コードされていないアミノ酸にも類似度指数を割り当てることができ、任意の天然アミノ酸を保存的または半保存的(または非保存的)として分類することができる。
本発明者らは、先に確立した法則に従わない新規なA3およびA24スーパーファミリーアナログ、すなわち、ヘテロクリティックアナログを特定した。このようなアナログを表6の配列番号11〜19および21〜25に示す。驚くべきことに、これらのアナログは、エピトープの3位および/または7位における保存的または半保存的置換に加えて、エピトープの4位および/または6位における保存的または非保存的置換を含む。
特に、本発明者らは、(表6に示す)A3スーパーファミリーエピトープCEA.61(配列番号10)のアナログを特定した。A2およびB7ヘテロクリティックエピトープとは異なり、A3スーパーファミリーエピトープのヘテロクリティックアナログは、ペプチドの中間の奇数位置(位置7)と偶数位置(位置4)の両方に置換を導入することによって産生させることができた。CEA.61エピトープの位置4における置換は保存的または非保存的(G→PまたはI)(配列番号11〜12)であり、一方、位置7における置換は保存的、半保存的または非保存的(W→L、M、I、D、G、CまたはN)(配列番号13〜19)であった。
本発明者らは、(表6に示す)A24スーパーファミリーエピトープMAGE2.156(配列番号20)のアナログも特定した。A3スーパーファミリーエピトープ同様、A24スーパーファミリーエピトープのヘテロクリティックアナログも、ペプチドの中間の偶数と奇数位置に置換を導入することによって産生させることができた。これらの置換は、保存的(3位L→I、4位Q→E、6位V→MまたはL)または非保存的(4位Q→L)(配列番号21〜25)であった。したがって、偶数位置における置換が、MAGE2.156エピトープに対するヘテロクリティックアナログをもたらし得るという観察結果は、A3スーパーファミリーエピトープの場合に観察されたものと置換パターンが部分的に重複することを示している。
本発明のヘテロクリティックアナログペプチドは、対象の免疫系が寛容化された抗原に対する免疫応答を誘導するのに特に有用である。ヒト対象が特に好ましいが、この方法は、HLAを発現する実験用トランスジェニックマウスなどの他の哺乳動物にも、これらの対象に対応するHLAモチーフを考慮することによって適用することができる。
寛容性とは、抗原への過去の暴露によって誘導される特異的免疫非反応性を意味する。寛容性は、患者が寛容である特定のクラスIペプチドエピトープを特定し、本発明の方法によってペプチドエピトープ配列を改変し、寛容化されたエピトープ(抗原)に交差反応する免疫応答を誘導することによって克服することができる。寛容性を克服することは、例えば、対象の免疫系がウイルス関連抗原または腫瘍関連抗原に寛容であるときに特に望ましい。腫瘍関連抗原は、細胞形質転換の結果、自己タンパク質を過剰発現することが多い。
ヘテロクリティックを設計する法則を決定するために、いくつかの異なるCTL系を、数群のアナログに対する反応性についてスクリーニングした。一次MHCアンカーを変えずに、T細胞刺激能力を改変することができた。
野生型エピトープは、上皮細胞癌において特異的に上方制御され、かつ免疫原性であることが判明している自己抗原に由来する腫瘍エピトープを含む。HIVおよびHBVのポリメラーゼ遺伝子に由来するウイルスエピトープなど、使用されるウイルスエピトープも、同様に免疫原性であることが判明している。
本明細書に記載する法則は、ヘテロクリティックアナログを設計する基礎を提供し、法則がない場合に要求されるスクリーニングを大幅に削減し、エピトープを利用した癌ワクチンおよび感染症ワクチンを設計するのに極めて有用である。
以下に示す実施例では、スクリーニングされた(本明細書に開示するヘテロクリシティー法則に適合する)全アナログの17%は、ヘテロクリティックであった(16/95)。これは、2つの理由から重要である。第1に、ヘテロクリティック置換法則に従うアナログを使用することによって、ヘテロクリティックの検出効率が2.2%から17%に上昇した。第2に、合成する必要があるペプチドの数が約100アナログ/エピトープから約15アナログ/エピトープに劇的に減少し、プロセスの費用効果が高くなり、ハイスループットに適するようになる。本発明のヘテロクリティック置換法則を適用することによって、ヘテロクリティックアナログを産生する効率は、0.2%(233個のCEA.691およびMAGE3.112アナログのスクリーニングから4個を特定)から33%(9個の予測されたアナログのスクリーニングによって3個を特定)にほぼ100から1000倍増加した。初期アッセイにおいて潜在的なヘテロクリティック活性を示した6個のアナログのうち4個しかさらに分析しなかったので、この33%という頻度は著しく過小評価しているかも知れない。
過去の研究によれば、ヘテロクリティックアナログによるT細胞応答の調節には、TCR接触残基が関与している(例えば、非特許文献1、16、41、42参照)。しかし、現在の研究ではこれは確認されていない。アナログの結合分析によれば、大多数のケース(80%)でMHC結合が変化して向上または悪化した。HLA−A2結合を試験した13個のアナログのうち、10個のアナログのMHC結合が変化し、アナログ6個の結合性は野生型ペプチドよりも向上し、アナログ4個の結合性は野生型よりも悪化したが、それでも生物学的応答は実質的に増加した。
MHC結合を強化するために一次MHCアンカー残基を改変した研究もある(この手法は、アナログを産生するためにいくつかのグループによって使用された(非特許文献9、43、44)。一次TCR接触残基または一次MHCアンカー残基を変化させずに、生物学的応答が増大することがこの研究で認められた。応答の増大はMHC結合の変化によって媒介されたので、この効果は、二次アンカーの位置を変えることによってもたらされると仮定される。これを支持するさらなる証拠は、HLA−A2.1およびHLA−B7のヘテロクリティック置換がペプチドの中間の奇数位置(3、5、7)で起こるという知見から来る。これらの位置のすべて、特に3、5および7位は、HLA−A2分子に結合する二次アンカーの位置であることが判明している(非特許文献45、46)。これらの位置のうち2箇所(3および7)は、HLA−A2.1分子に結合する二次アンカーの位置であることがいくつかのグループによって示された(非特許文献45、46)。
このような二次アンカー位置の変化は、T細胞認識の差となり得る(非特許文献47、48)。しかし、これらの研究においては、T細胞認識の差はMHC結合の変化と関連し、ヘテロクリシティーの獲得に関わるアミノ酸置換の種類に対する法則は規定されなかった。二次アンカーの変化からT細胞認識の変化へのこのような変換が起こる機序は、現在不明である。しかし、いくつかのモデルから、二次アンカー位置の残基がMHCに結合する方法の変化は、TCR接触残基の配向の変化または柔軟性の増大をもたらし、TCRに対するこれらのアナログの結合を強化することが示唆されている(非特許文献49〜52)。また、過去のいくつかの研究によれば、ヘテロクリティックアナログによるT細胞応答の調節には、一次TCR接触残基が直接関与することが暗示される(非特許文献36、53、54)。しかし、この知見は、現在の系統的な分析によって裏付けられていない。本研究で特定されたアナログに対するT細胞認識の向上は、MHC結合能の増加によるものである可能性は低いが、結合性の増大は、1番目のアンカー位置が最適化されたアナログの場合に、重要な役割を果たす可能性が高い。本研究は、ヘテロクリティックアナログが、TCRまたはMHC結合能の著しい変化ではなくコンホメーションのわずかな変化によって産生される可能性が最も高いことを示唆している。
Th1またはTh2サイトカインの産生の調節に差異は認められなかった。その代わりに、本データからは、ヘテロクリティックアナログが、増加の大きさおよび動力学は異なり得るが、Th1とTh2の両方の応答生成を増大させることが示唆された。実際に、いくつかのグループ(非特許文献12、44)は、最近、ペプチドアナログによるこのような全体の刺激について報告した。これは、アナログによって誘導される強いTCRシグナルに起因し得るが、このような全体の刺激の機序はまだ未解明である。
関連する腫瘍モデル、または自己抗原に対する寛容性が存在するモデルを用いて、ヘテロクリティックアナログのインビボでの効力を評価する。結果的に、ヘテロクリティックアナログによる免疫化は、有効なCTLの産生が困難であることがこれまでに判明している場合に、腫瘍に対するワクチン接種のより有効で効率的な戦略であることが判明した。
出願人らは、1組の実験において、癌およびウイルス起源のいくつかの異なるHLA−A2.1制限CTLエピトープ(HLA−A2.1−restricted CTL epitopes)のヘテロクリティックアナログを特定した。関連する野生型エピトープを表1に示す。これらのエピトープはすべて、本発明者らの初期の報告では免疫原性であることが判明している(非特許文献55、56)。初期の実験においては、233個のCEA.691およびMAGE3.112CTLエピトープのアナログの抗原性が検討された。特定された4個のヘテロクリティックアナログの性質から、ヘテロクリティック置換に3、5および7位における保存的置換が含まれることが示唆された。この仮説は、3個の追加のエピトープMAGE2.157、HIVPol.476およびHBVPol.455を含めたその後の研究において検討された。こうして特定されたヘテロクリティックアナログのすべてが、提案した法則、すなわち、ヘテロクリティックアナログが3、5および/または7位の保存的または半保存的置換を伴うという法則に従った。
癌免疫療法におけるヘテロクリティックアナログの臨床応用により近似させるために、ネズミエピトープp53.261も改変した。このエピトープに対する部分的なT細胞寛容状態が報告されている(非特許文献57、58)。9個の予測されたp53.261アナログのうち4個は、ネイティブペプチドによって誘導されるCTL応答よりも強いアナログ特異的CTL応答をインビボで誘導することが見出された。より重要なことには、ヘテロクリティックアナログによる免疫化によって生じるCTLの交差反応性を分析したときに、3個のp53.261アナログが、ネイティブp53.261エピトープに強力に反応するCTLを誘導した。最後に、ヒトCTLに対するこれらの知見の関連性を、MAGE3.112エピトープのヘテロクリティックアナログがヒトT細胞に対して免疫原性であることをインビトロで示すことによって取り扱った。得られたCTLは、腫瘍細胞系の形の自然にプロセシングされた野生型抗原を認識することができる。
本明細書に示す研究によれば、試験したすべてのエピトープに対してヘテロクリティックアナログが特定され、ヘテロクリシティーは全体的な現象である。また、本出願によれば、インビボで免疫化した後、(初期の研究に記載のような)T細胞クローン集団とT細胞バルク集団の両方においてヘテロクリティックアナログを検出することが可能である。さらに、本明細書では、(HLA A2.1系と他のクラスIスーパーモチーフの両方の)ヘテロクリシティーは、ヘテロクリシティーの合理的な予測を可能にする別個の構造的特徴を伴うことを示す。
さらに、p53.261ヘテロクリティックアナログは、より大きな結合活性を有するCTLを誘導し、野生型ペプチドによって誘導されるよりも多数(前駆体頻度)のこれらの細胞も誘導することを示す。ヘテロクリティックCTLのインビボでの誘導と、T細胞寛容性を打破するためのその応用とを示す。
ヘテロクリティックアナログは、インビボでの免疫化後に特定のT細胞バルク集団を産生させるのに有効であった。複数のTCR遺伝子からのTCRを有するポリクローナル応答は、臨床現場における病態の寛解により効果的である。最後に、野生型エピトープに対して強力な交差反応結合活性を有するCTLの前駆体頻度を増加させることができることは、通常は免疫系に寛容であるエピトープに対して有効なCTL応答が必要とされる場合に重要である。
出願人らは、別の組の実験において、(表1に示す)B7スーパーファミリーエピトープMAGE2.170のヘテロクリティックアナログを特定した。A2ヘテロクリティックエピトープ同様、B7スーパーファミリーエピトープのヘテロクリティックアナログは、ペプチドの中間の奇数位置(位置7)に置換を導入することによって産生することができた。MAGE2.170エピトープに対する置換の性質は、ネイティブ残基と比べて保存的/半保存的(Y→HおよびY→M置換)または非保存的(Y→E、Y→GおよびY→D置換)であった(表8)。したがって、非保存的置換が、MAGE2.170CTLエピトープに対するヘテロクリティックアナログをもたらし得るという観察結果は、A2スーパーファミリーエピトープの場合に観察されたものと置換パターンが部分的に重複することを示している。
2.定義
「ヒト白血球抗原」または「HLA」は、ヒトクラスIまたはクラスII主要組織適合複合体(MHC)タンパク質である(例えば、非特許文献59を参照されたい)。
特定のアミノ酸配列において、「エピトープ」は、特定の免疫グロブリンによる認識に関与した、またはT細胞に関連した1セットのアミノ酸残基であり、これらの残基は、HLAに関連して提示されるときに、T細胞受容体タンパク質による認識に必要である。インビトロまたはインビボの免疫系環境においては、エピトープは、一次、二次および三次ペプチド構造、電荷などの、免疫グロブリン、T細胞受容体またはHLA分子によって認識される部位を協力して形成する分子の総合的特徴を表すものである。「エピトープ」は、CTLエピトープとHTLエピトープの両方を意味する。
「クラスIエピトープ」または「CTLエピトープ」とは、クラスI HLA分子に結合するペプチドを意味する。本明細書に記述するように、クラスIエピトープは、一般に、約8から約13アミノ酸長であり、8、9、10、11、12または13アミノ酸長とすることができる。HLA分子への結合は、2個の一次アンカー残基によって主に制御され、そのうち1個はエピトープのカルボキシル末端にあり、もう1個は2位または3位にある。結合は、1個または複数の二次アンカー残基によっても促進され得る。読者の便宜のため、様々な一次HLAクラスI結合アンカーを表3に示す。アンカーのパターンを「モチーフ」と称する。「スーパーモチーフ」は、2個以上のHLA対立遺伝子によってコードされるHLA分子によって共有される結合特異性を有するペプチドである。スーパーモチーフを有するペプチドは、2個以上のHLA抗原によって、(本明細書に定義する)高親和性または中親和性で認識されることが好ましい。クラスIスーパーモチーフの例は、例えば、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62である(「クラスIモチーフ」の項および表3〜5を参照されたい)。
スーパーモチーフはA1とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、T、I、L、V、MまたはSであり、RxはF、WまたはYである。
スーパーモチーフはA2とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、L、I、V、M、A、TまたはQであり、RxはI、V、M、A、TまたはLである。
スーパーモチーフはA2.1とすることができ、R2は一次アンカーであり、L、M、V、Q、I、AまたはTであり、RxはV、L、I、M、AまたはTである。
スーパーモチーフはA3とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、V、S、M、A、T、LまたはIとすることができ、RxはRまたはKである。
スーパーモチーフはA24とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Y、F、W、I、V、L、MまたはTであり、RxはF、I、Y、W、LまたはMである。
スーパーモチーフはB7とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Pであり、RxはV、I、L、F、M、W、YまたはAである。
一実施形態においては、スーパーモチーフはA2またはB7である。
別の実施形態においては、スーパーモチーフはA3またはA24である。
クラスIエピトープは、ウイルス抗原、腫瘍関連抗原(例えば、CEAまたはMAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11およびMAGE−A10)、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原由来とすることができる。
適切な腫瘍関連抗原の例は、前立腺特異抗原(PSA)、メラノーマ抗原MAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11、MAGE−A10、ならびにBAGE、GAGE、RAGE、MAGE−C1、LAGE−1、CAG−3、DAM、MUC1、MUC2、MUC18、NY−ESO−1、MUM−1、CDK4、BRCA2、NY−LU−1、NY−LU−7、NY−LU−12、CASP8、RAS、KIAA−2−5、SCC、p53、p73、CEA、Her 2/neu、Melan−A、gp100、チロシナーゼ、TRP2、gp75/TRPl、カリクレイン、前立腺特異的膜抗原(PSM)、前立腺酸性ホスファターゼ(PAP)、前立腺特異抗原(PSA)、PT1−1、β−カテニン、PRAME、テロメラーゼ、FAK、サイクリンD1タンパク質、NOEY2、EGF−R、SART−1、CAPB、HPVE7、p15、葉酸受容体CDC27、PAGE−1およびPAGE−4である。適切な感染症関連抗原の例は、B型肝炎コア抗原および表面抗原(HBVc、HBVs)、C型肝炎抗原、エプスタイン・バーウイルス抗原、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)抗原およびヒト乳頭腫ウイルス(HPV)抗原、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)、クラミジア(Chlamydia)を含む。適切な真菌抗原の例は、カンジダアルビカンス(Candida albicans)、クリプトコックスネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、コクシドイデス(Coccidoides)種、ヒストプラスマ(Histoplasma)種およびアスペルギルスフミガーティス(Aspergillus fumigatis)に由来する抗原を含む。適切な原虫寄生体抗原の例は、熱帯熱マラリア原虫(P.falciparum)を含めたプラスモディウム(Plasmodium)種、トリパノソーマ(Trypanosoma)種、住血吸虫(Schistosoma)種、レーシュマニア(Leishmania)種などに由来する抗原を含む。
本開示を通して、「結合データ」結果を、多くの場合「IC50」として示す。IC50は、結合アッセイにおいて、基準ペプチドの50%の結合阻害が認められるペプチド濃度である。アッセイが行われる条件(すなわち、限られたHLAタンパク質濃度および標識ペプチド濃度)では、これらの値はKd値に近い。結合性を決定するアッセイは、例えば、参照により本明細書に援用する(特許文献1、2)に詳細に記載されている。IC50値は、アッセイ条件が変われば、また、使用する特定の試薬(例えば、HLA試料など)に応じて、しばしば大きく変わり得ることに留意されたい。例えば、過剰濃度のHLA分子は、所与のリガンドの見かけのIC50測定値を増加させる。別法では、基準ペプチドを基準として結合性を表す。個々のアッセイの感度は高くも低くもなるので、試験ペプチドのIC50はいくらか変化するが、基準ペプチドを基準とした結合性はさほど変わらない。例えば、基準ペプチドのIC50が10倍になるような条件下でのアッセイにおいては、試験ペプチドのIC50値も約10倍になる。したがって、あいまいさを回避するために、ペプチドが良好な、中程度の、弱い、または劣るバインダーであるかどうかの評価は、一般に、標準ペプチドのIC50に対するそのIC50に基づいている。結合性は、当分野で既知の他のアッセイシステムを使用しても求めることができる。
「カルボキシルまたはC末端」と称するエピトープ中の残基位置は、以下に定義する従来の命名法によって示されるペプチドのカルボキシル末端に最も近いエピトープ末端にある残基位置を指す。エピトープの「C末端」は、ペプチドまたはポリペプチドの末端に実際に対応しても、しなくてもよい。
「N末端」または「アミノ末端位置」と称するエピトープ中の残基位置は、以下に定義する従来の命名法によって示されるペプチドのN末端に最も近いエピトープの末端にある残基位置を指す。エピトープの「N末端」は、ペプチドまたはポリペプチドの末端に実際に対応しても、しなくてもよい。
「コンピュータ」または「コンピュータシステム」は、一般に、プロセッサ;例えば、ハードドライブ、ディスクドライブ、テープドライブなどの少なくとも1個の情報記憶装置/検索装置;例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、マイクロフォンなどの少なくとも1個の入力装置;ディスプレイ構造などを備える。さらに、コンピュータは、ネットワークと接続された通信チャネルを含むこともできる。このようなコンピュータは、上述のもの以上に備えることもできるし、上述のもの以下を備えることもできる。
本明細書に記載する「ヘテロクリティックアナログ」とは、所与の用量に対する応答の増大によって、または相同の(「野生型」)クラスIエピトープと同じ応答を得るのに必要な量の減少によって判定して、特定のT細胞に対する効力の増大をもたらす、1、2、3または4アミノ酸置換されたエピトープである。本発明の方法は、あらゆるクラスIエピトープ、特にヒト癌および前癌状態に関連するクラスIエピトープ、ならびにウイルス、細菌、真菌、原虫寄生体などの病原体に由来するクラスIエピトープを改変するのに有用である。ヘテロクリティックアナログを、本明細書では「アナログ」とも称する。
好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも特定のT細胞に対する効力が少なくとも約50%高い。このアナログは、1つのみの置換を含むことができ、または2つ、3つもしくは4つの置換を含むことができ、この置換は、保存的でも、半保存的でも、非保存的でもよい。ヘテロクリティックアナログは、HLAクラスI分子に結合し、関連する細胞障害性T細胞に接触すると、Th1とTh2の両方のサイトカインを誘導することができる。好ましくは、クラスIエピトープは、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62からなる群から選択されるHLAスーパーモチーフを含み、より好ましくは、クラスIエピトープは、A2もしくはB7スーパーモチーフまたはA3もしくはA24スーパーモチーフを含み、最も好ましくは、A2モチーフ(例えば、A0201モチーフ)、A3モチーフ(例えば、A0301モチーフ)、A24モチーフ(例えば、A2402モチーフ)、またはB7モチーフ(例えば、B0702)を含む。
したがって、本発明は、MHCクラスIエピトープよりも高い免疫原性を有するMHCクラスIエピトープアナログを含むポリペプチドを産生する方法に関する。この方法は、(a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、RnはN末端アミノ酸であり、RxはC末端アミノ酸であり、RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となるようにx=8〜11であり、R2またはR3およびRxはモチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、(b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、R3および/またはR4および/またはR5および/またはR6および/またはR7および/またはR8および/またはR9および/またはR10における1つまたは複数の保存的、半保存的または非保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を前記アナログが含み、一部の実施形態においては前記1つまたは複数の置換が一次アンカー残基のものではないステップとを含む。
本明細書で使用する「保存」もしくは「保存的」、「半保存」もしくは「半保存的」、または「非保存」もしくは「非保存的」であるアミノ酸を、調製Bによって定義し、表2に示す。
HLAクラスI分子に関して本明細書で使用する「高親和性」とは、IC50またはK値が50nM以下の結合として定義され、「中間の親和性」は、IC50またはK値が約50〜約500nMの結合である。HLAクラスII分子との結合に関する「高親和性」とは、IC50またはK値が100nM以下の結合として定義され、「中間の親和性」は、IC50またはK値が約100〜約1000nMの結合である。
本発明は、上記方法によって産生されるアナログポリペプチドも提供する。したがって、本発明は、本明細書の方法によって得ることができるアナログを含む「アナログポリペプチド」、または前記アナログからなる「アナログポリペプチド」を提供する。このようなアナログポリペプチドを、本明細書ではアナログ「タンパク質」および「ペプチド」とも称し、他の等価な句によって呼ぶこともある。特に、このようなアナログポリペプチドは、配列番号2、3、5、6、8、9、11〜19、21〜25、44〜48、50、51、53、54、56、58、59および61〜66からなる群から選択されるアミノ酸配列からなるアナログを含むことが好ましい。これらのアナログペプチドおよびタンパク質を、一部の実施形態においては医薬品用途に設計される組成物に入れることができる。
「アナログポリペプチド」とは、本明細書に記載するあらゆる形のアナログタンパク質およびポリペプチドを意味する。アナログポリペプチドは、任意の適切な方法によって調製することができる。このようなポリペプチドは、単離された天然のポリペプチド、組換えにより産生されたポリペプチド、合成により産生されたポリペプチド、またはこれらの方法を併用して産生されたポリペプチドを含む。このようなポリペプチドを調製する手段は、当分野ではよく知られている。
本発明は、本発明のアナログポリペプチドをコードするアナログポリヌクレオチドも提供する。したがって、本発明は、本明細書の方法によって得ることができるアナログをコードする核酸を含む「アナログポリヌクレオチド」、または前記核酸からなる「アナログポリヌクレオチド」を提供する。このようなアナログポリヌクレオチドを、本明細書ではアナログ「核酸分子」とも称し、他の等価な句によって呼ぶこともある。特に、このようなアナログポリヌクレオチドは、配列番号2、3、5、6、8、9、11〜19、21〜25、44〜48、50、51、53、54、56、58、59および61〜66からなる群から選択されるアミノ酸配列からなるアナログをコードする核酸を含むことが好ましい。これらのアナログポリヌクレオチドは、一部の実施形態においては医薬品用途に設計される組成物に入れることができる。
「アナログポリヌクレオチド」とは、本明細書に記載するあらゆる形のアナログポリヌクレオチドを意味する。アナログポリヌクレオチドは、任意の適切な方法によって調製することができる。このようなポリヌクレオチドは、単離された天然のポリヌクレオチド、組換えポリヌクレオチド、合成ポリヌクレオチド、またはこれらの方法を併用して産生されたポリヌクレオチドを含む。このようなポリヌクレオチドを調製する手段は、当分野ではよく理解されている。
「単離された」または「生物学的に純粋な」という語句は、自然の状態でその材料に通常付随する成分を実質的にまたは本質的に含まない材料を意味する。したがって、本発明によって単離されたポリペプチドおよびポリヌクレオチドは、好ましくは、それらの本来の環境においてそのポリペプチドまたはポリヌクレオチドに通常付随する材料を含まない。
「HTLエピトープ」または「Tヘルパーエピトープ」または「クラスIIペプチド」とは、クラスII HLA分子に結合するペプチドを意味する。HTLエピトープは、一般に約6から約25アミノ酸長の対立遺伝子特異的クラスIIモチーフを含むペプチドである。このようなペプチドは、HLA分子に結合しHTL応答を誘導する。すなわち、HTLエピトープは、適切なHLAクラスII分子に結合することができ、その後ヘルパーT細胞応答を誘発する。
「Pan−DR結合ペプチド」(例えば、PADRE(登録商標)ペプチド、Epimmune Inc.、San Diego、CA)は、HTLエピトープの一種であり、2個以上のHLAクラスII DR分子に結合する分子ファミリーの1つである。PADRE(登録商標)分子ファミリーを規定するパターンは、HLAクラスIIスーパーモチーフの通りであると考えられる。PADRE(登録商標)分子中に存在するこのパターンを含むペプチドは、ほとんどのHLA−DR分子に結合し、ヒトヘルパーTリンパ球(HTL)応答をインビトロおよびインビボで刺激する。
「組成物」は、本発明の1個または複数のアナログポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチドと、賦形剤、希釈剤、非アナログポリペプチド(例えば、CTLエピトープ、pan−DR結合ペプチドなどのHTLエピトープを含むポリペプチド、および/または担体など)、このような非アナログポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、脂質、リポソームなどの他の成分と、本明細書に記載する他の成分とを含有する。本発明による組成物には、1個または複数のアナログポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチド;1個または複数のアナログおよび1個または複数のCTLおよび/またはHTLエピトープ;および/またはこのようなペプチドまたはポリペプチドをコードする核酸、例えば、ポリエピトピープ(polyepitopic)のアナログポリペプチドをコードするミニ遺伝子のカクテルのような多数の実施形態がある。
本発明のポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、場合によっては、脂質化、標的配列または他の配列の追加などによって改変することができる。本発明のポリペプチドは、HLAクラスII結合ペプチドと混合して、または結合させて、細胞障害性リンパ球とヘルパーTリンパ球の両方の活性化を促進させることができる。
「薬剤として許容される」とは、一般に、無毒、不活性および/または生理学的に適合する組成物を指す。
本明細書で使用する「ワクチン」は、本発明の1個または複数のアナログポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチドを含有する、薬剤として許容される組成物を指す。組成物、特にワクチンは、ペプチドパルスした抗原提示細胞、例えば、樹状細胞を含むこともできる。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
3.A2、A3、A24およびB7アナログおよび調製方法
本発明は、対応する類似の野生型エピトープよりも高い免疫応答を起こし得るエピトープを含むペプチドを調製する方法を提供する。得られる「ヘテロクリティックアナログ」は、標的細胞上に表示された抗原によって特徴付けられるウイルス性疾患、癌、および他の病気を治療するための免疫学的組成物に有用である。
したがって、一態様においては、本発明は、エピトープを含むペプチドの免疫原性を高める方法を対象とする。この方法は、i)クラスIエピトープを含むペプチドを用意するステップであって、前記エピトープがアミノ末端およびカルボキシル末端および少なくとも1個の一次アンカー残基を有するアミノ酸配列を含み、このエピトープのアミノ酸残基に連続した番号が付けられ、このエピトープのアミノ末端に最も近い一次アンカー残基が2位または3位にあるステップと、ii)このエピトープのアミノ末端とカルボキシル末端の間の、一次アンカー残基を含まない3位および/または4位および/または5位および/または6位および/または7位に、1個または複数の保存的、半保存的または非保存的置換を導入するステップとを含む。
好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、対応する野生型クラスIエピトープよりも、特定のT細胞に対する効力が少なくとも約50%高い。より好ましい実施形態においては、ヘテロクリティックアナログは、1/10以下の用量で野生型ペプチドと同等のCTL応答(すなわちIFNγ放出)を刺激する。
