JP2013522300A - 口蹄疫ウイルス組換えワクチンおよびその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、FMDVワクチンまたは組成物を含む。ワクチンまたは組成物は、FMDV抗原を含むワクチンまたは組成物であることができる。本発明はまた、FMDVに対して動物、特にヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類を保護するために使用することができるFMDV抗原、エピトープまたは免疫原をコードし発現する組換えベクターを含む。
【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
本願は、米国仮出願出願番号第61/313,164号(出願日:2010年3月12日)および米国仮出願出願番号第61/366,363号(出願日:2010年7月21日)の利益を主張する。

技術分野
本発明は、動物での口蹄疫ウイルス(FMDV)感染と戦うための組成物に関する。本発明は、FMDV抗原を含む医薬組成物、FMDVのワクチン接種方法ならびに前記方法および組成物に使用するキットを提供する。

口蹄疫(FMD)は、農園動物が罹患する最も悪性の伝染病の1つである。本疾患は、世界中、特にアフリカ、アジアおよび南アメリカにおける多数の国の風土病である。加えて、集団発生が定期的に起こり得る。本疾患が存在する国においては、感染獣群の生産性の低下、体重減少および乳量低下ならびにこれらの国に課される禁輸措置により、大変厳しい経済的影響が生じる恐れがある。本疾患に対してとられる措置は、厳密な輸入制限、衛生管理および検疫の適用、病畜の屠殺ならびに、国もしくは地域レベルでの予防措置のためのまたは集団発生が生じる場合には定期的予防措置のための不活化ワクチンを用いるワクチン接種プログラムからなる。

FMDは、その短い潜伏期間、その高い感染性、口および足における潰瘍の形成と、幼動物の死を招くこともあることとを特徴とする。FMDは、いくつかの動物種、特に畜牛、ブタ、ヒツジおよびヤギを襲う。本疾患に関与する病原体は、ピコルナウイルス科(Picornaviridae family)のアフトウイルス属(Aphthovirus genus)に属する(Cooper et al., Intervirology, 1978, 10, 165-180)リボ核酸(RNA)ウイルスである。現在、少なくとも7つのタイプの口蹄疫ウイルス(FMDV)、ヨーロッパ型(A、OおよびC)、アフリカ型(SAT1、SAT2およびSAT3)およびアジア型(Asia 1)が知られている。多数の亜型もまた識別されている(Kleid et al. Science (1981), 214, 1125-1129)。

FMDVは、プラス鎖を有する、約8500ヌクレオチドからなる一本鎖RNA分子を含む直径約25nmの裸の二十面体ウイルスである。このRNA分子は、特に、タンパク質P1またはP88としても知られるカプシド前駆体を含む単一のポリタンパク質をコードする単一のオープンリーディングフレーム(ORF)を含む。タンパク質P1は、そのアミノ末端でミリスチル化されている。成熟過程において、タンパク質P1は、プロテアーゼ3CによってVP0、VP1およびVP3(またはそれぞれ1AB、1Dおよび1C;Belsham G. J., Progress in Biophysics and Molecular Biology, 1993、60、241-261)として知られる3つのタンパク質に切断される。次いで、ビリオンにおいて、タンパク質VP0は2つのタンパク質、VP4およびVP2(またはそれぞれ1Aおよび1B)に切断される。タンパク質VP0のVP4およびVP2への変換の機構ならびに成熟ビリオンの形成の機構は知られていない。タンパク質VP1、VP2およびVP3は、分子量約26,000Daを有するが、タンパク質VP4はより小さく、約8,000Daである。
カプシドタンパク質の単純な組み合わせによってプロトマーすなわち5S分子が形成されるが、これがFMDVカプシドの基本構成成分である。次いで、このプロトマーが五量体に複合体化して12S分子を形成する。12の12S 五量体の会合によるゲノムRNA分子のカプシド形成により、146S粒子を形成するビリオンが得られる。内部にRNA分子が存在しなくてもウイルスカプシドが形成される場合がある(以下“中空カプシド”と呼ぶ)。この中空カプシドは、70S粒子としても表わされる。中空カプシドの形成は、ウイルス複製中に天然に生じることもあるし、化学的処理によって人工的に生じることもある。

FMDに有効なワクチンを設計する試みにおいて、多くの仮説、研究方法および提案が提出されてきた。現在、市販されている唯一のワクチンは不活化ウイルスを含む。FMDVワクチンの安全性に懸念が持たれている。なぜなら、ヨーロッパにおけるFMDの発生は、ワクチン製造における欠点と関連してきたからである(King, A.M.Q. et al, (1981) Nature 293: 479-480)。不活化ワクチンは長期免疫を付与しないため、ブースター注射を毎年行うか、または集団発生の場合はより煩瑣に行う必要がある。さらに、不活化ワクチンの製造中の不完全な不活化および/またはウイルスのエスケープに関連したリスクが存在する(King、A.M.Q.、同上)。当該技術分野での目標は、有効で安全なワクチンを製造するために、感染性FMDVゲノムを欠く、適切な立体配座の免疫原を構築することであった。

ワクシニアウイルスは、天然痘に対する免疫を与えるために用いられて成功し、1980年に世界中で天然痘は撲滅された。従って、ポックスウイルスの新しい役割、すなわち異種遺伝子発現のための遺伝子操作されたベクターの役割が重要となった(Panicaliおよび Paoletti、 1982; Paoletti ら, 1984)。ワクシニアにおいて、異種抗原をコードする遺伝子が発現されており、しばしば、対応する病原体によるチャレンジに対して感染防御免疫をもたらした(Tartagliaら、1990で概説されている)。MVAと呼ばれるワクチンの高度弱毒化株もまた、ポックスウイルスベースワクチンのベクターとして用いられてきた。MVAの使用は、米国特許第5,185,146号に記載されている。

さらなるワクチンベクター系は、天然の宿主限定性ポックスウイルスであるトリポックスウイルスの使用を含む。鶏痘ウイルス(FPV;Taylorら、1988a、b)およびカナリアポックスウイルス(CPV;Taylorら、1991&1992)は、共に外来遺伝子産物を発現するために操作されてきた。鶏痘ウイルス(FPV)は、ポックスウイルス科アビポックス属のプロトタイプウイルスである。このウイルスは、家禽に経済的に重要な疾患を引き起こすが、1920年以後、弱毒生ワクチンの使用によってよく抑えられてきた。トリポックスウイルスの複製は鳥類に限定され(Matthews、1982)、ヒトを含む任意の非鳥類での増殖感染をトリポックスウイルスが引き起こすという文献報告は存在しない。この宿主限定性は、他の種へのこのウイルスの感染に対する固有の安全バリアを提供し、獣医およびヒト用途におけるトリポックスウイルスベースワクチンのベクターの使用を魅力的な提案にしている。

他の弱毒化ポックスウイルスベクターは、ウイルスの野生型株の遺伝的改変によって調製されてきた。ワクシニアのコペンハーゲン株から特定のビルレンスおよび宿主域遺伝子の欠失によって誘導されたNYVACベクター(Tartagliaら、1992)は、発現される異種抗原に対する防御免疫応答の誘導における組換えベクターとして有用であることを証明した。他の操作されたポックスウイルスベクターには、キャナリーポックスウイルス由来のALVACがある(米国特許第5,756,103号参照)。ALVACは非鳥類宿主において豊富には複製されず、それがその安全性プロフィールを改善するための特徴的な考えである(Taylorら、1991&1992)。ALVACは、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクションアクセッション番号VR-2547としてブダペスト条約の条件により寄託された。さらに他の操作されたポックスウイルスベクターには、鶏痘ウイルス由来のTROVACがある(米国特許第5,766,599号参照)。

組換えポックスウイルスは、当該技術分野で公知の、米国特許第4,769,330号;第4,722,848号;第4,603,112号;第5,110,587号;第5,174,993号;第5,494,807号;および第5,505,941号(これらの開示は、参照により本願に組み込まれる)に記載されているワクシニアウイルスおよびトリポックスウイルスなどのポックスウイルスの合成組換え体の作製方法に類似した2段階で構築されることができる。従って、FMDV組換えポックスウイルスおよび組成物ならびにそれら由来の産物、特にALVACまたはTROVACベースFMDV組換え体および組成物ならびにそれら由来の産物、特にFMDVのP1遺伝子および/または3Cプロテアーゼ遺伝子を含む組換え体および組成物ならびにそれら由来の産物の提供は、現在の技術水準を超える高度に望ましい進歩であることは明らかであろう。

近年、ワクチン、抗体およびバイオ医薬品などの治療剤の製造源として植物が研究されてきている。しかしながら、植物からのワクチン、抗体、タンパク質およびバイオ医薬品の製造は、救済過程とは程遠く、通常このようなワクチン製造と関連する多数の障害がある。植物ワクチン製造の成功に対する障害は、バイオ産物または発現される抗原の低収率(Chargelegue et al., Trends in Plant Science 2001, 6, 495-496)、タンパク質の不安定性、製品品質の非一貫性(Schillberg et al., Vaccine 2005, 23, 1764-1769)ならびに、期待されるサイズおよび免疫原性のウイルス様産物の製造には不十分な能力(Arntzen et al., Vaccine 2005, 23, 1753-1756)を含む。これらの問題に取り組むためには、コドン最適化、植物産物の採取および精製のための注意深いアプローチ、材料の取り込みを増加させるための葉緑体などの植物部分の使用ならびに細胞内ターゲッティングの改善は、すべて潜在的戦略として考慮されなければならない(Koprowski, Vaccine 2005, 23, 1757-1763).
動物(まれではあるがヒトを含む)のFMDVに対する感染性を考慮すれば、FMDV感染を予防し、動物を保護する方法が必須である。従って、FMDVに有効なワクチンが求められている。

抗原性FMDVポリペプチドならびにそのフラグメントおよび変種を含む組成物が提供される。FMDV抗原ならびにそのフラグメントおよび変種は、免疫原性および保護性を有する。FMDV抗原は植物または藻類で製造されることができる。

抗原性ポリペプチドならびにそのフラグメントおよび変種は、ワクチンおよび/または医薬組成物に製剤化することができる。動物にワクチン接種し、少なくとも1つのFMDV株に対する保護を提供するためにこのようなワクチンを使用することができる。

本発明の方法は、ウキクサ植物での抗原性ポリペプチドの製造方法を含む。方法は、保護性免疫原性応答を生じさせるために、抗原性ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種の有効量を動物に投与することを含む使用方法もまた含む。抗原性ポリペプチドは、ウキクサでの製造後に、ワクチンとして使用するために、部分的にまたは実質的に精製されることができる。

少なくとも1つの抗原性ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を含むキットおよび使用説明書もまた提供される。
以下の詳細な説明は、例として示すものであって、記載されている本発明の特定の実施形態に単に限定するものではなく、添付図面と組み合わせることによって最もよく理解できる。

本願の付表にリストで示したDNAおよびタンパク質配列の概略を示す表を示す図である。 ウキクサで発現された天然および最適化されたFMDV配列を示す図である。発現されたポリペプチドは、翻訳後にフォールディングし、自己切断してポリペプチドからそれ自身を放出する3Cプロテアーゼによってその個々のタンパク質切断され、最後にP1ポリペプチド内で内部切断を行う。 4つの“MerE”ウキクサ発現構築物のためのウキクサに最適化されたFMDV抗原の同一性および配置を示す図である。 ウキクサでの発現に最適化されたFMDV(配列番号2)と哺乳動物細胞での発現に最適化されたFMDV(配列番号1)との配列のアラインメントを示す図である。配列同一性が示されている。 哺乳動物に最適化されたFMDV P1-3Cをコードする核酸配列(配列番号1)を含むpHM-1119-1プラスミドを示す図である。 pMerE01プラスミド(強力なプロモーター+P1+2A/2B1(A24)+3C(A12))を示す図である。 pMerE02(強力なプロモーター+P1)を示す図である。 pMerE03プラスミド(強力なプロモーター+P1+2A/2B1(A24)+弱いプロモーター3C(A12))を示す図である。 pMerE04プラスミド(強力なプロモーター+P1+2A/2B1(A24)+最適化された5’UTRを有する弱いプロモーター3C(A12))を示す図である。 FMDV抗原をコードする遺伝子の発現のための組換えウキクサ細胞株をスクリーニングするために用いる代表的RNAドットブロットを示す図である。 FMDV構築物を発現するウキクサ細胞株の代表的定量PCR結果を示す図である。 MerE01およびMerE02を含み発現するウキクサ細胞株のウェスタンブロットを示す図である。 発明のFMDVウイルス様粒子(VLP)の電子顕微鏡写真を示す図である。 FMDV VLPのクラスターの電子顕微鏡写真を示す図である。 モルモット血清を用いたMerE01およびMerE03粗抽出物(5ug TSP/レーン)のWB分析を示す図である。MerE01に関しては、VP1(VP3)バンド(単数または複数)が観察されたが、これはP1および3Cの両方の発現およびさらなるP1のプロセシングを示唆している。MerE03に関しては、P1もVP1(VP3)も観察されず、これは3Cの発現およびP1の分解を示唆している。 FMDウイルス粒子の概略図を示す図である。 ELISAによって測定される、FMDV抗原を発現するウキクサからの種々の抽出物の濃度の低下のODを示す図である。 MerF01プラスミドマップである。 MerF01プラスミドの特徴の概略表を示す図である。 MerF02プラスミドマップである。 MerF02プラスミドの特徴の概略表を示す図である。 MerF03プラスミドマップである。 MerF03プラスミドの特徴の概略表を示す図である。 MerF04プラスミドマップである。 MerF04プラスミドの特徴の概略表を示す図である。 MerF05プラスミドマップである。 MerF05プラスミドマップの特徴の概略表を示す図である。 MerF06プラスミドマップである。 MerF06プラスミドの特徴の概略表を示す図である。

発明の詳細な説明
動物での免疫原性応答を誘導するFMDVポリペプチド、抗原ならびにそのフラグメントおよび変種を含む組成物が提供される。抗原性ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種は植物または藻類で製造される。ワクチンまたは医薬組成物に製剤化し、動物での感染防御反応を誘導または刺激するために、抗原性ポリペプチドまたはフラグメントもしくは変種を使用することができる。一実施形態において、ポリペプチド抗原は、FMDV P1もしくは3Cポリペプチドまたはそれらの活性フラグメントもしくは変種である。

本発明の抗原性ポリペプチドは、全長ポリペプチドまたはその活性フラグメントもしくは変種であり得ることが理解される。“活性フラグメント”または“活性変種”とは、フラグメントまたは変種がポリペプチドの抗原性を保持していることを意味する。従って、本発明は、動物での免疫原性応答を誘導する任意のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原を含む。FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原は、任意のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原であることができ、例えば、限定するものではないが、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類などの動物での応答を誘導、誘発または刺激するタンパク質、ペプチドまたはそれらのフラグメントもしくは変種であることができる。

特定のFMDV抗原性ポリペプチドは、P1および3Cを含む。FMDVは、プラス鎖を有する、約8500ヌクレオチドからなる一本鎖RNA分子を含む直径約25nmのエンベロープを持たない二十面体ウイルスである。このRNA分子は、特に、タンパク質P1またはP88としても知られるカプシド前駆体を含む単一のポリタンパク質をコードする単一のオープンリーディングフレーム(ORF)を含む。タンパク質P1は、そのアミノ末端でミリスチル化されている。成熟過程において、タンパク質P1は、プロテアーゼ3CによってVP0、VP1およびVP3(またはそれぞれ1AB、1Dおよび1C; Belsham G. J., Progress in Biophysics and Molecular Biology, 1993, 60, 241-261)として知られる3つのタンパク質に切断される。次いで、ビリオンにおいて、タンパク質VP0は2つのタンパク質、VP4およびVP2(またはそれぞれ1Aおよび1B)に切断される。タンパク質VP0のVP4およびVP2への変換の機構ならびに成熟ビリオンの形成の機構は知られていない。タンパク質VP1、VP2およびVP3は、分子量約26,000Daを有するが、タンパク質VP4はより小さく、約8,000Daである。FMDV配列は、米国特許第7,527,960号および第7,531,182号にも記載されている(これらの文書は、参照によりその全体が本願に組み込まれる)。

カプシドタンパク質の単純な組み合わせによってプロトマーすなわち5S分子が形成されるが、これがFMDVカプシドの基本構成成分である。次いで、このプロトマーが五量体に複合体化して12S分子を形成する。12の12S 五量体の会合によるゲノムRNA分子のカプシド形成により、146S粒子を形成するビリオンが得られる。内部にRNA分子が存在しなくてもウイルスカプシドが形成される場合がある(以下“中空カプシド”と呼ぶ)。この中空カプシドは、70S粒子としても表わされる。中空カプシドの形成は、ウイルス複製中に天然に生じることもあるし、化学的処理によって人工的に生じることもある。

本発明は、組換えFMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルの有効量を含むことができるウシ類、ヒツジ類、ヤギ類またはブタ類のワクチンまたは組成物に関する。

いくつかの実施形態において、ワクチンは、米国特許第7371395号に記載されている水中油型(O/W)エマルションなどのアジュバントをさらに含む。

さらに他の実施形態において、アジュバントは、EMULSIGEN、水酸化アルミニウム、サポニンおよびCpGまたはそれらの組み合わせを含む。

いくつかの実施形態において、動物での応答は防御免疫応答である。

“動物”とは、哺乳動物、鳥などを意味する。動物または宿主は、哺乳動物およびヒトを含む。動物は、ウマ類(例えばウマ)、イヌ類(例えばイヌ、オオカミ、キツネ、コヨーテ、ジャッカル)、ネコ類(例えばライオン、トラ、イエネコ、ヤマネコ、他の大猫ならびにチーターおよびヤマネコを含む他のネコ類)、ヒツジ類(例えばヒツジ)、ウシ類(例えば畜牛)、ブタ類(例えばブタ)、ヤギ類(例えばヤギ)、鳥類(例えばニワトリ、カモ、ガチョウ、シチメンチョウ、ウズラ、キジ、オウム、フィンチ、タカ、カラス、ダチョウ、エミューおよびヒクイドリ)、霊長類(例えば原猿、メガネザル、サル、テナガザル、類人猿)、ならびに魚類からなる群から選択されることができる。用語“動物”はまた、胚期および胎児期を含むすべての発育段階における個々の動物も含む。

