JP2019509350A - Dna抗体構築物及びその使用方法 - Google Patents

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Abstract

哺乳動物において免疫応答を誘発する所望のポリペプチドをコードする核酸配列と、抗体をコードする核酸配列、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせとの組み合わせを含む組成物が、本明細書に開示されている。【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年3月21日出願の米国特許仮出願第62/311,316号、2016年9月19日出願の米国特許仮出願第62/396,748号、2016年9月19日出願の米国特許仮出願第62/396,750号、2016年11月3日出願の米国特許仮出願第62/417,093号、2016年5月4日出願の米国特許仮出願第62/332,381号、2016年8月17日出願の米国特許仮出願第62/376,162号、2016年12月2日出願の米国特許仮出願第62/429,454号及び2016年12月2日出願の米国特許仮出願第62/429,473号の優先権を主張し、これらは、それぞれその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、DNAワクチンと、1つ以上の合成抗体をインビボで生成する組み換え核酸配列及びその機能性フラグメントを含む組成物との組み合わせに関する。本発明の組成物は、免疫応答を誘導するため、ならびに抗原に対して個体を予防的及び/または治療的に免疫化するための改善された方法を提供する。
免疫グロブリン分子は、それぞれ軽(L)及び重(H)鎖の2つの種類を含み、これらはシステイン残基の間でジスルフィド結合(S−Sと示されている)により共有結合的に連結されている。重鎖(VH)及び軽鎖(VL)の可変ドメインが、抗体分子の結合部位に寄与する。重鎖定常領域は、3つの定常ドメイン(CH1、CH2及びCH3)、ならびに(可撓性)ヒンジ領域から構成される。軽鎖も定常ドメイン(CL)を有する。重及び軽鎖の可変領域は、4つのフレームワーク領域(FR:FR1、FR2、FR3及びFR4)、ならびに3つの相補性決定領域(CDR:CDR1、CDR2及びCDR3)から構成される。したがって、これらは非常に複雑な遺伝子系であり、インビボで組み立てることが困難である。
標的モノクローナル抗体(mAB)は、過去25年間における最も重要な医学的な治療上の進歩の1つを表している。この種類の免疫に基づいた療法は、多数の自己免疫性疾患、がん治療、ならびに感染性疾患に対して、現在日常的に使用されている。悪性腫瘍では、現在使用されている免疫グロブリン(Ig)に基づいた療法の多くが、腫瘍に対して向けられる細胞傷害性化学療法レジメンと組み合わされている。この組み合わせ手法は、全体的な生存率を大幅に改善している。多数のmAb調合剤が、特定のがんに対して使用が認可されており、非ホジキンリンパ腫を治療するためにCD20を標的とするキメラmAbであるRituxan(リツキシマブ)、ならびにCTLA−4を遮断し、黒色腫及び他の悪性腫瘍の治療に使用されているヒトmAbであるイピリムマブ(Yervoy)が含まれる。加えて、ベバシズマブ(Avastin)は別の重要なヒト化mAbであり、VEGF及び腫瘍新血管新生を標的にし、結腸直腸癌の治療に使用されている。悪性腫瘍の治療において恐らく最も高い注目を集めているmAbは、Her2/neuを標的とするヒト化調合剤であるトラスツズマブ(Herceptin)であり、患者のサブセットにおいて乳癌に対して顕著な効力を有することが実証されている。更に、多数のmAbが、自己免疫性及び特定の血液障害の治療に使用される。
がん治療に加えて、ポリクローナルIgの受動移入は、ジフテリア、A型及びB型肝炎、狂犬病、破傷風、水痘、ならびに呼吸器多核体ウイルス(RSV)を含む多数の感染性疾患に対する防御効力を媒介する。事実、いくつかのポリクローナルIg調合剤は、防御Igが能動的ワクチン接種により生成されるのに十分な時間がない状況下で疾患流行域に旅行する個人に、特定の感染性病原体に対する一時的な防御を提供する。更に、免疫機能不全の小児において、RSV感染を標的にするmAbであるパリビズマブ(Synagis)は、RSVに対する臨床的防御が実証されている。
市場に存在する現在利用可能な治療抗体は、ヒトIgG1アイソタイプである。これらの抗体には、抗体定常領域(Fc)に結合した2つのN連結二分枝複合型オリゴ糖を有する糖タンパク質が含まれ、ここで大部分のオリゴ糖はコアフコシル化されている。これは、Fcと白血球受容体(FcγR)または補体との相互作用を介して、抗体依存性細胞毒性(ADCC)及び補体依存性細胞傷害性(CDC)のエフェクター機能を発揮する。治療抗体のインビボ効力における(インビトロと比べた)低減現象があり、したがって、大用量の、時には数百ミリグラムの毎週用量の治療抗体が必要となる。これは、主に、ナチュラルキラー(NK)細胞のFcγRIIIaへの結合における血清IgGと治療抗体との競合に起因する。内在性ヒト血清IgGは、治療抗体により誘導されるADCCを阻害する。したがって、ヒトにおいて非フコシル化治療抗体の効力が増強され得る。非フコシル化治療抗体は、フコシル化ヒト血清IgGよりかなり高い結合親和性をFcγRIIIaに対して有し、これは、ヒト血漿IgGによる干渉を克服する好ましい特性である。
抗体に基づいた治療には、危険性がないわけではない。1つのそのような危険性は抗体依存性感染増強(ADE)であり、これは、非中和抗ウイルスタンパク質が宿主細胞へのウイルス侵入を促進し、細胞に感染性の増加をもたらすときに生じる。いくつかの細胞は、ウイルスが侵入するために使用する通常の受容体を表面に有さない。抗ウイルスタンパク質(すなわち、抗体)は、これらの細胞のうちのいくつかが形質膜に有する抗体Fc受容体に結合する。ウイルスは、抗体のもう一方の末端にある抗原結合部位に結合する。このウイルスは、この機構を使用してヒトマクロファージに感染し、通常は軽度のウイルス感染を、命を脅かすものにする可能性がある。最も広く知られているADEの例は、デングウイルス(DENV)による感染状況において生じる。DENVの1つの血清型に以前に感染した人が、何か月または何年か後に異なる血清型に感染する場合に観察される。そのような場合、疾患の臨床経過はより重篤であり、これらの人々は、ADEが生じていない人々と比較して高いウイルス血症を有する。このことは、一次(最初の)感染がほぼ軽症の疾患(DF)を小児に引き起こし、一方、二次感染(後日の再感染)が、小児及び成人の両方におけるより重症の疾患(DHF及び/またはDSS)を伴う可能性が高いという観察を説明している。4つの抗原的に異なるDENVの血清型(DENV−1〜DENV−4)がある。DENVによる感染は、中和同型免疫グロブリンG(IgG)抗体の産生を誘導し、感染血清型に対して終生免疫をもたらす。DENVによる感染は、他の3つの血清型に対してある程度の交差防御免疫も生じる。中和異型抗体の誘導に加えて、DENVによる感染は、ウイルスを部分的にしか中和しない、または全く中和しない異型抗体も誘導し得る。そのような交差反応性であるが非中和性の抗体の産生が、より重篤な二次感染の理由であり得る。いったん白血球の内部に入ると、ウイルスの複製は検出されず、最終的に非常に高いウイルス力価を生成し、重篤な疾患を引き起こす。
mAb療法の臨床的影響は印象的である。しかし、この治療手法の使用及び普及を制限する問題が依然として存在する。これらのうちのいくつかには、これらの複合生物製剤の高い製造価格が含まれ、より広範な人々における、特に大きな影響を与え得る開発途上世界における使用を制限し得る。更に、効力を獲得及び維持するためにmAbを繰り返し投与する頻度要件は、ロジスティックス及び患者の服薬遵守に関して妨げになり得る。血清IgGとの競合に起因する治療抗体の低インビボ効力を低減または排除する、新たな抗体が必要である。デング、HIV、RSVなどのようなウイルスにおける抗体依存性感染増強を排除することができる、新たな抗体が必要である。治療的または予防的であることが実証でき得るいくつかの機能を行う二重特異性抗体、二機能性抗体及び抗体カクテルが必要である。本明細書に記載されている合成抗体を、DNAに基づいたワクチンを含むワクチンによる免疫化を介した宿主系の免疫刺激と共に利用することができる併用療法も、必要である。加えて、これらの抗体製剤の長期安定性は、たびたび短く、最適ではない。したがって、安全で費用有効的に対象に送達することができる合成抗体分子の必要性が、当該技術において依然として存在する。
本発明は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘発する組成物と、抗体、そのフラグメント、その変異体、またはその組み合わせをコードする核酸配列を含む組成物との組み合わせを提供する。
本発明の1つの態様は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘発するポリペプチドを発現することができる、核酸構築物を提供する。核酸構築物は、コードヌクレオチド配列及びコードヌクレオチド配列に作動可能に連結しているプロモーターから構成される。コードヌクレオチド配列はポリペプチドを発現し、ポリペプチドはコンセンサス抗原を含む。プロモーターは、哺乳動物においてポリペプチドの発現を調節する。
本発明の別の態様は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を生成することができる、DNAプラスミドワクチンを提供する。DNAプラスミドワクチンは、哺乳動物においてコンセンサス抗原を発現することができるDNAプラスミド及び薬学的に許容される賦形剤から構成される。DNAプラスミドは、コンセンサス抗原をコードするコード配列に作動可能に連結しているプロモーターから構成される。
本発明の別の態様は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘発する方法であって、DNAプラスミドワクチンを、哺乳動物の組織に送達することであり、DNAプラスミドワクチンが、哺乳動物において免疫応答を誘発するために、哺乳動物の細胞にコンセンサス抗原を発現することができるDNAプラスミドを含む、送達することと、組織の細胞を電気穿孔して、DNAプラスミドが細胞に侵入することを可能にすることを含む方法を提供する。
本発明は、対象において合成抗体を生成する方法に向けられている。本方法は、抗体をコードする組み換え核酸配列またはそのフラグメントを含む組成物を対象に投与することを含むことができる。組み換え核酸配列は、合成抗体を生成するために対象において発現され得る。
生成された合成抗体は、脱フコシル化されていてもよい。生成された合成抗体は、Fc領域のCH2領域にロイシンからアラニンへの2個の突然変異を含んでいてもよい。
抗体は、重鎖ポリペプチドまたはそのフラグメント及び軽鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントを含むことができる。重鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントを、第1の核酸配列でコードすることができ、軽鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントを、第2の核酸配列でコードすることができる。組み換え核酸配列は、第1の核酸配列及び第2の核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、対象において第1の核酸配列及び第2の核酸配列を単一転写物として発現するプロモーターを、更に含むことができる。プロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターであり得る。
組み換え核酸配列は、プロテアーゼ切断部位をコードする第3の核酸配列を更に含むことができる。第3の核酸配列は、第1の核酸配列と第2の核酸配列の間に位置することができる。対象のプロテアーゼは、プロテアーゼ切断部位を認識し、切断することができる。
組み換え核酸配列は、抗体ポリペプチド配列を生成するために対象において発現され得る。抗体ポリペプチド配列は、重鎖ポリペプチドまたはそのフラグメント、プロテアーゼ切断部位及び軽鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントを含むことができる。対象により産生されるプロテアーゼは、抗体ポリペプチド配列のプロテアーゼ切断部位を認識し、切断することができ、それによって、切断重鎖ポリペプチド及び切断軽鎖ポリペプチドが生成される。合成抗体は、切断重鎖ポリペプチド及び切断軽鎖ポリペプチドにより生成され得る。
組み換え核酸配列は、第1の核酸配列を第1の転写物として発現する第1のプロモーター及び第2の核酸配列を第2の転写物として発現する第2のプロモーターを含むことができる。第1の転写物は第1のポリペプチドに翻訳され、第2の転写物は第2のポリペプチドに翻訳され得る。合成抗体は、第1及び第2のポリペプチドにより生成され得る。第1のプロモーター及び第2のプロモーターは、同じものであり得る。プロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターであり得る。
重鎖ポリペプチドは、可変重領域及び定常重領域1を含むことができる。重鎖ポリペプチドは、可変重領域、定常重領域1、ヒンジ領域、定常重量域2及び定常重量域3を含むことができる。軽鎖ポリペプチドは、可変軽領域及び定常軽領域を含むことができる。
組み換え核酸配列は、コザック配列を更に含むことができる。組み換え核酸配列は、免疫グロブリン(Ig)シグナルペプチドを更に含むことができる。Igシグナルペプチドには、IgEまたはIgGシグナルペプチドが含まれ得る。
組み換え核酸配列は、配列番号1、2、5、41、43、45、46、47、48、49、51、53、55、57、59、61及び80のアミノ酸配列の少なくとも1つをコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、配列番号3、4、6、7、40、42、44、50、52、54、56、58、60、62、63及び79の核酸配列のうちの少なくとも1つを含むことができる。
また本発明は、対象において合成抗体を生成する方法に向けられている。本方法は、重鎖ポリペプチドをコードする第1の組み換え核酸配列またはそのフラグメントと、軽鎖ポリペプチドをコードする第2の組み換え核酸配列またはそのフラグメントとを含む組成物を対象に投与することを含むことができる。第1の組み換え核酸配列は、第1のポリペプチドを生成するために対象において発現され、第2の組み換え核酸は、第2ポリペプチドを生成するために対象において発現され得る。合成抗体は、第1及び第2のポリペプチドにより生成され得る。
第1の組み換え核酸配列は、対象において第1のポリペプチドを発現する第1のプロモーターを更に含むことができる。第2の組み換え核酸配列は、対象において第2のポリペプチドを発現する第2のプロモーターを更に含むことができる。第1のプロモーター及び第2のプロモーターは、同じものであり得る。プロモーターは、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターであり得る。
重鎖ポリペプチドは、可変重領域及び定常重領域1を含むことができる。重鎖ポリペプチドは、可変重領域、定常重領域1、ヒンジ領域、定常重量域2及び定常重量域3を含むことができる。軽鎖ポリペプチドは、可変軽領域及び定常軽領域を含むことができる。
第1の組み換え核酸配列及び第2の組み換え核酸配列は、コザック配列を更に含むことができる。第1の組み換え核酸配列及び第2の組み換え核酸配列は、免疫グロブリン(Ig)シグナルペプチドを更に含むことができる。Igシグナルペプチドには、IgEまたはIgGシグナルペプチドが含まれ得る。
本発明は、対象において疾患を予防または治療する方法に更に向けられている。本方法は、上記の方法のうちの1つに従って対象において合成抗体を生成することを含むことができる。合成抗体は、外来抗原に対して特異的であり得る。外来抗原は、ウイルス由来であり得る。ウイルスは、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、またはデングウイルスであり得る。
ウイルスは、HIVであり得る。組み換え核酸配列は、配列番号1、2、5、46、47、48、49、51、53、55及び57のアミノ酸配列の少なくとも1つをコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、配列番号3、4、6、7、50、52、55、56、62及び63の核酸配列の少なくとも1つを含むことができる。
ウイルスは、CHIKVであり得る。組み換え核酸配列は、配列番号59及び61のアミノ酸配列の少なくとも1つをコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、配列番号58、60、97、98、99及び100の核酸配列の少なくとも1つを含むことができる。
ウイルスは、ジカであり得る。組み換え核酸配列は、配列番号101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、121、122、123、125、127、129、131、または133のアミノ酸配列の少なくとも1つをコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、配列番号124,126、128、130、または132の核酸配列の少なくとも1つを含むことができる。
ウイルスは、デングウイルスであり得る。組み換え核酸配列は、少なくとも1つの配列番号45のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、少なくとも1つの配列番号44の核酸配列を含む。
合成抗体は、自己抗原に対して特異的であり得る。自己抗原は、Her2であり得る。組み換え核酸配列は、配列番号41及び43のアミノ酸配列の少なくとも1つをコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、配列番号40及び42の核酸配列の少なくとも1つを含むことができる。
合成抗体は、自己抗原に対して特異的であり得る。自己抗原は、PSMAであり得る。組み換え核酸配列は、少なくとも1つの配列番号80のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、少なくとも1つの配列番号79の核酸配列を含むことができる。
本発明は、上に記載された方法のいずれか1つにより産生された産物にも向けられている。産物は、機能性抗体を発現することができる単一DNAプラスミドであり得る。産物は、インビボで組み合わされて機能性抗体を形成する機能性抗体の構成成分を発現することができる、2つ以上の別個のDNAプラスミドから構成され得る。
本発明は、病原体に感染した対象を治療する方法であって、病原体に特異的な合成抗体をコードするヌクレオチド配列を投与することを含む方法にも向けられている。本方法は、病原体の抗原を投与して、対象に免疫応答を生成することを更に含むことができる。
本発明は、がんの対象を治療する方法であって、がんマーカーをコードするヌクレオチド配列を投与して、ADCCを誘導することを含む方法にも向けられている。
本発明は、配列番号79に記載されている核酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有する核酸配列を含む合成抗体をコードする、核酸分子にも向けられている。
本発明は、配列番号79に記載されている核酸配列を含む合成抗体をコードする核酸分子にも向けられている。
本発明は、配列番号80に記載されているアミノ酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有するタンパク質をコードする核酸配列を含む合成抗体をコードする、核酸分子にも向けられている。
本発明は、配列番号80に記載されているアミノ酸配列を含むタンパク質をコードする核酸配列を含む合成抗体をコードする、核酸分子にも向けられている。
上に記載された核酸分子のうちのいずれか1つは、発現ベクターを含んでもよい。
本発明は、上に記載された核酸分子の1つ以上を含む組成物にも向けられている。組成物は、薬学的に許容される賦形剤を含んでもよい。
AからDを含み、CVM1−免疫グロブリンG(IgG)及びCVM−1−Fab dMAbプラスミドの設計及び発現を描写する。Aは、CVM1−Fabのインビトロ発現を描写する。CVM1−Fab、CVM1−可変重鎖(VH)及びCVM1−可変軽鎖(VL)構築物を293T細胞に形質移入し、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)による結合を介してインビトロ発現を決定した。試料を形質移入の0、24及び48時間後に分析した。空骨格(empty backbone)pVax1プラスミドで形質移入した細胞が陰性対照として機能した。Bは、CVM1−IgGのインビトロ発現を描写する。CVM1−IgGを293T細胞に形質移入し、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)による結合を介してインビトロ発現を決定した。試料を形質移入の0、24及び48時間後に分析した。空骨格pVax1プラスミドで形質移入した細胞が陰性対照として機能した。Cは、CVM1−IgG及びCVM1−Fabのインビボ発現を描写する。5〜6週齢のマウス(B6.Cg−Foxn1nu/J)が、CVM1−IgG、CVM1−VH、CVM1−VL、またはCVM1−Fabプラスミドの単回100μgの筋肉内注射を受け、続いて電気穿孔を受けた(1群あたり5頭のマウス)。pVax1ベクターの注射を陰性対照として使用した。血清IgGレベルを、筋肉内注射を受けたマウスにおいて様々な時点で測定した。Dは、CVM1−IgGが投与されたマウスの血清が、チクングニアウイルス(CHIKV)エンベロープタンパク質(Env)に結合したことを実証する実験結果を描写する。ELISAプレートを、組み換えCHIKVエンベロープまたはヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)(サブタイプB、MN)エンベロープタンパク質で被覆し、CVM1−IgG、CVM1−Fab、またはpVax1の単回注射を与えたマウスから15日目に得た血清を試験した。 AからDを含み、CVM1−免疫グロブリンG(IgG)抗体の結合分析及び中和活性を描写する。Aは、CVM1−IgG投与マウスにより生成されたIgGが、チクングニアウイルス(CHIKV)エンベロープタンパク質(Env)に結合できたことを実証する免疫蛍光アッセイを描写する。CHIKV感染ベロ細胞を感染の24時間後に固定し、免疫蛍光アッセイにより評価して、CHIKV Env抗原発現(緑色)を検出した。細胞核をDAPI(青色)で染色した。pVax1が注射された対照マウスの血清を陰性対照として使用した。Bは、CVM1−IgG注射マウスの血清(15日目)の、標的タンパク質への結合親和性を描写する。結合は、CHIKV感染細胞または偽感染細胞の細胞溶解産物を使用して、ウエスタンブロットにより検査した。タンパク質移入膜を、装填対照として、β−アクチンに対する抗体で再検索した。ここに提示されている画像は、元の画像からトリミングされたものであり、いくつかのゲルの代表例である。Cは、プラスミド注射マウスの血清のCHIKV感染細胞への結合の蛍光活性化細胞選別分析を描写する。x軸は、CHIKV Envを補完したレンチウイルスGFP偽ウイルスを使用した緑色蛍光タンパク質(GFP)染色を示す。y軸は、CVM1−IgGを注射した15日後のマウスに産生されたヒトIgGによる感染細胞の染色を示す。対照抗CHIKV抗体(Env抗体)による染色、ならびに抗体なし及びpVax1による染色も示されている。二重陽性細胞の存在及び数は、CHIKV感染細胞に結合する血清の存在及びレベルを示す。Dは、電気穿孔を介してCVM1−IgGが注射されたマウスの血清が、複数のCHIKV株(すなわち、Ross、LR2006−OPY1、IND−63−WB1、PC−08、DRDE−06及びSL−CH1)に対する中和活性を有することを描写している。中和抗体力価がプロットされており、50%阻害濃度(IC50値、括弧内)をPrism GraphPadソフトウエアで計算した。同様の結果が、それぞれの実験において1群あたり少なくとも10頭のマウスを用いた2つの独立した実験において観察された。 AからDを含み、CVM1−Fab及びCVM1−免疫グロブリンG(IgG)により付与されたインビボ免疫防御の特徴決定を描写する。Aは、100μgのpVax1(陰性対照)、CVM1−IgG、CVM1−可変重鎖及びCVM1−可変軽鎖が0日目に注射され、チクングニアウイルス(CHIKV)が2日目に負荷されたBALB/cマウスを描写する。マウスを毎日モニターし、生存率をウイルス負荷後の20日間にわたって記録した。Bは、100μgのpVax1(陰性対照)、CVM1−IgG、CVM1−可変重鎖及びCVM1−可変軽鎖が0日目に注射され、チクングニアウイルス(CHIKV)が30日目に負荷されたBALB/cマウスを描写する。マウスを毎日モニターし、生存率をウイルス負荷後の20日間にわたって記録した。Cは、異なる経路のCHIKV負荷からのマウスの防御を描写する。2群のマウスに、100μgのCVM1−IgGを筋肉内経路で注射し、続いて2日目にウイルス負荷を皮下接種により行った。マウスを毎日モニターし、生存率をウイルス負荷後の20日間にわたって記録した。黒色矢印はプラスミド注射を示し、赤色矢印はウイルス負荷の時点を示す。各群は10頭のマウスからなり、結果は、2つの独立した実験の代表例であった。Dは、異なる経路のCHIKV負荷からのマウスの防御を描写する。2群のマウスに、100μgのCVM1−IgGを筋肉内経路で注射し、続いて2日目にウイルス負荷を鼻腔内接種により行った。マウスを毎日モニターし、生存率をウイルス負荷後の20日間にわたって記録した。黒色矢印はプラスミド注射を示し、赤色矢印はウイルス負荷の時点を示す。各群は10頭のマウスからなり、結果は、2つの独立した実験の代表例であった。 AからDを含み、CVM1−免疫グロブリンG(IgG)とチクングニアウイルス(CHIKV)エンベロープタンパク質(Env)DNAワクチンとの比較及び組み合わせ試験を描写する。Aは、100μgのCVM1−IgG、100μgのpVax1(陰性対照)、または25μgのCHIKVーEnv DNAが0日目に注射され、CHIKV Del−03(JN578247、1×10プラーク形成単位の総体積25μL)が2日目に負荷されたBALB/cマウスの生存率分析を描写する。マウスを負荷後20日間にわたってモニターし、生存率を記録した。Bは、100μgのCVM1−IgGの単回注射が0日目に投与された、または25μgのCHIKV Env DNAの免疫化が0日目、14日目及び18日目に3回投与され、次に同じ条件下で同じCHIKV分離株で35日目に負荷されたBALB/cマウスの生存率分析を描写する。マウスを負荷後20日間にわたってモニターし、生存率を記録した。Cは、CVM1−IgGの100μgの単回注射が0日目に投与され、CHIKVーEnv DNA(25μg)の免疫化が0日目、14日目及び28日目に3回投与された、20群のBALB/cマウスの生存率分析を描写する。