このアナログは、1つのみの置換を含むことができ、または2つ、3つもしくは4つの置換を含むことができ、この置換は、保存的でも、半保存的でも、非保存的でもよい。ヘテロクリティックアナログは、HLAクラスI分子に結合し、関連する細胞障害性T細胞に接触すると、Th1とTh2の両方のサイトカインを誘導することができる。好ましくは、クラスIエピトープは、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62からなる群から選択されるHLAスーパーモチーフを含み、より好ましくは、クラスIエピトープは、A2もしくはB7スーパーモチーフまたはA3もしくはA24スーパーモチーフを含み、最も好ましくは、A2モチーフ(例えば、A0201モチーフ)、A3モチーフ(例えば、A0301モチーフ)、A24モチーフ(例えば、A2402モチーフ)、またはB7モチーフ(例えば、B0702)を含む(下記「クラスIモチーフ」項、および表3〜5を参照されたい)。
対応する「野生型」エピトープとして働くクラスIエピトープは、任意のタンパク質源に由来することができる。例えば、クラスIペプチドは、ウイルス抗原、腫瘍関連抗原、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原から得ることができる。クラスIエピトープは、ウイルス抗原(例えば、HBVまたはHIV)、腫瘍関連抗原(例えば、CEAまたはMAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11、MAGE−A10またはp53)、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原に由来することができる。野生型エピトープは、上皮細胞癌において特異的に上方制御され、免疫原性であることが判明している自己抗原に由来する腫瘍エピトープを含む。HIVおよびHBVのポリメラーゼ遺伝子に由来するウイルスエピトープなどの使用ウイルスエピトープも、同様に免疫原性であることが判明している。
したがって、いくつかの潜在的な抗原由来のエピトープに基づくヘテロクリティックアナログを本発明に使用することができる。適切な腫瘍関連抗原の例は、前立腺特異抗原(PSA)、メラノーマ抗原MAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11、MAGE−A10、ならびにBAGE、GAGE、RAGE、MAGE−C1、LAGE−1、CAG−3、DAM、MUC1、MUC2、MUC18、NY−ESO−1、MUM−1、CDK4、BRCA2、NY−LU−1、NY−LU−7、NY−LU−12、CASP8、RAS、KIAA−2−5、SCC、p53、p73、CEA、Her 2/neu、Melan−A、gp100、チロシナーゼ、TRP2、gp75/TRPl、カリクレイン、前立腺特異的膜抗原(PSM)、前立腺酸性ホスファターゼ(PAP)、前立腺特異抗原(PSA)、PT1−1、β−カテニン、PRAME、テロメラーゼ、FAK、サイクリンD1タンパク質、NOEY2、EGF−R、SART−1、CAPB、HPVE7、p15、葉酸受容体CDC27、PAGE−1およびPAGE−4を含む。適切な感染症関連抗原の例は、B型肝炎コア抗原および表面抗原(HBVc、HBVs)、C型肝炎抗原、エプスタイン・バーウイルス抗原、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)抗原およびヒト乳頭腫ウイルス(HPV)抗原、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)、クラミジア(Chlamydia)を含む。適切な真菌抗原の例は、カンジダアルビカンス(Candida albicans)、クリプトコックスネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、コクシドイデス(Coccidoides)種、ヒストプラスマ(Histoplasma)種およびアスペルギルスフミガーティス(Aspergillus fumigatis)に由来する抗原を含む。適切な原虫寄生体抗原の例は、熱帯熱マラリア原虫(P.falciparum)を含めたプラスモディウム(Plasmodium)種、トリパノソーマ(Trypanosoma)種、住血吸虫(Schistosoma)種、レーシュマニア(Leishmania)種などに由来する抗原である。
本発明のいくつかの好ましい態様においては、クラスIペプチドは、対象の免疫系が、寛容、すなわち、過去の抗原暴露によって誘導された特異的免疫非反応性を示した抗原に由来する。
本発明の法則を適用する野生型配列として使用して、対応するヘテロクリティックアナログを構築することができるエピトープは、任意のクラスIエピトープ、好ましくはA2、A3、A24またはB7エピトープに対応することを見出すことができる。上述した抗原などの任意所望の抗原の場合、特定のクラスI対立遺伝子に付随するモチーフを指針として使用して、抗原のアミノ酸配列中のこのようなエピトープが存在する位置を決定することができる。この決定は、目視または、好ましくは、コンピュータ技術および関連ソフトウェアを用いて実施することができる。したがって、例えば、A3スーパーモチーフが、例えば、2位のバリンおよびC末端のアルギニンを含むことがわかれば、任意所望の抗原のアミノ酸配列を、このモチーフを有するエピトープについて調べることができる。次いで、そのエピトープを本発明の法則によって改変して、所望のアナログを得ることができる。
したがって、本発明は、MHCクラスIエピトープのアナログを産生する方法に関する。このアナログは、このエピトープよりも高い免疫原性を有する。この方法は、(a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、RnはN末端アミノ酸であり、RxはC末端アミノ酸であり、RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となるようにx=8〜11であり、R2およびRxはモチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、(b)アナログを産生するステップであって、このアナログが、R3および/またはR4および/またはR5および/またはR6および/またはR7における1つまたは複数の保存的、半保存的または非保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を含み、一部の実施形態においては前記1つまたは複数の置換が一次アンカー残基のものではないステップとを含む。
スーパーモチーフはA1とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、T、I、L、V、MまたはSであり、RxはF、WまたはYである。モチーフはA1モチーフ(例えば、A0101モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
スーパーモチーフはA2とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、L、I、V、M、A、TまたはQであり、RxはI、V、M、A、TまたはLである。モチーフはA2モチーフ(例えば、A0202モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
スーパーモチーフはA2.1とすることができ、R2は一次アンカーであり、L、M、V、Q、I、AまたはTであり、RxはV、L、I、M、AまたはTである。モチーフはA2.1モチーフ(例えば、A0201モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
スーパーモチーフはA3とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、V、S、M、A、T、LまたはIであり、RxはRまたはKである。モチーフは、A3モチーフ(例えば、A0301モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
スーパーモチーフはA24とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Y、F、W、I、V、L、MまたはTであり、RxはF、I、Y、W、LまたはMである。モチーフは、A24モチーフ(例えば、A2402モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
スーパーモチーフはB7とすることができ、R2は一次アンカー残基であり、Pであり、RxはV、I、L、F、M、W、YまたはAである。モチーフは、B7モチーフ(例えば、B0702モチーフなど、「クラスIモチーフ」および表3〜5を参照されたい)とすることができる。
好ましい実施形態においては、スーパーモチーフまたはモチーフはA3であり、式(B)は、R4が保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は式(A)と同一である。好ましい実施形態においては、R4はPまたはIで置換されている。好ましい実施形態においては、式(A)のR4はGであり、式(B)は、R4が保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、式(A)のR4はGであり、式(B)は、R4がPまたはIである以外は(A)と同一であり。好ましい実施形態においては、エピトープはCEA.61であり、アナログは配列番号11および12から選択される。
好ましい実施形態においては、スーパーモチーフまたはモチーフはA3であり、式(B)は、R7が保存的、半保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は式(A)と同一である。好ましい実施形態においては、R7は、L、M、I、D、G、CまたはNで置換されている。好ましい実施形態においては、式(A)のR7はWであり、式(B)は、R7が保存的、半保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、式(A)のR7はWであり、式(B)は、R7がL、M、I、D、G、CまたはNである以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、エピトープはCEA.61であり、アナログは配列番号13〜19から選択される。
好ましい実施形態においては、スーパーモチーフまたはモチーフはA24であり、式(B)は、R3が保存的アミノ酸で置換されている以外は式(A)と同一である。好ましい実施形態においては、R3はIで置換されている。好ましい実施形態においては、式(A)のR3はLであり、式(B)は、R3が、保存的アミノ酸で置換されている以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、式(A)のR3はLであり、式(B)は、R3がIである以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、エピトープはMAGE2.156であり、アナログは配列番号21である。
好ましい実施形態においては、スーパーモチーフまたはモチーフはA24であり、式(B)は、R4が保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は式(A)と同一である。好ましい実施形態においては、R4はEまたはLで置換されている。好ましい実施形態においては、式(A)のR4はQであり、式(B)は、R4が保存的または非保存的アミノ酸で置換されている以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、式(A)のR4はQであり、式(B)は、R4がEまたはLである以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、エピトープはMAGE2.156であり、アナログは配列番号22および23から選択される。
好ましい実施形態においては、スーパーモチーフまたはモチーフはA24であり、式(B)は、R6が保存的アミノ酸で置換されている以外は式(A)と同一である。好ましい実施形態においては、R6は、MまたはLで置換されている。好ましい実施形態においては、式(A)のR6はVであり、式(B)は、R6が保存的アミノ酸で置換されている以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、式(A)のR6はVであり、式(B)は、R6がMまたはLである以外は(A)と同一である。好ましい実施形態においては、エピトープはMAGE2.156であり、アナログは配列番号24および25から選択される。
したがって、本発明は、上記アナログ、上記アナログの各々を含むアナログポリペプチド、または上記アナログの各々からなるアナログポリペプチド、ならびに前記アナログおよびアナログポリペプチドの各々をコードするポリヌクレオチドを産生する方法を含む。本発明は、さらに以下に記述するように、アナログ、アナログポリペプチドおよびアナログポリヌクレオチドそれら自体も含む。
4.アナログポリペプチドおよびアナログポリヌクレオチドおよび調製方法
上記のように、「アナログポリペプチド」は、アナログを含み、またはアナログからなり、本発明の一部でもある。好ましいアナログは、上記項に示されている。
アナログポリペプチドは、9〜20個のアミノ酸、好ましくは9〜16個のアミノ酸、より好ましくは9〜15個のアミノ酸を含むことができるが、合計で9、10、11、12、13、14または15個のアミノ酸のみしか含まないこともできる。ある実施形態においては、ポリペプチドは、250個以下のアミノ酸、225個以下のアミノ酸、200個以下のアミノ酸、175個以下のアミノ酸、150個以下のアミノ酸、125個以下のアミノ酸、100個以下のアミノ酸、75個以下のアミノ酸、50個以下のアミノ酸、40個以下のアミノ酸、35個以下のアミノ酸、30個以下のアミノ酸、25個以下のアミノ酸、20個以下のアミノ酸、15個以下のアミノ酸、あるいは14、13、12、11、10、9または8個のアミノ酸を含むことができる。
別の実施形態においては、アナログポリペプチドは、少なくとも9〜20個のアミノ酸、好ましくは少なくとも9〜16個のアミノ酸、より好ましくは少なくとも9〜15個のアミノ酸を含むことができるが、合計で少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、または少なくとも15個のアミノ酸を含むこともできる。ある実施形態においては、ポリペプチドは、少なくとも250個のアミノ酸、少なくとも225個のアミノ酸、少なくとも200個のアミノ酸、少なくとも175個のアミノ酸、少なくとも150個のアミノ酸、少なくとも125個のアミノ酸、少なくとも100個のアミノ酸、少なくとも75個のアミノ酸、少なくとも50個のアミノ酸、少なくとも40個のアミノ酸、少なくとも35個のアミノ酸、少なくとも30個のアミノ酸、少なくとも25個のアミノ酸、少なくとも20個のアミノ酸、少なくとも15個のアミノ酸、または少なくとも14個、少なくとも13個、少なくとも12個、少なくとも11個、少なくとも10個、少なくとも9個、または少なくとも8個のアミノ酸を含むことができる。
可能であれば、本発明のアナログポリペプチドを長さ約8から約13アミノ酸残基(すなわち、8、9、10、11、12または13)、しばしば8から11アミノ酸残基、好ましくは9から10アミノ酸残基に最適化することが望ましいこともある。アナログポリペプチドは、関連するHLA分子に結合する内因的にプロセシングされた病原体由来エピトープまたは腫瘍細胞エピトープ(例えば、HLA−A2、−A3、−A24または−B7)に見合ったサイズであることが好ましいが、本発明のアナログを含むポリペプチドの特定および調製は、本明細書に記載する他の技術を使用しても実施することができる。
アナログポリペプチドは、ヘテロクリティックアナログを含む完全長抗原(例えば、CEAまたはMAGE2)またはその断片を含むことができ、あるいはヘテロクリティックアナログを含む完全長抗原(例えば、CEAまたはMAGE2)またはその断片からなることができる。完全長抗原の断片は、残基約1〜20、21〜40、41〜60、61〜80、81〜100または101から抗原CEAもしくはMAGE2(例えば、配列番号68および69)(表9)のC末端までの断片とすることができる。さらに、断片は、約8、9、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200または250アミノ酸長とすることができる。この状況における「約」は、どちらかの極端または両極端において、いくつか(5、4、3、2または1)のアミノ酸だけ大きいかまたは小さい、特に列挙した範囲または長さを含む。ある実施形態においては、本発明のポリペプチドの長さには、例えば、40アミノ酸以下、35アミノ酸以下、30アミノ酸以下、25アミノ酸以下、20アミノ酸以下、15アミノ酸以下、または14、13、12、11、10、9または8アミノ酸の制限がある。したがって、アナログポリペプチドは、完全長抗原の1個または複数の断片を含むことができ、この断片はアナログを含む。
アナログポリペプチドは、(a)配列番号68のアミノ酸61〜69;(b)配列番号68のアミノ酸61〜70、61〜71、61〜72、61〜73、61〜74、61〜75、61〜76、61〜77、61〜78、61〜79、61〜80、61〜81、61〜82、61〜83、61〜84、61〜85、61〜86、61〜87、61〜88、61〜89、61〜90、61〜91、61〜92、61〜93、61〜94、61〜95、61〜96、61〜97、61〜98、61〜99、61〜100、61〜101、61〜102、61〜103、61〜104、61〜105、61〜106、61〜107、61〜108、61〜109、61〜110、61〜111、61〜112、61〜113、61〜114、61〜115、61〜116、61〜117、61〜118、61〜119、61〜120、61〜121、61〜122、61〜123、61〜124、61〜125、61〜126、61〜127、61〜128、61〜129、61〜130、61〜131、61〜132、61〜133、61〜134、61〜135、61〜136、61〜137、61〜138、61〜139、61〜140、61〜141、61〜142、61〜143、61〜144、61〜145、61〜146、61〜147、61〜148、61〜149、61〜150、61〜151、61〜152、61〜153、61〜154、61〜155、61〜156、61〜157、61〜158、61〜159、61〜160、61〜161、61〜162、61〜163、61〜164、61〜165、61〜166、61〜167、61〜168、61〜169、61〜170、61〜171、61〜172、61〜173、61〜174、61〜175、61〜176、61〜177、61〜178、61〜179、61〜180、61〜181、61〜182、61〜183、61〜184、61〜185、61〜186、61〜187、61〜188、61〜189、61〜190、61〜191、61〜192、61〜193、61〜194、61〜195、61〜196、61〜197、61〜198、61〜199、61〜200、61〜201、61〜202、61〜203、61〜204、61〜205、61〜206、61〜207、61〜208、61〜209、61〜210、61〜211、61〜212、61〜213、61〜214、61〜215、61〜216、61〜217、61〜218、61〜219、61〜220、61〜221、61〜222、61〜223、61〜224、61〜225、61〜226、61〜227、61〜228、61〜229、61〜230、61〜231、61〜232、61〜233、61〜234、61〜235、61〜236、61〜237、61〜238、61〜239、61〜240、61〜241、61〜242、61〜243、61〜244、61〜245、61〜246、61〜247、61〜248、61〜249、61〜250、61〜251、61〜252、61〜253、61〜254、61〜255、61〜256、61〜257、61〜258、61〜259、61〜260、61〜261、61〜262、61〜263、61〜264、61〜265、61〜266、61〜267、61〜268、61〜269、61〜270、61〜271、61〜272、61〜273、61〜274、61〜275、61〜276、61〜277、61〜278、61〜279、61〜280、61〜281、61〜282、61〜283、61〜284、61〜285、61〜286、61〜287、61〜288、61〜289、61〜290、61〜291、61〜292、61〜293、61〜294、61〜295、61〜296、61〜297、61〜298、61〜299、61〜300、61〜301、61〜302、61〜303、61〜304、61〜305、61〜306、61〜307、61〜308、61〜309、61〜310、61〜311、61〜312、61〜313、61〜314、61〜315、61〜316、61〜317、61〜318、61〜319、61〜320、61〜321、61〜322、61〜323、61〜324、61〜325、61〜326、61〜327、61〜328、61〜329、61〜330、61〜331、61〜332、61〜333、61〜334、61〜335、61〜336、61〜337、61〜338、61〜339、61〜340、61〜341、61〜342、61〜343、61〜344、61〜345、61〜346、61〜347、61〜348、61〜349、61〜350、61〜351、61〜352、61〜353、61〜354、61〜355、61〜356、61〜357、61〜358、61〜359、61〜360、61〜361、61〜362、61〜363、61〜364、61〜365、61〜366、61〜367、61〜368、61〜369、61〜370、61〜371、61〜372、61〜373、61〜374、61〜375、61〜376、61〜377、61〜378、61〜379、61〜380、61〜381、61〜382、61〜383、61〜384、61〜385、61〜386、61〜387、61〜388、61〜389、61〜390、61〜391、61〜392、61〜393、61〜394、61〜395、61〜396、61〜397、61〜398、61〜399、61〜400、61〜401、61〜402、61〜403、61〜404、61〜405、61〜406、61〜407、61〜408、61〜409、61〜410、61〜411、61〜412、61〜413、61〜414、61〜415、61〜416、61〜417、61〜418、61〜419、61〜420、61〜421、61〜422、61〜423、61〜424、61〜425、61〜426、61〜427、61〜428、61〜429、61〜430、61〜431、61〜432、61〜433、61〜434、61〜435、61〜436、61〜437、61〜438、61〜439、61〜440、61〜441、61〜442、61〜443、61〜444、61〜445、61〜446、61〜447、61〜448、61〜449、61〜450、61〜451、61〜452、61〜453、61〜454、61〜455、61〜456、61〜457、61〜458、61〜459、61〜460、61〜461、61〜462、61〜463、61〜464、61〜465、61〜466、61〜467、61〜468、61〜469、61〜470、61〜471、61〜472、61〜473、61〜474、61〜475、61〜476、61〜477、61〜478、61〜479、61〜480、61〜481、61〜482、61〜483、61〜484、61〜485、61〜486、61〜487、61〜488、61〜489、61〜490、61〜491、61〜492、61〜493、61〜494、61〜495、61〜496、61〜497、61〜498、61〜499、61〜500、61〜501、61〜502、61〜503、61〜504、61〜505、61〜506、61〜507、61〜508、61〜509、61〜510、61〜511、61〜512、61〜513、61〜514、61〜515、61〜516、61〜517、61〜518、61〜519、61〜520、61〜521、61〜522、61〜523、61〜524、61〜525、61〜526、61〜527、61〜528、61〜529、61〜530、61〜531、61〜532、61〜533、61〜534、61〜535、61〜536、61〜537、61〜538、61〜539、61〜540、61〜541、61〜542、61〜543、61〜544、61〜545、61〜546、61〜547、61〜548、61〜549、61〜550、61〜551、61〜552、61〜553、61〜554、61〜555、61〜556、61〜557、61〜558、61〜559、61〜560、61〜561、61〜562、61〜563、61〜564、61〜565、61〜566、61〜567、61〜568、61〜569、61〜570、61〜571、61〜572、61〜573、61〜574、61〜575、61〜576、61〜577、61〜578、61〜579、61〜580、61〜581、61〜582、61〜583、61〜584、61〜585、61〜586、61〜587、61〜588、61〜589、61〜590、61〜591、61〜592、61〜593、61〜594、61〜595、61〜596、61〜597、61〜598、61〜599、61〜600、61〜601、61〜602、61〜603、61〜604、61〜605、61〜606、61〜607、61〜608、61〜609、61〜610、61〜611、61〜612、61〜613、61〜614、61〜615、61〜616、61〜617、61〜618、61〜619、61〜620、61〜621、61〜622、61〜623、61〜624、61〜625、61〜626、61〜627、61〜628、61〜629、61〜630、61〜631、61〜632、61〜633、61〜634、61〜635、61〜636、61〜637、61〜638、61〜639、61〜640、61〜641、61〜642、61〜643、61〜644、61〜645、61〜646、61〜647、61〜648、61〜649、61〜650、61〜651、61〜652、61〜653、61〜654、61〜655、61〜656、61〜657、61〜658、61〜659、61〜660、61〜661、61〜662、61〜663、61〜664、61〜665、61〜666、61〜667、61〜668、61〜669、61〜670、61〜671、61〜672、61〜673、61〜674、61〜675、61〜676、61〜677、61〜678、61〜679、61〜680、61〜681、61〜682、61〜683、61〜684、61〜685、61〜686、61〜687、61〜688、61〜689、61〜690、61〜691、61〜692、61〜693、61〜694、61〜695、61〜696、61〜697、61〜698、61〜699、61〜700、61〜701、および61〜702;(c)配列番号68のアミノ酸1〜69、2〜69、3〜69、4〜69、5〜69、6〜69、7〜69、8〜69、9〜69、10〜69、11〜69、12〜69、13〜69、14〜69、15〜69、16〜69、17〜69、18〜69、19〜69、20〜69、21〜69、22〜69、23〜69、24〜69、25〜69、26〜69、27〜69、28〜69、29〜69、30〜69、31〜69、32〜69、33〜69、34〜69、35〜69、36〜69、37〜69、38〜69、39〜69、40〜69、41〜69、42〜69、43〜69、44〜69、45〜69、46〜69、47〜69、48〜69、49〜69、50〜69、51〜69、52〜69、53〜69、54〜69、55〜69、56〜69、57〜69、58〜69、59〜69、60〜69からなる群から選択されるCEAの断片を含むことができ、またはその断片からなることができる。このような断片は、例えば、表6の少なくとも1個のCEA.61アナログ(配列番号11〜19)を含むことができ、または表6の少なくとも1個のCEA.61アナログ(配列番号11〜19)に融合することができる。
アナログポリペプチドは、(a)配列番号69のアミノ酸157〜163;(b)1〜163、2〜163、3〜163、4〜163、5〜163、6〜163、7〜163、8〜163、9〜163、10〜163、11〜163、12〜163、13〜163、14〜163、15〜163、16〜163、17〜163、18〜163、19〜163、20〜163、21〜163、22〜163、23〜163、24〜163、25〜163、26〜163、27〜163、28〜163、29〜163、30〜163、31〜163、32〜163、33〜163、34〜163、35〜163、36〜163、37〜163、38〜163、39〜163、40〜163、41〜163、42〜163、43〜163、44〜163、45〜163、46〜163、47〜163、48〜163、49〜163、50〜163、51〜163、52〜163、53〜163、54〜163、55〜163、56〜163、57〜163、58〜163、59〜163、60〜163、61〜163、62〜163、63〜163、64〜163、65〜163、66〜163、67〜163、68〜163、69〜163、70〜163、71〜163、72〜163、73〜163、74〜163、75〜163、76〜163、77〜163、78〜163、79〜163、80〜163、81〜163、82〜163、83〜163、84〜163、85〜163、86〜163、87〜163、88〜163、89〜163、90〜163、91〜163、92〜163、93〜163、94〜163、95〜163、96〜163、97〜163、98〜163、99〜163、100〜163、101〜163、102〜163、103〜163、104〜163、105〜163、106〜163、107〜163、108〜163、109〜163、110〜163、111〜163、112〜163、113〜163、114〜163、115〜163、116〜163、117〜163、118〜163、119〜163、120〜163、121〜163、122〜163、123〜163、124〜163、125〜163、126〜163、127〜163、128〜163、129〜163、130〜163、131〜163、132〜163、133〜163、134〜163、135〜163、136〜163、137〜163、138〜163、139〜163、140〜163、141〜163、142〜163、143〜163、144〜163、145〜163、146〜163、147〜163、148〜163、149〜163、150〜163、151〜163、152〜163、153〜163、154〜163、155〜163、156〜163;および(c)配列番号69のアミノ酸157〜164、165、157〜166、157〜167、157〜168、157〜169、157〜170、157〜171、157〜172、157〜173、157〜174、157〜175、157〜176、157〜177、157〜178、157〜179、157〜180、157〜181、157〜182、157〜183、157〜184、157〜185、157〜186、157〜187、157〜188、157〜189、157〜190、157〜191、157〜192、157〜193、157〜194、157〜195、157〜196、157〜197、157〜198、157〜199、157〜200、157〜201、157〜202、157〜203、157〜204、157〜205、157〜206、157〜207、157〜208、157〜209、157〜210、157〜211、157〜212、157〜213、157〜214、157〜215、157〜216、157〜217、157〜218、157〜219、157〜220、157〜221、157〜222、157〜223、157〜224、157〜225、157〜226、157〜227、157〜228、157〜229、157〜230、157〜231、157〜232、157〜233、157〜234、157〜235、157〜236、157〜237、157〜238、157〜239、157〜240、157〜241、157〜242、157〜243、157〜244、157〜245、157〜246、157〜247、157〜248、157〜249、157〜250、157〜251、157〜252、157〜253、157〜254、157〜255、157〜256、157〜257、157〜258、157〜259、157〜260、157〜261、157〜262、157〜263、157〜264、157〜265、157〜266、157〜267、157〜268、157〜269、157〜270、157〜271、157〜272、157〜273、157〜274、157〜275、157〜276、157〜277、157〜278、157〜279、157〜280、157〜281、157〜282、157〜283、157〜284、157〜285、157〜286、157〜287、157〜288、157〜289、157〜290、157〜291、157〜292、157〜293、157〜294、157〜295、157〜296、157〜297、157〜298、157〜299、157〜300、157〜301、157〜302、157〜303、157〜304、157〜305、157〜306、157〜307、157〜308、157〜309、157〜310、157〜311、157〜312、157〜313、157〜314からなる群から選択されるMAGE2の断片を含むことができ、またはその断片からなることができる。このような断片は、例えば、表6の少なくとも1個のMAGE2.156アナログ(配列番号21〜25)を含むことができ、または表6の少なくとも1個のCEA.61アナログ(配列番号21〜25)に融合することができる。
