JP2007070307A - Immunostimulant complex - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、免疫刺激剤(Immunostimulant:免疫賦活剤または免疫促進剤などとも呼ばれる)の技術分野に属し、特に、免疫刺激性オリゴヌクレオチドを、天然の多糖類の一種と複合体化することにより得られる、安全で、薬効の高い免疫刺激性複合体を提供することに関する。 The present invention belongs to the technical field of immunostimulants (also referred to as immunostimulants or immunostimulants), and in particular, is obtained by complexing an immunostimulatory oligonucleotide with a kind of natural polysaccharide. To provide a safe, highly medicinal immunostimulatory complex.
免疫応答の刺激活性を有するオリゴヌクレオチド(以下、免疫刺激性オリゴヌクレオチド、免疫刺激性核酸または免疫刺激性DNAと記述することがある)は、1984年にTokunagaらによりBCGの抗腫瘍性成分を検索する過程で発見された。そして、その活性化作用がシトシン・グアニン
ジヌクレオチド(5'-CpG-3':所謂CpG配列)を含む特定の塩基配列に起因するものであることが明らかにされた。
脊椎動物または植物以外のCpG配列をもつゲノムDNAにも同様の活性が認められている。免疫刺激活性にはCpGコアの前後の配列も重要と考えられ、特に、メチル化されてないCpGを有し、その前後に置換プリン(Pu)と置換ピリミジン(Py)が配列した5'-PuPuCpGPyPy-3'が、代表的な非メチル化CpGモチーフとしてコンセンサスを得ている。
ここで、非メチル化CpGモチーフとは、よく知られているように、少なくとも1つのシトシン(C)−グアニン(G)配列を含む短いヌクレオチド配列(一般的には4〜10個のヌクレオチドから成る配列)であって、該シトシン−グアニン配列におけるシトシンの5位がメチル化されていないものを指称する。なお、以下の説明において、CpGとは、特にことわらなり限り非メチル化CpGを意味する。 Here, as is well known, an unmethylated CpG motif is a short nucleotide sequence (generally consisting of 4 to 10 nucleotides) containing at least one cytosine (C) -guanine (G) sequence. Which is not methylated at the 5-position of cytosine in the cytosine-guanine sequence. In the following description, CpG means unmethylated CpG unless otherwise specified.
有用なCpGモチーフ(ヘキサマー)の例を以下に記載する(ただし、A:アデニン、G:グアニン、C:シトシン、T:チミン、U:ウラシル)。
AACGTT、AGCGTT、GACGTT、GGCGTT、AACGTC、AGCGTC、GACGTC、GGCGTC、AACGCC、AGCGCC、GACGCC、GGCGCC、AACGCT、AGCGCT、GACGCT、およびGGCGCT
これらの配列を含む8〜100個程度で構成されるオリゴヌクレオチドが免疫刺激活性を有するものである。
AACGTT, AGCGTT, GACGTT, GGCGTT, AACGTC, AGCGTC, GACGTC, GGCGTC, AACGCC, AGCGCC, GACGCC, GGCGCC, AACGCT, AGCGCT, GACGCT, and GGCGCT
An oligonucleotide composed of about 8 to 100 containing these sequences has immunostimulatory activity.
以下の配列は、NK細胞の活性化に有効と報告されたCpGモチーフを含む免疫刺激性オリゴヌクレオチドの例である(下線部分がCpGモチーフを示し、また、大文字はチオール化DNAを表わす)。
CpGモチーフ以外にも、免疫刺激性核酸として知られている幾つかの配列がある。例記すると、5'TTTT3'のようにチミジンに富むTリッチ核酸、5'GGGG3'のようにグアニジンに富むGリッチ核酸、チミジンとグアニジンの両方に富むT Gリッチ核酸、シチジンに富むCリッチ核酸などが非CpG免疫刺激性核酸として最近注目されている。
これらの免疫刺激性核酸の免疫系細胞に対する効果の大きな特徴は、抗原提示細胞を活性化することである。マウスやヒトの単球、マクロファージ、樹状細胞などに直接作用して、IL-6、TNF-α、IL-12、IFNα/β、IL-18、一酸化窒素などの免疫力増強作用をもつサイトカインを産生させる。
免疫性疾患に対する治療用の核酸ならびにDNAワクチンの組成物に関する特許出願が、最近、増えており、例えば、ザ ユニバーシティ オブ アイオワ リサーチ ファウンデーションの出願によるものは、ウイルス、細菌、真菌または寄生体の感染によって引き起こされる免疫系不全や、ガンにかかっているヒトや動物の処置、リポ多糖やエンドトキシンの暴露から生ずる気流の急性減少を起こした被験体のための治療的使用などのため、またはアジュバント用に多数のCpGモチーフ系の配列を提案している(特許文献6〜8)。また、CpGモチーフをDNAワクチンに使用する特許の出願で、魚介類に対するものも認められる(特許文献9)。同様に、動物のパルボウイルスの感染予防の目的のためのものもある(特許文献10)。さらに、特許文献1、11および12などにも、免疫刺激活性を有する類似の配列が多数記載されている。
Patent applications relating to nucleic acid and DNA vaccine compositions for the treatment of immune diseases have recently increased, for example, the University of Iowa Research Foundation application is due to viral, bacterial, fungal or parasitic infections. Many for the treatment of humans and animals with cancer, the treatment of humans and animals with cancer, therapeutic use for subjects who have acute reductions in airflow resulting from exposure to lipopolysaccharides and endotoxins, or for adjuvants The sequence of the CpG motif system is proposed (Patent Documents 6 to 8). In addition, patent applications that use the CpG motif in DNA vaccines are also recognized for fish and shellfish (Patent Document 9). Similarly, there is one for the purpose of preventing infection of animal parvovirus (Patent Document 10). Furthermore, Patent Documents 1, 11 and 12 describe many similar sequences having immunostimulatory activity.
