JP2014505462A - 高免疫原性のｈｉｖｐ２４配列 - Google Patents

高免疫原性のｈｉｖｐ２４配列 Download PDF

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Abstract

本発明は、HIVの天然変異体によってコードされるポリペプチドファミリーに由来するセンターオブツリー(COT)配列内の保存エレメントの一部または全てを含むペプチドに関する。本発明はまた、前記ペプチドを含む免疫原性組成物およびワクチンに関する。本発明はまた、前記ペプチドに対する細胞傷害性T細胞応答を開始するための患者のT細胞の検出に基づいて、HIVコントローラー患者を同定するための方法、および変異体ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法に関する。

Description

本発明は、免疫原性組成物、および抗原性タンパク質配列、さらに具体的にはHIVに由来する抗原性祖先p24配列内の保存エレメントに由来するペプチドの使用に基づく免疫原の設計のための方法に関する。
HIV-1ワクチンの設計は、グローバルなHIV-1配列多様性に取り組む必要がある。ワクチン免疫原の設計のためにHIV-1ゲノムの高度に保存された領域に焦点を当てることは、この課題を大幅に克服することに役立ち得る。さらに、ゲノムの高度に保存されたセグメントに対する免疫応答を開始することはまた、CTLエスケープ変異体の迅速な出現を予防し得る。これは、このような突然変異が、ウイルスの複製適応度を著しく低下させる可能性が高いためである。さらに、ワクチン誘発型の応答を最も保存された標的に向けることによって、防御性の不変エピトープから離れた応答を積極的に遅らせる免疫優性デコイとして役立つ高度に突然変異可能なエピトープに対する応答の誘発が回避される。
クレードBおよびクレードCに感染した個体の様々なコホートを用いる研究は、HIV-1 Gagに対する細胞傷害性T細胞応答がHIV-1の関連対照とインビボで相関することを示している。Kiepiela P, et al, Nat. Med. 2007; 13 :46-53、Masemola A, et al, J. Virol. 2004; 78:3233-3243、Mothe B, et al, Dis. Markers 2009; 27: 105-120;およびZuniga R, et al, J. Virol. 2006; 80:3122-3125を参照されたい。いくつかの仮説が、これらの所見を説明するために提案されている。感染ウイルス粒子内に含まれるGagタンパク質に由来するエピトープの迅速な提示が、Gag特異的なCTL応答を他の応答よりも効果的にし得ることが提案されている。Sacha J, et al., J. Immunol. 2007; 178:2746-2754を参照されたい。あるいは、gag配列の高レベルの保存はまた、Gagタンパク質の構造的完全性の維持およびエスケープ突然変異に対するその低い耐性に対する必要性を反映し得る。Schneidewind A, et al, J. Virol. 2008; 82:5594-5605を参照されたい。HIV-1 Gagが、関連HIV-1対照(HLA-B27、HLA-B57、およびその他のものなど)に関連するHLA対立遺伝子によって制限される多くのCTLエピトープを含有し得ることも議論されているが、大きなコホートに基づく研究からのデータは、これが非常に疑わしいことを示唆している。Borghans J, et al, PLoS ONE 2007; 2:e920、および上記のKiepiela, 2007を参照されたい。これらの有利なHLA対立遺伝子に提示される、Gagにおけるエピトープの特異的な蓄積はまた、明確に定義されたCTLエピトープを他のHLA対立遺伝子に関連して提示させる、これらの「良好な」エピトープ間での高程度のHLA乱交雑についての記載によってはサポートされない。さらに、Gag特異的応答の有利な影響を報告する全ての研究において、いくつかのHIV-1感染型非コントローラーは、Gagに対しても検出可能な応答を開始し、なぜこれらの個体がウイルス複製を制御できないかという疑問を生じさせる。このことはさらに、優性の、そしておそらく防御性のエピトープを含有する無傷の野生型配列を有するHIV-1株に感染しているがそれでもHIVの複製を制御しない対象における、防御的HLA-B57対立遺伝子によって制限されるGag特異的応答についても報告されている。Migueles S., et al, J. Virol. 2003; 77:6889-6898を参照されたい。これらの研究は、HIV-1感染およびSIV感染における準優位なCTL応答の影響についての以前に公開されたデータと組み合わせて、機能的親和力(functional avidity)および変異交差反応性を含む機能的特徴が、有利な防御性のCTL応答を開始するための決定的なパラメータであり得ることを示唆している。Frahm N., et al, Nat. Immunol. 2006; 7: 173-178、およびFriedrich T, et al, J. Virol. 2007; 81 :3465-3476を参照されたい。
US 7,655,744 WO2005/001029 US 5,554,372 WO1997/28816 US 5,658,570 US 6,113,898 EP 404,097 WO 93/11161
Kiepiela P, et al, Nat. Med. 2007; 13 :46-53 Masemola A, et al, J. Virol. 2004; 78:3233-3243 Mothe B, et al, Dis. Markers 2009; 27: 105-120 Zuniga R, et al, J. Virol. 2006; 80:3122-3125 Sacha J, et al., J. Immunol. 2007; 178:2746-2754 Schneidewind A, et al, J. Virol. 2008; 82:5594-5605 Borghans J, et al, PLoS ONE 2007; 2:e920 Migueles S., et al, J. Virol. 2003; 77:6889-6898 Frahm N., et al, Nat. Immunol. 2006; 7: 173-178 Friedrich T, et al, J. Virol. 2007; 81 :3465-3476 Draenert R, et al, J. Immunol. Methods 2003; 275: 19-29 Rolland M, et al, PLOS Pathogen. 2007; 3 :el57 http://www.hiv.lanl.gov/content/index、2011年9月 Burke S, et al, J. Inf. Dis. 1994; 170: 1110-1119 Tigges M, et al, J. Immunol, 1996; 156:3901-3910 Altman J, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90: 10330-10334 Altman J, et al, Science 1996; 274:94-96 Smith T, Waterman M, Adv. Appl. Math. 1981; 2:482-489 Needleman S, Wunsch C, J. Mol. Biol. 1970; 48:443-453 Pearson W, Lipman D, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988; 85:2444-2448 Ausubel F, et al, Eds., "Short Protocols in Molecular Biology", 5th Ed. (John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA, 2002) Feng D, Doolittle R, J. Mol. Evol. 1987; 35:351-360 Higgins D, Sharp P, Gene 1998; 73 :237-244 CABIOS 1989; 5: 151-153 Altschul S, et al, Nuc. Acids Res. 1977; 25:3389-3402 Altschul S, et al, J. Mol. Biol. 1990; 215:403-410 http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/blast.cgi、2011年9月 Henikoff S, Henikoff J, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989; 89: 10915-10919 Karlin S, Altschul S, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90:5873-5787 Nickle D, et al, Science 2003; 299, 1515-1517 Rolland M, et al, J. Virol. 2007; 81 :8507-8514 Thompson J., et al, Nucleic Acids Res. 1994, 22:4673-4680 Smith J, et al, CABIOS 1994; 10:671-675 Brown T, "Gene Cloning" (Chapman & Hall, London, England, 1995) Watson R, et al., "Recombinant DNA", 2nd Ed. (Scientific American Books, New York, NY, USA, 1992) Alberts B, et al, "Molecular Biology of the Cell" (Garland Publishing Inc., New York, NY, USA, 2008) Innis M, et al, Eds., "PCR Protocols. A Guide to Methods and Applications" (Academic Press Inc., San Diego, CA, USA, 1990) Erlich H, Ed., "PCR Technology. Principles and Applications for DNA Amplification" (Stockton Press, New York, NY, USA, 1989) Sambrook J, et al, "Molecular Cloning. A Laboratory Manual" (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, USA, 1989) Bishop T, et al, "Nucleic Acid and Protein Sequence. A Practical Approach" (IRL Press, Oxford, England, 1987) Reznikoff W, Ed., "Maximizing Gene Expression" (Butterworths Publishers, Stoneham, MA, USA, 1987) Davis L, et al., "Basic Methods in Molecular Biology" (Elsevier Science Publishing Co., New York, NY, USA, 1986) Schleef M, Ed., "Plasmid for Therapy and Vaccination" (Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany 2001) Adler, Brit. Med. J. 294: 1145 (1987) Newman et al, Biotechnology, 10: 1458-1460 (1992) Newman, Biotechnology, 10: 1455-1460 (1992) Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, vol. 113, Rosenburg Moore eds., Springer- Verlag, N.Y., pp. 269-315 (1994) Hollinger et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 6444-6448 (1993) Goudsmit J, et al, AIDS 2002; 16:791-793 Dowdy S, Wearden S, "Statistics for Research" (John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 1983) Walker M, et al, J. Clin. Invest., 2003; 112: 1437-1443 Derby M, et al, J. Immunol. 2001; 166: 1690-1697 Fields B, Knipe D, Eds., "Fundamental Virology", 2nd Ed. (Raven Press, New York, NY, USA, 1991) Nickle D, et al, Science 2002; 296(5577):2354-2360 Mothe B, et al., Dis. Markers 2009; 27: 105-120 Frahm N, et al, Aids 2008; 22:447-456 http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/HIV/mainpage.html、2011年9月 http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/PEPTGEN/peptgen.html、2011年9月 Frahm N, et al, J. Virol. 2004; 78:2187-2200 Zuniga R, et al, J. Virol. 2006; 80:3122-3125 Brumme Z, et al, J. Virol. 2008; 82:9216-9927 Goulder P, et al, J. Exp. Med. 2001; 193 : 181-194 Goulder P, et al, Nature 2001; 412:334-338 Pereyra F, et al., AIDS Vaccine Meeting, Cape Town, South Africa, 2008
