JP2019017389A - 生物学上のメスの避妊薬 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、抗体断片を発現するための改変共生生物を提供し、そしてそれは、精子の運動性、受精又はそれらの組合せを阻害し、及び同じ生物を含む組成物を提供する。本発明は、避妊薬として、そのような改変共生生物又は同じ生物を含む組成物の使用を提供する。
新しい避妊薬の開発は、社会学上、金銭上、又は教育制限に関わらず、すべての個人に利用できる避妊を提供するために必要である。
本発明は、1つの実施態様では、精子抗原に対する抗体断片を生産し、及びそれにより避妊薬として働く遺伝子組換え細胞を提供する。
本発明は、一つの実施態様では、組換え細胞を提供し、一つの実施態様では、微生物を含み、及び同じものを使用するための方法を提供し、殺精子化合物の製造方法を提供する。本方法及び細胞は、一つの実施態様では、避妊の効果的な方法を提供する。
VTRTINVVDPITGKISTSVQTAKFTREDKNSNAGYTDPVTGKTTMNPWTPAKQGLRAVNVEQIKGYVAKVDGNVDAVVVTPDSANMVVTITYQANKPEGQNITNKKDTVPDPADGIKNKDDLPDGTKYTWKEVPDVNSVGEKTGIVTVTFPDGTSVDVKVTVYVDPVVESNRDTLSKEANTGNTNVAKAATVTSSKVESKKTLPQTGSKTEQVGILGLAIATVGSLLGLGVNRKKRQK(配列番号5);又は
KKAEEVKNNSNATQKEVDDATNNLKQAQNDLDGQTTDKSKLDEAIKSADDTKSTDKYNNASDDTKSKFDEALKKAEEVKNNSNATQKEVDDATKNLKQAQNDLDGQTTNKDAINDAIKDANNAKGTDKYNNASDDTKSKDDALKKAEDVKNDSNANQKEVDDATKNLKNTLNNLKGQPAKKANLIASKDNAKIHKQTLLPQTGTETNPLTAIGIGLMALGAGIFAKKKRKDDEA(配列番号6)、又は配列番号5又は配列番号6と実質的に同一の配列
を含む。
タージトール(Tergitol)NP‐40界面活性剤可溶化ヒト精巣上体精子の免疫を持つBalb/cマウス由来のリンパ球とP3‐X63‐Ag8‐653マウス骨髄腫細胞を融合することにより、ヒト精子抗原に対するモノクローナル抗体を調製する。これらのハイブリドーマを注射したマウス由来の腹水を、間接蛍光抗体法について、メタノール固定精子が陽性であるアクロソーム及び非固定精子が陽性である形質膜用に試験する。ネズミ及びウサギ精子と交差反応性の抗体を検証する。
RNA調製
殺精子又は精子運動性を低減するハイブリドーマ細胞分泌抗体を選択する。10百万細胞を、FastTrack2.0kit(Invitrogen)を使用して、RNA回収のために処理するように、細胞を増殖し及びカウントする。全RNAを、界面活性剤溶解及びタンパク質分解緩衝液を使用して細胞から直接単離する。Poly(A)+RNAを、その後、mRNAがオリゴdT樹脂と結合する改変Aviv及びLederプロトコルを使用して単離する。樹脂を、その後、外来の全RNAを除去するために、低塩緩衝液で洗浄し、及びpoly(A)+RNAを、樹脂から溶出する。260nm及び280nmでの分光光度分析は、poly(A)+RNAの最終濃度を示す。
抗体のエピトープ認識領域又は相補性決定領域(CDRs)を同定し、及びIg重鎖及び軽(カッパ)鎖サブユニットをプローブするオリゴヌクレオチドを設計する。
ゲル精製産物を、適当なベクター内にサブクローニングし、そしてそれは、産物の高収率を産生する。ベクター、緩衝液、cDNA及びT4DNAライゲースを、室温で1時間インキュベートし、及びその後65℃で10分間加熱する。大腸菌スーパーコンピテントセルを使用し、及びDNAを細胞に添加し、及び氷上でインキュベートし、その後42℃で加熱し、及びSOC培地を添加する。細胞を、その後37℃で、1時間、振とうウォーターバス中で、インキュベートする。こられの細胞を、その後、選択化合物を含むLB培地のペトリ皿上に播き、及び37℃で終夜インキュベートする。陽性クローンを選び、及びプラスミド精製のために生育した。
