JP2011057691A - Streptococcuspneumoniaeに対して免疫原性である複数抗原性ペプチド - Google Patents

Streptococcuspneumoniaeに対して免疫原性である複数抗原性ペプチド Download PDF

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Abstract

【課題】Streptococcus pneumoniaeに対して免疫原性である複数抗原性ペプチドを提供すること。
【解決手段】本発明は、S.pneumoniaeチャレンジに対する防御を付与する複数抗原性ペプチド[(多重抗原性ペプチド)(マルチ抗原性ペプチド)(multiple antigen peptide)](MAP)を提供する。これらの複数抗原性ペプチドは、モノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドを含む。また、このような免疫原性ペプチドを含むワクチン、および本発明のMAPを含む治療組成物を投与することによって、Streptococcus pneumoniae(肺炎連鎖球菌)に対して防御免疫を付与する方法も提供される。
【選択図】なし

Description

(発明の分野)
本発明は、Streptococcus pneumoniae(肺炎連鎖球菌)に対して免疫を付与するワクチンとして投与され得る複数抗原性ペプチド(マルチ抗原性ペプチド)(MAP)に関する。
(発明の背景)
肺炎球菌疾患は、合衆国および世界中における病気および死亡の主な原因であり続けている。現在用いられている多糖類ワクチンは、2歳未満の年齢の小児には有効性の限界があり、そしてワクチン接種した個体間で血清型特異的な有効性の変動を示す。これらの理由によって、複数の莢膜多糖類の使用を必要としない別のワクチン処方物が探求されてきた。可能性のあるストラテジーの1つは、ワクチン候補物として免疫原性の種共通タンパク質の使用を含む。これらのタンパク質は、他の免疫原性タンパク質と組み合わせて、またはタンパク質、多糖類、もしくはオリゴ糖の結合体ワクチンにおけるタンパク質キャリアとして、用いられ得る。共通のタンパク質を含む有効なワクチンは、多数の血清型に対するより広範な防御を提供することによって、(現行の23価の多糖類ワクチンにおけるような)複数の莢膜多糖類に基づく処方物の必要性を排除し得る。さらに、タンパク質ベースのワクチンは、T細胞依存性であり、そして記憶応答を提供し、それによってさらに有効なワクチンとなる。
免疫原性の種共通タンパク質が、Streptococcus pneumoniaeから同定されている(Russellら、1990、「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」J.Clin.Microbiol.,28:2191〜2195;および米国特許第5,422,427号)。37kDaのS.pneumoniaeタンパク質は、いくつかの研究の焦点であった。そして現在では、肺炎球菌表面接着タンパク質A(pneumococcal surface adhesin protein A)(PsaA)と名付けられている。(この37kDaのタンパク質は、米国特許第5,422,427号において、肺炎球菌海馬采タンパク質(pneumococcal fimbrial protein)と呼ばれていた;この用語は本明細書において交換可能に用いられる)。抗PsaAモノクローナル抗体を用いる免疫ブロット分析研究によって、PsaAが、23の肺炎球菌ワクチン血清型の全てに共通であることが示された(Russellら、1990)。酵素結合免疫吸着アッセイ研究によって、肺炎球菌疾患を有する患者が、急性期血清抗体レベルに比べてPsaAに対して回復期の血清の抗体増加を示すことが示されている(Tharpeら、1995、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesinA(PsaA)」Clin.Diagn.Lab.Immunol.3:227〜229;およびTharpeら.,1994、「The utility of a recombinant protein in an enzyme immunoassay for antibodies against Streptococcus pneumoniae」Abstr.V−2、p617,1994,American Society for Microbiology,Washington,D.C.)。さらに、限定的インビボ防御研究によって、37kDaタンパク質に対する抗体が、致死的チャレンジからマウスを防御することが示された。(Talkingtonら,1996「Protection of mice against fatal pneumococcal challenge by immunization with pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」Microbial Pathogenesis 21:17〜22)。
S.pneumoniae株R36A(非被包性の株)由来のPsaAをコードする遺伝子を、Escherichia coliにクローニングして、配列決定した;しかし、この株は、種々の血清型の間で高度に保存されている核酸をコードする37kDaタンパク質を含まない(Sampsonら、1994、「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA,the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins」Infect.Immun.62:319〜324)。従って、この特定の核酸および対応するポリペプチドは、診断試薬として、感染防止において、感染処置において、またはワクチン開発において、の使用のための価値に限定される。1996年9月17日に出願した米国特許出願第08/715,131号(現在、米国特許第5,854,416号、これは、1994年4月4日出願の米国特許出願第08/222,179号(これは現在破棄された)の一部係属出願であり、これは1991年9月17日に出願された米国特許出願第07/791,377号(現在、米国特許第5,422,427号)の一部係属出願である)(これらの全てが、その全体として本明細書において参考として援用される)において、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする単離された核酸、サンプル中でのStreptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法において用いられ得るこの核酸の少なくとも10ヌクレオチドの特有のフラグメント、および免疫原性ワクチンが開示されている。さらに、免疫原性ワクチンにおいて用いられ得る、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする、この核酸によってコードされる精製されたポリペプチドが開示されている。さらに、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質またはそのフラグメントに結合する精製された抗体(Streptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法、ならびに治療方法および予防方法において用いられ得る)が開示されている。配列保存性は、種共通ワクチンの候補に必要な要件である。肺炎球菌のタイプのなかでも、そして特に被包性の肺炎球菌のなかでも、多くの重篤な疾患症例を生じる、PsaA遺伝子の配列保存は、なお検討中である。
Streptococcus pneumoniaeの複数の株に対するワクチンとして働き得るペプチドを提供するためには、S.pneumoniae PsaAに関連する特徴的なエピトープを同定する必要がある。本発明は、S.pneumoniae PsaAに関連する有効なエピトープペプチドを決定すること、そしてStreptococcus pneumoniae感染に対する治療用組成物およびワクチンにおいてこれらのペプチドを使用することによって、この必要性に取り組む。
(発明の要旨)
本発明は、PsaAエピトープに特異的なモノクローナル抗体に対する高い親和性の結合についてスクリーニングすることによってランダムライブラリーから得た新規な免疫原性ペプチドを提供する。さらに、本発明のペプチドは、被験体において免疫原として働き、これによってこの被験体による抗体の産生を有効に誘発し、そしてさらに、この被験体に対してS.pneumoniaeによる感染に対する防御免疫を付与する能力を有する。本発明はまた、このようなペプチドを得るために使用された選択方法に関する。
本発明のペプチドは、残基であって、その配列が以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントからなる群より選択される残基を含むペプチドを含む。特定の実施形態において、このペプチドは、本質的に、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる。特定の実施形態において、このペプチドは、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる。
本発明は、さらに、上記のようなペプチドを提供する。ここで、このペプチドは、複数抗原性ペプチドである。1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列を含む少なくとも1つのアームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列から本質的になる少なくとも1つのアームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、およびその免疫原性フラグメントから選択される配列からなる少なくとも1つのアームを有する。
この複数抗原性ペプチドはまた、配列番号5〜10、またはその免疫原性フラグメントの任意の組み合わせを含む二相性ペプチド(バイペプチド)(bipeptide)であり得る。1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号6を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号8を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号8、配列番号9、または配列番号10を含む少なくとも1つの第二アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号10を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9を含む少なくとも1つの第二アームを有する。なお別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号10を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第二アームを有する。さらに別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号10を含む少なくとも1つの第二アームを有する。
この複数抗原性ペプチドはまた、配列番号5〜10、またはその免疫原性フラグメントの任意の組み合わせを含む三相性ペプチド(トリペプチド)(tripeptide)であり得る。例えば、1つの実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6を含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7を含む少なくとも1つの第三アームを有する。別の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9を含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10を含む少なくとも1つの第三アームを有する。なお他の実施形態において、この複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む第一アーム、配列番号10を含む第二アーム、および配列番号7、8、もしくは9を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号5を含む第一アーム、配列番号6を含む第二アーム、および配列番号8もしくは配列番号9を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号6を含む第一アーム、配列番号7を含む第二アーム、および配列番号8、9、もしくは10を含む第三アームを有する;またはこの複数抗原性ペプチドは、配列番号7を含む第一アーム、配列番号8を含む第二アーム、および配列番号9もしくは10などを含む第三アームを有する。
上記の実施形態のいずれかにおいて、いずれのアームも配列番号5、6、7、8、9、または10の免疫原性フラグメントであり得る。
別の局面において、本発明は、Streptococcus pneumoniae PsaAによる動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドであり、ここでこのペプチドは脂溶化されている。1つの実施形態において、このペプチドは、モノパルミチン酸で脂溶化されている。
本発明はさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する免疫応答を惹起するために、この被験体に投与されるべき免疫刺激キャリアと、この免疫原性ペプチドが組み合わされている、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
本発明はさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する免疫応答を惹起するために、この被験体に投与されるべきアジュバントと、この免疫原性ペプチドが組み合わされている、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
本発明はさらに、この免疫原性ペプチドが、上記のような、本発明の複数抗原性ペプチドである、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する。
本発明はさらに、この免疫原性ペプチドが、Streptococcus pneumoniae PsaAでの動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合するペプチドである、治療用組成物、および/またはワクチンを提供する(ここで、このペプチドは脂溶化されている)。1つの実施形態において、このペプチドは、モノパルミチン酸で脂溶化されている。
本発明はなおさらに、被験体においてS.pneumoniaeによる感染に対して防御免疫を付与する方法を記載している。ここでは、本発明の治療用組成物、および/またはワクチンがこの被験体に投与される。
本発明のさらなる局面は、S.pneumoniaeに対して被験体における免疫応答を惹起する、PsaAまたはそのフラグメントを組み込むペプチド(すなわち、免疫原性ペプチド)を同定するための方法を示す。この方法は、ランダムペプチドライブラリーを調製する工程、免疫原性ペプチドを同定するためにペプチドライブラリーをスクリーニングする工程、および免疫原性ペプチドのアミノ酸配列を得る工程、包含する。
本発明は例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)Streptococcus pneumoniae PsaAまたはPsaAの免疫原性フラグメントを用いた動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する複数抗原性ペプチド。
(項目2)前記ペプチドが、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、および配列番号5〜10の免疫原性フラグメントからなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、項目1に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目3)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目4)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目5)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目6)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号8またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目7)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目8)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目9)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目10)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、および配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目11)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目12)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、項目2に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目13)前記複数抗原性ペプチドが、脂溶化されている、項目1に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目14)前記複数抗原性ペプチドが、モノパルミチン酸で脂溶化されている、項目13に記載の複数抗原性ペプチド。
(項目15)被験体においてS.pneumoniae感染に対する防御免疫を付与する方法であって、該方法は、Streptococcus pneumoniae PsaAまたはPsaAの免疫原性フラグメントを用いた動物の免疫に応答して得られたモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する複数抗原性ペプチドを含む治療組成物を該被験体に投与する工程を包含し、ここで該複数抗原性ペプチドは、S.pneumoniaeに対して免疫原性である、方法。
(項目16)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目15に記載の方法。
(項目17)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目15に記載の方法。
(項目18)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含むアームを有する、項目15に記載の方法。
(項目19)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号6またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号7またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、項目15に記載の方法。
(項目20)前記複数抗原性ペプチドが、配列番号5またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第一アーム、配列番号9またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第二アーム、および配列番号10またはその免疫原性フラグメントを含む少なくとも1つの第三アームを有する、項目15に記載の方法。
(項目21)前記複数抗原性ペプチドが、脂溶化されている、項目15に記載の方法。
(項目22)前記複数抗原性ペプチドが、モノパルミチン酸で脂溶化されている、項目21に記載の方法。
本発明の利点は、添付の特許請求の範囲に特に挙げたエレメントおよび組み合わせの手段によって実現および達成される。前述の一般的説明および以下の詳細な説明の両方とも例示的および説明的でしかなく、そして請求した本発明を限定しないことが理解される。本出願を通して、種々の刊行物が引用されている。これらの刊行物の開示は、その全体が参考として本出願に援用されており、本出願が属する当該分野の状況をさらに十分に記載している。
