JP2018512174A - 感染性疾患に対する抗体 - Google Patents

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Abstract

カンジダ属、好ましくはカンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス、フルコナゾール耐性カンジダ属、ストレプトコッカス、スタフィロコッカスによって引き起こされる感染に対する効果的な診断薬又は治療処置としての抗CaENO1抗体及びヒト化抗体を提供する。【選択図】図10

Description

本発明は感染性疾患に対する抗体に関する。特に、本発明はカンジダ、フルコナゾール耐性カンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスによって引き起こされる感染の診断及び治療のためのα−エノラーゼに対する抗体を提供する。
カンジダ疾患は、抗真菌療法を行っても、慢性であり、治療が困難であり、死亡率及び罹患率が高いことが多い。カンジダ属は、世界的にICU感染原因の第三位であり、全真菌感染の最大90%を占めている。
侵襲性カンジダ症の診断は、特にフルコナゾール予防法を受けている患者における特定の臨床的特徴の欠如及びカンジダ種の単離のための血液培養の低い感度から困難である。カンジダ属に対する陽性血液培養が、依然としてカンジダ血症の診断の標準的検査法(gold standard)となっている。しかしながら、カンジダ属単離には過度の時間がかかり、効果的な抗真菌療法の遅れを招く場合がある。カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)が最も重要なヒト真菌病原体である。特に、カンジダ・アルビカンス(C.アルビカンス)は皮膚、口腔組織、胃腸管及び膣を含む幾つかの部位で定着する日和見ヒト病原体である。C.アルビカンスは、50.4%の臨床的カンジダ血症の原因となっている主要病原体でもある。カンジダ血症はカンジダ酵母が血流中に入ることで生じる可能性があり、健常な人々には殆ど見られない。ここ数十年間に、免疫機能不全の患者集団の増加のために、カンジダ血症は重要な問題となっている。アムホテリシン(AmB)が真菌に対する抗真菌治療の標準薬であるが、この薬物の重大な副作用によりその臨床応用は制限されている。アゾールの長期にわたる広範な使用は、多剤耐性(MDR)の急速な発生につながり、抗真菌療法において大きな障害を生じる。幾つかの報告から、フルコナゾールに対する耐性の発生率が過去20年間で上昇していることが示されている。
エノラーゼは、解糖又は発酵が可能な全ての組織及び生物に存在する。ENO1は、解糖経路の主要要素として初めて特定された。ENO1はサイトゾル中で遍在的に発現し、プラスミノーゲン結合受容体として細胞表面上にも見られる。カンジダ・アルビカンスENO1ヌル突然変異体は、変化した薬剤感受性、菌糸形成及び病原性を示す。真菌病原体カンジダ・アルビカンスにおけるENO1の発現は、細胞増殖に重要である。カンジダ・アルビカンスにおけるENO1の突然変異により、グルコースの存在下での細胞増殖が阻害される。ScFvは、リンカーペプチドによって複合した重鎖(VH)及び軽鎖(VL)の可変領域からなる組換え抗体タンパク質である。以前の研究では、抗CaENO1 scFv抗体(CaS1)がファージディスプレイによって単離されているが、CaENO1とCaS1との間の相互作用(エピトープ)は明らかでない。CaENO1とプラスミノーゲンとの間の相互作用に対するCaS1 scFv阻害に関する標的を探求及び開発する必要がある。
本発明は、カンジダ(好ましくはカンジダ属、より好ましくはカンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス(Candida tropicalis))、フルコナゾール耐性カンジダ(好ましくはフルコナゾール耐性カンジダ属)、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスによって引き起こされる感染に対する効果的な診断薬又は治療処置としての抗CaENO1抗体(CaS1)及びヒト化抗体を提供する。
本発明では、組換えCaENO1及びCaS1 scFvが首尾よく発現及び精製された。CaS1 scFvはC.アルビカンス、S.ニューモニエ、S.アウレウスのENO1タンパク質を認識し、特にCaS1 scFvは臨床由来のフルコナゾール耐性C.アルビカンス及びC.トロピカリスに結合し、マウス及びヒトのものに対して弱い交差反応性を有する。
本発明は、CaENO1に位置する283LYEQLISEYP292(配列番号1)、278PQLADLYEQL287(配列番号2)、240KGKVGIAMDV249(配列番号3)又は278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)からなるアミノ酸配列を含むエピトープ配列も提供する。
本発明では、ポリクローナルIgY抗体がC.アルビカンスによって発現される組換えCaENO1タンパク質及びネイティブCaENO1に対して結合活性を示すことも見出され、強い体液性応答がニワトリにおいて誘発されることが実証された。短リンカー又は長リンカーを用いて構築された抗体ライブラリーの複雑度は、それぞれ2.4×10及び1.36×10であった。ストリンジェントスクリーニング後に、優性CaS1 scFvはC.アルビカンス及びC.トロピカリスのENO1タンパク質を特異的に認識した。加えて、CaS1 scFvは臨床由来のフルコナゾール耐性C.アルビカンス及びC.トロピカリスに結合する。CaS1はまた、C.アルビカンスの増殖を軽減し、口腔類表皮癌細胞(OECM−1)へのその接着を阻害した。加えて、CaS1はフィブリン基質ゲル分解分析によって示されるように、プラスミノーゲンへのC.アルビカンスの表面ENO1の結合を顕著に阻害した。注目すべきことに、in vivo動物試験から、CaS1抗体がカンジダ血症を有するマウスの生存時間を延長することが示された。その結果として、本発明では、CaENO1に対して特異的結合活性を有する新規のCaS1 scFvモノクローナル抗体が特定される。全ての結果は総合して、臨床応用のためにC.アルビカンスの感染に対する治療用抗体薬物を活用するのに大いに役立つ。
組換えCaENO1タンパク質の発現及び精製を示す図である。(A)組換えCaENO1タンパク質の発現を0.1mM(レーン1)、0.5mM(レーン2)及び1.0mM(レーン3)のIPTGによって誘導した。クマシーブルーを染色に使用した。(B)マウス抗His IgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgGをウエスタンブロットに使用した。陽性対照:組換えSaENO1タンパク質。(C)発現及び超音波処理の後、Niセファロースを使用して組換えCaENO1タンパク質を精製した。レーン1:Ni2+セファロース結合後のCaENO1クローンの上清。レーン2:初回の洗浄バッファーの回収。レーン3:第1の溶出バッファーの回収。レーン4:2回目の溶出バッファー。レーン5:溶出後のNiセファロースを表す。矢印は分子量約50kDaの組換えCaENO1タンパク質を表す。 ELISA及びウエスタンブロットを用いた抗CaENO1 IgY抗体の分析を示す図である。(A)精製組換えCaENO1タンパク質及びBSA(陰性対照)を、それぞれELISAプレートにコーティングした。次いで、ブロッキングプレートを、予備免疫化した又は7回目に免疫化したニワトリに由来する段階希釈ポリクローナルIgY抗体とともにインキュベートした。(B)C.アルビカンスの全細胞溶解物をSDS−PAGEで可視化した(レーン1)。膜を予備免疫化した(レーン2)又は7回目に免疫化した(レーン3)ニワトリに由来する希釈ポリクローナルIgY抗体、続いてHRP標識ロバ抗ニワトリIgY(1:3000)とともにインキュベートした。C.アルビカンスの細胞溶解物中で発現されたENO1タンパク質の検出を矢印によって示す。 scFv抗体のVHドメイン及びVLドメインの配列アラインメントを示す図である。10個のscFvのヌクレオチド配列を、4回のパニングを通して抗体ライブラリーから無作為に選択した。推定アミノ酸配列を、ニワトリ生殖系列遺伝子のアミノ酸配列とアラインメントした。アラインメントをブランクスペースにより最大化するために配列ギャップを導入した。 CaS1 scFvの発現及び精製を示す図である。発現及び超音波処理の後、Niセファロースを使用してCaS1 scFvを精製した。クマシーブルーを染色に使用した。レーン1:発現後のCaS1 scFvクローンの全細胞溶解物。レーン2:Niセファロース結合後の上清。レーン3:初回の洗浄バッファーの回収。レーン4:溶出バッファーの回収。レーン5:2回目の溶出バッファーの回収。レーン6:溶出後のNiセファロース。矢印は分子量約25kDaのCaS1 scFvを表す。 ELISA及び競合ELISAによるCaS1 scFvのK決定を示す図である。(A)精製CaS1 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。CaS1 scFvを段階希釈により一次抗体として使用した。ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgGを二次抗体として使用した。HRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを検出に使用した。(B)OD値をパーセンテージで算出した。CaS1 scFvのKは0.498ug/ml=1.88×10−8Mである。(C)CaS1 scFvを、固定形態の組換えCaENO1タンパク質と競合する段階希釈した遊離形態の組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgGを二次抗体として使用した。HRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを検出に使用した。(D)OD値をパーセンテージで算出した。CaS1 scFvのKは4.45ug/ml=8.9×10−8Mである。ELISAデータを二連ウェルの平均±SDとして表した。 ウエスタンブロットによるカンジダ属のENO1タンパク質に対するCaS1 scFvの結合活性を示す図である。(A)5つのカンジダ属の全細胞溶解物をSDS−PAGEで可視化した(左)。NC膜に転写した後、これらを材料及び方法に記載のように、7回目に免疫化したニワトリに由来する精製抗CaENO1(1:3000)(中央)又はCaS1 scFv(右)でプロービングした。(A)のレーン1〜6は、それぞれC.アルビカンス、C.クルセイ、C.トロピカリス、C.パラプシローシス及びC.グラブラータ、並びに精製組換えCaENO1の全細胞溶解物を含有するものとした。(B)SDS−PAGEによるフルコナゾール耐性(FLU)及びフルコナゾール感受性(FLU)のC.アルビカンスの全細胞溶解物(レーン1〜7はそれぞれCA6−17、CA7−26、CA7−3、CA10−50、CA7−30、CA10−65、SC5314を表す)(左)、並びにウエスタンブロットによるCaS1 scFvでのプロービング(右)。(C)SDS−PAGEによるFLU及びFLUのC.トロピカリスの全細胞溶解物(レーン1〜5はそれぞれCT6−29、CT11−52、CT6−50、CT12−54、BCRC20520を表す)(左)、並びにウエスタンブロットによるCaS1 scFvでのプロービング(右)。(D)C.アルビカンス、S.ニューモニエ、S.アウレウス、マウス及びヒトの精製ENO1タンパク質をSDS−PAGEで可視化した(左)。NC膜に転写した後、記載のように精製CaS1 scFvでプロービングした(右)。レーンMはタンパク質マーカーを含有するものとした。 scFv CaS1を用いたC.アルビカンスのフローサイトメトリー分析を示す図である。(A)C.アルビカンスSC 5314を一晩培養し、10細胞を2mlのYPD培地の入った各試験管に添加した。実験抗体(1)抗CaENO1 IgY(100ug)、(2)対照scFv(100ug)、(3)scFv CaS1(100ug)、(4)PBSを各試験管に添加し、37℃で2時間、インキュベーター内で培養した。ヤギ抗ニワトリ軽鎖(1:1500)抗体を検出抗体として使用し、FITCロバ抗ヤギ抗体(1:1000)を、反応を検出する展開抗体として使用した。ヨウ化プロピジウム(PI)(1ug/ml)を細胞死の検出に使用した。(B)パネルAにおけるフローサイトメトリー結果の定量化(、p<0.05;**、p<0.01)。フローサイトメトリーは、二連実験の平均±SDとして表した。 免疫蛍光染色によるC.アルビカンスに対するscFv CaS1の分析を示す図である。抗CaENO1抗体を、C.アルビカンス細胞表面ENO1上のα−エノラーゼタンパク質の検出に使用した。(1)抗CaENO1 IgYでの検出、及びウサギ抗ニワトリ抗体のFITCコンジュゲーションによる発現。