また、ウイルスプロテオームのあらゆる部分に対する宿主免疫応答についての本発明者らの理解は、技術的限界のために不十分であり得、抗原性試験試薬の使用はまた、特定のバイアスを導入し得る。様々な長さ(15〜20アミノ酸長)のオーバーラップペプチド(OLP)セットを用いた以前の研究は、有意差のある応答率をもたらさなかったが、18merのOLPまたは最適に規定されたCTLエピトープを用いる、HIV-1感染個体における本発明者ら自身の観察は、短い10merのペプチドが長めのOLPよりも、全応答についての格段に現実的な見解をもたらすことを示した。Draenert R, et al, J. Immunol. Methods 2003; 275: 19-29、および上記のFrahm, 2007を参照されたい。短い方のペプチドは、HLAクラスI分子によって効果的に提示される前に必要とされる抗原プロセシングが少ない可能性があり、したがって、エクスビボ分析において通常用いられる対応する18merのOLPセットよりも多くの応答および低い機能的親和力の応答を同定し得る。
本発明は、「保存(された)エレメント」(CE)と呼ばれる、HIV-1 p24の最も保存された領域を含む、実験的に実証されたプロトタイプワクチン免疫原に関する。これらの領域およびHIV-1 Gag p24の残り部分または残りのHIV-1におけるプロテオームの残り部分に対する免疫反応性を、HIVを良好に制御する個体(「HIVコントローラー」)およびウイルス複製をほとんど制御しない対象(「HIV非コントローラー」)において比較した。CE配列の設計は、Los Alamos HIVデータベースでの全ての独立したグループMの配列にわたって典型的には少なくとも98%の配列保存を有するHIV-1プロテオームにおける領域の同定に基づくものであった。http://www.hiv.lanl.gov/content/index、2011年9月を参照されたい。概念実証タンパク質として研究される、HIV-1 Gag p24では、これは、12から24アミノ酸長にわたり、かつp24の124残基の全てに対応する、7個のセグメントを作製した。Gag p24についての10merペプチドと18merペプチドとの並列比較を行い、短めのペプチド試験セットを用いた場合に2〜3倍の速い応答率を明らかにした。
結果は、感受性ペプチド試験セットを用いた場合に、Gag p24に対するCTL応答の同一の全体的な幅および程度が、HIV-1コントローラーおよび非コントローラーによって等しく検出され得ることを示す。しかし、Gag p24に対する高い親和力および交差反応性応答は、HIV-1コントローラーにおいて有意に強化される。これらのデータは、HIV-1非コントローラーが、これらの標的に対する、所望の機能性を有する応答を誘発または維持し得ないことを示唆する。結果はまた、ウイルスゲノムの残り部分に容易に拡大され得、異種ウイルスチャレンジに対する免疫性をもたらし得る、この新規なCEに基づくHIV-1ワクチン免疫原アプローチの潜在的な有用性の機能的な裏付けを提示する。
COT-M Gag-p24の配列、およびCEセグメントの位置を示す図である。既知の最適に規定されたCTLエピトープの位置およびHLA制限エレメントが、先に記載されたCOT-M Gag p24のタンパク質配列の上に示されている。Rolland M, et al, PLOS Pathogen. 2007; 3 :el57を参照されたい。灰色の四角は、p24内に位置する7個のCEセグメントを示しており、代わりの残基が下に記載されている。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。25のHIV-1コントローラーにおける、コンセンサスBのオーバーラップしている18merペプチドセットまたはCOT-M 10merペプチドセットのいずれかによって引き起こされる、Gag p24に対するIFN-γ ELISpotの応答。示されたP値は、18merと比較した、10merペプチドセット(両側のウィルコクソンの符号付き順位検定)を用いる場合の、応答の幅の増大の有意水準を反映する。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。25のHIV-1非コントローラーにおける、コンセンサスBのオーバーラップしている18merペプチドセットまたはCOT-M 10merペプチドセットのいずれかによって引き起こされる、Gag p24に対するIFN-γ ELISpotの応答。示されたP値は、18merと比較した、10merペプチドセット(両側のウィルコクソンの符号付き順位検定)を用いる場合の、応答の幅の増大の有意水準を反映する。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。COT-M Gag p24 10merペプチドに対する応答の全程度が、25のコントローラーおよび25の非コントローラーについて示されている。線は中央値を表し、示されたp値は、マン・ホイットニーのt検定を用いた比較に基づく。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。COT-M Gag p24 10merペプチドに対する応答の平均程度が、25のコントローラーおよび25の非コントローラーについて示されている。線は中央値を表し、示されたp値は、マン・ホイットニーのt検定を用いた比較に基づく。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。コントローラー対非コントローラーにおける、CE領域のみに限定された応答の全程度。線は中央値を表し、示されたp値は、マン・ホイットニーのt検定を用いた比較に基づく。 COT-M 10merペプチドセットを用いるGag p24に対する応答の検出感度の増大を示すグラフである。コントローラー対非コントローラーにおける残りのGag p24と比較した、CE特異的応答の相対的優位性。線は中央値を表し、示されたp値は、マン・ホイットニーのt検定を用いた比較に基づく。 CEを含有するHLA-B14、HLA-B27、およびHLA-B57の、制限された防御性のCTLエピトープが、HIV-1コントローラーによって主に標的化されることを示す表である。7個の異なるCEの認識の頻度が、25のHIV-1コントローラー(C)および25の非コントローラー(NC)についてそれぞれ示されている。CEの認識は、CE配列内に全体が含まれる少なくとも1つの10merペプチドが標的化された場合に、陽性であるとみなされた。非コントローラーよりも少なくとも50%を超えるコントローラーによって標的化されるCE領域が四角で囲まれており、p値が示される(t検定)。 CEを含有するHLA-B14、HLA-B27、およびHLA-B57の、制限された防御性のCTLエピトープが、HIV-1コントローラーによって主に標的化されることを示すグラフである。コントローラーと非コントローラーとにおける、CE4+5+6領域の組み合わせに対する応答の幅が示されている。水平な線は中央値を表し、マン・ホイットニーのt検定のp値が示されている。 CEを含有するHLA-B14、HLA-B27、およびHLA-B57の、制限された防御性のCTLエピトープが、HIV-1コントローラーによって主に標的化されることを示すグラフである。CE4+5+6に対するIFN-ガンマELISpotの応答の累積程度と全ての50の試験個体におけるHIV-1ウイルス負荷との間の相関が示されている(p値は、スピアマンの順位検定に基づく)。 HIV-1コントローラーにおける高めの変異体認識を示すグラフである。COT-M Gag p24変異ペプチドに対する個体の応答の数(n=88)が、25のHIV-1コントローラーと25の非コントローラーとの間で比較されている。2つまたは3つの隣接した10merペプチドに対する応答は、1つの単一の応答であるとみなされた。水平の線は中央値を表し、マン・ホイットニーのt検定のp値が示されている。 HIV-1コントローラーにおける高めの変異体認識を示すグラフである。個体の応答当たりの平均程度が、25のHIV-1コントローラーと25の非コントローラーとの間で比較されている。2つまたは3つの隣接した10merペプチドに対する応答は、1つの単一の応答であるとみなされた。水平の線は中央値を表し、マン・ホイットニーのt検定のp値が示されている。 HIV-1コントローラーにおける高めの変異体認識を示すグラフである。COT-M配列が応答(「交差反応性の応答」)を引き起こした場合に反応性であった変異ペプチドのパーセンテージを示す。水平の線は中央値を表し、マン・ホイットニーのt検定のp値が示されている。 HIV-1コントローラーにおける高めの変異体認識を示すグラフである。COT-M配列が応答を引き起こさなかった変異ペプチドに対する応答を示す(「獲得応答」)。水平の線は中央値を表し、マン・ホイットニーのt検定のp値が示されている。 21のHIV-1非コントローラーにおける自己Gag p24配列のアラインメントを示す図である。灰色の四角は、変異残基を含むp24内に位置する7個のCE配列を示す。21のHIV-1非コントローラーから得られた自己Gag p24バルク(コンセンサス)配列のアラインメント、および全ての7個のセグメントにわたり同定されたアミノ酸多型が示されている。 高親和力の応答が、HIV-1コントローラーにおいて強化され、低親和力の応答と比較して優れた変異体認識を仲介することを示すグラフである。非コントローラー(n=255の個体応答)に対する、コントローラー(n=219の個体応答)における滴定された全てのCOT-M Gag p24応答の機能的親和力の比較。中央値、四分位範囲、およびp値(マン・ホイットニーのt検定)が示されている。 高親和力の応答が、HIV-1コントローラーにおいて強化され、低親和力の応答と比較して優れた変異体認識を仲介することを示すグラフである。コントローラーおよび非コントローラーにおける同一の10mer OLPを標的化する応答に限定された機能的親和力の比較(n=52の応答、両側のウィルコクソンの符号付き順位検定)。 高親和力の応答が、HIV-1コントローラーにおいて強化され、低親和力の応答と比較して優れた変異体認識を仲介することを示すグラフである。機能的親和力と交差反応性との間の関連が示されている。全ての滴定された応答の第1の四分位数(SD50%<1,401ng/ml)、第2および第3の四分位数(SD50% 1,401〜71,594ng/ml)、または第4の四分位数(SD50%>71,594ng/ml)における機能的親和力を伴う応答を、「高い」、「中程度の」、および「低い」親和力の応答とそれぞれ定義した。応答を引き起こした変異体のパーセンテージを、3つの群の間で比較した(フィッシャーの正確確率検定)。
A.本発明の免疫原性ペプチド
したがって、第1の態様において、本発明は、その配列が、HIV-1の天然変異体によってコードされるポリペプチドファミリーに由来するセンターオブツリー(Center-of-Tree)(COT)配列内の保存エレメントの一部または全てを含む、HIV-1特異的な細胞傷害性Tリンパ球(CTL)を誘発する能力を有するペプチドに関する。
用語「ペプチド」は、本明細書において用いられる場合、アミノ酸、類似体、または実質的に類似のもしくは同一の機能性を有する模倣体の配列を指す。用語「ペプチド」はまた、ペプチド結合によって共に結び付けられた合成アミノ酸および天然アミノ酸を有する類似体を含む。
細胞傷害性Tリンパ球アッセイは、同種および異種のHIV株に対するウイルス配列でのサブゲノム免疫化の後の細胞性免疫応答をモニタリングするために用いることができる。Burke S, et al, J. Inf. Dis. 1994; 170: 1110-1119、およびTigges M, et al, J. Immunol, 1996; 156:3901-3910を参照されたい。T細胞応答を検出するために利用される従来のアッセイには、例えば、増殖アッセイ、リンホカイン分泌アッセイ、直接細胞傷害性アッセイ、および限界希釈アッセイが含まれる。例えば、ペプチドと共にインキュベートされている抗原提示細胞を、レスポンダー細胞集団においてCTL応答を誘発する能力についてアッセイすることができる。抗原提示細胞は、末梢血単核球(PBMC)または樹状細胞(DC)などの細胞であり得る。あるいは、内部でプロセシングされたペプチドをMHCクラスI分子にロードする能力を欠き、かつ適切なヒトMHCクラスI遺伝子でトランスフェクトされている、突然変異非ヒト哺乳動物細胞系を、目的のペプチドの、インビトロで一次CTL応答を誘発する能力を試験するために用いることができる。
PBMCは、CTL前駆体のレスポンダー細胞源として用いることができる。適切な抗原提示細胞は、ペプチドと共にインキュベートされ、その後、タンパク質をロードされた抗原提示細胞が、最適化された培養条件下でレスポンダー細胞集団と共にインキュベートされる。正のCTL活性化は、特異的ペプチドによってパルスされた標的、およびペプチド配列が由来した内因的にプロセシングされた形態の抗原を発現する標的細胞の両方で、放射性標識された標的細胞を死滅させるCTLの存在について培養物をアッセイすることによって決定することができる。例えば、標的細胞は、51Crで放射性標識することができ、細胞傷害活性は、標的細胞から放出される放射能から計算することができる。別の適切な方法は、フルオレセインで標識されたHLA四量体複合体で染色することによる、抗原特異的T細胞の直接的な定量を可能にする。Altman J, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90: 10330-10334、およびAltman J, et al, Science 1996; 274:94-96を参照されたい。他の比較的最近の技術開発には、細胞内リンホカインの染色およびインターフェロン放出アッセイまたはELISpotアッセイが含まれる。
用語「保存(された)エレメント」は、本明細書において用いられる場合、配列が比較される場合に、全ての関連する変異配列の間で実質的に一定である前記配列の領域を指す。配列の比較では、典型的には1つの配列が、試験配列が比較される参照配列として作用する。配列比較アルゴリズムを用いる場合、試験配列および参照配列は、コンピュータ内に典型的にインプットされ、必要であれば部分配列の座標が指定され、配列アルゴリズムプログラムのパラメータが指定される。配列比較アルゴリズムは次に、指定されたプログラムパラメータに基づいて、参照配列に対する試験配列の配列同一性パーセントを計算する。
好ましい実施形態において、配列は、それが参照配列に対して少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、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91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%または100%の同一性を示す場合、保存エレメントであるとみなされる。