一部の実施形態においては、高濃度のクラスIエピトープおよび/またはクラスIIエピトープを含む抗原領域(「エピトープリッチ」領域)を特定することが好ましい。このような領域は、一般に、それが1アミノ酸長当たり多数のエピトープを含むことに基づいて選択される。エピトープリッチ領域である好ましい断片は、CEA(配列番号68)のアミノ酸600〜700、およびMAGE2(配列番号69)のアミノ酸157〜282を含む。完全長抗原の断片を含むアナログポリペプチドは、このような領域を含むことも、このような領域からなることもできる。
エピトープは入れ子状態でまたは重複状態で存在することができ、例えば、10アミノ酸長断片は2個の9アミノ酸長エピトープおよび1個の10アミノ酸長エピトープを含むことができ、細胞内プロセシングによって各エピトープはHLA分子に曝され、このような断片を投与すると、各エピトープにHLA分子を結合させることができることを理解されたい。このようなエピトープの少なくとも1個は、本発明によって改変されてアナログとなる。このより大きな、好ましくはマルチエピトープの、アナログを含むポリペプチドを、合成、組換え、または自然源からの切断によって産生させることができる。
アナログポリペプチドは、1個のアナログのホモポリマー、または少なくとも2個のアナログを含むヘテロポリマー、またはアナログと1個または複数のCTLおよび/またはHTLエピトープと組み合わせたアナログを含むヘテロポリマーのような融合タンパク質とすることもできる。一部の実施形態においては、本発明のポリペプチドは、複数のアナログ、アナログと複数のエピトープ、またはポリエピトピックアナログポリペプチドのような複数のアナログプラス複数のエピトープを含む。
アナログポリペプチドは、第1のアナログと、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145または150個の他の(異なる)(例えば、第2の、第3の、第4の、第5の、...第151の)アナログ、および/または、アナログと、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145または150個の(例えば、第1の、第2の、第3の、第4の、第5の、...第150の)CTLおよび/またはHTLエピトープとを含むことができる。
このような追加のアナログおよび/またはエピトープは、第1のアナログと同じ抗原に由来してもよいし、または異なる抗原に由来してもよい。したがって、例えば、第1のアナログがA3エピトープCEA.61に由来する(例えば、アナログが配列番号11〜19の1個である)場合、追加のアナログは、CEA.61由来の異なるアナログでもよいし、またはCEA.691由来のアナログ(例えば、配列番号2〜3の1個または複数)でもよいし、またはCEA由来の任意の他のアナログでもよい。同様に、追加のエピトープを、CEA由来の任意のCTLまたはHTLエピトープ、好ましくは表13〜15および18のエピトープの1個とすることができる。別の例として、アナログがA24エピトープMAGE2.156に由来する(例えば、アナログが配列番号21〜25の1個である)場合、追加のアナログは、MAGE2.156由来の異なるアナログでもよいし、またはMAGE2.157由来のアナログでもよいし、追加のエピトープは、MAGE2由来の任意のエピトープでもよい。MAGE2に由来する好ましいエピトープの例を表13〜15および18に列挙する。追加のアナログは、一次アンカーアナログ、例えば、(特許文献3)に開示されたアナログ、または表13〜15および18に記載のアナログとすることができる。
あるいは、例えば、第1のアナログがCEA.61に由来する(例えば、配列番号11〜19の1個)場合、追加のアナログまたはエピトープ(CTLおよび/またはHTL)は、異なる腫瘍関連抗原および/または感染症抗原および/または原虫寄生体抗原および/または真菌抗原などの非CEA抗原に由来することができる。
腫瘍関連抗原は、前立腺特異抗原(PSA)、メラノーマ抗原MAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−11、MAGE−A10、ならびにBAGE、GAGE、RAGE、MAGE−C1、LAGE−1、CAG−3、DAM、MUC1、MUC2、MUC18、NY−ESO−1、MUM−1、CDK4、BRCA2、NY−LU−1、NY−LU−7、NY−LU−12、CASP8、RAS、KIAA−2−5、SCC、p53、p73、CEA、Her 2/neu、Melan−A、gp100、チロシナーゼ、TRP2、gp75/TRPl、カリクレイン、前立腺特異的膜抗原(PSM)、前立腺酸性ホスファターゼ(PAP)、前立腺特異抗原(PSA)、PT1−1、β−カテニン、PRAME、テロメラーゼ、FAK、サイクリンD1タンパク質、NOEY2、EGF−R、SART−1、CAPB、HPVE7、p15、葉酸受容体CDC27、PAGE−1、PAGE−4などである。表12を参照されたい。感染症関連抗原は、B型肝炎コア抗原および表面抗原(HBVc、HBVs)、C型肝炎抗原、エプスタイン・バーウイルス抗原、ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)抗原およびヒト乳頭腫ウイルス(HPV)抗原、結核菌(Mycobacterium tuberculosis)、クラミジア(Chlamydia)などである。真菌抗原は、カンジダアルビカンス(Candida albicans)、クリプトコックスネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)、コクシドイデス(Coccidoides)種、ヒストプラスマ(Histoplasma)種およびアスペルギルスフミガーティス(Aspergillus fumigatis)に由来する抗原などである。原虫寄生体抗原は、熱帯熱マラリア原虫(P.falciparum)を含めたプラスモディウム(Plasmodium)種、トリパノソーマ(Trypanosoma)種、住血吸虫(Schistosoma)種、レーシュマニア(Leishmania)種などに由来する抗原である。
あるいは、アナログポリペプチドは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145または150個の同じアナログのコピー、例えば、ホモポリマーを含むことができる。
1個または複数のアナログおよび/またはエピトープを、例えば、表面活性剤、例えば、脂質を添加して改変することができ、または例えば、アセチル化など化学的に改変することができる。さらに、ポリペプチド中の結合は、ペプチド結合以外、例えば、共有結合、エステル結合、エーテル結合、ジスルフィド結合、水素結合、イオン結合などとすることができる。
アナログポリペプチドは、例えば、チログロブリン、ヒト血清アルブミンのようなアルブミン、破傷風トキソイド、ポリL−リジン、ポリL−グルタミン酸のようなポリアミノ酸、インフルエンザ、B型肝炎ウイルスコアタンパク質など当分野で周知の担体などの担体を含むことができる。例えば、表10〜11を参照されたい。
一部の実施形態においては、アナログポリペプチドは、標的抗原に対する中和抗体およびまたはヘルパーT細胞応答を誘導または促進する成分を含むことができる。そのようなポリペプチドの好ましい実施形態は、pan−DR結合エピトープなどのクラスIIエピトープを含む(下記「Tヘルパーエピトープ」項を参照されたい)。好ましいpan−DR結合エピトープは、(例えば、特許文献4に記載された)PADRE(登録商標)(Epimmune、San Diego、CA)分子である。
アナログポリペプチドは、1個または複数のスペーサーまたはリンカーを含むことができる。スペーサーを含むとき、スペーサーは、通常、少なくとも1個または2個の残基、より一般的には3個から6個の残基、時折10個以上の残基、例えば、3、4、5、6、7、8、9または10個、さらにそれ以上の残基である。このようなスペーサーまたはリンカーは、Ala、Arg、Asn、Asp、Cys、Gln、Gly、Glu、His、Ile、Leu、Lys、Met、Phe、Pro、Ser、Thr、Tyr、Trp、Val、アミノ酸模倣物、および下記アミノ酸のような他の非天然アミノ酸を含むことができる。スペーサーまたはリンカーは、ペプチドの相互連結、エピトープおよび/またはアナログの相互連結、エピトープおよび/またはアナログとCTLおよび/またはHTLエピトープの連結、担体またはより大きなペプチドなどの非アナログポリペプチドとの結合、アナログポリペプチドの物理的または化学的性質の改変などを容易にするために提供されうる。Tyr、Cys、Lys、Glu、Aspなどのアミノ酸は、ポリペプチドのC末端および/またはN末端に導入することができ、および/またはその内部に導入することができる。スペーサーは、一般に、生理的条件下では実質的に不変であるアミノ酸、アミノ酸模倣物のような、1個または複数の比較的小さな中性分子を含む。スペーサーは、一般に、例えば、Ala、Gly、または、非極性アミノ酸もしくは中性極性アミノ酸の、他の中性スペーサーから選択される。任意に存在するスペーサーに求められることは、同じ残基から構成されてもよいこと、または1個もしくは複数の異なる残基から構成されてもよいこと、したがってホモオリゴマーまたはヘテロオリゴマーでよいことを理解されたい。したがって、スペーサーは、2個以上のAla残基または2個以上のGly残基を含むことができ、あるいはAla残基とGly残基の両方を含むことができる。
スペーサーは、アナログポリペプチドのN末端またはC末端にあってもよいし、アナログ、CTLエピトープ、HTLエピトープ、担体、アミノ酸および抗原性断片を互いに連結または結合させるように内部にあってもよい。マルチエピトープポリペプチド中のクラスI HLAエピトープに隣接する(flanking)スペーサーは、好ましくは、1〜約8個のアミノ酸長である。マルチエピトープポリペプチド中のクラスII HLAエピトープに隣接する(flanking)スペーサーは、好ましくは5、6、7以上のアミノ酸長、より好ましくは5または6アミノ酸長である。
ポリペプチド中のスペーサー数、スペーサー中のアミノ酸数、およびスペーサーのアミノ酸組成は、エピトーププロセシングを最適化し、および/または結合エピトープ(junctional epitope)を最少化するように選択することができる。スペーサーは、エピトーププロセシングと結合モチーフ(junctional motif)を同時に最適化することによって選択されることが好ましい。エピトーププロセシングを最適化するのに適切なアミノ酸は、(特許文献5)に記載されている。また、構築体中の結合エピトープ数を最少化するのに適切なアミノ酸のスペース配置は、クラスIおよびクラスII HLAの場合、(特許文献5)に記載されている。例えば、クラスII HLAエピトープに隣接する(flanking)スペーサーは、好ましくは、一般に一次アンカー残基であることが知られていないG、Pおよび/またはN残基を含む(例えば、特許文献6参照)。クラスII HLAエピトープに隣接する(flanking)のに特に好ましいスペーサーは、交互のG残基とP残基、例えば、(GP)、(PG)、(GP)G、(PG)Pなどを含む。ここで、nは、1〜10の整数、好ましくは2または約2である。このようなスペーサーの具体例はGPGPGである。好ましいスペーサー、特にクラスI HLAエピトープに好ましいスペーサーは、1個、2個、3個以上の連続したアラニン(A)残基を含む。
一部のマルチエピトープポリペプチドにおいては、各スペーサーが同じアミノ酸配列を含むことで十分である。同じアミノ酸配列をコードする2個のスペーサー核酸を含むマルチエピトープポリヌクレオチドにおいては、これらのスペーサーをコードするスペーサー核酸は、同じヌクレオチド配列でも異なるヌクレオチド配列でもよい。異なるヌクレオチド配列は、マルチエピトープポリヌクレオチドを細胞に挿入したときに、意図しない組換え現象の可能性を低下させるのに好ましいことがある。
別のマルチエピトープポリペプチドにおいては、1個または複数のスペーサーは、異なるアミノ酸配列を含むことができる。マルチエピトープポリペプチド中のスペーサーの多くは同じアミノ酸配列を有することができるが、1個、2個、3個、4個、5個以上のスペーサーが異なるアミノ酸配列を有することもでき、マルチエピトープポリペプチド中のスペーサーのすべてが異なるアミノ酸配列を有することも可能である。同様に、マルチエピトープポリヌクレオチド中のスペーサー核酸の多くは、同じアミノ酸配列をコードすることができるが、1個、2個、3個、4個、5個以上のスペーサー核酸が異なるアミノ酸配列をコードすることもでき、マルチエピトープポリヌクレオチド中のスペーサー核酸のすべてが異なるアミノ酸配列をコードすることもできる。スペーサー核酸は、特許文献5に記載されているように、スペーサー配列がエピトーププロセシングを最大にするかどうか、および/または結合エピトープを最少にするかどうかを判定することによって、スペーサー核酸が隣接する(flank)エピトープ核酸に対して最適化することができる。構築体がエピトーププロセシングおよび結合モチーフについて最適化されているかどうかを判定するコンピュータ支援方法、ならびにインビトロおよびインビボでの実験室法は、特許文献5に記載されている。
本発明のアナログポリペプチドは、得られたポリペプチドの物理的性質(例えば、安定性または溶解性)を改変する置換を含むことができる。例えば、アナログポリペプチドは、システイン(C)をα−アミノ酪酸で置換することによって改変することができる。システインは、その化学的性質のために、ジスルフィド架橋を形成しやすく、結合能を減少させるのに十分な程度にペプチド構造を変化させる。Cをα−アミノ酪酸で置換することはこの問題を改善するだけでなく、結合性および交差結合(crossbinding)性を実際に向上させる場合もある。α−アミノ酪酸によるシステインの置換は、ペプチドエピトープの任意の残基において、すなわちアンカー位置でも非アンカー位置でも起こり得る。
アナログポリペプチドは、人工アミノ酸、および/または表面活性分子の付加、例えば、脂質化、アセチル化、グリコシル化、ビオチニル化、ホスホリル化などの化学修飾を含むことができる。
様々なアミノ酸模倣物または非天然アミノ酸を含む改変ポリペプチドは、インビボで高い安定性を示す傾向にあるので特に有用である。このようなアナログポリペプチドは、貯蔵寿命または製造性も改善されていることがある。より具体的には、決定的な効果を示さない(non−critical)アミノ酸は、L−α−アミノ酸などのタンパク質中に天然に存在するアミノ酸、またはそれらのD−異性体に限定される必要はなく、アミノ酸模倣物、例えば、D−またはL−ナフィルアラニン(naphylalanine);D−またはL−フェニルグリシン;D−またはL−2−チエネイルアラニン(thieneylalanine);D−またはL−1、−2、3−または4−ピレネイルアラニン(pyreneylalanine);D−またはL−3チエネイルアラニン(thieneylalanine);D−またはL−(2−ピリジニル)−アラニン;D−またはL−(3−ピリジニル)−アラニン;D−またはL−(2−ピラジニル)−アラニン;D−またはL−(4−イソプロピル)−フェニルグリシン;D−(トリフルオロメチル)−フェニルグリシン;D−(トリフルオロメチル)−フェニルアラニン;D−ρ−フルオロフェニルアラニン;D−またはL−ρ−ビフェニルフェニルアラニン;D−またはL−ρ−メトキシビフェニルフェニルアラニン;D−またはL−2−インドール(アルキル)アラニン;D−またはL−アルキルアラニンなどの非天然アミノ酸も同様に含むことができる。ここで、アルキル基は、置換または非置換のメチル、エチル、プロピル、ヘキシル、ブチル、ペンチル、イソプロピル、イソブチル、sec−イソチル(isotyl)、イソペンチルまたは非酸性アミノ酸とすることができる。非天然アミノ酸の芳香環は、例えば、チアゾリル、チオフェニル、ピラゾリル、ベンズイミダゾリル、ナフチル、フラニル、ピロリルおよびピリジル芳香環を含む。
ポリペプチドの安定性は、いくつかの方法によって評価することができる。例えば、ペプチダーゼ、およびヒトプラズマ、血清などの様々な生物学的媒体を使用して、安定性が試験されている。例えば、非特許文献60を参照されたい。本発明のペプチドの半減期は、好都合には、25%ヒト血清(v/v)アッセイによって決定される。その手順は、一般に、以下のとおりである。プールしたヒト血清(AB型、非加熱不活性化)を使用前に遠心分離して脱脂する。次いで、この血清を、RPMI−1640または他の適切な組織培地で25%に希釈する。所定の時間間隔で、少量の反応溶液を取り出し、6%トリクロロ酢酸(TCA)水溶液またはエタノールに添加する。濁った反応試料を15分間冷却し(4℃)、次いで遠心して沈降血清タンパク質をペレット化する。次いで、ペプチドの有無を、逆相HPLCにより安定性特異的なクロマトグラフィー条件下で判定する。
本発明によるアナログポリペプチドは、中性(無電荷)の形でも、塩の形でもよい。本発明によるポリペプチドは、グリコシル化、側鎖の酸化、ホスホリル化などの改変を含まないか、あるいは改変が本明細書に記載するポリペプチドまたはアナログの生物活性を損なわないという条件である限りこれらの改変を含む。
本発明のポリペプチドは、多種多様の方法によって調製することができる。本発明によるポリペプチドは、組換えDNA技術または化学合成によって合成して、あるいは自然発生の腫瘍、病原体生物などの自然源から調製することができる。アナログポリペプチドは、個々に、またはポリエピトープポリペプチドとして合成することができる。アナログポリペプチドは、他の天然の宿主細胞タンパク質およびその断片を実質的に含まないことが好ましいが、一部の実施形態においては、アナログポリペプチドを、合成によって天然の断片または粒子と複合体形成させることができる。
アナログポリペプチドは、サイズが比較的短い場合、従来の技術によって溶液中または固体担体上で合成することができる。様々な自動合成装置が市販されており、既知の手順に従って使用することができる。(例えば、非特許文献61参照)。また、個々のアナログおよびエピトープを、化学連結によって結合させて、依然として本発明の範囲内にある、より大きなアナログポリペプチドを産生させることができる。
あるいは、アナログポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を発現ベクターに挿入し、適切な宿主細胞に形質転換または形質移入し、発現に適切な条件下で培養する組換えDNA技術を使用することができる。これらの手順は、一般に、非特許文献62に概略記載されているように当分野では既知である。したがって、本発明の組換えポリペプチドを使用して、適切なT細胞アナログを提供することができる。
アナログポリペプチドのヌクレオチドコード配列は、化学技術、例えば、非特許文献63のリン酸トリエステル法によって合成することができる。アナログポリヌクレオチドは、野生型エピトープをコードする核酸塩基を適切な所望の核酸塩基で単に置換することによって調製することができる。次いで、コード配列を適切なリンカーの形で供給し、当分野で一般に利用可能な発現ベクターに連結し、そのベクターを使用して適切な宿主を形質転換して所望の融合タンパク質を産生させる。多くのこのようなベクターおよび適切な宿主系が現在利用可能である。
ポリペプチドを発現させるために、コード配列に、作動可能に結合された開始コドン、終止コドン、プロモーター領域、ターミネーター領域、および通常は所望の細胞宿主における発現用の発現ベクターをもたらす複製システムが与えられる。例えば、細菌宿主に適合するプロモーター配列を、所望のコード配列を挿入するのに好都合な制限酵素切断部位を含むプラスミドに入れる。得られた発現ベクターは、適切な細菌宿主に形質転換される。適切なベクターおよび制御配列を利用して、酵母、昆虫または哺乳動物の細胞宿主も使用できることは言うまでもない。
また、1個または複数のアナログポリペプチドをコードする核酸も、本発明の一部である。当業者に認識されるように、様々な核酸が、遺伝コードの冗長性のために、同じポリペプチドをコードする。これらの核酸の各々は、本発明の範囲内にある。本発明のこの実施形態は、DNAまたはRNAを含み、ある実施形態においては、DNAとRNAの組合せを含む。本発明によるポリペプチドをコードするあらゆる核酸が、本発明の範囲内であることを理解されたい。
本発明のポリペプチドをコードする核酸を投与する好ましい手段は、1個または複数のアナログおよびエピトープを含むポリペプチドをコードするミニ遺伝子構築体を使用するものである。
マルチエピトープミニ遺伝子などのアナログポリヌクレオチドの使用は、以下、および、例えば、同時係属中の特許文献7、非特許文献64〜68に記載されている。例えば、アナログをコードするマルチエピトープDNAプラスミドなどのポリヌクレオチド、TAAの複数の領域に由来するスーパーモチーフおよび/またはモチーフを含むエピトープ(例えば、PSA、PSM、PAPおよびhK2)、PADRE(登録商標)汎用ヘルパーT細胞エピトープなどのpan−DR結合ペプチド、および小胞体転位シグナル(endoplasmic reticulum−translocating signal)配列を操作することができる。上記項に記載したように、アナログポリペプチド/ポリヌクレオチドは、他のTAAに由来するエピトープを含む/コードすることもできる。
例えば、ヒト細胞における発現用に選択されたアナログおよび/またはエピトープをコードするミニ遺伝子などのDNA配列を作製するために、そのアナログおよび/またはエピトープのアミノ酸配列を逆に翻訳することができる。ヒトコドン使用表を用いて、各アミノ酸に対するコドンの選択を手引きすることができる。例えば、非特許文献69、特許文献8を参照されたい。これらのアナログ/エピトープをコードするDNA配列は直接接合させることができ、その結果、翻訳されると、連続ポリペプチド配列が生成される。発現および/または免疫原性を最適化するために、追加の要素をポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)設計に組み込むことができる。逆に翻訳され、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)配列に含まれ得るアナログ以外のアミノ酸配列の例は、HLAクラスIエピトープ、HLAクラスIIエピトープ、ユビキチン結合シグナル配列、および/または小胞体ターゲティングシグナルである。また、CTLおよびHTLエピトープのHLA提示は、アナログ、CTLまたはHTLエピトープに隣接する合成隣(flanking)接配列(例えば、ポリアラニン)または天然隣接(flanking)配列を入れることによって改善することができる。アナログおよび/またはエピトープを含むこれらのより大きなペプチドは、本発明の範囲内である。
ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)配列は、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)のプラス鎖およびマイナス鎖をコードするオリゴヌクレオチドを組み立てることによってDNAに変換することができる。重複オリゴヌクレオチド(30〜100塩基長)を、周知の技術を用いて適切な条件下で合成し、ホスホリル化し、精製し、アニールすることができる。オリゴヌクレオチドの両末端を、例えば、T4 DNAリガーゼを用いて結合させることができる。次いで、アナログポリペプチドをコードするこの合成ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)を、所望の発現ベクターにクローン化することができる。
治療上のまたは予防的な免疫化のために、本発明のポリペプチドをウイルスベクターまたは細菌ベクターによって発現させることもできる。発現ベクターの例は、ワクシニア、鶏痘などの弱毒ウイルス宿主である。この手法の例として、ワクシニアウイルスをベクターとして使用して、本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を発現させる。組換えワクシニアウイルスは、腫瘍を有する宿主に導入すると、ポリペプチドを発現し、それによって宿主CTLおよび/またはHTL応答を誘発する。免疫化プロトコルに有用なワクシニアベクターおよび方法は、例えば、特許文献9に記載されている。別のベクターはBCG(カルメットゲラン菌(Bacille Calmette Guerin))である。BCGベクターは、非特許文献70に記載されている。本発明のポリペプチドの治療投与または免疫化に有用な多種多様の他のベクター、例えば、アデノおよびアデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、チフス菌(Salmonella typhi)ベクター、解毒炭疽毒素ベクターなどが、本明細書の記述から当業者には明白なはずである。
当業者に周知の標準制御配列をベクターに入れて標的細胞中での発現を確実にすることが好ましい。下流にアナログポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)挿入のためのクローニング部位を有するプロモーター、効率的転写終結のためのポリアデニレーションシグナル、大腸菌(E.coli)複製開始点、および大腸菌(E.coli)選択マーカー(例えば、アンピシリンまたはカナマイシン耐性)などいくつかのベクター要素が望ましい。多数のプロモーター、例えば、ヒトサイトメガロウイルス(hCMV)プロモーターをこの目的で使用することができる。他の適切なプロモーター配列については、例えば、特許文献10、11を参照されたい。
ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)発現および免疫原性を最適化する追加のベクター改変が望ましい場合がある。いくつかのケースでは、イントロンが効率的遺伝子発現に必要とされ、1個または複数の合成イントロンまたは天然イントロンを、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)の転写領域に組み込むことができる。mRNA安定化配列および複製用配列を哺乳動物の細胞に入れることも、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)発現を高めるために考慮することができる。
発現ベクターを選択した後、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)を、プロモーター下流のポリリンカー領域にクローン化する。このプラスミドを、適切な大腸菌(E.coli)株に形質転換され、標準技術を用いてDNAを調製する。ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)の配向およびDNA配列、ならびにベクター中の他のすべての要素を、制限酵素マッピングおよびDNA配列分析によって確認する。正確なプラスミドを取り込んだ細菌細胞を、マスター細胞バンクおよび運用細胞バンクとして保存することができる。
また、ISS、CpGなどの免疫活性化配列が、DNAワクチンの免疫原性においてある役割を果たしていると考えられる。これらの配列は、所望であれば、免疫原性を高めるためにベクター中のポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)コード配列の外側に入れることができる。
一部の実施形態においては、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)によってコードされたアナログポリペプチドと(免疫原性を高める、または抑えるために含まれる)第2のタンパク質の両方の産生を可能にするビ−シストロン性(bi−cistronic)発現ベクターを使用することができる。同時発現された場合に、免疫応答を有利に高めることができるタンパク質またはポリペプチドの例には、サイトカイン(例えば、IL−2、IL−12、GM−CSF)、サイトカイン誘導分子(例えば、LeIF)、共刺激分子、またはHTL応答についてはpan−DR結合タンパク質(例えば、PADRE(登録商標)ペプチド、Epimmune、San Diego、CA)が含まれる。ヘルパー(HTL)エピトープは、細胞内ターゲティングシグナルに結合し、発現CTLエピトープから別個に発現することができる。これによって、CTLエピトープの細胞区画とは異なる細胞区画にHTLエピトープを誘導することが可能である。必要であれば、これによって、HLAクラスII経路へのHTLエピトープのより効率的な参加を促進し、それによってHTLの誘導を改善することができる。HTLまたはCTL誘導とは対照的に、免疫抑制分子(例えば、TGF−β)の同時発現による免疫応答の特異的減少が、ある種の疾患では有利なこともある。
治療量のプラスミドDNAを、例えば、大腸菌(E.coli)中で発酵させ、その後精製することによって産生することができる。周知の技術によって、運用細胞バンクからの各一定分量を使用して増殖培地を接種し、振とうフラスコまたはバイオリアクター中で飽和まで増殖させる。プラスミドDNAは、QIAGEN、Inc.(Valencia、California)によって供給されている固相アニオン交換樹脂などの標準バイオ分離技術を用いて精製することができる。必要であれば、スーパーコイルDNAを、ゲル電気泳動などの方法を用いて開環状DNAおよび線状DNAから単離することができる。
Tヘルパーエピトープ
アナログポリペプチドを改変して、血清半減期の改善など所望の性質を与え、または免疫原性を高めることができる。
例えば、アナログポリペプチドのCTL活性誘導能力は、Tヘルパー細胞応答を誘導することができる少なくとも1個のエピトープを含む配列にアナログポリペプチドを連結し、あるいはアナログポリペプチドをその配列とともに同時投与することによって高めることができる。TヘルパーエピトープをCTLエピトープと併用して免疫原性を高めることは、例えば、同時係属中の特許文献12〜14に記載されている。
アナログまたはアナログポリペプチドは、Tヘルパーペプチドに直接連結することができるが、アナログポリペプチドとHTLエピトープは、上記項に記載したものなどのスペーサーまたはリンカーによって連結することができる。アナログポリペプチドは、アナログのアミノ末端またはカルボキシ末端において直接またはスペーサーを介してTヘルパーエピトープに連結することができる。アナログポリペプチドまたはTヘルパーペプチドのアミノ末端はアシル化することができる。
ある種の実施形態においては、該Tヘルパーペプチドは、大多数の集団に存在するTヘルパー細胞によって認識されるTヘルパーペプチドである。これは、HLAクラスII分子の多く、大部分、またはすべてに結合するアミノ酸配列を選択することによって実施することができる。これらは、「緩いHLA制限(loosely HLA−restricted)」または「無差別(promiscuous)」Tヘルパー配列として知られる。無差別Tヘルパーペプチドの例は、830〜843位の破傷風トキソイドなどの抗原由来の配列(QYIKANSKFIGITE)(配列番号26)、378〜398位の熱帯熱マラリア原虫スポロゾイト周囲(plasmodium falciparum circumsporozoite)(CS)タンパク質(DIEKKIAKMEKASSVFNVVNS)(配列番号27)、および116位の連鎖球菌(Streptococcus)18kDタンパク質(GAVDSILGGVATYGAA)(配列番号28)を含む。他の例には、DR 1−4−7スーパーモチーフ、またはDR3モチーフのいずれかを有するペプチドが含まれる。
