JP2009501001A - 多価ウイルス様粒子の製造 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ウイルス様粒子の製造およびその中への組換えウイルスキャプシドタンパク質のインビトロ集合に向けられる。詳細には、本発明は、多価ウイルス様粒子を製造するための迅速で拡張可能かつ費用効果的方法であって、多価ウイルス様粒子の均質集団を製造するためにインビトロで結合される、様々な抗原性ペプチドインサートを含有するキャプシド融合ペプチドの個別集団を利用する方法を提供する。本発明により製造されるウイルス様粒子は、ヒトまたは動物において免疫学的応答を誘導するために利用できる。

Description

本発明は、ウイルス様粒子の製造およびその中への組換えウイルスキャプシドタンパク質のインビトロ集合に向けられる。詳細には、本発明は、多価ウイルス様粒子を製造するための迅速で拡張可能かつ費用効果的方法であって、多価ウイルス様粒子を製造するためにインビトロで結合される、様々な抗原性ペプチドインサートを含有するキャプシド融合ペプチドの個別集団を利用する方法を提供する。本発明により製造されるウイルス様粒子は、ヒトまたは動物において免疫学的応答を誘導するために利用できる。
ワクチン接種は、病原因子による感染から動物およびヒトを保護するための最も効果的かつ効率的な方法の1つである。最近、2つ以上の病原因子に対するエピトープを含有するワクチン接種の使用が試験されてきた。そのような戦略の背後にある合理的理由には、免疫を誘導するために必要とされる接種回数の減少が含まれ、これは受診を減少させ、推奨されるワクチンプロトコールへのコンプライアンスを増加させることができる。例えば、ジフテリア、破傷風、百日咳、ポリオ、およびB型肝炎に対する米国内初の五価ワクチンは、市販名Pediarixを付けてGlaxoSmithKline社によって開発されてきた。使用中もしくは開発中の他の多価ワクチンには:Comvax(Merck社、B型肝炎およびHibワクチンをワンショット(1回の注射)に結合);TriHIBit(Aventis社、HibおよびDTaPを結合);およびTwinrix(GlaxoSmithKline社、A型肝炎とB型肝炎をワンショットに結合し、3回の連続投与として投与する)が含まれる。開発中の他の混合ワクチンには:MMRおよびVarivax;DTaPおよびIPV;DTaPおよびB型肝炎;DTaP、IPV、およびHib(Pentavac);DTaP、B型肝炎、およびHib;DTaP、IPV、HibおよびB型肝炎(Hexavac);ならびにDTaP、Hib、IPV、A型肝炎、およびB型肝炎を結合した、単一接種材料が含まれる。
ウイルス様粒子
ウイルス様粒子(VLP)は、ワクチン物質として研究されてきた。一般に、キャプシドに包まれたウイルスには、ウイルス核酸を含有するために集合したタンパク質コートもしくは「キャプシド」が含まれる。多数のウイルスは、キャプシドがその中で発現する細胞内(「インビボ集合」)および単離および精製後に細胞外(「インビトロ集合」)の両方で、個別に発現したキャプシドタンパク質から「自己集合」してVLPを形成することができる。
ウイルス様粒子は、感染性物質を含有する必要を伴わずにウイルス粒子の全体的構造を模倣する。VLPは、ウイルスDNAもしくはRNAゲノムが欠如するが、真正ウイルスの三次元構造を維持している可能性がある。VLPは、B細胞媒介性応答、CD4増殖性応答および細胞毒性Tリンパ球応答を刺激する能力を有している。例えば、Schirmbeck et al (1996) Virus like particles induce MHC class I-restricted T-cell responses.
Lessons learned from the hepatitis B small surface antigen. Intervirology 39, 111-119; Paliard et al (2000) Priming of strong, broad, and long lived HIV type I
p55 gag-specific CD8+ cytotoxic T cells after administration of a virus like particle vaccine in rhesus macaques. AIDS Res. Hum. Retroviruses 16, 273-282; Murata et al. (2000) Immunization with hepatitis C virus like particles protects mice from recombinant hepatitis C virus-vaccinia infection. PNAS USA 100, 6753-6758を参照されたい。
VLPは、ノーウォーク(Norwalk)、B型およびC型肝炎、パピローマウイルス、パルボウイルス、およびA型インフルエンザを含むヒトおよび他の動物に感染する30種を超えるウイルスに対して製造されており、現在はVLPを用いてヒトにおいて多数の臨床試験が進行中である。Koutsky et al. (2002) 「A controlled trial of a human papillomavirus type 16 vaccine,」 NEJM 347:1645-1651; Pinto et al. (2003) 「Cellular immune responses to human papillomavirus (HPV)-16 Ll in healthy volunteers immunized with recombinant HPV-16 Ll virus like particles,」 J. Infect. Dis 188:327-338; Tacket et al. (2003) 「Humoral, mucosal, and cellular immune responses to oral Norwalk virus like particles in volunteers,」 Clin. Immunol. 108:241-247を参照されたい。
ウイルス様粒子は、さらにまた他の病原因子からエピトープを送達するための担体分子として作用するように操作することもできる。Noad et al. (2003) 「Virus like particles as immunogens,」 Trends in Microbiology 11(9), 438-444; Sadeyen et al. (2003) 「Insertion of a foreign sequence on capsid surface loops of human papillomavirus type 16 virus like particles reduces their capacity to induce neutralizing antibodies and delineates a conformational neutralizing epitope,」 Virology 309:32-40; WO 2005/005614;米国特許出願第2004/0033585号および第2005/0048082号;米国特許第6,448,070号;第6,110,466号;第6,171,591号;Brinkman et. al. (2004) 「Recombinant murine polyoma virus-like-particles induce protective anti-tumour immunity,」 Lett. Drug Des. & Disc. 1:137-147を参照されたい。キャプシドタンパク質は、組換えウイルスキャプシドタンパク質−抗原性ペプチド融合を生成する、抗原性ペプチドを含有するように修飾できる。この融合キャプシドタンパク質−抗原性ペプチド生成物は、次に宿主細胞中で発現させ、組換えウイルスもしくはウイルス様粒子を形成するためにインビボもしくはインビトロで集合させ、そして免疫応答を誘発するために宿主に投与することができる。
VLPの製造
理想的な多価VLP製造方法は、様々な病原因子に由来するが偶発的感染性ウイルス核酸を含んでいない多数の抗原性ペプチドを含有する均質集団のVLPの迅速で柔軟な、かつ制御された集合を許容するであろう。多価VLPを構築する現行方法には、i)キャプシドタンパク質挿入の能力における固有の限界に起因して可能性のある抗原性インサートの組み合わせ数を減少させる、インビボでのVLP製造における柔軟性および制御の欠如、またはii)様々なインサートを含有する事前に集合させたVLPの集団の単純なインビトロ混合に起因する不均質のVLP集団の生成のどちらかの難点がある。
本発明は、拡張可能なインビトロウイルス様粒子(VLP)集合方法であって、抗原性ペプチドインサートを含有しており、全長感染性ウイルス核酸ゲノムが欠如する組換えウイルスキャプシドタンパク質を用いる方法を提供する。本方法は、全長感染性ウイルス核酸ゲノムが欠如するVLPへ、抗原性インサートを含有するウイルスキャプシドタンパク質を集合させる工程を含んでいる。詳細には、本方法は、インビトロで少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する第1ウイルスキャプシドタンパク質と、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する少なくとも1つの第2ウイルスキャプシドタンパク質とを混合する工程であって、第2キャプシド融合ペプチドの少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートは、第1キャプシド融合ペプチドの少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートではなく、むしろ相違する抗原性ペプチド配列、または相違する病原因子に由来する工程と、およびウイルス様粒子を形成するためにインビトロの適正条件下でキャプシドタンパク質を集合させる工程とを含んでいる。集合したウイルス様粒子は、多価ウイルス様粒子を提供する少なくとも2つの相違する抗原性配列を含む。一部の実施形態では、相違する抗原性ペプチドインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの混合物は、特定比率の所望の抗原性ペプチドが集合したウイルス様粒子内で達成されるように制御できる。他の実施形態では、本発明により集合させたVLPは、全長感染性ウイルス核酸を含有していない。他の実施形態では、本発明により集合させたVLPは、ウイルス核酸を含有していない。本方法は、複数の抗原性ペプチドの組み合わせを含有するウイルス様粒子を製造する際の柔軟性を可能にする。これらの多価VLPは、動物において免疫応答を誘発するためのワクチン戦略を含むかなり多数の適用において使用できる。
本方法は、抗原性ペプチドインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの混合物を利用して、感染性ウイルス核酸を必要としない多価VLPの単一集団を集合させる。VLPは相違する抗原性ペプチドを含有するキャプシドタンパク質とインビトロで集合させられるので、VLP内に含有される抗原の所望の比率を制御できる。この技術を用いると、相違する抗原性ペプチドを含有するキャプシドタンパク質の広範囲の組み合わせおよび比率を混合し、迅速に集合させて多価VLPを製造することができる。そのような戦略は、所望の抗原性構成を反映するためにVLPの含量を迅速に特別仕立てすることを可能にする。
本発明は、任意の起源に由来する組換えキャプシド融合タンパク質を利用できる。例えば、インサートを含有する組換えキャプシドタンパク質は事前に集合させたウイルス様粒子に由来してよい。そのようなウイルス様粒子は、例えば、インビボ、またはインビトロで集合させることができる。または、事前にVLPに集合させられていない組換えキャプシドタンパク質を利用することもできる。さらに、事前に集合させたVLP由来の組換えキャプシドタンパク質を、事前にVLPに集合させられていない組換えキャプシドタンパク質と混合して多価VLPを製造することができる。
本発明において使用するための組換えキャプシドタンパク質は、特に、細菌、酵母、昆虫、哺乳動物、および植物宿主細胞系を含むがそれらに限定されない、そのようなペプチドを製造できる任意の宿主細胞発現系内で生成させることができる。所定の実施形態では、キャプシドタンパク質は、原核宿主細胞内で発現させることができる。1つの実施形態では、原核宿主細胞は、細菌宿主細胞である。一部の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは、可溶性キャプシドタンパク質または不溶性封入体として製造できる。所定の実施形態では、組換えキャプシドタンパク質は、可溶性キャプシド融合タンパク質としてシュードモナス-フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)細胞内で、または不溶性封入体内で発現させることができる。また別の実施形態では、キャプシドタンパク質は、真核宿主細胞内で発現させることができる。特定の実施形態では、真核宿主細胞は、植物細胞である。また別の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは、植物全体で生成される。
本発明は、相違するタイプの組換えキャプシド融合ペプチドを混合する方法であって、混合のために選択されるキャプシド融合ペプチドは、それに混合される他のキャプシド融合ペプチド内には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドを含有する方法を提供する。抗原性ペプチドは、同一または相違する病原因子由来であってよい。一部の実施形態では、混合物から選択されるキャプシド融合ペプチドは、相違する病原因子由来の抗原性ペプチドを含有する。所定の実施形態では、混合物は、少なくとも2つの集団の組換えキャプシド融合ペプチドを含有していてよいが、このとき各組換えキャプシド融合ペプチド集団は、それが混合される任意の他の組換えキャプシド融合ペプチド中に存在していない相違する病原因子由来の少なくとも1つの相違する抗原性ペプチドを含有する。また別の実施形態では、混合物は、2つより多い集団の組換えキャプシド融合ペプチドを含有するが、このとき各組換えキャプシド融合ペプチド集団は、少なくとも1つの相違する病原因子由来の少なくとも1つの相違する抗原性ペプチドを含有する。一部の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは複数の抗原性ペプチドインサートを含有する。一部の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは、T細胞、B細胞、およびCTL細胞に対して向けられたエピトープを含むがそれらに限定されない、特定タイプの免疫エフェクター細胞を標的とする抗原性ペプチドを含有する。追加の実施形態では、混合物は野生型キャプシドタンパク質をさらに含有する。
本発明において利用するウイルスキャプシドタンパク質は、ウイルス様粒子に再集合できる任意のタイプのウイルスに由来してよい。所定の実施形態では、混合されてVLPに再集合した組換えウイルスキャプシドタンパク質全部が同一ウイルス由来であってよい。また別の実施形態では、混合されてVLPに再集合した組換えウイルスキャプシドタンパク質は相違するウイルスに由来する。例えば、類似の形態学的キャプシド構造(すなわち、二十面体、らせん体など)を備える相違するウイルスに由来する組換えウイルスキャプシドタンパク質を混合して、VLPに再集合させることができる。