本明細書において、用語“植物”は、双子葉(dicot)植物および単子葉(monocot)植物の両方を含む。双子葉植物は、限定するものではないが、エンドウ、アルファルファおよびダイズなどのマメ科植物、ニンジン、セロリ、トマト、ジャガイモ、タバコ、コショウ、アブラナ、ビート、キャベツ、カリフラワー、ブロッコリー、レタス、ピーナッツなどを含む。単子葉植物は、限定するものではないが、小麦、大麦、ソルガムおよびミレット、ライ麦、ライコムギ、トウモロコシ、米またはオートムギなどの穀物、サトウキビ、微細藻類のメンバー、草などを含む。用語“植物”はまた、限定するものではないが、シダ、馬の尾、ヒカゲノカズラ、コケ、苔類、マツモ、藻類、例えば、紅藻、褐藻および緑藻、配偶体などを含む無花植物もまた含む。

本明細書において、用語“藻類(algae;複数)”および“藻類(alga;単数)”は、ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を製造することができる藻類の任意の株を含む。藻類は、微細藻類であることができる。微細藻類は、ヤブレツボカビ科(Thraustochytriaceae)、例えばシゾキトリウム属(Schizochytrium)、スラウストキトリウム属(Thraustochytrium)、ラビリンチュロイデス属(Labyrinthuloides)、ジャポノキトリウム属(Japonochytrium)であることができる。

特記されない限り、本明細書で用いられるすべての学術用語は、本開示が属する当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。単数用語“ある(a)”、“ある(an)”および“その(the)”は、文脈から明白でない限り、複数指示対象を含む。同様に、単語“または(or)”は、文脈から明白でない限り、“および(and)”を含むものとする。

本開示、特にその請求項および/またはパラグラフにおいて、“含む(comprises)”、“含んだ(comprised)”、“含んでいる(comprising)”などの用語は、米国特許法でそれらに帰属された意味を有することができ;例えば、それらは“含む(includes)”、“含んだ(included)”、“含んでいる(including)”などの意味を有することができ;“から本質的になっている(consisting essentially of)”および“から本質的になる(consists essentially of)”などの用語は、米国特許法でそれらに帰属された意味を有し;例えば、それらは、先行技術に示されているかまたは本発明の基本的もしくは新規な特徴に影響をおよぼす要素を除き、明記されていない要素を考慮に入れることに注意されたい。

本発明の抗原性ポリペプチドは、FMDVから保護することができる。すなわち、本発明の抗原性ポリペプチドは、動物での免疫応答を刺激することができる。“抗原”または“免疫原”とは、宿主動物での特定の免疫応答を誘導する物質を意味する。抗原は、死滅した、弱毒化したまたは生きた全生物体;生物体のサブユニットまたは部分;免疫原性を有するインサートを含む組換えベクター;宿主動物への提示によって免疫応答を誘発することができるDNA片またはフラグメント;ポリペプチド、エピトープ、ハプテンまたはそれらの任意の組み合わせ、を含むことができる。あるいは、免疫原または抗原は、毒素または抗毒素を含むことができる。

本明細書において、用語“免疫原性タンパク質、ポリペプチドまたはペプチド”は、宿主へ投与された場合、そのタンパク質に対する体液性および/または細胞性免疫応答を誘発することができるという意味で免疫学的に活性なポリペプチドを含む。好ましくは、タンパク質フラグメントは、総タンパク質と実質的に同じ免疫学的活性を有するようなものである。従って、本発明のタンパク質フラグメントは、少なくとも1つのエピトープまたは抗原決定基を含むか、または本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。本明細書において、"免疫原性"タンパク質またはポリペプチドは、タンパク質の完全長配列、それらのアナログまたはそれらの免疫原性フラグメントを含む。"免疫原性フラグメント"とは、1以上のエピトープを含み、従って前述の免疫学的応答を誘導するタンパク質のフラグメントを意味する。このようなフラグメントは、当該分野で公知の任意の数のエピトープマッピング技術を用いて同定することができる。例えば、Epitope Mapping Protocols in Methods in Molecular Biology, Vol. 66 (Glenn E. Morris, Ed., 1996)を参照のこと。例えば、線状エピトープは、例えば、タンパク質分子の部分に対応するペプチドである多数のペプチドを固体担体上に同時に合成し、そのペプチドが担体になお接着している間にそのペプチドと抗体とを反応させることによって決定できる。このような技術は当該技術分野で公知であり、例えば、米国特許第4,708,871号;Geysenら、1984;Geysenら、1986、に記載されている。同様に、コンホメーションエピトープは、例えば、X線結晶学および2次元核磁気共鳴によってアミノ酸の空間的コンホメーションを決定することによって容易に同定される。例えば、前出のエピトープマッピングプロトコルを参照のこと。特に、T.パルバ(T.parva)のタンパク質に適用可能な方法は、PCT/US2004/022605に十分に記載されている(参照によりその全体が本願に組み込まれる)。

先述のように、本発明は、抗原性ポリペプチドの活性フラグメントおよび変種を含む。従って、用語“免疫原性タンパク質、ポリペプチドまたはペプチド”は、そのポリペプチドが機能して本明細書で定義する免疫学的応答を生じさせる限りは、その配列に対する欠失、付加および置換も考慮される。用語"保存的変異"は、他の生物学的に類似する残基によるアミノ酸残基の置換または、コードされるアミノ酸残基が変化しないか、もしくはそれが他の生物学的に類似する残基であるような核酸配列におけるヌクレオチドの置換を意味する。この点において、特に好ましい置換は、一般に性質が保存的な置換、すなわち、アミノ酸のファミリー内で起こる置換である。例えば、アミノ酸は、一般に4つのファミリーに分割される:(1)酸性--アスパラギン酸およびグルタミン酸;(2)塩基性--リジン、アルギニン、ヒスチジン;(3)非極性--アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン;ならびに(4)非荷電極性--グリシン、アスパラギン、グルタミン、システイン、セリン、トレオニン、チロシン。フェニルアラニン、トリプトファンおよびチロシンは芳香族アミノ酸として分類される場合もある。保存的変異の例は、疎水性残基、例えばイソロイシン、バリン、ロイシンもしくはメチオニンの1つと他の疎水性残基との置換、または、極性残基の1つと他の極性残基との置換、例えばアルギニンとリジンの置換、グルタミン酸とアスパラギン酸の置換、グルタミンとアスパラギンの置換など;あるいは、あるアミノ酸と構造的に関連したアミノ酸との、生物活性に大きな影響を与えない同様な保存的置換を含む。参照分子と実質的に同じアミノ酸配列を有するが、タンパク質の免疫原性に実質的に影響しない少数のアミノ酸置換を有するタンパク質は、従って、参照ポリペプチドの定義の範囲内である。これらの改変によって製造されるポリペプチドのすべてが本明細書に含まれる。用語"保存的変異"はまた、置換ポリペプチドに対して産生された抗体が非置換ポリペプチドとも免疫反応する場合には、非置換親アミノ酸の代わりの置換アミノ酸の使用も含む。

用語"エピトープ"は、特定のB細胞および/またはT細胞が応答する抗原またはハプテン上の部位のことを言う。この用語はまた、"抗原決定基"または"抗原決定基部位"と同義で使用される。同じエピトープを認識する抗体は、標的抗原への他の抗体の結合をブロックするある抗体の能力を示す簡単なイムノアッセイで同定できる。

組成物またはワクチンに対する"免疫学的応答"は、宿主での、目的とする組成物またはワクチンに対する細胞性および/または抗体性免疫応答の発生である。通例、"免疫学的応答"は、限定するものではないが、以下の結果:抗原または、目的とする組成物またはワクチンに含まれる抗原に特異的な抗体、B細胞、ヘルパーT細胞および/または細胞傷害性T細胞の産生、の1以上を含む。好ましくは、宿主は、新規感染に対する抵抗性が増強されるかつ/または疾患の臨床的重症度が低下するように、治療的または保護性免疫学的応答のいずれかを示す。これらの保護は、感染宿主によって通常示される症状の低下もしくは欠如、回復期間の短縮化および/または感染宿主におけるウイルス力価の低下によって証明される。

合成抗原、例えば、ポリエピトープ、隣接エピトープおよび、他の組換えによってまたは合成的に誘導された抗原もまた定義に含まれる。例えば、Bergmannら、1993;Bergmannら、1996;Suhrbier、1997;Gardnerら、1998を参照のこと。本発明の目的上、免疫原性フラグメントは、通例、その分子の少なくとも約3アミノ酸、少なくとも約5アミノ酸、少なくとも約10〜15アミノ酸もしくは約15〜25アミノ酸、またはそれ以上のアミノ酸を含む。フラグメントの長さに決定的な上限はなく、タンパク質配列のほぼ完全長を含むこともできるし、タンパク質の少なくとも1つのエピトープを含む融合タンパク質ですら含むこともできる。

従って、エピトープを発現するポリヌクレオチドの最小構造は、FMDVポリペプチドのエピトープまたは抗原決定基をコードするヌクレオチドを含むかまたは本質的にそれからなるかまたはそれからなる。FMDVポリペプチドのフラグメントをコードするポリヌクレオチドは、ポリペプチドをコードする配列の最低限15ヌクレオチド、約30〜45ヌクレオチド、約45〜75または少なくとも57、87もしくは150連続もしくは連続的ヌクレオチドを含むかまたは本質的にそれらからなるかまたはそれらからなることができる。オーバーラップペプチドライブラリーの作製(Hemmerら、1998)、Pepscan(Geysenら、1984;Geysenら、1985;Van der Zee R.ら、1989;Geysen、1990;Multipin.RTM.Peptide Synthesis Kits de Chiron)およびアルゴリズム(De Grootら、1999;PCT/US2004/022605)などのエピトープ決定手順を本発明の実施に用いることができる。

用語“核酸”および“ポリヌクレオチド”は、直鎖もしくは分枝鎖、一本鎖もしくは二本鎖またはそれらのハイブリッドであるRNAまたはDNAのことを言う。本用語はまた、RNA/DNAハイブリッドも含む。以下は、限定するものではないポリヌクレオチドの例である:遺伝子または遺伝子フラグメント、エクソン、イントロン、mRNA、tRNA、rRNA、リボザイム、cDNA、組換えポリヌクレオチド、分枝鎖ポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離されたDNA、任意の配列の単離されたRNA、核酸プローブおよびプライマー。ポリヌクレオチドは、メチル化ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログなどの修飾ヌクレオチド、ウラシル、他の糖、フルオロリボースおよびチオラートなどの連結基ならびにヌクレオチド分枝を含むことができる。ヌクレオチドの配列は、重合後に、標識成分と結合などによりさらに修飾されることができる。本定義に含まれる他の種類の改変は、キャップ、アナログによる天然に存在するヌクレオチドの1以上の置換および、ポリヌクレオチドをタンパク質、金属イオン、標識成分、他のポリヌクレオチドまたは固体担体に結合する手段の導入である。ポリヌクレオチドは、化学合成によって得ることもできるし、微生物由来であることもできる。

用語“遺伝子”は、生物学的機能と関連するポリヌクレオチドの任意のセグメントを指すために広く用いられる。従って、遺伝子は、ゲノム配列でのイントロンおよびエクソンあるいは、cDNAでのコード配列そのものおよび/またはそれらの発現に必要な調節配列を含む。例えば、遺伝子はまた、mRNAまたは機能性RNAを発現する核酸フラグメントあるいは特定のタンパク質をコードし、かつ調節配列を含む核酸フラグメントのことも言う。

本発明はさらに、FMDV抗原、エピトープまたは免疫原をコードするポリヌクレオチドに対する相補鎖を含む。相補鎖は、ポリマーでありかつ任意の長さであることができ、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチドおよびアナログを任意の組み合わせで含むことができる。

用語“タンパク質”、“ペプチド”、“ポリペプチド”および“ポリペプチドフラグメント”は、本明細書において同義で使用され、任意の長さのアミノ酸残基のポリマーを指す。ポリマーは、直鎖または分枝鎖であることができ、ポリマーは、修飾アミノ酸およびアミノ酸アナログを含むことができ、ポリマーは、アミノ酸以外の化学的部分によって中断されることができる。本用語はまた、天然にまたは介入によって、例えばジスルフィド結合生成、グリコシル化、脂質化、アセチル化、リン酸化、または任意の他の操作もしくは改変、例えば標識もしくは生物活性成分との結合によって改変されたアミノ酸ポリマーを含む。

“単離された”生物学的成分(例えば核酸またはタンパク質または細胞小器官)は、成分、例えば他の染色体および染色体外DNAおよびRNA、タンパク質ならびに細胞小器官が天然に存在する生物体の細胞における他の生物学的成分から実質的に分離または精製された成分のことを言う。“単離された”核酸およびタンパク質は、標準的精製方法によって精製された核酸およびタンパク質を含む。本用語はまた、組換え技術および化学合成によって製造された核酸およびタンパク質も含む。

本明細書において、用語“精製された”は、絶対的な純度を要求するものではなく、むしろ相対用語を意味するものである。従って、例えば、精製されたポリペプチド調製物は、その自然環境におけるポリペプチドよりもそのポリペプチドがより富化した調製物である。それは、細胞成分から分離されたポリペプチドである。“実質的に精製された”とは、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%、あるいはそれ以上の細胞構成要素もしくは細胞性物質が除去されたいくつかの実施形態をポリペプチドが示すことを意味する。同様に、ポリペプチドは部分精製されることができる。“部分精製された”とは、細胞構成要素または細胞性物質の60%未満が除去されていることを意味する。同じことがポリヌクレオチドにも当てはまる。本明細書に開示されたポリペプチドは、当該技術分野で公知の手段のいずれかによって精製されることができる。

上で述べたように、抗原性ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種は、ウキクサで製造されるFMDV抗原性ポリペプチドである。それによってコードされる開示されたポリヌクレオチドおよびポリペプチドのフラグメントおよび変種もまた本発明に含まれる。“フラグメント”とは、それによってコードされるポリヌクレオチドの一部または抗原性アミノ酸配列の一部を意味する。ポリヌクレオチドのフラグメントは、天然タンパク質の生物活性を保持し、この故に本明細書の他の部分で述べた免疫原性活性を有するタンパク質フラグメントをコードすることができる。ポリペプチド配列のフラグメントは、動物での防御免疫応答を誘導する能力を保持する。

“変種”は、実質的に同様な配列を意味するものとする。ポリヌクレオチドに関しては、変種は、天然ポリヌクレオチド内の1以上の部位における1以上のヌクレオチドの欠失および/または付加ならびに/または天然ポリヌクレオチドの1以上の部位における1以上のヌクレオチドの置換を含む。本明細書において、“天然”ポリヌクレオチドまたはポリペプチドは、それぞれ、天然に存在するヌクレオチド配列またはアミノ酸配列を含む。本発明の特定のポリヌクレオチド(すなわち、参照ポリヌクレオチド)の変種は、変種ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドと参照ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドとの間の配列同一性パーセントの比較によって評価することもできる。“変種”タンパク質は、天然タンパク質における1以上の部位での1以上のアミノ酸の欠失もしくは付加および/または天然タンパク質における1以上の部位での1以上のアミノ酸の置換による、天然タンパク質由来のタンパク質を意味するものとする。本発明に含まれる変種タンパク質は生物学的に活性であり、すなわちそれらは免疫応答を誘導する能力を有する。

一側面において、本発明は、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類からのFMDVポリペプチドを提供する。他の側面において、本発明は、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するポリペプチドおよびそれらの変種またはフラグメントを提供する。

さらに、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類からのFMDVポリペプチドのホモログは、本発明の範囲内であるものとする。本明細書において、用語“ホモログ”は、オルソログ、アナログおよびパラログを含む。用語“アナログ”は、同じか同様な機能を有するが、類縁性のない生物体において別々に進化した2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチドのことを言う。用語“オルソログ”は、異なる種由来であるが、種分化によって共通の祖先遺伝子から進化した2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチドのことを言う。通常、オルソログは同じか同様な機能を有するポリペプチドをコードする。用語“パラログ”は、ゲノム内の重複に関連した2つのポリヌクレオチドまたはポリペプチドのことを言う。パラログは、通例異なる機能を有するが、これらの機能は関連していることができる。野生型FMDVポリペプチドのアナログ、オルソログおよびパラログは、翻訳後修飾によって、アミノ酸配列の相違によって、またはその両方によって野生型FMDVポリペプチドとは異なることができる。特に、本発明のホモログは、一般に、野生型FMDVまたはポリヌクレオチド配列の全部または一部と少なくとも80〜85%、85〜90%、90〜95%、または95%、96%、97%、98%、99%の配列同一性を示し、同様な機能を示す。変種は対立遺伝子変種を含む。用語"対立遺伝子変種"は、タンパク質のアミノ酸配列の変化をもたらし、自然集団(例えば、ウイルス種または変種)内に存在する多型を含むポリヌクレオチドまたはポリペプチドのことを言う。このような、天然の対立遺伝子変異は、一般的には、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドに1〜5%の変化をもたらしうる。対立遺伝子変種は、多くの異なる種において目的とする核酸配列を配列決定することによって同定できるが、このことは、これらの種において同じ遺伝子の遺伝子座を同定するためのハイブリダイゼーションプローブを用いることによって容易に行うことができる。ありとあらゆるこのような核酸変異および得られたアミノ酸多型または天然の対立遺伝子変異の結果であり、目的とする遺伝子の機能活性を変化させない変異は、本発明の範囲内であるものとする。

本明細書において、用語"誘導体"または“変種”は、(1)対応するポリペプチドが野生型ポリペプチドと比較して実質的に等しい機能を有するか、または(2)ポリペプチドに対して作られた抗体が、野生型ポリペプチドに対して免疫反応性であるような、1以上の保存的アミノ酸変異または他の小さな改変を有するポリペプチドまたは、ポリペプチドをコードする核酸のことを言う。これらの変種または誘導体は、未改変カウンターパートポリペプチドと比較して実質的に等しい活性を有するペプチドをもたらすことができるFMDVポリペプチド一次アミノ酸配列の小さな改変を有するポリペプチドを含む。このような改変は、部位特異的変異誘発によるような意図的なものであることもできるし、自発性のものであることもできる。用語“変種”はさらに、ポリペプチドが、本明細書で定義する免疫学的応答を生じるように機能する限りにおいて、この配列に対する欠失、付加および置換を考える。