比較のための配列の最適なアラインメントは、例えば、Smith-Watermanのローカル相同性アルゴリズムによって、Needleman-Wunschの相同性アラインメントアルゴリズムによって、Pearson-Lipmanの類似性サーチ方法によって、これらのアルゴリズムのコンピュータ化された実行によって、または手動のアラインメントおよび目視検査によって行うことができる。Smith T, Waterman M, Adv. Appl. Math. 1981; 2:482-489、Needleman S, Wunsch C, J. Mol. Biol. 1970; 48:443-453、Pearson W, Lipman D, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988; 85:2444-2448、GAPプログラム、BESTFITプログラム、FASTAプログラム、およびTFASTAプログラム、Wisconsin Genetics Software Package、Genetics Computer Group、Madison、WI、USA; Ausubel F, et ah, Eds., "Short Protocols in Molecular Biology", 5th Ed. (John Wiley and Sons, Inc., New York, NY, USA, 2002)を参照されたい。
有用なアルゴリズムの一例は、PILEUPである。このプログラムは、プログレッシブペアワイズアラインメントを用いて、関連する配列群からマルチプルシーケンスアラインメントを生じさせて、関連および配列の同一性パーセントを示す。これはまた、アラインメントを生じさせるために用いられるクラスター化関連を示すツリーまたはデンドログラムをプロットする。Feng D, Doolittle R, J. Mol. Evol. 1987; 35:351-360を参照されたい。この方法は、CLUSTALアルゴリズムに類似している。Higgins D, Sharp P, Gene 1998; 73 :237-244、およびCABIOS 1989; 5: 151-153を参照されたい。プログラムは、最大300の配列をアラインすることができ、それぞれ、最大長さは5,000ヌクレオチドまたはアミノ酸である。マルチプルアラインメント手順は、2つの最も類似した配列のペアワイズアラインメントを伴い、2つのアラインされた配列のクラスターを生じさせる。このクラスターは次に、次に最も関連する配列またはアラインされた配列のクラスターにアラインされる。2つの配列クラスターは、2つの個別の配列のペアワイズアラインメントの単純な延長によってアラインされる。最終アラインメントは、一連のプログレッシブペアワイズアラインメントによって達成される。プログラムは、特異的配列、および配列比較の領域のためのそれらのアミノ酸またはヌクレオチドの座標を指定することによって、ならびにプログラムパラメータを指定することによって実行される。例えば、参照配列を他の試験配列と比較して、以下のパラメータを用いて配列同一性パーセントの関連を決定することができる:デフォルトのギャップウェイト(3.00)、デフォルトのギャップ長ウェイト(0.10)、および重み付きエンドギャップ。
配列同一性パーセントおよび配列類似性パーセントを決定するために適したアルゴリズムの他の例は、BLASTおよびBLAST 2.0アルゴリズムである。Altschul S, et al, Nuc. Acids Res. 1977; 25:3389-3402、およびAltschul S, et al, J. Mol. Biol. 1990; 215:403-410を参照されたい。BLASTプログラムおよびBLAST 2.0プログラムは、本明細書において記載されるパラメータと共に用いられて、本発明の核酸およびタンパク質の配列同一性パーセントを決定する。BLAST分析を行うためのソフトウェアは、National Center for Biotechnology Informationを介して公開されている。http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/blast.cgi、2011年9月を参照されたい。このアルゴリズムは、データベース配列における同一の長さのワードとアラインされた場合にいくつかの正の値の閾値スコアTにマッチするかまたはそれを満たす、クエリー配列における長さWの短いワードの認識を介する高スコアリング配列対(HSP)の第1の同定を伴う。Tは、類似ワードスコア閾値(neighborhood word score threshold)と呼ばれる。上記のAltschul, 1997, 1990を参照されたい。これらの最初の類似ワード(neighborhood word)のヒットを機に、それらを含むさらに長いHSPを見つけるための検索が開始される。ワードヒットは、累積アラインメントスコアが増大し得る限り、各配列に沿って両方向に延長される。累積スコアは、ヌクレオチド配列では、パラメータM(マッチ残基対についてのリワードスコア(reward score)、常に>0)およびN(ミスマッチ残基についてのペナルティスコア、常に<0)を用いて計算される。アミノ酸配列では、スコアリングマトリクスが、累積スコアを計算するために用いられる。各方向へのワードヒットの延長は、累積アラインメントスコアがその最大達成値から量X分下がると、累積スコアが1つもしくは複数の負スコア残基のアラインメントの蓄積に起因してゼロ以下となると、またはいずれかの配列の末端に達すると、停止する。BLASTアルゴリズムパラメータW、T、およびXは、アラインメントの感度および速度を決定する。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列では)は、ワード長(W)11、期待値(E)10、M=5、N=4、および両鎖の比較をデフォルトとして用いる。アミノ酸配列では、BLASTPプログラムは、ワード長3および期待値(E)10をデフォルトとして用い、BLOSUM62は、スコアリングマトリクスアラインメント(B)50および期待値(E)10、M=5、N4、および両鎖の比較をデフォルトとして用いる。Henikoff S, Henikoff J, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1989; 89: 10915-10919を参照されたい。BLASTアルゴリズムはまた、2つの配列の間の類似性の統計分析を行う。Karlin S, Altschul S, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90:5873-5787を参照されたい。BLASTアルゴリズムによってもたらされる類似性の1つの尺度は最小合計確率(P(N))であり、これは、2つのヌクレオチド配列またはアミノ酸配列の間のマッチを偶然生じさせる確率を示す。例えば、核酸は、参照核酸に対する試験核酸の比較における最小合計確率が約0.2未満、さらに好ましくは約0.01未満である場合に、参照配列に類似しているとみなされる。
用語「祖先配列」は、本明細書において用いられる場合、変異配列ファミリーの最大尤度系統発生のベースノードにある配列を指す。祖先配列は、したがって、異なる配列からほぼ等距離にある。
用語「センターオブツリー配列」または「COT」は、本明細書において用いられる場合、そこから関連変異配列の系統発生図の各先端までの平均進化距離が最小となっている配列を指す。Nickle D, et al, Science 2003; 299, 1515-1517を参照されたい。
典型的には、変異ポリペプチドファミリーは、高度に多様なウイルス集団として存在するウイルスのゲノムによってコードされるポリペプチドに対応する。しかし、FIV、HIV-1、HIV-2、C型肝炎、およびPERVのような内因性レトロウイルスなどの、いくつかの高度に多様なウイルスは、1つのプロトタイプ株が連続的な不変の株によって置き換えられている一連の変異体を介して、その宿主集団にわたって進化することはないと考えられる。逆に、ウイルス配列の進化ツリーは「スターバーストパターン」を形成し得、この場合、変異体のほとんどが、スターバーストの中心からほぼ等距離となる。このスターバーストパターンは、複数の多様な循環株が共通の祖先から進化することを示す。例えばFIV、HIV-1、HIV-2、C型肝炎、および内因性レトロウイルスなどの高度に多様なウイルスの祖先配列を決定するための計算方法を用いることができる。
配列ファミリーからCOT配列を決定するための方法は、当技術分野において記載されている。Rolland M, et al, J. Virol. 2007; 81 :8507-8514、Mullins J, et al, US 7,655,744、およびWO2005/001029を参照されたい。典型的には、COTまたは祖先配列の決定は、最大尤度の原理に基づく循環ウイルスの核酸配列からの計算方法によって実施される。好ましい実施形態において、配列は、循環ウイルスの核酸配列である。試料内のウイルスの配列は、典型的には、共通の特徴を有し、例えば、同一のウイルス株、サブタイプ、またはグループに由来する。系統発生は、複製しているウイルスの核酸におけるヌクレオチド置換の確率を特定する進化モデルを用いることによって構築される。ヌクレオチドが異なる配列内の位置では(すなわち、突然変異の部位では)、この方法論は、ヌクレオチドの1つをノード(すなわち、系統の分岐点)に割り当て、それによって、観察されたウイルス配列を得る確率が最大となるようにする。ノードへのヌクレオチドの割り当ては、予測された1つまたは複数の系統発生に基づく。各データセットについて、異なるウイルス株、サブタイプ、またはグループに由来するいくつかの配列が、目的の配列を根付かせるための外群として用いられる。配列置換のモデル、したがって最大尤度系統発生は、各データセット(例えば、サブタイプおよび外群)について決定される。最大尤度系統発生は、試料内の観察される核酸配列をもたらす確率が最も高いものである。最大尤度系統発生のベースノードにある配列は、祖先配列または最も近い共通祖先と呼ばれる。
あるいは、第2の方法は、所与のヌクレオチド部位およびツリー上の所与のノードについて、循環ウイルス観察される配列を得る確率を最大にするヌクレオチドを選択して、ツリー上の他のノードでのヌクレオチドの全ての考えられる割り当てを可能にすることである。この第2の方法は、特定の割り当ての周辺尤度を最大にする。これらの方法では、祖先配列(すなわち祖先状態)の再構成は、しかし、単一の決定された配列のみを生じさせる必要はない。それらの尤度の順にランク付けされた多くの祖先配列を選択することが可能である。
あるいは、HIV集団のケースでは、モデリングの第2層を、最大尤度系統発生分析に加えることができ、特に、この層は、分析において採用される進化モデルに加えられる。この第2層は、合祖尤度分析に基づく。合祖は、集団に作用するプロセスを考慮した、配列の系図の数学的記載である。これらのプロセスがある程度確実に知られている場合、合祖の使用は、各タイプのツリーに事前確率を割り当てるために用いることができる。ツリーの尤度と組み合わせると、決定された系統樹がデータを考慮すると正確であるという、事後確率を決定することができる。ツリーが選択されると、上記のように、祖先状態が決定される。したがって、合祖尤度分析はまた、祖先ウイルス配列(例えば、創始配列、または最も近い共通祖先(MRCA)の配列)を決定するために適用することができる。
典型的な実施形態において、最大尤度系統発生分析は、COTまたは祖先配列(例えば、祖先ウイルス配列)を決定するために適用される。典型的には、ウイルス株、サブタイプ、またはグループ(例えば、同一のサブタイプの世界的多様性を含む試料)などの共通の特徴を有する20と1000との間の核酸配列試料が用いられる。他のウイルス(例えば、別の株、サブタイプ、またはグループ)に由来するさらなる配列が得られ、分析されるウイルス配列を根付かせるための外群として用いられる。ウイルス配列の試料は、現在循環しているウイルスまたは内因性ウイルスから決定され、データベース(例えば、GenBank配列データベースおよびLos Alamos HIV配列データベース)または類似の配列情報源から同定される。配列は、CLUSTALWアルゴリズムを用いてアラインされる。Thompson J., et al, Nucleic Acids Res. 1994, 22:4673-4680を参照されたい。これらのアラインメントは、GDEを用いて精度が上げられる。Smith J, et al, CABIOS 1994; 10:671-675を参照されたい。アミノ酸配列はまた、核酸配列から翻訳される。ギャップは、コドン間に挿入されるように操作される。
本発明のペプチドの配列は、COT内の保存エレメントの一部または全てを含むか、または、配列多様性のカバレージを増大させるために、各保存エレメントの2番目に頻度の高い変異体をさらに含むことができる。このような頻度の高い「トグル(toggled)」アミノ酸を含めることによって、全てのグループM配列の間のこれらの部位でのカバレージが99%超に増大する。
好ましい実施形態において、本発明のペプチドの配列は、10アミノ酸以下の長さ、例えば、9アミノ酸、8アミノ酸、7アミノ酸、6アミノ酸、5アミノ酸またはそれ以下の長さを有する。
用語「ポリペプチド」は、本明細書において用いられる場合、モノマーがアミノ酸であり、ペプチド結合またはジスルフィド結合を介して共に結び付けられている、ポリマーを指す。この用語には、ポリペプチドの翻訳後修飾、例えばグリコシル化、アセチル化、およびリン酸化が含まれる。
頭文字「HIV」は、総称的にヒト免疫不全ウイルスを指すために本明細書において用いられ、例えばHIV-1、HIV-2、出現HIV、ならびに他のHIVサブタイプおよびHIV変異体、例えば広く分布しているかまたは地理的に隔離された変異体を含む、HIVタイプ1(HIV-1)、HIVタイプ2(HIV-2)、または他のHIVウイルスを含む。例えば、祖先ウイルス遺伝子配列は、HIV-1のenv遺伝子およびgag遺伝子について、例えばHIV-1サブタイプA、B、C、D、E、F、G、H、J、およびK、ならびにサブタイプ間組換え、例えばAG、AGIについて、そしてグループM、N、Oについて、あるいはHIV-2ウイルスまたはHIV-2サブタイプAもしくはBについて、決定することができる。具体的な実施形態において、祖先ウイルス配列は、HIV-1サブタイプBおよび/もしくはCのenv遺伝子について、またはサブタイプBおよび/もしくはCのgag遺伝子について決定される。他の実施形態において、祖先ウイルス配列は、他のHIV遺伝子またはポリペプチド、例えばpol遺伝子または補助的な遺伝子もしくはポリペプチドについて決定される。
好ましい実施形態において、HIVは、グループMのHIVである。グループMは、主要な循環HIV-1群である。これは文字で示されるサブタイプおよび数字で示されるサブサブタイプに分けられている。サブタイプA1、A2、A3、A4、B、C、D、E、F1、F2、G、H、J、およびKが、現在認識されている。クレードとも呼ばれる、HIV-1サブタイプは、互いにほぼ同一の遺伝的距離であるHIV-1の系統発生的に関連した株であり、いくつかのケースにおいて、サブタイプはまた、地理的にまたは疫学的に関連している。サブタイプ内の遺伝的変異は、15から20パーセント以上であり得るが、サブタイプ間または同一のサブタイプの相違するメンバー間の変異は、通常、25から35パーセントである。ここ10年間にわたり、HIVの全ゲノムシーケンシングにおける進歩によって、循環形態および固有の組換え形態(それぞれCRFおよびURF)が同定されている。これらは、二重に感染した人の中でのサブタイプ間の組換えの結果であり、前記人から、組換え形態が他の人に移る。組換え子孫は、直接的な疫学的関連を有さない3人以上の人において同定される場合、循環組換え形態として分類され、そうでない場合、これらは、固有の組換え形態として記載される。