本発明は、多価ワクチンの比率および組成を制御できるようにすることによって、多価ワクチンの効率的および柔軟性の製造を可能にする。本発明は、個別宿主細胞内での独立した生成から単離および精製した後に混合できるキャプシド融合ペプチドを含有する所望のエピトープを提供するので、所望の組み合わせの厳密な調節を達成できる。本発明は、混合物に加えられる組換えキャプシド融合ペプチドの各集団の量を調整する工程によって、組換えキャプシドタンパク質の任意の所望の抗原性成分比への再集合を可能にする。
本発明のまた別の態様には、抗原性ペプチド以外の規定の官能性アミノ酸配列のウイルスキャプシドタンパク質内への挿入を含んでいる。これらの配列は、免疫応答を誘発する以外の機能を有していてよい。そのような配列の非限定的例は、標的アミノ酸配列、例えば受容体結合部位であり、本方法は、標的アミノ酸配列を含有するキャプシドタンパク質と、抗原性ペプチドインサートを含有する少なくとも1つのキャプシドタンパク質とを混合する工程を含んでいる。一部の実施形態では、そのような標的アミノ酸インサートは、集合した粒子を特定細胞に方向付ける、または細胞内への進入を可能にすることができる。
本発明の追加の態様は、免疫刺激核酸配列、例えば本明細書に記載した方法によって製造された集合させたVLP粒子内のCpG配列の封入を提供する。
本発明は、2つ以上の病原因子由来の抗原性インサートを含有するウイルス様粒子を利用して多価ワクチンの効率的および拡張可能な生産を増加させる方法を提供できる。
本発明は、2つ以上の病原因子由来の抗原性インサートを含有する多価VLPを製造する方法であって、VLP内に含有される抗原因子の比率を容易に制御できる方法もさらに提供できる。
さらに、本発明は、全長感染性ウイルス核酸ゲノムを含有していない多価VLPを製造できる。
I.組換えウイルスキャプシドタンパク質
ウイルスキャプシド
本発明の実施形態は、多価ウイルス様粒子を製造する方法であって、インビトロで少なくとも1つの抗原性ペプチドを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの集団を混合する工程であって、各集団の組換えキャプシド融合ペプチドがそれと混合されるキャプシド融合ペプチド内に含有されていない少なくとも1つの抗原性ペプチドを含有している工程と、および多価ウイルス様粒子を製造するためにインビトロで規定比率にある混合された組換えキャプシド融合ペプチドを再集合させる工程とを含む方法を提供する。一部の実施形態では、生じたVLP内に含有された抗原性ペプチドは、相違する病原因子由来であってよい。
本明細書で使用する用語「多価」は、再集合したウイルス様粒子内に少なくとも2つの相違する抗原性ペプチド配列が存在することを指示している。
形態
本発明は、キャプシドタンパク質を引き出すために使用されるウイルスのタイプに依存しない。本発明では、抗原性ペプチドの挿入後に、ウイルス様粒子、またはケージ構造に再集合可能である任意のウイルスキャプシドタンパク質を利用できる。本発明の実施形態では、このキャプシドのアミノ酸配列は:二十面体(正二十面体、等積、準等積、および無性芽もしくは「双晶」を含む)、多面体(球形、卵形、およびレモン形)、桿状(棒状もしくは弾丸状、および紡錘状もしくは葉巻形を含む)、ならびにらせん形(ロッド形、円筒形、および糸状)を含む任意の形態を有すると分類されるウイルスのキャプシドから選択でき、それらのうちのいずれかは尾部が付いていてよい、および/または表面突起部、例えば棘もしくは瘤を含有していてよい。
本発明の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は形状がらせん形である実体のキャプシドから選択することができる。他の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は二十面体である実体のキャプシドから選択することができる。所定の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は正二十面体である実体のキャプシドから選択することができる。所定の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は二十面体ウイルスのキャプシドから選択することができる。一部の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は二十面体植物ウイルスのキャプシドから選択することができる。しかし、他の実施形態では、ウイルスキャプシドは植物には感染性ではない二十面体ウイルスに由来してよい。例えば、1つの実施形態では、ウイルスは哺乳動物に感染性のウイルスである。
一般に、二十面体ウイルスのウイルスキャプシドは、二十面体(立方)対称性に配列された多数のタンパク質サブユニットから構成される。天然二十面体キャプシドは、例えば、結果として完全キャプシドを形成する60サブユニットを生じさせる、キャプシドの各三角面を形成する3つのサブユニットを用いて構築できる。この小さなウイルス構造の代表は、例えばバクテリオファージφX174である。多数の二十面体ウイルスキャプシドは60を超えるサブユニットを含有している。二十面体ウイルスの多数のキャプシドは、逆平行8本鎖のβバレルのフォールディングモチーフを含有している。このモチーフは、一方の側では4本のβ鎖(BIDGと称する)および他方の側では4本鎖(CHEFと称する)を備える楔形ブロックを有する。一方はβCとβDとの間にあり、他方はβEとβFとの間にある、2本の保存されたαヘリックス(AおよびBと称する)もまた存在している。
ウイルス
ウイルス分類学では、以下のキャプシドに包まれた粒子実体の分類群が認識されている:
・第I群ウイルス、すなわちdsDNAウイルス;
・第II群ウイルス、すなわちssDNAウイルス;
・第III群ウイルス、すなわちdsRNAウイルス;
・第IV群ウイルス、すなわちDNAステージを伴わないssRNA(+)鎖ウイルス;
・第V群ウイルス、すなわちssRNA(−)鎖ウイルス;
・第VI群ウイルス、すなわち、ssRNA逆転写ウイルスであるRNAレトロイドウイルス;
・第VII群ウイルス、すなわち、dsDNA逆転写ウイルスであるDNAレトロイドウイルス;
・デルタウイルス;
・ウイロイド;および
・サテライト核酸およびプリオンを除く、サテライトファージおよびサテライトウイルス。
これらの分類群のメンバーは当業者にはよく知られており:H.V. Van Regenmortel et al. (eds.), Virus Taxonomy: Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (2000) (Academic Press/Elsevier, Burlington Mass., USA); the Virus Taxonomy web-page of the University of Leicester (UK) Microbiology & Immunology Department at http://wwwmicro.msb.le.ac.uk/3035/Virusgroups.html; and the on-line 「Virus」 and 「Viroid」 sections of the Taxonomy Browser of the National Center for Biotechnology Information (NCBI) of the National Library of Medicine of the National Institutes of Health of the US Department of Health & Human Services (Washington, D.C., USA) at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/tax.htmlの中で概観されている。
キャプシドのアミノ酸配列は、これらの分類群のいずれかの任意のメンバーのキャプシドから選択できる。これらの分類群のメンバーのキャプシドについてのアミノ酸配列は、例えば:the on-line 「Nucleotide」 (Genbank), 「Protein,」 and 「Structure」 sections of the PubMed search facility offered by the NCBI at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgiを含むがそれらに限定されない起源から入手できる。
本発明の実施形態は、キャプシドのアミノ酸配列は以下の:酵母を含む真菌、植物、藻類を含む原生動物、無脊椎動物、脊椎動物、およびヒトの宿主のうちの少なくとも1つに対して特異的である分類群のメンバーから選択できることを含んでいる。追加の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は:以下の第I群、第II群、第III群、第IV群、第V群、第VII群、ウイロイド、およびサテライトウイルスの分類群の任意の1つのメンバーから選択することができる。所定の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は、6つの上述した宿主タイプのうちの少なくとも1つに対して特異的であるこれらの7つの分類群のうちの任意の1つのメンバーから選択できる。所定の実施形態では、キャプシドのアミノ酸配列は、第II群、第III群、第IV群、第VII群、およびサテライトウイルスのうちの任意の1つ;または第II群、第IV群、第VII群、およびサテライトウイルスのうちの任意の1つのメンバーから選択できる。1つの実施形態では、ウイルスキャプシドは、第IV群もしくは第VII群から選択される。一部の実施形態では、ウイルスキャプシドは、第IV群のウイルスから選択される。
ウイルスキャプシド配列は、その中でキャプシド融合ペプチドが生成される細胞に対して天然感染因子ではないウイルス由来であってよい。本発明の実施形態は、細胞が所望の二十面体キャプシド以外の特別に選択されたウイルス由来のウイルスタンパク質を含んでいないことを含んでいる。一部の実施形態では、ウイルスキャプシドは、その中でキャプシド融合ペプチドが生成される細胞とは相違する族の有機体への向性を備えるウイルスに由来する。また別の実施形態では、ウイルスキャプシドは、その中でキャプシドペプチドが生成される宿主細胞とは相違する属の有機体への向性を備えるウイルスに由来する。また別の実施形態では、ウイルスキャプシドは、その中でキャプシド融合ペプチドが生成される宿主細胞とは相違する種の有機体への向性を備えるウイルスに由来する。
本発明の実施形態は、ウイルスキャプシドが二十面体ウイルスから選択されることを含んでいる。二十面体ウイルスは、パピローマウイルス科(Papillomaviridae)、トティウイルス科(Totiviridae)、ディシストロウイルス科(Dicistroviridae)、ヘパドナウイルス科(Hepadnaviridae)、トガウイルス科(Togaviridiae)、ポリオーマウイルス科(Polyomaviridiae)、ノダウイルス科(Nodaviridae)、テクティウイルス科(Tectiviridae)、レビウイルス科(Leviviridae)、ミクロウイルス科(Microviridae)、Sipoviridae、ノダウイルス科、ピコルナウイルス科(Picornoviridae)、パルボウイルス科(Parvoviridae)、カルシウイルス科(Calciviridae)、テトラウイルス科(Tetraviridae)、およびサテライトウイルスのうちのいずれかのメンバーから選択できる。
本発明の所定の実施形態では、配列は、少なくとも1つの植物宿主に対して特異的である分類群のうちの任意の1つのメンバーから選択できる。一部の実施形態では、二十面体植物ウイルス種は、ブニヤウイルス科(Bunyaviridae)、レオウイルス科(Reoviridae)、ラブドウイルス科(Rhabdoviridae)、ルテオウイルス科(Luteoviridae)、ナノウイルス科(Nanoviridae)、パルティティウイルス科(Partitiviridae)、セキウイルス科(Sequiviridae)、ティモウイルス科(Tymoviridae)、ウルミアウイルス科(Ourmiavirus)、タバコネクローシスウイルスサテライト(Tobacco Necrosis Virus Satellite)、カリモウイルス科(Caulimoviridae)、ジェミニウイルス科(Geminiviridae)、コモウイルス科(Comoviridae)、ソベモウイルス(Sobemovirus)、トムブスウイルス科(Tombusviridae)、もしくはブロモウイルス科(Bromoviridae)分類群のいずれかである、またはそれらのメンバーである植物感染性ウイルス種であってよい。一部の実施形態では、二十面体植物ウイルス種は、ルテオウイルス科、ナノウイルス科、パルティティウイルス科、セキウイルス科、ティモウイルス科、ウルミアウイルス属、タバコネクローシスウイルスサテライト、カリモウイルス科、ジェミニウイルス科、コモウイルス科、ソベモウイルス属、トムブスウイルス科、もしくはブロモウイルス科分類群のいずれかである、またはそれらのメンバーである植物感染性ウイルス種である。一部の実施形態では、二十面体植物ウイルス種は、カリモウイルス科、ジェミニウイルス科、コモウイルス科、ソベモウイルス属、トムブスウイルス科、もしくはブロモウイルス科分類群のいずれかである、またはそれらのメンバーである植物感染性ウイルス種である。他の実施形態では、二十面体植物ウイルス種は、コモウイルス科、ソベモウイルス属、トムブスウイルス科、もしくはブロモウイルス科分類群のいずれかである、またはそれらのメンバーである植物感染性ウイルス種であってよい。さらに追加の実施形態では、二十面体植物ウイルス種は、コモウイルス科もしくはブロモウイルス科のメンバーである植物感染性ウイルス種であってよい。所定の実施形態では、ウイルスキャプシドは、ブロモウイルス科分類群の種に由来する。所定の実施形態では、キャプシドはイラルウイルス属もしくはアルファモウイルス属に由来する。所定の実施形態では、ウイルスキャプシドは、ササゲモザイクウイルス(Cowpea Mosaic Virus)もしくはササゲクロロティックモットルウイルスに由来する。他の実施形態では、キャプシドは、タバコ条斑ウイルス(Tobacco streak virus)、ブロムモザイクウイルス(Brome mosaic virus)、もしくはアルファルファモザイクウイルス(AMV)に由来する。
II.抗原性ペプチドインサート
サイズ
本発明の実施形態は、ウイルスキャプシド配列に機能的に連結した抗原性ペプチドもしくはタンパク質が、少なくとも2つのアミノ酸を含有することを含んでいる。抗原性ペプチドは、動物へ有効量で投与されると免疫応答を発生するために十分なサイズであってよい。これらのペプチドは、長さが少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、45、50、60、65、75、85、95、96、99アミノ酸またはそれ以上であってよい。
本発明の実施形態は、組換えキャプシド融合ペプチドが少なくとも1つの抗原性ペプチドを含有することを含んでいる。また別の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドは2つ以上の抗原性ペプチドを含有する。一部の実施形態では、抗原性ペプチドは、少なくとも2つ、少なくとも5つ、少なくとも10、少なくとも15もしくは少なくとも20の個別抗原性ペプチドから構成される。さらにまた別の実施形態では、抗原性ペプチドは、ウイルスキャプシドタンパク質内に挿入されるので、ウイルス様粒子を製造するためにキャプシドタンパク質が再集合させられるとそれは少なくとも1つの表面ループ上に露出させられる。
