JP2017518367A - ストレプトコッカス・スイス感染に対するワクチン組成物 - Google Patents

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Abstract

有効量のIdeSsuis,rIdeSsuis,又はこれらの類縁体若しくは断片から選択される少なくとも1種のポリペプチド,又はこれらをコードするポリヌクレオチドを含有するワクチン組成物を開示する。このワクチン組成物は,ブタ又はヒトでのストレプトコッカス・スイス感染の予防処置,集団的発症防止処置又は治療的処置に用いられる。

Description

本発明は,哺乳類,特にブタ及びヒトの,ストレプトコッカス・スイスに対する免疫と保護のためのワクチン組成物及びその使用に関する。
ストレプトコッカス・スイス〔Streptococcus suis (S. suis)〕は,ブタの気道,消化管及び生殖器に住み着く。S. suisはまた,ブタの最も重要な病原体の一つでもあり,髄膜炎,敗血症,関節炎及び心内膜炎等のような種々の疾患を引き起こす。
S. suis感染は,世界中で養豚業における大きな生産ロスの原因となっている。S. suis感染を治療するためには,抗生物質が一般に用いられている。しかしながら,しばしば起こる再感染,並びに抗生物質の使用を減らすことについての,進行中の種々の議論が,代替的管理手段の必要性を強調している。欧州では,承認されたワクチンはないが,自家細菌ワクチン(bacterin)が一般に用いられている。主たる欠点は,これらのワクチンが相同の血清型に対してしか防御しない,という事実である。しかるにS. suisは,非常に多様な生物であり,種々の血清型のものが子ブタの罹患の原因となっている。特に,血清型2株は,世界中で子ブタの疾病に重要な役割を演じている。
S. suis血清型2は,アジアにおいて成人の髄膜炎を引き起こすことが確認されているが,今日までのところ,ヒト間でのS. suisの伝染は検出されていない。
一般に,感染により,親和性の成熟とアイソタイプスイッチングへと至る,初期の抗原特異的免疫グロブリンM(IgM)応答が引き起こされる。更に,感染前から存在しているIgM抗体(これは自然に生じている)は,生来の免疫を適応免疫にリンクさせるのに重要である。
ブタにおいては,IgMは,モノマー型の膜IgM(mIgM)として,特に重要である,何故なら,ブタではIgDが失われているため,IgMが,存在している唯一のB細胞受容体だからである。更には,生まれたばかりの子ブタでは,IgM合成はIgG及びIgAの合成よりもずっと早期に始まる。初乳中のIgMは,病原体に対する防御(これは補体を介した殺菌によって行われる)に極めて重要である。従って,IgM抗体は,種々の病原体に対する防御において重要である。
食作用に対して病原体を保護している今までに知られている不可欠の病原性因子であるカプセルのうちで,S. suis血清型2の種々の病原性因子又は病原性関連因子が,同定されてきた。S. suis血清型2の多数の表面結合性及び分泌性タンパク質が,他の病原性連鎖球菌の相同因子と同じ又は大変類似した機能を示す。Streptococcus pyogenes, Streptococcus equi subspecies equi 及びStreptococcus equi の亜種zooepidemicus等の種々のヒト又は動物の病原体は,互いに相同体である特異的IgGエンドぺプチダーゼを発現する。
S. suisに対して独特の機能をもった表面結合性又は分泌性の因子が,初めて,Seeleらによって記述された(”dentification of a Novel Host-specific IgM Protease in Streptococcus suis.” 2013; Journal of Bacteriology, 195: 930-940)。Seeleらは,このIgMプロテアーゼ(「IdeSsuis」と命名)が,IgGエンドペプチターゼとして機能しないことを示した。このIgMプロテアーゼは,細菌の表面のオプソニン化しているIgMを変質させ,従って,細菌ワクチンで初回免疫された子ブタの血中におけるS. suisの生存を促進する。IdeSsuisは,IgMに非常に特異的で,IgGもIgAも切断しない。しかしながら,Seeleらは,IdeSsuis,rIdeSsuis及びこれらの類縁体や断片について,S. suis感染症に対する効果的ワクチンとしての機能について何も述べていない。IdeSsuis IgMプロテアーゼ活性の中和が,細菌ワクチンやオプソニン化抗体を誘導する他の将来のワクチンの防護硬化を実質的に改善するかも知れない,ということが,単なる仮説としては唱えられている。しかし,IdeSsuis及び関連タンパク質が,S. suis感染症に対するワクチンにおいてそれ単独で免疫剤として用いられ得ることは開示されていない。
Baumsらは,"Surface-associated and secreted factors of Streptococcus suis in epidemiology, pathogenesis and vaccine development, Animal Health Research Reviews, 第10巻第1号65−83頁,2009年6月1日)で,宿主の因子や細胞とのS. suisの相互作用に寄与していると考えられる,細菌因子(表面結合性及び分泌性の双方)を開示している。種々の因子が,(i)それらの同定及び諸特徴;(ii)S. suisにおけるそれらの分布;並びに(iii)病原性,免疫反応及びワクチン接種のための重要性に関して,提示されている。この総説は,将来答えられるべく残っている多数の困難な問題を際立たせている。
本発明によって解決されるべき課題は,上記技術で記述された問題を克服することであり,S. suis感染症に対して免疫を与えて動物(特にブタ及びヒト)を保護するための,新たなワクチン組成物を提供することにある。
この問題は,本発明に従って,ワクチン組成物を提供することにより解決され,当該組成物は,
(a)IdeSsuisと命名されたタンパク質,その類縁体又は断片;
(b)rIdeSsuisと命名されたタンパク質,その類縁体又は断片;