用語「天然変異体」は、本明細書において用いられる場合、祖先配列またはCOT配列が現在および/または過去の循環ウイルスに由来し得ることの同定に用いることができる、ならびに既存のデータベース(例えば、GenBank配列データベースおよびLos Alamos配列データベース)から同定することができる、選択されたHIV-1遺伝子またはHIV-2遺伝子の核酸配列を指す。循環ウイルスの配列はまた、分子生物学方法論によって決定することができる。Brown T, "Gene Cloning" (Chapman & Hall, London, England, 1995)、Watson R, et al., "Recombinant DNA", 2nd Ed. (Scientific American Books, New York, NY, USA, 1992)、Alberts B, et al, "Molecular Biology of the Cell" (Garland Publishing Inc., New York, NY, USA, 2008)、Innis M, et al, Eds., "PCR Protocols. A Guide to Methods and Applications" (Academic Press Inc., San Diego, CA, USA, 1990)、Erlich H, Ed., "PCR Technology. Principles and Applications for DNA Amplification" (Stockton Press, New York, NY, USA, 1989)、Sambrook J, et al, "Molecular Cloning. A Laboratory Manual" (Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, USA, 1989)、Bishop T, et al, "Nucleic Acid and Protein Sequence. A Practical Approach" (IRL Press, Oxford, England, 1987)、Reznikoff W, Ed., "Maximizing Gene Expression" (Butterworths Publishers, Stoneham, MA, USA, 1987)、Davis L, et al., "Basic Methods in Molecular Biology" (Elsevier Science Publishing Co., New York, NY, USA, 1986)、Schleef M, Ed., "Plasmid for Therapy and Vaccination" (Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany 2001)を参照されたい。
用語「HIV遺伝子」は、ポリペプチドまたはタンパク質の発現に必要な情報を含み、かつ非翻訳配列を含み得る、HIVゲノム内のあらゆる配列を指す。この用語はまた、同一のDNA分子上に存在する遺伝子、遺伝子断片、非転写配列、または非翻訳配列のあらゆる組み合わせを含むものである。したがって、用語「遺伝子」は、時として総称的に用いられるため、cDNAおよびcDNAクローンを含む核酸分子も含む。
本明細書において提示される実施形態における使用に適し得るHIVタンパク質の非限定的な例には、HIV Gagタンパク質p53、p24、p17、p7、p6、p2、もしくはp1、HIV Env糖タンパク質gp120、gp41、もしくはgp160、インテグラーゼ(p31)、逆転写酵素(p51またはp66)、RNase H(p15)、プロテアーゼ(p10)を含むHIV酵素、HIV Nefタンパク質(p25/p27)、HIV Vifタンパク質p23、HIV Revタンパク質p19、HIV Vprタンパク質(p12/p10)、HIV Vpuタンパク質(p16)、またはHIV Tatタンパク質(p16/p14)が含まれる。
好ましい実施形態において、HIV遺伝子は、gag遺伝子である。用語「gag遺伝子」は、本明細書において用いられる場合、Gagポリプロテインをコードする遺伝子を指し、これは、成熟の間に、MA(マトリクスタンパク質、p17)、CA(カプシドタンパク質、p24)、SP1(スペーサーペプチド1、p2)、NC(ヌクレオカプシドタンパク質、p7)、SP2(スペーサーペプチド2、p1)、およびp6にプロセシングされる。HIV単離体において見られるgag遺伝子の配列は、容易に見出すことができる(例えば、GenBank配列データベースおよびLos Alamos HIV配列データベース)。
さらに好ましい実施形態において、gag遺伝子によってコードされるポリペプチドは、p24である。本明細書において用いられる場合、用語「p24」は、約24000ダルトンの指定されたp24の見かけの相対分子量を有すると特徴付けされ、かつHIVビリオンのカプシドタンパク質に対応する、HIVのgag領域の遺伝子産物を指す。用語「p24」はまた、p24の免疫学的活性を有するp24の修飾および断片を指す。
好ましい実施形態において、p24配列内の保存エレメントの配列は、Table1(表1)において規定される配列からなる群から選択される。
好ましい実施形態において、本発明のペプチドは、10アミノ酸以下の長さを有する。さらに好ましい実施形態において、本発明に従ったペプチドは、Table 2(表2)において示されるペプチドからなる群から選択される。
B.ポリヌクレオチドおよびベクター
別の態様において、本発明は、本発明に従ったペプチドをコードするポリヌクレオチドに関する。
用語「ポリヌクレオチド」は、本明細書において用いられる場合、限定はしないが、ヌクレオチド間ホスホジエステル結合によって連結された2'-デオキシリボヌクレオチド(DNA)およびリボヌクレオチド(RNA)を含む、ヌクレオチドモノマー(核酸)の一本鎖または二本鎖のポリマーを指す。当然のことながら、本発明のポリヌクレオチドは、HIVゲノムのさらなる領域を実質的に含まずに本発明のペプチドをコードする。したがって、本発明のペプチドがp24 COT配列内の保存エレメントに由来するケースにおいて、本発明のポリヌクレオチドは、さらなるp24配列を含まずに前記保存エレメントをコードした配列を含む。
別の態様において、本発明は、本発明において規定されるポリヌクレオチドを含むベクターに関する。
用語「ベクター」は、目的の宿主細胞におけるその自律的な複製をもたらすさらなるセグメントに機能可能に連結している、目的のペプチドをコードするセグメントを含む、直鎖状または環状の核酸分子を示すために用いられる。好ましくは、ベクターは発現ベクターであり、これは、宿主細胞における自律的な複製の領域に加えて、本発明のポリヌクレオチドに機能可能に連結している領域を含み、かつ本発明に従ったペプチドの発現を増強させ得るベクターとして規定される。
したがって、本発明に従った適切なベクターには、原核生物ベクター、例えばpUC18プラスミド、pUC19プラスミド、およびBluescriptプラスミド、およびその誘導体、例えばmp18プラスミド、mp19プラスミド、pBR322プラスミド、pMB9プラスミド、ColE1プラスミド、pCR1プラスミド、およびRP4プラスミド;ファージおよびシャトルベクター、例えば、pSA3ベクターおよびpAT28ベクター;酵母における発現ベクター、例えば、2ミクロンプラスミドタイプベクター;組み込みプラスミド;YEPベクター;動原体プラスミドおよび類似体;昆虫細胞における発現ベクター、例えば、pACシリーズおよびpVLシリーズのベクター;植物における発現ベクター、例えば、pIBIシリーズ、pEarleyGateシリーズ、pAVAシリーズ、pCAMBIAシリーズ、pGSAシリーズ、pGWBシリーズ、pMDCシリーズ、pMYシリーズ、pOREシリーズのベクター、および類似体;ならびにウイルスベクター(例えば、アデノウイルス、アデノウイルス随伴ウイルス(viruses associated to adenoviruses)、レトロウイルス、およびレンチウイルス)および非ウイルスベクターに基づく高等真核細胞における発現ベクター、例えばpSilencer 4.1-CMV(Ambion)ベクター、pcDNA3ベクター、pcDNA3.1/hyg pHCMV/Zeoベクター、pCR3.1ベクター、pEF1/Hisベクター、pIND/GSベクター、pRc/HCMV2ベクター、pSV40/Zeo2ベクター、pTRACER-HCMVベクター、pUB6/V5-Hisベクター、pVAX1ベクター、pZeoSV2ベクター、pCIベクター、pSVLベクターおよびpKSV-10ベクター、pBPV-1ベクター、pML2dベクター、ならびにpTDT1ベクターが含まれる。
C.免疫原性組成物およびその治療的使用
本発明において提供される結果は、グローバルなHIV-1多様性を網羅する、広く適用可能なHIV-1ワクチンのための有望な免疫原性配列を同定する。したがって、別の態様において、本発明は、本発明に従ったペプチド、核酸、またはベクターを含む免疫原性組成物またはワクチンに関する。
用語「免疫原性組成物」は、特異的免疫原に対する、抗体を産生する免疫応答または細胞介在性の免疫応答を引き起こす組成物を指す。免疫原性組成物は、例えば注射可能物質として、例えば液体溶液、懸濁液、およびエマルジョンとして調製することができる。用語「抗原性組成物」は、宿主免疫系によって認識され得る組成物を指す。例えば、抗原性組成物は、宿主免疫系の液性成分および/または細胞性成分によって認識され得るエピトープを含む。
用語「ワクチン」は、疾患、特にウイルス性疾患に対する防御を付与するための、霊長類宿主、特にヒト宿主であり得る宿主へのインビボ投与のための免疫原性組成物を指す。
さらなる態様において、本発明は、医薬品において用いるための、本発明に従ったペプチド、核酸、ベクター、または免疫原性組成物に関する。
好ましい実施形態において、本発明は、本発明に従ったペプチド、核酸、またはベクターと、薬学的に許容可能な担体とを含む医薬組成物に関する。
本明細書において区別せずに用いられる「薬学的に許容可能な担体」、「薬学的に許容可能な希釈剤」、または「薬学的に許容可能な賦形剤」、または「薬学的に許容可能な媒体」は、あらゆる従来のタイプの無毒の固体、半固体、または液体の充填剤、希釈剤、カプセル化材料、または製剤補助剤を指す。薬学的に許容可能な担体は、採用される投与量および濃度でレシピエントに対して基本的に無毒であり、製剤の他の成分と適合する。例えば、ポリペプチドを含む製剤のための担体は、通常は、酸化剤およびポリペプチドに対して有害であることが知られている他の化合物を含まない。適切な担体には、限定はしないが、水、デキストロース、グリセロール、生理食塩水、エタノール、およびその組み合わせが含まれる。担体は、さらなる作用物質、例えば、湿潤剤もしくは乳化剤、pH緩衝剤、または製剤の有効性を増強させるアジュバントを含み得る。アジュバントは、例えば、AlK(SO4)2、AlNa(SO4)2、AlH4(SO4)、シリカ、ミョウバン、Al(OH)3、Ca3(PO4)2、カオリン、炭素、水酸化アルミニウム、ムラミルジペプチド、N-アセチル-ムラミル-L-スレオニル-D-イソグルタミン(thr-DMP)、N-アセチル-ノルムラミル(nornuramyl)-L-アラニル-D-イソグルタミン(CGP 11687、ノル-MDPとも呼ばれる)、N-アセチルムラミル(acetylmuramyul)-L-アラニル-D-イソグルタミニル-L-アラニン-2-(1'2'-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ヒドロキシホスホリルオキシ(hydroxphosphoryloxy))-エチルアミン(CGP 19835 A、MTP-PEとも呼ばれる)、2パーセントスクアレン/TWEEN(登録商標)80エマルジョン内のRIBI(MPL+TDM+CWS)、リポ多糖、および脂質Aを含むその様々な誘導体、完全フロイントアジュバント(FCA)、不完全フロイントアジュバント、Merckアジュバント65、ポリヌクレオチド(例えば、ポリICおよびポリAU酸)、コリネバクテリウム・パルヴム(Corynebacterium parvum)、百日咳菌(Bordetella pertussis)、およびブルセラ属のメンバーにおいて見られる物質である結核菌(Mycobacterium tuberculosis)由来のワックスD、Titermax、ISCOMS、Quil A、ALUN、脂質A誘導体、コレラ毒素誘導体、HSP誘導体、LPS誘導体、合成ペプチドマトリクスまたはGMDP、インターロイキン1、インターロイキン2、モンタニドISA-51およびQS-21、CpGオリゴヌクレオチド、ポリI:C、ならびにIL-12、IL-15、および/またはGM-CSFからなる群から選択され得る。Hunter R, US 5,554,372、およびJager E, Knuth A, WO1997/28816を参照されたい。
さらなる態様において、本発明は、HIV-感染によって生じる疾患の治療または予防において使用するための、本発明に従ったペプチド、核酸、ベクター、免疫原性組成物、またはワクチンに関する。あるいは、本発明は、HIV-感染によって生じる疾患の治療または予防のための薬剤を製造するための、本発明に従ったペプチド、核酸、ベクター、免疫原性組成物、またはワクチンの使用に関する。あるいは、本発明は、本発明に従ったペプチド、核酸、ベクター、または免疫原性組成物、またはワクチンの対象への投与を含む、前記対象におけるHIV感染によって生じる疾患の治療または予防のための方法に関する。
用語「治療する」または「治療」は、臨床兆候が現れる前または後の疾患の進行を制御するための、本発明の免疫原性組成物またはそれを含有する薬剤の投与を指するために用いられる。疾患の進行の制御は、限定はしないが、症候の低減、疾患期間の短縮、病理学的状態の安定化(具体的に、さらなる悪化を避けること)、疾患の進行の遅延、病理学的状態の改善、および寛解(不完全寛快および完全寛解の両方)を含む、有利なまたは所望の臨床結果を意味する。疾患の進行の制御はまた、治療を適用しなかった場合に予想される生存と比較した、生存の延長を伴う。
表現「HIV感染を伴う疾患」には、対象がAIDSを発症している状態が含まれるが、HIVに感染している対象が疾患のいかなる兆候も症候も有していない状態も含まれる。したがって、本発明の免疫原性組成物は、感染の臨床兆候を有していない対象に投与されると、疾患の発病を予防し得るため、予防活性を有し得る。免疫原性組成物は、このような対象における健康なCD4+T細胞の感染および破壊を予防または遅延させ得る。これはまた、非常に少ないCD4+T細胞数、ならびにマイコバクテリウム種(Mycobacteria spp.)、ニューモシスチス・カリニ(Pneumocystis carinii)、およびニューモシスチス・クリプトコッカス(Pneumocystis cryptococcus)などの日和見病原体による反復的な感染などの、後天的な免疫不全疾患の症候の発病を予防および遅延させることを指す。有利なまたは所望の臨床結果には、限定はしないが、完全ナイーブCD4+T細胞数の増大(範囲10〜3520)、全循環免疫細胞に対するCD4+T細胞のパーセンテージの増大(範囲1〜50パーセント)、および/または未感染対象における正常CD4+T細胞数のパーセンテージとしてのCD4+T細胞数の増大(範囲1〜161パーセント)が含まれる。「治療」はまた、対象がいかなるHIV標的化治療も受けなかった場合の予想される生存と比較した、感染した対象の生存の延長を意味し得る。
