JP2017535603A - ツツガムシ病に対する免疫組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
細胞培養およびツツガムシ病リケッチアの感染
ツツガムシ病リケッチアBoryong抗原型(O.tsutsugamushi Boryong serotype)、疾病管理本部資源管理本部NCCP NO.14794をECV‐304細胞(血管内皮細胞株、Cell Line Service、ドイツ)に接種した後、37℃で7日間培養して細菌の増殖を誘導した。ツツガムシ病リケッチアに感染したECV‐304細胞は、10%(v/v)ウシ胎児血清(fetal bovine serum、アメリカcorning cellgro社製)を含むM199(韓国welgene社製)培養培地(culture medium)を用いて培養した。
ツツガムシ病リケッチアの精製
実施例1のツツガムシ病リケッチアに感染したEVC‐304細胞は33mMトリ‐ハイドロクロライド(tri‐hydrochloride)と250mM TS‐バッファーで表示したスクロース(sucrose)を含むpH7.4溶液で再懸濁され、直径1mmのガラス玉を用いて1分間細胞を粉砕し、細胞内にあるツツガムシ病リケッチアが細胞外に排出されるように誘導する。取得したツツガムシ病リケッチアを4℃で1200rpmで3分間遠心分離して細胞残渣を除去し、ツツガムシ病リケッチア懸濁液を取得した。取得したツツガムシ病リケッチア懸濁液は、90%パーコール(percoll;アメリカGE life science社製)を40%パーコール密度の濃度になるまで添加し、14,000rpmで60分間遠心分離して細胞由来残渣層と細菌だけで構成された層とに分離した。取得したツツガムシ病リケッチア層を集めてリン酸緩衝食塩水(Phosphate bufferd saline;PBS)で2回洗浄し、殺菌リン酸緩衝食塩水で再懸濁させた後、液化窒素を使用して凍結し、精製したツツガムシ病リケッチアを取得した。
ツツガムシ病リケッチア外膜小胞の精製
実施例1で取得した感染細胞のない培養上清液900mlは気孔の平均直径が0.22μmのフィルターシステム(アメリカcorning社製)を使用して濾過した後、アジ化ナトリウム(Sodium azide)0.02体積%を添加し、4℃でQuixStandBenchtop system(アメリカGE healthcare life sciences社製)と100kDa中空糸膜(hollow fiber membrane)を用いて50mlまで濃縮した。次に、濃縮物は0.22μmシリンジフィルター(アメリカPall life science社製)で濾過し、濾過物は4℃で3時間150,000gで遠心分離し、ツツガムシ病リケッチア外膜小胞ペレット(O.tsutsugamushi outer membrane vesicle pellet)を取得した。次に、取得したツツガムシ病リケッチア外膜小胞ペレットをさらに精製するために、1mlリン酸緩衝食塩水(PBS)で再懸濁させ、0.22μmシリンジフィルター(アメリカPall life science社製)で濾過した。
ツツガムシ病リケッチア小疱およびツツガムシ病リケッチアOMVの観察
4‐1:ツツガムシ病リケッチアの小疱(blebbing)の観察
ツツガムシ病リケッチアの小疱(blebbing)を観察するために、実施例1のツツガムシ病リケッチアに感染した細胞ペレットを0.1Mリン酸塩(phosphate、pH7.4)を含む2.5%グルタルアルデヒド(glutaraldehyde)で2時間固定した。ツツガムシ病リケッチアに感染したEVC‐304細胞ペレットは、洗浄した後、1%四酸化オスミウム(osmium tetroxide)に30分間静置し、エタノールで脱水し、ビームカプセル(Beam capsule)にエポキシ樹脂(イギリスElectron Microscope Sciences社製、製品名:Epon 812)とともに満たした。超薄(ultrathin)区域はウルトラミクロトーム(ultramicrotome、アメリカReichert‐Jung社製、製品名:UltraE)で切断し、酢酸ウラニル(uranyl acetate)およびクエン酸塩(citrate)に着色した。次に、電子顕微鏡(electron microscope、CM200transmission electron microscope(PHILLIPS、Netherlands))で観察し、ツツガムシ病リケッチア感染を確認した。観察結果は図1に示した。
実施例3で取得した精製されたツツガムシ病リケッチアのOMVを観察するために、前記実施例3の精製されたツツガムシ病リケッチアの一部をサンプルで200メッシュ(mesh)の炭素コーティングされた銅グリッド(CF200‐Cu carbon film、Electron Microscopy Sciences)に5分間静置した。前記銅グリッドは、1%酢酸ウラニル(uranyl acetate)に着色した。次に、空気中で乾燥し、CM200透過型電子顕微鏡(transmission electron microscopy;TEM、オランダPHILLIPS社製)で観察した。観察結果であるTEM写真は図2に示した。
ツツガムシ病リケッチア外膜小胞タンパク質の確認