(2)scFv CaS1での検出、並びにヤギ抗ニワトリ軽鎖抗体及びFITCウサギ抗ヤギ抗体による発現。(3)無関連scFvを陰性対照に使用した。 C.アルビカンス増殖及び菌糸形成に対するCaS1 scFvの効果を示す図である。(A)C.アルビカンスをYPD培地中、37℃で一晩培養した。10cfu/mlのC.アルビカンスを、等量の0.5mg/ml抗CaENO1 IgY、0.5mg/ml CaS1 scFv又は1×PBSのそれぞれと室温で1時間混合した。10倍希釈の各混合物1ulをYPD寒天プレート上にスポッティングし、37℃で一晩インキュベートした。(B)10cfuのC.アルビカンスをPBS(対照)、10g/ml又は100g/ml CaS1 scFvと室温で1時間混合した。1ulの各混合物をYPD寒天プレート上にスポッティングし、37℃で5日間インキュベートした。菌糸形成を顕微鏡下で観察した。 CaS1 ScFvが口腔表皮細胞に対するC.アルビカンスの接着を阻害したことを示す図である。C.アルビカンスを1×PBS、50ug又は100ugのCaS1 scFvと37℃で1時間混合し、本文に記載のように培養ウェル内のOECM−1細胞に添加した。洗浄後に、C.アルビカンスに付着した細胞を、HRPコンジュゲート抗C.アルビカンス抗体を添加することによって検出した。 プラスミノーゲンへのENO1の結合に対するCaS1 scFvの効果を示す図である。CaENO1とプラスミノーゲンとの結合を阻止するCaS1 scFvの能力を、フィブリン基質ゲル分解分析によって評価した。C.アルビカンスのみ(1)、C.アルビカンス+1ugのプラスミノーゲン(2)又はC.アルビカンス+10ugのプラスミノーゲン(3)を含有する様々なサンプルを、プレート上にスポッティングした。同様の実験を行ったが、C.アルビカンスを初めに10ug(4)又は100ug(5)のCaS1 scFvと混合し、続いて10ugのプラスミノーゲンを添加した。プラスミノーゲンを含まないC.アルビカンス+CaS1 scFv(6)を陰性対照としてスポッティングした。 hzCaS1 V1及びV3 scFvの発現及び精製を示す図である。発現及び超音波処理の後、Niセファロースを使用してhzCaS1 V1(A)及びV3(B)scFvを精製した。クマシーブルーを染色に使用した(左パネル)。ウエスタンブロットにおけるマウス抗HA IgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgG(右パネル)。矢印は分子量約25kDaのhzCaS1 scFvを表す。レーン1:hzCaS1 scFvクローン細胞溶解物。レーン2:Ni2+セファロース結合後のhzCaS1 scFvの上清。レーン3:初回の洗浄バッファーの回収。レーン4:第1の溶出バッファーの回収。レーン5:溶出後のNiセファロース。陽性対照:CaS1 scFv。 CaENO1とhzCaS1 V1、V3との結合親和性の決定を示す図である。hzCaS1 V1、V3及びCaS1 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。(A)クマシーブルーを染色に使用した。(B)マウス抗ヒトκ、λIgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgGをウエスタンブロットに使用した(右パネル)。(C)マウス抗HA IgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgGを使用した。(D)ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgG及びHRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを使用した。レーン1:hzCaS1 scFv V1。レーン2:hzCaS1 scFv V3。レーン3:CaS1 scFv。 ELISAによるhzCaS1 V1及びV3 scFvのK決定を示す図である。(A、C)精製hzCaS1 V1及びV3 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。hzCaS1 V1及びV3 scFvを段階希釈により一次抗体として使用した。ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgGを二次抗体として使用した。HRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを検出に使用した。(B、D)OD値をパーセンテージで算出した。scFvのK又は50%有効濃度(EC50)を算出し、モル濃度(M)によって表した。hzCaS1 V1及びV3 scFvのKは、それぞれ1.51ug/ml=4.6×10−8M及び2.12ug/ml=8.4×10−8Mである。ELISAデータを二連ウェルの平均±SDとして表した。 CaS1、hzCaS1 V1及びV3 scFvがプラスミノーゲンへのCaENO1の結合を阻害することを示す図である。Niセファロース上のCaENO1を100ugのhzCaS1 V1、V3及びCaS1 scFvで1時間処理し、続いてプラスミノーゲン(20ug)とともに1時間インキュベートした。CaS1 scFvを用いたCaENO1の各実験群をゲル上に滴下し、室温で2日間インキュベートして、ゲル分解結果を観察した。(1)プラスミノーゲン(1ug/ul)のみ。(2)Niセファロース(商標)(10ug)上のCaENO1。(3)プラスミノーゲン(20ug)を用いたセファロース(商標)(10ug)上のCaENO1。(4〜6)hzCaS1 V1、V3、CaS1 scFv(100ug)で処理し、プラスミノーゲン(20ug)とともにインキュベートしたセファロース(商標)(10ug)上のCaENO1。 CaS1 scFvとのCaENO1のエピトープが、CaENO1とのプラスミノーゲンの結合部位に近いことを示す図である。CaS1 scFvとのCaENO1のエピトープ(240KGKVGIAMDV249及び278PQLADLYEQLISEYP292)及びプラスミノーゲン結合部位(図の配列に示される最後のブロック領域)を示す。 C.アルビカンスで試みたマウスの生存に対するCaS1 scFvの効果を示す図である。マウスをグループ分けし、10ug及び100ugのCaS1 scFv、100ugの抗DA scFv(非関連scFv対照)又は1×PBSをそれぞれ含有する10のC.アルビカンスの混合物で試みた。マウスの生存を1日間隔で10日間モニタリングした。CaS1 scFv抗体がマウスにおいてC.アルビカンスの致死的試みに対して顕著な保護活性をもたらすことは注目に値する。 カンジダ・アルビカンスのバイオフィルム形成阻害アッセイを示す図である。
本発明では、カンジダ、ストレプトコッカス及びスタフィロコッカスによって引き起こされる感染に対する効果的な診断薬又は治療処置としてのCaENO1のエピトープ及び抗CaENO1抗体(CaS1)を開発する。
定義
以下の説明において多数の用語を使用するが、それらには特許請求される主題の理解を容易にするために以下の定義が与えられる。本明細書で明確に定義されない用語は、それらの平易な通常の意味に従って使用される。
他に指定のない限り、数量を特定していない単数形("a" or "an")は「1つ以上(one or more)」を意味する。
本明細書で使用される場合、「エピトープ」という用語は抗体が結合する抗原上の部位を指す。
本明細書で使用される場合、「カンジダ症」という用語は、任意のタイプ(酵母のタイプ)のカンジダに起因する真菌感染を指す。
本明細書で使用される場合、「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体及びヒト化抗体の群に属する一本鎖、二本鎖及び多重鎖のタンパク質及びポリペプチドを指し、これらの抗体の合成変異体及び遺伝子操作変異体も含まれる。「抗体フラグメント」はFab、Fab’、F(ab’)及びFvフラグメント、並びに所望の標的エピトープ(単数又は複数)に対する特異性を有する抗体の任意の部分を含む。
本明細書で使用される場合、「ポリクローナル抗体」という用語は、1つ以上の他の同一でない抗体の間で又はその存在下で産生される抗体を指す。概して、ポリクローナル抗体は、同一でない抗体を産生する幾つかの他のBリンパ球の存在下でBリンパ球から産生される。通常は、ポリクローナル抗体は免疫化した動物から直接得られる。
本明細書で使用される場合、「モノクローナル抗体」という用語は、実質的に均一な抗体の集団から得られる抗体を指す。言い換えると、モノクローナル抗体は、単一細胞クローン(例えばハイブリドーマ、均一な抗体をコードするDNA分子をトランスフェクトした真核宿主細胞、又は均一な抗体をコードするDNA分子をトランスフェクトした原核宿主細胞)の増殖により生じる均一な抗体からなる。これらの抗体は単一エピトープに対する抗体であり、極めて特異的である。
本明細書で使用される場合、「一本鎖Fv」又は「scFv」という用語は、従来の二本鎖抗体の重鎖及び軽鎖が接合して1つの鎖を形成した抗体を指す。通例、リンカーペプチドが二本鎖間に挿入されることで、適当なフォールディング及び活性結合部位の生成が可能となる。
「リンカーペプチド」という用語は、可変重鎖と可変軽鎖とを間接的に結合する働きをする抗体結合フラグメント(例えばFvフラグメント)内のペプチドへの言及を含む。リンカーは、例えば一連の単一アミノ酸又はアミノ酸の交互パターンがあり得る。
本明細書で使用される場合、「相補性決定領域」(CDR)という用語は、重鎖及び軽鎖の両方のポリペプチドの可変領域内に見られる非連続な抗原結合部位を指す。CDRは、Kabat et al., J. Biol. Chem. 252: 6609-6616 (1977)、Kabat et al., U.S. Dept. of Health and Human Services, "Sequences of proteins of immunological interest" (1991)、Chothia et al., J. Mol. Biol. 196: 901-917 (1987)、及びMacCallum et al., J. Mol. Biol. 262: 732-745 (1996)によって記載されており、この定義には互いに比較した場合のアミノ酸残基の重複又はサブセットが含まれる。
本明細書で使用される場合、「ヒト化抗体」という用語は、1つの種に由来する抗体、例えばネズミ又はニワトリの抗体のCDRが、その種に由来する抗体の可変重鎖及び軽鎖から、ヒト重鎖及び軽鎖可変ドメイン(フレームワーク領域)へと転写された組換えタンパク質を指す。抗体分子の定常ドメインはヒト抗体に由来する。場合によっては、ヒト化抗体のフレームワーク領域の特定の残基、特にCDR配列に接触又は接近した残基は、元のネズミ、齧歯類、ヒトに近い霊長類又は他の抗体の対応する残基で修飾され、例えば置き換えられていてもよい。ヒト化抗体は、(a)重要なフレームワーク残基を保持する若しくは保持しないヒトフレームワーク及び定常領域に非ヒトCDRのみをグラフトすること、又は(b)非ヒト可変ドメイン全体を移植するが、それらを表面残基の置換えによってヒト様セクションで「クローキング(cloaking)」することを含む様々な方法によって達成することができる。本発明の実施において有用なかかる方法としては、Padlan, Mol. Immunol., 31 (3): 169-217 (1994)に開示される方法が挙げられる。
本明細書で使用される場合、「キメラ抗体」という用語は、1つの種に由来する抗体、好ましくは齧歯類抗体又はニワトリ抗体、より好ましくはネズミ抗体の相補性決定領域(CDR)を含むが、抗体分子の定常ドメインがヒト抗体に由来する抗体重鎖及び軽鎖の両方の可変ドメインを含有する組換えタンパク質を指す。
本明細書で使用される場合、「ファージディスプレイライブラリー」という用語は、各々が組換えにより表面タンパク質にインフレームで融合した外来cDNAを含有するバクテリオファージの集団を指す。ファージは、cDNAによってコードされる外来タンパク質をその表面上に提示する。細菌宿主、通例は大腸菌(E. coli)での複製後に、対象の外来cDNAを含有するファージを、ファージ表面上の外来タンパク質の発現によって選択する。