次に半数のマウスを2日目に、残りの半数を35日目に、同じ条件下で、上に記載されたものと同じCHIKV分離株負荷によって負荷した。黒色矢印はプラスミド注射を示し、赤色矢印はウイルス負荷の時点を示す。マウスを負荷後20日間にわたってモニターし、生存率を記録した。Dは、マウスにおける2回目の免疫化の1間後の単回CVM1−IgG(ヒト抗CHIKV Env)注射及びCHIKV−Env免疫化(マウス抗CHIKV Env)による、抗CHIKV Env抗体の持続的及び全身的な誘導を実証する実験結果を描写する。 AからCを含み、CVM1−免疫グロブリンG(IgG)及び/またはチクングニアウイルス(CHIKV)エンベロープタンパク質(Env)DNAがワクチン投与されたウイルス負荷マウスにおける病理的な足蹠腫脹及び体重変化の特徴決定を描写する。Aは、CVM1−IgG、CHIKV−Env、CVM1−IgG+CHIKV−Env、またはpVax1(対照)を受けたマウスにおけるCHIKV負荷の1週間後のウイルス力価を描写する。各データ点は、10頭のマウスのウイルス力価の平均を表す。エラーバーは、平均の標準誤差を示す。Bは、CVM1−IgG、CHIKV−Env、CVM1−IgG+CHIKV−Env、またはpVax1を受けたマウスにおける、CHIKV分離株による皮下接種後の毎日の平均体重増加(±標準偏差[SD])を描写する。マウスを接種後の特定の日に計量した。結果は、平均体重(±SD)を表す。Cは、CVM1−IgG、CHIKV−Env、CVM1−IgG+CHIKV−Env、またはpVax1を受けたマウスにおいて特定の日にカリパスの使用により定量化された、後ろ足の腫脹を描写する。データは平均値(±SD)である。 A及びBを含み、ウイルス負荷CVM1−IgG及び/またはCHIKV−Env DNAワクチン接種マウスにおける細胞免疫分析を描写する。Aは、CVM1−IgG+CHIKVーEnvが注射され、次に同じ条件下でCHIKV分離株が35日目に負荷されたマウスで測定された、抗CHIKVヒトIgGレベルの濃度を描写する。抗CHIKVヒトIgGレベルの濃度は、注射後の指示された時点で測定された。Bは、CHIKV特異的ペプチドで刺激された後にCVM1−IgG+CHIKVーEnvが注射されたマウスの脾細胞におけるT細胞応答を描写する。IFN−γELISPOTを、35日目に試料において実施した。示されたデータは、少なくとも2つの別々の実験の代表例である。 CHIKV感染マウスの血清炎症促進性サイトカインのレベルの特徴決定を描写する。サイトカイン(TNF−α、IL−1β及びIL−6)のレベルを、特定のELISAアッセイにより負荷1週間後のマウスにおいて測定した。CHIKV IgG及びCHIKV−Envが注射されたマウスは、TNF−α、IL−1β及びIL−6レベルで類似した有意により低い血清レベルを有した。データは、マウス(n=1群につき10頭)あたり3つのウエルの平均を表す。 抗ジカウイルスEnv抗体の持続的及び全身的な誘導を実証する実験結果を描写する。抗ZIKV抗体応答は、ZIKV−prME+ZV−DMAb免疫化によって誘導される。A129マウス(n=4)を25μgのZIKV−prMEプラスミドにより2週間間隔で3回、またはZIKV−DMAbにより1回、筋肉内において免疫化した。組み換えZIKV−エンベロープへの結合を、示された異なる時点での動物の血清により分析した。単回のZV−IgG(ヒト抗ZIKV)注射及びZIKV−prME免疫化(マウス抗ZIKVエンベロープ)に続く抗ZIKV Env抗体の持続的及び全身的な誘導である。示されているデータは、少なくとも2つの別々の実験の代表例であり、平均OD450値は±SDで示されている。 ZIKV−Eタンパク質の構造を描写する。 ジカdMAbの開発及び特徴決定のワークフローを描写する。 ZIKV−Env特異的モノクローナル抗体の結合ELISAを描写する。 ZV Env及びZV mAbのウエスタンブロットを描写する。2μgのrZVエンベロープタンパク質を装填し、1:250の希釈をZVモノクローナル抗体に使用した。 ジカmAbのVH及びVLの整列を描写する。 ジカmAbのVH及びVLの整列及び識別、ならびにRMSD基質を描写する。 mAbモデルの重ね合わせを描写する。 CDR領域モデルの比較を描写する。 mAbの1C2A6、8D10F4及び8A9F9のVH及びVLの整列を描写する。 1C2A6Fvのモデルを描写する。 8D10F4、1C2A6、8A9F9、3F12E9及び1D4G7のFvの生物物理的特徴の概要を描写する。 AからEを含み、ZIKV−prMEコンセンサスDNAワクチンの構築を実証する実験結果を描写する。Aは、pVax1哺乳類発現ベクターへのクローニングを示すZIKV−prME DNAワクチンの概略図を描写する。コンセンサス設計戦略をZIKV−prMEコンセンサス配列に採用した。prME構築物のコドン最適化合成遺伝子は、合成IgEリーダー配列を含んだ。最適化遺伝子構築物を、CMVプロモーターの制御下で修飾pVax1ベクターのBamH1及びXho1部位に挿入した。Bは、ワクチン標的と、潜在的に関連するエピトープ領域との重複を実証する、ZIKV−Eタンパク質のモデル構築を描写する。ワクチン設計の目的により行ったいくつかの変更が、ドメインII及びIIIに位置している(中央左の差し込み図の点線の範囲内に位置する)。これらの領域におけるワクチン特異的残基の変化は、E(エンベロープ)タンパク質二量体のリボン主鎖図の紫色CPKフォーマットで示されている(各鎖は、それぞれ薄緑色及び深緑色である)。確定されたEDEに対応する領域は青緑色で示され、融合ループは青色で示されている。ワクチンEタンパク質の残基Ile156(T156I)は、150ループの表面に露出するようにモデルで作られており、いくつかの他のZIKV株、ならびに多数のデングウイルス株のN連結グリコシル化モチーフNXS/Tの一部である。Cは、ウエスタンブロット分析を使用した、293T細胞におけるZIKV−prMEタンパク質のSDS−PAGEによる発現分析を描写する。293T細胞にZIKV−prMEプラスミドを形質移入し、細胞溶解産物及び上澄みを、パン−フラビウイルス免疫化血清によってワクチン構築物の発現について分析した。タンパク質分子量マーカー(kDa)、ZIKV−prME形質移入細胞の細胞溶解産物及び上澄み、ならびにrZIKV−E陽性対照を、示されたように装填した。Dは、ウエスタンブロット分析を使用した、293T細胞におけるZIKV−prMEタンパク質のSDS−PAGEによる発現分析を描写する。293T細胞にZIKV−prMEプラスミドを形質移入し、細胞溶解産物及び上澄みを、ZIKV−prME免疫化血清によってワクチン構築物の発現について分析した。タンパク質分子量マーカー(kDa)、ZIKV−prME形質移入細胞の細胞溶解産物及び上澄み、ならびにrZIKV−E陽性対照を、示されたように装填した。Eは、293T細胞におけるZIKV−prMEタンパク質発現の免疫蛍光アッセイ(IFA)分析を描写する。細胞に5μgのZIKV−prMEプラスミドを形質移入した。形質移入した24時間後に、ZIKV−prME免疫化マウスの血清(1:100)を添加し、続いて検出のために二次抗体の抗マウスIgG−AF488抗体を添加することによって、免疫蛍光標識化を実施した。ZIKV−prME及びpVax1免疫化マウスの血清による染色が示されている。DAPIパネルは、細胞核の対照染色を示す。オーバーレイパネルは、抗マウスIgG−AF488とDAPIの染色パターンの組み合わせである。DAPIは4’,6−ジアミジノ−2−フェニルインドールであり、ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからDを含み、ZIKV−prME DNAワクチン接種後のマウスにおける細胞免疫応答の特徴決定を実証する実験結果を描写する。Aは、この試験に使用されたワクチン免疫化及び免疫分析の時系列を描写する。Bは、ZIKV−prME免疫化に応答した脾細胞におけるIFN−γ分泌を測定するELISpot分析を描写する。C57BL/6マウス(n=4/群)を、25μgのpVax1またはZIKV−prME DNAワクチンにより3回、筋肉内で免疫化し、続いて電気穿孔した。細胞免疫応答の誘導を示すIFN−γ生成を、IFN−γELISpotアッセイにより測定した。3回目の免疫化の1週間後に採取した脾細胞を、prM及びエンベロープタンパク質の全体にわたる6つのペプチドプールのうちの1つの存在下でインキュベートした。結果を積み上げ棒グラフで示す。データは、百万個の脾細胞あたりのSFU(スポット形成単位)の平均数を表し、値はそれぞれの平均応答±平均値の標準誤差を表す。Cは、3回目の免疫化の1週間後に基質ペプチドプール1で刺激することによって決定された、ZIKV−prME特異的IFN−γ応答のエピトープ組成を描写する。値は、各群の平均応答±平均値の標準誤差を表す。この実験を、独立して少なくとも3回実施して、類似した結果を得た。Dは、T細胞応答のフローサイトメトリー分析を描写する。ZIKV−prMEによる免疫化は、ZIKVペプチドで刺激されたとき、多数のIFN−γ及びTNF−α分泌細胞を誘導する。ZIKV−prMEワクチンによる最後の免疫化の1週間後に、脾細胞を、プールしたZIKVペプチド(5μM)またはR10単独の存在下で培養した。ZIKVペプチド特異的IFN−γ及びTNF−α分泌細胞の頻度を、フローサイトメトリーにより測定した。単機能ゲートを、陰性対照(非刺激)試料に基づいて設定し、試料全体にわたって一定に配置した。全CD8T細胞の応答率(%)が示されている。これらのデータは、2つの独立した免疫化実験の代表例である。INFはインターフェロンであり、TNFは腫瘍壊死因子であり、ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからEを含み、抗ZIKV抗体応答がZIKV−prMEワクチン接種により誘導されることを実証する実験結果を描写する。Aは、免疫化マウスにおける結合抗体産生を測定する(OD450値により測定する)ELISA分析を描写する。C57BL/6マウス(n=4)を25μgのZIKV−prMEプラスミドまたはpVax1により2週間間隔で3回、筋肉内において免疫化した。rZIKV−Eへの結合を、免疫化後の異なる時点(21、35及び50日目)での動物の血清により様々な希釈で分析した。示されたデータは、少なくとも3つの別々の実験の代表例である。Bは、エンドポイント結合力価分析を描写する。ZIKV−prME免疫原に応答して産生された抗ZIKVエンドポイント力価の差を、それぞれ追加免疫した後の免疫化動物の血清によって分析した。Cは、ZIKV−prME免疫化により誘導されたrZIKV−E特異的抗体のウエスタンブロット分析を描写する。rZIKV−Eタンパク質を、12.5%のSDSポリアクリルアミドゲルで電気泳動させ、ZIKV−prME免疫化マウス(35日目)のプールした血清によりウエスタンブロットで分析した。rZIKV−Eへの結合は、矢先で示されている。Dは、ZIKV−prME免疫化により誘導されたZIKV特異的抗体の免疫蛍光分析を描写する。ZIKV−MR766に感染した、または偽感染したベロ細胞を、ZIKV−prME免疫化マウス(35日目)のプールした血清で染色し、続いて検出のために抗マウスAF488二次抗体で染色した。Eは、ZIKV−prME免疫化により誘導された中和抗体のプラーク低減中和(PRNT)アッセイ分析を描写する。ZIKV−prME免疫化マウスの血清試料を、ZIKV感染力をインビトロで中和する能力について試験した。PRNT50を、投与ウイルスの50%を阻害することができる血清希釈係数と定義した。括弧内の値は、PRNT50を示す。対照ZIKV−Cap(ZIKVカプシドタンパク質を発現するDNAワクチン)及びpVax1血清を陰性対照として使用した。ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからEを含み、非ヒト霊長類(NHP)のZIKV−prMEワクチン接種後のZIKV特異的細胞免疫応答の誘導を実証する実験結果を描写する。Aは、ZIKV−prME免疫化に応答した末梢血単核球(PBMC)におけるIFN−γ分泌を測定するELISpot分析を描写する。アカゲザルを、2mgのZIKV−prMEプラスミドにより0週目に皮内で免疫化し、2つの部位にそれぞれ1mgを4回投与し、免疫化の直後に皮内電気穿孔を行った。PBMCを免疫化前及び6週目に単離し、「材料及び方法」のセクションに記載されているように、ELISPOTアッセイに使用して、ZIKV−prMEペプチドによる刺激に応答したIFN−γ分泌細胞を検出した。全prMEタンパク質を包含する6つのペプチドプールにおいて百万PBMC毎に得た、IFN−γ産生細胞の数が示されている。値は、各群(n=5)の平均応答±平均値の標準誤差を表す。図23Bは、DNAワクチン接種後のZIKV−prME特異的抗体応答の検出を描写する。抗ZIKV IgG抗体を、免疫化前及び6週目にELISAにより測定した。Cは、1回目及び2回目の免疫化後に示されている抗ZIKVエンベロープ抗体のエンドポイントELISA力価を描写する。Dは、組み換えエンベロープタンパク質への結合を実証する、6週目のRM免疫血清を使用するウエスタンブロット分析を描写する。Eは、ZIKV−prMEにより免疫化されたRMの血清のPRNT活性を描写する。個別のサルの免疫化前の血清及び6週目の免疫血清を、ZIKV感染力をインビトロで中和する能力についてプラーク低減中和(PRNT)アッセイにより検査した。PRNT50を、投与ウイルスの50%を阻害することができる血清希釈係数と定義した。計算(PRNT50)値が、それぞれのサルについて提示されている。IFNはインターフェロンであり、ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからFを含み、ZIKV感染後のI型インターフェロンα,β受容体を欠いている免疫化マウスの生存率データを実証する実験結果を描写する。AはZIKV感染後のIFNAR−/−マウスの生存率を描写する。マウスを25μgのZIKV−prME DNAワクチンにより2週間間隔で2回免疫化し、ZIKV−PR209ウイルスを、2回目の免疫化の1週間後に、1×10プラーク形成単位で負荷した。BはZIKV感染後のIFNAR−/−マウスの生存率を描写する。マウスを25μgのZIKV−prME DNAワクチンにより2週間間隔で2回免疫化し、ZIKV−PR209ウイルスを、2回目の免疫化の1週間後に、2×10プラーク形成単位で負荷した。Cは、1×10プラーク形成単位で免疫化された動物の体重変化を描写する。Dは、2×10プラーク形成単位で免疫化された動物の体重変化を描写する。Eは、1×10プラーク形成単位で免疫化された動物の臨床スコアを描写する。Fは、2×10プラーク形成単位で免疫化された動物の臨床スコアを描写する。臨床スコアの指定は以下のとおりである。1:疾患なし、2:運動性の減少、3:丸まった姿勢及び運動性の減少、4:後肢の指背歩行(部分的な麻痺)、5:一方の後肢の麻痺、ならびに6:両方の後肢の麻痺。データは、実験毎に1群あたり10頭を用いた2つの独立した実験の結果を反映している。ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからDを含み、ZIKV−prMEワクチンの単回免疫化が、I型インターフェロンα,β受容体を欠いているマウスにおいてZIKV負荷に対して防御を提供したことを実証する実験結果を描写する。マウスを1回免疫化し、2×10プラーク形成単位のZIKV−PR209を単回免疫化の2週間後に負荷した。生存率曲線は、実験毎に1群あたり10頭のマウスを描写している。Aは、ZIKV−prMEワクチンがマウスの脳においてZIKA誘導神経性異常を防除することを実証している。Bは、負荷の7〜8日後に収集され、組織学のためにH&E(ヘマトキシリン及びエオシン)で染色された、pVax1及びZIKV−prMEワクチン接種群の脳切片を描写する。代表的なものであり、非防御pVax1対照動物から採取した切片は、病理を示している。(i)大脳皮質の神経網内に核断片(差し込み図は、核断片を強調するために高い拡大率及び矢印を示している)、(ii)皮質内血管の血管周囲への細胞浸潤、リンパ球浸潤及び細胞の変性、(iii)大脳皮質内の血管周囲への細胞浸潤、細胞の変性及び核断片、ならびに(iv)海馬内のニューロンの変性(矢印)。ZIKV−prMEワクチン接種マウスの正常組織の例は、正常範囲内であると思われた(v及びvi)。Cは、ワクチン接種及び感染後の指定された日時におけるウイルス負荷後のマウスからの血漿試料におけるZIKV RNAのレベルを描写する。結果は、血漿1ミリリットルあたりのゲノム等価物として示されている。Dは、感染後の28日目に分析された脳組織におけるZIKV RNAのレベルを描写する。結果は、組織1グラムあたりのゲノム等価物として示されている。ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 A及びBを含み、ZIKV負荷後の抗ZIKV免疫血清の受動移入に対する、I型インターフェロンα,β受容体を欠いているマウスの防御を実証する実験結果を描写する。抗ZIKAウイルスIgGに滴定した、プールしたNHP抗ZIKV免疫血清を、ZIKAウイルス(マウス1頭あたり10プラーク形成単位)を皮下負荷した1日後に、マウスに腹腔内投与した(150μl/マウス)。対照として、正常なサル血清及びリン酸緩衝食塩水(PBS)を、対照として同齢のマウスに投与した(150μl/マウス)。Aは、感染及び処置経過にわたるマウスの体重変化を描写する。各ポイントは、それぞれのマウスの負荷前(0日目)の体重に対する計算された率(%)の平均及び標準誤差を表す。Bは、NHP免疫血清の投与後のマウスの生存率を描写する。ZIKV−prMEはジカウイルスの前駆体の膜及びエンベロープである。 AからDを含み、C57BL/6マウスにおけるZIKV−prME−MR766またはZIKV−prMEブラジルワクチンの免疫応答の特徴決定を実証する実験結果を描写する。Aは、ZIKV−prME−MR766及びZIKV−prMEブラジルDNAワクチンのいずれかによるワクチン接種後の細胞及び抗体応答を測定する、ELISpot及びELISA分析を描写する。C57BL/6マウス(n=4/群)を25μgのZIKV−prME−MR766により筋肉内で3回免疫化し、続いてインビボ電気穿孔(EP)を行った。細胞免疫応答の誘導を示すIFN−γ生成を、IFN−γELISpotにより測定した。3回目の免疫化の1週間後に採取した脾細胞を、prM及びEタンパク質の全体にわたる6つのペプチドプールのうちの1つの存在下でインキュベートした。結果を積み上げ棒グラフで示す。データは、百万個の脾細胞あたりのSFU(スポット形成単位)の平均数を表し、値はそれぞれの平均応答±平均値の標準誤差を表す。Bは、ZIKV−prME−MR766及びZIKV−prMEブラジルDNAワクチンのいずれかによるワクチン接種後の細胞及び抗体応答を測定する、ELISpot及びELISA分析を描写する。C57BL/6マウス(n=4/群)を25μgのZIKV−prMEブラジルにより筋肉内で3回免疫化し、続いてインビボEPを行った。細胞免疫応答の誘導を示すIFN−γ生成を、IFN−γELISpotにより測定した。3回目の免疫化の1週間後に採取した脾細胞を、prM及びEタンパク質の全体にわたる6つのペプチドプールのうちの1つの存在下でインキュベートした。結果を積み上げ棒グラフで示す。データは、百万個の脾細胞あたりのSFU(スポット形成単位)の平均数を表し、値はそれぞれの平均応答±平均値の標準誤差を表す。Cは、免疫化C57BL/6マウスにおける結合抗体産生を測定するELISA分析を描写する。rZIKV−Eへの結合を、免疫化後の35日目のマウスの血清により様々な希釈で分析した。Dは、免疫化C57BL/6マウスにおける結合抗体産生を測定するELISA分析を描写する。rZIKV−Eへの結合を、免疫化後の35日目のマウスの血清により様々な希釈で分析した。 AからDを含み、ZIKV−エンベロープタンパク質の発現、精製及び特徴決定を実証する実験結果を描写する。Aは、rZIKV−E発現用のクローニングプラスミドを描写する。Bは、SDS−PAGE及びウエスタンブロット分析による組み換えZIKV−E(rZIKV−E)タンパク質の特徴決定を描写する。レーン1はBSA対照であり、レーン2は、pET−28aベクタープラスミドで形質転換され、ニッケル金属親和性樹脂カラムで精製され、IPTG誘導後にSDS−PAGEで分離された、E.coli培養物の溶解産物である。レーン3は、抗Hisタグ抗体を用いたウエスタンブロットにより分析された、37組み換えZV−E精製タンパク質である。レーンMは、タンパク質分子量マーカーである。Cは、抗原性について評価された精製rZIKV−Eタンパク質を描写する。ELISAプレートをrZIKV−Eで被覆し、次に、ZIKV−prMEワクチンまたは陽性対照として汎フラビウイルス抗体で免疫化されたマウスの免疫血清の様々な希釈と共にインキュベートした。実験例に記載されているように、ペルオキシダーゼ複合抗マウス抗体、続くテトラメチルベンジジン基質の添加によって、結合したIgGを検出した。Dは、ZIKV−prME免疫化マウスの免疫血清を用いた、精製rZIKV−Eタンパク質のウエスタンブロット検出を描写する。記載されているように、様々な濃度の精製rZIKV−Eタンパク質をSDS−PAGEゲルに装填した。免疫血清の1:100及びヤギ抗マウスの1:15,000の希釈を、室温で1時間使用した。洗浄した後、膜をOdyssey赤外線画像装置で画像化した。Odysseyのタンパク質分子量標準を使用した。矢印は、rZIKV−Eタンパク質の位置を示す。 AからCを含み、IFNAR−/−マウスにおけるZIKV−prMEの免疫応答の特徴決定を示す実験結果を描写する。ELISpot及びELISA分析は、IFNAR−/−マウスにおけるZIKV−prMEへの細胞及び抗体応答を測定する。マウス(n=4/群)を25μgのZIKV−prMEにより筋肉内で3回免疫化し、続いてインビボEPを行った。Aは、IFN−γELISpotにより測定された、細胞免疫応答の誘導を示すIFN−γ生成を描写する。Bは、免疫化IFNAR−/−マウスにおける結合抗体産生を測定するELISA分析を描写する。rZIKV−Eへの結合を、免疫化後の様々な時点でのマウスの血清により分析した。Cは、免疫化IFNAR−/−マウスに産生された抗ZIKV抗体のエンドポイント力価分析を描写する。 AからDを含み、ZIKV−prMEに対して免疫化されたカニクイザルの免疫血清の中和活性を実証する実験結果を描写する。SK−N−SH及びU87MG細胞を偽感染させた、またはZIKV−prMEワクチンで免疫化した(6週目)、プールしたNHP血清の存在下で0.01PFU/細胞のMOIでMR766に感染させた。ジカウイルスの感染力を、ZIKV−prMEワクチン接種NHPの血清を使用して、間接免疫蛍光アッセイ(IFA)により感染の4日後に分析した。Aは、ベロ、SK−N−SH及びU87MGにおけるZIKVウイルスMR766及びPR209による感染の阻害を実証する、20×対物で撮った染色組織試料片の写真を描写する。Bは、ベロ、SK−N−SH及びU87MGにおけるZIKVウイルスSK−N−SH及びU87MGによる感染の阻害を実証する、20×対物で撮った染色組織試料片の写真を描写する。Cは、ベロ、SK−N−SH及びU87MGにおけるZIKVウイルスMR766及びPR209による感染の阻害を実証する、感染した(GFP陽性細胞)の百分率を示す棒グラフを描写する。Dは、ベロ、SK−N−SH及びU87MGにおけるZIKVウイルスSK−N−SH及びU87MGによる感染の阻害を実証する、感染した(GFP陽性細胞)の百分率を示す棒グラフを描写する。 AからEを含み、ZIKVがIFNAR−/−マウスに対して毒性であることを実証する実験結果を描写する。これらのデータは、ZIKVがIFNAR−/−において毒性であり、罹患及び死亡をもたらすことを裏づける。Aは、10PFUのZIKV−PR209ウイルスが頭蓋内に接種されたIFNAR−/−マウスのカプラン・マイヤー生存曲線を描写する。Bは、10PFUのZIKV−PR209ウイルスが静脈内に接種されたIFNAR−/−マウスのカプラン・マイヤー生存曲線を描写する。Cは、10PFUのZIKV−PR209ウイルスが腹腔内に接種されたIFNAR−/−マウスのカプラン・マイヤー生存曲線を描写する。Dは、10PFUのZIKV−PR209ウイルスが皮下に接種されたIFNAR−/−マウスのカプラン・マイヤー生存曲線を描写する。Eは、全ての経路による感染経過にわたるマウスの体重変化を描写する。
1つの実施形態において、本発明は、1つ以上の抗原をコードする1つ以上のヌクレオチド配列と、1つ以上の抗体またはそのフラグメントをコードする1つ以上のヌクレオチド配列とを含む組成物を提供する。
1つの実施形態において、本発明は、哺乳動物において所望の標的に対する免疫応答を誘発する組成物と、抗体をコードする組み換え核酸配列、そのフラグメント、その変異体、またはその組み合わせを含む組成物との組み合わせを提供する。
1つの実施形態において抗体をコードする組み換え核酸配列は、重鎖及び軽鎖をコードする配列を含む。特に、組み換え核酸配列から発現される重鎖及び軽鎖ポリペプチドを、合成抗体に組み立てることができる。重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドは、合成抗体が抗原に結合できること、本明細書に記載されているように組み立てられていない抗体と比較して、より多くの免疫原性があること及び抗原に対して免疫応答を誘発または誘導できることを組み立てがもたらすように、互いに相互作用し得る。
加えて、これらの合成抗体は、抗原誘発免疫応答により産生された抗体と比べて、対象においてより急速に生成される。合成抗体は、有効に結合して一連の抗原を中和することができる。合成抗体は、また、疾患に対して有効に防御すること及び/または生存率を促進することができる。
本発明の別の態様は、哺乳動物において所望の標的(例えば、抗原)に対する免疫応答を生成することができる、DNAプラスミドワクチンを提供する。DNAプラスミドワクチンは、哺乳動物においてコンセンサス抗原を発現することができるDNAプラスミド及び薬学的に許容される賦形剤から構成される。DNAプラスミドは、コンセンサス抗原をコードするコード配列に作動可能に連結しているプロモーターから構成される。
1.定義
特に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術及び科学用語は、当業者に一般的に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾する場合、定義を含め、本文書が優先される。好ましい方法及び材料が下に記載されているが、本明細書に記載されているものに類似した、または同等である方法及び材料を、本発明の実施または試験に使用することができる。本明細書で言及される全ての出版物、特許出願、特許及び他の参考文献は、その全体が参照により組み込まれる。本明細書に開示されている材料、方法及び例は、例示的なものにすぎず、制限することを意図していない。