用語"保存的変異"は、他の生物学的に類似する残基によるアミノ酸残基の置換または、コードされるアミノ酸残基が変化しないかまたは他の生物学的に類似する残基である、核酸配列におけるヌクレオチドの置換を意味する。この点において、特に好ましい置換は、前述のように、一般に性質が保存的である。

本開示のポリヌクレオチドは、遺伝コード、例えば特定の宿主の最適化されたコドン使用頻度の結果として縮重した配列を含む。本明細書において、“最適化された”とは、所定の種におけるその発現を増加させるように遺伝子操作されたポリヌクレオチドのことを言う。FMDVポリペプチドをコードする最適化されたポリヌクレオチドを提供するために、1)特定の種において強く発現されている遺伝子に好ましいコドンを含むか;2)前記種において実質的に見出されるヌクレオチド塩基組成でA+TまたはG+C含量を含むか;3)前記種の開始配列を形成させるか;または4)RNAの不安定化、不適切なポリアデニル化、分解および終結を引き起こす配列または二次構造ヘアピンもしくはRNAスプライス部位を形成する配列を除去するようにFMDVタンパク質遺伝子のDNA配列を改変することができる。前記種におけるFMDVタンパク質の発現増加は、真核生物および原核生物または特定の種におけるコドン使用頻度の度数分布を利用することにより達成することができる。用語“好ましいコドン使用頻度の頻度”は、所定のアミノ酸を指定するヌクレオチドのコドンの頻度において特定の宿主細胞が示す選択性のことを言う。20の天然アミノ酸が存在するが、その大部分は2以上のコドンによって指定される。従って、ヌクレオチド配列によってコードされるFMDVポリペプチドのアミノ酸配列が機能的に変化していない限りにおいて、本開示にはすべての縮重したヌクレオチド配列が含まれる。

2つのアミノ酸配列間の配列同一性は、標準的パラメータを用い、NCBI(国立生物工学情報センター)対比較ブラスト(pairwise blast)およびblosum62マトリックスを用いて確立することができる(例えば、"国立生物工学情報センター"(NCBI、ベセズダ、メリーランド州、米国)サーバーのほかにAltschulらにおいて入手可能なBLASTまたはBLASTXアルゴリズムを参照のこと;従って、本文書においては、アルゴリズムすなわちBLASTまたはBLASTXおよびBLOSUM62マトリックスの使用を用語“ブラスト(blast)”として述べる)。

配列に関する“一致”は、同一のヌクレオチドまたはアミノ酸を有する位置数を、2つの配列の短い方の配列のヌクレオチドまたはアミノ酸数で割ったものを指すことができる。この場合、2つの配列のアラインメントは、WilburおよびLipmanのアルゴリズム(WilburおよびLipman)に従って、例えば20ヌクレオチドのウインドウサイズ、4ヌクレオチドのワード長、4のギャップペナルティーを用いて決定することができ、アラインメントを含む配列データのコンピュータ支援分析および解釈は、市販プログラム(例えば、Intelligenetics(登録商標)Suite、Intelligenetic社、カリフォルニア州)を用いて好都合に実施することができる。RNA配列がDNA配列と同様であるかまたはDNA配列とある程度の配列同一性または相同性を有するという場合、DNA配列におけるチミジン(T)は、RNA配列におけるウラシル(U)と同等であるとみなされる。従って、DNA配列におけるチミジン(T)をRNA配列におけるウラシル(U)と等しいとみなすことによって、RNA配列は本発明の範囲内であり、DNA配列から誘導されることができる。

2つのアミノ酸配列の配列同一性もしくは配列類似性または2つのヌクレオチド配列間の配列同一性は、Vector NTIソフトウェアパッケージ(Invitrogen社、1600Faraday Ave.、カールズバッド、カリフォルニア州)を用いて決定することができる。

以下の文書は、配列の相対的一致または相同性を比較するためのアルゴリズムを提供する。前述の文書に加えて、あるいはそれに代えて、これらの参考文献における教示は、相同性パーセントまたは一致を決定するために用いることができる:Needleman SBおよびWunsch CD;Smith TFおよびWaterman MS;Smith TF,Waterman MSおよびSadler JR;Feng DFおよびDolittle RF;Higgins DGおよびSharp PM;Thompson JD,Higgins DGおよびGibson TJ;ならびにDevereux J、Haeberlie PおよびSmithies O。過度の実験を要することなく、当業者は相同性パーセントを決定するための多くの他のプログラムまたは参考文献を調べることができる。

ハイブリダイゼーション反応は、種々の“ストリンジェンシー”条件下で行うことができる。ハイブリダイゼーション反応のストリンジェンシーを増加させる条件は公知である。例えば、“Molecular Cloning: A Laboratory Manual”、第2版(Sambrookら、1989)を参照のこと。

本発明はさらに、ベクター分子または発現ベクターに含まれ、プロモーター配列および場合によりエンハンサーに作動可能に連結されたFMDVポリヌクレオチドを含む。

“ベクター”とは、in vitroまたはin vivoのいずれかで、標的細胞に送達される異種ポリヌクレオチドを含む組換えDNAまたはRNAプラスミドまたはウイルスのことを言う。異種ポリヌクレオチドは、予防または治療の目的で目的とする配列を含むことができ、場合により発現カセットの形態であることができる。本明細書において、ベクターは、最終標的細胞または対象において複製が可能である必要はない。本用語は、クローニングベクターおよびウイルスベクターを含む。

用語“組換え”は、天然には見られないかまたは自然界には見られない配置で他のポリヌクレオチドに結合された、半合成または合成起源のポリヌクレオチドを意味する。

“異種”は、それが比較される実体の残余とは遺伝的に異なった実体に由来することを意味する。例えば、ポリヌクレオチドは、異なる起源由来のプラスミドまたはベクターに遺伝子工学技術によって挿入されることができるが、これは異種ポリヌクレオチドである。その天然コード配列から除去され、天然配列以外のコード配列に作動可能に連結されているプロモーターは異種プロモーターである。

本発明は、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類およびブタ類のワクチン、すなわち、組換えFMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルの有効量を含むことができる医薬または免疫組成物に関する。

本明細書に記載の対象は、一部分において、高い免疫原性を有し、相同および異種FMDV株のチャレンジに対して動物を保護した、植物または藻類発現系において製造されたFMDV抗原に関連する組成物および方法に関する。

組成物
本発明は、組換えFMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルの有効量を含むことができるFMDVワクチンまたは組成物に関する。一実施形態において、組換えFMDV抗原は植物または藻類で発現される。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、レムナ属(Lemna)を含むウキクサからのウキクサ発現系および植物材料によって製造されるFMDV抗原ならびに薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルを含む組成物に関する。他の実施形態において、本明細書に開示された対象は、FMDV抗原を含む、ウキクサ発現系によって製造される、場合により非グリコシル化されたタンパク質に関する。

一実施形態において、組換えFMDV抗原は藻類で発現される。さらに他の実施形態において、藻類はシゾキトリウム属から選択される。一実施形態において、例えば、米国特許第7,001,772号、米国特許第2008/0022422号、米国仮出願第61/160,618号および、Martek BioScience社(メリーランド州、米国)によって2009年12月28日に同時に出願された米国仮出願に記載されているように、組換えFMDV抗原はシゾキトリウム属タンパク質発現系で発現されることができる。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、FMDV抗原および、植物または藻類からの材料を含む、植物または藻類発現系によって製造されるタンパク質に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、ウキクサ発現系によって製造されるFMDV抗原を含むワクチンまたは組成物に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、ウキクサ発現系およびウキクサからの植物材料によって製造されるFMDV抗原を含むワクチンまたは組成物に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、FMDV抗原を発現する安定的に形質転換された植物または植物培養物に関し、ここで植物または植物培養物はウキクサから選択される。

本発明は、動物、例えばヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類での免疫原性応答を誘導する任意のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原を含む。FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原は、任意のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原であることができ、例えば限定するものではないが、動物、例えばヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類での応答を誘導、誘発または刺激するタンパク質、ペプチドまたはそれらのフラグメントであることができる。

MDV免疫組成物またはワクチンが組換え免疫組成物またはワクチンであって、組換えベクターおよび薬学的もしくは獣医学的に許容される賦形剤、担体またはビヒクルを含む前記組成物またはワクチンである一実施形態において、組換えベクターは、ポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原をコードするポリヌクレオチドを含むことができる植物発現ベクターである。FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原は、VP1、VP2、VP3、VP4、VP5、NS1、VP7、NS2、VP6、NS3、NS3a、P1、VP0、3Cまたはそれらの任意のフラグメントであることができる。

他の実施形態において、FMDV抗原はP1、VP0、VP3、VP1、VP2、VP4、2A、2B、または3Cである。

FMDV免疫組成物またはワクチンが組換え免疫組成物またはワクチンであって、組換えベクターおよび薬学的もしくは獣医学的に許容される賦形剤、担体またはビヒクルを含む前記組成物またはワクチンである一実施形態において、組換えベクターは、FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原をコードするポリヌクレオチドを含むことができる植物発現ベクターである。FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原は、FMDVポリペプチドVP1、VP2、VP3、VP4、2A、2Bまたは3Cであることができる。一実施形態において、1以上の口蹄疫ウイルス(FMDV)抗原(単数または複数)をコードする核酸分子は、FMDVのFMDV P1領域をコードするcDNAおよびFMDV3CプロテアーゼをコードするcDNAである。

一実施形態において、FMDV抗原は、P1-3Cポリペプチドであることができる。他の実施形態において、FMDV抗原は、P1単独であるかまたはP1-2A/2B1であることができる。さらに他の実施形態において、FMDV抗原はVP0-VP3であることができる。他の実施形態において、FMDV抗原は、VP4-VP2であることができる。さらに他の実施形態において、FMDV抗原は、3Cまたはウキクサでの発現に最適化された5’UTRを含む3Cであることができる。一実施形態において、P1-2A/2B1および3Cポリペプチドは共に、単一の構築物を用いてウキクサで発現されることができ、発現は、1または2以上のプロモーター配列によって制御されることができる。

他の実施形態において、FMDV抗原は、FMDVのO1 Manisa、O1 BFSまたはCampos、A24 Cruzeiro、Asia 1 Shamir、A Iran’96、A22 Iraq、SAT2 Saudi Arabiaであることができる。

本発明は、組換えFMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルの有効量を含むことができるFMDVワクチンに関する。一実施形態において、FMDV抗原は、FMDV P1、VP0、VP3、VP1、VP2、VP4または3Cであることができる。

他の実施形態において、組換えFMDV抗原は、植物または藻類で発現される。さらに他の実施形態において、植物は、レムナ属植物を含むウキクサ植物である。さらに他の実施形態において、植物はレムナ・ミノル(Lemna minor)である。一実施形態において、組換えFMDV抗原は、登録商標のあるレムナ・ミノルタンパク質発現系、好都合にはBiolex's LEX系(登録商標)で発現されることができる。他の実施形態において、藻類はシゾキトリウム属から選択される。一実施形態において、シゾキトリウム属タンパク質発現系で発現されることができる組換えFMDV抗原は、例えば、Martek BioScience Corp社(メリーランド州、米国)による米国特許第7,001,772号、米国特許第2008/0022422号、米国特許第2010/0233760A1号に記載されている。

他の実施形態において、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルは油中水型エマルションであることができる。さらに他の実施形態において、油中水型エマルションは水中油型エマルションであることができる。

本発明はさらに、ベクター分子または発現ベクターに含まれた、プロモーター配列および場合によりエンハンサーに作動可能に連結されたFMDVポリヌクレオチドを含む。

一側面において、本発明は、FMDVポリペプチド、特に配列番号3の配列を有するヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のポリペプチドおよびその変種またはフラグメントを提供する。

他の側面において、本発明は、本発明の抗原性ポリペプチド、特に配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するポリペプチドに、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、96%、97%、98%または99%の配列同一性を有するポリペプチドを提供する。

さらに他の側面において、本発明は、公知の分子生物学技術を用い、当業者に容易に製造できる、上記FMDVポリペプチド(配列番号3、10、12、17、20、23、26または29)のフラグメントおよび変種を提供する。

変種は、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29のアミノ酸配列に対して少なくとも75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%または99%一致するアミノ酸配列を有する相同のポリペプチドである。

FMDVポリペプチドの免疫原性フラグメントは、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するFMDVポリペプチドまたはそれらの変種の少なくとも8、10、15または20連続アミノ酸、少なくとも21アミノ酸、少なくとも23アミノ酸、少なくとも25アミノ酸または少なくとも30アミノ酸を含む。他の実施形態において、FMDVポリペプチドのフラグメントは、完全長FMDVポリペプチドに見いだされる特定の抗原エピトープを含む。

他の側面において、本発明は、FMDVポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、例えば配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。さらに他の側面において、本発明は、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するポリペプチドに対して少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、96%、97%、98%もしくは99%の配列同一性を有するポリペプチドまたは、これらのポリペプチドの1つの少なくとも8つのもしくは少なくとも10の連続アミノ酸またはこれらのポリペプチドの組み合わせを含む保存的変種、対立遺伝子変種、ホモログもしくは免疫原性フラグメントをコードするポリヌクレオチドを提供する。

他の側面において、本発明は、配列番号1、2、4、8、9、11、13、14、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30〜35のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドまたはそれらの変種を提供する。さらに他の側面において、本発明は、配列番号1、2、4、8、9、11、13、14、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30〜35の配列を有するポリヌクレオチドの1つに対して少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも95%、96%、97%、98%もしくは99%の配列同一性を有するポリヌクレオチドまたはそれらの変種を提供する。

本発明のポリヌクレオチドは、同じ転写ユニット内の追加のコード配列などの追加の配列、プロモーターなどの調節因子、リボソーム結合部位、5’UTR、3’UTR、転写ターミネーター、ポリアデニル化部位、同一または異なるプロモーターの調節下にある追加の転写ユニット、宿主細胞のクローニング、発現、相同組換えおよび形質転換を可能にする配列ならびに本発明の実施形態を提供するのに望ましい任意の構築物を含むことができる。

FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原の発現のためのエレメントは、発明のベクターに好都合に存在する。最小限、これは、開始コドン(ATG)、終止コドンおよびプロモーターならびに場合によりプラスミドなどの特定のベクターおよび特定のウイルスベクター、例えばポックスウイルス以外のウイルスベクターのためのポリアデニル化配列も含むか、または本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。好都合には、ベクターにおいて、ポリヌクレオチドがポリタンパク質フラグメント、例えばFMDVペプチドをコードする場合、リーディングフレームの5'側にATGを配置し、3'側に終止コドンを配置する。発現を制御するための他のエレメント、例えばエンハンサー配列、安定化配列、例えばイントロンおよびタンパク質の分泌を可能にするシグナル配列などが存在することができる。

本発明はまた、発現ベクターなどのベクターを含む調製物、例えば治療用組成物に関する。調製物は、1以上のベクター、例えば、発現ベクター、例えば1以上のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原を含み発現するin vivo発現ベクターなどを含むことができる。一実施形態において、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクル中のFMDV抗原、エピトープまたは免疫原をコードする(かつ好都合には発現する)ポリヌクレオチドを含む、本質的にそれらからなる、またはそれらからなるポリヌクレオチドをベクターは含み発現する。従って、本発明の実施形態によれば、調製物中の他のベクター(単数または複数)は、1以上のFMDVポリペプチドの他のタンパク質、抗原、エピトープもしくは免疫原またはそれらのフラグメントをコードし、適切な条件下では発現するポリヌクレオチドを含むか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。

他の実施形態によれば、ポリヌクレオチド(単数または複数)を発現するベクター(単数または複数)である本調製物におけるベクター(単数または複数)は、FMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原の1以上のタンパク質またはそれらのフラグメント(単数または複数)をコードするポリヌクレオチド(単数または複数)を含むか、本質的にそれらからなるか、またはそれらからなる。他の実施形態において、FMDVポリペプチド、抗原、融合タンパク質またはそれらのエピトープを好都合にはin vivoでコードし発現するポリヌクレオチドを含む1または2以上のベクターを調製物は含む。本発明はまた、種々のFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原、例えば、種々の動物種、例えば限定するものではないが、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類からのFMDVポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原をコードし発現するポリヌクレオチドを含むベクターの混合物にも関する。

本発明のより更なる実施形態によれば、発現ベクターはプラスミドベクターまたはDNAプラスミドベクターであり、特にin vivo発現ベクターである。限定するものではない特定の例において、ポリヌクレオチド配列の挿入のためのベクターとして、pVR1020または1012プラスミド(VICAL社;Lukeら、1997;Hartikkaら、1996、例えば、米国特許第5,846,946号および第6,451,769号を参照のこと)を用いることができる。pVR1020プラスミドはpVR1012由来であり、ヒトtPAシグナル配列を含む。一実施形態において、ヒトtPAシグナルは、Genbankアクセッション番号HUMTPA14のアミノ酸M(1)〜アミノ酸S(23)を含む。他の限定するものではない特定の例において、ポリヌクレオチド配列の挿入のためのベクターとして用いられるプラスミドは、Genbankアクセッション番号U28070におけるアミノ酸M(24)〜アミノ酸A(48)のウマIGF1のシグナルペプチド配列を含むことができる。実施において調査または使用することができるDNAプラスミドに関する追加の情報は、例えば、米国特許第6,852,705号;第6,818,628号;第6,586,412号;第6,576,243号;第6,558,674号;第6,464,984号;第6,451,770号;第6,376,473号および第6,221,362号において見出される。

用語プラスミドは、本発明のポリヌクレオチドを含む任意のDNA転写ユニットおよび、所望の宿主または標的の細胞(単数または複数)におけるそのin vivo発現に必要なエレメントを含み、この点において、スーパーコイルまたは非スーパーコイル環状プラスミドばかりでなく線状形も本発明の範囲内であるものとすることに注意されたい。