本明細書で使用される場合、2つの核酸又はポリペプチド配列との関連の「配列同一性」という用語は、指定の比較窓(comparison window)にわたって最大の一致でアラインメントした場合に同じである2つの配列中のヌクレオチド(又は残基)への言及を含む。配列同一性のパーセンテージをタンパク質に関して使用する場合、同一でない残基位置は、保存的アミノ酸置換によって異なっていることが多く、この場合、アミノ酸残基が同様の化学的特性(例えば、電荷又は疎水性)を有する他のアミノ酸残基で置換され、したがって分子の機能的特性が変化しないことが認められる。配列が保存的置換で異なる場合、配列同一性のパーセントは、置換の保存的性質を補正するために上方に調整することができる。この調整を行う手段は当業者に既知である。通例、これは完全ミスマッチではなく部分的ミスマッチとしての保存的置換のスコアリングを含み、それにより配列同一性パーセンテージを増大させる。このため、例えば同一のアミノ酸にスコア1が与えられ、非保存的置換にスコア0が与えられる場合、保存的置換には0〜1のスコアが与えられる。保存的置換のスコアリングは、例えばMeyers & Miller, Computer Applic. Biol. Sci. 4: 11-17 (1988)のアルゴリズムに従って、例えばプログラムPC/GENE(Intelligenetics、米国カリフォルニア州マウンテンビュー)によって実行されるように算出される。2つのペプチド配列が実質的に同様であるという指標は、或るペプチドが第2のペプチドに対する抗体と免疫反応性であることである。このため、例えば2つのペプチドが保存的置換によってのみ異なる場合に、ペプチドは第2のペプチドと実質的に同様である。
「比較窓」は本明細書で使用される場合、配列が2つの配列を最適にアラインメントした後に同じ数の連続位置の参照配列に対して比較され得る約10〜20残基のセグメントへの言及を含む。比較のために配列をアラインメントする方法は当該技術分野で既知である。比較のための配列の最適なアラインメントは、Smith & Waterman, Adv. Appl. Math. 2: 482 (1981)の局所的相同性アルゴリズム、Needleman & Wunsch, J. Mol. Biol. 48: 443 (1970)の相同性アラインメントアルゴリズム、Pearson & Lipman, Proc. Nat'l Acad. Sci. USA 85: 2444 (1988)の類似性検索方法、これらのアルゴリズムのコンピュータへの実装(Intelligenetics(カリフォルニア州マウンテンビュー)によるPC/GeneプログラムのCLUSTAL、Wisconsin Genetics Software Package(Genetics Computer Group(GCG)、米国ウィスコンシン州マディソン)のGAP、BESTFIT、BLAST、FASTA及びTFASTAを含むが、これらに限定されない)によって行うことができる。CLUSTALプログラムは、Higgins & Sharp, Gene 73: 237-244 (1988)及びHiggins & Sharp, CABIOS 5: 151-153 (1989)、Corpet, et al., Nucl. Acids Res. 16: 10881-90 (1988)、Huang, et al., Computer Applications in the Biosciences 8: 155-65 (1992)、並びにPearson, et al., Meth. in Molec. Biol. 24: 307-31 (1994)によって十分に説明されている。
本明細書で使用される場合、「診断(diagnostic)」又は「診断された(diagnosed)」という用語は、病的状態の存在又は性質を特定することを意味する。
本明細書で使用される場合、「治療」、「治療する(treating)」等の用語は、哺乳動物、特にヒトにおける疾患の任意の治療を包含し、(a)疾患に罹る素因を有し得るが、それに罹っているとは診断されていない被験体において疾患が生じるのを予防すること、(b)疾患を阻害すること、すなわちその発症を抑えること、及び(c)疾患を緩和すること、すなわち疾患の退行を生じさせることを含む。
本明細書で区別なく使用される場合、「個体」、「被験体」、「宿主」及び「患者」という用語はネズミ(ラット、マウス)、非ヒト霊長類、ヒト、イヌ、ネコ、有蹄類(例えばウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ)等を含むが、これらに限定されない哺乳動物を指す。
本明細書で使用される場合、「治療有効量」又は「効果的な量」という用語は、疾患の治療のために哺乳動物又は他の被験体に投与した場合に、疾患に対するかかる治療を達成するのに十分な対象の抗CaENO1抗体の量を指す。
本明細書で使用される場合、「生体サンプル」という用語は、診断アッセイ又はモニタリングアッセイに使用することができる個体、被験体又は患者から得られる様々なサンプルタイプを包含する。この定義には、血液及び生体起源の他の液体サンプル、生検標本若しくは組織培養物、又はそれに由来する細胞及びその子孫等の固形組織サンプルが包含される。
カンジダ・アルビカンスENO1(CaENO1)に位置するエピトープ及びカンジダα−エノラーゼに対する抗体
一態様では、本発明は、CaENO1に位置する283LYEQLISEYP292(配列番号1)、278PQLADLYEQL287(配列番号2)、240KGKVGIAMDV249(配列番号3)又は278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)からなるアミノ酸配列を含むエピトープ配列を提供する。一実施形態では、エピトープ配列は、CaENO1に位置する240KGKVGIAMDV249(配列番号3)又は278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)からなるアミノ酸配列を含む。
精製CaS1 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用する。エピトープ領域を、198bpのヌクレオチドを含有するようにマッピングし、以下のアミノ酸配列(残基235〜300):DKAGYKGKVGIAMDVASSEFYKDGKYDLDFKNPESDPSKWLSGPQLADLYEQLISEYPIVSIEDPF(配列番号19)(66アミノ酸)が推論される。エピトープ位置を更に決定するために、部位特異的突然変異誘発を用いて、マッピングされた198bpの抗原フラグメントのヌクレオチド配列に従う9つのペプチド発現ファージを構築した。一実施形態では、CaS1 scFv抗体はアミノ酸残基301〜437にわたるプラスミノーゲンのフラグメントに結合し、その配列はAEDDWDAWVHFFERVGDKIQIVGDDLTVTNPTRIKTAIEKKAANALLLKVNQIGTLTESIQAANDSYAAGWGVMVSHRSGETEDTFIADLSVGLRSGQIKTGAPARSERLAKLNQILRIEEELGSEAIYAGKDFQKA(配列番号20)である。
一態様では、本発明は、単離された抗CaENO1抗体又はその抗原結合部分であって、その単離された抗体又はその抗原結合部分がCaENO1に結合するように、配列番号5の軽鎖相補性決定領域1(L−CDR1)又はL−CDR1のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;配列番号6の軽鎖CDR2(L−CDR2)又はL−CDR2のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;及び配列番号7の軽鎖CDR3(L−CDR3)又はL−CDR3のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体の少なくとも1つと、配列番号8の重鎖CDR1(H−CDR1)又はH−CDR1のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;配列番号9の重鎖CDR2(H−CDR2)又はH−CDR2のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;及び配列番号10の重鎖CDR3(H−CDR3)又はH−CDR3のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体の少なくとも1つとを含む、単離された抗CaENO1抗体又はその抗原結合部分を提供する。上述の配列同一性は少なくとも81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%であるのが好ましい。
重鎖及び軽鎖の相補性決定領域(CDR)のアミノ酸配列を下記表に挙げる。
前述のCDR配列は、国際免疫遺伝学(international ImMunoGeneTics)情報システム(商標)(http://www.imgt.org)を用いて決定される。
幾つかの実施形態では、単離された抗CaENO1抗体はモノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体又はヒト抗体である。
したがって、本発明は、配列:ALTQPSSVSANLGGTVKITCSGGSGSYGWYQQKSPGSAPVTVIYSNNQRPSNIPSRFSGSPSGSTGTLTITGVQADDEAVYFCGSRDSSYVGVFGAGTTLTVL(配列番号11)からなるアミノ酸配列を含む抗CaENO1 scFvモノクローナル抗体(CaS1)の軽鎖を提供する。本発明は、配列:TVTLDESGGGLQTPRGALSLVCKASGFTFIDYGMQWVRQAPGKGLEWVAGIGSSGSSTNYGAAVKGRATISRDDGQSTVRLQLNNLRAEDTGTYYCAKSAGGYCVNGAGCNGGSIDAWGHGTEVIVSS(配列番号12)からなるアミノ酸配列を含む抗CaENO1 scFvモノクローナル抗体(CaS1)の重鎖を提供する。本発明は、配列番号11の配列からなるアミノ酸配列を有する軽鎖と、配列番号12の配列からなるアミノ酸配列を含む重鎖とを含む抗CaENO1 scFvモノクローナル抗体(CaS1)も提供する。
抗体分子は、抗体が全抗体と同じ結合特徴を有するか、又は全抗体と同等の結合特徴を有する限りにおいてポリクローナル抗体若しくはモノクローナル抗体、又は任意の他の好適なタイプの抗体、例えば抗体のフラグメント又は誘導体、抗体の一本鎖可変フラグメント(ScFv)又は合成ホモログであり得る。幾つかの実施形態では、抗体を組換えにより作製する、例えば任意の好適なファージディスプレイ又は組み合わせ方法によって作製することができる。抗体を生成する様々なファージディスプレイ及び組み合わせ方法は、当該技術分野で既知である(例えば、Griffths et al. (1993) EMBO J 12: 725-734、Hawkins et al. (1992) J Mol Biol 226: 889-896、Clackson et al. (1991) Nature 352: 624-628、Gram et al. (1992) PNAS 89: 3576-3580、Garrad et al. (1991) Bio/Technology 9: 1373-1377、Hoogenboom et al. (1991) Nuc Acid Res 19: 4133-4137、及びBarbas et al. (1991) PNAS 88: 7978-7982に記載されている)。
抗体フラグメントは全抗体を切断するか、又はフラグメントをコードするDNAを発現させることによって作製することができる。抗体のフラグメントは、既刊文献(Lamoyi et al., J. Immunol. Methods, 56: 235, 1983、Parham, J. Immunol., 131: 2895, 1983)に記載されている方法によって調製することができる。かかるフラグメントは、Fabフラグメント及びF(ab’)2フラグメントの一方又は両方を含有し得る。かかるフラグメントは一本鎖可変フラグメント抗体、すなわちscFv、ダイアボディ(dibodies)又は他の抗体フラグメントを含有していてもよい。
一本鎖可変フラグメント(scFv)は、短ペプチドリンカーによって軽鎖の可変領域に連結した抗体の重鎖の可変領域からなるポリペプチドである。このため、scFvは抗体結合部位全体を含む。これらの鎖は、細菌又は真核細胞において産生させることができる。
キメラ抗体又はヒト化抗体の作製等の様々な技法が、抗体のクローニング及び構築の手順を含み得る。対象の抗体の抗原結合可変軽鎖及び可変重鎖の配列はRT−PCR、5’−RACE及びcDNAライブラリースクリーニング等の様々な分子クローニング手順によって得ることができる。ネズミ抗体を発現する細胞に由来する抗体の可変重鎖又は軽鎖配列の遺伝子を、PCR増幅及びシークエンシングによってクローニングすることができる。それらの確実性を確認するために、クローニングしたV及びVの遺伝子を、Orlandi et al., (Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 86: 3833 (1989))に記載のように細胞培養物中でキメラ抗体として発現させることができる。次いで、可変重鎖又は軽鎖の遺伝子配列に基づいて、Leung et al. (Mol. Immunol., 32: 1413 (1995))に記載のようにヒト化抗体を設計し、構築することができる。
キメラ抗体は、ヒト抗体の可変領域を、例えばマウス抗体の相補性決定領域(CDR)を含むマウス抗体の可変領域で置き換えた組換えタンパク質である。キメラ抗体は、被験体に投与した場合に減少した免疫原性及び増大した安定性を示す。キメラ抗体を構築する方法は当該技術分野で既知である(例えば、Leung et al., 1994, Hybridoma 13: 469)。