抗原性ペプチド
本発明において使用するための抗原性ペプチドは、免疫応答を発生できる任意のペプチド配列であってよい。例えば、抗原性ペプチドは、ペプチドエピトープ、ハプテン、もしくは関連ペプチド(例、抗原性ウイルスペプチド;ウイルス関連ペプチド、例えばHIV関連ペプチド、肝炎関連ペプチド;抗体イディオタイプドメイン、細胞表面ペプチド;抗原性ヒト、動物、原生動物、植物、真菌、細菌、および/または古細菌ペプチド;アレルゲン性ペプチドおよびアレルゲン減感ペプチド)であってよい。抗原性ペプチドは、感染因子、寄生虫、癌細胞、および他の病原因子を含むヒトもしくは動物病原因子の抗原性ペプチドであるペプチドから選択できる。そのような病原因子には、毒性因子および病原因子、例えば、それらの因子の外毒素、内毒素などがさらに含まれる。病原因子は、任意のレベルの毒性を示すことができる、すなわち、それらは例えば毒性、無毒性、偽毒性、半毒性などであってよい。一部の実施形態では、抗原性ペプチドは、病原因子由来のエピトープアミノ酸配列を含有していてよい。追加の実施形態では、エピトープアミノ酸配列は、少なくとも1つのそのような因子の表面ペプチドの少なくとも一部分のアミノ酸配列を含んでよい。
2つ以上の抗原性ペプチドは、単一キャプシドタンパク質内に挿入するために選択することができ、その場合に結果として生じるウイルス様粒子は、複数の相違するキャプシド融合ペプチド由来の複数の相違する抗原性ペプチドを提示することができる。複数の抗原性ペプチドフォーマットの一部の実施形態では、様々な抗原性ペプチドは全部を同一病原因子由来の複数のエピトープから選択できる。多抗原性ペプチドフォーマットの他の実施形態では、選択される様々な抗原性ペプチドはすべてを密接に関連する複数の病原因子から、例えば同一種もしくは同一属の相違する種の相違する菌株、亜種、次亜種、病原型、血液型亜型、または遺伝子型から選択できる。また別の実施形態では、キャプシド融合ペプチド内に挿入するための抗原性ペプチドは、非関連性病原因子由来であってよい。
本発明の実施形態は、病原因子が、以下の:病原性のバシラス種(Bacillus spp.)、例えば炭疽菌(Bacillus anthracis);バルトネラ種(Bartonella spp.)、例えば五日熱バルトネラ(B. quintana);ブルセラ種(Brucella spp.);バークホルデリア種(Burkholderia spp.)、例えばバークホルデリア・シュードマレイ(B. pseudomallei);カンピロバクター種(Campylobacter spp.);クロストリジウム種(Clostridium spp.)、例えば、破傷風菌(C. tetani)、ボツリヌス菌(C. botulinum);コクシエラ種(Coxiella spp.)、例えば、コクシエラ・バーネティイ(C. burnetii);エドワードジエラ種(Edwardsiella spp.)、例えば、エドワードジエラ・タルダ(E. tarda);エンテロバクター種(Enterobacter spp.)、例えば、エンテロバクター・クロアカエ(E. cloacae);エンテロコッカス種(Enterococcus spp.)、例えば、エンテロコッカス・フェカーリス(E. faecalis)、エンテロコッカス・フェシウム(E. faecium);エシェリキア種(Escherichia spp.)、例えば、大腸菌(E. coli);フランシセラ種(Francisella spp.)、例えば、野兎病菌(F. tularensis);ヘモフィルス種(Haemophilus spp.)、例えば、インフルエンザ菌(H. influenzae);クレブシエラ種(Klebsiella spp.)、例えば、肺炎桿菌(K. pneumoniae);レジオネラ種(Legionella spp.);リステリア種(Listeria spp.)、例えば、リステリア菌(L. monocytogenes);髄膜炎菌(Meningococci)および淋菌(Gonococci)、例えば、ナイセリア種(Neisseria spp.);モラクセラ種(Moraxella spp.);マイコバクテリウム種(Mycobacterium spp.)、例えば、ライ菌(M. leprae)、結核菌(M. tuberculosis);肺炎球菌(Pneumococci)、例えば、肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae);シュードモナス種(Pseudomonas spp.)、例えば、緑膿菌(P. aeruginosa);リケッチア種(Rickettsia spp.)、例えば、発疹チフスリケッチア(R. prowazekii)、斑点熱リケッチア(R. rickettsii)、発疹熱リケッチア(R. typhi);サルモネラ種(Salmonella spp.)、例えば、チフス菌(S. typhi);ブドウ球菌種(Staphylococcus spp.)、例えば、黄色ブドウ球菌(S. aureus);A群連鎖球菌および溶血連鎖球菌を含む連鎖球菌種(Streptococcus spp.)、例えば、肺炎連鎖球菌(S. pneumoniae)、化膿連鎖球菌(S. pyogenes);ストレプトマイセス種(Streptomyces spp.);赤痢菌種(Shigella spp.);ビブリオ菌種(Vibrio spp.)、例えば、コレラ菌(V.
cholerae);およびエルシニア菌種(Yersinia spp.)、例えば、ペスト菌(Y. pestis)、エルシニア・エンテロコリチカ(Y. enterocolitica)を含むがそれらに限定されない細菌およびマイコプラズマ因子、病原性のアルテルナリア種(Alternaria spp.);アスペルギルス種(Aspergillus spp.);ブラストマイセス種(Blastomyces spp.)、例えば、ブラストマイセス・デルマティティディス(B. dermatiditis);カンジダ種(Candida spp.)、例えば、カンジダ・アルビカンス(C. albicans);クラドスポリウム種(Cladosporium spp.);コクシジオイデス種(Coccidiodes spp.)、例えば、コクシジオイデス・イミチス(C. immitis);クリプトコッカス種(Cryptococcus spp.)、例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(C. neoformans);ヒストプラスマ種(Histoplasma spp.)、例えば、ヒストプラスマ・カプスラーツム(H. capsulatum);およびスポロトリクス種(Sporothrix spp.)、例えば、スポロトリックス・シェンキイ(S. schenckii)を含むがそれらに限定されない真菌および酵母因子の群のうちの少なくとも1つに属していてよいことを含んでいる。
本発明の実施形態は、病原因子は、病原性のアカトアメーバ種(Acanthamoeba spp.)、アメーバ(Amoeba spp.)、ネグレリア種(Naegleria spp.)、エントアメーバ(Entamoeba spp.)、例えば、赤痢アメーバ種(E. histolytica);クリプトスポリジウム種(Cryptosporidium spp.)、例えば、クリプトスポリジウム・パルブム(C. parvum);シクロスポラ種(Cyclospora spp.);エンセファリトゾーン種(Encephalitozoon spp.)、例えば、エンセファリトゾーン・インテスティナリス(E. intestinalis);エンテロサイトゾーン種(Enterocytozoon spp.);ジアルジア種(Giardia spp.)、例えば、ランブル鞭毛虫(G. lamblia);イソスポラ種(Isospora spp.);マイクロスポリジウム種(Microsporidium spp.);プラスモジウム種(Plasmodium spp.)、例えば、熱帯熱マラリア原虫(P. falciparum)、四日熱マラリア原虫(P. malariae)、卵形マラリア原虫(P. ovale)、三日熱マラリア原虫(P. vivax);トキソプラズマ種(Toxoplasma spp.)、例えば、トキソプラズマ原虫(T. gondii);およびトリパノソーマ種(Trypanosoma spp.)、例えば、トリパノソーマ・ブルーセイ(T. brucei)を含むアメーバを含むがそれらに限定されない原生生物因子由来であってよいことを含んでいる。
本発明の実施形態は、病原因子が、病原性のアスカリス種(Ascaris spp.)、例えば、回虫(A. lumbricoides);ドラクンクルス種(Dracunculus spp.)、例えば、メジナ虫(D. medinensis);オンコセルカ種(Onchocerca spp.)、例えば、回旋糸状虫(O. volvulus);住血吸虫種(Schistosoma spp.);旋毛虫種(Trichinella spp.)、例えば、旋毛虫(T. spiralis);および鞭虫種(Trichuris spp.)、例えば、ヒト鞭虫(T. trichiura)を含むがそれらに限定されない寄生因子(例えば、蠕虫寄生虫)由来であってよいことを含んでいる。
他の実施形態では、病原因子は、病原性のアデノウイルス:アレナウイルス、例えば、ラッサ熱ウイルス;アストロウイルス;ブンヤウイルス;例えば、ハンタウイルス;リフト・バレー熱ウイルス;コロナウイルス、デルタウイルス;サイトメガロウイルス;エプスタイン・バーウイルス、ヘルペスウイルス、水痘ウイルス;フィロウイルス、例えば、エボラ熱ウイルス、マールブルグウイルス;フラビウイルス、例えば、デング熱ウイルス、西ナイル熱ウイルス、黄熱病ウイルス;肝炎ウイルス;インフルエンザウイルス;レンチウイルス;T細胞リンパ病ウイルス;その他の白血病ウイルス;ノーウォークウイルス;パピローマウイルス、その他の腫瘍ウイルス;パラミクソウイルス、例えば、麻疹ウイルス、流行浅耳下腺炎ウイルス、パラインフルエンザウイルス、肺炎ウイルス、センダイウイルス;パルボウイルス;ピコルナウイルス、例えば、カルジオウイルス、コクサッキーウイルス、エコーウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、その他のエンテロウイルス;ポックスウイルス、例えば、痘瘡ウイルス、ワクシニアウイルス、パラポックスウイルス;レオウイルス、例えば、コルティウイルス、オルビウイルス、ロタウイルス;ラブドウイルス、例えば、リッサウイルス、水疱性口内炎ウイルス;およびトガウイルス、例えば、風疹ウイルス、シンドビスウイルス、西部脳炎ウイルスを含むがそれらに限定されないウイルス因子由来であってよい。
本発明の実施形態は、抗原性ペプチドが、イヌパルボウイルスペプチド、炭疽菌保護抗原(PA)抗原性ペプチド、および東部ウマ脳炎ウイルス抗原性ペプチドからなる群から選択されることを含む。他の実施形態では、抗原性ペプチドは、イヌパルボウイルス由来ペプチドである。追加の実施形態では、抗原性ペプチドは、配列番号4、6、8、もしくは10のアミノ酸配列のうちのいずれか1つを備える炭疽菌保護抗原(PA)抗原性ペプチドであることを含んでいる。さらに他の実施形態では、抗原性ペプチドは、配列番号11もしくは13のうちの1つのアミノ酸配列を備える東部ウマ脳炎ウイルス抗原性ペプチドである。
当該の抗原性ペプチドのためのコーディング配列は、規定部位でウイルスキャプシドもしくはコートタンパク質のためのコーディング配列内に挿入できる。一部の実施形態では、ペプチドは、VLPの形成中にループとして発現できるようにキャプシドコーディング配列内に挿入される。
ペプチドは、キャプシド内の2つ以上の挿入部位で挿入されてよい。そこで、ペプチドはキャプシドの2つ以上の表面ループモチーフ内に挿入されてよい;ペプチドは、所定のループモチーフ内の複数の部位でさらに挿入されてよい。インサートの個別機能的および/または構造的ペプチド、および/または全ペプチドインサートは、開裂部位、すなわちタンパク質を開裂もしくは加水分解する物質がキャプシド構造もしくは集合の残りからペプチドを分離するために作用できる部位によって分離されてよい。
ペプチドは、外部に面するループおよび/または内部に面するループ内に、すなわち、キャプシドの中心から各々反れる、または中心に面するキャプシドのループ内に挿入されてよい。キャプシドの表面ループ内の任意のアミノ酸もしくはペプチド結合は、ペプチドの挿入として機能できる。典型的には、挿入部位は、ループのほぼ中心で、すなわち折り畳まれたキャプシドペプチドの三次構造の中心から最も遠位に位置する位置で選択できる。ペプチドコーディング配列は、選択されたループのこのほぼ中心に対応するキャプシドコーディング配列の位置内に機能的に挿入されてよい。これは、ペプチド挿入部位の下流で合成されるキャプシドのそのペプチド配列の部分に対するリーディングフレームの保持を含んでいる。
他の実施形態では、ペプチドはキャプシドのアミノ末端で挿入できる。ペプチドは、1つまたは複数のリンカー配列を通してキャプシドに連結されてよい。一部の他の実施形態では、ペプチドはキャプシドのカルボキシ末端で挿入できる。ペプチドは、化学的もしくは酵素的加水分解によって開裂可能である1つまたは複数のリンカーを通してカルボキシ末端に連結することもできる。追加の実施形態では、ペプチド配列はアミノおよびカルボキシ末端の両方で、または1つの末端および少なくとも1つの内部位置、例えばその三次元立体構造内のキャプシドの表面上で発現する場所で連結される。本発明の他の実施形態については、少なくとも1つの抗原性ペプチドは、少なくとも1つの内部ループ内、またはVLPの少なくとも1つの外面ループ内で発現する。
ウイルスキャプシドの2つ以上のループは修飾できる。一部の実施形態では、抗原性ペプチドは、ウイルス様粒子の少なくとも2つの表面ループ上に露出させられる。他の実施形態では、少なくとも2つの抗原性ペプチドはキャプシドタンパク質内に挿入され、ウイルスキャプシド、ケージもしくはウイルス様粒子の少なくとも2つの表面ループ上に露出させられる。他の実施形態では、少なくとも3つの抗原性ペプチドはキャプシドタンパク質内に挿入され、ウイルス様粒子の少なくとも3つの表面ループ上に露出させられる。表面ループ内の組換えペプチドは、同一アミノ酸配列を有していてよい。追加の実施形態では、表面ループ内の組換えペプチドのアミノ酸配列は相違する。
ウイルスキャプシドもしくはタンパク質をコードする核酸配列もまたVLPの構成を変化させるために修飾できる(例えば、Brumfield, et al. (2004) J. Gen. Virol. 85: 1049- 1053を参照されたい)。例えば、3つの一般クラスの修飾が、VLP集合を修飾するために最も典型的に発生させられる。これらの修飾は、集合したタンパク質ケージ内の内部、外部もしくは隣接サブユニット間の界面を変化させるように設計される。これを遂行するために:(i)N末端内の塩基性残基(例、K、R)を酸性グルタミン酸と置換することによってウイルス核酸結合領域の内部表面電荷を変化させる(Douglas et al, 2002b);(ii)N末端からの内部残基を抹消する(CCMV中で、通常は残基4〜37);(iii)11アミノ酸ペプチド細胞ターゲティング配列をコードするcDNA(Graf et al., 1987)を表面露出ループ内に挿入する;および(iv)金属結合部位(CCMV中で、残基81/148突然変異体)を変化させることによってウイルスサブユニット間の相互作用を修飾するために、突然変異誘発プライマーを使用できる。