各プラスミドは、場合により異種ペプチド配列に融合されるFMDV抗原、エピトープまたは免疫原をコードするポリヌクレオチドに加えて、プロモーターに作動可能に連結された、またはプロモーターの制御下にある、またはプロモーターに依存する変種、アナログまたはフラグメントを含むか、含有するかまたは本質的にそれらからなる。一般に、真核細胞内で機能する強力なプロモーターを用いるのが有利である。強力なプロモーターは、限定するものではないが、スーパープロモーター(Super promoter)である、ヒトもしくはマウス起源の、あるいは場合によりラットもしくはモルモットなどの他の起源を有する前初期サイトメガロウイルスプロモーター(CMV-IE)であることができる(Ni, M. et al., Plant J. 7, 661-676, 1995.)。CMV-IEプロモーターは、エンハンサー部分と関連することもないこともある実際のプロモーター部分を含むことができる。EP-A-260148、EP-A-323597、米国特許第5,168,062号、第5,385,839号および第4,968,615号ならびにPCT出願番号WO87/03905を参照することができる。CMV-IEプロモーターは、好都合には、ヒトCMV-IE(Boshartら、1985)またはマウスCMV-IEである。

より一般的には、プロモーターは、ウイルス起源、植物起源または細胞起源のいずれかを有する。本発明の実施に有効に用いることができるCMV-IE以外の強力なウイルスプロモーターは、SV40ウイルスの初期/後期プロモーターまたはラウス肉腫ウイルスのLTRプロモーターである。本発明の実施に有効に用いることができる強力な細胞プロモーターは、細胞骨格の遺伝子のプロモーター、例えばデスミンプロモーター(Kwissaら、2000)またはアクチンプロモーター(Miyazakiら、1989)である。

構成的プロモーター、調節可能プロモーターまたは刺激依存性プロモーターのいずれも用いることができる。例えば、構成的プロモーターは、アグロバクテリウム・ツメファキエンス(Agrobacterium tumefaciens)からのマンノピン合成酵素プロモーターを含むことができる。あるいは、熱ショック遺伝子プロモーター、乾燥誘導性遺伝子プロモーター、病原菌誘導遺伝子プロモーター、傷害誘導遺伝子プロモーターおよび明/暗誘導遺伝子プロモーターを使用するのが有利である場合がある。植物成長調節物質であるアブシジン酸、オーキシン、サイトカイニンおよびジベレリン酸などによって調節されるプロモーターを使用するのが有用な場合がある。組織選択的発現を行うプロモーターもまた選択できる(例えば、根、葉および花特異的プロモーター)。

プラスミドは、他の発現調節因子を含むことができる。安定化配列(単数または複数)、例えば、イントロン配列(単数または複数)、例えば、トウモロコシアルコールデヒドロゲナーゼイントロン(Callis et al. Genes & Dev.1(10):1183-1200, Dec. 1987)、hCMV-IEの第1イントロン(PCT出願番号WO1989/01036)、ウサギβ-グロビン遺伝子の第2イントロン(van Ooyenら、1979)を組み込むのが特に有利である。他の実施形態において、プラスミドは3’UTRを含むことができる。3’UTRは、限定するものではないが、アグロバクテリウムノパリン合成酵素(Nos)3’UTRであることができる(Nopaline synthase: transcript mapping and DNA sequence. Depicker, A. et al. J. Mol. Appl. Genet., 1982; Bevan, NAR, 1984, 12(22): 8711-8721)。

プラスミドおよびポックスウイルス以外のウイルスベクターに関するポリアデニル化シグナル(ポリA)については、ウシ成長ホルモン(bGH)遺伝子のポリ(A)シグナル(米国特許第5,122,458号参照)またはウサギβ-グロビン遺伝子のポリ(A)シグナルまたはSV40ウイルスのポリ(A)シグナルをさらに用いることができる。

“宿主細胞”は、遺伝子改変された原核または真核細胞を意味する。あるいは“宿主細胞”は、外因性ポリヌクレオチド、例えば組換えプラスミドまたはベクターの投与によって遺伝子改変されることができる。遺伝子改変細胞について言えば、この用語は、改変された最初の細胞またはその子孫の両方のことを言う。

一実施形態において、組換えFMDV抗原は、トランスジェニック植物または藻類で発現される。他の実施形態において、トランスジェニック植物はレムナ属植物である。さらに他の実施形態において、トランスジェニック植物はレムナ・ミノル(ウキクサ)である。さらに他の実施形態において、組換えFMDV抗原は、レムナ・ミノル(ウキクサ)タンパク質発現系であるBiolex's LEX系(登録商標)で発現されることができる。レムナ・ミノル(ウキクサ)タンパク質発現系の詳細については、例えば、米国特許第6,815,184号、第7,022,309号、第7,160,717号、第7,176,024号、第6,040,498号および第7,161,064号において見出すことができる(参照によりその開示の全体が本願に組み込まれる)。さらに他の実施形態において、トランスジェニック藻類はシゾキトリウム属である。藻類タンパク質発現系の詳細は、例えば、米国特許第7,001,772号、米国特許第2008/0022422号、米国仮出願第61/160,618号において見出すことができる(参照によりその開示の全体が本願に組み込まれる)。本実施形態におけるFMDV抗原は、本明細書に開示された任意のポリペプチドであることもできるし、本明細書に開示された任意のポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドであることもできる。

ウキクサまたは微細藻類でのFMDVポリペプチドの発現方法
従って、本発明のいくつかの実施形態において、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種はウキクサまたは微細藻類で発現される。これらの方法は、当該技術分野で公知の任意の適切な形質転換方法を用いてウキクサ植物または微細藻類に導入される発現カセットの使用を含む。これらの発現カセット内のポリヌクレオチドは、以下のように、ウキクサまたは微細藻類での抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種の発現促進のために改変されることができる。

抗原性FMDVポリペプチドのウキクサまたは微細藻類発現のためのカセット
抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を発現するトランスジェニックウキクサまたは微細藻類は、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む発現カセットでウキクサまたは微細藻類を形質転換することによって得られる。このように、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドは、発現カセット内で構築され、当該技術分野で公知の任意の適切な形質転換方法によってウキクサ植物または微細藻類培養物に導入される。

いくつかの実施形態において、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む発現カセットで形質転換されるウキクサ植物または微細藻類はまた、目的とする他の異種ポリペプチド、例えば、他の抗原性FMDVポリペプチド、フラグメントまたはそれらの変種の発現を提供する発現カセットで形質転換されている。目的とする他の異種ポリペプチドの発現を提供する発現カセットは、同一または異なる導入方法で、例えば同一または異なる形質転換方法で、ウキクサ植物または微細藻類への導入のための同じポリヌクレオチドによって(例えば、同じ形質転換ベクターによって)あるいはウキクサ植物または微細藻類への導入のための異なるポリヌクレオチドによって(例えば、異なる形質転換ベクターによって)、同時にまたは異なる時間に提供することができる。

ウキクサまたは微細藻類の形質転換に使用するための発現カセットは、少なくとも目的とするポリヌクレオチド、すなわち、抗原性FMDVポリペプチド、フラグメントまたはそれらの変種をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結された転写開始領域(例えばプロモーター)を含む発現調節因子を含む。本明細書において、ヌクレオチド配列に関して“作動可能に連結された”とは、互いに機能的に関連して配置された複数のヌクレオチド配列のことを言う。一般に、作動可能に連結されたDNA配列は隣接し、必要ならば、リーディングフレームにおいて2つのタンパク質コード領域は連結している。このような発現カセットには、プロモーターおよび他の発現調節因子の転写調節下にあるように、目的とするポリヌクレオチド(単数または複数)(例えば、目的とする1つのポリヌクレオチド、目的とする2つのポリヌクレオチドなど)の挿入のために複数の制限部位が提供される。本発明の特定の実施形態において、形質転換されるポリヌクレオチドは2以上の発現カセットを含み、そのそれぞれは、目的とする少なくとも1つのポリヌクレオチドを含む。

“発現調節因子”とは、特定のコード配列に関して適切な転写開始点でRNA合成を開始するために、RNAポリメラーゼIIまたはいくつかの実施形態においてRNAポリメラーゼIIIを指示することができる、通例TATAボックスを含む、DNAの調節領域を意味する。発現調節因子は、さらに、転写開始速度に影響する(例えば、高める)、一般にTATAボックスの上流または5'側に配置される他の認識配列を含むことができる。さらにまた、発現調節因子はさらに、転写開始速度に影響する(例えば、高める)、一般にTATAボックスの下流または3'側に配置される配列を含むことができる。

転写開始領域(例えばプロモーター)は、ウキクサまたは微細藻類宿主に対して天然、相同、外来、異種であることもでき、あるいは天然配列または合成配列であることもできる。外来であるとは、転写開始領域が導入される野生型ウキクサまたは微細藻類宿主にはその転写開始領域が見いだされないことを意味する。“機能的プロモーター”は、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードする配列に作動可能に連結されたとき、コードされるポリペプチド、フラグメントまたは変種の発現(すなわち、転写および翻訳)をそのプロモーターが駆動できることを意味する。プロモーターは、所望される結果に基づいて選択することができる。従って、本発明の発現カセットは、ウキクサでの発現のための構成的プロモーター、誘導性プロモーター、組織選択的プロモーターまたは他のプロモーターを含むことができる。

細菌、酵母、真菌、昆虫、哺乳動物および植物プロモーターを含む、当該技術分野で公知の任意の適切なプロモーターを本発明の発現カセットに用いることができる。例えば、ウキクサまたは微細藻類プロモーターを含む植物プロモーターを用いることができる。例示的なプロモーターは、限定するものではないが、カリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーター、オパイン合成酵素プロモーター(例えば、nos、mas、ocsなど)、ユビキチンプロモーター、アクチンプロモーター、リブロース二リン酸カルボキシラーゼ小サブユニットおよびアルコールデヒドロゲナーゼプロモーターを含む。ウキクサRubPカルボキシラーゼ小サブユニットプロモーターは当該技術分野で公知である (Silverthorne et al. (1990) Plant Mol. Biol. 15:49)。限定するものではないが、サトイモモザイクウイルス、クロレラウイルス(例えば、クロレラウイルスアデニンメチルトランスフェラーゼプロモーター; Mitra et al. (1994) Plant Mol. Biol. 26:85)、トマト黄化えそウイルス、タバコ茎えそウイルス、タバコ壊死ウイルス、タバコ輪点ウイルス、トマト輪点ウィルス、キュウリモザイクウイルス、ラッカセイ幹ウイルス、アルファルファモザイクウイルス、サトウキビバシリフォルムバドナウイルスなどから単離されたプロモーターを含む、植物または微細藻類に感染するウイルスからの他のプロモーターもまた適切である。

プロモーターを含む発現調節因子は、所望のレベルの制御をもたらすように選択されることができる。例えば、場合によっては、構成発現を導くプロモーターを使用するのが有利な場合がある(例えば、アグロバクテリウム・ツメファキエンスからのマンノピン合成酵素プロモーター)。あるいは、別の状況において、特定の環境刺激(例えば、熱ショック遺伝子プロモーター、乾燥誘導性遺伝子プロモーター、病原菌誘導遺伝子プロモーター、傷害誘導遺伝子プロモーターおよび明/暗誘導遺伝子プロモーター)または、植物成長調節物質(例えば、アブシジン酸、オーキシン、サイトカイニンおよびジベレリン酸によって誘発される遺伝子からのプロモーター)に応答して活性化されるプロモーターを使用するのが有利な場合がある。さらなる選択肢として、組織選択的発現を行うプロモーターを選択できる(例えば、根、葉および花特異的プロモーター)。

所定のプロモーターの全体的強度は、上流活性化配列などのシス作用ヌクレオチド配列の組み合わせおよび空間構成によって影響されることができる。例えば、アグロバクテリウム・ツメファキエンスオクトピン合成酵素遺伝子由来の活性化ヌクレオチド配列は、アグロバクテリウム・ツメファキエンスマンノピン合成酵素プロモーターからの転写を促進することができる(Gelvinらへの米国特許第5,955,646号を参照のこと)。本発明において、発現カセットは、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種の発現を促進するために、プロモーター配列の上流に挿入された活性化ヌクレオチド配列を含むことができる。一実施形態において、発現カセットは、アグロバクテリウム・ツメファキエンスマンノピン合成酵素遺伝子由来のプロモーターに作動可能に連結されたアグロバクテリウム・ツメファキエンスオクトピン合成酵素遺伝子由来の3つの上流活性化配列を含む(米国特許第5,955,646号を参照のこと(参照により本願に組み込まれる))。

このように、発現カセットは、転写の5'-3'方向に、植物において機能する、転写および翻訳開始領域、目的とする抗原性FMDVポリペプチド(またはそのフラグメントもしくは変種)をコードするポリヌクレオチドならびに転写および翻訳終結領域を含む発現調節因子を含む。本発明に従って、当該技術分野で公知の任意の適切な終結配列を用いることができる。終結領域は、転写開始領域とともに天然であることもできるし、目的とするコード配列と共に天然であることもできるし、他の起源由来であることもできる。便利な終結領域は、オクトピン合成酵素およびノパリン合成酵素の終結領域などの、A.ツメファキエンス(A. tumefaciens)のTi-プラスミドから入手できる。Guerineau et al. (1991) Mol. Gen. Genet. 262:141; Proudfoot (1991) Cell 64:671; Sanfacon et al. (1991) Genes Dev. 5:141; Mogen et al. (1990) Plant Cell 2:1261; Munroe et al. (1990) Gene 91:151; Ballas et al. (1989) Nucleic Acids Res. 17:7891;およびJoshi et al. (1987) Nucleic Acids Res. 15:9627 もまた参照のこと。追加の例示的な終結配列は、エンドウRubPカルボキシラーゼ小サブユニット終結配列およびカリフラワーモザイクウイルス35S終結配列である。

一般に、発現カセットは、形質転換されたウキクサ細胞または組織の選択のために選択マーカー遺伝子を含む。選択マーカー遺伝子は、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(NEO)およびハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(HPT)をコードする抗生物質耐性をコードする遺伝子ばかりでなく、除草活性化合物に対して耐性を付与する遺伝子もまた含む。除草剤耐性遺伝子は、一般に、除草剤に対して非感受性な改変標的タンパク質または、除草剤が作用する前にその植物において除草剤を分解もしくは解毒する酵素をコードする。DeBlock et al. (1987) EMBO J. 6:2513; DeBlock et al.(1989) Plant Physiol. 91:691; Fromm et al. (1990) BioTechnology 8:833; Gordon-Kamm et al. (1990) Plant Cell 2:603 を参照こと。例えば、グリホサートまたはスルホニル尿素除草剤に対する耐性は、変異体標的酵素である5-エノールピルビルシキミ酸-3-リン酸合成酵素(EPSPS)およびアセト乳酸合成酵素(ALS)をコードする遺伝子を用いて得られている。グルホシネートアンモニウム、ボロモキシニルおよび2,4-ジクロロフェノキシ酢酸(2,4-D)に対する耐性は、それぞれの除草剤を解毒する、ホスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ、ニトリラーゼまたは2，4‐ジクロロフェノキシ酢酸モノオキシゲナーゼをコードする細菌遺伝子を用いることによって得られている。

本発明の目的上、選択マーカー遺伝子は、限定するものではないが、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼII(Fraley et al. (1986) CRC Critical Reviews in Plant Science 4:1); シアナミドヒドラターゼ(Maier-Greiner et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:4250);アスパラギン酸キナーゼ;ジヒドロジピコリン酸合成酵素(Perl et al. (1993) BioTechnology 11:715);bar遺伝子(Toki et al. (1992) Plant Physiol. 100:1503; Meagher et al. (1996) Crop Sci. 36:1367);トリプトファンデカルボキシラーゼ(Goddijn et al. (1993) Plant Mol. Biol. 22:907);ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ(NEO; Southern et al. (1982) J. Mol. Appl. Gen. 1:327);ハイグロマイシンホスホトランスフェラーゼ(HPT or HYG; Shimizu et al. (1986) Mol. Cell. Biol. 6:1074);ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR; Kwok et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:4552);ホスフィノスリシンアセチルトランスフェラーゼ(DeBlock et al. (1987) EMBO J. 6:2513);2,2-ジクロロプロパン酸デハロゲナーゼ (Buchanan-Wollatron et al. (1989) J. Cell. Biochem. 13D:330);アセトヒドロキシ酸合成酵素(Andersonらへの米国特許第 4,761,373号; Haughn et al. (1988) Mol. Gen. Genet. 221:266);5‐エノールピルビルシキミ酸‐リン酸合成酵素(aroA; Comai et al. (1985) Nature 317:741);ハロアリールニトリラーゼ(StalkerらへのWO87/04181);アセチル補酵素Aカルボキシラーゼ(Parker et al. (1990) Plant Physiol. 92:1220);ジヒドロプテロイン酸合成酵素(sulI; Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Biol. 15:127);および2 kDa光化学系II ポリペプチド(psbA; Hirschberg et al. (1983) Science 222:1346 (1983) をコードする遺伝子を含む。