図1Aは、配列番号5または配列番号6のいずれかの配列を有する交互ペプチド(alternating peptide)のアームを有する二相性ペプチド異種MAPを示す図である。 図1Bは、配列番号5または配列番号9のいずれかの配列を有する交互ペプチドのアームを有する二相性ペプチド異種MAPを示す図である。 図1Cは、配列番号5の配列を有する第1アーム、配列番号10の配列を有する第2アーム、および配列番号9の配列を有する第3のアーム有する三相性ペプチド異種MAPを示す図である。各ペプチド中のカルボキシ末端リジン(すなわち、K)残基は、MAPの2つのアーム間で共有される。NLeは、ノルロイシンである。 図2Aおよび図2Bは、非脂質化MAPの基本構造(図2A)および脂質化MAPの基本構造(図2B)を示す図である。ここで、「B」は、P1、P2またはP3のいずれかとして示す3つの15アミノ酸ベースペプチドを表し;「J」は、パルミトイル(パルミチン酸)基を表し、これは、Uとして示す3アミノ酸鎖リンカー(−システイン−セリン−セリン−)を介してベースペプチド(P1、P2およびP3)のN末端に連結されている(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JP and Kaiser,ET編,New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁);P43およびP46、B=P1(配列番号5);P44およびP47、B=P2(配列番号6);ならびにP45およびP48、B=P3(配列番号7)。 図2Aおよび図2Bは、非脂質化MAPの基本構造(図2A)および脂質化MAPの基本構造(図2B)を示す図である。ここで、「B」は、P1、P2またはP3のいずれかとして示す3つの15アミノ酸ベースペプチドを表し;「J」は、パルミトイル(パルミチン酸)基を表し、これは、Uとして示す3アミノ酸鎖リンカー(−システイン−セリン−セリン−)を介してベースペプチド(P1、P2およびP3)のN末端に連結されている(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JP and Kaiser,ET編,New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁);P43およびP46、B=P1(配列番号5);P44およびP47、B=P2(配列番号6);ならびにP45およびP48、B=P3(配列番号7)。 図3は、二相性ペプチドP79およびP80の基本構造を示す図である。ここで、ベースペプチドは、2アミノ酸リンカーのリジン−ノルロイシン(K−NLe)によって一緒に連結されて、4分岐の二相性ペプチドを形成する(Srivastava Nら、Hybridoma 19:23−31,2000;ならびにTam JP(前出))。P79は、ベースペプチドP1およびP2の各々の2単位からなる。二相性P80において、P2単位は、P3単位で置換される。 図4は、三相性ペプチドP81の基本構造を示す図である。ここで、ベースペプチドは、2アミノ酸リンカーのリジン−ノルロイシン(K−NLe)によって一緒に連結されて、ベースペプチドP1、P2、およびP3からなる3分岐の三相性ペプチドを形成する(Srivastava N(前出)およびTam,JP(前出))。
(発明の詳細な説明)
本明細書中に使用される場合、「免疫原性ペプチド」は、被験体に投与された場合または他の方法で被験体によって摂取された場合に、免疫応答を誘発するペプチドをいう。免疫応答は、少なくとも、免疫原性物質に特異的に結合する抗体の産生(すなわち、体液性応答)を含む。免疫原性物質は、細胞性免疫学的応答をさらに誘発し得る。このような免疫原は、S.pneumoniae由来のPsaAと免疫特異的に反応するモノクローナル抗体を用いてランダムペプチドのライブラリーをスクリーニングすることによって獲得される、免疫原性ペプチドのうちのいずれかである。
本明細書中に使用される場合、「免疫応答」および「免疫原性応答」は、少なくとも体液性応答、すなわち、免疫原性物質に特異的に結合する抗体の産生を含み得る。免疫原性応答は、代替的にかまたは付加的にかのいずれかで、細胞性免疫学的応答を言及し得る。
本明細書中に使用される場合、「防御免疫」は、被験体が、病原体関連免疫原への曝露に応答して抗体(このうちの少なくともいくつかは、中和抗体である)を産生した状態をいう。中和抗体は、病原体による増殖性感染が阻害されるかまたは排除されるように、病原体の免疫原性成分に結合し、その結果、被験体は、本質的に症候性の疾患がなくなる。防御免疫はまた、病原体因子の不活性化、損失、または破壊を導く代替の免疫原性応答から惹起され得る。
本明細書中に使用される場合、「免疫刺激キャリア」は、被験体に導入された場合にそれ自体が免疫応答を誘発する種々の免疫原性生物学的ポリマーのうちのいずれかをいう。免疫刺激キャリアは、目的の免疫原(例えば、本発明のペプチド)と組合わせて使用された場合、目的の免疫原に対する被験体の増強された免疫原性応答を提供する。さらに、本明細書中に使用される場合、「アジュバント」は、免疫原性物質と組合わせて投与された場合に、その物質の免疫原性活性を増強する組成物をいう。
本明細書中に使用される場合、「ライブラリー」は、生体高分子から誘導されたフラグメントのセットをいい、ここで、このセットの各メンバーは、所望の生物学的機能を発現する所望の生物学的活性をプロセスするための候補物である。ライブラリーは、ペプチドライブラリーまたはオリゴヌクレオチドフラグメントのライブラリー(この各々のメンバーは、ペプチドライブラリーの特定のメンバーをコードするヌクレオチド配列を含む)のいずれかである。本発明において、ペプチドライブラリーは、ランダムオリゴヌクレオチドライブラリーによってコードされるペプチドのセットである。所定のペプチドについての所望の活性は、ペプチドが、被験体においてS.pneumoniaeに対して免疫原性であることである。
本明細書中に使用される場合、「被験体」は、病原体生物S.pneumoniaeに対する免疫応答を誘発することが所望される哺乳動物である。本発明の被験体の主なクラスは、S.pneumoniaeが実際に病原性であるヒト(特に、乳児および高齢者)である。従って、ヒト被験体において、免疫応答は、防御免疫応答であることが意図される。非ヒト哺乳動物に関して、S.pneumoniaeは、本質的に病原性であっても、病原性でなくてもよい。免疫応答を提供する実験動物として使用されるこのような非ヒト被験体は、本発明の組成物および方法の特徴付けおよび最適化に有用であり得る。このような哺乳動物としては、非限定的な例として、マウス、ラット、および非ヒト霊長類が挙げられる。被験体のさらなるクラスとしては、獣医学的な実施に提供される動物(ペットおよび家畜動物を含む)が挙げられる。S.pneumoniaeがこのような被験体において病原性である場合、防御免疫を誘発することが望ましい。
「精製されたタンパク質(精製タンパク質)」は、本明細書中に使用される場合、タンパク質と夾雑物または細胞成分とを区別することに関して、タンパク質またはフラグメントが、通常一緒にタンパク質が存在する夾雑物または細胞成分を十分に含まないことを意味する。「精製された(精製)」が、技術的に完全に純粋(均質)である調製物を有する必要があることは意図されないが、「精製された(精製)」は、本明細書中に使用される場合、通常一緒に存在する夾雑物または細胞成分から、アッセイ(例えば、免疫沈降またはELISA)において使用され得る状態でそのタンパク質を提供するほど十分に分離されていることを意味する。例えば、精製されたタンパク質は、電気泳動ゲルにおいて使用され得る。
本明細書中に使用される場合、「ストリンジェントな条件」は、核酸ハイブリダイゼーションプロトコールで使用される洗浄条件をいう。一般的に、洗浄条件は、変性温度が研究中の核酸ハイブリッドの計算T値よりも約5〜20℃下であるように選択される、温度および塩濃度の組合わせであるべきである。温度および塩条件は、予備的な実験において経験的に容易に決定され、この予備的な実験において、フィルター上に固定された参照DNAのサンプルは、プローブまたは目的の核酸をコードするタンパク質に対してハイブリダイズされ、次いで、異なるストリンジェンシーの条件下で洗浄される。このようなオリゴヌクレオチドのT値は、各AまたはTヌクレオチドについて約2℃、そして各GまたはCについて約4℃を考慮することによって、概算され得る。従って、例えば、50% G−Cの18ヌクレオチドプローブは、54℃の概算T値を有する。
本明細書中に使用される場合、「治療組成物」は、防御免疫応答を誘発するために被験体に投与され得る組成物、および単独または免疫刺激キャリアもしくはアジュバントと組合わせた、本発明の免疫原性ペプチドのうちの1つ以上を含む組成物をいう。治療組成物は、混合物または化学結合体としてかのいずれかで、ペプチドおよびキャリアを含む。これらは一緒に、活性剤を構成する。1より多くのペプチドが使用され、そして組成物が結合体である場合、各ペプチドは、単独であるか、または免疫刺激キャリアに結合体化されるかのいずれかであり得る。さらに、治療組成物は、一般的に、活性剤が懸濁されるかまたは溶解された薬学的処方物の成分を含む。薬学的処方物の成分は、免疫学または薬学的科学の当業者に周知である。処方物は、免疫応答を誘発するために被験体に活性剤と投与し、そして免疫原性ペプチドに関連する病原体に対する防御免疫を与えるのに適切であるべきである。
本明細書中に使用される場合、用語「対立遺伝子バリエーション」または「対立遺伝子改変体」は、S.pneumoniaeの血清型から得られる免疫原性PsaAペプチドまたはタンパク質であって、参照血清型(例えば、血清型2)以外のものをいう。対立遺伝子改変体は、同じ37kDa肺炎双球菌表面接着タンパク質、または配列番号2として配列表に示される37kDa Streptococcus pneumoniaeタンパク質から、その対応するアミノ酸同一性が15%未満分岐した類似のタンパク質を記載する。好ましくは、この対立遺伝子改変体は、その対応するアミノ酸同一性において10%未満の分岐であり、より好ましくは、その対応するアミノ酸同一性において、7%未満の分岐、より好ましくは5%未満の分岐、より好ましくは3%未満の分岐、より好ましくは2%未満の分岐、そして最も好ましくは1%未満の分岐である。これらのアミノ酸は、配列番号2として配列表に示されるアミノ酸配列内の置換であり得るか、または改変体は、配列番号2として配列表に示されるアミノ酸配列から欠失されるかもしくはこのアミノ酸配列に付加されるかのいずれかであり得る。
(核酸)
1つの局面において、本発明は、Streptococcus pneumoniaeの37kDaタンパク質(そのアミノ酸配列は、配列番号2として配列表に示される)をコードする単離された核酸を提供する。用語「単離された(単離)」は、S.pneumoniae中に天然に存在する他の遺伝子から本質的に分離された核酸をいう。1つの実施形態において、本発明は、Streptococcus pneumoniaeの37kDaタンパク質をコードする単離された核酸を提供し、ここで、この核酸は、そのヌクレオチド配列が配列番号1として配列表に示される核酸である。配列番号1として配列表に示される核酸のうちの少なくとも10ヌクレオチドの特有なフラグメントを含む単離された核酸もまた、提供される。
「特有なフラグメント」は、本明細書中に使用される場合、本発明がなされたときに既知である任意の他の核酸配列に同一でない少なくとも10ヌクレオチドの核酸を意味する。配列番号1として配列表に示される核酸に特有である少なくとも10ヌクレオチドの配列の例は、GenBankに載せられた配列に対してまたは他の配列データベースに対して、DNASIS(Hitachi Engineering,Inc.)、またはGenetics Computer Group(GCG)(Madison,WI)のWord SearchもしくはFASTA(これらは、問題の核酸に対する類似性について載せられたヌクレオチド配列を検索する)のようなコンピュータープログラムを用いて問題の核酸配列を比較することによって、容易に確認され得る。配列が既知配列のいずれとも一致しない場合、その配列は、特有である。例えば、ヌクレオチド1〜10の配列が、同一な一致についてデータベースを検索するために使用され得る。一致が見出されない場合、ヌクレオチド1〜10は、特有なフラグメントを表す。次に、ヌクレオチド2〜11の配列が、データベースを検索するために使用され得、次いでヌクレオチド3〜12の配列、そしてそのようにして、配列番号1として配列表に示される配列のヌクレオチド1321〜1330まで検索するために使用され得る。同じ型の検索が、11ヌクレオチド、12ヌクレオチド、13ヌクレオチドの配列などについて実行され得る。可能なフラグメントは、10ヌクレオチドの長さから配列番号1として配列表に示される配列セットより1ヌクレオチド少ない長さに及ぶ。これらの特有な核酸、ならびに縮重核酸は、例えば、37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体を単離するためにStreptococcus pneumoniaeの他の株から核酸を増幅するためのプライマーとして使用され得るか、または37kDaタンパク質RNAの逆転写物についてのプライマーとして使用され得るか、または核酸ハイブリダイゼーションのような検出技術における使用のためのプローブとして使用され得る。当業者は、例え少なくとも10ヌクレオチドの核酸が特定の遺伝子に特有であっても、核酸フラグメントはなお、多くの他の核酸にハイブリダイズし得、ゆえに、増幅および核酸検出のような技術に使用され得ることを認識する。
配列番号2として配列表に示されるS.pneumoniaeの37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体をコードする核酸もまた、提供される。37kDaタンパク質の対立遺伝子改変体をコードする核酸のタンパク質コード領域間の相同性は、好ましくは、37kDaタンパク質をコードする配列番号1として配列表に示される核酸のその領域から、20%未満の分岐である。好ましくは、対応する核酸は、それらの配列同一性において15%未満の分岐である。別の実施形態において、対応する核酸は、それらの配列同一性において10%未満の分岐であり、より好ましくはそれらの対応するヌクレオチド同一性において、7%未満の分岐、より好ましくは5%未満の分岐、より好ましくは4%未満の分岐、より好ましくは3%未満の分岐、より好ましくは2%未満の分岐、そして最も好ましくは1%未満の分岐である。特に、核酸バリエーションは、配列番号2として配列表に示されるタンパク質から約15%のアミノ酸配列バリエーションまで作製し得る。
当業者は、配列番号2として配列表に示される37kDaタンパク質のホモログまたは対立遺伝子改変体をコードする核酸が、関連グラム陽性細菌から単離され得ることを認識する。37kDaタンパク質をコードする核酸は、当業者に公知の任意の多数の技術によって獲得され得る。本発明の核酸(使用され得るプローブおよびプライマーを含む)を単離する方法は、米国特許出願番号08/715,131(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号であり、これは、米国特許出願番号第08/222,179(1994年4月4日出願、現在は、放棄し、これは、米国特許出願番号07/791,377(1991年9月17日出願、現在は、米国特許第5,422,427号)の一部係属である)の一部係属である)に示される。これらの目的のために利用され得る一般的な方法は、Sambrookら「Molecular Cloning:a Laboratory Manual」Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)、ならびにAusubelら「Current Protocols in Molecular Biology」John Wiley and Sons,New York,1987(四半期ごとに改訂される)に示される。核酸単離プロトコールに使用され得る増幅手順(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(すなわち、「PCR」)を用いた増幅)は、当業者に周知である(例えば、Innisら、1990「PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications」Academic Press,Inc.を参照のこと)。Streptococcus pneumoniae血清型6Bの37kDaタンパク質をコードする核酸の増幅の例は、本明細書中に含まれる実施例に議論されている。
(37kDa タンパク質(PsaA))
本発明はまた、配列番号2として配列表に示される精製ポリペプチド、ならびに配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの特有なフラグメントを含む核酸によってコードされる精製ポリペプチドを提供する。このタンパク質は、ワクチン組成物ならびに感染の間にStreptococcus pneumoniaeに対して惹起された被験体の抗体を同定するための試薬として使用され得る。精製タンパク質はまた、Streptococcus pneumoniaeの存在を検出するための方法において使用され得る。
37kDaタンパク質の特有なフラグメントは、特有な核酸を同定するために使用される様式と同じ様式で同定され得る。例えば、配列番号2として配列表に示されるような37kDaタンパク質の配列由来の3アミノ酸以上の配列を使用して、タンパク質配列データベースを検索し得る。ゆえに、既知配列と一致しない配列が、特有である。これらのタンパク質およびタンパク質フラグメントを調製する方法は、米国特許出願番号08/715,131(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号であり、これは、米国特許出願番号第08/222,179(1994年4月4日出願、現在は、放棄し、これは、米国特許出願番号07/791,377(1991年9月17日出願、現在は、米国特許第5,422,427号)の一部係属である)の一部係属である)に示される。
本発明は、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連するペプチドフラグメントを提供する。本発明のポリペプチドフラグメントは、37kDaタンパク質について上記で記載されるように、ポリペプチドフラグメントをコードする核酸をそのポリペプチドフラグメントを産生し得る発現系においてクローニングすることによって獲得される組み換えポリペプチドであり得る。例えば、有意な免疫応答を引き起こし得る37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連する免疫反応性ペプチドを、この接着タンパク質に対して惹起された抗体を用い、このポリペプチドをコードする核酸を発現ベクターにクローニングし、そしてさらなる用途(例えば、診断、治療、およびワクチン接種)のためにその特定のポリペプチドを単離することによって、同定し得る。免疫反応性および/または特異性に寄与しないアミノ酸は、それぞれの活性における損失を伴なうことなく、欠失され得る。例えば、アミノ末端アミノ酸またはカルボキシ末端アミノ酸は、上記に概説された手順を用いて同定された任意のペプチドから連続的に除去され得、そして免疫反応性が多くの利用可能なアッセイのうちのいずれかにおいて試験される。あるいは、内部アミノ酸が、連続的に除去され得、そして免疫反応性が、各欠失について試験される。
別の例において、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連するペプチドフラグメントは、少なくとも1つのアミノ酸が、特定の部分またはアミノ末端アミノ酸もしくはカルボキシ末端アミノ酸のうちのいずれかの部分、またはさらにポリペプチドの内部領域を本来占有しているアミノ酸残基の代わりに置換された改変ポリペプチドを含み得、ポリペプチドフラグメントもしくは他の部分(例えば、改変37kDa pneumococcal表面接着タンパク質の精製を容易にし得るビオチン)と置換され得る。
37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に関連する免疫反応性ペプチドフラグメントとしては、ペプチドの免疫反応性が37kDa pneumococcal表面接着タンパク質と比較して有意に損なわれない限り、特定の領域または特定のアミノ酸残基の、挿入、欠失、置換または他の選択された改変を含み得る。これらの改変は、例えば、ジスルフィド結合し得るアミノ酸を除去/付加するため、その生体寿命を増大するためなどのいくつかのさらなる特性を提供し得る。いずれにせよ、ペプチドは、37kDa pneumococcal表面接着タンパク質に匹敵する、生物活性特性(例えば、免疫反応性)を保有しなければならない。
(抗体)
本発明は、配列表に配列番号1として示される核酸によってコードされるポリペプチドまたは配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントによってコードされるポリペプチドと選択的に結合する精製された抗体を用いる。この抗体(ポリクローナルまたはモノクローナルのいずれか)は、その天然に存在する形態またはその組換え形態の、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質またはその独特のフラグメントに対して惹起され得る。この抗体は、種々の技術または手順(例えば、診断、処置または免疫)において用いられ得る。抗体は、多くの周知の方法(例えば、HarlowおよびLane,「Antibodies:A Laboratory Manual」、Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York,(1988)を参照のこと)によって調製され得る。手短には、精製された抗原は、免疫応答を惹起するに充分な量および間隔で動物に注射され得る。抗体は直接精製されて、ポリクローナル抗体が得られ得る。あるいは、脾臓細胞は、この動物から入手され得る。次いで、この細胞は不死細胞株と融合され、そして抗体分泌についてスクリーニングされて、モノクローナル抗体が得られ得る。この抗体を用いて、この抗原を分泌する細胞について核酸クローンライブラリーをスクリーニングし得る。次いで、これらのポジティブクローンは、配列決定され得る(例えば、Kellyら,Bio Technology,1992,10:163−167:Bebbingtonら,1992 Bio Technology,10:169−175を参照のこと)。
