JP2007244394A - 改善された免疫応答を誘導し得る発現ベクターおよびこのベクターの使用方法 - Google Patents

改善された免疫応答を誘導し得る発現ベクターおよびこのベクターの使用方法 Download PDF

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Abstract

【課題】目的のアミノ酸配列に付着した不安定なアミノ酸配列を含有する融合タンパク質をコードする核酸(例えば、DNA免疫プラスミド)であって、ここで目的アミノ酸配列の免疫原性は、不安定なアミノ酸配列の存在によって増加されるもの提供。
【解決手段】目的の異種アミノ酸配列に共有結合した不安定化アミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸構築物であって、該目的のアミノ酸配列の免疫原性が該不安定化アミノ酸配列の存在により増強され、該不安定化アミノ酸配列は、c−Myc 2〜120アミノ酸;サイクリンA 13〜91アミノ酸;サイクリンB 10〜95アミノ酸;サイクリンB 13〜91アミノ酸;IkBa 20〜45アミノ酸;β−カテニン 19〜44アミノ酸;c−Jun 1〜67アミノ酸;およびc−Mos 1〜35アミノ酸からなる群より選択されるアミノ酸配列中に存在する、核酸構築物。
【選択図】なし

Description

(I.技術範囲)
本発明は、目的のアミノ酸配列に付着した不安定なアミノ酸配列を含有する融合タンパク質をコードする核酸(例えば、DNA免疫プラスミド)に関し、ここで目的アミノ酸配列の免疫原性は、不安定なアミノ酸配列の存在によって増加される。本発明はまた、目的の付着したアミノ酸配列分泌型融合タンパク質(例えば、ケモカインまたはサイトカインおよび目的の付着したアミノ酸配列を含有するもの)をコードする核酸に関し、ここで目的アミノ酸配列の免疫原性は、分泌配列に付着している結果として、増加する。本発明はまた、ワクチンとしてまたは遺伝子治療における使用のために、コードされたタンパク質の免疫原性を増加させる方法に関する。
(II.背景)
ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)および関連するサル免疫不全ウイルス(SIV)に対する細胞性免疫応答は、HIV−1およびSIV感染を制御する際、ならびに疾患の進行を遅らせる際に重要な役割を果たすことが示されている。感染した個体における初期のHIV−1感染の封じ込めは、ウイルス特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)応答の出現と関連する(1,2,3)。慢性的に感染した個体において、HIV−1に対する高頻度CTL応答はまた、低いウイルス付加および緩慢な疾患の進行と関連する(4,5)。HIV−1特異的CTL応答はまた、特定の高度に強く曝露された血清陰性の個体において実証されている(6,7,8)。また、CTL応答の維持に重要であり得る、HIV特異的な強い増殖応答は、長期にわたり無症状のまま経過する個体(long−term nonprogressor)において同定されている(9,10)。
HIV−1 Gagは、最も保存されたウイルスタンパク質の1つである。HIV−1 Gagの保存されたエピトープを認識する、広範な、クレイドで交差する(cross−clade)CTL応答が、HIV−1感染者において検出されており(11,12)、そして、安全で有効なHIV−1ワクチンの開発は、Gagのような保存されたHIV−1タンパク質に対する効果的なCTLおよび/またはTヘルパー応答の誘導に依存し得る。DNAワクチンは、動物モデルにおいて種々のウイルス、細菌、および寄生生物の病原体に対する効果的な細胞性免疫応答および防御を誘導することが示されている。しかしながら、HIV−1 Gagに対する強力な細胞性免疫応答を誘導し得るDNAワクチンは、まだ利用可能ではない。
本発明者らは、最近、HIV−1 gagのコード領域における阻害性配列の破壊によって、霊長類細胞ならびにマウス細胞においてGagタンパク質の発現を有意に増加し得(13,14,15,16)、そしてDNAワクチンにより誘導される免疫応答を劇的に増強し得ること(13)を実証した。この新しい、Gag発現ベクターは、Rev/RRE非依存性および種非依存性であるため、動物モデルにおいてHIV Gag分子に対する細胞性免疫応答の最大限の誘導を導き得る、ストラテジーを体系的に評価するための可能なアプローチを提供する。
DNAワクチンの筋肉内(i.m.)投与は、体液性免疫および細胞性免疫の両方を誘導する簡単で効果的な手段を提示する(17)。DNAの筋肉内(i.m.)注入の後の抗原提示を担う3つの潜在的な経路が存在する。第1は、DNAをとり込み得る筋肉細胞が、コードされるタンパク質抗原を発現し、そしてこれを免疫細胞に提示する。最近のデータは、この経路がインビボではあまり起こりそうにないことを示唆する(18)。第2は、注入部位に付着した抗原提示細胞(例えば、樹状細胞)が、DNAを取り込み、コードされるタンパク質を発現し、そしてそれをT細胞およびB細胞に提示し得る。第3は、筋肉細胞が、DNAを取りこみ、そしてタンパク質抗原を発現し得る経路であり、次いで抗原は、提示のために樹状細胞に送達される。第2の可能性の場合、樹状細胞の細胞質中で合成されそして分解されるタンパク質は、主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスI型の提示のための優れた標的となり、CTL応答を誘導する。あるいは、第3のシナリオが、起こる場合、樹状細胞に対して効率的に標的化され得る筋肉細胞において合成されたタンパク質は、最もよくCTL応答を誘導する。
これらの異なる可能性を識別するために、異なる3つの形態のHIV−1 Gag DNAワクチンベクターを構築し、そして免疫応答の誘導について比較した。これらのGagの異なる形態が以下に挙げられる:(i)標準Gag(St−Gag)(本明細書中において、「WT」gagともよばれる)(これは、粒子へと会合し、細胞から効果的に放出され、そしてウイルスの出芽の間に獲得される宿主細胞由来の獲得脂質膜によって取り囲まれる);(ii)Gagの細胞質形態(Cy−Gag)(これは原形質膜を標的化できず、従って細胞質に留まる);および(iii)Gagの分泌型形態(Sc−Gag)(これは、粗面小胞体(ER)の細胞膜表面で合成され、ERおよびゴルジ装置を通り輸送され、そして分泌型タンパク質として放出される(すなわち、脂質膜には取り囲まれない))(19)。(原形質膜に対し効果的に標的化されず、そして主に細胞質内に留まる変異体Gagタンパク質は、HIV−1 Gagのミリスチル化シグナルを破壊することにより作製された。Sc−Gag分子は、HIV−1 Gag分子のN末端に対するt−PAシグナルペプチド配列の付加により作製された。この配列は、ERおよびゴルジ装置を通る輸送のため、およびSc−Gag分子の形態での放出のために、分泌型タンパク質をERの管腔の中にトランスロケーションするためのシグナルを提供する。)(19)。
上記に記載される研究において、HIV−1 Gagの種々の亜細胞区画へのターゲッティングが、DNA−免疫されたマウスにおける免疫応答の誘導に影響し得るか否かという問題に、取り組んだ。これらの結果は、HIV−1 Gag分子の異なる亜細胞区画へのターゲッティングが、筋肉内(i.m.)DNAワクチン接種により誘発される、体液性免疫応答および細胞性免疫応答の両方に実際に影響することを実証した。具体的には、これらの形態のGagが、DNAワクチンとしてマウスに投与された場合、Sc−GagをコードするDNAベクターは、Cy−GagをコードするDNAベクターより良好な初期CTL応答およびTヘルパー応答を生じたことを見い出した。さらに、Sc−GagをコードするDNAベクターはまた、Cy−GagをコードするDNAベクターよりも、DNA初回刺激(DNA priming)および組換えワクシニアウイルス−Gag感染の後に、より高いレベルの2次CTL応答を生じた。ワクシニアウイルスの力価は、コントロールDNAベクターのみを受けたマウスの力価と比較すると、感染の125日よりも前からGag DNAワクチンを用いて免疫化されたマウスの卵巣において、顕著に減じられた。これらのデータは、DNAワクチン接種により誘発されたCD8T細胞記憶が、この系において機能的に関連し、そして防御免疫を提供することを示した。Sc−GagをコードするDNAベクターは、組換えワクシニアウイルス−Gagに対しCy−GagをコードするDNAベクターより良好な防御を提供する(19)。
別の研究は、DNAワクチンによるウシヘルペスウイルス1に由来する糖タンパク質D(gD)の細胞置の変更が、体液性免疫応答を調節することを示した。分泌形態gDおよび細胞質ゾル形態gDの両方ともIgG2a抗体応答を誘導したが、分泌形態gDは、IgG2a応答よりも強くIgG1応答を誘導した(23)。上記に記載される研究において、Sc−GagおよびCy−Gagについて同様の結果が、観察された。その一方で、ウイルス様粒子を形成するために適切な、St−Gag(本明細書中において「WT」gagともよばれる)は、主にIgG2a抗体応答を誘導した。後者のデータは、DNA免疫の後の抗原の位置が、体液性免疫応答の型および有効性に影響され得るという見解と一致する。
DNAワクチンのみでも、小動物において病原性チャレンジに対する防御を示したが(24)、霊長類におけるその成績は、概して期待外れであった。追加免疫(boosting)を繰り返して用いてさえ、DNAワクチンは、弱毒化生ワクチンまたは組換えウイルスワクチンと比較した場合、穏やかな免疫応答のみを誘導する。しかしながら、最近の研究は、DNAおよび組換え改変型ワクシニアウイルスアンカラ(Ankara)ベクターを使用する異種初回刺激追加免疫による免疫レジメンは、強い細胞性免疫応答ならびにマウスモデルにおけるマラリア(25)、(26)およびサルモデルにおけるSIVmac(27)、(28)に対する防御を誘導し得ることを実証した。DNA免疫により誘導されるT細胞免疫応答は、穏やかであるが、少数の他のエピトープはこの抗原送達系によって発現されるので、このT細胞免疫応答は、いくつかの特定のエピトープに高度に集中する。同一の抗原を発現する組換えワクシニアウイルスを用いる追加免疫は、この刺激された記憶T細胞の集団を恐らく刺激する。本発明者らのデータは、pSc−GAGが、エキソビボCTL活性により測定される他のGag発現ベクターよりも高い記憶T細胞応答を誘導すること、MHCクラスI−制限型HIV−1 Gag特異的ペプチドを用いた刺激の後により多くのCD8INF−y−産生細胞を誘導すること、および組換えワクシニアウイルス−Gag感染に対するより強い防御を誘導することを示した(19)。これらのGag発現ベクターは、保護的な細胞免疫応答の誘導におけるDNAおよびウイルスベクターを用いる異種初回刺激および追加免疫のさらなる評価のために有用であり得る。同様のストラテジーは、非ヒト霊長類モデルについても考慮され得、ここでSIVまたはサル/ヒト免疫不全ウイルスによるチャレンジが評価され得る。
DNAワクチンにおけるt−PAシグナルペプチドの使用に関するいくつかの報告がある。HIV−1 Env DNAワクチンの場合(20)、gp160の標準シグナルペプチドのt−PAのシグナルペプチドとの置換は、Envタンパク質発現のためのRev/RRE要求を克服するために意図された(21)。DNAベクターにおけるマイコバクテリアタンパク質のシグナルペプチドのt−PAのシグナルペプチドとの置換は、マウスにおける結核チャレンジに対するさらなる防御と相関することが示されているが、CTL応答は測定されていない(22)。t−PAペプチドとPlasmodium vivax抗原との融合物を含有するDNAベクターは、マウスにおける抗体産生を有意な増加に示せず、そして細胞性免疫応答は、評価されなかった(39)。t−PAシグナルペプチドが、通常DNAワクチンストラテジーにより細胞質の抗原に対する免疫応答の誘導を増強し得るか否かについては、さらなる調査が必要である。
