JP2006514636A - 抗ブドウ球菌療法およびワクチンの標的としての壁テイコイン酸 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ブドウ球菌の壁テイコイン酸(WTA)を含むワクチン;WTAに特異的に結合する抗体を含むワクチン;WTA欠失ブドウ球菌生物;および、ブドウ球菌に感染していることが疑われる患者を治療する方法を提供する。

Description

発明の詳細な説明
関連出願へのクロスリファレンス
本願は、2002年12月2日付で出願された米国仮出願第60/430,225号を基礎にしており、その利益を主張する。この仮出願の全体の開示は参照により本発明の開示に含まれる。
発明の記述
本発明は、免疫学および感染症の分野において、グラム陽性細菌に特異的な抗体、特に表面に壁テイコイン酸(Wall Teichoic Acid: WTA)を有する細菌に関する。本発明は、ポリクローナル抗体を含む。本発明はまた、モノクローナル、キメラおよびヒト化抗体、同様に、それらのフラグメント、領域および誘導体も含む。本発明はさらに、WTA欠失グラム陽性細菌に関する。本発明はまた、WTAで構成されるワクチン、および、WTAに特異的な抗体で構成されるワクチンに関する。本発明の抗体はまた、治療用途だけでなく、診断および予防用途に用いることもできる。
発明の背景
細菌感染と戦う物質の検索は、時間がかかり骨の折れるものであった。切断術に伴う敗血症が死亡率の50パーセントに関連していた時代から、我々は抗生物質の開発を行ってきた。しかしながら、今日の問題は、スタフィロコッカス属の仲間などの抗生物質耐性細菌の発生が増加していることである。
ブドウ球菌は、ヒトや動物によく定着し、ヒトの病的状況や死亡の重要な原因であるため、特にやっかいである。ブドウ球菌は皮膚や粘膜の内面へ蔓延するために、ブドウ球菌は完全に配置され、局所感染と全身感染の両方を起こす。ブドウ球菌のなかでも、S.アウレウス(Staphylococcus aureus,コアグラーゼ陽性菌)、および、S.エピデルミディス(Staphylococcus epidermidis,コアグラーゼ陰性種)の両方が最も問題が多い。
実際に、S.アウレウスは、最も毒性の高いスタフィロコッカスであり、正常な患者や免疫無防備状態の患者の両方において、重度の、場合によっては致死性の病気を引き起こす。高い病原性を有するブドウ球菌種のS.アウレウスはしばしば、初期の生態的地位としてヒトの前鼻孔で発見される。S.アウレウスの鼻での定着は、S.アウレウス感染罹患に関する重要な危険因子であり、多剤耐性S.アウレウスが集団に蔓延する媒体であることがよく証明されている。
免疫応答に欠陥のある患者、または、異物を体に装着することが治療に含まれている患者(例えば、連続的な通院で腹膜透析を受けている患者、および、中心静脈カテーテルを通じて非経口栄養を摂取している患者)において、S.エピデルミディスは、病院での(院内)感染の主要な原因となりつつある(64)。実際に、現在S.エピデルミディスは、新生児の院内の敗血症の共通の原因と認識されており、非経口栄養を摂取していた未熟児で感染が頻繁に起こる。その上、ここ数年、新生児の感染におけるS.エピデルミディスの関与が劇的に増加しており、実際に、誕生後の7日またはそれ以上で、乳児10人に1人が細菌性の敗血症と診断され(産後に細菌に晒されたことを示す)、そのうち6人がS.エピデルミディスに感染している。新生児における未治療のスタフィロコッカス感染により、2〜3日のうちに多臓器不全や死に陥る可能性がある。抗生物質はほんの部分的に有効ではあるが、不幸にも、スタフィロコッカスの多剤耐性株が増加することにより、抗生物質治療の有効性が次第に低くなる。
抗生物質耐性の問題は、一般誌で話題になるほど深刻である。例えば、The Washington Post,“Microbe in Hospital Infections Show Resistance to Antibiotics,”1997年5月29日;The Washington Times,“Deadly bacteria outwits antibiotics,”1997年5月29日を参照。加えて、この関心は、科学文献から生じている。L.Garrett,The Coming Plague,“The Revenge of the Germs or Just Keep Inventing New Drugs”13章,411〜456頁,Farrar,StrausおよびGiroux,NY編(1994年)を参照。ある研究において、敗血症の幼児の血液培養物から単離されたブドウ球菌のほとんどが、複数の抗生物質に耐性であった(33)。その他の研究では、メチシリン耐性のS.アウレウスを説明している(75)。臨床的に隔離されているなかでの抗生物質耐性の出現は、治療を困難にすることに疑いはない(47)。
上述したように、ブドウ球菌感染は、依然として主要な健康上の問題であり、ほとんどの利用可能な抗生物質に対してブドウ球菌は新たな耐性を獲得するため、その代わりのアプローチが必要なのは明らかである。ブドウ球菌感染と戦うための少なくとも3つの戦略がそれら自体にある。まず初めに、体は、それ自体の免疫系によって感染を撃退するようになっているが、これは、ワクチンによって達成されてもよい。第二に、病原体の感染プロセスを数段階のプロセスで妨害することができる。例えば、感染プロセスが開始する機会すら与えないように、病原体による最初の付着/定着を防いでもよい。第三に、定着してしまった感染は、様々な手段によって処理することができ、このような手段としては、これらに限定されないが、抗生物質が挙げられ、病原体を除去することができる。しかしながら、薬物ベースの治療に対して生じた耐性により、有効性が低くなる。ワクチン開発または付着/定着予防の戦略は、以下で示すように、実行可能な代替法に留まっている。
ワクチン:抗体を直接的に患者に投与してもよい。あるいは、細菌または細菌の成分と特異的に反応する抗体の生産を刺激する抗原組成物を患者にワクチン注射することによって、抗体を誘導してもよい。抗体は、細菌上の抗原を認識し、それに結合することによって細菌の攻撃に対して防御し、それによって、食細胞活動というプロセスによる細菌の除去または「排除」を促進することができ、このプロセスにおいて、食細胞(主として好中球およびマクロファージ)は、感染された細菌を同定し、それを取り込み、続いて破壊する。抗体はまた、いくつかの重要な宿主/病原体の相互作用をブロックすることによって感染プロセスを妨害する作用を有していてもよい。しかしながら、細菌は、食細胞活動を回避するメカニズムを発達させており、このようなメカニズムとしては、例えば、食細胞が付着できないような「莢膜(capsule)」の生産、または、実際に侵入した食細胞を蝕むような毒素の生産が挙げられる。抗体は、例えば、毒素に結合して毒素を中和することによって、これらの防御に打ち勝つ。さらに重要なことには、オプソニン作用というプロセスにおいて、抗体そのものが莢膜に結合して莢膜をコーティングし、それによって、食細胞に対する細菌の感受性を極端に高くし、それらの血流からの排除速度を高めてもよい。
しかしながら、文献において、受動的に投与された抗体、または、ワクチン注射によって誘導された抗体の使用に混乱をもたらす対立する報告がなされている。例えば、Fattom等の免疫化研究によれば、S.アウレウスやその他の莢膜が形成されたグラム陽性細菌、例えばストレプトコッカス・ニューモニエ(Streptococcus pneumonia)と同様に、S.エピデルミディスのオプソニン作用は、特定の莢膜のタイプに関連するということが示されている(29)。その他の研究において、Timmerman等は、S.エピデルミディスの、オプソニン性モノクローナル抗体を誘導する表面タンパク質を同定した(88)。Timmerman等はまた、非相同なS.エピデルミディス株に結合するその他のモノクローナル抗体も同定したが、生産された相同な株に対するモノクローナル抗体だけがオプソニン抗体であり、従って、オプソニン作用は、相同な株に対してのみ高められたが、異種株では高められなかった。従って、Fattom等とTimmerman等の研究、および、当分野におけるその他の研究(我々の研究所の、米国特許第5,571,511号および5,955,074号に記載の研究とは異なって)に基づけば、S.エピデルミディスの複数の株とS.アウレウスに広い反応性を有する抗体が、いずれの株に対してもオプソニン活性を有するとは考えにくい。これは特に、コアグラーゼ陽性と、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌の両方に結合する抗体に当てはまる。
さらに問題を難しくしているのは、ブドウ球菌上の共通の表面抗原の役割が不明確なことである。例えば、S.アウレウスの細胞壁のほとんどがリポテイコイン酸およびテイコイン酸で構成されているのにも関わらず、リポテイコイン酸およびテイコイン酸に対する抗体を防御的に扱っている先願はない。実際には、抗テイコイン酸抗体はしばしば、コントロールとして用いられてきた。例えば、Fattom等は、テイコイン酸、および、S.ホミナス(S.hominus)に対して誘導された抗体をコントロールとして用いて、S.エピデルミディスの型特異的な莢膜の多糖類に対して誘導された抗体のオプソニン活性を試験している。野生型に特異的な抗体は高いオプソニン活性を有しており、抗テイコイン酸抗体は、抗S.ホミナス抗体とは機能的に異なっていなかった(29)。
同様に、Kojima等において、その著者等は、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌によるカテーテル関連の菌血症に対する、莢膜の多糖類に対する抗体の防御作用/付着を評価し、特に、コントロールとして、テイコイン酸を発現するS.エピデルミディス株を用いた((44);436頁の「Materials and Methods」の左の欄の第一段落;右の欄の第三段落を参照)。その後の研究で、Takeda等(86)において著者等は、抗テイコイン酸抗体の有用性に対してより明白な結論に到達している:
PS/Aではなくテイコイン酸に対する抗体を惹起するように設計された免疫化プロトコールは、菌血症または心内膜炎に対する防御を生じなかった(86)。
従って、グラム陽性細菌、特にブドウ球菌(例えばS.アウレウスおよびS.エピデルミディス)による感染に対する防御における抗体の役割は不明確であるため、当業界において、このような細菌感染に対して防御するため、および、このような感染に対するこのような抗体の役割の解明を助けるためのポリクローナルおよびモノクローナル抗体が必要である。
付着/定着の防止:様々な病原性ブドウ球菌種が、それらの病原性プロセスにおける第一工程として、宿主の要素または人工的な表面へ付着する。この患者と病原体との最初の相互作用をブロックすることは、感染を予防する有効な方法である。ブドウ球菌の患者への最初の付着に関与する多くのブドウ球菌の要素が同定されているが、患者と病原体との相互作用の多くは未だ解明されていない。
ブドウ球菌感染は、特に病院、学校および診療所のような環境において、病的状況や死亡の重要な原因である。特に危険な状態の患者としては、幼児、年配の人、免疫無防備状態の人、免疫抑制された人、および、頻繁な病院滞在が必要な慢性的な症状を有する人が挙げられる。さらに、スタフィロコッカス・アウレウスの多剤耐性株の出現により、このような感染を適切なタイミングでブロックすることと、それらの治療に対する懸念と必要性が高まっている。実際に、近年の世界保健機関(World Health Organization)による「Overcoming Astionicro Oral Resistance」というタイトルの報告に、薬剤耐性のレベルの増加は、ここ数十年の医療の進歩を蝕む脅威であるという懸念が詳述されている。その問題のなかでも、入院患者における感染が高まっている。米国だけでも、毎年約14,000人の人が病院で獲得した薬剤耐性微生物に感染しており(いわゆる院内感染)、死亡している。世界的に、院内感染の60%もが、薬剤耐性微生物が原因である。
S.アウレウスによって生じる感染において、S.アウレウスの主要な生態的地位および貯蔵庫は、ヒトの前鼻孔のようである。ブドウ球菌の鼻の保菌(carriage)は、感染の疫学と病因論において主要な役割を果たす(12、30、42、59、87、91、92、94)。健康な被検体において、S.アウレウスの鼻の保菌は、時間経過で3パターンに分類することができる:約20%の人は持続性のキャリアーであり、約60%の人は断続的なキャリアーであり、約20%の人は見かけ上はS.アウレウスのキャリアーではない(42)。
ブドウ球菌の鼻の保菌は、S.アウレウス感染の罹患に関する重要な危険因子である。最大の危険状態にある患者としては、入院または外来で外科手術を受けた患者、集中治療室(ICU)に入っている患者、連続的な血液透析を受けている患者、HIVに感染した患者、AIDS患者、やけどの被害者、治療または病気によって先天免疫が衰えた人、慢性的に病気状態の患者または衰弱した患者、老人病の人、免疫系が未成熟な幼児、および、血管内に装置を有する人が挙げられる(12,30,35,42,43,52,59,92,94)。ICU患者のある研究によれば(20)、入院時、患者752人のうち166人(22%)がS.アウレウスの鼻のキャリアーであったことが発見された。これらの患者のブドウ球菌感染を発症させる確率は、ノンキャリアーに比べて顕著に大きかった(p<0.0001,相対的な危険度は59.6)。引き続きブドウ球菌に感染した30ケースのうち28ケースにおいて、鼻孔に定着しているS.アウレウス株と、感染から単離された株との同一性が発見された。さらにより著しいのは、Mest等(56)により、465人のブドウ球菌の鼻の保菌に関して陰性の患者群のうちS.アウレウス感染はわずか6人(1.3%)であったことに対して、ICUに入っている19人のS.アウレウスに関して鼻の培養物が陽性の患者のうち5人(26%)が引き続きブドウ球菌感染を発症させたことが示されている。
Chang等(11)は、肝臓に移植ユニットを入れた84人の肝硬変患者を研究した。全体で39人(46%)がS.アウレウスの鼻のキャリアーであり、これらの患者の23%が引き続きS.アウレウス感染を発症させた(ノンキャリアーではわずか4%であった)。HIV患者の研究(59)によれば、患者の49%(296人中の114人)が、S.アウレウスに関して陽性の鼻の培養物を少なくとも1つ有していたことが示された。201人の患者の34パーセントが鼻のキャリアーとみなされ、これらの38%が持続性のキャリアーであり、62%が断続的なキャリアーであった。S.アウレウス感染の21のエピソードが、これらの患者のうち13人で生じた。分子的に株を分類したところ、7人の感染した患者のうち6人において、感染した部位から単離されたS.アウレウス株が、以前に鼻孔から培養されたものと同一であったことが示された。鼻のS.アウレウスのキャリアー患者は、S.アウレウス感染を発症させる傾向が相当に強い(P=0.04;確率=3.6;寄与危険度危険=0.44)。この発見により、著者等は、HIV患者において、鼻の保菌は、S.アウレウス感染に関する重要な危険因子であると結論付けた(59)。
上述したように、抗生物質耐性は、依然としてブドウ球菌感染における主要な問題であり、同様に、これらの株の初期の生態的地位は前鼻孔である。メチシリン耐性のS.アウレウス(「MRSA」)は、十分に立証された公共の健康上の問題である。療養施設で行われたある研究において、居住者の29%が鼻孔にS.アウレウスを保有しており、その単離したもの31%がMRSAであった(47)。別の術後の腹腔内感染の研究において、MRSAが術後の腹腔内感染の原因となる病原体である可能性があり、これは、鼻での定着に関連する可能性がある、と結論付けられた(30)。
現在の技術は、鼻でのブドウ球菌定着を除去するためにムピロシン軟膏を使用している。実際に、抗生物質様のムピロシンは、鼻腔内の抗菌剤として、S.アウレウスのメチシリン感受性と耐性株との両方の鼻の保菌の根絶にうまく用いられてきた(23,30,52,81,92)。しかしながら、多くの異なる地域でS.アウレウスのムピロシン耐性株が出現している(13,19,22,51)。