本発明の実施形態は、抗原性ペプチドをササゲクロロティックモットルウイルス(CCMV)に由来するキャプシド内に挿入できることを含んでいる。一部の実施形態では、ペプチドは、CCMVウイルスのアミノ酸129で挿入できる。また別の実施形態では、ペプチド配列は、CCMVウイルスのアミノ酸60、61、62もしくは63で挿入できる。さらにまた別の実施形態では、ペプチドは、CCMVウイルスのアミノ酸129およびアミノ酸60〜63の両方で挿入できる。
本発明の実施形態は、当該の抗原性ペプチドに隣接する、またはウイルスキャプシドタンパク質の一部分に連結したタグ配列もまた含められることを含んでいる。本発明の実施形態では、このタグ配列は、組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの精製を可能にすることができる。タグ配列は、親和性タグ、例えばヘキサ−ヒスチジン親和性タグであってよい。また別の実施形態では、親和性タグは、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ分子であってよい。このタグは、さらに蛍光分子、例えばYFPもしくはGFP、またはそのような蛍光タンパク質のアナログであってもよい。このタグは、さらに抗体分子の一部分、または精製のために有用である知られている結合パートナーのための知られている抗原もしくはリガンドであってもよい。
III.組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの製造
本発明は、多価VLPのその後の集合において使用するための組換えキャプシド融合ペプチドを製造するために、合成もしくは任意のタイプの生物学的発現系の使用を企図している。キャプシドタンパク質発現の本方法は、昆虫細胞発現系、細菌細胞発現系、例えば大腸菌、枯草菌、およびシュードモナス・フルオレッセンス、植物および植物細胞培養発現系、酵母発現系、例えばサッカロミセス・セレビジエ(S. cervisiae)およびピチア・パストリス(P. Pastoris)、ならびに哺乳動物発現系を含んでいる。
本発明の実施形態は、組換えキャプシド融合ペプチドが植物細胞および植物全体で生成されることを含んでいる。所定の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは可溶性タンパク質として製造できる。また別の実施形態では、キャプシド融合ペプチドは感染性ウイルス粒子に集合させられる。また別の実施形態では、キャプシド融合ペプチドはVLPとして集合させられる。
本発明の実施形態は、組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドが細菌細胞培養中で生成されることを含んでいる。実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドは宿主細胞内の不溶性封入体として統合できる。また別の実施形態では、キャプシドタンパク質融合ペプチドは宿主細胞内の可溶性分子として生成される。他の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドは、シュードモナス・フルオレッセンス細胞を含むシュードモナス属菌宿主細胞内で生成される。
本発明において使用するための組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドは、当技術分野においてよく知られている技術を利用して生物学的発現系において製造できる。例えば、少なくとも1つの抗原性ペプチドに機能的に連結したウイルスキャプシドタンパク質の融合ペプチドをコードする核酸構築物を、宿主細胞内に導入して発現させることができる。転写および翻訳調節エレメント、例えば転写エンハンサー配列、翻訳エンハンサー配列、プロモーター、内部リボソーム進入部位を含むリボソーム進入部位、アクチベーター、翻訳開始および停止シグナル、転写ターミネーター、シストロン調節因子、ポリシストロン調節因子、タグ配列、例えばHis−タグ、Flag−タグ、T7−タグ、S−タグ、HSV−タグ、B−タグ、Strep−タグ、ポリアルギニン、ポリシステイン、ポリフェニルアラニン、ポリアスパラギン酸、(Ala−Trp−Trp−Pro)n、チオレドキシン、β−ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、シクロマルトデキストリングルコノトランスフェラーゼ、CTP:CMP−S−デオキシ−D−マンノ−オクツロソン酸シチジルトランスフェラーゼ、trpEもしくはtrpLE、アビジン、ストレプトアビジン、T7遺伝子10、T4 gp55、ブドウ球菌タンパク質A、連鎖球菌タンパク質G、GST、DHFR、CBP、MBP、ガラクトース結合ドメイン、カルモジュリン結合ドメイン、KSI、c−myc、ompT、ompA、pelB、NusA、ユビキチン、hex−ヒスチジン、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ、GFP、YFP、もしくはそのような蛍光タンパク質のアナログ、抗体分子、ヘモシリンA、または知られている抗原もしくは精製のために有用であることが知られている結合パートナーのためのリガンドを含む、例えば発現した組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの同定、分離、精製もしくは単離を促進するヌクレオチド配列「タグ」および「タグ」ペプチドコーディング配列は、宿主細胞の作用によって調節エレメントが組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの発現を指令できるように上述した配列に共有結合させることができる。
発酵プロセスでは、組換えキャプシド融合ペプチドの発現が誘導されると、キャプシド融合ペプチドの製造効率を最大化するために高レベルの製造率を有することが理想的である。
IV.組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの精製
組換えキャプシドタンパク質融合ペプチド、ウイルス様粒子もしくはケージ状構造が生成されると、それらは次に単離して当技術分野においてよく知られている標準技術によって実質的純粋へ精製することができる。
単離および精製技術は、キャプシドタンパク質融合ペプチドを製造するために利用できる宿主細胞に依存してよい。そのような技術には、PEG、アンモニウムサルフェートもしくはエタノール沈降法、酸抽出法、アニオンもしくはカチオン交換クロマトグラフィ、ホスホセルロースクロマトグラフィ、疎水性相互作用クロマトグラフィ、アフィニティクロマトグラフィ、ニッケルクロマトグラフィ、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィ、レクチンクロマトグラフィー、分取電気泳動法、界面活性剤可溶化法、カラムクロマトグラフィーのような物質を用いる選択的沈降法、免疫精製法、サイズ排除クロマトグラフィ、免疫精製法、遠心分離法、超遠心分離法、密度勾配遠心分離法(例えば、スクロース上もしくは塩化セシウム(CsCl)上での勾配)、サイズ排除フィルターを通しての限外濾過、および当技術分野において知られている任意の他のタンパク質単離法が含まれ得るがそれらに限定されない。例えば、確立された分子接着特性を有するキャプシドタンパク質融合ペプチドは、リガンドへ可逆的に融合させることができる。適切なリガンドを用いると、キャプシドタンパク質融合ペプチドは精製カラムへ選択的に吸着させ、次に相当に純粋な形状でカラムから遊離させることができる。キャプシドタンパク質は、次に酵素活性によって除去される。さらに、キャプシドタンパク質融合ペプチドは、イムノアフィニティーカラムもしくはNi−NTAカラムを用いて精製できる。
一般的技術はさらに、例えば、R. Scopes, Peptide Purification: Principles and Practice, Springer-Verlag: N.Y. (1982); Deutscher, Guide to Peptide Purification, Academic Press (1990);米国特許第4,511,503号; S. Roe, Peptide Purification Techniques: A Practical Approach (Practical Approach Series), Oxford Press (2001); D. Bollag, et al, Peptide Methods, Wiley-Lisa, Inc. (1996); AK Patra et al., Peptide Expr Purif, 18(2): p/ 182-92 (2000); and R. Mukhija, et al., Gene 165(2): p. 303-6 (1995)に記載されている。さらに、例えば、Ausubel, et al. (1987 and periodic supplements); Deutscher (1990) 「Guide to Peptide Purification,」 Methods in Enzymology vol. 182, and other volumes in this series; Coligan, et al. (1996 and periodic Supplements) Current Protocols in Peptide Science Wiley/Greene, NY;およびペプチド精製生成物の使用に関する製造業者、例えば、Pharmacia社(ニュージャージー州ピスカタウェイ)またはBio−Rad社(カリフォルニア州リッチモンド)の参考文献も参照されたい。組換え技術との組み合わせは、適切なセグメント、例えば、FLAG配列もしくはプロテアーゼ除去可能配列を介して融合できる同等物への融合を可能にする。さらに、例えば、Hochuli (1989) Chemische Industrie 12:69-70;
Hochuli (1990) 「Purification of Recombinant Peptides with Metal Chelate Absorbent」 in Setlow (ed.) Genetic Engineering, Principle and Methods 12:87-98, Plenum Press, NY; and Crowe, et al. (1992) QIAexpress: The High Level Expression & Peptide Purification System QIAGEN, Inc., Chatsworth, Calif.も参照されたい。
一部の実施形態では、宿主細胞、詳細には細菌宿主細胞中で発現したキャプシドタンパク質融合ペプチドは不溶性集合体(「封入体」)を形成できる。封入体からペプチドを精製するためには数種のプロトコールが適合する。例えば、封入体の精製は、典型的には、宿主細胞の崩壊による、50mM TRIS/HCL(pH7.5)、50mM NaCl、5mM MgCl2、1mM DTT、0.1mM ATP、および1mM PMSFのバッファー中でのインキュベーションによる封入体の抽出、分離および/または精製を含んでいる。細胞懸濁液は、典型的にはフレンチプレスの2〜3回の通過を用いて溶解させられる。細胞懸濁液は、Polytron(Brinknan Instruments社)を用いて均質化する、または氷上で超音波処理することもできる。また別の細菌を溶解する方法は当業者には明白である(例えば、Sambrook et al., supra; Ausubel et al., supraを参照されたい)。
必要であれば、封入体を可溶化し、溶解した細胞懸濁液は典型的には望ましくない不溶性物質を除去するために遠心することができる。封入体を形成したキャプシドタンパク質融合ペプチドは、適合するバッファーを用いた希釈もしくは透析によって復元することができる。適切な溶媒には、ウレア(約4M〜約8M)、ホルムアミド(少なくとも約80%、容積/容積ベース)、およびグアニジンヒドロクロライド(約4M〜約8M)が含まれるがそれらに限定されない。グアニジンヒドロクロライドおよび類似の物質は変性剤であるが、この変性は非可逆性ではなく、変性剤の除去(例えば、透析による)または希釈が行われると復元が発生する可能性がある。その他の適切なバッファーは、当業者には知られている。
または、組換えキャプシドタンパク質融合ペプチド、ウイルス様粒子、またはケージ構造を宿主ペリプラスムから精製することが可能である。宿主細胞の溶解後、組換えペプチドが宿主細胞のペリプラスム内へ運び出されると、細菌のペリプラスム分画は、当業者に知られている他の方法に加えて低温浸透圧性ショックによって単離できる。ペリプラスムから組換えペプチドを単離するためには、例えば、細菌細胞を遠心するとペレットを形成できる。ペレットは、20%スクロースを含有するバッファー中に再懸濁させることができる。細胞を溶解させるために、細菌を遠心し、ペレットを氷温5mM MgSO4中に再懸濁させ、氷浴中に約10分間維持できる。細胞懸濁液は遠心し、上清をデカンテーションして保存できる。上清中に存在する組換えペプチドは、当業者によく知られている標準分離技術によって宿主ペプチドから分離することができる。
初期塩分別蒸留は、多数の望ましくない宿主細胞ペプチド(もしくは細胞培養培地から引き出されたペプチド)を、当該の組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドから分離できる。1つのそのような例は、アンモニウムサルフェートであってよい。アンモニウムサルフェートは、ペプチド混合物中の水の量を効果的に減少させることによってペプチドを沈降させる。ペプチドは、次にそれらの溶解度に基づいて沈降する。ペプチドがより疎水性であるほど、より低いアンモニウムサルフェート濃度で沈降する確率が高くなる。典型的なプロトコールは、生じたアンモニウムサルフェート濃度が20〜30%となるようにペプチド溶液に飽和アンモニウムサルフェートを加える工程を含んでいる。この濃度は、ペプチドのほとんどの疎水分を沈降させることができる。沈降物は、次に廃棄され(当該のペプチドが疎水性でない限り)、アンモニウムサルフェートが、当該のキャプシドタンパク質融合ペプチドを沈降させることが知られている濃度へ上清に加えられる。沈降物は次にバッファー中に溶解され、過剰な塩は、必要であれば透析もしくはダイアフィルトレーションのいずれかを通して除去される。ペプチドの溶解度に基づく、低温エタノール沈降法などの他の方法は当業者にはよく知られており、複合キャプシドタンパク質融合ペプチド混合物を分画化するために使用できる。
組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドの分子量を使用すると、相違する孔径の膜(例えば、AmiconもしくはMillipore膜)に通す限外濾過を用いて、より大きなサイズおよび小さなサイズのペプチドから単離することができる。第1工程として、キャプシドタンパク質融合ペプチド混合物は、当該の組換えキャプシド融合ペプチドの分子量より小さい分子量カットオフを有する孔径を備える膜に通して限外濾過することができる。次に限外濾過の濃縮水を、当該のキャプシドタンパク質融合ペプチドの分子量より大きい分子量カットオフを備える膜に対して限外濾過することができる。組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドは、この膜を通って濾液内に通過できる。濾液は、次に以下に記載するようにクロマトグラフィにかけることができる。
