JP2008535481A - Toxoplasmagondiiのキメラ組換え抗原 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に記載の発明は、動物またはヒトの体に直接的に適用されない診断手段の調製の技術分野に関する。また、本発明は、最終化合物であり、その調製方法、その使用方法およびそれらを含有する組成物にも関し、これらは、医薬品および診断分野における産業的利用にとって、特にToxoplasma gondii感染の検出および診断、ならびに該感染の処置および予防にと適切である。
初期診断は、医薬品の全ての分野において優先的かつ非常に望まれる目的である。その理由は、特に患者の生活における相当な改善と同時に医療制度または実際の患者の側への救済をもたらし得るからである。本明細書に記載した本発明の特定の場合には、初期診断は、胎児の健康に特に関わる妊婦および感染患者(特に免疫不全患者)におけるToxoplasma gondii感染の可能性や存在に関する。
組換え融合産物の形態において、Toxoplasma gondiiタンパク質の抗原領域の組合せは個々の抗原フラグメントの抗原特性を保持することが判った。即ち、こうして産生した対応するキメラタンパク質は、診断および治療目的に使用できる。
即ち、本発明の主な目的は、Toxoplasma gondii 遺伝子産物の様々な抗原領域の融合により得られた組換えキメラ抗原の提供および選択的な診断および治療方法を開発するために、このように得た該組換えタンパク質の使用である。
−全Toxoplasma gondii 抗原の使用に関して、溶解した全細胞抽出物としてパラサイトから調製し、キメラ組換え抗原は、他の非タンパク質物質の存在による非特異的反応を避けるという利点および良好な再現性を提供するという利点を有している。さらに、パラサイトのいくつかの天然タンパク質抗原は不溶性であり、その結果として、T.gondiiの溶解した全細胞抽出物を用いる市販アッセイではほとんど提示されない。
図1は、細菌の発現ベクターpGEX-SNのプラスミドマップである。
T. gondii遺伝子MIC2、MIC3、SAG1、GRA3l、GRA7およびM2APのタンパク質フラグメントを各々コードしているクローンTx-2.a、Tx-1.16、Tx-4.18、Tx-15.11、Tx-1.11およびTx-11.bのDNA配列を、GST-EC2、GST-EC3およびGST-EC4 融合タンパク質の構築に使用した。
精製したGST-EC2、GST-EC3およびGST-EC4融合タンパク質のSDS-PAGE分析。組換えタンパク質を、12%アクリルアミドゲルで電気泳動(0,003 mg/lane)に供した。MWは分子量 マーカー。
精製したGST-EC2のHPLC 分析は、TSK G4000 SW-XLカラムを用いるゲル濾過によって行った。
個々のTx-2.a、Tx-1.16、Tx-4.18、Tx-15.11、Tx-1.11およびTx-11.b抗原フラグメント、およびEC2、EC3およびEC4キメラ抗原と、T. gondiiに感染した個体由来の血清サンプルとの免疫反応性。血清は、全試験標本(血清)としてまたは抗原フラグメント(Tx-1.16/Tx-4.18 枯渇、Tx-2.a/Tx-4.18枯渇など)の組合せ物に対する特異的抗体の枯渇後に使用された。
A)IgM Rec-ELISA 分析は、ビオチン標識したGST-EC2およびGST-EC3抗原の濃度を変えて、Toxoplasma-特異的IgM-陽性(C+)およびIgM-陰性(C−)血清サンプル(血清希釈、1:100)を用いて行った。
IgM Rec-ELISA分析は、ビオチン標識したGST-EC2およびGST-EC3抗原を用いて行った。これは、様々な時間間隔(日数)にて+4℃で維持されている。結果を、Toxoplasma-特異的IgM陽性(OD C+)とIgM-陰性(OD C−)血清サンプルを用いて測定した光学密度の割合として表現した。
EC2 タンパク質生成物は、DNA配列Tx-2.a, Tx-1.16 およびTx-4.18を含有するキメラ分子である。