実施例2で取得した精製したツツガムシ病リケッチアは、氷水槽のリン酸緩衝水溶液と超音波機器(アメリカFisher社製、モデル:Sonic Dismemrator model 300)30kHzの超音波を10秒間10回処理した。次に、5分間12,000rpmで遠心分離し、ツツガムシ病リケッチア溶解物(lysates)のタンパク質濃度をビシンコニン酸タンパク質アッセイキット(bicinchoninic acid protein assay kit、DC protein assay reagents、Bio‐Rad、USA)を用いて測定し、−70℃で保管した。
免疫沈降法の分析およびウェスタンブロットの分析
実施例3で分離したツツガムシ病リケッチア外膜小胞(OMV)に含まれたタンパク質の免疫沈降法(immunoprecipitation)を行うために、FS15マウスモノクローナル抗体(mouse monoclonal antibody)はタンパク質Gマグネチックビーズ(protein G magnetic Beads、イギリスBioLabs社製)10μlと混合し、1時間25℃で60rpmで攪拌しながら培養した。次に、IPバッファー(25mMトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(Tris)pH7.5、150mMNaCl、2.5mMエチレンジアミンテトラ酢酸(ethylene diaminetetraacetic acid;EDTA)、0.05%Triton X‐100および0.01%NaN3を含む)で3回洗浄した後、FS15抗体が結合したマグネチックGビーズを取得した。
56kDa組み換えタンパク質の分離および精製
7‐1:56kDa(Type specific antigen 56)遺伝子の増幅
56kDaタンパク質の88番から479番までのアミノ酸に該当する遺伝子部位(配列番号1)を増幅させるために、ツツガムシ全体遺伝子を鋳型で以下のプライマー対で遺伝子増幅法を(PCR)用いて得ようとする遺伝子部位を増幅した。
6個のヒスチジン(Histidine)残基が結合した56kDaタンパク質の過発現のためにpRSET‐Aベクター(Invitrogen、USA)に増幅された遺伝子を組み込むためにベクターをEcoR IとXho I制限酵素で(TAKARA、Japan)処理し、連結酵素を(NEB biolab、UK)用いて遺伝子とベクターとを連結した。組み換えタンパク質を得るために、BL21(DE3)大腸菌に形質導入を行ってアンピシリン抗生剤が入っているLB寒天皿に均一に展延して塗布してから37℃で一晩放置した。いくつかのコロニーの一つを選択してアンピシリンが入っているLB液体培地6mlに入れ、37℃で200rpmで攪拌し、一晩培養した。500mlのLB液体培地に前記で準備した飽和した大腸菌を5ml入れ、600nmでの吸光度が0.5になる時点で過発現のために0.2mM IPTG(sigma、USA)を入れ、37℃で3時間200rpmで攪拌した。
過発現した大腸菌を5000rpmで15分間遠心分離して集め、分解バッファー(Lysis buffer:50mM Tris pH=8.0、100mM NaCl、0.1% NaN3,0.1% TX‐100,0.1mM PMSF、1mM DTT)30mlで懸濁した。懸濁液を超音波破砕装置を用いて(70%)10秒間3回破砕した後、12000rpmで20分間遠心してペレット部分で組み換えタンパク質が含まれた大腸菌のタンパク質混合液を得る。組み換えタンパク質の精製のために、ペレットを溶解バッファー(PBS、0.5mM DTT、0.05% TX‐100、8M UREA)10mlで懸濁させた後、懸濁液を超音波破砕装置を用いて(70%)10秒間3回破砕した後、12000rpmで20分間遠心して上清液を得た。Ni‐NTAが結合したアガロースビーズ(Invitrogen、USA)が満たされたカラム(アガロースビーズの体積は4ml)に前記の上清液を注ぎ、不要なタンパク質を除去するために洗浄液(分解バッファーと組成が同様、pH=6.3)を40mlずつ3回流した。所望のヒスチジンが結合した56kDaタンパク質を得るために、溶出バッファー(分解バッファーと組成が同様、pH=4.5)を6個のチューブにそれぞれ4mlずつ流して集めた。各分画を10%SDS‐PAGEゲルに電気泳動を実施して量と純度が適切なチューブを選定し、56kDaタンパク質を精製した。この溶液で8M UREAを順に除去するために、3kDaサイズの孔を有している浸透圧ビニル(PIERCE、USA)に入れ、精製に使用された溶液と組成を同様にし、UREAの濃度だけ4M、2M、1M、0.5M、0.25M、0.1Mの順に減少させてそれぞれの濃度で24時間透析をする。透析が終了すると、内毒素の濃度が0.05EU/mlの濃度になるように除去した(Genescript、USA)。
56kDaタンパク質の免疫原性に対する動物実験
8‐1:実験動物の準備
本実施例8では、実施例2で取得・精製したツツガムシ病リケッチアの免疫原性を確認するために、動物実験を行った。本研究と類似の研究を実施した参考文献によると、各群当たり3匹〜5匹のマウスを使用したため、これを根拠として本実験例では各群当たり5匹のマウスを用いた。
ツツガムシ病リケッチア由来の外膜小胞の免疫原性を評価するために、下記の実験プロトコール通りに動物実験を実施した。