これまでに、鼻での定着に関与するブドウ球菌の要素はわかっていなかった。現在、WTA(ペプチドグリカンに共有結合した複合表面が露出したポリマー)、は、S.アウレウスの鼻での定着に重要であることが発見された。これは、ブドウ球菌の鼻での定着に重要な要素の初めての実証である。WTAは、S.エピデルミディスおよびその他のタイプの細菌の生存に重要であることが示されてはいたが、これまでに、定義されたWTA突然変異体は構築されていない。化学的な変異誘発により、S.アウレウス突然変異体52A5が得られ(15)、これは、WTAの結合単位の形成を触媒する酵素を欠失していることが証明されている(9)。しかしながら、結合単位の生合成に介在する推定の酵素に連鎖している可能性がある遺伝子はわかっていない。Soldoとその協力者等によれば、バチルス・ズブチリス(Bacillus subtilis)のtagO相同体は、バチルス・ズブチリスにおける全ての陰イオン性の細胞壁ポリマーの合成に関与しており、B.ズブチリスにおけるWTA結合単位の形成を触媒していることが示された(82,83)。しかしながら、B.ズブチリスにおいてtagOは重要であり、安定して欠失させることができなかった。この新しい研究は、この役割をWTAに関連付け、この分子はS.アウレウスの病原性プロセスにおいて重要であると定義した最初の決定的な研究である。
従って、当業界において、ブドウ球菌に関する病気のためのさらなる介入の明確な必要性がある。
発明の概要
本発明の特徴は、ワクチン候補としてのWTAを提供することである。このようなワクチンによって生産された抗体は、鼻およびその他の上皮へのS.アウレウスの結合をブロックし、それによって感染プロセスにおける第一工程を予防するという二重の役割を果たす。
本発明のその他の特徴は、S.アウレウス感染に対して防御するために、食細胞活動を高めるオプソニン抗体を生成するワクチンを提供することである。一実施形態において、本ワクチンは、WTAを含んでもよい。他の実施形態において、WTAは、多数のキャリアー分子に連結していてもよい。さらなる他の実施形態において、WTAは、単独で用いてもよい。
さらに本発明のその他の特徴は、WTAに対して生じたポリクローナルまたはモノクローナル抗体(MAb)を提供することである。一実施形態において、本MAbは、キメラ化されていてもよい。他の実施形態において、本MAbは、ヒト化されていてもよい。これらのキメラ化またはヒト化MAbを用いることによって、例えば、ヒトにおいて、患者の表面へのS.アウレウスの付着を妨害するための使用が可能になる。MAbは、S.アウレウス・ニューモニエにおける第一工程のような鼻での定着およびその他の気道での定着をブロックするのに用いてもよい。他の実施形態において、これらのMAbは、例えば異物に関連する汚染のようなその他のS.アウレウスに関する病気を治療するために、全身に用いてもよい。本発明はまた、ブドウ球菌感染を治療する方法を提供し、本方法は、WTAと特異的に結合する抗体またはその抗体のフラグメントを含む医薬組成物の治療有効量を、ブドウ球菌に感染していることが疑われる患者に点滴注入することを含む。
本発明のさらなるその他の特徴は、WTAに結合するヒトのリガンドの同定、同様にそのリガンドを提供することである。このようなリガンドは、これらのリガンドに対するMAbを誘導するための抗原として作用し、そのMAbがS.アウレウスが、WTAを介してこのリガンドに結合することをブロックする、という同じ作用を有するようにできる。
さらに本発明のその他の特徴は、合成で、または化学的に生産された可溶性型のWTA全体またはWTAのフラグメントを提供することであり、これらは、様々な表面(ヒトの、および人工的な)へのS.アウレウスの付着を直接的に妨害し、様々なブドウ球菌と患者との相互作用(例えば、鼻での定着やその他の組織または留置デバイスへの付着)をブロックするのに用いられる。これは、WTAが結合したS.アウレウスと、それらの受容体に関して競合する可溶性WTAまたはそれらのフラグメントによって達成される。本発明はまた、ブドウ球菌感染を治療する方法を提供し、本方法は、可溶性型のWTA全体またはWTAのフラグメントを含む医薬組成物の治療有効量を、ブドウ球菌に感染していることが疑われる患者に点滴注入することを含む。
本発明のさらなる特徴は、S.アウレウスにおけるWTAの生産を妨害する物質の同定、およびその物質を提供することである。これらの物質はまた、細菌がヒトにおいて鼻の上皮およびその他の表面に結合する能力を失わせ、その感染プロセスを妨害することもできる。
本発明のその他の特徴は、単離されたWTA欠失ブドウ球菌生物であり、tagO遺伝子は、完全に欠失している、部分的に欠失している、または、非機能的にされている。
上記の本発明の形態は、単にS.アウレウスと患者とのWTAを介した相互作用の妨害に関する可能性を説明することを意図したものであり、本願の範囲を限定するものとみなすべきではない。これらの理念は、ヒトと獣医学的な環境の両方において用途を有する。
図面の簡単な説明
図1は、S.アウレウスのWTAの構造と、WTA生産の崩壊を示す。A.S.アウレウスのWTAの構造である。リン酸N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)とD−アラニン部分は、灰色の囲みで強調されている。MurNAcは、N−アセチルムラミン酸である。B.S.アウレウスのtagO遺伝子の位置、および、それをermBカセットで置換する戦略である。C.アルシアンブルー染色手順と銀染色手順の組合わせで染色した、WTA製剤を含むポリアクリルアミドゲルである。D.ΔtagO突然変異体は、WTAが欠失している。S.アウレウスSa113野生型(WT)、ΔtagO突然変異体(M)、および、プラスミドpRBtagOで補足されたΔtagO(MC)由来のWTA製剤における、ホスフェート、GlcNAcおよびリビトールの含量の解析である。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSD(ホスフェート,GlcNAc)、または、1回の実験で4回カウントした値の平均(リビトール)を示す。リビトール含量は、WTとMサンプルのみで決定された。
図2は、S.アウレウス野生型とΔtagOの成長の特徴を示す。A.複合培地(BM)または最小培地(IMDM)中で30℃で通気した状態の、S.アウレウス野生型(黒丸)、および、ΔtagO(白丸)の成長曲線である。B.バッチ式培養における、野生型(黒丸)、および、ΔtagO(白丸)の長期の生存の速度論である。
図3は、ΔtagOおよびΔdltA突然変異体の上皮細胞への付着が減少したことを示す。A.初期のヒト気管支の上皮細胞(NHBE)である。5つの独立した実験の平均および標準偏差(SD)を示す。B.初期のヒトの鼻の上皮細胞(HNEC)である。5つの独立した実験の結果を示す。C.ヒトの気道の上皮細胞系A549である。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSDを示す。これら5つの実験のうち3つのデータは、先願の第60/430,225号に記載されている。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p0.001)のアスタリスクによって示される。
図4は、A.野生型WTAによる、S.アウレウスの上皮細胞への結合の阻害を示す。A549細胞またはHNECが密集した層を、WTA製剤の量を増加させながらプレインキュベートし、S.アウレウス株の付着をAと同様にして解析した。野生型またはΔdltAからのWTA(0,125,250および500μg/ml)、または、WTAが欠失していること以外は同じ条件で製造されたΔtagOからの等量のサンプルを用いた。少なくとも3つの独立した実験の平均およびSDを示す。コントロールサンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p<0.001)のアスタリスクによって示される。B.WTAでコーティングしたラテックスビーズの、HNECおよびA549細胞への付着である。蛍光ビーズを、野生型(黒いバー)もしくはΔdltA(灰色のバー)からのWTA製剤、または、WTAが欠失している以外は同じ条件下で製造されたΔtagOからの等量のサンプル(白色のバー)でコーティングし、疎水性のビーズ領域をBSAでブロックした。WTAなしでインキュベートしたビーズの付着(バックグラウンド)を差し引いた。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSDを示す。C.S.アウレウス野生型またはΔtagOとのインキュベートによる、HNECにおけるIL−8の誘導である。3〜4つの実験の平均およびSDを示す。D.WTAが改変もしくは欠失した、または、フィブロネクチン結合タンパク質が欠失したS.アウレウス株の付着を、フィブロネクチンでコーティングされたマイクロタイタープレートへの付着に関して試験した。ΔfbpA/ΔfbpB8325−4で誘導された突然変異体は、2種のS.アウレウスのFn結合タンパク質をコードするfbpAとfbpBが欠失している。
図5は、A.鼻の抗菌ペプチドに対するS.アウレウス株の感受性を示す。同数の野生型(黒い四角)、ΔtagO(白丸)およびΔdltA(灰色の三角)細菌を、100μg/mlのヒトデフェンシンhNP1−3、10μg/mlのカテリシジン(cathelicidin)LL−37、または、500μg/mlのラクトフェリンと共にインキュベートし、生存可能な細菌を、様々なインキュベート時間後にカウントした。少なくとも3つの独立した実験の平均を示す。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p<0.001)のアスタリスクによって示される。B.S.アウレウスSA113野生型(黒い記号)、および、ΔtagO(白い記号)のリソスタフィンが介在する溶解である。A600=1の細菌懸濁液を、濃度1μg/mlのリソスタフィン有り(丸)、または、リソスタフィン無し(四角)で、30℃で1時間インキュベートした。その値は、最初のA600のパーセンテージとして示される。
図6は、A.BMブロス中で、クロラムフェニコール存在下(黒丸)または非存在下(白丸)で繰り返し培養した後の、プラスミドpRBtagOの安定性を示す。SDを含む。B.コトンラットの鼻孔に精製したWTAをプレ点滴注入することによる、鼻での定着の阻害である。10、6または20匹の動物を、それぞれ実験1、2または3に用いた。鼻1つあたり10CFUを超えるS.アウレウスを含む動物のパーセンテージを示す。特定の実験における動物の半分は、PBS単独(薄い灰色のバー)、または、PBSに溶解させたWTA(濃い灰色のバー)のいずれかで前処理した。実験の設定におけるさらなる違いは、方法の章で詳細に説明する。
発明の詳細な記述
定義
本発明において用いられる用語「壁テイコイン酸」(WTA)は、ブドウ球菌の細胞壁においてペプチドグリカンに共有結合した、複合表面が露出したポリマーを意味する。WTAはまた、可溶性WTA全体またはそれらのフラグメントも意味する。一実施形態において、WTAは、合成で生産されてもよい。他の実施形態において、WTAは、ブドウ球菌から単離してもよく、このようなブドウ球菌としては、これらに限定されないが、S.アウレウスが挙げられる。他の実施形態において、WTAは、ブドウ球菌生物以外から単離してもよく、このような生物としては、これらに限定されないが、L.モノサイトゲネス(L.monocytogenes)が挙げられる。WTA製剤は、可溶性WTA全体またはそれらのフラグメントで構成される。
本発明で用いられる用語「抗体」は、全長の抗体およびそれらの部分を意味する。全長の抗体は、1対のポリペプチド鎖、または、より一般的には2対のポリペプチド鎖を有し、それぞれの対は軽鎖と重鎖を含む。各重鎖または軽鎖は2つの領域、可変領域(抗原認識と結合を付与する)と、定常領域(局在化と細胞の相互作用に関連する)に分けられる。従って、全長の抗体は通常、2つの重鎖定常領域(HCまたはCH)、2つの重鎖可変領域(HVまたはVH)、2つの軽鎖定常領域(LCまたはCL)、および、2つの軽鎖可変領域(LVまたはVL)を含む。軽鎖は、ラムダまたはカッパ鎖のいずれかであり得る。従って、本発明の実施形態において、抗体は、抗体がWTAのような抗原結合するように、少なくとも1つの重鎖可変領域と、1つの軽鎖可変領域を含む。
本発明のその他の形態は、交互の相補鎖決定領域またはCDR、および、フレームワーク領域またはFRを含む可変領域を含む。CDRは、可変領域内の、一般的に抗原特異性を付与する配列である。
本発明はまた、抗体の、抗原と結合するのに十分な可変領域配列を含む部分も包含する。抗体の部分としては、これらに限定されないが、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、SFv、scFv(一本鎖Fv)が挙げられ、これらは、タンパク質分解によるインタクト抗体の切断(例えばパパインまたはペプシンによる切断)によって生産されてもよいし、または、組換え方法によって生産されてもよく、このような組換え方法においては、インタクト重鎖および軽鎖に関するcDNAは、重鎖および軽鎖のフラグメントが、別々に、または、同じポリペプチドの一部として生産されるように操作される。
本発明の範囲に含まれる抗体は、ヒト抗体、動物抗体、およびそれらの組合わせに対応する配列を含む。一実施形態において、抗体製剤は、ポリクローナル抗体を含む。他の実施形態において、抗体製剤は、モノクローナル抗体を含む。さらなる実施形態において、抗体製剤は、キメラ抗体を含む。他の実施形態において、抗体製剤は、ヒト化抗体を含む。本発明において用いられる用語「キメラ抗体」は、その他の分子(例えばヒト抗体)から得られた定常ドメインに融合した、動物抗体(例えばラットまたはマウス抗体)から得られた可変領域を有するモノクローナル抗体から得られた抗体を意味する。キメラ抗体の一つの型である「ヒト化抗体」は、ヒト可変領域の既知の配列と(できるだけ多く)マッチするように変更された(変異誘発またはCDRのグラフト化によって)可変領域を含ませてある。CDRのグラフト化は、望ましい特異性を有する抗体からのCDRを、ヒト抗体のFR上にグラフト化すること、それによって、非ヒト配列のほとんどをヒト配列で置換することを含む。それゆえに、ヒト化抗体は、既知のヒト抗体の配列とより近接してマッチする(アミノ酸配列において)。マウスモノクローナル抗体をヒト化することによって、ヒト抗マウス抗体またはHAMA応答の厳密性は減少する。本発明はさらに、HAMA応答をできる限り回避する完全ヒト抗体を含む。
改変された抗体は、例えば、トランケーションされた、または、改変された抗体をコードする遺伝子によってコードされたタンパク質またはペプチドを含む。このようなタンパク質またはペプチドは、本発明の抗体と同様に機能し得る。その他の改変、例えば、エフェクター機能(ブドウ球菌による鼻での定着をブロックする、または、緩和する能力など)を高めることができるその他の配列の付加も本発明の範囲内である。このような改変としては、例えば、抗体のアミノ酸配列へのアミノ酸の付加、抗体のアミノ酸配列におけるアミノ酸の欠失、抗体のアミノ酸配列における1またはそれ以上のアミノ酸のその代わりのアミノ酸での置換、アイソタイプスイッチ、および、クラススイッチが挙げられる。
特定の実施形態において、抗体は、そのFc領域において、細菌のタンパク質への結合が予防されるように改変されていてもよい。Fc領域は通常、好中球、マクロファージ、その他のアクセサリー細胞、相補成分、および、免疫系の受容体のための結合部位を提供する。抗体が細菌に結合し、それらをオプソニン化すると、アクセサリー細胞はコーティングされた細菌を認識し、感染に応答する。アクセサリー細胞が結合している位置の近くで細菌のタンパク質がFc領域と結合すると、これらの細胞の正常な機能は阻害される。例えば、プロテインA(S.アウレウスの細胞膜で見出される細菌のタンパク質)は、アクセサリー細胞結合部位の近くでIgGのFc領域と結合する。そうすることにおいて、プロテインAはこれらのアクセサリー細胞の機能を阻害するため、細菌の排除を妨害する。このような抗菌性の免疫応答による妨害を回避するために、本発明の抗体のFc部分は、アクセサリー細胞への結合を保持したままプロテインAの非特異的な結合を予防するように改変されていてもよい(15)。
これらの様々な形態の観点において、本発明の抗体は、全長抗体、抗体部分、キメラ抗体、ヒト化抗体、完全ヒト抗体、および、改変された抗体のクローンを含む。集合的に、これらは、特に他の指定がない限り「MAb」またはモノクローナル抗体ともいう。
本発明で用いられる用語「エピトープ」は、WTAに対する抗体によって結合する、WTAの領域を意味する。このような結合する領域は、分子の隣接する部分に存在してもよいし、またはそうでなくてもよい。
本発明で用いられる用語「抗原」は、ポリペプチド配列、非タンパク様分子、または、免疫系によって認識可能なあらゆる分子を意味する。抗原は、フルサイズのブドウ球菌のタンパク質または分子、またはそれらのフラグメントが可能であり、前記フラグメントは、全長より短いタンパク質をコードする組換えcDNAから生産される;フルサイズの分子またはタンパク質から誘導される;合成で生産される;また、生物(例えば、これらに限定されないが、ブドウ球菌)から単離する。フラグメントはまた、タンパク質分解のような酵素でのプロセシングを介して生産されてもよい。抗原はまた、ブドウ球菌のタンパク質のエピトープを包含するポリペプチド配列であってもよく、前記エピトープは、タンパク質の一次ポリペプチド配列と隣接していなくてもよい。抗原をコードするDNA配列を、当業界周知の手順によって、同定し、単離し、クローニングし、および、発現のために原核または真核細胞にトランスファーしてもよい(64)。
