JP2016515603A - ワクチン接種における使用のための免疫原性複合体およびこれを得る方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)糖の酸化は、ヒドロキシル基(OH)を含有し、反応性アルデヒドの発生にとって基本である、隣接炭素原子との間の結合の破壊を生じる。前記破壊は、マンノース構造に影響を与え(Shibuya,N.,et al.1988.J.Biol.Chem.,263:728−734)、マンノース認識レクチンとのその結合能力を変化させ(Masarova et al.2001,Chem.Pap.55:130−135)そのDC活性化能力を変化させる(Sheng et al,2006.Immunology,118:372−383)。マンノースの構造的完全性の喪失は、酸化の程度を低減することにより最小化することができ(Masarova et al.2001,Chem.Pap.55:130−135)、穏やかな条件下でのコンジュゲーションに対するその効率は、マンノシル化されるタンパク質の特性に支配される(Weinberger et al.2013,J.Control Release,165:101−109)。マンノースをこれらの天然形態で保持するために、高温におけるグリコシル化反応を用いてタンパク質のマンノシル化を実行することが試みられているが、酸化の不在下で結果は好ましくない(Kanska et al.2008.Biotechnol. Appl.Biochem.49:57−64)。
b)その酸化後に活性化されたマンノースは、マンノシル化されるタンパク質の遊離のアミノ基と相互作用するべき反応性アルデヒドを発生させる。しかし、アミノ基は、グルタルアルデヒドそれ自体とのこれらの反応においてすでに使用されているので、タンパク質とグルタルアルデヒドとの重合は、これらのアミノ基の劇的な減少をもたらす。これらの状態下で、グルタルアルデヒドにより既に処置されたタンパク質をマンノシル化する、活性化マンノースの効率は非常に低いと思われ、グルタルアルデヒドが結合できるアミノ基を欠いた場合、グルタルアルデヒドの重合能力もまた非常に低いと思われる。(Silva et al.2004.Food Technol.Biotechnol.42:51−56)。この不都合さは、重合アレルゲンのマンノシル化に影響を与えるだけでなく、最終的にマンノシル化されることが意図され得る、グルタルアルデヒド(gutaraldehyde)と重合される任意のタンパク質のマンノシル化にも影響を与える。
すでに述べたように、ジアルデヒド、特にグルタルアルデヒドを、タンパク質(抗原)およびマンナンの混合物に付加することにより、抗原重合と同時に、抗原のマンナンへのコンジュゲーションを可能にし、このことにより免疫原性複合体またはワクチンを得ることを可能にする。
本発明の著者らは、ジアルデヒドを、抗原およびマンナンの混合物に付加することにより、抗原重合と同時に、抗原とマンナンとのコンジュゲーションを可能にし、このことが、前記複合体に対するアレルギー応答を誘発せずに、樹状細胞(DC)により認識および捕捉され得る、個体において免疫応答の刺激および/または誘導が可能な免疫原性複合体またはワクチンの獲得を可能にすることを見出した。
本発明の免疫原性複合体は、アレルゲンである場合、前記複合体に対するアレルギー応答が低い個体において、免疫応答を刺激および/または誘導可能にする特定の技術的特徴を有する。この特性は、対象に投与した場合、前記対象の免疫応答を刺激および/または誘導する医薬組成物を作り上げるための本発明の免疫原性複合体の使用を可能にし、および、例えば、アレルギー、感染性疾患または新生物の治療においてワクチンとしての使用を適切にする。
別の態様において、本発明は、対象においてアレルゲンにより引き起こされる感染性疾患、新生物またはアレルギー反応を予防および/または治療する方法に関し、前記方法は、本発明の免疫原性複合体または本発明の医薬組成物を対象に投与するステップを含む。
1.マンナンの酸化
サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)由来のマンナンを、100KDaカットオフ膜を使用する限外ろ過によりあらかじめ分取した。低分子量ろ過分画を回収し、過ヨウ素酸塩による酸化に供した。図1は、マンノースの完全性およびアルデヒド基の発生にわたった、過ヨウ素酸塩の理論上の作用を示す。図2において、マンナンの酸化後のこれらの基の発生は、実験的に実証されている。
さまざまな起源(チモシー(Phleum pratense)、オリーブ(Olea europea)、ヤケヒョウダニ(Dermatophagoides pteronyssinus)およびセイヨウヤマハンノキ(Alnus glutinosa))由来のアレルゲンを、グルタルアルデヒドを使用して重合した。図3は、その天然非重合形態中のアレルゲンの値にわたった重合されたアレルゲン中のアミノ基の減少を示す。アミノ基の存在は、ヨーロッパ薬局方(2.2.56項、アミノ酸の分析)に従ってニンヒドリンを用いた反応により決定した。
得られた結果は、ポリアクリルアミド電気泳動により実証されるように、BSAと酸化マンナンとの間にコンジュゲーションが存在したことを示した。[図4、(コンジュゲートされたBSA)]。同じ図は、限外ろ過による最も大きな100kDaの分画の中に保持されるコンジュゲートBSAの分画が、BSA単量体としてどれほど大きく現れたかを示す。これは、大きな百分率で形成されたと思われるコンジュゲートが変性状況下で、初期状態に戻ったことを暗示しており、予備酸化マンナンとのコンジュゲーション反応が十分な安定性を有する生成物を生じないことを示す。これらのコンジュゲートの安定化は、対応するより安定な二次アミンを得るために、コンジュゲーション反応において形成される、シアノ水素化ホウ素ナトリウムによるシッフ塩基の化学的還元を伴う、還元的アミノ化と称される化学過程により実施することができる。しかし、この反応は、出発試薬(マンナンおよびタンパク質)中のいずれにも存在しない、したがって、定義および特徴付けを必要とする、官能基および化学的実体(二次アミン)を生じる、初期物質の新しい化学的変換を暗示する。
ポリマー中の遊離アミノ基の有意な減少(図3)により、コンジュゲーションの成功が達成可能であったかは明確ではないが、予備酸化マンナンとチモシー(Phleum pratense)由来のアレルゲン重合体とのコンジュゲーションを、アルブミンに関して記載されたプロトコル(Masarova,J. and Mislovicova,D.2002.Int.J.Polymer.Anal.Charact.,7:106−116)に従って試験した。予想したように、グルタルアルデヒドを用いた重合後、遊離のリジンの量は、天然非重合抽出物に対する全アミノ酸の%で1/4.5である(図5)。
これらの結果は、チモシー(Phleum pratense)の重合試料(および他の重合アレルゲン)と酸化マンナンとの間のコンジュゲーションの欠落を明らかにした。この事実は、酸化後のマンノースの変形に関係する不利益(図1)(Shibuya,N.,et al.1988.Journal of Biological Chemistry,263:728−734)およびBSAのようなリジンに富んだタンパク質と形成されたコンジュゲートであっても安定性が欠落することと共に(図4)、重合アレルゲンワクチンの作製におけるその使用に関するこの方法論の却下を可能にする。
材料および方法
タンパク質抽出物の重合およびコンジュゲーションの方法は、下記のステップからなる:
1.手順は、チモシー(Phleum pratense)由来の凍結乾燥抽出物から開始し、この凍結乾燥抽出物を、必要体積のリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で、最終タンパク質濃度が2mg/mLに到達するように再構成する。その後、pHを、リン酸カリウム緩衝液またはリン酸ナトリウム緩衝液を使用して、必要に応じて抽出物のpHを低下または上昇させて7.2に調整し、タンパク質濃度を、pH調整に使用した緩衝液の体積を考慮に入れて計算する。
Ex.:出発タンパク質の量:チモシー(P.pratense)由来のタンパク質300mg
PBSの必要体積:150mL
pHを7.2に調整するために必要な体積:1mLの緩衝液
試料の最終濃度:1.986mg/mL
2.抽出物の重合およびコンジュゲーション反応:
重合化剤、この場合グルタルアルデヒドを、撹拌しながら、最終濃度が0.025Mに到達するまで抽出物に滴加する。
試料のコンジュゲーションのためのマンナンを、この時点で1:0.5(タンパク質質量:マンナン質量)の比でさらに加える。反応液は、15時間、4℃において撹拌しながら維持する。
Ex.:グルタルアルデヒドの初期濃度:2.5M。
抽出物に加える体積:1.5mL
マンナン(タンパク質:炭水化物の比1:0.5):90mg。
3.反応の停止:
抽出物を室温(25℃)に温め、粉末化グリシンを加えて、重合反応を停止させる。グリシンは過剰、例えば、グルタルアルデヒドに対して1:50の比でなければならない。グリシンを試料に溶解して、4℃において撹拌しながら2時間放置する。
Ex.:初期グリシン濃度(分子量:75.07):1.25M
グルタルアルデヒド濃度:0.025M
抽出物体積:152.5mL(初期151mL+1.5mLのグルタルアルデヒド)
加えるグリシンの量:14.31g
4.抽出物を、塩および非重合残基の可能性を除去するために、次いで7体積の蒸留水に対して透析する。100kDa細孔膜を用いたクロスフローろ過系(Pellicon、Merck Millipore)を使用する。