アンチセンスDNAを用いる遺伝子治療の場合と同様に、免疫刺激性オリゴヌクレオチドのリン酸バックボーンは、ヌクレアーゼ耐性化のために、ホスホジエステル結合の部分がホスホロチオエート結合に修飾されている例が多い。また、免疫刺激性オリゴヌクレオチドの細胞との親和性を高める目的でリポソーム、カチオン脂質、コレステロールなどのトランスフェクション剤を併用する例も多く見られる。
遺伝子治療の際のアンチセンスDNAのトランスフェクション剤としては、当初、レトロウイルスまたはアデノウイルスがin vitroで極めて見込みのある結果を与えたが、これら天然由来のウイルスの炎症性、免疫原的性質、ならびに突然変異誘発および細胞ゲノム中への組み込みの危険性が原因して、これらのin vivoにおける使用は制限されている。
As anti-sense DNA transfection agents for gene therapy, retrovirus or adenovirus initially gave very promising results in vitro, but the inflammatory, immunogenic properties of these naturally occurring viruses, And due to the risk of mutagenesis and integration into the cellular genome, their use in vivo is limited.
天然由来の遺伝子のトランスフェクション剤の代替物として、ウイルス系よりも取り扱いが簡単であるのみならず、細胞へDNAを確実に効率良く集中させることが可能な人工材料の非ウイルス系キャリアーの使用が提示された。
現在、非ウイルス性の人工キャリアーとしてよく検討されているのはポリエチレンイミン(PEI)である。多数の異なった付着細胞および浮遊細胞ライン中では、3次元的分岐構造のカチオンポリマーであるPEIは、ある場合には平均以上のトランスフェクション率を引き起こす結果になった。
また、PEIと同様、窒素を含む置換基で修飾された、種々のカチオン性ポリマー、カチオン性脂質などが遺伝子キャリアー、トランスフェクション剤、薬物担体などという名称で、最近、多数の特許が出願されるようになってきた。
しかしながら、PEIのようなカチオン性ポリマーの安全性についてはほとんど確認されていないのが現状である。カチオン性を付与するには、通常、アミノ基の存在が不可欠であるが、アミノ基を有する物質は生理活性が高く、体内毒性等の危険性が考えられる。事実、今まで検討されたいかなるカチオン性ポリマーも未だ実用に供されておらず、医薬品添加物辞典等に記載されていない。
However, at present, the safety of cationic polymers such as PEI has hardly been confirmed. In general, the presence of an amino group is indispensable for imparting cationic properties. However, a substance having an amino group has a high physiological activity and is considered to have a risk such as in vivo toxicity. In fact, any cationic polymer studied so far has not yet been put into practical use, and is not described in a pharmaceutical additive dictionary or the like.
一方、筋肉内注射製剤の臨床薬として実際に使用されている多糖類に、β-1,3-グルカンが存在する。この多糖は天然では三重螺旋構造をとっていることが古くから知られている(非特許文献11)。さらに、この多糖は、既に生体内での安全性が確認されており、婦人科癌に対する免疫増強法の筋肉内注射薬として20年以上の使用実績がある(非特許文献12および13)
このようなβ-1,3-グルカンを、DNA等の生体材料とコンジュゲートし、遺伝子キャリアーに使用できることが知られている。この先行技術には、天然のβ-1,3-グルカン、すなわち、三重螺旋構造を有するβ-1,3-グルカンをそのまま使用し、これと生化学活性のある材料を、共有結合を介して、β-1,3-グルカン/生体材料のコンジュゲートを製造する方法が述ベられている。
また、最近、本発明者らにより、β-1,3-グルコシド結合を主鎖とする多糖類が、人工的に処理されることで、各種の核酸と新しいタイブの複合体を形成することが見出された。
β-1,3-グルカンに免疫刺激活性があることは従来から知られており、アジュバントとしてワクチンまたは免疫刺激性核酸に添加される例が報告されている(特許文献16および17)。
CpGモチーフおよびβ-1,3-グルカンは、夫々単独で使用した場合の免疫刺激効果はそれほど顕著に現れるものではない。しかし、本発明者らは、シゾフィランのような特定のβ-1,3-グルカンをCpGモチーフのような免疫刺激剤オリゴヌクレオチドと組み合せ、両者を特定の条件で処理することにより安定な複合体を形成させ、それを抗原提示細胞に投与することで、免疫に関わるサイトカインの産生量を相乗的に増加できることを見出した(特許文献18)。この複合体は、免疫刺激剤として有用であるが、免疫刺激作用などにおいて更なる向上がなされることは勿論望ましい。
本発明の目的は、安全な材料を用い、免疫刺激性オリゴヌクレオチドと組み合わせることによって、抗原提示細胞に対して優れた免疫刺激効果を奏する免疫刺激剤を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an immunostimulatory agent that exhibits an excellent immunostimulatory effect on antigen-presenting cells by using a safe material and combining with an immunostimulatory oligonucleotide.
本発明者らによる上記特許文献18に開示された発明は、天然から入手できる安全な多糖であるβ-1,3-グルカンと免疫刺激性オリゴヌクレオチドとの複合体から成る新しいタイプの免疫刺激剤に関するものである。ここで、該免疫刺激剤において実際に用いられるβ-1,3-グルカンは、専ら、シゾフィランに代表される短鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖を有するか、そのような側鎖を有しないβ-1,3-グルカンであった。これは、核酸との複合体は、β-1,3-グルカンの側鎖の置換割合を少なくするほどより安定であるという事実も知られており(特許文献19)、長鎖のβ-1,6-グルコシド結合分岐を有するβ−グルカンが短い側鎖のβ-1,3-グルカンと同様に免疫刺激性核酸と複合体化しうるのか、また、得られたものが免疫刺激の効果を十分に発揮しうるのかに関しては全く知見がなく、寧ろ否定的であると考えられていたからである。
しかしながら、本発明者が研究を重ねた結果、驚くべきことに、免疫刺激性ヌクレオチドと組み合せて用いると、長鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖を持つβ-1,3-グルカンの方が、短鎖のβ-1,6-結合側鎖またはそのような側鎖を有しないβ-1,3-グルカンに比べて、免疫刺激効果の著しく向上した複合体を形成することが見出された。
かくして、本発明は、免疫刺激性オリゴヌクレオチドと、長鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖を有するβ-1,3-グルカンとから成る免疫刺激性複合体を提供するものである。
However, as a result of repeated studies by the present inventors, surprisingly, when used in combination with an immunostimulatory nucleotide, β-1,3-glucan having a long β-1,6-glucoside-binding side chain is used. Compared to short β-1,6-linked side chains or β-1,3-glucans that do not have such side chains, it is more likely to form a complex with a significantly improved immune stimulating effect. It was issued.