他の報告は、潜在的な癌ワクチンに関し、イディオタイプワクチンを使用するヒト患者の能動免疫が、抗原特異的CD8T細胞応答および抗腫瘍効果を誘発したことを実証した(29)。ワクチンを開発するための代替的ないくつかの前臨床ストラテジーは、以前から報告されており、これらとしては、腫瘍イディオタイプ由来単鎖Fv(「scFv」)とサイトカインとの融合物ならびにインターロイキン(「IL」)−2、IL−4および顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(「GM−CSF」)のような免疫原性ペプチドが挙げられる(30、31、32)。これらのscFvとサイトカインの融合物、トキシンフラグメントおよびウイルスペプチドは、主に体液性免疫を誘発し、細胞媒介免疫の活性化は検出できない(参考文献33の表2を参照のこと)。異なるアプローチを用いて、モデル抗体は、その抗体をケモカイン部分に遺伝学的に融合することによって、マウスにおける免疫原性を与える(33、34、35)。強力な抗腫瘍免疫は、特定の抗イディオタイプ抗体ならびにCD4+T細胞およびCD8+T細胞の産生に依存した。これらの研究者らは、これらのワクチンを融合タンパク質としてかまたは裸のDNAワクチンとして投与することが、インビボにおける抗原提示細胞の効果的なターゲッティングを可能にし得ると仮定する。彼らはまた、ケモカイン融合物が、臨床的に関係する抗原(例えば、既存または新しく同定された腫瘍抗原およびHIV抗原)(これらは強力なCD8T細胞免疫を誘発する)をそれぞれ癌およびAIDSについてのワクチンに処方するための新規の、一般的なストラテジーを提示し得ることを提案する(33)。HIVワクチンの開発に関して、HIVは、2つの型の細胞表面レセプター:CD4レセプターおよびケモカインレセプターへの、はじめの結合がなければ、ヒトの細胞に入ることはできないことが示されていることを、これらの研究者らはさらに、述べている。2つの主要な改変型刺激性(variantly tropic)HIVウイルスは,CCR5コレセプターまたはCXCR4コレセプターを介して細胞に感染する。従って、研究者らは、T細胞およびHIVに対する体液性応答を誘発するのみならず、おそらくHIVのそれぞれのケモカインレセプターに対する結合を妨げ、従って感染を遮断し得るケモカイン融合ワクチンを想定し得る。最後に、研究者らはまた、彼らのストラテジーは、ケモカイン部分の改変および変異することによってか、またはケモカイン部位をウイルスケモカイン様遺伝子と置換することによって、ネイティブのケモカインに対する自己抗体を産生する危険性を減らすように、さらに改良され得ることを提案する。
抗原特異的CTL応答の誘導を増強するために設計された別のストラテジーは、ワクチン抗原を直接MHCクラスI抗原プロセシング経路へターゲッティングし、これによってCTL応答を引き起こす、さらに多くのペプチドエピトープを提供することに関する。プロテアソーム分解のためのタンパク質を標的化するシグナルは、標的タンパク質の接近可能なLys残基に付着したポリユビキチン鎖の会合体である。ポリユビキチン化が起こる速度に影響する因子の1つは、26Sプロテアソームによる急速な分解のための特定の非met N末端標的タンパク質との、標的タンパク質のN末端残基の同一性である。Townsendおよび他のものらは、「N末端則」のような抗原のターゲッティングが、インビトロ設定でのクラスI経路によって、そのプロセシングおよび提示を増強し得ることを示した。(参考文献36を参照このと)
非Met N末端を有するタンパク質は、細胞内において、標的タンパク質のコード配列がユビキチンのコード配列のC末端に対してインフレームで融合される融合構成物を使用して発現されている。ユビキチンは、通常、細胞内でポリタンパク質としてとして産生され、これがユビキチン加水分解酵素によって各ユビキチンサブユニットのC末端で切断され、個々のユビキチン分子を生じる。これらの同一のユビキチン加水分解酵素はまた、ユビキチン標的融合タンパク質をユビキチンのC末端で切断し、標的のN末端を曝露する。最近の研究において、ToberyおよびSilicianoは、nefのN末端のMetまたはArgのいずれか(それぞれ、UbMNefおよびUbRNef)を用いてHIV−1
nefへのユビキチン融合物を作製した(37)。UbMNefおよびUbRNefを発現するためのワクシニアウイルスを使用するインビトロ実験において、両方のベクターは、同程度の量のnefおよびN末端にArg残基およびより短い半減期(t1/2=15分と10時間)を有する形態のnefの発現を誘導した。さらに、迅速に分解されるUbRNefを発現するワクシニアウイルスを有するマウスの免疫化は、安定なUbMNefを発現するワクシニアベクターを用いる免疫化よりもさらに活発なnef特異的CTL応答を誘導した。ToberyおよびSilicianoは、迅速な細胞質における分解のための抗原のターゲッティングによるnef特異的CTL応答の増加は、HIVに対するワクチン接種のための魅力的なストラテジーを提示すると結論付けている(37)。
さらなる最近の研究において、ToberyおよびSilicianoは、マウスにおける新規のCTL応答の誘導を増強するための「N末端則」ターゲッティングストラテジーのインビボにおける効力を評価するために、腫瘍会合型抗原のモデルとしてウイルスタンパク質(HIV−1 nef)を使用した。彼らは、彼らの結果は、「N末端則」ターゲッティングストラテジーが、抗原発現腫瘍細胞の致死量に対する保護を与えるのに十分である、CTLの誘導における増強を導き得ることを示唆すると述べている(36)。
要約すると、これまでのところ、種々の抗原を発現するDNAワクチンが、免疫応答を誘発するために使用されている。多くの場合、この応答は、実際のワクチン接種目的に関して、極性を示すかまたは最適以下である。本発明は、異なる形態の抗原を含有するDNAワクチンの組み合わせ、ならびに異なる免疫部位へのDNAワクチンの投与が、免疫応答を増大することを実証し、そしてそれ故、実用的なDNAワクチン接種手順を提供することが期待される。
本発明によって以下が提供される:
(1) 目的の異種アミノ酸配列に共有結合した不安定化アミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸構築物であって、該目的のアミノ酸配列の免疫原性が該不安定化アミノ酸配列の存在により増強され、該不安定化アミノ酸配列は、c−Myc 2〜120アミノ酸;サイクリンA 13〜91アミノ酸;サイクリンB 10〜95アミノ酸;サイクリンB 13〜91アミノ酸;IkBa 20〜45アミノ酸;β−カテニン 19〜44アミノ酸;c−Jun 1〜67アミノ酸;およびc−Mos 1〜35アミノ酸からなる群より選択されるアミノ酸配列中に存在する、核酸構築物。
(2) 前記目的のアミノ酸配列が、疾患関連抗原である、項目1に記載の核酸構築物。
(3) 前記不安定化配列が、c−Mos 1〜35アミノ酸;サイクリンB 10〜95アミノ酸;β−カテニン 19〜44アミノ酸、およびβ−カテニン 18〜47アミノ酸からなる群より選択される、項目1に記載の核酸構築物。
(4) 前記疾患関連抗原が、腫瘍関連抗原、自己免疫疾患関連抗原、感染疾患関連抗原、ウイルス抗原、寄生生物抗原、および細菌抗原からなる群より選択される、項目2に記載の核酸構築物。
(5) 前記ウイルス抗原がHIV抗原である、項目4に記載の核酸構築物。
(6) 前記HIV抗原が、Gag、Env、Pol、Nef、Vpr、Vpu、Vif、Tat、およびRevからなる群より選択される、項目5に記載の核酸構築物。
(7) 前記疾患関連抗原が、連結してひとつになっているが、この順序である必要はないHIVの抗原性フラグメントGag−Pol−Tat−Rev−NefまたはTat−Rev−Env−Nefを含む、項目6に記載の核酸構築物。
(8) 前記自己免疫疾患関連抗原が、T細胞レセプター由来のペプチドである、項目4に記載の核酸構築物。
(9) 項目1に記載の核酸構築物を含む、ベクター。
(10) 項目1に記載の核酸構築物を含む、宿主細胞。
(11) 項目1に記載の核酸構築物および薬学的に受容可能なキャリアを含む、薬学的組成物。
(12) 目的のアミノ酸配列に対する免疫応答を刺激する方法であって、免疫応答を刺激するのに十分な量の項目11に記載の薬学的組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(13) 哺乳動物において抗体を誘導する方法であって、項目11に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、前記核酸構築物は、該哺乳動物において該抗体を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(14) 哺乳動物において細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導する方法であって、項目11に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、前記核酸構築物は、該哺乳動物において該細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(15) 哺乳動物においてHIV感染に対する免疫を誘導するためのワクチン組成物であって、治療有効量の項目1に記載の核酸構築物および薬学的に受容可能なキャリアを含む、ワクチン組成物。
(16) 哺乳動物においてHIV感染に対する免疫を誘導する方法であって、治療有効量の項目15に記載のワクチン組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(17) 項目1に記載の核酸構築物によりコードされる、融合ポリペプチド。
(18) 項目1に記載の核酸構築物を含む、ウイルス粒子。
(19) 項目18に記載のウイルス粒子を含む、薬学的組成物。
(20) 目的のアミノ酸配列に対する免疫応答を刺激する方法であって、免疫応答を刺激するのに十分な量の項目19に記載の薬学的組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(21) 目的の異種アミノ酸配列に共有結合したケモカインMCP−3分泌リーダーアミノ酸配列を含む、分泌融合タンパク質をコードする核酸構築物であって、該目的のアミノ酸配列の免疫原性が、該分泌アミノ酸配列の存在により増強される、核酸構築物。
(22) 前記目的のアミノ酸配列が疾患関連抗原である、項目21に記載の核酸構築物。
(23) 前記ケモカインMCP−3分泌リーダー配列が、MCP−3アミノ酸33〜109または1〜109である、項目21に記載の核酸構築物。
(24) 前記構築物が、(a)HIV p37 gag、MCP−3分泌リーダー配列、およびIP10のリーダー配列をコードする配列を含む構築物、ならびに(b)SIV p39 gag、MCP−3分泌リーダー配列、およびIP10のリーダー配列をコードする配列を含む構築物、からなる群より選択される、項目21に記載の核酸構築物。
(25) 前記疾患関連抗原が、腫瘍関連抗原、自己免疫疾患関連抗原、感染疾患関連抗原、ウイルス抗原、寄生生物抗原、および細菌抗原からなる群より選択される、項目22に記載の核酸構築物。
(26) 前記ウイルス抗原がHIV抗原である、項目25に記載の核酸構築物。
(27) 前記HIV抗原が、Gag、Env、Pol、Nef、Vpr、Vpu、Vif、Tat、およびRevからなる群より選択される、項目26に記載の核酸構築物。
(28) 前記疾患関連抗原が、連結してひとつになっているが、この順序である必要はないHIVの抗原性フラグメントGag−Pol−Tat−Rev−NefまたはTat−Rev−Env−Nefを含む、項目25に記載の核酸構築物。
