JP2005531499A - 可変性ペプチドエピトープの免疫原性製剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、従前の免疫原性製剤又はそのような製剤の従前の製造方法の少なくとも1の不利益を回避し、又は軽減することである。
一般的には、本発明は免疫原性ペプチド混合物又は超可変エピトープ構築物(HEC)の製造方法を提供する。
以下の方法論は、本発明とともに、特別には以下に提供される実施例に関して使用された。
ペプチド混合物を、1%ジビニルベンゼンクロスリンカーを有する高容量(0.7mmol/g)Knorr樹脂を利用する、9−フルオロエニルメトキシカルボニル(Fmoc)化学によって合成する。樹脂を50%(v/v)ピペリジン;N',N'-ジメチルホルムアミド(DMF)を2回添加することによって中和する。続いて、樹脂をDMF及びメタノールで洗浄する。所定の位置についての出現頻度に基づく適切なモル量のアミノ酸を添加する。室温で2時間、結合を起こさせる。樹脂を再びDMF及びメタノールで洗浄する。結合の確認に続いて、樹脂をDMFで洗浄し、50%ピペリジン:DMFで9分間、脱保護する。最後のアミノ酸の結合後、樹脂をDMF及びメタノールで洗浄する。90%トリフルオロ酢酸(TFA)、5%1,2−エタンジチオール(EDT)、5%水の溶液を樹脂に添加することによって、ペプチド混合物を分割し、脱保護する。樹脂を室温で6〜12時間インキュベートする。樹脂はその後、TFA及びメタノールで洗浄する。ペプチドを含むTFA洗浄液を集める。
合成に続いて、いくつかのHECをその免疫原性を高めるために、タンパク質担体に結合させることができる。そうした場合、HEC100モル:タンパク質担体1モルの比(ペプチド:担体)を使用する。タンパク質及びHECの両方を0.5MのN-メチル-イミダゾール、pH6.0に、1mg/mlの濃度で溶解する。タンパク質及びHEC溶液を併合し、1モルのHEC/タンパク質溶液あたり、50モルの1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)を添加する。混合物を20℃で30分間攪拌し、そして5%酢酸緩衝液中でさらに透析(10kDaカットオフ)する。二重蒸留水中での透析につづいて、ワクチンを凍結乾燥し、真空下、20℃で保存する。
マウスはJackson Laboratories(Bar Harbor, ME)から入手した。マウスは、KLHに結合する場合は100μgの単一の配列のペプチド(SSP)又はHECで免疫化され、或いは担体を含まないペプチドで免疫化される場合は200μgで免疫化される。使用のために、免疫原を滅菌PBS中に溶解した。一次免疫化は、尾の基部に皮下で、一方、二次免疫化は同様に、尾の基部に皮下で2週間後に投与した。
所定のHECに対する応答の試験を、標準的な方法を使用して、固相酵素結合免疫アッセイ(ELISA)によって実施した。すなわち、HEC、ペプチド、又はタンパク質を0.05M炭酸水素ナトリウム緩衝液、pH9.5に溶解し、そして平底マイクロタイタープレート(Corning, NY)に適用した。ペプチド及びタンパク質を1μg/ウエルでプレートに加えた一方、ウイルスは500μg/ウエルでプレートに加えた。試験血清とのインキュベーションに続いて、アルカリホスファターゼ標識二次抗体(抗マウス又は抗サル)(Fisher, Pittsburgh, PA)によって抗原結合一次抗体を検出した。光学密度を405nmにおいて、自動プレートリーダー(BioRad 3550)を使用して測定した。
ウイルスストックを、American Type Culture Collection(ATCC, Rockrille, MD)から入手したCEMx174細胞中で増殖させた。HIV-1単離物を、NIH, NIAID Repositoryから入手した。この系統からの細胞が、中和アッセイにおいてウイルス力価の決定及びウイルス感染性の指標として使用された。血清サンプルは連続的に希釈し(1:20〜1:2560)、3連で96ウエルプレートに添加した。陽性対照として、NIH Repositoryから入手したHIV-1中和抗体の熱で不活化した血清を使用した。陰性対照は、未処理サルの血清並びに、すべての試験動物の免疫化前の血清を含んだ。ウイルスを、50TCID50(50%組織培養感染性量)で添加し、そしてプレートを1時間インキュベートした。