ゲンタマイシン(例えば、aacC1、Wohlleben et al. (1989) Mol. Gen. Genet. 217:202-208);クロラムフェニコール(Herrera-Estrella et al. (1983) EMBO J. 2:987); メトトレキサート(Herrera-Estrella et al. (1983) Nature 303:209; Meijer et al. (1991) Plant Mol. Biol. 16:807);ハイグロマイシン(Waldron et al. (1985) Plant Biol. 5:103; Zhijian et al. (1995) Plant Science 108:219; Meijer et al. (1991) Plant Mol. Bio. 16:807);ストレプトマイシン(Jones et al. (1987) Mol. Gen. Genet. 210:86);スペクチノマイシン(Bretagne-Sagnard et al. (1996) Transgenic Res. 5:131);ブレオマイシン(Hille et al. (1986) Plant Mol. Biol. 7:171);スルホンアミド(Guerineau et al. (1990) Plant Mol. Bio. 15:127);ブロモキシニル(Stalker et al. (1988) Science 242:419);2,4-D(Streber et al. (1989) Biotechnology 7:811);フォスフィノスリシン(DeBlock et al. (1987) EMBO J. 6:2513);スペクチノマイシン(Bretagne-Sagnard and Chupea, Transgenic Research 5:131)に対する耐性をコードする遺伝子もまた含まれる。

bar遺伝子は、グルホシネート型除草剤、例えばホスフィノスリシン(PPT)またはビアラホスなどに除草剤耐性を付与する。上で述べたように、ベクター構築物に使用できる他の選択マーカーは、限定するものではないが、同様にビアラホスおよびホスフィノスリシン耐性のためのpat遺伝子、イミダゾリノン耐性のためのALS遺伝子、ハイグロマイシン耐性のためのHPHまたはHYG遺伝子、グリホサート耐性のためのEPSP合成酵素遺伝子、Hc毒素耐性のためのHm1遺伝子ならびに、ルーチンに使用され、当業者に公知の他の選択因子を含む。Yarranton (1992) Curr. Opin. Biotech. 3:506; Chistopherson et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:6314; Yao et al. (1992) Cell 71:63; Reznikoff (1992) Mol. Microbiol. 6:2419; Barkley et al. (1980) The Operon 177-220; Hu et al. (1987) Cell 48:555; Brown et al. (1987) Cell 49:603; Figge et al. (1988) Cell 52:713; Deuschle et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:5400; Fuerst et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:2549; Deuschle et al. (1990) Science 248:480; Labow et al. (1990) Mol. Cell. Biol. 10:3343; Zambretti et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:3952; Baim et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:5072; Wyborski et al. (1991) Nuc. Acods Res. 19:4647; Hillenand-Wissman (1989) Topics in Mol. And Struc. Biol. 10:143; Degenkolb et al. (1991) Antimicrob. Agents Chemother. 35:1591; Kleinschnidt et al. (1988) Biochemistry 27:1094; Gatz et al. (1992) Plant J. 2:397; Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:5547; Oliva et al. (1992) Antimicrob. Agents Chemother. 36:913; Hlavka et al. (1985) Handbook of Experimental Pharmacology 78;およびGill et al. (1988) Nature 334:721 を参照のこと。これらの開示は、参照により本願に組み込まれる。

上記の選択マーカー遺伝子リストは、限定を意味するものではない。任意の選択マーカー遺伝子を本発明に使用することができる。

植物または微細藻類宿主における発現促進のためのヌクレオチド配列の改変
抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種がウキクサまたは微細藻類で発現される場合、発現されるFMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチド配列は、それぞれ、ウキクサまたは微細藻類でのその発現を促進するために改変されることができる。このような改変の1つは、植物選択的コドン、特にウキクサ選択的コドンを用いるか、または微細藻類選択的コドン、例えばシゾキトリウム属選択的コドンを用いるポリヌクレオチドの合成である。植物選択的コドンを有するヌクレオチド配列を合成するための方法は当該技術分野で公知である。例えば、米国特許第5,380,831号および第5,436,391号;EP0359472;EP0385962;WO91/16432;Perlak et al. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 15:3324; Iannacome et al. (1997) Plant Mol. Biol. 34:485;およびMurray et al. (1989) Nucleic Acids. Res. 17:477 を参照のこと(参照により本願に組み込まれる)。合成は、当業者に公知の任意の方法を用いて達成されることができる。好ましいコドンは、ウキクサまたは微細藻類で発現されるタンパク質における最高頻度のコドンから決定できる。例えば、レムナ・ミノルのコドン使用頻度は表1に示され、シゾキトリウム属のコドン使用頻度は表2に示される。

表1.レムナ・ミノル[gbpln]:4CDS(1597コドン)

表2.シゾキトリウム属種ATCC_20888[gbpln]:3CDS(6473コドン)
フィールド:[トリプレット][頻度:千あたり]([数])

本発明の目的上、“ウキクサ選択的コドン”とは、ウキクサでの17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンのことを言う。本明細書において、“レムナ属選択的コドン”とは、レムナ属での17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンのことを言う。本明細書において、“レムナ・ミノル選択的コドン”とは、レムナ・ミノルでの17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンであって、レムナ・ミノルでのコドン使用頻度がコドン使用頻度データベース(Codon Usage Database)(GenBank Release 160.0, June 15, 2007)から得られる前記コドンのことを言う。“微細藻類選択的コドン”とは、微細藻類での17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンのことを言う。本明細書において、“微細藻類選択的コドン”とは、ヤブレツボカビ科での17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンのことを言う。本明細書において、“シゾキトリウム属選択的コドン”とは、シゾキトリウム属での17%を超えるコドン使用頻度を有するコドンであって、シゾキトリウム属でのコドン使用頻度がコドン使用頻度データベースから得られる前記コドンのことを言う。

さらに、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドの全部または任意の部分を最適化することもできるし、合成することもできることは明らかである。すなわち、完全に最適化された配列も使用することができるし、部分的に最適化された配列も使用することができる。例えば、コドンの40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、87%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%または100%は、ウキクサ選択的コドンであることもできるし、微細藻類選択的コドンであることもできる。一実施形態において、コドンの90〜96%はウキクサ選択的または微細藻類選択的コドンである。目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチド配列のコード配列は、レムナ・ジバ(Lemna gibba)で少なくとも17%の頻度で、またはレムナ・ミノルで少なくとも17%の頻度で用いられるコドンを含むことができる。もう1つのこのような実施形態において、発現カセットは、配列番号10に示すP1ポリペプチドをコードするレムナ・ミノル選択的コドンを含む配列番号9を含む。関連した実施形態において、FMDVポリペプチドはP1-3Cポリペプチド、例えば配列番号3のP1-3Cポリペプチドであり、発現カセットは、このP1-3Cポリペプチドの最適化されたコード配列を含み、ここでコード配列は、ウキクサ選択的コドン、例えばレムナ・ミノル選択的またはレムナ・ジバ選択的コドンを含む。このような一実施形態において、発現カセットは番号2を含み、これは配列番号3のFMDVポリペプチドをコードするレムナ・ミノル選択的コドンを含む。

ウキクサまたは微細藻類でのその発現を増加させるために、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドに他の改変を加えることもできる。これらの改変は、限定するものではないが、疑似ポリアデニル化シグナル、エクソン-イントロンスプライス部位シグナル、トランスポゾン様反復および他の遺伝子発現に有害であることがよくわかっている配列をコードする配列の除去を含む。配列のG-C含量は、この植物で発現される既知遺伝子を参照することにより算出されるウキクサの平均レベルに調整することができる。可能であれば、目的とする異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、予測されるmRNAのヘアピン二次構造を避けるように改変されることができる。

動物、植物および藻類においては、翻訳開始コドンのための最適の翻訳開始コンテクストヌクレオチド配列の間に差異があることが知られている。本明細書において、“翻訳開始コンテクストヌクレオチド配列”とは、翻訳開始コドンの直接5'側にある3つのヌクレオチドの同一性を言う。“翻訳開始コドン”とは、目的とするヌクレオチド配列から転写されたmRNAの翻訳を開始するコドンのことを言う。これらの翻訳開始コンテクストヌクレオチド配列の組成は翻訳開始の効率に影響しうる。例えば、Lukaszewicz et al. (2000) Plant Science 154:89-98;およびJoshi et al. (1997); Plant Mol. Biol. 35:993-1001 を参照のこと。本発明において、ウキクサでの発現を増加させるために、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドの翻訳開始コドンのための翻訳開始コンテクストヌクレオチド配列を改変することができる。一実施形態において、翻訳開始コドンの直接上流の3つのヌクレオチドが"ACC"であるようにヌクレオチド配列が改変される。第2の実施形態において、これらのヌクレオチドは"ACA"である。

ウキクサまたは藻類での抗原性FMDVポリペプチド発現は、5'リーダー配列の使用によって増加させることもできる。このようなリーダー配列は翻訳を増強させるように作用することができる。翻訳リーダーは当該技術分野で公知であり、限定するものではないが、ピコルナウイルスリーダー、例えばEMCVリーダー(脳心筋炎ウイルス5'非コード領域; Elroy-Stein et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci USA 86:6126);ポティウイルスリーダー、例えばTEVリーダー(タバコエッチウイルス; Allison et al. (1986) Virology 154:9);ヒト免疫グロブリンH鎖結合タンパク質(BiP; Macajak and Sarnow (1991) Nature 353:90);アルファルファモザイクウイルスのコートタンパク質mRNAからの非翻訳リーダー(AMV RNA 4; Jobling and Gehrke (1987) Nature 325:622);タバコモザイクウイルスリーダー(TMV; Gallie (1989) Molecular Biology of RNA, 23:56);ジャガイモエッチウイルスリーダー(Tomashevskaya et al. (1993) J. Gen. Virol. 74:2717-2724);Fed-1 5'非翻訳領域(Dickey (1992) EMBO J. 11:2311-2317);RbcS 5'非翻訳領域(Silverthorne et al. (1990) J. Plant. Mol. Biol. 15:49-58);およびトウモロコシ白化萎縮ウイルスリーダー(MCMV; Lommel et al. (1991) Virology 81:382)を含む。Della-Cioppa et al. (1987) Plant Physiology 84:965 もまた参照のこと。トウモロコシアルコールデヒドロゲナーゼ1(ADH1)遺伝子、トウゴマカタラーゼ遺伝子またはアラビドプシス(Arabidopsis)トリプトファン経路遺伝子PAT1からのイントロン配列を含む植物イントロン配列を含むリーダー配列もまた、植物での翻訳効率を増加させることが示されている(Callis et al. (1987) Genes Dev. 1:1183-1200; Mascarenhas et al. (1990) Plant Mol. Biol. 15:913-920)。

本発明のいくつかの実施形態において、トウモロコシアルコールデヒドロゲナーゼ1遺伝子(配列番号4;ADH1;GenBankアクセッション番号X04049)のヌクレオチド1222〜1775に対応するヌクレオチド配列が、翻訳効率を上げるために、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドの上流に挿入される。他の実施形態において、発現カセットは、レムナ・ジバのリブロース二リン酸カルボキシラーゼ小サブユニット5B遺伝子(RbcSリーダー;Buzby et al. (1990) Plant Cell 2:805-814 を参照のこと)からのリーダーを含む。

任意の単一の改変または任意の改変の可能な組み合わせを含む、前述の発現促進ヌクレオチド配列改変のいずれもが本発明に使用できることは明らかである。本明細書において、ウキクサでの“発現促進のための改変”という語句は、これらの改変のいずれか1つまたはそれらの任意の組み合わせを含むポリヌクレオチド配列のことを言う。

形質転換ウキクサ植物およびウキクサ小塊培養物または形質転換微細藻類
本発明は、目的とする抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を発現する形質転換ウキクサ植物を提供する。用語“ウキクサ”は、ウキクサ科(Lemnaceae)のメンバーのことを言う。現在、この科は、以下の5属、38種のウキクサに類別されている。すなわち、レムナ属(L.エクイノクティアリス(L. aequinoctialis)、L.ジスペルマ(L. disperma)、L.エクアドリエンシス(L. ecuadoriensis)、L.ジバ(L. gibba)、L.ヤポニカ(L. japonica)、L.ミノル(L. minor)、L.ミニスクラ(L. miniscula)、L.オブスクラ(L. obscura)、L.ペルプシラ(L. perpusilla)、L.テネラ(L. tenera)、L.トリスルカ(L. trisulca)、L.ツリオニフェラ(L. turionifera)、L.ヴァルジヴィアナ(L. valdiviana));スピロデラ属(Spirodela)(S.インテルメジア(S. intermedia)、S.ポリルヒザ(S. polyrrhiza)、S.プンクタタ(S. punctata));ウォルフィア属(Wolffia)(Wa.アングスタ(Wa. angusta)、Wa.アルヒザ(Wa. arrhiza)、Wa.アウストラリナ(Wa. australina)、Wa.ボレアリス(Wa. borealis)、Wa.ブラジリエンシス(Wa. brasiliensis)、Wa.コルンビアーナ(Wa. columbiana)、Wa.エロンガータ(Wa. elongata)、Wa.グロボーサ(Wa. globosa)、Wa.ミクロスコピカ(Wa. microscopica)、Wa.ネグレクタ(Wa. neglecta));ウォルヒエラ属(Wolfiella)(Wl.カウダータ(Wl. caudata)、Wl.デンティクラータ(Wl. denticulata)、Wl.グラジアータ(Wl. gladiata)、Wl.ヒアリーナ(Wl. hyalina)、Wl.リングラータ(Wl. lingulata)、Wl.レプンダ(Wl. repunda)、Wl.ロツンダ(Wl. rotunda)およびWl.ネオトロピカ(Wl. neotropica))ならびにランドルティア属(Landoltia)(L.プンクタータ(L. punctata))である。ウキクサ科の任意の他の属または種も、それらが存在する場合、本発明の側面である。レムナ属種は、Landolt(1986) Biosystematic Investigation on the Family of Duckweeds: The family of Lemnaceae-A Monograph Study (Geobatanischen Institut ETH, Stiftung Rubel, Zurich) に記載されている分類体系を用いて分類できる。

本明細書において、“植物”は、全植物、植物器官(例えば葉状体(葉)、茎、根など)、種子、植物細胞およびそれらの子孫を含む。目的とするポリヌクレオチドで前もって形質転換された、従ってトランスジェニック細胞の少なくとも一部からなるトランスジェニック植物またはそれらの子孫由来のトランスジェニック植物の部分、例えば、植物細胞、植物プロトプラスト、植物を再生することができる植物細胞組織培養物、組織、植物カルス、胚および花、胚珠、茎、果実、葉、根、根冠、小塊などは、本発明の範囲に含まれると理解されるべきである。本明細書において、用語“植物細胞”は、種子、胚、胚珠、メリステム領域、カルス組織、葉、葉状体、根、小塊、苗条、葯および花粉の細胞を含む。

本明細書において、“ウキクサ小塊”は、細胞の少なくとも約50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%または100%が分化細胞であるウキクサ細胞を含むウキクサ組織を意味する。本明細書において、“分化細胞”は、未分化細胞または他の組織型に見られる細胞から区別される少なくとも1つの表現型特性(例えば、特有な細胞形態またはマーカー核酸もしくはタンパク質の発現)を有する細胞を意味する。本明細書に記載のウキクサ小塊培養物の分化細胞は、隣接した細胞壁で融合し相互連結した細胞のタイル状のなめらかな表面を形成し、組織中に広がった、葉状体原基へと組織化され始めた小塊を伴う。小塊培養物の組織の表面は、原形質連絡を介して互いに連結した表皮細胞を有する。

ウキクサの増殖習性は、培養方法には理想的である。この植物は、酵母における無性繁殖と類似した、肉眼的に見える状態で、新しい葉状体の栄養出芽によって急速に増殖する。この増殖は、メリステム細胞からの栄養出芽によって行われる。メリステム領域は小さく、葉状体の腹面に見られる。メリステム細胞は2つの窪みにあり、葉状体の中央脈の両側にある。小さな中央脈領域はまた、そこから根が出る部位でもあり、それぞれの葉状体をその母葉状体に結合する茎が生じる。メリステム窪みは、組織弁によって保護されている。葉状体はこれらの窪みから交互に芽を出す。倍加時間は種によって異なり、20〜24時間と短い(Landolt (1957) Ber. Schweiz. Bot. Ges. 67:271; Chang et al. (1977) Bull. Inst. Chem. Acad. Sin. 24:19; Datko and Mudd (1970) Plant Physiol. 65:16; Venkataraman et al. (1970) Z. Pflanzenphysiol. 62: 316)。ウキクサの集中培養によって、単位時間あたり最高率のバイオマス 蓄積が得られ(Landolt and Kandeler (1987) The Family of Lemnaceae-A Monographic Study Vol. 2: Phytochemistry, Physiology, Application, Bibliography (Veroffentlichungen des Geobotanischen Institutes ETH, Stiftung Rubel, Zurich))、乾燥重量の蓄積は新鮮重の6〜15%である(Tillberg et al. (1979) Physiol. Plant. 46:5; Landolt (1957) Ber. Schweiz. Bot. Ges. 67:271; Stomp、未公表データ)。種々の条件下で培養された多くのウキクサ種のタンパク質含量は乾燥重量の15〜45%であることが報告されている。(Chang et al. (1977) Bull. Inst. Chem. Acad. Sin. 24:19; Chang and Chui (1978) Z. Pflanzenphysiol. 89:91; Porath et al. (1979) Aquatic Botany 7:272; Appenroth et al. (1982) Biochem. Physiol. Pflanz. 177:251)。これらの値を用いれば、ウキクサでの培地1リットル当たりのタンパク質製造レベルは、酵母遺伝子発現系と同程度である。

本発明はまた、目的とするFMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を発現する形質転換微細藻類植物を提供する。用語“微細藻類(複数または単数)”は、ヤブレツボカビ科のメンバーのことを言う。この科は、現在、シゾキトリウム属、スラウストキトリウム属、ラビリンチュロイデス属およびジャポノキトリウム属の4つの属に類別されている。

本発明の形質転換ウキクサ植物または微細藻類は、目的とするウキクサ植物または微細藻類に抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む発現構築物を導入することによって得ることができる。

ポリヌクレオチド、例えば抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む発現構築物に関連して、用語“導入する”は、そのポリヌクレオチドがウキクサ植物または微細藻類の細胞内部へのアクセスを得るようにそのポリヌクレオチドをウキクサ植物または微細藻類に提示することを意味するものとする。2以上のポリヌクレオチドが導入される場合、これらのポリヌクレオチドは単一のヌクレオチド構築物の一部として組み立てられることもでき、別々のヌクレオチド構築物として組み立てられることもでき、同一または異なる形質転換ベクターに位置することもできる。従って、これらのポリヌクレオチドは、目的とするウキクサまたは微細藻類宿主細胞に、単一の形質転換事象で、別々の形質転換事象で、または例えば品種改良の一部として導入することができる。本発明の組成物および方法は、ウキクサ植物または微細藻類の少なくとも1つの細胞の内部へのアクセスをそのポリヌクレオチド(単数または複数)が得さえすれば、1以上のポリヌクレオチドをウキクサ植物または微細藻類を導入するための特定の方法にはよらない。植物または藻類へポリヌクレオチドを導入する方法は当該技術分野で公知であり、限定するものではないが、一過性形質転換方法、恒久的形質転換方法およびウイルス介在性方法を含む。

抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドなどのポリヌクレオチドに関連して、“一過性形質転換”は、ポリヌクレオチドがウキクサ植物または微細藻類に導入されるが、ウキクサ植物または微細藻類のゲノムには組み込まれないことを意味するものとする。

ウキクサ植物または微細藻類に導入されるポリヌクレオチド(例えば、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチド)に関連して“安定的に導入する”または“安定的に導入された”とは、導入されたポリヌクレオチドがウキクサまたは微細藻類ゲノムに安定的に組み込まれ、従ってウキクサ植物または微細藻類がそのポリヌクレオチドによって安定的に形質転換されることを意味する。

“恒久的形質転換”または“安定的に形質転換された”とは、ウキクサ植物または微細藻類に導入されたポリヌクレオチド、例えば、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドが、植物または藻類のゲノムに組み込まれ、それらの子孫、より具体的には複数の連続した世代の子孫によって遺伝されることができることを意味するものとする。いくつかの実施形態において、連続した世代とは、栄養繁殖(すなわち、無性生殖)、例えばクローン増殖によって得られる子孫を含む。他の実施形態において、連続した世代とは、有性生殖によって得られる子孫を含む。

抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む発現構築物は、当業者に公知の任意の形質転換プロトコルを用いて、目的とするウキクサ植物または微細藻類に導入することができる。ウキクサ植物または植物細胞または小塊または微細藻類にヌクレオチド配列を導入する適切な方法は、マイクロインジェクション(Crossway et al. (1986) Biotechniques 4:320-334)、エレクトロポレーション(Riggs et al. (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:5602-5606)、アグロバクテリウム媒介形質転換(米国特許第5,563,055号および第5,981,840号(共に参照により本願に組み込まれる)、遺伝子直接導入(Paszkowski et al. (1984) EMBO J. 3:2717-2722)、衝撃波による粒子加速(例えば米国特許第4,945,050号;第5,879,918号;第5,886,244号;および第5,932,782号参照のこと)(それぞれ、参照により本願に組み込まれる);ならびにTomes et al. (1995) “Direct DNA Transfer into Intact Plant Cells via Microprojectile Bombardment,” in Plant Cell, Tissue, and Organ Culture: Fundamental Methods, ed. Gamborg and Phillips (Springer-Verlag, Berlin); McCabe et al. (1988) Biotechnology 6:923-926)を含む。形質転換された細胞は、常法に従って植物中で増殖させることができる。

上で述べたように、安定的に形質転換されたウキクサまたは微細藻類は、当該技術分野で公知の任意の遺伝子導入方法、例えば米国特許第6,040,498号または米国特許出願公開第2003/0115640号、第2003/0033630号または第2002/0088027号で開示された遺伝子導入方法の1つによって得ることができる。ウキクサ植物または小塊培養物または微細藻類は、アグロバクテリウム媒介遺伝子導入、衝撃波による粒子加速またはエレクトロポレーションを含む多くの方法のいずれか1つによって、本明細書に記載の核酸配列を含む発現カセットで効率的に形質転換されることができる。アグロバクテリウム(Agrobacterium)は、アグロバクテリウム・ツメファキエンスまたはアグロバクテリウム・リゾゲネス(Agrobacterium rhizogenes)であることができる。安定なウキクサまたは微細藻類形質転換細胞は、目的とする核酸配列および選択剤に対する耐性を付与する遺伝子の両方でウキクサまたは微細藻類細胞を形質転換し、次いで選択剤を含む培地中で形質転換細胞を培養することによって単離されることができる。例えば、米国特許第6,040,498号を参照のこと(参照によりその全体が本願に組み込まれる)。

これらの方法に用いられる安定的に形質転換されたウキクサ植物または微細藻類は、正常な形態を示し、有性生殖による受精能力があり、かつ/または栄養繁殖(すなわち、無性生殖)、例えばクローン増殖によって繁殖できなければならない。好ましくは、本発明の形質転換ウキクサ植物または微細藻類は、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするポリヌクレオチドを含む移行された核酸の単一コピーを含み、移行された核酸は、注目に値する再構成を有さない。本発明の形質転換ウキクサ植物または微細藻類は、低コピー数で存在する移行された核酸を含むことができる(すなわち、形質転換細胞あたり12コピー以下、8コピー以下、5コピー以下、あるいは、3コピー以下、さらなる選択枝として2コピー以下の核酸)ことは明らかである。

抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を発現する形質転換植物または微細藻類は、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種を発現するための適切な条件下で培養されることができる。抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種は、ウキクサ植物または微細藻類、培地またはウキクサ植物または微細藻類および培地から採取されることができ、所望により、本明細書の他の部分で記載されているように、当該技術分野で公知の任意の従来の分離精製方法を用いて精製されることができる。本明細書の他の部分で記載されているように、抗原性FMDVポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種は、治療用途のためにワクチンとして製剤化されることができる。

FMDVポリペプチドの製造方法
本明細書において十分に記載されているように、一実施形態において、FMDVポリペプチドの製造方法は、(a)ウキクサまたは微細藻類培養物がポリペプチドを発現するように安定的に形質転換されたウキクサまたは微細藻類培養物をウキクサまたは微細藻類培地内で培養し、前記ポリペプチドのコード配列を含むヌクレオチド配列からポリペプチドを発現させ;(b)前記培地から抗原性ポリペプチドを採取することを含む。用語「採取する」とは、培地または精製から採取することを含むがこれらに限定されない。

ウキクサまたは微細藻類での組換えポリペプチドの製造後に、当該技術分野で利用可能な任意の方法をタンパク質精製に用いることができる。種々の段階は、非タンパク質または植物または微細藻類材料からタンパク質を遊離させ、次いで目的とするタンパク質を他のタンパク質から精製することを含む。精製プロセスにおける最初の段階は、遠心分離、濾過またはそれらの組み合わせを含む。組織の細胞外間隙内に分泌されるタンパク質は、真空抽出または遠心抽出を用いて得ることができる。最小限の処理は、粗生成物の調製を含むことができる。他の方法は、抽出物の直接使用を可能にするための浸漬および抽出を含む。

目的とするタンパク質を精製する方法は、タンパク質サイズ、物理化学的特性および結合親和性における差異を利用することができる。このような方法は、プロカインアミド親和性、サイズ排除、高圧液体、逆相および陰イオン交換クロマトグラフィーを含むクロマトグラフィー、アフィニティタグ、濾過などを含む。特に、発現されるタンパク質の精製に、固定化Niイオンアフィニティークロマトグラフィーを用いることができる。Favacho et al. (2006) Protein expression and purification 46:196-203 を参照のこと。Zhou et al. (2007) The Protein J 26:29-37; Wang et al. (2006) Vaccine 15:2176-2185;およびWO/2009/076778;もまた参照のこと(これらのすべては、参照により本願に組み込まれる)。浸透剤、抗酸化剤、フェノール性抗酸化剤、プロテアーゼインヒビターなどの保護剤を精製プロセスに使用することができる。

使用方法
一実施形態において、本明細書に開示された対象は、組換えFMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルの有効量を含むことができるワクチンの有効量をヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類に投与することを含むヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のワクチン接種方法に関する。

本発明の一実施形態において、本方法は、本発明のエマルションで製剤化されたワクチン組成物の単回投与を含む。例えば、一実施形態において、免疫組成物またはワクチン組成物は、ポリペプチドおよびVLP(ウイルス様粒子)を含むウキクサで発現されるFMDV抗原を含む。MerE発現ベクターで形質転換したウキクサはFMDV VLPを産生することが推定されることが電子顕微鏡検査によって示唆されている。従って、本発明の免疫組成物またはワクチン組成物は、FMDV VLPを含む免疫組成物またはワクチン組成物を含む。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、植物または藻類および、レムナ属からの植物材料またはシゾキトリウム属からの微細藻類材料で製造されるヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDV抗原をヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類に投与することを含む、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のワクチン接種方法に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、植物または藻類で発現されるヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDV抗原を含むワクチンをヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類に投与することを含む免疫応答の誘導方法であって、免疫応答が誘導される前記方法に関する。
一実施形態において、本明細書に開示された対象は、植物または藻類およびレムナ属からの植物材料またはシゾキトリウム属からの微細藻類材料で製造されるヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDV抗原を含むワクチンをヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類に投与することを含む免疫応答の誘導方法であって、免疫応答が誘導される前記方法に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、安定的に形質転換されたウキクサ植物または微細藻類培養物の製造方法であって、(a)植物または微細藻類にFMDV抗原遺伝子を含む遺伝子構築物を導入し、(b)その植物または微細藻類を培養することを含む前記方法に関する。ウキクサまたは微細藻類の形質転換方法は、当該技術分野で利用可能である。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、ウキクサまたは微細藻類発現系によって製造されるFMDV抗原を単離し、場合により薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルと組み合わせることを含むワクチンまたは組成物の製造方法に関する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、レムナ属発現系およびレムナ属からの植物材料によって製造されるFMDV抗原と、場合により薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルとを組み合わせることを含むワクチンまたは組成物の製造方法に関する。

他の実施形態において、本明細書に開示された対象は、シゾキトリウム属発現系およびシゾキトリウム属材料によって製造されるFMDV抗原と、場合により薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルとを組み合わせることを含むワクチンまたは組成物の製造方法に関する。

投与は皮下または筋肉内であることができる。投与は無針型(例えばPigjetまたはBioject)であることができる。

本発明の一実施形態において、少なくとも1つの共通のポリペプチド、抗原、エピトープまたは免疫原を用いる、少なくとも1回の第1投与(primary administration)および少なくとも1回のブースター投与を含むプライム・ブーストレジメンを用いることができる。一般的には、第1投与に用いられる免疫組成物またはワクチンは、ブースターに用いられるものとは性質が異なる。しかしながら、第1投与およびブーストとして同じ組成物を用いることができることに注意されたい。この投与プロトコルは“プライム・ブースト”と呼ばれる。

本発明のプライム・ブーストは、抗原性ポリペプチドまたはそのフラグメントもしくは変種をコードするFMDVコード配列またはそれらのフラグメントを発現するために使われる組換えウイルスベクターを含むことができる。特に、ウイルスベクターは、抗原性ポリペプチドをコードするFMDV遺伝子またはそれらのフラグメントを発現することができる。本明細書により考えられるウイルスベクターは、限定するものではないが、ポックスウイルス[例えばワクシニアウイルスまたは弱毒化ワクシニアウイルス、トリポックスウイルスまたは弱毒化トリポックスウイルス(例えばキャナリーポックス、鶏痘、鳩痘、鳩痘、ウズラ痘、ALVAC、TROVAC;例えば米国特許第5,505,941号、米国特許第5,494,8070号を参照のこと)、アライグマポックスウイルス、豚痘ウイルスなど]、アデノウイルス(例えばヒトアデノウイルス、イヌアデノウイルス)、ヘルペスウイルス(例えばイヌヘルペスウイルス、シチメンチョウヘルペスウイルス、マレック病ウイルス、伝染性喉頭気管炎ウイルス、ネコヘルペスウイルス、喉頭気管炎ウイルス(ILTV)、ウシヘルペスウイルス、ブタヘルペスウイルス)、バキュロウイルス、レトロウイルスなどを含む。他の実施形態において、アビポックス発現ベクターは、ALVACなどのキャナリーポックスベクターであることができる。さらに他の実施形態において、アビポックス発現ベクターは、TROVACなどの鶏痘ベクターであることができる。発現される本発明のFMDV抗原は、特定のポックスウイルスプロモーター、例えば特に、アムサクタモーレイエントモポックスウイルス42Kプロモーター(Barcena、Lorenzoら、2000)、7.5kDaワクシニアプロモーター(Cochranら、1985)、I3Lワクシニアプロモーター(Riviereら、1992)、HAワクシニアプロモーター(Shida、1986)、ATI牛痘プロモーター(Funahashiら、1988)、H6ワクシニアプロモーター(Taylorら、1988b;Guoら、1989;Perkusら、1989)の制御下に挿入される。

他の実施形態において、アビポックス発現ベクターは、ALVACなどのキャナリーポックスベクターであることができる。FMDV抗原、エピトープまたは免疫原は、FMDV P1-3Cであることができる。FMDVウイルスベクターは、vCP2186、vCP2181、もしくはvCP2176などのキャナリーポックスウイルスまたはvFP2215(米国特許第7,527,960号参照)などの鶏痘ウイルスであることができる。

本発明のプライム・ブーストプロトコルの他の側面において、本発明のFMDV抗原を含む組成物が投与され、次いで、in vivoでFMDV抗原を含み発現する組換えウイルスベクター、またはFMDV抗原を含む不活化ウイルスワクチンもしくは組成物、またはFMDV抗原を含むか発現するプラスミドワクチンもしくは組成物が投与される。同様に、プライム・ブーストプロトコルは、in vivoでFMDV抗原を含み発現する組換えウイルスベクター、またはFMDV抗原を含む不活化ウイルスワクチンもしくは組成物または、FMDV抗原を含み発現するDNAプラスミドワクチンもしくは組成物を含むワクチンもしくは組成物の投与と、それに続く本発明のFMDV抗原を含む組成物の投与とを含むことができる。さらに、第1投与および第2投与(secondary administration)の両方とも、本発明のFMDV抗原を含む組成物を含むことができることに注意のこと。

プライム・ブーストプロトコルは、少なくとも1つの共通のポリペプチドおよび/または変種またはそれらのフラグメントを用いる、少なくとも1つのプライム投与および少なくとも1つのブースト投与を含む。プライム投与に用いられるワクチンは、後のブースターワクチンとして用いられるワクチンとは性質が異なることができる。プライム投与は1以上の投与を含むことができる。同様に、ブースト投与は1以上の投与を含むことができる。

哺乳動物である標的種のための組成物の投与容量、例えば、ウイルスベクター、例えば非ポックスウイルス-ウイルスベクターベース組成物に基づくヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類の組成物の投与容量は、一般に約0.1〜約5.0ml、約0.1〜約3.0mlおよび約0.5ml〜約2.5mlである。

FMDVの毒性株、好都合には、FMDV O1 Manisa、O1 BFSまたはCampos、A24 Cruzeiro、Asia 1 Shamir、A Iran’96、A22 Iraq、SAT2 Saudi Arabia株でヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類などの動物をチャレンジすることによる最終免疫処置の約2〜4週間後にワクチンの有効性を試験することができる。

さらに他の株には、FMDV株であるA10-61、A5、A12、A24/Cruzeiro、C3/Indaial、O1、C1-Santa Pau、C1-C5、A22/550/Azerbaijan/65、SAT1-SAT3、A、A/TNC/71/94、A/IND/2/68、A/IND/3/77、A/IND/5/68、A/IND/7/82、A/IND/16/82、A/IND/17/77、A/IND/17/82、A/IND/19/76、A/IND/20/82、A/IND/22/82、A/IND/25/81、A/IND/26/82、A/IND/54/79、A/IND/57/79、A/IND/73/79、A/IND/85/79、A/IND/86/79、A/APA/25/84、A/APN/41/84、A/APS/44/05、A/APS/50/05、A/APS/55/05、A/APS/66/05、A/APS/68/05、A/BIM/46/95、A/GUM/33/84、A/ORS/66/84、A/ORS/75/88、A/TNAn/60/947/Asia/1、A/IRN/05、Asia/IRN/05、O/HK/2001、O/UKG/3952/2001、O/UKG/4141/2001、Asia1/HNK/CHA/05(GenBankアクセッション番号EF149010、参照により本願に組み込まれる)、Asia I/XJ(Li、ZhiYong et al. Chin Sci Bull, 2007)、HK/70 (Chin Sci Bull, (17):2072―2078)、O/UKG/7039/2001、O/UKG/9161/2001、O/UKG/7299/2001、O/UKG/4014/2001、O/UKG/4998/2001、O/UKG/9443/2001、O/UKG/5470/2001、O/UKG/5681/2001、O/ES/2001、HKN/2002、O5India、O/BKF/2/92、K/37/84/A、KEN/1/76/A、GAM/51/98/A、A10/Holland、O/KEN/1/91、O/IND49/97、O/IND65/98、O/IND64/98、O/IND48/98、O/IND47/98、O/IND82/97、O/IND81/99、O/IND81/98、O/IND79/97、O/IND78/97、O/IND75/97、O/IND74/97、O/IND70/97、O/IND66/98、O/IND63/97、O/IND61/97、O/IND57/98、O/IND56/98、O/IND55/98、O/IND54/98、O/IND469/98、O/IND465/97、O/IND464/97、O/IND424/97、O/IND423/97、O/IND420/97、O/IND414/97、O/IND411/97、O/IND410/97、O/IND409/97、O/IND407/97、O/IND399/97、O/IND39/97、O/IND391/97、O/IND38/97、O/IND384/97、O/IND380/97、O/IND37/97、O/IND352/97、O/IND33/97、O/IND31/97、O/IND296/97、O/IND23/99、O/IND463/97、O/IND461/97、O/IND427/98、O/IND28/97、O/IND287/99、O/IND285/99、O/IND282/99、O/IND281/97、O/IND27/97、O/IND278/97、O/IND256/99、O/IND249/99、O/IND210/99、O/IND208/99、O/IND207/99、O/IND205/99、O/IND185/99、O/IND175/99、O/IND170/97、O/IND164/99、O/IND160/99、O/IND153/99、O/IND148/99、O/IND146/99、O/SKR/2000、A22/India/17/77を含むことができる。

これらのFMDV株のさらなる詳細は、欧州バイオインフォマティクス情報(European Bioinformatics Information(EMBL-EBI)のウェブページにおいて見出すことができ、それらの関連するヌクレオチド配列のすべては参照により本願に組み込まれる。本明細書に記載のすべてのFMDV株およびいまだ同定されていないFMDV株の両方が、例えば有効なワクチン組成物を製造するために、本開示の教示に従って発現されることができると本発明者らは考える。ワクチンの有効性を試験するためのチャレンジに、相同株および異種株の両方が用いられる。動物は、皮内、皮下、スプレー、鼻腔内、眼内、気管内、および/または経口でチャレンジすることができる。