(29) 前記自己免疫疾患関連抗原が、T細胞レセプター由来のペプチドである、項目25に記載の核酸構築物。
(30) 項目21に記載の核酸構築物を含む、ベクター。
(31) 項目21に記載の核酸構築物を含む、宿主細胞。
(32) 項目21に記載の核酸構築物および薬学的に受容可能なキャリアを含む、薬学的組成物。
(33) 目的のアミノ酸配列に対する免疫応答を刺激する方法であって、免疫応答を刺激するのに十分な量の項目32に記載の薬学的組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(34) 哺乳動物において抗体を誘導する方法であって、項目32に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、前記核酸構築物は、該哺乳動物において該抗体を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(35) 哺乳動物において細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導する方法であって、項目32に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、前記核酸構築物は、該哺乳動物において該細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(36) 哺乳動物においてHIV感染に対する免疫を誘導するためのワクチン組成物であって、治療有効量の項目21に記載の核酸構築物および薬学的に受容可能なキャリアを含む、ワクチン組成物。
(37) 哺乳動物においてHIV感染に対する免疫を誘導する方法であって、治療有効量の項目36に記載のワクチン組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(38) 項目21に記載の核酸構築物によりコードされる、融合ポリペプチド。
(39) 項目21に記載の核酸構築物を含む、ウイルス粒子。
(40) 項目39に記載のウイルス粒子を含む、薬学的組成物。
(41) 目的のアミノ酸配列に対する免疫応答を刺激する方法であって、免疫応答を刺激するのに十分な量の項目40に記載の薬学的組成物を哺乳動物に投与する工程を包含する、方法。
(42) 不安定化部分または分泌部分に共有結合した異なる形態の抗原を発現する1つ以上のベクターを含む、組成物。
(43) 少なくとも1つの前記ベクターが、目的の異種アミノ酸配列に共有結合した不安定化アミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸構築物であって、該目的のアミノ酸配列の免疫原性が該不安定化アミノ酸配列の存在により増強される、核酸構築物を含み、そして少なくとも1つの前記ベクターが、目的の異種アミノ酸配列に共有結合した分泌アミノ酸配列を含む分泌融合タンパク質をコードする核酸構築物であって、該目的のアミノ酸配列の免疫原性が、該分泌アミノ酸配列の存在により増強される、核酸構築物を含む、項目42に記載の組成物。
(44) 哺乳動物において抗体を誘導する方法であって、項目42に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、前記ベクターが、該哺乳動物において該抗体を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(45) 哺乳動物において細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導する方法であって、項目42に記載の組成物を哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、前記ベクターは、該哺乳動物において該細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパー−インデューサーTリンパ球を誘導するのに有効な量で存在する、方法。
(46) 前記組成物を同一部位に投与する工程を包含する、項目44または45に記載の方法。
(47) 前記ベクターが、同じときに投与される、項目46に記載の方法。
(48) 前記ベクターが、異なるときに投与される、項目46に記載の方法。
(49) 前記組成物を異なる部位に投与する工程を包含する、項目44または45に記載の方法。
(50) 前記ベクターが、同じときに投与される、項目49に記載の方法。
(51) 前記ベクターが、異なるときに投与される、項目49に記載の方法。
(52) 野生型gag、MCP3gagおよびB−CATEgagをコードする核酸を含むベクターを含む、組成物。
(53) ベクター野生型env、MCP3envおよびB−CATEenvを含む、組成物。
(発明の要旨)
本発明は、目的の異種アミノ酸配列に共有結合された不安定化アミノ酸を含む融合タンパク質をコードする核酸(DNA免疫プラスミドが挙げられるが、これらに限定されない)に関する。ここで、この目的のアミノ酸配列の免疫原性は、この不安定化アミノ酸配列の存在により増大される。
本発明はまた、目的の異種アミノ酸配列に共有結合された分泌アミノ酸配列(例えば、ケモカインまたはサイトカインを含むもの)を含む分泌融合タンパク質をコードする核酸に関する。ここで、この目的のアミノ酸配列の免疫原性は、この分泌アミノ酸の存在により増大される。
本発明はまた、核酸により生成される生成物(例えば、mRNA、ポリペプチド、およびウイルス粒子)、ならびにこれらの核酸を含むベクターおよびベクター系に関する。本発明はまた、これらの核酸を含む宿主細胞、ベクター、ベクター系、および/またはそれらの生成物に関する。
本発明はまた、これらの核酸、ベクター、ベクター系、生成物および/または宿主細胞を含む組成物、ならびにこれらの組成物を使用して(単独で、または組み合わせてかのいずれかで)、改善された免疫応答を刺激する方法に関する。
本発明はまた、異なる部位において、同じ核酸または異なる核酸、同じベクターもしくは異なるベクター、同じベクター系もしくは異なるベクター系、同じ生成物もしくは異なる生成物、ならびに/または同じ宿主細胞もしくは異なる宿主細胞、あるいはこれらの組み合わせを使用して、免疫応答を増強する方法に関する。
本発明はまた、これらの核酸、ベクター、ベクター系、宿主細胞および/もしくは組成物を使用して、mRNA、ポリペプチド、および/もしくは感染性ウイルス粒子を生成するか、そして/あるいは抗体ならびに/または細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパーTリンパ球を誘導することに関する。
本発明はまた、遺伝子治療においてまたはワクチンとして、これらの核酸、ベクター、ベクター系、生成物および/または宿主細胞、あるいはこれらの組み合わせを使用することに関する。
例えば、本発明は、哺乳動物(好ましくは、ヒト)において、免疫療法および免疫予防における使用(例えば、ワクチンとして)のために、または発現後の遺伝子治療において、これらの核酸構築物、ベクター、ベクター系、および/または宿主細胞を使用することに関する。本発明の核酸構築物は、レンチウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、アデノウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、または他の発現ベクターに含まれ得るかまたは組み込まれ得、あるいは本発明の核酸構築物は、組織細胞に直接注入されて、コードされたタンパク質またはタンパク質フラグメントの効率的な発現を生じ得る。これらの構築物はまた、インビボまたはインビトロでの遺伝子置換のために、例えば、標的遺伝子とのインサイチュでの相同組換えにより使用され得る。これらの構築物はまた、細胞をエキソビボでトランスフェクトするために使用され得る。
(V.発明を実施する態様)
前述の一般的説明および以下の詳細な説明の両方は、単なる例示および説明であって、本願発明の限定でないことが理解されるべきである。添付の図面(本明細書中に組み込まれ、本明細書の一部を構成する)は、本発明の実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために供される。
本発明は、目的の異種アミノ酸に共有結合された不安定化アミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードする核酸(DNA免疫プラスミドが挙げられるが、これらに限定されない)に関する。ここでこの目的のアミノ酸配列の免疫原性は、不安定化アミノ酸配列の存在により増大される。
本発明はまた、目的の異種アミノ酸配列に共有結合された分泌アミノ酸配列(例えば、ケモカインまたはサイトカインを含むもの)を含む分泌融合タンパク質をコードする核酸に関する。ここでこの目的のアミノ酸配列の免疫原性は、この分泌アミノ酸配列の存在により増大される。
本発明は、不安定化アミノ酸配列(結合されたアミノ酸配列の免疫原性を増大させる)を含む融合タンパク質をコードする配列を有する核酸、およびコードされたタンパク質の免疫原性を増大させるためにこれらの核酸を含む組成物を使用する方法、またはこれらの組み合わせに関する。本発明はまた、MCP−3アミノ酸配列およびHIV gagもしくはHIV env、またはSIV gagもしくはSIV env、および非腫瘍関連抗原(例えば、病原体抗原)に対するワクチン接種に関するさらなるタンパク質を含む融合タンパク質をコードする核酸に関する。本発明はまた、異なる免疫部位を使用して、コードされたタンパク質の免疫原性を増大させる方法に関する。
本発明の1つの局面は、1以上の疾患関連抗原を含むアミノ酸配列に共有結合された不安定化配列を含む融合タンパク質をコードする核酸構築物に関する。好ましい不安定化配列は、この融合タンパク質をユビキチンプロテオソーム分解経路に標的化するものである。より好ましくは、この不安定化配列は、c−Myc
2〜120アミノ酸;サイクリンA 13〜91アミノ酸;サイクリンB 13〜91アミノ酸;IkBa 20〜45アミノ酸;β−カテニン 19〜44アミノ酸;c−Jun 1〜67アミノ酸;およびc−Mos 1〜35アミノ酸、ならびにその機能的フラグメントからなる群より選択されるアミノ酸配列に存在する。
1つの実施形態において、本発明は、不安定化アミノ酸配列(不安定化アミノ酸がない場合の免疫原性と比較して、臨床的に関連する抗原(例えば、疾患関連抗原)を含む共有結合されたアミノ酸配列の免疫原性を増大させる)を含むポリペプチドをコードする配列を含む核酸に関する。
別の実施形態において、本発明は、分泌融合タンパク質(MCP−3もしくはIP−10のような免疫刺激性ケモカイン、またはGM−CSF、IL−4もしくはIL−2のような免疫刺激性サイトカイン)をコードする核酸に関する。好ましい実施形態において、本発明は、MCP−3アミノ酸配列およびウイルス抗原(例えば、HIV gagおよびHIV envまたはSIV gagもしくはSIV env)を含む融合タンパク質に関する。
本発明の構築物の核酸配列は、合成であってもよいし(例えば、化学合成により合成される)、半合成であってもよいし(例えば、ゲノムDNA、cDNA、またはPCR増幅と、合成DNAの組み合わせ)、組換え生成されてもよい。この核酸配列はまた、必要に応じてイントロンを含んでいなくてもよい。不安定化アミノ酸をコードする核酸配列は、好ましくは、1以上の目的の抗原またはその免疫原性エピトープをコードする核酸配列のN末端にインフレームで連結される。これらの配列は、必要に応じて、1以上のリンカーアミノ酸をコードする別の配列により連結されてもよい。