抗原またはそれらのエピトープは、ブドウ球菌の分子またはタンパク質のアミノ酸配列の領域と100%同一でもよいし、または、少なくとも95%同一、または、少なくとも90%同一、または、少なくとも85%同一でもよい。また、抗原は、天然のブドウ球菌の分子またはタンパク質に結合する抗体を惹起する能力は保持しながら、ブドウ球菌の分子またはタンパク質のアミノ酸配列と、95%未満、90%未満または85%未満の同一性を有していてもよい。ペプチド抗原のパーセント同一性は、例えば、GAPコンピュータープログラム(バージョン6.0)を用いて、標的抗原またはエピトープの配列と、ブドウ球菌の配列の類似部分とを比較することによって決定することができ、このプログラムは、Devereux等によって説明されており(Nucl.Acids Res.12:387,1984年)、ウィスコンシン大学のジェネティック・コンピューター・グループ(University of Wisconsin Genetics Computer Group;UWGCG)より入手可能である。GAPプログラムは、NeedlemanおよびWunschのアライメント方法を利用しており(J.Mol.Biol.48:443,1970)、これは、Smithおよびwatermanによって改訂されており(Adv.Appl.Math 2:482,1981年)、本発明において参照されているタンパク質またはヌクレオチド配列のパーセント同一性を決定するのに適用することができる。GAPプログラムの好ましいデフォルトパラメーターとしては、以下が挙げられる:(1)ヌクレオチドについては単項比較マトリックス(同一性については値1、非同一性については値0に等しい)、および、GribskovおよびBurgess(Nucl.Acids Res.14:6745,1986年)の加重比較マトリックス、これらは、SchwartzおよびDayhoff編,Atlas of Protein Sequence and Structure,National Biomedical Research Foundation,353〜358頁,1979年によって説明されている;(2)各ギャップには3.0のペナルティー、および、各ギャップにおける各記号にはさらなる0.10のペナルティー;および、(3)末端のギャップにはペナルティー無し。
あるいは、10まで、または20ユニットまでの短い領域、または、比較的高い相同性の領域(例えば抗体配列間)を簡単に比較するためには、ペプチドまたはヌクレオチド配列の定義された領域にわたるパーセント同一性は、マッチするアミノ酸またはヌクレオチドの数を、並べられた配列の全長で割り、100%を掛けることによって決定してもよい。例えばCDR中またはCDRに隣接して、MAb鎖中に1、2または3個のアミノ酸の挿入またはギャップが存在する場合、その挿入またはギャップは1つのアミノ酸ミスマッチとしてカウントされる。
抗原としては、これらに限定されないが、表面抗原、病原性抗原、および、付着抗原が挙げられる。表面抗原とは、抗原が完全なインタクト細菌の構成に含まれる場合、すなわち、抗原が細胞質内に存在しない場合に抗体接触可能な抗原である。病原性抗原とは、患者において病気を引き起こす病原性プロセスに関与する抗原である。病原性抗原としては、例えば、リポテイコイン酸(Lipoteichoic Acid: LTA)、ペプチドグリカン、毒素、フィンブリア、鞭毛、および、付着抗原が挙げられる。WTAのような付着抗原は、ブドウ球菌の上皮表面(例えば前鼻孔の上皮表面)へ付着する能力に介在する。抗原は、ブドウ球菌の非タンパク様成分(例えば炭水化物または脂質)であってもよい。例えば、ペプチドグリカン、LTA、および、WTAは、ブドウ球菌の細胞壁で見出される非タンパク様抗原である。抗原は、それらが免疫応答を惹起しさえすれば、非タンパク様分子のフラグメントで構成されてもよいし、または、それらを含んでもよい。
本発明において用いられる抗原は、WTAへの抗体応答を惹起できる分子を含む。抗原としては、WTAそのもの、または、それらのフラグメントもしくは部分が可能である。抗原はまた、無関係の分子も可能であり、すなわちいくつかの構造的な類似性によって、WTAに結合する抗体を惹起することができる分子である。従って、WTAへの結合は、このようなペプチドのエピトープのミミックへの結合によって評価してもよく、例えば、米国特許出願第09/893.615号で説明されている(この参照により開示に含まれる)。本発明の特定の実施形態において、抗原は、細菌の表面でWTAに結合する抗体を惹起する。本発明において特定に用いられる抗原は、抗体(WTAに特異的な抗体など)に特異的に結合できるあらゆる分子である。
分析(例えばELISA分析)によって、抗体が、バックグラウンドシグナルより、少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも5倍、または、少なくとも10倍大きいシグナルを生じる場合、すなわち、非特異的結合に起因するシグナルより少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも5倍、または、少なくとも10倍大きいシグナルを生じる場合、抗体は、抗原、エピトープまたはタンパク質に特異的に結合すると言う。メタノール固定細菌のELISAもしくは生きた細菌のELISA、または、その他の分析によって、抗体が、バックグラウンドシグナルより、少なくとも1.5倍、2倍、または、3倍大きいシグナルを生じる場合、抗体は細菌に特異的に結合すると言う。
本発明で用いられる「高められた食細胞活動」は、本願における方法またはその他の比較分析によって分析されたバックグラウンドレベルを越える、食細胞活動の増加を意味する。有用と思われるレベルは、細菌のタイプや感染の重症度などの特定の感染状況に応じて適宜変化し得る。例えば、高められた食細胞活性について、一実施形態において、高められた応答は、バックグラウンドの食細胞活動を越えて75%と同等であるか、または、それより大きい。他の実施形態において、高められた応答は、バックグラウンドの食細胞活動を越えて80%または85%と同等であるか、または、それより大きい。他の実施形態において、高められた応答は、バックグラウンドの食細胞活動を越えて90%または95%と同等であるか、または、それより大きい。高められた食細胞活動はまた、バックグラウンドの食細胞活動を越えて50%、55%、60%、65%、または、70%と同等であるか、または、より大きくてもよい。他の実施形態において、高められた食細胞活動は、バックグラウンドの食細胞活動、または、非特異的な、または、非オプソニン性コントロール抗体での食細胞活動と比較して、食細胞活性の統計学的に有意な増加を含む。抗体が抗原に結合することができ、抗原の食細胞への付着が促進され、それによって食細胞活動が高められる場合に、抗体は「オプソニン活性」を有する。本発明において用いられるように、オプソニン活性はまた、オプソニン性食細胞の殺菌活性に介在する好中球を測定する分析によって評価されてもよい。
「統計学的に有意な」結果の特定の測定または同定は、用いられる統計学的な試験の正確性に依存することもある。当業者であれば、用いられたあらゆる統計学的な試験の環境において、試験それ自体のパラメーターによって決定された統計学的に有意な結果を容易に認識することができる。これらの周知の統計学的な試験の例としては、これらに限定されないが、χ2試験(カイ二乗検定)、スチューデントのt検定、F検定、M検定、フィッシャーの直接確率検定、二項の直接確率検定、ポアソンの直接確率検定,一元または二元配置反復測定分散分析、および、相関係数の計算(ピアソンおよびスピアマン)が挙げられる。
本発明の抗体製剤、および、本発明のWTA製剤は、患者における全身および局所的なブドウ球菌感染の治療に有用である。局所感染は、患者の体の特定のエリア(例えば、これらに限定されないが、鼻など)で見出される。本発明において用いられる「患者」は、細菌感染の宿主のヒトおよびヒト以外の哺乳動物を含み、このような細菌としては、これらに限定されないが、ブドウ球菌感染が挙げられる。本発明において用いられる「治療」は、現存する感染のあらゆる減少、改善、または、「緩和」、同様に、将来的な感染に対する「ブロック」または予防を包含する。この観点において、ブドウ球菌に晒される前に、晒されるのと同時に、または、晒された後に、本発明のMAbまたはWTA製剤を投与することによって哺乳動物の鼻孔内のコロニー数を減少させることができる場合に、本発明の抗体製剤または本発明のWTA製剤を用いた治療は、ブドウ球菌の定着「を緩和する」と言い、この場合、上述の晒されることは、スタフィロコッカスの意図的な点滴注入によるものでもよいし、または、全身に晒されることによるものでもよい。例えば、以下で説明されている鼻での定着の動物モデルにおいて、抗体製剤またはWTA製剤を投与した後に、定着の程度、または、鼻の組織のサンプルから成長することができる細菌のコロニーの数が減少する場合に、その抗体製剤またはWTA製剤は、定着を緩和するとみなされる。抗体製剤またはWTA製剤が、本発明で説明されている鼻での定着の分析において、コロニーの数を、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも75%、少なくとも80%、または、少なくとも90%減少させる場合、その抗体製剤またはWTA製剤は定着を緩和している。100%の緩和はまた、根絶とも呼ばれる。
抗体製剤またはWTA製剤は、抗体製剤またはWTA製剤が、ブドウ球菌に晒される前に、または、晒されるのと同時に投与されることによって、ヒトまたはヒト以外の哺乳動物の鼻での定着を予防することができる場合、ブドウ球菌の定着を「ブロックする」と言い、この場合、上記の晒されることは、鼻孔への意図的な点滴注入でなされてもよいし、または、その他の方法でなされてもよい。本発明で説明されている鼻での定着の分析と同様に、コントロール哺乳動物と比較して、長期間(例えば12時間もしくはそれ以上、または、24時間もしくはそれ以上)本発明のMAbで処理された哺乳動物から採取された鼻の組織のサンプルから成長することができるブドウ球菌のコロニーが存在しない場合、その抗体製剤またはWTA製剤は定着をブロックする。また、本発明で説明されている鼻での定着の分析において、抗体製剤またはWTA製剤によって、定着された動物の数がコントロール動物と比べて減少した場合、抗体製剤またはWTA製剤は定着をブロックする。例えば、抗体製剤またはWTA製剤およびグラム陽性細菌を投与した後に、定着された動物の数が、コントロール動物に比べて少なくとも25%、少なくとも50%および少なくとも75%減少する場合、または、長期間(例えば12時間または24時間もしくはそれ以上)処理された個体から採取されたサンプルから成長することができるコロニーが存在しない場合、抗体製剤またはWTA製剤は、定着をブロックするとみなされる。
臨床的な環境において、患者における鼻での定着の存在または非存在は、鼻の綿棒を適切な細菌用の培地で培養することによって決定される。これらの培養物は、ブドウ球菌のコロニーの存在または非存在に関してスコア付けされる。このタイプの定性分析システムにおいて、ブドウ球菌の定着のブロックと緩和との区別が困難な場合がある。従って、定性分析(例えば鼻の綿棒)の目的で、抗体製剤またはWTA製剤が、長期間(12または24時間もしくはそれ以上)にわたり、それまで定着の兆候を示していないヒト患者における将来的な定着を予防する場合、定着を「ブロックする」。本発明の抗体製剤またはWTA製剤が投与される前に、すでにブドウ球菌に関して陽性であるヒト患者から採取された陽性の培養物の数が、はっきりと減少した場合、抗体製剤またはWTA製剤は、定着「を緩和する」。
本発明において用いられる「ワクチン」は、抗体または抗原を含む医薬組成物を含む。一実施形態において、ワクチンは、可溶性WTA全体またはそれらのフラグメントの製剤を含む。他の実施形態において、ワクチンは、WTAに特異的に結合する抗体の製剤を含む。他の実施形態において、WTAに特異的に結合する抗体の製剤を含むワクチンは、受動免疫療法で用いられる。さらなる他の実施形態において、ワクチンはまた、以下でさらに説明するような製薬上許容できるキャリアーも含む。
ワクチンは、グラム陽性細菌に対して高められた食細胞活性を有するオプソニン抗体の生産を刺激する場合、防御的な免疫応答を付与するとみなされる。オプソニン抗体の生産は、本ワクチンを投与されていないコントロールと比較した、本ワクチンを投与された試験被検体の血清中の上記抗体の存在によって測定してもよい。血清中のオプソニン抗体の存在は、例えば、米国特許第6,610,293号で説明されているようなオプソニン性食細胞の殺菌性の分析によって測定してもよい。あるいは、このような分析は、成人の静脈血液から単離された好中球を用いて、PMN分離培地(ロビンズ・サイエンティフィック(Robbins Scientific),カタログ番号1068−00−0)を用いた沈降によって行ってもよい。抗体、血清、またはその他の免疫グロブリン源を様々な希釈度で加え、丸底のマイクロタイタープレートのウェルを複製する。次に、好中球(約2×106細胞/ウェル)を各ウェルに加え、その後すぐに、トリプシンソイブロス(Tryptic Soy Broth)またはその他の適切な細菌用の増殖培地(10μl)中の約3×104の中期対数期の細菌を加える。免疫グロブリンを枯渇させたヒト血清を、活性な補体の源として加える。(免疫グロブリンは、本分析での使用前に、血清をタンパク質G−アガロースとタンパク質L−アガロースと共にプレインキュベートすることによってヒト血清の補体から除去される。この免疫グロブリンの枯渇により、補体中の抗ブドウ球菌抗体の濃度が最小化され、それによって補体溶液中の固有の抗体によって生じる細菌の死滅が減少する)。
プレートを37℃で一定して強く撹拌しながらインキュベートする。ゼロ時間、最初にサンプル抗体を加えた時、およびインキュベートの2時間後に、アリコートを各ウェルから採取する。各サンプルウェルから回収された各アリコート中の生存可能な細菌の数を決定するために、各アリコートを0.1%のBSA水溶液で20倍に希釈する(PMNを溶解させるため)、迅速なピペッティングによって強く混合し、血液寒天プレートで、37℃で一晩培養する(レメル(Remel),カタログ番号01−202、またはそれと同等のもの)。オプソニン活性は、2時間で採取したサンプルから観察された細菌のコロニーの数と、ゼロ時間で採取したサンプルから観察された細菌のコロニーの数とを比較することによって測定される。コロニーは、IPIミニカウントコロニーカウンター(IPI Minicount Colony Counter)を用いて数える。
ワクチン注射されていない患者のコントロール血清に比べて、ワクチンを投与することによって生成された試験血清によって、少なくとも50%多くの細菌、75%多くの細菌、および、少なくとも100%多くの細菌を死滅させる場合、ワクチンは免疫を高める。
発明の詳細な記述
本発明は、グラム陽性ブドウ球菌のWTAに結合する抗体(例えば、モノクローナル抗体、ならびに、キメラ、ヒト化および完全ヒト抗体など)、それらのフラグメント、誘導体および領域を提供する。一実施形態において、本発明の抗体は、ブドウ球菌のWTAが結合する患者のリガンドに結合する。これらの抗リガンド抗体は、例えば、WTAとそのリガンドとの相互作用を阻害することによって、ブドウ球菌の患者の表面への結合を阻害することができる。グラム陽性細菌は、グラム陰性細菌とは異なり、細胞壁の構造における差の結果としてグラム染色を吸収する。グラム陰性細菌の細胞壁は、2つの対向するリン脂質−タンパク質リーフレット(phospholipid-protein leaflets)からなる独特な外部膜で構成されており、内部リーフレット中には通常のリン脂質が含まれるが、外部リーフレット中には極めて毒性のリポ多糖類が含まれる。グラム陽性細菌の細胞壁は、2つの主要な成分、ペプチドグリカンおよびテイコイン酸を含み、加えて、種に応じてさらなる炭水化物およびタンパク質を含み、比較の点ではるかに簡単のように思われる。様々なブドウ球菌の種間でWTAの構造は異なるが、S.アウレウスのWTAに対して生じた抗体は、多少の共通したWTAの改変(例えばD−アラニンエステルまたはGlcNAcの改変)を認識することができ、その他のブドウ球菌種由来のWTAと交差反応することができる。その上、抗WTA抗体はまた、非ブドウ球菌種と特異的に結合することができる。例えば、リステリア・モノサイトゲネス(Listeria monocytogenes)は、S.アウレウスと同じWTA構造を有する。従って、S.アウレウスのWTAに特異的に結合する抗体は、L.モノサイトゲネスにも特異的に結合することができる。