プライム・ブースト投与は、好都合には、2〜6週間離して、例えば約3週間離して投与されることができる。一実施形態によれば、好都合にはウイルスベクターベースワクチンを用いる、半年に1回のブースターまたは年1回のブースターもまた考えられる。動物は、好都合には、第1投与の時点で少なくとも6〜8週齢である。

プライム・ブーストプロトコルに用いられる本発明の組換え抗原性ポリペプチドを含む組成物は、薬学的または獣医学的に許容されるビヒクル、希釈剤または賦形剤に含まれる。本発明のプロトコルは、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVから動物を保護するかつ/または感染動物における疾患進行を予防する。

種々の投与は、好ましくは、1〜6週間離して、より具体的には約3週間離して行われる。好ましい方法によれば、好ましくはワクチンのウイルスベクターベース免疫組成物を用いる年1回のブースターもまた考えられる。好ましくは、動物は、第1投与の時点で少なくとも1日齢である。

本明細書での開示は例として提供されるものであって、本発明はそれらに限定されるものではないことを当業者は理解すべきである。本明細書での開示および当該技術分野での知識から、当業者は、過度の実験を要することなく、各注射プロトコルに用いられる投与回数、投与経路および1回量を決定することができる。

本発明は、本発明によって製造される治療用組成物の有効量の動物への少なくとも1回の投与を考える。動物は雄、雌、妊娠雌および新生児であることができる。この投与は、限定するものではないが、筋肉内(IM)、皮内(ID)もしくは皮下(SC)注射または鼻腔内もしくは経口投与を含む種々の経路で行うことができる。本発明の治療用組成物はまた、無針型装置(例えばPigjet、Dermojet、Biojector、Avijet (Merial社、ジョージア州、米国)、VetjetまたはVitajet装置(Bioject社、オレゴン州、米国))によって投与することもできる。プラスミド組成物の投与への他のアプローチは、エレクトロポレーションの使用である(例えばTollefsen et al., 2002; Tollefsen et al.、2003; Babiuk et al., 2002;PCT 出願番号WO99/01158を参照のこと)。他の実施形態において、治療用組成物は、遺伝子銃または金粒子銃によって動物に送達される。

一実施形態において、本発明は、標的細胞におけるFMDV抗原またはエピトープの送達および発現のための製剤の治療的有効量の投与を提供する。治療的有効量の決定は、当業者にはルーチン試験である。一実施形態において、製剤は、FMDV抗原またはエピトープを発現するポリヌクレオチドおよび薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、ビヒクルまたは賦形剤を含む発現ベクターを含む。他の実施形態において、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、ビヒクルまたは賦形剤は、宿主動物へのポリヌクレオチドのトランスフェクションまたは導入の他の手段を容易にするかつ/または宿主でのベクターまたはタンパク質の保存を改善する。

一実施形態において、本明細書に開示された対象は、感染動物とワクチン接種動物(DIVA)とを区別するための検出法を提供する。

本明細書において、本発明のワクチンまたは組成物の使用は、動物でのFMDV感染の検出を可能にすることが開示されている。本明細書において、本発明のワクチンまたは組成物の使用は、感染動物とワクチン接種動物(DIVA)とを区別することにより、動物での感染の検出を可能にすることが開示されている。本明細書において、FMDV非構造タンパク質(例えばFMDV 3ABCまたは3Dに特異的なELISA)を用いる、動物でFMDV感染を診断するための方法が開示されている。

製品
一実施形態において、本明細書に開示された対象は、組換えFMDV免疫組成物もしくはワクチンまたは不活化FMDV免疫組成物もしくはワクチンのいずれか1つ、組換えFMDVウイルス組成物もしくはワクチンおよび本方法を実施するための使用説明書を含むことができる、免疫応答を誘導または誘発する方法を実施するためのキットに関する。

本発明の他の実施形態は、本発明のFMDV抗原を含む組成物もしくはワクチンおよび組換えFMDVウイルス免疫組成物もしくはワクチンならびに動物で免疫応答を誘導するために有効量で送達する方法を実施するための使用説明書を含む、動物でFMDVに対する免疫または感染防御反応を誘発する方法を実施するためのキットである。

本発明の他の実施形態は、本発明のFMDV抗原を含む組成物もしくはワクチンおよび不活化FMDV免疫組成物もしくはワクチンならびに動物で免疫応答を誘導するための有効量で送達する方法を実施するための使用説明書を含む、動物でFMDVに対する免疫または感染防御反応を誘発する方法を実施するためのキットである。

本発明のさらに他の側面は、前述の本発明によるプライム・ブーストワクチン接種のためのキットに関する。キットは、少なくとも2つのバイアル:本発明のプライムワクチン接種のためのワクチンまたは組成物を含む第1バイアルおよび、本発明のブーストワクチン接種のためのワクチンまたは組成物を含む第2バイアル、を含むことができる。本キットは、好都合には、追加のプライムワクチン接種または追加のブーストワクチン接種のための追加の第1または第2バイアルを含むことができる。

以下の実施形態は本発明に含まれる。一実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種および薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルを含む組成物が開示される。他の実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種がヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDV抗原の少なくとも15アミノ酸を含む免疫原性フラグメントを含む前述の組成物が開示される。さらに他の実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種がウキクサまたは微細藻類で製造される上記組成物が開示される。一実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種が部分精製される上記組成物が開示される。一実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種が実質的に精製される上記組成物が開示される。

一実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種がヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVポリペプチドである上記組成物が開示される。一実施形態において、FMDVポリペプチドがP1-3Cポリペプチド、P1ポリペプチド、VP0ポリペプチド、VP1ポリペプチド、VP3ポリペプチド、VP2ポリペプチド、VP4ポリペプチド、2Aポリペプチド、2B1ポリペプチドまたは3Cポリペプチドである上記組成物が開示される。一実施形態において、FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種が配列番号3、10、12、17、20、23、26、29の配列に対して少なくとも80%の配列同一性を有する上記組成物が開示される。一実施形態において、FMDV抗原が、配列番号1、2、9、11、13、14、15、16、18、19、21、22または24、25、27、28、30〜35の配列に対して少なくとも70%の配列同一性を有するポリヌクレオチドによってコードされる上記組成物が開示される。一実施形態において、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルが油中水型エマルションまたは水中油型エマルションである上記組成物が開示される。他の実施形態において、上記組成物を動物に投与することを含むヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVに感受性を有する動物のワクチン接種方法が開示される。一実施形態において、プライム・ブーストレジメンを含むヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVに感受性を有する動物のワクチン接種方法が開示される。一実施形態において、ウキクサまたは微細藻類で発現された実質的に精製された抗原性ポリペプチドであって、配列番号3、10、12、17、20、23、26、29の配列を有するポリペプチドに対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む前記ポリペプチドが開示される。任意の実施形態において、動物は、好ましくは、ヒツジ類、ウシ類、ブタ類またはヤギ類である。一実施形態において、動物でのFMDV感染を診断する方法が開示される。さらに他の実施形態において、少なくとも2つのバイアルを含むプライム・ブーストワクチン接種のためのキットであって、第1バイアルが本発明の組成物を含み、第2バイアルが、組換えウイルスベクターを含む組成物または不活化ウイルス組成物を含む組成物または、FMDV抗原を含み発現するDNAプラスミド組成物を含むブーストワクチン接種のための組成物を含む前記キットが開示される。

薬学的もしくは獣医学的に許容される担体またはビヒクルまたは賦形剤は当業者に公知である。例えば、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体またはビヒクルまたは賦形剤は、0.9%NaCl(例えば生理食塩水)溶液またはリン酸緩衝液であることができる。本発明の方法に使用できる他の薬学的もしくは獣医学的に許容される担体またはビヒクルまたは賦形剤は、限定するものではないが、ポリ-(L-グルタミン酸)またはポリビニルピロリドンを含む。薬学的もしくは獣医学的に許容される担体またはビヒクルまたは賦形剤は、ベクターの投与を容易にする任意の化合物または化合物の組み合わせ(または発明のベクターからin vitroで発現されるタンパク質)であることができる。好都合には、担体、ビヒクルまたは賦形剤は、トランスフェクションを容易にすることができるかつ/またはベクター(もしくはタンパク質)の保存を改善することができる。1回量および投与容量は、本明細書において一般的な記載で説明されているが、当業者は、過度の実験を要することなく、本開示を読み、当該技術分野での知識と組み合わせることによって決定することもできる。

第四級アンモニウム塩を含み、限定するものではないが好都合にはプラスミドに適したカチオン性脂質は、好都合には次式:


(式中、R1は12〜18炭素原子を有する飽和または不飽和の直鎖脂肪族基であり、R2は2〜3炭素原子を含む他の脂肪族基であり、Xはアミンまたはヒドロキシル基である)を有するもの、例えばDMRIEである。他の実施形態において、カチオン性脂質は、中性脂質、例えばDOPEと組み合わせることができる。

これらのカチオン性脂質の中で、DMRIE(N-(2-ヒドロキシエチル)-N,N-ジメチル-2,3-ビス(テトラデシルオキシ)-1-プロパンアンモニウム;WO96/34109)が好ましく、好都合には中性脂質、好都合にはDOPE(ジオレオイルホスファチジルエタノールアミン;Behr、1994)と組み合わされて、DMRIE-DOPEを形成する。

好都合には、アジュバントととのプラスミド混合物は、即座に形成され、好都合には調製物の投与と同時に、あるいは調製物の投与の直前に形成される。例えば、投与の直前または投与前に、好都合には投与前に混合物が複合体を形成するのに十分な時間があるように、例えば投与約10〜約60分前に、例えば投与おおよそ30分前にプラスミド-アジュバント混合物が形成される。

DOPEが存在する場合、DMRIE:DOPEモル比は好都合には約95:約5〜約5:約95であり、より好都合には約1:約1であり、例えば1:1である。

DMRIEまたはDMRIE-DOPEアジュバント:プラスミド重量比は、約50:約1〜約1:約10であり、例えば約10:約1〜約1:約5、約1:約1〜約1:約2であり、例えば1:1〜1:2であることができる。

他の実施形態において、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルは、油中水型エマルションであることができる。適切な油中水型エマルションの例は、抗原を含む水相6〜50容量%、好ましくは12〜25v/v%、全部または一部に非代謝性油(例えばパラフィン油などの鉱油)および/または代謝可能油(例えば植物油または脂肪酸、ポリオールまたはアルコールエステル)を含む油相50〜94容量%、界面活性剤0.2〜20p/v%、好ましくは3〜8p/v%(後者は全部または一部で、または混合物でポリグリセロールエステル(前記ポリグリセロールエステルは好ましくはポリグリセロール(ポリ)リシノール酸エステルである)またはポリオキシエチレンリシンオイルあるいは水添ポリオキシエチレンリシンオイルである)を含む4℃で安定かつ流動性のオイルベース油中水型ワクチンエマルションを含む。油中水型エマルションに用いることができる界面活性剤の例は、エトキシル化ソルビタンエステル(例えばポリオキシエチレン(20)モノオレイン酸ソルビタン(ツイーン80(登録商標))、AppliChem社、チェシア、コネチカット州から入手できる)およびソルビタンエステル(例えばモノオレイン酸ソルビタン(SPAN80R)、Sigma Aldrich社、セントルイス、ミズーリ州から入手できる)を含む。加えて、油中水型エマルションに関しては、米国特許第6,919,084号(例えばその実施例8)もまた参照のこと(参照により本願に組み込まれる)。いくつかの実施形態において、抗原を含む水相は、1以上の緩衝化剤を含む生理食塩水を含む。適切な緩衝溶液の例は、リン酸緩衝化生理食塩水である。有利な実施形態において、油中水型エマルションは水/油/水(W/O/W)3層エマルション(米国特許第6,358,500号)であることができる。他の適切なエマルションの例は米国特許第7,371,395号に記載されている。

本発明の免疫組成物およびワクチンは、1以上のアジュバントを含むかまたは本質的にそれらからなることができる。本発明の実施に使用するための適切なアジュバントは、(1)アクリル酸もしくはメタクリル酸、無水マレイン酸およびアルケニル誘導体のポリマー、(2)免疫刺激配列(ISS)、例えば1以上の非メチル化CpGユニットを有するオリゴデオキシリボヌクレオチド配列(Klinmanら、1996;WO98/16247)、(3)水中油型エマルション、例えばM.Powell、M.Newman(プレナムプレス1995)によって出版された“Vaccine Design, The Subunint and Adjubant Approach”の147ページに記載されているSPTエマルションおよび同書の183ページに記載されているMF59エマルション、(4)第四級アンモニウム塩を含有するカチオン脂質、例えばDDA、(5)サイトカイン、(6)水酸化アルミニウムまたはリン酸アルミニウム、(7)サポニンもしくは(8)引用され、本願に参照により組み込まれた前述の任意の文書に記載の他のアジュバント、または(9)またはそれらの任意の組み合わせもしくは混合である。

特にウイルスベクターに適切な水中油型エマルション(3)は、軽質流動パラフィン油(欧州薬局方タイプ)、スクアラン、スクアレンなどのイソプレノイド油、アルケンの重合によって得られるイソブテンもしくはデセンなどの油、オレイン酸エチル、プロピレングリコール、ジ(カプリラート/カプラート)、グリセロールトリ(カプリラート/カプラート)およびプロピレングリコールジオレアート、植物油などの直鎖アルキル基を有する酸もしくはアルコールのエステルまたは分枝鎖、脂肪アルコールもしくは酸のエステル、特にイソステアリン酸エステルに基づくことができる。

油は乳化剤と組み合わせて用いられてエマルションを形成する。乳化剤は、非イオン界面活性剤、例えば:片方ではソルビタン、マンニド(例えばアンヒドロマンニトールオレアート)、グリセロール、ポリグリセロールもしくはプロピレングリコールおよびもう片方ではオレイン酸、イソステアリン酸、リシノール酸もしくはヒドロキシステアリン酸のエステルであることができ、前記エステルは場合によりエトキシル化もしくはポリオキシプロピレン-ポリオキシエチレンコポリマーブロック、例えばプルロニック、例えばL121であることができる。

タイプ(1)アジュバントポリマーの中では、架橋されたアクリル酸またはメタクリル酸のポリマーが好ましく、特に糖またはポリアルコールがポリアルケニルエーテルで架橋されたポリマーが好ましい。これらの化合物は、カルボマー(carbomaer)(Pharmeuropa、vol.8,no.2,June1996)の名称で知られている。当業者はまた、少なくとも3つのヒドロキシル基を有し、好ましくは8つ以下のヒドロキシル基を有し、少なくとも3つのヒドロキシル基の水素原子は、少なくとも2つの炭素原子を有する不飽和脂肪族基によって置換されているポリヒドロキシル化合物で架橋されたアクリルポリマーが記載されている米国特許第2,909,462号を指摘することもできる。好ましい基は、2〜4炭素原子を含む基、例えばビニル、アリルおよび他のエチレン性不飽和基である。不飽和基はまた、メチルなどの他の置換基を含むこともできる。カルボポル(Carbopol)(BF Goodrich社、オハイオ州、米国)の名称で販売されている製品が特に適切である。カルボポルはアリルサッカロースまたはアリルペンタエリスリトールによって架橋されている。その中で、特にカルボポル974P、934Pおよび971Pがあげられる。

無水マレイン酸-アルケニル誘導体コポリマーに関しては、直鎖または架橋されたエチレン-無水マレイン酸コポリマーであって、例えばジビニルエーテルによって架橋されたEMA(Monsanto社)が好ましい。J.Fieldsら(1960)もまた参照することができる。

構造に関しては、アクリル酸またはメタクリル酸ポリマーおよびEMAは、好ましくは、次式を有する基本単位によって形成される:


(式中、R1およびR2は同一または異なってよく、HまたはCH₃を表し;
x=0または1、好ましくはx=1であり;
y=1または2であり、x+y=2である)。

EMAに関しては、x=0であり、y=2である。カルボマーに関しては、x=y=1である。

これらのポリマーは水または生理食塩液(20g/l NaCl)に可溶性であり、例えばソーダ(NaOH)によってpHを7.3〜7.4に調整して、発現ベクター(単数または複数)を混合することができるアジュバント溶液を作成することができる。最終免疫組成物またはワクチン組成物におけるポリマー濃度は、約0.01〜約1.5%w/v、約0.05〜約1%w/vおよび約0.1〜約0.4%w/vであることができる。

サイトカイン(単数または複数)(5)は、免疫組成物またはワクチン組成物中のタンパク質形であることもできるし、免疫原(単数もしくは複数)またはそれらのエピトープ(単数もしくは複数)を用い、宿主内で同時発現させることもできる。免疫原(単数もしくは複数)またはそれらのエピトープ(単数もしくは複数)を発現する同じベクターまたはそれらの異なるベクターにいずれかによるサイトカイン(単数または複数)の同時発現が好ましい。

本発明は、例えば活性成分を好都合にはアジュバント、担体、サイトカイン、および/または希釈剤と混合することによるこのような組み合わせ組成物の製造を含む。

本発明に用いることができるサイトカインは、限定するものではないが、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、顆粒球/マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、インターフェロンα(IFNα)、インターフェロン((IFNβ)、インターフェロンγ、(IFNγ)、インターロイキン-1α(IL-1α)、インターロイキン-1β(IL-1β)、インターロイキン-2(IL-2)、インターロイキン-3(IL-3)、インターロイキン-4(IL-4)、インターロイキン-5(IL-5)、インターロイキン-6(IL-6)、インターロイキン-7(IL-7)、インターロイキン-8(IL-8)、インターロイキン-9(IL-9)、インターロイキン-10(IL-10)、インターロイキン-11(IL-11)、インターロイキン-12(IL-12)、腫瘍壊死因子α(TNFα)、腫瘍壊死因子β(TNFβ)およびトランスフォーミング増殖因子β(TGFβ)を含む。サイトカインは、本発明の免疫組成物またはワクチン組成物と共投与および/または順次投与できることは言うまでもない。従って、本発明のワクチンは、例えば、適切なサイトカイン、例えばワクチン接種される宿主または免疫学的応答が誘導される宿主に適合するサイトカイン(例えば、ウシに投与される製剤のためのウシサイトカイン)をin vivoで発現する外因性核酸分子を含むことができる。