語句、ポリペプチドと「選択的に結合する」とは、タンパク質および他の生物物質(biologic)の不均質集団中のタンパク質の存在を決定する結合反応をいう。従って、指定された免疫アッセイ条件の下では、特定のタンパク質に結合した明記された抗体は、サンプル中に存在する他のタンパク質に対して顕著な量では結合しない。このような条件下での抗体に対する選択的結合は、特定のタンパク質へのその特異性に関して選択される抗体を必要とし得る。種々の免疫アッセイ形式を用いて、特定のタンパク質に選択的に結合する抗体を選択し得る。例えば、固相ELISA免疫アッセイを慣用的に用いて、タンパク質と選択的に免疫反応する抗体を選択する。選択的結合を選択するために用いられ得る免疫アッセイ形式および条件の説明に関して、HarlowおよびLane,「Antibodies:A Laboratory Manual」,Cold Spring Harbor Publications,New York,(1988)を参照のこと。いくつかの例では、モノクローナル抗体を種々の被験体から調製することが望ましい。このようなモノクローナル抗体を調製するための技術の説明は、Stitesら編,「Basic and Clinical Immunology」,(Lange Medical Publications,Los Altos,Calif.,第4版)およびその中に引用される参考文献、ならびにHarlowおよびLane(「Antibodies:A Laboratory Manual」,「Cold Spring Harbor Publications,New York,(1988))に見出され得る。
本発明において用いられるモノクローナル抗体(MAb)(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(17,1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)は、MAb 1E7A3D7C2または抗体1E7A3D7C2の特徴(例えば、その結合特異性およびその結合親和性)を保持するそのフラグメント;MAb 1B6E12H9または抗体1B6E12H9の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 3C4D5C7または抗体3C4D5C7の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 4E9G9D3または抗体4E9G9D3の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 4H5C10F3または抗体4H5C10F3の特徴を保持するそのフラグメント;MAb 6F6F9C8または抗体6F6F9C8の特徴を保持するそのフラグメント;およびMAb 8G12G11B10または抗体8G12G11B10の特徴を保持するそのフラグメントである。
本発明において用いられるそれぞれのモノクローナル抗体を産生するために用いられるハイブリドーマ(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(1996年9月17日出願、現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)は、ハイブリドーマ1E7A3D7C2、ハイブリドーマ1B6E12H9、ハイブリドーマ3C4D5C7、ハイブリドーマ4E9G9D3、ハイブリドーマ4H5C10F3、ハイブリドーマ6F6F9C8およびハイブリドーマ8G12G11B10である。
(治療組成物)
本発明によってまた提供されるのは、配列表において配列番号1として示される核酸または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントによってコードされる免疫原性ポリペプチドを含む治療組成物である。本発明はまた、動物をStreptococcus pneumoniae PsaAで免疫することに応じて得られるモノクローナル抗体に免疫特異的に結合する少なくとも1つの免疫原性ペプチドを含む治療組成物を提供する。このような免疫原性ペプチドの例を、配列番号5〜配列番号10に示す。この治療組成物は好ましくは、免疫刺激キャリアと合わされる。この治療組成物は、被験体に投与された場合、S.pneumoniae感染に対する防御免疫を付与する。
本発明によって提供されるポリペプチドを用いて、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質(またはその独特のフラグメント)を誘導した生物によって引き起こされる特定の疾患、感染または状態からの防御のために、被験体をワクチン接種し得る。血清型6Bの37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質のポリペプチドまたはその独特のフラグメントを用いて被験体生物を接種し、その結果、後にその被験体を、そのポリペプチドを誘導した生物による感染から防御し得る、そのポリペプチドまたはポリペプチドフラグメントの存在に対する能動免疫応答をその被験体に生じさせ得る。当業者は、特定の株由来の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質に対する免疫応答(特に、細胞媒介性免疫応答)が後に、再感染または近縁株による感染からの防御を提供し得ることを認識する。しかし、本発明によって提供される37−kDaタンパク質は、S.pneumoniaeの90の血清型間で比較的保存されており、それゆえ、多価ワクチンとして役立ち得る。本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質または免疫原性ペプチドでの免疫は、37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質を、単独で被験体に投与するかまたは薬学的に受容可能なキャリアと共に被験体に投与するかのいずれかによって達成され得る(Kuby,J.1992「Immunology」,W.H.Freeman and Co.,New York)。本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質または免疫原性ペプチドの免疫原性量は、標準的手順を用いて決定され得る。
手短には、種々の濃度の本発明のポリペプチドが調製され、被験体に投与され、そして各濃度に対する免疫原性応答(例えば、このポリペプチドに対する抗体または細胞媒介免疫の産生)が決定される。このポリペプチドの接種後に患者の細胞性および体液性の両方の免疫原性応答をモニタリングするための技術は、当該分野で周知である。例えば、サンプルは、酵素連結免疫吸着アッセイ(ELISA)を用いてアッセイされて、特定の抗体(例えば、血清IgG(Hjeltら,J ;Med.Virol.,21:39−47,(1987)))の存在が検出され得る;リンパ球またはサイトカイン産生もまたモニタリングされ得る。任意の特定のポリペプチドの推定の免疫原性抗原の特異性は、接種された患者由来の血清、他の流体またはリンパ球を、他の密接に関連する37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質との交差反応性について試験することによって確認され得る。投与される本発明の37−kDaの肺炎球菌表面付着因子タンパク質のポリペプチドまたは免疫原性ペプチドの量は、被験体、被験体の状態、被験体の大きさなどに依存するが、免疫される特定の被験体について少なくとも免疫原性量である。このポリペプチドは、薬学的に受容可能なキャリアとともに、アジュバントを用いて、およびさらなる化合物(サイトカインを含む)を用いて処方され得る。
本発明の治療組成物における薬学的に受容可能なキャリアまたはアジュバントは、標準的な判断基準(Arnon,R.(編)「Synthetic Vaccines」,I:83−92,CRC Press,Inc.,Boca Raton,Florida,1987)によって選択され得る。「薬学的に受容可能な」によって、生物学的にも他の点でも望ましくないことがない物質が意味される(すなわち、この物質は、それを含む薬学的組成物の他の成分のいずれかとともに、何の望ましくない生物学的効果を引き起こすことも、望ましくない様式で相互作用することもなく、選択された化合物とともに個体に投与され得る)。このキャリアまたはアジュバントは、投与方法および特定の患者に依存し得る。投与方法は、非経口的に、経口的に、舌下に、粘膜に、吸入によって、吸収によって、または注射によって行われ得る。適切な投薬形態の実際の調製方法は、当業者に周知であるか、または明らかである:例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences (Martin,E.W.(編)、最新版、Mack Publishing Co.,Easton,PA)を参照のこと。用いられる場合、非経口投与は一般に、注射によって特徴付けられる。注射可能物質は、液体の溶液もしくは懸濁物、注射前の液体への溶解もしくは懸濁のために適切な固体形態、または乳濁物のいずれかとして、従来の形態で調製され得る。非経口投与のための別のアプローチは、一定レベルの投薬量が維持されるように、徐放(slow release)系または持続放出(sustained release)系の使用を含む(例えば、米国特許第3,710,795号を参照のこと)。さらに、散剤またはエアゾールは、吸入による投与のために処方され得る。
(検出方法)
本発明は、免疫アッセイのいくつかのバリエーションに基づく、被験体におけるStreptococcus pneumoniaeの存在を検出する方法を提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示す核酸によってコードされる精製されたポリペプチド、配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる精製されたポリペプチド、配列表に配列番号1として示す核酸によってコードされる精製されたポリペプチドを選択的に結合する抗体、または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる精製されたポリペプチドを選択的に結合する抗体のいずれかを使用し、そしてこの抗体とこのポリペプチドとの結合を検出し、この結合は、被験体におけるStreptococcus pneumoniaeの存在を示す。以下の非包括的例が例示するように、抗原または抗体を検出するために用いられ得る多数の免疫診断方法が存在する。これらの方法ならびに他の方法は、抗原または抗体の存在を検出し得るだけでなく、抗原または抗体の定量をも行い得る。これらの方法は、米国特許出願第08/715,131号(1996年9月17日出願(現在、米国特許第5,854,416号)、米国特許出願第08/715,131号は、米国特許出願第08/222,179号(1994年4月4日出願(現在放棄された))の一部継続出願であり、米国特許出願第08/222,179号は、米国特許出願第07/791,377号(1991年9月17日出願(現在、米国特許第5,422,427号)の一部継続出願である)に示される。一般に、本発明の実施において用いられ得る検出方法は、例えば、Harlowら,「Antibodies:A Laboratory Manual」,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,New York,(1988)に記載される。
(感染の処置方法および予防方法)
本発明はまた、S.pneumoniaeによる感染の危険性がある被験体におけるStreptococcus pneumoniae感染を予防する方法を提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示すような、Streptococcus pneumoniaeの37−kDaタンパク質をコードする核酸によってコードされる免疫原性ポリペプチド、または配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされる免疫原性ポリペプチド、または本発明の免疫原性ペプチド(例えば、配列番号5〜配列番号10に示す免疫原性ペプチド)を単独で、または薬学的に受容可能なキャリアと共に含む、有効量の治療組成物をこの被験体に投与する工程を包含する。
本発明は、被験体におけるStreptococcus pneumoniae感染を処置する方法をさらに提供し、この方法は、配列表に配列番号1として示すような核酸によってコードされるポリペプチドまたは配列番号1の少なくとも10ヌクレオチドの独特のフラグメントを含む核酸によってコードされるポリペプチドに対する有効量の抗体を、単独でまたは薬学的に受容可能なキャリアと共にのいずれかで、この被験体に投与する工程を包含する。特定の生物に既に感染した被験体を、この生物に対する抗体をこの被験体に投与することによって処置することは、当該分野で周知である。例えば、狂犬病ウイルスに以前に暴露された動物またはヒトから単離された免疫グロブリンは現在、狂犬病ウイルス感染についての治療である。感染した個体のより良好な処置は、これらの個体にモノクローナル抗体を投与することによって達成され得る。なぜなら、これらのモノクローナルは、ポリクローナルよりも特異的に反応または結合するからである(例えば、Kaplanら,「Rabies」,Sci.Am.242:120−134(1980)を参照のこと)。
(エピトープ性免疫原性ペプチド)
本発明は、PsaA抗原上のエピトープについて特異的なモノクローナル抗体によってペプチドの高親和性結合について選択することによって、ランダムオリゴヌクレオチドライブラリーによってコードされるペプチドとして得られる、新規のエピトープ性免疫原性ペプチドを開示する。
「バイオパニング(biopanning)」または「パニング」として公知の方法では、標的タンパク質または標的ペプチドは、微生物の外表面に異種挿入物として発現されるライブラリーから選択される。例えば、細菌またはウイルスは、融合物またはキメラが作製されるような方法でその染色体核酸中に組み込まれた、異種ペプチドまたは異種タンパク質の配列をコードするヌクレオチド配列を有し得る。この融合物は、異種ペプチドまたは異種タンパク質と直接連結された、微生物の天然のタンパク質を表す。一旦この微生物の表面に発現されると、これは、必要とされているペプチドまたはタンパク質に特異的なリガンド(例えば、特定のエピトープを認識する抗体)によってプロービングされ得る。捕捉によって一旦同定されると、核酸またはタンパク質のいずれかのこの異種配列は、入手および同定され得る。
この手順の通常の実行は、タンパク質化学、免疫学およびウイルス学の分野の当業者に周知である。糸状バクテリオファージ(例えば、M13、flまたはfd)が用いられる。これらのバクテリオファージは、以下の2つの周知の構造タンパク質をその表面に有する:遺伝子IIIタンパク質および遺伝子VIIIタンパク質。このファージの核酸は、異種ペプチドの融合配列を、これらの構造タンパク質の一方または他方についての遺伝子とインフレームで取り込むことによって変更される。このようなペプチドの大きなセット(すなわち、ライブラリー)から標的ペプチドを求める場合、このペプチドライブラリーのメンバーをコードする異種ヌクレオチド配列の対応するライブラリーは、この構造タンパク質遺伝子中に組み込まれる。得られるバクテリオファージ集団(ファージディスプレイライブラリーと呼ばれる)は、PsaA特異的リガンド(例えば、MAb)が高親和性を有するこのペプチドライブラリーのメンバーを発現するウイルス粒子のみの選択を最適化する手順に供される。次いで、このようにして選択されたバクテリオファージ粒子は、さらなる培養によって増幅され得るか、またはそれらの核酸がポリメラーゼ連鎖反応のような方法によって増幅され得る。このようにして、捕捉された粒子の核酸が単離および配列決定されて、MAbまたは他のリガンドに結合した高親和性エピトープについてのコード配列を提供し得る。バイオパニングは、例えば、Smith,G.P.およびK.K.Scott(1993,「Libraries of Peptides and Proteins Displayed on Filamentous Phage」,Meth.Enzymol.217:228−257)に記載される。
本発明の免疫原性ペプチドを、病原性微生物に対する防御免疫を潜在的に惹起し得るペプチドの配列を同定する一般的利用可能性を有するバイオパニング手順を用いて入手した。この方法は、以下の工程を包含する:
(a)ランダムオリゴヌクレオチドから構成されるライブラリーを提供する工程であって、ここで、このオリゴヌクレオチドは、約30〜45ヌクレオチド長である、工程;
(b)糸状バクテリオファージのコートタンパク質についての遺伝子が、このバクテリオファージについてのゲノムである完全な核酸内に含まれるように、このコートタンパク質のアミノ酸残基についてのコドンとインフレームで、このコートタンパク質についての遺伝子中にライブラリーのオリゴヌクレオチドを挿入し、そしてさらに、このコートタンパク質が発現され、そして完全なバクテリオファージ粒子中に取り込まれたときに、表面に露出することによって、抗体が結合し得るエピトープとしてこのペプチドが利用可能であるように、このオリゴヌクレオチドをこの遺伝子内に配置し、それにより、バクテリオファージライブラリーを作製する工程;
(c)このバクテリオファージライブラリーを、このバクテリオファージによって感染され得る宿主中で培養することによって、このオリゴヌクレオチドライブラリーを保有するこのバクテリオファージライブラリーを増大させる工程;
(d)病原性微生物由来の免疫原(例えば、免疫原性ペプチドまたは免疫原性ポリペプチド)で動物を免疫することに応じて得られたモノクローナル抗体と免疫特異的に反応する任意のバクテリオファージ粒子について、この増大させたバクテリオファージライブラリーをスクリーニングする工程;および
(e)工程(d)において得られた任意のバクテリオファージ粒子のコートタンパク質について遺伝子を配列決定し、それによって、翻訳産物が、Streptococcus pneumoniaeに対する防御免疫を潜在的に惹起し得るペプチドの配列を有する、このオリゴヌクレオチドライブラリーのそのメンバーのヌクレオチド配列を生じる工程。
本発明の免疫原性ペプチドを得る際に用いられる特定の適用では、上記の方法はS.pneumoniaeに関し、コートタンパク質は、糸状バクテリオファージのテイルタンパク質(例えば、M13、flまたはfd)である遺伝子IIIタンパク質であり、そしてモノクローナル抗体は、Streptococcus pneumoniae肺炎球菌表面接着Aタンパク質(PsaA)で動物を免疫することに応じて入手される。このペプチドは、この抗体について高い親和性を有するペプチドのみを細くすることを強調する手順を用いて入手される。このことにより、選択されたペプチドが防御体液免疫応答を効果的に誘導する可能性が高まる。
この抗体に結合するこのペプチドの配列は、バイオパニングプロセスにおいて得られるバクテリオファージ粒子の遺伝子III融合物を配列決定することによって同定され得る。次いで、実際の免疫原性ペプチドは、従来のペプチド合成機を用いて合成され得る。次いで、これらのペプチドは、免疫原性ペプチドが、被験体へと投与される免疫刺激キャリアと合わされる治療組成物中に組み込まれる。有効量で投与されたら、この被験体は、S.pneumoniaeに対する抗体の産生を惹起する。これは、S.pneumoniaeによる感染に対する防御免疫の付与をこの被験体にもたらす。
PsaAは、効果的に免疫原性である、S.pneumoniae(肺炎球菌)由来の37−kDaの種共通タンパク質である。これは、その多糖が、現在使用されている肺炎球菌ワクチンの成分である全ての血清型に共通である(Russellら,1990,「Monoclonal Antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」,J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。血清型R36AからクローニングされたPsaA遺伝子の配列が記載されており(Russellらに対する米国特許第5,422,427号)、そしてPsaAタンパク質の配列が推定された。さらに、血清型2および血清型6B由来のクローニングされたPsaAのヌクレオチド配列、ならびにそれらの対応するアミノ酸配列が決定されている(Berryら,1996,「Sequence heterogeneity of PsaA,a 37−kilodalton putative adhesin essential for virulence of Streptococcuspneumoniae」,Infect Immun.64:5255−5262;Sampsonら,1997,「Limited Diversity of Streptococcuspneumoniae PsaA among Pneumococcal Vaccine Serotypes」,Infect.Immun.65 1967−1971)。推定のリーダー配列を除いて、血清型6B由来のPsaAと血清型2由来のPsaAとの間では、全体で合計290残基のうち、6個のアミノ酸の相違が存在する;6Bと36Aとの間では、45個のアミノ酸の相違が存在する(Sampsonら,同書)。この結果からSampsonらは、血清型2および血清型6Bが肺炎球菌PsaAタンパク質のうちのプロトタイプの配列を表すことを示唆した。血清型3由来のPsaA(本明細書中に参考として援用される、米国特許出願第08/715,131号(現在、米国特許第5,854,416号)に開示される)および血清型22由来のPsaA(Talkingtonら,1996,「Protection of mice against fatalpneumococcal challenge by immunization with pneumococcal surface adhesin A (PsaA)」,Microb.Pathog.21:17−22)は、S.pneumoniaeのチャレンジ用量に対して、マウスにおける防御免疫を有効に提供する。
本発明のペプチドは、PsaA特異的モノクローナル抗体に結合することによって選択される免疫原性エピトープを含む。好ましくは、このペプチドは、約10〜25アミノ酸残基長である。より好ましくは、このペプチドは、約12〜22アミノ酸残基長、そして最も好ましくは約アミノ酸15残基長である。以下の実施例において示される実施形態において、本発明のペプチドは、配列番号5、配列番号6、配列番号7、および配列番号8において提供される配列を有する。さらに、本発明は、これらの配列よりも短くてもよい免疫原性ペプチドを包含する。従って、例えば、配列番号5の免疫原性フラグメント、配列番号6の免疫原性フラグメント、配列番号7の免疫原性フラグメント、および配列番号8の免疫原性フラグメントはまた、本発明によって包含される。