組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドは、そのサイズ、正味表面電荷、疎水性、およびリガンドに対する親和性に基づいて他のペプチドから分離することもできる。さらに、キャプシドタンパク質に対して立てられた抗体はカラム基質にコンジュゲート化させ、キャプシドタンパク質を免疫精製することができる。これらの方法は全部が、当技術分野においてよく知られている。クロマトグラフィ技術は任意の規模で、そして多数の様々な製造業者(例、Pharmacia Biotech社)からの装置を用いて実施できることは当業者には明白である。
V.集合したウイルス様粒子の分解
本発明の1つの態様では、事前にウイルス様粒子に集合させた組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドを本発明において利用できるが、このときウイルス様粒子は分解させられ、ウイルス様粒子の組換えキャプシドタンパク質融合ペプチドは単離および精製され、引き続いて多価ウイルス様粒子の形成に利用される。
分解プロセスは、当技術分野においてよく知られている。例えば、Tris、EGTA、DTT、およびNaClを含有する解離バッファーを利用すると、事前に集合させたウイルス様粒子を分解させることができる。例えば、Brady et al. (1977) 「Dissociation
of polyoma virus by the chelation of calcium ions found associated with purified virions,」 J. Virology 23(3):717-724を参照されたい。さらに、高レベルのスルフヒドリル還元剤、例えばβ−メルカプトエタノール、グルタチオン、ジチオトレイトール、ジチオエリトリトール、システイン、ハイドロゲンスルフィド、およびそれらの混合物への長時間の曝露を利用すると、事前に集合させたVLPを分解することができる。例えば、米国特許第6,146,945号を参照されたい。分解方法、例えば実施例に記載した方法もまた本発明において使用できる。
VI.VLPの再集合
抗原ペプチドインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの様々な集団をインビトロで混合し、再集合させるとウイルス様粒子を製造することができる。本発明の1つの態様では、全長感染性ウイルス核酸ゲノムが欠如するVLPへ抗原性インサートを含有するウイルスキャプシドタンパク質が再集合させられる。全長感染性ウイルス核酸は、細胞内でのウイルス複製のために必要とされる全ヌクレオチド配列を含有するウイルスのゲノム核酸である。これらのエレメントには、(i)コーディング領域、(ii)非コーディング領域、および(iii)調節領域が含まれる。ウイルスゲノム核酸は、RNAもしくはDNAであってよい。非コーディング領域は、ウイルス核酸の5’および3’末端に位置してよい、またはそれらはコーディング領域の間に位置してもよい。コーディング領域は、重複していても重複していなくてもよく、多官能であってよい。非コーディングおよびコーディング領域はどちらも調節機能を有していてよく、調節エレメント、例えばウイルスの複製、翻訳、またはエンカプシデーションおよび粒子形成のために必要な配列を含有していてよい。
追加の実施形態では、VLPはウイルスRNAの存在下で再集合させることができる。また別の実施形態では、VLPはウイルス核酸の不在下で再集合させられる。また別の実施形態では、VLPは非ウイルス核酸の存在下で再集合させられる。また別の実施形態では、VLPは免疫刺激核酸配列、例えばCpG配列の存在下で再集合させられる。
本発明の1つの態様では、相違する抗原性ペプチドインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチド集団の個別集団がインビトロで混合されて、多価ウイルス様粒子に集合させられる。個別集団は、各々それが混合される任意の他の組換えキャプシド融合ペプチド中に存在していない、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有している。
1つの実施形態では、組換えキャプシド融合は、同一比率、例えば1:1、1:1:1の比で混合される。また別の実施形態では、組換えキャプシド融合は、相違する比率、例えば1:2、1:3、1:2:1、2:1:3:1で混合される。比率は、混合物中に含まれる抗原性インサートを含有するキャプシド融合ペプチドの相違するタイプの数によって決定できる。一部の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドの混合物は、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する少なくとも第1ウイルスキャプシドタンパク質、および少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する第2ウイルスキャプシドタンパク質を含有しており、このとき第2キャプシド融合ペプチドの少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートは、第1キャプシド融合ペプチドの少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートとは相違する抗原性ペプチド配列または相違する病原因子由来である。本発明の一部の実施形態では、抗原性ペプチド由来のインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの少なくとも2つの集団が混合されるが、このとき各集団は、それが混合されるキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する。抗原性ペプチドインサートは、同一または相違する病原因子由来であってよい。一部の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドの3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、15、18、20、もしくは20を超える集団が混合されるが、このとき各集団は、それが混合される任意の他の組換えキャプシド融合ペプチド集団中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有している。本発明の他の実施形態では、非抗原性ペプチドインサートを含有するキャプシドタンパク質もまた混合物中に含めることができる。そのような非抗原性ペプチドインサートには、ターゲティングペプチド、免疫系調節因子として作用する、例えばサイトカインおよびケモカインなどのペプチド、および合成手段に由来するアジュバントとして機能するペプチドが含まれるがそれらに限定されない。
さらに、非ウイルス核酸配列、例えばVLP中に含有される抗原性ペプチドインサートに対する免疫応答を増強することに有用な可能性がある免疫刺激配列を、混合物に加えることができる。免疫刺激核酸、例えばCpG配列は、細菌DNAに対する先天性免疫応答を模倣する短鎖オリゴヌクレオチドである。CpGは、非メチル化シトシン残基を備える、1つまたは複数のシトシン−リン酸塩−グアニン(CpG)ジヌクレオチド含有モチーフを含有している。細菌中では一般的であるが哺乳動物のDNA中では一般的ではないDNA含有非メチル化CpGモチーフは、インビトロおよびインビボの両方で強度のTH1−偏光免疫応答を誘導することが証明されている。単一の理論に限定しようとするものではないが、TH1応答の誘導は、CpGを含有する免疫刺激配列(CpGオリゴデオキシヌクレオチド)がマクロファージおよび樹状細胞によるIL−12およびIL−18の活性化および分泌を誘導する能力の結果であると考えられる。これらのサイトカインは、次にナチュラルキラー細胞およびT細胞によるIFN−γ産生を誘導するように相乗作用する。さらに、CpGは、未成熟樹状細胞が抗原応答性天然T細胞を活性化できるプロフェッショナル抗原提示細胞へ成熟することを引き起こす。CpGは、さらにまたBリンパ球が増殖して免疫グロブリン産生を刺激するように直接的に駆動することもできる。
1つの実施形態では、再集合させたVLPは、式5’−R12CGY12−3’(配列番号19)(式中、R1はプリン(Gのために好ましい)であり、R2はプリンもしくはTであり、およびY1およびY2はピリミジンである)に従うパリンドロームヘキサマー内に非メチル化CpG配列を含んでいる。1つの実施形態では、VLPは、5’−GACGTC−3’(配列番号20)、5’−AGCGCT−3’(配列番号21)、および5’−AACGTT−3’(配列番号22)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるCpG配列を含んでいる。1つの実施形態では、VLPは、5’ TCC ATG ACG TTC CTG ACG TT 3’(配列番号23)を含むCpG配列を含んでいる。また別の実施形態では、CpGオリゴヌクレオチド配列は、AACGTTCG(配列番号24)である。
生じたウイルス様粒子、または上述したように組換えキャプシド融合ペプチドの混合集団の再集合の後に形成されるケージ構造は、少なくとも混合された集団と同一数の相違する抗原性ペプチドを含有している。例えば、各集団が他の集団中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの2つの集団が混合されると、生じたウイルス様粒子は少なくとも2つの相違する抗原性ペプチドインサートを含有することができる。
本発明のまた別の態様では、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する組換えキャプシド融合ペプチドの個別集団がインビトロで混合されてVLPを形成するが、このとき混合される組換えキャプシド融合ペプチドの各集団は、それが混合される任意の他の組換えキャプシド融合ペプチドとは相違するウイルス由来の少なくとも1つのキャプシドタンパク質を含有する。他の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドの混合物は、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する少なくとも第1ウイルスキャプシドタンパク質、および少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含有する第2ウイルスキャプシドタンパク質を含有することができるが、このとき第1ウイルスキャプシドタンパク質のキャプシドタンパク質は、第2ウイルスキャプシドタンパク質のキャプシドタンパク質とは相違するウイルス由来である。他の実施形態では、抗原性ペプチドインサートは、同一または相違するペプチド配列であってよい。さらに追加の実施形態では、抗原性ペプチドインサートは、同一または相違する病原因子由来であってよい。一部の実施形態では、組換えキャプシド融合ペプチドの3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、15、18、20、もしくは20を超える集団が混合されるが、このとき各集団は、それが混合される任意の他の組換えキャプシド融合ペプチド集団中には存在していない引き出されたウイルスキャプシドタンパク質を含有している。本発明の追加の実施形態では、非抗原性ペプチドインサートを含有するキャプシドタンパク質は、上述したように混合物中に含めることができる。さらに、非ウイルス核酸配列、例えばVLP中に含有される抗原性ペプチドインサートに対する免疫応答を増強することに有用な可能性があるCpG配列を、混合物に加えることができる。
本発明の実施形態は、ペプチドインサート(野生型キャプシドタンパク質)を含有していないキャプシド融合タンパク質もまた上述した混合物に加えることができることを含んでいる。野生型ウイルスキャプシドタンパク質は、任意のウイルスに由来してよいが、それには抗原性ペプチドインサートを含有するキャプシド融合ペプチドを引き出すために使用されるウイルスと同一もしくは相違するウイルスが含まれる。
キャプシド融合ペプチドの再集合は、ウイルス様粒子またはケージ構造を生じさせることができる。一部の実施形態では、VLPもしくはケージ構造は混合キャプシドのマルチマー集合であり、3〜約1,000個またはそれ以上のキャプシドを含んでいる。他の実施形態では、VLPもしくはケージ構造は、少なくとも30、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも90、少なくとも120個のキャプシド、または少なくとも200個のキャプシドを含んでいる。また別の実施形態では、各VLPもしくはケージ構造は、少なくとも150、少なくとも160、少なくとも170、または少なくとも180個のキャプシドを含んでいる。
本発明の実施形態は、VLPが二十面体構造として再集合させることができることを含んでいる。また別の実施形態は、VLPはキャプシド配列が由来する天然ウイルスと同一形状に再集合させられる。しかし別個の実施形態では、VLPは天然ウイルスと同一形状を有していない。一部の実施形態では、例えば、この構造は多数のキャプシドから形成されるが天然型VLP構造を形成しない粒子内で形成される。例えば、3個という少数のウイルスキャプシドのケージ構造を形成できる。別個の実施形態では、約6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51、54、57、または60個のキャプシドのケージ構造を形成できる。
一部の態様では、本発明は、混合段階で再集合させたVLPに含有される抗原性ペプチドインサートの比率を制御および指令する能力を提供する。VLP中に含有される抗原性ペプチドインサートの比率は、集合に先行して混合物に加えられる量を調整できる。この方法で、本発明は、VLPがインビボで集合させられる場合に達成可能な調節および制御よりも、再集合させられるVLP内に含有される一部の抗原性ペプチドの量のより厳密な調節および制御を可能にする。そのような制御は、例えば、動物において最初に接種菌として使用される1つの抗原性ペプチド、および抗原性ペプチドが事前に動物において接種菌として使用されているので「ブースター」として使用される第2抗原性ペプチドを含有するVLPを利用するワクチン戦略において有用なことがある。この場合には、例えば「ブースター」抗原性ペプチドは他の抗原性ペプチドより少ない量で存在していてよく、そして本方法を用いると、「ブースター」抗原性ペプチドを含有する組換えキャプシド融合ペプチド集団は、他の抗原性ペプチドインサートを含有する集団より少ない量で混合物に加えられてよい。他の実施形態では、再集合させたVLP構造のうちの少なくとも1つは、混合物に加えられる各集団由来の少なくとも1つのキャプシド融合ペプチドを含んでいる。追加の実施形態では、再集合させたVLP構造は、混合物に加えられる各集団由来のほぼ同等比率の各キャプシド融合ペプチドを含んでいる。または、比率は、所望通りに調製できるが、このとき混合物の不均衡な比率が達成される。
ウイルス様粒子の集合には、正確に折り畳まれたキャプシドタンパク質を必要とする。しかし、VLPの調製および安定性のためには、特にpH、イオン強度、ジスルフィド結合、二価カチオン結合を含む重要な追加の因子が存在することがある。例えば、Brady et