Ex.:抽出物体積:152.5mL
水の体積:1.525mL
5.最後に、マンナンと重合およびコンジュゲートされた抽出物を、0.22μmを介してろ過し、アリコートを取り、−60℃において凍結させ、保存のために凍結乾燥させる。
前記方法を適用する結果として、元々のアレルゲンに対して免疫学的に改善されたマンノシル化ポリマーが得られた。グルタルアルデヒドによる処置は、両方の構造(アレルゲンおよびマンナン)の結合を可能にし、重合およびコンジュゲーションを同時に引き起こし、このことは、下記の実施例(実施例3)において示される結果により実証される。
材料および方法
実施例2で得られた凍結乾燥試料の2mgのアリコートを、0.5mLの重水に溶解し、核磁気共鳴(nucleas magnetic resonance)(NRM)により、クライオプローブを装備した500MHz Bruker Advance分光計または600MHz Bruker Advanceで分析した。1次元プロトン共鳴スペクトル、2次元プロトン−炭素13ヘテロ核(hetronuclear)相関スペクトル(HSQC;Zwahlen et al.,1997.J.Am.Chem.Soc.119:6711−6721)および並進拡散により順序づけられた2次元スペクトル(DOSY,Wu et al.1995.J. Magn.Reson.A.115:260−264)を、製造業者のBruker Biospin Corporation(Billerica、Massachusetts、USA)により規格化および実行されたプロトコルに従って、スペクトル獲得およびプロセシングソフトウェアTOPSPINで、さまざまな試料から得た。
3.1.マンナンと重合された抽出物の適切なコンジュゲーションを可能にするより適切な割合を確立するための、チモシー(Phleum pratense)とさまざまな割合のマンナンとの接合重合の研究。
3.2.1 ガスクロマトグラフィーによる炭水化物分析
凍結乾燥材料の溶解液から出発して、全試料に関する乾燥重量中の炭水化物百分率を、ガスクロマトグラフィーを使用して、酸加水分解(アルジトール分析)により定量した(Fukuda,M. & Kobata,A.1993.Glycobiology.A Practical Approach. The practical Approach Series. Oxford University Press Inc.,New York.)。
−チモシー(Phleum pratense)の天然抽出物
−重合されたチモシー(Phleum pratense)
−マンナン(1:0.5)と重合されたチモシー(Phleum pratense)
結果は、重合試料(マンナン非含有)および天然抽出物に対して、接合重合に供された試料中でマンノースの有意な増加が示された。
NMRによる構造研究は、重合試料においてシグナルの広幅化を示し、サイズの増大を示し、これは、並進拡散DOSY(Diffusion Ordered SpectroscopY)による2次元スペクトルで裏付けられる(図10および11)。この2次元実験において、非重合タンパク質抽出物の場合、さまざまなサイズの材料が存在し、したがって、重合した場合にその平均分子サイズが増加する非常に異質な試料であることが観察できる。他方、抽出物をマンナンの存在下で重合した場合、重合体よりさらに低い拡散係数(より大きいサイズの指標となるデータ)を有する材料もまた得られ(多糖類が高分子量であるため)、多糖類およびタンパク質抽出物の間の結合または相互作用を示し、スペクトルの両方の部、炭水化物領域およびタンパク質領域が、同じ拡散係数を有するので、両方成分の間の相互作用を示している。これらの核磁気共鳴実験は、マンナンの存在下でグルタルアルデヒドを使用してタンパク質抽出物を重合後、タンパク質:マンナンのコンジュゲーションを裏付けている。
−マンナン非含有
−チモシー(Phleum pratense)由来の重合体
−マンナン(1:0.5)の存在下のチモシー(Phleum pratense)由来の重合体
マンナンの存在下で重合された試料は、マンナンの特徴的シグナルおよび試料それ自体の内在性炭水化物の特徴的シグナルを提示し、タンパク質抽出物と多糖類との間の相互作用を示す(図12)。
チモシー(Phleum pratense)により得られた結果から出発して、予備実験を、タンパク質:炭水化物の比(1:0.5)で実施したが、それにもかかわらず、得られた結果は、タンパク質材料と会合しなかった過剰のマンナン残基(図13、黒い円で区切られたシグナル)が観察されたので、チモシー(Phleum pratense)抽出物のそれぞれの場合ほど満足ではなかった。新たな重合を、媒体中のより低い炭水化物比で実施した(1:0.3および1:0.15)。遊離の形態(図13ボックスc 黒い円)ではなく、主にタンパク質と会合した形態で試料中にマンナンの組み込みが観察され(図13、ボックスb)ので比(1:0.3)を選択し、マンナンのこの組み込みは、比(1:0.15)による組み込みより高く、比1:0.3は最も大きな攪乱においても、タンパク質部に対応するスペクトル領域においても観察された(図13)。
図14は、比1:0.3のマンナンの存在下で重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)抽出物由来の試料の1次元プロトンスペクトルの定性比較を、マンナンの不在下で重合された試料および非重合抽出物試料と関連して示す。スペクトルは、マンナンと重合された試料中のマンナンに特異的なシグナルおよびタンパク質に特異的なスペクトル領域における、重合により起こる分光パターンの変化を示す。
凍結乾燥材料溶解液から出発して、全試料に関する乾燥重量中の炭水化物百分率を、ガスクロマトグラフィーにより定量した(Fukuda,M. & Kobata,A.1993.Glycobiology.Oxford University Press Inc.,New York)。
−コナヒョウダニ(D.farinae)天然抽出物
−重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)
−マンナン(1:0.3)と重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)
コナヒョウダニ(D.farinae)の抽出物および重合体は、内在性オリゴ糖残基を試料それ自体に含有する(ガスクロマトグラフィーによる決定でおよそ17−20%、グルコース、マンノースおよびガラクトースが多く存在する)。マンナンとの接合重合産物に関する結果は、マンナンを含まずに重合された試料および天然抽出物の両方に対して、マンノースの有意な増加を示した。
比(1:0.3)(タンパク質:マンナン)における同時の重合およびコンジュゲーションにおいて得られた試料を、NMRにより分析した。これらの結果は、重合試料におけるシグナルの広がりを示し、2次元スペクトルDOSY(図16)において裏付けられる分子サイズの増加を示した。チモシー(Phleum pratense)の場合と同様に、マンナンと重合された試料は均質であり、マンナンを含まずに重合された試料より大きなサイズであり、多糖類と、コナヒョウダニ(D.farinae)のタンパク質抽出物との間の会合、したがって、両方の成分のコンジュゲーションの確認を示す。
コナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな試料の透過電子顕微鏡法による画像により、本発明者らは、天然抽出物および重合抽出物の間の構造レベルの違いを観察できた。重合が、より高密度の粒子をもたらし、マンナンとのコンジュゲーションがさらに、ポリマー中に明らかにみられる形態学的および構造レベルの変化を生み出す場合、多糖類とタンパク質抽出物との間の会合のさらなる証拠である(図17)。
チモシー(Phleum pratense)の3種の試料の安定性を、水性媒体中の長期保存に対して比較し、3種の試料うちの1種はマンナン(タンパク質/マンナン比は1:0.5)の存在下で重合され、もう1種はマンナンの不在下で重合され、および非重合アレルゲンそれ自体であった。実施例3で分析したアリコートと等価のアリコート試料を、重水に溶解し、NMRにより分析して、その後4℃において保存した。試料はNMR管から取り出さず、他の操作もしなかった。保存4ヶ月後、NMR実験を、これらの溶解液条件下(4℃の重水)における試料の安定性をチェックするように、同じ取得パラメーターに従って反復した。初回と4か月後のスペクトルの差(分光器のそのままのTOPSPINソフトウェアにより実施されたスペクトルの減算)として表された結果は、重合試料が、天然抽出物(40%のシグナル喪失)より安定であることを示し、マンナンとのコンジュゲーションは、試料シグナルのわずか4%が喪失しただけで、試料の分解/沈殿の低指数を示したので、さらにより安定性を増加させることを示した(図18)。
5.1.−特異的IgE抗体による反応性アッセイ
材料および方法
IgE反応性アッセイを、阻害ELISA技術により実施した。96ウェルプレート(Microlon、高結合能、Greiner bio−one、Germany)を、0.05M炭素/重炭酸塩緩衝液、pH=9.6で希釈された1μgの天然抽出物/ウェルを播種した。このプレートを、4℃において一晩放置した。翌日、プレートを、PBS−t緩衝液(0.25%Tween−20含有リン酸緩衝液)で洗浄し、プレートに、各事例において対応する(イネまたはダニにアレルギーの)アレルギー患者由来の血清プールおよび阻害剤(天然抽出物、重合抽出物およびマンノシル化重合抽出物)を100μg/mLから0.01μg/mLの1/2連続希釈液で加えた。このプレートを混合物と一緒に、一晩インキュベートし、翌日PBS−tで洗浄後、ペルオキシダーゼ(Southern Biotech、USA)の1:2000希釈液により標識された抗ヒトIgEモノクローナル抗体と一緒にインキュベートした。プレートを、OPD系(Sigma Aldrich、USA)により30分間発色させた。反応を、水で1/10に希釈した塩酸で停止させ、プレートを492nmにおいて読み取った。