本発明の抗体が標的とするグラム陽性ブドウ球菌としては、S.アウレウス(コアグラーゼ陽性菌)およびS.エピデルミディス(コアグラーゼ陰性菌)が挙げられる。
一実施形態において、本発明は、グラム陽性細菌のWTAに結合する抗体に関する。他の実施形態において、これらの抗体は、このような細菌の食細胞活動を高める。これらの抗WTA抗体としては、これらに限定されないが、ポリクローナル抗体、MAb、および、その他のMAb抗体、例えばキメラ、ヒト化、完全ヒト抗体、抗体フラグメント、および、改変された抗体が挙げられる。キメラまたはその他のモノクローナル抗体は、マウス抗体の発達を回避できる点で有利である。少なくとも1つの研究において、マウス抗TNF(腫瘍壊死因子)モノクローナル抗体を投与され、抗マウス抗体を発生させた患者は、投与された抗体に応答する(28)。このタイプの治療計画に対する免疫応答は、一般的には、ヒト抗マウス抗体応答、または、HAMA応答と呼ばれており、治療の有効性を減少させ、治療を完全に無効にすることもある。ヒト化またはキメラヒト/非ヒトモノクローナル抗体は、HAMA応答を顕著に減少させ、治療の有効性を増加させることが示されている(49)。
従って、本発明の一形態において、キメラ重鎖は、ヒト重鎖IgG、IgA、IgMまたはIgD定常領域の少なくとも一部に連結した、本発明の抗WTA抗体の重鎖可変領域の抗原結合領域を含んでもよい。このヒト化またはキメラ重鎖は、ヒト軽鎖カッパまたはラムダ定常領域の少なくとも一部に連結した抗WTA抗体の軽鎖可変領域の抗原結合領域を含むキメラ軽鎖と組み合わされていてもよい。典型的な実施形態としては、これらに限定されないが、ヒトIgG1定常領域に融合したマウス重鎖可変領域、および、ヒトカッパ軽鎖定常領域に融合したマウス軽鎖可変領域を有する抗体が挙げられる。
本発明のキメラ抗体およびその他のMAbは、1価、2価または多価の免疫グロブリンであり得る。例えば、1価キメラ抗体は、上述したように、ジスルフィド架橋を介してキメラL鎖と連結したキメラH鎖によって形成された二量体(HL)である。2価キメラ抗体は、少なくとも1つのジスルフィド架橋を介して連結した2つのHL二量体によって形成された四量体(H21−2)である。多価(polyvalent or multivalent)キメラ抗体は、鎖の集合体がベースになっていてもよく、キャリアーまたは足場を有してもよいし、有していなくてもよい。
本発明のMAbとしては、2種の異なる抗体由来の重鎖および軽鎖可変領域を含む抗体が挙げられる。一実施形態において、重鎖および軽鎖可変領域は、同じ分子(例えばWTA)に結合する2種の抗体由来である。
上記抗体に加えて、本発明はまた、本抗体をコードする遺伝子のDNA配列、同様に、そのDNAによってコードされたポリペプチドも包含する。
本発明は、全長の抗体およびそれらの部分に関するペプチド配列、および、全長の抗体およびそれらの部分をコードするDNA配列、同様に、これらのMAbに関するCDRおよびFRを含む。本発明はさらに、これらの配列に相同なDNAおよびペプチド配列を含む。一実施形態において、これらの相同DNAおよびペプチド配列は、約70%同一であるが、他の実施形態は、約75%、80%、85%、88%、90%および95%またはそれ以上同一な配列を含む。上述したように、DNAおよびペプチド配列の両方に関する同一性のレベルを決定することは、十分に当業者の習慣的な技術の範囲内である。
他の実施形態において、本発明は、MAb、軽鎖、重鎖、およびそれらの部分の生産系を考慮しており、本生産系は、1)細胞(例えば、細菌、酵母、微生物、真核細胞系、トランスジェニック植物または動物など)を含み、これは、2)本発明のMAbまたは関連するポリペプチドのいずれかの発現を指示することができる少なくとも1つの組換え核酸に連結されている。
本発明のDNA配列は、当業界周知の手順によって、同定し、単離し、クローニングし、および、発現のための原核または真核細胞にトランスファーすることができる。このような手順は、一般的に、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、同様に、Current Protocols in Molecular Biology(5,76)で説明されており、これは、参照により開示に含まれる。より特定に本発明の配列の操作に関連するガイダンスは、Antibody Engineering,and Antibodies:A Laboratory Manual(8,39)で見出すこともでき、これらはいずれも、それらの全体を参照により開示に含まれる。特定の実施形態において、当業界において標準的な技術を用いて、CDRがインタクト抗体と同じ結合特異性を維持するような方法で、あらゆるヒト抗体フレームワーク領域にCDRをグラフト化することができる。上記したように、そのCDRがヒトフレームワーク領域にグラフトされた抗体は、「ヒト化(された)」と言う。一般的に、ヒト化、および、完全ヒト抗体はまた、ヒト定常領域も含み、従って、ヒト由来の抗体のパーセンテージを最小化させ、HAMA応答も最小化させる可能性がある。
加えて、本発明の抗体(例えば、モノクローナルおよびキメラ抗体のいずれか、ヒト化および完全ヒト抗体のいずれか)のDNAおよびペプチド配列が抗体「誘導体」の基礎を形成してもよく、このような誘導体としては、例えば、トランケーションされた、または、改変された遺伝子によってコードされたタンパク質またはペプチドが挙げられる。このようなタンパク質またはペプチドは、本発明の抗体と同様に機能し得る。その他の改変、例えばエフェクター機能(細菌の食細胞活動および/または死滅など)を高めることができるその他の配列の付加も、本発明の範囲内である。
本発明はまた、製薬上許容できるキャリアーと共にWTAに特異的な抗体を含むワクチンも開示しており、ここで、抗体は、モノクローナルまたはキメラ抗体、ヒト化または完全にヒトの抗体のいずれでもよい。一実施形態において、WTAに特異的な抗体を含むワクチンを用いて、患者の表面へのブドウ球菌の付着ブロックすることもでき、このような表面としては、これらに限定されないが、鼻孔、皮膚および気道上皮(例えば肺における気道上皮)が挙げられる。一実施形態において、肺に感染しやすい患者に本抗体ワクチンを用いて、細菌感染をブロックまたは治療してもよく、このような患者としては、これらに限定されないが、嚢胞性線維症を有する患者が挙げられる。他の実施形態において、これらに限定されないがカテーテルおよびプロテーゼ(すなわち人工ひざまたは股関節)などの異物に関連するブドウ球菌の汚染をブロックまたは緩和するために、WTAに特異的な抗体を含むワクチンを患者の全身治療に用いてもよい。
あるいは、本発明のワクチンは、製薬上許容できるキャリアーと共に、単離されたWTAまたはそれらの部分を含んでもよい。一実施形態において、WTAワクチンを用いて、WTAに結合する抗体の生産を誘導してもよい。本発明はまた、WTAを含む医薬組成物も含む。一実施形態において、医薬組成物は、表面をWTAでコーティングすることによってブドウ球菌と表面との相互作用を妨害してもよい。表面としては、これらに限定されないが、患者の表面、および、人工的な表面、例えばプロテーゼまたはカテーテルで見出される表面が挙げられる。本ワクチンのWTAは、ブドウ球菌の細胞壁で、その表面への結合に関してWTAと競合する。
製薬上許容できるキャリアーとしては、滅菌した液体が挙げられ、例えば水、油、例えば石油、動物性の油、植物性の油、落花生油、ダイズ油、鉱油、ゴマ油などである。また、塩類溶液、デキストロース水溶液、および、グリセロール溶液も、特に注射用溶液のための液体キャリアーとして用いることができる。適切な製薬用キャリアーは、Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版(36)で説明されており、これは、参照により本発明の開示に含まれる。
加えて、様々な運搬担体および/またはキャリアーを用いて本発明を実施してもよい。このような担体は、貯蔵中の、および、投与の際の本MAbまたはWTAの半減期を増加させることができ、上記投与としては、これらに限定されないが、皮膚、創傷、眼、肺、または、鼻もしくは消化管の粘膜への用途、または、鼻孔への吸入法または点滴注入の際、が挙げられる。これらのキャリアーは、天然ポリマー、半合成ポリマー、合成ポリマー、リポソーム、および、半固体の投薬形態を含む(55,57,74,78,84,85)。天然ポリマーとしては、例えば、タンパク質および多糖類が挙げられる。半合成ポリマーは、改変された天然ポリマーであり、例えばキトサンであり、これは、天然多糖類のキチンの脱アセチル化型である。合成ポリマーとしては、例えば、ポリホスホエステル、ポリエチレングリコール、ポリ(乳酸)、ポリスチレンスルホネート、および、ポリ(ラクチドコグリコリド)が挙げられる。半固体の投薬形態としては、例えば、デンドリマー、クリーム、軟膏、ゲル、および、ローションが挙げられる。これらのキャリアーはまた、本MAbをマイクロカプセル化したり、本MAbに共有結合させるのに用いることもできる。
本発明は、ブドウ球菌生物のようなグラム陽性細菌に感染した、または、グラム陽性細菌に感染した疑いがある患者を治療する方法を提供する。一実施形態において、本方法は、抗WTA免疫グロブリン(モノクローナル、キメラ、ヒト化、または、完全にヒトのいずれでもよく、それらのフラグメント、領域および誘導体も含む)、および、製薬上許容できるキャリアーを含むワクチンの治療有効量を投与することを含む。他の実施形態において、本方法は、WTAまたはそれらのフラグメント、および、製薬上許容できるキャリアーを含むワクチンの治療有効量を投与することを含む。典型的な患者としては、S.アウレウス、または、その他のブドウ球菌もしくはグラム陽性感染の影響を受けるあらゆる哺乳動物または保菌者が挙げられ、例えば、ヒトおよびヒト以外の動物、例えばマウス、ラット、ウサギ、イヌ、ネコ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、霊長類、反芻動物、例えば肉牛および乳牛、スイギュウ、ラクダ、同様に、毛皮動物、群れをなす動物、実験用動物、動物園の動物、および、農場の動物、家畜小屋や畜舎で飼育された動物、家庭用のペット、および、獣医学的な動物が挙げられる。
治療有効量とは、感染の治療において、ある程度の軽減、援助、予防または予防作用を合理的に提供すると考えられている量である。治療有効量は、細菌感染をブロックするのに十分であると考えられている量であり得る。同様に、治療有効量は、細菌感染を緩和するのに足ると考えられる量であり得る。このような治療は、上記または下記で説明されるように、ブドウ球菌感染、様々な物質または無関係の病気によって生じる感染の抗生物質治療のようなさらなる治療に対する初期的な治療、または補足的な治療であってもよい。実際に、その他の抗体との併用療法は、特別に本発明の範囲内で考慮される。
本発明の抗体製剤およびWTA製剤は、以下と併せて投与してもよい:その他の抗生物質性の抗ブドウ球菌薬、例えば、ムピロシンおよびバシトラシンのような抗生物質;リソスタフィン、リゾチーム、ムタノライシン(mutanolysin)、および、セロジル(cellozyl)ムラミダーゼのような抗ブドウ球菌剤;ナイシンのような抗菌ペプチド;および、その他のランチビオティクス、または、あらゆるその他のランチオン(lanthione)を含む分子、例えばナイシンまたはスブチリン。
本発明のさらなる実施形態は、このような感染を予防する方法であり、本方法は、抗WTA抗体(モノクローナル、キメラ、ヒト化、または、完全にヒトのいずれでもよい)、および、製薬上許容できるキャリアーを含むワクチンの予防有効量を投与することを含む。他の実施形態において、本発明は、このような感染を予防する方法であり、本方法は、WTAまたはそれらのフラグメント、および、製薬上許容できるキャリアーを含むワクチンの予防有効量を投与することを含む。
予防有効量とは、ある程度のグラム陽性細菌による感染の予防を合理的に提供すると考えられている量である。このような治療は、上記または下記で説明されるように、ブドウ球菌感染、様々な物質または無関係の病気によって生じる感染の抗生物質治療のようなさらなる治療に対する初期的な治療、または補足的な治療であってもよい。実際に、その他の抗体との併用療法は、特別に本発明の範囲内で考慮される。
本発明のワクチンは、静脈内、腹膜内、体内注射、関節内、心室内、髄腔内、筋肉内または皮下注射、または、鼻腔内、皮膚、皮内、膣内、経口的、または、あらゆるその他の有効な投与方法によって投与することができる。本組成物はまた、例えば筋肉内または皮下のいずれかによって感染した特定のエリアへ注射することによって、局所投与してもよい。投与は、本ワクチンを、患者に直接的に、綿棒などでの塗布(swabbing)、浸すこと(immersing,soaking)、または、塗りつけること(wiping)によって投与することを含んでもよい。このような治療はまた、患者の体内に設置された物体に適用することもでき、このような物体としては、例えば、留置カテーテル、心臓弁、髄液シャント、関節プロテーゼ、その他の体へのインプラント、または、グラム陽性細菌への感染を引き起こす危険がある、または、患者にこのような感染を誘発する危険があるあらゆるその他の物体、器具もしくは装置が挙げられる。
本発明の組成物(抗WTA抗体を含む医薬組成物であって、前記抗体は、モノクローナル、キメラ、ヒト化または完全にヒトのいずれでもよい)を用いた治療の特に有用な結果は、グラム陽性細菌のWTAの誘導により生じるサイトカイン放出の減少であってもよい(54)。WTAは、サイトカインを誘導することができる。従って、本発明の組成物は、以下の3つのレベルで防御を高めることができる:(1)細菌にWTAが結合し、それにより上皮細胞への最初の結合をブロックし、その後の細菌の侵入を予防する;(2)細菌にWTAが結合し、それにより細菌のオプソニン作用を高め、組織および/または血液から細菌を排除する;および/または(3)WTAに結合して、サイトカイン放出を部分的または完全にブロックし、炎症性応答を調節し、ショックと組織の破壊を予防する。
最終的に、本発明は、WTA欠失ブドウ球菌生物を提供する。一実施形態において、ブドウ球菌生物はS.アウレウスである。本発明において用いられる用語「WTA欠失」は、ブドウ球菌生物が、細胞壁にWTAを含まないことを意味する。WTA欠失ブドウ球菌生物は、当業者既知の組換えDNA技術のような技術を用いて「構築する」ことができる。例えば、WTA欠失ブドウ球菌生物は、WTA合成または細菌の細胞壁へのWTAの取り込みに関与する生物学的産物を生産するブドウ球菌の遺伝子を不活性化することによって構築することができる。このような遺伝子としては、これらに限定されないが、tagO遺伝子が挙げられる。遺伝子がコードする生物学的産物が細胞に存在しない場合、または、生物学的産物が細胞中でその正常な機能を果たさなくなっている場合、その遺伝子は「不活性化されている」。遺伝子は、数種の方法によって不活性化することができる、このような方法としては、これらに限定されないが、以下が挙げられる:ブドウ球菌生物のゲノムから遺伝子全体またはその遺伝子の一部のいずれか欠失させること;1またはそれ以上のヌクレオチド位置で遺伝子のヌクレオチド配列を変化させること;または、追加のヌクレオチド配列を遺伝子のヌクレオチド配列に付加すること(すなわち、遺伝子を壊すために)。WTA欠失ブドウ球菌生物を用いて、例えば、WTA欠失突然変異体への免疫応答と、そのWTA欠失突然変異体を生成した野生型株への免疫応答とを比較することによって、患者のブドウ球菌に対する免疫応答へのWTAの作用を研究することができる。
本発明を一般的に説明したが、本発明は、発明の背景の段落で説明されている、抗生物質耐性グラム陽性細菌を発生させてしまう可能性のある深刻な問題のいくつかを克服していることは明らかである。上述したように、ブドウ球菌や連鎖球菌(例えばS.フェカーリス(S.faecalis))は、抗生物質への耐性をますます高めており、近年の薬剤耐性株の蔓延により、抗生物質治療がすっかり効力を失う可能性もある。
ここに、本発明の特定の形態を以下の材料および方法、同様に、特定の実施例の形態で示す。もちろん、これらは単に説明する目的で示されたものであり、本発明を限定する意図はない。
材料および方法
細菌株および成長条件