さらに、目的の1を超える抗原をコードする核酸配列は、例えば、ピコルナウイルスRNA由来の内部リボソーム進入部位(IRES)とインフレームで、またはこのIRESを介して作動可能に連結され得る。IRESは、同じプロモーターから2つのタンパク質(または抗原)を発現することが所望される状況で使用される。IRESを使用すると、2つのタンパク質の発現が、調和して働く。さらなるポリペプチドをコードする配列はまた、別々のプロモーターの制御下で存在し得る。このような配列は、例えば、選択マーカー、または目的のさらなる抗原をコードし得る。この配列の発現は、構成的であり得る;例えば、選択マーカーの場合、これは、トランスフェクトされたパッケージング細胞、またはベクター粒子を特に高力価に生成しているパッケージング細胞を首尾よく選択するために有用であり得る。あるいはまたはさらに、この選択マーカーは、核酸に首尾よく感染し、その細胞のゲノムに配列が組み込まれた細胞を選択するために有用であり得る。
本発明の構築物は、さらなる免疫刺激分子(例えば、本明細書中に例示されるケモカインMCP−3)およびその機能的フラグメントをコードし得る。これらの免疫刺激分子は、融合タンパク質発現ユニットの一部として核酸配列によりコードされてもよいし、別々の発現ユニットの一部として核酸配列によりコードされてもよい。これらの分子はまた、異なる核酸構築物、ベクターなどに存在する配列によりコードされ得る。免疫刺激性分子(例えば、サイトカイン、ケモカイン、またはリンホカイン)は、当該分野で周知である。例えば、米国特許第6,100,387号(本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。例えば、BiragynおよびKwack(1999)(参考文献34)もまた参照のこと。
HIV抗原またはSIV抗原がコードされる場合、本発明の核酸はまた、所望の機能を保持する遺伝子(例えば、GagもしくはPolの抗原性について、粒子形成(Gag)または酵素活性(Pol)について)のRev非依存性フラグメントを含んでいてもよいし、本発明の核酸はまた、コードされたタンパク質が特定の状況において所望でない機能を喪失するように変異されたRev非依存性改変体を含んでいてもよい。後者の場合、例えば、この遺伝子は、逆転写酵素またはインテグラーゼタンパク質の活性部位における変異(アミノ酸レベルで)をコードして、逆転写または組み込みを防止するように改変され得る。gag遺伝子およびenv遺伝子のRev非依存性フラグメントは、米国特許第5,972,596号、同第5,965,726号(これらは、本明細書中に参考として援用される)に記載される。gag遺伝子についてはPCT/US00/34985(2000年12月22日出願(WO01/46408として2001年6月28日に公開))ならびにSIV env遺伝子については本明細書中の図6および7もまた参照のこと。
細胞にトランスフェクトされた後のこれらの核酸構築物またはベクターによりコードされるタンパク質の発現は、RNAおよびタンパク質生成の両方のレベルでモニターされ得る。RNAレベルは、当該分野で公知の方法(例えば、ノーザンブロット、S1マッピングまたはPCR法)により定量される。タンパク質レベルはまた、当該分野で公知の方法(例えば、ウェスタンブロットまたはELISAまたは蛍光検出法)により定量され得る。迅速な非放射活性ELISAプロトコルは、gagタンパク質を検出するために使用され得る(DUPONTまたはCOULTERのgag抗原捕捉アッセイ)。
種々のベクターが当該分野で公知である。例えば、米国特許第6,100,387号(本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。遺伝子治療においておよび/またはワクチンベクターとして有用であると思われる好ましいベクターは、所望の状況に依存して、以下を有するレンチウイルスである:
a)複製が1回もない(すなわち、ゼロ複製系)
b)1回の複製、または
c)完全な複製系。
このようなベクターは、例えば、PCT/US00/34985(2000年12月22日出願(WO01/46408として2001年6月28日に公開));および米国特許出願第09/872,733号(2001年6月1日)に記載され、本明細書中に参考として援用される。
好ましい実施形態において、本発明において有用なHIVベースまたはSIVベースのレンチウイルス系は、以下の3つの成分を含む:
1)ベクターパッケージングに必要なエレメント(例えば、ベクター粒子を生成するために必要な構造タンパク質(HIV envを除く)および酵素)をコードする核酸配列を含むパッケージングベクター(このパッケージングベクターは、少なくとも1つの変異したRev非依存性HIV gag/pol遺伝子またはSIV gag/pol遺伝子を含む);
2)ベクターが標的細胞に感染し、目的の治療剤もしくはレポーターもしくは他の遺伝子の移入のために必要な遺伝的シス作用性配列を含む移入ベクター(この移入ベクターは、キャプシド化シグナルおよび目的の遺伝子または目的の遺伝子を挿入するためのクローニング部位を含む);および
3)ウイルス粒子を意図されたレシピエント細胞に標的化するために必要なエレメントをコードする配列を含むベクター(好ましくは、遺伝子は、水疱性口内炎ウイルス(VSV−G)または両栄養性MuLVまたはレンチウイルスenvのG糖タンパク質.をコードする)。
このようなベクターにおいて、CMVプロモーターまたは他の強力で高効率のプロモーターが、パッケージングベクター中のHIV−1 LTRプロモーターの代わりに使用される場合、gag、polまたはgag/polの高発現は、任意の他のウイルスタンパク質の完全な非存在下で達成され得る。HIV−1 LTRプロモーターの他のプロモーターとの交換は、構成的な発現が所望される場合に、そしてまた、HIV−1 LTRプロモーターが弱いヒト以外の哺乳動物細胞(例えば、マウスの細胞)における発現のために、パッケージングベクターまたは他のベクターにおいて有益である。特定の実施形態において、異種プロモーターの存在はまた、移入ベクターおよびエンベロープをコードするベクターが使用される場合、それらのベクター内に所望される。
目的の抗原、特に臨床上関連する抗原は、達成されることを求められる効果に従って選択される。好ましくは、その抗原は、抗体、あるいはヘルパーT細胞または細胞傷害性T細胞を誘導する。
本発明の目的の有用な核酸構築物のアミノ酸または抗原は、例えば、米国特許第5,891,432号に記載されており、これは本明細書中で参考として援用される(例えば、13列20行から17列67行を参照のこと)。これらの抗原としては、腫瘍関連抗原のような疾患関連抗原、自己免疫疾患関連抗原、感染性疾患関連抗原、ウイルス抗原、寄生生物抗原および細菌抗原が挙げられるが、それらに限定されない。腫瘍関連抗原としては、p53およびその変異体、Rasおよびその変異体、Bcr/Abl中断点(breakpoint)ペプチド、HER−2/neu、HPV2、E6、HPV E7、癌胎児性抗原、MUC−1、MAGE−1、MAGE−3、BAGE、GAGE−1、GAGE−2、N−アセチルグルコサミントランスフェラーゼ−V、p15、gp100、MART−1/MelanA、チロシナーゼ、TRP−1、β−カテニン、MUM−1およびCDK−4、N−アセチルグルコサミントランスフェラーゼ−V、p15、gp100、MART−1/MelanA、チロシナーゼ、TRP−1、β−カテニン、MUM−1およびCDK−4が挙げられるが、それらに限定されない。HIV抗原またはSIV抗原としては、Gag、Env、Pol、Nef、Vpr、Vpu、Vif TatおよびRevが挙げられるが、それらに限定されない。本発明の好ましい実施形態において、HIVのGag−Pol−Tat−Rev−Nef抗原またはTat−Rev−Env−Nef抗原は、一緒に連結されているが、HIV成分としては活性ではない。
本発明の核酸構築物およびこのような核酸構築物を含むベクター、ベクター系またはウイルス粒子、あるいはコードされるタンパク質は、インビボでの遺伝子治療(例えば、高力価のベクターの非経口接種)、またはエキソビボでの遺伝子治療(例えば、患者細胞のインビトロ形質導入の後の、患者へのその形質導入された細胞の再注入)のために使用される。これらの手順は、様々の承認された遺伝子治療のプロトコルにおいて既に使用されている。
遺伝子治療を実施する1つの方法は、患者から細胞を抽出し、抽出された細胞をベクター(例えば、レンチウイルスベクター)またはウイルス粒子を用いて感染させ、そしてその細胞を患者に再導入して戻すことである。患者に細胞を再導入する前に、選択マーカーが、感染細胞または形質導入された細胞を富化するため、あるいは感染されているかまたは形質導入されているそれら細胞のみをポジティブ選択するための、手段を提供するために使用され得る。この手順は、治療の成功の機会を増し得る。選択マーカーは、例えば、薬剤耐性遺伝子、代謝酵素遺伝子、または当該分野で公知の任意の他の選択マーカーであり得る。代表的な選択遺伝子は、抗生物質および他の毒性物質(例えば、ヒスチジノール、ピューロマイシン、ハイグロマイシン、ネオマイシン、メトトレキセートなど)に対する耐性を付与するタンパク質および細胞表面マーカーをコードする。
しかし、ベクター(例えば、レンチウイルスベクター)の多くの遺伝子治療の適用にとって、マーカー遺伝子発現の選択が可能でなくても必要でなくてもよいことは、明らかである。選択マーカーの実際の発現は、インビトロ研究にとって便利であるが、外来マーカータンパク質に対する細胞傷害性T細胞(CTL)の不適切な誘導に起因して、インビボにおいては有害であり得る。また、インビボでの適用のためには、内部プロモーターを全く持たないベクターが好ましいことがあり得る。内部プロモーターの存在は、例えば、パッケージング細胞株から得られ得る形質導入の力価およびその組み込まれたベクターの安定性に影響し得る。従って、1つまたは2つ以上の治療的遺伝子をコードする、ジシストロンまたはポリシストロンであり得る、1つの転写ユニットのベクターは、インビボでの使用のために設計された好ましいベクターであり得る。例えば、WO98/17816を参照のこと。
本発明の核酸配列、ポリペプチド、ウイルス粒子、ベクター、ベクター系、あるいは形質導入された宿主細胞またはトランスフェクトされた宿主細胞のうちの少なくとも1つ、および生理学的に受容可能なキャリアを含む、ワクチンおよび薬学的組成物もまた、本発明の一部である。
本明細書中で使用される場合、用語「形質導入」とは、一般的に、感染を介した(例えば、この場合では、レンチウイルスベクターによる)宿主への遺伝物質の移入をいう。用語「トランスフェクション」とは、一般的に、細胞膜を横断し、そして遺伝物質のいくらかを細胞核内に送達する、特定のトランスフェクション剤(例えば、リン酸カルシウム、DEAEデキストラン、脂質製剤、金粒子、および他の微小粒子)の使用を介した、単離された遺伝物質の細胞への移入をいう。
(薬学的組成物)
本発明の薬学的組成物は、薬学的および/または治療的に有効な量の、本発明の核酸構築物、ポリペプチド、ベクター、ベクター系、ウイルス粒子/ウイルスストックまたは宿主細胞(すなわち、薬剤)のうちの少なくとも1つを、含む。所望される場合、本発明の核酸構築物、ポリペプチド、ウイルス粒子、ベクター、ベクター系、ウイルス粒子/ウイルスストックまたは宿主細胞は、当該分野で公知の方法によって、単離および/または精製され得る。
本発明の1つの実施形態において、単位用量当たりの本発明の薬剤の有効量とは、目的の抗原の検出可能な発現を生じさせるのに十分な量である。本発明の別の実施形態において、単位用量当たりの薬剤の有効量とは、処置される状態の有害な影響(症状の重症度、持続期間または程度を含む)に対して予防、処置または保護するのに十分な量である。当該分野で周知であるように、単位用量当たりの薬剤の有効量は、とりわけ、接種される哺乳動物種、哺乳動物の体重および選択された接種レジメンに依存する。予防または処置に最も適切な治療薬剤の投薬量はまた、投与形式、選択される特定の薬剤、および処置中の特定の患者の生理学的特徴に伴い、変化する。この用量は、少なくとも1回投与される。その後の用量は、示されるように投与され得る。