Thus, the present invention provides an immunostimulatory complex comprising an immunostimulatory oligonucleotide and a β-1,3-glucan having a long β-1,6-glucoside-binding side chain.
本発明の複合体を抗原提示細胞に投与することにより、免疫力増強に有効なサイトカインの産生量を飛躍的に増大させることが可能となる。 By administering the complex of the present invention to an antigen-presenting cell, it is possible to dramatically increase the amount of cytokine production effective for enhancing immunity.
よく知られているように、β-1,3-グルカンとはβ-1,3-グルコシド結合を主鎖とする多糖類の総称である。β-1,3-グルカンとしては、従来より、側鎖を持たないカードラン、β-1,6-グルコシド結合により主鎖に結合した側鎖のグルコース残基の数(長さ)が1個のシゾフィラン(ソニフィラン:SPGと略記される)、グリフォラン、レンチナンなどが茸類から抽出されている。本発明者らによる前記特許文献18において開示した免疫刺激性複合体において用いているβ-1,3-グルカンは、専ら、このように側鎖を有しないか、または短鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖をもつものであった。 As is well known, β-1,3-glucan is a general term for polysaccharides having a β-1,3-glucoside bond as the main chain. β-1,3-glucan has a curdlan without side chain, and the number of side chain glucose residues (length) bonded to the main chain by β-1,6-glucoside bond Schizofiran (Sonifilan: abbreviated as SPG), glyforan, lentinan, etc. are extracted from moss. The β-1,3-glucan used in the immunostimulatory complex disclosed in the above-mentioned Patent Document 18 by the present inventors exclusively has no side chain as described above or a short β-1,3-glucan. It had a 6-glucoside bond side chain.
一方、パン酵母(Saccharomyces
cerevisiae)やカンジダ菌(Candida albicans)の細胞壁から抽出されるβ-グルカンは、比較的長いβ-1,6-グルコシド結合の側鎖が主鎖のβ-1,3-グルカンに結合していることが知られている。このタイプのβ-グルカンは分子量が約100万を超え、粒子状に凝集しており、溶媒に溶けにくく、また、側鎖の中に更に分岐の存在するものもある(非特許文献16〜19)。その構造に関して、パン酵母やカンジダ菌由来のものから抽出されたフラクションにはβ-1,6-グルコシド結合側鎖中のグルコース残基数が10〜50個程度と報告されている(非特許文献16、20、21)。パン酵母壁から抽出・精製されたものはZymosan(ザイモサンまたはザイモザン)と呼ばれ、以前より免疫研究用の試薬として販売され多用されている。その他にも長鎖のβ-1,6-結合を有するβ-グルカンとしてアガリクス(Agaricus blaziriensis)由来のものもあるが、その場合は、β-1,6-結合が主鎖でβ-1,3-結合が側鎖と言われている。
cerevisiae) and Candida albicans cell wall extract β-glucan has a relatively long β-1,6-glucoside bond side chain bound to the main chain β-1,3-glucan It is known. This type of β-glucan has a molecular weight of more than about 1 million, aggregates in the form of particles, is hardly soluble in a solvent, and some of the side chains are further branched (Non-Patent Documents 16 to 19). ). Regarding the structure, it has been reported that the fraction extracted from baker's yeast or Candida-derived fractions has about 10-50 glucose residues in the β-1,6-glucoside-bonded side chain (Non-patent Document) 16, 20, 21). The one extracted and purified from the baker's yeast wall is called Zymosan (zymosan or zymosan), and has been widely used as a reagent for immunity research. In addition, there is a β-glucan having a long-chain β-1,6-linkage derived from Agaricus (Agaricus blaziriensis), in which case β-1,6-linkage is the main chain and β-1, 3-bonds are said to be side chains.
本発明の免疫刺激性複合体を構成する多糖は、上述の各種文献にも記載されているように長鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖を持つβ-1,3-グルカンであり、図1に示す基本構造を有するものである(非特許文献17参照)。なお、この図1の構造式は、側鎖にβ-1,6-グルコシド結合鎖のみを含む単純な場合であるが、側鎖の一部にβ-1,3-分岐を有するものも本発明のβ-1,3-グルカンに含まれるものとする。かくして、本発明は、PCT/JP2004/006793(特許文献18)に開示されている免疫刺激性複合体の発明に対して選択発明としての意義を有するものである。 The polysaccharide constituting the immunostimulatory complex of the present invention is a β-1,3-glucan having a long β-1,6-glucoside-bonded side chain as described in the above-mentioned various documents. 1 has the basic structure shown in FIG. 1 (see Non-Patent Document 17). The structural formula in FIG. 1 is a simple case where the side chain includes only a β-1,6-glucoside bond chain, but the structure having a β-1,3-branch in a part of the side chain is also present. It is included in the β-1,3-glucan of the invention. Thus, the present invention has significance as a selective invention with respect to the immunostimulatory complex disclosed in PCT / JP2004 / 006793 (Patent Document 18).
本発明において長鎖のβ-1,6-グルコシド結合側鎖とは、その側鎖を構成するグルコース残基の数が平均4個以上であるような長さを有する側鎖であり、好ましくは、当該グルコース残基の数が平均10個以上、一般に平均10〜50個有するものを指称する。 In the present invention, the long-chain β-1,6-glucoside-bonded side chain is a side chain having a length such that the average number of glucose residues constituting the side chain is 4 or more, preferably , Refers to those having an average number of glucose residues of 10 or more, generally 10 to 50 on average.