キメラモノクローナル抗体は、マウスCDRをマウス免疫グロブリンの可変重鎖及び軽鎖からヒト抗体の対応する可変ドメインへと転写することによってヒト化することができる。キメラモノクローナル抗体のマウスフレームワーク領域(FR)も、ヒトFR配列で置き換える。ヒト化モノクローナル抗体の安定性及び抗原特異性を保存するために、1つ以上のヒトFR残基をマウス対応残基に置き換えてもよい。ヒト化モノクローナル抗体は被験体の治療処置に使用することができる。ヒト化モノクローナル抗体を作製する技法は当該技術分野で既知である(例えば、Jones et al., 1986, Nature, 321: 522、Riechmann et al., Nature, 1988, 332: 323、Verhoeyen et al., 1988, Science, 239: 1534、Carter et al., 1992, Proc. Nat'l Acad. Sci. USA, 89: 4285、Sandhu, Crit. Rev. Biotech., 1992, 12: 437、Tempest et al., 1991, Biotechnology 9: 266、Singer et al., J. Immun., 1993, 150: 2844を参照されたい)。
一実施形態では、本発明はヒト化抗体の軽鎖及び重鎖の以下のアミノ酸を提供する。
幾つかの実施形態では、本発明は、配列番号13及び14に規定されるような配列からなる群から選択される配列を有するアミノ酸配列を含む軽鎖を提供する。
幾つかの実施形態では、本発明は、配列番号15及び16に規定されるような配列からなる群から選択される配列を有するアミノ酸配列を含む重鎖を提供する。
更なる実施形態では、本発明は、(i)配列番号13及び14からなる群から選択される配列に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖、又は配列番号13及び14のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有する変異体と、(ii)配列番号15及び16からなる群から選択される配列に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖、又は配列番号15及び16のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有する変異体とを含むヒト化抗体を含む。上述の配列同一性は少なくとも90%、91%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%であるのが好ましい。
好ましい実施形態では、ヒト化抗体は、(i)配列番号13に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖と、(ii)配列番号15に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖(hzCaS1−V1)とを含む。別の好ましい実施形態では、ヒト化抗体は、(i)配列番号14に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖と、(ii)配列番号16に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖(hzCaS1−V3)とを含む。
組換え方法に加えて、本明細書に開示される抗体及びその変異体は、標準ペプチド合成を用いて全体的又は部分的に構築することもできる。ポリペプチドの固相合成は、配列のC末端アミノ酸を不溶性支持体に付着させ、続いて配列の残りのアミノ酸の逐次添加を行うことによって達成することができる。固相合成の技法は、Barany & Merrifield, The Peptides: Analysis, Synthesis, Biology. Vol. 2: Special Methods in Peptide Synthesis, Part A. pp. 3-284、Merrifield et al., J. Am. Chem. Soc. 85: 2149-2156, 1963、及びStewart et al., Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd ed., Pierce Chem. Co., Rockford, Ill., 1984によって記載されている。より長いタンパク質は、より短いフラグメントへのアミノ末端及びカルボキシル末端の縮合によって合成することができる。
組成物及び投与方法
或る特定の実施形態は、本発明のエピトープ又は本発明のカンジダα−エノラーゼに対する抗体と、薬学的に許容可能な担体又は賦形剤とを含む医薬組成物に関する。「薬学的に許容可能な担体」は、当業者に既知の任意のタイプの非毒性の固体、半固体又は液体の充填剤、希釈剤、封入材又は配合助剤を意図するものであるが、これらに限定されない。ポリオール、ポリエチレングリコール及びデキストラン等の希釈剤を、コンジュゲートの生物学的半減期を増大するために使用してもよい。
本発明の医薬組成物は従来の方法(例えば、Remington's Pharmaceutical Science, latest edition、Mark Publishing Company、米国イーストン)に従って配合することができ、薬学的に許容可能な担体及び添加剤を含有していてもよい。例としては、界面活性剤、賦形剤、着色料、着香料、保存料、安定剤、緩衝剤、懸濁剤、等張剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、流動促進剤及び矯味薬が挙げられるが、これらに限定されず、他の一般に使用される担体を適切に使用することができる。担体の具体例としては、軽質無水ケイ酸、ラクトース、結晶セルロース、マンニトール、デンプン、カルメロースカルシウム、カルメロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアセタールジエチルアミノアセテート、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、中鎖トリグリセリド、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油60、サッカロース、カルボキシメチルセルロース、トウモロコシデンプン、無機塩等が挙げられる。
本発明は、カンジダ、ストレプトコッカス及びスタフィロコッカスの増殖を阻害し、それにより引き起こされる感染を治療する方法も提供する。
一実施形態は、被験体においてカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖を阻害し、それにより引き起こされる感染を治療する方法であって、本発明のα−エノラーゼに対する抗体を被験体に投与することを含む、方法に関する。したがって、被験体におけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖の阻害、又はそれにより引き起こされる感染の治療のための薬剤の製造における本発明のα−エノラーゼに対する抗体の使用も提供される。
別の実施形態は、被験体においてカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖又はそれらによって引き起こされる感染を予防する方法であって、本発明のエピトープを被験体に投与することを含む、方法に関する。したがって、被験体におけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖又はそれらによって引き起こされる感染の予防のための薬剤の製造における本発明のエピトープの使用も提供される。
幾つかの実施形態では、カンジダはC.アルビカンス、カンジダ・トロピカリス及びカンジダ・グラブラータ、C.アルビカンスであり、ストレプトコッカスはS.ニューモニエであり、スタフィロコッカスはS.アウレウスである。
別の実施形態は、被験体におけるカンジダ症を治療する方法であって、本発明のα−エノラーゼに対する抗体を被験体に投与することを含む、方法に関する。したがって、被験体におけるカンジダ症の治療のための薬剤の製造における本発明のα−エノラーゼに対する抗体の使用も提供される。カンジダ症疾患は侵襲性カンジダ症、抗生物質カンジダ症、腸菌相のディスバイオシス(dysbiosis of the gut mycobiota)、爪真菌症、皮膚カンジダ症又は粘膜カンジダ症であるのが好ましい。
別の実施形態は、被験体においてフルコナゾール耐性カンジダの増殖を阻害するか、又はそれにより引き起こされる感染を治療する方法であって、本発明のα−エノラーゼに対する抗体を被験体に投与することを含む、方法に関する。したがって、被験体におけるフルコナゾール耐性カンジダ属の増殖の阻害、又はそれにより引き起こされる感染の治療のための薬剤の製造における本発明のα−エノラーゼに対する抗体の使用も提供される。フルコナゾール耐性カンジダはカンジダ属であるのが好ましく、フルコナゾール耐性カンジダはフルコナゾール耐性C.アルビカンス又はC.トロピカリスであるのがより好ましい。
別の更なる実施形態は、カンジダによって引き起こされるバイオフィルム形成を阻害する方法であって、本発明のα−エノラーゼに対する抗体を被験体に投与することを含む、方法を提供することである。したがって、カンジダによって引き起こされるバイオフィルム形成の阻害のための薬剤の製造における本発明のα−エノラーゼに対する抗体の使用も提供される。カンジダはC.アルビカンス、カンジダ・トロピカリス及びカンジダ・グラブラータ、C.アルビカンスであるのが好ましい。バイオフィルムは、カンジダ異常増殖を覆すことが非常に困難であることの主な理由の1つである。長期にわたるカンジダ異常増殖はバイオフィルムを生じるのに十分な時間を有しており、多くの治療に対して高度に耐性である。バイオフィルムがより長く発生している程、抗真菌治療に対してより耐性となる。このため、抗真菌薬単独の使用はカンジダ異常増殖を阻害するのに十分でないことが多い。驚くべきことに、本発明では、本発明の抗体がカンジダのバイオフィルム形成を効果的に阻害し得ることが見出された。
上記の方法は、米国感染症学会(Infectious Disease Society of America:IDSA)により2009年3月に公表された改訂ガイドライン(Pappas PG, Kauffman CA, Andes D, Benjamin DK Jr, Calandra TF, Edwards JE Jr, et al. Clinical practice guidelines for the management of candidiasis: 2009 update by the Infectious Diseases Society of America. Clin Infect Dis. 2009 Mar 1.48 (5): 503-35)に記載の他の標準療法と同時に又はその後に本発明のα−エノラーゼに対する抗体を投与することも含む。
好ましい実施形態では、被験体は哺乳動物である。例示的な哺乳動物としては、ヒト、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、マウス、イヌ、ネコ、ウシ等が挙げられる。抗体又はその医薬組成物を用いて治療され得る疾患としては、カンジダ症が挙げられる。カンジダ症の例としては、侵襲性カンジダ症、抗生物質カンジダ症、腸菌相のディスバイオシス、爪真菌症、皮膚カンジダ症及び粘膜カンジダ症が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書に開示されるα−エノラーゼに対する抗体又はその医薬組成物は静脈内、局所的、腹腔内、動脈内、髄腔内、膀胱内又は腫瘍内に投与することができる。α−エノラーゼに対する抗体又はその組成物の有効量を実験的に決定し得ることが当業者には理解される。ヒト患者に投与する場合、α−エノラーゼに対する抗体又はその組成物の総1日使用量が、主治医により正しい医学的判断の範囲内で決定されることを理解されたい。任意の特定の患者に特異的な治療上効果的な用量レベルは、様々な要因:達成すべき細胞応答のタイプ及び程度;用いる特定のα−エノラーゼに対する抗体又はその組成物の活性;患者の年齢、体重、全身健康状態、性別及び食生活;α−エノラーゼに対する抗体又はその組成物の投与時間、投与経路及び排出率;治療期間;α−エノラーゼに対する抗体又はその組成物と組み合わせて又は同時に使用される薬物;並びに医療で既知の同様の要因によって決まる。