あるいは、緩いHLA制限様式でTヘルパーリンパ球を刺激することが可能な合成ペプチドを、天然には存在しないアミノ酸配列を使用して調製することが可能である(例えば、特許文献15参照)。Pan−DR−結合エピトープと呼ばれるこれらの合成Tヘルパーペプチド(例えば、PADRE(登録商標)ペプチド、Epimmune,Inc.、San Diego、CA)は、ほとんどのHLA−DR(ヒトHLAクラスII)分子に最も好ましく結合するように設計されている。例えば、式:aKXVAAWTLKAAaを有するpan−DR−結合エピトープペプチド(「X」は、シクロヘキシルアラニン(配列番号29)、フェニルアラニン(配列番号30)またはチロシン(配列番号31)であり、「a」は、D−アラニンまたはL−アラニンである)は、ほとんどのHLA−DR対立遺伝子に結合し、ほとんどの個体に由来するTヘルパーリンパ球の応答を、その個体のHLAタイプにかかわらず刺激することが見出された。別のpan−DR結合エピトープは、すべての「L」天然アミノ酸を含み、エピトープをコードする核酸の形で提供することができる。
HTLエピトープは、それらの生物学的諸特性を変えるように改変することもできる。例えば、D−アミノ酸を入れてプロテアーゼに対するそれらの耐性を増大させ、したがってそれらの血清半減期を延ばすようにHTLエピトープを改変することができる。また、HTLエピトープを、脂質、タンパク質、炭水化物などの他の分子と複合体形成させて、その生物活性を高めることができる。例えば、Tヘルパーペプチドを、アミノ末端またはカルボキシ末端において1個または複数のパルミチン酸鎖と複合体形成させることができる。
アナログおよびエピトープおよび他の成分の選択
ワクチンに使用するポリエピトープ組成物に入れる多数のアナログおよびエピトープを選択するとき、あるいはワクチンに入れる個別のエピトープおよび/またはミニ遺伝子などの核酸によってコードされる個別のエピトープを選択するために、以下の原理を利用することが好ましい。以下の原理の各々は、この選択をするために調和がとられていることが好ましい。所与のワクチン組成物に組み込まれる複数のエピトープは、エピトープが由来するネイティブ抗原の配列中で隣接することができるが、隣接しなくともよい。
1)投与後に腫瘍クリアランスと相関することが認められている免疫応答を模倣するエピトープを選択する。HLAクラスIの場合、これには、少なくとも1個の腫瘍関連抗原(TAA)に由来する3〜4個のエピトープが含まれる。HLAクラスIIの場合、類似の原理が採用され、少なくとも1個のTAAからやはり3〜4個のエピトープを選択する(例えば、非特許文献71参照)。1個のTAAに由来するエピトープを、1個または複数の追加のTAAに由来するエピトープと併用して、頻繁に発現されるTAAの発現パターンを変える腫瘍を標的とするワクチンを製造することができる。
2)免疫原性と相関することが証明されている必要な結合親和性、すなわち、HLAクラスIの場合は、500nM以下、しばしば200nM以下のIC50、クラスIIの場合は1000nM以下のIC50を有するエピトープを選択する。
3)広範な集団に適用される十分なスーパーモチーフを含むペプチド、または十分な対立遺伝子特異的モチーフを含むペプチドを選択する。例えば、少なくとも80%の集団に適用されることが好ましい。当分野で既知の統計評価であるモンテカルロ分析を使用して、適用される集団の幅または重複性を評価することができる。
4)癌関連抗原からエピトープを選択するときには、患者がネイティブエピトープに対しては寛容になっている恐れがあるので、アナログを選択することが有用な場合が多い。感染症関連抗原に対するエピトープを選択するときには、ネイティブまたはアナログエピトープのどちらかを選択することが好ましい。
5)「入れ子状態エピトープ」と称するエピトープは特に関連がある。入れ子状態エピトープは、少なくとも2個のエピトープが所与のペプチド配列内で重複する場合に発生する。入れ子状態ペプチド配列は、HLAクラスIとHLAクラスIIの両方のエピトープを含むことができる。入れ子状態エピトープを用意するときには、一般的な目的は、1配列当たり最多のエピトープを提供することにある。したがって、回避すべき態様は、ペプチドのアミノ末端エピトープのアミノ末端およびカルボキシ末端エピトープのカルボキシ末端よりも長いペプチドを提供することである。入れ子状態エピトープを含む配列のようなマルチエピトープ配列を用意するときには、病理学的諸特性または他の有害な生物学的諸特性を持たないことを確認するために配列をスクリーニングすることが一般に重要である。
6)ポリエピトープタンパク質を作製する場合、またはポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)を作製するときには、目的は、対象とするエピトープを含む最小のペプチドを産生することである。この原理は、入れ子状態エピトープを含むペプチドを選択するときに採用した原理と同じではないにしろ類似している。しかし、人工ポリエピトープペプチドでは、最小化の目的は、ポリエピトープタンパク質中のエピトープ間に任意のスペーサー配列を組み込む必要性と調和が取られている。例えば、スペーサーアミノ酸残基を導入して結合エピトープ(免疫系によって認識され、標的抗原中に存在せず、エピトープを人為的に近接させることによってのみ作製されるエピトープ)を回避することができ、またはエピトープ間の切断を促進し、それによってエピトープ提示を増強することができる。結合エピトープは、レシピエントがこの非ネイティブエピトープに対する免疫応答を生じる恐れがあるので、一般に、回避すべきである。「優性なエピトープ」である結合エピトープは特に重大である。優性エピトープは、他のエピトープに対する免疫応答が減少または抑制されるような強い免疫応答をもたらし得る。
複数のエピトープを同時にもたらすいくつかの異なる手法が利用可能である。例えば、本発明のポリペプチドをコードする核酸は、本発明の特に有用な実施形態である。ミニ遺伝子などのアナログポリペプチドまたはポリヌクレオチドに入れるアナログおよびエピトープは、上述した指針に従って選択されることが好ましい。
マルチエピトープミニ遺伝子などのアナログポリペプチドまたはポリヌクレオチドの免疫原性をトランスジェニックマウスで試験して、試験アナログ/エピトープに対するCTLの誘導応答の大きさを評価することができる。また、アナログポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドのインビボでの免疫原性を、アナログポリヌクレオチドを形質移入した標的細胞に対する特定のCTL系のインビトロでの応答と相関させることができる。
したがって、これらの実験から、アナログポリペプチドまたはポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)が、(1)CTL応答を生じること、および(2)誘導されたCTLが、コードされたアナログおよびまたはエピトープを発現する細胞を認識したことに役立つことを示すことができる。
精製プラスミドDNAを、様々な処方を用いて注射用に調製することができる。このうち最も簡単な処方は、無菌リン酸緩衝食塩水(PBS)中で凍結乾燥DNAを復元するものである。「裸のDNA」として知られるこの手法は、現在、臨床試験における筋肉内(IM)投与に使用中である。ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)ワクチンの免疫療法効果を最大にするために、精製プラスミドDNAを処方する別の方法が求められている。様々な方法が記述されており、新しい技術が利用可能になるかもしれない。陽イオン性脂質、糖脂質および膜融合リポソームを、処方に使用することもできる(例えば、特許文献16によって記載されているように;非特許文献72、73;特許文献17、18参照)。また、保護的相互作用的非縮合性(protective,interactive,non−condensing)化合物(PINC)として総称されるペプチドおよび化合物も、精製プラスミドDNAに複合化して、安定性、筋肉内分散、特定のタイプの器官または細胞への輸送のような変数に影響を及ぼし得る。
標的細胞感作を、機能アッセイとして、アナログポリペプチド、あるいはポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)によってコードされたアナログおよび/またはエピトープの発現およびHLAクラスI提示に使用することができる。例えば、プラスミドDNAを、標準CTLクロム放出アッセイ用標的として適切である哺乳動物細胞系に導入する。使用する形質移入方法は、最終処方に依存する。エレクトロポレーションを「裸の」DNAに使用することができるのに対して、陽イオン性脂質はインビトロでの直接の形質移入を可能にする。緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するプラスミドを同時形質移入し、蛍光活性化細胞選別(FACS)を使用して形質移入細胞を濃縮することができる。次いで、これらの細胞をクロム−51(51Cr)標識し、エピトープ特異的CTL系に対する標的細胞として使用する。51Cr放出によって検出される細胞溶解は、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)によってコードされたCTLエピトープの産生とHLA提示の両方を示している。HTLエピトープの発現を、HTL活性を評価するアッセイを使用して類似の方法で評価することができる。
インビボでの免疫原性は、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)処方の機能試験の第2の手法である。適切なヒトHLAタンパク質を発現するトランスジェニックマウスをDNA産物で免疫する。投与用量および投与経路は、処方に依存し得る(例えば、DNAのPBS溶液の場合はIM、脂質複合DNAの場合は腹腔内(IP))。免疫化から21日後に、脾細胞を採取し、各試験エピトープをコードするペプチドの存在下で1週間再刺激する。CTLエフェクター細胞の場合、その後、ペプチドを加えた51Cr標識標的細胞の細胞溶解のアッセイを標準技術により実施する。ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)によってコードされたエピトープに対応するペプチドエピトープを加えたHLAによって感作された標的細胞の溶解は、インビボでCTLを誘導するDNAワクチンの機能を実証するものである。HTLエピトープの免疫原性は、トランスジェニックマウスにおいて類似の方法で評価される。
別法では、核酸を、皮内、例えば、注射、または例えば、特許文献19に記載された弾道送達によって投与することができる。この技術を用いて、DNAのみで構成される粒子を投与する。さらに別の実施形態においては、金粒子などの粒子にDNAを付着させることができる。
ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)を、当分野で周知の他の細菌送達系またはウイルス送達系を用いて送達することもできる。例えば、本発明のエピトープをコードする発現構築体を、ワクシニアなどのウイルスベクターに組み込むことができる。
4.組成物
本発明の組成物は、2個以上の本発明のアナログポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチド、ならびに場合によっては他の成分を含有することができ、あるいは組成物は、本発明の1個のアナログポリペプチドまたは1個のポリヌクレオチドおよび他の成分を含有することができる。追加成分としては、賦形剤、希釈剤、非アナログポリペプチド(例えば、CTLエピトープ、および/またはpan−DR結合ペプチドなどのHTLエピトープを含むポリペプチド、および/または担体)、このような非アナログポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、脂質、リポソーム、ならびに本明細書に記載する他の成分などがある。本発明による組成物には、1個または複数のアナログポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチド;1個または複数のアナログおよび1個または複数のCTLおよび/またはHTLエピトープ;および/またはこのようなペプチドまたはポリペプチドをコードする核酸、例えば、ポリエピトープのアナログポリペプチドをコードするミニ遺伝子のカクテルなど多数の実施形態がある。
組成物は、1個または複数の本発明のアナログポリペプチド(またはミニ遺伝子などのアナログポリヌクレオチド)と、本明細書で上述した1個または複数の他の成分とを含むことができる。「1個または複数」とは、1〜150の任意の単位整数全体を指し、例えば、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145または150個のアナログポリペプチド、アナログポリヌクレオチド、または他の成分を指す。
本発明の組成物は、非アナログポリペプチドを含むことができる。非アナログポリペプチドは担体を含む。本発明の組成物とともに使用することができる担体は当分野で周知であり、例えば、チログロブリン、ヒト血清アルブミンなどのアルブミン、破傷風トキソイド、ポリL−リジン、ポリL−グルタミン酸などのポリアミノ酸、インフルエンザ、B型肝炎ウイルスコアタンパク質などである。非アナログポリペプチドは、免疫原性を高める、または抑えることができるタンパク質も含む。免疫応答を有利に高めることができる非アナログタンパク質は、サイトカイン(例えば、IL−2、IL−12、GM−CSF)、サイトカイン誘導分子(例えば、LeIF)、共刺激分子、pan−DR結合タンパク質(例えば、PADRE(登録商標)ペプチド、Epimmune、San Diego、CA)などのHTLエピトープである。ヘルパー(HTL)エピトープは、細胞内ターゲティングシグナルに結合することができる。必要であれば、これは、HLAクラスII経路へのHTLエピトープのより効率的な移行を容易にし、それによってHTLの誘導を改善することができる。免疫応答を抑制することができる非アナログタンパク質としては、例えば、TGF−βが含まれる。
これらの組成物は、水、または食塩水、好ましくはリン酸緩衝食塩水などの生理学的に耐えられる(すなわち、許容される)希釈剤を含有することができる。これらの組成物は、一般に、アジュバントも含む。フロイントの不完全アジュバント、リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ミョウバンなどのアジュバントは、当分野で周知の材料例である。
一部の実施形態においては、細胞障害性リンパ球を初回抗原刺激する少なくとも1個の成分を本発明の組成物に入れることが望ましい場合がある。脂質は、ウイルス抗原に対してCTLをインビボで初回抗原刺激可能な薬剤として知られている。例えば、パルミチン酸残基は、リジン残基のε−およびα−アミノ基に結合し、次いで、例えば、Gly、Gly−Gly−、Ser、Ser−Serなどの1個または複数のリンキング残基を介して、免疫原性ペプチドに連結することができる。次いで、脂質化ペプチドを、ミセルまたは粒子中に直接投与することができ、あるいはリポソーム中に組み込むことができ、あるいはアジュバント、例えば、フロイントの不完全アジュバント中に乳化させることができる。好ましい組成物は、リンケージ、例えば、Ser−Serを介して、ポリペプチドのアミノ末端に結合しているLysのε−およびα−アミノ基に結合したパルミチン酸を含む。
脂質によるCTL応答の初回抗原刺激の別の例は、トリパルミトイル−S−グリセリルシステイニルセリル−セリン(tripalmitoyl−S−glycerylcysteinlyseryl−serine)(PCSS)などの大腸菌(E.Coli)リポタンパク質を使用して、適切なペプチドに共有結合するときに、ウイルス特異的CTLを初回抗原刺激することができる(例えば、非特許文献74参照)。例えば、本発明のポリペプチドはPCSSに結合することができ、このリポペプチドを個体に投与して、標的抗原に対するCTL応答を特異的に初回抗原刺激することができる。さらに、中和抗体の誘導も、PCSS複合エピトープで初回抗原刺激することができるので、2種類のこのような組成物を組み合わせて、体液性と細胞性の両方の応答をより有効に誘発させることができる。
アミノ酸をペプチド末端に付加させることによってCTLおよび/またはHTLペプチドを改変して、ペプチドが相互に容易に連結し、担体またはより大きなペプチドに結合し、ペプチドまたはオリゴペプチドなどの物性または化学的諸特性を改変することもできる。チロシン、システイン、リジン、グルタミン酸、アスパラギン酸などのアミノ酸を、ペプチドまたはオリゴペプチド、特にクラスIペプチドのカルボキシル末端またはアミノ末端に導入することができる。しかし、CTLエピトープのカルボキシ末端の改変は、ペプチドの結合特性を変える場合もあることに注意すべきである。また、ペプチド配列またはオリゴペプチド配列は、末端NHのアシル化、例えば、アルカノイル(C〜C20)またはチオグリコリルのアセチル化、末端カルボキシルのアミド化、例えば、アンモニア、メチルアミンなどによって改変されて自然の配列とは異なり得る。ある場合には、これらの改変によって、担体または他の分子に対する連結部位を設けることができる。
組成物は、例えば、リポペプチド(例えば、非特許文献75参照)、ポリ(DL−ラクチド−コ−グリコリド)(「PLG」)ミクロスフェアに封入されたポリペプチド(例えば、非特許文献76〜78参照)、免疫刺激複合体(ISCOMS)に含まれるポリペプチド(例えば、非特許文献79、80参照)、多重抗原性ペプチド系(MAP)(例えば、非特許文献81、82参照)、多価ペプチドとして処方されたポリペプチド;弾道送達系に使用するためのポリペプチド、一般的に結晶化されたポリペプチド、ウイルス送達ベクター(非特許文献83〜88)、ウイルス起源または合成起源の粒子(例えば、非特許文献89〜91参照)、アジュバント(非特許文献92、93)、リポソーム(非特許文献94、95)、あるいは裸のcDNAまたは粒子に吸収されたcDNA(非特許文献90、96〜99)も含むことができる。Avant Immunotherapeutics,Inc.(Needham、Massachusetts)のものなどの受容体媒介ターゲティングとしても知られる毒素標的送達技術も使用することができる。
本発明による組成物の別の実施形態は、1個または複数の本発明によるポリペプチドを含む抗原提示細胞である。抗原提示細胞は、樹状細胞など「専門の」抗原提示細胞とすることができる。抗原提示細胞は、当分野で既知の手段または決定される手段によって、本発明のポリペプチドを含むことができる。このような手段は、核酸の弾道送達などの核酸投与、またはベクター、例えば、ウイルスベクターによる核酸送達を含めた当分野の他の核酸投与技術によって、1個または複数の個々のアナログポリペプチドを樹状細胞に間欠的に投与すること(pulsing)を含む。
5.ポリペプチド、ポリヌクレオチドおよび組成物の投与
ワクチン、および免疫を生じるのに有効な量の本明細書に記載する1個または複数のアナログポリペプチドまたはアナログポリヌクレオチドを含有するワクチンを調製する方法は、本発明のさらなる実施形態である。適切な免疫原性のポリペプチドを定義した後、それらを分類し、本明細書では「ワクチン」組成物と称する様々な手段によって送達する。この開示を通して記述する組成物を、ワクチンとして使用することができる。
このようなワクチン組成物は、例えば、リポペプチド(例えば、非特許文献75参照)、ポリ(DL−ラクチド−コ−グリコリド)(「PLG」)ミクロスフェアに封入されたペプチド組成物(例えば、非特許文献76〜78参照)、免疫刺激複合体(ISCOMS)に含まれるペプチド組成物(例えば、非特許文献79、80参照)、多重抗原性ペプチド系(MAP)(例えば、非特許文献81、82参照)、多価ペプチドとして処方されたポリペプチド;弾道送達系に使用されるペプチド、一般的に結晶化されたペプチド、ウイルス送達ベクター(非特許文献83〜88)、ウイルス起源または合成起源の粒子(例えば、非特許文献89〜91参照)、アジュバント(非特許文献92、93)、リポソーム(非特許文献94、95)、あるいは裸のcDNAまたは粒子に吸収されたcDNA(非特許文献90、96〜99)も含むことができる。Avant Immunotherapeutics,Inc.(Needham、Massachusetts)のものなどの受容体媒介ターゲティングとしても知られる毒素標的送達技術も使用することができる。
本発明のワクチンは、核酸を媒介とする様式を含む。1個または複数の本発明のポリペプチドをコードするDNAまたはRNAを、患者に投与することもできる。この手法は、例えば、(非特許文献100)および(特許文献10、11、20〜24)に記載されており、以下により詳細に記述する。DNAを用いた送達技術の例は、「裸のDNA」、促進(ブピビカイン(bupivicaine)、ポリマー、ペプチド媒介)送達、陽イオン性脂質複合体、および粒子媒介(「遺伝子銃」)または圧力媒介送達(例えば、特許文献25参照)である。
治療上のまたは予防的な免疫化のために、本発明のポリペプチドをウイルスベクターまたは細菌ベクターによって発現させることもできる。発現ベクターの例は、ワクシニア、鶏痘などの弱毒ウイルス宿主である。この手法の例として、ワクシニアウイルスをベクターとして使用して、本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を発現させる。組換えワクシニアウイルスは、腫瘍を有する宿主に導入すると、免疫原性ペプチドを発現し、それによって宿主CTLおよび/またはHTL応答を誘発する。免疫化手順に有用なワクシニアベクターおよび方法は、例えば、特許文献9に記載されている。別のベクターはBCG(カルメットゲラン菌(Bacille Calmette Guerin))である。BCGベクターは、非特許文献70に記載されている。本発明のポリペプチドの治療投与または免疫化に有用な多種多様の他のベクター、例えば、アデノおよびアデノ随伴ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、チフス菌(Salmonella typhi)ベクター、解毒炭疽毒素ベクターなどが、本明細書の記述から当業者には明白なはずである。
また、上述したように、本発明による組成物およびワクチンは、1個または複数の特許請求したポリペプチドの組成物を包含する。アナログ、またはアナログをコードするポリヌクレオチドを個々にワクチンに入れることができる。あるいは、アナログを含むポリペプチドは、同じアナログの複数のコピーを含むホモポリマーとして、あるいは様々なアナログおよび/またはエピトープ(CTLおよび/またはHTL)のヘテロポリマーとして存在することができる。このようなポリペプチドをコードするアナログポリヌクレオチドを含むワクチンも本発明に含まれる。ポリマーは、免疫学的反応が高い利点を有し、ポリマーが様々なアナログ、または様々なアナログとエピトープを使用して構成される場合には、免疫応答の標的となる病原体生物または腫瘍関連ペプチドの様々な抗原決定基と反応する抗体および/またはCTLを誘発するさらなる能力を有する。この組成物は、天然に存在する抗原領域とすることができ、あるいは、例えば、組換えまたは化学合成によって調製することができる。
本発明のワクチンとともに使用することができる担体は、当分野で周知であり、例えば、チログロブリン、ヒト血清アルブミンなどのアルブミン、破傷風トキソイド、ポリL−リジン、ポリL−グルタミン酸などのポリアミノ酸、インフルエンザ、B型肝炎ウイルスコアタンパク質などである。これらのワクチンは、水、または食塩水、好ましくはリン酸緩衝食塩水などの生理学的に耐えられる(すなわち、許容される)希釈剤を含有することができる。これらのワクチンは、一般に、アジュバントも含む。フロイントの不完全アジュバント、リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ミョウバンなどのアジュバントは、当分野で周知の材料例である。また、本明細書に開示するように、本発明のポリペプチドをトリパルミトイル−S−グリセリルシステイニルセリル−セリン(PCSS)などの脂質と複合化することによって、CTL応答を初回抗原刺激することができる。
本発明のポリペプチドは、リンパ組織などの特定の組織を標的としてペプチドを送達するのに役立つ、または感染細胞を選択的に標的とするのに役立つ、ならびにペプチド組成物の半減期を延長するのに役立つリポソームを介して投与することもできる。リポソームとしては、エマルジョン、泡、ミセル、不溶性単分子膜、液晶、リン脂質分散液、膜状層などがある。これらの調製物においては、送達すべきペプチドを、単体で、あるいはCD45抗原に結合するモノクローナル抗体などのリンパ球中で優勢な受容体に結合する分子、または他の治療組成物もしくは免疫原性組成物とともにリポソームの一部として組み込む。したがって、本発明の所望のペプチドを充填した、または本発明の所望のペプチドで装飾したリポソームをリンパ球部位に誘導し、次いで、リポソームはペプチド組成物を送達することができる。本発明に使用されるリポソームは、小胞を形成する標準的な脂質から形成され、一般に、中性リン脂質、負に帯電したリン脂質、コレステロールなどのステロールなどである。脂質の選択は、一般に、例えば、リポソームサイズ、酸性下での不安定性、および血流中でのリポソームの安定性を考慮してなされる。リポソームの調製には、例えば、(非特許文献101)、および(特許文献26〜29)に記載された様々な方法が利用可能である。
免疫系細胞を標的にする場合、リポソームに組み込まれるリガンドには、例えば、所望の免疫系細胞の細胞表面決定因子に特異的な抗体またはその断片がある。ペプチドを含有するリポソーム懸濁液は、とりわけ、投与方式、送達されるペプチド、および治療する疾患の段階によって変わる用量で、静脈内、局在、局所などに投与することができる。
固体組成物の場合、従来の無毒の固体担体を使用することができる。これには、例えば、医薬品グレードのマンニトール、ラクトース、でんぷん、ステアリン酸マグネシウム、ナトリウムサッカリン、タルク、セルロース、グルコース、スクロース、炭酸マグネシウムなどが含まれる。経口投与の場合、薬剤として許容される無毒の組成物は、先に列挙した担体などの通常使用される賦形剤のいずれか、および一般に10〜95%の活性成分、すなわち、本発明の1個または複数のペプチドを、より好ましくは25%〜75%の濃度で混合することによって形成される。
エアゾール剤投与の場合、免疫原性ペプチドは、好ましくは、界面活性剤および噴霧剤とともに微細に分割されて供給される。ペプチドの典型的な割合は0.01重量%〜20重量%、好ましくは1%〜10%である。界面活性剤は無毒でなければならないのは言うまでもなく、好ましくは噴霧剤に可溶である。このような薬剤の代表的なものは、カプロン酸、オクタン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、オレステリック(olesteric)酸、オレイン酸などの6個から22個の炭素原子を含む脂肪酸と脂肪族多価アルコールのエステルもしくは部分エステル、またはその環状無水物である。混合グリセリド、天然グリセリドなどの混合エステルを使用することができる。界面活性剤は、この組成物の0.1%〜20重量%、好ましくは0.25〜5%を占める。この組成物の残りは、通常は噴霧剤である。担体は、所望に応じて、例えば、鼻腔内送達用のレシチンのように含むこともできる。
本発明によるポリペプチドまたはポリヌクレオチド組成物を用いて、注射、エアゾール、経口、経皮、経粘膜、胸膜内、鞘内、または他の適切な経路によって免疫化すると、宿主の免疫系は、所望の抗原に特異的な多量のCTLおよび/またはHTLを産生することによってワクチンに応答する。したがって、宿主は、その後の感染に対して少なくとも部分的に免疫化され、または進行中の慢性感染の進展に少なくとも部分的に抵抗性を示し、または抗原が腫瘍関連であったときに少なくとも何らかの治療上の利点を得る。
一部の実施形態においては、本発明のヘテロクリティックアナログペプチドを、目的とする標的抗原に対して中和抗体およびまたはヘルパーT細胞応答を誘発または促進する成分と組み合わせることが望ましいこともある。そのような組成物の好ましい実施形態は、本発明によるクラスIおよびクラスIIエピトープを含む。そのような組成物の別の実施形態は、本発明によるクラスIおよび/またはクラスIIエピトープと、PADRE(登録商標)(Epimmune、San Diego、CA)分子(例えば、特許文献4に記載された)などのpan−DR結合ペプチドを含む。
本発明のワクチンは、本発明のペプチドを提示するビヒクルとして樹状細胞(DC)などの抗原提示細胞(APC)も含むことができる。ワクチン組成物は、樹状細胞の動員(mobilization)および収集後にインビトロで作製することができ、それによって樹状細胞の装荷がインビトロで起こる。例えば、樹状細胞には、例えば、本発明によるポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)が形質移入され、またはペプチドが間欠的に投与される(pulsed)。次いで、この樹状細胞を患者に投与してインビボで免疫応答を誘発させることができる。
DNAベースまたはペプチドベースのワクチン組成物は、樹状細胞をインビボで装荷する樹状細胞の動員と組み合わせて、インビボで投与することもできる。
本発明によるワクチン組成物の一実施形態は、好ましくはエピトープを有するペプチドのカクテルの一部として、アナログポリペプチドを、患者の血液から得たPBMC、またはそれから単離されたDCに生体外投与することを含む。DCの採取を促進する、Progenipoietin(商標)タンパク質(Monsanto、St.Louis、MO)、GM−CSF/IL−4などの医薬品化合物を使用することができる。DCにペプチドを間欠投与後、患者に再注入する前に、このDCを洗浄して未結合のペプチドを除去する。この実施形態においては、ワクチンは、HLA分子と複合化された間欠投与ペプチドエピトープをその表面で提示する、ペプチドを間欠投与したDCを含む。
このDCに、ペプチドのカクテルを生体外で間欠投与することができる。このペプチドの一部は、目的とする1個または複数の抗原に対するCTL応答を刺激する。場合によっては、PADRE(登録商標)ファミリー分子などのヘルパーT細胞ペプチドを加えて、CTL応答を促進することができる。
6.癌患者における投与
本発明のポリペプチド、アナログポリヌクレオチド、組成物、およびワクチンは、一般に、癌治療に使用される。本発明のポリペプチドを含有するワクチン組成物は、一般に、1個または複数の抗原の発現に関連する悪性腫瘍を有する癌患者に投与される。あるいは、ワクチン組成物を、癌に罹り易い個体または癌を発症するリスクのある個体に投与することができる。
アナログポリペプチドは、直接に、またはリポソームなどの薬剤を使用して送達することができる。さらに、アナログポリペプチドは、弾道送達によって送達することもでき、この場合ポリペプチドは一般に結晶である。
治療用途においては、ポリペプチドおよび/またはアナログポリヌクレオチドを、腫瘍抗原に有効なCTLおよび/またはHTL応答を誘発し、かつ症状および/または合併症を治癒または少なくとも部分的に抑止または遅延させるのに十分な量で患者に投与する。これを実施するのに適正な量を「治療有効用量」と定義する。この使用に有効な量は、例えば、投与する特定の組成物、投与方法、治療する疾患の段階および重篤度、患者の体重および一般的な健康状態、ならびに処方医師の判断に依存する。
上述したように、アナログポリペプチドは、HLA分子によって提示され、アナログが含むエピトープに特異的なCTLと接触すると免疫応答を誘導する。ポリペプチド(またはそれをコードするアナログポリヌクレオチド)は、個々に、または混合物、または組成物として投与することができる。ポリペプチドをCTLと接触させる方法は、本発明では重要ではない。例えば、ポリペプチドを、インビボでもインビトロでもCTLと接触させることができる。接触がインビボで起こる場合、ポリペプチド自体を患者に投与することができ、あるいは他のビヒクル、例えば、(例えば、DNAベクターまたはウイルスベクター中の)アナログポリヌクレオチド、リポソームなどを本明細書に記載するように使用することができる。