EC2、EC3およびEC4キメラタンパク質をコードするDNAフラグメントを、タンパク質グルタチオン-S-トランスフェラーゼ (GST)を有する融合産物としてクローニングし、それらの特異性および選択性を決定する目的のために、細菌細胞の細胞質における可溶性タンパク質として発現させた。EC2、EC3およびEC4(配列番号:27、29および31各々)のDNA配列を、制限酵素 SpeIおよびNotIを用いて消化した。消化したDNAを、SpeIおよびNotIエンドヌクレアーゼを用いて予め消化したベクターpGEX-SNにクローニングし(Minenkova et al., International Journal of Cancer, 2003, 106:534-44)、GSTタンパク質のカルボキシ末端で融合産物を作製した。得られたプラスミドを使用して、標準的プロトコールにしたがってコンピタントE.coli 細胞を形質転換した(Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor)。
組換えタンパク質GST-EC2、GST-EC3およびGST-EC4を、形質転換したE. coli 細胞の細胞質で発現させ、製造者の指示書に従ってグルタチオン−セファロース樹脂を用いてアフィニティークロマトグラフィーにより精製した(Amersham Pharmacia Biotech, Sweden)。タンパク質純度および濃度を、SDS-PAGE(ナトリウムドデシルスルフェート-ポリ-アクリルアミドゲル電気泳動)分析およびブラッドフォードアッセイにより各々評価した。アフィニティー精製組換え産物を、PBSで透析し、PBSを用いて1 mg/mlの濃度で希釈し、-20℃で使用するまで貯蔵した。精製産物の収量は、キメラ抗原 GST-EC2、GST-EC3およびGST-EC4各々について細菌培養物1リットルあたり、8 mg、5 mgおよび4 mgであった。組換えタンパク質を、次に高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析に供した。この目的のために、ゲル濾過を、TSK G4000 SW-XL HPLC-カラムを用いて、30μlの各サンプル(タンパク質濃度、2mg/ml)を該カラムに注入して、1 ml/分(移動相:KH2PO4 0.05 M;NaCl 0.3 M pH 7.0)の流速にておこなった。HPLC分析からの結果は、キメラ抗原GST-EC2、GST-EC3および GST-EC4が、各々110.4、152.6および130 kDa(Da、ダルトン)の分子量を有するダイマー形態にある均質産物として精製したことを示した(GST-EC2のHPLC分析である図4は例として示される)。高分子量のタンパク質凝集体は、全ての精製タンパク質の調製物中には存在しなかった。
GST融合産物のELISA性能を、被覆緩衝液中(50 mM NaHCO3, pH 9.6)で5μg/mlの濃度でMaxisorp-マルチウェルプレート(Nunc)を一つの抗原フラグメントまたはキメラタンパク質により被覆することによって行った。終夜4℃でのインキュベーションの後、プレートを、37℃でブロッキング緩衝液(PBS中で、5%無脂肪乾燥ミルク、0.05% Tween-20)で1時間インキュベートし、次に37℃でブロッキング緩衝溶液を用いて1:200希釈したT. gondii血清反応陽性および血清反応陰性個体由来の血清と共に1時間インキュベートした。プレートを、PBS中の0.05% Tween-20を用いて十分に洗浄し、次いでブロッキング溶液で1:10000希釈した抗ヒト-IgG ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ-結合抗体(1 mg/ml; Sigma-Aldrich, USA)を各ウェルに添加した。最終的に、発色基質のテトラメチルベンジジン(TMB; Sigma-Aldrich, USA)と共にプレートをインキュベートして、酵素学的活性を明らかにした。結果を、450と620 nmの間の吸収(光学密度密度、OD)の差違として記録し、自動ELISAリーダーによって検出した(Labsystem Multiskan, Finland)。各血清サンプルについて、アッセイを3回行い、平均値を計算した。