現在、S.pneumoniaeの約90の血清型が同定されている;これらは、すでに同定されたPsaA配列の対立遺伝子改変体であるPsaA抗原を有し得る。従って、本発明は、例えば、対立遺伝子改変体で免疫することによってモノクローナル抗体が惹起されるバイオパニング手順によって、または関連分野当業者に公知の他の方法で得られた対立遺伝子免疫原性ペプチドを包含する。このようなペプチドの配列は、以下の配列のいずれかに少なくとも80%同一である;配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号5の免疫原性フラグメント、配列番号6の免疫原性フラグメント、配列番号7の免疫原性フラグメント、および配列番号8の免疫原性フラグメント。
上に開示されるモノクローナル抗体(MAb)は、本発明の手順においてさらに使用された。使用された特異的なMAbは、1E7(1E7A3D7C2)、6F6(6F6F9C8)、4E9(4E9G9D3)、8G12(8G12G11B10)、および1B6(1B6E12H9)と命名される。これらのMAbは、PsaAでの動物の免疫の結果として得られた;従って、このような抗体は、抗原結合ドメインが本発明の免疫原性エピトープに結合する分子を代表する。
PsaAに関連する免疫原性エピトープの同定は、多数の方法のいずれかで達成され得る。免疫原性エピトープを同定するための方法は、PsaAでの一次免疫に応答して得られた任意のMAbを使用し得る。PsaAの全体の分子構造をその部分またはフラグメントに狭める任意の手順が、その免疫原性エピトープを同定する際に使用され得る。1つの方法において、PsaAの特定の残基の化学的な改変は、抗PsaA MAbのようなリガンドとの反応性が損なわれ得る改変産物を生じる。結合が損なわれた産物においてどの残基(単数または複数)が改変されているかの知識を使用して、これらの残基を、潜在的にエピトープの一部分として同定し得る。さらに、上記のバイオパニングが使用され得る。
別の方法において、PsaAのフラグメントは、ペプチド合成によって化学的に合成され得る。一般に、そのN末端からそのC末端までのタンパク質の配列全体に沿った系統的な進行に相当するペプチドのセットが、合成される。既存の長さのウインドウは、本来の配列のほとんどまたは全てを包含するペプチドのセットを作製するタンパク質配列に沿って、「歩行」され得る。ペプチド合成の方法は、ペプチド化学、タンパク質化学、および免疫学の当業者に周知である。一旦ペプチド配列が特定されると、市販の機器は、これらの自動合成のために利用可能である。この方法で得られたペプチドのセットは、これらがPsaA特異的リガンド(例えば、抗PsaA MAb)に結合するか否かを確証するためのアッセイに供され得る。免疫アッセイ方法は、このような決定のために好ましく、そして免疫学の当業者に周知である。これらは、例えば、競合的形式または直接的な異種型式を使用する、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)のような手順を含む。高い親和性でPsaA特異的リガンドに結合することが見出されたペプチドは、PsaAの免疫原性エピトープを含むかまたは包含することが推定される。
本発明の免疫原性ペプチドは、前述の段落において記載されるような選択手順またはスクリーニング手順で同定される。次に、陽性に選択されたペプチドの配列が、得られる必要がある。化学的改変の場合において、配列における阻害的な改変の位置は、この改変された残基を中心とするかまたはこれを含むペプチドを生じる。合成されたペプチドのスクリーニングの場合、配列は、陽性サンプルの同一性から直ちに利用可能である。バイオパニングの場合、陽性バクテリオファージが単離され、そして核酸が、培養物中のファージ粒子の拡大によってかまたは核酸自身の増幅によってのいずれかで増幅される。次いで、この核酸は単離され、そして異種ペプチドのコード配列を同定するために配列決定され、そしてペプチド配列を生じるためにコード配列は翻訳される。
一旦配列が既知となると、対応するペプチドが、被験体中で免疫原性ペプチドとして機能するように合成される。ペプチドを合成するための方法は、免疫化学、免疫学、および/またはタンパク質化学の当業者に周知である。例えば、ペプチドは、Stewartら、「Solid peptide synthesis」、第2版、Pierce Chemical Co.,Rockford,IL(1984)の方法に従って、固相F−moc化学を使用して合成し得る。代表的には、このような合成は、Advanced ChemTech(Advanced ChemTech,Inc.,Louisville,KY)から入手可能である自動合成機のような自動ペプチド合成機を使用して行なわれる。本発明に従って、ペプチドを合成するために使用され得る合成機の例は、Advanced ChemTech ACTモデル396MPSである。一旦合成されると、配列は、代表的に、Portonモデル2090(Beckman Instruments Inc.,Mountain View,CA)のような自動ペプチド配列決定装置を使用して確認される。
以下の実施例において実証され、そして上の「37kDaタンパク質」の節において議論されるように、ペプチドの免疫応答性が、37kDa肺炎球菌表面接着タンパク質と比較して有意には損なわれていない条件で、本発明のペプチドは、特定の領域もしくは特定のアミノ酸残基の挿入、欠失、置換、または他の選択された改変を含み得る。本発明のペプチドに関して、成句「本質的になる」は、以下の実施例の節において示されるように、当業者によって同定され得そして慣例的に作製され得るような改変ペプチドをカバーすることが意図される。
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、免疫化学および免疫学の当業者に周知であり、そして「治療組成物」の節で本明細書中に議論されるように、被験体への投与の前に、免疫刺激キャリアおよび/またはアジュバントと組み合わされる。一般的な実施において、免疫刺激キャリアは、キーホールリンペットヘモシアニン、ウシ血清アルブミン、サイログロブリン、ジフテリア類毒素などのようなタンパク質である。免疫原性ペプチドおよびキャリアは、非共有結合的または共有結合的に組み合わされ得る。非共有結合的に組み合わされる場合、これらは、被験体に投与される治療組成物中に成分を含むように、共に混合される。
本発明のペプチドに対する免疫応答を刺激するために使用され得る多数のアジュバントが、当該分野で公知である。例えば、ミョウバン、プロテオソーム、特定の脂質(例えば、パルミチン酸(以下を参照のこと))、QS21、またはアルヒドロゲル(2%;#A1090BS,Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)は、本発明においてアジュバントとして使用され得る(da Fonseca,D.P.,ら、「Identification of new cytotoxic T−cell epitopes on the 38−kilodalton lipoglycoprotein of Mycobacterium tuberculosis by using lipopeptides」,Infect.Immun.66:3190(1998);Sheikh,N.A.ら、「Generation of antigen specific CD8+ cytotoxic T cells following immunization with soluble protein formulated with novel glycoside adjuvants」Vaccine 17:2974(1999);およびMoore,A.ら、「The adjuvant combination monophosphoryl lipid A and QS21 switches T cell responses induced with a soluble recombinant HIV protein from Th2 to Th1」Vaccine 17:2517(1999))。
上記の結合体およびアジュバントに加えて、本発明のペプチドの免疫原性は、プロテオソームへのペプチドの付加によってか、またはシステイン残基の付加によって増強され得る。プロテオソームへの付加については、スペーサー(例えば、CYGGスペーサー)およびラウロイル基は、ペプチドのアミノ末端に付加され得る(Bio−Synthesis,Lewisville,TX)。ラウロイル基は、ペプチド基のプロテオソームへの疎水性複合体化を増強する(Lowell,G.H.ら、「Proteosomes,hydrophobic anchors,iscoms,and liposomes for improved presentation of peptide and protein vaccines」:New Generation Vaccines,Woodrow,G.M.,Levine,M.M.(編)、Marcel Dekker,Inc.,New York,141−160頁(1990);Lowell,G.H.ら、「Peptides bound to proteosomes via hydrophobic feet become highly immunogenic without adjuvants」J.Exp.Med.167:658(1988);およびZollinger,W.D.ら、「Complex of meningococcal group B polysaccharide and type 2 outer membrane protein immunogens in man」J.Clin.Invest.63:836(1979))。他方、システイン基(例えば、上記のCYGGスペーサーにおけるシステイン)は、ペプチドの免疫原性を増強する(Lowell,G.H.ら、(1990))。プロテオソームは、Zollinger(Zollingerら、(1990))によって記載されるように、B群髄膜炎菌99M系統由来の外膜複合小胞から調製され得る。合成リポペプチドは、界面活性剤の存在下で成分を組み合わせることによって1:1(w/w)の比で、プロテオソームに複合体化され得る。界面活性剤は、徹底的な透析によって取り除かれ得る(Lowell,G.H.ら、(1988))。
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、ペプチドに対する免疫応答を刺激するために、例えば、モノパルミチン酸(これに限定されない)で脂溶化される(Verhaulら、「Monopalmitic acid−peptide conjugates induce cytotoxic T cell responses against malarial epitopes:importance of spacer amino acids」J.Immunol.Methods,182:219(1995))。モノパルミチン酸を含む、本発明のペプチドの脂溶化バージョンは、上記の標準アミノ酸結合と同じ反応条件を使用して、パルミチン酸(Sigma Chemicals,St.Louis,MO)を樹脂結合ペプチドの脱保護したアミノ末端に結合することによって合成され得る(Verhaulら、前出)。いくつかの実施形態において、三相性ペプチドのシステイン−セリン−セリンは、モノパルミチン酸のような脂質の付加を容易にするために、本発明のペプチドのアミノ末端に付加される。
本発明のインビトロ合成ペプチドへの脂質の付加に加えて、本発明のペプチドの脂溶化バージョンは、当業者に公知の方法を使用する組換えDNA技術を使用して生成され得る。例えば、本発明のペプチドをコードする核酸に結合した異種リーダー配列を含む構築物が、開発され得る。異種リーダー配列は、宿主生物によって脂溶化される。リーダー配列は、例えば、Borrelia burgdorferiのospA遺伝子に由来し得る(Adesら、「Recombinant lipidated PsaA protein,methods of preparation and use」PCT公開WO99/40200(1999))。
本発明の治療組成物は、上の「治療組成物」の節において記載される。本発明の治療組成物を調製する際に、免疫原性ペプチドは、被験体への投与のための薬学的に受容可能なビヒクルを用いて処方される。このようなビヒクルは、製薬科学の当業者に周知であり、そして経口、舌下、または非経口経路(静脈内、皮下、筋肉内、粘膜、および吸入を含むがこれらに限定されない)による投与のための、液体、ゲル、または固体形態の調製物を含む。これらの投薬形態は、即効性のバイオアベイラビリティーを有する溶液もしくは懸濁液のような従来の調製物であり得るか、またはこれらは、長時間にわたって、活性な免疫原性ペプチドをゆっくりと放出する特性を有する、制御放出処方物もしくは制御放出デバイスであり得る。好ましい実施形態において、本発明のペプチドを含む治療組成物は、これらが投与される被験体、好ましくはヒト被験体において、S.pneumoniaeに対する保護的な免疫を与える。
本明細書中に記載される方法によって開示されるペプチドに加えて、このようなペプチドの免疫原性フラグメントもまた、本発明内に包含される。免疫原性フラグメントは、配列が本発明のそれが由来するペプチド(親)の一部分の配列と同一でありそして免疫原性を保持する、親ペプチドよりも短い任意のペプチドである。このようなペプチドは、抗原性であるために少なくとも約6残基長でなければならないことが、免疫化学の分野で一般に理解される。従って、任意のフラグメントは、少なくとも6残基長であるべきであり、そして親ペプチドより1残基短い最大長さを有し得る。免疫原性フラグメントを同定することは、免疫原性を確認する任意の方法を使用して達成され得る。これらの方法としては、例えば、上記のバイオパニング手順、ならびに薬学的組成物の活性成分を形成するために免疫刺激キャリアと候補ペプチドを組み合わせる工程、薬学的組成物を被験体に投与する工程、および免疫原性応答が生じたか否かを評価する工程、による免疫原性の直接的な実証が挙げられる。
免疫原性であるとして明確に同定されたペプチドフラグメントはまた、被験体において保護的な免疫を惹起するその能力について評価され得る。これは、PsaAペプチドフラグメントに対して免疫原性応答を示す実験的被験体動物が、S.pneumoniaeによるチャレンジに抵抗するか否かを決定するための、本明細書中に記載される方法を使用して行なわれる。
いくつかの実施形態において、本発明のペプチドは、免疫の効果を増強するためにお互いに組み合わせて投与される。「組み合わせた(in conjunction with)」投与は、同時投与および連続的投与ならびに組み合わせ形態でかまたは別々の投与を包含する。例えば、活性剤が本発明の単一の免疫原性ペプチドである治療組成物に加えて、組成物は、配列番号5またはその免疫原性フラグメント、配列番号6またはその免疫原性フラグメント、配列番号7またはその免疫原性フラグメント、配列番号8またはその免疫原性フラグメント、配列番号9またはその免疫原性フラグメント、配列番号10またはその免疫原性フラグメント、あるいは長さが10〜25残基、好ましくは12〜22残基、またはより好ましくは約15残基である、配列番号2のフラグメントによって与えられる配列を有する多重ペプチドを含み得る。1つの実施形態において、組成物は、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドおよび配列番号6によって与えられる配列を有するペプチドを含む。別の実施形態において、組成物は、配列番号5および配列番号9によって与えられる配列を有するペプチドを含む。
(多重抗原性ペプチド)
本発明のペプチドを投与するための別の実施形態において、ペプチドは、多重抗原性ペプチド(MAP)として投与される(図1〜4)。多重抗原性ペプチドを合成および投与するための方法は、当該分野で公知である(例えば、Reynoldsら、「T and B epitope determination and analysis of multiple antigen peptides for the Schistosoma mansoni experimental vaccine triose−phosphate isomerase」J.Immunol,152:193(1994);Basakら、「Application of the multiple antigenic peptides(MAP)strategy to the production of prohormone convertases antibodies:synthesis,characterization and use of 8−branched immunogenic peptides」J.Pept.Sci.,1:385(1995)を参照のこと)。好ましい方法において、多重抗原性ペプチドは、Tam,J.P.「Multiple antigenic peptide system:A novel design for synthetic peptide vaccines and immunoassay」Synthetic Peptides:Approaches to Biological Problems,J.P.Tam and E.T.Kaiser編、Alan R.Liss,Inc.,New York,3−18(1989)の方法に従って、リジン残基から2つのペプチドを分枝することによって合成される。
1つの好ましい実施形態において、本発明のMAPは、本発明のペプチドの1つの、少なくとも2つ、より好ましくは少なくとも3つ、そして最も好ましくは4つのコピーを含む。同質なMAPは、そのアームの各々に同じペプチドを含むMAPである。異種MAPは、そのアームに異なるペプチドを含むMAPである。1つの実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号5を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号6を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号7を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号8を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号9を含む。別の実施形態において、同質な4アームMAPは、配列番号10を含む。
別の実施形態において、本発明のMAPは、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドまたはその免疫原性フラグメント、配列番号6またはその免疫原性フラグメント、配列番号7またはその免疫原性フラグメント、配列番号8またはその免疫原性フラグメント、配列番号9またはその免疫原性フラグメント、配列番号10またはその免疫原性フラグメント、長さが10〜25残基、好ましくは12〜22残基、またはより好ましくは約15残基である配列番号2のフラグメントを含む、本発明のペプチドのいずれかをアーム配列として有する3アームMAPである。1つの実施形態において、3アームMAPの第1のアームは、配列番号5によって与えられる配列を有するペプチドを含み、3アームMAPの第2のアームは、配列番号9によって与えられる配列を有し、3アームMAPの第3のアームは、配列番号10によって与えられる配列を有する。3アームMAPの別の実施形態において、アームは、それぞれ配列番号5、6および7を含む。
「治療組成物」の節において上記のように、本発明のペプチドの免疫原性の量は、標準的な手順を使用して決定され得る。例えば、初回免疫は、約1μgと10mgとの間、好ましくは約10μgと1mgとの間、そしてより好ましくは約50μgと500μgとの間の本発明の1つ以上のペプチドを含み得る。ブースター免疫は、代表的に、初回免疫を受ける動物に与えられる。ブースター投与の一般的な時間条件は、当該分野で公知である。1つの実施形態において、ブースター投与は、初回投与の3週および6週後に与えられる。ブースター投与は、代表的に、初回免疫の約半分の量のペプチドを含む。
標準的な技術は、上の「治療組成物」の節において記載されるように、免疫に対する免疫原性応答をモニタリングするために使用され得る。例えば、免疫学的応答は、以下の実施例の節において示されるように、鼻咽頭(NP)チャレンジを使用して決定され得る。NPチャレンジについては、被験体つまり動物、例えば、マウスは、0.85%生理食塩水中に懸濁されたStreptococcus pneumoniaeの10コロニー形成単位(cfu)で、鼻腔内(IN)にチャレンジされ得る。細菌増殖のための十分な時間後(例えば、鼻腔内チャレンジの5日後)、動物を屠殺し、そして鼻の洗浄を行ない、Wu,H.Y.ら(「Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice」Microb.Pathog.23:127(1997))の方法によって培養した。洗浄物は、1:486の最終希釈まで、3倍に希釈され得る。50マイクロリットルの各希釈液を、血液寒天+ゲンタマイシンプレート(5%脱線維素ヒツジ血液および0.5%ゲンタマイシンで補充したトリプチカーゼ(trypticase)ダイズ寒天)上で培養し得る。免疫マウスおよびプラセボ(PBS)免疫コントロールにおけるNPコロニー形成および保因からのデータは、t検定またはMann−Whitney順位和検定のような標準的な統計学的試験を使用して分析され得る。鼻咽頭保因は、1つの鼻当りのコロニー形成単位の数である。鼻咽頭コロニー形成は、少なくとも1cfuが25μlの鼻洗浄液で形成するか否かに依存して、マウスについて陽性または陰性のいずれかである。
以下の実施例は、本発明の完全な開示および説明を当業者に提供するために、開示される。これらは、本発明の単なる例示を意図し、発明者らが自分らの発明であると考えるものの範囲を制限することを意図しない。他に示されない限り、部(part)は重量部であり、温度は℃であり、そして圧力は、大気圧であるかまたはこれに近い。
(実施例)