用語「含む(comprise(s))」、「含む(include(s)」、「有している(having)」、「有する(has)」、「することができる(can)」、「含有する(contain(s))」及びその変形は、本明細書において使用されるとき、追加の作用または構造物の可能性を除外しない非限定的な移行句、用語、または語であることが意図される。単数形「a」、「and」及び「the」には、特に文脈により明確に指示されない限り、複数対象が含まれる。本開示は、明確に記述されていても、いなくても、本明細書に提示されている実施形態または要素「を含む」、「からなる」及び「から実質的になる」他の実施形態も企図する。
「抗体」は、IgG、IgM、IgA、IgD、もしくはIgEの部類の抗体、またはFab、F(ab’)2、Fdを含むそのフラグメントもしくは誘導体、ならびに単鎖抗体及びその誘導体を意味し得る。抗体は、所望のエピトープまたはそれに由来する配列に対して十分な結合特異性を示す、哺乳動物の血清試料から単離された抗体、ポリクローナル抗体、親和性精製された抗体、またはこれらの混合物であり得る。
「抗体フラグメント」または「抗体のフラグメント」は、本明細書において交換可能に使用され、抗原結合部位または可変領域を含む無傷の抗体の部分を指す。その部分には、無傷の抗体のFc領域の定常重鎖ドメイン(すなわち、抗体アイソタイプに応じてCH2、CH3、またはCH4)が含まれない。抗体フラグメントの例には、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、Fab’−SHフラグメント、F(ab’)2フラグメント、Fdフラグメント、Fvフラグメント、二特異性抗体(diabody)、単鎖Fv(scFv)分子、1つの軽鎖可変ドメインのみを含有する単鎖ポリペプチド、軽鎖可変ドメインの3つのCDRを含有する単鎖ポリペプチド、1つの重鎖可変領域のみを含有する単鎖ポリペプチド及び重鎖可変領域の3つのCDRを含有する単鎖ポリペプチドが含まれるが、これらに限定されない。
「抗原」は、宿主に免疫応答を生成する能力を有するタンパク質を指す。抗原は、抗体に認識され、結合され得る。抗原は、体内または外部環境由来であり得る。
「コード配列」または「コード核酸」は、本明細書において使用されるとき、本明細書に記載されている抗体をコードするヌクレオチド配列を含む核酸(RNAまたはDNA分子)を指すことを意味し得る。コード配列には、プロモーターを含む調節要素に作動可能に連結している開始及び終止シグナル、ならびに核酸が投与される個体または哺乳動物の細胞に発現を指示することができるポリアデニル化シグナルが更に含まれ得る。コード配列には、シグナルペプチドをコードする配列が更に含まれ得る。
「補体」または「相補的」は、本明細書において使用されるとき、核酸分子のヌクレオチドまたはヌクレオチド類縁体のワトソン・クリック(例えば、A−T/U及びC−G)またはフーグスティーン塩基対を意味し得る核酸を意味し得る。
「定電流」は、本明細書において使用されるとき、組織、または当該組織を確定する細胞が、この同じ組織に送達される電気パルスの持続時間にわたって受けている、または経験している電流と定義される。電気パルスは、本明細書に記載されている電気穿孔装置により送達される。本明細書において提供される電気穿孔装置が好ましくは瞬時のフィードバックを有するフィードバック要素を有するので、この電流は、電気パルスの寿命にわたってこの同じ組織において一定のアンペアを維持する。フィードバック要素は、パルスの持続時間の全体を通して組織(または細胞)の抵抗を測定すること、ならびにこの同じ組織において電流が電気パルスの全体を通して(マイクロ秒のオーダーで)及びパルス間で一定のままであるように、電気穿孔装置に電気エネルギー出力を変更させる(例えば、電圧を増加させる)ことができる。いくつかの実施形態において、フィードバック要素はコントローラを含む。
「電流フィードバック」または「フィードバック」は、本明細書において使用されるとき、交換可能に使用されてもよく、提供される電気穿孔装置の能動的応答を意味し得、これには、電極間の組織中の電流を測定すること及び電流を一定レベルに維持するため、電気穿孔(EP)装置により送達されるエネルギー出力をそれに応じて変更することが含まれる。この一定レベルは、パルスシーケンスまたは電気処置の開始前に使用者によって事前設定される。フィードバックは、電気穿孔装置の電気穿孔構成要素、例えば、コントローラによって達成することができ、それは、この電気回路が電極間の組織中の電流を連続的にモニターすること及びモニターした電流(または組織内の電流)を事前設定電流と比較して、連続的にエネルギー出力の調整を行って、モニターした電流を事前設定レベルに維持することができるからである。フィードバックループは、アナログ閉ループフィードバックであるので、瞬時であり得る。
「分散電流」は本明細書において使用されるとき、本明細書に記載されている電気穿孔装置の様々な針電極アレイから送達される電流パターンを意味し得、このパターンは、電気穿孔されている組織に任意の区域における電気穿孔関連熱ストレスの発生を最小限にする、好ましくは排除する。
「電気穿孔」、「電気透過処理」、または「電気運動増強」(「EP」)は、本明細書において交換可能に使用されるとき、生体膜に微視的経路(孔)を誘導する膜貫通電界パルスの使用を指すことができ、微視的経路(孔)の存在は、プラスミド、オリゴヌクレオチド、siRNA、薬物、イオン及び水などの生体分子が細胞膜の一方の側面から他方へ通過することを可能にする。
「内在性抗体」は、本明細書において使用されるとき、液性免疫応答を誘導する有効用量の抗原が投与される対象に生成される抗体を指すことができる。
「フィードバック機構」は、本明細書において使用されるとき、ソフトウエアまたはハードウエア(またはファームウエア)により実施されるプロセスを指すことができ、このプロセスは、所望の組織のインピーダンスを受け(エネルギーパルスの送達前、間及び/または後)、事前設定値と、好ましくは電流と比較し、事前設定値を達成するために、送達されたエネルギーパルスを調整する。フィードバック機構は、アナログ閉ループ回路により実施され得る。
「フラグメント」は、機能している、すなわち、所望の標的に結合し、全長抗体と同じ意図された効果を有することができる抗体のポリペプチドフラグメントを意味し得る。抗体のフラグメントは、それぞれの場合にシグナルペプチド及び/または1位にメチオニンを有している、または有していないN及び/またはC末端に、少なくとも1個のアミノ酸が欠損している以外は、完全長に100%同一であり得る。フラグメントは、付加された任意の異種シグナルペプチドを除いて、特定の完全長抗体の長さの20%以上、25%以上、30%以上、35%以上、40%以上、45%以上、50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上を含み得る。フラグメントは、抗体に対して95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上同一であるポリペプチドのフラグメントを含んでもよく、同一率を計算したときに含まれていないN末端メチオニンまたは異種シグナルペプチドを追加的に含んでもよい。フラグメントは、N末端メチオニン及び/または免疫グロブリンシグナルペプチド、例えば、IgGまたはIgGシグナルペプチドなどのシグナルペプチドを更に含むことができる。N末端メチオニン及び/またはシグナルペプチドは、抗体のフラグメントに連結され得る。
抗体をコードする核酸配列のフラグメントは、それぞれの場合にシグナルペプチドをコードする配列及び/または1位にメチオニンを有している、または有していない5’及び/または3’末端に、少なくとも1個のヌクレオチドが欠損している以外は、完全長に100%同一であり得る。フラグメントは、付加された任意の異種シグナルペプチドを除いて、特定の完全長コード配列の長さの20%以上、25%以上、30%以上、35%以上、40%以上、45%以上、50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上を含み得る。フラグメントは、抗体に対して95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、または99%以上同一であるポリペプチドをコードするフラグメントを含んでよく、同一率を計算したときに含まれていないN末端メチオニンまたは異種シグナルペプチドをコードする配列を場合により追加的に含んでもよい。フラグメントは、N末端メチオニン及び/または免疫グロブリンシグナルペプチド、例えば、IgEまたはIgGシグナルペプチドなどのシグナルペプチドのコード配列を更に含むことができる。N末端メチオニン及び/またはシグナルペプチドをコードするコード配列は、コード配列の抗体のフラグメントに連結され得る。
「遺伝子構築物」は、本明細書において使用されるとき、抗体などのタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含むDNAまたはRNA分子を指す。コード配列には、プロモーターを含む調節要素に作動可能に連結している開始及び終止シグナル、ならびに核酸が投与される個体の細胞に発現を指示することができるポリアデニル化シグナルが含まれる。本明細書において使用されるとき、「発現可能形態」という用語は、個体の細胞に存在するときにコード配列が発現するように、タンパク質をコードするコード配列に作動可能に連結している必要な調節要素を含有する遺伝子構築物を指す。
「同一」または「同一性」は、本明細書に使用されるとき、2つ以上の核酸またはポリペプチド配列の文脈において、配列が特定の領域にわたって、示された率(%)で同じ残基を有することを意味し得る。百分率は、2つの配列を最適に整列すること、2つの配列を特定した領域にわたって比較すること、両方の配列に生じた同一残基の位置の数を決定して、マッチした位置の数を生じること、マッチした位置の数を、特定の領域における位置の総数で割ること及び結果に100を掛けて、配列同一性の率を生じることによって、計算することができる。2つの配列が異なる長さのものである場合、または整列が1つ以上の付着端を生成し、特定された領域の比較がシグナル配列のみを含む場合、単一配列の残基は、計算の分母に含まれるが、分子には含まれない。DNA及びRNAが比較される場合、チミン(T)及びウラシル(U)は等価であるとみなされ得る。同一性は、手作業により、またはBLASTもしくはBLAST2.0などのコンピューター配列アルゴリズムを使用して実施され得る。
「インピーダンス」は、本明細書において使用されるとき、フィードバック機構を考察するきに使用され得、オームの法則に従って電流値に変換することができ、事前設定電流との比較を可能にする。
「免疫応答」は、本明細書において使用されるとき、1つ以上の核酸及び/またはペプチドの導入に応答した宿主の、例えば哺乳動物の免疫系の活性化を意味し得る。免疫応答は、細胞性もしくは液性応答、または両方の形態であり得る。
「核酸」または「オリゴヌクレオチド」または「ポリヌクレオチド」は、本明細書において使用されるとき、一緒に共有結合的に連結している少なくとも2つのヌクレオチドを意味し得る。一本鎖の描写は、相補鎖の配列も定義する。したがって、核酸は、描写された一本鎖の相補鎖も包含する。核酸の多くの変異体を、所定の核酸と同じ目的に使用することができる。したがって、核酸は、実質的に同一の核酸及びその補体も包含する。一本鎖は、ストリンジェントなハイブリッド形成条件下で標的配列とハイブリッド形成し得るプローブを提供する。したがって、核酸は、ストリンジェントなハイブリッド形成条件下でハイブリッド形成するプローブも包含する。
核酸は、一本鎖もしくは二本鎖であり得る、または二本鎖と一本鎖の両方の配列の一部を含有し得る。核酸は、ゲノムとcDNAの両方のDNA、RNA、またはハイブリッドであってもよく、核酸は、デオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドの組み合わせ、ならびにウラシル、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、イソシトシン及びイソグアニンを含む塩基の組み合わせを含有してもよい。核酸は、化学合成法により、または組み換え方法により得ることができる。
「作動可能に連結」は、本明細書において使用されるとき、遺伝子の発現が、空間的に接続しているプロモーターの制御下にあることを意味し得る。プロモーターは、制御下の遺伝子の5’(上流)または3’(下流)に位置し得る。プロモーターと遺伝子との距離は、そのプロモーターと、プロモーターが由来する遺伝子においてプロモーターの制御下にある遺伝子との距離にほぼ同じであり得る。当該技術において知られているように、この距離の変動は、プロモーター機能の損失を伴うことなく適応され得る。
「ペプチド」、「タンパク質」、または「ポリペプチド」は、本明細書において使用されるとき、アミノ酸の連結配列を意味することができ、天然、合成、もしくは修飾、または天然と合成の組み合わせであり得る。
「プロモーター」は、本明細書において使用されるとき、細胞において核酸の発現を付与する、活性化する、または増強することができる合成又は天然由来分子を意味し得る。プロモーターは、1つ以上の特異的転写調節配列を含んで、発現を更に増強すること、ならびに/またはこの空間的発現及び/もしくは時間的発現を変更することができる。プロモーターは、遠位エンハンサーまたはリプレッサーエレメントを含むこともでき、これらは転写の出発部位から数千塩基対までに位置することができる。プロモーターは、ウイルス、細菌、真菌、植物、昆虫及び動物を含む源に由来するものであり得る。プロモーターは、遺伝子構成要素の発現を、恒常的に、または発現が生じる細胞、組織、もしくは臓器に関して、または発現が生じる発生段階に関して、または生理学的ストレス、病原体、金属イオン、もしくは誘導剤などの外部刺激に応答して差次的に調節することができる。プロモーターの代表例には、バクテリオファージT7プロモーター、バクテリオファージT3プロモーター、SP6プロモーター、lacオペレータープロモーター、tacプロモーター、SV40後期プロモーター、SV40初期プロモーター、RSV−LTRプロモーター、CMV IEプロモーター、SV40初期プロモーターまたはSV40後期プロモーター及びCMV IEプロモーターが含まれる。
「シグナルペプチド」及び「リーダー配列」は、本明細書において交換可能に使用され、本明細書に記載されているタンパク質のアミノ末端に連結され得るアミノ酸配列を指す。シグナルペプチド/リーダー配列は、典型的にはタンパク質の局在化を指示する。本明細書において使用されるシグナルペプチド/リーダー配列は、好ましくは、タンパク質が産生される細胞からタンパク質の分泌を促進する。シグナルペプチド/リーダー配列は、多くの場合、細胞からの分泌時に、多くの場合に成熟タンパク質と呼ばれるタンパク質の残部から切断される。シグナルペプチド/リーダー配列は、タンパク質のN末端に連結される。
「ストリンジェントなハイブリッド形成条件」は、本明細書において使用されるとき、第1の核酸配列(例えば、プローブ)が第2の核酸配列(例えば、標的)と、例えば、核酸の複雑な混合物中において、ハイブリッド形成する条件を意味し得る。ストリンジェントな条件は、配列依存性であり、異なる状況下で異なっている。ストリンジェントな条件は、確定されたイオン強度、pHで特定の配列の熱融点(T)より約5〜10℃低くなるように選択され得る。Tは、標的に相補的なプローブの50%が平衡状態で標的配列とハイブリッド形成する(確定されたイオン強度、pH及び核酸濃度下の)温度であり得る(標的配列が過剰量で存在するので、Tではプローブの50%が平衡状態で占有されている)。ストリンジェントな条件は、塩濃度が、pH7.0〜8.3で約0.01〜1.0Mのナトリウムイオン濃度などの約1.0M未満のナトリウムイオン(または他の塩)であり、温度が、短いプローブ(例えば、約10〜50個のヌクレオチド)では少なくとも約30℃であり、長いプローブ(例えば、約50個のヌクレオチドを超える)では少なくとも約60℃であるものであり得る。ストリンジェントな条件は、ホルムアミドなどの不安定化剤の添加によって達成することもできる。選択的または特異的ハイブリッド形成では、陽性シグナルは、バックグラウンドハイブリッド形成の少なくとも2〜10倍であり得る。例示的なストリンジェントなハイブリッド形成条件には、以下が含まれる。50%ホルムアルデヒド、5×SSC及び1%SDSで42℃でのインキュベーション、または5×SSC、1%SDSで65℃でのインキュベーション、0.2×SSC及び0.1%SDSによる65℃での洗浄。
「対象」及び「患者」は、本明細書において交換可能使用されるとき、哺乳動物(例えば、ウシ、ブタ、ラクダ、ラマ、ウマ、ヤギ、ウサギ、ヒツジ、ハムスター、モルモット、ネコ、イヌ及びマウス、非ヒト霊長類(例えば、カニクイザルまたはアカゲザルなどのサル、チンパンジーなど)、ならびにヒト)が含まれるが、これらに限定されない任意の脊椎動物を指す。いくつかの実施形態において対象はヒトまたは非ヒトであり得る。対象または患者は、他の形態の治療を受けていることがある。
「実質的に相補的」は、本明細書において使用されるとき、第1の配列が、第2の配列の補体に対して、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100個、またはそれ以上のヌクレオチドまたはアミノ酸の範囲にわたって、少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一性であること、あるいは2つの配列がストリンジェントなハイブリッド形成条件下でハイブリッド形成することを意味し得る。
「実質的に同一」は、本明細書において使用されるとき、第1及び第2の配列が、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900,1000、1100個、またはそれ以上のヌクレオチドもしくはアミノ酸の範囲にわたって、または第1の配列が第2の配列の補体に対して実質的に相補的である場合は核酸に関して、少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一であることを意味し得る。
「合成抗体」は、本明細書において使用されるとき、本明細書に記載されている組み換え核酸配列によりコードされ、対象に生成される抗体を指す。
「治療」または「治療する」は、本明細書において使用されるとき、疾患を予防、抑制、抑圧、または完全に排除する手段によって、疾患から対象を防御することを意味し得る。疾患の予防は、本発明のワクチンを、疾患の発症前に対象に投与することを伴う。疾患の抑制は、本発明のワクチンを、疾患が誘導された後であるが、臨床的発現の前に対象に投与することを伴う。疾患の抑圧は、本発明のワクチンを、疾患の臨床的発現後に対象に投与することを伴う。
「変異体」は、核酸に関して本明細書に使用されるとき、(i)基準ヌクレオチド配列の一部もしくはフラグメント、(ii)基準ヌクレオチド配列もしくはその一部の補体、(iii)基準核酸またはその補体に実質的に同一である核酸、または(iv)ストリンジェントな条件下で基準核酸、その補体、もしくは実質的に同一の配列とハイブリッド形成する核酸を意味し得る。
「変異体」は、ペプチドまたはポリペプチドに関して、アミノ酸の挿入、欠失、または保存的置換によってアミノ酸配列が異なっているが、少なくとも1つの生物学的活性を保持している。変異体は、少なくとも1つの生物学的活性を保持しているアミノ酸配列を有する基準タンパク質と実質的に同一である、アミノ酸配列を有するタンパク質も意味し得る。アミノ酸の保存的置換、すなわち、アミノ酸を、類似した特性(例えば、親水性、荷電領域の程度及び分布)の異なるアミノ酸に置き換えることは、典型的にはわずかな変更を伴うことが当該技術において認識されている。このわずかな変更は、当該技術において理解されているアミノ酸の疎水性親水性指標を考慮することによって、部分的に確認することができる。Kyte et al.,J.Mol.Biol.157:105−132(1982)。アミノ酸の疎水性親水性指標は、疎水性及び電荷を考慮することに基づいている。類似した疎水性親水性指標のアミノ酸を置換して、依然としてタンパク質機能を保持できることが、当該技術において知られている。1つの態様において、±2の疎水性親水性指標を有するアミノ酸が置換される。アミノ酸の親水性を使用して、生物学的機能を保持するタンパク質をもたらす置換を明らかにすることもできる。ペプチドの文脈において、アミノ酸の親水性を考慮することは、そのペプチドの最大局所平均親水性の計算を可能にし、これは、抗原性及び免疫原性と十分に相関することが報告されている有用な手段である。米国特許第4,554,101号が参照により本明細書に完全に組み込まれる。類似した親水性値を有するアミノ酸の置換は、生物学的活性、例えば免疫原性を保持するペプチドをもたらすことができ、当該技術において理解されている。置換は、互いに±2以内の親水性値を有するアミノ酸によって実施することができる。アミノ酸の疎水性指標及び親水性値は、両方ともアミノ酸の特定の側鎖によって影響を受ける。観察と一致するように、生物学的機能に適合するアミノ酸置換は、疎水性、親水性、電荷、サイズ及び他の特性によって明らかなように、アミノ酸の特にアミノ酸の側鎖の相対的類似性によって左右されることが理解される。
変異体は、完全遺伝子配列またはそのフラグメントの全長にわたって実質的に同一である核酸配列であり得る。核酸配列は、遺伝子配列またはそのフラグメントの全長にわたって、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%同一であり得る。変異体は、アミノ酸配列またはそのフラグメントの全長にわたって実質的に同一であるアミノ酸配列であり得る。アミノ酸配列は、アミノ酸配列またはそのフラグメントの全長にわたって、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%同一であり得る。
「ベクター」は、本明細書において使用されるとき、複製起点を含有する核酸配列を意味し得る。ベクターは、プラスミド、バクテリオファージ、細菌人工染色体または酵母人工染色体であり得る。ベクターは、DNAまたはRNAベクターであり得る。ベクターは、自己複製染色体外ベクターまたは宿主ゲノムに組み込まれるベクターのいずれかであり得る。
本明細書における数値範囲の列挙では、それぞれの介在数値は、同じ程度の精度であることが明示的に企図される。例えば、6〜9の範囲では、数値7及び8が6及び9に加えて考慮され、6.0〜7.0の範囲では、数値6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9及び7.0が明確に企図される。
2.組成物
1つの態様において、本発明は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘発する組成物と、抗体をコードする核酸配列、そのフラグメント、その変異体、またはその組み合わせを含む組成物との組み合わせを提供する。組成物を、それを必要とする対象に投与して、合成抗体のインビボ発現及び形成を促進することができる。
1つの実施形態において、本発明は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘発する第1の組成物と、抗体、そのフラグメント、その変異体、またはその組み合わせをコードする核酸配列を含む第2の組成物との組み合わせに関する。1つの実施形態において、第1の組成物は、1つ以上の抗原をコードする核酸を含む。1つの実施形態において、第1の組成物はDNAワクチンを含む。
本発明は、抗体、そのフラグメント、その変異体、またはその組み合わせをコードする組み換え核酸配列を含む組成物に関する。組成物は、それを必要とする対象に投与されたとき、対象に合成抗体の生成をもたらすことができる。合成抗体は、対象に存在する標的分子(すなわち、抗原)に結合することができる。そのような結合は、抗原を中和し、別の分子による、例えば、タンパク質または核酸による抗原の認識を遮断し、抗原に対して免疫応答を誘発または誘導することができる。
合成抗体は、組成物が投与された対象において、疾患を治療、予防及び/または防御することができる。合成抗体は、抗原に結合することによって、組成物が投与された対象において、疾患を治療、予防及び/または防御することができる。合成抗体は、組成物が投与された対象において、疾患に対する生存率を促進することができる。合成抗体は、組成物が投与された対象において、疾患に対して少なくとも約50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または100%の生存率を提供することができる。他の実施形態において、合成抗体は、組成物が投与された対象において、疾患に対して少なくとも約65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、または80%の生存率を提供することができる。
組成物は、組成物を対象に投与した少なくとも約1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間、7時間、8時間、9時間、10時間、11時間、12時間、13時間、14時間、15時間、20時間、25時間、30時間、35時間、40時間、45時間、50時間、または60時間以内に、対象において合成抗体の生成をもたらすことができる。組成物は、組成物を対象に投与した少なくとも約1日、2日間、3日間、4日間、5日間、6日間、7日間、8日間、9日間、または10日間以内に、対象において合成抗体の生成をもたらすことができる。組成物は、組成物を対象に投与した約1時間から約6日間、約1時間から約5日間、約1時間から約4日間、約1時間から約3日間、約1時間から約2日間、約1時間から約1日、約1時間から約72時間、約1時間から約60時間、約1時間から約48時間、約1時間から約36時間、約1時間から約24時間、約1時間から約12時間、または約1時間から約6時間以内に、対象において合成抗体の生成をもたらすことができる。
組成物は、それを必要とする対象に投与されるとき、抗原を投与して液性免疫応答が誘導される対象における内在性抗体の生成より素早く、合成抗体の生成を対象においてもたらすことができる。組成物は、抗原を投与して液性免疫応答が誘導された対象における内在性抗体の生成の、少なくとも約1日、2日、3日、4日、5日、6日、7日、8日、9日、または10日前に、合成抗体の生成をもたらすことができる。
本発明の組成物は、組成物が疾病または死亡を引き起こさないように安全であること、疾病に対して防御的であること、ならびに投与の容易さ、ほんのわずかな副作用、生物学的安定性及び低い用量単価を提供することなど、有効な組成物に必要な特徴を有することができる。
本発明の別の態様は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を生成することができる、DNAプラスミドワクチンを提供する。DNAプラスミドワクチンは、哺乳動物においてコンセンサス抗原を発現することができるDNAプラスミド及び薬学的に許容される賦形剤から構成される。DNAプラスミドは、コンセンサス抗原をコードするコード配列に作動可能に連結しているプロモーターから構成される。
いくつかの実施形態において、本明細書のDNA配列では、5’末端からIgEリーダー配列を除去することができ、本明細書のタンパク質配列では、N末端からIgEリーダー配列を除去することができる。