キメラ抗原が、その構築体に使用した一つの抗原フラグメントの免疫反応性を保持していることを評価するために、ELISAアッセイにおいて一つの抗原フラグメントと特異的に反応したヒト血清を、一つの抗原の様々な組合せを用いて吸着させ、次いでキメラタンパク質を用いてアッセイした。この目的のために、GST-融合産物として発現した抗原フラグメントの様々な組合せを被覆緩衝液中10μg/mlの濃度で(50 mM NaHCO3, pH 9.6) Maxisorbマルチウェルプレート(Nunc) 上に被覆し、次いで終夜4℃でインキュベートした。該プレートを、十分洗浄し、次にブロッキング溶液(PBS中で、5% 無脂肪乾燥ミルク、0.05% Tween-20)中で血清サンプル(20μl/well)と共に30分間37℃でインキュベートした。フラグメントに特異的な抗体枯渇血清を、各ウェルから回収し、新しいウェルに添加し、30分間インキュベートし、同じ方法を6回以上繰り返した。一つのまたは複数の抗原フラグメントに対する特異的抗体について枯渇しているサンプルを、最後にキメラ抗原でのELISAアッセイによって分析した。この目的ために、GST-融合産物としてキメラ抗原EC2、EC3およびEC4を、5 μg/mlの濃度にてMaxisorb-マルチウェルプレート上に終夜4℃で被覆した。被覆したプレートをブロッキングし、次にブロッキング溶液で1:100に希釈した抗体枯渇ヒト血清を用いて、37℃で1時間インキュベートした。プレートを、十分に洗浄し、次いでブロッキング溶液において1:7500希釈した抗ヒト-IgGアルカリホスファターゼ−結合抗体(Sigma-Aldrich, USA)を各ウェルに添加した。最後に、発色性の基質 p-ニトロフェニルリン酸塩(Sigma-Aldrich, USA)により、酵素活性が明らかとなった。この結果を、自動ELISAリーダー(Labsystem Multiskan, Finland)によって検出した405と620 nmの吸収の差違として記録した。各サンプルについて、アッセイを2回行い、平均値を計算した。
患者血清における特異的抗ToxoplasmaIgM抗体とキメラ抗原EC2およびEC3との免疫反応性を分析するために、該組換えタンパク質を、ビオチン化により化学的に修飾した。この目的のために、PBSで1 mg/mlの濃度に希釈した精製GST-EC2およびGST-EC3を、氷上で3時間スルホスクシミジル-6-(ビオチン-アミド)ヘキサノエート(Pierce, USAからスルホ-NHS-LC-ビオチン)の5倍のモル過剰の存在においてインキュベートした。次いで、タンパク質をPBSに対して終夜透析し、反応しておらず、加水分解したビオチン試薬の過剰量を除去した。キメラ抗原中のビオチン組み込みのレベルは、"EZ Biotin Quantitation Kit"(Pierce, USA)を用いて決定され、GST-EC2については1.4 ビオチン/分子およびGST-EC3については1.3ビオチン/分子であった。ビオチン標識産物を、0.5 mg/mlの濃度で最終的に希釈し、使用するまで−20℃で貯蔵した。
Toxoplasma-特異的免疫グロブリンMを用いる組換え抗原の免疫反応性を調べるために、二重サンドイッチイムノアッセイを用いた(IgM Rec-ELISA)。Maxisorb プレート (Nunc, USA)を、被覆緩衝液(50 mM NaHCO3, pH 9.6)において10μg/ml濃度の抗ヒトIgM 抗体(Sigma-Aldrich, USA)を用いて被覆した。プレートを、1時間37℃でPBSにおいて(ブロッキング溶液)3%ウシ血清アルブミンでブロッキングし、次にブロッキング溶液中の血清サンプルと共に1時間 37℃でインキュベートした。プレートを洗浄し、次いでブロッキング溶液で希釈したビオチン標識したGST-融合タンパク質と共に2時間室温でインキュベートした。十分に洗浄した後、プレートを1時間室温で、ホースラディッシュペルオキシダーゼ結合体のストレプタビジン(Pierce, USA)と共に、ブロッキング溶液において1μg/mlの濃度でインキュベートした。最終的に、室温で30分間、基質テトラメチルベンジジン(Sigma-Aldrich, USA)と共にプレートをインキュベートして酵素活性を明らかにした。結果を、450および620nmでの吸収の差違として記録し、自動ELISAリーダーによって検出した(Labsystem Multiskan, Finland)。各サンプルについて、アッセイを2回行い、平均値を計算した。