本発明の組成物を投与された個体の応答をモニターするために、mRNAまたはタンパク質発現のレベルが測定され得る。多くの例において、そのような個体から得られた血清または血漿中の発現レベルを測定することで十分である。さらなる用量を投与するか否かまたは個体に投与される組成物の量を変更するか否かに関する決定は、少なくとも部分的に、発現レベルに基づき得る。
用語「単位用量」とは、接種に関する場合、哺乳動物に対する1単位の投薬量として適切な、物理学的な別々の単位をいい、各々の単位は、必要な希釈剤に関連して所望の効果を生成するように計算された、予め定められた量の活性材料(例えば、核酸、ウイルスストックまたは宿主細胞)を含む。細胞または動物に投与されるウイルスストックの力価は、適用および送達型(インビボまたはエクソビボ)に依存する。ウイルスストックは、遠心分離のような操作を使用して濃縮され得る。エクソビボで投与される力価は、好ましくは1細胞当たり0.001〜1感染単位の範囲にある。ウイルスストックを調製する別の方法は、ウイルスを発現する安定な細胞株を、その標的細胞と一緒に共培養することである。この方法は、伝統的なレトロウイルスベクターを用いる場合、細胞がより長い期間の時間にわたり感染され得、そして細胞が複数コピーのベクターに感染される機会を有するので、より良い結果を達成するために使用されている。
核酸構築物、ベクター、ベクター系、ウイルス粒子、またはエクソビボで形質導入もしくはトランスフェクトされた細胞のインビボ投与のために、その用量は、用量の段階的増加により決定されるべきであり、受け入れられない有害な影響の発生によって上方用量は制限されている。予備的な開始用量は、当該分野で公知の方法による、動物モデルにおけるレンチウイルスベクターを使用する実験から推定され得るか、または公知のレトロウイルス(例えば、アデノウイルス)の用量との比較から推定され得る。一般的に、少ない投薬量を、初期に使用し、そして必要であれば、その状況下で最適な効果に到るまで、小さな増加量ずつ増加される。例示的な投薬量としては、10〜約5×1015粒子までの範囲内にある。
ワクチン接種のために、DNAは、リポソーム中でのこれまでに記載されたようなPBS中の筋肉内注射(IM)、皮内接種、電気注入または他の方法のいずれかによって投与される。例として、いくつかの異なる部位に注射されたマカクにおける5mg/用量のIM(1mg/mlのDNA)が、良好な免疫応答を生成することが見出された。
接種材料は、典型的に、水性の薬学的組成物を形成するように、生理食塩水、リン酸緩衝液生理食塩水などのような生理学的に受容可能なキャリア中の水溶液として調製される。
本発明の薬剤は、一般的に、それに対する生理学的に受容可能なキャリアまたはそのビヒクルと共に投与される。生理学的に受容可能なキャリアは、投与の際に有害な身体的反応を生じないキャリアであり、そして本発明の核酸または他の薬剤が十分に溶解して、それらの液性を保持して、薬学的または治療的に有効量の化合物を送達するキャリアである。本発明の薬剤の薬学的または治療的に有効な量およびその投与方法は、個々の患者、処置される症状、そして当業者に明らかな他の基準の基づいて変化し得る。本発明の構築物は、好ましくは、抗体ならびに/あるいは細胞傷害性Tリンパ球および/またはヘルパーTリンパ球を誘導するのに有効な量でのそのコードされるタンパク質の発現し得る量で存在する。本発明の、治療的に有効な量の核酸は、有意な有害な副作用を生じずに、処置される状態の有害な影響の重症度、程度または持続時間を、予防または緩和するのに十分な量である。特定の適用に有用な投与経路は、当業者に明らかである。
本発明の薬剤の投与経路としては、非経口、および患部への直接注入が挙げられるが、その限りではない。投与の非経口経路には、静脈内、筋肉内、腹腔内および皮下が挙げられるが、その限りではない。本発明の薬剤の投与経路は、代表的に非経口であり、そして好ましくは骨髄内、CSF筋肉内、皮下、皮内、眼内、頭蓋内、鼻腔内などである。処方物および投与経路の例として、例えばWO99/04026を参照のこと。
本発明は、薬学的に受容可能な滅菌の等張性溶液を含むがこれらに限定されない、非経口投与に適切な上記の薬剤の組成物を包含する。そのような溶液としては、鼻内、静脈内、筋肉内、腹腔内、皮下あるいは関節または他の部位への直接的な注入のための、生理食塩水およびリン酸緩衝液生理食塩水が挙げられるが、その限りではない。
本発明の薬剤をレシピエント哺乳動物(好ましくは、ヒト)に対して提供される場合、投与される投薬量は、その哺乳動物の年齢、体重、全長、性別、全身的な医療状態、これまでの病歴などのような因子に依存して変化する。
本発明の薬学的組成物の投与は、「予防的」目的または「治療的」目的のどちらかのためであり得る。予防的に提供された場合、その組成物は、任意の症状に先立って提供される。組成物の予防的な投与は、処置される状態の任意のその後の有害な影響(症状の重症度、持続時間または程度を含む)を予防し、または回復させるために役立つ。治療的に提供される場合、その組成物は、処置される状態の症状の発症時(または直後に)で提供される。
全ての治療的な使用、予防的な使用そして診断的な使用のために、本発明の1つ以上の薬剤、ならびに抗体および他の必要な試薬および適切なデバイスおよび付属品は、容易に使用可能なように、そして容易に使用されるようにキット形式で提供され得る。
免疫アッセイが関係する場合、このようなキットは固体支持体(例えば、膜(例えばニトロセルロース)、ビーズ、球、試験管、棒など)を含み得、それに対して標的分子に特異的な抗体のようなレセプターが結合する。このようなキットはまた、第2のレセプター(例えば、標識した抗体)を含み得る。このようにキットは、トキシンを検出するためのサンドイッチアッセイのために使用され得る。競合アッセイのためのキットもまた想定される。
(VI.産業上利用性)
本発明の核酸は、ネイティブ宿主細胞または生物において発現され得るか、あるいは異なる細胞または生物において発現され得る。変異を加えた遺伝子は、プラスミド、コスミド、ファージ、ウイルスまたはミニクロモソームのようなベクターに導入され得、そして当該分野で周知の方法によって、宿主細胞内または生物内に挿入される。一般的に、構築物は、真核生物細胞または原核生物細胞のいずれかの、任意の細胞(哺乳動物細胞(例えば、ヒト(例えば、HeLa)、サル(例えば、Cos)、ウサギ(例えば、ウサギ網状赤血球)、ラット、ハムスター(例えば、CHOおよび新生児ハムスター腎臓細胞)またはマウス細胞(例えば、L細胞)、植物細胞、酵母細胞、昆虫細胞または細菌細胞(例えば、E.coli)が挙げられる)において利用され得る。本発明の核酸配列をクローン化、および/または発現するために利用され得るベクターは、そのコード配列が複製され、そして/または発現されることが所望される宿主細胞内で、そのコード配列を複製し得、そして/または発現し得るベクターである。種々の型の宿主細胞に対する適切なベクターの例として、F.Ausubelら、Current Protocols in Molecular Biology、Greene Publishing AssociatesおよびWiley−Interscience(1992)、およびSambrookら(1989)を参照のこと。そのようなコード配列についてネイティブなプロモーターは、そのコード配列が挿入される宿主に適合性のある強力なプロモーターに置換され得る。これらのプロモーターは、誘導性であり得る。これらのコード配列を含む宿主細胞は、酵素の調製、医薬品、診断試薬、ワクチンおよび治療薬において有用な、多量のタンパク質を発現させるために、使用され得る。
本発明の構築物はまた、インビボまたはインビトロの遺伝子治療のために使用され得る。例えば、本発明の構築物は、発現されるポリペプチドを極限まで増加させるために、mRNAをインサイチュで生成する。そのようなポリペプチドは、ウイルス抗原および/または細胞抗原を含む。このような構築物およびこれらの発現生成物は、例えば、ワクチンおよび/または遺伝子治療の開発において有用であることが見込まれる。
これらの構造物および/または目的の抗原をコードする構築物を使用することによって生成される生成物は、例えば、疾患(例えば、AIDSおよびAIDS関連疾患)の診断剤、ワクチン、および治療剤の産性において使用され得る。
例えば、高レベルのGagを発現するベクターは、ヒトにおける発現の後、免疫治療および免疫予防において使用され得る。このようなベクターとしては、レトロウイルスベクターが挙げられ、そしてまた、例えば、Wolffら、Science 247:1465−1468(1990)、Wolffら、Human Molecular Genetics 1(6):363−369(1992)およびUlmerら、Science 259:1745−1749(1993)に記載された技術を使用して、筋肉細胞または他の受容性細胞内へのDNAの直接導入も含み、gagの効率的な発現を生じる。さらに、これらのgag構築物は、ヒトへの導入後、HIVの発現のトランス優性(transdominant)阻害において使用され得る。この適用のために、例えば、高レベルのp55gagまたはp37gagを発現する適切なベクターまたはDNA分子は、例えば、Tronoら、Cell 59:113−120(1989)に記載されるように、トランス優性のgag変異体を生成するように改変される。これらのベクターはヒトに導入され、生成されたgagタンパク質の、gagのトランス優性阻害および免疫刺激の組み合わせの機構に起因してHIV生成の阻害を生じる。さらに、本発明のgagをコードする構築物は、レンチウイルスのgagタンパク質の発現に基づいた、新規のレトロウイルスベクターの生成に使用され得る。レンチウイルスは、非分裂細胞の標的化および効率的な感染を可能にし得る、独特な特徴を有する。同様の適用が、高レベルのenvを発現するベクターについて見込まれる。
以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を例示するが、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。特定の改変およびバリエーションは、前記の開示および以下の実施例の教示から当業者に明らかであり、そしてこれらは、本発明の精神および範囲に包含されることが意図される。
(実施例1)
(ベクター)
HIV−1またはSIVの抗原を発現するDNAベクターが、本明細書中の実施例において用いられる。
本明細書中に例示される、HIV Gagの形態をコードする異なる3種類の型のプラスミドは、以下のとおりである:
1)全長gagを発現するプラスミド(p55)またはgagの一部を発現するプラスミド(p37)あるいはgagおよびプロテアーゼを発現するプラスミド(p55gagpro)。P55は、細胞より部分的に放出されるgag粒子を産生する。P37は、細胞より部分的に放出されるが、粒子を形成しない。P55gagproはまた、プロテアーゼを産生し、従って、そのgagは、プロセシングされて、p17、p24、p6およびp7を形成する。
2)p55gagのN末端に融合されたケモカインMCP−3を発現するプラスミド。MCP−3が分泌タンパク質であるので、産生された融合タンパク質もまた、シグナルペプチドの切断の後、哺乳動物細胞より分泌される;および
3)プロテアソームの効率的な分解を与える配列へのgagの融合物を発現するプラスミド。
HIV envタンパク質(例えば、図8〜9を参照の事)、ならびにSIV
gagタンパク質におよびSIV envタンパク質についての類似するDNA発現ベクターを作製した。そのHIV envプラスミドを、HIV分枝群(clade)B env配列に基いて構築し、そしてその発現について試験した。Revの非存在下での発現は、高かった(図10を参照のこと)。特定のベクター、およびその組合せを、以下により詳細に記載する。本発明者らはまた、リンカーアミノ酸を含まないか、またはCATENINなど(それらは、本明細書中に特には例示しない)の少数のアミノ酸を含む、ベクターのバリエーションを有する。いくつかの場合において、本明細書中に例示される配列よりも小さい、分泌配列フラグメント、または不安定化配列フラグメント(それらは、所望の機能を維持する)は、存在することが知られているか、または慣用的実験によって同定され得る。これらの配列はまた、本発明において有用である。