いくつかの実施形態において、DNAプラスミドは、コード配列のN末端からIgEリーダー配列を除いた抗原をコードするコード配列を含む。いくつかの実施形態において、DNAプラスミドは、コード配列のN末端に結合し、かつプロモーターに作動可能に連結しているIgEリーダー配列を更に含む。
DNAプラスミドは、コード配列のC末端に結合したポリアデニル化配列を更に含むことができる。好ましくは、DNAプラスミドは、最適化されたコドンである。
いくつかの実施形態において、薬学的に許容される賦形剤はアジュバントである。好ましくは、アジュバントは、IL−12及びIL−15からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、薬学的に許容される賦形剤は、形質移入促進剤である。好ましくは、形質移入促進剤は、ポリアニオン、ポリカチオン、または脂質であり、より好ましくはポリ−L−グルタミン酸塩である。好ましくは、ポリ−L−グルタミン酸塩は、6mg/ml未満の濃度である。好ましくは、DNAプラスミドワクチンは、1mg/ml以上の総DNAプラスミド濃度を有する。
いくつかの実施形態において、DNAプラスミドは、複数の特有のDNAプラスミドを含み、複数の特有のDNAプラスミドは、それぞれ、コンセンサス抗原を含むポリペプチドをコードする。
本発明のいくつかの実施形態において、DNAプラスミドワクチンは、アジュバントを更に含むことができる。いくつかの実施形態において、アジュバントは、アルファインターフェロン、ガンマインターフェロン、血小板由来増殖因子(PDGF)、TNFα、TNFβ、GM−CSF、上皮増殖因子(EGF)、皮膚T細胞誘引ケモカイン(cutaneous T cell−attracting chemokine)(CTACK)、胸腺上皮発現ケモカイン(epithelial thymus−expressed chemokine)(TECK)、粘膜関連上皮ケモカイン(mucosae−associated epithelial chemokine)(MEC)、IL−12、IL−15、MHC、CD80、CD86からなる群から選択され、シグナル配列が欠失しているIL−15が含まれ、場合によりIgEからのシグナルペプチドが含まれる。有用なアジュバントであり得る他の遺伝子には、MCP−1、MIP−1−アルファ、MIP−1p、IL−8、RANTES、L−セレクチン、P−セレクチン、E−セレクチン、CD34、GlyCAM−1、MadCAM−1、LFA−1、VLA−1、Mac−1、pl50.95、PECAM、ICAM−1、ICAM−2、ICAM−3、CD2、LFA−3、M−CSF、G−CSF、IL−4、IL−18の突然変異形態、CD40、CD40L、血管増殖因子、線維芽細胞増殖因子、IL−7、神経増殖因子、血管内皮増殖因子、Fas、TNF受容体、Flt、Apo−1、p55、WSL−1、DR3、TRAMP、Apo−3、AIR、LARD、NGRF、DR4、DR5、KILLER、TRAIL−R2、TRICK2、DR6、カスパーゼICE、Fos、c−jun、Sp−1、Ap−1、Ap−2、p38、p65Rel、MyD88、IRAK、TRAF6、IkB、不活性NIK、SAP K、SAP−1、JNK、インターフェロン応答遺伝子、NFkB、Bax、TRAIL、TRAILrec、TRAILrecDRC5、TRAIL−R3、TRAIL−R4、RANK、RANK LIGAND、Ox40、Ox40 LIGAND、NKG2D、MICA、MICB、NKG2A、NKG2B、NKG2C、NKG2E、NKG2F、TAP1、TAP2及びこれらの機能性フラグメントをコードするものが含まれる。いくつかの好ましい実施形態において、アジュバントは、IL−12、IL−15、CTACK、TECK、またはMECから選択される。
いくつかの実施形態において、哺乳動物においてコンセンサス抗原に対して免疫応答を誘発する方法には、粘膜免疫応答を誘発する方法が含まれる。そのような方法は、1つ以上のCTACKタンパク質、TECKタンパク質、MECタンパク質及びこれらの機能性フラグメントまたはその発現可能なコード配列を、上に記載されたコンセンサス抗原を含むDNAプラスミドと組み合わせて、哺乳動物に投与することを含む。1つ以上のCTACKタンパク質、TECKタンパク質、MECタンパク質及びこれらの機能性フラグメントを、本明細書において提供されるDNAプラスミドワクチンの投与の前に、投与と同時に、または投与の後に、投与することができる。いくつかの実施形態では、CTACK、TECK、MEC及びこれらの機能性フラグメントからなる群から選択される1つ以上のタンパク質をコードする単離核酸分子が、哺乳動物に投与される。
3.DNAワクチン
上に記載されたように、組成物には、1つ以上の抗原を含む、ワクチンのような免疫原組成物が含まれ得る。ワクチンを使用して任意の数の抗原に対して防御することができ、それによって、抗原に基づく病理に対して治療、予防及び/または防御することができる。ワクチンは、ワクチンが投与された対象に免疫応答を著しく誘導することができ、それによって、抗原による感染を防御し、治療することができる。
ワクチンは、DNAワクチン、ペプチドワクチン、またはDNAとペプチドの組み合わせワクチンであり得る。DNAワクチンは、抗原をコードする核酸配列を含むことができる。核酸配列は、DNA、RNA、cDNA、その変異体、そのフラグメント、またはこれらの組み合わせであり得る。核酸配列は、ペプチド結合により抗原に連結しているリンカー、リーダー、またはタグ配列をコードする追加の配列を含むことができる。ペプチドワクチンは、抗原性ペプチド、抗原性タンパク質、その変異体、そのフラグメント、またはこれらの組み合わせを含むことができる。DNAとペプチドの組み合わせワクチンは、抗原及び抗原性ペプチドまたはタンパク質をコードする上に記載された核酸配列を含むことができ、抗原性ペプチドまたはタンパク質及びコードされた抗原は、同じアミノ酸配列を有する。
ワクチンは、ワクチンが投与された対象に液性免疫応答を誘導することができる。誘導された液性免疫応答は、抗原に対して特異的であり得る。誘導された液性免疫応答は、抗原に対して反応性であり得る。液性免疫応答は、ワクチンが投与された対象において、約1.5倍から約16倍、約2倍から約12倍、または約3倍から約10倍で誘導され得る。液性免疫応答は、ワクチンが投与された対象において、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約2.5倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約3.5倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約4.5倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約5.5倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約15.5倍、または少なくとも約16.0倍で誘導され得る。
ワクチンにより誘導される液性免疫応答には、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、ワクチンが投与された対象に伴う中和抗体のレベルが増加することが含まれ得る。中和抗体は、抗原に対して特異的であり得る。中和抗体は、抗原に対して反応性であり得る。中和抗体は、ワクチンが投与された対象において、感染及び関連する病理に対して防御及び/または治療を提供することができる。
ワクチンにより誘導される液性免疫応答には、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、ワクチンが投与された対象に伴うIgG抗体のレベルが増加することが含まれ得る。これらのIgG抗体は、抗原に対して特異的であり得る。これらのIgG抗体は、抗原に対して反応性であり得る。好ましくは、液性応答は、抗原の2つ以上の株に対して交差反応性である。ワクチンが投与された対象に伴うIgG抗体のレベルは、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、約1.5倍から約16倍、約2倍から約12倍、または約3倍から約10倍に増加され得る。ワクチンが投与された対象に伴うIgG抗体のレベルは、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約2.5倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約3.5倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約4.5倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約5.5倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約15.5倍、または少なくとも約16.0倍に増加され得る。
ワクチンは、ワクチンが投与された対象に細胞性免疫応答を誘導することができる。誘導された細胞性免疫応答は、抗原に対して特異的であり得る。誘導された細胞性免疫応答は、抗原に対して反応性であり得る。好ましくは、細胞性応答は、抗原の2つ以上の株に対して交差反応性である。誘導された細胞性免疫応答には、CD8T細胞応答の誘発が含まれ得る。誘発されたCD8T細胞応答は、抗原に対して反応性であり得る。誘発されたCD8T細胞応答は、多機能性であり得る。誘導された細胞性免疫応答は、CD8T細胞応答の誘発を含むことができ、CD8T細胞は、インターフェロンガンマ(IFN−γ)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF−α)、インターロイキン−2(IL−2)、またはIFN−γとTNF−αの組み合わせを産生する。
誘導される細胞性免疫応答には、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、ワクチンが投与された対象に伴うCD8T細胞応答が増加することが含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD8T細胞応答は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、約2倍から約30倍、約3倍から約25倍、または約4倍から約20倍に増加され得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD8T細胞応答は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約16.0倍、少なくとも約17.0倍、少なくとも約18.0倍、少なくとも約19.0倍、少なくとも約20.0倍、少なくとも約21.0倍、少なくとも約22.0倍、少なくとも約23.0倍、少なくとも約24.0倍、少なくとも約25.0倍、少なくとも約26.0倍、少なくとも約27.0倍、少なくとも約28.0倍、少なくとも約29.0倍、または少なくとも約30.0倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、IFN−γを産生するCD3CD8T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD8IFN−γT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、または20倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、TNF−αを産生するCD3CD8T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD8TNF−αT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、または14倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、IL−2を産生するCD3CD8T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD8IL−2T細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、または5.0倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、IFN−γとTNF−αの両方を産生するCD3CD8T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD8IFN−γTNF−αT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約25倍、30倍、35倍、40倍、45倍、50倍、55倍、60倍、65倍、70倍、75倍、80倍、85倍、90倍、95倍、100倍、110倍、120倍、130倍、140倍、150倍、160倍、170倍、または180倍に増加され得る。
ワクチンにより誘導された細胞性免疫応答には、CD4T細胞応答の誘発が含まれ得る。誘発されたCD4T細胞応答は、所望の抗原に対して反応性であり得る。誘発されたCD4T細胞応答は、多機能性であり得る。誘導された細胞性免疫応答は、CD4T細胞応答の誘発を含むことができ、CD4T細胞は、IFN−γ、TNF−α、IL−2、またはIFN−γとTNF−αの組み合わせを産生する。
誘導された細胞性免疫応答には、IFN−γを産生するCD3CD4T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD4IFN−γT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、または20倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、TNF−αを産生するCD3CD4T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD4TNF−αT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、または22倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、IL−2を産生するCD3CD4T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD4IL−2T細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、45倍、50倍、55倍、または60倍に増加され得る。
誘導された細胞性免疫応答には、IFN−γとTNF−αの両方を産生するCD3CD4T細胞の頻度の増加が含まれ得る。ワクチンが投与された対象に伴うCD3CD4IFN−γTNF−αT細胞の頻度は、ワクチンが投与されなかった対象と比較して、少なくとも約2倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍、7.0倍、7.5倍、8.0倍、8.5倍、9.0倍、9.5倍、10.0倍、10.5倍、11.0倍、11.5倍、12.0倍、12.5倍、13.0倍、13.5倍、14.0倍、14.5倍、15.0倍、15.5倍、16.0倍、16.5倍、17.0倍、17.5倍、18.0倍、18.5倍、19.0倍、19.5倍、20.0倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、または35倍に増加され得る。
本発明のワクチンは、ワクチンそれ自体が疾病または死亡を引き起こさないように安全であることなど、有効な組成物に必要な特徴を有することができ、ウイルスまたは細菌などの生病原体に曝露されたときにもたらされる疾病に対して防御的であり、中和抗体を誘導して、細胞の発生を予防し、細胞内病原体に対して防御的T細胞を誘導し、投与の容易さ、ほんのわずかな副作用、生物学的安定性及び低い用量単価を提供する。
ワクチンは、筋肉または皮膚などの異なる組織に投与されたとき、免疫応答を更に誘導することができる。ワクチンは、電気穿孔もしくは注射により、または皮下もしくは筋肉内を介して投与されたとき、免疫応答を更に誘導することができる。
a.ワクチン構築物及びプラスミド
ワクチンは、1つ以上の抗原をコードする核酸構築物またはプラスミドを含むことができる。核酸構築物またはプラスミドは、1つ以上の異種核酸配列を含む、または含有することができる。抗原をコードする核酸配列を含むことができる遺伝子構築物が、本明細書において提供される。遺伝子構築物は、機能性染色体外分子として細胞内に存在することができる。遺伝子構築物は、セントロメア、テロメア、またはプラスミドもしくはコスミドを含む線状ミニ染色体であり得る。遺伝子構築物は、1つ以上の異種核酸配列を含む、または含有することができる。
遺伝子構築物は、抗原を任意の順番で発現するプラスミドの形態であり得る。
遺伝子構築物は、組み換えアデノウイルス、組み換えアデノウイルス関連ウイルス及び組み換えワクシニアを含む、組み換えウイルスベクターのゲノムの一部でもあり得る。遺伝子構築物は、細胞の中で生存する弱毒化生微生物または組み換え微生物ベクター中の遺伝子材料の一部であり得る。
遺伝子構築物は、核酸のコード配列の遺伝子発現のために、調節エレメントを含むことができる。調節エレメントは、プロモーター、エンハンサー、開始コドン、停止コドン、またはポリアデニル化シグナルであり得る。
核酸配列は、ベクターになり得る遺伝子構築物を構成することができる。ベクターは、哺乳動物に免疫応答を誘発するのに有効な量で、哺乳動物の細胞中に抗原を発現することができる。ベクターは組み換えであり得る。ベクターは、抗原をコードする異種核酸を含むことができる。ベクターはプラスミドであり得る。ベクターは、抗原をコードする核酸を細胞に形質移入するのに有用な可能性があり、形質転換された宿主細胞は、抗原の発現が生じる条件下で培養され、維持される。
コード配列は、安定性及び高レベルの発現のために最適化され得る。いくつかの場合において、コドンは、細胞内結合に起因して形成されるRNAなどの二次構造形成を低減するために選択される。
ベクターは、抗原をコードする異種核酸を含むことができ、1つ以上のがん抗原コード配列(複数可)の上流にあり得る開始コドン及び抗原のコード配列(複数可)の下流にあり得る停止コドンを、更に含むことができる。開始及び終止コドンは、抗原のコード配列(複数可)のフレーム内にあり得る。ベクターは、抗原のコード配列(複数可)に作動可能に連結しているプロモーターを含むこともできる。抗原のコード配列(複数可)に作動可能に連結しているプロモーターは、サイウイルス40(SV40)のプロモーター、マウス乳癌ウイルス(MMTV)プロモーター、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)プロモーター、例えばウシ免疫不全ウイルス(BIV)の長末端反復(LTR)プロモーター、モロニーウイルスプロモーター、トリ白血病ウイルス(ALV)プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、例えばCMV前初期プロモーター、エプスタイン・バーウイルス(EBV)プロモーター、またはラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターであり得る。プロモーターは、ヒトアクチン、ヒトミオシン、ヒトヘモグロビン、ヒト筋肉クレアチン、またはヒトメタロチオネインなどの、ヒト遺伝子からのプロモーターでもあり得る。プロモーターは、筋肉または皮膚特異的プロモーターなどの、天然または合成の組織特異的プロモーターでもあり得る。そのようなプロモーターの例は、米国特許出願公開第2004/0175727号に記載されており、この内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
ベクターは、抗原のコード配列(複数可)の下流にあり得るポリアデニル化シグナルを含むこともできる。ポリアデニル化シグナルは、SV40ポリアデニル化シグナル、LTRポリアデニル化シグナル、ウシ成長ホルモン(bGH)ポリアデニル化シグナル、ヒト成長ホルモン(hGH)ポリアデニル化シグナル、またはヒトβ−グロブリンポリアデニル化シグナルであり得る。SV40ポリアデニル化シグナルは、pCEP4ベクター(Invitrogen,San Diego,CA)からのポリアデニル化シグナルであり得る。
ベクターは、抗原の上流にエンハンサーを含むこともできる。エンハンサーは、DNA発現のために必要であり得る。エンハンサーは、ヒトアクチン、ヒトミオシン、ヒトヘモグロビン、ヒト筋肉クレアチン、またはCMV、HA、RSV、もしくはEBVなどのウイルスエンハンサーであり得る。ポリヌクレオチド機能エンハンサーは、米国特許第5,593,972号、同第5,962,428号及びWO94/016737に記載されており、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
ベクターを染色体外に維持するため及びベクターの多数のコピーを細胞内に産生するため、ベクターは哺乳類複製起点を含むこともできる。ベクターは、Invitrogen(San Diego,CA)のpVAX1、pCEP4、またはpREP4である可能性があり、エプスタイン・バーウイルス複製起点及び核内抗原EBNA−1コード領域を含むことができ、組み込まれることなく多数のエピソーム複製コピーを産生することができる。ベクターは、pVax1、または本明細書に記載されている変異プラスミドなど、変化を有するpVax1変異体であり得る。変異pVax1プラスミドは、主鎖ベクタープラスミドpVax1の2998塩基対変異体である(Invitrogen,Carlsbad CA)。CMVプロモーターは、塩基137〜724に位置している。T7プロモーター/プライミング部位は、塩基664〜683にある。多重クローニング部位は、塩基696〜811にある。ウシGHポリアデニル化シグナルは、塩基829〜1053にある。カナマイシン耐性遺伝子は、塩基1226〜2020にある。pUC起点は、塩基2320〜2993にある。
Invitrogenから入手可能なpVax1の配列に基づいて、以下の突然変異が、本明細書に記載されているプラスミド1〜6の主鎖に使用されたpVax1の配列に見出された。
CMVプロモーターにC>G241、
ウシ成長ホルモンポリアデニル化シグナル(bGHpolyA)の下流にC>T1942主鎖、
カナマイシン遺伝子の下流にA>−2876主鎖、
pUC複製起点(Ori)の多コピー数突然変異にC>T3277(Nucleic Acid Research 1985を参照)、
RNASeH部位の上流にあるpUC Oriの最末端にG>C3753。
塩基対2、3及び4は、CMVプロモーターの上流で、主鎖においてACTからCTGに変更されている。
ベクターの主鎖は、pAV0242であり得る。ベクターは、複製欠陥アデノウイルス5型(Ad5)ベクターであり得る。
ベクターは調節配列を含むこともでき、これは、ベクターが投与される哺乳類またはヒト細胞における遺伝子発現にとって好適であり得る。本明細書に開示されている1つ以上のがん抗原配列はコドンを含むことができ、これは、宿主細胞におけるコード配列のより効率的な転写を可能にすることができる。
ベクターは、pSE420(Invitrogen,San Diego,Calif.)であることができ、Escherichia coli(E.coli)におけるタンパク質産生に使用することができる。またベクターは、pYES2(Invitrogen,San Diego,Calif.)であることができ、酵母のSaccharomyces cerevisiae株におけるタンパク質産生に使用することができる。またベクターは、MAXBAC(商標)完全バキュロウイル発現系(Invitrogen,San Diego,Calif.)であることができ、昆虫細胞におけるタンパク質産生に使用することができる。またベクターは、pcDNAIまたはpcDNA3(Invitrogen,San Diego,Calif.)であることができ、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞などの哺乳類細胞におけるタンパク質産生に使用することができる。ベクターは、日常的な技術によりタンパク質を産生する発現ベクターまたは系であることができ、参照により完全に組み込まれるSambrook et al.,Molecular Cloning and Laboratory Manual,Second Ed.,Cold Spring Harbor(1989)に含まれる、容易に入手可能な出発材料であることができる。
4.DNAコード抗体
上に記載されたように、組成物は、組み換え核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列は、抗体、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードすることができる。抗体は、下により詳細に記載される。
組み換え核酸配列は、異種核酸配列であり得る。組み換え核酸配列は、少なくとも1つの異種核酸配列または1つ以上の異種核酸配列を含むことができる。
組み換え核酸配列は、最適化された核酸配列であり得る。そのような最適化は、抗体の免疫原性を増加または変更することができる。最適化は、転写及び/または翻訳を改善することもできる。最適化には、以下のうちの1つ以上が含まれ得る。転写を増加する低GC含量のリーダー配列、mRNA安定及びコドン最適化、翻訳を増加するためのコザック配列(例えば、GCC ACC)の付加、シグナルペプチドをコードする免疫グロブリン(Ig)リーダー配列の付加、ならびにシス作用性配列モチーフ(すなわち、内部TATAボックス)を可能にする程度の排除。
a.組み換え核酸配列構築物
組み換え核酸配列は、1つ以上の組み換え核酸配列構築物を含むことができる。組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の構成要素を含むことができ、下により詳細に記載される。
組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチド、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードする異種核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列構築物は、軽鎖ポリペプチド、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードする異種核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列構築物は、プロテアーゼまたはプロテアーゼ切断部位をコードする異種核酸配列を含むこともできる。組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のリーダー配列を含むことができ、それぞれのリーダー配列は、シグナルペプチドをコードする。組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のプロモーター、1つ以上のイントロン、1つ以上の転写終止領域、1つ以上の開始コドン、1つ以上の終止もしくは停止コドン及び/または1つ以上のポリアデニル化シグナルを含むことができる。組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のリンカーまたはタグ配列を含むこともできる。タグ配列は、赤血球凝集素(HA)タグをコードすることができる。