(細菌株)S.pneumoniae株R36Aは、D.E.Briles(University of Alabama at Birmingham)の厚意によって提供された。24の血清型のS.pneumoniaeは、K.Facklam、Centers of Disease Control(CDC)、Atlanta、Gaによって提供された。これらの血清型は、1、2、3、4、5、6A、6B、7F、8、9N、9V、10A、11A、11F、12F、14、15B、18C、19A、19F、20、22F、23Fおよび33Fである。Enterococcus avium、E.casscliflavusおよびE.gallinarumもまた、R.Facklamによって提供された。嫌気性細菌を、V.R.Dowell、CDCから獲得した。これらとしては、Bacterioides asaccharolyticus、B.fragilis、B.intermedius、B.thetaiotaomicron、Eubacteriurn lentum、Fusobacterium necrophorum、F.nucleatum、Peptostreptococcus anaerobius、P.asaccharolyticus、Propionibacterium acnes、およびStaphylococcus saccharolyticusが挙げられる。Branhamella catarrhalisおよびBordetella parapertussisは、R.Weaver、CDCから獲得した。Mycobacterium tuberculosisは、R.C.Good、CDCによって提供された。R.Barnes、CDCは、Chlamydia pneumoniaeを提供した。以下の残りの細菌は、Immunology Laboratory、CDCのストックコレクションに由来する:Bordetella pertussis、Enterobacter aerogenes、E.agglomerans,E.cloacae、E.gergoviae、Escherichia coli、Klebsiella pneumoniae、Haemophilus influenzae(a〜f型)、Legionella micdadei、L.pneumophila、Mycoplasma pneumoniae、Pseudomonas aeruginosa、Serratia marcescens、Staphylococcus aureus、Streptococcus agalactiae、S.equisimilis、S.pyogenesおよびG群のstreptococci。
(MAbの産生)
雌性BALB/cマウスを、莢膜2型株D39の粗誘導体である、S.pneumoniae R36Aの全細胞懸濁物で免疫した(Averyら、(1994)J.Exp.Med.79:137−157)。これらのマウスを3回の静脈内注射および1回の腹腔内注射によって免疫した。任意の回において注射された最大数の細胞は、約10であった。融合を、標準的な手順(Clafinら(1978)Curr Top、Microbiol.Immunol.81:107−109)を使用して、25日目に行った。4匹のマウスの脾臓細胞を、Sp2/0−Ag14骨髄腫細胞に融合させた(Schulmanら、(1978)Nature(London)276:269−270)。増殖するハイブリドーマの培養液を、S.pneumoniae全細胞に対する抗体について、ELISAで試験した。1E7A3D7C2と命名されたクローンは、さらなる研究のために選択された10のうちの1つであった。
(ELISA)
ハイブリドーマ培養物上清のスクリーニングを、ELISAによって行った。U底のマイクロタイタープレート(Costar、Cambridge、MA)を、0.1M 炭酸緩衝液(pH9.6)で1:4,000に希釈したS.pneumoniae全細胞懸濁物(10cfu/ml)50μlで感作し、4℃で16時間保持した。このプレートを、0.05%Tween−20を含む0.9% NaCl(NaCl−T)で5回洗浄した。融合プレートからの培養物上清(50μl)を、プレート中の、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中に2%のウシ血清アルブミン(BSA)、10%正常ウサギ血清、0.3%Tween−20、および0.02%Merthiolateを含む溶液(pH7.2)(ELISA希釈物、Wellsら(1987)J.Clin.Microbiol.25:516−521)50μlに添加し、そして37℃で30分間インキュベートした。このプレートを、NaCl−Tで5回洗浄した。ヤギ抗マウス免疫グロブリンセイヨウワサビペルオキシダーゼ結合体を含有するELISA希釈液の50μlを、各ウェルに添加した。このプレートを、37℃で30分間インキュベートした。このプレートを洗浄し、そして50μlの3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン(0.005%過酸化水素を含む0.1M 酢酸ナトリウム、0.1M クエン酸(pH5.7)中に0.1mg/ml)を各ウェルに添加し、そして37℃で30分間インキュベートした。反応を、4M HSO1mlの添加によって停止させ、そして光学密度を、Dynatech ELISA Reader(Dynatech Laboratories,Inc.、Alexandria、VA)で450nmで読み取った。0.200より大きい光学密度を、陽性とみなした。
(SDS−PAGEおよびイムノブロット分析)
硫酸ドデシルナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を、Tsangら((1983)Methods Enzymol.、92:377−391)の方法によって、8%アクリルアミド分解ゲルを使用して実行した。等容積の、サンプル緩衝液(0.01M Tris HCl(pH8.0)中の5%のSDS−10%の2−メルカプトエタノール−20%のグリセロール)および1μlあたり2.4μgのタンパク質を含む細胞懸濁物を混合し、100℃で5分加熱し、そして5μlのサンプルを1〜15のウェルにアプライした。試験されるべきサンプルの一部の最終タンパク質含量が1.2μg/μl未満であった場合、10μlにボリュームアップしたサンプルをアプライして、1ウェル当たり6μlの最終タンパク質濃度を達成した。タンパク質濃度を、Markwellら((1978)、Anal.Biochem.87:206−210)の方法によって、標準としてBSAを使用して決定した。SDS−PAGEによって分離されたタンパク質を、Morrissey((1981)Anal,Biochem.117:307−310)の方法によって銀染色したか、またはニトロセルロース上に電気ブロットした(Schleicher&Schuell,Inc.、Keene、N.H.)かのいずれかである。僅かに改変したTsang(1983)らの方法に従って、このイムノブロット手順を行った。このブロットを、0.3%Tween−20を含むPBS(pH7.2)で5分間3回洗浄し、そして25℃で一晩(16時間)穏やかに攪拌した。ブロットを、カゼイン−チメロサール緩衝液(CTB)で1時間ブロッキングした(Kennaら(1985)J.Immunol Meth.、85:409−419)。CTBで3回リンスした後、ブロットを、ヤギ抗マウス免疫グロブリンセイヨウワサビぺルオキシダーゼ結合体(Bio−Rad Laboratories、Richmond、Calif)に、25℃で2時間曝露した。結合体希釈物(1:2,000)を、CTBで作製した。ブロットを、CTBで再び3回リンスし、そしてPBS中の3,3’−ジアミノベンジジン−4−ヒドロクロリド(pH7.2)(0.5mg/ml)に、0.003%Hと共に25℃で5分間曝露した。反応性を、ニトロセルロール紙上の可視的な色付バンドとして示した。低分子量のタンパク質標準(Bio−Rad)を、PAGEおよびイムノブロットにおいて使用した。タンパク質標準に対するウサギ抗血清を使用して、標準を発色させた(Carlone(1986)Anal.Biochem.155:89−91)。Nevilleら((1974)、Methods Enzymol.32:92−102)の方法によって、適切な分子量標準を使用して分子量を、算定した。
(免疫蛍光アッセイ)
視野当たり、約400〜500cfuを含む細菌懸濁物(10μl)を、アセトン耐性の、12ウェルの(直径5mm)ガラススライド(25×75mm)(Cel−Line Associates、Newfield、NJ)の各ウェル上で、室温で乾燥させた。次いで、スライドを、10分間アセトンに浸漬し、そして室温で乾燥させた。MAbを、スライドに添加し、これを、37℃で30分間インキュベートした。インキュベーション後、スライドを、穏やかにPBSでリンスし、そして5分間隔で2回浸し、フィルター紙にブロッティングし、そして室温で風乾させた。次いで、ヌルオレセイン標識したウサギ抗マウス免疫グロブリン(W.F.Bibb、Centers for Disease Control、Atlanta、GAの厚意)を添加し、そしてスライドを、37℃で30分間インキュベートした。次いで、これらを、PBSで2回洗浄し、そしてフィルター紙上に穏やかにブロティングした。スライドを、炭酸緩衝化かさ上げ液(pH9.0)およびカバースリップで覆い、次いで、HBO−100水銀入射光源、I立体フィルターシステム、40×乾燥対物レンズおよび6.3×双眼鏡を備えたLeitz Dialux 20蛍光顕微鏡(Leitz,Inc.、Rockeigh、NJ)を用いて読み取った。
(免疫電子顕微鏡)
Pneumococcal細胞を、PBSで2回洗浄し、そして1%パラホルムアルデヒド−0.1%グルタルアルデヒドの新たに作成した混合物中で、4℃で20分間固定した。細胞を、段階的な一連のアルコールで脱水し、次いで、完全エタノールおよびLowicryl K4M(Ladd Research Industries,Inc.、Burlington、VT)の1:1の混合物中で、4℃で1時間脱水した。細胞をペレット化し、そして完全エタノールおよびLowicryl K4Mの1:2の混合物中で4℃で1時間懸濁した。これらを再びペレット化し、そしてLowicryl K4M(未希釈)中で、4℃で16時間懸濁した。細胞を、次の24時間の間に新鮮かつ未希釈のLowicryl K4Mに2回移した。Lowicryl K4M処理した細胞を、ゼラチンカプセルに包埋し、そしてアルミホイルで裏打ちした箱中に配置した。カプセルを、短波長UV光源を使用して、硬化した(35cmの距離で72時間、−20℃)。この箱を室温にし、そしてカプセルを14日間までの間、硬化させ続けた。カプセルのサンプルを、100μmの厚さの切片に切断し、そしてニッケルの格子上に取り上げた。サンプルを含む格子を、アジ化ナトリウム(E.Y.Laboratories,Inc.、San Mateo、CA)を含むPBS中のオボアルブミン溶液の滴上に5分間配置した。格子(湿性)を、BSA試薬の溶液(0.1%TritonX−100、Tween20、およびアジ化ナトリウムを含むPBS中の1%BSA)(E.Y.Laboratories)中に希釈した一次MAbの溶液に移し、そして室温で1時間か、または加湿チャンバ中で4℃で18〜48時間インキュベートした。抗体結合コントロールとして、他の格子を、Legionella pneumophilaに対するMAbで湿らせた。この格子を、PBSで2回リンスし、そしてヤギ抗マウスIgG標識したコロイド状冷粒子(20μm)(E.Y.Labratories)の滴上で室温で1時間インキュベートした。この格子を、2回リンスし、そして四酸化オスミウム、酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛を用いて後染色した。この格子を、Philipsの410透過型電子顕微鏡を用いて試験した。
(CBA/CaHN/Jマウス)
Wickerら、Curr.Top.Microbiol.Immunol.124:86−101に記載されるようなX連鎖免疫不全(xid)CBA/Nマウスを使用して、37kDaのタンパク質によって与えられる防御を研究した。
(実施例1.モノクローナル抗体)
MAbを、Kohlerら(1975「Continuous cultures of fused cells secreting antibody of predefinded specificity」、Nature 256:495−497)の方法によって産生し、Zolaら(1982、「Techniques for production and characterization of monoclonal hybridoma antibodies」、J.G.Hurrell(編)、Monoclonal hybridoma antibodies:techniques and applications、CRC Press Inc.、Boca Raton、FL、1〜57頁)の方法によって改変した。マウスの免疫のために使用される37kDaの精製PsaAは、S.pneumoniae血清型22Fに由来し、そしてTharpeら(1996、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」、Clin.Diagn.Lab Immunol.、3:227−229)の方法に従って精製した。全てのMAbを、1E7(1E7A3D7C2)以外は、血清型22Fから精製したPsaAで免疫することによって産生し、この1E7は、S.pneumoniaeR36Aの非カプセル化株で免疫することによって産生した(Russellら、1990、「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae」、J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。PsaAを、以下の実施例3および5未示す手順を使用して単離した。BALB/cマウスを、フロイント不完全アジュバント(Sigma Chemical Co.、St.Louis、MO)およびリン酸緩衝化生理食塩水(pH7.2)を用いた1:1乳濁物中の180μg/mlの最終濃度で、精製タンパク質で最初に腹腔内で免疫した。1ヵ月後、マウスを、アジュバントなしの110μg/mlの精製PsaAでブーストした。ハイブリドーマ融合を、標準的な手順(Clafinら、1978 「Mouse myeloma−spleen cell hybrids:enhanced hybridization frequencies and rapid screening procedures」、Curr.Top Microbiol.Immunol.81:107−109)を使用して実行した。2匹のマウス由来の脾臓細胞を、Sp2/0−Ag14骨髄腫細胞と融合させた(Schulmanら、1978、「A better cell line for making hybridomas secreting specific antibodies」、Nature 276:269−270)。免疫したマウス由来の血清およびハイブリダイズした細胞由来の組織培養上清を、慣用的な手順において、ヤギ抗マウス免疫グロブリン−セイヨウワサビペルオキシダーゼ結合体を使用するELISAによって、そして標準的なPsaAに対するウェスタンブロッティングと組み合わせたSDS−PAGEによって、PsaAに対する反応性について、スクリーニングした。スクリーニングにおいて陽性の結果を得るハイブリドーマを、増殖させ、そしてペプチドの同定において使用した;これらは、6F6(6F6F9C8)、4E9(4E9G9D3)、8G12(8G12G11B10)および1B6(1B6E12H9)であった。これらのMAbを、1E7と共に、この研究において使用した。
ドットイムノブロットおよびウェスタンブロットアッセイによると、これらのMAbは、最近のpneumococcal多糖ワクチンに存在する23の型特異的な血清型を示すS.pneumoniaeの臨床的単離体と反応した。ウェスタンブロットによって、検出された抗原が37kDaの分子量を有することを確認した。S.pneumoniaeの90の血清型の展開された研究において、前の段落で列挙された5つのMAb(1E7は含まない)は、90の血清型のうち89と反応した(1B6のみが血清型16Fと反応できなかった)。これらの列挙されたMAbは、E.coli、呼吸器病原体、または22の属および29の種を示す非病原体と反応できなかった。MAb 1E7は、試験された全てのpneumococcal株(24の血清型)と対応して反応し、100%の感受性を得た。特異性について、55の異なる細菌の非pneumococcal株(19の属と36の種を示す)のうち、反応したものはなく、従って、100%の特異性を得た。
実施例11に記載される実験における使用のために必要とされる場合、MAbを、(最初にDMSOに溶解された)100μgのN−ヒドロキシスクシンンミジル−ビオチンエステルを有する0.1M NaHCO(pH8.4)中の1mgのタンパク質をインキュベートすることによってビオチン化した。
(実施例2.Pneumococcal表面接着因子A遺伝子のクローニング)
制限酵素Sau3A1で消化したStreptococcus pneumoniaeのDNAを、BamHI消化したpUC13に連結し、そしてE.coli TB1に形質転換した。組換えクローンを、37kDaのモノクローナル抗体を使用して、コロニーイムノブロットによって同定した。プラスミドpSTR3−1は、pUC13にクローニングされたpneumococcal表面接着因子A遺伝子の一例である。
(実施例3.精製PsaAの調製)
抗原または免疫原としての使用のためのPsaAを、タンパク質精製のための任意の公知の方法を使用して精製し得る。例えば、Streptococcus pneumoniaeを、慣習的に培養し得、そして細胞を回収した。次いで、精製された37kDaタンパク質を、Streptococcus pneumoniae細胞塊から、非イオン性洗剤を用いて抽出することによって単離し得、そして、硫酸アンモニウム画分および等電点電気泳動法によってさらに精製し得る。(Tharpeら、1996、「Purification and seroreactivity of pneumococcal surface adhesin A(PsaA)」Clin.Diagn.Lab.Immunol.3:227−229)。
別の実施例において、37kDaのタンパク質をコードする発現ベクターを含むE.coli株、TB1の細胞を、従来の技術を使用して、培養および回収し得る。適切な発現ベクターの例は、バクテリオファージλPLプロモーター(例えば、pKK1773−3)、ハイブリッドtrp−lacプロモーター(例えば、pET−3a)、またはバクテリオファージT7プロモーターを含むベクターである。次いで、37kDaのタンパク質(PsaA)を、タンパク質精製のための従来の方法を使用して、細胞から抽出し得る。
(37kDaのタンパク質を用いる防御実験)
(実施例4)
xid変異(X連鎖免疫不全)を保持する20匹のCB A/CaHN/Jマウスを、この防御実験において使用した。これらを、毒性の莢膜3型Streptococcus pneumoniae株WU2を用いるチャレンジに対しての防御について試験した。マウスを、ケタミン/ロンパン(Rompun)で麻酔し、そして免疫前の血清を獲得するために、眼窩下で採血した。37kDaのタンパク質(pneumococcal表面接着因子(adhesin)A)を、タンパク質濃度1mlあたり54μgに完全フロインドアジュバント(CFA)中に乳濁させた。10匹のマウスを、部位当たり0.1mlで、2つの腋窩部位、および2つの鼡径部位に皮下的に注射し、約22μgのタンパク質/マウスを送達した。10匹のコントロールマウスを、タンパク質の代わりに、CFAおよび緩衝液で独立に処置した。14日後、10匹の試験マウスを、37kDaのタンパク質100μgを用いて腹腔内(IP)に注射した;コントロールを、緩衝液でIP注射した。IP免疫の8日後、全てのマウスを、眼窩下で採血して、免疫後の血清を獲得し、そしてS.pneumoniae株WU2の対数期培養物の60cfuを用いて静脈内(IV)でチャレンジした。マウスを、21日間観察し、そして死亡を記録した。血清を、免疫前に収集して、基準の曝露を確立し、そしてまた、37kDaタンパク質に対する循環抗体を防御と相関させるために、完全免疫プロトコール(チャレンジ前ではない)後に収集した。得られた結果は、以下のようであった:
チャレンジ後の日数 1:死亡なし
2:3匹のコントロールマウスが死亡
3:2匹のコントロールマウスが死亡
4:2匹のコントロールマウスが死亡、1匹のコントロー
ルマウスが病気
5:1匹のコントロールマウスが死亡
6〜21:死亡したマウスなし
37kDaのタンパク質による免疫:10/10生存
タンパク質を有さないコントロール、2/10生存(8/10死亡)
異なる統計的有意度:(p=0.0008)順位和検定。
(実施例5)
xid変異を有する20匹のCBA/CaHN/Jマウスを、以下のプロトコールに従って注射した:
(1)全てのマウスを、免疫前に採血して、基準の免疫を確立した。10匹の試験マウスを、完全フロインドアジュバント(CFA)中に乳化した37kDaのタンパク質抗原(PsaA)の合計21μgを、4つの部位で皮下的に免役した。10匹のコントロールマウスを、抗原の代わりにCFAおよび緩衝液で同様に免疫した。
(2)14日後、マウスを100μgの37kDaのタンパク質抗原で(試験マウス)、または緩衝液で(コントロール)、腹腔内に(IP)ブースとした。このブースター免疫では、アジュバントは使用しなかった。
(3)8日後、全てのマウスを眼窩洞を介して採血し、そしてこれらを、収集し、2つの群(免疫およびコントロール)にプールした。同時に、血液を、個々のマウスから収集して、抗体応答についてアッセイした。
(4)1日後、2匹のさらなるマウスを、受動的に免疫を移入させる試みのために、0.1mlのプールされた免疫血清を用いて眼内に注射した。3匹のさらなるマウスを、0.1mlのプールされたコントロールマウス血清を用いて腹腔内(IP)に注射した。(免疫したマウスから獲得した血清が少量であったために、5匹のマウスだけをこの工程で注射した)。
(5)IP注射の1時間後、これら5匹のマウスを、中期対数期(mid−log phase)の140コロニー形成単位(cfu)のS.pneumoniae3型株WU2を用いて、静脈内(iv)にチャレンジした。
(6)同時に、18匹(8匹は試験、10匹はコントロール)のマウスを、WU2の同じ培養物でivチャレンジした。