S.アウレウスSA113および8325−4は、実験的な感染研究で頻繁に用いられている実験用株である(61)。近年、SA113dltA突然変異体と、その突然変異体の補足のために用いられたプラスミドpRBdlt1は、詳細に説明されている(68)。8325−4で誘導された突然変異体(2種のS.アウレウスのFn結合タンパク質をコードするfbpAおよびfbpBが欠失している)は、Tim J.Foster氏(ダブリン,アイルランド)のご好意によって提供された(37)。全ての細菌株を、LBブロス(1%トリプトン,0.5%酵母抽出物,0.5%NaCl)、または、BMブロス(LBに、0.1%K2HPO4および0.1%グルコースを添加)中で、特に他の規定がない限り37℃で、成長させた。野生型細菌と突然変異型細菌との世代時間を比較するために、複合培地(BM)または合成最小培地(フェノールレッド非含有のIMDM,ギブコ(Gibco)−BRL,カールスバッド,カリフォルニア州)に、一晩の培養液を体積比1/100で植え付け、サンプル(200μl)を、96−ウェルマイクロタイタープレートのウェルに加え、30℃または37℃で強く撹拌した。数々のタイムポイントで細菌の密度をマイクロプレートリーダーで測定し、対数期の成長のために世代時間を計算した。
tagO突然変異体の生成および補足
S.アウレウスのゲノム由来の遺伝子SA0702(27)は、B.ズブチリスtagOと62%類似性を示す。それに相当する遺伝子を不活性化するために、SA0702の1001bp上流、および、1002bp下流からなるDNAフラグメントを、S.アウレウスSA113(ATCC35556)のDNAからPCRによって増幅し、KpnI/SalI(上流)とEcoRI/XbaI(下流)制限部位を用いて、KpnI/Xbalで消化した温度感受性シャトルプラスミドpBT2へ、SalI/EcoRIで消化したTn551由来のermB遺伝子と共にクローニングした。E.coliのDH5aへクローニングした後、PCR産物の配列を確認した。得られたプラスミドpBTΔtagOをS.アウレウスSA113に形質転換し、相同組換えによってゲノムへのermB遺伝子の統合を達成した。突然変異体を2.5μg/mlエリスロマイシン存在下で42℃で培養することによって濃度を高めた。tagOよりかなり大きいermBの適切な統合は、PCR解析によって確認した。1055bpのTagO全体をコードするフラグメントは欠失された。E.coliおよびスタフィロコッカスに特異的なプラスミドベクターならびに分子学的方法は、以前に説明されている(4,5,10,61,67)。近年、実質的に説明されているようにして、突然変異体のクローニング、相同組換え、および確認の手順を行った(10,68,69)。
プラスミドpRBtagOを、推定のプロモーター領域(460bpの非コーディング上流DNA)と共にtagO遺伝子を有する1720bpのPCRフラグメントをクローニングすることによって構築した。PCRプライマーは、Asp7181(上流)およびHindIII(下流)制限部位を誘導するように改変された。プライマー配列は以下の通りである:
TO−PCR1(Asp7181)
5’CGATAAGGGATAGGGTACCCAGATATAAATAATGATACG 3’(配列番号1)
TO−PCR2(HindIII)
5’GAAGAAACTCCAAAGCTTTTATTCGATATACCAAACT 3’(配列番号2)
これらのPCRプライマーにより、上記フラグメントが、同じ制限部位で消化されたシャトルベクターpRB473へライゲーションされた(67)。E.coliのDH5a中でpRBtagOを構築し、エレクトロポレーションによってS.アウレウスSA113へ形質転換した(4)。プラスミドpBRtagOの安定性を解析するために、細菌を24時間ごとに1:100で植え付けることによる連続培養(抗生物質を含まない)で細菌を培養した。希釈した細菌懸濁液を、寒天(クロラムフェニコール含有または非含有)上にプレーティングすることによって、生存可能な細菌をカウントした。
WTAの単離および特徴付け
近年説明されている通りに、ブドウ球菌のテイコイン酸を単離し、解析した(68)。簡単に言えば、細菌を、0.3%グルコースを含むBMブロスで一晩成長させ、酢酸ナトリウム緩衝液(20mM,pH4.6)に再懸濁し、ガラスビーズを用いて破砕した。2%SDSを用いて粗細胞溶解産物を抽出し、続いて酢酸ナトリウム緩衝液で全般的に洗浄することによって、細胞壁を調製した。5%トリクロロ酢酸で細胞壁を処理することによって細胞壁テイコイン酸 を放出させた。以前に説明されている通りに、比色分析によってテイコイン酸サンプル中のリンおよびヘキソサミンの量を決定した(18,68,80)。ガスクロマトグラフィーによって、リビトール含量を決定した。WTA製剤(100μl)を6NのHCl(100μl)と共に110℃で23時間加熱した;これらの条件下で、リビトールは完全に無水リビトールに変換される。メタノール(100μl)と、tert−ブタノール(10μl)を加え、サンプルを真空遠心分離機で乾燥させた。次に、リビトールを、ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド/アセトニトリル(1:1)を(50μl)用いて、110℃で2時間誘導体化した。サンプルを、n−テトラコサン(内部標準)(20μg)を含む塩化メチレン(100μl)で希釈し、DB5石英ガラスキャピラリー(30m×0.25mm;df=0.1μm;J+Wサイエンティフィック(J+W Scientific),フォルサム,カリフォルニア州)で、キャリアーガスとしてH2を用いた水素炎イオン化検出器を備えたHP5890ガスクロマトグラフ(ヒューレット・パッカード(Hewlett Packard),パロアルト,カリフォルニア州)で、解析した。同一のサンプル製剤の条件下で、n−テトラデカンに対するリビトールの応答要素を測定した。
いくつかの分析のために、以前に説明されている通りに、エタノール沈殿によってWTAをさらに精製した(54)。簡単に言えば、体積比1/10で3M酢酸ナトリウム(pH5.1)を添加し、体積3の95%氷冷エタノールを添加した後に、WTAを15時間沈殿させる。8000×gで20分間、4℃で遠心分離した後に、WTAを80%エタノールで3回洗浄し、凍結乾燥した。
WTAを分離するために、実質的にいずれかで説明されている通りに、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)によって、沈殿したWTAを、サンプル緩衝液(50mMトリス/HCl,pH6.8,10%グリセロール,2.5%ブロモフェノールブルー)に溶解させ、18%アクリルアミド含有、およびSDS非含有を含むトリス/トリシンゲルにアプライし(77)、アルシアンブルーと銀染色を併用して可視化した(70)。
標準的な手順に従って(34,61)、ファージ3A,Φ11および85をS.アウレウスSA113野生型で増殖させ、近年説明されている通りに(18)、それらの活性を、芝状のS.アウレウス株にファージ懸濁液を滴下することによって研究した。一晩培養したものを1/100で培地に植菌した後に、BMブロス(1%トリプトン,0.5%酵母抽出物,0.5%NaCl,0.1%K2HPO4、および、0.1%グルコース)またはIMDM(ギブコ−BRL)で、強く通気させながら、細菌の成長を研究した。定常期における生存率を、BMブロスを用いた同じ方法で調査した。
鼻での定着のコトンラットモデル:
近年、鼻での定着のコトンラットモデルが詳細に説明されている(45)。簡単に言えば、2%NaCl(シグマ(Sigma),セントルイス,ミズーリ州)を添加したコロンビア寒天(BD,スパークス,メリーランド州)でS.アウレウスを一晩成長させ、莢膜形成を誘導した。プレートで成長した細菌を、リン酸緩衝塩類溶液(PBS,バイオウィッタカー(BioWhitakker))で、懸濁液の透過性(%)が10%未満になるように懸濁することによって洗浄した。点滴注入する予定の動物1匹あたり1mlに相当する量の懸濁された細菌を、遠心分離によってペレット化し、次にこれを、点滴注入する予定の動物1匹あたり10μlの、抗生物質を含まないPBS、または、別の実験において、2.5μg/mlエリスロマイシン、300μg/mlスペクチノマイシン、または、10μg/mlクロラムフェニコールを含むPBS、または、ΔtagO、ΔdltA、または、補足されたΔtagOそれぞれを含むPBSに再懸濁した。6週齢の雌コトンラット(Sigmadon hispidis) を、ロンプン(Rompun)、マレイン酸アセプロマジンおよびケタミン(それぞれ2.5mg/kg,2.5mg/kgおよび25mg/kg)を併用して麻酔した。再懸濁されたS.アウレウス(109CFU)のアリコート(10μl)を、鼻腔内に滴状で点滴注入し、麻酔した動物の鼻孔それぞれに等しく分布させた。
細菌を鼻へ点滴注入してから7日間後に、動物を殺し、鼻の領域を70%エタノールで徹底的に洗い、S.アウレウスの表面への定着を除去し、鼻を外科的に除去した。鼻孔をはさみで二等分し、次に、切り出された鼻を、0.5%トウィーン(Tween)−20(シグマ)を含むPBS(500μl)中に置いた。鼻をボルテックスで、3回、それぞれ20秒間、強く撹拌し、定着した細菌を分離させ、上清50〜100μlを、7.5%NaClを添加した、血液寒天(レメル,レネクサ,カンザス州)またはトリプシンのダイズ寒天(TSA,BD)にプレーティングした。いくつかの実験において、特定の研究で用いられたS.アウレウス株の単離を補助するために、抗生物質(スペクチノマイシン300μg/ml、エリスロマイシン2.5μg/ml、または、クロラムフェニコール10μg/ml、シグマ)、または、リソスタフィン(1μg/ml)を、TSAに加えた。NaClが添加されたTSAプレートを37℃で48時間インキュベートし、S.アウレウスを成長させた。
抗生物質耐性ではない野生型S.アウレウスSA113の点滴注入による鼻での定着と、固有のコアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)の鼻での定着とを区別するために、サブトラクティブ技術を用いた。解剖された、野生型SA113を点滴注入された鼻からの上清を、TSA+7.5%NaCl(1μg/mlリソスタフィン含有および非含有)にプレーティングした。このリソスタフィン濃度で、S.アウレウスの成長が阻害されたが、コトンラットの鼻由来のCoNSは阻害されなかった(45)。鼻での定着を、TSA(リソスタフィン非含有)のCFUから、TSA(リソスタフィン含有)のCFUを引いた値として決定した。本願で説明した動物実験においては、USDAと、Biosynexus IACUCとの両方のガイドライン全てに従った。
予備実験によれば、点滴注入の前に、ストレプトマイシンまたはナフシリンで天然の鼻のフローラを除去することは、それに続くS.アウレウスによる鼻での定着に大した影響は与えなかったことが実証されている。その上、S.アウレウスの鼻での定着は、天然フローラに対して明白な影響を有さなかった。
補足されたΔtagO突然変異体を用いた実験において、突然変異体と、補足された突然変異体の両方に、抗生物質(それぞれ2.5μg/mlエリスロマイシン、または、10μg/mlクロラムフェニコール)を添加したPBSを点滴注入し、tagO遺伝子を有するプラスミドに選択的的な圧力を維持した。
WTAによる鼻での定着の緩和を研究するために、コトンラットの鼻に、3つの異なる実験において、細菌を点滴注入する前に、精製したWTAを5分間点滴注入した。比較的少数の細菌を用いて、予め点滴注入されたWTAにより効率的に競合させた。ストレプトマイシン耐性により寒天プレート上で容易に同定することができるS.アウレウスSA113野生型(3×104CFU)(45)、または、臨床的な分離株MBT5040(5×105CFU)のいずれかを、それぞれ実験1または2、および、実験3に用いた。PBS(10μl)中のSA113野生型由来のWTA(実験1および3では50μg、または、実験2では200μg)をアプライした。実験1において、WTA(50μg)での処理を、12日目と2日目に繰り返した。10、6および20匹の動物を、それぞれ実験1、2および3に用いた。各実験において、50%の動物を、WTAのPBS溶液、または、PBS単独(コントロールとして)で前処理した。
hNP1−3、LL−37、および、ラクトフェリンを用いた感受性の研究
感受性の実験用の細菌を調製するために、ミューラーヒントンブロスに、一晩の細菌培養物を体積比1/100で植え付け、中期対数期になるまで37℃で強く撹拌した。細菌を、0.05%HSAを含むリン酸カリウム緩衝液(10mM,pH7.5)で3回洗浄した。濃度1×106CFU/mlの細菌を、同じ緩衝液中の100μgのhNP1−3/ml、10μlのLL−37/ml、または、500μgのラクトフェリン/mlと共に、全ての化合物を37℃で予備加熱した後にインキュベートした。それぞれ10μlのサンプルを37℃で撹拌し、様々なタイムポイントで氷冷リン酸カリウム緩衝液で25倍希釈することによって死滅を止めた。適切な希釈物をLB寒天にプレーティングして24時間後に、生存可能な細菌をカウントした。ヒトラクトフェリンをシグマ(セントルイス,ミズーリ州)から購入した。近年説明されている通りに、hNP1−3を、ヒト顆粒球から精製した(63)。Fmoc/Bu1法、および、Rinkアミド樹脂を含むポリスチレン樹脂を用いた固相ペプチド合成によってLL−37を合成した(2)。脱保護した後に、ヌクレオシル(Nucleosil)C4カラム(150×10mm)での逆相分離用HPLCによってペプチドを精製した。分析用逆相HPLCによってペプチドの純度を調べ、その製剤が97%純粋であることがわかった。ペプチドの同一性を、エレクトロスプレーマススペクトロメトリーとMALDI−MSによって確認した。同数のS.アウレウスSA113野生型、ΔtagO、および、ΔdltA細菌を、100μg/mlのヒトデフェンシンhNP1−3、xμg/mlカテリシジンLL−37、または、500μg/mlのラクトフェリンと共にインキュベートした、生存可能な細菌を、様々なインキュベート時間後にカウントした。
上皮細胞への付着
樹立されたヒト肺胞の上皮細胞系A549(45)を、10%熱で不活性化されたウシ胎仔血清(バイオクロム(Biochrome),ベルリン,ドイツ)、および、2mMグルタミンが添加されたダルベッコ改変イーグル培地NutミックスF−12(DMEM−F12)(ギブコ−BRL,カールスバッド,カリフォルニア州)中で培養した。初期のヒト気管支の上皮細胞(NHBE)と、必要な培地成分を、クロンティクス(Clonetics,ウォーカーズビル,メリーランド州)から購入した。それらを、製造元の説明書に従って、BulletKitが添加された気管支の上皮細胞の増殖培地(BEGM)中で培養し、継代数4までを用いた。初期のヒトの鼻の上皮細胞(HNEC)と、必要な培地成分を、オリジーン(Oligene,ベルリン,ドイツ)から購入した。製造元の説明書に従ってHNECを培養し、継代数4までを用いた。全てのタイプの上皮細胞を、5×104/ウェル(A549)、2×104/ウェル(NHBE)、または、1×104/ウェル(HNEC)の細胞数で24−ウェル培養プレートに蒔き、37℃で、5%CO2下でインキュベートした。密集してきたら、単層を、RPMI1640培地(シグマ)で3回洗浄し、付着の分析に用いた。
付着実験用の細菌を調製するために、ミューラーヒントンブロスに、体積比0.01の一晩の細菌培養物を植え付け、中期対数期になるまで37℃で強く撹拌した。細菌のペレットを3回洗浄し、PBSに再懸濁した。それに続いて、0.1mg/mlのフルオレセインイソチオシアネート(FITC)を加え、細菌を37℃で1時間標識した。PBSで3回洗浄した後、細菌をRPMIに再懸濁し、ノイバウエル計算板を用いて同じ細胞数に調節した。
以下の標準化したプロトコールを用いて細菌の付着の分析を行った:24−ウェルマルチウェルプレート(約6.4〜7×104のNHBE細胞/ウェル;7×105の549細胞/ウェル;4×104のHNEC細胞/ウェル)で成長させた密集した上皮細胞単層をRPMIで2回洗浄し、FITCで標識された細菌を植え付け、RPMIに懸濁した。細菌の付着の用量依存性を、5〜100の範囲で重複感染度(MOI)を高めることによって確認し(データ示さず)、最終的に、A549、および、HNECまたはNHBE細胞それぞれに50または100のMOIを用いた。37℃で1時間、5%CO2下でインキュベートした後に、ウェルをRPMIで3回洗浄し、細胞を3.5%パラホルムアルデヒドのPBS溶液で固定した。この手順の後に、RPMIを含むが、細菌を含まないコントロールウェルにおいて、細胞の形態学的な変化は観察されなかった。PL Fluotar L63×0.7対物(ライカ・マイクロシステムズ(Leica Microsystems),ヴェッツラー,ドイツ)を備えた、ライカDMRIBDE蛍光顕微鏡を用いて、付着した細菌/mm2をカウントした。実験を三連で行い、各ウェルで10までのランダムフィールドをカウントした。これらの条件下で、アプライされたS.アウレウス野生型細胞の10.0±1.0%が、HNECに付着した(5回の実験の平均およびSD)。