HIV感染またはAIDS症候に関するHIV免疫原性組成物の有利な予防効果または治療効果には、例えば、HIVに晒された個体の初期感染の予防または遅延、HIV感染個体におけるウイルス負荷の低減、HIV感染の無症候期の延長、ウイルスレベルが抗レトロウイルス療法(ART)を介して低下しているHIV感染患者における低いウイルス量の維持、薬剤未投与患者およびARTで治療した患者における、HIV-1特異的なおよび非特異的なCD4 T細胞レベルの増大またはCD4 T細胞の減少の低下、AIDSを有する個体における全体的な健康または生活の質の向上、ならびにAIDSを有する個体の平均余命の延長が含まれる。臨床医は、免疫化の影響と、治療前の患者の状態、または未治療の患者の予想される状態とを比較して、治療がAIDSの阻害において効果的であるかどうかを決定することができる。
本明細書において用いられる場合、「AIDS」は、HIV感染の症候期を指し、後天性免疫不全症候群(一般にAIDSとして知られている)および「ARC」の両方、またはAdler, Brit. Med. J. 294: 1145 (1987)によって記載されているようなAIDS関連の合併症が含まれる。AIDSの免疫学的および臨床的兆候は、当技術分野において周知であり、例えば、免疫不全から生じる日和見感染および癌を含む。
好ましい実施形態において、本発明の免疫原性組成物は、予防的組成物である。「予防」は、本発明の免疫原性組成物またはそれを含有する薬剤を感染の最初または初期の段階で投与して、臨床兆候の発現を回避することを意味する。
本発明の免疫原性組成物は、HIV-1感染の治療に有用であり得る。HIV-1またはその同等物を患っている可能性のある全ての動物をこの様式で治療することができる(例えば、チンパンジー、マカク、オナガザル、またはヒト)が、本発明の免疫原性組成物は、ヒトにおけるその治療的使用を特に目的としている。しばしば、所望の治療効果をもたらすために2回以上の投与が必要である場合があり、正確なプロトコル(投与量および頻度)は、標準的な臨床的手順によって決定することができる。
本発明はさらに、HIV感染に関連する症候の予防または低減に関する。これらには、例えば帯状疱疹、皮膚発疹および爪の感染、口の痛み、再発性の鼻および喉の感染、ならびに体重減少を含む、HIV感染の軽症期に関連する症候が含まれる。さらに、HIV感染の主要症候期に関連するさらなる症候には、例えば、口腔および膣のがこう瘡(カンジダ属)、持続性の下痢、体重減少、持続性の咳、ならびに再活性化された結核または再発性のヘルペス感染、例えば単純疱疹(単純ヘルペス)が含まれる。本発明に従って治療することができる末期のAIDSの他の症候には、例えば、下痢、吐き気および嘔吐、がこう瘡および口の痛み、持続性の再発性の膣感染および子宮頸癌、持続性全身性リンパ節腫脹(PGL)、重度の皮膚感染、疣贅および白癬、呼吸器感染、肺炎、特にニューモシスチス・カリニ肺炎(PCP)、帯状疱疹、神経系の障害、例えば疼痛、しびれ、もしくは手および足における「血行不良によるしびれ」、神経学的異常、カポジ肉腫、リンパ腫、結核、または他の類似の日和見感染が含まれる。
本発明のペプチド、核酸、およびベクターの有利な影響には、例えば、HIVに晒された個体の初期感染の予防または遅延、HIV感染個体におけるウイルス負荷の低減、HIV感染の無症候期の延長、ウイルスレベルが抗レトロウイルス療法(ART)を介して低下しているHIV感染患者における低いウイルス量の維持、薬剤未投与患者およびARTで治療した患者における、HIV-1特異的なおよび非特異的なCD4 T細胞レベルの増大またはCD4 T細胞の減少の低下、AIDSを有する個体における全体的な健康または生活の質の向上、ならびにAIDSを有する個体の平均余命の延長が含まれる。臨床医は、免疫化の影響と、治療前の患者の状態、もしくは未治療の患者の予想される状態とを比較して、または、ワクチンで治療されたおよび治療されていない個体の臨床試験において、治療がAIDSの阻害において効果的であるかどうかを決定することができる。
D.本発明の抗体
別の態様において、本発明は、本発明に従ったペプチドに特異的に結合するその抗原結合領域を含む抗体またはポリペプチドに関する。
用語「抗体」は、本明細書において用いられる場合、限定はしないが、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、およびその抗原結合断片、例えば、F(ab')2断片およびFab断片、ならびに一本鎖抗体を含む、認識される免疫グロブリン遺伝子の全てまたは一部によって実質的にコードされる1つまたは複数のタンパク質からなるタンパク質を指す。抗体という用語には、あらゆるタイプの既知の抗体、例えばポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、および遺伝子操作された抗体、例えばキメラ抗体、ヒト化抗体、霊長類化抗体、ヒト抗体、および二重特異的抗体が含まれる。
「キメラ抗体」は、ある種(通常は、モノクローナル抗体が生成される哺乳動物)の抗体の可変領域および別の種(その中でキメラ抗体が用いられる種)の定常領域で構築された抗体である。前記構築物の目的は、血清半減期が向上しており、免疫学的エフェクターメカニズム、すなわち、補体、細胞傷害性細胞のFc受容体、または種特異性を示す他の特異的な免疫グロブリン受容体によって認識され得る、元のモノクローナル抗体を伴うが治療される対象においてあまり免疫原性でなくさらに耐性である、抗体を得ることである。好ましい実施形態において、キメラ抗体は、マウス可変領域およびヒト定常領域によって形成される。
「ヒト化抗体」は、親抗体の抗原結合特性を保存しているが人間においてはあまり免疫原性ではない、非ヒト生物に由来する抗体、典型的にはマウス抗体である。これは、(a)完全な非ヒト可変ドメインをヒト定常領域にグラフトして、キメラ抗体を生じさせること、(b)重要なフレームワーク残基を保持しながら、またはせずに、ヒトのフレームワーク領域および定常領域において非ヒト相補性決定領域(CDR)のみをグラフトする(grating)こと、ならびに(c)完全な非ヒト可変ドメインを移植するが、表面残基を置き換えることによってヒト可変ドメインに類似したセクションで「それらを隠す」ことを含む、異なるプロセスによって得るすることができる。
「霊長類化抗体」は、サル抗体(または別の霊長類の抗体)、特にカニクイザルの抗体の重鎖および軽鎖の可変ドメインを含むように遺伝子操作されており、ヒト定常ドメイン、好ましくはヒトガンマ1または4免疫グロブリン(またはPE変異体)の定常ドメインの配列を含む、組換え抗体である。前記抗体の調製は、Newman et al, Biotechnology, 10: 1458-1460 (1992)、ならびに特許文献US 5,658,570およびUS 6,113,898において記載されている。これらの抗体がヒト抗体と高程度の相同性、すなわち85〜98%を示すこと、これらがヒトエフェクター機能を有すること、これらが低い免疫原性を有し、ヒト抗原に対する高い親和性を示し得ることが記載されている。組換え抗体を生成するための別の非常に効果的な手段が、Newman, Biotechnology, 10: 1455-1460 (1992)によって記載されている。
「ヒト抗体」は、既知の標準的な方法のいずれかによって作製される、ヒトの軽鎖および重鎖ならびに定常領域を組み込みによって含む抗体である。さらに詳細な定義は、「定義」の節で記載されている。
本発明はまた、抗体の抗血管形成活性を実質的に保存する上記の異なるタイプの抗体の断片の使用を含む。用語「抗体断片」には、Fab、F(ab')2、Fab'、一本鎖Fv断片(scFv)、ダイアボディ、およびナノボディなどの抗体断片が含まれる。
抗体のパパイン消化によって、それぞれが単一の抗原結合部位を有する、「Fab」断片と呼ばれる2つの同一の抗原結合断片と、その名が容易に結晶化するその能力を反映している、残りの「Fc」断片とが生じる。ペプシン治療によって、2つの抗原結合部位を有し、依然として抗原に架橋し得る、F(ab')2断片が生じる。
「Fv」は、完全な抗原結合および抗原認識部位を含む最小抗体断片である。この領域は、強力な非共有結合によって会合している可変軽鎖および重鎖二量体の可変ドメインからなる。この立体構造において、各可変ドメインの3つの超可変領域が相互作用して、VH-VL二量体の表面上の抗原結合部位を規定する。全体として、6つの超可変領域が、抗原-抗体特異性を抗体に付与する。しかし、単一の可変ドメイン(または、抗原に特異的なわずか3つの超可変領域を含む、半Fv)でさえも、完全な結合部位よりも親和性は低いが、抗原認識能力および抗原結合能力を有する。
Fab断片はまた、軽鎖の定常ドメインおよび重鎖の第1の定常ドメイン(CH1)を含む。Fab'断片は、抗体ヒンジ領域の1つまたは複数のシステインを含む、重鎖のドメインCH1のカルボキシ末端にわずかな残基が付加されている点で、Fab断片と異なる。
「一本鎖Fv」抗体断片または「scFv」抗体断片は、抗体のVHドメインおよびVLドメインを含み、抗体においてこれらのドメインは、単一のポリペプチド鎖内に存在する。好ましくは、Fvポリペプチドはさらに、VHドメインとVLドメインとの間のリンカーポリペプチドを含み、これは、scFvが抗原結合のための所望の構造を形成することを可能にする。scFvの概説については、Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, vol. 113, Rosenburg、およびMoore eds., Springer- Verlag, N.Y., pp. 269-315 (1994)を参照されたい。
用語「ダイアボディ」は、2つの抗原結合部位を有する小さな抗体断片を指し、これらの断片は、同一のポリペプチド鎖内の軽鎖可変ドメイン(VL)に連結している重鎖可変ドメイン(VH)を含む(VH-VL)。同一の鎖内の2つのドメイン間の対合を可能にするには短すぎるリンカーを用いることによって、ドメインは、別の鎖の相補的ドメインと対合させられ、2つの抗原結合部位を生じさせる。ダイアボディは、例えば、文献EP 404,097、WO 93/11161、およびHollinger et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 6444-6448 (1993)においてさらに詳細に記載されている。
用語「ナノボディ」は、免疫グロブリンの重鎖(VH断片)の抗原結合領域のみによって形成される、小さなサイズの実体(15kDa)を指す。前記ナノボディは、ラクダ科の動物、例えばラクダ、ラマ、およびヒトコブラクダ、主にラマ、ならびにまた、軽鎖を天然に欠き重鎖可変ドメインによって抗原を認識する抗体を有するという特異性を有するサメ科の免疫化の後に主に作製される。それでも、これらの由来源に由来するナノボディは、それらを治療的に適用するためにヒト化プロセスを要する。ナノボディを得るための別の考えられる由来源は、可変領域のVHドメインおよびVLドメインを分離することによって異なるヒト試料に由来する抗体に由来する。ナノボディは、抗体全体に関する作製コストの低減、安定性、および免疫原性の低減などの利点を有する。
抗体の「抗原結合領域」と言う用語にはまた、特異的抗原に結合する合成のまたは遺伝子操作されたポリペプチド、例えば、軽鎖可変領域から構成されるポリペプチド、重鎖および軽鎖の可変領域から構成される「Fv」断片、軽鎖および重鎖の可変領域がペプチドリンカーによって連結されている組換え一本鎖ポリペプチド分子(「scFvタンパク質」)、ならびに超可変領域を模倣するアミノ酸残基から構成される最小認識単位が含まれる。
E.コントローラー患者を同定するためおよびワクチントライアルのための方法
本発明者らは、高度に保存された配列エレメント(CE)のサブセットに対する応答の存在、および広範な変異体認識能力を有する高親和力応答の維持が、制御されたHIV-1感染の特質であることを実証した。
したがって、別の態様において、本発明は、対象から単離されるT細胞を含有する試料の、HIVタンパク質のCOT配列内の保存エレメントに由来する少なくとも1つの10merペプチドに対する細胞傷害性T細胞応答を開始する能力を試験するステップを含む、HIVコントローラー患者を同定するための方法に関する。参照試料と比較すると、患者は、少なくとも1つの10merペプチドに対するさらに高いCTL応答を開始することができ、この対象は、HIVコントローラーであるとみなされる。
用語「HIVコントローラー」は、本明細書において用いられる場合、治療の不存在下で長年にわたり検出不可能なまたは低い(<10000コピー/ml)レベルでウイルスを維持し得るHIV感染対象を指す。
本明細書において用いられる場合、「HIVコントローラー」は、個体がHIVに感染した後にHIVウイルス量の減少を示し、減少したHIVウイルス量を長期間維持する、HIV感染対象を指す。「コントローラー」はまた、抗レトロウイルス薬で治療されたことがないにもかかわらず正常なCD4陽性T細胞数および低いまたは検出不可能な血漿ウイルス量を伴って無症候性を維持する、HIV感染対象を指す。コントローラーであるHIV感染個体は、少なくとも12ヶ月間の期間にわたって3回測定すると、抗レトロウイルス療法の不存在下で、ウイルス量を非常に低いレベルで、例えば、血漿HIV RNAレベル<10000コピー/ml、好ましくは2000コピー/mL未満で維持し得る。Goudsmit J, et al, AIDS 2002; 16:791-793を参照されたい。
HIV Controller Consortiumによって定義されているコントローラーの特徴は、
- HIV RNAレベルを2000コピー/mL未満で維持すること、
- 1年以上、抗レトロウイルス療法を行っていないこと、
- ウイルス血症の発現が全ての利用可能な決定の少数に相当する限り、ウイルス血症の発現が許容可能であること、
である。
「対象」は、あらゆる動物または人工的に修飾された動物を意味する。動物には、限定はしないが、ヒト、非ヒト霊長類、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、犬、猫、ウサギ、フェレット、齧歯動物、例えばマウス、ラット、およびモルモット、ならびに鳥類および家禽、例えばニワトリおよび七面鳥が含まれる。人工的に修飾された動物には、限定はしないが、ヒト免疫系を有するトランスジェニック動物またはSCIDマウスが含まれる。好ましい実施形態において、対象はヒトである。
用語「センターオブツリー」、「細胞傷害性T細胞応答」、「ペプチド」、「保存(された)エレメント」、および「HIVタンパク質」は、上記に詳細に定義されており、本発明に従ったコントローラーHIV患者を同定するための方法と同一の様式で用いられる。