(7)死亡を毎日計数した。
結果: 死亡数/チャレンジした総数
37kDaのタンパク質での免疫: 0/8
コントロールマウス: 10/10
受動防御:
免疫血清を受けたマウス: 0/2
コントロール血清を受けたマウス: 3/3
37kDaのタンパク質で免疫したマウスは、株WU2を用いた胎仔チャレンジから防御された;この免疫は、免疫されたマウス由来の血清を用いて受動的に移入され得た。(元々、10匹の試験マウスを使用した。しかし、これらのマウスのうち2匹は、WU2を用いて免疫される前に、他の原因で死亡した)。
(実施例6)
酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)を、ヒト抗体の捕捉因子として、S.pneumoniaeの精製された37kDaのタンパク質抗原を使用して、発色させた。pneumococcal pneumoniaを有することが既知の24月齢未満の子供由来の対になった血清を、試験した。疾患の確認を、血液培養または尿中の抗原によって決定した。35%(9/26)が、同齢の群の病気でない子供由来の血清よりも、高い抗体力価を有することが見出された(p=0.06)。これは、天然の感染後に37kDaのタンパク質抗原に対して、いく人かの子供が応答したことを例示する。
(実施例7)
(37kDタンパク質またはポリペプチド結合体の調製)
結合体は、T細胞依存応答を誘起するために、リンカーを介して、37kDタンパク質あるいは37kDタンパク質由来の免疫原性ペプチドまたはポリペプチドに結合するキャリアタンパク質の使用によって調製され得る。キャリアタンパク質は、任意の免疫原タンパク質、例えば、これらに限定されないが、キーホールリンペットヘモシニアン、ウシ血清アルブミン、破傷風毒素、ジフテリア毒素または細菌外膜タンパク質であり得る。結合体として有用な細菌外膜タンパク質の例としては、Neisseria meningitidisおよびHaemophilus influenzaeの外膜タンパク質が挙げられる。Neisseria meningitidisは、Neisseria meningitidisA群、B群またはC群から選択され得る。さらに、37kDタンパク質またはそのポリペプチドは、結合体に使用され得、ここで37kDタンパク質またはそのポリペプチドは、B細胞刺激物質であるポリサッカライド抗原のためのT細胞依存免疫原性キャリアである。これは、ポリサッカライド抗原が、B細胞刺激物質であり、そして防御免疫が、通常、B細胞刺激物質およびT細胞刺激物質の組み合わせによって産生されるという理論に基づく。タンパク質抗原によって誘導される免疫応答は、T細胞依存特性(すなわち、追加免疫およびキャリアプライミング)を示す。2歳未満の多くの子供は、T細胞依存抗原に応答しないので、T細胞依存刺激物質は、重要である。抗原の接着または結合は、米国特許第4,808,700号に記載されるような、従来のプロセスによって達成され得る。これは、キャリア免疫原と免疫原との間での共有化学結合を形成し得るさらなる化学物質を含む。
本発明の37kDタンパク質抗原は、種々の方法において、哺乳動物、特にヒトに投与され得る。例示的な方法としては、ミョウバン沈殿物のような、非毒性アジュバントと共に与えられる非経口的な(皮下の)投与あるいは胃の活性の減少または消失後に与えられる経口的な投与あるいは胃液による不活化に対して抗原を保護する薬学的形態(例えば、保護的カプセルもしくはマイクロスフィア)を含む。用量レジメンおよび投薬レジメンは、主に、抗原が、治療目的または予防目的、患者および患者の履歴に関して投与されるかどうかに依存する。1用量あたりの投与される抗原の総薬学的有効量は、典型的には、1患者あたり約2μg〜50μgの範囲である。非経口投与に関して、抗原は、一般に、薬学的に受容可能な非経口ビヒクルと会合して単位用量の注射可能な形態(溶液、懸濁液、エマルジョン,)において処方される。このようなビヒクルは、本質的に非毒性かつ非治療的である。このようなビヒクルの例としては、水、生理食塩水、Ringer溶液、デキストロース溶液および5%のヒト血清アルブミンが挙げられる。非水性ビヒクル、例えば、不揮発性の動物油およびエチルオレアートもまた使用され得る。リポソームは、ビヒクルとして使用され得る。ビヒクルは、少量の添加剤、例えば、等張性および化学的安定性を増大する物質(例えば、緩衝液および保護剤)を含み得る。
(実施例8)
(細菌株)S.pneumoniaeのすべての単離物を、Streptococcal Reference Laboratory,Division of Bacterial and Mycotic Diseases,National Center for Infectious Diseases,Centers for Disease Control and Prevention(CDC)から得て、そして血清型を決定した。クローニングおよび配列決定のために使用した肺炎球菌血清型6B株は、CDC参考株(SP−86)であった。E.coli DH5α(Bethesda Research Laboratories,Gaithersburg,MD)を、プラスミド(pUC19およびその誘導体)のためのレシピエント宿主として使用した。S.pneumoniae株を、5%のヒツジ血球細胞と共にTrypticase大豆アガープレートで増殖するか、またはここで示された、0.5%酵母抽出物を含むTodd−Hewittブロスで増殖した。E.coli培養物を、Luriaブロスにおいて増殖した。ここで必要な場合、100μg/mlのアンピシリン(Sigma Chemical Co.,St Louis,Mo.)を補充した。
(S.pneumoniae、血清型6B由来のPsaA遺伝子のクローニングおよび配列決定)S.pneumoniae血清型6B由来の染色体ライブラリーを、上記されるように調製した。(Sampsonら,1994.「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA,the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp.adhesins,」Infect.Immun.,62:319−324)ただし、pUC18を、pUC13のかわりにクローニングベクターとして使用したことは除く。組換え体を、モノクローナル抗体1E7を使用してコロニー免疫ブロットによってスクリーニングした(Russellら,1990,「Monoclonal antibody recognizing a species−specific protein from Streptococcus pneumoniae,」J.Clin.Microbiol.28:2191−2195)。この手順および陽性クローンからのプラスミド精製(Ish−Horowiczら,1981,「Rapid and efficient cosmid cloning,」Nucleic Acids Res.9:2989−2998)ならびに制限エンドヌクレアーゼ分析は、全て以前に記載される(Sampsonら,1990,「Nucleotide sequence of htpB,the Legionellapneumophila gene encoding the 58−kilodalton(kDa)common antigen,formerly designated the 60−kDa common antigen,」Infect Immun.58:3154−3157;およびSampsonら,1994)。ドデシル硫酸アクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)およびウエスタンブロット分析を、前のように行なった(Sampsonら,1990)。全ての他のDNA操作を、Sambrookら,(上述)に記載される方法に従って行なった。DNA配列決定を、ABI PRISM Dye Terminator Cycle配列決定キットおよび手順(Perkin−Elmer,Cetus,Foster City,Calif)を使用して実施した。配列データを、DNASTARソフトウェアプログラム(DNASTAR,Inc.,Madison,Wis.)およびWisconsin Genetics Computer Group配列分析ソフトウェアプログラム(Fennoら,1989,「Nucleotide sequence analysis of a type 1 fimbrial gene of Streptococcus sanguis FW213,」Infect.Immun.57:3527−3533)で分析した。
(ポリメラーゼ連鎖反応制限フラグメント長多型(PCR−RFLP)分析のためのゲノムDNAの調製)高分子量肺炎球菌DNAを、改変したGravesら,1993,「Universal bacterial DNA isolation procedure,」617−621頁,D.H.Pershingら(編),Diagnostic molecular biology,(American Society for Microbiology,Washington,D.C.)の手順によって調製した。型特異的S.pneumoniaeの16時間培養物を、37℃で攪拌せずにネジキャップフラスコ中の0.5%の酵母抽出物を含む50mlのTodd−Hewittブロスで増殖した。培養物を、室温で8000×gで15分間ペレット化し、そしてリン酸緩衝化生理食塩水(10mM、pH7.2)で洗浄した。この細胞ペレットを、10mMのTris、10mMのEDTA(pH8.0)および0.4%のSDSからなる2.5mlの緩衝液に可溶化した。15μlのプロテアーゼK(20μg/ml)を、添加し、そしてリアーゼを、37℃で1時間インキュベートした。この混合物を、反転して混合した後、500μlの5MのNaClの添加により0.48MのNaClに調整し、400μlの10%のヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドを含む0.7%のNaClを添加した。この懸濁液を、以前のように混合し、65℃で30分間インキュベートし、そして等量のフェノール−クロロホルム−イソアミルアルコールで抽出した。この上相の水を、1500×gでの遠心分離によって分離し、そしてクロロホルム−イソアミルアルコールで抽出した。DNAを、−70℃で2.5容量のエタノールで上の水相から30分間かけて沈殿させた。これを、ペレット化し、そしてデシケーター中で乾燥し、水中で再懸濁し、そして260nmで吸光度を測定することによって定量した。
(PCR−RELP)制限酵素EcoRI、HinfI、MaeIII、MboII、MnIIおよびNheIを、Boehringer Mannheim Biochemicals(Indianapolis,IN)から入手し;RsaI、Tsp509I、Eco57IおよびXmnIを、New England Biolabs(Beverly,Mass.)から購入した。増幅反応のためのプライマー配列を、S.pneumoniae血清型6B遺伝子(P1,AGGATCTAATGAAAAAATTAG(配列番号3);P2.TCAGAGGCTTATTTTGCCAAT(配列番号4))および隣接領域の配列のN末端配列(ヌクレオチド181〜201)およびC末端配列(ヌクレオチド1106〜1126)から選択した。このプライマーを、標準的手順を使用して合成した。
((i)DNA増幅)この反応を、Perkin−Elmer PCR増幅キットを用いて実施した。反応容量は、100μlであり、そしてMgを含まない標準1×反応緩衝液、1μMの各プライマー、2.0mMのMgCl、0.2mMのdNTP、テンプレートDNAおよび2.5UTのTaqポリメラーゼを含んだ。テンプレートDNAの供給源は、抽出された精製染色体DNAまた細菌コロニーのいずれかであった。増幅のための条件は、以下の通りであった:変性94℃で1分間、アニーリング52℃で0.5分間および伸長72℃で1.5分間の30サイクル。増幅産物を、1%のアガロースゲルで分離し、そしてエチレンブロマイドで可視化した。直接コロニー増幅手順を採用した。これは、染色体DNAの抽出の必要性を取り除くことによってテンプレート調製を短縮する。この手順は、プレートからPCR混合物に直接的に単一の細菌コロニーを添加することおよび95℃で10分間加熱することからなった。残りのPCR工程は、抽出した染色体DNAについて概説され、そして上記されるように実施した。
((ii)酵素消化)増幅産物の消化を、20μlの容量において指定された酵素について製造者によって指向されるように実施した。消化生成物を、アガロース(2%のメタファーアガロース、FMC Corp.,Rockland,Me.)ゲル電気泳動によって分析し、そしてエチレンブロマイドで染色後可視化した。
(型6B PsaAの分析)ゲノムDNAを、Sau3AIによって部分的に消化し、BamHI−消化pUC18に連結し、そしてE.coli DH5αを形質転換するために使用した。組換えコロニーを、アンピシリン耐性およびイソプロピル−β−ガラクトピラノシド(IPTG)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドール−β−D−ガラクトピラノシドの存在化における白色コロニーの形成について選択した。約2,500コロニーのコロニー免疫ブロットスクリーニング(抗PsaA Mabを使用する)によって、2つの陽性コロニーを得た。これらを、選択し、精製し、そして同じMAbを使用するウエスタンブロット分析によって再スクリーニングした。これら両方は、PsaAに対するMabと反応性のタンパク質を発現し、そして約37kDの予想された分子量でSDS−PAGEにおいて移動した。1つを、継続した研究で選択され、そしてpSTR6と命名した。組換えプラスミド由来のDNAの限定された制限酵素分析は、陽性クローンが、酵素ClaI、EcoRIおよびHindIIIに対する部位を伴う3.5kbである挿入物を含むことを示した。PsaAコード領域を局在化するために、この挿入物を、SstI(ベクター内のマルチクローニング部位)およびHindIIIで2重消化した。この得られたフラグメントを、pUC18に連結し、E.coli DH5αに形質転換した。これは、約1.3kbのサイズの挿入物を含む組換え体を産生した。得られたサブクローンpSTR6yを、SDS−PAGEおよび抗PsaA Mabを使用するウエスタンブロットによって分析した場合、全長PsaA免疫反応性タンパク質を発現することが示された。1.3kbの挿入物の両方の鎖における完全なヌクレオチド配列を、この配列に相補的なオリゴヌクレオチドプライマーを使用してプラスミドサブクローンの環状配列決定によって決定した。配列情報は、利用可能になっていた。完全な連鎖球菌性挿入物のヌクレオチド配列を、配列番号1のような配列表に示した。単一オープンリーディングフレーム(ORF)は、PsaA遺伝子配列をコードする、ヌクレオチド189で、開始し、そしてヌクレオチド1,117で終わる。このORFは、930ヌクレオチド長であり、そして増幅され、そしてpGEM(Promega, Madison,Wis.)およびBAC−to−BACTM発現系(Bethesda Research Laboratories,Gaithersburg,Md.)のようなベクター系にサブクローニングされた場合、抗PsaA MAb抗体に反応性の全長PsaAを発現する。このORFは、34,598の推定分子量および5.23の等電点を有する309アミノ酸のペプチドをコードする。Kyteら,1982,(「A simple method for displaying the hydropathic character of a protein,」J Mol.Biol.157:105−132.)のアルゴリズムを使用するペプチドの分析によって、ペプチドが、推定リーダー配列をコードする20個のアミノ酸の主要な疎水性領域を含むことが示される。このリーダーは、シグナルペプチダーゼ開裂のためのコンセンサス配列(LXXC)を含む。このリーダーの除去は、4.97の推定等電点を有する分子量32,465のペプチドを生じる。リボソーム結合部位のためのコンセンサス配列(Shineら,1974,「The 3’−terminal sequence of E. coli 16S ribosomal RNA: complementarity to nonsense triplets and ribosomal binding sites,」Proc.Natl.Acad.Sc.USA 71:1324−1346)は、ATG開始コドンの5ヌクレオチド上流に位置する。
(連鎖球菌性ホモログと血清型6B配列の比較)血清型6B PsaAヌクレオチド配列(Bilofskyら,1988,A GenBank遺伝子配列データベース,Nucleic Acids Res.16:1861−1864)(GenBank登録番号U53509)およびその隣接領域と、以前公開された株R36A PsaA配列(Sampsonら,1994,「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodalton protein homologous to previously reported Streptococcus sp. adhesins」Infect.Immun.62:319−324)との比較によって、ヌクレオチド配列間の差異が示される。2つの配列間の計算された相同性は、74%である。不一致の主要な領域は、ORFの上流および下流の領域ならびに推定シグナルペプチドをコードする最初の60個のヌクレオチドである。2つのPsaAコード配列を、比較する場合、配列相同性は、78%に増大する。血清型6B配列をまた、最近GenBankに提出された、別のワクチン血清型、血清型2(登録番号U40786)に関するPsaA DNA配列と比較した。これらの2つの配列のコンピューター分析は、これらが、類似することを示す。この2つのPsaA DNA配列間の計算上のDNA相同性パーセントは、99%である。2つの配列間に8個の単一の塩基の差異がある。血清型2 PsaAと血清型6BのPsaAの比較は、ほとんど完全な同一性を示す:計算された類似値は、99.3%である。ヌクレオチドレベルにおける8個の塩基の差異は、保存的置換を生じる2つの変更を伴う6個のアミノ酸のペプチドレベルにおける差異に翻訳される。さらなる分析およびビリダンスStreptococciおよびE.faecalis由来の他の5個のGenBank PsaAホモログと血清型6B配列の比較によって、有意な配列類似性が明らかになった(Fennoら,1989,「Nucleotide sequence analysis of a type I fimbrial gene of Streptococcus sanguis FW213.」Infect.Immun.57:3527−3533;Sampsonら,1994.「Cloning and nucleotide sequence analysis of PsaA, the Streptococcus pneumoniae gene encoding a 37−kilodolton protein homologous to previously reported Streptococcus sp. adhesins,」Infect.Immun.62:319−324:Ganeshkumarら,1991.「Nucleotide sequence of a gene coding for a saliva−binding protein (SsaB) from Streptococcus sanguis 12 and possible role of the protein in coaggregation with actinomyces.」Infect.Immun.59:1093−1099,Kolenbranderら,1994.「Nucleotide sequence of the Streptococcus gordonii PK488 coaggregation adhesin gene scaA and ATP binding cassette.」Infect.Immun.62:4469−4480;およびLoweら,1995.「Cloning of an Enterococcus faecalis endocarditis antigen: homology with some adhesins from oral streptococci.」Infect.Immun.63:703−706)。
配列同一性は、PsaA(S.pneumoniae株R36A)、SsaB(S.sanguis)、FimA(S.parasanguis)、ScaA(S.gordonii)およびEfaA(E.faecalis)について、それぞれ、81%、81%、77%、82%および57%であった。さらに、全ての6個の配列は、生物体において大きな類似性相同性を示した。それぞれは、最初の17〜20アミノ酸内にプロリポタンパク質コンセンサス配列LXXC(シグナルペプチダーゼII開裂のため)を含む疎水性リーダーペプチドを含む。このN末端リーダー配列は、最も大きな可変性の領域を示すことが明らかである。この後、アミノ酸36から150までの高い類似性の領域が続く。アミノ酸150位から190位までの領域は、可変領域であり、そして別の保存領域が続く(アミノ酸198位〜309位)。
(23−バレント(valent)ワクチンにおける23種の血清型由来の染色体DNAのPCR−RFLP分析)PCR−RFLPを、使用して、23バレントワクチンにおける23種の血清型を示す、23のS.pneumonia血清型間のPsaA遺伝子の保存の程度を試験した。株R36Aに対応するプライマーを用いて肺炎球菌型株を増幅する以前の試みは、失敗であったので、PCRプライマーを、血清型6B由来のPsaA遺伝子のヌクレオチド配列、特にPsaAポリペプチドのN末端およびC末端をコードする遺伝子の領域に基づいて選択した。S.pneumoniae血清型6B由来のPsaA遺伝子に相補的なプライマーを使用して、23のバレントワクチンにおいて示される全ての23種の血清型およびサブタイプ由来のPsaA遺伝子を、染色体DNAから増幅した。血清型6B PsaA遺伝子の全長にわたる制限エンドヌクレアーゼ消化部位を有する、全ての10種の酵素を選択した。10種のうち9種の酵素は、分析した全ての23種のPsaA遺伝子と同一のパターンを生じる。