好都合には、本発明の免疫組成物および/またはワクチンは、本明細書で述べたように、治療反応を誘導する、1以上のウキクサで発現されるポリペプチドの有効量を含むか、本質的にそれらからなるかまたはそれらからなり、有効量は、過度の実験を要することなく、本明細書に組み込まれる文書および当該技術分野での知識を含む本開示から決定することができる。

ウキクサで発現されるポリペプチドに基づく免疫組成物および/またはワクチンの場合は、1回量は、FMDV抗原、エピトープまたは免疫原を約1μg〜約2000μg、好都合には約50μg〜約1000μg、より好都合には約100μg〜約500μg含むことができる。投与容量は、約0.1〜約10mlであることができ、好都合には約0.2〜約5mlであることができる。

ここで、限定するものではない以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

DNAインサート、プラスミドおよび組換えウイルスベクターまたは植物ベクターの構築は、J. Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1989) に記載されている標準的分子生物学技術を用いて行った。

FMDVを発現するウキクサ系統の作製およびスクリーニング
ウキクサに最適化されたFMDV P1および3C配列を製造し、親プラスミドにクローニングして、図6〜9に示すMerEベクターを作成した。FMDVプロジェクトのために、4つの独立した構築物を設計した。表3は、作製し、スクリーニングしたトランスジェニック系統数のまとめを示す。図3は、FMDVインサートのための遺伝子構造の概略図を示す。3つの系統はP1カプシド+3Cプロテアーゼ(MerE01、3、4)を発現し、他の系統はP1カプシド抗原単独(MerE02)を発現する。FMDV抗原の発現を定量するために、ELISAおよびAgilentによる分析を用いた。発現されるタンパク質の正確なサイズを実証するためにウェスタンブロットを行った(図12)。解析および動物実験に使用するためのバイオマスを得るために、mRNA分析およびウェスタンブロットによって決定された最も強いFMDV血清型A24を発現するウキクサ系統を大規模容器中で増殖させた。

表3:FMDV“MerE”系統の系統作製およびそれに続くスクリーニング

スクリーニング。144のトランスジェニックFMDV系統を発生させた。144のFMDVを発現する系統を発生させた後、組織におけるFMDV発現の相対レベルを測定するためにそれらをスクリーニングした。RNAドットブロット(図10)およびリアルタイムrtPCR(図11)によってFMDV mRNAレベルを測定した。ウェスタンブロットおよびELISAを用いてFMDVタンパク質レベルを測定した。ブロットを試験するために標識P1領域を用いてRNAドットブロットによってFMDVを発現するウキクサ系統をスクリーニングした。高発現系統をリアルタイムrtPCRで確認した。mRNA定量方法間では妥当な一致が見られた。結果は、FMDV P1がウキクサで強く発現されていることを示している。

方法。小さな研究容器中で2週間ウキクサ植物を増殖させ、得られた組織を採取し、液体N₂中で瞬間凍結した。Qiagen RNeasy 96ウェルRNA抽出キット(Qiagen社、バレンシア、カリフォルニア州、#74181)を用いて、凍結した組織試料100mgから全RNAを抽出した。RNAを定量し、ナイロン膜に真空移行させ、FMDV遺伝子配列のP1領域からの遺伝子フラグメントでプローブした。FMDV抗原を含む株からの粗組織抽出物を調製した。すべての段階を4℃で行った。凍結したバイオマス100グラムに抽出緩衝液(50mM NaPO4、0.3M NaCl、10mm EDTA、pH7.4)200mlを混合し、次いで、ワーリング(Waring)ブレンダー中で20秒バースト4回を用いてホモジナイズし、中間に10〜20秒冷却した。4℃で30分間、10,000x gでホモジネートを遠心分離し、任意の大きな細胞の破片を除去するためにチーズクロスを通過させ、最後に酢酸セルロースフィルター(0.22μm)を通過させて清澄化した。得られたホモジネートを、即時試験のために4℃または氷冷で保存した。残ったホモジネートは、さらなる分析のために-80℃でアリコートにして凍結した。ウシ血清アルブミンを標準品として用い、Bradfordアッセイを用いて総可溶性タンパク質(TSP)を測定した。P1を発現するウキクサ系統に関してタンパク質レベル分析を行った。2つの異なる抽出物からの2連試料を測定した(合計で4回の測定)。

RNA結果。種々のFMDVトランスジェニック系統間で広範囲のRNA発現レベルが観察された(図11)。最も強いハイブリダイゼーションシグナルを示すトランスジェニック系統からのRNA発現を、次にリアルタイムrtPCRで確認した。これらの系統の相対的発現は、ドットブロットおよびPCR方法間で同等であることが示された。次いで、さらなるウェスタンブロット解析のために最上位系統を選択した(図12)。

タンパク質結果。ELISA結果を表4にまとめ、デンシトメトリーおよびAgilent結果を表5にまとめる。図12はWB結果を示す。ここで矢印はFMDVバンドを示す。レーン1(両ゲル共)-マーカー、2(両ゲル共)-ショ糖精製FMDV A24不活化ウイルス、3(両ゲル共)-ウキクサ野生型溶解物。レーン4〜6-MerE01を発現するウキクサ溶解物(3系統-6、8および10)。レーン4〜12-MerE02を発現するウキクサ溶解物(9系統-2、3、16、20、23、24、25、26および31)。MerE01を発現するウキクサ系統6および10は、適切に切断されたタンパク質を産生するようである(この系統は3Cプロテアーゼを含む)。MerE02を発現するウキクサ系統(プロテアーゼを欠く)は、顕著な量の未切断P1タンパク質と高分子量凝集種を産生するようである。

表4:MerE01系統のELISA定量結果

表5:ウキクサFMDV MerE01系統の発現レベル
¹同じMW(およそ99〜100kDa)でのWTバックグラウンドバンドは5μg/ml未満である。
²Agilent分析による平均総可溶性タンパク質は2.1〜2.3mg/mlである。

発明者らは、3Cプロテアーゼの発現が組換えウキクサに対して毒作用を発揮しており、例えばP1ポリペプチドのみを発現している組換えウキクサと比較して増殖および抗原産生の低下を引き起こしていることを観察した。従って新規構築物を作製したが、その一部は誘導性プロモーターによって駆動される3C発現カセットを含んでいる。3C発現の毒作用によって妨げられない場合、ウキクサは増殖し、強いレベルのP1を発現した。次いで、培養物が適切な密度に達した後、達成されたP1プールを種々のサブユニットに切断することが可能なように3Cの発現を誘発した。次いでサブユニットはプロトマー、五量体、そして最後にFMDウイルス粒子に会合することができた(図16に図式化されている)。

これらの新規FMDVウキクサ発現構築物には、標準的単一遺伝子発現ベクターにおけるスーパープロモーターによって発現され駆動されるP1-3Cを組み込んだMerF01(配列番号30)が含まれた(EC1.0、MerE01を産生させるために採用されたアプローチに類似している)。MerF02(配列番号31)は、レムナ・ジバNPRプロモーター(ABA誘導性プロモーター)を用いてP1-3Cを発現し、MerF03(配列番号32)は、単一ベクターで異なるプロモーターを用いてP1-2Aおよび3Cを発現した(P1-2A発現はスーパープロモーターによって駆動され、3Cはレムナ・ミノルR-ヒストンプロモーターによって発現され駆動される)。MerF04(配列番号33)は、スーパープロモーターによって駆動されるP1-2Aを発現し、レムナ・ジバNPRプロモーターによって駆動される3Cを発現した。MerF05(配列番号34)は、P1-2A(SpUbqプロモーター)および3C(レムナ・ミノルR-ヒストンプロモーター)を発現し、MerF06(配列番号35)はP1-2A(SpUbqプロモーター)および3C(レムナ・ジバNPRプロモーター)を発現した。

抗原調製物。ワーリングブレンダーまたはビードビーターを用いて粗抽出物を調製し(バイオマス対緩衝液比1:4、PBS pH7.2)、溶解物を遠心分離(〜10K xg)によって清澄化した。濃縮物を調製するために、清澄化溶解物を0.22μm滅菌フィルターによって濾過した。次いでこの材料を30KDaセントリコンフィルターを用いて濃縮し(5〜10x)、in vitroでの解析または動物実験に供した。

シゾキトリウム属でのFMDV抗原の発現
コドン最適化FMDV P1および3C遺伝子を発現ベクターpAB0018(ATCC寄託番号第PTA9616号)にクローニングする。FMDV遺伝子の特定の核酸配列は、シゾキトリウム属種での発現に最適化される。さらに、この発現ベクターは、シゾキトリウム属形質転換細胞への耐性を付与する選択マーカーカセット、導入遺伝子の発現を駆動するシゾキトリウム属ネイティブ遺伝子からのプロモーターおよびターミネーターを含む。

エレクトロポレーション方法を用いるFDMV遺伝子を含む発現ベクターでの形質転換のために、宿主としてシゾキトリウム属種(ATCC 20888)を用いる。シゾキトリウム属のトランスジェニック系統の冷凍ストック(cryostock)を、M50-20(米国特許第2008/0022422号に記載されている)中で集密状態まで増殖させる。増殖させたシゾキトリウム属培養物を50mLコニカルチューブに移し、3000gで15分間または100,000gで1時間遠心分離する。得られたペレットおよび可溶性分画を発現分析および動物チャレンジ試験に用いる。

ブタのワクチン接種-安全性評価
試験デザイン(表6)に従って、0日目および21日目((D0およびD21)に、5匹、3群のブタにワクチン接種した。TS6アジュバント(エマルション)の詳細は、米国特許第7,608,279B2号および米国特許第7,371,395B2号(共にMerial社への)において見出すことができる。

安全性評価。ワクチン接種後に一般的/全身性有害作用は認められなかったが、全ての群において、一過性の軽度ないし中等度の直腸温の上昇が認められた。ウキクサ群に関しては、局所の軽度ないし中等度の反応が認められた。本ワクチンは、全群に関して、全身的に許容された。

表6-ブタのワクチン接種-試験デザイン

畜牛のワクチン接種
FMDVには感染していないが、以前にFMDVに対して免疫されていない普通の畜牛17匹を本試験(表7にまとめた試験デザイン)に用いた。D-1に、畜牛を3群、5匹の動物および1群、2匹の動物に割り当てた。D0に、首の左側に皮下経路でワクチン接種を行った。D21にチャレンジを投与し、最終観察はD29に行った。前述のように、FMDV A24P1-3Cを発現する試験ワクチンはTS6アジュバント中に製剤化した。抗原およびアジュバントの別々のバイアルは、投与前に5℃で保存した。従って、バイアルの内容物は、抗原とアジュバントとを混合することによって即時に再構成された。再構成ワクチンの1回量は2mLであった。チャレンジ株は、0.2mLあたり10 000 ID50になるように調製されたFMD型A24ウイルスであった。チャレンジ株は、抗生物質を含むHanks MEM2%ウシ胎児血清で希釈した。

表7-畜牛ワクチンの概要

第21日に、すべての動物にキシラジン(0.03〜0.10mg/kg BW I.V.(0,15〜0,5ml/100kg BW I.V.)を投与して鎮静させ、舌の2か所に1か所あたり0.1mlで皮内経路でウイルス10 000 ID50をチャレンジした。第1日から第21日まで毎日、動物の一般的健康状態をチェックした。任意の臨床観察および投与した治療薬(商品名、活性成分、先制日、容量、経路)を記録した。

動物の剖検結果(少なくとも1つの小水疱を有する足の数、最少=0、最大=4)は次のとおりであった:ウキクサ(4、3、2、1、1)、試験的組換えワクチン1(0、0、1、1、1)、試験的組換えワクチン2(3、4、4、4、4)および対照(4、4)。対照畜牛全2匹がFMD臨床徴候を示したので、本チャレンジ試験は有効性が検証された。さらに、試験的ワクチン2もまた明確なFMD徴候を示したので、陰性対照として用いることができる。ウキクサ群での畜牛は、十分には保護されなかったが、2匹の畜牛において臨床症状が軽減された。試験的ワクチン1群の2匹の畜牛は保護されたと考えられた。同様な発現系を用いた他の報告とこの結果は一致しており、無傷のVLPは免疫原性であり、悪性のFMDVに対する保護を提供できることが示唆された。

1)無傷のVLPの百分率を増加させる、および、2)より優れた保護を提供するために免疫系に対して抗原がより近づきやすいように濃度/精製戦略を改善することによって、ウキクサワクチンも改善されると考えられる。

サンドイッチELISAによるFMDV抗原の解析
FA24 005E9G(FMDV A24に対するモノクローナル抗体)およびビオチン化M3(12S特異的ラマ一本鎖ドメイン抗体)を用いるサンドイッチELISAで、ウキクサで発現されるFMDVのin vitro解析を行った。

1x粗抽出物、5xおよび10x濃縮粗抽出物に関する450nm/630nmでの正の吸光度は、陽性対照としての不活化FMDV A24とよく一致しており、ウキクサ野生型から調製した粗抽出物は未検出のままであることを結果(図17)は示した。最大ODの50%が得られる希釈液1ミリリットル当たりの常用対数としてELISA力価が測定された。表8は、1x抽出物よりも5xのほうがELISA力価が高いが10x抽出物とは等しいことを示しており、5x濃縮ウキクサ粗抽出物を畜牛チャレンジ試験に用いた。

表8.ELISA力価の概要

本発明の好ましい実施形態を上記に詳細に説明してきたが、本発明の精神または範囲から逸脱することなく多くの見かけの変形が可能であるので、上記のパラグラフによって定義される本発明は、上記の説明で示された詳細な説明に限定されるものではないことが理解されるべきである。

本願に引用した文書において引用または参照したすべての文書および本明細書で引用または参照したすべての文書(“本明細書引用文書”)および本明細書引用文書において引用または参照したすべての文書は、本明細書記載のまたは参照により本願に組み込まれる任意の文書における任意の製品のための任意の製造業者の使用説明書、解説、製品仕様書および製品シートと共に、これによって参照により本願に組み込まれ、本発明の実施に用いることができる。

参考文献

Claims (21)

1. FMDV抗原および、薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルを含む組成物。
2. FMDV抗原が、FMDV P1-3C、FMDV P1、FMDV VP0、FMDV VP1、FMDV VP3、FMDV VP2およびFMDV VP4からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
3. FMDV抗原が、植物または微細藻類中で発現される、請求項１または２に記載の組成物。
4. FMDV抗原が部分精製されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の組成物.
5. FMDV抗原が実質的に精製されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の組成物。
6. FMDV抗原が、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29に記載の配列を有するポリペプチドに対して少なくとも８０%の配列同一性を有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の組成物。
7. FMDV抗原が、配列番号1、2、4、8、9、11、13、14、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30〜35に記載の配列に対して少なくとも70%の配列同一性を有するポリヌクレオチドによってコードされる、請求項１〜６のいずれか１つに記載の組成物。
8. 薬学的もしくは獣医学的に許容される担体、賦形剤またはビヒクルが油中水型エマルションまたは水中油型エマルションである、請求項１〜７のいずれか1つに記載の組成物。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の組成物の少なくとも１回の投与を含む、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVに感受性を有する宿主のワクチン接種方法。
10. プライム・ブースト投与プロトコルを含む、ヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類のFMDVに感受性を有する宿主のワクチン接種方法。
11. プライム・ブースト投与が、請求項１〜８のいずれか１つに記載の組成物のプライム投与および、FMDV抗原を含みin vivoでFMDV抗原を発現する組換えウイルスベクターを含むワクチンもしくは組成物またはFMDV抗原を含む不活化ウイルスワクチンまたは、FMDV抗原を含むかFMDV抗原を発現するDNAプラスミドワクチンもしくは組成物のブースト投与を含む、請求項１０に記載の方法。
12. プライム・ブースト投与が、FMDV抗原を含みin vivoでFMDV抗原を発現する組換えウイルスベクターを含むワクチンもしくは組成物またはFMDVを含む不活化ウイルスワクチンまたはFMDV抗原を含むかFMDV抗原を発現するDNAプラスミドワクチンもしくは組成物のプライム投与および、請求項1〜8のいずれか１つに記載の組成物のブースト投与を含む、請求項１０に記載の方法。
13. プライム・ブースト投与が、請求項１〜８のいずれか１つに記載の組成物のプライム投与および、請求項１〜８のいずれか１つに記載の組成物のブースト投与を含む、請求項１０に記載の方法。
14. 宿主がヒツジ類、ウシ類、ヤギ類またはブタ類である、請求項９〜１３のいずれか１つに記載の方法。
15. 植物または微細藻類中で発現され、実質的に精製されたFMDVポリペプチドであって、
    a)配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列を有するポリペプチドに対して少なくとも80%の配列同一性を有するアミノ酸配列;
    b)配列番号3、10、12、17、20、23、26または29のアミノ酸配列の保存的変種;
    c)配列番号3、10、12、17、20、23、26または29のアミノ酸配列に特異的に結合する抗体に特異的に結合する配列番号3、10、12、17、20、23、26または29のアミノ酸配列の少なくとも８つの連続アミノ酸を含む免疫原性フラグメント
    を含む前記ポリペプチド。
16. 配列番号1、2、4、8、9、11、13、14、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30〜35の配列に対して少なくとも７０%の配列同一性を有するDNAフラグメントを含むプラスミド。
17. プラスミドが植物の形質転換用である、請求項１６に記載のプラスミド。
18. 請求項１７に記載のプラスミドで形質転換された宿主細胞。
19. FMDV抗原またはそのフラグメントもしくは変種を発現する遺伝子で安定的に形質転換されたウキクサ植物または微細藻類培養物。
20. 抗原またはそのフラグメントもしくは変種が、配列番号3、10、12、17、20、23、26または29の配列に対して少なくとも８０%の配列同一性を有する、請求項１９に記載のウキクサ植物または微細藻類培養物。
21. FMDV抗原の製造方法であって、
    (a)ウキクサ植物またはウキクサ小塊培養物をウキクサ培地内で培養する工程であって、前記ウキクサ植物またはウキクサ小塊培養物は抗原を発現するように安定的に形質転換されており、前記抗原が前記抗原をコードする配列を含むヌクレオチド配列から発現される、前記工程;および、
    (b)培養物のバイオマスから前記抗原を採取する工程、
    を含む前記方法。