本発明の免疫刺激性複合体を構成する主剤として用いる免疫刺激性オリゴヌクレオチドとは、免疫応答を刺激し免疫力の増強に活性を有するオリゴヌクレオチドであり、前記文献に記載されているような各種のオリゴヌクレオチドが例示されるが、それらに限定されるものではない。本発明において対象となる免疫刺激性オリゴヌクレオチドとしては、各種の非メチル化CpGモチーフを含むものが好適に使用される。また、同様に例示した、非CpG免疫刺激性オリゴヌクレオチド(非メチル化CpGモチーフ以外の免疫刺激性オリゴヌクレオチド)も使用することができる。非CpG免疫刺激性オリゴヌクレオチドは、単独またはCpGモチーフと組み合わせて使用される。投与されるこれらのオリゴヌクレオチドはマクロファージなどの免疫細胞に作用し、サイトカインの産出等を介して免疫力を高める効果がある。 The immunostimulatory oligonucleotide used as the main agent constituting the immunostimulatory complex of the present invention is an oligonucleotide that stimulates an immune response and has an activity to enhance immunity, and is variously described as described in the above document. These oligonucleotides are exemplified, but not limited thereto. As the immunostimulatory oligonucleotide to be used in the present invention, those containing various unmethylated CpG motifs are preferably used. Similarly, non-CpG immunostimulatory oligonucleotides (immunostimulatory oligonucleotides other than unmethylated CpG motifs) exemplified in the same manner can also be used. Non-CpG immunostimulatory oligonucleotides are used alone or in combination with CpG motifs. These administered oligonucleotides act on immune cells such as macrophages and have an effect of enhancing immunity through production of cytokines and the like.
本発明で使用するオリゴヌクレオチドのリン酸バックボーンは、ヌクレアーゼ耐性を増すために、主鎖のホスホジエステル結合の部分をホスホロチオエートまたはホスホロジチオエート修飾したものが、通常、用いられるが、ホスホジエステル結合が一部または全部保持されたものでも差し支えない。 The oligonucleotide phosphate backbone used in the present invention is usually a phosphorothioate or phosphorodithioate modified portion of the main chain phosphodiester bond in order to increase nuclease resistance. Some or all of them may be retained.
CpGモチーフを含むオリゴヌクレオチドをβ-グルカンと組み合わせて本発明の複合体をスムーズに調製するために、用いるDNAに予めpoly(dA)のテールを付加しておくことが望ましい。 In order to smoothly prepare the complex of the present invention by combining an oligonucleotide containing a CpG motif with β-glucan, it is desirable to add a tail of poly (dA) to the DNA to be used in advance.
もう一つの主剤であるβ-1,3-グルカンの好適な例としては、入手の容易な点から、パン酵母壁からの抽出物であるザイモサン(Zymosan:以下、Zymと略記とすることもある)が挙げられる。この抽出物は、上述したような長鎖の側鎖をもつβ-1,3-グルカン55〜60%程度の他、マンナンなどの糖類、タンパク質、キチン質、糖脂質、灰分などを含む混合物である。抽出物からタンパク等の共雑物を出来るだけ除去し・精製されたものが試薬として入手でき、さらに次亜塩素酸塩処理などの化学処理を加えた精製品もある。但し、精製品のみならず、長鎖の側鎖をもつβ-1,3-グルカンを上記程度に含有するものであれば、抽出混合物も使用可能である。ザイモサンの他、前述のカンジダ細胞壁から抽出されるもの等も使用可能である。 As a preferred example of β-1,3-glucan, which is another main ingredient, zymosan (hereinafter, abbreviated as Zym), which is an extract from the baker's yeast wall, is available because of its availability. ). This extract is a mixture containing saccharides such as mannan, protein, chitin, glycolipid, ash, etc., in addition to the β-1,3-glucan 55-60% having the long side chains as described above. is there. Proteins and other contaminants removed from the extract as much as possible and purified are available as reagents, and there are also refined products with chemical treatments such as hypochlorite treatment. However, an extraction mixture can be used as long as it contains not only the purified product but also β-1,3-glucan having a long side chain to the above extent. In addition to zymosan, those extracted from the aforementioned Candida cell wall can also be used.
免疫性刺激オリゴヌクレオチドと長側鎖のβ-1,3-グルカンの複合体を調製するには、本発明者らによる特許文献15に詳細に記述されている、シゾフィランのような短側鎖のβ-1,3-グルカンと核酸との複合体を調製する方法に準じて行うことができる。ただし、水性溶媒には難溶であり、高度に自己複合体化している長側鎖β-1,3-グルカンのランダムコイル状への解離をアルカリ水溶液によって行う方法はあまり有効でなく、非プロトン性極性溶媒を用いる方法が好適である。すなわち、ジメチルスルホキシド(DMSO)のような極性溶媒に試料のβ-グルカンを溶解してランダムコイルに解いた後、同様にDMSOに溶解した核酸を加え、さらに水を混合することによって、免疫性刺激性オリゴヌクレオチドと長側鎖β-1,3-グルカンとから成る、ハイブリッド状の複合体が形成される。 In order to prepare a complex of an immunostimulatory oligonucleotide and a long side chain β-1,3-glucan, a short side chain such as schizophyllan described in detail in Patent Document 15 by the present inventors was used. This can be carried out according to a method for preparing a complex of β-1,3-glucan and nucleic acid. However, the method of dissociating long side chain β-1,3-glucan, which is poorly soluble in aqueous solvents and highly self-complexed into random coils, is not very effective and is not effective. A method using a polar solvent is preferred. In other words, after the sample β-glucan is dissolved in a polar solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) and dissolved in a random coil, nucleic acid dissolved in DMSO is added in the same manner, and water is further mixed to stimulate immune stimulation A hybrid complex consisting of a functional oligonucleotide and a long side chain β-1,3-glucan is formed.
オリゴヌクレオチドと多糖との複合体形成の確認は円偏光二色性(CD)スペクトルの測定で行うことができる。そして、複合体化に伴うCDスペクトルの挙動は、ザイモサンのような長側鎖のβ-1,3-グルカンを用いた場合とシゾフィラン(SPG)のような短側鎖のβ-1,3-グルカンを用いた場合とでは違っている。例えば、Zym/CpGDNA複合体のコンフォメーションはSPG/CpGDNA複合体のコンフォメーションと異なる結果が得られている(後述の実施例および比較例参照)。 Confirmation of the complex formation between the oligonucleotide and the polysaccharide can be performed by measuring a circular dichroism (CD) spectrum. The behavior of the CD spectrum associated with the complexation is as follows when β-1,3-glucan with a long side chain such as zymosan is used and β-1,3-β with a short side chain such as schizophyllan (SPG). It is different from using glucan. For example, the conformation of the Zym / CpGDNA complex is different from the conformation of the SPG / CpGDNA complex (see Examples and Comparative Examples described later).