陽性クローンを、メーカーの説明書に従って、Fidelity kit(Oncor)を使用して配列決定する。プラスミドDNA、プライマー(例えば、pCR‐Scriptベクター上の5’クローニング部位の上流に位置するT3プライマー)、及びdH2Oからなる配列決定反応物(reaction)、そしてそれを、アニーリング緩衝液を添加して、95℃で5分間加熱し、及び反応物を、37℃で15分間インキュベートする。反応物を付加反応緩衝液、33PαATP、T4DNAポリメラーゼ、及びdH2Oにより標識し、及び400℃で15分間インキュベートし、その後、A、C、G、又はT終止(termination)ミックスを添加し、及び40℃で5分間インキュベートする。反応を、プロテイナーゼK溶液の添加により停止し、及びアクリルアミド配列決定ゲルにロードする前に、95℃で加熱する。ゲルを、その後2000ボルトで2時間泳動し、真空下、Whatman 3MM濾紙上で乾燥し、及び室温で終夜、X線フィルムに曝露する。フィルムの現像後、ゲルをライトボックス上で読み込んだ。
重及び軽鎖に対応する増幅産物を、ゲル精製し、及びdH2Oに再懸濁する。抗体は、最適なラクトバチルスコドン使用頻度により密接に一致するようにアセンブリPCR(Stemmer W.P.et al,(1995)Gene 164:49‐53)により再コードしてもよい。
細菌株及び培地。天然ヒト膣単離L.クリスパタス、L.ガセリ(gasseri)、及びL.ジョンソニ、及び他を、健康なボランティアの膣スワブから得、又は代替的に、市販の株を、使用してもよく、及びde Man,Rogosa,and Sharpe(MRS)培地又はRogosa SL培地(Difco)のいずれか中で、37℃(5%CO2/95%空気)で培養する。タンパク質発現分析のために、Medium199(Invitrogen)をまた使用する。プラスミドを、エレクトロポレーションにより、大腸菌DH12S(Invitrogen)内に導入する。プラスミド保持のために、形質転換大腸菌DH12Sを、エリスロマイシン(300μg/ml)を添加し、37℃で、LB培地(Difco)中で生育する。プラスミドを、本質的にL.gasseriについて記載したように(Luchansky,J.B.,Tennant,M.C.&Klaenhammer,T.R.(1991)J.Dairy Sci.74,3293‐3302)、L.ジョンソニ内に、エレクトロポレーションにより形質転換した。形質転換L.ジョンソニ細菌を、エリスロマイシン20μg/mlを含む液体培地中で、定法で増殖する。改変ラクトバチルスを、後述のように、抗精子活性のために、プローブする。
ライブラリーコンストラクション
精子タンパク質に対するヒトVH‐VL係留可変ドメインを単離するためのヒトscFvフィラメント状ファージディスプレイライブラリーを、使用した。ヒトscFVライブラリーを、V Base(Http://vbase.mrccpe.cam.ac.uk)で得た配列に従って、及びBarbas & Lerner(Barbas,Bain et al.1992 Proc Natl Acad Sci USA 89(10):4457‐61;Gram,Marconi et al.1992 Proc Natl Acad Sci USA 89(8):3576‐80;Zebedee,Barbas et al.1992 Proc Natl Acad Sci USA 89(8):3175‐9;Barbas, Amberg et al.1993 Gene 137(1): 57−62),Winter(Hawkins,Russell et al.1992 J Mol Biol 226(3):889−96;Hawkins and Winter 1992 Eur J Immunol 22(3):867−70;Hoogenboom,Marks et al.1992 Immunol Rev130:41‐68;Hoogenboom and Winter 1992 Immunol Rev 130:41−68;Marks,Griffiths et al.1992 Biotechnology(N Y)10(7):779‐83;Marks,Hoogenboom et al.1992 J Biol Chem267(23):16007‐10;Marks and Winter 1992 Behring Inst Mitt(91): 6‐12;Orlandi,Gussow et al.1992 Biotechnology 24:527‐31;Tomlinson,Walter et al.1992 J Mol Biol 227(3):776−98)により、及びBenhar研究所(Azriel‐Rosenfeld,Valensi et al.2004 J Mol Biol 335(1):177‐92)により、以前に記載された技術に従って、設計したプライマーを使用して調製した。PCRによる抗体遺伝子の増幅は、テンプレートとして、ヒト脾臓及び末梢血リンパ球cDNAを使用して行った。本ライブラリーについて、ヒト重及び軽鎖可変ドメインのレパートリーを、m13繊維状ファージのp3遺伝子と融合するVH‐VL人工結合分子のすべての可能な組合せを作製するために、コンビナトリアル様式で、一緒に係留し、及び融合タンパク質を、その後、典型的に平均してファージあたり単一のコピーについて、ファージ表面上に提示する。