(c)タンパク質IdeSsuis,その類縁体又は断片をコードするポリヌクレオチドを挿入したベクター;
(d)タンパク質rIdeSsuis,その類縁体又は断片をコードするポリヌクレオチドを挿入したベクター;
から選択される少なくとも1種のポリペプチド又は1種のベクターの有効量;及び
少なくとも1種の薬剤学的担体,希釈剤,又はアジュバンドを含んでなる。
発明の詳細な説明
本発明で用いられるワクチン組成物は,(a)又は(b)によって定義される単一のポリペプチド,薬剤学的担体又は希釈剤又はアジュバント又はこれらの混合物とともに含んでいる。さらに当該ワクチンは,(c)又は(d)によって定義される少なくとも単一のベクターを,薬剤学的担体又は希釈剤又はアジュバント又はこれらの混合物とともに含んでなる。
本発明の好ましいワクチン組成物は,(a)IdeSsuisが
(a.a)配列番号1のアミノ酸配列;
(a.b)配列番号1のアミノ酸配列の断片又は類縁体:又は
(a.c)IgMプロテアーゼ活性を有する(a.a)又は(a.b)の何れかの断片
を含んでいる。
本発明のさらに好ましいワクチン組成物は,(b)のrIdeSsuisが
(b.a)配列番号2,6,又は7のアミノ酸配列;
(b.b)配列番号2,6,又は7のアミノ酸配列の断片又は相同体;
(b.c)酸配列番号1のアミノの1〜34位までのアミノ酸が欠失してなるアミノ酸配列;
(b.d)配列番号1のタンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列に対し,少なくとも60%,好ましくは70%,最も好ましくは85%相同体であるアミノ酸配列;
(b.e)IgMプロテアーゼ活性を有する(b.a)又は(b.b)又は(b.c)又は(b.d)の何れかの断片;あるいは
(b.f)配列番号5のアミノ酸配列,又はこれに対し少なくとも95%相同であるアミノ酸配列を含んでなるか又は当該アミノ酸配列からなる,(b.a)又は(b.b)又は(b.c)又は(b.d)の何れかの断片,
を含んでなる又はよりなる。
配列番号2のアミノ酸配列は,配列番号1の配列を表しているが,アミノ酸1〜34(シグナルペプチド)を欠いており,但しHISタグが付加されている。配列番号1は,S. suisの血清型2株に由来していた。
配列番号6のアミノ酸配列は,配列番号2のN末端配列を表している。
配列番号7(「抗原rIdeSsuisB2」ともいう。)は,S. suis血清型7株の成熟IdeSsuisタンパク質の完全なアミノ酸配列を含むが,N末端にHISタグが付加されている。S. suis 血清型7株のIdeSsuisタンパク質は,配列番号1と比べて114個のアミノ酸からなる配列を欠いているため,タンパク質のC末端の半分が相違している。配列番号7のアミノ酸80〜414(いわゆるMac−1ドメインの高度保存部分)は,配列番号5の配列と97.9%が一致している。配列番号7と配列番号1との間の全体の同一性は,(N末端のHISタグと114個のアミノ酸のギャップとを考慮しなければ)96.4%である。
ここで用いられている用語「断片又は相同体」は,以下のように定義される:
「相同体」は,上に開示されたアミノ酸配列に類似しており,且つそれら元のアミノ酸配列(例えば配列番号1,2,6又は7)との相同性のレベルが,少なくとも60%,好ましくは70%,最も好ましくは85%を示すアミノ酸配列とみなすことができる。95%といったより高い相同性のレベルも,ここでは考慮されている。ここで用いられているように,相同性は,同一性を意味する。そのようなものとして,配列は,置換,欠失,又は挿入により,互いに異なっていてもよい。
同一性の程度は,デフォルト・パラメータ(例えば,Expect閾値:10,ワードサイズ:3,マトリックス:BLOMSUM62,ギャップコスト:Existence:11 Extension:1及びCompositional調整:条件つきの構成得点マトリックス調整)を伴ったblastpアルゴリズムを用いたタンパク質ブラストプログラムで決定することができる(BLASTは米国医学図書館の登録商標である)。このプログラムは,あるタンパク質のクエリ(query)を用いてタンパク質データベースを検索するのに用いられることができる。同一性は,整列したクエリとデータベース・シーケンスとの間での正確な一致箇所を示す。
好ましくは,アミノ酸「置換」は,1つのアミノ酸を類似した構造的及び/又は化学的特性を有する他のアミノ酸で置き替えた結果である(すなわち,保存的なアミノ酸の置き換え)。アミノ酸置換は,含まれているアミノ酸残基の極性,電荷,可溶性,疎水性,親水性,及び/又は両親媒性に基づいて行われ得る。例えば,非極性(疎水性)のアミノ酸としては,アラニン,ロイシン,イソロイシン,バリン,プロリン,フェニルアラニン,トリプトファン及びメチオニンが挙げられる。極性の中性アミノ酸としては,グリシン,セリン,スレオニン,システイン,チロシン,アスパラギン及びグルタミンが挙げられる。正に帯電した(塩基性)アミノ酸としては,アルギニン,リジン及びヒスチジンが挙げられる。負に帯電した(酸性)アミノ酸としては,アスパラギン酸及びグルタミン酸が挙げられる。
「挿入」又は「欠失」は,一般的には,約1個,2個又は3個のアミノ酸の範囲である。許容される変化は,組み換えDNA技術を用いてタンパク質中でアミノ酸の挿入又は欠失を系統的に行って,結果物としての組換えバリアントの活性を分析することによって,実験的に決定されることができる。これは,当業者にとってルーチンな実験以上のものを要しない。
「相同体」は,上記で開示されているのと類似の且つMac−1ドメイン(配列番号5)の高度に保存された部分又はこれに少なくとも95%相同であるアミノ酸配列,として代替的ないし追加的に定義できる。驚くべきことに,本発明者らは,このドメインが,IdeSsuisタンパク質の予想外の免疫原性活性を主として担っており,それ単独で,ワクチン接種された動物に免疫保護を付与するのに十分であることを見出した。アミノ酸配列において部分的に大きな変化を示しその結果約60%まで相同性レベルが低下しているS. suisの種々の血清型が存在している。しかしながら,それら種々の血清型間で,上記の高度に保存されたMac−1ドメインは僅かな変化しか示さず,例えば,血清型2と血清型7との間では97.9%である。