上記の特定した組成物及び治療方法は各々、付加的な抗カンジダ薬、抗ストレプトコッカス薬又は抗スタフィロコッカス薬を付加的に含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、本発明による使用に好適な抗カンジダ薬としては、フルコナゾール、イトラコナゾール、ポサコナゾール、エキノキャンディン、カスポファンギン、ミカファンギン、アニデュラファンギン、ボリコナゾール、アムホテリシンBの脂質配合物、ケトコナゾール、クロトリマゾール、エコナゾール、シクロピロックス、ミコナゾール、ケトコナゾール及びナイスタチンが挙げられるが、これらに限定されない。治療方法では、本発明のα−エノラーゼに対する抗体は付加的な1つ以上の抗カンジダ薬、抗ストレプトコッカス薬又は抗スタフィロコッカス薬と同時に、続いて又は別個に投与することができる。
カンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染の診断
本発明では驚くべきことに、抗CaENO1抗体(CaS1)がカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染に対して効果的な診断薬又は治療処置であることが見出された。したがって、別の態様では、本発明は、被験体の生体サンプルにおけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断する方法であって、本発明の抗CaENO1抗体を生体サンプルと接触させることと、本発明のCaENO1のエピトープへの抗CaENO1抗体の結合を検出することとを含み、結合の存在が、被験体がカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を患う疑いがあることを示す、方法を提供する。代替的には、本発明は、被験体の生体サンプルにおけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断する方法であって、本発明のエピトープ配列を生体サンプルと接触させることと、抗CaENO1抗体への本発明のエピトープ配列の結合を検出することとを含み、結合の存在が、被験体がカンジダ感染を患う疑いがあることを示す、方法を提供する。
本発明では、検出は定量的検出及び定性的検出を含む。定性的検出の例としては、以下のものが挙げられる:本発明のCaENO1のエピトープへの抗CaENO1抗体の結合の有無の簡便な検出;結合が或る特定の量を超えて存在するか否かの決定;及び他のサンプル(例えば対照サンプル)との結合量の比較。
本発明の診断方法に使用される生体サンプルは、サンプルがCaENO1タンパク質を含有し得るサンプルである限りにおいて特に限定されない。具体的には、哺乳動物等の生物の身体から回収したサンプルが好ましい。ヒトから回収したサンプルがより好ましい。試験サンプルの具体例としては、血液、間質液、血漿、脳脊髄液、滑液、胸水、血清、リンパ液、唾液、尿、組織及び腹水が挙げられる。
本発明では、「対照」は、陰性対照及び健常被験体に由来する生体サンプルを含む比較の標準として働くサンプルを指す。陰性対照は、健常被験体から生体サンプルを回収し、それらを必要に応じて混合することによって得ることができる。対照におけるCaENO1のエピトープに対する抗CaENO1抗体の結合のレベルは、被験体の生体サンプルにおける結合レベルと並行して検出することができる。代替的には、多くの健常被験体の生体サンプルにおける結合レベルを予め検出することによって、健常被験体における標準発現レベルを統計的に決定することができる。
本発明では、結合レベルは任意の方法によって決定することができる。試験サンプルにおいて結合を検出する方法は特に限定されない。放射免疫測定(RIA)、酵素免疫測定(EIA)、蛍光免疫測定(FIA)、発光免疫測定(LIA)、免疫沈殿(IP)、免疫比濁法(TIA)、ウェスタンブロッティング(WB)、免疫組織化学(IHC)法及び一元放射免疫拡散(SRID)等の検出に抗CaENO1抗体を用いた免疫学的方法が提供される。
本発明は、試験サンプル中のCaENO1への抗CaENO1抗体の結合を検出する診断薬を含む、カンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断する診断薬又はキットも提供する。本発明の診断薬は、少なくともカンジダ感染の診断薬を含む。
癌を診断するキットは、カンジダ感染の診断薬と抗CaENO1抗体の検出に使用される別の要素とを組み合わせることによって作製することができる。より具体的には、本発明は、CaENO1に結合する抗CaENO1抗体及び抗体とCaENO1との間の結合を検出する試薬を含む、カンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断するキットに関する。加えて、測定操作を記載した取扱い説明書を本発明のキットに添付することができる。
材料及び方法
His−CaENO1タンパク質の発現及び精製
簡潔に述べると、C.アルビカンスα−エノラーゼ遺伝子をpQE30プラスミド内で構築してpQE30−CaENO1ベクターを形成した後、得られるベクターを大腸菌BL21細胞で形質転換した。細菌培養物を、アンピシリン(50μg/ml)を含有する10mlのLB培地中、37℃で一晩増殖させ、同じLB培地で10倍に希釈し、OD600が0.6〜1.0に達するまで更に増殖させた。CaENO1タンパク質の発現を誘導するために、イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を培養物中0.5mMの最終濃度まで添加した。細胞ペレットを、1%Triton x−100を含有する2mlの1×PBSに再懸濁し、3サイクルの凍結(−70℃)及び融解(37℃)によって溶解させた。遠心分離の後、得られる細胞溶解物を、Ni2+装填樹脂カラムを用いてインキュベートし、His−CaENO1タンパク質を製造業者(GE Healthcare Bio-Sciences AB、スウェーデン)の取扱い説明書に従って精製した。ヒト、マウス、S.ニューモニエ、S.アウレウスに由来するENO1を同様にして発現させ、精製した。
動物免疫化
雌性白色レグホン(ガルス・ドメスティカス(Gallus domesticus))ニワトリを、等量のフロイント完全アジュバント(Sigma、米国)中50gの精製His−CaENO1を用い、筋肉内注射により免疫化した。フロイント不完全アジュバント中のHis−CaENO1を用いた3回の付加的な免疫化を7日間隔で行った。各免疫化の後、卵黄中のポリクローナルIgY抗体を部分的に精製し、酵素結合免疫吸着法(ELISA)によって滴定して、体液性抗his−CaENO1免疫応答の存在を決定した。IgY抗体を、以前に記載されているように10%硫酸デキストランを用いて卵白から分離した卵黄から精製した(Akita EM, Nakai S. Comparison of four purification methods for the production of immunoglobulins from eggs laid by hens immunized with an enterotoxigenic E. coli strain. J Immunol Methods 1993; 160: 207-14、Akita EM, Nakai S. Production and purification of Fab'fragments from chicken egg yolk immunoglobulin Y (IgY). J Immunol Methods 1993; 162: 155-64)。精製IgY抗体を、0.05%アジ化ナトリウムを含有する5mlのTBSに溶解し、−20℃で保管した。
scFv抗体ライブラリーの構築及びパニング
抗体ライブラリーを以前の報告に基づいて確立した(Andris-Widhopf J, Rader C, Steinberger P et al. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by phage display. J Immunol Methods 2000; 242: 159-81)。簡潔に述べると、最終免疫化後にニワトリから摘出した脾臓を、均質化のために即座にTrizol(Gibco BRL.、米国)に入れた。10μgの全RNAを、SuperScript RTキット(Invitrogen、米国)を用いて第一鎖cDNAに逆転写した。ニワトリ特異的プライマーを用いた増幅の後、重鎖及び軽鎖可変(VH及びVL)領域のPCR産物を2回目のPCRに供し、短リンカー又は長リンカーを有する完全長scFvフラグメントを形成し、これをSfiIで更に消化し、pComb3Xベクターにクローニングした。組換えファージDNAを、エレクトロポレーション(Bio-RadのMicroPulser)によって大腸菌ER2738株に形質転換した。組換えファージの作製を、野生型VCS−M13ヘルパーファージの添加によって開始し、これを続いて4%ポリエチレングリコール8000及び3%NaCl(w/v)で沈殿させ、最後に1%ウシ血清アルブミン(BSA)を含有する1×リン酸緩衝食塩水(PBS)に再懸濁した。次いで、scFv抗体ライブラリー中1011プラーク形成単位(pfu)の組換えファージを、精製His−CaENO1タンパク質(0.5μg/ウェル)でプレコーティングしたウェルに添加し、37℃で2時間インキュベートした。非結合ファージを除去した後、結合したファージを0.1M HCl/グリシン(pH2.2)/0.1%BSAで溶出させ、2Mトリスベースバッファーで中和し、大腸菌ER2738株の感染に使用した。増幅したファージを沈殿させ、次回の選択のために上記のように回収した。4回目のバイオパニング後に、大腸菌ER2738に由来する全ファージミドDNAを精製し、大腸菌TOP10F’に形質転換した。無作為に選択したクローンのパネルを一晩培養し、1mM MgCl2及びアンピシリン(50μg/ml)を含有するスーパーブロス(super broth)中で100倍希釈し、8時間更に増殖させた。1mMイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)を用いた一晩の誘導の後、細菌を遠心分離によって採取し、ヒスチジン(His)結合バッファー(20mMリン酸ナトリウム、0.5M NaCl、20mMイミダゾール、pH7.4)に再懸濁し、3サイクルの凍結、融解/超音波処理によって溶解させた。scFv抗体をNi2装填セファロース(GE Healthcare Bio-Sciences AB,Sweden)を用い、製造業者の取扱い説明書に従って精製した。精製したscFv抗体を、Amicon Ultra−4 Centrifugal Filter Devices(Merck Millipore、ドイツ)を用いて1×PBS中で更に濃縮し、C.アルビカンスに対するそれらの結合能又は中和能について検査した。
C.アルビカンスの増殖及び菌糸形成
細胞増殖及び菌糸形成に対するscFv抗体の効果を決定するために、抗CaENO1 IgY(0.5mg/ml)又はCaS1 scFv(0.5mg/ml)又はPBSを、C.アルビカンス(1×10cfu)とともに37℃で1時間プレインキュベートした。インキュベーションの後、10倍希釈した1ulの各混合物をYPD寒天プレート上にスポッティングし、37℃で一晩インキュベートした。10cfuのC.アルビカンスを0μg/ml(1×PBS対照)、10μg/ml又は100μg/mlのCaS1 scFvと室温で1時間混合した。その後、1ulの各混合物をYPD寒天プレート上にスポッティングし、37℃で5日間インキュベートした。
カンジダ属株
C.アルビカンス(SC 5314)、C.クルセイ(臨床分離株)、C.トロピカリス(BCRC 20520)、C.パラプシローシス(BCRC 20515)及びC.グラブラータ(BCRC 20586)は、台北医学大学(台湾、台北)のChing-Hua Su博士の好意により提供された。C.アルビカンス(CA6−17、CA7−26、CA7−3、CA10−50、CA7−30、CA10−65)、C.トロピカリス(CT11−52、CT6−29、CT6−50、CT12−54)、C.グラブラータ(CG5−8、CG8−11、CG7−37、CG5−66)及びC.パラプシローシス(CP8−20、CP12−37、CP6−20、CP7−17、CP8−48)は、台北医学大学−萬芳病院の臨床検査部(Department of Laboratory Medicine, Wan Fang Hospital)(台湾、台北)の好意により提供された。カンジダ種をYPD培地中で培養し、それらの同一性をCHROMagarカンジダプレート(CHROMagar、フランス、パリ)によって確認した。MIC試験ストリップを使用し、MICを製造業者により推奨されるように80%阻害で読み取った。
ウェスタンブロッティング