p37gagは、前に記載されるHIVプラスミドである。
MCP3p37gagは、上記のプラスミドようなものであり、かつip10のリーダー配列も含む。
以下は、MCP3p37gagの例である:
ベクターpCMVkanMCPgagp37M1−10は、以下のMCP3−gag融合タンパク質(配列番号1)を発現する。
Figure 2007244394
CYBp37gagは、サイクリンB不安定化配列を含む。
CATEp37gagは、βカテニン不安定化配列を含む。
MOSp37gagは、mos不安定化配列を含む。
SIVMCP3p39は、HIVについての上記のようなものである。
SIVCATEp39は、HIVについての上記のようなものである。
SIVgagDXは、Rev独立SIVgag分子クローンである。このベクターは、2000年12月22日に出願されたPCT/US00/34985(2001年6月28日にWO01/46408として公開された)に記載される(これは、本明細書中に参考として援用される)。P39は、SIV Gag p39(SIV p17+p25)をコードするDNA配列を示す。P57は、完全なSIV Gag p57をコードするDNA配列を示す。
「Gag」は、Gagタンパク質をコードするDNA配列を示し、これは、ビリオンコアの成分を産生し、「Pro」は、「プロテアーゼ」を示す。このプロテアーゼ遺伝子、逆転写酵素遺伝子、およびインテグラーゼ遺伝子は、「pol」遺伝子を含む。これらの構築物において、「MCP3」とは、前に示されたIP−10分泌ペプチドに連結されたMCP−3アミノ酸33〜109を示し(あるいは、それは、自身の天然の分泌ペプチドまたは任意の他の機能的分泌シグナル(例えば、前に述べられたtPAシグナルに連結され得る)、「CYB」とは、サイクリンBアミノ酸10〜95を示し、「MOS」とは、C−Mosアミノ酸1〜35を示し、そして「CATE」とは、β―カテニンアミノ酸18〜47を示す。
本明細書中に例示される構築物で使用される、サイクリンB核酸配列およびコードされたアミノ酸:
Figure 2007244394
本明細書中に例示される構築物において用いられるc−Mos核酸配列およびコードされたアミノ酸:
Figure 2007244394
(実施例2)
(ベクターの構築)
「Gag不安定化」構築物を設計するための、タンパク質をユビキチン−プロテアソーム分解経路に対する標的化し得る特徴付けられた配列についての文献調査は、以下の、必ずしも代表的でない列挙を与えた:
c−Myc 2〜120アミノ酸
サイクリン A 13〜91アミノ酸
サイクリン B 13〜91アミノ酸 本発明者らは、本明細書中の実施例においてベクター中の10〜95を用いた。
IkBa 20〜45アミノ酸
b−カテニン 19〜44アミノ酸 本発明者らは、本明細書中の実施例においてベクター中の18〜47を用いた。
c−Jun 1〜67アミノ酸
c−Mos 1〜35アミノ酸
本発明者らは、PCRを用いて、Jurkat cDNAからのそれらの分解配列のサブセット(すなわち、サイクリンB、β−カテニン、およびc−Mosからのシグナル)をクローニングした。サイクリンプライマーおよびカテニンプライマーの両方は、予想される長さのフラグメントを与えた。このフラグメントを、切断し、そしてベクターpCMV37(M1−10)kanのSalI部位、またはpCMV55(M1−10)kanのSalI部位にクローニングし、そして(Bam バージョンでは)pFREDlacZのBamHI部位にクローニングした(p37プラスミドおよびp55プラスミドは、INS−gag配列を含む特許(例えば、米国特許第5,972,596号および同第5,965,726号を参照のこと(これらは、本明細書中に参考として援用される))に開示される、同じp37配列およびp55配列を有するが、これらの配列は、カナマイシンを発現する異なるプラスミド骨格を有する。pFREDlacZは、E.coliのβ−ガラクトシダーゼを発現するIE CMVプロモーターを含む)。
対応するプラスミドは、以下のように呼ぶ:
SalI部位にサイクリンB配列を有するpCMV37(M1−10)kan pS194
SalI部位にβーカテニン配列を有するpCMV37(M1−10)kan pS195
SalI部位にサイクリンB配列を有するpCMV55(M1−10)kan pS199
SalI部位にβーカテニン配列を有するpCMV55(M1−10)kan pS200
BamHI部位にサイクリンB配列を有するpFREDlacZ pS201BamHI部位にβーカテニン配列を有するpFREDlacZ pS202。
Mosの場合、分解シグナルは、5つのN−末端アミノ酸および約30アミノ酸離れたリジンからなる。同様に位置するリジンが 、HIVgagにおいて存在するが、lacZには存在しない。この理由のために、5つ全ての不安定化アミノ酸をcoverするオリゴを合成し(両方の鎖)、アニーリングし、そしてgagのN末端に連結したが、lacZには連結されなかった。以下の3種類のMOS配列が存在した:
MOSN5wtUPおよびMOSN5wtDNは、リン酸化された場合に分解を引き起こすことが示されたセリンを有する。
MOSN5aspUPおよびMOSN5aspDNは、Serに代わるAsp置換を有し、構成的作用についてのリン酸化を模倣する。
MOSN5argUPおよびMOSN5argDNは、Serに代わるArg置換を有し、分解シグナルを不活性にすると主張されている。
計画された6種類のプラスミドのうちで、本発明者らは、以下のもののみを試験した:
pS191(これは、野生型(「WT」)Mos配列を有するpCMV37(M1−10)kanを有するが、このインサートは意図されるより長く、合成配列のさらなるコピーが逆である);
pS192(これは、SalI部位に「Asp」Mos配列を有するpCMV37(M1−10)kanを有する);および
pS197(これは、SalI部位に「Asp」Mos配列を有するpCMV55(M1−10)kanを有する)。
(実施例3)
(ベクターにおける分解シグナルの予備的特徴づけ)
以下の実験を、上記の核酸構築物中の分解シグナルの予備的な特徴づけのために実施した。
β−ガラクトシダーゼ活性を、pFREDlacZまたはそのサイクリンB改変バージョンもしくはβ−カテニン改変バーション(pS201およびpS202)のいずれかでの一過性のトランスフェクションの後、トランスフェクトしたHeLa細胞および293細胞において測定した。lacZ活性の見かけの損失を、ユビキチン化シグナル誘導性タンパク質分解を示すと解釈した。
改変Gagを用いて、以下の実験を行い、分解シグナルがgag状況においても作用することを確認した。第一に、p24−gagを、改変されたGag構築物を用いてトランスフェクトした細胞抽出物および細胞上清におけるELISAによって測定した。本発明者らは、不安定化の証拠を得たが、いくつかの場合において、総p24抗原のレベルを測定するこの実験は、決定的でなかった。これは、恐らく、前に示したように、gagのフラグメントがなお、抗原捕捉アッセイ手順において陽性を示し得ることに起因する。従って、本発明者らは、産生されたタンパク質がどの程度インタクトであるかを研究した。
異なるgagプラスミドを用いて一過性トランスフェクトしたHeLa細胞または293細胞のタンパク質抽出物を、アクリルアミドトリスグリシンゲル上で泳動し、Immobilon Pメンブランに移し、そして抗HIV抗体で染色してGagを明らかにした。これらの実験は、HeLa細胞の分解の兆候を示さなかったが、サイクリン改変バージョンまたは鎖β−カテニン改変バージョンのGagで形質転換した293細胞は、全長の改変Gagより小さい分子量の染色バンドの明らかなGagの存在を、明らかに示した。このような非全長バンドは、野生型Gagトランスフェクト細胞において観察されなかった。これらの知見は、シグナル誘導性Gag分解と一致する。
N末端改変がGagの分解を誘導するか否かをさらに試験するために、本発明者らは、一過性トランスフェクトした293細胞を用いて、パルスチェイス試験を実施した。トランスフェクションの1日後に、この細胞を、メチオニンを含まない培地中でインキュベートして、細胞のプールを使い尽くし、同じ培地中の35S−メチオニンで標識し、そして1000倍過剰の冷メチオニンを添加することによってチェイスした。2種類の実験を行った。一方は約1時間のパルスおよび12時間のチェイスで行い、そして他方は、30分間のパルスおよび1.5時間のチェイスで行った。この実験は、改変Gagが、野生型Gagより迅速に分解することを示した。サイクリンB由来シグナルおよびβ−カテニン由来シグナルの両方は、Gagの不安定化において、類似する程度に作用した。さらなる実験を、env構築物−βカテニン融合物を用いて実施し、そしてヒト細胞における発現後にこの融合物がかなりより不安定であったことを確認した。
(実施例4)
(ベクターの増殖応答およびベクターの組み合わせ)
これらのベクターを、哺乳動物細胞におけるトランスフェクション後のインビトロでのタンパク質発現について、ならびにマウスおよび霊長類(マカク)における免疫原性について試験した。
(方法)
DNAを、Qiagenの内毒素フリーDNA精製キットを使用して精製した。内毒素レベルを、日常的に測定し、そしてこれは、非常に低かった(反応速度論的QCL試験、Bio−Whittakerは、これらの調製物において1mgのDNA当たり約1内毒素ユニットを与えた)。
マウスに、100μl PBS中の100μgのDNAを筋内注射した。DNAの3回の注射を、0日目、14日目および28日目に与えた。35日目に、マウスを屠殺し、そしてこれらの脾細胞を、特定のgag抗原の存在下での増殖についてアッセイした。さらに、細胞傷害性応答を、標準的な細胞傷害性アッセイを行うことによって評価した。このワクチン接種したマウスの抗体応答もまた、これらの動物から得られた血清を使用して評価する。
サルの実験について、5ml リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中の5mgのMCP3 gag HIV DNAを、アカゲザルを鎮静させた後に、これらの動物のいくつかのスポットに筋内注射した。4回の注射を、0週目、2週目、4週目および8週目に与えた。これらの動物を、いくつかのアッセイで追跡し、細胞性免疫応答および体液性免疫応答を評価した。本発明者らの以前の特許において記載したgag p37M1−10での以前の免疫は、低レベルの抗体のみしか与えなかった。この以前のgag構築物は、細胞性免疫を十分に刺激したが、抗体産生を十分に刺激しなかった。
図1は、HIVポリペプチドをコードするDNA配列を含む、以下に示されたベクターまたはこれらのベクターの組み合わせ、あるいはポリペプチドコントロールを注射したマウスにおける、増殖応答(刺激指数、SIとして示される)を示す。
p37gag
MCP3p37gag
CYBp37gag
CATEp37gag
MOSp37gag=本発明者らは、本実施例においてWT Mosを使用した
CATE+MCP3=2つの構築物、上記を参照のこと;これらは、単独または組み合わせで使用した同じプラスミドである
CATE+MCP3+p37=*3つの構築物、上記を参照のこと。
図2は、その示されたSIV発現プラスミドまたは組み合わせを2回注射したマウスにおける増殖応答(刺激指数、SIとして示される)を示す。一緒に(Together)=同じ部位での3つのDNAの注射;3部位(3site)=別々の部位での同じDNAの注射。「同じ部位」を使用する場合、全てのDNAを混合し、そして同じ身体部位で筋肉に注射した。「別々の部位」を使用する場合、DNAを別々にし、そして別々の解剖学的部位に注射した。このことは、本発明者らがマウスを免疫する際に毎回行った(すなわち、これらの3つのDNAを別々にし、そして互いに異なる部位で注射し;かつ異なる注射部位を、各ワクチン接種に使用した)。