ペプチドを、精子抗原FA‐1及びYLP(12)から、それぞれ設計した。以下のペプチド1は、FA‐1から設計した35残基ペプチドであり、及び以下のペプチド2は、YLP(12)ペプチドである。ペプチドを、以下に概説するプロトコルのための磁気ビーズと結合することを容易にするためにビオチン化した。ペプチド2は、ペプチド配列が、比較的短いながら、ビオチン及びペプチドの間にテザーを有する。ファージディスプレイscFvライブラリーを、以下に概説するように両ペプチドに対してスクリーニングした。
ライブラリーストックを、37℃、LB+AmP(100μg/ml)+1%グルコース中で生育した。ヘルパーファージM13KO7を添加し、及び培養物を、100μg/ml Amp+30μg/ml kan存在下、30℃で終夜、ヘルパーファージと一緒にインキュベートした。培養物を4000RPMで10分間遠心し、及び上清を、0.45ミクロンフィルターを通じてろ過し、及び1/5量のPEG/NaClを、添加し、及びろ液を、最低1時間氷上に置き、その後、4000RPMで30分間遠心し、その後ファージ含有ペレットをPBS中に懸濁した。最低で30分間、4%BSAでファージブロッキングを行い、及び磁気ビーズに基づく抗体選択を、R.Kontermann and S.Dubel(eds),Antibody Engineering Vol.1,Springer‐Verlag Berlin Heidelberg 2010,pages 267‐287で記載されるようなプロトコルに従って、遂行した。ブロッキングを、2%BSAで最低30分間行った。ブロッキングされたビーズを、ブロッキングされたファージに添加し、及びビーズ除去、そしてそれにより、ストレプトアビジンに結合するすべてのファージを除去する。ブロッキングされたファージを、その後30分間ビオチンでインキュベートし、続いて30分間、ビーズと一緒にインキュベートし、その後ビーズを捨てた。
プローブとしてペプチドを使用して、ELISAアッセイを行い、及び断片相対親和性を、O.Dによりアッセイした。
図1は、プローブされた精子ペプチドのために単離され及びクローン化されたファージディスプレイscFvの相対親和性を図示する。列1‐3は、FA‐1由来ペプチドに対する3つのscFvの結合を示し、及び列4‐6は、YLP(12)由来ペプチドに対する3つのscFvの結合を示す。BSAを、陰性結合対照として使用する。scFVは、対照と比較して、示されたペプチドについて、顕著な親和性を示した。図2は、プローブされた精子ペプチドのために単離され及びクローン化されたいくつかのファージディスプレイscFvの相対親和性を示す。図3は、一連の非結合scFvを同定するためのELISA結合アッセイの結果を示し、そしてそれを、対照として使用した。1つのそのようなscFvクローン、J112を、典型的に本文脈において使用した。クローンJ102は、他のクローン並びに対照A及びBよりも大きな親和性を示し、そしてそれらは、それぞれscFvファージ不含有、又はペプチド及びscFv不含有サンプルであった。結合を、抗ファージHRP標識抗体(PVIIIに対する抗体)でプローブされたサンプルについて、ODを測定することにより検出した。これらのいくつかのscFvを、その後、必要に応じて、対照及び避妊薬として、以下の実施例において使用した。
抗体クローニング及び配列決定
scFvを、ファージクローン中の完全なscFv断片を明らかにするために確立されたプロトコルに従ってNcoI及びNotI切断で消化によりプラスミドゲノムから取り出した。ゲル精製産物を、Dr.Jos Seegersから贈られたpSLP111.1ベクター内にサブクローニングし、そしてそれは、高収率で産物を生成する。ベクターマップを、図4Aで提供する。サブクローニングを、5’プライマー上にNcoI制限部位、及び3’プライマー上にAscI部位(5’‐GCGCCATGGCCGAGGTGCAGCTGTTG、3’‐GCGGGCGCGCCCCAGCACAGTGAGTTTGGTCCC)を含む固有のプライマーで、scFvのPCR増幅により行った。増幅DNAを、ゲル精製し、及び制限部位をNcoI及びAscIで切断により活性化した。