インキュベーション後、CEMx174細胞を集め、(細胞のみの)対照ウエル並びにウイルス/抗体ウエルに1×105細胞/ウエルで添加した。プレートはCO2インキュベーター中、37℃でインキュベートし、毎日、融合細胞形成についてチェックした。血清の中和能は第8日に、上清の一部のリバーストランスクリプターゼ(RT)活性を試験することによってアッセイし、そして細胞は生存度を決定するために、XTT、2,3−ビス[2−メトキシ−4−ニトロ−5−スルホフェニル]−2H−テトラゾリウム−5−カルボキサニリド(Sigma, St. Louis, MO)に第10日に露出した。免疫化前の血清はRT活性の低下を起こさなかった。50%を超えるRT活性低下を達成した最も高い血清希釈度が、強力な中和抗体力価と決定された。最も高い血清希釈度とともに得られた30〜50%のRT活性の低下は、弱い中和力価であると考えた。
抗原及びマイトゲン(PHA-P、Sigma Chemical Co., St. Louis, MO)を1〜10μg/ウエルの濃度で3連で96穴丸底プレートに入れた。全血を免疫化したサルから得て、PBS中1:2に希釈し、Ficollグラジエント(LSM, Organon Teknika Corp., Durham, NC)上へ重ね、室温で200×gで30分間遠心分離した。リンパ細胞を集め、洗浄し、計数し、そして10%FCS,L-グルタミン及び抗生物質を含むRPMI-1640培地中、1×106生細胞/mlの濃度に調節した。0.1mlのリンパ細胞懸濁液を傾けて抗原を含む96穴プレートの各ウエルに注いだ。プレートを37℃、及び5%CO2でインキュベートした。マイトゲンとともに3日間、抗原とともに6日間インキュベートした後、1μCiの3H-チミジンとともに16〜18時間インキュベートし、ただちにWallac(登録商標)セルハ−ベスタ−のグラスファイバーフィルターペーパー上へ採集した。水性シンチレーション液(Scintisafe, Fisher Scientific)の添加後、3H−チミジンの取り込みを、LKB Wallac 1209 Rackbeta(登録商標)液体シンチレーションカウンターによって測定した。結果を平均し刺激指数(SI)で表し、実験(抗原又はマイトゲン)の毎分の平均カウント(CPM)割る対照(細胞のみ)の平均cpmを計算した。2より高い平均SI値を顕著であるとみなした。
脾臓細胞をRPM1640組織培養培地中に懸濁する。特異的再刺激のために、3×107の反応細胞を1.5×106の同系の抗原パルスした脾臓細胞(20,000radで照射)と、5日間、直立25ml組織培養フラスコ中の10mlの培地中で同時培養した。非特異的再刺激のために、反応細胞をインターロイキン2(IL-2)を10IU/mlで含む培地中で一夜培養した。抗原特異的に及び非特異的に刺激された脾臓細胞を5日間の培養後に採集し、培地で2回洗浄した;これらは、エフェクター細胞として働く。エフェクターの特異的細胞溶解活性を、96丸底ウエル中の200μlの培地中、エフェクター細胞の希釈液と2×103の51Cr-標識標的細胞(抗原で4時間パルスした同系の脾臓細胞)を使用して試験する。100μlの上清を集め、ガンマカウンターで読み取った。特異的溶解を以下のように計算した。
Human Retrovirus and AIDS データベース(Los Alamos, 1998)からエピトープタンパク質配列を入手した。配列データに基づいて、HIV-1エンベロープ糖タンパク質(gp120)の5つの領域が超可変区域として認識可能である。これらの5つの超可変領域は、抗体中和、CTL、及び/又はTヘルパー細胞エピトープ(HIV Molecular Immunology Database, 1998)を含む。
C型肝炎ウイルス(HCV)の2の超可変領域に対する2のHECを本発明によって設計した。ウイルスのインビボ単離物から得られた配列を、データベース及び専門的な科学的文献から得て、着目のエピトープを整列化した。その後、可変残基において含めるアミノ酸を決定する時に対照の発明によって確立されたガイドラインにしたがって、アミノ酸出現頻度を至近25%に概数化することによって、個々のアミノ酸結合ステップにおいて付加されるアミノ酸の割合を決定した。図9は、ペプチド混合物中の異なる位置に現れるアミノ酸を例解する。ペプチド混合物を、標準的なFmoc化学を用いて合成した。