ポリペプチドをインビトロで接触させるときには、ワクチン剤は、ポリペプチドを抗原提示細胞にインビトロで間欠的に投与することによって、または抗原提示細胞に本発明のポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)を形質移入することによって誘導された細胞、例えば、ペプチドを間欠投与した樹状細胞、またはTAA特異的CTLの集団を含むことができる。その後、このような細胞集団の治療有効用量を患者に投与する。
治療用途の場合、投与は、一般に、癌の最初の診断で開始すべきである。これに続けて、少なくとも症状が実質的に軽減するまで、およびその後の期間追加投与する。患者に送達されるワクチン組成物の実施形態(すなわち、ペプチドカクテル、ポリエピトープポリペプチド、ポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)、TAA特異的CTLまたは間欠投与された樹状細胞などの実施形態を含め、ただしこれらだけに限定されない)は、疾患の段階または患者の健康状態に応じて変わり得る。例えば、TAA特異的CTLを含むワクチンは、疾患が進行した患者における腫瘍細胞を死滅させるのに別の実施形態よりも有効なことがある。
同様に、CTLおよび/またはHTL応答を生体外で誘発させるために抗原性ペプチドを使用する。得られたCTLまたはHTL細胞を使用して、他の従来の治療形式には応答しない患者、または本発明による治療用ワクチンペプチドまたは核酸には応答しない患者における腫瘍を治療することができる。特定の腫瘍関連抗原に対する生体外でのCTLまたはHTL応答を、患者のCTLまたはHTL前駆細胞、または遺伝的に適合したCTLまたはHTL前駆細胞を、樹状細胞、適切な免疫原性ペプチドなどの抗原提示細胞源とともに組織培養でインキュベートすることによって誘導する。適切なインキュベーション時間(一般に約7〜28日)で、前駆細胞が活性化されてエフェクター細胞になった後、その細胞を患者に注入して戻すと、その特異的標的細胞(感染細胞または腫瘍細胞)を破壊し(CTL)、またはその破壊を促進する(HTL)。形質移入された樹状細胞を抗原提示細胞として使用することもできる。
本発明のワクチン組成物を、IL−2、IL−12、GM−CSFなどの免疫アジュバントとの併用も含めて、癌に使用される他の治療と組み合わせて使用することもできる。
本発明のワクチン組成物は、手術などの治療と組み合わせて治療に使用することもできる。一例は、患者が原発性腫瘍を除去する手術を受け、次いでワクチンを使用して再発および/または転移を遅延または防止する場合である。
感受性の高い個体、例えば、遺伝的に前立腺腫瘍を発症しやすいと診断された個体が、癌の診断前に特定される場合、本組成物は彼らを標的とすることができ、したがって、より大きな集団に投与しなければならない必要性が最小限に抑えられる。
初期の治療免疫化に要する投与量は、一般に、低い方の値が約1、5、50、500または1,000μgであり、高い方の値が約10,000、20,000、30,000または50,000μgである単位投与量の範囲である。ヒトに対する投与量は、一般に、70キログラムの患者につき約500μgから約50,000μgである。初期投与後に既定の間隔、例えば、4週間から6カ月で追加投与することが必要な場合もあり、患者を有効に治療するために長期間必要になる場合もある。患者の血液から得られるCTLおよびHTLの比活性を測定することによって判断される患者の応答および状態に応じ、追加投与計画に従って約1.0μgから約50,000μgの追加免疫用量のペプチドを数週から数カ月にわたって投与することもできる。
DNAを使用して免疫応答を誘導するとき、DNAは裸のDNAまたは処方されたDNAとして、一般に、約1〜5mg(例えば、0.5mg、1mg、2mg、3mg、4mg)の用量で、または「遺伝子銃」による弾道送達によって、一般に約10〜100μgの用量で投与される。このDNAは、様々なコンホメーション、例えば、線状、環状などで送達することができる。本発明によるエピトープをコードする核酸を含む様々なウイルスベクターも、一般に裸のDNAと同じ用量範囲(例えば、約1〜5mg)を用いて首尾よく使用することができた。
投与は、少なくとも臨床症状または臨床検査によって、腫瘍が消滅した、または腫瘍細胞の負荷が実質的に軽減されたことが示されるまで継続すべきであり、その後の期間も継続すべきである。投与量、投与経路および投与スケジュールは、当分野で既知の方法に従って調節される。
ある実施形態においては、本発明のポリペプチド、アナログポリヌクレオチドおよび組成物を、重篤な病態、すなわち、生命にかかわる、または生命にかかわる恐れがある状況で使用する。このような場合には、本発明の好ましい組成物中の外来物質が最少量に抑えられ、ポリペプチドが比較的無毒であることから、記載したこれらの投与量よりもかなり過剰のこれらのポリペプチド組成物を投与することが可能であり、治療医師が望ましいと感じることがある。
本発明のワクチン組成物を、予防薬として使用することもできる。例えば、この組成物を、前立腺癌を発症するリスクのある個体に投与することができる。一般に、初期の予防的な免疫化に要する投与量は、低い方の値が約1、5、50、500または1,000μgであり、高い方の値が約10,000、20,000、30,000または50,000μgである単位投与量の範囲である。ヒトに対する投与量は、一般に、70キログラムの患者につき約500μgから約50,000μgである。その後、ワクチンの初期投与から約4週間から6カ月の既定の間隔で投与される約1.0μgから約50,000μgの用量のペプチドで追加投与する。ワクチンの免疫原性は、患者の血液試料から得られるCTLおよびHTLの比活性を測定することによって評価することができる。
治療用の薬剤組成物は、非経口、局所、経口、鞘内または局所投与に向けられたものである。薬剤組成物は、非経口的に(parentally)、例えば、静脈内、皮下、皮内または筋肉内投与されることが好ましい。したがって、本発明は、許容される担体、好ましくは水性担体に溶解または懸濁された免疫原性ポリペプチドの溶液を含む非経口投与組成物を提供する。例えば、水、緩衝水、0.8%食塩水、0.3%グリシン、ヒアルロン酸など様々な水性担体を使用することができる。これらの組成物は、従来の周知の滅菌技術によって滅菌することができ、または滅菌フィルターによって滅菌することができる。得られた水溶液を、そのまま使用するために包装することができ、または凍結乾燥することができる。凍結乾燥調製物は、投与前に無菌溶液に混合される。本組成物は、pH調節および緩衝剤、張性調節剤、湿潤剤、防腐剤などの生理的条件に近づけるのに必要な薬剤として許容される補助物質、例えば、酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、ソルビタンモノラウレート、オレイン酸トリエタノールアミンなどを含有することができる。
医薬品製剤中の本発明のポリペプチドまたはアナログの濃度は、大きく変わり、すなわち、約0.1%重量未満から、通常約2重量%または少なくとも約2重量%、20重量%から50重量%またはそれ以上の程度まで変わり、選択した特定の投与方式に従って主として流体体積、粘度などによって選択される。
ヒト単位用量剤形のポリペプチドBまたはポリヌクレオチド組成物は、一般に、ヒト単位用量の許容される担体、好ましくは水性担体を含む薬剤組成物に含まれ、このような組成物をヒトに投与するのに使用されることが当業者によって知られているある体積の流体中に溶解して投与される(例えば、非特許文献102参照)。
7.診断薬としてのアナログエピトープの使用、および免疫応答を評価するためのアナログエピトープの使用
本発明の一実施形態においては、本明細書に記載するヘテロクリティックアナログポリペプチドを試薬として使用して免疫応答を評価する。評価される免疫応答は、試薬として使用されるアナログポリペプチドを認識し、これに結合する抗原特異性CTLを誘導することができる任意の薬剤を免疫原として使用して誘導される。ポリペプチドを免疫原として使用する必要はない。このような分析に使用されるアッセイシステムは、細胞内リンホカイン用四量体染色、およびインターフェロン放出アッセイ、またはELISPOTアッセイなどの比較的最近の開発技術を含む。
例えば、本発明のポリペプチドを四量体染色アッセイに使用して、腫瘍細胞抗原または免疫原への暴露後の抗原特異性CTLの有無について末梢血単核球を評価する。HLA−四量体複合体を使用して、抗原特異性CTLを直接可視化し(例えば、非特許文献103、104参照)、末梢血単核球試料中の抗原特異性CTL集団の頻度を測定する。本発明のペプチドを使用する四量体試薬は、以下のとおりに生成される。HLA分子に結合するペプチドは、対応するHLA重鎖およびβ−ミクログロブリンの存在下で再び折り畳まれて3分子複合体を産生する。この複合体は、重鎖のカルボキシ末端の前もってタンパク質中に作られた部位がビオチン化されている。次いで、ストレプトアビジンを添加することによって、四量体の形成が誘発される。蛍光標識ストレプトアビジンによって、四量体を使用して、抗原特異性細胞を染色することができる。次いで、この細胞を、例えば、フローサイトメトリーによって特定することができる。このような分析を、診断または予後のために使用することができる。この手順によって特定された細胞を治療に使用することもできる。
本発明のポリペプチドは、免疫復活応答を評価する試薬としても使用される(例えば、非特許文献105、106参照)。例えば、癌患者からのPBMC試料を、特異的ペプチドを用いて抗原特異性CTLの有無について分析する。単核細胞を含有する血液試料を、PBMCを培養し、その細胞を本発明のペプチドで刺激することによって評価することができる。適切な培養期間後、増殖した細胞集団の、例えば、CTL活性を分析することができる。
本ポリペプチドは、ワクチンの効力を評価する試薬としても使用される。免疫原をワクチン接種した患者から得たPBMCを、例えば、上記方法のいずれかを用いて分析する。この患者のHLAタイプを決定し、この患者の対立遺伝子特異的分子を認識するアナログポリペプチドを分析に使用する。ワクチンの免疫原性は、PBMC試料中のエピトープ特異的CTLの有無によって示される。
本発明のポリペプチドは、当分野で周知の技術を用いて抗体を作製するためにも使用される(例えば、非特許文献107、108参照)。この抗体は、癌を診断する試薬またはモニターする試薬として有用な場合がある。そのような抗体としては、HLA分子に関連するペプチドを認識する抗体、すなわち、ペプチド−MHC複合体に結合する抗体などがある。
8.キット
本発明のポリペプチドおよびポリヌクレオチド組成物を、ワクチン投与の説明書とともにキットの形で提供することができる。一般に、このキットは、容器に入った、好ましくは単位剤形の所望のポリペプチド組成物、および投与説明書を含む。別のキットは、容器に入った、好ましくは単位剤形の本発明の所望の核酸を含むポリヌクレオチド(例えば、ミニ遺伝子)構築体、および投与説明書を含む。IL−2、IL−12などのリンホカインもこのキットに入れることができる。望ましいこともある他のキット成分は、例えば、無菌シリンジ、追加投与製剤などを含む。
ヘテロクリティックアナログを使用して、免疫応答を首尾よく誘導することができた。このようなアナログを用いた免疫応答は、様々な形のアナログを投与することによって誘導された。ペプチド系アナログ製剤を投与すると、細胞上に発現される空のHLA分子へのアナログの直接装荷、アナログの内在化、およびHLAクラスI経路を介したプロセシングによって免疫応答が誘導された。いずれの現象でも、このアナログを発現するHLA分子は、次いでCTL応答と相互作用し、CTL応答を誘導することができた。
したがって、本発明による組成物は、この開示を通して記述するいくつかの形で存在する。本発明によるこれらの形の組成物の各々の実施形態は、免疫応答を首尾よく誘導することができる。キットは、これらの組成物のいずれかを含むことができる。
9.クラスIモチーフ
過去数年で、HLAクラスI分子の大部分を、各々がほとんど重複するペプチド結合レパートリーと、主要なペプチド結合ポケットのコンセンサス構造とを特徴とする比較的少数のスーパータイプに分類できることを示す証拠が蓄積された。したがって、本発明のペプチドは、いくつかのHLA特異的アミノ酸モチーフ(例えば、表3〜4参照)のいずれか1個によって特定され、またはモチーフの存在がいくつかの対立遺伝子特異的HLA抗原、スーパーモチーフに結合する能力に対応するかどうかで特定される。特定のアミノ酸スーパーモチーフを有するペプチドに結合するHLA分子は、HLA「スーパータイプ」と総称される。
読者の便宜のため、表3〜4に要約した下記ペプチドモチーフおよびスーパーモチーフは、本発明によるアナログポリペプチドの特定および使用の指針となるものである。これによって、本明細書に示す法則を構築体アナログに適用するために、下記例に示したものとは異なる様々なクラスIモチーフに対応する野生型エピトープ候補、または下記の、ただし異なる抗原のモチーフを有するエピトープの特定が可能になる。
ヘテロクリティックアナログを、ペプチドが属するモチーフまたはスーパーモチーフに無関係に、本発明の方法によってペプチドから設計することができる。以下に詳述するHLAクラスIペプチドエピトープスーパーモチーフおよびモチーフの一次アンカー残基を表3に要約する。表4に示すHLAクラスIモチーフは、ここに特許請求する本発明に最も関連するものである。HLAクラスIスーパータイプファミリーを含む対立遺伝子特異的HLA分子を表5に列挙する。幾つかの場合には、ペプチドエピトープがモチーフとスーパーモチーフの両方に記載されている。特定のモチーフとそれぞれのスーパーモチーフの関係を、個々のモチーフについて記述して示す。
i.HLA−A1スーパーモチーフ
HLA−A1スーパーモチーフは、エピトープの2位の小さな(TまたはS)または疎水性(L、I、VまたはM)一次アンカー残基、およびC末端位置の芳香族(Y、FまたはW)一次アンカー残基がペプチドリガンド中に存在することを特徴とする。A1スーパーモチーフ(すなわち、HLA−A1スーパータイプ)に結合するHLA分子の対応するファミリーは、少なくともA0101、A2601、A2602、A2501およびA3201を含む(例えば、非特許文献109〜111参照)。A1スーパーファミリーのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
ii.HLA−A2スーパーモチーフ
対立遺伝子特異的HLA−A2.1分子の一次アンカー特異性(例えば、非特許文献112〜115参照)、およびHLA−A2および−A28分子中の交差反応性結合が記述された。(関連データの総説は、例えば、非特許文献116〜119参照。)これらの一次アンカー残基は、HLA−A2スーパーモチーフを規定する。ペプチドリガンド中のHLA−A2スーパーモチーフの存在は、いくつかの異なるHLA−A2および−A28分子を結合する能力に対応する。HLA−A2スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてL、I、V、M、A、TまたはQ、およびC末端位置の一次アンカー残基としてL、I、V、M、AまたはTを含むペプチドリガンドを含む。
対応するHLA分子ファミリー(すなわち、これらのペプチドに結合するHLA−A2スーパータイプ)は、少なくともA0201、A0202、A0203、A0204、A0205、A0206、A0207、A0209、A0214、A6802およびA6901から構成される。A2スーパーファミリーのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
iii.HLA−A3スーパーモチーフ
HLA−A3スーパーモチーフは、ペプチドリガンド中のエピトープの2位に一次アンカーとしてA、L、I、V、M、SまたはTが存在し、C末端位置、例えば9量体の9位に正に帯電した残基RまたはKが存在することを特徴とする(例えば、非特許文献120参照)。A3スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリーの例示的なメンバー(HLA−A3スーパータイプ)は、少なくともA0301、A1101、A3101、A3301およびA6801を含む。A3スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
iv.HLA−A24スーパーモチーフ
HLA−A24スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカーとして芳香族(F、WまたはY)残基または疎水性脂肪族(L、I、V、MまたはT)残基、およびC末端位置の一次アンカーとしてY、F、W、L、IまたはMがペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献121参照)。A24スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリー(すなわち、A24スーパータイプ)としては、少なくともA2402、A3001およびA2301が含まれる。A24スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
v.HLA−B7スーパーモチーフ
HLA−B7スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカーとしてプロリンを有するペプチド、およびC末端位置の一次アンカーとして疎水性または脂肪族アミノ酸(L、I、V、M、A、F、WまたはY)を特徴とする。B7スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリー(すなわち、HLA−B7スーパータイプ)は、B0702、B0703、B0704、B0705、B1508、B3501、B3502、B3503、B3504、B3505、B3506、B3507、B3508、B5101、B5102、B5103、B5104、B5105、B5301、B5401、B5501、B5502、B5601、B5602、B6701およびB7801を含めた少なくとも26個のHLA−Bタンパク質を含む(関連するデータの総説は、例えば、非特許文献122〜125参照)。B7スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
vi.HLA−B27スーパーモチーフ
HLA−B27スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカーとして正に帯電した(R、HまたはK)残基、およびC末端位置の一次アンカーとして疎水性(F、Y、L、W、M、I、AまたはV)残基がペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献121参照)。B27スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリーの例示的なメンバー(すなわち、the B27スーパータイプ)としては、少なくともB1401、B1402、B1509、B2702、B2703、B2704、B2705、B2706、B3801、B3901、B3902およびB7301が含まれる。B27スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
vii.HLA−B44スーパーモチーフ
HLA−B44スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカーとして負に帯電した(DまたはE)残基、およびC末端位置の一次アンカーとして疎水性残基(F、W、Y、L、I、M、VまたはA)がペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献126参照)。B44スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリーの例示的なメンバー(すなわち、B44スーパータイプ)としては、少なくともB1801、B1802、B3701、B4001、B4002、B4006、B4402、B4403およびB4006が含まれる。
viii.HLA−B58スーパーモチーフ
HLA−B58スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基として小さな脂肪族残基(A、SまたはT)、およびC末端位置の一次アンカー残基として芳香族または疎水性残基(F、W、Y、L、I、V、MまたはA)がペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(関連するデータの総説は、例えば、非特許文献121参照)。B58スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリーの例示的なメンバー(すなわち、B58スーパータイプ)としては、少なくともB1516、B1517、B5701、B5702およびB5801が含まれる。B58スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
ix.HLA−B62スーパーモチーフ
HLA−B62スーパーモチーフは、エピトープの2位の一次アンカーとして極性脂肪族残基Qまたは疎水性脂肪族残基(L、V、M、IまたはP)、およびC末端位置の一次アンカーとして疎水性残基(F、W、Y、M、I、V、LまたはA)がペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献121参照)。B62スーパーモチーフに結合する対応するHLA分子ファミリーの例示的なメンバー(すなわち、B62スーパータイプ)としては、少なくともB1501、B1502、B1513およびB5201が含まれる。B62スーパータイプのメンバーであることが予測される別の対立遺伝子特異的HLA分子を表5に示す。
x.HLA−A1モチーフ
HLA−A1モチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてT、SまたはMがペプチドリガンド中に存在し、C末端位置の一次アンカー残基としてYが存在することを特徴とする。別の対立遺伝子特異的A1モチーフは、2位ではなく3位の一次アンカー残基を特徴とする。このモチーフは、エピトープの3位の一次アンカー残基としてD、E、AまたはSが存在し、C末端位置の一次アンカー残基としてYが存在することを特徴とする(関連するデータの総説は、例えば、非特許文献110、111、127参照)。
xi.HLA−A0201モチーフ
HLA−A2*0201モチーフは、9残基ペプチドの2位の一次アンカー残基としてLまたはM、およびC末端位置の一次アンカー残基としてLまたはVがペプチドリガンド中に存在することを特徴とすることが決定され(例えば、非特許文献112参照)、さらに、9アミノ酸ペプチドの2位にI、C末端位置にIまたはAを含むことが見出された(例えば、非特許文献114、128参照)。A0201対立遺伝子特異的モチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてV、A、TまたはQ、およびC末端位置の一次アンカー残基としてMまたはTをさらに含むことも本発明者らによって特定された(例えば、非特許文献119参照)。したがって、HLA−A0201モチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてL、I、V、M、A、TまたはQ、およびC末端位置の一次アンカー残基としてL、I、V、M、AまたはTを有するペプチドリガンドを含む。HLA−A0201モチーフの一次アンカー位置を特徴づける許容される好ましい残基は、A2スーパーモチーフを記述する残基と同一である。
xii.HLA−A3モチーフ
HLA−A3モチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてL、M、V、I、S、A、T、F、C、GまたはDがペプチドリガンド中に存在し、C末端位置の一次アンカー残基としてK、Y、R、H、FまたはAが存在することを特徴とする(例えば、非特許文献129、130参照)。
xiii.HLA−A11モチーフ
HLA−Allモチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてV、T、M、L、I、S、A、G、N、C、DまたはF、およびC末端位置の一次アンカー残基としてK、R、YまたはHがペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献130、131参照)。
xiv.HLA−A24モチーフ
HLA−A24モチーフは、エピトープの2位の一次アンカー残基としてY、F、WまたはM、およびC末端位置の一次アンカー残基としてF、L、IまたはWがペプチドリガンド中に存在することを特徴とする(例えば、非特許文献130、132参照)。
10.T細胞応答検出アッセイ
本発明のヘテロクリティックアナログを合成した後、それがT細胞応答を誘発する能力について試験することができる。ヘテロクリティックアナログなどのモチーフを有するペプチドの調製および評価は、(特許文献1、2)に記載されている。手短に述べると、特定の抗原由来のエピトープを含むペプチドを合成し、それが適切なHLAタンパク質に結合できる能力について試験する。これらのアッセイは、精製HLAクラスI分子への本発明のペプチドの結合を、放射ヨウ素標識基準ペプチドの結合に関連して評価することを含む。あるいは、空の(すなわち、その中にペプチドを欠く)クラスI分子を発現する細胞を、免疫蛍光染色法およびフロー微小蛍光定量法(flow microfluorimetry)によってそのペプチド結合を評価することができる。ペプチド結合を評価するために使用することができる他のアッセイとしては、ペプチド依存的クラスIアセンブリーアッセイおよび/またはペプチド競合によるCTL認識の阻害などが含まれる。一般に500nM以下の親和性でクラスI分子に結合するペプチドを、感染個体または免疫個体に由来するCTLに対する標的として役立つかどうか、ならびに選択された疾患関連標的細胞と反応可能なCTL集団を生ずることができるインビトロまたはインビボでの一次CTL応答を誘発できるかどうかさらに評価する。
T細胞応答を検出するのに利用される従来のアッセイには、増殖アッセイ、リンホカイン分泌アッセイ、直接的な細胞毒性アッセイ、限界希釈アッセイなどがある。このようなアッセイは、ヘテロクリティックアナログペプチドによる免疫応答の誘発を、(例えば、ヘテロクリティックアナログ配列のもとになった)非ヘテロクリティックアナログクラスIペプチドによって誘発される応答と比較するのに有用である。例えば、ペプチドとともにインキュベートされた抗原提示細胞が、応答細胞集団中でCTL応答を誘発する能力について評価することができる。抗原提示細胞は、末梢血単核球、樹状細胞などの正常細胞とすることができる。あるいは、内部プロセシングされたペプチドをクラスI分子に装荷する能力を欠き、かつ適切なヒトクラスI遺伝子を形質移入された突然変異非ヒト哺乳動物細胞系を使用して、ペプチドがインビトロで一次CTL応答を誘発できるかどうかを試験することができる。
末梢血単核球(PBMC)をCTL前駆体の応答細胞源として使用することができる。適切な抗原提示細胞をペプチドとともにインキュベートし、その後、ペプチドが装荷された抗原提示細胞を応答細胞集団とともに最適培養条件下でインキュベートする。特異的ペプチドを間欠投与した標的と、内因的にプロセシングされた形の、そのペプチド配列が由来する抗原を発現する標的細胞との両方の放射標識標的細胞を死滅させるCTLの存在について、その培養物を評価することによって、陽性のCTL活性化が決定できる。
また、フルオレセイン標識HLA四量体複合体で染色することによって、抗原特異性T細胞を直接定量することができる方法が発明された(非特許文献133、134)。他の比較的最近の開発技術としては、細胞内リンホカイン染色、およびインターフェロンγ放出アッセイまたはELISPOTアッセイが含まれる。四量体染色、細胞内リンホカイン染色およびELISPOTアッセイはすべて、従来のアッセイよりも少なくとも10倍感度が高いと考えられる(非特許文献135〜137)。
所望であれば、HTL活性化を、T細胞増殖、リンホカイン、例えば、IL−2の分泌などの当分野で既知の技術を用いても評価することができる(例えば、非特許文献138参照)。
あるいは、HLAトランスジェニックマウスの免疫化を使用して、ペプチドエピトープの免疫原性を決定することができる。ヒトA2.1、A11(さらにこれを使用してHLA−A3エピトープを分析することができる)およびB7対立遺伝子を有するマウスを含めて、いくつかのトランスジェニックマウスモデルの特性が明らかになり、他のモデル(例えば、HLA−A1およびA24のトランスジェニックマウス)も開発されつつある。HLA−DR1およびHLA−DR3マウスモデルも開発された。他のHLA対立遺伝子を有する別のトランスジェニックマウスモデルも必要に応じて作製することができる。これらのマウスをフロイントの不完全アジュバントに乳化されたペプチドで免疫し、得られたT細胞を、ペプチドを間欠投与した標的細胞および適切な遺伝子を形質移入した標的細胞を認識するそれらの能力について試験することができる。CTL応答は、上述した細胞毒性アッセイを用いて分析することができる。同様に、HTL応答を、T細胞増殖、リンホカイン分泌のようなアッセイを用いて分析することができる。
本発明のヘテロクリティックアナログは、Th1とTh2の両方のサイトカイン応答を誘発することが多い。したがって、ヘテロクリティック候補を、あらかじめ選択したクラスIペプチドと比較する1つの方法は、Th1およびTh2サイトカインの誘発を試験することである。あらかじめ選択したクラスIペプチドは、一般に、ヘテロクリティックアナログが由来するペプチドであり、またはそのようなペプチドが存在しない場合には、その候補に最も類似したクラスIペプチドである。本発明のヘテロクリティックアナログは、一般に、Th1とTh2の両方のサイトカイン応答を誘発するが、そのレベルは、そのアナログが由来するクラスIペプチドよりはるかに高い。例えば、所与のヘテロクリティックアナログは、そのアナログが由来する野生型ペプチドに比較して10倍またはそれよりも低い用量で、同一レベルのTh1またはTh2サイトカイン(50から100pg/ml)を刺激する。さらに、クラスIペプチドが、Th1応答またはTh2応答のどちらかのみ、または主としてどちらかを誘発する場合、ヘテロクリティックアナログはTh1とTh2の両方の応答を誘発することができる。Th1サイトカインとしては、例えば、IFN−γ、IL−2およびIL−3がある。Th2サイトカインとしては、例えば、IL−4、IL−5、IL−6およびIL−10がある。サイトカインの産生は、例えば、ELISAまたは他の免疫学的定量方法を用いて測定することができる。例えば、非特許文献139を参照されたい。
調製A
ペプチド合成およびペプチドアナログの産生
これらの実施例に使用するペプチドを表1に示す。腫瘍関連抗原に由来する野生型ヒトCTLエピトープのすべてが、ヒトおよびトランスジェニックマウス系において免疫原性を示した(非特許文献140〜142)。
最初にヘテロクリティック活性を試験するペプチドは、Chiron Technologies(Victor、Australia)によって合成された。さらなる生物学的特性決定を必要とするペプチドは、従来の方法(非特許文献143)によってEpimmuneで合成され、その純度は分析用逆相HPLCで決定して通常>95%であった。後者のペプチドの素性を質量スペクトル分析によって確認した。
調製B
単一のアミノ酸置換を選択するスキーム
表2は、任意の所与のアミノ酸対の間で割り当てられた類似度である。これによって、所与のアミノ酸置換を、保存的、半保存的または非保存的置換として特徴づけることができた。
アミノ酸対の間の類似度を、各アミノ酸対に対して、以下に示すようにPAM250の順位係数評点(rank coefficient scores)、疎水性および側鎖体積を平均して定量した。この表は、これらの複合順位の平均値に基づいて、各対が保存、半保存または非保存であることを示している。
Dayhoff PAM250評点(非特許文献144〜146)は、一般に利用されているタンパク質配列(alignment)評点マトリックスであり、規定された時間枠内での許容される点突然変異(PAM)の百分率を測定するものである。これらの突然変異の頻度は、ランダムな突然変異の確率から予想されるものとは異なり、おそらくは、置換に関与するアミノ酸対の物理的および化学類似度の程度を反映している。他の類似度測定値と標準化できるアミノ酸類似度評点を得るために、PAM250評点を順位値に変換した。順位値1は、許容される突然変異である確率が最も高いことを示す。