ENO1タンパク質の存在を検出するために、精製組換えENO1タンパク質又は5つのカンジダ属の細胞溶解物をSDS−PAGE分析に供し、ニトロセルロース膜(Amersham Biosciences、英国)に転写した後、TBST中の5%スキムミルクを用いて1時間ブロッキングした。7回目の免疫化後のニワトリに由来する抗CaENO1 IgY(1:3000)又は精製CaS1 scFv抗体(1μg/ml)を添加し、室温で1時間インキュベートした。激しく洗浄した後、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲートポリクローナルロバ抗ニワトリIgY抗体(1:3000)(Bethyl Laboratories、米国テキサス州モンゴメリー)を添加し、結合したIgY抗体の検出のために更に1時間インキュベートした。また、ヤギ抗ニワトリ軽鎖抗体(1:3000)(Bethyl Laboratories、米国テキサス州モンゴメリー)、続いてHRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgG抗体(Jackson ImmunoResearch、米国)を、結合したscFv抗体の検出に使用した。上記のように洗浄した後、膜をジアミノベンジジン(DAB)又はECL基質で発色させた。ImageQuant LAS4500をECL強度の検出に用いた。
ELISA及び競合ELISA
それらの結合反応性を検査するために、7回目の免疫化後にニワトリから精製した一連の希釈IgY抗体(500倍〜256000倍)、又は組換えCaS1 scFv抗体(40μg/ml〜0.078μg/ml)を、ELISAプレートウェルに固定化した精製CaENO1(10μg/ml)とともにインキュベートした。激しく洗浄した後、結合したIgY抗体を、HRPコンジュゲートポリクローナルロバ抗ニワトリIgY抗体(1:3000)(Bethyl Laboratories、米国テキサス州モンゴメリー)を添加することによって検出し、結合したCaS1 scFv抗体をヤギ抗ニワトリ軽鎖抗体(1:3000)(Bethyl Laboratories、米国テキサス州モンゴメリー)、続いてHRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgG抗体(Jackson ImmunoResearch、米国)によって検出した。上記のように洗浄した後、テトラメチルベンジジン(TMB)基質溶液(Sigma、米国)を発色のためにウェルに添加した。1N HClを用いて反応を停止させ、光学密度を450nmでELISAプレートリーダー(BioTek Synergy HT)を用いて測定した。解離定数(K)を方程式:グラム/分子量(Da)×容量(L)−1に従って算出した。
競合ELISAのために上記の手順を行った。但し、一連の希釈CaENO1タンパク質(50μg/ml〜0.097μg/ml)を初めに等量のCaS1 scFv抗体(1μg/ml)と1時間混合し、結合特異性の検出のためにプレートに添加した。ELISA試験を各サンプルについて二連ウェルで行った。ELISAデータは二連実験の平均±SDとして提示した。
フィブリン基質ゲル分解分析
基質ゲルを線維素溶解活性検出のために調製した33。C.アルビカンス(10細胞)を洗浄し、CaS1scFv(10μg及び100μg)を用いて又は用いずに37℃で1時間インキュベートした。インキュベーション後に細胞を洗浄し、プラスミノーゲン(10μg)とともに30分間インキュベートした。混合物をPBSで洗浄して、遊離プラスミノーゲンを除去した。得られる細胞ペレットを1.25%低融点アガロース、トロンビン(0.05U/ml、Sigma)及びフィブリノーゲン(2mg/ml、Sigma)を含有する基質ゲル中に入れた。ゲルを加湿チャンバ内、37℃で10時間〜14時間、明らかなスポットの出現により線維素溶解活性の存在が示されるまでインキュベートした。
接着アッセイ
細胞接着アッセイを、ヒト口腔表皮細胞(OECM−1)(XXX)を用いて行った。C.アルビカンス(1×10cfu)を、CaS1 scFv抗体(50μg又は100μg)とともに37℃で1時間プレインキュベートした。インキュベーション後に、混合物を2倍希釈し、96ウェルプレート内で培養した10のOECM−1細胞に添加した。プレートを4℃で2時間更にインキュベートした。1×PBSで3回洗浄した後、プレートを10%ホルムアルデヒドで固定した。上記のように洗浄した後、ウェルをスキムミルクで1時間ブロッキングした。その後、ウサギ抗C.アルビカンス抗体(1:3000、Bethyl、米国)を添加し、更に1時間インキュベートし、続いてHRPコンジュゲート抗ウサギ抗体(1:3000、Bethyl、米国)を添加した。上記のような洗浄を常に工程間で行った。TMBを発色に使用し、これを1N HClで停止させた。色の強度をELISAプレートリーダーにおいて450nmで測定した。
C.アルビカンス感染のマウスモデル
体重約30gの合計20匹のICR雌性マウス(National Laboratory Animal Center(台湾)から購入)を、各群5匹のマウスの群に無作為に分けた。C.アルビカンスを一晩増殖させ、生理食塩水で洗浄した。4つの群のマウスを以下の調製物を用いて側尾静脈から処理した:(i)1×PBS単独;(ii)50μgのCaS1とともにプレインキュベートした1×10cfuのC.アルビカンス細胞;(iii)100μgのCaS1とともにプレインキュベートした1×10cfuのC.アルビカンス細胞;(iv)抗CaENO1 IgYとともにプレインキュベートした1×10cfuのC.アルビカンス細胞。マウスを生存について1日間隔で10日間モニタリングした。マウスの全ての処理及び取扱いは、台北医学大学の動物実験委員会(Institutional Animal Care and Use Committee)によって認可される動物実験プロトコルに従って行った。
実施例1 His−C.アルビカンスα−エノラーゼ(his−CaENO1)の融合タンパク質の発現及び精製
C.アルビカンスα−エノラーゼ遺伝子をpQE30プラスミド内で構築して、pQE30−CaENO1ベクターを形成した後、得られるベクターを大腸菌BL21細胞で形質転換した。細胞の発現を濃度1.0mM、0.5mM及び0.1mMのIPTGで4時間、5時間、8時間及び一晩にわたって誘導した。SDS−PAGE(図1A)及びウエスタンブロット分析(図1B)によって発現タンパク質が約49kDaの分子量を有することが見出された。
C.アルビカンスα−エノラーゼ遺伝子をpQE30プラスミド内で構築して、pQE30−CaENO1ベクターを形成した後、得られるベクターを大腸菌BL21細胞で形質転換した。細胞の発現を濃度1.0mM、0.5mM及び0.1mMのIPTGで4時間、5時間、8時間及び一晩にわたって誘導した。SDS−PAGE及びウエスタンブロット分析によって発現タンパク質が約49kDaの分子量を有することが見出された。上述の発現タンパク質が所望のCaENO1タンパク質であるかを確認するために、実施例1において得られるタンパク質をNi Sepharose(商標)High Performanceで精製し、精製タンパク質をSDS−PAGEによって分析し、49kDaのタンパク質をHis−CaENO1として確認した(図1C)。
実施例2 抗原His−CaENO1に対するHis−CaENO1 IgYポリクローナル抗体の結合アッセイ
50μgの実施例1の精製His−CaENO1タンパク質をニワトリに投与し、抗his−CaENO1 IgYポリクローナル抗体を産生させた。ポリクローナル抗体を卵からSDS−PAGE及びウエスタンブロット分析によって精製した。精製抗体の結合能を、ウエスタンブロット及び酵素結合免疫吸着法(ELISA)によってアッセイした。ELISAアッセイでは、BSAを陰性対照として使用し、マウス抗his IgGを第1の抗体として使用し、HRPウサギ抗マウスIgGを第2の抗体として使用した。ウエスタンブロット分析の後、His−CaENO1に特異的に結合する抗his−CaENO1 IgYポリクローナル抗体が3回の免疫化後に産生され、その結合能は各回の免疫化により増大した。
実施例3 ニワトリ抗CaENO1 IgYの結合活性、抗CaENO1ライブラリーの構築及びパニング
ニワトリ抗CaENO1 IgYの体液性免疫応答をELISA及びウエスタンブロットによって特定した(図2B)。免疫前血清及び非関連BSAタンパク質と比較して、7回目の免疫化後のIgY(500倍〜256000倍希釈)はCaENO1を認識した(図2A)。
短リンカー及び長リンカーを用いた2つのライブラリーを、表1に示すように構築した。短リンカー及び長リンカーライブラリーのサイズは、それぞれ2.4×10及び1.36×10と推定された。各パニング後の溶出力価を示した(表1)。4回目のパニング後に、CaENO1結合ファージ変異体が大幅に濃縮された。これらの結果から、非特異的結合ファージがパニングプロセスによって除去され、特異的結合親和性を有するクローンが濃縮されたことが示唆された。配列はニワトリ免疫グロブリン生殖系列遺伝子に属することが確認された。CaENO1に対して最も高い結合活性を有する短リンカーを特定した。この抗CaENO1 scFvモノクローナル抗体をCaS1と名付けた。
実施例3 scFv抗体の遺伝子シークエンシング
ニワトリから精製した抗体は、フレームワーク領域(FR)及び相補性決定領域(CDR)を含む。コロニー#1S1〜#1S12を単離し、ompseqプライマー(5’−AAGACAGCTATCGCGATTGCAGTG−3’)を用いてシークエンシングし、シークエンシング結果をBioEditソフトウェアによって分析した後、得られる配列をニワトリ生殖系列と比較した。10個のクローン中の抗体が軽鎖及び重鎖で同じ配列を有することが見出された(図3)。
実施例4 CaS1 scFvの発現及び精製
最後のバイオパニングによる全ファージミドDNAをTOP10F’大腸菌に形質転換し、個々のscFvを分析した。scFv遺伝子フラグメントを含有するコロニーを選択し、10mLのLB(Lauria−Bertani)ブロス(50μg/mLアンピシリン)中で振盪しながら37℃で一晩培養した後、OD600が0.4〜0.8に達するまで培養物を別の100mLのLB(50μg/mLアンピシリンを含む)に移した。その後、得られる培養物を0.5mM IPTGとともに6時間〜8時間インキュベートして、Hisタグ付きCaS1 scFvタンパク質を発現させた。次いで、培養物を遠心分離に供し、上清を捨て、ペレットを1mLのHis結合バッファー(20mMリン酸ナトリウム、0.5M NaCl、20mMイミダゾール、pH7.4)に再懸濁した。大腸菌細胞を超音波処理で破壊した後、サンプルを3000gの遠心分離に5分間供した。次に、上清中のCaS1 scFv融合タンパク質をNi Sepharose(商標)High Performance(GE healthcare Life science、米国)によって、製造業者により提案されるように精製した。簡潔に述べると、サンプル上清をセファロースに添加し、1時間混合し、1000gの遠心分離に5分間供した。上清を捨てた。セファロースを1mLのHis結合バッファーで2回洗浄して、洗浄液1及び洗浄液2を得た。500μLのHis溶出バッファーをセファロースに添加し、1時間混合した。セファロースを1000gの遠心分離に5分間供し、上清(溶出液1)を回収した。上記の工程を繰り返して溶出液2を得た。溶出液1及び2は精製His−CaS1 scFvを含有する。最後に、セファロースを50μLのHis結合バッファーに再懸濁した。結合上清、洗浄液1、洗浄液2、溶出液1、溶出液2及びセファロースの画分を12%SDS PAGEによって分析した(図4)。
実施例5 ELISA及び競合ELISAによるCaS1 scFvのK決定
0.25μgのHis−CaENO1を96ハーフエリアプレートの各ウェルに添加し、プレートを37℃で1時間インキュベートして、タンパク質をウェルの底部に吸着させた。タンパク質を捨て、5%スキムミルクをウェルに添加し、プレートをブロッキングのために37℃で1時間インキュベートした。一方、1μg/mL CaS1を、50μg/mL遊離形態His−CaENO1の2倍及び10倍段階希釈サンプル(すなわち50μg/mL、25μg/mL、12.5μg/mL、6.25μg/mL、3.13μg/mL、1.56μg/mL、0.78μg/mL、0.39μg/mL、0.19μg/mLの遊離形態His−CaENO1)の各々とともに室温で1時間インキュベートした。次いで、これらのサンプルを、コーティング及びブロッキングした上記のウェルに添加し、37℃で1時間インキュベートして、競合反応を行った。その後、ウェルをPBSTで6回洗浄した後、ヤギ抗ニワトリ軽鎖(1:3000希釈)をそれに添加し、37℃で1時間インキュベートした。その後、ウェルをPBSTで6回洗浄した後、ロバ抗ヤギHRP抗体(1:5000希釈)をそれに添加し、37℃で1時間インキュベートした。その後、ウェルをPBSTで6回洗浄した後、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン(TMB)を添加することによって呈色反応を開始し、反応を1N HClによって終了した。波長450nmでの吸光度を検出してOD450を得た。CaENO1へのCaS1の結合活性を決定するために、ELISA(図5A及び図5B)及び競合ELISA(図5C及び図5D)を行った。図5A及び図5Bに見られるように、CaENO1へのCaS1 scFv抗体の結合活性は濃度依存的であり、ELISA及び競合ELISAによって測定されるようにKはそれぞれ1.88×10−8M及び8.9×10−8Mである。