また、SPGに代表される短い側鎖をもつβ-1,3-グルカンを用いた場合のオリゴヌクレチドと形成する複合体はβ-グルカン2本と核酸1本とから成る3重らせん状の複合体であることが判明している。これに対して、長い側鎖のβ-1,3-グルカンとオリゴヌクレオチドとから成る複合体の構造は、原料自身が複雑な混合物であることに加え、両原料物質の配合比率や熟成条件などの変動により定まった構造のものではなく、比較的幅広くとることができる。そして、その変動は免疫力増強の目的に使用する場合に、特に支障となることはなく、その変動に応じて免疫刺激機能を変化させることができる点において有利である。 When β-1,3-glucan with a short side chain represented by SPG is used, the complex formed with the oligonucleotide is a triple helical complex consisting of two β-glucans and one nucleic acid. It has been found that On the other hand, the structure of the complex consisting of long side chain β-1,3-glucan and oligonucleotide is not only a complex mixture of raw materials, but also the mixing ratio and aging conditions of both raw materials. It is not a structure determined by the fluctuations of, but can be relatively wide. And when the fluctuation is used for the purpose of enhancing immunity, there is no particular hindrance and it is advantageous in that the immune stimulation function can be changed according to the fluctuation.
本発明に従う安定な複合体を得るための長側鎖β-1,3-グルカン/免疫刺激性オリゴヌクレオチドの至適配合比率は重量比で約2〜6倍程度、熟成の温度と時間は4〜5℃で2日以上が好ましい。調製した複合体は水に溶け、取扱いが容易である。抗原提示細胞に投与した場合のサイトカインの産生量は、複合体を形成しない場合に対しては大幅に増大し、かつ、SPGと複合体化した場合に比べても顕著に増大する結果が得られている(後述の実施例参照)。これは、SPGと複合体化する場合と複合体の構造が相違することに因るのかも知れない。
以下、長側鎖β-1,3-グルカンとしてザイモサンを用いる場合の実施例に沿って、本発明の特徴を更に具体的に示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
The optimum blending ratio of long side chain β-1,3-glucan / immunostimulatory oligonucleotide for obtaining a stable complex according to the present invention is about 2 to 6 times by weight, and the aging temperature and time are 4 Two days or more are preferable at -5 ° C. The prepared composite is soluble in water and easy to handle. Cytokine production when administered to antigen-presenting cells is greatly increased compared to the case where no complex is formed, and significantly increased compared to when complexed with SPG. (Refer to Examples described later). This may be due to the difference in structure of the complex from the case of complexing with SPG.
Hereinafter, the features of the present invention will be described more specifically along with examples in which zymosan is used as the long side chain β-1,3-glucan, but the present invention is not limited to these examples.
ザイモサン(Zym)とオリゴヌクレオチド(poly(dA))の円偏光二色性(CD)による複合体化観察
<ザイモサンの分析>
本実施例で用いたザイモサンはSaccharomyces
cerevisiaeの細胞壁から得られた粒状物で、GPCによる分子量は100万以上、元素分析の重量比はC/H/N=42.3/7.0/2.30であった(InvivoGen社より入手)。さらに、非特許文献20、21および22を参考に、ジメチルスルホキシド(DMSO)法で可溶化した試料をZymolyase消化することによって主鎖のβ-1,3-鎖を除去し、これをTOF-MS(アプライドバイオシステムズ・Mariner ESI-TOF使用)にて分析したところ、側鎖の平均分子量約3000(重合度換算による側鎖のグルコース数:約15)であった。
Observation of complexation by circular dichroism (CD) of zymosan (Zym) and oligonucleotide (poly (dA)) <Analysis of zymosan>
The zymosan used in this example is Saccharomyces.
It was a granular material obtained from the cell wall of cerevisiae. The molecular weight by GPC was 1 million or more, and the weight ratio of elemental analysis was C / H / N = 42.3 / 7.0 / 2.30 (obtained from InvivoGen). Furthermore, with reference to Non-Patent Documents 20, 21, and 22, a sample solubilized by the dimethyl sulfoxide (DMSO) method was digested with Zymolyase to remove the β-1,3-chain of the main chain, and this was converted to TOF-MS. When analyzed by using Applied Biosystems / Mariner ESI-TOF, the average molecular weight of the side chain was about 3000 (number of glucose in the side chain in terms of polymerization degree: about 15).
入手したザイモサンはDMSOに溶解してサンプル調製に用いた。DNAはAmersham Biosciencesより入手したPolydeoxyadenylic Acid (poly(dA))を同様にDMSOに溶解して用いた。サンプル調製条件は、NaClaq 150mM、Poly(dA) 12.5μg/ml、およびTris 30mMを固定し、Zymを0〜90μg/ml(Vw=0.90)まで変えたサンプルを用意し、3日間5℃にて保存した後、CD測定を行った。測定用サンプルの薬剤比率を表1に示した。 The obtained zymosan was dissolved in DMSO and used for sample preparation. For the DNA, Polydeoxyadenylic Acid (poly (dA)) obtained from Amersham Biosciences was similarly dissolved in DMSO and used. Sample preparation conditions were NaClaq 150 mM, Poly (dA) 12.5 μg / ml, and Tris 30 mM fixed, and samples with Zym changed from 0 to 90 μg / ml (Vw = 0.90) were prepared for 3 days at 5 ° C. After storage, CD measurement was performed. The drug ratio of the measurement sample is shown in Table 1.
測定で得られたCDスペクトルを重ね書きした結果を図2Aに示した。poly(dA)の濃度を一定(12.5μg/ml)にして、Zymの濃度を少しずつ増やしていくと260nm付近のスペクトル強度が顕著に増大する。このことはZymがpoly(dA)と複合体化することによってDNAのコンフォーメーションが変化することを示している。そして260nmにおけるCD強度はZym/poly(dA)重量比が4〜6倍付近(Zym量で60〜90μg)で最大となることが認められた(図2B)。 The result of overwriting the CD spectrum obtained by the measurement is shown in FIG. 2A. When the poly (dA) concentration is kept constant (12.5 μg / ml) and the Zym concentration is gradually increased, the spectral intensity around 260 nm increases remarkably. This indicates that the conformation of DNA is changed by complexing Zym with poly (dA). The CD intensity at 260 nm was found to be maximized when the Zym / poly (dA) weight ratio was around 4 to 6 times (60 to 90 μg in Zym amount) (FIG. 2B).