(1)重鎖ポリペプチド
組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチド、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードする異種核酸配列を含むことができる。重鎖ポリペプチドは、可変重鎖(VH)領域及び/または少なくとも1つの定常重鎖(CH)領域を含むことができる。少なくとも1つの常重鎖領域には、定常重鎖領域1(CH1)、定常重鎖領域2(CH2)及び定常重鎖領域3(CH3)、ならびに/またはヒンジ領域が含まれ得る。
いくつかの実施形態において、重鎖ポリペプチドは、VH領域及びCH1領域を含むことができる。他の実施形態において、重鎖ポリペプチドは、VH領域、CH1領域、ヒンジ領域、CH2領域及びCH3領域を含むことができる。
重鎖ポリペプチドは、相補性決定領域(「CDR」)のセットを含むことができる。CDRセットは、VH領域の3つの超可変領域を含有することができる。重鎖ポリペプチドのN末端から進めると、これらのCDRは、それぞれ「CDR1」、「CDR2」及び「CDR3」と示される。重鎖ポリペプチドのCDR1、CDR2及びCDR3は、抗原の結合または認識に寄与することができる。
(2)軽ポリペプチド
組み換え核酸配列構築物は、軽鎖ポリペプチド、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードする異種核酸配列を含むことができる。軽鎖ポリペプチドは、可変軽鎖(VL)領域及び/または定常軽鎖(CL)領域を含むことができる。
軽鎖ポリペプチドは、相補性決定領域(「CDR」)のセットを含むことができる。CDRセットは、VL領域の3つの超可変領域を含有することができる。軽鎖ポリペプチドのN末端から進めると、これらのCDRは、それぞれ「CDR1」、「CDR2」及び「CDR3」と示される。軽鎖ポリペプチドのCDR1、CDR2及びCDR3は、抗原の結合または認識に寄与することができる。
(3)プロテアーゼ切断部位
組み換え核酸配列構築物は、プロテアーゼ切断部位をコードする異種核酸配列を含むことができる。プロテアーゼ切断部位は、プロテアーゼまたはペプチダーゼにより認識され得る。プロテアーゼは、エンドペプチダーゼまたはエンドプロテアーゼ、例えば、フリン、エラスターゼ、HtrA、カルパイン、トリプシン、キモトリプシン、チロシン及びペプシンであり得るが、これらに限定されない。プロテアーゼはフリンであり得る。他の実施形態において、プロテアーゼは、セリンプロテアーゼ、トレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、メタロプロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ、または内部ペプチド結合を切断する(すなわち、N末端もしくはC末端ペプチド結合を切断しない)任意のプロテアーゼであり得る。
プロテアーゼ切断部位は、切断の効率を促進または増加する1つ以上のアミノ酸配列を含むことができる。1つ以上のアミノ酸配列は、別個のポリペプチドを形成または生成する効率を促進または増加することができる。1つ以上のアミノ酸配列は、2Aペプチド配列を含むことができる。
(4)リンカー配列
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のリンカー配列を含むことができる。リンカー配列は、本明細書に記載されている1つ以上の構成要素を空間的に分離または連結することができる。他の実施形態において、リンカー配列は、2つ以上のポリペプチドを空間的に分離または連結するアミノ酸配列をコードすることができる。
(5)プロモーター
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のプロモーターを含むことができる。1つ以上のプロモーターは、遺伝子発現を推進し、遺伝子発現を調節することができる任意のプロモーターであり得る。そのようなプロモーターは、DNA依存性RNAポリメラーゼを介した転写に必要なシス作用性配列エレメントである。遺伝子発現を指示するために使用されるプロモーターの選択は、特定の用途に依存する。プロモーターは、天然の設定における転写開始部位からの距離とほぼ同じ距離で、組み換え核酸配列構築物の転写開始部位置から位置し得る。しかし、この距離の変動は、プロモーター機能の損失を伴うことなく適応され得る。
プロモーターは、重鎖ポリペプチド及び/または軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列に作動可能に連結し得る。プロモーターは、原核細胞における発現に有効であることが示されたプロモーターであり得る。コード配列に作動可能に連結しているプロモーターは、CMVプロモーター、サイウイルス40(SV40)のプロモーター、例えば、SV40前期プロモーター及びSV40後期プロモーター、マウス乳癌ウイルス(MMTV)プロモーター、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)プロモーター、例えばウシ免疫不全ウイルス(BIV)の長末端反復(LTR)プロモーター、モロニーウイルスプロモーター、トリ白血病ウイルス(ALV)プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、例えばCMV前初期プロモーター、エプスタイン・バーウイルス(EBV)プロモーター、またはラウス肉腫ウイルス(RSV)プロモーターであり得る。プロモーターは、ヒトアクチン、ヒトミオシン、ヒトヘモグロビン、ヒト筋肉クレアチン、ヒトポリヘドリン(polyhedrin)、またはヒトメタロチオネインなどの、ヒト遺伝子からのプロモーターでもあり得る。
プロモーターは、恒常的プロモーター、または誘導性プロモーターであることができ、これは宿主細胞がいくつかの特定の外部刺激に曝露されたときにのみ転写を開始する。多細胞生物の場合、プロモーターは、特定の組織もしくは臓器、または発生段階に特異的でもあり得る。プロモーターは、筋肉または皮膚特異的プロモーターなどの、天然または合成の組織特異的プロモーターでもあり得る。そのようなプロモーターの例は、米国特許出願公開第2004/0175727号に記載されており、この内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
プロモーターは、エンハンサーを伴い得る。エンハンサーは、コード配列の上流に位置することができる。エンハンサーは、ヒトアクチン、ヒトミオシン、ヒトヘモグロビン、ヒト筋肉クレアチン、またはCMV、FMDV、RSV、もしくはEBVなどのウイルスエンハンサーであり得る。ポリヌクレオチド機能エンハンサーは、米国特許第5,593,972号、同第5,962,428号及びWO94/016737に記載されており、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(6)イントロン
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のイントロンを含むことができる。それぞれのイントロンは、機能性スプライス供与及び受容部位を含むことができる。イントロンは、スプライシングのエンハンサーを含むことができる。イントロンは、効率的なスプライシングに必要な1つ以上のシグナルを含むことができる。
(7)転写終止領域
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の転写終止領域を含むことができる。転写終止領域は、コード配列の下流にあって、効率的な終止を提供することができる。転写終止領域は、上に記載されたプロモーターと同じ遺伝子から得ることができる、または1つ以上の異なる遺伝子から得ることができる。
(8)開始コドン
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の開始コドンを含むことができる。開始コドンは、コード配列の上流に位置することができる。開始コドンは、コード配列のフレーム内にあり得る。開始コドンは、効率的な翻訳開始に必要な1つ以上のシグナルと関連することができ、例えば、リボソーム結合部位であるが、これに限定されない。
(9)終止コドン
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の終止または停止コドンを含むことができる。終止コドンは、コード配列の下流にあり得る。終止コドンは、コード配列のフレーム内にあり得る。終止コドンは、効率的な翻訳終止に必要な1つ以上のシグナルと関連することができる。
(10)ポリアデニル化シグナル
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のポリアデニル化シグナルを含むことができる。ポリアデニル化シグナルは、転写物の効率的なポリアデニル化に必要な1つ以上のシグナルを含むことができる。ポリアデニル化シグナルは、コード配列の下流に位置することができる。ポリアデニル化シグナルは、SV40ポリアデニル化シグナル、LTRポリアデニル化シグナル、ウシ成長ホルモン(bGH)ポリアデニル化シグナル、ヒト成長ホルモン(hGH)ポリアデニル化シグナル、またはヒトβ−グロブリンポリアデニル化シグナルであり得る。SV40ポリアデニル化シグナルは、pCEP4プラスミド(Invitrogen,San Diego,CA)からのポリアデニル化シグナルであり得る。
(11)リーダー配列
組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のリーダー配列を含むことができる。リーダー配列は、シグナルペプチドをコードすることができる。シグナルペプチドは、免疫グロブリン(Ig)シグナルペプチド、例えば、IgGシグナルペプチド及びIgEシグナルペプチドであり得るが、これらに限定されない。
b.組み換え核酸配列構築物の配置
上に記載されたように、組み換え核酸配列は、1つ以上の組み換え核酸配列構築物を含むことができ、それぞれの組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の構成要素を含むことができる。1つ以上の構成要素は、上に詳細に記載されている。1つ以上の構成要素は、組み換え核酸配列構築物に含まれるとき、互いに任意の順番で配置され得る。いくつかの実施形態において、1つ以上の構成要素は、下に記載されているように組み換え核酸配列構築物に配置され得る。
(1)配置1
1つの配置において、第1の組み換え核酸構築物は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸酸配列を含むことができ、第2の組み換え核酸構築物は、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸酸配列を含むことができる。
第1の組み換え核酸配列構築物は、ベクターに配置され得る。第2の組み換え核酸配列構築物は、第2または別のベクターに配置され得る。組み換え核酸配列構築物のベクターにおける配置は、下により詳細に記載される。
第1の組み換え核酸配列構築物は、プロモーター、イントロン、転写終止領域、開始コドン、終止コドン及び/またはポリアデニル化シグナルを含むこともできる。第1の組み換え核酸配列構築物は、リーダー配列を更に含むことができ、リーダー配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置する。したがって、リーダー配列によりコードされるシグナルペプチドは、ペプチド結合により重鎖ポリペプチドに連結され得る。
第2の組み換え核酸配列構築物は、プロモーター、開始コドン、終止コドン及び/またはポリアデニル化シグナルを含むこともできる。第2の組み換え核酸配列構築物は、リーダー配列を更に含むことができ、リーダー配列は、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置する。したがって、リーダー配列によりコードされるシグナルペプチドは、ペプチド結合により軽鎖ポリペプチドに連結され得る。
このように、配置1の1つの例は、VH及びCH1を含む重鎖ポリペプチドをコードする第1のベクター(したがって、第1の組み換え核酸配列構築物)、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードする第2のベクター(したがって、第2の組み換え核酸配列構築物)を含むことができる。配置1の第2の例は、VH、CH1、ヒンジ領域、CH2及びCH3を含む重鎖ポリペプチドをコードする第1のベクター(したがって、第1の組み換え核酸配列構築物)、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードする第2のベクター(したがって、第2の組み換え核酸配列構築物)を含むことができる。
(2)配置2
第2の配置において、組み換え核酸構築物は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列及び軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列を含むことができる。重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列は、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置することができる。あるいは、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置することができる。
組み換え核酸配列構築物は、下により詳細に記載されるベクターに配置され得る。
組み換え核酸配列構築物は、プロテアーゼ切断部位及び/またはリンカー配列をコードする異種核酸配列を含むことができる。組み換え核酸配列構築物に含まれる場合、プロテアーゼ切断部位をコードする異種核酸配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置することができる。したがって、プロテアーゼ切断部位は、重鎖ポリペプチドと軽鎖ポリペプチドが、発現時に別個のポリペプチドに分離することを可能にする。他の実施形態において、リンカー配列が組み換え核酸配列構築物に含まれる場合、リンカー配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置することができる。
組み換え核酸配列構築物は、プロモーター、イントロン、転写終止領域、開始コドン、終止コドン及び/またはポリアデニル化シグナルを含むこともできる。組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のプロモーターを含むことができる。組み換え核酸配列構築物は、1つのプロモーターが、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸酸配列と関連することができ、第2のプロモーターが、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸酸配列と関連することができるように、2つのプロモーターを含むことができる。なお他の実施形態において、組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列及び軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と関連する1つのプロモーターを含むことができる。
組み換え核酸配列構築物は、2つのリーダー配列を更に含むことができ、第1のリーダー配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置し、第2のリーダー配列は、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の上流(または、5’)に位置する。したがって、第1のリーダー配列によりコードされる第1のシグナルペプチドは、ペプチド結合により重鎖ポリペプチドに連結され、第2のリーダー配列によりコードされる第2のシグナルペプチドは、ペプチド結合により軽鎖ポリペプチドに連結され得る。
このように、配置2の1つの例は、VH及びCH1を含む重鎖ポリペプチド、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードするベクター(したがって、組み換え核酸配列構築物)を含むことができ、リンカー配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置する。
配置2の第2の例は、VH及びCH1を含む重鎖ポリペプチド、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードするベクター(したがって、組み換え核酸配列構築物)を含むことができ、プロテアーゼ切断部位をコードする異種核酸配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置する。
配置2の第3の例は、VH、CH1、ヒンジ領域、CH2及びCH3を含む重鎖ポリペプチド、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードするベクター(したがって、組み換え核酸配列構築物)を含むことができ、リンカー配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置する。
配置2の第4の例は、VH、CH1、ヒンジ領域、CH2及びCH3を含む重鎖ポリペプチド、ならびにVL及びCLを含む軽鎖ポリペプチドをコードするベクター(したがって、組み換え核酸配列構築物)を含むことができ、プロテアーゼ切断部位をコードする異種核酸配列は、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列と、軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列の間に位置する。
c.組み換え核酸配列構築物からの発現
上に記載されたように、組み換え核酸配列構築物は、1つ以上の構成要素のうち、重鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列及び/または軽鎖ポリペプチドをコードする異種核酸配列を含むことができる。したがって、組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチド及び/または軽鎖ポリペプチドの発現を促進することができる。
上に記載された配置1が利用される場合、第1の組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチドの発現を促進することができ、第2の組み換え核酸配列構築物は、軽鎖ポリペプチドの発現を促進することができる。上に記載された配置2が利用される場合、組み換え核酸配列構築物は、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドの発現を促進することができる。
発現すると、例えば、限定されないが、細胞、生物、または哺乳動物において、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドは、合成抗体に組み立てられ得る。特に、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドは、組み立てが、抗原に結合することができる合成抗体をもたらすように、互いに相互作用し得る。他の実施形態において、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドは、組み立てが、本明細書に記載されたように組み立てられていない抗体と比較して、より多くの免疫原性がある合成抗体をもたらすように、互いに相互作用し得る。なお他の実施形態において、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドは、組み立てが、抗原に対して免疫応答を誘発または誘導することができる合成抗体をもたらすように、互いに相互作用し得る。
d.ベクター
上に記載された組み換え核酸配列構築物は、1つ以上のベクターに配置され得る。1つ以上のベクターは、複製起点を含有することができる。1つ以上のベクターは、プラスミド、バクテリオファージ、細菌人工染色体または酵母人工染色体であり得る。1つ以上のベクターは、自己複製染色体外ベクターまたは宿主ゲノムに組み込まれるベクターのいずれかであり得る。
1つ以上のベクターは、異種発現構築物であることができ、一般に、特定の遺伝子を標的細胞に導入するために使用されるプラスミドである。発現ベクターが細胞内部に入ると、組み換え核酸配列構築物によりコードされた重鎖ポリペプチド及び/または軽鎖ポリペプチドが、細胞転写及び翻訳機構であるリボソーム複合体によって産生される。1つ以上のベクターは、大量の安定したメッセンジャーRNA、したがってタンパク質を発現することができる。
(1)発現ベクター
1つ以上のベクターは、環状プラスミドまたは線状核酸であり得る。環状プラスミド及び線状核酸は、特定のヌクレオチド配列の発現を適切な対象の細胞において指示することができる。組み換え核酸配列構築物を含む1つ以上のベクターは、キメラであってもよく、これは、構成要素のうちの少なくとも1つが、他の構成要素の少なくとも1つに対して異種であることを意味する。
(2)プラスミド
1つ以上のベクターはプラスミドであり得る。プラスミドは、細胞に組み換え核酸配列構築物を形質移入するのに有用であり得る。プラスミドは、組み換え核酸配列構築物を対象に導入するのに有用であり得る。プラスミドは調節配列を含むこともでき、このことは、プラスミドが投与される細胞における遺伝子発現にとって好適であり得る。
プラスミドを染色体外に維持するため及びプラスミドの多数のコピーを細胞内に産生するため、プラスミドは哺乳類複製起点を含むこともできる。プラスミドは、Invitrogen(San Diego,CA)のpVAX1、pCEP4、またはpREP4であってもよく、エプスタイン・バーウイルス複製起点及び核内抗原EBNA−1コード領域を含むことができ、組み込まれることなく多数のエピソーム複製コピーを産生することができる。プラスミドの骨格は、pAV0242であり得る。プラスミドは、複製欠陥アデノウイルス5型(Ad5)プラスミドであり得る。
プラスミドは、pSE420(Invitrogen,San Diego,Calif.)であってもよく、Escherichia coli(E.coli)におけるタンパク質産生に使用され得る。またベクターは、pYES2(Invitrogen,San Diego,Calif.)であってもよく、酵母のSaccharomyces cerevisiae株におけるタンパク質産生に使用され得る。またプラスミドは、MAXBAC(商標)完全バキュロウイル発現系(Invitrogen,San Diego,Calif.)であってもよく、昆虫細胞におけるタンパク質産生に使用され得る。またプラスミドは、pcDNAIまたはpcDNA3(Invitrogen,San Diego,Calif.)であってもよく、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞などの哺乳類細胞におけるタンパク質産生に使用され得る。
(3)環状及び線状ベクター
1つ以上のベクターは環状プラスミドであってもよく、細胞ゲノムへの組み込みによって標的細胞を形質転換することができる、または染色体外に存在してもよい(例えば、複製起点を有する自己複製プラスミド)。ベクターは、pVAX、pcDNA3.0、もしくはProvax、または組み換え核酸配列構築物によりコードされている重鎖ポリペプチド及び/もしくは軽鎖ポリペプチドを発現することができる任意の他の発現ベクターであり得る。
電気穿孔により対象に効率的に送達され、組み換え核酸配列構築物によりコードされている重鎖ポリペプチド及び/または軽鎖ポリペプチドを発現することができる、線状核酸または線状発現カセット(「LEC」)も、本明細書において提供される。LECは、任意のリン酸主鎖を欠いている任意の線状DNAであり得る。LECは、任意の抗生物質耐性遺伝子及び/またはリン酸主鎖を含有しなくてもよい。LECは、所望の遺伝子発現に無関係の他の核酸配列を含有しなくてもよい。
LECは、線状化され得る任意のプラスミドから誘導されてもよい。プラスミドは、組み換え核酸配列構築物によりコードされている重鎖ポリペプチド及び/または軽鎖ポリペプチドを発現することができる。プラスミドは、pNP(プエルトリコ/34)またはpM2(ニューカレドニア/99)であり得る。プラスミドは、WLV009、pVAX、pcDNA3.0、もしくはProvax、または組み換え核酸配列構築物によりコードされている重鎖ポリペプチド及び/もしくは軽鎖ポリペプチドを発現することができる任意の他の発現ベクターであり得る。
LECは、pcrM2であり得る。LECは、pcrNPであり得る。pcrNP及びpcrM2は、pNP(プエルトリコ/34)及びpM2(ニューカレドニア/99)からそれぞれ誘導され得る。
(4)ベクターの調製方法
組み換え核酸配列構築物が配置される1つ以上のベクターの調製方法が、本明細書において提供される。最終サブクローニングステップの後、ベクターを使用して、大規模発酵タンク内の細胞培養物に、当該技術に既知の方法の使用により接種することができる。
他の実施形態では、最終サブクローニングステップの後、ベクターを1つ以上の電気穿孔(EP)装置により使用することができる。EP装置は、下により詳細に記載される。
1つ以上のベクターは、既知の装置及び技術の組み合わせを使用して配合または製造され得るが、好ましくは、2008年12月4日公開のWO2008/148010に記載されているプラスミド製造技術を使用して製造される。いくつかの例において、本明細書に記載されているDNAプラスミドは、10mg/mL以上の濃度で配合され得る。製造技術には、米国特許出願第60/939,792号の記載されているものに加えて、2007年7月3日に発行された使用許諾特許の米国特許第7,238,522号に記載されているものを含む、当業者に一般的に知られている様々な装置及びプロトコールも含まれる、または組み入れられる。上に参照された出願、ならびに米国特許出願第60/939,792号及び米国特許第7,238,522号は、それぞれ、その全体が本明細書に組み込まれる。
5.抗体
上に記載されたように、組み換え核酸配列は、抗体、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードすることができる。抗体は、抗原に結合または反応することができ、下により詳細に記載される。
抗体は、重鎖及び軽鎖相補性決定領域(「CDR」)のセットを、重鎖と軽鎖フレームワーク(「FR」)のセットの間にそれぞれ介在して含んでもよく、CDRに支持を提供し、CDRの相互の相対的な空間的関係性を定義する。CDRセットは、重鎖または軽鎖V領域の3つの超可変領域を含有してもよい。重鎖または軽鎖のN末端から進めると、これらの領域は、それぞれ「CDR1」、「CDR2」及び「CDR3」と示される。したがって抗原結合部位は、重及び軽鎖V領域のそれぞれのCDRセットから構成される、6つのCDRを含むことができる。