1種の例外、制限酵素Tsp509Iは、遺伝子内に6個の部位を有し、そして7bp、30bp、68bp、146bp、151bp、166bpおよび362bpのサイズに消化される7つのフラグメントを産生する。これらのフラグメントを、2%のメタファーアガロースゲルにおいて分離した場合、5つのバンドパターンが、見られ得る(7bpフラグメントおよび30bpフラグメントは、サイズが小さいためこれらのゲルにおいて見られない)。23種の血清型のうち21種に関して、この5つのフラグメント酵素パターンが、見られた;しかし、血清型2および33Fの株に関して、146bpフラグメントは、存在せず、そして2つの新しいフラグメントが、68bpのフラグメントに隣接することが明らかになり、すべてで7個のバンドを生じる。従って、フラグメントの数の増加は、146bpフラグメント内の付加的なTsp5O9I部位の存在から生じる。
この外部の部位の発生率を確認するために、23種の血清株のそれぞれの3〜4種のさらなる株のTsp509Iパターン(血清型2および血清型25のさらなる株は、利用できなかった)を分析した。分析した全ての株は、血清型についてCDCに提供された米国由来の無作為な臨床的単離物であった。80種の株の大多数は、血液単離物である;例外は、脳脊髄液由来の2種の株、胸水由来の2種の株ならびにそれぞれ眼球および鼻由来の1種の株であった。分析した株の、10%は、改変されたRFLPパターンを生じる、付加的なTsp509I部位を有する。この改変は、型4、8、11Fおよび33Fのみに見られた。この改変したパターンの発生率を決定する試みにおいて、これらの4つの型の8種のさらなる株由来のPsaA遺伝子を、Tsp509Iバリエーションついて分析した(これらの4つの型について全てで〜11−12を有する)。
表1は、血清型4、8、11Aおよび33Fの分析を要約した。改変したパターンは、散発的に、血清型4および8に存在するが、11Aの株のうち11、および33Fの全ての株において本質的に常に存在する。バリエーションを示す株が、国内の多様な地域に由来するので、この発生のパターンは、米国の地理的な位置または地域に相関し得る。型4、8、11Aおよび33Fの全ての株は、1種の33F株を除いて血液単離物であった。33Fは、鼻の単離物であって;従って、この改変の発生率における単離の部位の関連性は評価され得ない。
(表1.さらなるTsp509I制限部位について選択された血清型のスクリーニング)
Figure 2011057691
全ての23のワクチン型の各々2〜3の株の調査を含む最初のTsp509I分析
さらなるTsp509I部位を示す型のさらなる株のTsp509I分析
括弧に示されるものは、さらなる制限部位を有する血清型の数と試験した血清型の数の比である。
この分析は、S.pneumoniae血清型6B由来のPsaAをコードする遺伝子のクローニングおよび配列決定ならびに、23種の肺炎球菌ポリサッカライドワクチン血清型における引き続く遺伝子の分析を開示する。配列分析によって、血清型6B配列および以前に公開された株R36Aが、予想よりも類似していないことが明らかになった。ヌクレオチド配列およびその隣接領域は、起源の株R36A PsaAに対して73%のみに相同であったが、実際のPsaAコード配列は、78%の計算された相同性を有した。2つの配列間のタンパク質配列類似性は、81%しかなかった。新しく提供された血清型2肺炎球菌PsaA(ワクチン血清型)と血清型6B配列の比較によって、DNA相同性は99%および98%タンパク質配列類似性と計算された。さらに、これらの値は、ワクチン血清型内の遺伝子についての配列保存が、高度である証拠である。これらの2つの配列の推定アミノ酸配列を、属内のPsaA相同性について他の公開された配列と比較した場合、類似性の大きな領域は、全ての5種のタンパク質に明白であった。群内の類似性値は、57〜82%の範囲であった。
Streptococcus pneumoniaeワクチン候補の必要性は、本発明者らが、S.pneumoniae血清型6BからPsaA遺伝子を、クローニングし、そして配列決定することを促進した。2つの肺炎球菌PsaA遺伝子(6BおよびR36A)の間の不均質性によって、本発明者らは、ワクチン血清型を試験し、株間の多様性の程度を決定した。S.pneumoniae血清型6BからのPsaA遺伝子のN末端コード領域およびC末端コード領域に対応するプライマーは、23個全てのワクチン血清型を増幅した。血清型6B遺伝子のうちに21個の部位を表す10個の異なる制限酵素を使用するPCR−RFLP分析は、株間でたった1つの多様性領域を示しただけであり、これは、少数の株についてさらなるTsp509I部位を生じた。本研究は、血清型6B遺伝子の配列は、ワクチン血清型の間で見出される配列を代表することを実証する。このことについての証拠としては、血清型2と血清型6Bとの間の99%のDNA配列同一性、および本研究において試験された21個の部位を網羅する均一かつ同一な制限パターンが挙げられる。より初期の株R36A PsaA配列は、本明細書で分析された血清型において表面上は存在しない改変体配列を表すことが明らかである。なぜなら、発明者らは、株R36A PsaAに対してプライマーを使用して、この配列を増幅することが不可能だったからである。しかし、本研究のより重要な局面は、分析したワクチン血清型間で、限定された多様性が存在することである。疾患を引き起こし、従ってそれに対する予防的手段が必要とされるものは、血清型である。これらの血清型の間でのPsaAの遺伝的多様性の欠損は、遺伝子が高度に保存されており、そしてワクチン開発のための優れた候補であることを示唆する。
(実施例9.モノクローナル抗体)
血清型22F由来の37kDaのタンパク質を使用して、モノクローナル抗体(1B6E12H9、3C4D5C7、4E9G9D3、4H5C10F3、6F6F9C8、および8G12G11B10)を作製した(米国特許出願番号08/715,131、現在は米国特許5,854,416号(これらは参考として本明細書中に援用される)において開示される)。これらのMAbを、Streptococcus pneumoniaeによる感染からの防御を付与するその能力について、分析した。表2は、試験した5つのモノクローナル抗体の能力を示し、特に1つが、その後のS.pneumoniaeチャレンジからの効率的な防御を与えた(8G12G11B10)。S.pneumoniaeからの保護は用量応答性であった。これはこのモノクローナル抗体が、防御の原因であったことを示す(表3)。
(表2.乳仔マウスにおける、抗37kDaモノクローナル抗体によって付与される、Streptococcus pneumoniae血清型6Bに対する受動防御)
Figure 2011057691
チャレンジ用量(1.7×10cfu)または10×菌血症用量100%(BD100)。1群あたり5匹のマウスに、50μgの総抗体を与えた。すべてのMAbは、IgGである。
(表3.抗37kDaモノクローナル抗体8G12G11B10の受動防御能の可能性に対する、第2用量の効果)
Figure 2011057691
全ての乳仔マウスを、10×BD100(2×10cfu)でチャレンジした。MAbを、チャレンジの24時間前(前)およびチャレンジの24時間後(後)に与えた。10匹のマウス/群。
(実施例10.ファージディスプレイライブラリー)
pIIIコーティングタンパク質(ParmlyおよびSmith,1988)のN末端部分で位置する15アミノ酸残基の挿入物を含むファージディスプレイライブラリーを、ベクターとしてファージFUSE 5において構築した。このライブラリーを、33bpの合成BgIIフラグメントをFUSE 5に連結し、そしてE.coli Kqll/kan+細胞を、エレクトロポレーションによってトランスフェクトすることにより作製した。このファージ子孫は、ディスプレイライブラリーを含む。
(実施例11.バイオパニング(biopanning)によるスクリーニング)
4サイクルのバイオパニングを、実施例10のファージディスプレイライブラリーをPsaAエピトープペプチドについてスクリーニングする目的で、ファージ使用される各MAbについて行った(SmithおよびScott,1993、Meth.Enzymol.、217:228〜257)。ペトリ皿の基質を、実施例1において調製されるように、ストレプトアビジンおよび10μgのビオチン化抗PsaA MAbでコーティングした。残りのビオチン結合部位を、1.5mlのD−ビオチン(10mM)でブロックした。次いで、このファージライブラリー(1011〜1012個の形質転換単位)を、固定化したMAbと共にインキュベートした。結合したファージを、ストレプトアビジンでコーティングされたプレートから、0.1N HCl、pH2.2で溶出した。この溶出されたファージを、力価測定および増幅し、次いで上記のように行ったさらに2回の選択に供した。使用されたビオチン化MAbの量は、第2回目および第3回目においてそれぞれ1nMおよび1pMであり、その結果、高親和性のペプチドのみが、最後のサイクルの終了時に結合された。
(実施例12.免疫原性ペプチドのアミノ酸配列)
実施例11の手順を使用して得られた、ライブラリー由来の高親和性ペプチドを、増殖および配列決定した。それぞれのMAbについて、選択プロセスから生じた10個のファージ検体を、配列決定した。約1μgの一本鎖DNAを、フェノール−クロロホルム抽出によって精製し、エタノール沈殿させ、そして7μlの水に再懸濁した。全てのfd−tet誘導ベクターに共通の、野生型pIIIにおける領域から誘導されたFUSE 5ベクター配列に相補的な27マーのプライマーおよび35S Sequenase バージョン2(U.S.Biochemicals、Cleveland、OH)を使用して、配列決定反応を行った。得られた配列を、表4において示す。これらを、ClustaIVおよびtFastaプログラムを使用して、PsaA株2および6Bの既知の配列と比較し、それぞれのペプチドが最も近く整列される、PsaAに関するエピトープを同定した。これらのエピトープ位置をまた、表4において示す。さらなる残基がこのタンパク質に存在し、ここでこのペプチド(配列番号7および配列番号8)の残基13の後にギャップが出現する場合、MAb(8G12、6F6および1E7)を使用して得られるペプチドは、PsaAに最も整列する。
(表4.MAbを用いたバイオパニングによって得られるペプチド配列)
Figure 2011057691
(実施例13.PsaAの免疫原性ペプチドでのマウスの免疫)
配列番号5、6、7、および8において示される配列を有するペプチドを、従来の方法によって(例えば、自動化ペプチド合成器を使用して)合成し得る。このペプチドを、逆相HPLCによって精製し得、そして主要なピークを収集し得る。ペプチド配列を、自動化配列決定装置(例えば、Beckman Instruments,Inc.,Mountain View、CAによって製造される自動化配列決定装置)を使用して、自動化ペプチド配列決定によって確認し得る。各ペプチドを、水溶性カルボジイミド試薬によって媒介されるカップリングを使用して、キーホールリンペットヘモシアニンのようなアジュバントに結合し得る。生じた結合体を、リン酸緩衝化生理食塩水 pH7.2に、最終濃度が約180μg/mlとなるように溶解し得、そしてエマルジョン中に、約1:1の比でフロイント不完全アジュバント(Sigma Chemical Co.,St Louis,MO)と合わせ得る。BALB/cマウスを、この懸濁液を用いて腹腔内に最初に免疫化し得、そして一月後、このマウスを、アジュバントを有さない約110μg/mlの結合体を用い、ブーストし得る。
(実施例14.ファージディスプレイによって同定されたコンセンサスペプチドでのマウスの免疫)
ファージディスプレイによって同定されたいくつかのペプチドの配列由来のコンセンサス配列(配列番号8)を有するペプチドを、PsaAに対する免疫学的な応答を惹起するその能力について、試験した。上記の実施例12に記載されるファージディスプレイ実験においてモノクローナル抗体8G12、6F6および1E7に結合するペプチドに由来するこのコンセンサスペプチド(L V R R F V H R R P H V E S Q;配列番号7)を、そのアミノ末端にCYGGスペーサーおよびラウロイル基を有するように合成した(Bio−Synthesis、Lewisville、TX)。このラウロイル基は、プロテオソームに対するペプチド基の疎水性複合体形成を増強する(Lowell,G.H.ら、「Proteosome,hydrophobic anchors,iscoms,and liposomes for improved presentation of peptide and protein vaccines」、New Generation Vaccines,Woodrow,G.M.、Levine,M.M.(編)、Marcel Dekker,Inc.,New York、141〜160頁(1990);Lowell,G.H.ら、「Peptides bound to proteosomes via hydrophobic feet become highly immunogenic without adjuvants」J.Exp.Med.167:658(1988);およびZollinger,W.D.ら、「Complex of meningococcal group B polysaccharide and type 2 outer membrane protein immunogens in man」J.Clin.Invest.63:836(1979))。一方、このシステイン基は、ペプチドの免疫原性を増強する(Lowell,G.H.ら(1990))。Zollinger(Zollingerら(1990))によって記載されるように、プロテオソームを、群B.meningococci、株99M由来の外膜複合体小胞から調製した。合成的リポペプチドを、界面活性剤の存在下で、成分を合わせることによって、1:1(w/w)の比で、プロテオソームに対して複合体形成させた。この界面活性剤を、大規模な透析によって除いた(Lowell,G.H.ら(1988))。
3〜4週齢のBALB/cマウス(群あたりn=4)を、10、25、または50μgのペプチド(配列番号5)/プロテオソーム複合体で、0週目にプライムした。次いで、それぞれの群におけるマウスを、10、25、または50μgのペプチド(配列番号5)/プロテオソーム複合体で、2週目および3週目にブーストした。0週目に20μgのPsaAタンパク質でプライムしたマウスは、本研究のための陽性コントロールであった。陰性コントロールは、0週目に10、25、または50μgのプロテオソームでプライムし、そして2週目および3週目に10、25、または50μgのプロテオソームでブーストしたマウスから構成された。血清を、4週間にわたって毎週収集し、そして抗PsaA特異的抗体を、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって試験した。
抗PsaA特異的ELISAを、以下のように実行した:Nunc immuno Maxi Sorbプレートを、5μg/mlの精製されたネイティブなPsaAタンパク質で、4℃で一晩コーティングした。プレートをPBS/Tween緩衝液(0.01%のTween−20を含むPBS)で洗浄し、そして1%のBSAを含むPBS/Tween緩衝液でブロッキングした。PBS/Tween/BSAにおいて1:10で始めたマウス血清の段階希釈物を、37℃で1時間インキュベートした。このプレートを、PBS/Tweenで4回洗浄した。PBS/Tween/BSA中に4000:1で希釈した、西洋ワサビペルオキシダーゼに結合し、抗マウスIgGおよびIgM(Sigma,St.Louis,MO)を、プレートに添加した。抗PsaA抗体を、o−フェニレンジアミン基質を用いて30分間、暗所で検出した。吸光度を、Microplate E1311(Biotek,Winooski,VT)で、490nmで読み取った。
MAb 8G12、1E7および6F6によって選択されたペプチドの全ての配列は、PsaA分子の同じ領域に整列した。MAb 8G12によって選択された1つのペプチドは、上に示されるように、1E7および6F6によって選択されるペプチド(配列番号8)と同じ配列を有した。これらのペプチドとPsaAとの間の相同性を決定し、これは6アミノ酸に存在した。この領域を使用して、コンセンサスペプチド配列(配列番号8)を規定した。このペプチドを、N末端ラウロイル基およびCYGGモチーフを用いて合成し、プロテオソームに複合体形成させ、そして免疫原性を改良した。マウスを、10、25、または50μgの、プロテオソームに複合体形成しているコンセンサスペプチドで免疫した。ペプチド免疫マウス由来の血清は、抗PsaA応答を示した。本研究の結果を、表5および6において示す。このペプチド免疫マウスは、IgG応答を発達させ、力価は4週目に159から252の範囲に及んだ。この力価を、プロテオソームバックグラウンド値に関してデータを標準化した後で計算した。3つの用量の群のうち、50μgのペプチド用量群に対する免疫応答が、最も高かった。しかし、このペプチドに対する抗PsaA応答は、PsaAタンパク質に対する免疫応答よりも有意に低かった(p<0.05)。
(表5.PsaAに対するIgMの力価)
Figure 2011057691
このデータを、20μgのPsaAで免疫したマウス由来のコントロール血清の25%の力価として示す。
(表6.PsaAに対するIgGの力価)
Figure 2011057691
表5におけるように、このデータを、20μgのPsaAで免疫したマウス由来のコントロール血清の25%の力価として示す。
(実施例15.ファージディスプレイによって同定されたペプチドの脂溶化した形態および脂溶化していない形態での、マウスの免疫(Srivastava,N.ら、Hybridoma 19:23、2000からのデータ)
配列番号5(T V S R V P W T A W A F H G Y)のアミノ酸配列を有し、そしてMAb 4E9を使用したファージディスプレイによって選択されたペプチドを、S.pneumoniaeチャレンジからマウスを防御するその能力について試験した。このペプチドの2つの形態を合成した:一方は、そのN末端にパルミトイル残基を有し(「配列番号5−脂溶化(lipidated)」)、そしてもう一方は、このような誘導体化を有さない(「配列番号5−未脂溶化(unlipidated)」)。これらのペプチドを、Stewartら、「Solid peptide synthesis」第2版、Pierce Chemical Co.,Rockford,IL(1984)に記載されるように固相F−moc化学を使用し、ACTモデル396HPSペプチド合成器(Advanced ChemTech,Louisville,KY)を使用して合成した。モノパルミチン酸を含む上記に記載されるペプチドの脂溶化バージョンを、パルミチン酸(Sigma Chemicals,St.Louis,MO)を、上記に記載される標準的なアミノ酸結合(Verhaulら(1995))に関してと同じ反応条件を使用して樹脂結合ペプチドの脱保護されたアミノ末端に結合することによって、合成した。配列を、Portonモデル#2090自動化ペプチドシーケンサー(Beckman Instruments,Inc.,Mountain View,CA)を使用する、自動化されたペプチド配列決定によって検証した。ペプチドを、リン酸緩衝化生理食塩水 pH7.2(PBS)中に、最初の用量について1.0mg/ml、そして続く用量について0.5mg/mlの最終濃度になるように懸濁した。
ペプチド配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化の、S.pneumoniaeチャレンジに対して防御する能力を分析するために、10週齢のND−4マウス(Swiss Webster)を、3用量レジメンを使用して免疫した。試験マウス(各ペプチドについてn=15)は、0日目に100μgのペプチドの初回用量を受け、続いて3週目および5週目で、50μgのペプチドのブースター用量を受けた。このペプチド配列番号5−脂溶化を、100μl PBS 0.01M、pH7.2に懸濁し、一方、未脂溶化ペプチド(配列番号5−未脂溶化)を、アジュバント アルヒドロゲル(alhydrogel)(2%;#A1090BS、Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)と共に、PBS中に6.3mg/mlの濃度で混合し、このペプチドの免疫原性を増強させた。コントロールマウス(n=12)を、ペプチドを用いないこと以外は同様に免疫化した。各マウスを、肩の間に皮下で免疫した。最終のブーストの1週間後、全てのマウスを、4.9×10cfuのS.pneumoniaeの株PLN−D39(James Paton、Women’s and Children’s Hospital,North Adelaide,S.A.Australiaによって寄贈された)(これはD39のニューモライシン(pneumolysin)陰性誘導体である)でチャレンジした。この5日後に安楽死させ、そして鼻洗浄物(nasal wash)の培養をした。PBS鼻洗浄を、Wu,H.Y.ら(「Establishment of a Streptococcus pneumoniae nasopharyngeal colonization model in adult mice」、Microb.Pathog.23:127(1997))の方法によって行った。各洗浄物を、1:486の最終希釈物なるように3倍希釈した。50μlの各希釈物を、血液寒天+ゲンタマイシンプレート(5%の脱線維したヒツジ血液および0.5%のゲンタマイシンを補充したトリプチカーゼ(Trypticase)ダイズ寒天)上で培養した。免疫したマウスおよびプラセボ(PBS免疫化コントロール)におけるNPコロニー形成および保因(carriage)からのデータを、t−検定またはMann−Whitney順位和検定のいずれかを使用して分析した。鼻咽頭の保因は、鼻あたりのコロニー形成単位の数である。鼻咽頭のコロニー形成は、25μlの鼻洗浄物において少なくとも1cfuを形成するか否かに依存して、マウスについて陽性または陰性のいずれかである。