上皮細胞へのS.アウレウスの付着に対する精製したWTAの作用を評価するために、以下の改変を行った。密集して成長したA549またはHNEC細胞を、異なる濃度の、RPMIに溶解させたS.アウレウスSA113野生型のまたはΔdltAの精製したWTA(125μg/ml、250μg/ml、または、500μg/ml)と共にプレインキュベートした。ΔtagO突然変異体の場合において、同じ方法(ただしWTA欠失)で製造された等量のサンプルを上皮細胞にアプライした。1時間インキュベートした後に、上述したように細胞を洗浄し、FITCで標識された細菌を植え付けた。
IL-8誘導
IL−8誘導を、付着の研究に関して上記で説明されている条件下で研究した(ただし、細菌を標識せず、HNECをS.アウレウス株と共にインキュベートし、1時間後にゲンタマイシン(100μg/ml)を添加し、続いてさらに8時間インキュベートすることによって不活性化したことを除く)。IL−8 をELISAによって定量した(R&Dシステムズ(R&D Systems),ミネアポリス,ミネソタ州)。
WTAでコーティングしたマイクロスフェアの付着
アミンで修飾された蛍光マイクロスフェア(フルオスフェアズ(FluoSpheres),直径1.0μm,黄〜緑色の蛍光,モレキュラープローブス(Molecular Probes),ユージーン,オレゴン州)をWTAでコーティングするために、ビーズを、リン酸カリウム緩衝液(PPB)(10mM,pH7.5)で洗浄し、室温で30分間、WTA(500μg/ml)(200μl)と共に、ゆっくり撹拌しながらインキュベートした。WTAはエタノール沈殿し、PPBに溶解した。WTAでコーティングしたビーズを2回洗浄し、1%BSA(シグマ)を含むPPBに再懸濁し、疎水性エリアをブロックした。BSAなしでWTAでコーティングしたビーズ(100μl)を100℃で10分間沸騰させることによって放出されたGlcNAcの量を測定することによって、吸着したWTAの量を決定した。WTAでコーティングしたビーズを、RPMIで希釈し、ノイバウエル計算板を用いて決められた濃度に調節し、様々なサンプルを同じ蛍光に関して試験した。このサンプルを、FITCで標識された細菌について説明されたのと同様にして、密集して成長したA549細胞(MOI=50,25および12.5)、または、HNEC(MOI=60,30および15)への付着の分析に用いた。505/515nm/ウェルでの相対的な蛍光を、フルオロリーダー(FL600,バイオ−TEKインスツルメンツ(Bio−TEK Instruments),ウィノースキ(Winooski),バーモント州)を用いて定量した。結果を評価するために、数回の実験で、上述したようにFITCで標識された細菌をカウントすることによって(すなわち顕微鏡でカウントすることによって)ビーズ数/mm2上皮細胞を決定した。
フィブロネクチン(Fn)への付着
細菌の固相Fnへの付着を、Wolz等によって説明されている通りに研究した(93)。簡単に言えば、96−ウェルマイクロタイタープレート(コースター(Costar),アクトン,マサチューセッツ州)を、50mM炭酸ナトリウム緩衝液(pH9.6)中の20μgのFn/ウェルで、4℃で15時間コーティングした。それに続いて、ウェルを、3%BSAのTBS(25mMトリス−HCl,100mMのNaCl、pH7,5)溶液で2時間ブロックし、TBSで2回洗浄した。細菌を、IMDM中で中期対数期になるまで成長させ、TBSで2回洗浄し、ノイバウエル計算板を用いて1×109細胞/mlに調節した。細菌懸濁液(200μl)を各ウェルに加えた。37℃でのインキュベートの1時間後に、ウェルをTBSで3回洗浄し、サフラニンで1分間染色し、マイクロプレートリーダー(スペクトラマックス(SpectraMAX)360pc,モレキュラーデバイス(Molecular Devices),サニーベール,カリフォルニア州)でA492を決定した。
hNP1−3、LL−37、および、ラクトフェリンを用いた死滅の研究
死滅の実験用の細菌を調製するために、ミューラーヒントンブロスに、体積比1/100の一晩の細菌培養物を植え付け、中期対数期になるまで37℃で強く撹拌した。細菌を、0.05%HSAを含むリン酸カリウム緩衝液(10mM,pH7.5)で3回洗浄した。濃度1×108CFU/mlの細菌を、同じ緩衝液中の、100μgのhNP1−3/ml、500μgのラクトフェリン/ml、または、100μlのLL−37/mlと共に、全ての化合物を37℃で予備加熱した後にインキュベートした。それぞれ10μlのサンプルを37℃で撹拌し、様々なタイムポイントで氷冷リン酸カリウム緩衝液で25倍希釈することによって死滅を止めた。適切な希釈物をLB寒天にプレーティングして24時間後に、生存可能な細菌をカウントした。ヒトラクトフェリンをシグマから購入した。近年説明されている通りに、hNP1−3を、ヒト顆粒球から精製した(18,68)。LL−37を固相ペプチド合成によって合成し、逆相HPLCによって精製した。LL−37のアミノ酸配列は以下の通りである:
LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTES(配列番号3)
ペプチドの純度および同一性を、HPLCとマススペクトロメトリーによって確認した。ラクトフェリンをシグマから購入した。
突然変異体のリソスタフィンに対する感受性:
S.アウレウス野生型およびΔtagOに対するリソスタフィンの活性を比較するために、B培地(B−media)に、体積比1/100で一晩の培養物を植え付け、中期対数期になるまで37℃で撹拌した。細菌をPBS中で3回洗浄した。全ての工程を4℃で行った。A600=1の細菌を、1μg/mlリソスタフィン(メルク(Merck))含有または非含有のPBS中で、30℃で1時間インキュベートした。A600の減少を、10分間ごとに、マイクロプレートリーダー(スペクトラマックス360pc,モレキュラーデバイス,サニーベール,カリフォルニア州)で測定した。
実施例を参照することによって、上記で説明した本発明をよりよく理解することができる。以下の実施例は単に説明することを意図したものであり、いずれにしても本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
実施例1:WTA欠失S.アウレウスの生成と特徴付け
人口の30〜40%における前鼻孔の定着は、重度のスタフィロコッカス・アウレウス感染の発症に関する主要な危険因子である。しかしながら、鼻孔における付着および生存に介在するメカニズムは未だにわかっていない。
本発明は、第一の突然変異体を、壁テイコイン酸(WTA,表面が露出したブドウ球菌の細胞壁ポリマー)の生産が欠失したものとを定義し、コトンラットモデルにおいて、WTAは鼻での定着に重要であることを実証する。WTAの欠失は、デフェンシンやその他の鼻の抗菌分子に対する感受性に影響を与えなかったが、ヒトの気道の上皮細胞への付着を抑制しなかった。これらのデータは、S.アウレウスによる鼻での定着の分子機構に新たな光を当て、S.アウレウス感染を予防する、および、それと戦うための戦略を提供する。
スタフィロコッカス・アウレウスは、血流による感染および敗血症の頻度と重症度の観点で、最も毒性のあるヒトの細菌の病原体の一つであり、転移性の、場合によっては慢性的な感染、および、高い死亡率を伴う。近年、バンコマイシン耐性株が出現するなど、S.アウレウスの複数の抗生物質耐性分離株の発生が増加していることから、治療不可能なS.アウレウス感染の恐怖が高まっており、新規の予防および抗感染の戦略の開発の緊急性が増加している(40)。従って、S.アウレウス感染に関する主要な危険因子の一つである鼻の保菌に対して、関心が高まっているが(90)、鼻の上皮への付着の分子機構、および、鼻の上皮での増殖は不明確なままである。数種の研究では、健康な成人群の20%は持続性S.アウレウスのキャリアーであり、一方、その他の60%は断続的に前鼻孔に定着させていることを立証している。このキャリアーの状態は、例えば、外科手術または透析を受けた患者、および、HIVに感染した患者などにおけるS.アウレウス感染の危険の増加に関連する(65)。従って、患者やヘルスケア従事者の鼻からS.アウレウスを除去するのに、多大な労力がかけられてきた。抗生物質ムピロシンがS.アウレウスの局所的な根絶に有効とされており、S.アウレウス感染の危険を減少させることができるが、ムピロシン耐性が広く蔓延したため、S.アウレウスによる鼻での定着を妨害する新たな戦略が必要とされている(51)。
ブドウ球菌細胞のエンベロープは、表面タンパク質に加えて、テイコイン酸を含み、このテイコイン酸、複合表面が露出したポリマーであり、細菌の病因論および生理学におけるその役割は、まだ完全には解明されておらず、その生合成に関してはわずかな注目しか浴びていない(31,58,71)。テイコイン酸は、ペプチドグリカンに共有結合しているテイコイン酸(壁テイコイン酸,WTA)、または、膜のグリコリピドに連結しているテイコイン酸(リポテイコイン酸,LTA)のいずれかである(31)。スタフィロコッカス・エピデルミディス(32)、および、バチルス・ズブチリス(53)における遺伝子置換の障害の研究により、WTAは、全てグラム陽性細菌の重要な成分の一つであるという仮説が導かれたが、1960年代後期にWTA欠失S.アウレウス突然変異体が説明されている(14)。しかしながら、突然変異した遺伝子や、逆突然変異の起こり得る比率に関する情報がなかったために、この研究の妥当性は疑問のままであった。S.アウレウスは、その他の全てブドウ球菌種のWTAとは異なるWTAを生産する。このユニークな構造は、S.アウレウスの病原性メカニズムに関与する可能性がある。このユニークなWTAは、〜40リビトールホスフェート反復単位で構成され、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)とD−アラニンで修飾されている(31)(図1A)。近年、WTAおよびLTAにおいてD−アラニン修飾が欠失したS.アウレウス突然変異体が説明されている(38)。この突然変異体の特徴付けにより、アラニン修飾は、デフェンシンおよびその他の陽イオン性の宿主防御要素による死滅の回避(68)、バイオフィルム形成(38)、および、マウス敗血症モデルにおける生存(18)において、主要な役割を果たすことが実証された。
WTA欠失突然変異体の生成
病原性におけるテイコイン酸の役割を徹底的に研究するために、我々は、WTA生合成遺伝子tagOを同定し、第一の定義されたWTA欠失突然変異体を生成した。それに続く以下の実施例で述べられるように、この定義された突然変異体(ΔtagO)は、コトンラットモデルにおける、S.アウレウスの鼻での定着におけるWTAの役割を実証している。
B.ズブチリスにおける以前の研究において、条件付きの突然変異体を生成することによりWTA生合成に関するいくつかの遺伝子が同定された(32,46,72,83,95)。しかしながら、生合成経路の多くの遺伝子は未だに特徴付けられていない(71)。生化学的な研究に従って(9,17,95)、第一の酵素は、GlcNAcを、UDP−GlcNAcから普遍的な細菌の脂質キャリアー、バクトプレノールへトランスファーする膜タンパク質のはずである。近年、このタイプの酵素に相同なB.ズブチリスの遺伝子のtagOが、生存率に重要であることが示されており、この遺伝子の転写を抑制すると、放射活性WTA前駆体の、細胞壁への取り込みが減少した(82)。そこで我々は、S.アウレウスと、WTAを生産する全てのグラム陽性細菌のゲノムにおいて、関連する遺伝子を同定した(データ示さず)。
S.アウレウスSa113において、S.アウレウスのtagO相同体をエリスロマイシン耐性カセットで置き換え(図1B)、それらのWTA生合成への関与の可能性を評価した。野生型S.アウレウスSa113、および、ΔtagO突然変異体由来の細胞壁を製造し、酸性化によってWTAを分離させた。ポリアクリルアミドゲル電気泳動によれば、ΔtagO突然変異体でWTAは検出不可能であったが、プラスミド(tagO遺伝子を有するpRBtagO)で補足されるとWTAが再出現した(図1C)。ΔtagO突然変異体のホスフェートとGlcNAcの含量の解析により、野生型のホスフェート(8.25%)と、GlcNAc(8.14%)がほんのわずかな量で存在することが明らかになった(図1D)。これらのわずかな量は恐らく、残留した核酸やペプチドグリカン汚染にから生じたものである。WTAの特徴であるリビトールは、突然変異体からのサンプル中でほとんど検出不可能であった(1mgの細胞壁(乾燥重量)あたり、野生型においては168nmolリビトールであったのに対し、突然変異体においては0.76nmolリビトールであった)(図1D)。このリビトールの残留した量は検出限界に近く、それ以前のその他のサンプルの泳動で、ガスクロマトグラフィーキャピラリーに残留した不純物である可能性がある。数種のS.アウレウスファージ、例えば3A52およびΦ11は、細菌の細胞の感染のための受容体としてWTAを用いることがわかっている(61,63)。tagO突然変異体はこれらのファージに対してまったく耐性であったが、野生型株および補足された突然変異体は、ファージに感染しやすかった(データ示さず)。総合すると、これらのデータにより、tagO突然変異体はWTAを欠失していることが実証された。TagOのUDP−N−アセチルグルコサミントランスフェラーゼに対する類似性(82)により、WTA合成、GlcNAcの細菌の脂質キャリアー、バクトプレノールへのトランスファーの第一の工程における役割が示される。
WTA欠失突然変異体の最初の特徴付け
野生型およびΔtagOにおける細胞壁に固定されたタンパク質のパターンにおいては、主要な差は示されなかった(データ示さず)。S.アウレウスSA113野生型と、ΔtagO突然変異体の成長の特徴を、複合培地(基礎培地,BM)と、最小培地(イスコフ改変ダルベッコ培地,IMDM)とで比較した。前鼻孔に適切な条件下で(30℃,通気良好)、世代時間は両方の株で極めて類似しており(図2A)、これは、WTAは、S.アウレウス細胞複製においてわずかな役割しか果たさないことを示す。37℃で、リッチな培地で、ΔtagO突然変異体のラグフェーズはほんのわずか増加し、世代時間は減少した(突然変異体においては61±3分間であるのに対し、野生型にいおては50±4分間;平均±SD)。定常期における野生型とΔtagOの生存率は、少なくとも6日間にわたって極めて類似していた(図2B)。
実施例2:WTAは、上皮細胞への付着に重要である
S.アウレウスSA113のその他の突然変異体、ΔdltAが説明されている(68)。この突然変異体は、WTA、および、膜に固定されたリポテイコイン酸においてD−アラニン修飾が欠失している(図1A)。それらが、ヒトの気道の上皮細胞(正常なヒト気管支の上皮細胞、NHBE)(図3A)、および、ヒトの鼻の上皮細胞(HNEC)(図3B)へ付着する能力に関して、ΔtagOとΔdltA突然変異体を解析した。HNECにおいては、両方の突然変異体の付着効率は、野生型に比べてかなり低かった(ΔtagO,80%の付着の減少;ΔdltA,55%の付着の減少;図3B)。失われた遺伝子が補足された突然変異体株は、野生型レベルの付着を示す。初期のヒト気管支細胞への付着を解析したら、類似しているが著しくはない差が見出された(図3A)。
また、ΔtagOおよびΔdltA突然変異体も、それらがヒトの気道の上皮細胞系A549に付着する能力に関して解析した(図3C)。両方の突然変異体の付着効率は、野生型株に比べてかなり低かったが(ΔtagO,51%の付着の減少;ΔdltA,66%の付着の減少;データを#1に示す)、一方で、各突然変異体の補足された株は、野生型レベルを示した。
A549細胞を、野生型S.アウレウスから単離されたWTAと共にプレインキュベートすることによって、細胞に結合する野生型S.アウレウスの数が用量依存性の減少を起こした(図4A)。しかしながら、dltA突然変異体由来のWTA製剤、または、同じ方法で製造されたが、WTAを欠失しているtagO突然変異体由来の製剤を、同じ分析に用いても、このような、野生型S.アウレウスの真核細胞への結合の減少は観察されなかった。野生型WTAでコーティングしたラテックスビーズは、コーティングされていないビーズと比べて、A549への結合において強い用量依存性の増加を示したが、一方で、ΔtagO、または、ΔdltAからのサンプルでのコーティングは、結合を起こさなかったか、または、極めて弱い結合の増加しか示さなかった(図4B)。これは、野生型WTAと上皮細胞との特異的な相互作用があることを示し、これはさらに、鼻にWTAをプレ点滴注入することによって、S.アウレウスがコトンラットの鼻に定着する能力が著しく減少することによって実証されている(図6B)。