したがって,本発明のアミノ酸(及びこれをコードする核酸)は,Mac−1ドメインの内側よりも外側においてより高レベルの変化を示す,ということが納得できる。
用語「断片」は,同様に定義できる(上記参照)。相同体よりも短いアミノ酸配列(アミノ酸およそ400個未満)をいう。これは,Mac−1ドメイン(配列番号5)の高度保存部分又はこれと少なくとも95%相同であるアミノ酸配列,を含んでなるか又は当該アミノ酸列からなる。必須要件ではないが,断片は,IgMプロテアーゼ活性を有しているものとして定義することができる。これらの断片は,本発明のワクチンにおいて単独の活性成分として用いられることができる。
このように,好ましい態様では,本発明のワクチン組成物は,配列番号5のアミノ酸配列又はこれに少なくとも95%相同であるアミノ酸配列を含んでなるか又は当該アミノ酸配列からなるタンパク質を,含んでなるか,又は当該タンパク質から本質的になるか,又は当該タンパク質からなる。尚も更に好ましい態様では,このタンパク質(又はこれをコードするベクター)は,唯一の活性成分又は免疫原性成分である。
ワクチン組成物の文脈において用いられている用語「含んでなる」は,更なる活性成分又は免疫原性成分が存在してもよいことを意味する。「からなる」は,更なる成分が存在しないことを意味し,「から本質的になる」は,ワクチンの本質的特性に大きな影響を与えることのない特定の更なる成分(すなわち不活性成分又は免疫原性でない成分)が存在できることを意味する。
好ましい態様において,本発明は,配列番号1のタンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列と少なくとも60%,70%,85%又は95%相同のものであるrIdeSsuisタンパク質及び/又は配列番号5のアミノ酸配列又はこれと少なくとも95%相同であるアミノ酸配列を含んでなるか又は当該アミノ酸配列からなるrIdeSsuisタンパク質から本質的になるワクチン組成物を提供する。
上記定義は,これらのタンパク質をコードする本発明の核酸配列にも同様に適用される。相同の定義は同じであり,断片の長さは,核酸約1200未満であろう。
より好ましいのは,本発明において有効量の前記ポリペプチド(a)又は(b)の断片が,少なくとも1つの他のタンパク質との融合タンパク質の一部であるワクチン組成物である。
本発明の好ましいワクチン組成物は,(c)のポリヌクレオチドが,IdeSsuisとして定義されるタンパク質をコードする配列を含んでなる。すなわち,
(a.a)配列番号1のアミノ酸配列;
(a.b)配列番号1のアミノ酸配列の断片又は類縁体;又は
(a.c)IgMプロテアーゼ活性を有する(a.a)又は(a.b)何れかの断片。
特に好ましい本発明のワクチン組成物は,このポリヌクレオチドが,
(c.a)配列番号3の配列又はその相補配列;
(c.b)(c.a)の配列の断片;又は
(c.c)IgMプロテアーゼ活性を有するタンパク質をコードする(c.a)の配列の断片
を含んでなることを特徴とする。
本発明の更に好ましいワクチン組成物は,(d)のポリヌクレオチドがrIdeSsuisとして定義されるタンパク質をコードする配列,すなわち,
(b.a)配列番号2のアミノ酸配列;
(b.b)配列番号2のアミノ酸配列の断片又は類縁体;
(b.c)配列番号1のアミノ酸配列の1−34位までのアミノ酸を欠いているアミノ酸配列;
(b.d)配列番号1のタンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列に対し少なくとも60%,好ましくは70%,最も好ましくは85%相同であるアミノ酸配列:又は
(b.e)IgMプロテアーゼ活性を有する(b.a)又は(b.b)又は(b.c)又は(b.d)の何れかの断片;及び/又は
(b.f)配列番号5のアミノ酸配列又はこれと少なくとも95%相同であるアミノ酸配列を含んでなる又は当該アミノ酸配列からなる(b.a)又は(b.b)又は(b.c)又は(b.d)の何れかの断片
を含んでなる。
本発明の特に好ましいワクチン組成物は,ポリヌクレオチドが
(d.a)配列番号4,8又は9又はその相補配列;
(d.b)(d.a)の配列の断片;又は
(d.c)IgMプロテアーゼ活性を有するタンパク質をコードする(d.a)の配列の断片
を含んでなることを特徴とする。
本発明の好ましいワクチン組成物は,前記ポリヌクレオチドが,cDNA,DNA又はcRNA,RNAのものである。用語「核酸配列」は,ヌクレオチドのヘテロポリマー又はこれらのヌクレオチドの配列をいう。用語「核酸」及び「ポリヌクレオチド」は,ヌクレオチドのヘテロポリマーに言及するのに,ここでは交換可能に用いることができる。
更に好ましくは,本発明のワクチン組成物は,ベクターに組み込まれたポリヌクレオチドにより更に特徴づけられ,そのポリヌクレオチドは,ベクターの発現制御領域に,作動可能に連結されている。
この発現ベクターは,好ましくは1つ以上の制御配列を含む。用語「発現ベクター」は,一般に,DNA(RNA)配列からポリペプチドを発現するための,プラスミド又はファージ又はウイルス又はベクターをいう。発現ベクターは,以下のアッセンブリを含んだ転写ユニットを含んでなることができる。
(1)遺伝子発現における制御的役割を有する遺伝子要素,例えばプロモータ又はエンハンサー;
(2)mRNAに転写されて,タンパク質に翻訳される構造配列又はコード配列;及び
(3)適切な転写の開始配列及び停止配列。
酵母又は真核生物の発現システムで使用することを意図する構造単位は,宿主細胞によって翻訳されたタンパク質の細胞外分泌を可能にするリーダー配列を含むことが好ましい。あるいは組換えタンパク質が,リーダー又は輸送配列なしで発現されるところでは,N末端メチオニン残基を含んでいてもよい。このメチオニン残基は,発現した組み換えタンパクから,最終の生産物を与えるよう,実質的に切断されてもよく,されなくてもよい。
また,本発明のワクチン組成物は,生理学的に投与できる剤型で提供されることが好ましく,筋肉注射,静脈注射,皮下注射又は皮内注射,又は粘膜投与に適していることが好ましい。静脈内投与は,好ましさが相対的に低いことに注意すべきである。