先ず、免疫蛍光法を用いて免疫原性を確認した。タンパク質抗原を有する細菌が塗抹されたガラススライドに1:1280まで階段希釈したマウス血清を反応させ、FITC‐結合抗マウスIgGと反応させた後、蛍光顕微鏡で抗体が生成されたか否かを観察した。
次に、ELISAの実験方法で、免疫原性確認のためのタンパク質抗原を96ウェルプレートにコーティングした後、マウス血清を1:1280まで階段希釈しており、これを96ウェルプレートに分注し、反応させた。その後、HRP‐結合抗マウスIgGを反応させ、HRPに対する基質を添加して反応させた。最後に、波長測定装置(BioTek Instruments、USA)で450nmで吸光度を測定し観察した。
Claims (15)
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)を含むツツガムシ病(scrub typhus)に対する免疫組成物。
- 前記外膜小胞は、平均直径が20〜200nmであることを特徴とする、請求項1に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物。
- 前記免疫組成物は、ツツガムシ病リケッチアの20〜110kDaタンパク質を含むことを特徴とする、請求項1に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物。
- 前記免疫組成物は、ツツガムシ病リケッチアの56kDaタンパク質(Type specific antigen 56)をさらに含むことを特徴とする、請求項3に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物。
- 前記56kDaタンパク質(Type specific antigen 56)をさらに含む免疫組成物は免疫原性に対する相乗効果を示すことを特徴とする、請求項4に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物。
- 細胞にツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)を感染させ、感染した細胞を培養し、培養した感染細胞を取得するステップと、
前記培養した感染細胞から感染細胞がない培養上清液を取得するステップと、
前記培養上清液を濾過および分離し、精製されたツツガムシ病リケッチア外膜小胞を取得するステップと、
を含む、ツツガムシ病(scrub typhus)に対する免疫組成物の製造方法。 - 前記精製されたツツガムシ病リケッチア外膜小胞を取得するステップは、
培養上清液を気孔の平均直径0.1〜0.3μmの濾過膜で濾過するステップと、
アジ化ナトリウムの添加および限外濾過(ultra−filtration)を行って濃縮物を取得するステップと、
前記濃縮物を濾過、遠心分離および再懸濁してツツガムシ病リケッチア外膜小胞を取得するステップと、
を含むことを特徴とする請求項6に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物の製造方法。 - 前記濃縮物を濾過、遠心分離および再懸濁する工程を2〜6回行うことを特徴とする請求項7に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物の製造方法。
- 前記精製されたツツガムシ病リケッチア外膜小胞は、ツツガムシ病リケッチアの20〜110kDaタンパク質を含むことを特徴とする請求項6に記載のツツガムシ病に対する免疫組成物の製造方法。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)を含むツツガムシ病(scrub typhus)に対する予防用薬学的組成物。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)および56kDaタンパク質(Type specific antigen 56)を含むツツガムシ病(scrub typhus)に対する予防用薬学的組成物。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)を含むツツガムシ病(scrub typhus)の予防および治療剤の製造のための用途。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)をこれを必要とする個体に有効量で投与することを特徴とするツツガムシ病の予防および治療方法。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)および56kDaタンパク質(Type specific antigen 56)を含むツツガムシ病(scrub typhus)の予防および治療剤の製造のための用途。
- ツツガムシ病リケッチア(O.tsutsugamushi)由来の外膜小胞(outer membrane vesicle)および56kDaタンパク質(Type specific antigen 56)をこれらを必要とする個体に有効量で投与することを特徴とするツツガムシ病の予防および治療方法。
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