用語「HIVコントローラーの同定」は、本明細書において用いられる場合、患者が治療の不存在下でウイルスを検出不可能なまたは低い(<10000コピー/ml)レベルで長年にわたり維持し得る尤度の決定を指す。当業者には理解されるように、コントローラー個体の同定は、診断または評価される対象の100%について正確であることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。この用語は、しかし、対象の統計的に有意な部分が、コントローラーである可能性が増大していると同定され得ることを要する。対象が統計的に有意な群に入るかどうかは、様々な周知の統計評価ツール、例えば、信頼区間の決定、p値の決定、スチューデントt検定、およびマン・ホイットニーの検定を用いて、当業者がさらに手間をかけることなく決定することができる。Dowdy S, Wearden S, "Statistics for Research" (John Wiley & Sons, New York, NY, USA, 1983)を参照されたい。好ましい信頼区間は、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、または少なくとも95%である。p値は、好ましくは、0.2、0.1、または0.05である。
本方法は、T細胞含有試料を、HIVタンパク質のCOT配列内の保存エレメントに由来するペプチドに対する細胞傷害性T細胞応答を開始するために、前記患者から単離する、第1のステップを含む。用語「T細胞含有試料」には、限定はしないが、末梢血単核球、骨髄、胸腺、組織生検、腫瘍、リンパ節組織、消化管関連のリンパ組織、粘膜関連のリンパ節組織、脾臓組織、またはあらゆる他のリンパ組織が含まれる。T細胞は、対象の末梢血から得られた血液試料から末梢血単核球(PBMC)として単離することができる。PBMCは、FicollおよびHypaque(メトリザミド)の勾配での遠心分離によって末梢血から調製される。Walker M, et al, J. Clin. Invest., 2003; 112: 1437-1443を参照されたい。あるいは、T細胞は、アフェレーシス手順または白血球フェレーシス手順を用いて、血液に由来する白血球から単離することができる。白血球フェレーシスフィルターに由来する白血球は、例えばフィコール-メトリザミド勾配を介する密度勾配遠心分離を用いて、リンパ球について濃縮され得る。
次に、T細胞含有試料は、COT領域内の保存エレメントに由来する1つまたは複数の10merペプチドと接触させられ、細胞傷害性細胞応答を開始する能力が決定される。表現「細胞傷害性T細胞応答を開始する」は、本明細書において用いられる場合、T細胞の、10merペプチドの1つまたは複数によるT細胞受容体の刺激の結果増殖する能力を指す。
好ましい実施形態において、COT配列は、gag遺伝子によってコードされる。さらに好ましい実施形態において、gag遺伝子によってコードされるタンパク質は、p24である。
好ましい実施形態において、p24 COT配列内の保存エレメントは、ISPRTLNAWVKV(配列番号1)、LSPRTLNAWVKV(配列番号2)、VIPMFSALSEGATPDQDLN(配列番号3)、VIPMFTALSEGATPDQDLN(配列番号4)、VGGHQAAMQMLKDTINEEAAEWDR(配列番号5)、VGGHQAAMQMLKETINEEAAEWDR(配列番号6)、PRGSDIAGTTSTLQEQIGW(配列番号7)、PRGSDIAGTTSTLQEQIAW(配列番号8)、KRWIILGLNKIVRMYSPVSI(配列番号9)、KRWIILGLNKIVRMYSPTSI(配列番号10)、YVDRFFKTLRAEQA(配列番号11)、YVDRFYKTLRAEQA(配列番号12)、LEEMMTACQGVGGPSHK(配列番号13)、およびLEEMMTACQGVGGPGHK(配列番号14)からなる群から選択される。
別の好ましい実施形態において、複数の10merペプチドは、SPRTLNAWV(配列番号15)、ISPRTLNAW(配列番号16)、LSPRTLNAW(配列番号17)、EVIPMFSAL(配列番号18)、EVIPMFTAL(配列番号19)、VIPMFTAL(配列番号20)、SEGATPDQDL(配列番号21)、GHQAAMQML(配列番号22)、KDTINEEAA(配列番号23)、KETINEEAA(配列番号24)、DTINEEAAEW(配列番号25)、TSTLQEQIAW(配列番号26)、KRWIILGLNK(配列番号27)、GLNKIVRMY(配列番号28)、VRMYSPVSI(配列番号29)、VRMYSPTSI(配列番号30)、RMYSPVSI(配列番号31)、RMYSPTSI(配列番号32)、YVDRFFKTL(配列番号33)、YVDRFYKTL(配列番号34)、DRFFKTLRA(配列番号35)、およびDRFYKTLRA(配列番号36)からなる群から選択される1つまたは複数のペプチドを含む。
T細胞集団によって開始された細胞傷害性T細胞応答が決定されると、対象は次に、応答が参照試料で観察された応答を上回っているかどうかに応じて、コントローラーまたは非コントローラーとして分類される。
表現「参照試料」は、本明細書において用いられる場合、ペプチドと接触させられていない試料、またはT細胞含有試料において細胞傷害性細胞応答を引き起こすことが不可能なペプチドと接触させられた試料を指す。参照試料における使用に適切なペプチドには、ペプチド配列がシャッフルされている(すなわち、アミノ酸配列が、全体的な組成を維持しながらランダムに改変されている)、上記で示したペプチドのいずれかが含まれる。
好ましい実施形態において、CTL応答の決定は、機能的親和力として測定される。
用語「機能的親和力」は、本明細書において用いられる場合、複数の部位で2つの分子を1つの別の分子に結合させる強度の合計を指す。親和力は親和性とは異なり、親和性は、抗体と単純なハプテンまたは抗原決定基との間の結合強度を指す。CTL応答のケースでは、親和力は、典型的には、50パーセントの最大標的溶解をもたらし、典型的にはnM単位で表される、ペプチド濃度の負の対数として示される。Derby M, et al, J. Immunol. 2001; 166: 1690-1697を参照されたい。
応答の機能的親和力を、100μg/mlから10pg/mlの範囲の連続10倍限界ペプチド希釈を行って、十分なPBMCが利用可能であれば常にそれを2回繰り返して、決定した。最大半量の刺激抗原用量(SD50%)を、GraphPad Prism4を用いるS字状の用量応答曲線の適合によって計算されるELISpotアッセイにおけるスポット最大数の半分を達成するために必要なペプチド濃度として計算した。異なる対象からの細胞の利用可能性に基づいて、コントローラー群における219の個体の応答および非コントローラー群における255の個体の応答(それぞれ、コントローラー群および非コントローラー群における全応答の68%および80%に相当する)を、機能的親和力の分析のために滴定した。
F.免疫原性ペプチドを同定するための方法
別の態様において、本発明は、
(i)変異ポリペプチドファミリーのセンターオブツリー配列を得るステップと、
(ii)センターオブツリー配列内の保存配列エレメントを同定するステップと、
(iii)配列が前記保存配列エレメント内に含まれるペプチドを作製するステップと、
(iv)ステップで得られたペプチドをその免疫原性について試験するステップと
を含む、変異ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法に関する。
第1のステップにおいて、本発明に従った免疫原性ペプチドを同定するための方法は、変異ポリペプチドファミリーのセンターオブツリー配列を得ることを含む。
典型的には、変異ポリペプチドファミリーは、ウイルス抗原、例えば、gag遺伝子、pol遺伝子、env遺伝子、およびnef遺伝子の遺伝子産物を含むヒト免疫不全ウイルス(HIV)のレトロウイルス抗原、ならびに他のHIV成分;肝炎ウイルス抗原、例えば、B型肝炎ウイルスのSタンパク質、Mタンパク質、およびLタンパク質、B型肝炎ウイルスのpre-S抗原、ならびに他の肝炎(例えば、A型肝炎、B型肝炎、およびC型肝炎のウイルス成分、例えばC型肝炎ウイルスRNA);インフルエンザウイルス抗原、例えば、血球凝集素およびノイラミニダーゼ、ならびに他のインフルエンザウイルス成分;麻疹ウイルス抗原、例えば、麻疹ウイルス融合タンパク質および他の麻疹ウイルス成分;風疹ウイルス抗原、例えば、タンパク質E1およびE2、ならびに他の風疹ウイルス成分;ロタウイルス抗原、例えばVP7scおよび他のロタウイルス成分;サイトメガロウイルス抗原、例えば、エンベロープ糖タンパク質Bおよび他のサイトメガロウイルス抗原成分;呼吸器合胞体ウイルス抗原、例えば、RSV融合タンパク質、M2タンパク質、および他の呼吸器合胞体ウイルス抗原成分;単純ヘルペスウイルス抗原、例えば、前初期タンパク質、糖タンパク質D、および他の単純ヘルペスウイルス抗原成分;水痘帯状疱疹ウイルス抗原、例えば、gpI、gpII、および他の水痘帯状疱疹ウイルス抗原成分;日本脳炎ウイルス抗原、例えば、タンパク質E、M-E、M-E-NS1、NS1、NS1-NS2A、80パーセントE、および他の日本脳炎ウイルス抗原成分;狂犬病ウイルス抗原、例えば、狂犬病糖タンパク質、狂犬病核タンパク質、および他の狂犬病ウイルス抗原成分である。ウイルス抗原のさらなる例については、Fields B, Knipe D, Eds., "Fundamental Virology", 2nd Ed. (Raven Press, New York, NY, USA, 1991)を参照されたい。本発明のrAb-DC/DC-抗原ワクチンを用いて送達され得る抗原性標的には、ウイルス抗原、細菌抗原、真菌抗原、または寄生体抗原などの抗原をコードする遺伝子が含まれる。ウイルスには、ピコルナウイルス、コロナウイルス、トガウイルス、フラビウイルス(flavirvirus)、ラブドウイルス、パラミクソウイルス、オルトミクソウイルス、ブニヤウイルス、アレナウイルス、レオウイルス、レトロウイルス、パピローマウイルス、パルボウイルス、ヘルペスウイルス、ポックスウイルス、ヘパドナウイルス、および海綿状脳症ウイルスが含まれる。他のウイルス標的には、インフルエンザ、単純ヘルペスウイルス1および2、麻疹、デング熱、天然痘、ポリオ、またはHIVが含まれる。病原体には、トリパノソーマ、条虫、回虫、蠕虫、またはマラリアが含まれる。胎児抗原または前立腺特異的抗原などの腫瘍マーカーを、この様式で標的化することができる。他の例には、HIV Envタンパク質およびB型肝炎表面抗原が含まれる。
変異配列ファミリーからのセンターオブツリー配列の決定は、通常、上記のように実施される。Nickle D, et al, Science 2002; 296(5577):2354-2360、上記のRolland, 2007、および上記のMullins, 2005を参照されたい。
好ましい実施形態において、COT配列を得るために用いられる配列は、ウイルス由来のものである。さらに好ましい実施形態において、ウイルス由来の関連ペプチドは、HIVに由来する。さらに別の実施形態において、HIVに由来する配列は、gag遺伝子によってコードされるポリペプチドに由来する。別の好ましい実施形態において、gag遺伝子によってコードされるポリペプチドは、p24である。
第2のステップにおいて、変異ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法は、センターオブツリー配列内の保存配列エレメントの同定を伴う。保存エレメントは、変異配列が比較される場合に全ての関連する変異体の間でほぼ一定の配列領域である。保存エレメントの同定は、あらゆる好ましいペアワイズアラインメントアルゴリズムまたはマルチプルシーケンスアラインメントアルゴリズムを用いて、上記のように実施することができる。
第3のステップにおいて、変異ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法は、その配列が前記保存配列エレメント内に含まれるペプチドを作製することを伴う。本発明のペプチドを得る方法および作製する方法は、特に限定されない。化学的に合成されたペプチドまたは遺伝子組換え技術によって作製された組換えペプチドが利用可能である。好ましい実施形態において、ペプチドは、10アミノ酸以下の長さを有する。
第4のステップにおいて、変異ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法は、先のステップで得られたペプチドを免疫原性について試験することを含む。このステップは、増殖アッセイ、リンホカイン分泌アッセイ、直接細胞傷害性アッセイ、および限界希釈アッセイなどの、ペプチドのT細胞含有試料において生物学的応答を誘発する能力に基づいて、基本的に上記のように実施することができる。
本発明は、以下の実施例によって以下に説明するが、これらの実施例は例示的なものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
(実施例)
材料および方法
A.研究対象
慢性的HIV-1感染個体を、Hospital Germans Trias i Pujol、Badalona、SpainのHIV-1 Unitから採用した。彼らは、以下の採用基準を満たしていた:コントローラー群(n=25)では、持続的なウイルス量<10000RNAコピー、およびCD4細胞数>350細胞/mm3、また非コントローラー(NC)群(n=25)では、ウイルス量>50000RNAコピー/ml、およびCD4細胞数<350細胞/mm3。一次HIV-1感染を有する個体および抗レトロウイルス治療の対象は、研究から排除した。さらに、全ての患者を、Hospital Germans Trias i Pujolの免疫学部門でSSP-PCRを用いて高分解能でHLAタイピングした。先に記載された防御性対立遺伝子(HLA-B27、HLA-B57、またはHLA-B58)のいずれかを発現する個体は、分析から排除した。Mothe B, et al., Dis. Markers 2009; 27: 105-120を参照されたい。インフォームドコンセントを全参加者から得、研究は、Hospital Germans Trias i Pujolの治験審査委員会によって承認された。NC群の個体はC群の個体よりもわずかに年齢が上であった(p=0.04)が、HIV-1感染の診断からの時間に関しては有意に異ならなかった。HIV-1感染の考えられる経路および性別分布は、両群でいずれも有意に異ならなかった。HIV-1-1 RNAレベルの中央値は、NCで20万コピー/ml(52000〜120万)であった。CD4細胞数の中央値は、CおよびNCでそれぞれ642細胞/mm3(434〜1114)および98細胞/mm3(11〜361)であった。これらのおよびさらなる人数統計の詳細は、Table 3(表3)に含まれる。
B.合成ペプチドセット