実施例6 C.アルビカンス及びC.トロピカリスの細胞溶解物に対するCaS1 scFvの結合
このCaS1 scFvを、異なるカンジダ種に対するその結合活性について評価した。5つのカンジダ一般株が得られ、5つのカンジダ種の全溶解物をSDS−PAGE(図6A左)及びその後のウエスタンブロットにおいて分析した。図4A中央に見られるように、抗CaENO1ポリクローナルIgYは予想の通りに試験した5つのカンジダ種を認識することが可能である。しかしながら、CaS1 scFvは図6A右のレーン1に見られるようにC.アルビカンス、レーン3に見られるようにC.トロピカリスとしか反応することができない。このCaS1 scFvはC.クルセイ(レーン2)、C.パラプシローシス(レーン4)及びC.グラブラータ(レーン5)とは反応することができない。ENO1タンパク質配列はC.アルビカンスとC.トロピカリスとで83%相同であり、したがって、CaS1がC.アルビカンス及びC.トロピカリスを認識し得る理由は、これら2つの種がCaS1 scFvに結合し得る同様のエピトープを有することと示唆され得る。
さらに、臨床由来のカンジダ属のフルコナゾール耐性及び感受性株に対するCaS1 scFv結合活性を検査した。カンジダ属及びそれらのMICを表2に挙げた。図4D〜図4Gに示されるように、CaS1 scFvはフルコナゾール耐性及び感受性C.アルビカンス(図6B)及びC.トロピカリス(図6C)に結合することができるが、C.グラブラータ及びC.パラプシローシスに結合することはできない(データは示さない)。これらのデータから、CaS1 scFvをフルコナゾール耐性C.アルビカンス及びC.トロピカリスの診断及び/又は治療に潜在的に使用することができることが示唆される。
加えて、図6Dに見られるように、CaS1 scFvが異なるENO1種に結合することができることも観察された。C.アルビカンス(CaENO1)、S.ニューモニエ(SpENO1)、S.アウレウス(SaENO1)、マウス(mENO1)及びヒト(hENO1)に対するENO1を精製し、SDS−PAGE(図6D左)及びウエスタンブロット(図6D右)に供した。CaS1 scFvはCaENO1だけでなく、SpENO1及びSaENO1にも結合するが、mENO1及びhENO1には非常に僅かしか結合しない(図6D右)。これらの結果から、C.アルビカンス、S.ニューモニエ及びS.アウレウスに由来するENO1が、CaS1 scFvに結合することができる同様のエピトープを有し得ることが示唆される。
実施例7 C.アルビカンスの細胞表面上のα−エノラーゼに対するCaS1抗体の特定のためのフローサイトメトリーアッセイ
抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFvをC.アルビカンスと接触させた後、フローサイトメトリーアッセイに供した。抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFvは89.7±2.8%、46.64±3.1%及び23±2.3%のFITC蛍光反応を示し(図7A)、抗体がC.アルビカンスの表面上のα−エノラーゼに結合することができることを意味している。さらに、染色用のヨウ化プロピジウムを使用して、C.アルビカンスの死亡率を特定し、抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFvが90±1.5%、37±0.8%、21±1%のC.アルビカンスを死滅させることが見出された(図7A)。図7Bに示されるように、対照scFv及び抗CaENO1 IgYと比較して、scFv CaS1はC.アルビカンスの表面上のα−エノラーゼに結合することで、それらを死滅させることができる。
実施例8 C.アルビカンスの細胞表面上のα−エノラーゼに対するCaS1抗体を特定する免疫蛍光アッセイ
抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFvを、C.アルビカンスの細胞表面上のα−エノラーゼに対するCaS1抗体を特定する免疫蛍光アッセイに使用した。図8に示されるように、抗CaENO1 IgY(1)及びscFv CaS1(2)はC.アルビカンスの表面上のα−エノラーゼに結合するが、対照scFv(3)は結合を示さない。
実施例9 CaS1 scFvによるC.アルビカンスの増殖及び菌糸形成の軽減
C.アルビカンスの増殖に対するCaS1の効果を評価し、CaS1 scFvをC.アルビカンスとともにプレインキュベートし、寒天上にプレーティングした。図9Aに見られるように、CaS1 scFvは10−4に希釈した場合に、対照と比較してYPD寒天プレート上で観察されるC.アルビカンスの増殖を減少させた。抗CaENO1 IgYに対する阻害効果はscFv CaS1 scFvと同様である。
菌糸形成もC.アルビカンスの病原性において重要な役割を果たすことが示された。そのため、CaS1 scFvが菌糸形成に影響を及ぼすかを更に調査した。CaS1 scFvをC.アルビカンスとともにプレインキュベートし、コロニー形態を検査した。図9Bに見られるように、対照コロニーの端に沿って菌糸が明らかに目に見えたが、CaS1 scFvで処理したコロニーでは非常に僅かしか又は全く観察されなかった。CaS1 scFvをC.アルビカンスとともにプレインキュベートした場合に菌糸形成の軽減効果が明白である。
実施例10 ヒト口腔ケラチノサイトOECM−1細胞に対するC.アルビカンスの結合の阻害
C.アルビカンス細胞(1×10)を、50μg及び100μgのscFv CaS1のそれぞれで処理し、得られる混合物をヒト口腔ケラチノサイトOECM−1細胞に添加して、OECM−1細胞に対するC.アルビカンス細胞の結合能を試験した。PBS対照と比較して、50μg及び100μgのscFv CaS1は、OECM−1細胞に対するC.アルビカンス細胞の結合を顕著に低減した(図10)。
実施例11 プラスミノーゲンへのENO1の結合に対するCaS1 scFvの効果
表面ENO1がプラスミノーゲン受容体として作用し32、プラスミノーゲンへの結合によりそれがプラスミンへと活性化され、ゲルに含まれるフィブリノーゲン(細胞外基質)の分解がもたらされることが知られている。CaENO1−プラスミノーゲン会合の考え得る生物学的意義を試験するために基質ゲル研究を行い、この結合に対するCaS1 scFvの効果を観察した。
代表的なプレートは図11に見られるものであった。プラスミノーゲンの非存在下で、カンジダ単独(図11−1)又はCaS1 scFv単独(図9−6)は線維素溶解活性を示さなかった。1μg及び10μgのプラスミノーゲンとともにインキュベートしたC.アルビカンスは、線維素溶解活性の顕著な増大をもたらした(図11−2及び図11−3)。この結果から、CaENO1に結合したプラスミノーゲンが基質ゲル中に存在するトロンビンによって活性化され、周囲のフィブリノーゲンを消化し得ることが示唆される。しかしながら、線維素溶解活性はCaS1(10μg及び100μg)とともにプレインキュベートしたC.アルビカンスによって、図11−4及び図11−5に示されるようにプラスミノーゲン単独の存在下と比較して顕著に阻害することができる。ゲル中のフィブリノーゲンの分解の阻害が明白である。本発明者らの結果から、プラスミノーゲンへのCaENO1の結合がCaS1 scFv抗体によって用量依存的に顕著に低減したことが示唆される。
実施例12 感染マウスの生存率を拡大するScFv CaS1によるC.アルビカンス毒性の中和
1×10細胞のC.アルビカンス溶液を、各100μgの抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFvと混合した後、ICRマウス(各群5匹のマウス)に注射した。10日後に、抗CaENO1 IgY、scFv CaS1及び対照scFv群の生存率は、それぞれ100%、80%及び0%であった。抗CaENO1 IgY及びscFv CaS1はC.アルビカンスの毒性を中和することができるため、マウスを延命するか又はマウスを死亡から保護し得ることが見出された。
実施例13 CDRグラフトによるCaS1 scFvのヒト化
2つのヒト化CaS1 scFv(V1及びV3)を設計した。ヒト化CaS1 scFv V1をヒトフレームワーク(タンパク質構造データバンク:2JIX−L、2ZKH−H)にグラフトし、この最も好適な長さの配列を、Discovery Studioソフトウェアによって分析した。ヒト化CaS1 scFv V3を、Avastin(商標)(タンパク質構造データバンク:2FJG)の配列であるヒトフレームワークにグラフトした。これらのヒト化CaS1 scFv(V1及びV3)はGemonics BioSci & Tech(台湾、新北市)によって合成され、pComb3Xベクターにクローニングし、タンパク質発現のためにTop 10大腸菌内に導入した。発現されたV1及びV3タンパク質をNiセファロースによって精製し、SDS−PAGE及びウエスタンブロットによって分析した。
図12に示される結果のように、ヒト化CaS1 scFv V1(図13A)及びV3(図13B)抗体を、標的遺伝子を用いてプラスミドDNAを合成するように設計した後、DNAを発現のためにTop 10大腸菌内に導入した。次いで、発現タンパク質をNiセファロースで精製し、SDS−PAGEによって分析した。その後、発現タンパク質をウエスタンブロット(抗HAタグ)によって確認した。
実施例14 hzCaS1 V1及びV3とのCaENO1の結合能の決定
hzCaS1 V1、V3及びCaS1 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。図13に示されるように、(A)クマシーブルーを染色に使用し、(B)マウス抗ヒトκ、λIgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgGをウエスタンブロットに使用し(右パネル)、(C)マウス抗HA IgG及びHRPコンジュゲートウサギ抗マウスIgGを使用し、(D)ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgG及びHRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを使用した。レーン1:hzCaS1 scFv V1。レーン2:hzCaS1 scFv V3。レーン3:CaS1 scFv。
実施例15 ELISAによるhzCaS1 V1及びV3 scFvのK決定
精製hzCaS1 V1及びV3 scFvを組換えCaENO1タンパク質の認識に使用した。hzCaS1 V1及びV3 scFvを、段階希釈により一次抗体として使用した。ヤギ抗ニワトリ軽鎖IgGを二次抗体として使用した。HRPコンジュゲートロバ抗ヤギIgGを検出に使用した(図14A及び図14Cを参照されたい)。OD値をパーセンテージで算出した。scFvのK又は50%有効濃度(EC50)を算出し、モル濃度(M)によって表した。hzCaS1 V1及びV3 scFvのKは、それぞれ1.51ug/ml=4.6×10−8M及び2.12ug/ml=8.4×10−8Mである。ELISAデータを二連ウェルの平均±SDとして表した(図14B及び図14Dを参照されたい)。
実施例16 CaS1、hzCaS1 V1及びV3 scFvはプラスミノーゲンへのCaENO1の結合を阻害する
Niセファロース上のCaENO1を100ugのhzCaS1 V1、V3及びCaS1 scFvで1時間処理し、続いてプラスミノーゲン(20ug)とともに1時間インキュベートした。CaS1 scFvを用いたCaENO1の各実験群をゲル上に滴下し、室温で2日間インキュベートし、ゲル分解結果を観察し、結果を図15に示す。図15−1では、プラスミノーゲン(1ug/ul)単独(陽性対照)の存在下で、ゲルに見られるように顕著な線維素溶解活性が示される。図15−2では、プラスミノーゲンを含まないNiセファロース(商標)(10ug)単独(陰性対照)上でのCaENO1は、ゲル中で線維素溶解活性を示さない。図15−3では、プラスミノーゲン(20ug)を含むセファロース(商標)(10ug)上でのCaENO1が線維素溶解活性を示す。図15−4、図15−5、図15−6では、hzCaS1 V1(図15−4)、V3(図15−5)、CaS1 scFv(図15−6)(100ug)で処理し、プラスミノーゲン(20ug)とともにインキュベートしたセファロース(商標)(10ug)上のCaENO1は、15−3と比較して線維素溶解活性を示さない。したがって、結果から、CaENO1に結合したプラスミノーゲンが基質ゲル中に存在するトロンビンによって活性化され、周囲のフィブリノーゲンを消化し得ることが示唆される。しかしながら、図15−3に示されるように、線維素溶解活性はプラスミノーゲンの存在下と比較してhzCaS1 V1、V3、CaS1 scFvとともにプレインキュベートしたCaENO1によって顕著に阻害することができる。ゲル中のフィブリノーゲンの分解の阻害は明白である(図15−4、図15−5、図15−6)。本発明者らの結果から、プラスミノーゲンへのCaENO1の結合がhzCaS1 V1、V3、CaS1 scFv抗体によって顕著に低減されたことが示唆される。