タンパク質分解酵素のパパインは、IgG分子を優先的に切断して、いくつかのフラグメントを生じ、そのうちの2つ(F(ab)フラグメント)は、それぞれ、無傷の抗原結合部位を含む共有結合性ヘテロ二量体を含む。酵素のペプシンは、IgG分子を切断して、両方の抗原結合部位を含むF(ab’)フラグメントが含まれる、いくつかのフラグメントを提供することができる。したがって、抗体は、FabまたはF(ab’)であり得る。Fabは、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドを含むことができる。Fabの重鎖ポリペプチドは、VH領域及びCH1領域を含むことができる。Fabの軽鎖は、VL領域及びCL領域を含むことができる。
抗体は免疫グロブリン(Ig)であり得る。Igは、例えば、IgA、IgM、IgD、IgE及びIgGであり得る。免疫グロブリンは、重鎖ポリペプチド及び軽鎖ポリペプチドを含むことができる。免疫グロブリンの重鎖ポリペプチドは、VH領域、CH1領域、ヒンジ領域、CH2領域及びCH3領域を含むことができる。免疫グロブリンの軽鎖ポリペプチドは、VL領域及びCL領域を含むことができる。
抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体であり得る。抗体は、キメラ抗体、単鎖抗体、親和性成熟抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、または完全ヒト抗体であり得る。ヒト化抗体は、非ヒト種からの相補性決定領域(CDR)及びヒト免疫グロブリン分子からのフレームワーク領域の1つ以上を有する所望の抗原に結合する、非ヒト種からの抗体であり得る。
抗体は、二重特異性抗体であることができ、下により詳細に記載される。抗体は、二機能性抗体であることができ、これも下により詳細に記載される。
上に記載されたように、抗体は、組成物が対象に投与されたときに、対象において生成され得る。抗体は、対象内において半減期を有し得る。いくつかの実施形態において、抗体を修飾して、対象内の半減期を延長または短縮することができる。そのような修飾は、下により詳細に記載される。
抗体は脱フコシル化することができ、下により詳細に記載される。
抗体を修飾して、抗原に関連する疾患の抗体依存性感染増強(ADE)を低減または防止することができ、下により詳細に記載される。
a.二重特異性抗体
組み換え核酸配列は、二重特異性抗体、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードすることができる。二重特異性抗体は、2つの抗原と結合または反応することができ、例えば、その抗原のうちの2つが下により詳細に記載される。二重特異性抗体は、本明細書に記載されている抗体のうちの2つのフラグメントから構成され得、それによって、二重特異性抗体が、2つの所望の標的分子と結合または反応することを可能にし、これには、下により詳細に記載される抗原、受容体のリガンドを含むリガンド、受容体のリガンド結合部位を含む受容体、リガンド受容体複合体及びがんマーカーを含むマーカーが含まれ得る。
b.二機能性抗体
組み換え核酸配列は、二機能性抗体、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードすることができる。二機能性抗体は、下に記載される抗原と結合または反応することができる。二機能性抗体を修飾して、抗原の認識及び抗原との結合を超える追加の機能性を抗体に付与することもできる。そのような修飾には、H因子またはそのフラグメントへのカップリングが含まれ得るが、これに限定されない。H因子は、補体活性化の可溶性調節因子であり、したがって、補体媒介性溶解(CML)を介した免疫応答に寄与することができる。
c.抗体半減期の延長
上に記載されたように、抗体を修飾して、対象内の半減期を延長または短縮することができる。修飾は、対象の血清中の抗体の半減期を延長または短縮することができる。
修飾は、抗体の定常領域に存在し得る。修飾は、1つ以上のアミノ酸置換を含有しない抗体の半減期と比較して抗体の半減期を延長する、抗体の定常領域における1つ以上のアミノ酸置換であり得る。修飾は、1つ以上のアミノ酸置換を含有しない抗体の半減期と比較して抗体の半減期を延長する、抗体のCH2ドメインにおける1つ以上のアミノ酸置換であり得る。
いくつかの実施形態において、定常領域における1つ以上のアミノ酸置換には、定常領域のメチオニン残基をチロシン残基に置き換えること、定常領域のセリン残基をトレオニン残基に置き換えること、定常領域のトレオニン残基をグルタミン酸残基に置き換えること、またはこれらの任意の組み合わせが含まれてもよく、それによって抗体の半減期が延長される。
他の実施形態において、定常領域における1つ以上のアミノ酸置換には、CH2ドメインのメチオニン残基をチロシン残基に置き換えること、CH2ドメインのセリン残基をトレオニン残基に置き換えること、CH2ドメインのトレオニン残基をグルタミン酸残基に置き換えること、またはこれらの任意の組み合わせが含まれてもよく、それによって抗体の半減期が延長される。
d.脱フコシル化
組み換え核酸配列は、フコシル化されていない抗体(すなわち、脱フコシル化抗体もしくは非フコシル化抗体)、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせをコードすることができる。フコシル化には、糖のフコースを分子に付加すること、例えば、フコースをNーグルカン、O−グルカン及び糖脂質に結合することが含まれる。したがって、脱フコシル化抗体では、フコースは定常領域の炭水化物鎖に結合していない。次に、このフコシル化の欠如は、フコシル化された抗体と比較して、抗体によるFcγRIIIa結合及び抗体指向性細胞傷害(antibody directed cellular cytotoxic)(ADCC)活性を改善することができる。したがって、いくつかの実施形態において、非フコシル化抗体は、フコシル化抗体と比較して、増加したADCC活性を示すことができる。
抗体は、抗体のフコシル化を防止または阻害するように修飾され得る。いくつかの実施形態において、そのように修飾された抗体は、非修飾抗体と比較して、増加したADCC活性を示すことができる。修飾は、重鎖、軽鎖、またはこれらの組み合わせにおけるものであり得る。修飾は、重鎖における1つ以上のアミノ酸置換、軽鎖における1つ以上のアミノ酸置換、またはこれらの組み合わせであり得る。
e.ADE応答の低減
抗体を修飾して、抗原に関連する疾患の抗体依存性感染増強(ADE)を低減または予防することができるが、依然として抗原を中和することができる。例えば、抗体を修飾して、下により詳細に記載されるDENVに関連する疾患のADEを低減または予防することができるが、依然としてDENVを中和することができる。
いくつかの実施形態において、抗体を修飾して、抗体がFcγR1aに結合することを低減または防止する1つ以上のアミノ酸置換を含むことができる。1つ以上のアミノ酸置換は、抗体の定常領域にあり得る。1つ以上のアミノ酸置換には、抗体の定常領域においてロイシン残基をアラニン残基に置き換えることが含まれてもよく、すなわち、本明細書においてLA、LA突然変異、またはLA置換としても知られている。1つ以上のアミノ酸置換には、抗体の定常領域において2つのロイシン残基をアラニン残基にそれぞれ置き換えることが含まれてもよく、本明細書においてLALA、LALA突然変異、またはLALA置換としても知られている。LALA置換の存在は、抗体がFcγR1aに結合することを防止または遮断することができ、したがって、修飾抗体は、抗原に関連する疾患のADEを増強または引き起こすことはないが、依然として抗原を中和する。
6.抗原
DNAプラスミドワクチンは、抗原、またはそのフラグメントもしくは変異体をコードする。合成抗体は、抗原、またはそのフラグメントもしくは変異体に向けられる。抗原は、核酸配列、アミノ酸配列、またはこれらの組み合わせであり得る。核酸配列は、DNA、RNA、cDNA、その変異体、そのフラグメント、またはこれらの組み合わせであり得る。アミノ酸配列は、タンパク質、ペプチド、その変異体、そのフラグメント、またはこれらの組み合わせであり得る。
抗原は、いくつもの生物、例えば、ウイルス、寄生虫、細菌、真菌、または哺乳動物からのものであり得る。抗原は、自己免疫疾患、アレルギー、または喘息に関連し得る。他の実施形態において、抗原は、がん、ヘルペス、インフルエンザ、B型肝炎、C型肝炎、ヒトパピローマウイルス(HPV)、またはヒト免疫不全ウイルス(HIV)に関連し得る。
いくつかの実施形態において、抗原は外来性である。いくつかの実施形態において、抗原は自己抗原である。
a.外来性抗原
いくつかの実施形態において、抗原は外来性である。外来性抗原は、体内に導入されると、免疫応答を刺激することができる任意の非自己物質である(すなわち、対象の外部に由来する)。
(1)ウイルス抗原
外来性抗原は、ウイルス抗原、またはそのフラグメント、またはその変異体であり得る。ウイルス抗原は、以下の科のうちの1つのウイルスからのものであり得る:Adenoviridae、Arenaviridae、Bunyaviridae、Caliciviridae、Coronaviridae、Filoviridae、Hepadnaviridae、Herpesviridae、Orthomyxoviridae、Papovaviridae、Paramyxoviridae、Parvoviridae、Picornaviridae、Poxviridae、Reoviridae、Retroviridae、Rhabdoviridae、またはTogaviridae。ウイルス抗原は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、チクングニアウイルス(CHIKV)、デング熱ウイルス、パピローマウイルス、例えば、ヒトパピローマウイルス(HPV)、ポリオウイルス、肝炎ウイルス、例えば、A型肝炎ウイルス(HAV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、D型肝炎ウイルス(HDV)及びE型肝炎ウイルス(HEV)、天然痘ウイルス(大天然痘及び小天然痘)、ワクシニアウイルス、インフルエンザウイルス、ライノウイルス、ウマ脳炎ウイルス、風疹ウイルス、黄熱ウイルス、ノーウォークウイルス、A型肝炎ウイルス、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV−I)、毛様細胞白血病ウイルス(HTLV−II)、カリフォルニア脳炎ウイルス、ハンタウイルス(出血熱)、狂犬病ウイルス、エボラ熱ウイルス、マールブルグウイルス、はしかウイルス、ムンプスウイルス、呼吸器多核体ウイルス(RSV)、単純ヘルペス1型(口腔ヘルペス)、単純ヘルペス2型(性器ヘルペス)、帯状疱疹(水痘帯状疱疹、別名水疱瘡)、サイトメガロウイルス(CMV)、例えば、ヒトCMV、エプスタイン・バーウイルス(EBV)、フラビウイルス、口蹄疫ウイルス、ラッサウイルス、アレナウイルス、または発がん性ウイルスからのものであり得る。
(a)ヒト免疫不全ウイルス(HIV)抗原
ウイルス抗原は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)抗原からのものであり得る。いくつかの実施形態において、HIV抗原は、サブタイプAエンベロープタンパク質、サブタイプBエンベロープタンパク質、サブタイプCエンベロープタンパク質、サブタイプDエンベロープタンパク質、サブタイプB Nef−Revタンパク質、GagサブタイプA、B、C、もしくはDタンパク質、MPolタンパク質、Env A、Env B、Env C、Env D、B Nef−Rev、Gagの核酸もしくはアミノ酸配列、またはこれらの任意の組み合せであり得る。
HIVに特異的な合成抗体は、配列番号3の核酸配列でコードされている配列番号48のアミノ酸配列及び配列番号4の核酸配列でコードされている配列番号49のアミノ酸配列を含むFabフラグメントを、含むことができる。合成抗体は、配列番号6の核酸配列でコードされている配列番号46のアミノ酸配列及び配列番号7の核酸配列でコードされている配列番号47のアミノ酸配列を含むことができる。Fabフラグメントは、配列番号50の核酸でコードされている配列番号51のアミノ酸配列を含む。Fabは、配列番号52の核酸でコードされている配列番号53のアミノ酸配列を含むことができる。
HIVに特異的な合成抗体は、配列番号5のアミノ酸を含むIgを含むことができる。Igは、配列番号62の核酸でコードされている配列番号1のアミノ酸配列を含むことができる。Igは、配列番号63の核酸でコードされている配列番号2のアミノ酸配列を含むことができる。Igは、配列番号54の核酸配列でコードされている配列番号55のアミノ酸配列及び配列番号56の核酸配列でコードされている配列番号57のアミノ酸配列を含むことができる。
HIV抗原をコードするDNAワクチンには、サブタイプAエンベロープタンパク質、サブタイプBエンベロープタンパク質、サブタイプCエンベロープタンパク質、サブタイプDエンベロープタンパク質、サブタイプB Nef−Revタンパク質、GagサブタイプA、B、C、もしくはDタンパク質、MPolタンパク質、Env A、Env B、Env C、Env D、B Nef−Rev、Gagの核酸もしくはアミノ酸配列、またはこれらの任意の組み合せをコードするワクチンが含まれ得る。HIV抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許第8,168,769号及びWO2015/073291に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(b)チクングニアウイルス
ウイルス抗原は、チクングニアウイルスからのものであり得る。チクングニアウイルスは、Togaviridae科のアルファウイルス属に属する。チクングニアウイルスは、感染したAedes属などの蚊に刺されることによってヒトに伝染する。
CHIKVに特異的な合成抗体は、配列番号58の核酸配列でコードされている配列番号59のアミノ酸配列及び配列番号60の核酸配列でコードされている配列番号61のアミノ酸配列を含むFabフラグメントを、含むことができる。CHIKVに特異的な合成抗体は、配列番号97〜100のうちの1つによってコードされているIgを含むことができる。
DNAワクチンは、CHIKV抗原をコードすることができる。CHIKV抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許第8,852,609号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により完全に組み込まれる。CHIKV抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号81〜88のうちの1つを含むアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むことができる。CHIKV抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号89〜96の配列を含む核酸配列を含むことができる。例えば、1つの実施形態において、DNAワクチンはCHIKV E1コンセンサスタンパク質をコードする。1つの実施形態において、CHIKV E1コンセンサスタンパク質は、配列番号81または84のうちの一方のアミノ酸配列を含む。1つの実施形態において、CHIKV E1コンセンサスタンパク質をコードするDNAワクチンは、配列番号89または92の核酸配列を含む。1つの実施形態において、DNAワクチンはCHIKV E2コンセンサスタンパク質をコードする。1つの実施形態において、CHIKV E2コンセンサスタンパク質は、配列番号82または85のうちの一方のアミノ酸配列を含む。1つの実施形態において、CHIKV E2コンセンサスタンパク質をコードするDNAワクチンは、配列番号90または93の核酸配列を含む。1つの実施形態において、DNAワクチンはCHIKVカプシドコンセンサスタンパク質をコードする。1つの実施形態において、CHIKVカプシドコンセンサスタンパク質は、配列番号83または86のうちの一方のアミノ酸配列を含む。1つの実施形態において、CHIKVカプシドコンセンサスタンパク質をコードするDNAワクチンは、配列番号91または94の核酸配列を含む。1つの実施形態において、DNAワクチンはCHIKV Envコンセンサスタンパク質をコードする。1つの実施形態において、CHIKV Envコンセンサスタンパク質は、配列番号87または88のうちの一方のアミノ酸配列を含む。1つの実施形態において、CHIKV Envコンセンサスタンパク質をコードするDNAワクチンは、配列番号95または96の核酸配列を含む。
(c)デングウイルス
ウイルス抗原は、デングウイルスからのものであり得る。デングウイルス抗原は、ウイルス粒子を形成する3つのタンパク質またはポリペプチド(C、prM及びE)のうちの1つであり得る。デングウイルス抗原は、ウイルスの複製に関与する7つの他のタンパク質またはポリペプチド(NS1、NS2a、NS2b、NS3、NS4a、NS4b、NS5)のうちの1つであり得る。デングウイルスは、DENV−1、DENV−2、DENV−3及びDENV−4が含まれる、ウイルスの5つの株または血清型のうちの1つであり得る。抗原は、複数のデングウイルス抗原の任意の組み合わせであり得る。
デングウイルスに特異的な合成抗体は、配列番号44の核酸配列でコードされている配列番号45のアミノ酸配列を含むIgを含むことができる。
DNAワクチンは、デングウイルス抗原をコードすることができる。デングウイルス抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許第8,835,620号及びWO2014/144786に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(d)肝炎抗原
ウイルス抗原には、肝炎ウイルス抗原(すなわち、肝炎抗原)、またはそのフラグメント、またはその変異体が含まれ得る。肝炎抗原は、A型肝炎ウイルス(HAV)、B型肝炎ウイルス(HBV)、C型肝炎ウイルス(HCV)、D型肝炎ウイルス(HDV)及び/またはE型肝炎ウイルス(HEV)の1つ以上からの抗原または免疫原であり得る。
肝炎抗原は、HAVからの抗原であり得る。肝炎抗原は、HAVカプシドタンパク質、HAV非構造タンパク質、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせであり得る。
肝炎抗原は、HCVからの抗原であり得る。肝炎抗原は、HCVヌクレオカプシドタンパク質(すなわち、コアタンパク質)、HCVエンベロープタンパク質(例えば、E1及びE2)、HCV非構造タンパク質(例えば、NS1、NS2、NS3、NS4a、NS4b、NS5a及びNS5b)、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせであり得る。
肝炎抗原は、HDVからの抗原であり得る。肝炎抗原は、HDVデルタ抗原、そのフラグメント、またはその変異体であり得る。
肝炎抗原は、HEVからの抗原であり得る。肝炎抗原は、HEVカプシドタンパク質、そのフラグメント、またはその変異体であり得る。
肝炎抗原は、HBVからの抗原であり得る。肝炎抗原は、HBVコアタンパク質、HBV表面タンパク質、HBV DNAポリメラーゼ、X遺伝子でコードされているHBVタンパク質、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせであり得る。肝炎抗原は、HBV遺伝子型Aコアタンパク質、HBV遺伝子型Bコアタンパク質、HBV遺伝子型Cコアタンパク質、HBV遺伝子型Dコアタンパク質、HBV遺伝子型Eコアタンパク質、HBV遺伝子型Fコアタンパク質、HBV遺伝子型Gコアタンパク質、HBV遺伝子型Hコアタンパク質、HBV遺伝子型A表面タンパク質、HBV遺伝子型B表面タンパク質、HBV遺伝子型C表面タンパク質、HBV遺伝子型D表面タンパク質、HBV遺伝子型E表面タンパク質、HBV遺伝子型F表面タンパク質、HBV遺伝子型G表面タンパク質、HBV遺伝子型H表面タンパク質、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせであり得る。
いくつかの実施形態において、肝炎抗原は、HBV遺伝子型A、HBV遺伝子型B、HBV遺伝子型C、HBV遺伝子型D、HBV遺伝子型E、HBV遺伝子型F、HBV遺伝子型G、またはHBV遺伝子型Hからの抗原であり得る。
DNAワクチンは、肝炎抗原をコードすることができる。肝炎抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許第8,829,174号、同第8,921,536号、同第9,403,879号、同第9,238,679号に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(e)ヒトパピローマウイルス(HPV)抗原
ウイルス抗原には、HPVからの抗原が含まれ得る。HPV抗原は、子宮頸癌、直腸癌及び/または他のがんを引き起こす16、18,31,33、35、45、52及び58型のHPVからのものであり得る。HPV抗原は、6及び11型のHPVからのものであり、性器疣贅を引き起こし得、頭頸部癌を引き起こすことが知られている。
HPV抗原は、それぞれのHPV型からのHPVのE6またはE7ドメインのものであり得る。例えば、16型のHPV(HPV16)では、HPV16抗原には、HPV16のE6抗原、HPV16のE7抗原、これらのフラグメント、変異体、または組み合わせが含まれ得る。同様に、HPV抗原は、HPV6のE6及び/もしくはE7、HPV11のE6及び/もしくはE7、HPV18のE6及び/もしくはE7、HPV31のE6及び/もしくはE7、HPV33のE6及び/もしくはE7、HPV52のE6及び/もしくはE7、またはHPV58のE6及び/もしくはE7、これらのフラグメント、変異体、または組み合わせであり得る。
DNAワクチンは、HPV抗原をコードすることができる。HPV抗原をコードするDNAワクチンの例には、2008年1月31日公開のWO2008/014521、米国特許出願公開第2016/0038584号、米国特許第8,389,706号及び同第9,050,287号に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(f)RSV抗原
ウイルス抗原には、RSV抗原が含まれ得る。RSV抗原は、ヒトRSV縮合タンパク質(本明細書において、「RSV F」、「RSV Fタンパク質」及び「Fタンパク質」とも呼ばれる)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。ヒトRSV縮合タンパク質は、RSVサブタイプAとBの間で保存され得る。RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23994.1)からのRSV Fタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。RSV抗原は、RSV A2株(GenBank AAB59858.1)、またはそのフラグメントもしくは変異体からのRSV Fタンパク質であり得る。RSV抗原は、RSV Fタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体の単量体、二量体、または三量体であり得る。
RSV Fタンパク質は、融合前形態または融合後形態であり得る。融合後形態のRSV Fは、免疫化された動物において高い力価の中和抗体を誘発し、動物をRSV負荷から防御する。
RSV抗原は、ヒトRSV結合糖タンパク質(本明細書において、「RSV G」、「RSV Gタンパク質」及び「Gタンパク質」とも呼ばれる)、またはそのフラグメントもしくは変異体でありも得る。ヒトRSV Gタンパク質は、RSVサブタイプAとBの間で異なっている。抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23993)からのRSV Gタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。RSV抗原は、RSVサブタイプB分離株H5601、RSVサブタイプB分離株H1068、RSVサブタイプB分離株H5598、RSVサブタイプB分離株H1123、またはそのフラグメントもしくは変異体からのRSV Gタンパク質であり得る。
他の実施形態において、RSV抗原は、ヒトRSV非構造タンパク質1(「NS1タンパク質」)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23987.1)からのRSV NS1タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。ヒトRSV抗原は、ヒトRSV非構造タンパク質2(「NS2タンパク質」)、またはそのフラグメントもしくは変異体でもあり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23988.1)からのRSV NS2タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。更にRSV抗原は、ヒトRSVヌクレオカプシド(「N」)タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23989.1)からのRSV Nタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。RSV抗原は、ヒトRSVリンタンパク質(「P」タンパク質)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23990.1)からのRSV Pタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。またRSV抗原は、ヒトRSV基質タンパク質(「M」タンパク質)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23991.1)からのRSV Mタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。
なお他の実施形態において、RSV抗原は、ヒトRSV低分子疎水性(「SH」)タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23992.1)からのRSV SHタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。またRSV抗原は、ヒトRSV基質タンパク質2−1(「M2−1」タンパク質)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23995.1)からのRSV M2−1タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。更にRSV抗原は、ヒトRSV基質タンパク質2−2(「M2−2」タンパク質)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23997.1)からのRSV M2−2タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。ヒトRSV抗原は、RSVポリメラーゼL(「L」)タンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。例えば、RSV抗原は、RSV Long株(GenBank AAX23996.1)からのRSV Lタンパク質、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。