20個の天然アミノ酸の相対的疎水性(非特許文献147)を表す最も一般に利用されている尺度は、KyteおよびDoolittle(非特許文献148)、ならびにFauchereおよびPliska(非特許文献149)によって実験データに基づいて開発されたものである。Kyte/Doolittleの尺度は、個々のアミノ酸のHO/有機溶媒分配を測定するものである。これは、折り畳まれたタンパク質中のアミノ酸の位置を考慮するので、タンパク質の状態における固有の疎水性を最も正確に示すことができる。Fauchere/Pliskaの尺度は、N−アセチルアミノ酸アミドのオクタノール/HO分配を測定するものであり、変性タンパク質および/または小さな合成ペプチドにおける疎水性を最も正確に示す。疎水性評点を得るために、各アミノ酸残基を、Kyte/DoolittleおよびFauchere/Pliskaの両方の疎水性尺度で順位付けした。2つの尺度の平均順位を計算し、各対の疎水性の平均差を計算した。
最後に、アミノ酸側鎖体積を計算するために、1分子または1グラムのアミノ酸残基を添加した後の水の体積増加に注目することによって得られた溶液中の部分体積を考慮した(非特許文献150、151)。20個の天然アミノ酸の可能な各対の部分体積の絶対的な差を計算し順位付けした。順位1は体積が最も類似した残基を示し、20は最も異なる残基を示す。
調製C
アッセイ用材料
1.APC系
HLA−A2.1に関連したペプチドを提示する細胞系を以下のとおり調製した。
.221A2.1細胞系を、HLA−A、−B、−Cなしの突然変異EBV形質転換ヒトBリンパ芽球状細胞系3A4−721.221にHLA−A2.1遺伝子を形質移入することによって産生させた(非特許文献140)。細胞系GM3107をAPCとして使用してB7 CTL応答を測定した。
Meth A細胞、メチルコラントレンによって誘導された肉腫、およびジャーカット細胞系にHLA−A2.1を形質移入して腫瘍細胞系を調製するか、またはHLA−A2.1/K導入遺伝子形質移入を、他で記載された方法(非特許文献152)により実施した。HLA型の決定したメラノーマ細胞系624mel(A2.1、MAGE)と888mel(A2.1、MAGE)の組合せを、Y.KawakamiおよびS.Rosenberg(National Cancer Institute)の好意によって得て、それらを用いて内因的にプロセシングされたMAGE3エピトープの提示を測定した(非特許文献153)。このメラノーマ細胞系を100IU/mlのヒトIFN−γ(Genzyme、Cambridge、MA)で48時間37℃で処理してからAPCとして使用した。
この試験におけるすべての細胞を、抗生物質、ピルビン酸ナトリウム、非必須アミノ酸および10%(v/v)熱失活FBSを補充したRPMI−1640培地で増殖させた。
2.ヒトPBMCからのCTLのインビトロでの誘導およびヒトCTL系の派生
MAGE3.112、MAGE2.170、および癌胎児性抗原(CEA)エピトープCEA.691に対してペプチド特異的CTL系を産生するために、正常者から得たPBMCをインビトロで繰り返し上記ペプチドで刺激した(非特許文献140)。手短に述べると、ペプチドを間欠投与した樹状細胞(GM−CSFおよびIL4中で培養したことによって接着PBMCと区別される)を、48ウェルプレート中で抗体被覆ビーズ(Dynal A.S.、Oslo、NorwayまたはMiltenyi Biotec、Auburn、CA)を用いてポジティブ選択することによって得た自己CD8T細胞と同時培養した。IL2、IL7およびIL10の存在下で7日間培養した後、各PBMC培養物(ウェル)を、ペプチドを間欠投与した接着PBMCを用いてインビトロで再刺激した。次いで、培養物のCTL活性を、ペプチドの存在下または非存在下で、.221A2.1腫瘍APC(A2エピトープ)またはGM3107腫瘍細胞(B7エピトープ)で刺激した後にIFN−γ産生を測定することによって試験した。CTL系を、ペプチドを間欠投与した接着PBMCを用いてさらにインビトロで刺激することによって、ペプチド特異的IFN−γ応答を示すPBMC培養物から発達させた。
3.ネズミCTL系
エピトープHBV Pol.455およびHIV Pol.476ペプチドに対するCTL系を、HLA−A2.1/Kbxsトランスジェニックマウスにおいて、別に記載されたDNA免疫化(非特許文献141)によって産生させた。HLA−A2.1/KbxsおよびHLA−A2.1/KbxdトランスジェニックマウスはEpimmuneで飼育された。これらの系統は、C57BL/6を背景に産生されたHLA−A2.1/Kトランスジェニック系統(非特許文献152)と、それぞれSJLまたはBALB/cマウス(Jackson Laboratories、Bar Harbor、ME)とを交雑させたF1世代に相当する。MAGE2.157エピトープに対するCTL系は、8〜12週齢のHLA−A2.1/Kbxsマウスをペプチド50μg、およびIFAに乳化したHBVコア.128ThエピトープTPPAYRPPNAPIL(配列番号34)140μgを尾の付け根に皮下注射して免疫し、初回抗原刺激した脾細胞をペプチドで繰り返しインビトロで再刺激しすることによって産生させた。
調製D
アッセイ方法
1.HLA−A2.1またはHLA−B7分子のペプチド結合親和性の測定
HLA−A2.1と放射標識標準ペプチドの結合性に対する、所与の試験ペプチドによって誘導される競合レベルを決定することによって、HLA−A2.1に対する試験ペプチドの結合性を測定した。MHC結合放射能の割合をゲルろ過によって決定し、標識標準ペプチドの結合の50%を阻害する試験ペプチド濃度(IC50)を計算した(非特許文献143、154)。標準ペプチドは、HBVコア.18エピトープ(配列FLPSDFFPSV)(配列番号35)であった。類似のアッセイを実施して、精製HLA−B7(B0702)分子に対するペプチドの結合親和性を決定した。後者のアッセイでは、放射標識標準ペプチドは、SS 5−13a(L→Y)ペプチド(配列APRTLVYLL)(配列番号36)であった。
2.CTLによるネズミおよびヒトIFN−γ、IL−5およびIL−10産生の測定
in situ捕獲ELISAを使用してCTLからのIFN−γ放出を測定した(非特許文献155)。手短に述べると、抗マウスIFN−γ(クローンR4−6A2、Pharmingen、San Diego、CA)または抗ヒトIFN−γmAb(クローンNIB42、Pharmingen)をあらかじめ塗布したELISAグレード96ウェル平底ウェル中でAPCおよびペプチドを用いてCTLを刺激した。細胞を培養した後、ウェルを洗浄し、ビオチン化抗マウスIFN−γ(クローンXMG1.2、Pharmingen)または抗ヒトIFN−γ(クローン4S.B3、Pharmingen)mAbを添加し、その後酵素複合ストレプトアビジン(Zymed、South San Francisco、CA)および3,3',5,5'テトラメチルベンジジン基質(ImmunoPure TMB基質キット、Pierce、Rockford、IL)を添加して発達させた。各ウェルの吸光度をLabsystems Multiskan RC ELISAプレートリーダーを用いて450nmで測定した。各ウェル中で産生されたIFN−γレベルを、同じアッセイで作成したマウスまたはヒトIFN−γ標準曲線から外挿して決定した。
培養上清中のネズミおよびヒトIL−5およびIL−10を、ELISAキット(R&D Biosystems、Minneapolis、MN)を用いて測定した。定量サンドイッチELISA技術を使用するこれらのアッセイを製造者の手順に従って実施した。
3.生体外でCTL応答を測定する酵素様イムノスポット(ELISPOT)アッセイ
ELISPOTアッセイを標準手順に従って実施した(非特許文献156、157)。手短に述べると、96ウェルの平底ニトロセルロースプレート(Immobilon−Pメンブレン、Millipore、Bedford、MA)に抗IFN−γ mAb(10μg/ml、クローンR4−6A2)でコーティングし、終夜4℃でインキュベートした。プレートを、PBSで洗浄後、10%FBSを含むRPMI培地を用いて37℃で1時間ブロックした。磁気ビーズ(Miltenyi、Auburn、CA)によって単離された4×10個の脾臓CD8細胞、および10μg/mlのペプチドを間欠投与した5×10個のJurkat−A2.1/K細胞を各ウェルに添加し、10%FBSを含むRPMI培地中で20時間細胞をインキュベートした。インキュベーション後、このプレートをPBS/0.05%Tweenを用いて徹底的に洗浄し、ビオチン化抗IFN−γ mAb(2μg/ml、クローンXMG1.2)を各ウェルに添加し、プレートを37℃で4時間インキュベートした。次いで、プレートを(0.1%Tween−20を含む)PBSおよびVectastain ABCペルオキシダーゼ(Vectastain Eliteキット;Vector Laboratories、Burlingame、CA)で4回洗浄した。室温で1時間インキュベートした後、プレートを1×PBS/0.05%Tweenで3回洗浄し、その後1×PBSでさらに3回洗浄した。AEC溶液(Sigma Chemical、St.Louis、MO)100μlを添加してスポットを成長させた。この反応を4〜6分後に流水下で停止させた。コンピュータ支援画像分析(Zeiss KS ELISPOTリーダー、Jena、Germany)を用いてスポットを計数した。正味スポット数/10CD8細胞を以下のとおり計算した:[(関連するペプチドに対するスポット数)−(無関係な対照ペプチドに対するスポット数)]×2.5。
(実施例1)
ヘテロクリティック活性によるペプチドアナログのスクリーニング
ヘテロクリティックを設計する法則を決定するために、いくつかの異なるCTL系を、一群のアナログに対する反応性によってスクリーニングした。T細胞刺激能力の改変を、一次MHCアンカーを変えずに実現した。
野生型エピトープは、上皮細胞癌において特異的に上方制御され、かつ免疫原性であることが判明している自己抗原に由来する腫瘍エピトープを含む。HIVおよびHBVのポリメラーゼ遺伝子に由来するウイルスエピトープなど、使用されるウイルスエピトープも、同様に免疫原性であることが判明した。
本明細書に記載する法則は、ヘテロクリティックアナログを設計する基礎を提供し、法則がなければ必要となるスクリーニングを大幅に削減し、エピトープを利用した癌ワクチンおよび感染症ワクチンを設計するのに極めて有用である。
以下に示す実施例の一部において、スクリーニングされた(本明細書に開示するヘテロクリシティー法則に適合する)全アナログの17%は、ヘテロクリティックであった(16/95)。これは、2つの理由から重要である。第1に、ヘテロクリティック置換法則に従うアナログを使用することによって、ヘテロクリティックの検出効率が2.2%から17%に上昇した。第2に、合成する必要があるペプチドの数が約100アナログ/エピトープから約15アナログ/エピトープに劇的に減少し、プロセスの費用効果が高くなり、ハイスループットに適するようになる。本発明のヘテロクリティック置換法則を適用することによって、ヘテロクリティックアナログを産生する効率は、0.2%(233個のCEA.691およびMAGE3.112アナログのスクリーニングから4個を特定)から33%(9個の予測されたアナログのスクリーニングによって3個を特定)にほぼ100から1000倍増加した。初期アッセイにおいて潜在的なヘテロクリティック活性を示した6個のアナログのうち4個しかさらに分析しなかったので、この33%という頻度は著しく過小評価しているかも知れない。
要約すると、出願人らは、1組の実験において、癌起源のいくつかの異なるHLA−A2.1およびB7制限CTLエピトープのヘテロクリティックアナログを特定した。関連する野生型エピトープおよびアナログを表1に示す。これらのエピトープはすべて、本発明者らの初期の報告では免疫原性であることが判明している(非特許文献55、56)。初期の実験においては、233個のCEA.691およびMAGE3.112CTLエピトープアナログの抗原性を検討した。特定された4個のヘテロクリティックアナログの性質から、ヘテロクリティック置換が3、5および7位における保存的置換を含むことが示唆された。この仮説は、3個の追加のエピトープMAGE2.157、HIVPol.476およびHBVPol.455を含めたその続きの研究において検討された。こうして特定されたヘテロクリティックアナログのすべてが、提案した法則、すなわち、ヘテロクリティックアナログが3、5および/または7位の保存的または半保存的置換を伴うという法則に従った。
癌免疫療法におけるヘテロクリティックアナログの臨床応用により近似させるために、ネズミエピトープp53.261も改変した。このエピトープに対する部分的なT細胞寛容状態が報告されている(非特許文献57、58)。9個の予測されたp53.261アナログのうち4個は、ネイティブペプチドによって誘導されるCTL応答よりも強いアナログ特異的CTL応答をインビボで誘導することが見出された。より重要なことには、ヘテロクリティックアナログによる免疫化によって生じるCTLの交差反応性を分析したときに、3個のp53.261アナログが、ネイティブp53.261エピトープに強力に反応するCTLを誘導した。最後に、ヒトCTLに対するこれらの知見の関連性を、MAGE3.112エピトープのヘテロクリティックアナログがヒトT細胞に対して免疫原性であることをインビトロで示すことによって取り扱った。得られたCTLは、腫瘍細胞系の形で自然にプロセシングされた野生型抗原を認識することができる。
本明細書に示す研究によれば、試験したすべてのエピトープに対してヘテロクリティックアナログが特定され、ヘテロクリシティーは全体的な現象であることが実証される。また、本出願は、インビボで免疫化した後、(初期の研究で記載された)T細胞クローン集団とT細胞バルク集団の両方においてヘテロクリティックアナログを検出することが可能であることを示している。さらに、本明細書では、(HLA A2.1系と他のクラスIスーパーモチーフの両方の)ヘテロクリシティーは、ヘテロクリシティーの合理的な予測を可能にする別個の構造的特徴を伴うことを示す。
ヘテロクリティックアナログは、インビボでの免疫化後に特定のT細胞バルク集団を生じさせるのに有効であった。複数のTCR遺伝子からのTCRを有するポリクローナル応答は、臨床現場における病態の寛解により効果的である。最後に、野生型エピトープに対して強力な交差反応結合活性を有するCTLの前駆体頻度を増加させることができることは、有効なCTL応答が、通常は免疫系に寛容であるエピトープに対して必要とされる場合に重要である。
出願人らは、別の組の実験において、(表1に示す)B7スーパーファミリーエピトープMAGE2.170のヘテロクリティックアナログを特定した。A2ヘテロクリティックエピトープ同様、B7スーパーファミリーエピトープのヘテロクリティックアナログは、ペプチドの中間の奇数位置(位置7)に置換を導入することによって産生することができた。MAGE2.170エピトープの置換の性質は、ネイティブ残基と比べて保存的/半保存的(Y→HおよびY→M置換)または非保存的(Y→E、Y→GおよびY→D置換)であった(表2)。したがって、非保存的置換が、MAGE2.170CTLエピトープに対するヘテロクリティックアナログをもたらし得るという観察結果は、A2スーパーファミリーエピトープの場合に観察されたものと置換パターンが部分的に重複することを示している。
Th1またはTh2サイトカインの産生の調節に差異は認められなかった。その代わりに、本データからは、ヘテロクリティックアナログが、増加の大きさおよび動力学は異なり得るが、Th1とTh2の両方の応答生成を増大させることが示唆された。実際に、いくつかのグループ(非特許文献12、44参照)は、最近、ペプチドアナログによるこのような全体の刺激について報告した。これは、アナログによって誘導される強いTCRシグナルに起因し得るが、このような全体の刺激の機序はまだ未解明である。
関連する腫瘍モデル、または自己抗原に対する寛容性が存在するモデルを用いて、ヘテロクリティックアナログのインビボでの効力を評価する。結果的に、ヘテロクリティックアナログによる免疫化は、有効なCTLの産生が困難であることがこれまでに判明している場合に、腫瘍に対するワクチン接種のより有効で効率的な戦略であることが判明した。
(実施例2)
ヘテロクリティック活性によるペプチドアナログのスクリーニング
A.IFN−γ放出の増大に関連するCEA.691およびMAGE3.112アナログの特定
アナログをスクリーニングする前に、CTL系からのIFN−γ産生のペプチド用量滴定を、広範な野生型ペプチドの用量にわたって実施した。.221A2.1腫瘍細胞に可変用量のペプチドを間欠的に投与し、次いで10個のペプチドを装荷した細胞を、同一数のネズミまたはヒトCTLとともに培養した。37℃で24時間(ネズミ)または48時間(ヒト)のインキュベーション後に、CTLによって放出されるIFN−γレベルをin situ捕獲ELISAアッセイによって測定した。用量滴定曲線を求めた後、野生型ペプチドに対する活性がほとんど検出不可能な場合、最適以下のペプチド用量を選択して、一群のペプチドアナログの抗原性をスクリーニングした。ネズミおよびヒトCTL系のすべての場合で、この最適以下の用量は0.1〜1μg/mlであった。ネズミCTL系は、第3のドメインにネズミH−2K配列を含むHLA分子を発現するHLA−A2.1/Kbxsトランスジェニックマウスにおいて産生されるが、すべてが、ネイティブHLA−A2.1分子を発現するAPC上に提示されるペプチドに応答したことに留意されたい。
ペプチドアナログのスクリーニングの場合、上述したように、選択された最適以下の用量で各アナログを.221A2.1細胞に間欠的に投与し、ペプチドを装荷されたAPCをCTLとともに培養した。次いで、野生型ペプチドよりも大きなCTL応答を誘導するアナログを選択して、さらに特性を解析した。これらのアナログの特性を、上述した同一の条件下で野生型エピトープと並行してペプチド用量滴定を実施することによって解析した。
HLA−A2.1制限CEA.691およびMAGE3.112エピトープに特異的なCTL系は、調製Cに記載したように、ペプチドを装荷された樹状細胞または接着性単球でヒトPBMCを繰り返しインビトロで再刺激することによって誘導された。
合計で117種類のCEA.691および116種類のMAGE3.112アナログを、各残基を17種類の異なる単一アミノ酸で系統的に置換することによって産生させた。CEA.691は、IMIGVLVGV(配列番号1)であり、MAGE3.112はKVAELVHFL(配列番号4)である。残基Cys、TrpおよびMetは、一般に、それが保存的変化に対応しない限り、回避された。置換は、主要なMHCアンカー位置の2位およびC末端以外のペプチド中のすべての位置に導入された。
次いで、これらのアナログの抗原性をインビトロで試験した。上述したように、各CTL系での予備的な用量滴定実験を実施して、野生型ペプチドに応答したIFN−γ産生がほとんど検出不可能である抗原濃度を求めた。次いで、この最適以下の濃度を各エピトープに対するアナログペプチドのすべての抗原性分析に引き続き使用して、T細胞刺激能力の増加を伴うアナログを特定した。このような抗原性分析の結果を図1に示す。図1Aに示すように、最適未満の100ng/ml用量の野生型CEA.691ペプチドは、ほんのわずかなIFN−γ(<50pg/ウェル)しか産生しなかった。これに対し、同じ用量で、いくつかのCEA.691アナログ(M3、L4、P4、H5、L5、H6、T6およびI7)は、150から350pg/ウェルの検出可能なレベルのIFN−γ産生を誘導した。図1Bに示すように、100ng/mlのMAGE3.112特異的CTL系野生型ペプチドは、100pg/mlのIFN−γの放出を誘導したのに対し、2つのアナログ(I5およびW7)は、300pg/ウェルを超えるレベルのIFN−γの誘導を伴った。
100pg/ウェルを超えるIFN−γを刺激したすべてのCEA.691およびMAGE3.112アナログを選択してさらに特性を解析し、完全な用量滴定を実施してヘテロクリティックアナログを特定した。ヘテロクリティックアナログは、野生型ペプチドよりも10倍またはそれより低いペプチド濃度でかなりのIFN−γ放出(>100pg/ウェル)を刺激するアナログである。CEA.691エピトープの場合、2個の異なるアナログ、M3(配列番号2)およびH5(配列番号3)、を特定した。図1Cに示すように、エピトープCEA.691の場合、野生型ペプチドは、1から100μg/ml用量範囲において検出可能なかなりのIFN−γシグナルを生じたが、アナログM3およびH5は、0.01ng/mlもの少量のペプチドでかなりの放出を刺激した。これらの判定基準によって、これらの2個のCEA.691アナログは、IFN−γ放出の点でその未改変野生型対応物よりもモル基準で100,000倍強力である。
同様に、MAGE3.112エピトープの場合、2個のヘテロクリティックアナログI5およびW7を特定した。図1Dに示すように、かなりのIFN−γ放出には1μg/mlの野生型ペプチド濃度が必要であるのに対し、同じ応答を刺激するには0.1ng/mlのI5(配列番号5)またはW7(配列番号6)アナログが必要であった。これは、野生型ペプチドの100,000倍を超える生物活性の増大に相当する。
一般に、エピトープの3位および/または5位および/または7位における保存的または半保存的アミノ酸を用いた置換によりヘテロクリティックアナログを産生する野生型クラスIエピトープの改変は、対応する野生型エピトープに対する免疫応答を高める。これらのヘテロクリティックアナログは、用量応答のシフトをもたらしただけでなく、CTLを刺激して野生型ペプチドよりも高いレベルのIFN−γを産生した。その結果、アナログに対する応答で到達した最大の用量応答(プラトー)は、未改変抗原に対して得られた応答よりも極めて高かった。
(実施例3)
さらなるヘテロクリティックアナログの特定
A3スーパーファミリーエピトープCEA.61(HLFGYSWYK、配列番号10)およびA24スーパーファミリーエピトープMAGE2.156(EYLQLVFGI、配列番号20)のヘテロクリティックアナログの作製に類似の戦略を採用した。表6に、CEA.61およびMAGE2.156に対して作製したヘテロクリティックアナログの一覧を示す。始めに、応答細胞系によるIFN−γ産生が野生型ペプチドの2倍を超えるかどうかによってアナログをスクリーニングした。アナログのすべてに対する応答が2倍未満の場合、アナログをケース・バイ・ケースでスクリーニングした。
試験したCEA.61エピトープの67個の異なるアナログを分析した結果、野生型ペプチドの100から100,000倍低い用量でIFN−γ応答を刺激する8個のヘテロクリティックアナログ、P4(配列番号11)、L7(配列番号13)、M7(配列番号14)、I7(配列番号15)、D7(配列番号16)、G7(配列番号17)、C7(配列番号18)およびN7(配列番号19)を特定した(図2B〜2Cおよび3B)。これらのアナログは、ペプチドの偶数位置と奇数位置(位置4および7)の両方で、本質的に保存的、半保存的または非保存的である置換を有した。
試験したMAGE2.156エピトープの71個の異なるアナログを分析した結果、野生型ペプチドの100から100,000倍低い用量でIFN−γ応答を刺激する5個のヘテロクリティックアナログ、I3(配列番号21)E4(配列番号22)、L4(配列番号23)、M6(配列番号24)およびL6(配列番号25)を特定した(図4Bおよび5B)。これらのアナログは、ペプチドの偶数位置と奇数位置(位置3、4および6)の両方で、本質的に保存的または非保存的である置換を有した。
また、調製Bおよび表2に記載したアミノ酸保存度割り当て(conservancy assignments)を用いて、3個のエピトープの各々において3、5、7のエピトープ位置、ならびに1、4、6のエピトープ位置に5個の保存的アミノ酸置換および5個の非保存的アミノ酸置換を含む85個の異なるアナログの一群を合成した。これらのアナログのヘテロクリシティーを、HLA−A2.1/Kbxsトランスジェニックマウスにおいて産生されたネズミCTL系を用い、実施例1のCEA.691およびMAGE3.112エピトープの場合に記述した戦略と類似した実験戦略に従って試験した。マウス系の作製と維持に関連した技術的容易さのために、ヒトCTL系の代わりにHLAトランスジェニックマウスに由来するネズミCTL系を使用した。MAGE2.157の結果を図6に示す。
試験したMAGE2.157エピトープの85個の異なるアナログを分析した結果、野生型ペプチドの100から100,000倍低い用量でIFN−γ応答を刺激する2個のヘテロクリティックアナログI5(配列番号8)およびF5(配列番号9)を特定した(図7A)。これらのアナログはともに、ペプチドの中央の奇数位置(位置5)で、本質的に保存的または半保存的である置換を有した。
したがって、腫瘍エピトープMAGE2.157に対する85個のアナログから得られたデータは、実施例1に示すMAGE3.112およびCEA.691エピトープの分析結果と一致した。
(実施例4)
ヘテロクリティックアナログによって誘導されるリンホカインプロファイル
ヘテロクリティックアナログは、T細胞からのサイトカイン産生を異なって活性化することがこれまでに判明している。一部のアナログは、T細胞を特異的に活性化してTh1サイトカインを産生するのに対して、別のアナログはTh2サイトカインの産生を優先的に活性化する。本発明のヘテロクリティックアナログに関連するリンホカイン放出パターンを検討するために、CTL系からのTh2サイトカインIL−10の産生を、IFN−γ産生と比較した。MAGE2.157エピトープを使用した代表的なデータを図7Aおよび7Bに示す。
図7Aおよび7Bに、MAGE2.157アナログによって誘導されたリンホカインプロファイルを示す。アナログI5もしくはF5、または野生型(WT)ペプチドを間欠投与した.221A2.1標的に対する応答においてMAGE2.157特異的CTLによって産生されるIFN−γ(A)およびIL−10(B)を、いくつかの異なる用量にわたって測定した。点線は、IFN−γ(100pg/ウェル)またはIL10(50pg/ml)の有意レベルを示す。図7Aに示すように、MAGE2.157のF5およびI5アナログは、野生型ペプチドよりもそれぞれ100または10,000倍低い濃度でかなりのレベルのIFN−γ産生を誘導した。さらに、これらのアナログは、野生型ペプチドよりも10または100倍低いペプチド濃度でかなりのIL−10産生も誘導した。
同じ傾向を示す別のエピトープHBV Pol.455のデータを図13Aおよび13Bに示す。アナログP7または野生型(WT)ペプチドに対する応答でHBV Pol.455CTLから放出されるIFNγ(A)またはIL10(B)をいくつかの異なるペプチド用量にわたって示す。ここでも、HBV Pol.455のP7アナログは、野生型ペプチドよりも100倍低いペプチド濃度でかなりのレベルのIFNγ(図13A)およびIL10(図13B)を誘導した。試験したすべてのヘテロクリティックアナログのTh2サイトカイン誘導について要約したデータ(表7)も考慮すると、ほとんどのヘテロクリティックアナログは、Th1とTh2の両方のサイトカインの産生増大を刺激する。
(実施例5)
ヘテロクリティックアナログのHLA−A2.1結合親和性
観測されたCTL系による認識の向上が、アナログエピトープのMHC結合能が偶然増大したためではないことを確認するために、すべてのヘテロクリティックアナログのMHC結合親和性を、精製HLA−A2.1分子を利用してインビトロで測定し、調製Dに記載したそれらの未改変野生型対応物と比較した。
表6に要約したように、3個のアナログ(MAGE3.112 W7、HIV Pol.476 H3およびHIV Pol.476 L3)は、野生型ペプチドよりも4倍以上高い親和性でHLA−A2.1に結合し、2個のアナログ(MAGE2.157 I5、MAGE2.157 F5)は、より低い親和性で結合した。残りの4個のヘテロクリティックアナログMAGE3.112 I5、CEA.691 M3、CEA.691 H5およびHBV Pol.455 P7は、HLA−A2.1結合能がほとんどまたはまったく変化しなかった。これらのデータをまとめると、結合性の増大とヘテロクリシティーの間には相関がないことが示唆される。
(実施例6)
ヘテロクリティックアナログは、腫瘍細胞を認識可能なヒトCTLをインビトロで誘導する
MAGE3.112ペプチドまたはこのエピトープの15およびW7アナログに対して、調製Cに記載したように、PBMCから一次CTLを誘導することによって、MAGE3.112のヘテロクリティックアナログの免疫原性も試験した。2ラウンドのインビトロでの刺激後、48ウェル中のPBMC培養物は、ペプチドの存在下または非存在下で.221−A2.1APCで刺激した後の正味のIFN−γ産生が>100pg/ウェルであり産生がバックグラウンドの少なくとも2倍である場合、CTL誘導に対して正の評点が与えられた。
ヒト腫瘍抗原に対する本発明者らの観測の生理学的関連性を強調するために、本発明者らは、MAGE3.112エピトープのヘテロクリティックアナログが、一次インビトロ誘導系においてヒトCTLを誘導できるかどうか試験した。正常ドナーからの新しい未処置のヒトPBMCを、先に記載されたように野生型またはアナログで繰り返しインビトロで刺激した(非特許文献140)。ペプチド特異的CTL応答を、野生型ペプチド(図8A)またはI5(図8B)およびW7アナログ(図8C)で刺激した培養物中で検出した。手短に述べると、.221A2.1細胞に、10μg/mlのWTペプチド(図8A)、I5(図8B)アナログまたはW7アナログ(図8C)を終夜間欠的に投与した。48ウェルプレートの個々のウェル中で増殖したCTLによるIFN−γ産生を、ペプチドの存在下または非存在下で.221A2.1細胞に対して試験し、あるいは内因性エピトープ陰性の888melおよび内因性エピトープ陽性の624mel腫瘍細胞系に対して試験した。陽性のペプチド特異的CTL応答を示すウェルのみを示す。
より重要なことには、これらのアナログを用いて誘導された培養物は、内因的にプロセシングされ野生型配列を提示する624mel腫瘍細胞系を認識した。これは、ヘテロクリティックアナログが、腫瘍細胞によって提示され、内因的に産生される野生型ペプチドを認識する生理学的に関連するヒトCTLを誘導することができ、この現象がヒトおよびトランスジェニックマウス系の両方に関連することを示している。
(実施例7)
B7スーパーファミリーCTLエピトープMAGE2.170のヘテロクリティックアナログの特定
HLA−A2以外のHLAスーパータイプファミリーに対する本発明の適用をよりよく定義するために、B7スーパーファミリーエピトープMAGE2.170(配列VPISHLYIL)(配列番号43)のアナログを合成し、前述したA2スーパーファミリーエピトープの場合と類似した方法でスクリーニングした。すべての非アンカー位置における保存的/半保存的および非保存的置換からなるMAGE2.170エピトープアナログの一群を、野生型エピトープに対して産生されたヒトCTL系を用いて、2つの最適以下のペプチド用量でスクリーニングした。前述したように、このスクリーニングアッセイは、野生型ペプチドよりも強いCTL応答を誘導するあらゆるヘ潜在的なテロクリティックアナログを特定するのに役立つ。
図9A〜9Bに示すように、H、M、E、GまたはD残基で7位が置換されたアナログは、0.01μg/ml用量で試験すると野生型ペプチドよりも大きなIFN−γ応答を刺激した。これらの5個のアナログの刺激能力を、同じ野生型エピトープ特異的CTL系を用いてペプチド用量滴定によってさらに分析すると、これらすべてが野生型エピトープよりも>10倍低い用量で同一レベルのIFN−γ産生(例えば、200pg/ウェル)を刺激する強いヘテロクリティック活性を示し、アナログによって刺激される応答の程度は、いくつかのペプチド用量において野生型エピトープの2倍を超えた(図10)。
MAGE2.170アナログのヘテロクリティック活性が、MHC結合活性の増減と相関するかどうかを明らかにするために、精製HLA−B7分子に対するH7、M7、E7、G7およびD7アナログの結合親和性を、野生型エピトープと比較して決定した。表8に示す結果は、5個のMAGE2.170アナログのうち4個が野生型ペプチドの2倍の範囲内の結合親和性を示し、アナログのMHC結合性とヘテロクリシティーに相関がないことを示している。第5のエピトープMAGE2.170 D7は、野生型ペプチドに比べて結合性において>100倍の増加を示し、したがって、このアナログで認められたヘテロクリティック活性をMHC結合性の向上で説明することはできなかった。