更なる一面において,本発明は,配列番号5のアミノ酸配列又はこれに対し少なくとも95%相同のアミノ酸配列を有する,IdeSsuisの断片に向けられている。配列番号5は,Mac−1ドメインの高度に保存された部分に相当する。このドメインは,IgMプロテアーゼ活性を示すが,免疫原性効果は,この活性に必ずしも関連しない。例えば,本発明の範囲内には,プロテアーゼの活性中心がCys残基の突然変異により不活性化されている配列番号5の類縁体も存在する。この場合も,当該類縁体は,免疫応答を引き起こすためのワクチンとして有効であろう。
さらにまた,アミノ酸配列は,配列番号5に対して少なくとも95%の相同性を保持しているなら,S. suis感染症に対するワクチンとして,有効らしいことが判明した。これは単一のアミノ酸の置換,挿入,又は欠失を含んでいる。自然に存在するMac−1ドメインは,幾らかのバリエーションは示すものの,5%を超えては相違せず,換言すると,このドメインの95%以上の同一性を共有していることが判明した。典型的な,ストレプトコッカス・スイス配列は,異なった地理的領域(アメリカ,アジア,ヨーロッパ)で単離された株から得られ,異なる宿主生物(ヒト,ブタ)に由来していた。これらの株は,異なる血清型(1〜4,7〜9,14及び16,又はタイプ分類不能)に属している。これを,下記表1にまとめて示す。
Figure 2017518367
タンパク質WP_044671938,WP_002935529,WP_015647040,WP_023370787及びWP_044678723のMac-1ドメインについての配列情報は,配列番号10〜配列番号14に開示されている。配列番号5に対するそれらの相同性は95%を超えるので,それらは本発明の断片又は相同体の定義の範囲内にある。
更なる一面において,本発明は,配列番号6又は7,あるいは配列番号6又は7のタンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列と少なくとも60%,好ましくは70%,85%又は95%相同であるアミノ酸配列を含むrIdeSsuisタンパク質である。
本発明のもう1つの目的は,前記ベクターでトランスフェクトされた宿主細胞である。
本発明の更なる目的は,トランスフェクトされた宿主細胞であるベクター又は種々の生物において,組換えタンパク質の発現に適した条件下で,ゲスト抗原としてrIdeSsuisで定義されるタンパク質を生産するための方法を提供することである。
更なる一面において,本発明は,IdeSsuis又はrIdeSsuisタンパク質,上記で定義した類縁体又は断片を認識する抗体である。
この抗体は,好ましくは,ポリクローナル抗体,モノクローナル抗体,ヒト化抗体,キメラ抗体,及び合成抗体からなる群から選択される。
用語「抗体」は,ここでは,完全抗体,並びにエピトープに選択的に結合できる能力を有する抗体断片に対しても用いられる。このような断片としては,特に限定なしに,Fab,F(ab’),及びFv抗体断片がある。用語「エピトープ」は,抗体の抗原結合部位が結合できる抗原の抗原決定基を意味する。エピトープ決定因子は,通常,分子の化学的活性表面基(例えば,アミノ酸又は糖残基)からなり,通常,3次元構造及び特有の物理的特性を提示している。
本発明の抗体は,公知の何れの方法でも製造することができる。例えば,動物に免疫接種して特異的抗体を製造するために,本発明の純粋な完全IdeSsuis又はrIdeSsuisタンパク質,あるいはその断片/類縁体を製造し,免疫原として用いることができる。
ポリクローナル抗体の生産は,一般に知られている。詳細なプロトコルは,例えば,Green et al., Production of Polyclonal Antisera, Immunochemical Protocols (Manson 編), p.1-5 (Humana Press 1992)及びColigan et al., Production of Polyclonal Antisera in Rabbits, Rats, Mice and Hamsters, Current Protocols In Immunology, section 2.4.1 (1992) に見出すことができる。更に,専門家は,ポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体の精製及び濃縮に関する技術に精通している(Coligan et al, Unit 9, Current Protocols in Immunology, Wiley Interscience, 1994)。
モノクローナル抗体の生産も,一般に知られている。例えば,ハイブリドーマ法 (Kohler and Milstein, 1975, Nature, 256:495-497, Coligan et al., section 2.5.1-2.6.7; 及びHarlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual, page 726 (Cold Spring Harbor Pub. 1988)),,トリオーマ(trioma)法,ヒトB細胞ハイブリドーマ法 (Kozbor et al., 1983, Immunology Today 4:72),及びEBVハイブリドーマ法で,ヒトモノクローナル抗体を生産する方法 (Cole, et al., 1985, in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc., pp. 77-96) が挙げられる。
手短に言えば,本発明のタンパク質を含む混合物をマウスに注射することによって達成することができる。マウスにおける抗体の産生は,血清プローブを介してチェックされる。抗体の力価が十分な場合,マウスを殺して脾臓を摘出し,B細胞を単離する。B細胞は,ミエローマと融合させてハイブリドーマとする。このハイブリドーマがクローン化され,そのクローンが分析される。タンパク質に対するモノクローナル抗体を含む陽性クローンが選択され,抗体がハイブリドーマ培養物から単離される。モノクローナル抗体の単離及び精製には,多くの十分確立した技術がある。そのような技術としては,プロテインAセファロースを用いたアフィニティークロマトグラフィー,サイズ排除クロマトグライフィー,イオン交換クロマトグラフィーが挙げられる。例えば,Coligan et al., section 2.7.1-2.7.12 及びsection „Immunglobulin G (IgG)“, Methods In Molecular Biology, volume 10, p.79 – 104 (Humana Press 1992)を参照。