al, (1977) 「Dissociation of polyoma virus by the chelation of calcium ions found associated with purified virions,」 J. Virol. 23(3):717-724; Gajardo et al, (1997) 「Two proline residues are essential in the calcium binding activity of rotavirus VP7 outer capsid protein,」 J. Virol., 71:2211-2216; Walter et al, (1975) 「Intermolecular disulfide bonds: an important structural feature of the polyoma virus capsid,」 Cold Spring Har. Symp. Quant. Biol., 39:255-257 (1975); Christansen et al, (1977) 「Characterization of components released by alkali disruption of simian virus 40,」 J Virol., 21:1079-1084; Salunke et al, (1986) 「Self-assembly of purified polyomavirus capsid protein VPl,」 Cell 46:895-904; Salunke et al, (1989) 「Polymorphism in the assembly of polyomavirus capsid protein VP,」 Biophys. J., 56:887- 900; Garcea et al, (1983) 「Host range transforming gene
of polyoma virus plays a role in virus assembly,」 Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80:3613-3617; Xi et al, (1991) 「Baculovirus expression of the human papillomavirus type 16 capsid proteins: detection of L1-L2 protein complexes,」 J. Gen. Virol., 72:2981-2988を参照されたい。再集合のために利用できる技術は当技術分野においてよく知られており、実施例において記載する技術が含まれるが、それらに限定されない。
キャプシド融合ペプチドの再集合は、ウイルス様粒子またはケージ構造を生じさせる。他の実施形態では、VLPもしくはケージ構造は混合キャプシド融合ペプチドのマルチマー集合であり、3〜約1,000個またはそれ以上のキャプシドを含んでいる。追加の実施形態では、VLPもしくはケージ構造は、少なくとも30、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも90、少なくとも120のキャプシド、または少なくとも200個のキャプシドを含んでいる。また別の実施形態では、各VLPもしくはケージ構造は、少なくとも150、少なくとも160、少なくとも170、または少なくとも180個のキャプシドを含んでいる。
本発明の実施形態は、VLPが二十面体構造として再集合させられることを含んでいる。他の実施形態では、VLPはキャプシド配列が由来する天然ウイルスと同一形状に再集合させられてよい。追加の実施形態では、VLPは天然ウイルスと同一形状を有していない。一部の実施形態では、例えば、この構造は多数のキャプシドから形成されるが天然型VLP構造を形成しない粒子内で形成される。例えば、3個という少数のウイルスキャプシドのケージ構造を形成できる。別個の実施形態では、約6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51、54、57、または60個のキャプシドのケージ構造を形成できる。
VII.ワクチン接種
本発明の一部の態様では、再集合させた多価VLPは、動物またはヒトにおいて免疫応答を誘導するための戦略において利用できる。本発明の実施形態は、キャプシド融合ペプチドに利用されるウイルスキャプシドタンパク質がCCMVウイルスに由来することを含んでいる。一部の実施形態では、VLPに含有される抗原性インサートには、炭疽菌(Bacillus anthracis)由来の「保護抗原」、または東部ウマ脳炎(Eastern Equine Encephalitis)のE2グリコプロテインが含まれる。
一般に、免疫応答を誘導するために十分である有効量のVLPが動物またはヒトに投与される。そのような応答を誘導するために投与される量は、当技術分野において一般に知られている技術によって決定できる。一部の実施形態では、投与されるVLPの量は、有益には個別の動物またはヒトにつき10〜500μgである。投与されるVLPの量は、投与経路および個体の体重の関数として変動してよい。
VLPを含有するワクチンは、医薬上許容される担体を介して投与されてよい。医薬上許容される担体は、医薬品を調製する際に有用である、当業者に知られている任意の生理学的担体であってよい。一部の実施形態では、医薬担体は液体であってよく、VLPを含有するワクチンは液剤の形状であろう。さらに別の実施形態では、医薬担体はゲルであり、VLPを含有するワクチンは、坐剤もしくはクリーム剤の形状にある。さらにまた別の実施形態では、VLPを含有するワクチンは、医薬上許容される経皮パッチの一部として調製されてよい。
液体担体は、液剤、懸濁剤、エマルジョン剤、シロップ剤、エリキシル剤および加圧組成物を調製する際に使用される。VLPは、医薬上許容される液体担体、例えば水、有機溶媒、両方の混合物または医薬上許容される油もしくは脂肪中に懸濁させることができる。液体担体は、他の適切な医薬添加物、例えば可溶化剤、乳化剤、バッファー、保存料、甘味料、フレーバー剤、懸濁化剤、増粘剤、着色剤、粘度調節剤、安定剤または浸透圧調節剤を含有していてよい。経口および非経口投与のために適合する液体担体の例には、水(部分的に上述のような添加物、例えばセルロース誘導体、カルボキシメチルセルロースナトリウム溶液を含有する)、アルコール(一価アルコールおよび多価アルコール、例えばグリコール)およびそれらの誘導体、ならびに油(例えば、分画されたヤシ油およびラッカセイ油)が含まれる。非経口投与のためには、担体はさらにまた油性エステル、例えばエチルオレエートおよびイソプロピルミリステートであってよい。無菌液体担体は、非経口投与のための無菌液体形組成物において有用である。加圧組成物のための液体担体は、ハロゲン添加炭水化物または他の医薬上許容される噴射剤であってよい。一般に、液体担体は再集合させたVLPの折り畳みを妨害しない。
VLPを含有するワクチンは、当技術分野において現在利用されている、例えば経口、経粘膜、静脈内、筋肉内、気管内、硬膜外、腹腔内または皮下を含む任意の技術を用いて投与することができる。一部の実施形態では、VLPは鼻もしくは口を通して経粘膜的に送達される。他の実施形態では、再集合されたVLPはCCMV由来のキャプシドタンパク質から構成され、経粘膜的に送達される。
(実施例)
これらの実施例では、ササゲクロロティックモットルウイルス(CCMV)がペプチド担体として使用されており、シュードモナス・フルオレッセンスが発現宿主として使用されている。CCMVは、ブロモウイルス属のブロモウイルス群のメンバーである。ブロモウイルスは、25〜28nm径の二十面体ウイルスであり、4成分からなるプラス鎖の一本鎖RNAゲノムを備える。RNA1およびRNA2はレプリカーゼ酵素をコードする。RNA3は、植物宿主内のウイルス移動に関係するタンパク質をコードする。RNA4(RNA3に由来するサブゲノムRNA)、すなわちsgRNA4は、20kDaのキャプシドタンパク質(CP)(配列番号1)をコードする。
各CCMV粒子は、約180コピーまでのCCMV CPを含有する。CCMV CPをコードする典型的なDNA配列は配列番号2に示されている。
CCMVの結晶構造は解明されている。この構造は、粒子の安定性および力学に極めて重要であると思われるコートタンパク質相互作用のより明確な像を提供し、挿入部位の合理的設計を誘導することに役立ってきた。以前に行なわれた試験は、CCMVコートタンパク質は、異質なペプチドが粒子を形成する能力を妨害せずにそれらを有するように遺伝子組換えできることを証明している。多数の適切な挿入部位が同定されている。
CCMV CP内の単一挿入部位が使用された場合に、総計約180コピーまでの異質なペプチドユニット(個別ペプチドであってもコンカテマーであっても)をCCMV粒子内に挿入できると考えられる。現在までにCCMV CP内で同定された挿入部位は、様々な長さのペプチドに適応できる。さらに、ペプチドのマルチマー形を挿入部位に挿入できる。さらに、多重挿入部位は、同一粒子内/上で同一もしくは相違するペプチドを発現させるために同時に使用できる。ペプチドインサートは、長さが約200アミノ酸残基以下、より典型的には約180まで、いっそうより典型的には約150まで、さらにより典型的には約120まで、およびなおより典型的には長さが約100アミノ酸残基までであってよい。一部の実施形態では、ペプチドインサートは、長さが約5アミノ酸残基またはそれ以上であってよい。他の実施形態では、ペプチドインサートは、長さが約5〜約200、約5〜約150、約5〜約120、より典型的には約5〜約100アミノ酸残基であってよい。
材料および方法
他に特に言及しない限り、分子生物学の分野において知られている標準の技術、ベクター、制御配列エレメントおよびその他の発現系エレメントを、核酸操作、形質転換、および発現のために使用する。そのような標準技術、ベクター、およびエレメントは、例えば、Ausubel et al. (eds.), Current Protocols in Molecular Biology (1995) (John Wiley & Sons); Sambrook, Fritsch, & Maniatis (eds.), Molecular Cloning (1989) (Cold
Spring Harbor Laboratory Press, NY); Berger & Kimmel, Methods in Enzymology 152: Guide to Molecular Cloning Techniques (1987) (Academic Press); and Bukhari et al. (eds.), DNA Insertion Elements, Plasmids and Episomes (1977) (Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY)の中に見いだすことができる。
プラスミドマップの構築
すべてのプラスミドマップは、VECTORNTI(InforMax Inc.、米国メリーランド州フレデリック)を用いて構築した。
DNAの抽出
大腸菌からの全プラスミドDNA抽出は、Qiagen社(ドイツ)製のミニ、ミディ、およびマキシキットを製造業者の取扱書にしたがって使用して実施した。
実験戦略
以下の手順に従った。P.フルオレッセンス宿主細胞は、キメラウイルスコートタンパク質−標的ペプチドインサート融合をコードする発現プラスミドを用いて形質転換させた。形質転換した細胞を所望の密度へ増殖させ、キメラウイルスコートタンパク質−ペプチド融合を発現するように誘導した。次に細胞を溶解させ、それらの含量を分析した。
ペプチドの合成およびCCMV CP内へのクローニング
1.A.保護抗原のクローニング
4種の相違する炭疽菌保護抗原(「PA」)ペプチド(PA1〜PA4)を独立してCCMV VLP内で発現させた。PA1〜PA4をコードする核酸は、合成オリゴヌクレオチドのSOE(オーバーラップ伸長によるスプライシング)によって合成した。インサートの各々は、以下で詳述するサーモサイクリングプログラムを用いてオーバーラッピングDNAオリゴによって合成した:
生じた核酸は、BamHI認識部位末端を含有していた。これらのPAペプチドをコードするヌクレオチド配列、およびアミノ酸配列は、各々以下のとおりであった:1)PA1については配列番号3および4;2)PA2については配列番号5および6;3)PA3については配列番号7および8;ならびに4)PA4については配列番号9および10。生じた核酸は、シャトルベクター内へクローニングするための付着末端を作製するためにBamHIを用いて消化した。生じたPAインサートの1つ1つをCCMV 129 CDSのBamHI部位でpESC−CCMV129 BamHIシャトルプラスミド内へクローニングした。生じた各シャトルプラスミドはSpeIおよびXhoI制限酵素を用いて消化した。所望のキメラCCMV 129−PAをコードする各フラグメントは、ゲル精製によって単離した。
生じたキメラCCMV 129−PAポリヌクレオチドは、各々tacプロモーターに機能的に連結しているブイブイコーディング配列の代わりにpMYC1803発現プラスミド内に挿入した。生じた発現プラスミドは、インサートの存在についてSpeIおよびXhoIを用いた制限消化によってスクリーニングした。
1.B.東部ウマ脳炎のE2グリコプロテイン
2種の相違するEEEペプチド(EEE−1−25およびEEE−238−262)を独立して、東部ウマ脳炎ウイルスのE2グリコプロテインの25AAペプチドを提示しているCCMV VLP内で発現させた。
EEE−1−25ペプチド配列:
DLDTHFTQYKLARPYIADCPNCGHS(配列番号11)
EEE−1−25核酸配列:
5’−gacctggacacccacttcacccagtacaagctggcccgcccgtacatcgccgactgcccgaactgcggccacagc−3’(配列番号12)
EEE−238−262ペプチド配列:
GRLPRGEGDTFKGKLHVPFVPVKAK(配列番号13)
EEE−238−262核酸配列:
5’ggccgcctgccgcgcggcgaaggcgacaccttcaagggcaagctgcacgtgccgttcgtgccggtgaaggccaag−3’(配列番号14)
EEE−1−25およびEEE−238−262をコードする核酸は、合成オリゴヌクレオチドのSOEによって合成した。生じた核酸は、BamHI認識部位末端を含有していた。インサートを合成するためのセンスおよびアンチセンスオリゴヌクレオチドプライマーは、BamHI制限部位を含んでおり、以下のとおりであった:
EEE1.S:
5’−cgg gga tcc tgg acc tgg aca ccc act tca ccc agt aca agc tgg ccc gcc cgt ac−3’(配列番号15)
EEEl.AS:
5’−cgc agg atc ccg ctg tgg ccg cag ttc ggg cag tcg gcg atg tac ggg cgg gcc agc−3’(配列番号16)
EEE2.S:
5’−cgg gga tcc tgg gcc gcc tgc cgc gcg gcg aag gcg aca cct tca agg gca agc−3’(配列番号17)
EEE2.AS:
5’−cgc agg atc ccc ttg gcc ttc acc ggc acg aac ggc acg tgc agc ttg ccc ttg−3’(配列番号18)
生じた核酸は、pESC−CCMV129 BamHIシャトルプラスミド内へクローニングするための付着末端を作製するために、BamΗIを用いて消化した。
生じたEEEインサートの1つ1つを、CCMV 129 CDSのBamHI部位でpESC−CCMV129 BamHIシャトルプラスミド内へクローニングした。生じた各シャトルプラスミドはSpeIおよびXhoI制限酵素を用いて消化した。所望のキメラCCMV 129−EEEをコードする各フラグメントは、ゲル精製によって単離した。