更なる実施形態において、RSV抗原は、NS1、NS2、N、P、M、SH、M2−1、M2−2、またはLタンパク質の最適化されたアミノ酸配列を有することができる。RSV抗原は、ヒトRSVゲノムでコードされているタンパク質のいずれかなどの、ヒトRSVタンパク質または組み換え抗原であり得る。
他の実施形態において、RSV抗原は、RSV Long株からのRSV Fタンパク質、RSV Long株からのRSV Gタンパク質、最適化されたアミノ酸RSV Gアミノ酸配列、RSV Long株からのヒトRSVゲノム、最適化されたアミノ酸RSV Fアミノ酸配列、RSV Long株からのRSV NS1タンパク質、RSV Long株からのRSV NS2タンパク質、RSV Long株からのRSV Nタンパク質、RSV Long株からのRSV Pタンパク質、RSV Long株からのRSV Mタンパク質、RSV Long株からのRSV SHタンパク質、RSV Long株からのRSV M2−1タンパク質、RSV Long株からのRSV M2−2タンパク質、RSV Long株からのRSV Lタンパク質、RSVサブタイプB分離株H5601からのRSV Gタンパク質、RSVサブタイプB分離株H1068からのRSV Gタンパク質、RSVサブタイプB分離株H5598からのRSV Gタンパク質、RSVサブタイプB分離株H1123からのRSV Gタンパク質、またはそのフラグメント、またはその変異体であり得るが、これらに限定されない。
DNAワクチンは、RSV抗原をコードすることができる。RSV抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2015/0079121号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(g)インフルエンザ抗体
ウイルス抗原には、インフルエンザウイルスからの抗原が含まれ得る。インフルエンザ抗原は、1つ以上のインフルエンザ血清型に対して免疫応答を哺乳動物において誘発することができるものである。抗原には、全長翻訳産物HA0、サブユニットHA1、サブユニットHA2、その変異体、そのフラグメント、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。インフルエンザ赤血球凝集素抗原は、A型インフルエンザの血清型H1、A型インフルエンザの血清型H1の多数の株からの異なるセットから誘導されるハイブリッド配列である血清型H2の多数の株から誘導され得る、またはB型インフルエンザの多数の株から誘導され得る。インフルエンザ赤血球凝集素抗原は、B型インフルエンザからのものであり得る。
インフルエンザ抗原は、免疫応答を誘導することができる特定のインフルエンザ免疫原に対して有効であり得る、少なくとも1つの抗原性エピトープを含有することもできる。抗原は、無傷のインフルエンザウイルスに存在する免疫原性部位及びエピトープの全レパートリーを提供することができる。抗原は、血清型H1または血清型H2の複数のA型インフルエンザウイルス株など、1つの血清型の複数のA型インフルエンザウイルス株の赤血球凝集素抗原配列から誘導され得る。抗原は、2つの異なる赤血球凝集素抗原配列またはその一部の組み合わせから誘導される、ハイブリッド赤血球凝集素抗原配列であり得る。2つの異なる赤血球凝集素抗原配列は、それぞれ、血清型H1の複数のA型インフルエンザウイルス株など、1つの血清型の複数のA型インフルエンザウイルス株の異なるセットから誘導され得る。抗原は、複数のB型インフルエンザウイルス株の赤血球凝集素抗原配列から誘導される赤血球凝集素抗原配列であり得る。
いくつかの実施形態において、インフルエンザ抗原は、H1 HA、H2 HA、H3 HA、H5 HA、またはBHA抗原であり得る。
インフルエンザ抗原に特異的な合成抗体は、配列番号155〜161のうちの1つのアミノ酸配列を含むIgを含むことができる。インフルエンザ抗原に特異的な合成抗体は、配列番号162〜170のうちの1つの核酸配列を含む核酸分子によりコードされ得る。
DNAワクチンは、インフルエンザ抗原をコードすることができる。インフルエンザ抗原をコードするDNAワクチンの例には、2008年1月31日公開のWO2008/014521、米国特許第9,592,285号、同第8,298,820号、米国特許出願公開第2016/0022806号、同第2016/0175427号に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により完全に組み込まれる。
(h)エボラウイルス
ウイルス抗原は、エボラウイルスからのものであり得る。エボラウイルス疾患(EVD)またはエボラ出血熱(EHF)には、ブンディブギョ(Bundibugyo)ウイルス(BDBV)、エボラウイルス(EBOV)、スーダンウイルス(SUDV)及びタイフォレスト(Tai Forest)ウイルス(TAFV、コートジボワールエボラウイルス(アイボリーコースト(Ivory Coast)エボラウイルス、CIEBOV)とも呼ばれる)を含む4つの既知のエボラウイルスのいずれかが含まれる。
エボラウイルス抗原に特異的な合成抗体。エボラウイルスに特異的な合成抗体は、配列番号135、配列番号137、配列番号139、配列番号141、配列番号143、配列番号145、または配列番号147のアミノ酸配列を含むIgを含むことができる。エボラウイルスに特異的な合成抗体は、配列番号136、配列番号138、配列番号140、配列番号142、配列番号144、配列番号146、または配列番号148のアミノ酸配列を含む核酸分子よりコードされ得る。
DNAワクチンは、エボラ抗原をコードすることができる。エボラ抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2015/0335726号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(i)ジカウイルス
ウイルス抗原は、ジカウイルスからのものであり得る。ジカ疾患は、ジカウイルスによる感染によって引き起こされ、蚊に刺されることによって、またはヒトの間の性行為感染によって、ヒトに伝染し得る。ジカ抗原には、ジカウイルスエンベロープタンパク質、ジカウイルスNS1タンパク質、またはジカウイルスカプシドタンパク質が含まれ得る。
ジカ抗原に特異的な合成抗体は。ジカウイルスに特異的な合成抗体は、配列番号101、配列番号102、配列番号103、配列番号 104、配列番号105、配列番号106、配列番号107、配列番号108、配列番号109、配列番号110、配列番号111、配列番号112、配列番号113、配列番号114、配列番号115、配列番号116、配列番号117、配列番号118、配列番号121、または配列番号122のアミノ酸配列を含むIgを含むことができる。
DNAワクチンは、ジカ抗原をコードすることができる。ジカ抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号123、配列番号125、配列番号127、配列番号129、配列番号131及び配列番号133のうちの1つを含むアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むことができる。ジカ抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号124、配列番号126、配列番号128、配列番号130及び配列番号132のうちの1つを含む核酸配列を含むことができる。
(j)マールブルグウイルス
ウイルス抗原は、マールブルグウイルスからのものであり得る。マールブルグウイルス免疫原を使用して、複数のマールブルグウイルスサブタイプまたは血清型に対して広範囲の免疫を誘導することができる。抗原は、マールブルグウイルスエンベロープ糖タンパク質から得ることができる。
DNAワクチンは、マールブルグ抗原をコードすることができる。マールブルグ抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許第9,597,388号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により完全に組み込まれる。マールブルグウイルス抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号150、配列番号152及び配列番号154のうちの1つを含むアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むことができる。マールブルグウイルス抗原をコードするDNAワクチンは、配列番号149、配列番号151及び配列番号153のうちの1つを含む核酸配列を含むことができる。
(2)細菌抗原
外来性抗原は、細菌抗原、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。細菌は、以下の門のいずれか1つからのものであり得る:Acidobacteria、Actinobacteria、Aquificae、Bacteroidetes、Caldiserica、Chlamydiae、Chlorobi、Chloroflexi、Chrysiogenetes、Cyanobacteria、Deferribacteres、Deinococcus−Thermus、Dictyoglomi、Elusimicrobia、Fibrobacteres、Firmicutes、Fusobacteria、Gemmatimonadetes、Lentisphaerae、Nitrospira、Planctomycetes、Proteobacteria、Spirochaetes、Synergistetes、Tenericutes、Thermodesulfobacteria、Thermotogae及びVerrucomicrobia。
細菌は、グラム陽性菌またはグラム陰性菌であり得る。細菌は、好気性菌または嫌気性菌であり得る。細菌は、独立栄養菌または従属栄養菌であり得る。細菌は、中温菌、好中球、極限環境微生物、好酸球、好アルカリ菌(alkaliphile)、好熱菌、好冷菌、好塩菌、または高浸透圧親和性菌であり得る。
細菌は、炭疽菌、抗生物質耐性菌、病原菌、食中毒菌、感染菌、Salmonella菌、Staphylococcus菌、Streptococcus菌、または破傷風菌であり得る。細菌は、マイコバクテリア、Clostridium tetani、Yersinia pestis、Bacillus anthracis、メチシリン耐性Staphylococcus aureus(MRSA)、またはClostridium difficileであり得る。細菌は、Mycobacterium tuberculosisであり得る。
Clostridium difficile抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2014/0341936号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
MRSA抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2014/0341944号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(a)Mycobacterium tuberculosis抗原
細菌抗原は、Mycobacterium tuberculosis抗原(すなわち、TB抗原もしくはTB免疫原)、またはそのフラグメント、またはその変異体であり得る。TB抗原は、TB抗原のAg85ファミリーからのものであり、例えば、Ag85A及びAg85Bであり得る。TB抗原は、TB抗原のEsxファミリーからのものであり、例えば、EsxA、EsxB、EsxC、EsxD、EsxE、EsxF、EsxH、EsxO、EsxQ、EsxR、EsxS、EsxT、EsxU、EsxV及びEsxWであり得る。
DNAワクチンは、Mycobacterium tuberculosis抗原をコードすることができる。Mycobacterium tuberculosis抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2016/0022796号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(3)寄生虫抗原
外来性抗原は、寄生虫抗原、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。寄生虫は、原生動物、蠕虫、または外部寄生虫であり得る。蠕虫(すなわち、虫)は、扁虫.(例えば、吸虫及び条虫)、鉤頭虫、または円形虫(例えば、蟯虫)であり得る。外部寄生虫は、シラミ、ノミ、マダニ及びコダニであり得る。
寄生虫は、以下の疾患のいずれか1つを引き起こす任意の寄生虫であり得る:アカントアメーバ角膜炎、アメーバ症、回虫症、バベシア症、バランチジウム症、ベイリスアスカリス症(Baylisascariasis)、シャーガス病、肝吸虫症、コクリオミイヤ症(Cochliomyia)、クリプトスポリジウム症、裂頭条虫症、メジナ虫症、エキノコックス症、象皮症、腸蟯虫症、肝蛭症、肥大吸虫症、フィラリア症、ジアルジア症、顎口虫症、膜様条虫症、イソスポーラ症、片山熱、リーシュマニア症、ライム病、マラリア、横川吸虫症、ハエ幼虫症、オンコセルカ症、シラミ寄生症、疥癬、住血吸虫症、睡眠病、糞線虫症、条虫症、トキソカラ症、トキソプラズマ症、旋毛虫症及び鞭虫症。
寄生虫は、アカントアメーバ、アニサキス、Ascaris lumbricoides、ウマバエ、Balantidium coli、トコジラミ、Cestoda(条虫)、恙虫、Cochliomyia hominivorax、Entamoeba histolytica、Fasciola hepatica、Giardia lamblia、鉤虫、Leishmania、Linguatula serrata、肝吸虫、Loa loa、Paragonimus−肺吸虫、Pinworm、Plasmodium falciparum、Schistosoma、Strongyloides stercoralis、コダニ、条虫、Toxoplasma gondii、Trypanosoma、鞭虫、またはWuchereria bancroftiであり得る。
(a)マラリア抗原
外来性抗原は、マラリア抗原(すなわち、PF抗原もしくはPF免疫原)、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。抗原は、マラリアを引き起こす寄生虫からのものであり得る。マラリア発症寄生虫は、Plasmodium falciparumであり得る。Plasmodium falciparum抗原には、スポロゾイト周囲(CS)抗原が含まれ得る。
いくつかの実施形態において、マラリア抗原は、P.falciparum免疫原のCS、LSA1、TRAP、CelTOS及びAma1のうちの1つであり得る。免疫原は、全長タンパク質または全長タンパク質の免疫原フラグメントであり得る。
他の実施形態において、マラリア抗原はTRAPであることができ、これはSSP2とも呼ばれる。なお他の実施形態において、マラリア抗原はCelTOSであることができ、これはAg2とも呼ばれ、高度に保存されたPlasmodium抗原である。更なる実施形態において、マラリア抗原はAma1であることができ、これは高度に保存されたPlasmodium抗原である。いくつかの実施形態において、抗原はCS抗原であり得る。
他の実施形態において、マラリア抗原は、本明細書に記載されている2つ以上のPFタンパク質の組み合わせを含む融合タンパク質であり得る。例えば、融合タンパク質は、互いに直接隣接している、またはスペーサーにより、もしくはその間の1個以上のアミノ酸により連結されている2つ以上のCS免疫原、ConLSA1免疫原、CONTRAP免疫原、ConCelTOS免疫原及びConAma1免疫原を含むことができる。いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、2つのPF免疫原を含み、いくつかの実施形態において、融合タンパク質は3つのPF免疫原を含み、いくつかの実施形態において、融合タンパク質は4つのPF免疫原を含み、いくつかの実施形態において、融合タンパク質は5つのPF免疫原を含む。2つのPF免疫原を有する融合タンパク質は、CS及びLSA1、CS及びTRAP、CS及びCelTOS、CS及びAma1、LSA1及びTRAP、LSA1及びCelTOS、LSA1及びAma1、TRAP及びCelTOS、TRAP及びAma1、またはCelTOS及びAma1を含むことができる。3つのPF免疫原を有する融合タンパク質は、CS、LSA1及びTRAP;CS、LSA1及びCelTOS;CS、LSA1及びAma1;LSA1、TRAP及びCelTOS;LSA1、TRAP及びAma1;またはTRAP、CelTOS及びAma1を含むことができる。4つのPF免疫原を有する融合タンパク質は、CS、LSA1、TRAP及びCelTOS;CS、LSA1、TRAP及びAma1;CS、LSA1、CelTOS及びAma1;CS、TRAP、CelTOS及びAma1;またはLSA1、TRAP、CelTOS及びAma1を含むことができる。5つのPF免疫原を有する融合タンパク質は、CSまたはCS−alt、LSA1、TRAP、CelTOS及びAma1を含むことができる。
DNAワクチンは、マラリア抗原をコードすることができる。マラリア抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2013/0273112号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(4)真菌抗原
外来性抗原は、真菌抗原、またはそのフラグメントもしくは変異体であり得る。真菌は、Aspergillus種、Blastomyces dermatitidis、Candida酵母(例えば、Candida albicans)、Coccidioides、Cryptococcus neoformans、Cryptococcus gattii、dermatophyte、Fusarium species、Histoplasma capsulatum、Mucoromycotina、Pneumocystis jirovecii、Sporothrix schenckii、Exserohilum、またはCladosporiumであり得る。
b.自己抗原
いくつかの実施形態において、抗原は自己抗原である。自己抗原は、免疫応答を刺激することができる、対象の自己身体の構成物であり得る。いくつかの実施形態において、自己抗原は、対象が疾患状態、例えば、自己免疫疾患にない限り、免疫応答を誘発しない。
自己抗原には、サイトカイン、HIV及びデングを含む上に列挙されたものなどのウイルスに対する抗体、がんの進行及び進展に影響を与える抗原、ならびに細胞表面受容体または膜貫通タンパク質が含まれ得るが、これらに限定されない。
(1)WT−1
自己抗原は、ウィルムス腫瘍抑制遺伝子1(WT1)、そのフラグメント、その変異体、またはこれらの組み合わせであり得る。WT1は、N末端にプロリン/グルタミン豊富DNA結合ドメイン及びC末端に4つのジンクフィンガーモチーフを含有する転写因子である。WT1は、泌尿生殖器系の正常な発生に役割を果たし、多数の因子と、例えば、既知の腫瘍抑制因子であるp53及び細胞傷害性薬物による治療後に多数の部位でWT1を切断するセリンプロテアーゼであるHtrA2と相互作用する。WT1の突然変異は、腫瘍もしくはがん形成、例えば、ウィルムス腫瘍または腫瘍発現WT1をもたらす可能性がある。
DNAワクチンは、WT−1抗原をコードすることができる。WT−1抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2015/0328298号及び同第2016/0030536号に記載されているものが含まれ、これらの内容は、それぞれ参照により組み込まれる。
(2)EGFR
自己抗原には、上皮増殖因子受容体(EGFR)またはそのフラグメントもしくは変異体が含まれ得る。EGFR(ErbB−1及びHER1とも呼ばれる)は、細胞外タンパク質リガンドの上皮増殖因子ファミリー(EGFファミリー)のメンバーのための細胞表面受容体である。EGFRは、受容体のErbBファミリーのメンバーであり、4つの緊密に関連している受容体チロシンキナーゼであるEGFR(ErbB−1)、HER2/c−neu(ErbB−2)、Her3(ErbB−3)及びHer4(ErbB−4)が含まれる。EGFR発現または活性に影響を与える突然変異は、がんをもたらす可能性がある。
抗原にはErbB−2抗原が含まれ得る。ErbB−2(ヒト上皮増殖因子受容体2)は、Neu、HER2、CD340(分化340のクラスター)、またはp185としても知られており、ERBB2遺伝子によりコードされる。この遺伝子の増幅または過剰発現は、特定の侵襲型乳癌の発生及び進行に役割を果たすことが示されている。乳癌を有する女性のおよそ25〜30%において、遺伝子変異がERBB2遺伝子に発生しており、腫瘍細胞の表面に増量したHER2の産生をもたらす。このHER2の過剰発現は、急速な細胞分化を促進し、したがって、HER2が腫瘍細胞をマークする。
HER2に特異的な合成抗体は、配列番号40の核酸配列でコードされている配列番号41のアミノ酸配列、及び配列番号42の核酸配列でコードされている配列番号43のアミノ酸配列を含むFabフラグメントを、含むことができる。
(3)コカイン
自己抗原は、コカイン受容体抗原であり得る。コカイン受容体には、ドーパミン輸送体が含まれる。
(4)PD−1
自己抗原には、プログラム死1(PD−1)が含まれ得る。プログラム死1(PD−1)、ならびにそのリガンドのPD−L1及びPD−L2は、T細胞の活性化、寛容性及び免疫病理の均衡を調節する阻害シグナルを送達する。PD−1は、細胞外IgVドメイン、その後に膜貫通領域及び細胞内尾部を含む、288アミノ酸細胞表面タンパク質分子である。
DNAワクチンは、PD−1抗原をコードすることができる。PD−1抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2017/0007693号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
(5)4−1BB
自己抗原には、4−1BBリガンドが含まれ得る。4−1BBリガンドは、TNFスーパーファミリーに属する2型膜貫通糖タンパク質である。4−1BBリガンドは、活性化されたTリンパ球に発現し得る。4−1BBは、活性化誘導T細胞共刺激分子である。4−1BBによるシグナル伝達は、生存遺伝子を上方制御し、細胞分化を増強し、サイトカイン産生を誘導し、T細胞の活性化誘導細胞死を防止する。
(6)CTLA4
自己抗原には、CTLA−4(細胞傷害性Tリンパ球抗原4)が含まれてもよく、CD152(分化152のクラスター)としても知られている。CTLA−4は、T細胞の表面に見出されるタンパク質受容体であり、抗原に対して細胞免疫攻撃をもたらす。抗原は、細胞外Vドメイン、膜貫通ドメイン及び細胞質尾部、またはこれらの組み合わせなどの、CTLA−4のフラグメントであり得る。
(7)IL−6
自己抗原には、インターロイキン6(IL−6)が含まれ得る。IL−6は、糖尿病、アテローム性動脈硬化症、抑うつ症、アルツハイマー病、全身性エリテマトーデス、多発性骨髄腫、がん、ベーチェット病及び関節リウマチが含まれるが、これらに限定されない多くの疾患において、炎症及び自己免疫過程を刺激する。
(8)MCP−1
自己抗原には、単球走化性タンパク質1(MCP−1)が含まれ得る。MCP−1は、ケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド2(CCL2)または低分子誘導サイトカインA2とも呼ばれる。MCP−1は、CCケモカインファミリーに属するサイトカインである。MCP−1は、単球、記憶T細胞及び樹状細胞を、組織損傷または感染のいずれかによって生した炎症部位へ動員する。
(9)アミロイドベータ
自己抗原には、アミロイドベータ(Aβ)またはそのフラグメントもしくは変異体が含まれ得る。Aβ抗原は、Aβ(X−Y)ペプチドを含むことができ、XとYの両方を含むヒト配列Aβタンパク質のアミノ酸Yに対するアミノ酸位置Xからのアミノ酸配列、特に、アミノ酸配列DAEFRHDSGYEVHHQKLVFFAEDVGSNKGAIIGLMVGGVVIATVIVI(配列番号171)(アミノ酸位置1〜47に相当、ヒト問い合わせ配列)のアミノ酸位置Yに対するアミノ酸位置Xからのアミノ酸配列またはその変異体を含むことができる。Aβ抗原は、Aβ(X−Y)ポリペプチドのAβポリペプチドを含むことができ、ここでXは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、または32であり、Yは、47、46、45、44、43、42、41、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、または15であり得る。Aβポリペプチドは、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22個、少なくとも23個、少なくとも24個、少なくとも25個、少なくとも30個、少なくとも35個、少なくとも36個、少なくとも37個、少なくとも38個、少なくとも39個、少なくとも40個、少なくとも41個、少なくとも42個、少なくとも43個、少なくとも44個、少なくとも45個、または少なくとも46個のアミノ酸であるフラグメントを含むことができる。
(10)IP−10
自己抗原には、インターフェロン(IFN)ガンマ誘導タンパク質10(IP−10)が含まれ得る。IP−10は、低分子誘導サイトカインB10またはC−X−Cモチーフケモカイン10(CXCL10)としても知られている。CXCL10は、単球、内皮細胞及び線維芽細胞などのいくつかの種類の細胞により、IFN−γに応答して分泌される。
(11)PSMA
自己抗原には、前立腺特異的膜抗原(PSMA)が含まれ得る。PSMAは、グルタミン酸カルボキシペプチダーゼII(GCPII)、N−アセチル−L−アスパルチル−L−グルタミン酸ペプチダーゼI(NAALAダーゼI)、NAAGペプチダーゼ、または葉酸ヒドロラーゼ(FOLH)としても知られている。PMSAは、前立腺癌細胞により高度に発現される膜内在性タンパク質である。
いくつかの実施形態において、PSMAに対して向けられている抗体(抗PSMA抗体)をコードする組み換え核酸配列は、組み換え核酸配列構築物を配列2で含む組み換え核酸配列であり得る。