要約すると、これらの結果によれば、単一のアミノ酸置換を導入することによってB7スーパーファミリーエピトープからヘテロクリティックアナログを産生することができ、置換パターンは、A2ヘテロクリティックエピトープと類似性および相違を示した。A2ヘテロクリティックエピトープ同様、B7スーパーファミリーエピトープMAGE2.170のヘテロクリティックアナログも、ペプチドの中間の奇数位置(7位)に置換を導入することによって産生させることができた。MAGE2.170エピトープの置換の性質は、ネイティブ残基と比較して保存的/半保存的(Y→HおよびY→M置換)または非保存的(Y→E、Y→GおよびY→D置換)であった(表8)。したがって、非保存的置換がMAGE2.170 CTLエピトープのヘテロクリティックアナログをもたらし得るという観察結果は、A2スーパーファミリーエピトープで観察されたものと置換パターンが部分的に重複することを示している。
(実施例8)
HLA B7スーパーファミリーメンバー上のHLA−B7スーパーモチーフに由来するヘテロクリティックアナログの合成および分析
ヘテロクリティック置換法則をさらに有効にするために、追加の試験を、HLA−B7スーパーモチーフ内の配列を有するペプチドに由来するヘテロクリティックアナログを用いて実施する。例えば、このアナログは、インビボでの免疫原性について試験されうる。
この試験のため、HLA−B7スーパーモチーフを有するペプチドAPRTLVYLL(配列番号36)エピトープを選択し合成する。9量体ペプチドの3、5および7位における3つの保存的/半保存的置換からなるアナログの一群を、HLA−B0702/Kトランスジェニックマウスにおいて、免疫原性について試験する。この一群は、APETLVYLL(配列番号37)、APRTWVYLL(配列番号38)およびAPRTLVPLL(配列番号39)を含み、半保存的変化に対応するのはそれぞれ第3、第5および第7の位置である。
上述のアナログで免疫されたマウスからのCTLを、少なくとも100pg/ウェルのIFN−γ産生の誘導について試験する。このIFN−γ産生は、一般に、野生型ペプチド(例えば、APRTLVYLL)(配列番号36)を用いて誘導および再刺激されたものよりもはるかに低いペプチド濃度で起こる。これらの結果は、本発明者らの予測されたヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチド自体よりも大きな結合活性のCTLを誘導することにおいて、より強力であることを示している。
一般に、野生型ペプチドを用いて免疫し再刺激された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを5〜10μg/mlのペプチド用量で誘導するのに対し、上記アナログで免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍、さらには1000倍低い用量しか必要としない。
B7スーパーファミリーを含む他のHLA分子に対してヘテロクリティック置換法則をさらに有効にするために、ペプチドAPETLVYLL(配列番号37)、APRTWVYLL(配列番号38)およびAPRTLVPLL(配列番号39)のインビボでの免疫原性を、以下のヒトHLA分子の1つを発現するトランスジェニックマウスにおいて試験する:B0702、B0703、B0704、B0705、B1508、B3501、B3502、B3503、B3503、B3504、B3505、B3506、B3507、B3508、B5101、B5102、B5103、B5104、B5105、B5301、B5401、B5501、B5502、B5601、B5602、B6701およびB7801。
上述のアナログで免疫されたマウスからのCTLを、少なくとも100pg/ウェルのIFN−γ産生の誘導について試験する。このIFN−γ産生は、一般に、野生型ペプチド(例えば、APRTLVYLL)(配列番号36)を用いて誘導および再刺激されたものよりもはるかに低いペプチド濃度で起こる。これらの結果は、本発明者らの予測されたヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチド自体よりも大きな結合活性のCTLを誘導することにおいて、より強力であることを示している。
一般に、野生型ペプチドを用いて免疫し再刺激された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを5〜10μg/mlのペプチド用量で誘導するのに対し、上記アナログで免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍、さらには1000倍低い用量しか必要としない。
ELISPOTアッセイを用いた前駆体頻度分析
野生型ペプチドに対する交差反応性CTLが、アナログで免疫されたマウスにおいて産生されることを確認するために、アナログまたは野生型ペプチドで免疫し、インビトロでさらにCTLを増殖させない脾臓からCD8細胞を単離する。この材料から、野生型またはアナログに対して反応性であるCTLの前駆体頻度をELISPOTアッセイによって決定する。野生型ペプチドに対して反応性であるCTLの前駆体頻度は、一般に、アナログの前駆体頻度よりもかなり低い。
ヘテロクリティックアナログは、エピトープを認識することができるヒトCTLをインビトロで誘導することができる
ヘテロクリティックアナログを、一次インビトロ誘導系におけるCTLの誘導に対して分析することができる。正常ドナーからの新しい未処置のヒトPBMCを、前述した48ウェルプレート中で野生型またはアナログを用いてインビトロで繰り返し刺激する。次いで、ペプチド特異的CTL応答を、野生型ペプチドまたはヘテロクリティックアナログで刺激した培養物中で検出する。これらのアナログによって誘導された培養物は、内因的にプロセシングされ野生型配列を提示する標的を認識することができる。これは、ヘテロクリティックアナログが、細胞上に発現され、内因的に産生される野生型ペプチドを認識する生理学的に関連するヒトCTLを誘導することができ、この現象がヒトおよびトランスジェニックマウス系の両方に関連することを示している。
(実施例9)
HLA−A3スーパーファミリー上のHLA−A3スーパーモチーフに由来するヘテロクリティックアナログの合成および分析
ヘテロクリティック置換法則をさらに有効にするために、追加の試験を、HLA−A3スーパーモチーフ内の配列を有するペプチドに由来するヘテロクリティックアナログを用いて実施する。例えば、このアナログは、インビボでの免疫原性について試験されうる。
この試験のため、HLA−A3スーパーモチーフを有するペプチドKVFPYALINK(配列番号33)エピトープを選択し合成する。9量体ペプチドの3、5および7位における3つの保存的/半保存的置換からなる配列番号33のアナログの一群の免疫原性を、HLA−A3101/Kトランスジェニックマウスにおいて試験する。この一群は、KVHPYALINK(配列番号40)、KVFPQALINK(配列番号41)およびKVFPYAKINK(配列番号42)を含み、それぞれ第3、第5および第7の位置における半保存的変化に対応する。
上述のアナログで免疫されたマウスからのCTLを、少なくとも100pg/ウェルのIFN−γ産生の誘導に対して試験する。このIFN−γ産生は、一般に、野生型ペプチド(例えば、KVFPYALINK)(配列番号33)を用いて誘導および再刺激されたものよりもはるかに低いペプチド濃度で起こる。これらの結果は、本発明者らの予測されたヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチド自体よりも、野生型に対して大きな結合活性のCTLを誘導することにおいてより強力であることを示している。
一般に、野生型ペプチドを用いて免疫し再刺激された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを5〜10μg/mlのペプチド用量で誘導するのに対し、上記アナログで免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍、さらには1000倍低い用量しか必要としない。
A3スーパーファミリーを含む他のHLA分子に対してヘテロクリティック置換法則をさらに有効にするために、ペプチドKVHPYALINK(配列番号40)、KVFPQALINK(配列番号41)およびKVFPYAKINK(配列番号42)のインビボでの免疫原性を、以下のヒトHLA分子の1個を発現するトランスジェニックマウスにおいて試験する:A0301、A1101、A3101、A3301およびA6801。
上述のアナログで免疫されたマウスからのCTLを、少なくとも100pg/ウェルのIFN−γ産生の誘導に対して試験する。このIFN−γ産生は、一般に、野生型ペプチド(例えば、KVFPYALINK)(配列番号33)を用いて誘導および再刺激されたものよりもはるかに低いペプチド濃度で起こる。これらの結果は、本発明者らの予測されたヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチド自体よりも大きな結合活性のCTLを誘導することにおいて、より強力であることを示している。
一般に、野生型ペプチドを用いて免疫し再刺激された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを5〜10μg/mlのペプチド用量で誘導するのに対し、上記アナログで免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍、さらには1000倍低い用量しか必要としない。
ELISPOTアッセイを用いた前駆体頻度分析
野生型ペプチドに対する交差反応性CTLが、アナログで免疫されたマウスにおいて産生されることを確認するために、アナログまたは野生型ペプチドで免疫し、インビトロでさらにCTLを増殖させない脾臓からCD8細胞を単離する。この材料から、野生型またはアナログに対して反応性であるCTLの前駆体頻度をELISPOTアッセイによって決定する。野生型ペプチドに対して反応性のCTLの前駆体頻度は、一般に、アナログの前駆体頻度よりもかなり低い。
ヘテロクリティックアナログは、エピトープを認識することができるヒトCTLをインビトロで誘導することができる
ヘテロクリティックアナログを、一次インビトロ誘導系におけるCTLの誘導に対して分析することができる。正常ドナーからの新しい未処置のヒトPBMCを、前述した48ウェルプレート中で野生型またはアナログを用いてインビトロで繰り返し刺激する。次いで、ペプチド特異的CTL応答を、野生型ペプチドまたはヘテロクリティックアナログで刺激した培養物中で検出する。これらのアナログによって誘導された培養物は、内因的にプロセシングされ野生型配列を提示する標的を認識する。これは、ヘテロクリティックアナログが、細胞上に発現され、内因的に産生される野生型ペプチドを認識する生理学的に関連するヒトCTLを誘導し、この現象がヒトおよびトランスジェニックマウス系の両方に関連することを示している。
(実施例10)
追加のヘテロクリティックアナログの特定
3個の追加のA2.1制限エピトープ、MAGE2.157 YLQLVFGIEV、配列番号7腫瘍エピトープ、およびウイルス抗原からの2個のエピトープHBV Pol.455、GLSRYVARL(配列番号55)およびHIV Pol.476 ILKEPVHGV(配列番号57)を分析した。これらのエピトープのすべてが、CTLに対して免疫原性であることがこれまでに示されている。
調製Bおよび表2に記載したアミノ酸保存割り当てを用いて、3個のエピトープの各々において3、5、7のエピトープ位置、ならびに1、4、6のエピトープ位置に5個の保存的アミノ酸置換および5個の非保存的アミノ酸置換を含む240個の異なるアナログの一群を合成した。これらのアナログのヘテロクリシティーを、HLA−A2.1/Kbxsトランスジェニックマウスにおいて産生されたネズミCTL系を用い、実施例1のCEA.691およびMAGE3.112エピトープの場合に記述した戦略と類似した実験戦略に従って試験した。マウス系の作製と維持に関連した技術的容易さのために、ヒトCTL系の代わりにHLAトランスジェニックマウスに由来するネズミCTL系を使用した。
結果を図6(MAGE2.157)、図11(HBV Pol.455)、および図12BのHIV Pol.476の対応する用量滴定プロファイルとともに図12A(HIV Pol.476)に示す。
試験したMAGE2.157エピトープの合計85個の異なるアナログを分析した結果、野生型ペプチドよりも100倍から100,000倍低い用量でIFN−γ応答を刺激する2個のヘテロクリティックアナログI5(配列番号8)およびF5(配列番号9)を特定した(表1)。これらのアナログはともに、ペプチドの中央の奇数位置(5位)で、本質的に保存的または半保存的である置換を有した。
HIV Pol.476エピトープの場合、スクリーニングした78個の異なるアナログのうち、2個がヘテロクリティック活性を有することが確認された(H3(配列番号58)およびL3(配列番号59))(表1)。両方のアナログは、ペプチドの中央の奇数位置に保存的または半保存的置換を有した。試験した77個のうちHIV Pol.455エピトープの1個のヘテロクリティックアナログが特定された。このアナログは、ペプチド(配列番号56)の7位に保存的置換(P)を有した(表1)。追加のHIV Pol.476アナログを調製し試験する(ILIEPVHGV)(配列番号67)。
したがって、腫瘍およびウイルス起源の3個の追加のエピトープ(MAGE2.157、HIV Pol.476およびHBV Pol.455)に対する240個のアナログから得られたデータは、実施例1に示すMAGE3.112およびCEA.691エピトープの分析結果と一致した。
ヘテロクリシティー分析を、2個のp53エピトープについても実施した。1個のエピトープp53.149M2、SMPPPGTRV(配列番号49)は、MHC結合性を高めるメチオニン残基置換を有するヒトp53エピトープの固定されたアンカーアナログである。第2のエピトープp53 Mu.184、GLAPPQHLIRV(配列番号52)は、マウスとヒトの間で完全に保存されている配列を有する(例えば、非特許文献158参照)。
p53.149M2に対して実施された用量滴定分析は、1μg/mlおよび0.1μg/ml用量範囲において最適および最適以下の応答を示した。p53.149M2の76個のアナログの一群(各位置における5個の保存的および5個の非保存的置換)をスクリーニングし、わずか2個のアナログC1(配列番号50)およびP7(配列番号51)が、両方とも、最適以下の用量において100pg/ウェルのIFNγを放出することが明らかとなった、図14。さらに分析すると、両方のアナログが、野生型ペプチドよりも10倍低い濃度でかなりのIFNγ産生を誘導した。また、C1アナログは、100倍低いペプチド濃度で十分なレベルのIL10も誘導した、図15A〜15B。
p53mu.184エピトープの場合、ペプチドの最適および最適以下のレベルがそれぞれ500ng/mlおよび10ng/mlであることが用量滴定分析実施後に決定された。63個の保存的および半保存的置換アナログの一群の免疫原性を試験した。免疫原性の高い2個のアナログ、すなわちT3(配列番号53)およびT3,E6(配列番号54)が見出された。図16および図17を参照されたい。
(実施例11)
ネズミp53.261エピトープに対するアナログの予測および免疫原性
免疫原性をインビボで試験するために、HLA−A2.1制限ネズミp53.261エピトープを使用した。というのは、このエピトープに対するCTL応答が、HLA−A2.1/Kトランスジェニックマウスにおいて部分的に寛容化されていることが示されたからである。これによって、予測されたヘテロクリティックアナログがT細胞寛容性をインビボで打破できるかどうかの分析が可能になる。これまでヘテロクリティックアナログは、野生型エピトープに対して産生されたCTL系を用いたインビトロでのスクリーニングによって検出されたが、本発明者らは、置換法則によって特定され、野生型エピトープに対してヘテロクリティックであるアナログがインビボでCTLを潜在的に誘導できると論理的に考えたが、これは寛容な腫瘍関連エピトープに対するワクチンを設計するための興味深い応用である。
IFA中のp53.261エピトープ(LLGRDSFEV)(配列番号60)50μgまたはその予測アナログと、HBVコア.128ヘルパーエピトープ140μgとでマウスを同時免疫することによって、p53.261予測アナログの免疫原性をHLA−A2.1/Kbxdトランスジェニックマウスにおいて試験した。11日後、初回抗原刺激した脾臓細胞を回収し、10μg/mlのペプチドを間欠的に投与した、照射をうけた同系のLPS活性化脾臓細胞とともにインビトロで培養した。培養10日後、IL2源としてCon A馴化培地の存在下で、ペプチドを間欠投与したLPS芽球でCTLを再刺激した(非特許文献141)。予測アナログで免疫したマウスからの脾臓細胞を、(野生型抗原に応答するCTLの交差反応性、結合活性および前駆体頻度を求めるための)野生型ペプチドと(アナログに応答するCTLの結合活性および前駆体頻度を求めるための)それぞれの免疫化アナログの両方に対してインビトロで刺激した。すべての短期CTLバルク集団のペプチド特異性を、Jurkat−A2.1腫瘍細胞をAPCとして用いて、インビトロでの第2の再刺激から5日後にIFNγ in situ ELISAアッセイによって試験した。あるいは、免疫された動物から新たに単離した脾臓細胞について、ElispotアッセイによってCTL応答を実施した。
9量体ペプチドの3、5および7位の3つの保存的または半保存的置換からなる9個のp53.261エピトープアナログの一群の免疫原性をHLA−A2.1/Kbxdトランスジェニックマウスにおいて試験した。9個のアナログの各々でマウスを免疫化し、初回抗原刺激した脾細胞をそれぞれの免疫アナログとともにインビトロで増殖させると、インビボで誘導し、インビトロで野生型ペプチドとともに発達させたCTLよりもはるかに低いペプチド濃度で100pg/ウェルのIFNγ産生によって特徴付けられるCTL応答をする6個のアナログ(L7、D3、H7、H3、N5、G5)が特定された。
WTペプチドまたは示したアナログで免疫されたマウスから得た脾臓細胞を、対応する免疫ペプチド(図18A、B)またはWTペプチド(図18C、D)を用いてインビトロで刺激した。次いで、これらのCTLによるIFNγ放出を、免疫ペプチド(図18A、B)またはWTペプチド(図18C、D)を間欠的に投与した標的に対して所定用量範囲にわたって測定した。100pg/ウェルのIFNγ放出を点線で示す。これらの結果は、かなりの割合のアナログが、野生型ペプチド自体によって誘導されるものより高い結合活性のCTLを誘導することを示している。
これらのヘテロクリティックアナログで初回抗原刺激されたCTLの野生型ペプチドに対する交差反応性を図18Cおよび図18Dに示す。野生型ペプチドで免疫され再刺激された動物から得られたCTLは、0.1〜10μg/mlのペプチド用量で100pg/ウェルのIFNγを誘導したが、アナログL7、H3およびD3で免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍または1000倍低い用量しか必要としない(図18C)。これは、6つのケースのうち3つで、野生型抗原に対する部分的なCTL寛容性が存在する場合に、予測されたヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチドに対して反応性であるCTLを誘導するのに10〜1000倍活性/効力が大きいことを示唆している。
(実施例12)
野生型との交差反応性
D3およびH3アナログによって誘導されたCTLの交差反応性も、HLA−A2.1/Kを形質移入したp53を発現するMeth A腫瘍細胞クローンによって自然にプロセシングされた野生型エピトープに対して試験した。野生型エピトープのヘテロクリティックであるp53.261アナログによって産生されたCTLは、Meth A/A2.1K腫瘍細胞によって提示される内因的にプロセシングされたp53.261エピトープに応答することが見出された。
CTL集団(10個/ウェル)を、2.5×10個のMeth A腫瘍細胞またはHLA−A2.1/Kを形質移入したMeth Aクローンとともに培養して、IFNγ放出をin situ ELISAアッセイによって測定した。図19に示すように、p53.261エピトープのD3とH3の両方のアナログに対して生成されたCTL系は、Meth A/A2.1K腫瘍細胞クローンによって発現される内因性エピトープに応答するが、親のHLA−A2.1陰性Meth A腫瘍細胞系には応答しない。
(実施例13)
Elispotアッセイによる前駆体頻度分析
野生型ペプチドに対する交差反応性CTLが、アナログで免疫されたマウスにおいて産生されることを確認するために、アナログまたは野生型ペプチドで免疫し、インビトロでさらにCTLを発達させないマウスの脾臓細胞からCD8細胞を単離し、野生型またはアナログに対して反応性であるCTLの前駆体頻度をElispotアッセイを用いて決定した。
WTペプチド、またはD3、H3、L7およびH7アナログで免疫されたマウスから単離されたCD8細胞が、ElispotアッセイにおいてWTペプチドで刺激したときにIFNγを放出するかどうか分析した。図20は、野生型ペプチドで免疫されたマウスにおける野生型ペプチド反応性CTLの前駆体頻度は1/66,000(15スポット/10)であったが、予測アナログで免疫されたマウスにおける野生型ペプチド反応性細胞の前駆体頻度はアナログD3、H3およびL7では約1/15,000(60〜75スポット/10細胞)であり、アナログH7では1/83,000(12スポット/10)であったことを示している。これは、野生型反応性細胞が、4個のアナログのうち3個で免疫されたマウスにおいて、ネイティブペプチドで免疫されたマウスの4倍高い頻度で現れることを示している。この知見は重要である。というのは、これは、インビボで初回抗原刺激されたCTLのインビトロでの発達が回避されるより直接的なアッセイシステムを用いて、ヘテロクリティックアナログによるインビボでの免疫化が、野生型ペプチドに対して反応性であるより多数のCTLを実際に誘導することを意味するからである。
(実施例14)
HLA A2スーパーファミリーメンバー上のHLA−A2.1スーパーモチーフに由来するヘテロクリティックアナログの合成および分析
A2スーパーファミリー内の他のHLA分子に対してヘテロクリティック置換法則をさらに有効にするために、3、5および7位における3つの保存的/半保存的置換からなる上述した9個のp53.261エピトープアナログの一群の免疫原性を、以下のヒトHLA分子の1つを発現するトランスジェニックマウスにおいてインビボで試験する:A0202、A0203、A0204、A0205、A0206、A0207、A0209、A0214、A6802およびA6901。
上述のアナログで免疫されたマウスからのCTLを、少なくとも100pg/ウェルのIFNγ産生の誘導について試験する。このIFNγ産生は、一般に、野生型ペプチド(例えば、p53.261エピトープ)を用いて誘導され刺激されたものよりもはるかに低いペプチド濃度で起こる。これらの結果は、本発明者らの予測したヘテロクリティックアナログが、野生型ペプチド自体よりも、ネイティブ野生型エピトープに対して高い結合活性のCTLを誘導することにおいて強力であることを示している。
一般に、野生型ペプチドで免疫され再刺激された動物から得られるCTLは、5〜10μg/mlのペプチド用量で100pg/ウェルのIFNγを誘導するのに対し、上記アナログで免疫され、野生型ペプチドを用いてインビトロで刺激され試験された動物から得られるCTLは、100pg/ウェルのIFN−γを誘導するのに、野生型ペプチドよりも、それぞれ10倍、100倍、さらには1000倍低い用量しか必要としない。
本明細書に記載する実施例および実施形態は説明のためにのみあり、それらに照らして様々な改変形態または変更形態が当業者に示唆され、それらは本願の精神および範囲、ならびに添付した特許請求の範囲内に含まれることを理解されたい。本明細書に引用するすべての刊行物、特許および特許出願を参照によりそれらの全体を本明細書に援用する。
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CEA.691アナログの一群を、対応するCTLによってIFN−γ産生を誘導することができるかどうか試験した結果のグラフである。 MAGE3.112アナログの一群を、対応するCTLによってIFN−γ産生を誘導することができるかどうか試験した結果のグラフである。 CEA.691ヘテロクリティックアナログの対応する用量反応曲線である。 MAGE3.112ヘテロクリティックアナログの対応する用量反応曲線である。 CEA.61エピトープアナログの一群の一次スクリーニング結果を示すグラフである。P4、W4、I4およびK1アナログは、野生型ペプチドよりも刺激活性が高いことを示している。 2つのCTL系を刺激するアナログの能力を示すグラフである。ドナーx662中で産生される2つのCTL系をさらに試験すると、P4アナログのみが、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 2つのCTL系を刺激するアナログの能力を示すグラフである。ドナーx662中で産生される2つのCTL系をさらに試験すると、P4アナログのみが、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 CEA.61エピトープアナログの一群の一次スクリーニング結果を示すグラフである。Y3、L7、M7、I7、D7、G7、C7、Y7およびN7アナログは、野生型ペプチドよりも刺激活性が高いことを示している。 アナログのCTL刺激能力を示すグラフである。さらに試験すると、L7、M7、I7、D7、G7およびC7アナログは、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 MAGE2.156エピトープアナログの一群の一次スクリーニング結果を示すグラフである。T1、Y1、I3、E4およびL4アナログは、野生型ペプチドよりも刺激活性が高いことを示している。 アナログのCTL刺激能力を示すグラフである。これらのアナログをさらに試験すると、I3およびE4アナログが、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 MAGE2.156エピトープアナログの一群の一次スクリーニング結果を示すグラフである。I3、L4、L6およびM6アナログは、野生型ペプチドよりも刺激活性が高いことを示している。 アナログのCTL刺激能力を示すグラフである。これらのアナログを2つのCTL系についてさらに試験すると、L4、L6およびM6アナログが、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 アナログのCTL刺激能力を示すグラフである。これらのアナログを2つのCTL系についてさらに試験すると、L4、L6およびM6アナログが、野生型ペプチドに比べて>10倍低いペプチド用量で同等のIFN−γ産生を刺激した。 MAGE2.157エピトープアナログの一群の一次スクリーニング結果を示すグラフである。I5およびF5アナログは、野生型ペプチドよりも刺激活性が高いことを示している。 適切なCTLからIFNγ産生またはIL−10産生を誘導する能力に関して、野生型と比較したMAGE2.157ヘテロクリティックアナログの用量反応曲線である。 適切なCTLからIFNγ産生またはIL−10産生を誘導する能力に関して、野生型と比較したMAGE2.157ヘテロクリティックアナログの用量反応曲線である。 MAGE3.112の様々なヘテロクリティックアナログを用いた内因性ペプチドに対するCTL活性刺激の結果を示すグラフである。 MAGE3.112の様々なヘテロクリティックアナログを用いた内因性ペプチドに対するCTL活性刺激の結果を示すグラフである。 MAGE3.112の様々なヘテロクリティックアナログを用いた内因性ペプチドに対するCTL活性刺激の結果を示すグラフである。 適切なCTLからのIFN−γ産生に関して、エピトープMAGE2.170の潜在的ヘテロクリティックアナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 適切なCTLからのIFN−γ産生に関して、エピトープMAGE2.170の潜在的ヘテロクリティックアナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 IFN−γを誘導する能力に関して、野生型と比較したMAGE2.170のヘテロクリティックアナログの用量反応曲線である。 対応するCTLにおけるIFN−γ産生の誘導能力に関して、HBVPol.455エピトープアナログのアナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 対応するCTLにおけるIFN−γ産生の誘導能力に関して、HIVPol.476エピトープアナログのアナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 結果の良好なHIVPol.476アナログに対する用量反応曲線を示すグラフである。 適切なCTLにおいてIFN−γおよびIL−10を産生するHBVPol.455の野生型およびヘテロクリティックアナログに対する用量反応曲線である。 適切なCTLにおいてIFN−γおよびIL−10を産生するHBVPol.455の野生型およびヘテロクリティックアナログに対する用量反応曲線である。 適切なCTLからのIFN−γ産生に関して、エピトープp53.149M2の潜在的ヘテロクリティックアナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 結果の良好なp53.149M2のヘテロクリティックアナログによるIFN−γおよびIL−10産生に対する用量反応曲線を示すグラフである。 結果の良好なp53.149M2のヘテロクリティックアナログによるIFN−γおよびIL−10産生に対する用量反応曲線を示すグラフである。 CTLにおけるIFN−γ産生に関して、p53.Mu184エピトープの潜在的アナログの一群を試験した結果を示すグラフである。 IFN−γ産生に関して、p53.Mu184の野生型と結果の良好な2つのヘテロクリティックアナログの用量反応曲線を示すグラフである。 対応する野生型エピトープに関して、ヘテロクリティックアナログの交差反応性を示すグラフである。IFN−γ産生量を、刺激に用いた免疫ペプチド濃度の関数としてプロットした。 対応する野生型エピトープに関して、ヘテロクリティックアナログの交差反応性を示すグラフである。IFN−γ産生量を、刺激に用いた免疫ペプチド濃度の関数としてプロットした。 対応する野生型エピトープに関して、ヘテロクリティックアナログの交差反応性を示すグラフである。初期のCTL誘導に使用したヘテロクリティックアナログに対して、野生型エピトープを刺激薬として用いたときの対応する結果を示す。 対応する野生型エピトープに関して、ヘテロクリティックアナログの交差反応性を示すグラフである。初期のCTL誘導に使用したヘテロクリティックアナログに対して、野生型エピトープを刺激薬として用いたときの対応する結果を示す。 p53.261およびそのヘテロクリティックアナログによる刺激に対して放出されるIFN−γ量を示すグラフである。 様々なp53.261ヘテロクリティックアナログに対するELISPOT結果を示すグラフである。
【配列表】
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Claims (63)

  1. 主要組織適合複合体(MHC)クラスIペプチドエピトープのアナログを含むポリペプチドを産生する方法であって、
    前記アナログは前記エピトープと比べて高められた免疫原性を有し、前記方法は、
    (a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となり得るようにx=8〜11であり、
    R2またはR3およびRxは、モチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、
    (b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R3および/またはR5および/またはR7における1つまたは複数の保存的または半保存的アミノ酸置換以外は前記式(A)と同一の式(B)を含み、前記1つまたは複数の置換は一次アンカー残基のものではないステップ
    とを含むことを特徴とする方法。