5.1.1 グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)のポリマーとのIgE反応性の喪失は、非マンノシル化ポリマーの反応性喪失と同等である。
チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな調製物の、これらのアレルゲンに対してアレルギーである患者の好塩基球を活性化する能力に対する評価を実施した。
好塩基球の活性化に対する評価を、市販のキットであるBASOTEST(登録商標)(ORPEGEN Pharma、Heidelberg、Germany)を使用して実施し、このキットは、フローサイトメトリーによる末梢血中の好塩基球活性化の百分率の測定を可能にした。手順:
1−末梢静脈血を、ヘパリンナトリウムを含むチューブに抽出する。
2−この血液を刺激緩衝液(IL−3含有)と一緒にインキュベートする
3−チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)由来のアレルゲン(天然、ポリマーおよびポリマー−マンナン)で刺激する。陰性対照(洗浄緩衝液だけ)および陽性対照(走化性ペプチドのN−ホルミル−メチオニン−ロイシン−フェニルアラニン(fMLP))も含まれる。
4−蛍光色素コンジュゲートモノクローナル抗体(抗CD203cおよび抗−CD63.FITC)で細胞を標識する。二重陽性細胞(CD203c/CD63)は、活性化好塩基球を反映している。
5−低張性緩衝液による赤血球の溶解
6−分析を、FC500血球計算器(Beckman Coulter)において実施した。活性化好塩基球を決定するための特異的標識は、CD203c+およびCD63+であった。
非重合アレルゲン(天然)の1つ1つと一緒にインキュベーション後の活性化好塩基球(CD203c+CD63+)の百分率は、予想されたように、高く、アッセイの陽性対照により得られた百分率と同様であった。他方で、インキュベーションを、チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)の両方の重合アレルゲンを用いて実施した場合、活性化の程度は減少した。ポリマーの好塩基球を活性化する能力のこの喪失は、これらのアレルゲン性の喪失を反映しており、図21に示すように、非マンノシル化およびマンノシル化ポリマーの両方と同等であった。これはすべて、マンノシル化ポリマーが、これら両方のアレルゲンに対して低下させたアレルゲン性を、従来の重合アレルゲン(非マンノシル化)により示されるアレルゲン性と同じ程度に維持していることを示している。
チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな調製物の、これらのアレルゲンに対してアレルギーである患者における皮膚試験陽性を生み出す能力に対する評価を実施した。
プリック試験
プリック試験は、それぞれ、チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)にアレルギーである患者の前腕の皮膚上に、チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)の各アレルゲン(天然、ポリマーまたはポリマー−マンナン)の液滴を、二連に置くことから成った。前記のように調製されたこれらのアレルゲンを、50%緩衝グリセロール生理食塩水溶液中同じタンパク質濃度に調製した。アレルゲンを、1mmのランセットで皮膚を穿刺することによって、液滴を介して真皮に導入した。アレルゲンは、患者の感作された肥満細胞と、これらの特異的IgEを介して反応し、脂肪細胞は活性化後ヒスタミンを放出する。放出されたヒスタミンは毛細管透過性を増し、液体滲出を生じ、これにより、穿刺の20分後に皮膚丘疹をもたらす。
記述統計学のために、平均およびそのそれぞれの95%信頼限界、標準偏差、中央値および対応する第1および第3四分位、変動係数ならびに値の範囲(最大値および最小値)を使用した。
5.3.1グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)のポリマーを用いたプリック試験におけるアレルゲン性の喪失は、非マンノシル化ポリマーのアレルゲン性の喪失より高い。
コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)に対して臨床的にアレルギーである、22人の患者、14人の男性および8人の女性を研究した。平均年齢は32歳であり、範囲は12から82歳であった。コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)の天然抽出物(修飾されていない)により誘導された丘疹の面積サイズの中央値は64.2mm2であり、25および75%四分位の値は、それぞれ、54.2および72.3mm2であった。重合抽出物に対応する値は、中央値が32.5mm2であり、四分位はそれぞれ、1.0および45.7であった。重合およびマンノシル化抽出物に関しては、中央値が24.1であり、四分位はそれぞれ16.3および33.8であった。
材料および方法
樹状細胞(DC)を、健康なドナーの末梢血単球から誘導し、GM−CSFおよびIL−4と一緒に5日間培養した。このようにして得られたDC(未熟)を、先に記載したように調製されたチモシー(Phleum pratense)のポリマー(コンジュゲートされたマンナン含有または非含有)に曝露し、これらの細胞による取り込みを評価した。取込みアッセイは、DCと調製物との接触の2時間後、フローサイトメトリーを用い、チモシー(Phleum pratense)由来の抽出物のこれらの色素による自己蛍光を使用して実行した。2つのパラメーター:a)DCにより捕捉されるアレルゲンの量(取込み率);b)内部移行能力を示す細胞の百分率を評価した。さらに、取込みアッセイを、システインを介して蛍光色素(Alexa M488)であらかじめ標識されたチモシー(Phleum pratense)のアレルゲンを用いて実施した。結果を、フローサイトメトリーおよび共焦点顕微鏡法により分析した。
図24Aにおいて観察できるように、DCにより捕捉されたチモシー(Phleum pratense)自己蛍光のマンノシル化ポリマーの量は、取込み率を反映するMFI(平均蛍光指数)によって、従来のポリマー(非マンノシル化)により捕捉された量より7倍を超えて高い。同じ図の左上部において、両方の調製物(チモシー(Phleum pratense)のマンノシル化ポリマーおよび非マンノシル化のポリマー)を捕捉する能力を有する細胞の量が表される。観察できるように、より高い蛍光を示す陽性細胞の百分率は、マンノシル化ポリマーと一緒にインキュベートされた細胞に対応する。これらの結果は、システインを介した蛍光色素(Alexa M488)による標識で確認された。図24Bにおいて観察できるように、二重陽性細胞(HLA−DRおよびAlexa488が同定される)の数は、細胞を、マンナンを含むポリマーと一緒にインキュベートした場合に非常により高く、このことは、この調製物の取込みがより多いことを暗示した。同じ図の下側において、平均蛍光値が表される。観察できるように、蛍光強度もまた、マンノシルポリマーと一緒にインキュベートされたDCにおいてより高かった。図24Cは、共焦点蛍光顕微鏡画像を示し、非マンノシル化ポリマーまたは天然アレルゲンと一緒にインキュベートされたDCと比較して、マンナンを含むポリマーと一緒にインキュベート(30分)されたDCのより高い取込みを見ることができる。これらの実験の結論は、マンノシル化ポリマーが、より多数のDCにより捕捉されること、およびこれらの捕捉もまたより大量であることである。
7.1樹状細胞によるサイトカイン産生のアッセイ
材料および方法
健康なドナーから単離された末梢血単球を、IL−4およびGM−CSFを用いて樹状細胞(DC)に分化させた。これらのDC(未熟)を、重合マンノシル化(PM)および非マンノシル化(P)のアレルゲン(チモシー(Phleum pratense))、50μg/mLと一緒にインキュベートした。サイトカイン濃度を、さまざまな調製物で樹状細胞を刺激した24時間後、これらの細胞の培養液上清において決定した。サイトカインの定量に使用した技術は、フローサイトメトリーマルチプレックスであった。
図25は、3つの独立した実験の平均を示す。
8.1.樹状細胞成熟アッセイ
材料および方法
樹状細胞(DC)を、健康なドナー由来の末梢血(バフィーコート)の単球から誘導し、GM−CSFおよびIL−4と一緒に5日間培養した。このようにして得られたDC(未熟)を、さまざまなアレルゲン性調製物(天然、ポリマーおよびポリマー−マンナン)に曝露して、これに応答したDCの成熟を評価した。成熟アッセイを、培養48時間後にフローサイトメトリーによりアッセイし、DCの成熟に関与する分子(HLA−II(DR)、CD80、CD83およびCD86)の発現を評価した。
8.1.1 これらの重合および/マンノシル化に従ったチモシー(Phleum pratense)アレルゲンによる、ヒト由来の樹状細胞(DC)の成熟。