インフルエンザについての長年の研究により、インフルエンザウイルスの変化に基づくHECの設計を可能とする重要な情報が得られた。このデータは、WHO及びCDCのような機関が来年中に出現すると予想される異形を同定するために行う日常の手順に由来する。すなわち、インフルエンザの野生単離物を世界中の多様な宿主から得る。それらをタイプ(A又はB)によって同定した後、交差反応性であって、したがって最近のインフルエンザワクチンに対して保護される、系統を同定するために、それらをフェレット抗インフルエンザ抗血清に対してスクリーニングする。その後、反応性のパターンが同じであることを確認するために、それらをさらに、フェレット抗血清パネルに対してスクリーニングした。これは、点突然変異が起こらなかったことを確認する。毎年、大多数のインフルエンザ系統は抗原性において同一である。しかしながら、独自の反応性パターンを生じる僅かな系統が常にあり、これらは注意深く研究される。なぜなら、それらは、将来的に卓越した系統となるかもしれないからである。これらの独自のインフルエンザ系統についてアミノ酸配列決定を行う。
強力なTヘルパー細胞及び抗体の応答の誘導に加えて、液体部分に結合した場合、HECは、細胞障害性Tリンパ細胞(CTL)応答を誘導することもできる。CTLの誘導に使用するリポ-HECを、パム(Pam)を樹脂に結合した、SIVに基づくHECに結合させることによって調製する。これは、リポタンパクを作製するための標準的な方法である。マウスをリポーHEC及びアジュバント(リポーHEC)又はPBS及びアジュバント(A-PBS)で免疫化し、これらのマウス並びに未処理マウスからの脾臓細胞を、HECとともにインキュベートした標的細胞に対するCTL活性について試験した。図15に示すデータは、非特異的バックグラウンド溶解を差し引いた後の特異的溶解のパーセントを示す。観察された特異的溶解は、2の免疫化を受けた動物からのみ得られた。一回の免疫化のみの後には溶解は観察されなかった(データは示さない)。図15は、リポ−HECによる免疫化が顕著なCTL活性を誘導することを実証する。
図16は、本発明によって形成された5つのペプチド混合物(又は組成物)の配列を例解する。配列は、HIV-1エンベロープ糖タンパク質(gp120)の5の超可変領域に基づく。より特別には、該混合物は、以下の参考HIV-1系統B.US.SF2中のアミノ酸配列:gp120-1、アミノ酸130-155;gp-120-2アミノ酸159-193;gp120-3アミノ酸307-333;gp120-4アミノ酸387-410;及びgp120-5アミノ酸456-471によって包含されるエピトープに対応する。可変領域においては、2以上のアミノ酸が25%以上の出現頻度で出現し、至近25%に概数化すると、2以上のアミノ酸がアミノ酸合成過程に対してそれらの概数化された出現頻度を表す量で添加される。
Claims (31)
- 以下のステップ:
病原体の免疫原性エピトープ配列を得ること、ここで、前記免疫原性エピトープ配列が共通残基領域、及び前記配列がそれによって相互に相違する、少なくとも1の可変残基を有する;
上記免疫原性エピトープ配列の可変残基において見出される、異なるアミノ酸の出現頻度を決定すること;及び
約100以下の異なるペプチドを含むペプチド混合物を合成すること、ここで、各ペプチドは上記共通残基領域、及び上記免疫原性エピトープ配列の上記可変残基において約10%〜約30%の頻度閾値よりも高い出現頻度で見出されるアミノ酸から選ばれるアミノ酸を、可変残基位置に有する;
を含む、免疫原性ペプチド混合物の製造方法。 - 上記頻度閾値が約12%である、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、4以下の異なるアミノ酸が上記ペプチド混合物内の異なるペプチドの上記可変残基位置において出現する、という条件下で、上記ペプチド混合物が、上記免疫原性エピトープ配列中の上記可変残基として最も高頻度に見出されるアミノ酸から選ばれるアミノ酸を上記可変残基に有する配列を含む、前記方法。
- 請求項3に記載の方法であって、ここで、上記ペプチド混合物の合成ステップの間に、上記可変残基位置において現れる上記異なるアミノ酸が、上記免疫原性エピトープ配列の上記可変残基において現れる各異なるアミノ酸の出現頻度に比例して、相互に相対的に存在するようにペプチドが形成される、前記方法。
- 請求項1に記載の方法であって、ここで、可変残基において見出されるアミノ酸の出現頻度が至近25%に概数化され、そしてゼロでない概数化された出現頻度を有するアミノ酸のみが上記ペプチド混合物の上記ペプチド中の上記可変残基位置に含まれる、前記方法。