ザイモサン(Zym)またはシゾフィラン(SPG)とオリゴヌクレオチド(poly(dA))との複合体形成における経時変化の円偏光二色性(CD)観察(比較例1を含む)
DMSOに一定量溶解したザイモサンとdA40mer(北海道システムサイエンス社より入手)、ならびにNaClaqおよびTrisを配合した試料液を調製した(表2参照)。比較のためZymの代わりにシゾフィラン(SPG)を用いたものも用意した。試料液は5℃で保存したが、混合直後より適当な時間間隔でCD測定を行った。
Observation of circular dichroism (CD) over time in complex formation between zymosan (Zym) or schizophyllan (SPG) and oligonucleotide (poly (dA)) (including comparative example 1)
A sample solution containing zymosan and dA40mer (obtained from Hokkaido System Science) dissolved in DMSO and NaClaq and Tris was prepared (see Table 2). For comparison, a sample using schizophyllan (SPG) instead of Zym was also prepared. The sample solution was stored at 5 ° C., but CD measurement was performed at an appropriate time interval immediately after mixing.
比較例のSPGを用いてDNA(poly(dA))と複合体を形成させる場合、図4Aおよび図4Bに見られるように熟成時間の経過とともに250 nm付近のCD値は上昇し、264nm付近のCD値は逆に低下する。この変化はSPGと複合体を形成することによってDNAのコンフォメーションがC2’-endのAnti型からsyn型へ変化することによるものと解析される(非特許文献22)。
一方、本発明のZymを用いた場合のCDの変化を見ると、図3Aおよび図3Bに示すように、251 nm付近のCD値は一旦は上昇するが、途中から逆に低下すること、および262nm付近のCD値は上昇するという、SPGの場合と異なる現象が認められた。この結果は、ザイモサンと複合体を形成する場合のDNAのコンフォメーションは、C2’-endのAnti型からC3’- end型へ変化することによるものと解釈される。なお、図3Bと図4Bの結果から、ザイモサンの複合体が安定化する時間はSPGの場合の70〜80時間に比べると、50時間程度と短くてすむことも判明した。
On the other hand, looking at the change in CD when using the Zym of the present invention, as shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the CD value near 251 nm once rises, but decreases on the contrary, and A phenomenon different from that of SPG was observed in which the CD value near 262 nm increased. This result is interpreted as a change in the DNA conformation when forming a complex with zymosan from C2'-end Anti type to C3'-end type. From the results shown in FIGS. 3B and 4B, it was also found that the time required for stabilization of the zymosan complex can be as short as about 50 hours compared to 70-80 hours in the case of SPG.
ザイモサン(Zym)とCpG-dA40(CpG)の円偏光二色性(CD)による複合体形成の観察
DNAとしてホスホロチオエート化したCpG DNAの3’末端に40merのdAを付加した核酸(配列番号1:CpG-dA40と略記)を用い、実施例2と同様の条件でZymによる複合体化を行い、CD測定を測定した。測定用サンプルの薬剤比率を表2に示す。
Observation of complex formation by circular dichroism (CD) of zymosan (Zym) and CpG-dA40 (CpG)
Using a nucleic acid (SEQ ID NO: 1: abbreviated as CpG-dA40) with a 40-mer dA added to the 3 ′ end of phosphorothioated CpG DNA as DNA, complexation with Zym was performed under the same conditions as in Example 2, and CD Measurement was measured. Table 2 shows the drug ratio of the measurement sample.
サンプル調製直後のCD測定結果を図5Aに、3日後に測定した結果を図5Bに示す。その結果、実施例2のpoly(dA)で認められた現象と同様なコンフォメーションの変化が起こることが、260nm付近のCD値の経時変化から確かめられる。 FIG. 5A shows the CD measurement result immediately after sample preparation, and FIG. 5B shows the result measured after 3 days. As a result, it is confirmed from the change over time in the CD value around 260 nm that the same conformational change as that observed in the poly (dA) of Example 2 occurs.
ザイモサン(Zym)とCpGDNAのゲル電気泳動による複合体化観察(比較例2を含む)
CpGDNAとして配列番号1で示すCpG-dA40を用い、ザイモサンとの複合体(Zym/CpGDNA)をゲル電気泳動で調べた。比較例として、CpGDNAのみおよびザイモサンの代わりにシゾフィラン(SPG)で複合体化したサンプル(SPG/CpGDNA)も用いた。サンプルの調合条件は表4に示す。3日間5℃で保存した後、20Vで3hゲル電気泳動を行った。ゲルは3%DMSOを含む2wt%アガロースゲル、緩衝液には3%DMSOを含むTAE Bufferを用いた。
Observation of complexation of zymosan (Zym) and CpGDNA by gel electrophoresis (including Comparative Example 2)
Using CpG-dA40 represented by SEQ ID NO: 1 as CpGDNA, a complex with zymosan (Zym / CpGDNA) was examined by gel electrophoresis. As a comparative example, only CpGDNA and a sample (SPG / CpGDNA) complexed with schizophyllan (SPG) instead of zymosan were also used. Table 4 shows the sample preparation conditions. After storing at 5 ° C. for 3 days, gel electrophoresis was performed at 20 V for 3 h. The gel used was 2 wt% agarose gel containing 3% DMSO, and the buffer used was TAE Buffer containing 3% DMSO.
図6の電気泳動の結果から、レーン2のCpG DNAのみを泳動したバンドと比べて、レーン3,4の多糖と熟成させた試料を泳動したバンドでは高分子量側にシフトしていることから、CpG DNAはZymおよびSPGと複合体を形成しているということがわかる。また、Zym/CpG DNA複合体の方がSPG/CpG
DNA複合体より分子量が大きいことも認められた。
From the results of electrophoresis in FIG. 6, compared to the band in which only the CpG DNA in lane 2 was migrated, the band in which the sample aged with the polysaccharide in lanes 3 and 4 was migrated was shifted to a higher molecular weight side. It can be seen that CpG DNA forms a complex with Zym and SPG. Also, the Zym / CpG DNA complex is more SPG / CpG
It was also observed that the molecular weight was larger than the DNA complex.