図27において観察されるように、重合アレルゲンは、骨髄未熟DCを前記アレルゲンと一緒にインキュベートした後で、これらの成熟を誘導する。成熟の程度を、図に反映されたマーカーのDC表面発現に従って評価する。成熟に関与するすべてのマーカーは、非重合アレルゲンに対して、重合アレルゲンと一緒にインキュベートされたDCにおいて増大され、マンノシル化されるか、またはされないかに依存して有意差は存在しない。これらの結果は、DCの成熟の観点からすれば、コナヒョウダニ(D.farinae)のマンノシル化ポリマーが、従来のポリマー(非重合)と同様の挙動を取り、したがって、従来のアレルゲン(非重合)より高い成熟指数を示すことを示している。
材料および方法
末梢血ヒト細胞を用いたex vivo免疫化アッセイ
免疫化プロトコル
アレルゲン特異的エフェクターT細胞を、健康な個体のPBMCから、対応するアレルゲン性抽出物を負荷された自己成熟DCによる刺激の3ラウンド後に得た。簡潔に言うと、iDC(106/mL)を、完全DMEM培地において対応する抽出物(100μg/mL)と一緒に8時間インキュベートし、その後、ペプチドグリカン(1μl/mL)と一緒のインキュベーションにより成熟させた。あらかじめ洗浄した成熟樹状細胞(mDC)を、対応する抽出物と一緒に完全DMEM培地において再度6時間インキュベートし(1mL中106細胞)、その後すぐに放射線を照射した(3000rad)。放射線照射され、アレルゲンを負荷されたmDCを、その後、48ウェルプレートに分注し(106/mL)、IL−7(1μl/mL)の存在下でPBMC(107細胞/mL)と一緒に共培養した。最初の刺激の5日後、培養液にIL−2(10U/mL)を添加した。アレルゲン抽出物を負荷されたDCによるPBMCの同じ刺激および拡大過程を3回反復した。細胞のアレルゲン特異的IFNγ、IL−10およびIL−4の産生を、ELISPOTアッセイにより測定した。
9.1.1 グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)ポリマーは、非マンノシル化ポリマーのIFN−γおよびIL−10応答を、IL−4応答を増加することなく改善する。
図29において観察されるように、IFN−γおよびIL−10産生細胞の数は、従来のポリマー(非マンノシル化)で免疫化された培養液と比較して、重合およびマンノシル化アレルゲンで免疫化された培養液において、特異的応答で増加される。この増加は多数のIL−4産生細胞によりもたらされるものではなく、これは、TH2表現型への分極が存在していないことを示す。IL−4の増加のないIFN−γおよびIL−10の増加がマンノシル化ポリマーにより観察されるという事実は、このタイプの調製物に求められる免疫調節特性にとって非常に肯定的である。
マウスにおけるin vivo免疫化アッセイ
材料および方法
免疫化を、マンノシル化および非マンノシル化ポリマーを有するチモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンを用いて、これらのin vivoの免疫原性能力を評価するように、実施した。免疫化を、図30に示されるプロトコルを用いてBalb/cマウスにおいて実行した。
10.1 チモシー(Phleum pratense)のマンノシル化ポリマーによる免疫化は、非マンノシル化ポリマーによる免疫化より、抗原性刺激に対して高い増殖応答を生じる。
図33において観察できるように、応答細胞が、重合およびマンノシル化アレルゲンにより免疫化されたマウスの脾臓から採取された場合、従来の重合アレルゲン(非重合)で免疫化されたマウスの脾臓から採取された細胞と比較して、抗原に応答するT細胞の数を反映する増殖百分率が有意に高い。これは、重合およびマンノシル化コナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンの免疫原性は、非マンノシル化ポリマーの免疫原性より有意に高いことを示している。
図34(図34Aおよび34B)は、マンノシル化および非マンノシル化重合アレルゲンで免疫化されたマウス由来の、チモシー(P.pratense)アレルゲンで刺激された脾臓細胞の培養液上清において得られたさまざまなサイトカインの産生を表す。観察できるように、産生されたサイトカインのパターンは、脾臓細胞の由来に依存して、これらの多くに関して異なる。リンパ系細胞により産生されるこれらの変動を、表6に定量的方法で示す。
図35(図35Aおよび35B)は、マンノシル化および非マンノシル化重合アレルゲンで免疫化されたマウス由来の、コナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンで刺激された脾臓細胞の培養液上清において得られたさまざまなサイトカインの産生を表す。観察できるように、産生されたサイトカインのパターンは、脾臓細胞の由来に依存して、これらの多くに関して異なる。リンパ系細胞により産生されるこれらの変動を、表7に定量的方法で示す。
a)糖の酸化は、ヒドロキシル基(OH)を含有し、反応性アルデヒドの発生にとって基本である、隣接炭素原子との間の結合の破壊を生じる。前記破壊は、マンノース構造に影響を与え(Shibuya,N.,et al.1988.J.Biol.Chem.,263:728−734)、マンノース認識レクチンとのその結合能力を変化させ(Masarova et al.2001,Chem.Pap.55:130−135)そのDC活性化能力を変化させる(Sheng et al,2006.Immunology,118:372−383)。マンノースの構造的完全性の喪失は、酸化の程度を低減することにより最小化することができ(Masarova et al.2001,Chem.Pap.55:130−135)、穏やかな条件下でのコンジュゲーションに対するその効率は、マンノシル化されるタンパク質の特性に支配される(Weinberger et al.2013,J.Control Release,165:101−109)。マンノースをこれらの天然形態で保持するために、高温におけるグリコシル化反応を用いてタンパク質のマンノシル化を実行することが試みられているが、酸化の不在下で結果は好ましくない(Kanska et al.2008.Biotechnol. Appl.Biochem.49:57−64)。
b)その酸化後に活性化されたマンノースは、マンノシル化されるタンパク質の遊離のアミノ基と相互作用するべき反応性アルデヒドを発生させる。しかし、アミノ基は、グルタルアルデヒドそれ自体とのこれらの反応においてすでに使用されているので、タンパク質とグルタルアルデヒドとの重合は、これらのアミノ基の劇的な減少をもたらす。これらの状態下で、グルタルアルデヒドにより既に処置されたタンパク質をマンノシル化する、活性化マンノースの効率は非常に低いと思われ、グルタルアルデヒドが結合できるアミノ基を欠いた場合、グルタルアルデヒドの重合能力もまた非常に低いと思われる。(Silva et al.2004.Food Technol.Biotechnol.42:51−56)。この不都合さは、重合アレルゲンのマンノシル化に影響を与えるだけでなく、最終的にマンノシル化されることが意図され得る、グルタルアルデヒド(gutaraldehyde)と重合される任意のタンパク質のマンノシル化にも影響を与える。
すでに述べたように、ジアルデヒド、特にグルタルアルデヒドを、タンパク質(抗原)およびマンナンの混合物に付加することにより、抗原重合と同時に、抗原のマンナンへのコンジュゲーションを可能にし、このことにより免疫原性複合体またはワクチンを得ることを可能にする。
本発明の著者らは、ジアルデヒドを、抗原およびマンナンの混合物に付加することにより、抗原重合と同時に、抗原とマンナンとのコンジュゲーションを可能にし、このことが、前記複合体に対するアレルギー応答を誘発せずに、樹状細胞(DC)により認識および捕捉され得る、個体において免疫応答の刺激および/または誘導が可能な免疫原性複合体またはワクチンの獲得を可能にすることを見出した。
本発明の免疫原性複合体は、アレルゲンである場合、前記複合体に対するアレルギー応答が低い個体において、免疫応答を刺激および/または誘導可能にする特定の技術的特徴を有する。この特性は、対象に投与した場合、前記対象の免疫応答を刺激および/または誘導する医薬組成物を作り上げるための本発明の免疫原性複合体の使用を可能にし、および、例えば、アレルギー、感染性疾患または新生物の治療においてワクチンとしての使用を適切にする。
別の態様において、本発明は、対象においてアレルゲンにより引き起こされる感染性疾患、新生物またはアレルギー反応を予防および/または治療する方法に関し、前記方法は、本発明の免疫原性複合体または本発明の医薬組成物を対象に投与するステップを含む。
1.マンナンの酸化
サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)由来のマンナンを、100KDaカットオフ膜を使用する限外ろ過によりあらかじめ分取した。低分子量ろ過分画を回収し、過ヨウ素酸塩による酸化に供した。図1は、マンノースの完全性およびアルデヒド基の発生にわたった、過ヨウ素酸塩の理論上の作用を示す。図2において、マンナンの酸化後のこれらの基の発生は、実験的に実証されている。
さまざまな起源(チモシー(Phleum pratense)、オリーブ(Olea europea)、ヤケヒョウダニ(Dermatophagoides pteronyssinus)およびセイヨウヤマハンノキ(Alnus glutinosa))由来のアレルゲンを、グルタルアルデヒドを使用して重合した。図3は、その天然非重合形態中のアレルゲンの値にわたった重合されたアレルゲン中のアミノ基の減少を示す。アミノ基の存在は、ヨーロッパ薬局方(2.2.56項、アミノ酸の分析)に従ってニンヒドリンを用いた反応により決定した。