グループMのセンターオブツリー(COT-M)のGag p24配列にわたる、10アミノ酸長(9残基がオーバーラップしている)の223のペプチドからなるオーバーラッピングペプチドセットを、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)化学を用いて、Massachusetts General Hospitalのペプチド合成施設で合成した。さらなる88個の10merペプチドを、7つのCE領域における最も頻繁に生じる変異体をカバーするように生成させた(CE当たり1変異体)。Gag特異的な応答の相対的免疫優性を決定するために、分析はまた、ウイルスプロテオーム全体にわたる先に記載された包括的オーバーラッピングペプチド(410の18mer OLP)セットを含んでいた。Frahm N, et al, Aids 2008; 22:447-456を参照されたい。OLP配列はHIV免疫学データベース(http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/HIV/mainpage.html、2011年9月)で利用可能な2001のコンセンサスB配列に基づくものであった。ペプチドは通常、Los Alamos HIVデータベース(http://www.hiv.lanl.gov/content/sequence/PEPTGEN/peptgen.html、2011年9月)にあるPeptGenアルゴリズムを用いて設計された、15〜20アミノ酸長で変化する18merであり、10アミノ酸がオーバーラップしていた。
C. ELISpotアッセイ
PBMCを、静脈穿刺の4時間以内に血液全体から分離し、IFN-γ ELISpotスクリーニングに直接用いた。各COT-M Gag p24オーバーラッピングペプチドおよび88の変異ペプチドを、14μg/mlの最終濃度で添加した。全てのアッセイで、ウェル当たり75000〜10万の間のPBMCを、140ulのR10 96ウェルポリビニリデンプレート(Millipore、Bedford、MA、USA)に添加した。IFN-γ Mabtechキットを、製造者の指示に従って、IFN-γ分泌の検出に用いた。同時に、クレードBの完全プロテオームに対するCTL応答を、先に記載されたマトリクスの概要で18merペプチドセットを用いて評価し、その後、反応性プールのデコンボリューションおよび後日の単一ペプチドレベルでの各応答の再確認を行った。Frahm N, et al, J. Virol. 2004; 78:2187-2200を参照されたい。スポットの数を「CTL ELISpot Reader Unit」を用いて数え、応答の程度を、インプット細胞100万個当たりのスポット形成細胞(SFC)として表した。正の応答の閾値を、ウェル当たり少なくとも5スポット、ならびに、どちらが高くても「陰性対照ウェルにおけるスポット数の平均プラス陰性対照ウェルの3標準偏差」および「陰性対照ウェルの平均の3倍」を超える応答として定義した。慎重なアプローチとして、また応答の幅を過大評価しないために、COT-M Gag p24ペプチドセットにおける3つの連続的な10merに対する正の応答を、1応答としてカウントした。同様に、完全プロテオームの18merペプチドセットと試験する場合、2つの連続的な18merペプチドへの反応性を1応答としてカウントした。連続的な応答の最も高い程度は、各応答についての程度として採用された。CE領域と部分的にのみオーバーラップする隣接する10merペプチドとの応答反応を、10merがCEの少なくとも8個のアミノ酸とオーバーラップした場合に、実際のCEを標的化するとみなした。
D.機能的親和力
応答の機能的親和力を、100μg/mlから10pg/mlの範囲の連続10倍限界ペプチド希釈を行って、十分なPBMCが利用可能であればそれを2回繰り返して、決定した。最大半量の刺激抗原用量(SD50%)を、GraphPad Prism4(GraphPad Software Inc.、San Diego、CA、USA)を用いるS字状の用量応答曲線の適合によって計算されるELISpotアッセイにおけるスポット最大数の半分を達成するために必要なペプチド濃度として計算した。細胞の利用可能性に基づいて、それぞれ、コントローラー群および非コントローラー群における全応答の68%および80%に相当する、コントローラー群における219の個体の応答および非コントローラー群における255の個体の応答を、機能的親和力の分析のために滴定した。
E. Gag p24のシーケンシング
ウイルスRNAを、9000gで1.5時間回転させた1ミリリットルの血漿から抽出した(QIAamp Viral RNAキット(商標)、QIAGEN、Valencia、CA、USA)。ペレット化したRNAから、gag領域全体を、一段階反応で逆転写および増幅した(Platinum(登録商標)Taq High Fidelityを用いる、SuperScript(登録商標)III One-Step RT-PCR System(Invitrogen、Carlsbad、CA、USA))。この反応は、以下の条件下で行った:52℃で30分の逆転写ステップ;94℃で2分;その後、94℃で30秒間、58℃で30秒間、および68℃で2分間を35サイクル;その後、68℃で5分間の最終伸長ステップ。RT-PCRに用いたプライマーは、Gag U761(HXB2:761→778)5'-TTT GAC TAG CGG AGG CTA G-3'(配列番号37)およびGag D2397(HXB2:2397→2376)5'-CCC CTA TCA TTT TTG GTT TCC A-3'(配列番号38)であった。1マイクロリットルのRT-PCR産物を次に、プライマーp24 U1070(HXB2:1070→1088)5'-TAA AAG ACA CCA AGG AAG CT-3'(配列番号39)およびp24 D2063(HXB2:2063→2044)5'-TCT TTC ATT TGG TGT CCT TC-3'(配列番号40)を用いる、PCRの第2のネステッドラウンドの鋳型として用いた(Platinum(登録商標)Taq DNA Polymerase High Fidelity、Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)。PCRサイクルの条件は、94℃で2分;その後、94℃で30秒間、54℃で30秒間、および68℃で2分間を35サイクル;その後、68℃で5分間の最終伸長ステップであった。最終PCR産物をカラム精製し(QIAquick PCR Purification Kit、QIAGEN、Valencia、CA、USA)、双方向でシーケンシングした。配列を、Sequencher(登録商標)4.10.1(Gene Codes Corp.、Ann Arbor、MI、USA)を用いてアセンブルした。アセンブルされた配列を、ツールHIValignにおいて実行されるHidden Markov Modelを用いてコドンアラインした(http://www.hiv.lanl.gov/content/index、2011年9月)。自己gag p24のバルク配列を、本発明者らの研究に含まれる25のHIV-1非コントローラーの21人について得た。
F.統計分析
全ての値は、別段の記載がない限り、中央値として表される。Windows（登録商標）用のGraphPad Prismバージョン4.00(GraphPad Software Inc.、San Diego、CA、USA)を用いて、両方の群およびサブグループの分析において応答率を比較した。マン・ホイットニー検定およびウィルコクソンの符号付き順位検定を、片側比較および両側比較にそれぞれ用いた。スピアマンの順位相関を用いてCD4細胞数と個体のウイルスタンパク質を標的化する検出可能な応答の割合との間の関連を評価した。
(実施例1)
HIV-1コントローラーおよび非コントローラーは、Gagタンパク質およびNefタンパク質に対して異なる免疫フォーカスを示す
一部は数百の個体を含む、多くのコホートベースの分析が、HIV-1に対する細胞性免疫全体に対するタンパク質特異的T細胞応答の差次的な寄与を分析している。最も一貫性のある所見は、インビボでのウイルス複製の関連対照を有するHIV-1感染個体が、HIV-1 Gag内に位置するエピトープを主に標的化することである。他方、ウイルス量が上昇している対象は、最も広く強い応答をHIV-1 Nefに対して開始することが一貫して明らかになった。18merオーバーラッピングペプチドセットを用いて、本発明者らは、25のHIV-1コントローラーおよび25の非コントローラーにおけるHIV-1特異的T細胞応答の分布を、IFN-γ ELISpotアッセイによって評価した。上記のFrahm, 2004を参照されたい。その応答がウイルス学的制御に関連することが知られているHLA-B27およびHLA-B57/58によって制限される高度に免疫優性のエピトープの存在による潜在的なバイアスを限定するために、50の試験対象には、これらのHLA対立遺伝子を有さない個体のみを含めた。全体として、応答の大部分が、以前の研究において見られたように、HIV-1 Gagタンパク質、Polタンパク質、およびNefタンパク質内に存在するOLPに対して検出された。上記のFrahm, 2004を参照されたい。HIV-1コントローラーは、非コントローラー(12の応答、範囲2〜55、p=0.025)よりも全体的に広い幅(19応答の中央値、範囲7〜53)を示し、これはまた、非コントローラー(9000SFC/106インプットPBMC、範囲850〜114630、p=0.0353)と比較してさらに大きい、応答の全程度(18881SFC/106インプットPBMC、範囲2690〜44720)につながる。コントローラーおよび非コントローラーにおける個体応答の程度は、しかし、有意に異ならなかった(p=0.2)。ペルーにおける同等のサイズの別のクレードBに感染したコホートにおける以前の研究から予想されるように、HIV-1コントローラー対象は、Gag内に位置するOLPに対する全HIV-1特異的応答の29%を示した(非コントローラーの18%、p=0.0336)が、一方、非コントローラーは、コントローラー(12%、p=0.0076、データは示していない)よりも頻繁にNefを標的化した(全応答の17%)。Zuniga R, et al, J. Virol. 2006; 80:3122-3125を参照されたい。本発明者らはまた、分析した50の個体のGag特異的CTL応答の相対的幅とCD4 T細胞数との間の統計的に有意な直接的な関連を見出した(p=0.03、スピアマンの順位検定、データは示していない)。また、本発明者らは、試験した50の個体におけるGagの相対的免疫優性とウイルス量との間の逆相関を検出した(p=0.0039、データは示していない)。これらのデータは、クレードBおよびCの感染の両方で、いかなる防御性HLA対立遺伝子も有さない個体の小さなコホートにおいてさえも、免疫優性Gag応答と低いウイルス量との間で見られる関連を裏付けるものであり、Gag応答の幅の増大がウイルス制御に対するさらなる利益を増大させ得ることを示唆する。
(実施例2)
Gag p24、特にCE領域に対する応答は、非コントローラーよりもHIV-1コントローラーにおいて頻度が高い
Gag特異的T細胞応答の中でも、p24サブユニットを標的化するものがウイルス制御の仲介に特に関与している。上記のZuniga, 2006を参照されたい。実際、より多くのコントローラーが、HIV-1非コントローラー(20/25、80%)と比較して、少なくとも1つのGag p24 OLPに対する応答を示した(24/25の個体、96%)。さらに、Gag p24応答の幅は、同様に、コントローラー群において高く、非コントローラーにおける1応答(範囲0〜9、p=0.04)と比較して、コントローラーにおいてはp24に対して3応答の中央値(範囲0〜12)であった。これらの差はまた、p24において7つのCEにわたる18のOLP(18mer)に焦点を当てると有意であり、非コントローラーにおける1応答(範囲0〜6、p=0.03)と比較して、コントローラーにおいては2応答の中央値(範囲0〜6)であった。このデータは、総合して考えると、Gag特異的応答の相対的利益に対する以前の報告を裏付けるものである。しかし、これはまた、Gag特異的応答がHIV-1非コントローラーにおいて検出され得ることを明らかに実証する。なぜこれらの応答がウイルス制御にさらに効果的に寄与しないかは、依然として不明である。HIV-1非コントローラーがHIV-1コントローラーと同一のレベルでGagに対する応答を開始することは可能であり得るが、コントローラーと同一の容易性ではそれらを検出させない機能的特性を有する。異なる因子の中でも、これらの応答の機能的親和力、およびそれによる感受性ペプチド試験セットに対する要求は、2つの群の間で異なり得る。
(実施例3)
コントローラーおよび非コントローラーにおけるGag p24特異的なT細胞応答は、CE領域およびp24の残り部分にわたる10merペプチドを用いると大きく増大する
応答の検出の感度を増大させるために、全ての個体を、グループMのセンターオブツリー(COT-M)のGag p24配列にわたる10アミノ酸長(9残基がオーバーラップしている)の223のペプチドからなるセットに対して試験した。223の10merペプチドの89個が、CEベースのp24免疫原配列を設計したときに同定された7つのCE領域をカバーした(40%)。この配列は、ウイルスの機能に必須であると考えられるが免疫優性デコイに対する応答を不可能にする、保存タンパク質エレメント(CE)に対する免疫応答に焦点を当てるように設計された、交差クレードのHIV-1グループMのDNA免疫原に相当する。CEについての採用基準は、HIV-1グループM内での高い配列保存であった(>98%)。上記のRoland, 2007を参照されたい。配列多様性のカバレージは、各CEにつき1つのアミノ酸での単一の2番目に頻度の高い変異体を含めることによってさらに増大した。このような頻度の高い「トグル」アミノ酸を含められるようにすることによって、全てのグループMの配列のCEカバレージは>99%まで増大した。上記のLlano, 2009を参照されたい。7つのCEセグメント、および最適なエピトープは、記載されている。図1を参照されたい。
ペプチドのCOT-M Gag p24 10merセットを18merのOLPセット(30ペプチド、10残基がオーバーラップしている)と同時に用いた場合、コントローラー群(p=0.0002)および非コントローラー群(p=0.0006)の両方において有意に大きな応答が10merで同定された。注目すべきことは、応答率の増大が、コントローラー(2倍)よりも非コントローラー群(3倍)において示されたことであった。このことは、非コントローラーがコントローラー群と比較して、試験ペプチドに対する応答検出の比例的優れた増強を有していたことを示す。図2Aおよび2Bを参照されたい。その結果、非コントローラーにおける応答の幅の増大によって、18merペプチドを利用してコントローラーで以前に観察されたp24に対する統計的に優位に広い応答が無効になり、すなわち、10mersを利用すると、コントローラーにおいてはp24に対して6応答(範囲4〜11)であり、非コントローラーにおいては3応答(範囲1〜18、p=0.42)である。同様に、10merに対する応答は、非コントローラーにおける2600SFC/106PBMC(範囲240〜12985、p=0.6、図2C)と比較した、コントローラーにおける全程度(4250SFC/106PBMC)(範囲1545〜7900)、非コントローラーにおける657SFC/106PBMC(範囲70〜2414、p=0.91、図2D)と比較した、コントローラーにおける個体当たりの応答の平均程度(614SFC/106PBMC)(範囲87〜4127)の両方に関して、かつ、分析を、コントローラーおよび非コントローラーの両方において検出された同一の10merペプチドに対する応答に制限した場合、同等の程度であった(n=82応答、p=0.16、データは示していない)。同一の結果が、CE領域のみに対する応答を比較した場合に表れ、このことは、コントローラーおよび非コントローラーによる同等の幅(2の中央値)および程度をそれぞれ示す。図2Eおよび2Fを参照されたい。これらの結果は、HIV-1非コントローラーにおけるp24特異的応答が、感受性の10merペプチドセットを用いた場合に容易に検出されること、およびこれらが偽の非特異的反応性を表す可能性が低いことを実証する。