ビオチン標識したGST-EC2およびGST-EC3の熱安定性を決定するために、組換え産物を、市販緩衝液の"Stabilzyme"(SurModics, USA)で5μg/mlの濃度にて希釈し、使用するまで+4℃で貯蔵した。様々な時間間隔後(80日まで)、IgM Rec-ELISA分析における組換えタンパク質の免疫反応性を評価し、-20℃で凍結させた対応産物を分析することによって得られた結果を比較した。IgM Rec-ELISAを、ブロッキング溶液(PBSで3% BSA)中500 ng/mlの終濃度でのビオチン標識 GST-EC2およびGST-EC3 抗原と、溶液で1:100に希釈したヒト血清とを用いて上記の通りに行った。各サンプルに対して、このアッセイを2回行い、平均値を計算した。50%のtoxoplasma-特異的IgM-免疫反応性を測定した場合に、日数限界として計算したID50を、GST-EC2およびGST-EC3各々について189日および97日であった。これらの知見は、本発明のキメラ抗原が長期間希釈溶液中で安定であるということを明白に示しており、組換え体生成物の産業的有用性についての基本的要件を満たす。
ビオチン標識GST-EC2およびGST-EC3 キメラ抗原を、T. gondii感染個体由来の血清中のIgM抗体を用いてアッセイし、このIgM Rec-ELISAの結果を、分解した全細胞Toxoplasma 抗原(bioMerieux, FranceからのVIDAS SYSTEM; DiaSorin, ItalyからのETI-TOXOK-M Reverse-PLUS)を用いる市販アッセイにより得られた結果と比較した。この目的のために、妊娠期間中に一次トキソプラズマ症に罹患し、the Center for Perinatal Infection of Campania Region, Italyで出生後の再調査を調べた女性からの血清サンプルをアッセイした。bioMerieux VIDAS Toxo IgGおよびIgM アッセイを使用して、Toxoplasma IgM Rec-ELISA 性能評価について、血清サンプルの3つの群を選択した。群A(n=22)は、VIDAS Toxo IgM およびIgGアッセイによって測定した場合にT. gondii-特異的IgMおよびIgG 抗体に対する陰性サンプルから構成された。群B(n=18)は、慢性感染(VIDAS Toxo IgMおよびIgGアッセイ各々によって測定した場合、T. gondii-特異的IgG 抗体の存在およびT. gondii-特異的IgMの非存在)に相応する血清学プロファイルを有するサンプルから構成された。群C(n=50)は、急性感染(VIDAS Toxo IgMおよびIgGアッセイによって測定した場合、T. gondii-特異的IgMおよびIgG 抗体の存在)に相応する血清学プロファイルを有するサンプルから構成された。IgM Rec ELISAを上記したとおりに行い、各血清サンプルについて、アッセイを2回行い、平均値を計算した。
妊娠中に獲得した一次T.gondii 感染した母親から出生した30人の幼児由来の血清サンプルのToxoplasma-特異的IgM反応性
表7に対する注:
T.gondii感染(T1-T20)または非感染幼児(N1-N10)由来の血清サンプルを、GST-EC2およびGST-EC3抗原を用いるIgM Rec-ELISAまたは市販アッセイ(ELFA-IgMおよびETI-TOXO-M)により分析した。
b.臨床的発症の重大性:S.重症;B. 良性;Sub.無症状。
c. ELFA-IgMおよびETI-TOXO-M アッセイについてのカット・オフ値は、製造者により示されたように各々0.65および0.41であった。太字、値>カット・オフ。
d.GST-EC2およびGST-EC3 抗原を用いるIgM Rec-ELISAについてのカット・オフ値は、各々0.25および0.26であった。太字、値>カット・オフ。
Claims (31)
- Toxoplasma gondiiの少なくとも3つの異なる抗原領域の融合部を含有するキメラ組換え抗原であって、該抗原領域がToxoplasma gondii特異的抗体に結合する B-細胞エピトープである、キメラ組換え抗原。
- Toxoplasma gondii-特異的抗体がToxoplasma gondiiに感染している患者の血清から抽出されている、請求項1記載のキメラ抗原。