得られた結果は、ポリアクリルアミド電気泳動により実証されるように、BSAと酸化マンナンとの間にコンジュゲーションが存在したことを示した。[図4、(コンジュゲートされたBSA)]。同じ図は、限外ろ過による最も大きな100kDaの分画の中に保持されるコンジュゲートBSAの分画が、BSA単量体としてどれほど大きく現れたかを示す。これは、大きな百分率で形成されたと思われるコンジュゲートが変性状況下で、初期状態に戻ったことを暗示しており、予備酸化マンナンとのコンジュゲーション反応が十分な安定性を有する生成物を生じないことを示す。これらのコンジュゲートの安定化は、対応するより安定な二次アミンを得るために、コンジュゲーション反応において形成される、シアノ水素化ホウ素ナトリウムによるシッフ塩基の化学的還元を伴う、還元的アミノ化と称される化学過程により実施することができる。しかし、この反応は、出発試薬(マンナンおよびタンパク質)中のいずれにも存在しない、したがって、定義および特徴付けを必要とする、官能基および化学的実体(二次アミン)を生じる、初期物質の新しい化学的変換を暗示する。
ポリマー中の遊離アミノ基の有意な減少(図3)により、コンジュゲーションの成功が達成可能であったかは明確ではないが、予備酸化マンナンとチモシー(Phleum pratense)由来のアレルゲン重合体とのコンジュゲーションを、アルブミンに関して記載されたプロトコル(Masarova,J. and Mislovicova,D.2002.Int.J.Polymer.Anal.Charact.,7:106−116)に従って試験した。予想したように、グルタルアルデヒドを用いた重合後、遊離のリジンの量は、天然非重合抽出物に対する全アミノ酸の%で1/4.5である(図5)。
これらの結果は、チモシー(Phleum pratense)の重合試料(および他の重合アレルゲン)と酸化マンナンとの間のコンジュゲーションの欠落を明らかにした。この事実は、酸化後のマンノースの変形に関係する不利益(図1)(Shibuya,N.,et al.1988.Journal of Biological Chemistry,263:728−734)およびBSAのようなリジンに富んだタンパク質と形成されたコンジュゲートであっても安定性が欠落することと共に(図4)、重合アレルゲンワクチンの作製におけるその使用に関するこの方法論の却下を可能にする。
材料および方法
タンパク質抽出物の重合およびコンジュゲーションの方法は、下記のステップからなる:
1.手順は、チモシー(Phleum pratense)由来の凍結乾燥抽出物から開始し、この凍結乾燥抽出物を、必要体積のリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で、最終タンパク質濃度が2mg/mLに到達するように再構成する。その後、pHを、リン酸カリウム緩衝液またはリン酸ナトリウム緩衝液を使用して、必要に応じて抽出物のpHを低下または上昇させて7.2に調整し、タンパク質濃度を、pH調整に使用した緩衝液の体積を考慮に入れて計算する。
Ex.:出発タンパク質の量:チモシー(P.pratense)由来のタンパク質300mg
PBSの必要体積:150mL
pHを7.2に調整するために必要な体積:1mLの緩衝液
試料の最終濃度:1.986mg/mL
2.抽出物の重合およびコンジュゲーション反応:
重合化剤、この場合グルタルアルデヒドを、撹拌しながら、最終濃度が0.025Mに到達するまで抽出物に滴加する。
試料のコンジュゲーションのためのマンナンを、この時点で1:0.5(タンパク質質量:マンナン質量)の比でさらに加える。反応液は、15時間、4℃において撹拌しながら維持する。
Ex.:グルタルアルデヒドの初期濃度:2.5M。
抽出物に加える体積:1.5mL
マンナン(タンパク質:炭水化物の比1:0.5):90mg。
3.反応の停止:
抽出物を室温(25℃)に温め、粉末化グリシンを加えて、重合反応を停止させる。グリシンは過剰、例えば、グルタルアルデヒドに対して1:50の比でなければならない。グリシンを試料に溶解して、4℃において撹拌しながら2時間放置する。
Ex.:初期グリシン濃度(分子量:75.07):1.25M
グルタルアルデヒド濃度:0.025M
抽出物体積:152.5mL(初期151mL+1.5mLのグルタルアルデヒド)
加えるグリシンの量:14.31g
4.抽出物を、塩および非重合残基の可能性を除去するために、次いで7体積の蒸留水に対して透析する。100kDa細孔膜を用いたクロスフローろ過系(Pellicon、Merck Millipore)を使用する。
Ex.:抽出物体積:152.5mL
水の体積:1.525mL
5.最後に、マンナンと重合およびコンジュゲートされた抽出物を、0.22μmを介してろ過し、アリコートを取り、−60℃において凍結させ、保存のために凍結乾燥させる。
前記方法を適用する結果として、元々のアレルゲンに対して免疫学的に改善されたマンノシル化ポリマーが得られた。グルタルアルデヒドによる処置は、両方の構造(アレルゲンおよびマンナン)の結合を可能にし、重合およびコンジュゲーションを同時に引き起こし、このことは、下記の実施例(実施例3)において示される結果により実証される。
材料および方法
実施例2で得られた凍結乾燥試料の2mgのアリコートを、0.5mLの重水に溶解し、核磁気共鳴(nucleas magnetic resonance)(NRM)により、クライオプローブを装備した500MHz Bruker Advance分光計または600MHz Bruker Advanceで分析した。1次元プロトン共鳴スペクトル、2次元プロトン−炭素13ヘテロ核(hetronuclear)相関スペクトル(HSQC;Zwahlen et al.,1997.J.Am.Chem.Soc.119:6711−6721)および並進拡散により順序づけられた2次元スペクトル(DOSY,Wu et al.1995.J. Magn.Reson.A.115:260−264)を、製造業者のBruker Biospin Corporation(Billerica、Massachusetts、USA)により規格化および実行されたプロトコルに従って、スペクトル獲得およびプロセシングソフトウェアTOPSPINで、さまざまな試料から得た。
3.1.マンナンと重合された抽出物の適切なコンジュゲーションを可能にするより適切な割合を確立するための、チモシー(Phleum pratense)とさまざまな割合のマンナンとの接合重合の研究。
3.2.1 ガスクロマトグラフィーによる炭水化物分析
凍結乾燥材料の溶解液から出発して、全試料に関する乾燥重量中の炭水化物百分率を、ガスクロマトグラフィーを使用して、酸加水分解(アルジトール分析)により定量した(Fukuda,M. & Kobata,A.1993.Glycobiology.A Practical Approach. The practical Approach Series. Oxford University Press Inc.,New York.)。
−チモシー(Phleum pratense)の天然抽出物
−重合されたチモシー(Phleum pratense)
−マンナン(1:0.5)と重合されたチモシー(Phleum pratense)
結果は、重合試料(マンナン非含有)および天然抽出物に対して、接合重合に供された試料中でマンノースの有意な増加が示された。
NMRによる構造研究は、重合試料においてシグナルの広幅化を示し、サイズの増大を示し、これは、並進拡散DOSY(Diffusion Ordered SpectroscopY)による2次元スペクトルで裏付けられる(図10および11)。この2次元実験において、非重合タンパク質抽出物の場合、さまざまなサイズの材料が存在し、したがって、重合した場合にその平均分子サイズが増加する非常に異質な試料であることが観察できる。他方、抽出物をマンナンの存在下で重合した場合、重合体よりさらに低い拡散係数(より大きいサイズの指標となるデータ)を有する材料もまた得られ(多糖類が高分子量であるため)、多糖類およびタンパク質抽出物の間の結合または相互作用を示し、スペクトルの両方の部、炭水化物領域およびタンパク質領域が、同じ拡散係数を有するので、両方成分の間の相互作用を示している。これらの核磁気共鳴実験は、マンナンの存在下でグルタルアルデヒドを使用してタンパク質抽出物を重合後、タンパク質:マンナンのコンジュゲーションを裏付けている。
−マンナン非含有
−チモシー(Phleum pratense)由来の重合体
−マンナン(1:0.5)の存在下のチモシー(Phleum pratense)由来の重合体
マンナンの存在下で重合された試料は、マンナンの特徴的シグナルおよび試料それ自体の内在性炭水化物の特徴的シグナルを提示し、タンパク質抽出物と多糖類との間の相互作用を示す(図12)。
チモシー(Phleum pratense)により得られた結果から出発して、予備実験を、タンパク質:炭水化物の比(1:0.5)で実施したが、それにもかかわらず、得られた結果は、タンパク質材料と会合しなかった過剰のマンナン残基(図13、黒い円で区切られたシグナル)が観察されたので、チモシー(Phleum pratense)抽出物のそれぞれの場合ほど満足ではなかった。新たな重合を、媒体中のより低い炭水化物比で実施した(1:0.3および1:0.15)。遊離の形態(図13ボックスc 黒い円)ではなく、主にタンパク質と会合した形態で試料中にマンナンの組み込みが観察され(図13、ボックスb)ので比(1:0.3)を選択し、マンナンのこの組み込みは、比(1:0.15)による組み込みより高く、比1:0.3は最も大きな攪乱においても、タンパク質部に対応するスペクトル領域においても観察された(図13)。