好ましくは,本発明は,ヒト化IdeSsuis又はrIdeSsuis特異的マウス抗体を提供する。
上記抗体は,S.suis感染症に罹患しているヒト又は動物(ブタ)患者の治療的処置のための非経口組成物の一部を形成し得る。しかしながら,それは同様に予防目的ので使われてもよい。
なお更なる一面において,本発明は,上述の抗体を製造するための上記で開示されたタンパク質の用途に向けられている。
本発明の他の一目的は,ブタにおけるストレプトコッカス・スイス感染の予防処置,集団的発症防止(metaphylactic)処置又は治療的処置を行うための,本発明のワクチン又は非経口組成物の使用を提供することである。更にここでは,本発明のワクチン又は非経口組成物を,ヒト患者のSsuis感染の予防薬又は集団的発症防止(metaphylactic)処置又は治療的処置のための使用が期待される。
特に好ましいのは,本発明のワクチン組成物の使用であり,治療がブタにおいて免疫応答を生じさせる一方,その免疫応答が,ストレプトコッカス・スイスによって産生されるタンパク質IdeSsuisに対する液性及び細胞性応答を活性化させることである。
当該処置(ワクチン接種)は,少なくとも1回又は2回の免疫接種を伴う。ブタ又はヒトにつき全体として投与される用量は,タンパク質およそ0.05〜2.0mgである。
本発明のワクチン組成物の調製は,当該分野で知られており,当業者に既知の諸々のハンドブックで説明されている。本発明のワクチン組成物の製造のために用いることができる薬学的に許容される担体,希釈剤又はアジュバントとしては,限定するものではないが,以下のものを含むことができる:ミネラル塩アジュバント(例えば,アルミ系,カルシウム系,鉄系,ジルコニウム系),界面活性アジュバント(例えば,Quil A,QS-21,他のサポニン類),バクテリア由来アジュバント(例えば,N−アセチル ムラミル−L−アラニル−D−イソグルタミン(MDP),リポ多糖類(LPS),一リン酸化脂質A,酸トレハロース二ミコール酸エスエル(TDM),DNA,CpGs,細菌毒素),アジュバントエマルジョン類(例えば,FIA,モンタニド(Montanide),アジュバント65,リポバント(Lipovant)),リポソーム・アジュバント,ポリマー系アジュバント及び担体,サイトカイン(例えば,顆粒球−マクロファージ・コロニー刺激因子),炭水化物アジュバント,生きた抗原送達システム(例えば,バクテリア,ウイルス)。更に,担体は,チタン又はポリマーから作られた被覆されたパッチのような乾燥製剤を含むこともできる。本発明の用途であるワクチンの製剤化及び投与の技術は,Remington, The Science and Practice of Pharmacy", 22nd edition 中にも見出せる。
このように,本発明は,IdeSsuis若しくはrIdeSsuisと命名されたタンパク質又はその何れかの断片を含んでなるワクチン組成物;あるいは発現ベクター中に組み込まれたタンパク質IdeSsuis若しくはrIdeSsuis又はその何れかの断片を発現するポリヌクレオチドを含むワクチン組成物に向けられており,その組換えタンパク質も好ましい。
発明者らは,以下のことを見出した:
(a)オプソニン化抗体の誘導は,S. suis細菌ワクチンの予防効能に極めて重要である
(b)IdeSsuisは,ワクチン接種された子ブタの血中でのS. suisの生存を促進する。
更に,発明者らは,ブタに唯一の抗原としてタンパク質rIdeSsuisだけをワクチン接種することで,S. suisに感染したブタを保護することを示した。この発明によれば,rIdeSsuisを用いたワクチン接種は,中和抗体を誘導することにより,S. suisのIdeSsuis IgMプロテアーゼによるIgMの切断を防止する。
本発明によると,組換えタンパク質rIdeSsuis又はその断片を用いるブタのワクチン接種は,再回復動物又はS. suis細菌ワクチンで免疫接種した子ブタとは対照的に,中和活性を有するIdeSsuis特異的IgG抗体の力価を高めた。さらに実施例1によれば,rIdeSsuisが,従来技術の細菌ワクチンよりもS. suis感染に対して,より高い免疫を提供することが示された。
更に,発明者らは,組換え型タンパク質rIdeSsuis又はその類縁体又はこれらの断片をワクチン接種したブタでは,血中のS.suisの生存が減少することを示した。
本発明の重要な一面は,上記したように,上記で定義したタンパク質,核酸,これらの類縁体及び断片が,S. suis感染に対する防御を提供するための唯一の免疫原性剤として用いられ得るという驚くべき洞察にある。先行技術で用いられた細菌ワクチン等のように,他の如何なる活性成分も必要としない。このことは,実施例2に示す実験結果により支持されている。本発明のワクチンは,プラセボ/対照ワクチンと対比して,劇的に高められた効果を有する。実施例2の試料1,2の殺菌試験データ(図3および図4)参照。これらの実験結果から導かれる結論は,以下の通りである:
・rIdeSsuis(配列番号2)は,S. suisの種々の血清型全体にわたって免疫保護を付与する;
・高度に保存されたMac−1ドメイン(配列番号5)を少なくとも含んでいるタンパク質は,免疫保護を提供するのに十分である;
・高度に保存されたMac−1ドメイン(配列番号5)を少なくとも含んでいる他の血清型のIdeSsuisタンパク質も,たとえこのMac−1ドメイン外の全体的配列が血清型2株のそれと異なっていても(たとえある配列セグメントの全体が欠けていても),保護を誘導する。
本発明によれば,タンパク質IdeSsuis又はrIdeSsuis又はこれらの類縁体/断片は,融合タンパク質においても用いることができる。融合タンパク質は,もともとは別々のタンパク質をコードしている2以上の遺伝子を連結することによって作られる。この融合遺伝子は翻訳されて,もともとのタンパク質各々に由来する機能を有する単一又は多数からなる(multiple)ポリペプチドとなる。当該分野の状態では,融合タンパク質は,特定のアプリケーション(例えば関心あるタンパク質の探知,統合又は輸送)を単純化するのにしばしば用いられる。蛍光顕微鏡検査による検出のための標識は,目的のタンパク質に結合した緑色蛍光タンパク質(GFP)である。