- 請求項5に記載の方法であって、ここで、上記ペプチド混合物の上記ペプチドが、上記可変残基位置において存在する所定のアミノ酸を、前記所定のアミノ酸の概数化された出現頻度に比例した出現頻度で有する、前記方法。
- 請求項6に記載の方法であって、ここで、可変残基において見出される類似するアミノ酸の出現頻度がプールされ、そして上記プールされた出現頻度は、上記概数化された出現頻度を計算するときに、上記類似するアミノ酸のうちの最も高頻度に見い出されたアミノ酸に割り当てられる、前記方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ここで、可変残基において見出された類似するアミノ酸の出現頻度が、上記類似するアミノ酸がそれぞれ、頻度閾値未満の出現頻度を有する場合にのみ、プールされる、前記方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ここで、類似するアミノ酸の出現頻度が、各類似するアミノ酸の出現頻度を至近25%に概数化した上で、25%以上の概数化された出現頻度を有するアミノ酸がない場合にのみ、プールされる、前記方法。
- 請求項7に記載の方法であって、ここで、類似するアミノ酸が、以下の:芳香族アミノ酸;脂肪族アミノ酸;脂肪族ヒドロキシル側鎖を有するアミノ酸;塩基性アミノ酸;酸性アミノ酸;アミド含有アミノ酸;及び含硫アミノ酸から成る群に属するアミノ酸から選ばれる、前記方法。
- 請求項5に記載の方法であって、ここで、上記合成ステップがアミノ酸結合を用いて実施され、且つ、アミノ酸をそれらの概数化された出現頻度に比例して付加することによって上記可変残基位置が結合される、前記方法。
- 前記免疫原性エピトープ配列が、2〜7の可変残基を含む、請求項1に記載の方法。
- 上記ペプチド混合物が2〜約64の異なるペプチドを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1のステップがバイオインフォマティックス方法論を用いて実施される、請求項1に記載の方法。
- 免疫原性ペプチド混合物の製造方法であって、以下のステップ:
病原体の免疫原性エピトープ配列を得ること、ここで、前記免疫原性エピトープ配列が共通残基領域、及び前記配列がそれによって相互に相違する、少なくとも1の可変残基を有する;
上記免疫原性エピトープ配列の可変残基において見出される、異なるアミノ酸の出現頻度を決定すること;
アミノ酸が可変残基において見出される出現頻度を、至近25%に概数化すること;及び
約100以下の異なるペプチドを含むペプチド混合物を合成すること、ここで、各ペプチドが、上記共通残基領域を有し、且つ、可変残基位置において、上記免疫原性エピトープ配列の可変残基において最も高頻度に見出されるアミノ酸から選ばれるアミノ酸を、前記アミノ酸がゼロでない概数化された出現頻度を有するという条件下で、有し、さらにここで、前記可変残基位置は、2〜4の異なるアミノ酸であって、該アミノ酸のそれぞれが前記ペプチド混合物中でその概数化された出現頻度に比例して表されるものから選ばれる;
を含む、前記方法。 - 請求項15に記載の方法であって、さらに以下のステップ:
25%未満の概数化された出現頻度を有する類似するアミノ酸の出現頻度をプールすること;
上記プールされた出現頻度を、上記類似するアミノ酸の最も高頻度で発生したアミノ酸に割り当てること;
上記プールされた出現頻度を至近25%に概数化すること;及び
ゼロでない概数化された出現頻度については、ペプチド混合物の合成ステップ中の類似するアミノ酸の最高出現頻度を含めること;
を含む、前記方法。 - 病原体に対して免疫原性であるペプチド混合物であって、約100以下の異なるペプチドを含み、各ペプチドが共通残基領域、及び可変残基位置を有し、ここで、
異なるペプチドの上記共通残基領域は、病原体の免疫原性エピトープ配列の可変残基に隣接する、上記病原体の免疫原性エピトープ配列の非可変アミノ酸であり;
上記可変残基位置は、以下の:
(a)4以下の異なるアミノ酸が、上記ペプチド混合物の上記異なるペプチドの上記 可変残基位置において存在し;且つ
(b)上記異なるペプチドの上記可変残基位置において存在するアミノ酸は、上記免 疫原エピトープ配列の上記可変残基において、約10%〜約30%の頻度閾値よりも高 い出現頻度で出現する;