Zym/CpGDNA複合体のサイトカイン産生量測定(1)(比較例3を含む)
表5に示す組成のサンプルを調製した。使用したDNAは、本発明で用いるCpGモチーフ含有の配列番号1に記載したCpG DNAおよび比較例として用いるCpGモチーフを含まない配列番号2に記載のnon-CpG DNAで、いずれもリン酸バックボーンがS-オリゴ型のものである。複合体のもう一つの成分である多糖には、本発明のザイモサン(Zym)を用いた。比較例として、複合体の構成物質であるDNAのみ(CpG DNAおよびnon-CpG DNA)、Zymのみ並びにコントロール(生理食塩水)のサンプルも調製した。
Measurement of cytokine production of Zym / CpGDNA complex (1) (including comparative example 3)
Samples having the compositions shown in Table 5 were prepared. The DNA used was the CpG DNA described in SEQ ID NO: 1 containing the CpG motif used in the present invention and the non-CpG DNA described in SEQ ID NO: 2 not containing the CpG motif used as a comparative example. -Oligo type. The zymosan (Zym) of this invention was used for the polysaccharide which is another component of a composite_body | complex. As comparative examples, samples of DNA only (CpG DNA and non-CpG DNA) that are constituents of the complex, Zym alone, and control (saline) were also prepared.
サイトカイン産生量を測定する方法としてELISA法(Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay:酵素免疫測定法)を用いた。あらかじめ抗体がついているプレートに、サンプルを加え、サンプル中のサイトカインが抗原となり、抗原抗体反応が起こる。次に、抗体に酵素を修飾したものを加え、再度、抗原抗体反応を起こす。そして、最後に、酵素に対応した基質を加えることで、酵素基質反応が起こるために発色し、その吸光度を分光光度計で測定するものである。Cell lineにはマウス由来のマクロファージ様細胞:J774A.1(BALB/c
macrophage, mouse):DMEM+Penicillin−Streptomycin+10%FBSを用い、細胞数を測定した後、最終細胞濃度が1.0×106cells/mlになるように細胞を調整し、96wellマイクロプレートに100μlずつ添加(細胞数:1.0×105cells/well)した。20時間、37℃、5%CO2で培養し、各濃度に調整したサンプル溶液をそれぞれ10μl添加、懸濁し、Controlには生理食塩水10μlを添加した。48時間、37℃、5%CO2で培養し、Mouse Total IL-12/IL-6 ELISA Kit(ENDOGEN)とMouse TNF-α ELISA Kit
(BIOSOURCE)を用い、マイクロプレートリーダーで吸光度(450nm、570nm)を測定することにより、サイトカイン(IL-12、IL-6およびTNF-α)の産生量を算出した。その結果を図7A〜図7Cに示した。
The ELISA method (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) was used as a method for measuring cytokine production. A sample is added to a plate with antibodies in advance, and cytokines in the sample become antigens, and an antigen-antibody reaction occurs. Next, an enzyme-modified antibody is added to cause an antigen-antibody reaction again. Finally, by adding a substrate corresponding to the enzyme, color develops because the enzyme substrate reaction occurs, and the absorbance is measured with a spectrophotometer. Cell line contains mouse-derived macrophage-like cells: J774A.1 (BALB / c
macrophage, mouse): After measuring the number of cells using DMEM + Penicillin-Streptomycin + 10% FBS, adjust the cells so that the final cell concentration is 1.0 × 10 6 cells / ml, and add 100 µl each to a 96-well microplate (number of cells : 1.0 × 10 5 cells / well). Cultivation was performed at 37 ° C. and 5% CO 2 for 20 hours, and 10 μl of each sample solution adjusted to each concentration was added and suspended, and 10 μl of physiological saline was added to Control. Incubate for 48 hours at 37 ° C, 5% CO 2 , Mouse Total IL-12 / IL-6 ELISA Kit (ENDOGEN) and Mouse TNF-α ELISA Kit
The amount of cytokine (IL-12, IL-6 and TNF-α) produced was calculated by measuring the absorbance (450 nm, 570 nm) using (BIOSOURCE) with a microplate reader. The results are shown in FIGS. 7A to 7C.
いずれの結果からもCpG DNAにザイモサンを複合体化させて投与した場合にサイトカイン類の産生量が高い結果が得られ、複合体化させずに単に混合して投与した場合、CpG DNAまたは ザイモサンの単独投与の場合、およびnon-CpG DNAとザイモサンの複合体の場合のサイトカイン類の産生量はわずかであった。 From all the results, when zymosan was complexed to CpG DNA and administered, a high amount of cytokines was obtained, and when it was simply mixed and administered without complexing, CpG DNA or zymosan Cytokine production was small when administered alone and in the case of a complex of non-CpG DNA and zymosan.
Zym/CpGDNA複合体のサイトカイン産生量測定(2)(比較例4を含む)
表6に示す組成のサンプルを調製した。DNAは本発明の配列番号1に示したCpG DNAで、天然のO-オリゴ型のものとS-オリゴ型のものを用いた。また、比較例として、CpGモチーフを含まない配列番号2に記載のnon-CpG DNAを同様に用いた。複合体を形成させるもう一つの成分には、本発明のザイモサン(Zym)と比較例としてのシゾフィラン(SPG)を用いた。サイトカイン類の産生量の測定方法は実施例4の場合と同じである。
Measurement of cytokine production of Zym / CpGDNA complex (2) (including Comparative Example 4)
Samples having the compositions shown in Table 6 were prepared. The DNA was the CpG DNA shown in SEQ ID NO: 1 of the present invention, a natural O-oligo type and an S-oligo type. Further, as a comparative example, the non-CpG DNA described in SEQ ID NO: 2 that does not contain a CpG motif was used in the same manner. As another component for forming the complex, zymosan (Zym) of the present invention and schizophyllan (SPG) as a comparative example were used. The method for measuring the amount of cytokines produced is the same as in Example 4.