  2. (a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となるようにx=8〜11であり、
    R2またはR3およびRxは、モチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であり、
    R3はIleであるステップと、
    (b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R3がMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップ
    とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. (a)式(A)を含むMHCクラスIペプチドエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となるようにx=8〜11であり、
    R2またはR3およびRxは、モチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であり、
    R7はTyrであるステップと、
    (b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R7がHisである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップ
    とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  4. (a)式(A)を含むMHCクラスIペプチドエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となるようにx=8〜11であり、
    R2またはR3およびRxは、モチーフまたはスーパーモチーフの一次アンカー残基であり、
    R7はTyrであるステップと、
    (b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R7がMetである以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップ
    とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第2のクラスIエピトープは、特定のT細胞に対して第1のクラスIエピトープに比べて少なくとも約50%増加した効力を示すことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  6. 1つのみの置換を導入することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  7. 前記置換は保存的置換であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  8. 前記置換は半保存的置換であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  9. 前記第2のクラス1エピトープを含む前記ペプチドは、前記ペプチドがHLAクラスI分子によって結合され、かつ細胞障害性T細胞と接触されたときに、Th1とTh2の両方のサイトカインを誘導することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  10. 前記第1のクラスIエピトープは、A1、A2、A3、A24、B7、B27、B44、B58およびB62からなる群から選択されるスーパーモチーフを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  11. 前記第1のクラスIエピトープは、ウイルス抗原、腫瘍関連抗原、寄生虫抗原、細菌抗原または真菌抗原に由来することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  12. 請求項1に記載の方法によって調製される前記第2のクラスIエピトープを含むペプチド。
  13. 細胞障害性リンパ球(CTL)を請求項9に記載のペプチドと接触させるステップを含むことを特徴とする、免疫応答を誘発する方法。
  14. 前記接触させるステップを抗原提示細胞の存在下でインビトロで実施することを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  15. 前記接触させるステップが、前記ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む核酸分子を対象に投与することによって実施されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  16. 少なくとも1個のペプチドを含む組成物であって、前記ペプチドは、請求項1に記載の方法によって得ることができるクラスIエピトープを含むことを特徴とする組成物。
  17. 前記ペプチドは9〜15個のアミノ酸を含有することを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  18. 前記ペプチドは、配列番号2、配列番号3、配列番号5、配列番号6、配列番号8、配列番号9、配列番号50、配列番号51、配列番号53、配列番号54、配列番号56、配列番号58および配列番号59からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むことを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  19. 前記ペプチドはCTLエピトープと混合または結合されていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  20. 前記ペプチドはHTLエピトープと混合または結合されていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  21. 前記HTLエピトープはpan−DR結合分子であることを特徴とする、請求項17に記載の組成物。
  22. さらにリポソームを含むことを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  23. 前記エピトープは脂質に結合されていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  24. 前記エピトープはヘテロポリマーに含まれていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  25. 前記エピトープはホモポリマーに含まれていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  26. 前記エピトープは、HLA重鎖、β2−ミクログロブリンおよびストレプアビジン複合体に結合し、それによって四量体が形成されていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  27. さらに抗原提示細胞を含み、前記エピトープは前記抗原提示細胞上または前記抗原提示細胞内にあることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  28. 前記エピトープは、前記抗原提示細胞上のHLA分子に結合され、それによってHLA分子に制限された細胞障害性リンパ球(CTL)が存在するときに、前記CTLの受容体は前記HLA分子と前記エピトープの複合体に結合することを特徴とする、請求項24に記載の組成物。
  29. 前記抗原提示細胞は樹状細胞であることを特徴とする、請求項25に記載の組成物。
  30. HLA分子をさらに含み、前記ペプチドは前記HLA分子によって結合されていることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  31. 標識をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  32. 前記標識は、モノクローナル抗体が結合するビオチン、蛍光成分、非哺乳動物の糖、放射標識または小分子であることを特徴とする、請求項28に記載の組成物。
  33. 単位投与量の前記ペプチドおよび薬学的賦形剤を含有するワクチンであることを特徴とする、請求項13に記載の組成物。
  34. 請求項1に記載の方法によって得ることができる第2のクラスIエピトープを含む9〜15アミノ酸のペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むことを特徴とする核酸分子。
  35. 前記ペプチドは、配列番号2、配列番号3、配列番号5、配列番号6、配列番号8、配列番号9、配列番号50、配列番号51、配列番号53、配列番号54、配列番号56、配列番号58および配列番号59からなる群から選択されるアミノ酸配列からなるエピトープを含むことを特徴とする、請求項31に記載の核酸分子。
  36. 前記ヌクレオチド配列を発現するための制御配列をさらに含むことを特徴とする、請求項32に記載の核酸分子。
  37. 活性成分として請求項31に記載の核酸分子を含むことを特徴とする医薬組成物。
  38. 主要組織適合複合体(MHC)クラスIペプチドエピトープのアナログを含むポリペプチドを産生する方法であって、
    前記アナログは前記エピトープに比べて高められた免疫原性を有し、前記方法は、
    (a)式(A)を含むMHCクラスIエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となり得るようにx=8〜11であり、
    R2およびRxは、B7スーパーモチーフの一次アンカー残基であるステップと、
    (b)アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R3および/またはR5および/またはR7の1つまたは複数が非保存的アミノ酸置換を含む以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップとを含むこと
    を特徴とする方法。
  39. (a)式(A)を含むクラスIペプチドエピトープを特定するステップであって、
    式(A)はRn−R2−R3−R4−R5−R6−R7−.....Rxであり、
    RnはN末端アミノ酸であり、
    RxはC末端アミノ酸であり、
    RxがRnから、8番目から11番目のアミノ酸残基となり得るようにx=8〜11であり、
    R2およびRxは、B7スーパーモチーフの一次アンカー残基であり、
    R7はTyrであるステップと、
    アナログを含むポリペプチドを産生するステップであって、前記アナログは、R7において、TyrがGly、GluまたはAspで置換されている以外は前記式(A)と同一の式(B)を含むステップとを含むこと
    を特徴とする、請求項35に記載の方法。
  40. (a)ヘテロクリティックアナログHLFPYSWYK(配列番号11)
    (b)ヘテロクリティックアナログHLFGYSLYK(配列番号13)
    (c)ヘテロクリティックアナログHLFGYSMYK(配列番号14)
    (d)ヘテロクリティックアナログHLFGYSIYK(配列番号15)
    (e)ヘテロクリティックアナログHLFGYSDYK(配列番号16)
    (f)ヘテロクリティックアナログHLFGYSGYK(配列番号17)、および
    (g)ヘテロクリティックアナログHLFGYSCYK(配列番号18)からなる群から選択される癌胎児性抗原(CEA)の少なくとも1個のヘテロクリティックアナログを含むポリペプチド。
  41. CEAの1個を超えるヘテロクリティックアナログを含むことを特徴とする、請求項40に記載のポリペプチド。
  42. 表7、13〜15および18のCEAエピトープおよびアナログからなる群から選択される少なくとも1個のペプチドを含むことを特徴とする、請求項40または41に記載のポリペプチド。
  43. (a)配列番号68の、アミノ酸61〜69;
    (b)配列番号68の、アミノ酸61〜70、61〜71、61〜72、61〜73、61〜74、61〜75、61〜76、61〜77、61〜78、61〜79、61〜80、61〜81、61〜82、61〜83、61〜84、61〜85、61〜86、61〜87、61〜88、61〜89、61〜90、61〜91、61〜92、61〜93、61〜94、61〜95、61〜96、61〜97、61〜98、61〜99、61〜100、61〜101、61〜102、61〜103、61〜104、61〜105、61〜106、61〜107、61〜108、61〜109、61〜110、61〜111、61〜112、61〜113、61〜114、61〜115、61〜116、61〜117、61〜118、61〜119、61〜120、61〜121、61〜122、61〜123、61〜124、61〜125、61〜126、61〜127、61〜128、61〜129、61〜130、61〜131、61〜132、61〜133、61〜134、61〜135、61〜136、61〜137、61〜138、61〜139、61〜140、61〜141、61〜142、61〜143、61〜144、61〜145、61〜146、61〜147、61〜148、61〜149、61〜150、61〜151、61〜152、61〜153、61〜154、61〜155、61〜156、61〜157、61〜158、61〜159、61〜160、61〜161、61〜162、61〜163、61〜164、61〜165、61〜166、61〜167、61〜168、61〜169、61〜170、61〜171、61〜172、61〜173、61〜174、61〜175、61〜176、61〜177、61〜178、61〜179、61〜180、61〜181、61〜182、61〜183、61〜184、61〜185、61〜186、61〜187、61〜188、61〜189、61〜190、61〜191、61〜192、61〜193、61〜194、61〜195、61〜196、61〜197、61〜198、61〜199、61〜200、61〜201、61〜202、61〜203、61〜204、61〜205、61〜206、61〜207、61〜208、61〜209、61〜210、61〜211、61〜212、61〜213、61〜214、61〜215、61〜216、61〜217、61〜218、61〜219、61〜220、61〜221、61〜222、61〜223、61〜224、61〜225、61〜226、61〜227、61〜228、61〜229、61〜230、61〜231、61〜232、61〜233、61〜234、61〜235、61〜236、61〜237、61〜238、61〜239、61〜240、61〜241、61〜242、61〜243、61〜244、61〜245、61〜246、61〜247、61〜248、61〜249、61〜250、61〜251、61〜252、61〜253、61〜254、61〜255、61〜256、61〜257、61〜258、61〜259、61〜260、61〜261、61〜262、61〜263、61〜264、61〜265、61〜266、61〜267、61〜268、61〜269、61〜270、61〜271、61〜272、61〜273、61〜274、61〜275、61〜276、61〜277、61〜278、61〜279、61〜280、61〜281、61〜282、61〜283、61〜284、61〜285、61〜286、61〜287、61〜288、61〜289、61〜290、61〜291、61〜292、61〜293、61〜294、61〜295、61〜296、61〜297、61〜298、61〜299、61〜300、61〜301、61〜302、61〜303、61〜304、61〜305、61〜306、61〜307、61〜308、61〜309、61〜310、61〜311、61〜312、61〜313、61〜314、61〜315、61〜316、61〜317、61〜318、61〜319、61〜320、61〜321、61〜322、61〜323、61〜324、61〜325、61〜326、61〜327、61〜328、61〜329、61〜330、61〜331、61〜332、61〜333、61〜334、61〜335、61〜336、61〜337、61〜338、61〜339、61〜340、61〜341、61〜342、61〜343、61〜344、61〜345、61〜346、61〜347、61〜348、61〜349、61〜350、61〜351、61〜352、61〜353、61〜354、61〜355、61〜356、61〜357、61〜358、61〜359、61〜360、61〜361、61〜362、61〜363、61〜364、61〜365、61〜366、61〜367、61〜368、61〜369、61〜370、61〜371、61〜372、61〜373、61〜374、61〜375、61〜376、61〜377、61〜378、61〜379、61〜380、61〜381、61〜382、61〜383、61〜384、61〜385、61〜386、61〜387、61〜388、61〜389、61〜390、61〜391、61〜392、61〜393、61〜394、61〜395、61〜396、61〜397、61〜398、61〜399、61〜400、61〜401、61〜402、61〜403、61〜404、61〜405、61〜406、61〜407、61〜408、61〜409、61〜410、61〜411、61〜412、61〜413、61〜414、61〜415、61〜416、61〜417、61〜418、61〜419、61〜420、61〜421、61〜422、61〜423、61〜424、61〜425、61〜426、61〜427、61〜428、61〜429、61〜430、61〜431、61〜432、61〜433、61〜434、61〜435、61〜436、61〜437、61〜438、61〜439、61〜440、61〜441、61〜442、61〜443、61〜444、61〜445、61〜446、61〜447、61〜448、61〜449、61〜450、61〜451、61〜452、61〜453、61〜454、61〜455、61〜456、61〜457、61〜458、61〜459、61〜460、61〜461、61〜462、61〜463、61〜464、61〜465、61〜466、61〜467、61〜468、61〜469、61〜470、61〜471、61〜472、61〜473、61〜474、61〜475、61〜476、61〜477、61〜478、61〜479、61〜480、61〜481、61〜482、61〜483、61〜484、61〜485、61〜486、61〜487、61〜488、61〜489、61〜490、61〜491、61〜492、61〜493、61〜494、61〜495、61〜496、61〜497、61〜498、61〜499、61〜500、61〜501、61〜502、61〜503、61〜504、61〜505、61〜506、61〜507、61〜508、61〜509、61〜510、61〜511、61〜512、61〜513、61〜514、61〜515、61〜516、61〜517、61〜518、61〜519、61〜520、61〜521、61〜522、61〜523、61〜524、61〜525、61〜526、61〜527、61〜528、61〜529、61〜530、61〜531、61〜532、61〜533、61〜534、61〜535、61〜536、61〜537、61〜538、61〜539、61〜540、61〜541、61〜542、61〜543、61〜544、61〜545、61〜546、61〜547、61〜548、61〜549、61〜550、61〜551、61〜552、61〜553、61〜554、61〜555、61〜556、61〜557、61〜558、61〜559、61〜560、61〜561、61〜562、61〜563、61〜564、61〜565、61〜566、61〜567、61〜568、61〜569、61〜570、61〜571、61〜572、61〜573、61〜574、61〜575、61〜576、61〜577、61〜578、61〜579、61〜580、61〜581、61〜582、61〜583、61〜584、61〜585、61〜586、61〜587、61〜588、61〜589、61〜590、61〜591、61〜592、61〜593、61〜594、61〜595、61〜596、61〜597、61〜598、61〜599、61〜600、61〜601、61〜602、61〜603、61〜604、61〜605、61〜606、61〜607、61〜608、61〜609、61〜610、61〜611、61〜612、61〜613、61〜614、61〜615、61〜616、61〜617、61〜618、61〜619、61〜620、61〜621、61〜622、61〜623、61〜624、61〜625、61〜626、61〜627、61〜628、61〜629、61〜630、61〜631、61〜632、61〜633、61〜634、61〜635、61〜636、61〜637、61〜638、61〜639、61〜640、61〜641、61〜642、61〜643、61〜644、61〜645、61〜646、61〜647、61〜648、61〜649、61〜650、61〜651、61〜652、61〜653、61〜654、61〜655、61〜656、61〜657、61〜658、61〜659、61〜660、61〜661、61〜662、61〜663、61〜664、61〜665、61〜666、61〜667、61〜668、61〜669、61〜670、61〜671、61〜672、61〜673、61〜674、61〜675、61676、61〜677、61〜678、61〜679、61〜680、61〜681、61〜682、61〜683、61〜684、61〜685、61〜686、61〜687、61〜688、61〜689、61〜690、61〜691、61〜692、61〜693、61〜694、61〜695、61〜696、61〜697、61〜698、61〜699、61〜700、61〜701、および61〜702;および
    (c)配列番号68の、アミノ酸1〜69、2〜69、3〜69、4〜69、5〜69、6〜69、7〜69、8〜69、9〜69、10〜69、11〜69、12〜69、13〜69、14〜69、15〜69、16〜69、17〜69、18〜69、19〜69、20〜69、21〜69、22〜69、23〜69、24〜69、25〜69、26〜69、27〜69、28〜69、29〜69、30〜69、31〜69、32〜69、33〜69、34〜69、35〜69、36〜69、37〜69、38〜69、39〜69、40〜69、41〜69、42〜69、43〜69、44〜69、45〜69、46〜69、47〜69、48〜69、49〜69、50〜69、51〜69、52〜69、53〜69、54〜69、55〜69、56〜69、57〜69、58〜69、59〜69、60〜69
    からなる群から選択されるCEAの断片を含むことを特徴とする、請求項40から42のいずれかに記載のポリペプチド。
  44. (a)ヘテロクリティックアナログEYIQLVFGI(配列番号21)、
    (b)ヘテロクリティックアナログEYLELVFGI(配列番号22)、
    (c)ヘテロクリティックアナログEYLLLVFGI(配列番号23)、
    (d)ヘテロクリティックアナログEYLQLMFGI(配列番号24)、および
    (e)ヘテロクリティックアナログEYLQLLFGI(配列番号25)からなる群から選択されるメラノーマ抗原2(MAGE2)の少なくとも1個のヘテロクリティックアナログを含むポリペプチド。
  45. MAGE2の1個を超えるヘテロクリティックアナログを含むことを特徴とする、請求項44に記載のポリペプチド。
  46. 表7、8、13〜15および18のMAGE2エピトープおよびアナログからなる群から選択される少なくとも1個のペプチドを含むことを特徴とする、請求項44または45に記載のポリペプチド。
  47. (a)配列番号69の、アミノ酸157〜163〜69;
    (b)配列番号69の1〜163、2〜163、3〜163、4〜163、5〜163、6〜163、7〜163、8〜163、9〜163、10〜163、11〜163、12〜163、13〜163、14〜163、15〜163、16〜163、17〜163、18〜163、19〜163、20〜163、21〜163、22〜163、23〜163、24〜163、25〜163、26〜163、27〜163、28〜163、29〜163、30〜163、31〜163、32〜163、33〜163、34〜163、35〜163、36〜163、37〜163、38〜163、39〜163、40〜163、41〜163、42〜163、43〜163、44〜163、45〜163、46〜163、47〜163、48〜163、49〜163、50〜163、51〜163、52〜163、53〜163、54〜163、55〜163、56〜163、57〜163、58〜163、59〜163、60〜163、61〜163、62〜163、63〜163、64〜163、65〜163、66〜163、67〜163、68〜163、69〜163、70〜163、71〜163、72〜163、73〜163、74〜163、75〜163、76〜163、77〜163、78〜163、79〜163、80〜163、81〜163、82〜163、83〜163、84〜163、85〜163、86〜163、87〜163、88〜163、89〜163、90〜163、91〜163、92〜163、93〜163、94〜163、95〜163、96〜163、97〜163、98〜163、99〜163、100〜163、101〜163、102〜163、103〜163、104〜163、105〜163、106〜163、107〜163、108〜163、109〜163、110〜163、111〜163、112〜163、113〜163、114〜163、115〜163、116〜163、117〜163、118〜163、119〜163、120〜163、121〜163、122〜163、123〜163、124〜163、125〜163、126〜163、127〜163、128〜163、129〜163、130〜163、131〜163、132〜163、133〜163、134〜163、135〜163、136〜163、137〜163、138〜163、139〜163、140〜163、141〜163、142〜163、143〜163、144〜163、145〜163、146〜163、147〜163、148〜163、149〜163、150〜163、151〜163、152〜163、153〜163、154〜163、155〜163、156〜163;および
    (c)配列番号69の、アミノ酸157〜164、165、157〜166、157〜167、157〜168、157〜169、157〜170、157〜171、157〜172、157〜173、157〜174、157〜175、157〜176、157〜177、157〜178、157〜179、157〜180、157〜181、157〜182、157〜183、157〜184、157〜185、157〜186、157〜187、157〜188、157〜189、157〜190、157〜191、157〜192、157〜193、157〜194、157〜195、157〜196、157〜197、157〜198、157〜199、157〜200、157〜201、157〜202、157〜203、157〜204、157〜205、157〜206、157〜207、157〜208、157〜209、157〜210、157〜211、157〜212、157〜213、157〜214、157〜215、157〜216、157〜217、157〜218、157〜219、157〜220、157〜221、157〜222、157〜223、157〜224、157〜225、157〜226、157〜227、157〜228、157〜229、157〜230、157〜231、157〜232、157〜233、157〜234、157〜235、157〜236、157〜237、157〜238、157〜239、157〜240、157〜241、157〜242、157〜243、157〜244、157〜245、157〜246、157〜247、157〜248、157〜249、157〜250、157〜251、157〜252、157〜253、157〜254、157〜255、157〜256、157〜257、157〜258、157〜259、157〜260、157〜261、157〜262、157〜263、157〜264、157〜265、157〜266、157〜267、157〜268、157〜269、157〜270、157〜271、157〜272、157〜273、157〜274、157〜275、157〜276、157〜277、157〜278、157〜279、157〜280、157〜281、157〜282、157〜283、157〜284、157〜285、157〜286、157〜287、157〜288、157〜289、157〜290、157〜291、157〜292、157〜293、157〜294、157〜295、157〜296、157〜297、157〜298、157〜299、157〜300、157〜301、157〜302、157〜303、157〜304、157〜305、157〜306、157〜307、157〜308、157〜309、157〜310、157〜311、157〜312、157〜313、157〜314
    からなる群から選択されるMAGE2の断片を含むことを特徴とする、請求項44から46のいずれかに記載のポリペプチド。
  48. 表13〜15および18のp53、CEA、MAGE2、MAGE3、Her2/neu、エピトープおよびアナログからなる群から選択される少なくとも1個のペプチドを含むことを特徴とする、請求項40から47のいずれかに記載のポリペプチド。
  49. 少なくとも1個のTヘルパーペプチドを含むことを特徴とする、請求項40から48のいずれかに記載のポリペプチド。
  50. 前記少なくとも1個のTヘルパーペプチドの少なくとも1個は、aKXVAAWTLKAAa(ここで、「X」は、シクロヘキシルアラニン(配列番号29)、フェニルアラニン(配列番号30)またはチロシン(配列番号31)であり、「a」はD−アラニンまたはL−アラニンである)からなる群から選択されることを特徴とする、請求項49に記載のポリペプチド。
  51. 少なくとも1個のスペーサーを含むことを特徴とする、請求項40から50のいずれかに記載のポリペプチド。
  52. 少なくとも1個のリーダーを含むことを特徴とする、請求項40から51のいずれかに記載のポリペプチド。
  53. 請求項40から52のいずれかに記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド。
  54. 請求項40から52のいずれかに記載の少なくとも1個のポリペプチド、または請求項53に記載の少なくとも1個のポリヌクレオチド、ならびに賦形剤、アジュバントおよび脂質からなる群から選択される少なくとも1個の成分を含む組成物。
  55. 請求項40から52のいずれかに記載の2つ以上のポリペプチドを含む組成物。
  56. 請求項53に記載の2つ以上のポリヌクレオチドを含む組成物。
  57. 請求項55または56に記載の組成物であって、および賦形剤、およびアジュバント、および脂質からなる群から選択される少なくとも1個の成分を含むことを特徴とする組成物。
  58. HLA重鎖、β2−ミクログロブリンおよびストレプトアビジンを含むことを特徴とする、請求項54から57のいずれかに記載の組成物。
  59. 前記ポリペプチドは、前記HLA重鎖、β2−ミクログロブリンおよびストレプトアビジンの複合体に結合し、それによって四量体が形成されることを特徴とする、請求項58に記載の組成物。
  60. 抗原提示細胞を含み、前記ポリペプチドは前記抗原提示細胞上または前記抗原提示細胞内にあることを特徴とする、請求項54から58のいずれかに記載の組成物。
  61. 前記ポリペプチドは、前記抗原提示細胞上のHLA分子に結合され、それによってHLA分子に制限された細胞障害性Tリンパ球(CTL)が存在するときに、前記CTLの受容体は前記HLA分子と前記エピトープの複合体に結合することを特徴とする、請求項60に記載の組成物。
  62. 少なくとも1個の制御配列を含むことを特徴とする、請求項53に記載のポリヌクレオチド。
  63. 請求項62に記載のポリヌクレオチドと、賦形剤、アジュバントおよび脂質からなる群から選択される成分とを含む組成物。
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