A549において、S.アウレウス野生型、ΔtagOおよびΔdltAによる前炎症性サイトカインの誘導に有意差はなく(図4C)、これは、これら3つの株の前炎症性に関する能力は類似していることを示す。
フィブロネクチン(Fn)が介在する相互作用は、S.アウレウスのヒト細胞への結合において役割を果たし(24)、S.エピデルミディスのWTAは、固定されたFnへの付着を高めることが示されている(41)。しかしながら、ΔtagOおよびΔdltAは、インビトロにおいてFnに結合する能力の減少をまったく示さず(図4D)、これは、Fnが関与する相互作用以外の相互作用は、S.アウレウスの上皮細胞へのWTAが介在する結合に関与することを示す。
実施例 3:抗菌ペプチドおよびリソスタフィンに対する突然変異体の感受性
ヒトおよび齧歯類動物からの鼻の分泌物は、多数の陽イオン性抗菌ペプチドおよびタンパク質を含む(16,89)。ヒトおよび齧歯類動物からの気道上皮は、デフェンシン、カテリシジン、ラクトフェリンなどの多数の抗菌性物質を生産する。テイコイン酸D−アラニンエステルは、S.アウレウスのこのクラスの宿主防御要素に対する耐性において主要な役割を果たす(68,18)。加えて、インテグリンとのFnが介在する相互作用は、S.アウレウスの上皮細胞への結合において役割を果たすことが示されている(25)。以下の実施例4で実証されているように、ΔtagOおよびΔdltAのコトンラットの鼻に定着する能力は、野生型と比較すると減少している。これは、突然変異体の先天的な宿主防御要素に対する感受性が増加したためによる可能性がある。従って、S.アウレウス野生型、ΔdltA、および、ΔtagOの、ヒトデフェンシンhNP1−3、カテリシジンLL−37およびラクトフェリンに対する感受性を比較した(図5A)。LL−37が最も効力のある化合物であったが、それぞれhNP1−3およびラクトフェリンと類似した抗菌活性を達成するのに10または50倍多い量が必要であった。ΔdltA突然変異体は、全ての3種の物質に比べてかなり感染しやすかった。それに対して、ΔtagOにおけるWTAの欠失は、野生型株と比較して、3種のペプチドの活性には影響がなかった(図5A)。この結果により、鼻の患者の防御に対して、S.アウレウスのΔtagOの感受性が増加したことは恐らく、この突然変異体が、コトンラットの鼻に定着できないこととは関与していないことが示される。
また、リソスタフィンに対するS.アウレウス野生型の感受性(黒い記号)、および、ΔtagOの感受性(白い記号)も比較した(図5B)。A600=1の細菌懸濁液を、リソスタフィン有り(丸)、または、リソスタフィン無し(四角)で、濃度1μg/mlで30℃で1時間インキュベートした。図5Bの値は、最初のA600に対するパーセンテージとして示される。WTA欠失突然変異体(ΔtagO)は、野生型と比べて、リソスタフィンでの溶解に対する耐性を増加させた。実際に、ΔtagO細菌培養物へのリソスタフィンの添加によって、1時間インキュベートした後に残存した細菌の量の差はほとんど生じなかった。
実施例4:鼻での定着におけるWTAの役割
1980年代の間接的なデータが、ヒトの気道の上皮細胞への結合におけるテイコイン酸に関与しており(2)鼻での定着におけるWTAの可能性のある役割を示している。近年開発された、S.アウレウスの鼻での定着のコトンラット(Sigmadon hispidis)モデルにより、一貫して持続性のハイレベルな鼻での定着が可能である(45)。コトンラットの鼻孔は、扁平上皮,円柱上皮に対する立方骨,円柱上皮、および、多列円柱上皮エリアにおいてヒトと類似した組織学的な特性を有するため、コトンラットモデルは、ヒトのS.アウレウスのキャリアーにおける状況をよく反映している(73)。コトンラットは、多くの細菌性およびウイルス性の呼吸器のヒト病原体に感染しやすく、ヒトで観察される病気の経過と類似した経過をたどることが示されている(60)。
表1で示されるように、6週齢の雌コトンラットの鼻腔内に、同数のS.アウレウスSA113野生型、または、定義されたSA113突然変異体のいずれかを点滴注入した。7日間後に、鼻での定着を数えた。
Figure 2006514636
野生型細菌を点滴注入された全ての動物(15匹中15匹)の鼻は、平均6011CFU/鼻で定着が起こったが、ΔtagOが点滴注入されたコトンラットの鼻ではS.アウレウス細菌は検出されなかった。
追跡実験で、プラスミドpRBtagOが補足されたΔtagOによる鼻での定着を試験した。点滴注入の7日間後に、5匹の動物のうち5匹に、補足された突然変異体での定着が起こったが(表1)、野生型細菌よりも低いレベルであった。このより低いレベルの定着は、鼻における抗生物質選択的な圧力が失われ、それにより補足しているプラスミドの欠如が起こる、ということによって説明することができる。この説明は、pRBtagOは、インビトロにおいて抗生物質での選択が行われていない状態で、数日後には限定されたわずかな安定性しか示さないという発見によっても裏付けされている(図6A)。補足された突然変異体を点滴注入された動物から回収された全ての細菌はプラスミドを保持していたことに留意すべきであり、これは、WTAの存在は、継続的な鼻での定着に必須であることを示す。
また、ΔdltAが点滴注入した動物のほとんどがS.アウレウスがなく、10匹のコトンラットのうちわずか4匹しか、鼻の定着が起こらず、これらの4匹の動物の平均CFUは33CFU/鼻と低かった。これらのデータは、S.アウレウスによる鼻での定着において、インタクトのテイコイン酸は重要な役割を有することを示す。
その他の実験において、S.アウレウス野生型およびΔtagOによる鼻での定着の時間経過を比較した。細菌の点滴注入の後、12日目および2日目に、ΔtagOを点滴注入した動物における鼻での定着は、野生型を点滴注入した動物と比べて、それぞれ90.7±1.4%、および、98.3±0.3%低く(野生型またはΔtagOに感染した少なくとも10匹の動物の平均およびSD)、これは、WTA欠失により、コトンラットの鼻からの細菌の迅速な除去が起こったことを示す。
S.アウレウスに晒される前にコトンラットの鼻孔をWTAでプレコーティングすることの効果を決定した。鼻へWTAをプレ点滴注入することによって、S.アウレウスのコトンラットの鼻に定着する能力の著しい減少が起こった(図6B;PBS単独(薄い灰色のバー)と、WTAでの処理(濃い灰色のバー)との比較)。従って、鼻孔へS.アウレウスを誘導する前にコトンラットの鼻孔をWTA製剤で処理することによって、ブドウ球菌感染が緩和された。
実施例5
WTAに特異的に結合する抗体
WTAに特異的に結合する抗体は、当業者周知の方法によって生成される。米国特許第6,610,293号を参照(この参照により開示に含まれる)。例えば、WTAを特異的に認識するポリクローナル抗体は、マウスの皮下にWTA製剤を植え付けることによって生成される。WTA製剤は、WTAまたはWTAフラグメント、および、完全フロインドアジュバントで構成される。例えば、10μg、50μg、または、100μgの範囲の量の抗原が投与される。この最初の植菌に続いて、約1〜2ヶ月のインターバルで、1回またはそれ以上のブースター植菌が行われる。ブーストされる抗原製剤は、不完全フロインドアジュバント中に、WTAまたはWTAフラグメントを含む。様々な抗原の量の組合わせと、ブーストスケジュールを実行することによって、最適なWTAへの免疫応答が生じる投与およびブーストスケジュールを決定することができる。ポリクローナル抗体は、ワクチン注射されたマウスの血液を回収し、血液サンプルを遠心分離して、細胞成分から血清を分離することによって血清を調製することによって製造される。ポリクローナル抗体はまた、類似の方法によってウサギで生産してもよい。
モノクローナル抗体は、ワクチン注射されたマウスの脾臓を取り出し、回収された脾細胞からハイブリドーマ細胞系を生産させることによって製造される。例えば、ハイブリドーマは、一般的な方法によって製造される(6,79)。一般的に、ワクチン注射されたマウスからのトータルで2.135×108の脾細胞を、2.35×107のSP2/0マウス骨髄腫細胞(ATCCカタログ番号CRL1581)と混合し、遠心分離(400×g,室温で10分間)によってペレット化し、血清非含有培地で洗浄した。滅菌50ml遠心分離用コニカル中で、ほとんど乾燥するまで上清を除去し、1mlのポリエチレングリコール(PEG;mw1400;ベーリンガー・マンハイム(Boehringer Mannheim))を60〜90秒間にわたり添加することによって細胞混合物の融合体を達成する。血清非含有培地を、連続的に1,2,4,8,16および19mlゆっくり添加することによってPEGを希釈する。このハイブリドーマ細胞懸濁液を培地へ穏かに再懸濁、遠心分離(500×g,室温で10分間)によって細胞をペレット化する。上清を除去し、10%熱で不活性化されたウシ胎仔血清、0.05mMヒポキサンチンおよび16μMチミジンが添加された培地RPMI1640(HT培地)に細胞を再懸濁する。ハイブリドーマ細胞(100μl)を96−ウェル組織培養プレートの760ウェルへ植えた。8ウェル(プレートAのカラム1)に、100μl中の約2.5×104SP2/0細胞を与えた。SP2/0細胞は、24時間後に加えられる選択培地による死滅に対するコントロールとして役立つ。
ハイブリドーマを製造して24時間後に、100μlの、10%の熱で不活性化されたウシ胎仔血清、0.1mMヒポキサンチン、0.8μMアミノプテリン、および、32μMチミジンが添加されたRPMI1640(HAT培地)を各ウェルに加える。ハイブリドーマを製造して96時間後に、コントロールSP2/0細胞を細胞死に関して調べる(これは、HAT選択培地が、融合されていないSP2/0細胞をうまく死滅させているかどうかを示す)。
ハイブリドーマを製造して11日間後に、全てのウェルからの上清を、ELISAによって、WTA製剤に反応する抗体の存在に関して試験する。この予備的な分析の結果に基づき、陽性クローンのさらなる成長とMAbの単離のために、20ウェルからの細胞を24−ウェルの培養皿にトランスファーする。
キメラ抗体は、ハイブリドーマ細胞からトータルRNAを単離し、cDNAを製造し、次に、PCRの使用によって抗体の軽鎖可変領域と、抗体の重鎖可変領域をクローニングすることによって生成させてもよい。米国特許第6,610,293号を参照。一般的に、第一の鎖のcDNA合成産物は、セントリコン(Centricon)−30濃縮装置(アミコン(Amicon))を用いて精製する。回収されたcDNA40μlのうち、5μlを、PCR用のテンプレートDNAとして用いる。典型的なPCR増幅反応(100μl)は、テンプレートDNA、適切なプライマー(50pモル)、ExTaqポリメラーゼ(パンベラ(PanVera))(2.5ユニット)、1×ExTaq反応緩衝液、200μMのdNTP、1mMのMgCl2を含む。最初の96℃で5分間のインキュベートによってテンプレートを変性させる。その産物を、55℃で30秒、70℃で30秒、次に96℃で1分の熱サイクルを15回、続いて70℃で1分、次に96℃で1分間の工程サイクルを25回行うことによって増幅させる。次に、得られたPCR産物をキャリアープラスミドへクローニングし、増幅したPCR産物の配列解析を促進する。
次に、重鎖および軽鎖可変領域を、組換えキメラ抗体分子を生産するための哺乳動物発現プラスミドベクターへクローニングする。得られたベクターは、CMVプロモーターにより転写を起こして両方の抗体鎖を発現する。ネオマイシン耐性は、哺乳動物細胞のトランスフェクトに関する優性な選択マーカーとして役立つ。さらなる詳細は、米国特許第6,610,293号を参照。従って、ヒト化抗体は、当業者周知の技術によって生産することもできる(8,39)。WTAに結合するヒト抗体は、ヒト抗体を生産する動物(例えばヒト抗体遺伝子を発現するトランスジェニックマウス)を免疫化することによって生産することもできる。
ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体製剤のオプソニン性食細胞の殺菌活性は、当業者既知の様々な分析によって試験することもできる。米国特許第6,610,293号を参照。例えば、好中球が介在する殺菌性の分析を用いてもよい。一般的に、デキストラン沈降、および、フィコール−ハイパック密度遠心分離によって、成人の静脈血液から好中球を単離する。洗浄した好中球を、中期対数期の約3×104細菌(すなわちS.アウレウス)と共に、マイクロタイタープレートの丸底のウェルに加える(約106細胞/ウェル)。S.エピデルミディスに対する抗体の非存在を確認するためにスクリーニングされた子羊の血清(10μl)を活性な補体の源として用いる。
免疫グロブリン(または血清)40μlを様々な希釈度で加え、プレートを37℃で一定して強く撹拌しながらインキュベートする。サンプル10μlを、ゼロ時間で、および、インキュベートの2時間後に、各ウェルから採取する。それぞれを希釈し、強くボルテックスで撹拌し、細菌を分散させ、血液寒天プレートで37℃で一晩培養すし、生存可能な細菌の数を定量する。オプソニン性食細胞活性は、観察された細菌のコロニー数の、コントロールサンプルと比べた場合の減少(%)として示される。
ブドウ球菌感染を全身的に緩和する能力は、ラットで評価することもできる。一般的に、2日齢のウィスターラットに、〜106個のS.アウレウス(タイプ5,ATCC12605)をちょうど頭側から尾にかけて皮下注射する。感染の前の約30分間、および、感染の後の24時間および48時間に、約320μgの抗WTAのMAbを腹腔内投与する。コントロール動物には、等量の塩類溶液、または、ブドウ球菌に対するものではないコントロールMAbを投与する。全ての動物を5日間毎日観察して、生存しているかどうかを決定する。
抗体製剤が、本MAbのプレ点滴注入によって鼻孔のブドウ球菌の定着を緩和する能力は、WTAの有効性の決定に関して説明されている技術と類似した技術を用いて測定することもできる。一般的に、コトンラットの鼻に、塩類溶液、または、抗WTAのMAbを含む塩類溶液(2〜3mgの精製IgG/マウス用量1〜3×108細菌)を5分間点滴注入し、その後、3つ異なる実験で細菌を点滴注入する。比較的少数の細菌を用いて、予め点滴注入されたMAbにより効率的に競合させる。S.アウレウスSA113野生型(3×104CFU)、または、ストレプトマイシン耐性により寒天プレート上で容易に同定できる臨床的な分離株MBT5040(5×105CFU)(45)のいずれかを用いる。各実験において、動物の50%は、PBS中のWTA、または、PBS単独(コントロールとして)で前処理される。
加えて、株化されたブドウ球菌の鼻の感染を緩和するMAbの有効性を測定してもよい。一般的に、マウスに、6×107のS.アウレウスが点滴注入される。細菌を点滴注入して1日目および3日目、塩類溶液または塩類溶液中の抗WTAのMAbを定着したマウスの鼻孔に点滴注入する。5日目に、マウスを殺し、上述したように鼻を調製し、プレーティングしてS.アウレウスの存在を検出する。
結論
行われた実験の結果により、鼻での定着において、WTAおよびWTAのd−アラニンエステル、および/または、LTAが顕著な役割を有することが実証される。我々の知見にとって、WTAは、鼻での定着に重要であると同定された第一の要素である。ΔdltA突然変異体による鼻での定着の欠失を、この突然変異体の陽イオン性の抗菌成分に対する感受性の増加によるものと結論付けることもできるが、ΔtagO突然変異体の、鼻の上皮で見出される抗菌成分に対する感受性は、S.アウレウス野生型より低かった。この観察は、耐性の減少以外の理由は、壁テイコイン酸の突然変異体は、コトンラットの鼻孔へ定着できないことに関連していることを示す。
突然変異したWTAではなく野生型WTAとプレインキュベートした場合に、ΔtagO突然変異体の初期の上皮細胞および上皮細胞系への付着が減少すること、ラテックスビーズのWTAが介在する付着、および、上皮細胞への付着の用量依存性の減少により、WTAは、S.アウレウスと、気道の上皮細胞との相互作用を仲介することが示される。これらの観察はまた、WTAポリマーと、患者の要素との特異的な相互作用にも向けられる。S.アウレウスのWTAが、相補的な患者の細胞の受容体と直接相互作用するかどうか、または、その他の分子がこの相互作用に関与するかどうかを決定するべきである。いずれの場合において、フィブロネクチンおよびインテグリンは、S.アウレウスの、鼻の上皮へのWTAが介在する付着に直接的に関与していないようである。これは、テイコイン酸は、S.アウレウスのフィブロネクチンに関する受容体であると示唆していた初期の研究とは対照的である(3)。また、鼻の細胞上には2種のS.アウレウスのための受容体があり、その一方は、テイコイン酸の影響を受けないことも示唆されている(7)。この研究では、この仮説に対向して議論されているか、または、少なくともテイコイン酸は両方の相互作用を必要とすることが示唆されている。特定の哺乳動物のスカベンジャー受容体は、S.アウレウス細胞、精製されたリポテイコイン酸と相互作用することが報告されており、そのうちのいくつかは、上皮細胞上で同定されている(66)。それらは、WTAと結合することができるかどうか、および、これらの受容体またはその他の受容体は、S.アウレウスの鼻の上皮への結合に関与するかどうかを決定するべきである。