IdeSsuisに連結して,抗原の送達及び免疫原性を改善することができた他のタンパク質は,免疫グロブリンのFC-断片,無毒のコレラ毒素のCTAサブユニット,変異した熱変化しやすい毒素,枯草菌胞子のコートタンパク質又は細菌のフラジェリンである。さらに,ウイルス又はファージ(例えば修飾したワクシニアウイルス・アンカラ(MVA),Hepatitis Bウイルス,λファージ,又はfd,M13若しくはfIのような繊維状バクテリオファージ)のタンパク質との融合タンパク質が,ウイルスのかけら又はウイルス様粒子の表面で,IdeSsuisの発現のために用いられることができる。
融合タンパク質それぞれの生産や精製の過程において,並びにアフィニティクロマトグラフィー,ウエスタンブロッティング,免疫組織化学又は蛍光顕微鏡検査による検出の間に,しばしば用いられる,いわゆるタンパク質タグを利用することで,融合タンパク質を検出することも可能である。タンパク質タグとしては,一般に短いアミノ酸配列であり,例えば,HISタグ,myc-タグ,HA-タグ,Step−タグ,GST-タグ,マルトース結合タンパク質-タグ又はチオレドキシン-タグを用いることができる。
本発明の,rIdeSsuis又はこの断片又は類縁体のような組換え型タンパク質を生産する方法は,いわゆる当業者に公知であり,また当業者に公知のハンドブックに記載されている。一般に,宿主細胞は,組換えタンパク質の生産のために目的とするタンパク質をコードするベクターでトランスフェクトするのに用いられる。一般にこれらの宿主細胞は,バクテリア(例えば,大腸菌,バチルス属又はラクトコッカス属株),ヒト(例えば293−T,HEK-293),マウス細胞系,昆虫細胞系,酵母系又は植物ベースのシステムであってもよい。
宿主細胞のトランフェクションには,プラスミド(例えば,pET,pQE)などの発現ベクター,ウイルス,ファージ(例えばバキュロウイルス,λファージ又は繊維状バクテリオファージ)を用いることができる。
典型的には,ワクチン又は非経口組成物が注射可能薬物,液体溶液又は懸濁液として調製される。
本発明の主題は,皮下,静脈内,筋肉内,皮内,又は粘膜投与用のワクチン又は非経口組成物でもある。
本発明のワクチンは,ブタ又はヒトのストレプトコッカス・スイス感染症の感染予防,集団的発症防止(metaphylactic)又は治療期の処置をなすのに用いられる。この処置は,少なくとも1回の,好ましくは2回の免疫接種を含む。1回だけの単独の免疫接種が実際には好まれるけれども,標準的な免疫接種は,プライムーブースト療法(すなわち,2回の区別されるワクチン接種を,通常含む。追加のワクチン接種は,通常,初回ワクチン接種後1−3週間,好ましくは約2週間の間隔をあけて,行われる。各回のワクチン接種の投与量は同じであっても異なっていてもよいが,双方のワクチン投与量は等しいことが好ましい。
動物又はヒト患者に投与されなければならない全体の投与量は,IdeSsuis又はrIdeSsuisタンパク質,上記で定義された類縁体又は断片として,およそ0.05〜2.0mgである。好ましい投与量は,0.1〜1.0mgであり,より好ましくは約0.5mgである。1回の単一のワクチン接種で十分なときは,この投与量が,1回の投与量として投与される。もし,1回よりも多くワクチン接種が適用されるならば,全体の投与量は,複数下位の投与に等しく分割される。例えば,2回のワクチン接種の場合,各回のワクチン接種の投与量はタンパク質およそ0.025〜1.0mgである。
本発明は,さらに以下の図を参照して,説明する。
図1は,ブタでのワクチン接種S.suisによるチャレンジ実験のタイムテーブルである。 図2は,図1のワクチン接種チャレンジ実験で得られた結果を示すグラフである。 図3は,プラセボを用いた場合及びrIdeSsuisワクチン接種した場合の殺菌分析図である。 図4は,対照グループに及びrIdeSsuis又はrIdeSsuis類縁体をワクチン接種した場合の殺菌分析図である。 さらに本明細書には,配列表が添付される。配列番号1は,タンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列を示す;配列番号2は,シグナルペプチドを有しない組換えタンパクrldeSsuisのアミノ酸配列を示す;配列番号3は,IdeSsuisをコードするヌクレオチド配列を示す;配列番号4は,rIdeSsuisをコードするヌクレオチド配列を示す;配列番号5は,IdeSsuisのMac−1ドメインの高度保存部分のアミノ酸配列を示す;配列番号6は,rIdeSsuis類縁体であるrIdeSsuis相同体のアミノ酸配列を示す;配列番号7は,rIdeSsuis類縁体であるrIdeSsuisB2のアミノ酸配列を示す;配列番号8は,rIdeSsuis類縁体であるrIdeSsuis相同体をコードするヌクレオチド配列を示す;配列番号9は,rIdeSsuis類縁体であるrIdeSsuisB2をコードするヌクレオチド配列を示す;配列番号10は,WP_044671938のアミノ酸91−425 のアミノ酸配列を示す;配列番号11は,WP_002935529.のアミノ酸91−425のアミノ酸配列を示す;配列番号12は,WP_015647040のアミノ酸92−426のアミノ酸配列を示す;配列番号13は,WP_023370787のアミノ酸92−426のアミノ酸配列を示す;配列番号14は,WP_044678723のアミノ酸92−426のアミノ酸配列を示す。
以下の実施例に基づき,本発明を説明する。下記実施例は,本発明の好ましい一態様として理解されるだけであり,本発明を限定するものではない。
実施例1
以下の実施例は,S. suisに感染した子ブタに,ワクチン接種チャレンジに実験を行った後の実験データを示している。
種々のS. suis血清型(血清型2及び血清型9)及び感染ルート(静脈投与及び鼻腔投与)についての子ブタでのワクチン接種チャレンジ実験の確立