SIVgagDX
SIVMCP3p39
SIVCATEp39
MCP3+CATE+P57(一緒に)
MCP3+CATE+P57(3部位)。
図3は、サルにおける抗体応答を示す。2匹の動物(#585、587)に、5mgのMCP3p37gag発現ベクターを、4回筋内(IM)注射した。2匹の動物(#626、628)に、同じDNAをリポソーム−DNA調製物として粘膜投与した。力価を、抗HIV p24 Eliza試験において陽性をスコアする、血清希釈度の逆数としてプロットした。
(結果)
本発明者らは、gagに対するMCP−3融合が、非改変gagベクター(上記のような1型)と比較して、gagに対する免疫応答を劇的に増加することを見出した(図を参照のこと)。この特性は、これらの細胞からのより効率的なgag分泌の結果の一部であり得る。なぜなら、本発明者らは、tPAのリーダー配列を有する分泌されたgagが、分泌および免疫原性においてより効率的であることを、最近示したからである(Qiuら、J.Virol.2000)。
さらに、この効果は、MCP−3分子の機能によって媒介され得る。この応答の程度は、腫瘍抗原に対する免疫原性の誘導におけるMCP−3の報告された効果と一致と一致して、MCP−3のさらなる効果を示唆する。マカクにおけるこのMCP3p37gagの筋内注射は、高力価の抗gag抗体の産生を導いた。これは、以前に試験されたgag発現ベクターを用いた場合と異なり、これは、DNAワクチン接種のみによって、霊長類において効率的な抗体応答を誘発することが可能であることを示す。さらに、これらの結果は、マウスにおける改善された免疫原性が、霊長類における免疫原性の増加を予測するための満足な方法であることを示唆する。従って、本発明者らは、霊長類における引き続く実験のための最良の組み合わせを同定するために、マウスにおいていくつかのベクターまたはベクターの組み合わせを試験した。
本発明者らはまた、プロテアソーム分解およびMHC−Iクラスの分子を介する細胞表面上での効率的な提示に対してその発現されるHIV抗原を指向するベクターの発現および免疫原性を研究した。MHC−I拘束免疫は、抗ウイルス防御に重要であることが公知である。MHC−Iは、細胞表面に細胞内で産生された短いペプチドを提示する。細胞によって露出されるペプチドの組成における変化は、その細胞が、異常であり(例えば、ウイルスに感染された)、そして破壊されるべきであることを、免疫系にシグナル伝達する。このMHC−I露出ペプチドは、細胞タンパク質のプロテアソーム分解から生じる。本発明者らは、HIV抗原に、プロテアソーム分解に対してこの抗原を標的化する、強力な付加的なユビキチン化シグナルを供給することが、その抗原が表面提示のために処理される機会を増加するという仮説を試験した。
本発明者らは、公知のタンパク質内で同定されている、いくつかのユビキチン化シグナルを、それらをHIV GagのN末端に連結させた後の迅速な分解の付与について試験した。並行して、同じユビキチン化シグナルを、β−ガラクトシダーゼに融合し、その酵素活性の低下によって、分解効力についてチェックした。このアッセイは、全ての選択されたシグナルが、β−ガラクトシダーゼ分解を増強することを示した。
これらの実験によって同定された最も効果的な配列は、β−カテニンのアミノ酸18〜47に対応し、β−カテニンは、Wntシグナル伝達および細胞間接着に関与するタンパク質であり、その量は、分解によって制御される。
β−カテニン(18〜47)の30アミノ酸:
R K A A V S H W Q Q Q S Y L D S G I H S G A T T T A P S L S(配列番号6)
開始AUG MetをHIV抗原のN末端に付加したβ−カテニン(18〜47):
M R K A A V S H W Q Q Q S Y L D S G I H S G A T T T A P S L S(配列番号7)。
HIV−I Gag、またはβ−カテニン不安定化ドメインと融合したGagのいずれかを発現するDNA構築物をマウスに注射して、後者の構築物がより免疫原性であることが示された。Gag単独と比較して、β−カテニン−Gag融合物は、より高いHIV特異的増殖応答、CTL応答の上昇、およびより高いレベルのCD8+IFNγ+の分泌細胞を惹起した。
他の不安定化配列との直接的な比較は、β−カテニン−Gag融合物の全体的なより高い効力を示した。従って、1つの驚くべき結論は、いくつかの配列が、プロテアソームプロセシングおよびタンパク質不安定化を増加したが、β−カテニン配列が、免疫応答の増加の誘導においてはるかに良好であったことである。これらの研究の実際的な結果は、ワクチン接種手順の改善であるので、本発明者らは、抗原を分解へと標的化するのに使用するために、好ましくは、本明細書中で同定されたβ−カテニン配列を使用することを提案する。
別の重要な結論は、異なる形態の抗原を発現するベクターの組み合わせの研究から得られた。組み合わせは、特に、同じマウスの異なる部位に注射した場合に、同じ部位にDNAベクターの混合物を注射した場合と比較して、改善された免疫原性を示すことが見出された。
本発明者らは、異なる形態の抗原が、異なる免疫応答を定性的に誘発することを提唱する。従って、異なる部位で、そしてまた異なる回数で適用する抗原の組み合わせは、防御免疫応答を増加し得る。これまでの結果は、異なる形態のDNAを、連続的または組み合わせであるが、異なる部位で適用して使用することが、他の初回刺激−追加免疫のワクチンの組み合わせから得られた良好な免疫原性を再現し得るという結論を支持する。これは、体液性免疫の刺激に特に非効率的であることが示されている、霊長類におけるDNAワクチン接種のための既存の手順を超える、劇的な改善である。
(実施例5)
(マカクにおけるSIV GagおよびSIV Env DNAベクターの免疫原性)
HIV抗原およびSIV抗原の改変された形態が、DNAワクチン接種後に異なる免疫応答を示すことを示唆する以前のデータに基づいて、本発明者らは、12匹のマカクにおけるSIV gagおよびSIV envについての3つの異なるDNAワクチンベクターの免疫原性を研究した。使用したDNAを、以下の表1に示す:
Figure 2007244394
SIV gagベクターは、上記の先の実施例に記載されるマウス実験において使用したベクターと同じである。SIV env親ベクターは、高レベルの発現を有するベクターの例として、2001年6月1日に出願された親出願番号09/872,733(本明細書中で参考として援用される)に記載されている。このベクターの模式図および配列を、それぞれ、本願の図6および7に示される。MCP3とCATEとの融合ベクターは、gagベクターについて記載したMCP3とCATEと同じ配列を含む。
4つのナイーブマカクの3つのグループ(グループ1、2、3)を、表2に示されるように、PBS中の精製DNA調製物で筋内免疫した。
Figure 2007244394
これらの動物に、その示されたDNAを注射した。1匹の動物あたりに各回で注射したDNAの総量は、gagについて3mgで、そしてenvについて3mgで、一定に維持した。動物に、異なるDNAを異なる部位に注射した。注射は、1mg/mlでPBS中に溶解したDNAを用いて筋内に行った。注射部位は、異なるDNAについて解剖学的に異なった。
さらに、4匹の動物(グループ4)を、DNA5および6(すなわち、SIV
CATE gagおよびSIV CATE env)で初回免疫し、その後、12週目および24週目に、DNA3および4(すなわち、SIV MCP3 gagおよびSIV MCP3 env)で免疫した。グループ5の2匹の動物は、gagおよびenvについて、未改変の野生型抗原を発現するDNAを受けた(1および2)。グループ4および5の動物は、HIV DNAに先に曝露されていたが、これらは、SIV抗原についてナイーブであり、これを、免疫学的アッセイ(特異的抗原刺激に対する抗体測定およびリンパ球増殖応答)によって確認した。にもかかわらず、グループ4および5の動物は、SIV DNA注射に早期応答を示し、これは、SIV抗原に対する既往性応答を示す。従って、グループ4および5についての実験は、最終的な結論のためにナイーブな動物で繰り返される必要がある。
ワクチン接種中の一連の時点で、血液サンプルを採取し、そして抗体、リンパ球増殖応答および細胞傷害性T細胞の存在について分析した。
gagについて得られた抗体力価を、表3に示す。Elisaアッセイにおいて陽性をスコアする最も高い希釈度の逆数を、示す。空のセルは、1:50希釈未満の抗体反応性を示す。
これらの結果は、MCP3gagベクターの投与が、強力な抗体応答と関連することを示した。なぜなら、MCP3gagを受けた動物のうち8匹中8匹(100%)(群1および3)が、高いgag抗体を発生したからである。対照的に、MCPgagを受けていない動物のうち6匹中3匹(50%)(群2および5)が、抗体を発生した。
gagおよびenvに対する特異的細胞傷害性T細胞応答を、gagまたはenvの合成ペプチドプール(15マー重複する)の存在下で細胞内IFNγまたはTNFαを産生するCD8細胞の数を測定することによって、評価した。3つのDNAワクチン接種後に得られた値を、図4および5に示す。3つのベクターの組み合わせが、ペプチド刺激の際に特異的なINFγ産生細胞の数を増大したことは、興味深い。これは、3つ全ての形態の抗原を受けた動物が、細胞性免疫応答を減少することなく、増大した抗体応答を示したと結論付けるられる。実際、細胞性免疫応答もまた、増大した細胞性免疫応答を示し、そしてこの結果は、統計学的に有意な差異を示した。
これらのデータは、マカークザルにおけるDNAワクチン接種によって以前に予期されたよりも優れた、異なる抗原形態の組み合わせによるよりバランスのとれた免疫応答の発生を示す。
群4の応答(上記に示していない)もまた、評価した(それぞれ、1.11%および0.88%のgagおよびenv)が、これは、ナイーブ動物のワクチン接種によって反復される必要がある。
DNAベクターの組み合わせによる増大した免疫原性の機構を、さらに調べる必要がある。MCP−3抗原キメラの発現および分泌は、体液性免疫応答を効果的に刺激する増大したタンパク質レベルを導き得る。異なる抗原形態の組合わせもまた、エフェクター細胞の良好な活性化および協調を促進し得る。
表3は、全ての群につての最初に免疫したときからのSIVgag応答を示す。
Figure 2007244394
(実施例6)
(免疫予防または免疫治療における本発明の核酸の使用)
生後遺伝子治療において、新規遺伝子形成は、間接的な手段(例えば、標的細胞を体から取り出し、次いで新規遺伝子情報を保有するウイルスベクターを用いてこの標的細胞を感染させ、次いでこの標的細胞をその体に再移植すること);または、直接的な手段(例えば、DNA処方物をリポソームにカプセル化すること;ウイルスエンベロープレセプタータンパク質を含むタンパク質リポソームにDNAを捕捉すること;DNAのリン酸カルシウム共沈殿;およびDNAをポリリジン−糖タンパク質キャリア複合体に結合すること)によって、組織に導入される。さらに、リン酸カルシウム共沈殿物の形成の有りまたは無しでの直接的な肝臓内注射後での、クローン化したウイルスDNA配列のインビボ感染性もまた、記載されている。安定性を増強するエレメントを含有するmRNA配列もまた、陽イオン性脂質小胞の使用によって、Xenopus laevis胚において効率的に翻訳されることが示されている。例えば、J.A.Wolffら、Science 247:1465−1468(1990)およびその中に引用される参考文献を参照のこと。