サイトカイン類の産生量の測定結果を図8Aおよび図8Bに示した。灰色の柱がSPGとDNAの複合体、黒色の柱がZymとDNAの複合体で、DNA単独投与は白抜き、生理食塩水投与のcontrolは縦縞の柱で示した。DNAなしと示しているものは、多糖のみ(ZymまたはSPGを単独で投与した場合)の結果である。 The measurement results of the amount of cytokines produced are shown in FIGS. 8A and 8B. The gray column is a complex of SPG and DNA, the black column is a complex of Zym and DNA, the administration of DNA alone is outlined, and the control of physiological saline administration is indicated by a vertical stripe. What is shown as no DNA is the result of polysaccharide only (when Zym or SPG is administered alone).
図8AのIL-12産生量において、DNAなし、CpG DNA単独投与、non CpG DNAでは、IL-12産生がほとんど見られなかったが、S-oligo型CpG DNAとZymまたはSPGを複合化させることによって、IL-12産生量が10倍以上増加していた。また、S-oligo型CpG DNA単独投与とZymとの複合体投与を比較すると、Zym使用の場合に20倍程度増強されていた。O-oligo型ではCpG DNAとZymまたはSPGを複合体化させることにより、DNAなしの場合と比較して10倍以上、CpG DNA単独投与に比べても2〜5倍程度増加していた。そして、Zymを使う場合のCpG DNAとの複合体は、SPGを使う場合に比べて約2倍の産生量が認められた。 In the IL-12 production amount of FIG. 8A, no DNA, CpG DNA alone administration, and non-CpG DNA showed almost no IL-12 production, but S-oligo type CpG DNA and Zym or SPG were complexed. As a result, IL-12 production increased more than 10 times. Moreover, when S-oligo type CpG DNA single administration and Zym complex administration were compared, it was enhanced about 20 times when Zym was used. In the O-oligo type, CpG DNA and Zym or SPG were complexed, resulting in an increase of 10 times or more compared to the case without DNA, and an increase of about 2 to 5 times compared with the administration of CpG DNA alone. The complex with CpG DNA in the case of using Zym was found to be about twice as much as that in the case of using SPG.
図8Bに示したIL-6の産生量においてもIL-12と同様の傾向が認められ、ZymとCpGDNAの複合体はSPGの場合に比較して約2倍量となる結果が得られた。 A tendency similar to that of IL-12 was also observed in the IL-6 production amount shown in FIG. 8B, and a result that the complex of Zym and CpGDNA was about twice that of SPG was obtained.
β-1,6-グルコシド結合側鎖長のサイトカイン産生量に及ぼす影響(比較例5を含む)
実施例1から6で用いたザイモサンをDMSO法で可溶化した後、Streptomyces rochei DB-34の液体培養上清より調製されたβ-1,6-グルカナーゼとβ-1,3-グルカナーゼ活性を主体とする酵母細胞壁溶解用複合酵素剤(Westase:タカラバイオ(株)より入手)で5分間処理した。反応条件は、複合酵素剤をMcIlvain Bufferに10 マイクロg/ml溶解し、37℃、pH6.0であった。得られた、反応物をアセトン中に再沈した試料番号ZY1を得た。この試料のGPCによる分子量は50万であり、元素分析の結果、C/H/N=43/6.5/0.7であった。さらに、DMSO法で可溶化した試料をZymolyase消化してβ-1,3-鎖を除去し、これをTOF-MSにて分析したところ、平均分子量約2000(重合度換算での側鎖グルコース数:約10)であった。複合酵素剤による処理を30分行った試料ZY2では、分子量は25万であり、元素分析の結果、C/H/N=43/6.5/0.4であった。さらに、Zymolyase消化した試料のTOF-MSから、平均分子量約500(重合度換算での側鎖グルコース数:約2.5)であった。
上で得られた。ZY1とZY2について、実施例6に示す、サイトカイン産生量を測定したところ、ZY1はZymと同程度であったが、ZY2はSPG並みであり、側鎖のβ-1,6-グルコシド結合の長さが短くなると効果が低下することが明らかとなった。
Effect of β-1,6-glucoside bond side chain length on cytokine production (including Comparative Example 5)
The zymosan used in Examples 1 to 6 was solubilized by DMSO, and then mainly composed of β-1,6-glucanase and β-1,3-glucanase activity prepared from the liquid culture supernatant of Streptomyces rochei DB-34. The yeast cell wall lysing complex enzyme preparation (Westase: obtained from Takara Bio Inc.) was used for 5 minutes. The reaction conditions were such that the complex enzyme agent was dissolved at 10 microg / ml in McIlvain Buffer, and the temperature was 37 ° C. and pH 6.0. The sample No. ZY1 obtained by reprecipitation of the reaction product in acetone was obtained. The molecular weight of this sample by GPC was 500,000, and as a result of elemental analysis, C / H / N = 43 / 6.5 / 0.7. Furthermore, when the DM-1, solubilized sample was digested with Zymolyase to remove β-1,3-chain and analyzed by TOF-MS, the average molecular weight was about 2000 (the number of side chain glucose in terms of polymerization degree). : About 10). In sample ZY2, which was treated with the complex enzyme agent for 30 minutes, the molecular weight was 250,000, and as a result of elemental analysis, C / H / N = 43 / 6.5 / 0.4. Furthermore, from the TOF-MS of the sample digested with Zymolyase, the average molecular weight was about 500 (number of side chain glucoses in terms of polymerization degree: about 2.5).
Obtained above. When ZY1 and ZY2 were measured for the amount of cytokine production shown in Example 6, ZY1 was similar to Zym, but ZY2 was similar to SPG, and the length of β-1,6-glucoside bond of the side chain It became clear that the effect decreased as the length decreased.
本発明は、免疫刺激性オリゴヌクレオチドと天然多糖類の一種である長鎖のβ-1,6-グルコシド結合を持つβ-1,3-グルカンとを複合体化して用いることにより、単独で使用する場合に比べて飛躍的に高い免疫増強作用を有する免疫刺激剤として利用することができる。 The present invention can be used alone by complexing an immunostimulatory oligonucleotide and a β-1,3-glucan having a long β-1,6-glucoside bond, which is a kind of natural polysaccharide. It can be used as an immunostimulant having an immunopotentiating action that is dramatically higher than that of the case.
Claims (9)
A method of using the complex of claims 1 to 6 for immunostimulation.
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