ペプチド配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化の、S.pneumoniaeチャレンジに対して防御する能力を分析するために、Swiss Websterマウスを、配列番号5−脂溶化および配列番号5−未脂溶化、およびPsaAで、上記のように免疫化した。ペプチド配列番号5−脂溶化で免疫されたマウスは、プラセボコントロールと比較した場合、細菌の鼻保因において統計学的に有意な減少(p<0.05)を示した(表7)。さらに、ペプチド配列番号5−未脂溶化で免疫したマウスは、S.pneumoniae血清型2によるコロニー形成に耐性である機会が40%高かった(表7)。これは、プラセボコントロールと比較した場合、統計学的に有意であった(p<0.05、Fisherの直接確立検定、両側検定)。肺炎球菌の鼻コロニー形成の減少は、非脂溶化ペプチド配列番号5−未脂溶化で免疫したマウスにおいて見出された;しかし、この減少は、プラセボコントロールと比較した場合、統計学的に有意ではなかった(p=0.48)(表7)。
(表7.Swiss−Websterマウスにおける防御研究の要約
Figure 2011057691
このデータは、3回の実験の保因(cfu/鼻)の相乗平均として示される。
コロニー形成を、1cfu/25μl鼻洗浄物として規定する。この有意性を、Mann−Whitney U順位和検定を使用して計算する(p<0.05)。
**N末端の付加的なシステイン残基でのモノパルミチン酸を用いた脂溶化。この脂溶化されたペプチドは、システイン(C)残基がこのペプチドのアミノ末端にあるように、示された配列表からのアミノ酸配列のアミノ末端に結合したアミノ酸配列CSSを含んでいた。
(実施例16 複数抗原性PsaAペプチドでのマウスの免疫化)
配列番号5、配列番号6、および配列番号7に示された配列を有するペプチドの、S.pneumoniaeの攻撃からマウスを防御する能力を、脂溶化形態もしくは複数抗原性ペプチド(MAP)形態で別個に投与するか、またはMAPと結合して投与した場合に、調べた。配列番号5、配列番号6および配列番号7で与えらる配列を有するペプチドを、実施例15に記載されるような、類似の試薬、装置、手順を使用して合成した。2つのアーム、3つアーム、または4つアームのうちいずれかを含む複数抗原性ペプチド(MAP)(図1A〜1C)を、Tam,J.P.、「Multiple antigenic peptide system:A novel design for synthetic peptide vaccines and immunoassay」 Synthetic Peptides Approaches to Biological Problems,J.P.TamおよびE.T.Kaiser編,Alan R.Liss,Inc.,New York,3−18(1989)の方法に従って合成した。この実施例に記載される全てのMAPは、合成を容易にするためのさらなるノルロイシン(NLe)残基をカルボキシ末端に含む(図lA〜図1C)。ミョウバンを、非脂溶化ペプチドのためにこの懸濁物に添加した。
別個の群のND−4マウス(ペプチド群およびコントロール群当たりn=8)を、第0週、第3週、第5週の3回、それぞれ100μg、50μg、または50μgの非脂溶化ペプチドまたは脂溶化ペプチドのいずれかで、皮下にて免疫化した。第3の用量の1週間後、マウスを、10μlの0.85%生理食塩水中に懸濁した、Streptococcus pneumoniaeの血清型2、血清型4、または血清型6Bの10cfuで鼻腔内(IN)にて攻撃した。この5日後に、安楽死させ、そして鼻腔内洗浄液を培養した。鼻咽頭(NP)のコロニー形成およびキャリッジを、実施例15に記載されるように、分析した。
非脂溶化または脂溶化した、単相性ペプチドのMAP(すなわち、均質)および二相性ペプチドMAP(すなわち、2つの異なるペプチド配列を含む不均質MAP)を用いた免疫化は、鼻腔内キャリッジに対するインビボ保護(すなわち、cfuの減少)によって確証が得られるような、S.pneumoniaeの攻撃に対する免疫学的応答を生じる。最も強い免疫学的応答を、二相性ペプチドMAPの免疫化で観察した。NPコロニー形成の減少を、脂溶化ペプチドおよび非脂溶化ペプチド、ならびに様々なMAP構築物で、観察し、そしてこの減少は、これらの間で変化した。非脂溶化単相性ペプチド(すなわち、均質な)MAPで免疫化することによって、NPコロニー形成が40%と93%との間に減少した(表8)。脂溶化単相性ペプチドで免疫化することによって、NPコロニー形成が、48%と94%との間に減少した。キャリッジで最も大きい減少は、二相性ペプチドMAPで観察された。非脂溶化二相性ペプチドMAPの免疫化によって、NPコロニー形成が、68%と91%との間に減少した(表9)。二相性ペプチドMAPの免疫化で観察された、このNPコロニー形成の減少は、試験した全ての血清型および二相性ペプチドについて統計的に有意(p<0.05)であった。
PsaAに対するモノクローナルを使用するファージディスプレイ分析によって同定される、実験で使用したPsaAペプチドは、免疫原性であり、そしてこれは、試験したS.pneumoniaeの3つの血清型のキャリッジを減少した。さらに、二相性ペプチドMAPは、単相性ペプチドMAPよりも、キャリッジの減少においてより効率的であった。
(表8.鼻咽頭(NP)コロニー形成の減少(%):コントロールに比較した非脂溶化4アーム均質MAP(P値))
Figure 2011057691
非脂溶化ペプチド(NL)。
**コントロールからの統計的有意差(P≦0.05)を、t検定またはMann−Whitney順位和検定で算出した。
***配列番号5の均質4アームMAP。
****配列番号6の均質4アームMAP。
*****配列番号7の均質4アームMAP。
(表9.コントロールに対して比較した本発明の脂溶化ペプチドMAPおよび二相性ペプチドMAPのNPコロニー形成の減少(%)
Figure 2011057691
(P値)。
**N末端のさらなるシステイン残基において、モノパルミチン酸で脂溶化。この脂溶化ペプチドは、このシステイン(C)残基がこのペプチドのアミノ末端になるように、示された配列表由来のアミノ酸配列のアミノ末端に結合するアミノ酸配列CSSを含む。
***図1Aに示されるような、配列番号5および配列番号6の不均質4アームMAP。
****図1Bに示されるような、配列番号5および配列番号9の不均質4アームMAP。
(実施例17.三相性ペプチドMAPでのマウスの免疫化)
均質(単相性ペプチド)3アームMAPおよび不均質(二相性ペプチドまたは三相性ペプチド)3アームMAPをまた、S.pneumoniaeの攻撃に対する防御を提供するために使用し得る。例えば、単相性ペプチドMAPおよび二相性ペプチドMAPについて上で記載したように、配列番号5〜配列番号10のうちの任意の組み合わせを含む三相性ペプチド3アームMAPまたはそれらの免疫原性フラグメント(例えば、各々が配列番号5に示されるアミノ酸配列を有する、3アームを含む均質三相性ペプチドMAP、または配列番号5の配列を有する第1のアーム、配列番号9の配列を有する第2のアーム、および配列番号10の配列を有する第3のアームを含む不均質三相性ペプチドMAP;例えば、図1C参照のこと)を、実施例15および実施例16に記載されるような、類似の試薬、装置、および手順を用いて、合成し得、そして試験し得る。三相性ペプチドの組み合わせの他のこのような例は、以下であるが、これらに限定されない:配列番号5を含む第1のアーム、配列番号6を含む第2のアーム、および配列番号7、配列番号8、または配列番号9を含む第3のアーム;配列番号5を含む第1のアーム、配列番号10を含む第2のアーム、および配列番号7、配列番号8、または配列番号9を含む第3のアーム;配列番号6を含む第1のアーム、配列番号7を含む第2のアーム、および配列番号9または配列番号10を含む第3のアームなど。
(実施例18.PsaA由来のペプチドを用いた皮下免疫化による、マウスにおける肺炎球菌キャリッジの阻害)
本発明者らは、免疫化したマウスにおける、肺炎球菌(Pnc)鼻咽頭(NP)キャリッジを阻害するMAPの能力について、脂溶化形態または脂溶化形態の単独、または互いに組み合わせ(2つの二相性ペプチドおよび三相性ペプチド)のいずれかである、3つのMAPを試験した。NPキャリッジの阻害は、MAPの組み合わせおよび二相性ペプチドを使用して、均質MAP単独に比べ、劇的に増大された。これらの観察は、この抗PsaA MAbファージディスプレイ発現ペプチドは、免疫原性であり、そしてマウスにおけるNPキャリッジを有意に減少することを示した。これらのPsaAペプチドは、Pncキャリッジ、中耳炎、および/また侵襲性Pnc疾患の減少および/または除去について、ヒトおよび/または他の動物にとって、おそらくはワクチンとして有用である。
(A)材料および方法)
(細菌性単離体および増殖条件)
S.pneumoniaeの3つの単離体(血清型2、血清型4および血清型6Bを表す)を、NPキャリッジ実験のために使用した。血清型2である単離体PLN−D39は、James Paton(Women’s and Children’s Hospital,North Adelaide,S.A.,Australia)の厚意によって提供され;そして、血清型4である単離体DS2341−94、および6Bである単離体DS 1756−94は、Richard Facklam(Centers for Disease Control and Prevention,Atlanta,GA)の厚意によって提供された。これらの選択された単離体は、代表的な株であり、発明者らの実験室および他の場所において動物モデル実験において頻繁に使用されていた。多数の実験が同じロットの細胞から開始され得たことを確実にするために、各肺炎球菌単離体の標準化ストック培養物を、上述したように調製した(Johnson SEら、J.Infect.Dis.180:133−40,1999)。実験を開始する際に、ストック細胞を、血液寒天培地(BA,5%脱フィブリンヒツジ血液を補充したTrypticaseダイズ寒天;BBL,Microbiology Systems,Becton Dickinson and Co.,Cockeysville,MD)上で培養し、10% Levinthal基礎培地(BHI−10L;BBL)を補充した脳心臓注入ブロス(brain heart infusion broth)(BHI;BBL)に移し、そして以前に記載したように動物接種のために操作した(Johnson SEら、前出)。
(動物)
成体Swiss Websterマウス(ND−4;雌性;8週齢)を、Harlan Sprague Dawley,Inc.,Indianapolis,INから得た。到着時に、マウスを1ケージ8当たり匹の群に配置した。全ての動物を、標準的な条件(25℃、相対湿度約40%)下で、食料および水の任意の摂取を伴って収容した。全てのマウスが、実験前の1週間で、これらの新環境に対して順応することを可能にした。
(ペプチド合成)
前述のペプチド(P1、P2、およびP3で示されるベースペプチド)のアミノ酸配列を、テンプレートとして使用する場合、脂溶化形態および非脂溶化形態の両方であって、3つの、4−アームで均質な複数抗原性ペプチド(MAP)を、非脂溶化二相性(4−アーム不均質)ペプチド構築物および三相性ペプチド(3−アーム均質)構築物と共に合成し、そして、マウスNPキャリッジモデルで研究した。これらのMAPを、以前に記載された(Barany,GおよびMerrifield,RB,The Peptides,第1巻,Gross,EおよびMeienhofer,J,編,New York:Academic Press,1980,l−284頁;Verheul,AFら、J.Immunol.Meth.182:219−226,1985;ならびにReed,RCら、Vaccine 15:482−488,1997)のような、標準Fmocプロトコルおよび改変Fmocプロトコルを使用する、ACT 396マルチプルペプチド合成機(Advanced ChemTech,Louisville,KY)で合成した。この二相性ペプチド構築物および三相性ペプチド構築物を、Tamの方法(Tam JP,Multiple antigenic peptide system:A novel design of synthetic peptide vaccines and immunoassay,Tam,JPおよびKaiser,ET編、New York:Alan R.Liss,Inc.,1989,3−18頁)を使用して、ピペリジンおよびヒドラジンでの、Fmoc−Lys(Dde)またはFmoc−Lys(ivDde)(Novabiochem,San Diego,CA)の差次的脱保護(differential deprotection)によって合成した。この粗ペプチドを、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型質量分析、その後の、アミノ酸分析、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、キャピラリー電気泳動および/またはペプチド配列決定のうちの1つ以上の手順によって、合成の忠実度について分析した。必要である場合、このペプチドを、アセトニトリル/水/トリフルオロ酢酸緩衝系を使用して、半分取HPLCによって精製した。
構造的に、このMAPは、互いに対して相同であり、そしてP1、P2またはP3のいずれかからなる、4つの分岐を含む。脂溶化形態(P43、P44、およびP45として示される)および非脂溶化形態(P46、P47、およびP48として示される)は、前者が、各ベースペプチド単位のN末端において、3アミノ酸リンカー(システイン−セリン−セリン)によって結合された、一置換パルミトイル残基を有することを除いて構造上は同一である(図2Aおよび図2B)。このMAPを、パルミチン酸で脂溶化し、ペプチド免疫原性におけるアジュバントの効果およびNPキャリッジに対するその後の影響を研究した。P79およびP80と称される二相性ペプチドは、ベースペプチドの組み合わせ(P1およびP2、またはP1およびP3)である(図3)。P79は、P1およびP2の各々の2単位を含み、一方P80中では、P2が、P3で置換されている。三相性ペプチド(P81として同定され、そして3つの分岐からなる)は、ベースペプチドの各々の1つの単位から構成されている(図4)。全ての場合において、このペプチドの分岐を、3−アームのロイシン−ノルロイシンコアまたは4−アームのロイシン−ノルロイシンコアのいずれかに基づいて合成した(図1〜図3)。
(マウス免疫化および攻撃)
マウスNPキャリッジモデル(前述)を使用して、NP Pncキャリッジの阻害における、免疫原性PsaAペプチドの影響を決定した(Lipsitch,Mら,Vaccine 18:2895−901,2000)。マウスを、3用量レジメンに基づいて免疫化した。試験マウス(各ペプチドまたはペプチド構築物についてn=8)は、第0日目での100μgの開始用量に続き、初回の用量から3週間後および5週間後に、適切なペプチドの50μgのブースター用量を受けた。この脂溶化MAPを、100μLの無菌0.01M,pH 7.2,リン酸緩衝生理食塩水(PBS)中に再懸濁したが、全ての他のペプチドを、100μLの、PBS中で6.3mg/mLのアジュバントミョウバン(アルヒドロゲル(alhydrogel)−2%,#A1090B,Accurate Chemical and Scientific Company,Westbury,NY)と混合し、このペプチドの免疫原性を増大させた。コントロールマウス(n=8)を、同様に免疫化したが、ペプチドは用いなかった。各マウスを、肩の間の皮下で免疫化した。最終ブースト後1週間目に、全てのマウスを、鼻腔内から、10μLの0.9%塩化ナトリウム緩衝液(SCB;Abbott Laboratories,North Chicago,IL)に懸濁された適切なS.pneumoniae単離体の1〜3×10コロニー形成単位(cfu)で攻撃した。攻撃接種物を、10倍に連続希釈し、BAプレート上にプレートし、攻撃用量を決定した。
(鼻腔洗浄および培養)
攻撃後5日目に、各マウスを安楽死させ、そしてWuら(Wu,HYら、Microb.Pathog.23:127−37,1997)によって記載されたように100μLのSCBでこの鼻咽頭腔を洗浄した。この洗浄物を、3倍に連続希釈し、最終的に1:486の希釈とした。50μlの各希釈物を、BA+ゲンタマイシンプレート(0.5%ゲンタマイシンを補充したBAプレート)上で培養した。培養物を、5%CO雰囲気下かつ高湿度下にて、37℃で一晩インキュベートした。可能な場合、クローンを、各希釈物のについて計数し、記録した。特定マウスのためのキャリッジを、各希釈物の計数を非希釈レベルに調整し、そして平均化した後に、50μLの回収した鼻腔洗浄物中のcfu数として規定した。キャリッジアッセイの検出感度は、40cfu/(ml鼻腔洗浄物)である。
(統計方法)
Pncキャリッジの阻害を、免疫化した試験マウスとこれらの対となる免疫原がないコントロールマウスとの間のNPキャリッジにおける有意差を算出することによって決定した。群の間の有意差は、Mann−Whitney順位和検定によって計算された。危険率をP<0.05に設定した。統計計算を、SigmaStatソフトウエア,バーション2.0(Jandel Scientific Co.,San Rafael,CA)を使用して実行した。分析は、Pnc血清型および免疫原処方物の各々についての単一の試験から生成されたデータに基づく。
(B)結果)
(NPキャリッジ阻害におけるMAP効果)
予備的な実験において、MAP P43に対する免疫学的応答を、マウスを上記のようなスケジュール(データは示さない)に従って免疫化した場合に、マウスにおいて観察した(力価は一貫して1:51200以上であった)。これらの結果に基づいて、Pncキャリッジ阻害実験を、成体マウスにおいて記載のペプチドで開始した。マウスを非脂溶化MAPであるP46、P47、またはP48で免疫化し、S.pneumoniaeの血清型2、血清型4、または血清型6Bで攻撃した場合、有意な(P<0.05)なキャリッジ阻害を、コントロールと比較し、かつNP腔でコロニー形成するcfuのメジアン数で規定するときにキャリッジについて60%を超える減少が存在した場合に、観察した(表10)。P46は、有意(P<0.05)に、血清型2および血清型4のNPコロニー形成を減少したが、血清型6Bのコロニー形成(P=0.11)は有意に減少しない。P47およびP48は、有意(P<0.05)に、各々1つの血清型、すなわち、それぞれ、血清型4および血清型6Bのコロニー形成を減少した。マウスを脂溶化MAP P43、P44、またP45で免疫化した場合に、同様の結果が観察された(表11)。Pncコロニー形成が68%減少した場合、鼻咽頭キャリッジ阻害は、有意(P<0.05)であった。血清型4のキャリッジを、これらのMAPおよび血清型6B、血清型P43、およびP44の各々によって有意に(P<0.05)阻害した。しかし、これらのMAPは、血清型2に対して有意な(P<0.05)なキャリッジ阻害を実証しなかったが、P45で免疫化したマウスにおいて血清型2のNPコロニー形成に70%減少が存在した(P=0.20)が、これらの有意(P<0.05)に阻害された血清型について、NP腔にコロニー形成するPnc細菌の数の平均は、非脂溶化および脂溶化MAPについて、それぞれ、58%および71%に減少された。
(NPキャリッジ阻害におけるMAPの組み合わせまたはポリペプチドの効果)
このMAPによるNPキャリッジ阻害についての有望な結果から、MAPの組み合わせおよびポリペプチド構築物を使用して、さらなる研究を進めた。マウスがMAPの組み合わせ(P43+P44またはP43+P44+P45)または二相性ペプチド(P79またはP80)で免疫化される全ての場合にいおいて、NPキャリッジの有意(P<0.05)な阻害を観察した(表11)。NPコロニー形成のレベルは、1つ(55%)を除いて、全ての場合について有意(P<0.05)に少なくとも67%減少した。しかし、マウスにおいてNPキャリッジを阻害する三相性ペプチドP81の能力は、二相性ペプチドの能力ほど効果的ではなく、血清型2および血清型4において、それぞれ53%および89%の有意な(P<0.05)阻害を実証した(表11)。血清型6Bに対する鼻咽頭キャリッジ阻害は、39%(P=0.14)のみであった。二相性ペプチド阻害および三相性ペプチド阻害が有意(P<0.05)であった、これらの例について、平均値は、NP腔にコロニー形成するPnc細菌の数の平均は、それぞれ80%および60%減少した。
(表10.マウスモデルにおける、非脂溶化PsaA MAPによるPnc NPキャリッジの阻害)
Figure 2011057691
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用。
(表11.マウスモデルにおける、脂溶化PsaA MAPによるPnc NPキャリッジの阻害)
Figure 2011057691
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用した。
(表12.マウスモデルにおける、PsaA MAPの組み合わせ、二相性ペプチドまたは三相性ペプチドよる、Pnc NP キャリッジの阻害)
Figure 2011057691
データは、鼻咽頭腔由来の100μlの洗浄物中で回収されたコロニー形成単位(cfu)/マウス(n=8)のメジアン数を表す。マウスを、皮下にて10cfuで攻撃した。
リン酸緩衝生理食塩水またはミョウバンのいずれかを注射されたコントロールマウスに対する有意差(P<0.05)。Mann−Whitney順位和検定を、群の間の有意差の算出のために使用した。
[配列表]
Figure 2011057691
Figure 2011057691
Figure 2011057691
Figure 2011057691
Figure 2011057691

Claims (1)

  1. 明細書中に記載の発明。
JP2010245728A 2000-07-10 2010-11-01 Streptococcuspneumoniaeに対して免疫原性である複数抗原性ペプチド Withdrawn JP2011057691A (ja)

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