制限酵素切断DNA断片を、その後もう1回ゲル精製し、及び以前にNcoI及びAscIで切断し、及びゲル精製したPSLP111.1ベクター内に連結(T4ライゲースで)した。連結混合物を、塩化カルシウム方法(Maniatis)により、コンピテントセルにした大腸菌DH5alphaで形質転換した。形質転換細菌を、LBアガークロラムフェニコール(10μg/ml)プレート上に播種し、クローンを、終夜インキュベーション後選択し、及びプラスミドDNAを、24クローンから調製した。プラスミドDNAを、Qiagen miniprep plasmid kitを使用してこれらのクローンから調製し、及び適当なサイズのDNAインサートを含むものを同定するために、NcoI及びAscIで切断した。陽性クローンを、その後、後述のようにラクトバチルスジョンソニ内に移した。
陽性クローンを、Weizman instituteの配列決定サービスにより配列決定し、そしてそれは、メーカーの説明書に従って、すべての条件及び試薬で、ABI自動化シーケンサーを使用した。最初の配列決定プライマーは、以下:
フォワード CCATGATTACGCCAAGCTTGGGAGCC(配列番号9)
リバース GAATTCAACCTTCAAATTGCC(配列番号10)
を使用した。
ゲル精製増幅産物を、ベクターの適当な部位にサブクローニングした。カセットは、ラクトバチルス適合性プロモーターエレメント、抗体断片、分泌のためのシグナル配列、又は細胞壁アンカードメインを含む4つのコンポーネントを含む。配列検証を、ラクトバチルス株内に形質転換する前に行った。
ATCCヒト膣単離L.ジョンソニ株番号25258を使用し、及びde Man,Rogosa,and sharpe(MRS)培地(Difco)中で、37℃(5%CO2/95%空気)で、培養した。インサートを含むpSLP111.1を、L.ジョンソニ内へ塩化カルシウム方法により導入した。形質転換L.ジョンソニ細菌を、クロラムフェニコール10μg/mlを含む液体培地において定法で増殖した。
マウス精子を、確立された方法(Lui Z,et al.,Journal of Biological Chemistry(2010)285,2758‐2770)に従って単離した。106精子を、コニカルチューブにおいて精子緩衝液(21mM HEPES;4mM 炭酸水素ナトリウム;0.6%ヒト血清アルブミン;3.6ml 乳酸ナトリウム(sodiumu lactate)(60%ストック)及びゲンタマイシン 10μg/mlを補ったHam’s F‐10)で懸濁し、精子をチューブの上部に泳ぎ上がるそれらの能力を亢進するための態様で保持し、ここで、運動性の精子の回収を、少量の緩衝液(数百μl)の除去により達成した。精子カウントを、ヘマサイトメーターを介して検証し、及び精子:ラクトバチルス(cfu)1:1又は1:2の比率でインキュベートした。
図4Bは、プラスミドのNcoI及びNotI消化産物を示す。プラスミドを、NcoI及びNotIで、37℃、3時間切断した。
受精の阻害
それぞれの種の105の精子を、関連のある及び対照抗体(1:50、1:5又は1:1で希釈)溶液中で、低温で終夜、インキュベートし、又は対照及び関連のある抗体を生成するためのコンストラクト、及び卵子を添加し、そしてその時点で、卵子に対する精子の結合を、1時間行ってもよい。卵子をその後、洗浄し、及び卵子あたりの結合精子の数を決定し、及び対照サンプルに結合するものとのパーセンテージとして表す。最大阻害割合を有するコンストラクトを、更に評価する。
メス(マウス、ウサギ)に、精製した関連のある抗体断片、精製した対照抗体断片、関連のある抗体断片を発現する改変ラクトバチルス、及び対照抗体断片を発現する改変ラクトバチルスを、膣内に注射する。1のオス及び2‐4のメスを、それぞれの薬剤のメスに対する膣内への投与後、複数の時点で、飼育する。群分け24時間後、メスを、膣栓の有無について毎日目視で確認する。メスを、それらの間に識別するために印を付け(例えば、連続的な耳パンチにより)、及び場合により、交配開始2週間後、メスを、個々のケージに移動する。3週間後、一腹の子を有する妊娠したメス及び子孫をカウントする。最大避妊活性を有するコンストラクトを、その後選択し、及び更に評価/最適化してもよい。
他の動物種を、実施例4に記載した方法に従ってプローブする。ウサギ、ラット、モルモット、ミニブタ、サル及び他の種を、評価してもよい。本文脈において、いくつかのコンストラクトを評価し、及び動物種の差異に留意する。パーセント有効性を、それぞれの動物種について、それぞれのコンストラクトのために決定する。
マウス投与及び交配試験