- 3つの異なる抗原領域が、共有結合によってまたはペプチドリンカーによって結合されている、前記請求項のいずれかに記載のキメラ抗原。
- 3つの異なる抗原領域が、配列番号:2、配列番号:4、配列番号:6、配列番号:8、配列番号:10、配列番号:12、配列番号:33、配列番号:34、配列番号:35、配列番号:36、配列番号:37、配列番号:38、配列番号:39、配列番号:40、配列番号:41および配列番号:42からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する、前記請求項のいずれかに記載のキメラ抗原。
- 配列番号:28のアミノ酸配列を含む、前記請求項のいずれかに記載のキメラ抗原。
- 配列番号:30のアミノ酸配列を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のキメラ抗原。
- 配列番号:32のアミノ酸配列を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のキメラ抗原。
- 前記請求項のいずれかに記載のキメラ抗原をコードしているヌクレオチド配列。
- 配列番号:1、配列番号:3、配列番号:5、配列番号:7、配列番号:9および配列番号:11からなる群から選択される少なくとも3つの異なるヌクレオチド配列を含む、請求項8に記載のヌクレオチド配列。
- 配列番号:27のヌクレオチド配列を含む、請求項8または9に記載のヌクレオチド配列。
- 配列番号:29のヌクレオチド配列を含む、請求項8または9に記載のヌクレオチド配列。
- 配列番号:31のヌクレオチド配列を含む、請求項8または9に記載のヌクレオチド配列。
- ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で、請求項8〜12のいずれかに記載の任意の配列とハイブリダイズする、ヌクレオチド配列。
- 請求項13のヌクレオチド配列によりコードされたキメラ組換え抗原。
- DNA配列である、請求項8〜13の何れかに記載のヌクレオチド配列。
- 請求項15記載のDNA配列を含む、ベクター。
- 請求項16のベクターを用いて形質転換した宿主細胞。
- 請求項17の宿主細胞を培養し、所望の産物を単離することを含む、
請求項1〜7または14のいずれかに記載のキメラ抗原の産生方法。 - Toxoplasma gondii 感染の診断のための活性な薬剤としての請求項1〜7または14のいずれかに記載のキメラ抗原の使用。
- 幼児における先天的トキソプラズマ症の診断のための請求項19に記載の使用。
- 感染時期の診断のための請求項19に記載の使用。
- 請求項1〜7または14のいずれかに記載の少なくとも1つのキメラ抗原を含有する、Toxoplasma gondii 感染の診断のためのキット。
- 請求項1〜7または14のいずれかに記載の少なくとも1つのキメラ抗原を含有する急性および/または慢性のToxoplasma gondii 感染の診断のためのキット。
- 医薬品としての請求項1〜7または14のいずれかに記載のキメラ抗原の使用。
- Toxoplasma gondii 感染の予防または処置のための医薬品製造のための、活性な成分としての請求項1〜7または14のいずれかに記載のキメラ抗原の使用。
- 医薬品として請求項8〜13のいずれかに記載のヌクレオチド配列の使用。
- Toxoplasma gondii 感染の処置または予防に有用な医薬品製造のための、請求項8〜13のいずれかに記載のヌクレオチド配列の使用。
- 請求項1〜7または14のいずれかに記載の少なくとも1つのキメラ抗原を含有する、特にワクチンの形態にある、医薬組成物。
- 請求項8〜13のいずれかに記載の少なくとも1つのヌクレオチド配列を含有する、特にワクチン形態にある、医薬組成物。
- ヒトおよび/または動物の使用に適する、請求項27または28に記載の組成物。
- 請求項27〜29のいずれかに記載の治療上有効量のワクチンを投与することを含む、Toxoplasma-gondii 感染に罹患している哺乳動物を処置するための方法。
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