テイコイン酸のD−アラニンエステルは、鼻での定着において、主要な、ただし重要ではない役割を果たすようである。ΔtagOもΔdltAも、野生型細菌と比べて上皮細胞への付着の効率は低かったことから、2種の突然変異は、同様の方法で定着を妨害する可能性がある。しかしながら、ΔdltAは、様々な鼻の抗菌性物質への感受性がかなり高いため、患者の鼻における防御による、この株の不活性化の増加は、そのコトンラットの鼻孔に定着する能力の減少が原因である可能性がある。
テイコイン酸の上皮への付着における直接的な役割に関するさらなる証拠は、テイコイン酸のd−アラニンエステルが、上皮細胞への結合に関与するリステリア・モノサイトゲネスに由来する(1)。肺炎球菌は、ユニークなコリン含有WTAおよびLTAを生産し、これらは、コリン残基のPAF受容体への付着によって内皮細胞に結合する(21)。数種の哺乳動物のレクチン様受容体は、S.アウレウス細胞、精製したテイコイン酸または類似のポリマーと相互作用することが報告されている(62)。このタイプの受容体は、S.アウレウスの鼻の細胞への付着に介在するという推測もできる。
上記の実験は、S.アウレウスと、患者の細胞との分子的な相互作用と、これまで不明確であった、ブドウ球菌細胞のエンベロープにおけるWTAの役割に新たな光を当てるものである。様々なブドウ球菌種は、それらのWTA構造の点で極めて多様であり(26)、これらの差が、特定の宿主生物、および、皮膚または粘膜の特定のエリアに関して、所定の種の指向性において役割を果たす可能性がある。実際に、ポリリビトールホスフェートWTAは、S.アウレウスに特有であり、その他のブドウ球菌種ではまったく見出されない(26)。ポリマー組成に関係なく、細胞壁とWTAとの間の結合単位は保存されており、tagOの相同体は、リステリア属、エンテロコッカス、連鎖球菌、杆菌、および、クロストリジウム属などの全てのWTAを生産するグラム陽性細菌で見出される。S.エピデルミディスおよびB.ズブチリスは、生存のためにその存在が必要のようであることから、S.アウレウスは、WTAの非必須性の点でユニークといえる(32,82)。従って、tagOは、殺菌性であってもなくてもよいが、それらの定着する能力を妨げることができる新規の抗菌性物質の興味深い標的の一つである。その上、S.アウレウスのWTAは、能動的または受動的なワクチン注射の新規の標的とみなすこともできる。
以上、本発明を十分に説明したが、当業者であれば、同等の範囲内で、および、本発明の本質および範囲から逸脱せず、かつ過度の実験を必要としない条件下で本発明を実施できることを認識でき、加えて、本発明を特定の実施形態および実施例の観点で説明したが、本発明者等は、さらなる改変が可能であると考える。本願は、上述の原則に従った本発明のあらゆる改変法、使用、または、改変を含むことを意図している。
ここで開示された本発明の明細書および実施を考察することによって、本発明の他の実施形態は当業者には明白である。明細書および実施例は単なる典型例とみなされ、本発明の真の範囲および本質は以下の請求項によって示されるものとする。以下の引用文献は、特に、参照により本発明の開示に含まれる:
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図1Aは、S.アウレウスのWTAの構造を示す。リン酸N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)とD−アラニン部分は、灰色の囲みで強調されている。MurNAcは、N−アセチルムラミン酸である。 図1Bは、S.アウレウスのtagO遺伝子の位置、および、それをermBカセットで置換する戦略である。 図1Cは、アルシアンブルー染色手順と銀染色手順の組合わせで染色した、WTA製剤を含むポリアクリルアミドゲルである。 図1Dは、ΔtagO突然変異体が、WTAが欠失している。S.アウレウスSa113野生型(WT)、ΔtagO突然変異体(M)、および、プラスミドpRBtagOで補足されたΔtagO(MC)由来のWTA製剤における、ホスフェート、GlcNAcおよびリビトールの含量の解析である。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSD(ホスフェート,GlcNAc)、または、1回の実験で4回カウントした値の平均(リビトール)を示す。リビトール含量は、WTとMサンプルのみで決定された。 図2は、S.アウレウス野生型とΔtagOの成長の特徴を示す。Aは、複合培地(BM)または最小培地(IMDM)中で30℃で通気した状態の、S.アウレウス野生型(黒丸)、および、ΔtagO(白丸)の成長曲線である。Bは、バッチ式培養における、野生型(黒丸)、および、ΔtagO(白丸)の長期の生存の速度論である。 図3Aは、ΔtagOおよびΔdltA突然変異体の上皮細胞への付着が減少したことを示す。初期のヒト気管支の上皮細胞(NHBE)である。5つの独立した実験の平均および標準偏差(SD)を示す。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p0.001)のアスタリスクによって示される。 図3Bは、ΔtagOおよびΔdltA突然変異体の上皮細胞への付着が減少したことを示す。初期のヒトの鼻の上皮細胞(HNEC)である。5つの独立した実験の結果を示す。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p0.001)のアスタリスクによって示される。 図3Cは、ΔtagOおよびΔdltA突然変異体の上皮細胞への付着が減少したことを示す。ヒトの気道の上皮細胞系A549である。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSDを示す。これら5つの実験のうち3つのデータは、先願の第60/430,225号に記載されている。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p0.001)のアスタリスクによって示される。 図4Aは、野生型WTAによる、S.アウレウスの上皮細胞への結合の阻害を示す。A549細胞またはHNECが密集した層を、WTA製剤の量を増加させながらプレインキュベートし、S.アウレウス株の付着をaにおけると同様にして解析した。野生型またはΔdltAからのWTA(0,125,250および500μg/ml)、または、WTAが欠失していること以外は同じ条件で製造されたΔtagOからの等量のサンプルを用いた。少なくとも3つの独立した実験の平均およびSDを示す。コントロールサンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p<0.001)のアスタリスクによって示される。 図4Bは、WTAでコーティングしたラテックスビーズの、HNECおよびA549細胞への付着である。蛍光ビーズを、野生型(黒いバー)もしくはΔdltA(灰色のバー)からのWTA製剤、または、WTAが欠失している以外は同じ条件下で製造されたΔtagOからの等量のサンプル(白色のバー)でコーティングし、疎水性のビーズ領域をBSAでブロックした。WTAなしでインキュベートしたビーズの付着(バックグラウンド)を差し引いた。少なくとも5つの独立した実験の平均およびSDを示す。 図4Cは、S.アウレウス野生型またはΔtagOとのインキュベートによる、HNECにおけるIL−8の誘導である。3〜4つの実験の平均およびSDを示す。 図4Dは、WTAが改変もしくは欠失した、または、フィブロネクチン結合タンパク質が欠失したS.アウレウス株の付着を、フィブロネクチンでコーティングされたマイクロタイタープレートへの付着に関して試験した。ΔfbpA/ΔfbpB8325−4で誘導された突然変異体は、2種のS.アウレウスのFn結合タンパク質をコードするfbpAとfbpBが欠失している。 図5は、Aでは、鼻の抗菌ペプチドに対するS.アウレウス株の感受性を示す。同数の野生型(黒い四角)、ΔtagO(白丸)およびΔdltA(灰色の三角)細菌を、100μg/mlのヒトデフェンシンhNP1−3、10μg/mlのカテリシジン(cathelicidin)LL−37、または、500μg/mlのラクトフェリンと共にインキュベートし、生存可能な細菌を、様々なインキュベート時間後にカウントした。少なくとも3つの独立した実験の平均を示す。野生型サンプルと対比した有意差(両側でのスチューデントのt検定で計算された)は、1つ(p<0.05)、2つ(p<0.01)、または、3つ(p<0.001)のアスタリスクによって示される。
Bでは、S.アウレウスSA113野生型(黒い記号)、および、ΔtagO(白い記号)のリソスタフィンが介在する溶解である。A600=1の細菌懸濁液を、濃度1μg/mlのリソスタフィン有り(丸)、または、リソスタフィン無し(四角)で、30℃で1時間インキュベートした。その値は、最初のA600のパーセンテージとして示される。
図6は、Aでは、BMブロス中で、クロラムフェニコール存在下(黒丸)または非存在下(白丸)で繰り返し培養した後の、プラスミドpRBtagOの安定性を示す。SDを含む。
Bでは、コトンラットの鼻孔に精製したWTAをプレ点滴注入することによる、鼻での定着の阻害である。10、6または20匹の動物を、それぞれ実験1、2または3に用いた。鼻1つあたり10CFUを超えるS.アウレウスを含む動物のパーセンテージを示す。特定の実験における動物の半分は、PBS単独(薄い灰色のバー)、または、PBSに溶解させたWTA(濃い灰色のバー)のいずれかで前処理した。実験の設定におけるさらなる違いは、方法の章で詳細に説明する。
【配列表】
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Claims (38)

  1. 患者のブドウ球菌感染を治療する方法であって、患者の鼻孔に、WTAに特異的に結合する抗体またはそれらのフラグメントを含む組成物の治療有効量を点滴注入することを含み、その治療により定着が緩和またはブロックされる、前記方法。
  2. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するポリクローナル抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するモノクローナル抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記組成物は、WTAに特異的に結合する複数種のMAbを含み、前記MAbのアミノ酸配列は同一ではない、請求項1に記載の方法。
  5. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するキメラ抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するヒト化抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するヒト抗体を含む、請求項1に記載の方法。
  8. 少なくとも1種の抗ブドウ球菌薬の点滴注入をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記抗ブドウ球菌薬は、リソスタフィンおよびナイシンから選択される、請求項8に記載の方法。
  10. 前記ブドウ球菌感染は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択される、請求項1に記載の方法。
  11. 前記抗体フラグメントは、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、SFv、および、scFvから選択される、請求項1に記載の方法。
  12. 前記ブドウ球菌感染は、S.アウレウス(Staphylococcus aureus)感染である、請求項1に記載の方法。
  13. 患者の鼻孔に、可溶性型のWTA全体またはWTAのフラグメントを含む組成物の治療有効量を点滴注入することを含み、その治療により定着が緩和またはブロックされる、患者のブドウ球菌感染を治療する方法。
  14. 少なくとも1種の抗ブドウ球菌薬の点滴注入をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記抗ブドウ球菌薬は、リソスタフィンおよびナイシンから選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ブドウ球菌感染は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択される、請求項13に記載の方法。
  17. 前記ブドウ球菌感染は、S.アウレウス感染である、請求項13に記載の方法。
  18. WTAに特異的に結合する抗体またはそれらのフラグメントの治療有効量を含む組成物であって、前記抗体またはそれらのフラグメントは、患者へ投与されるとブドウ球菌の定着を緩和またはブロックする、前記組成物。
  19. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するポリクローナル抗体を含む、請求項18に記載の組成物。
  20. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するモノクローナル抗体を含む、請求項18に記載の組成物。
  21. 前記組成物は、WTAに特異的に結合する複数種のMAbを含み、前記MAbのアミノ酸配列は同一ではない、請求項18に記載の組成物。
  22. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するキメラ抗体を含む、請求項18に記載の組成物。
  23. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するヒト化抗体を含む、請求項18に記載の組成物。
  24. 前記組成物は、WTAに特異的に結合するヒト抗体を含む、請求項18に記載の組成物。
  25. 前記フラグメントは、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、SFv、および、scFvから選択される、請求項18に記載の組成物。
  26. 前記定着は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択されるブドウ球菌感染を引き起こす、請求項18に記載の組成物。
  27. 前記ブドウ球菌の定着は、S.アウレウス感染を引き起こす、請求項18に記載の組成物。
  28. (a)請求項18に記載の組成物;および、
    (b)製薬上許容できるキャリアー、
    を含むワクチン。
  29. 前記定着は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択されるブドウ球菌感染を引き起こす、請求項28に記載のワクチン。
  30. 前記ブドウ球菌の定着は、S.アウレウス感染を引き起こす、請求項28に記載のワクチン。
  31. 可溶性型のWTA全体またはそれらのフラグメントの治療有効量を含む組成物であって、前記WTAまたはそれらのフラグメントは、患者へ投与されるとブドウ球菌の定着を緩和またはブロックする、前記組成物。
  32. 前記定着は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択されるブドウ球菌感染を引き起こす、請求項31に記載の組成物。
  33. 前記ブドウ球菌の定着は、S.アウレウス感染を引き起こす、請求項31に記載の組成物。
  34. (a)請求項31に記載の組成物;および、
    (b)製薬上許容できるキャリアー、
    を含むワクチン。
  35. 前記定着は、局所的感染、全身感染および異物の汚染から選択されるブドウ球菌感染を引き起こす、請求項34に記載のワクチン。
  36. 前記ブドウ球菌の定着は、S.アウレウス感染を引き起こす、請求項34に記載のワクチン。
  37. 構築の際にtagO遺伝子が不活性化された、単離された構築されたWTA欠失S.アウレウス生物。
  38. ΔtagOである、請求項37に記載の単離されたS.アウレウス生物。
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