メスICRマウスを、ケタミン溶液重量 0.1ml/gm(濃度100mg/ml)、キシラジン 0.5ml(濃度20mg/ml)、及び0.9%生理食塩水 8.5mlで麻酔した。麻酔したマウスを、その後、108の新たに生育した対数増殖期中期(mid‐log phase)改変L.ジョンソニ(OD決定済)J102又は対照J112株を膣内に投与した(1群あたりN=12マウス)。投与後、30‐60分、メスをそれらの背骨を保持し、骨盤を上に傾けた。ラクトバチルスを、3日間、毎日メスに投与し、及びその後、週齢を一致させたオスICR血統と交配した。オスを、7日間、メスと飼育し、この期間の間、1日おきに交代し、及びその後取り除いた。メスを、その後、膣栓の有無を目視で評価し、及びケージごとに、妊娠マウス及び生まれた子孫の数を記録した。
第一膣内投与後12時間から24時間の間、メスの膣内を拭き取り又は洗浄し、及び回収したサンプル/体液を、クロラムフェニコール含有MRSプレート上に播種し、及び37℃で24時間培養した。細菌叢の存在は、膣の定着の指標として役立つ。
マウス定着試験は、単回膣内投与後、洗浄体液の50%までが、マウスの50%までにおいて定着が起こったことを示す叢を回収したことを明らかにした。拭き取りにより定着を明らかにした動物において、投与後5日までの間の投与されたラクトバチルスの膣持続性を見出した。
改変ラクトバチルスを、膣の過敏性へのそれらの影響のために評価する。マウスなどの動物を、1日あたり1回、連続して10−30日間、ラクトバチルスで膣内に処置した。動物をその後、屠殺し、及び生殖器官を肉眼及び顕微鏡で観察する。
ラクトバチルス投与に応じて、反復交配にもかかわらず、妊娠していないメス動物について、抗生物質を投与し及び交配する。妊娠を、改変バチルスの可逆性の測定として評価する。同様に、動物について、生殖管におけるラクトバチルスの持続性を評価する。改変ラクトバチルスを有する集団の減少又は不存在の指標で、動物を交配し、及びそれらの妊娠を決定する。安全性及び有効性試験を適当な動物モデルで行ってきたが、例えば、上述したように、その後ヒト臨床試験を同様に検討している。
Claims (10)
- メス生殖管における遺伝子改変共生細菌であって、ここで前記遺伝子改変共生細菌が、遺伝子改変ラクトバチルス(Lactobacillus)であり、前記遺伝子改変により抗精子剤を発現しており、前記抗精子剤が、精子運動性、精子‐卵子融合、又は卵子への侵入を阻害又は防止する機能を有する、又はそれらの組み合わせの機能を有する、精子に対する抗体又はその断片である、遺伝子改変共生細菌。
- 前記抗精子剤が、精子に対するscFv抗体断片である、請求項1に記載の改変細菌。
- 前記精子に対するscFv抗体断片が、ヒトの又はヒト化であり、前記scFv抗体断片が、特異的にアクロソーム又は細胞膜と相互作用し、前記scFv抗体断片が、特異的に精子頚部領域と相互作用し、前記scFv抗体断片が、特異的に精子FA‐1抗原又はその断片と相互作用し、前記scFv抗体断片が、特異的に配列番号1又は2と少なくとも90%の同一性を共有するペプチドと相互作用し、前記scFv抗体断片が、配列番号8と少なくとも90%の同一性を共有する配列を有し、又は前記scFv抗体断片が、配列番号7と少なくとも90%の同一性を共有する配列を有するポリヌクレオチドによりコードされる、請求項2に記載の改変細菌。
- 前記共生細菌が、ラクトバチルス ジョンソニ(Lactobacillus jensenii)、ラクトバチルス クリスパタス(Lactobacillus crispatus)又はラクトバチルス カゼイ(Lactobacillus Caseii)である、請求項1に記載の改変細菌。
- 請求項1に記載の改変細菌を含む組成物。
- 前記組成物が、膣座薬、スポンジ、クリーム又は泡の形態である、請求項5に記載の組成物。
- メスの避妊のための、請求項5に記載の組成物の使用。
- メス集団における妊娠発生率の低減のための、又はメス集団における受精発生率の低減のための、請求項5に記載の組成物の使用。
- 請求項1に記載の改変細菌を含む、膣内挿入器具。
- 前記器具が膣内挿入リングである、請求項9に記載の膣内挿入器具。
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JOURNAL OF REPRODUCTIVE IMMUNOLOGY, vol. 83, JPN6015028827, 2009, pages 145 - 150, ISSN: 0004491144 * |
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