純粋なRNAまたはDNAを直接骨格筋に注入することが、筋細胞内での遺伝子の有意な発現をもたらすこともまた、示されている。J.A.Wolffら、Science 247:1465−1468(1990)。粒子加速法(N.−S.Yangら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:9568−9572(1990);S.R.Williamsら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:2726−2730(1991))またはウイルス形質導入もしくはインビボエレクトロポレーションなどの他の手段によってRNAまたはDNAを筋細胞に導入させることもまた、DNAまたはRNAが安定に維持されかつ発現されることを可能にする。Wolffらによって報告される実験において、RNAまたはDNAベクターは、マウス骨格筋細胞(特に、四頭筋の細胞)においてレポーター遺伝子を発現するために使用された。タンパク質発現は、容易に検出され、そして特別な送達系はこれらの効果に対して必要とされない。注射流体の組成および容量ならびに注射方法が記載されるプロトコルから改変された場合、ポリヌクレオチド発現がまた得られた。例えば、レポーター酵素活性は、低張性、等張性、および高張性のスクロース溶液(Opti−MEM)または2mM CaCl を含むスクロース溶液の10〜100μlを用いて観察され、そしてまた10〜100μlの注射が1分間以内ではなくポンプを用いて20分にわたって実施される場合に観察されたことが、報告されている。
レポーター遺伝子によってコードされるタンパク質からの酵素活性もまた、RNAまたはDNAベクターを用いて注射した腹筋において検出され、このことは、他の筋肉がポリヌクレオチドを取り込み得、そして発現し得ることを示す。少量のレポーター酵素が、RNAおよびDNAベクターを用いて注射した他の組織(肝臓、脾臓、皮膚、肺、脳、および血液)でも検出された。筋内注射したプラスミドDNAもまた、非ヒト霊長類の筋肉中で安定して発現されることが実証されている。S.Jiaoら、Hum.Gene Therapy 3:21−33(1992)。
遺伝子のヒト筋肉へのインサイチュでの直接移入が、いくつかの可能性のある臨床適用を有し得ることが考えられた。筋肉は、筋肉が主として関与する疾患に加え、筋肉が主として関与するわけではない疾患状態を改変する導入遺伝子の異種発現に対して、潜在的に適した組織である。例えば、筋組織は、免疫され得、血液に分泌され得るか、または循環している毒性代謝産物を清澄し得るタンパク質の異種発現に対して使用され得る。RNAおよび反復して利用し得る組織の使用は、従来の薬学的処置に非常に類似して投与される、可逆的な型の遺伝子移入に有用であり得る。J.A.Wolffら、Science 247:1465−1468(1990)およびS.Jiaoら、Hum.Gene Therapy 3:21−33(1992)を参照のこと。
J.A.Wolffら(前出)によって、抗原をコードする遺伝子の細胞内発現は、ワクチン開発に対して代替的なアプローチを提供し得ることが提唱されている。この仮説は、BALB/cマウスの四頭筋に注射されたインフルエンザA核タンパク質をコードするプラスミドDNAが、減少したウイルス肺力価によって測定されるような、インフルエンザA核タンパク質特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)の生成および異種系統のインフルエンザAウイルスでのその後のチャレンジからの防御、体重低下の阻害、ならびに生存率の増大をもたらしたという近年の報告によって支持されている。J.B.Ulmerら、Science
259:1745−1749(1993)。
従って、ウイルス抗原をコードするRNAまたはDNAベクターの直接注射を、抗原の内因性発現のために使用して、自己複製剤またはアジュバントを必要とせずに免疫系に対する提示のためにウイルス抗原を生成し得、抗原特異的CTLの生成および同種系統のウイルスまたは異種系統のウイルスでのその後のチャレンジからの防御をもたらすようである。
マウスおよびヒトの両方におけるCTLは、保存された内部ウイルスタンパク質に由来するエピトープを認識し得、そしてウイルスに対する免疫応答に重要であると考えられる。保存されたウイルスタンパク質に由来するエピトープの認識によって、CTLは系統間(cross−strain)保護を提供し得る。保存されたウイルス抗原に対して特異的なCTLは、一般的に系統特異的である抗体と対照的に、異なる系統のウイルスに対して応答し得る。
従って、ウイルス抗原をコードするRNAまたはDNAの直接注射は、直接ペプチド送達またはウイルスベクターのいくつかの限定を伴なわない、利点を有する。J.A.Ulmerら(前出)およびその中の考察および参考文献を参照のこと。さらに、DNA注射後に発現されたタンパク質に対する高力価抗体の生成は、これが、保存された抗原に対して標的化されたCTLワクチンと別々にかまたは組み合わせてかのいずれかで、保存された抗原または保存されていない抗原に対する抗体ベースのワクチンの、容易かつ有効な作製手段であり得ることを示す。これらはまた、コンビネーションワクチンの生成のために、従来のペプチドワクチンと共に使用され得る。さらに、タンパク質発現はDNA注入後の維持されるので、B細胞記憶およびT細胞記憶の持続性は、増強され得、それによって長期の体液性免疫および細胞媒介免疫を発生させる。
(HIV−1に対する免疫予防または免疫治療のためのベクター)
本発明の1つの実施形態において、本発明の核酸を、強力な構成性プロモーター(例えば、CMVまたはRSV)または誘導性プロモーター(例えば、HIV−1)を用いて、REV非依存性発現カセットを含む発現ベクターに挿入する。
このベクターを、いくつかの技術(例えば、ヒト組織への直接的なDNAの注射;エレクトロポレーション(インビボまたはエキソビボ)もしくは培養中の初代ヒト細胞へのDNAのトランスフェクション(エキソビボ)、所望の特性についての細胞の選択、および体へのそのような細胞の再導入(この選択は、適切な予め選択されたゲノム領域への導入DNAの好首尾な相同組換えのためのものであり得る);gag遺伝子を含む感染性粒子の生成、エキソビボでの細胞の感染およびこのような細胞の体への再導入;またはインビボでのこのような粒子による直接的な感染)のうちの1つを使用して、薬学的に受容可能なキャリア中にて動物またはヒトに導入する。
実質的なレベルのタンパク質が産生され(そして刺激の際に急速に分解され、ここで不安定化配列はコードタンパク質の一部である)、免疫系の有効な刺激を導く。
本発明の別の実施形態において、記載された構築物はウイルス粒子形成に関与し得ない変異Gagタンパク質を発現するように改変される。このようなGagタンパク質は、野生型Gagタンパク質と同程度に免疫系を刺激するが、HIV−1産生の増大には寄与し得ないことが予想される。この改変は、免疫治療および免疫予防のためのより安全なベクターを生じるはずである。
(参考文献)
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当業者は、阻害/不安定配列を含むmRNAをコードする遺伝子のいずれもが、例示された本発明の方法またはそれらの機能的に等価な方法に従って改変され得ることを認識している。
遺伝子工学分野、ウイルス学分野、免疫学分野、医学分野、および関連分野の当業者に明らかな、本発明を実施するための上記様式の変更は、上記の特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。
本出願を通してこれまでに列挙された全ての参考文献は、その全体が本明細書中で参考として援用される。
図1は、示されたベクターまたはその組み合わせを用いて注射したマウスにおける増殖応答(刺激指数(SI)として示す)である。ベクターは、実施例に記載される。 図2は、示されたSIV発現プラスミドまたはその組み合わせを用いて2回注射したマウスにおける増殖応答(刺激指数(SI)として示す)である。一緒=同じ部位に3つのDNAを注射;3部位=別々の部位に同じDNAを注射。ベクターは、実施例に記載される。 図3は、サルにおける抗体応答である。2匹の動物(#585、#587)に、MCP3p37gag発現ベクターを5mg、筋肉内に(「i.m.」)4回注射した。2匹の動物(#626、#628)には、リポソーム−DNA調製物として同じDNAを粘膜に与えた。力価を、血清希釈の逆数としてプロットし、HIV p24 ELISA試験における陽性をスコア付けした。 図4は、WT+MCP3;WT+CATE;WT+MCP3+CATE;WTのいずれかを用いた3回のワクチン接種;またはワクチン接種なし(「未処置(Naive)」)の後に、マカクにおける、gagペプチドプールを用いてインビトロ刺激した後のCD8集団中のIFNγ+細胞の割合を示す。(註:WTは、野生型gag(本明細書中、標準的gag(Stgag)ともいわれる)を意味し;MCP3は、MCP3−gag融合物を意味し;CATEは、β−カテニン−gag融合物を意味する)。 図5は、WT+MCP3;WT+CATE;WT+MCP3+CATE;WTのいずれかを用いた3回のワクチン接種;または注射なし(「未処置」)の後に、マカクにおける、envペプチドプールを用いてインビトロで刺激した後のCD8集団のIFNγ+細胞の割合を示す。(註:WTは、野生型envを意味し;MCP3は、MCP3−env融合物を意味し;CATEは、β−カテニン−env融合物を意味する)。 図6は、SIVエンベロープコードベクターCMVkan/R−R−SIVgp160CTEの模式図である。 図7は、変異したSIV env遺伝子を含むSIVエンベロープコードベクターCMVkan/R−R−SIVgp160CTEのDNA配列である。 図7は、変異したSIV env遺伝子を含むSIVエンベロープコードベクターCMVkan/R−R−SIVgp160CTEのDNA配列である。 図7は、変異したSIV env遺伝子を含むSIVエンベロープコードベクターCMVkan/R−R−SIVgp160CTEのDNA配列である。 図7は、変異したSIV env遺伝子を含むSIVエンベロープコードベクターCMVkan/R−R−SIVgp160CTEのDNA配列である。 図8は、MCP3−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図8は、MCP3−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図8は、MCP3−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図8は、MCP3−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図9は、β−カテニン−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図9は、β−カテニン−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図9は、β−カテニン−gp160 env(HIV)融合物のヌクレオチド配列およびアミノ酸配列である。 図10は、HIV env発現ベクターのウェスタンブロットである。gp160の野生型配列(レーン1、2、3)またはMCP−3との融合物(レーン6、9)、tPAリーダーペプチド(レーン4、7)およびβ−カテニン(レーン5、8)について最適化したベクターを示す。精製プラスミドを用いたトランスフェクションを、ヒト293細胞において行い、細胞抽出物(細胞内)または細胞上清(細胞外)のいずれかをSDS−アクリルアミドゲルにロードし、転写し、抗HIV env抗体を用いてプローブした。gp120およびgp41の位置を示す。白抜きの矢印は、レーン5において検出された分解産物を示す。CTEおよびRTEは、いくつかのベクターに存在するそれぞれのさらなる転写後制御エレメントを示す。

Claims (1)

  1. 本明細書に記載されるような、改善された免疫応答を誘導し得る発現ベクター。
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