生じたキメラCCMV 129−EEEポリヌクレオチドフラグメントは、各々tacプロモーターに機能的に結合しているブイブイコーディング配列の代わりに、SpeIおよびXhoIを用いて制限されたpMYC1803発現プラスミド内に挿入した。生じた発現プラスミドは、インサートの存在についてSpeIおよびXhoIを用いた制限消化によってスクリーニングした。
組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの発現
CCMV129融合ペプチド発現プラスミドを、以下のプロトコールにしたがってシュードモナス・フルオレッセンスMB214宿主細胞内に形質転換させた。宿主細胞は、氷上に保持したバイアル内で徐々に解凍させた。各形質転換のために、1μLの精製した発現プラスミドDNAを宿主細胞に加え、生じた混合物を混合するためにピペットを使用して静かに回転させ、次に氷上で30分間インキュベートした。この混合物をエレクトロポレーション用のディスポーザブルキュベット(BioRad Gene Pulser Cuvette、0.2 cm electrode gap、製品番号165−2086)に移した。キュベットは、200Ω、25μファラッド、2.25kVに設定したBiorad Gene Pulser内に配置した。細胞に短時間(約1〜2秒間)パルスした。次に低温LB培地を直ちに加え、生じた懸濁液を30℃で2時間インキュベートした。次に細胞をLB tet15(テトラサイクリンを補給したLB培地)アガロース上でプレーティングし、30℃で一晩増殖させた。
各プレートから1コロニーを収穫し、収穫したサンプルはバッフル付き攪拌フラスコ内の50mL LB種培養中に接種した。液体懸濁培地を250rpmで攪拌しながら30℃で一晩増殖させた。生じた各種培養10mLを次に使用して、1Lのバッフル付き攪拌フラスコ内に200mLの攪拌フラスコ培地(すなわち、酵母抽出物ならびに微量元素、ナトリウムシトレート、およびグリセロールを含む塩、pH6.8)を接種した。選択のためにテトラサイクリンを加えた。接種した培養を250rpmで攪拌しながら30℃で一晩増殖させ、CCMV129融合ペプチドキメラコートタンパク質を発現させるためにIPTGを用いて誘導した。各攪拌フラスコ培養からの1mLのアリコートを遠心して細胞をペレット化した。細胞ペレットは、2mM EDTAを含有する0.75mLの低温50mM Tris−HCl(pH8.2)中に再懸濁させた。次に0.1%量の10% TritonX−100界面活性剤を加え、さらに最終濃度が0.2mg/mLとなるようにリゾチームを加えた。細胞を氷上で2時間インキュベートすると、透明で粘性の細胞溶解液が出現するはずである。
この溶解液に、1/200量の1M MgCl2を加え、次に1/200量の2mg/mL DNAseIを加え、次に氷上で1時間にわたりインキュベートすると、溶解液ははるかに低粘性の液体となるはずである。処理した溶解液を次に卓上用遠心分離器の最高速度で30分間、4℃で回転させ、上清を清潔な試験管内にデカンテーションした。デカンテーションされた上清は「可溶性」タンパク質分画である。残留しているペレットは次に0.75mLのTEバッファー(10mM Tris−Cl(pH7.5)、1mM EDTA)中に再懸濁された。再懸濁されたペレットは「不溶性」分画である。
これらの「可溶性」および「不溶性」分画を次に、1.0mm×15ウエルを有するNuPAGE 4〜12% Bis−Trisゲル(Invitrogen製、製品番号NP0323)上で製造業者の取扱説明書にしたがって電気泳動法にかけた。5μLの各分画を5μLの2X還元用SDS−PAGEローディングバッファーと結合し、ゲル上でランさせる前に5分間沸騰させた。ゲルはSimplyBlue Safe Stain(Invitrogen製、製品番号LC6060)を用いて染色し、水を用いて一晩脱染色した。ウェスタンブロット検出には、CCMV IgG(アクセッション番号AS0011、ドイツ国DSMZ由来)およびWESTERN BREEZEキット(Invitrogen製、製品番号WB7105)を、製造業者のプロトコールにしたがって使用した。
図1は、不溶性分画内でPA1、PA2、PA3、およびPA4ペプチドインサートを発現するように遺伝子操作された、組換えCCMVキャプシドタンパク質の発現を示している。組換えキャプシド融合ペプチドは矢印で指示した。図2は、可溶性分画内でPA1、PA2、PA3、およびPA4ペプチドインサートを発現するように遺伝子操作された組換えCCMV融合ペプチドの発現を示している。
VLPの再集合
3.A.RNAを用いないVLPの再集合:
ウイルス様粒子を集合させるために、組換えキャプシド融合ペプチドを発現するシュードモナス・フルオレッセンス宿主細胞の50mL培養をフレンチプレスにかけ、可溶性および不溶性分画を遠心によって分離した。不溶性封入体は2回洗浄した。可溶性および不溶性分画からのサンプルを採取して−80℃で保存した。不溶性分画は、8Mウレアを含有する4℃のバッファーB(50mM Tris(pH7.5)、1M NaCl、1mM
DTT)中で一晩再懸濁させた。8Mウレア溶液を最終濃度が2.0MウレアとなるようにバッファーBを用いて0.25Mの増分で希釈した。ポリエチレンイミン(PEI)を最終濃度が0.033%となるまで加え、この溶液を氷上で10分間インキュベートした。ウレアを完全に除去するまで一晩かけて上清をバッファーBに対して透析した(バッファーを3回交換)。上清を27,000×gで30分間遠心した。
組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの最終収率を決定するために、上清は、溶液中のキャプシド融合タンパク質の量を定量するための遊離キャプシドタンパク質についての減衰係数1.20を用いて、280nmの吸光度によって分析した。
10μMのキャプシド融合ペプチド溶液を4℃で2時間にわたり、空集合バッファー(50mMアセテートナトリウム、pH5.2、1M NaCl、1mM EDTA、1mM
DTT)に対してバッファーB(4mLにつき1mgのキャプシド融合ペプチドを使用する)中で透析した。集合した粒子は、Centricon−100マイクロ濃縮器を使用して空集合バッファーを用いて洗浄した。集合させたVLPを含有するサンプル濃縮水は、VLP収率を決定するために280nmの吸光度によって測定した。サンプルの一部分はVLP集合を決定するためにスクロース密度勾配上に装填し、残りの部分はウイルスバッファー(0.1Mアセテートナトリウム、pH5.2)中で濃縮させ、SDS−PAGE上でランした。
3.B.RNAを用いたVLP集合:
ウイルス様粒子を集合させるために、組換えキャプシド融合ペプチドを発現するシュードモナス・フルオレッセンス宿主細胞の50mL培養をフレンチプレスにかけ、可溶性および不溶性分画を遠心によって分離した。不溶性封入体は2回洗浄した。可溶性および不溶性分画からのサンプルを採取して−80℃で保存した。不溶性分画は、8Mウレアを含有する4℃のバッファーB(50mM Tris、pH7.5、1M NaCl、1mM DTT)中で一晩再懸濁させた。8Mウレア溶液を最終濃度が2.0MウレアとなるようにバッファーBを用いて0.25Mの増分で希釈した。ポリエチレンイミン(PEI)を最終濃度が0.033%となるまで加え、この溶液を氷上で10分間インキュベートした。上清を27,000×gで30分間遠心した。ウレアを完全に除去するまで一晩かけて上清をバッファーBに対して透析した(バッファーを3回交換)。
組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの最終収率を決定するために、上清は、溶液中のキャプシド融合タンパク質の量を定量するための遊離キャプシドタンパク質についての減衰係数1.20を用いて、280nmの吸光度によって分析した。集合のためには5:1の重量対重量のキャプシド融合ペプチド対CCMV RNA比を使用した。RNAの起源は、インビトロ転写させたCCMV RNA1、RNA2、RNA3、またはサブゲノムRNA4もしくはそれらの任意の部分であった。または、CCMVに感染した植物から単離したCCMVウイルスRNA、またはインビトロもしくはインビボで産生したブロモモザイクウイルスRNAを使用できる。または、有機物、例えば植物もしくはシュードモナス・フルオレッセンスから単離したランダムmRNAを使用できる。キャプシド融合ペプチドの濃度は10μM(4mL中で1mg)であった。10μMのキャプシド融合ペプチドおよびRNA溶液は、4℃で2〜12時間にわたり集合バッファー(50mM Tris−HCl(pH7.2)、50mM NaCl、10mM KCl、5mM MgCl2、1mM DTT)に対して透析した。生じた集合した粒子は、Centricon−100マイクロ濃縮器を使用して集合バッファーを用いて洗浄した。サンプル濃縮水の一部分を採取し、VLP収率を決定するために280nmの吸光度によって測定した。濃縮水の一部分はVLP集合を決定するためにスクロース密度勾配上に装填し、残りの部分はウイルスバッファー(0.1Mアセテートナトリウム、pH5.2)中で濃縮させ、SDS−PAGE上でランした。
図3は、スクロース密度勾配法でRNAを用いた、および用いないCCMV−PA3 VLPの分離を示している。図4は、スクロース密度勾配から単離されたRNAを用いた、および用いないCCMV−PA1およびCCMV−PA2 VLPバンドのSDS−PAGEゲルを示している。図5は、RNAの不在下でCCMV−PA4キャプシド融合ペプチドから再集合させたVLPの電子顕微鏡写真である。
多数の組換えCCMVキャプシド融合ペプチドを含有するVLPの再集合。
同一もしくは相違する病原体(実施例1に記載したとおり)からの抗原性ペプチドを含有する組換えCCMVキャプシド融合ペプチドは、シュードモナス・フルオレッセンス中で封入体として製造できる。封入体は単離し、様々な組換えCCMVキャプシド融合ペプチドを溶解させ、実施例3に記載したように再折り畳みさせることができる。同一もしくは相違する病原因子由来の抗原性インサートを含有するCCMVキャプシド融合ペプチドの様々な組み合わせは、集合の前に様々な比率で混合できる。再集合反応は、実施例3に記載したようにRNAの存在下もしくは不在下で実施できる。生じた多価VLPは、様々な抗原性インサートを含有する組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの多数の集団を含有している。抗原性ペプチドの比率は、集合反応の前に混合物に加えられる様々な抗原性ペプチドインサートを含有する、組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの各集団の量を調節することによって調節できる。図6は、保護抗原−3(「PA−3」)およびPA−4抗原性ペプチドを含有する個別の組換えCCMVキャプシド融合ペプチドから構成される多価VLPの発現および再集合を示した図である。
植物中でのCCMVウイルス粒子の産生、植物で産生したCCMVウイルス粒子の分解、および植物CCMVキャプシドタンパク質のVLPへの再集合。
植物中でのCCMVウイルス粒子の産生:CCMV RNA1、RNA2、およびRNA3のカクテルミックスを使用してササゲ植物を感染させた。ササゲ種子であるCowpea California Blackeye(#5)種子(Ferry−Morse
Seed社、ケンタッキー州)を発芽させ、Miracle−Gro培養土ミックス(Miracle−Gro Lawn Products社、オハイオ州)を備える6インチポットに移植した。ササゲ植物は双葉段階(発芽後ほぼ第7日)で感染させた。少量のカーボランダム粉末400グリット(Fisher Scientific社、製品番号409-21-2)を各植物の1枚の葉に塗布した。RNAカクテルミックスをカーボランダム層上に塗布した。手袋をはめた指で静かにこすることで葉を擦過した。感染は、接種後第7〜14日に確立した。葉の組織を採取し、その後の処理時まで−80℃で冷凍した。葉の組織をウイルスバッファー(0.2M アセテートナトリウム(pH5.2);10mM EDTA.0)中で混合することによって破壊した。生じたホモジネートを3層のチーズ・クロスに通して圧搾し、次に4℃で15分間、15,000×Gで遠心した。生じた上清を取り除いた。各上清にPEG8000を最終濃度が10%となるまで加え、この溶液を氷上で1時間、または4℃で一晩インキュベートした。次に、この溶液を4℃で10分間、15,000×Gで遠心した。沈降したペレットを初期上清の1/10量のウイルスバッファー中に再懸濁させ、再懸濁したサンプルを4℃で10分間、15,000×Gで遠心した。上清を回収し、第2ラウンドのPEG沈降法にかけた。PEG8000を最終濃度が15%となるまで加え、4℃で2時間攪拌した。この溶液を次に10分間にわたり15,000×Gで遠心し、ペレットを少量のウイルスバッファー中に再懸濁させた。再懸濁したVLP溶液は、300Kの分子量カットオフ値を備えるCentricon Plus−20上に装填し、4,000×Gで5分間回転させた。
濃縮したVLPサンプルを、次にSDS−PAGEおよびポリクローナル抗CCMV抗体を用いるウェスタンブロッティングによって分析した。または、ウイルス粒子をスクロース密度勾配で精製した。精製したウイルス粒子は、サイズ排除クロマトグラフィ(SEC)−HPLCによって分析した(図8)。
植物生成CCMVウイルス粒子の分解:精製したCCMVは、4℃で16〜29時間にわたりバッファーA(50mM Tris HCl(pH7.5)、500mM CaCl2、1mM DTT、0.2mM PMSF)に対する透析によって分解した。分解したウイルスは、ウイルスRNAをペレット化するために4℃で15分間にわたり14,000rpmで遠心した。残っている上清は、4℃で2時間にわたりバッファーB(200mM Tris HCl(pH7.5)、1M NaCl、1mM DTT、0.2mM PMSF)に対して透析した。CCMVはキャプシドタンパク質ダイマーに分解したので、これをさらにFPLC Superose 12サイズ排除クロマトグラフィによって精製した。分解したCCMVは、SEC−HPLCによって分析した(図8)。
CCMV VLPの集合:CCMV VLPは、4℃で低塩集合バッファー(100mMアセテートナトリウム(pH4.8)、100mM NaCl、0.2mM PMSF)に対して、精製したダイマーを一晩透析することによって集合された。再集合したCCMV VLPは、SEC−HPLCによって分析した(図8)。
様々な有機体中で産生したVLPの分解および再集合
同一もしくは相違する病原因子由来の様々な抗原性インサートを含有する、事前にインビトロもしくはインビボで集合されたCCMV粒子は、植物および/またはシュードモナス・フルオレッセンス中で個別に産生させることができる。集合させたVLP粒子は、インビトロで単離して分解することができる。同一もしくは相違する病原因子由来の抗原性ペプチドを含有する、生じたCCMVキャプシド融合ペプチドは、規定の比率で混合し、引き続いて実施例3に記載したようにRNAの存在下または不在下で再集合されることができる。生じた多価VLPは、個別の組換えCCMVキャプシド融合ペプチドから構成され、多数のインサートを含有している。抗原性ペプチドの比率は、集合反応の前に混合物に加えられる様々な抗原性ペプチドインサートを含有する組換えCCMVキャプシド融合ペプチドの各集団の量を調節することによって調節できる。野生型キャプシドタンパク質もまた、集合に先立って再集合混合物に加えることができる。
CpGの存在下でのVLPの再集合。