図1に簡単に示すように,5週齢の子ブタが,rIdeSsuisワクチンで初回(prime)ワクチン接種された。7週齢で,これらの子ブタは,rIdeSsuisで追加抗原刺激(booster)された。筋肉内注射による細菌ワクチンを初回のワクチン接種されたもう1つのグループでも,追加抗原刺激された(図1内の表1に示される)。子ブタのもう1つのグループでは,7週齢で,細菌ワクチンを用いて初回ワクチン接種だけされた。子ブタの最後のグループは,バッファとアジュバントからなるプラセボで二回ワクチン接種された。子ブタは,鼻腔内での2回目の免疫接種の2週間後,チャレンジされた。子ブタは,8時間おきにモニタ−された。動物保護の理由から急性多発関節炎又は重篤な髄膜炎の臨床徴候の場合と同様に,子ブタが無気力で食欲不振に関連して高熱を示した場合においても,安楽死させた。
生きながらえた子ブタは全て,感染の14日後に殺処分された。
組換えタンパク質rIdeSsuis自体を用いた子ブタの免疫接種は,S. suis血清型2感染から子ブタを保護するのに十分であることが実験から明らかになった(図2)。
実施例2
この実施例では,与えられたワクチンの有効性を評価するのに,殺菌分析を用いた。この殺菌分析は,テスト用動物の血中に,ある血清型のS.suisバクテリアを追加した後,生存している同血清型のS.suisバクテリアを決定することを伴う。もし,ある血清型に対して防御を示す抗体が,このテスト動物の血中に存在するならば,2時間の潜伏期間の間に,バクテリアは殺されるだろう。防御の程度は「生存係数(survival factor:SF)」として表される。生存係数は,120分後にカウントされたコロニー数と,テスト動物の血中へのバクテリア添加直後にカウントされたコロニー数との比率である。生存係数が低いことは,血中のバクテリアを有効に死滅させたことを意味し,したがって,テスト動物が有効に保護されたことを意味する。
組換え型IdeSsuis(配列番号2),組換え型IdeSsuisB2(配列番号7),及び組換え型IdeSsuis相同体(配列番号6)の発現及び精製は,アンピシリンを加えたLB培地での適切な株の増殖によって行われた。タンパク質の発現は,IPTGの添加によって誘導された。自然の環境下でのNi2+−ニトリロ三酢酸アフィニティクロマトグラフィーによる組換え型タンパク質の精製は,メーカー(Macherey-Nagel)の推奨にしたがって行われた。
子ブタの免疫接種:
子ブタは,0.25mgのrIdeSsuis又は0.25mgのrIdeSsuisB2又は0.5mgのrIdeSsuis相同体で,アジュバントとして20%[vol/vol]のEmulsigenを含んでいるワクチン1.5mlを,初回及び追加抗原投与(プライム及びブースター)方式でワクチン接種した。
試験1
2頭又は4頭の同腹の子ブタが,無作為に,2つの試験グループ(1グループのn=9):対照グループ1(プラセボ),rIdeSsuis(配列番号2)で免疫接種されるグループ2に分配された。これらの動物は,以下のテストスキームにしたがって,免疫接種され,テストされた。
Figure 2017518367
図3に,実験結果を示す。
対照グループ(プラセボ)は,ワクチン接種グループよりも非常に高い生存係数を示した。組換え抗原rIdeSsuis(ワクチン接種グループ)は,血清型2株のタンパク質IdeSsuisの完全配列(配列番号2)を含み,血清型9株と同様に血清型2株のS. suisバクテリアを効率的に殺菌できる有効な抗体を誘導する。
試験2
同腹の4頭の子ブタのそれぞれが,以下の4つの試験グループ(n=6,但しグループ4についてはn=5)に無作為に分配された。グループ1:対照グループ(免疫接種なし),グループ2:rIdeSsuis相同体(配列番号6)で免疫接種,グループ3:血清型7株に由来するIdeSsuis(rIdeSsuisB2;配列番号7)で免疫接種,グループ4:配列番号2で免疫接種。これらの動物は,以下のテストスキームにしたがって,免疫接種され,テストされた。
Figure 2017518367
図4に,試験結果を示す。
これらの結果では,3つのワクチン接種グループと比べて,対照グループ(グループ1)が,かなり高い生存係数であることを示している。組換え型抗原rIdeSsuis相同体(グループ2)は,高度に保存されたMac−1ドメイン(IgM−プロテアーゼドメイン)を含むN末端断片を含むだけで,対照グループと比べてより優れた殺菌力を有する抗体を誘導した。グループ2の結果は,グループ4で得られた結果と比べることができる。抗原rIdeSsuisも,S. suis血清型2株の成熟したIdeSsuisタンパク質の完全なアミノ酸配列を含んでいて,血中でのS. suis血清型9株の生存をかなり減らす抗体を誘導する。血清型9株の生存は,抗原rIdeSsuisB2(グループ3)によって誘導された抗体によって,さらに一層減じられている。
rIdeSsuisB2(配列番号7)は,S. suis血清型7の成熟IdeSsuisタンパク質の完全なアミノ酸配列含み,配列番号1と比べてアミノ酸114個からなる配列が欠失しているため,当該タンパク質のC末端の半分が相違している。配列番号7のアミノ酸80〜414位(いわゆるMac−1ドメインの高度保存部分)は,配列番号5の配列と97.9%が対応している。残りのC末端部分は配列番号7と配列番号1との間の同一性が,96.4%である。
これらの実験結果から導き出される結論は,以下の通りである:
・rIdeSsuis(配列番号2)は,S. suisの種々の血清型全体にわたって,免疫保護を提供する,
・高度に保存されたMac−1ドメインを少なくとも含むアミノ酸は,免疫保護を提供するのに十分である。
・高度に保存されたMac−1ドメインを少なくとも含んでいる他の血清型のIdeSsuisタンパク質も,たとえこのドメインの外側の全体的配列が,血清型2株の配列のそれと異なっていても(たとえ特定の配列セグメントがまったく欠けていても),防御を誘導する。

Claims (23)

  1. 以下の群:
    (a)IdeSsuisと命名されたタンパク質,その類縁体又は断片;
    (b)rIdeSsuisと命名されたタンパク質,その類縁体又は断片;
    (c)該タンパク質IdeSsuis,その類縁体又は断片をコードするポリヌクレオチドが挿入されたベクター;及び