図14は、比1:0.3のマンナンの存在下で重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)抽出物由来の試料の1次元プロトンスペクトルの定性比較を、マンナンの不在下で重合された試料および非重合抽出物試料と関連して示す。スペクトルは、マンナンと重合された試料中のマンナンに特異的なシグナルおよびタンパク質に特異的なスペクトル領域における、重合により起こる分光パターンの変化を示す。
凍結乾燥材料溶解液から出発して、全試料に関する乾燥重量中の炭水化物百分率を、ガスクロマトグラフィーにより定量した(Fukuda,M. & Kobata,A.1993.Glycobiology.Oxford University Press Inc.,New York)。
−コナヒョウダニ(D.farinae)天然抽出物
−重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)
−マンナン(1:0.3)と重合されたコナヒョウダニ(D.farinae)
コナヒョウダニ(D.farinae)の抽出物および重合体は、内在性オリゴ糖残基を試料それ自体に含有する(ガスクロマトグラフィーによる決定でおよそ17−20%、グルコース、マンノースおよびガラクトースが多く存在する)。マンナンとの接合重合産物に関する結果は、マンナンを含まずに重合された試料および天然抽出物の両方に対して、マンノースの有意な増加を示した。
比(1:0.3)(タンパク質:マンナン)における同時の重合およびコンジュゲーションにおいて得られた試料を、NMRにより分析した。これらの結果は、重合試料におけるシグナルの広がりを示し、2次元スペクトルDOSY(図16)において裏付けられる分子サイズの増加を示した。チモシー(Phleum pratense)の場合と同様に、マンナンと重合された試料は均質であり、マンナンを含まずに重合された試料より大きなサイズであり、多糖類と、コナヒョウダニ(D.farinae)のタンパク質抽出物との間の会合、したがって、両方の成分のコンジュゲーションの確認を示す。
コナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな試料の透過電子顕微鏡法による画像により、本発明者らは、天然抽出物および重合抽出物の間の構造レベルの違いを観察できた。重合が、より高密度の粒子をもたらし、マンナンとのコンジュゲーションがさらに、ポリマー中に明らかにみられる形態学的および構造レベルの変化を生み出す場合、多糖類とタンパク質抽出物との間の会合のさらなる証拠である(図17)。
チモシー(Phleum pratense)の3種の試料の安定性を、水性媒体中の長期保存に対して比較し、3種の試料うちの1種はマンナン(タンパク質/マンナン比は1:0.5)の存在下で重合され、もう1種はマンナンの不在下で重合され、および非重合アレルゲンそれ自体であった。実施例3で分析したアリコートと等価のアリコート試料を、重水に溶解し、NMRにより分析して、その後4℃において保存した。試料はNMR管から取り出さず、他の操作もしなかった。保存4ヶ月後、NMR実験を、これらの溶解液条件下(4℃の重水)における試料の安定性をチェックするように、同じ取得パラメーターに従って反復した。初回と4か月後のスペクトルの差(分光器のそのままのTOPSPINソフトウェアにより実施されたスペクトルの減算)として表された結果は、重合試料が、天然抽出物(40%のシグナル喪失)より安定であることを示し、マンナンとのコンジュゲーションは、試料シグナルのわずか4%が喪失しただけで、試料の分解/沈殿の低指数を示したので、さらにより安定性を増加させることを示した(図18)。
5.1.−特異的IgE抗体による反応性アッセイ
材料および方法
IgE反応性アッセイを、阻害ELISA技術により実施した。96ウェルプレート(Microlon、高結合能、Greiner bio−one、Germany)を、0.05M炭素/重炭酸塩緩衝液、pH=9.6で希釈された1μgの天然抽出物/ウェルを播種した。このプレートを、4℃において一晩放置した。翌日、プレートを、PBS−t緩衝液(0.25%Tween−20含有リン酸緩衝液)で洗浄し、プレートに、各事例において対応する(イネまたはダニにアレルギーの)アレルギー患者由来の血清プールおよび阻害剤(天然抽出物、重合抽出物およびマンノシル化重合抽出物)を100μg/mLから0.01μg/mLの1/2連続希釈液で加えた。このプレートを混合物と一緒に、一晩インキュベートし、翌日PBS−tで洗浄後、ペルオキシダーゼ(Southern Biotech、USA)の1:2000希釈液により標識された抗ヒトIgEモノクローナル抗体と一緒にインキュベートした。プレートを、OPD系(Sigma Aldrich、USA)により30分間発色させた。反応を、水で1/10に希釈した塩酸で停止させ、プレートを492nmにおいて読み取った。
5.1.1 グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)のポリマーとのIgE反応性の喪失は、非マンノシル化ポリマーの反応性喪失と同等である。
チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな調製物の、これらのアレルゲンに対してアレルギーである患者の好塩基球を活性化する能力に対する評価を実施した。
好塩基球の活性化に対する評価を、市販のキットであるBASOTEST(登録商標)(ORPEGEN Pharma、Heidelberg、Germany)を使用して実施し、このキットは、フローサイトメトリーによる末梢血中の好塩基球活性化の百分率の測定を可能にした。手順:
1−末梢静脈血を、ヘパリンナトリウムを含むチューブに抽出する。
2−この血液を刺激緩衝液(IL−3含有)と一緒にインキュベートする
3−チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)由来のアレルゲン(天然、ポリマーおよびポリマー−マンナン)で刺激する。陰性対照(洗浄緩衝液だけ)および陽性対照(走化性ペプチドのN−ホルミル−メチオニン−ロイシン−フェニルアラニン(fMLP))も含まれる。
4−蛍光色素コンジュゲートモノクローナル抗体(抗CD203cおよび抗−CD63.FITC)で細胞を標識する。二重陽性細胞(CD203c/CD63)は、活性化好塩基球を反映している。
5−低張性緩衝液による赤血球の溶解
6−分析を、FC500血球計算器(Beckman Coulter)において実施した。活性化好塩基球を決定するための特異的標識は、CD203c+およびCD63+であった。
非重合アレルゲン(天然)の1つ1つと一緒にインキュベーション後の活性化好塩基球(CD203c+CD63+)の百分率は、予想されたように、高く、アッセイの陽性対照により得られた百分率と同様であった。他方で、インキュベーションを、チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)の両方の重合アレルゲンを用いて実施した場合、活性化の程度は減少した。ポリマーの好塩基球を活性化する能力のこの喪失は、これらのアレルゲン性の喪失を反映しており、図21に示すように、非マンノシル化およびマンノシル化ポリマーの両方と同等であった。これはすべて、マンノシル化ポリマーが、これら両方のアレルゲンに対して低下させたアレルゲン性を、従来の重合アレルゲン(非マンノシル化)により示されるアレルゲン性と同じ程度に維持していることを示している。
チモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)のさまざまな調製物の、これらのアレルゲンに対してアレルギーである患者における皮膚試験陽性を生み出す能力に対する評価を実施した。
プリック試験
プリック試験は、それぞれ、チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)にアレルギーである患者の前腕の皮膚上に、チモシー(P.pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)の各アレルゲン(天然、ポリマーまたはポリマー−マンナン)の液滴を、二連に置くことから成った。前記のように調製されたこれらのアレルゲンを、50%緩衝グリセロール生理食塩水溶液中同じタンパク質濃度に調製した。アレルゲンを、1mmのランセットで皮膚を穿刺することによって、液滴を介して真皮に導入した。アレルゲンは、患者の感作された肥満細胞と、これらの特異的IgEを介して反応し、脂肪細胞は活性化後ヒスタミンを放出する。放出されたヒスタミンは毛細管透過性を増し、液体滲出を生じ、これにより、穿刺の20分後に皮膚丘疹をもたらす。
記述統計学のために、平均およびそのそれぞれの95%信頼限界、標準偏差、中央値および対応する第1および第3四分位、変動係数ならびに値の範囲(最大値および最小値)を使用した。
5.3.1グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)のポリマーを用いたプリック試験におけるアレルゲン性の喪失は、非マンノシル化ポリマーのアレルゲン性の喪失より高い。
コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)に対して臨床的にアレルギーである、22人の患者、14人の男性および8人の女性を研究した。平均年齢は32歳であり、範囲は12から82歳であった。コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)の天然抽出物(修飾されていない)により誘導された丘疹の面積サイズの中央値は64.2mm2であり、25および75%四分位の値は、それぞれ、54.2および72.3mm2であった。重合抽出物に対応する値は、中央値が32.5mm2であり、四分位はそれぞれ、1.0および45.7であった。重合およびマンノシル化抽出物に関しては、中央値が24.1であり、四分位はそれぞれ16.3および33.8であった。
材料および方法
樹状細胞(DC)を、健康なドナーの末梢血単球から誘導し、GM−CSFおよびIL−4と一緒に5日間培養した。このようにして得られたDC(未熟)を、先に記載したように調製されたチモシー(Phleum pratense)のポリマー(コンジュゲートされたマンナン含有または非含有)に曝露し、これらの細胞による取り込みを評価した。取込みアッセイは、DCと調製物との接触の2時間後、フローサイトメトリーを用い、チモシー(Phleum pratense)由来の抽出物のこれらの色素による自己蛍光を使用して実行した。2つのパラメーター:a)DCにより捕捉されるアレルゲンの量(取込み率);b)内部移行能力を示す細胞の百分率を評価した。さらに、取込みアッセイを、システインを介して蛍光色素(Alexa M488)であらかじめ標識されたチモシー(Phleum pratense)のアレルゲンを用いて実施した。結果を、フローサイトメトリーおよび共焦点顕微鏡法により分析した。
図24Aにおいて観察できるように、DCにより捕捉されたチモシー(Phleum pratense)自己蛍光のマンノシル化ポリマーの量は、取込み率を反映するMFI(平均蛍光指数)によって、従来のポリマー(非マンノシル化)により捕捉された量より7倍を超えて高い。同じ図の左上部において、両方の調製物(チモシー(Phleum pratense)のマンノシル化ポリマーおよび非マンノシル化のポリマー)を捕捉する能力を有する細胞の量が表される。観察できるように、より高い蛍光を示す陽性細胞の百分率は、マンノシル化ポリマーと一緒にインキュベートされた細胞に対応する。これらの結果は、システインを介した蛍光色素(Alexa M488)による標識で確認された。図24Bにおいて観察できるように、二重陽性細胞(HLA−DRおよびAlexa488が同定される)の数は、細胞を、マンナンを含むポリマーと一緒にインキュベートした場合に非常により高く、このことは、この調製物の取込みがより多いことを暗示した。同じ図の下側において、平均蛍光値が表される。観察できるように、蛍光強度もまた、マンノシルポリマーと一緒にインキュベートされたDCにおいてより高かった。図24Cは、共焦点蛍光顕微鏡画像を示し、非マンノシル化ポリマーまたは天然アレルゲンと一緒にインキュベートされたDCと比較して、マンナンを含むポリマーと一緒にインキュベート(30分)されたDCのより高い取込みを見ることができる。これらの実験の結論は、マンノシル化ポリマーが、より多数のDCにより捕捉されること、およびこれらの捕捉もまたより大量であることである。
7.1樹状細胞によるサイトカイン産生のアッセイ
材料および方法
健康なドナーから単離された末梢血単球を、IL−4およびGM−CSFを用いて樹状細胞(DC)に分化させた。これらのDC(未熟)を、重合マンノシル化(PM)および非マンノシル化(P)のアレルゲン(チモシー(Phleum pratense))、50μg/mLと一緒にインキュベートした。サイトカイン濃度を、さまざまな調製物で樹状細胞を刺激した24時間後、これらの細胞の培養液上清において決定した。サイトカインの定量に使用した技術は、フローサイトメトリーマルチプレックスであった。
図25は、3つの独立した実験の平均を示す。
8.1.樹状細胞成熟アッセイ
材料および方法
樹状細胞(DC)を、健康なドナー由来の末梢血(バフィーコート)の単球から誘導し、GM−CSFおよびIL−4と一緒に5日間培養した。このようにして得られたDC(未熟)を、さまざまなアレルゲン性調製物(天然、ポリマーおよびポリマー−マンナン)に曝露して、これに応答したDCの成熟を評価した。成熟アッセイを、培養48時間後にフローサイトメトリーによりアッセイし、DCの成熟に関与する分子(HLA−II(DR)、CD80、CD83およびCD86)の発現を評価した。
8.1.1 これらの重合および/マンノシル化に従ったチモシー(Phleum pratense)アレルゲンによる、ヒト由来の樹状細胞(DC)の成熟。
図27において観察されるように、重合アレルゲンは、骨髄未熟DCを前記アレルゲンと一緒にインキュベートした後で、これらの成熟を誘導する。成熟の程度を、図に反映されたマーカーのDC表面発現に従って評価する。成熟に関与するすべてのマーカーは、非重合アレルゲンに対して、重合アレルゲンと一緒にインキュベートされたDCにおいて増大され、マンノシル化されるか、またはされないかに依存して有意差は存在しない。これらの結果は、DCの成熟の観点からすれば、コナヒョウダニ(D.farinae)のマンノシル化ポリマーが、従来のポリマー(非重合)と同様の挙動を取り、したがって、従来のアレルゲン(非重合)より高い成熟指数を示すことを示している。
材料および方法
末梢血ヒト細胞を用いたex vivo免疫化アッセイ
免疫化プロトコル
アレルゲン特異的エフェクターT細胞を、健康な個体のPBMCから、対応するアレルゲン性抽出物を負荷された自己成熟DCによる刺激の3ラウンド後に得た。簡潔に言うと、iDC(106/mL)を、完全DMEM培地において対応する抽出物(100μg/mL)と一緒に8時間インキュベートし、その後、ペプチドグリカン(1μl/mL)と一緒のインキュベーションにより成熟させた。あらかじめ洗浄した成熟樹状細胞(mDC)を、対応する抽出物と一緒に完全DMEM培地において再度6時間インキュベートし(1mL中106細胞)、その後すぐに放射線を照射した(3000rad)。放射線照射され、アレルゲンを負荷されたmDCを、その後、48ウェルプレートに分注し(106/mL)、IL−7(1μl/mL)の存在下でPBMC(107細胞/mL)と一緒に共培養した。最初の刺激の5日後、培養液にIL−2(10U/mL)を添加した。アレルゲン抽出物を負荷されたDCによるPBMCの同じ刺激および拡大過程を3回反復した。細胞のアレルゲン特異的IFNγ、IL−10およびIL−4の産生を、ELISPOTアッセイにより測定した。
9.1.1 グルタルアルデヒドを用いてマンノシル化されたチモシー(Phleum pratense)ポリマーは、非マンノシル化ポリマーのIFN−γおよびIL−10応答を、IL−4応答を増加することなく改善する。
図29において観察されるように、IFN−γおよびIL−10産生細胞の数は、従来のポリマー(非マンノシル化)で免疫化された培養液と比較して、重合およびマンノシル化アレルゲンで免疫化された培養液において、特異的応答で増加される。この増加は多数のIL−4産生細胞によりもたらされるものではなく、これは、TH2表現型への分極が存在していないことを示す。IL−4の増加のないIFN−γおよびIL−10の増加がマンノシル化ポリマーにより観察されるという事実は、このタイプの調製物に求められる免疫調節特性にとって非常に肯定的である。
マウスにおけるin vivo免疫化アッセイ
材料および方法
免疫化を、マンノシル化および非マンノシル化ポリマーを有するチモシー(Phleum pratense)およびコナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンを用いて、これらのin vivoの免疫原性能力を評価するように、実施した。免疫化を、図30に示されるプロトコルを用いてBalb/cマウスにおいて実行した。
10.1 チモシー(Phleum pratense)のマンノシル化ポリマーによる免疫化は、非マンノシル化ポリマーによる免疫化より、抗原性刺激に対して高い増殖応答を生じる。
図33において観察できるように、応答細胞が、重合およびマンノシル化アレルゲンにより免疫化されたマウスの脾臓から採取された場合、従来の重合アレルゲン(非重合)で免疫化されたマウスの脾臓から採取された細胞と比較して、抗原に応答するT細胞の数を反映する増殖百分率が有意に高い。これは、重合およびマンノシル化コナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンの免疫原性は、非マンノシル化ポリマーの免疫原性より有意に高いことを示している。
図34(図34Aおよび34B)は、マンノシル化および非マンノシル化重合アレルゲンで免疫化されたマウス由来の、チモシー(P.pratense)アレルゲンで刺激された脾臓細胞の培養液上清において得られたさまざまなサイトカインの産生を表す。観察できるように、産生されたサイトカインのパターンは、脾臓細胞の由来に依存して、これらの多くに関して異なる。リンパ系細胞により産生されるこれらの変動を、表6に定量的方法で示す。
図35(図35Aおよび35B)は、マンノシル化および非マンノシル化重合アレルゲンで免疫化されたマウス由来の、コナヒョウダニ(D.farinae)アレルゲンで刺激された脾臓細胞の培養液上清において得られたさまざまなサイトカインの産生を表す。観察できるように、産生されたサイトカインのパターンは、脾臓細胞の由来に依存して、これらの多くに関して異なる。リンパ系細胞により産生されるこれらの変動を、表7に定量的方法で示す。
Claims (48)
- 重合抗原、マンナンおよびジアルデヒドを含む免疫原性複合体。