(実施例4)
CE含有HLA-B14、HLA-B27、およびHLA-B57に制限された防御性CTLエピトープは、これらの防御性対立遺伝子を発現する個体の不存在においてHIV-1コントローラーによって主に標的化される
HIV-1コントローラーおよび非コントローラーは、7つのCEに対する同等の全応答率を示したため、本発明者らは次に、個体のCEのいずれかが2つの群の間で有意に差次的に機能したかどうかを調べた。実際、3つのCEは、非コントローラー(CE#4、#5、および#6、図3A)よりも少なくとも40%多いコントローラーによって標的化され、すなわち、19のコントローラーおよび13の非コントローラーが、CE-4に対する検出可能な応答を有していた(p=0.14)。同様に、CE#5は、17のコントローラーおよび10の非コントローラーによって標的化された(p=0.08)が、3倍多くのコントローラー(n=15)が、非コントローラー(n=5、p=0.009)よりもCE#6に対する応答を生じさせた。さらに、かつGagに対する応答の幅の増大が優れたウイルス制御と関連するという所見と一致して、これらの3つのCE(「CE4+5+6」)の組み合わせに対する応答の検出は、非コントローラー(1応答の中央値、p=0.0006、図3B)と比較して、コントローラー(CE4+5+6に対する3応答の中央値)において有意に高かった。さらに、全体的に高い多様性にもかかわらず、CE4+5+6に対する応答の全程度は、HIV-1ウイルス量との弱いが有意な相関を示し(r=-0.5、スピアマンの順位によるp=0.0002、図3C)、このことは、これらの3つの領域に対するさらに強い応答が、ウイルス複製のより良好な制御を仲介することを示す。注目すべきことに、3つの領域が、良く研究されたHLA-B57に制限されたTW10エピトープ(CE#4内)、HLA-B27に制限されたKK10エピトープ(CE#5内)、およびHLA-B14に制限されたDA9エピトープ(CE#6内)を含んでおり、これらの全ては、HIV-1コントローラーにおけるHIV-1の複製の抑制に以前から関連している。Brumme Z, et al, J. Virol. 2008; 82:9216-9927、Goulder P, et al, J. Exp. Med. 2001; 193 : 181-194、Goulder P, et al, Nature 2001; 412:334-338、およびPereyra F, et al., AIDS Vaccine Meeting, Cape Town, South Africa, 2008を参照されたい。本発明者らの研究において顕著であるように、HLA-B57+個体およびHLA-B27+個体は排除され、ただ1人のコントローラーおよび1人の非コントローラーが、B14 DA9エピトープをカバーするペプチドに対するレスポンダーの間でHLA-B14対立遺伝子を発現した。これは、これらの領域に対する応答を開始することが、これらの防御性エピトープが元の研究において記載されているものと異なるHLAクラスI分子上で提示されていても、HIV-1コントローラーにおいて特に効果的であることを示す。上記のFrahm, 2007を参照されたい。この広く雑多なエピトープの提示は、既知の最適なエピトープを含んでいたCE領域に対する応答の75%が、記載された制限HLAクラスI対立遺伝子を発現しなかった個体において見られたという所見によってサポートされる。さらに、CEセグメントに対する300を超える個体応答の35%が、既知の最適なHIV-1 CTLエピトープを含んでいない標的ペプチドであった。これらのデータは、本発明者らのCEvac設計に含まれるCE領域が、天然の慢性感染における提示からブロックされておらず広範なHLAクラスIの状況において認識され得る、非常に豊富なアレイに相当することを示唆する。
(実施例5)
HIV-1コントローラーは、さらに高い変異体認識を示した
CE-免疫原アプローチは、HIV-1ゲノムの最も保存されたセグメントの同定に基づくが、単一の2番目に頻度の高い変異体を含めることによって、全体的なグループM配列多様性のカバレージがさらに増大し得る。これらの変異体をエクスビボでの免疫分析に組み込むために、上記のスクリーニングに含まれる223の10merペプチドを、88のさらなるオーバーラップしている10mer変異ペプチドによって補完し、そのうち42個は、CE領域内に位置するカバー配列の変異体であった。COT-M配列のペプチドでは、これらのp24変異体に対する応答の中央値数は、HIV-1非コントローラー(2応答の中央値、範囲0〜16)よりもコントローラー(4応答の中央値、範囲2〜9)において大きく、試験したペプチドの数が小さいにもかかわらず、統計学的有意に達した(p=0.02)。図4Aを参照されたい。増大は、分析をCE領域のみに位置する変異体に限定すると、さらに統計的に有意であった(コントローラーにおける2応答の中央値と、非コントローラーにおける1応答、p=0.01)。223のペプチドからなるセットで見られるように、変異体特異的応答の平均程度は、コントローラー(742SFC/106PBMCの中央値、範囲90〜3073)と非コントローラー(中央値473SFC/106PBMC、範囲60〜2707、p=0.56)との間で同等であった。図4Bを参照されたい。
変異体認識データもまた、「野生型」COT-M配列に対する反応性に対する比較において分析した。これによって、応答が変異ペプチドを用いて検出されるのみのケースの同定、および応答の交差反応性のレベルの評価(すなわち、COT-Mおよび変異ペプチドの両方と反応した応答)が可能になった。50の試験対象のうち、23のコントローラーおよび17の非コントローラーは、変異ペプチドを試験したCOT-Mペプチドに対する検出可能な応答を有していた。コントローラーのうち、変異ペプチドの50%の中央値は、COT-M配列が応答を引き起こした場合に反応性であった。HIV-1非コントローラーにおいて、個体は、反応性COT-Mペプチドの試験変異体に対して31%の中央値で反応した(p=0.2)。図4Cを参照されたい。これは統計学的有意には達しなかったが、コントローラーは、非コントローラー(中央値1、範囲0〜5、p=0.03)よりも有意に多い、COT-M配列が応答を引き起こさなかった変異ペプチドと反応した(変異体を含めることによる2獲得応答の中央値、範囲0-7)。図4Dを参照されたい。
CE領域における試験ペプチド配列と自己ウイルス配列との間のミスマッチに起因する、非コントローラーにおける変異体の応答率の全体的な低減を除外するために、自己Gag p24バルク配列を、25のHIV-1非コントローラーの21について得た。分析は、21の分析個体で7つのCEセグメント全てにわたりわずか24のアミノ酸多型が同定されたため、試験セットと自己ウイルス配列との間の99%の同一性を示した。図5を参照されたい。このことは、HIV-1非コントローラーにおける変異体反応性の相対的な不存在が、試験ペプチド配列と自己ウイルスとの間のミスマッチよりも、交差反応性のT細胞応答を開始するかまたは維持する能力の低下によって生じることを示唆している。総合すると、データは、HIV-1コントローラーが、非コントローラーよりも多くのエピトープ変異体と反応し得ることを示し、図2におけるデータと組み合わせると、この優れた変異体認識が、コントローラーにおける優れた程度の応答の存在に単純に起因してはいなかったことを示す。
(実施例6)
HIV-1コントローラーにおける広く交差反応性の応答は、非コントローラーにおけるよりも機能的親和力が高く、低親和力の応答よりも優れた変異体認識を仲介する
細胞の利用可能性に基づいて、全部で474の個体応答(HIV-1コントローラーにおける219の応答および非コントローラーにおける255の応答)を滴定して、それらの機能的親和力を規定した。図6Aにおいて示されるように、コントローラーは、非コントローラーにおいて検出された応答(13548ng/mlの中央値、範囲0.64〜4×l09、p=0.01)と比較して高い機能的親和力の応答を示した(中央値6110ng/ml、範囲0.05〜7.6×107)。機能的親和力における差は、分析を、コントローラー群および非コントローラー群(それぞれ6998ng/mlと46637ng/ml、p=0.01ウィルコクソン)の両方において見られた52の10mer特異的応答に限定した場合に、さらに示された。図6Bを参照されたい。
機能的親和力がペプチド変異体を認識する能力に関連していたかを直接的に試験するために、滴定された応答を、高い、中程度の、および低い親和力応答にグループ化し、それらの変異体認識能力を比較した。実際、全ての滴定された応答の第1の四分位数におけるSD50%での応答(<1401ng/ml)は、全ケースの67%においてそれらの変異体との交差反応性を示し、一方、さらに少ない(48%および33%)の中間のまたは低い機能的親和力の応答は、それらの10mer変異体と交差反応性であった。図6Cを参照されたい。バイアスを避けるために、特に広い応答を示す個体を用いるアッセイにおいて、データはまた、上記のように規定された、高い、中間の、または低い親和力活性のいずれかにおける対象の応答を分けた後の個体当たりの交差反応性応答の割合を決定することによって分析した。ほとんどのケースにおいて、高い機能的親和力の応答はまた、試験変異体と反応し(中央値75%)、一方、中間のおよび低い親和力応答は、ペプチド変異体を認識できなかった(それぞれ50%および0%の変異体認識の中央値、p=0.0018 ANOVA、データは示していない)。総合すると、データは、高い親和力応答が、HIV-1コントローラーにおいてさらに多く見られ、低い機能的親和力の応答よりも優れた変異体認識を仲介したことを示す。データはまた、COT-M配列が応答を引き起こさなかった場合に反応性であるエピトープ変異体を同定し、配列変異体をHIV-1ワクチン免疫原配列に含めるためのさらなる合理性を提供する。

Claims (25)

  1. 細胞傷害性Tリンパ球(CTL)応答を誘発する能力を有するペプチドであって、その配列が、HIVの天然変異体によってコードされるポリペプチドファミリーに由来するセンターオブツリー(COT)配列内の保存エレメントの一部または全てを含む、ペプチド。
  2. ペプチドの長さが10アミノ酸以下である、請求項1に記載のペプチド。
  3. HIVの天然変異体がグループMのHIVに属する、請求項2に記載のペプチド。
  4. ポリペプチドファミリーが、gag遺伝子によってコードされるポリペプチドによって形成される、請求項3に記載のペプチド。
  5. gag遺伝子によってコードされるポリペプチドがp24ポリペプチドである、請求項4に記載のペプチド。
  6. 保存エレメントの配列が、配列番号1から14のいずれかからなる群から選択される、請求項5に記載のペプチド。
  7. 配列番号15から36からなる群から選択される配列を有する、請求項6に記載のペプチド。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載のペプチドをコードするポリヌクレオチド。
  9. 請求項8に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
  10. 請求項1から7のいずれか一項に記載のペプチド、請求項8に記載のポリヌクレオチド、または請求項9に記載のベクターを含む免疫原性組成物またはワクチンであって、細胞傷害性T細胞応答を生じさせ得る、免疫原性組成物またはワクチン。
  11. 医薬品において使用するための、請求項1から7のいずれか一項に記載のペプチド、請求項8に記載のポリヌクレオチド、請求項9に記載のベクター、請求項10に記載の免疫原性組成物またはワクチン。
  12. HIV感染に起因する疾患の治療または予防において使用するための、請求項1から7のいずれか一項に記載のペプチド、請求項8に記載のポリヌクレオチド、請求項9に記載のベクター、請求項10に記載の免疫原性組成物またはワクチン。
  13. 請求項1から7のいずれか一項に記載のペプチドに特異的に結合する、抗原結合領域を含む抗体またはポリペプチド。
  14. 対象から単離されるT細胞を含有する試料の、HIVタンパク質のCOT配列内の保存エレメントに由来する少なくとも1つの10merペプチドに対する細胞傷害性T細胞応答を開始する能力を試験するステップを含む、HIVコントローラー患者を同定するための方法であって、参照試料におけるCTL応答よりも高い、前記少なくとも1つの10merペプチドに対するCTL応答を開始することができる患者が、HIVコントローラーである、方法。
  15. HIVタンパク質がgag遺伝子によってコードされる、請求項14に記載の方法。
  16. HIVタンパク質がp24である、請求項15に記載の方法。
  17. p24 COT配列内の保存エレメントが、配列番号1から14のいずれかからなる群から選択される、請求項16に記載の方法。
  18. 10merペプチドが配列番号15から36からなる群から選択される、請求項14から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. CTL応答が機能的親和力として測定される、請求項14から18のいずれか一項に記載の方法。
  20. (i)変異ポリペプチドファミリーのセンターオブツリー配列を得るステップと、
    (ii)センターオブツリー配列内の保存配列エレメントを同定するステップと、
    (iii)配列が前記保存配列エレメント内に含まれるペプチドを作製するステップと、
    (iv)ステップで得られたペプチドをその免疫原性について試験するステップと
    を含む、変異ポリペプチドファミリー内の免疫原性ペプチドを同定するための方法。
  21. ステップ(iii)において作製されるペプチドが、10アミノ酸以下の長さを有する、請求項20に記載の方法。
  22. 関連ポリペプチドファミリーがウイルス由来である、請求項20または21に記載の方法。
  23. ウイルス由来の関連ペプチドが、HIVに由来する、請求項22に記載の方法。
  24. HIVに由来するペプチドが、gag遺伝子によってコードされるポリペプチドに由来する、請求項23に記載の方法。
  25. gag遺伝子によってコードされるポリペプチドがp24である、請求項24に記載の方法。
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