集合反応は、図7に示したようにCpGの存在下で実施できる。生じた多価VLPは、個別の組換えCCMVキャプシド融合ペプチドから構成され、多数のインサートを含有しており、さらにCpGを粒子の内側に封入する。CpGは、粘膜アジュバントとして作用し、共投与された抗原に対するTh1免疫応答を誘導できる。VLPとともにCpG配列を封入する工程の長所には、低用量要件、CpG共投与に結び付いた副作用の減少、およびCpGおよびVLPの安定性の増加が含まれ得る。図7は、集合反応中のVLP内へのCpGのパッケージングを示している。植物生成CCMVは、実施例5に記載したように分解した。バッファーB中の分解したCCMVダイマー(0.5mg/mL)をCpGオリゴヌクレオチド(120nmol/mL)と混合した。標準オリゴヌクレオチドおよびDNase保護主鎖を備えるオリゴヌクレオチドの両方を使用した(Integrated DNA Technologies社、アイオワ州コーラルビル)。CpGオリゴヌクレオチド配列は、5’ TCC ATG ACG TTC CTG ACG TT 3’(配列番号23)であった。この溶液は、実施例3Bに記載したように4℃で2〜12時間にわたり集合バッファー(50mM Tris−HCl(pH7.2)、50mM NaCl、10mM KCl、5mM MgCl2、1mM DTT)に対して透析した。生じた集合した粒子は、Centricon−100マイクロ濃縮器を使用して集合バッファーを用いて洗浄し、さらにバッファーをウイルスバッファー(0.1M アセテートナトリウム(pH5.2)に交換した。サンプルは、SEC−HPLC上でランした(図9)。結果は、標準オリゴヌクレオチドの存在下およびDNase保護主鎖を備えるオリゴヌクレオチドの存在下のどちらにおいても、ダイマーがVLPに集合することを示した。これらのサンプルをさらに0.8%〜1.2%アガロースゲル上で分析した。CpGオリゴヌクレオチドの存在を検出するためにアガロースゲルをEtBrによって、および続いてCCMV CPの存在を検出するためにタンパク質染色によって染色した(図10)。これらの結果は、再集合されたVLPが粒子の内側へCpGを封入することを確証した。レーン1は分子量マーカー、レーン2は封入された標準CpGを含むCCMV VLPサンプル、およびレーン3はDNase保護主鎖を含有する封入されたCpGを含むCCMV
VLPサンプルを示している。
不溶性分画内でPA1、PA2、PA3、およびPA4ペプチドインサートを発現するように組み換えられたCCMVキャプシド融合ペプチドを用いた、シュードモナス・フルオレッセンスMB214宿主細胞由来の不溶性タンパク質分画のウェスタンブロットを示した図である。細胞は、0、12および44時間で溶解させた。キメラキャプシド融合ペプチドは矢印で指示した。 可溶性分画内でPA1、PA2、PA3、およびPA4ペプチドインサートを発現するように組み換えられたCCMVキャプシド融合ペプチドを用いた、シュードモナス・フルオレッセンスMB214宿主細胞由来の可溶性タンパク質分画のウェスタンブロットを示した図である。細胞は、0、12および44時間で溶解させた。 RNAを用いた、および用いないCCMV−PA3 VLPの分離を示しているスクロース密度勾配の図である。 スクロース密度勾配から単離されたRNAを用いた、および用いないCCMV−PA1およびCCMV−PA2 VLPバンドのSDS−PAGEゲルの図である。 RNAの不在下でCCMV−PA4から再集合させたVLPの電子顕微鏡写真である。 複数の保護抗原(「PA」)エピトープを含有する多価VLPの発現および再集合の図である。 集合反応中のVLP内へのCpGのパッケージングを例示している図である。 VLPの製造段階のHPLC分析である。植物生成CCMVウイルス粒子のSEC−HPLC分析を例示している。 VLPの製造段階のHPLC分析である。植物生成CCMVウイルス粒子のダイマーへの分解を例示している。 VLPの製造段階のHPLC分析である。単離されたCCMVダイマーのVLPへの再集合を示している。 封入されたCpGオリゴヌクレオチドを含有する、精製されて分解されたCCMVダイマーおよび再集合したCCMV VLPのSEC−HPLC分析である。 封入された標準CpGオリゴヌクレオチドもしくは保護された主鎖を備えるCpGを含有するCCMV VLPのEtBr(上)およびタンパク質染色(下)で染色した1.2%アガロースゲルの図である。

Claims (32)

  1. 多価ウイルス様粒子を製造する方法であって:
    a)インビトロで、
    i)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドと;および
    ii)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドであって、前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む、少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドとを混合する工程と;および
    b)少なくとも1つの多価ウイルス様粒子を製造するために、前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドを集合させる工程とを含み、
    このとき前記多価ウイルス様粒子には全長感染性ウイルス核酸が欠如する、方法。
  2. 前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドを集合させる工程は、精製工程の後に行なわれる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記第2ウイルスキャプシド融合ペプチドのウイルスキャプシドは、同一のウイルス分類群のメンバーまたは相違するウイルス分類群のメンバーに由来する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1および/または第2ウイルスキャプシド融合ペプチドの前記ウイルスキャプシドは、二十面体ウイルスのアミノ酸配列に由来する、請求項1に記載の方法。
  5. 前記二十面体ウイルスは、ササゲクロロティックモットルウイルス(cowpea chlorotic
    mottle virus)である、請求項4に記載の方法。
  6. 前記第1および第2ウイルスキャプシド融合ペプチドの前記抗原性ペプチドインサートは、病原因子由来の抗原性ペプチドインサートを含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記第1キャプシド融合ペプチドおよび第2キャプシド融合ペプチドの抗原性ペプチドインサートは、同一もしくは相違する病原因子由来である、請求項6に記載の方法。
  8. 前記ウイルス様粒子にはウイルス核酸が欠如する、請求項1に記載の方法。
  9. 前記第1および/または第2ウイルスキャプシド融合ペプチドは、事前にインビボで生成されたウイルスまたはウイルス様粒子に由来する、請求項1に記載の方法。
  10. 多価ウイルス様粒子を製造する方法であって:
    a)インビトロで、
    i)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドと;
    ii)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドであって、前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む、少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドと;および
    iii)少なくとも1つの免疫刺激核酸であって、CpGオリゴヌクレオチド配列である免疫刺激核酸配列とを混合する工程と、および
    b)少なくとも1つの多価ウイルス様粒子を製造するために、前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチド、前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチド、および前記免疫刺激核酸を集合させる工程とを含み、
    このとき前記多価ウイルス様粒子には全長感染性ウイルス核酸が欠如する、方法。
  11. 前記CpGオリゴヌクレオチド配列は、AACGTTCG(配列番号24)である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記第2ウイルスキャプシド融合ペプチドのウイルスキャプシドは、同一のウイルス分類群のメンバーまたは相違する分類群のメンバーに由来する、請求項10に記載の方法。
  13. 前記第1および/または第2ウイルスキャプシド融合ペプチドのウイルスキャプシドは、二十面体ウイルスのアミノ酸配列に由来する、請求項10に記載の方法。
  14. 前記二十面体ウイルスは、ササゲクロロティックモットルウイルスである、請求項13に記載の方法。
  15. 前記第1および第2ウイルスキャプシド融合ペプチドの前記抗原性ペプチドインサートは、病原因子由来の抗原性ペプチドインサートを含む、請求項10に記載の方法。
  16. 前記第1キャプシド融合ペプチドおよび前記第2キャプシド融合ペプチドは、同一もしくは相違する病原因子由来の抗原性ペプチドインサートを含む、請求項15に記載の方法。
  17. 多価ウイルス様粒子を製造する方法であって:
    a)
    i)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドを含む少なくとも1つの第1ウイルス様粒子と;および
    ii)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドを含む少なくとも1つの第2ウイルス様粒子とを提供する工程と、
    b)
    i)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの単離された第1ウイルスキャプシド融合ペプチドを提供するための前記第1ウイルス様粒子と;および
    ii)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの単離された第2キャプシド融合ペプチドを提供するための前記第2ウイルス様粒子とを分解させる工程であって、このとき前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドは、前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む工程と、および
    c)インビトロで:
    i)前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドと;および
    ii)前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドとを混合する工程と;および
    d)少なくとも1つの多価ウイルス様粒子を製造するために、前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチド、および前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドを集合させる工程とを含み、
    このとき前記多価ウイルス様粒子には全長感染性ウイルス核酸が欠如する、方法。
  18. 前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記第2ウイルスキャプシド融合ペプチドのウイルスキャプシドは、同一または相違するウイルス分類群のメンバーに由来する、請求項17に記載の方法。
  19. 前記第1ウイルスおよび/または第2キャプシド融合ペプチドのウイルスキャプシドは、二十面体ウイルスのアミノ酸配列に由来する、請求項17に記載の方法。
  20. 前記二十面体ウイルスは、ササゲクロロティックモットルウイルスである、請求項19に記載の方法。
  21. 前記第1および第2ウイルスキャプシド融合ペプチドの前記抗原性ペプチドインサートは、病原因子由来の抗原性ペプチドインサートを含む、請求項17に記載の方法。
  22. 前記第1キャプシド融合ペプチドおよび前記第2キャプシド融合ペプチドは、同一もしくは相違する病原因子由来の異なる抗原性ペプチドインサートを含む、請求項17に記載の方法。
  23. 前記第1および/または第2キャプシド融合ペプチドは、シュードモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluorescens)内での発現に由来する、請求項17に記載の方法。
  24. インビトロで、iii)少なくとも1つの免疫刺激核酸配列を混合する工程をさらに含み、前記免疫刺激配列はCpGオリゴヌクレオチド配列である、請求項17に記載の方法。
  25. 前記CpGオリゴヌクレオチド配列は、AACGTTCG(配列番号24)である、請求項24に記載の方法。
  26. 多価ウイルス様粒子であって、
    i)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第1ササゲクロロティックモットルウイルスキャプシド融合ペプチドと;および
    ii)少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第2ササゲクロロティックモットルウイルスキャプシド融合ペプチドであって、前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む、少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドとを含み;および
    このとき前記多価ウイルス様粒子には全長感染性ウイルス核酸が欠如する、多価ウイルス様粒子。
  27. 前記第1キャプシド融合ペプチドおよび前記第2キャプシド融合ペプチドは、抗原性ペプチドインサートを含み、このとき前記抗原性ペプチドインサートは、同一もしくは相違する病原因子に由来する、請求項26に記載の多価ウイルス様粒子。
  28. 前記生じた多価ウイルス様粒子は、ウイルス核酸が欠如する、請求項26に記載の多価ウイルス様粒子。
  29. 前記ウイルス様粒子は、CpGオリゴヌクレオチド配列を含む、請求項26に記載の多価ウイルス様粒子。
  30. 前記CpGオリゴヌクレオチド配列は、AACGTTCG(配列番号24)を含む、請求項26に記載の多価ウイルス様粒子。
  31. 多価ウイルス様粒子の溶解度を増加させる方法であって:インビトロで、少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドと、および少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドであって、前記第1ウイルスキャプシド融合ペプチド中には存在していない少なくとも1つの抗原性ペプチドインサートを含む、少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドとを混合する工程と;および少なくとも1つの多価ウイルス様粒子を製造するために、前記少なくとも1つの第1ウイルスキャプシド融合ペプチドおよび前記少なくとも1つの第2ウイルスキャプシド融合ペプチドを集合させる工程とを含み、このとき生じた前記多価ウイルス様粒子には全長感染性ウイルス核酸が欠如する、方法。
  32. 請求項1に記載の多価ウイルス様粒子を含むワクチン。
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