- マンナンが、植物、真菌または酵母からもたらされる、請求項1に記載の免疫原性複合体。
- 酵母が、サッカロミセス属(Saccharomyces ssp.)、ピキア属(Pichia ssp.)およびカンジダ属(Candida ssp.)からなる群から選択される、請求項2に記載の免疫原性複合体。
- サッカロミセス属(Saccharomyces ssp.)が、S.セレビシエ(S.cerevisiae)である、請求項3に記載の免疫原性複合体。
- マンナンがアミノ基を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- アミノ基がリジンアミノ酸中に存在する、請求項5に記載の免疫原性複合体。
- 重合抗原が、相互に同じであるか、または異なっている少なくとも2つの抗原を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- ジアルデヒドが、グルタルアルデヒド、グリオキサル、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒドおよびアジポアルデヒドからなる群から選択される、請求項1から7のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- ジアルデヒドがグルタルアルデヒドである、請求項8に記載の免疫原性複合体。
- 重合抗原が、ジアルデヒドを介してマンナンに結合される、請求項1から9のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- 抗原が、重合抗原により物理的封入を用いてマンナンに結合される、請求項1から9のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- 抗原がアレルゲンである、請求項1から11のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- アレルゲンが、花粉、ダニ、上皮、真菌の胞子およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項12に記載の免疫原性複合体。
- 花粉が、チモシー(Phleum pratense)、オーチャードグラス(Dactylis glomerata)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)、ベレニアルライグラス(Lolium perenne)、カニツリグサ類(Trisetum spp.)、オリーブ(Olea europaea)、イトスギ属(Cuppresus spp.)、ブタクサ属(Ambrosia spp.)、カンバ属(Betula spp.)、プラタナス属(Platanus spp)、セイヨウハシバミ(Corylus avellana)またはセイヨウヤマハンノキ(Alnus glutinosa)の種に由来する、請求項13に記載の免疫原性複合体。
- ダニが、ヤケヒョウダニ(Dermatophagoides pteronyssinus)、コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)またはネッタイタマクマダニ(Blomia tropicalis)の種に属する、請求項13または14に記載の免疫原性複合体。
- 上皮が、イエネコ(Felis domesticus)またはイエイヌ(Canis familiaris)の種に属する、請求項13から15のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- 真菌の胞子が、アルテルナリア・アルテルナータ(Alternaria alternata)またはアルテルナリア・テラヌイス(Alternaria tenuis)の種に属する、請求項13から16のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- 抗原:マンナンの比が、1:10と1:0.1との間の範囲、好ましくは、1:0.3または1:0.5である、請求項1から17のいずれか一項に記載の免疫原性複合体。
- (i)抗原およびマンナンを含む溶解液を調製するステップ、ならびに(ii)ジアルデヒドを前記溶解液に加えるステップを含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の免疫原性複合体を得る方法。
- 重合反応を停止するための中和剤、好ましくは、グリシンの添加を含むステップ(iii)をさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 免疫原性複合体を単離するステップのステップ(iv)をさらに含む、請求項19または20に記載の方法。
- マンナンが、植物、真菌または酵母からもたらされる、請求項19から21のいずれか一項に記載の方法。
- 酵母が、サッカロミセス属(Saccharomyces ssp.)、ピキア属(Pichia ssp.)およびカンジダ属(Candida ssp.)からなる群から選択される、請求項22に記載の方法。
- サッカロミセス属(Saccharomyces ssp.)が、S.セレビシエ(S.cerevisiae)である、請求項23に記載の方法。
- マンナンがアミノ基を含む、請求項19から24のいずれか一項に記載の方法。
- アミノ基がリジンアミノ酸中に存在する、請求項25に記載の方法。
- 重合抗原が、相互に同じであるか、または異なっている少なくとも2つの抗原を含む、請求項19から26のいずれか一項に記載の方法。
- ジアルデヒドが、グルタルアルデヒド、グリオキサル、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒドおよびアジポアルデヒドからなる群から選択される、請求項19から27のいずれか一項に記載の方法。
- ジアルデヒドがグルタルアルデヒドである、請求項28に記載の方法。
- 抗原がアレルゲンである、請求項19から29のいずれか一項に記載の方法。
- アレルゲンが、花粉、ダニ、上皮、真菌の胞子およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項30に記載の方法。
- 花粉が、チモシー(Phleum pratense)、オーチャードグラス(Dactylis glomerata)、ギョウギシバ(Cynodon dactylon)、ベレニアルライグラス(Lolium perenne)、カニツリグサ類(Trisetum spp.)、オリーブ(Olea europaea)、イトスギ属(Cuppresus spp.)、ブタクサ属(Ambrosia spp.)、カンバ属(Betula spp.)、プラタナス属(Platanus spp)、セイヨウハシバミ(Corylus avellana)またはセイヨウヤマハンノキ(Alnus glutinosa)の種に由来する、請求項31に記載の方法。
- ダニが、ヤケヒョウダニ(Dermatophagoides pteronyssinus)、コナヒョウダニ(Dermatophagoides farinae)またはネッタイタマクマダニ(Blomia tropicalis)の種に属する、請求項31または32に記載の方法。
- 上皮が、イエネコ(Felis domesticus)またはイエイヌ(Canis familiaris)の種に属する、請求項31から33のいずれか一項に記載の方法。
- 真菌の胞子が、アルテルナリア・アルテルナータ(Alternaria alternata)またはアルテルナリア・テラヌイス(Alternaria tenuis)の種に属する、請求項31から34のいずれか一項に記載の方法。
- 抗原:マンナンの比が、1:10と1:0.15との間の範囲、好ましくは、1:0.3または1:0.5である、請求項19から35のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から18のいずれか一項に記載の免疫原性複合体および医薬として許容される担体を含む医薬組成物。
- アジュバントをさらに含む、請求項37に記載の医薬組成物。
- アジュバントが、水酸化アルミニウム、リン酸カルシウム、チロシン、モノホスホリルリピドAおよびキトサンからなる群から選択される、請求項38に記載の医薬組成物。
- 追加の活性物質をさらに含む、請求項37から39のいずれか一項に記載の医薬組成物。
- 前記追加の活性物質が、抗ヒスタミン剤、ステロイドホルモン、ヒスタミン受容体のアンタゴニスト、ロイコトリエンまたはこれらの混合物を含む、請求項40に記載の組成物。
- 組成物が、マクロ粒子、ナノ粒子またはリポソームで製剤化される、請求項37から41のいずれか一項に記載の組成物。
- 組成物が、固体の薬学的投与形態、液体の薬学的投与形態または分散系を含む薬学的投与形態である、請求項37から42のいずれか一項に記載の組成物。
- 医薬組成物が、非経口、鼻腔内、口周囲、舌下、経口、経皮または局所投与に適切な薬学的形態である、請求項37から43のいずれか一項に記載の組成物。
- 医薬組成物の製造のための、請求項1から18のいずれか一項に記載の免疫原性複合体の使用。
- 対象において、免疫応答を刺激および/または誘導するための、請求項45に記載の使用。
- ワクチンとしての、請求項45に記載の使用。
- 対象における、感染性疾患、新生物またはアレルギー治療のための、請求項45から47のいずれか一項に記載の使用。
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