という条件下で、上記免疫原性エピトープ配列の上記可変残基において最も高頻度で発生するアミノ酸から成る群から選ばれるアミノ酸によって占められる、前記ペプチド混合物。 - 請求項17に記載のペプチド混合物であって、ここで、アミノ酸が可変残基位置において現れる出現頻度が以下のスキーム:
上記免疫原性エピトープ配列の上記可変残基において発生するアミノ酸の上記出現頻度が、至近25%に概数化され;そして
ゼロでない概数化された出現頻度を有するアミノ酸が、上記異なるペプチドの上記可変残基位置において、上記概数化された出現頻度に比例した出現頻度で見出される;
によって決定される、前記ペプチド混合物。 - 請求項18に記載のペプチド混合物であって、ここで、概数化された出現頻度が25%未満である類似するアミノ酸が、可変残基位置において現れる出現頻度が、以下のスキーム:
類似するアミノ酸の上記出現頻度がプールされ、そして至近25%に概数化される;
ゼロでない概数化された出現頻度については、上記概数化された出現頻度は、上記類似するアミノ酸のうちの最も高頻度で発生するアミノ酸に割り当てられる;そして
上記最も高頻度で発生する上記類似するアミノ酸は、上記異なるペプチドの上記可変残基位置において、上記概数化された出現頻度に比例した出現頻度で見出される;
によって決定される、前記ペプチド混合物。 - 液体部分に結合された請求項17に記載のペプチド混合物を含む、結合ペプチド組成物。
- タンパク質担体部分に結合された請求項17に記載のペプチド混合物を含む、結合ペプチド組成物。
- 請求項17にしたがって形成された複数のペプチド混合物を含む、免疫原性組成物であって、ここで、前記ペプチド混合物のそれぞれが同じ病原体に対して免疫原性である、前記組成物。
- 請求項22に記載の免疫原性組成物であって、ここで、前記複数のペプチド混合物のそれぞれが、上記同じ病原体の異なる免疫原性エピトープ配列を目標としており、且つ上記異なる免疫原性エピトープ配列が上記病原体表面の密接した近傍の領域中に見出される、前記組成物。
- 請求項17に記載のペプチド混合物及び薬剤として許容可能な担体を含む、病原体に対する免疫応答を引き起こすためのワクチン。
- 病原性の病気に対するワクチン接種の方法であって、対象に、請求項24に記載のワクチンの有効量を投与するステップを含む、前記方法。
- 病原体による対象の感染の診断方法であって、以下のステップ:
抗体を含有する生物学的サンプルを前記対象から得ること;
上記生物学的サンプルを、上記病原体の免疫原性エピトープ配列に基づく、請求項1に記載の免疫原性ペプチド混合物と接触させること;及び
前記ペプチド混合物との前記サンプルの免疫原性の応答を評価すること;
を含む、前記方法。 - 病原体による対象の感染を決定するための診断キットであって、以下の:
上記病原体の免疫原性エピトープ配列に基づく、請求項1に記載の免疫原性ペプチド混合物;及び
上記免疫原性ペプチド混合物との、抗体を含有する対象の生物学的サンプルの免疫原性の応答を評価するための指示書;
を含む、前記キット。 - 病原体に対して免疫原性である抗体の単離方法であって、以下のステップ:
請求項17に記載のペプチド混合物を対象に投与すること;及び
上記ペプチド混合物の投与によって誘導された抗体を対象から得ること;
を含む、前記方法。 - 病原体に対して免疫原性である抗体をコードする遺伝子の単離方法であって、以下のステップ:
請求項17に記載のペプチド混合物を対象に投与すること;
上記ペプチド混合物の投与によって誘導された抗体を対象から得ること;及び
上記抗体をコードする遺伝子を単離すること;
を含む、前記方法。 - 病原体と反応性である抗体のすべて又は部分をコードする遺伝子又は遺伝物質の部分の単離方法であって、以下のステップ:
請求項17に記載のペプチド混合物を対象に投与すること;
上記ペプチド混合物の投与によって誘導された、上記病原体と反応性である抗体又はその部分を上記対象から得ること;及び
上記病原体と反応性である抗体又はその部分をコードする遺伝子又は遺伝物質の前記部分を単離すること;
を含む、前記方法。 - 病原体に対する免疫療法であって、請求項30に記載の方法によって得られた遺伝子又は遺伝物質の部分によってコードされるペプチド又はタンパク質を、対象に投与することを含む、前記免疫療法。
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