実施例17 CaS1 scFvを用いたCaENO1のエピトープマッピング
9つのPCR増幅フラグメントを、PET−21aベクターにライゲートし、BL−21大腸菌に形質転換した完全長CaENO1(1323bp)を鋳型として用いて得た。挿入されたフラグメントの同一性をシークエンシング(Genomics BioSci & Tech、台湾、新北市)によって確認した。タンパク質発現をIPTG誘導によって行った。SDS−PAGE及びウエスタンブロットを用いて、発現組換えタンパク質を特性化した。
CaENO1のエピトープマッピングのために、ウエスタンブロット及びELISAでの組換えCaENO1タンパク質の認識に精製CaS1 scFvを使用した。エピトープ領域を、198bpヌクレオチドを含有するようにマッピングし、推論アミノ酸配列(残基235〜300)はDKAGYKGKVGIAMDVASSEFYKDGKYDLDFKNPESDPSKWLSGPQLADLYEQLISEYPIVSIEDPF(配列番号19)(66アミノ酸)である。
エピトープ位置を更に決定するために、部位特異的突然変異誘発(Kunkelの方法)を用いて、僅かな修飾を有する上述のマッピングされた198bpの抗原フラグメントのヌクレオチド配列に従う9つのペプチド発現ファージを構築した("Chapter 2, Constructing phage display libraries by oligonucleotide-directed mutagenesis" on Phage Display-APractical Approach, edited by Tim Clackson and Henry B. Lowman, OXFORD University Press 2004)。抗原エピトープをコードするヌクレオチド配列を有する修飾pCANTAB 5E DNAをER2738大腸菌に形質転換した。ファージミドDNAを大腸菌から抽出し、EcoRI酵素による制限を用いた挿入について分析した。ウイルス粒子表面上に10個のアミノ酸を発現する得られた各々のファージを、ELISAにおいてCaS1 scFv抗体に対するそれらの反応性について検査した。合わせた結果から、CaS1 scFvが240KGKVGIAMDV249(配列番号3)及び278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)の間に位置する抗原エピトープ上のアミノ酸残基を認識することが示された。
上記の9つの組換えCaENO1タンパク質を、ドットブロットにおける精製プラスミノーゲンの認識に使用した。結果から、CaS1 scFv抗体がアミノ酸残基301〜437にわたるプラスミノーゲンのフラグメントに結合し、その配列がAEDDWDAWVHFFERVGDKIQIVGDDLTVTNPTRIKTAIEKKAANALLLKVNQIGTLTESIQAANDSYAAGWGVMVSHRSGETEDTFIADLSVGLRSGQIKTGAPARSERLAKLNQILRIEEELGSEAIYAGKDFQKA(配列番号20)であることが示された。上記の結果を図16に示す。
実施例18 CaS1 scFvはC.アルビカンスに感染したICRマウスの生存率を延長する
動物モデルにおいてCaS1の生存率を評価した。初めに、ICRマウスに1×10細胞のC.アルビカンスを、PBS単独を用いて又は細胞をCaS1(10μg及び100μg)とともに37℃で1時間プレインキュベートして尾静脈注射した。図17に見られるように、CaS1(10μg及び100μg)とのプレインキュベートは、PBS対照と比較してマウスの生存率をそれぞれ40%及び80%に延長する。抗ヒャッポダ(Deinagkistrodon acutus)scFv(抗DA)はヘビ毒に対する抗体であり、これを非関連scFv対照として使用した。これらのデータから、CaS1 scFvが、ICRマウスにカンジダ血症の致死的チャレンジに対する部分保護活性をもたらすことが示唆される。
実施例19 カンジダ・アルビカンスのバイオフィルム形成阻害アッセイ
カンジダ・アルビカンス細胞をYPD培地中で培養した後、回収した。細胞をPBSで洗浄し、100mMグルコースを含有するYPD培地に10細胞/mlの細胞密度で再懸濁した。96ウェルプレートをCaS1 scFv又はフルコナゾールで処理した後、1mlの細胞懸濁液を接種した。2時間の接着期間の後、PBSで洗浄することによって接種材料を除去し、100mMグルコースを含有するYPD培地をプレートに適用した。プレートをCaS1 scFv又はフルコナゾールで処理し、バイオフィルムを37℃で72時間増殖させた。プレートをPBSで洗浄した後、バイオフィルム形成を顕微鏡検査によって観察した(図18)。

Claims (26)

  1. CaENO1に位置する283LYEQLISEYP292(配列番号1)、278PQLADLYEQL287(配列番号2)、240KGKVGIAMDV249(配列番号3)又は278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)からなるアミノ酸配列を含むエピトープ配列。
  2. CaENO1に位置する283LYEQLISEYP292(配列番号1)、278PQLADLYEQL287(配列番号2)、240KGKVGIAMDV249(配列番号3)又は278PQLADLYEQLISEYP292(配列番号4)からなるアミノ酸配列を含むエピトープに特異的に結合するカンジダα−エノラーゼに対する抗体。
  3. 単離された抗CaENO1抗体又はその抗原結合部分であって、その単離された抗体又はその抗原結合部分がCaENO1に結合するように、配列番号5の軽鎖相補性決定領域1(L−CDR1)又はL−CDR1のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;配列番号6の軽鎖CDR2(L−CDR2)又はL−CDR2のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;及び配列番号7の軽鎖CDR3(L−CDR3)又はL−CDR3のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体の少なくとも1つと、配列番号8の重鎖CDR1(H−CDR1)又はH−CDR1のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;配列番号9の重鎖CDR2(H−CDR2)又はH−CDR2のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体;及び配列番号10の重鎖CDR3(H−CDR3)又はH−CDR3のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有するアミノ酸配列を有する変異体の少なくとも1つとを含む、単離された抗CaENO1抗体又はその抗原結合部分。
  4. 配列同一性が少なくとも81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%である、請求項3に記載の抗体。
  5. 前記単離された抗CaENO1抗体がモノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体又はヒト抗体である、請求項3に記載の抗体。
  6. 配列番号13及び14に規定されるような配列からなる群から選択される配列を有するアミノ酸配列を含む軽鎖。
  7. 配列番号15及び16に規定されるような配列からなる群から選択される配列を有するアミノ酸配列を含む重鎖。
  8. (i)配列番号13及び14からなる群から選択される配列に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖、又は配列番号13及び14のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有する変異体と、(ii)配列番号15及び16からなる群から選択される配列に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖、又は配列番号15及び16のいずれかに対して少なくとも80%の同一性を有する変異体とを含む、ヒト化抗体。
  9. 配列同一性が少なくとも90%、91%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%又は99%である、請求項8に記載のヒト化抗体。
  10. (i)配列番号13に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖と、(ii)配列番号15に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖(hzCaS1−V1)とを含む、請求項8に記載のヒト化抗体。
  11. (i)配列番号14に規定されるようなアミノ酸配列を有する軽鎖と、(ii)配列番号16に規定されるようなアミノ酸配列を有する重鎖(hzCaS1−V3)とを含む、請求項8に記載のヒト化抗体。
  12. 請求項1に記載のエピトープ配列と、薬学的に許容可能な担体、賦形剤又はアジュバントとを含む医薬組成物。
  13. ワクチンとして使用される、請求項12に記載の医薬組成物。
  14. 請求項2〜11のいずれか一項に記載の抗体と、薬学的に許容可能な担体又は賦形剤とを含む医薬組成物。
  15. 1つ以上の付加的な抗カンジダ薬、抗ストレプトコッカス薬又は抗スタフィロコッカス薬を更に含む、請求項12に記載の医薬組成物。
  16. 前記付加的な抗カンジダ薬がフルコナゾール、イトラコナゾール、ポサコナゾール、エキノキャンディン、カスポファンギン、ミカファンギン、アニデュラファンギン、ボリコナゾール、アムホテリシンBの脂質配合物、ケトコナゾール、クロトリマゾール、エコナゾール、シクロピロックス、ミコナゾール、ケトコナゾール又はナイスタチンである、請求項15に記載の医薬組成物。
  17. 被験体においてカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖を阻害し、それにより引き起こされる感染を治療する方法であって、請求項2〜11のいずれか一項に記載のα−エノラーゼに対する抗体を前記被験体に投与することを含む、方法。
  18. 被験体においてカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの増殖又はそれらによって引き起こされる感染を予防する方法であって、請求項1に記載のエピトープを前記被験体に投与することを含む、方法。
  19. 被験体においてカンジダ症を治療する方法であって、請求項2〜11のいずれか一項に記載のα−エノラーゼに対する抗体を前記被験体に投与することを含む、方法。
  20. 前記カンジダ症疾患が侵襲性カンジダ症、抗生物質カンジダ症、腸菌相のディスバイオシス、爪真菌症、皮膚カンジダ症又は粘膜カンジダ症である、請求項19に記載の方法。
  21. 被験体においてフルコナゾール耐性カンジダの増殖を阻害するか、又はそれにより引き起こされる感染を治療する方法であって、請求項2〜11のいずれか一項に記載のα−エノラーゼに対する抗体を前記被験体に投与することを含む、方法。
  22. 前記カンジダがフルコナゾール耐性カンジダ属である、請求項21に記載の方法。
  23. 前記フルコナゾール耐性カンジダ属がフルコナゾール耐性のC.アルビカンス又はC.トロピカリスである、請求項22に記載の方法。
  24. カンジダによって引き起こされるバイオフィルム形成を阻害する方法であって、請求項2〜11のいずれか一項に記載のα−エノラーゼに対する抗体を被験体に投与することを含む、方法。
  25. 被験体の生体サンプルにおけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断する方法であって、請求項2〜11のいずれか一項に記載の抗CaENO1抗体を前記生体サンプルと接触させることと、請求項1に記載のCaENO1のエピトープへの抗CaENO1抗体の結合を検出することとを含み、該結合の存在が、前記被験体がカンジダ感染を患う疑いがあることを示す、方法。
  26. 被験体の生体サンプルにおけるカンジダ、ストレプトコッカス又はスタフィロコッカスの感染を診断する方法であって、請求項1に記載のエピトープ配列と前記生体サンプルとを接触させることと、抗CaENO1抗体への請求項1に記載のエピトープ配列の結合を検出することとを含み、該結合の存在が、前記被験体がカンジダ感染を患う疑いがあることを示す、方法。
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