    (d)該タンパク質rIdeSsuis,その類縁体又は断片をコードするポリヌクレオチドが挿入されたベクター;
    から選択される少なくとも1種のポリペプチド又は少なくとも1種のベクターの有効量を含み,且つ
    薬剤学的担体,希釈剤又はアジュバントを少なくとも含んでなる,ワクチン組成物。
  2. (a)のIdeSsuisが,
    (a.a)配列番号1のアミノ酸配列;
    (a.b)配列番号1のアミノ酸配列の断片若しくは類縁体;又は
    (a.c)IgMプロテアーゼ活性を有する(a.a)若しくは(a.b)の何れかの断片
    を含んでなることを特徴とする,請求項1に記載のワクチン組成物。
  3. (b)のrIdeSsuisが,
    (b.a)配列番号2,6又は7のアミノ酸配列;
    (b.b)配列番号2,6又は7のアミノ酸配列の断片又は類縁体;
    (b.c)配列番号1のアミノ酸配列の1〜34位までのアミノ酸が欠失してなるアミノ酸配列;
    (b.d)配列番号1のタンパク質IdeSsuisに対して,少なくとも60%,好ましくは70%,最も好ましくは85%相同体であるアミノ酸配列;
    (b.e)IgMプロテアーゼ活性を有する(b.a)若しくは(b.b)若しくは(b.c)若しくは(b.d)の何れかである断片;あるいは
    (b.f)配列番号5のアミノ酸配列を含んでなる又は当該配列からなる(b.a)若しくは(b.b)若しくは(b.c)若しくは(b.d)の何れかの断片,又は当該断片と少なくとも95%相同であるアミノ酸配列
    を含むことを特徴とする,請求項1に記載のワクチン組成物。
  4. 配列番号5のアミノ酸配列又はこれと少なくとも95相同であるアミノ酸配列を含んでなる又は当該配列からなるタンパク質を含む又は実質的にからなる,請求項1に記載のワクチン組成物。
  5. 前記タンパク質又はベクターが,唯一の活性成分又は免疫原性成分である,請求項1〜4の何れか1項に記載のワクチン組成物。
  6. 配列番号1,2,6若しくは7のアミノ酸配列と少なくとも60%,70%,85%若しくは95%相同である及び/又は配列番号5のアミノ酸配列又はこれと少なくとも95%相同であるrIdeSsuisタンパク質より本質的になるものである,請求項1〜5の何れかに記載のワクチン組成物。
  7. 前記ポリペプチド(a)又は(b)の有効量の断片が,少なくとも1種の他のタンパク質との融合タンパク質の一部分であることを特徴とする,請求項1〜6の何れか1項に記載のワクチン組成物。
  8. 全体量として,約0.05〜2mgのタンパク質を含む,請求項1〜7の何れか1項に記載のワクチン組成物。
  9. 前記(c)のポリヌクレオチドが,請求項2に記載のタンパク質をコードする配列を含んでなることを特徴とする請求項1に記載のワクチン組成物。
  10. 前記ポリヌクレオチドが,
    (c.a)配列番号3の配列又はその相補配列;
    (c.b)(c.a)の配列の断片;又は
    (c.c)IgMプロテアーゼ活性を有するタンパク質をコードする(c.a)の配列の断片
    であることを特徴とする,請求項9に記載のワクチン組成物。
  11. 前記(d)のポリヌクレオチドが,請求項3に記載のタンパク質をコードする配列を含んでなることを特徴とする,請求項1に記載のワクチン組成物。
  12. 前記ポリヌクレオチドが,
    (d.a)配列番号4,8若しくは9の配列,又はこれらの相補配列;
    (d.b)配列(d.a)の配列の断片;又は
    (d.c)IgMプロテアーゼ活性を有するタンパク質をコードする(d.a)の配列の断片
    を含んでなることを特徴とする,請求項11に記載のワクチン組成物。
  13. 前記ポリヌクレオチドがDNA又はRNAであり,
    好ましくはベクター中に導入され,該ベクターの発現制御領域に作動可能に連結され,且つ該ベクターはプラスミド又はウィルスベクターである発現ベクターであることを特徴とする,請求項9〜12の何れか1項に記載のワクチン組成物。
  14. 生理学的に投与可能な,且つ筋肉内注射,静脈内注射,皮下注射,皮内注射又は粘膜投与に適した形で提供されることを特徴とする,請求項1〜13の何れかに記載のワクチン組成物。
  15. 配列番号5のアミノ酸配列を含んでなる又は当該アミノ酸配列からなるか,又はこれと95%相同であるアミノ酸配列を含んでなる又は当該配列からなる,ldeSsuisの類縁体又は断片。
  16. 配列番号6若しくは7のアミノ酸配列,又は配列番号6若しくは7のタンパク質IdeSsuisのアミノ酸配列と少なくとも60%,好ましくは70%,より好ましくは85%相同であるアミノ酸配列;又はそれらの類縁体若しくは断片
    を含んでなる又は当該配列からなるrIdeSsuisタンパク質。
  17. 請求項1〜16の何れか1項に記載のIdeSsuis又はrIdeSsuisタンパク質,類縁体,又は断片を認識する抗体。
  18. 請求項17の抗体を含んだ非経口組成物。
  19. 請求項1〜16の何れか1項に記載のIdeSsuis又はrIdeSsuisタンパク質の,請求項17に記載の抗体を製造するための使用。
  20. 請求項3,15,又は16に記載のタンパク質をコードするポリヌクレオチドでトランスフェクトした宿主細胞。
  21. ブタ又はヒトにおけるストレプトコッカス・スイス感染の予防処置,集団的発症防止処置,又は治療的処置における請求項1〜14の何れかに記載のワクチン組成物,又は請求項18に記載の非経口組成物の使用。
  22. ブタ又はヒトにおけるストレプトコッカス・スイス感染の予防処置,集団的発症防止処置,又は治療的処置における,請求項21に記載のワクチン組成物の使用であって,前記処置が,少なくとも1回,好ましくは2回の免疫接種を含むものである使用。
  23. ブタ又はヒトにおけるストレプトコッカス・スイス感染の予防処置,集団的発症防止処置,又は治療的処置における請求項22のワクチン組成物の使用であって,ブタ又はヒトに対して投与されるIdeSsuis又はrIdeSsuisの全体の投与量が0.05〜2.0mgである使用。
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