なお他の実施形態において、組み換え核酸配列によりコードされている抗PSMA抗体は、本明細書に記載されているように修飾され得る。1つのそのような修飾は脱フコシル化抗体であり、実施例において実証されているように、市販の抗体と比較して増加したADCC活性を示した。修飾は、重鎖、軽鎖、またはこれらの組み合わせにおけるものであり得る。修飾は、重鎖における1つ以上のアミノ酸置換、軽鎖における1つ以上のアミノ酸置換、またはこれらの組み合わせであり得る。
PSMAに特異的であり、フコシル化されないように修飾されている抗体は、配列番号79により記載されている核酸配列によりコードされ得る。配列番号79は、配列番号80により記載されているアミノ酸をコードする。
DNAワクチンは、PSMA抗原をコードすることができる。PSMA抗原をコードするDNAワクチンの例には、米国特許出願公開第2013/0302361号に記載されているものが含まれ、その内容は参照により組み込まれる。
c.他の抗原
いくつかの実施形態において、抗原は、外来性抗原及び/または自己抗原以外の抗原である。
(a)HIV−1 VRC01
他の抗原は、HIV−1 VRC01であり得る。HIV−1 VRC01は、HIVの中和CD4結合部位抗体である。HIV−1 VRC01は、gp120ループD、CD4結合ループ及びHIV−1のV5領域内に含まれるHIV−1の一部に接触する。
(b)HIV−1 PG9
他の抗原は、HIV−1 PG9であり得る。HIV−1 PG9は、HIV(HIV−1)エンベロープ(Env)糖タンパク質(gp)三量体に優先的に結合し、ウイルスを広範囲に中和する、グリカン依存性ヒト抗体の拡大するファミリーの創始メンバーである。
(c)HIV−1 4E10
他の抗原は、HIV−1 4E10であり得る。HIV−1 4E10は、中和抗HIV抗体である。HIV−1 4E10は、gp41外部ドメインのC末端に位置する、HIV−1の膜近位外部領域(MPER)にマップされた線状エピトープに向けられている。
(d)DV−SF1
他の抗原は、DV−SF1であり得る。DV−SF1は、4つのデングウイルス血清型のエンベロープタンパク質と結合する中和抗体である。
(e)DV−SF2
他の抗原は、DV−SF2であり得る。DV−SF2は、デングウイルスのエピトープと結合する中和抗体である。DV−SF2は、DENV4血清型に特異的であり得る。
(f)DV−SF3
他の抗原は、DV−SF3であり得る。DV−SF3は、デングウイルスエンベロープタンパク質のEDIII A鎖と結合する中和抗体である。
7.組成物の賦形剤及び他の構成要素
組成物は、薬学的に許容される賦形剤を更に含むことができる。薬学的に許容される賦形剤は、ビヒクル、担体、または希釈剤などの機能性分子であり得る。薬学的に許容される賦形剤は、形質移入促進剤であり得、免疫刺激複合体(ISCOMS)などの表面活性剤、フロイント不完全アジュバント、モノホスホリルリピドAを含むLPS類縁体、ムラミルペプチド、キノン類縁体、スクアレン及びスクアレンなどの小胞、ヒアルロン酸、脂質、リポソーム、カルシウムイオン、ウイルスタンパク質、ポリアニオン、ポリカチオン、もしくはナノ粒子、または他の既知の形質移入促進剤が含まれ得る。
形質移入促進剤は、ポリアニオン、ポリカチオンであり、ポリ−L−グルタミン酸塩(LGS)が含まれ、または脂質である。形質移入促進剤はポリ−L−グルタミン酸塩であり、ポリ−L−グルタミン酸塩は、6mg/ml未満の濃度で組成物に存在し得る。形質移入促進剤には、免疫刺激複合体(ISCOMS)などの表面活性剤、フロイント不完全アジュバント、モノホスホリルリピドAを含むLPS類縁体、ムラミルペプチド、キノン類縁体、ならびにスクアレン及びスクアレンなどの小胞も含まれてもよく、またヒアルロン酸を、組成物と一緒に投与するために使用してもよい。組成物は、脂質、レシチンリポソームもしくはDNAリポソーム混合物(WO9324640を参照すること)のような当該技術に既知の他のリポソームを含むリポソーム、カルシウムイオン、ウイルスタンパク質、ポリアニオン、ポリカチオン、またはナノ粒子などの形質移入促進剤、あるいは他の既知の形質移入促進剤を含むこともできる。形質移入促進剤は、ポリアニオン、ポリカチオンであり、ポリ−L−グルタミン酸塩(LGS)が含まれ、または脂質である。ワクチン中の形質移入促進剤の濃度は、4mg/ml未満、2mg/ml未満、1mg/ml未満、0.750mg/ml未満、0.500mg/ml未満、0.250mg/ml未満、0.100mg/ml未満、0.050mg/ml未満、または0.010mg/ml未満である。
組成物は、遺伝子促進剤を更に含むことができる。
組成物は、DNAを、約1ナノグラムから100ミリグラム、約1マイクログラムから約10ミリグラム、好ましくは約0.1マイクログラムから約10ミリグラム、より好ましくは約1ミリグラムから約2ミリグラムの量で含むことができる。いくつかの好ましい実施形態において、本発明の組成物は、約5ナノグラムから約1000マイクログラムのDNAを含む。いくつかの好ましい実施形態において、組成物は、約10ナノグラムから約800マイクログラムのDNAを含有することができる。いくつかの好ましい実施形態において、組成物は、約0.1〜約500マイクログラムのDNAを含有することができる。いくつかの好ましい実施形態において、組成物は、約1〜約350マイクログラムのDNAを含有することができる。いくつかの好ましい実施形態において、組成物は、約25〜約250マイクログラム、約100〜約200マイクログラム、約1ナノグラムから100ミリグラム、約1マイクログラムから約10ミリグラム、約0.1マイクログラムから約10ミリグラム、約1ミリグラムから約2ミリグラム、約5ナノグラムから約1000マイクログラム、約10ナノグラムから約800マイクログラム、約0.1〜約500マイクログラム、約1〜約350マイクログラム、約25〜約250マイクログラム、約100〜約200マイクログラムのDNAを含有することができる。
組成物は、使用される投与様式に従って配合され得る。注射用薬学的組成物は、滅菌、発熱物質無含有及び微粒子無含有であり得る。等張性配合物または溶液を使用することができる。等張性添加剤には、塩化ナトリウム、デキストロース、マンニトール、ソルビトール及びラクトースが含まれ得る。組成物は、血管収縮剤を含むことができる。等張性溶液にはリン酸緩衝食塩水が含まれ得る。組成物は、ゼラチン及びアルブミンを含む安定剤を更に含むことができる。安定剤は、配合物が長時間にわたって室温または周囲温度で安定であることを可能にし、LGS、またはポリカチオンもしくはポリアニオンが含まれる。
8.合成抗体の生成方法
本発明は、合成抗体を生成する方法にも関する。本方法は、下により詳細に記載される送達方法を使用して、組成物を、それを必要とする対象に投与することを含むことができる。このようにして、合成抗体は、組成物が対象に投与されたときに、対象またはインビボにおいて生成される。
本方法は、組成物を1つ以上の細胞に導入することを含むこともでき、したがって合成抗体は、1つ以上の細胞において生成または産生され得る。本方法は、組成物を1つ以上の組織、例えば、限定されることなく、皮膚及び筋肉に導入することを更に含むこともでき、したがって合成抗体は、1つ以上の組織において生成または産生され得る。
9.抗体の確認または選別方法
本発明は、上に記載された抗原と反応性である、または結合する、上に記載された抗体の確認または選別方法に更に関する。抗体の確認または選別方法は、抗体を確認または選別するために、当該技術に既知の方法によって抗原を使用することができる。そのような方法には、ライブラリー(例えば、ファージ提示)からの抗体の選択、ならびに動物の免疫化、続く抗体の単離及び/または精製が含まれ得るが、これらに限定されない。
10.組成物の送達方法
本発明は、組成物を、それを必要とする対象に送達する方法にも関する。送達方法には、組成物を対象に投与することが含まれ得る。投与には、インビボ電気穿孔を伴う及び伴わないDNA注射、リポソーム媒介送達、ならびにナノ粒子促進送達が含まれ得るが、これらに限定されない。
組成物の送達を受ける哺乳動物は、ヒト、霊長類、非ヒト霊長類、雌ウシ、雄ウシ、ヒツジ、ヤギ、アンテロープ、バイソン、水牛、バイソン、ウシ科動物、シカ、ハリネズミ、ゾウ、ラマ、アルパカ、マウス、ラット及びニワトリであり得る。
組成物は、経口、非経口、舌下、経皮、直腸内、径粘膜、局所、吸入、頬側投与、胸膜内、静脈内、動脈内、腹腔内、皮下、筋肉内、鼻腔内、くも膜下腔内及び関節内、またはこれらの組み合わせを含む異なる経路によって投与され得る。獣医用途では、組成物は、正常な獣医診療に従って適切に許容される製剤として投与され得る。獣医は、特定の動物に最も適した投与レジメン及び投与経路を容易に決定することができる。組成物は、伝統的なシリンジ、無針注射装置、「微粒子銃(microprojectile bombardment gone guns)」、または電気穿孔(「EP」)、「流体力学的方法」、もしくは超音波などの他の物理的方法によって投与され得る。
a.電気穿孔
電気穿孔を介した組成物の投与は、細胞膜に可逆的な孔を形成するのに有効なエネルギーパルスを、哺乳類の所望の組織に送達するように構成され得る電気穿孔装置の使用によって達成することができ、好ましくは、エネルギーパルスは、使用者により入力される事前設定電流に類似した定電流である。電気穿孔装置は、電気穿孔構成要素及び電極アセンブリまたはハンドルアセンブリを含むことができる。電気穿孔構成要素には、コントローラ、電流波形発生器、インピーダンステスタ、波形ロガー、入力要素、現状報告要素、通信ポート、メモリ要素、電源及び電源スイッチを含む、電気穿孔装置の様々な要素の1つ以上が含まれ得る、または組み込まれ得る。電気穿孔は、インビボ電気穿孔装置、例えば、CELLECTRA EPシステム(Inovio Pharmaceuticals,Plymouth Meeting,PA)またはElgen電気穿孔(Inovio Pharmaceuticals,Plymouth Meeting,PA)を、プラスミドによる細胞への形質移入を促進するために使用して達成され得る。
電気穿孔構成要素は、電気穿孔装置の1つの要素として機能することができ、他の要素は、電気穿孔構成要素と通信する別の要素(または構成要素)である。電気穿孔構成要素は、電気穿孔装置の1つを超える要素として機能することができ、これらは、電気穿孔構成要素から離れている電気穿孔装置の他の要素と依然として通信することができる。1つの電気機械または機械装置の一部として存在する電気穿孔装置の要素は、それらの要素は1つの装置として、または互いに通信する別々の要素にとして機能することができるので、限定されなくてもよい。電気穿孔構成要素は、所望の組織に定電流を生成するエネルギーパルスを送達することができ、フィードバック機構を含む。電極アセンブリには、空間的に配置された複数の電極を有する電極アレイが含まれてもよく、電極アセンブリは、電気穿孔構成要素からエネルギーパルスを受け、電極を通してエネルギーパルスを所望の組織に送達する。複数の電極のうちの少なくとも1つは、エネルギーパルスを送達する際に中性であり、所望の組織におけるインピーダンスを測定し、インピーダンスを電気穿孔構成要素に通信する。フィードバック機構は、測定されたインピーダンスを受け取ることができ、電気穿孔構成要素から送達されたエネルギーパルスを調整して、定電流を維持することが可能である。
複数の電極が、エネルギーパルスを分散パターンで送達することができる。複数の電極は、電極をプログラムシーケンスで制御することによって、エネルギーパルスを分散パターンで送達することができ、プログラムシーケンスは、使用者により電気穿孔構成要素に入力される。プログラムシーケンスは、順番に送達される複数のパルスから構成されてもよく、複数のパルスのそれぞれのパルスは、少なくとも2つの作動電極により送達され、一方は、インピーダンスを測定する中性電極であり、複数のパルスの後に続くパルスは、少なくとも2つの作動電極のうちの異なる方により送達され、一方は、インピーダンスを測定する中性電極である。
フィードバック機構は、ハードウエアまたはソフトウエアにより実施され得る。フィードバック機構は、アナログ閉ループ回路により実施され得る。フィードバックは、50μs、20μs、10μs、または1μs毎に発生するが、好ましくはリアルタイムフィードバックまたは瞬時(すなわち、応答時間を決定する利用可能な技術により決定される実質的な瞬時)である。中性電極は、所望の組織におけるインピーダンスを測定することができ、インピーダンスをフィードバック機構に通信し、フィードバック機構は、インピーダンスに応答し、エネルギーパルスを調整して、定電流を事前設定電流に類似した値に維持する。フィードバック機構は、エネルギーパルスの送達の際に定電流を連続的及び瞬時に維持することができる。
本発明の組成物の送達を促進することができる電気穿孔装置及び電気穿孔方法の例には、Draghia−Akli,et al.による米国特許第7,245,963号、Smith,et al.により提出された米国特許公開第2005/0052630号に記載されたものが含まれ、これらの内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。組成物の送達に使用され得る他の電気穿孔装置及び電気穿孔方法には、2006年10月17日出願の米国特許仮出願第60/852,149号及び2007年10月10日出願の同第60/978,982号の利益を米国特許法第119条(e)に基づいて主張する、2007年10月17日出願の同時係属及び共有米国特許出願第11/874072号において提供されたものが含まれ、これらは全て、全体が本明細書に組み込まれる。
Draghia−Akli,et al.による米国特許第7,245,963号は、電極システム及びそれらの、身体または植物の選択された組織の細胞への生体分子の導入を促進するための使用を記載する。モジュール式電極システムは、複数の針電極、皮下針、プログラム定電流パルスコントローラから複数の針電極への導電性連結を提供する電気コネクタ及び電源から構成され得る。操作者は、支持構造に装填されている複数の針電極を掴み、身体または植物の選択された組織の中に確実に挿入することができる。次に生体分子が、選択された組織の中に皮下針を介して送達される。プログラム定電流パルスコントローラが作動され、定電流電気パルスが複数の針電極に適用される。適用された定電流電気パルスは、生体分子が複数の電極の間の細胞の中に導入されることを促進する。米国特許第7,245,963号の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
Smith,et al.による米国特許公開第2005/0052630号は、身体または植物の選択された組織の中への生体分子の導入を有効に促進するために使用され得る電気穿孔装置を記載している。電気穿孔装置には、操作がソフトウエアまたはファームウエアにより特定されている動電装置(electro−kinetic device)(「EKD装置」)が含まれる。EKD装置は、使用者の制御及びパルスパラメータの入力に基づいて、アレイにおける電極の間に一連のプログラム定電流パルスパターンを生成し、電流波形データの記憶及び取得を可能にする。電気穿孔装置は、針電極のアレイを有する交換可能なディスク、注射針の中心注入チャンネル及び取り外し可能なガイドディスクも含む。米国特許公開第2005/0052630号の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
米国特許第7,245,963号及び米国特許公開第2005/0052630号に記載されている電極アレイ及び方法を、筋肉などの組織のみならず、他の組織または臓器への深部貫入のために適合させることができる。電極アレイの配置のため、注射針(選択された生体分子を送達する)も標的臓器の中に完全に挿入され、注射は、電極により予め輪郭が描かれた区域内の標的組織に垂直に投与される。米国特許第7,245,963号及び米国特許公開第2005/0052630号に記載されている電極は、好ましくは、長さが20mm、ゲージが21である。
加えて、電気穿孔装置及びその使用を組み込むいくつかの実施形態において、以下の特許に記載されている電気穿孔装置が企図される:1993年12月28日発行の米国特許第5,273,525号、2000年8月29日発行の米国特許第6,110,161号、2001年7月17日発行の同第6,261,281号及び2005年10月25日発行の同第6,958,060号、ならびに2005年9月6日発行の米国特許第6,939,862号。更に、様々な装置のいずれかを使用するDNAの送達に関する、2004年2月24日発行の米国特許第6,697,669号及びDNAの注入方法を描写する、2008年2月5日発行の米国特許第7,328,064号に提供されている主題を網羅する特許が、本明細書において企図される。上記の特許は、その全体が参照により組み込まれる。
11.治療方法
対象に合成抗体を生成することによって、それを必要とする対象において疾患を治療、防御及び/または予防する方法も、本明細書において提供される。本方法には組成物を対象に投与することが含まれ得る。対象への組成物の投与は、上に記載された送達方法を使用して実行することができる。
対象において合成抗体が生成されると、合成抗体は、抗原に結合または抗原と反応することができる。そのような結合は、抗原を中和し、別の分子による、例えば、タンパク質または核酸による抗原の認識を遮断し、抗原に対して免疫応答を誘発または誘導し、それによって、対象において抗原に関連する疾患を治療、防御及び/または予防することができる。
ワクチン送達またはワクチン接種の方法が、治療または予防免疫応答を誘導するために提供され得る。ワクチン接種の方法は、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を生成することができる。ワクチンは、哺乳動物の免疫系の活性を調節する及び免疫応答を増強するために、個体に送達され得る。ワクチンの送達は、核酸分子としてのコンセンサス抗原の形質移入であってもよく、細胞内に発現し、細胞表面に送達され、これを免疫系が認識し、細胞、体液性、または細胞及び体液性応答を誘導する。ワクチンの送達は、上に考察されたようにワクチンを哺乳動物に送達することによって、哺乳動物において抗原に対する免疫応答を誘導または誘発するために使用され得る。
組成物の用量は、1μg〜10mgの活性成分/kg体重/時間であり、20μg〜10mgの活性成分/kg体重/時間であり得る。組成物は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、または31日毎に投与され得る。有効な治療のための組成物の投与回数は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10回であり得る。
組成物は、抗原をコードするDNAワクチンを1個以上、2個以上、3個以上、4個以上、5個以上、6個以上、7個以上、8個以上、9個以上、または10個以上含むことができる。組成物は、DNAコード合成抗体またはそのフラグメントを1個以上、2個以上、3個以上、4個以上、5個以上、6個以上、7個以上、8個以上、9個以上、または10個以上含むことができる。
DNAワクチン及びDMAbは、同じ時点または異なる時点で投与され得る。1つの実施形態において、DNAワクチン及びDMAbは、同時に投与される。1つの実施形態において、DNAワクチンはDMAbの前に投与される。1つの実施形態において、DMAbはDNAワクチンの前に投与される。
ある特定の実施形態において、DNAワクチンは、DMAbが投与された1日以上、2日以上、3日以上、4日以上、5日以上、6日以上、7日以上、8日以上、9日以上、10日以上、11日以上、12日以上、13日以上、または14日以上後に投与される。ある特定の実施形態において、DNAワクチンは、DMAbが投与された1週間以上、2週間以上、3週間以上、4週間以上、5週間以上、6週間以上、7週間以上、8週間以上、9週間以上、または10週間以上後に投与される。ある特定の実施形態において、DNAワクチンは、DMAbが投与された1か月以上、2か月以上、3か月以上、4か月以上、5か月以上、6か月以上、7か月以上、8か月以上、9か月以上、10か月以上、11か月以上、または12か月以上後に投与される。
ある特定の実施形態において、DMAbは、DNAワクチンが投与された1日以上、2日以上、3日以上、4日以上、5日以上、6日以上、7日以上、8日以上、9日以上、10日以上、11日以上、12日以上、13日以上、または14日以上後に投与される。ある特定の実施形態において、DMAbは、DNAワクチンが投与された1週間以上、2週間以上、3週間以上、4週間以上、5週間以上、6週間以上、7週間以上、8週間以上、9週間以上、または10週間以上後に投与される。ある特定の実施形態において、DMAbは、DNAワクチンが投与された1か月以上、2か月以上、3か月以上、4か月以上、5か月以上、6か月以上、7か月以上、8か月以上、9か月以上、10か月以上、11か月以上、または12か月以上後に投与される。
ある特定の実施形態において、DMAb及びDNAワクチンは、1回投与される。ある特定の実施形態において、DMAb及び/またはDNAワクチンは、1回を超えて投与される。ある特定の実施形態において、DMAb及びDNAワクチンの投与は、持続的及び全身的な免疫応答を提供する。
12.抗体と組み合わせた使用
本発明は、合成抗体と治療抗生物質剤の組み合わせを投与することによって、それを必要とする対象において疾患を治療、防御及び/または予防する方法も提供する。
合成抗体及び抗生物質剤は、合成抗体と治療抗生物質剤の組み合わせが両方とも対象に存在するような任意の適切な方法の使用によって投与され得る。1つの実施形態において、本方法は、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第1の組成物の投与及び合成抗体の投与の1日未満、2日未満、3日未満、4日未満、5日未満、6日未満、7日未満、8日未満、9日未満、または10日未満後に、抗生物質剤を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第1の組成物の投与及び合成抗体の投与の1日を超えた、2日を超えた、3日を超えた、4日を超えた、5日を超えた、6日を超えた、7日を超えた、8日を超えた、9日を超えた、または10日を超えた後に、抗生物質剤を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、抗生物質剤を含む第1の組成物の投与及び抗生物質剤の投与の1日未満、2日未満、3日未満、4日未満、5日未満、6日未満、7日未満、8日未満、9日未満、または10日未満後に、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、抗生物質剤を含む第1の組成物の投与及び抗生物質剤の投与の1日を超えた、2日を超えた、3日を超えた、4日を超えた、5日を超えた、6日を超えた、7日を超えた、8日を超えた、9日を超えた、または10日を超えた後に、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、同時発生的な、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第1の組成物の投与及び抗生物質剤を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、同時発生的な、上に詳細に記載された方法のいずれかによる、本発明の合成抗体を含む第1の組成物の投与及び抗生物質剤を含む第2の組成物の投与を含むことができる。1つの実施形態において、本方法は、本発明の合成抗体及び抗生物質剤を含む単一組成物の投与を含むことができる。
本発明の合成抗体と組み合わせて使用することができる抗生物質の非限定例には、アミノグリコシド(例えば、ゲンタマイシン、アミカシン、トブラマイシン)、キノロン(例えば、シプロフロキサシン、レボフロキサシン)、セファロスポリン(例えば、セフタジジム、セフェピム、セフォペラゾン、セフピロム、セフトビプロール)、抗緑膿菌性ペニシリン:カルボキシペニシリン(例えば、カルベニシリン及びチカルシリン)及びウレイドペニシリン(例えば、メズロシリン、アズロシリン及びピペラシリン)、カルバペネム(例えば、メロペネム、イミペネム、ドリペネム)、ポリミキシン(例えば、ポリミキシンB及びコリスチン)、ならびにモノバクタム(例えば、アズトレオナム)が含まれる。
本発明は、以下の非限定例によって例示されている多数の態様を有する。
13.実施例
本発明は、以下の実施例によって更に例示される。これらの実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示のためだけに提示されていることが理解されるべきである。上記の考察及びこれらの実施例から、当業者は、本発明の本質的な特徴を確認することができ、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更及び修正を様々な用途及び条件に適合するよう行うことができる。したがって、本明細書に示され記載されているものに加えて、本発明の様々な修正が、前述の記載から当業者には明白である。そのような修正も、添付の特許請求の範囲の範囲内であることが意図される。
実施例1
チクングニアウイルスに対するDNAコード抗体予防法及びDNAワクチン接種により誘発された急速で長期間の免疫
ワクチン接種は、免疫の生成前に誘導期を示すことが知られており、したがって、免疫応答が効果を表す前に感染する時間のすき間がある。ワクチン及び自然免疫応答の利益を、DNA合成抗体またはdMabを使用した有効な免疫の急速な生成と共に利用する特定の新規手法が、以下に提供される。
生物学的に活性な抗チクングニアウイルスエンベロープmAb(dMAbと称する)をコードする合成プラスミドの電気穿孔媒介送達を伴う、抗体に基づいた予防法/療法を、新規受動免疫に基づいた戦略により設計し、抗ウイルス効力について、ならびに従来の能動ワクチン接種に固有の欠点を克服する能力について評価した。CHIKV−dMAbの1回の筋肉内注射は、CHIKV−DNAワクチンの能動ワクチン接種より急速に抗体をインビボで産生した。このdMAbは、多様なCHIKV臨床分離株を中和し、マウスをウイルス負荷から防御した。両方の組み合わせは、急速であるばかりでなく長寿命の防御をもたらす。
本明細書に提示されている結果は、DNAに基づいたdMAb戦略が、新興ウイルス感染に対して急速な防御を誘導し、これをDNAワクチン接種と組み合わせることができ、この新興感染症に対して特有の短期間及び長期間の両方の防御を提供することを実証している。これらの試験は、病原体治療及び制御戦略についての示唆を有する。
方法
CHIKV特異的dMAbの構築及び発現
確立された抗Env特異的CHIKV中和ヒトmAbの遺伝子配列情報を、National Center for Biotechnology Informationのデータベースから得た(Warter et al.,2011,J Immunol 186:3258−64)。発現確認試験に使用されるヒト胎児由来腎臓293T細胞及びベロ細胞を、以前に記載されたように維持した(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928)。CHIKV Env dMAb調合剤の可変重(VH)及び可変軽(VL)鎖セグメントを、いくつかの修飾を有して合成オリゴヌクレオチドの使用によって生成し、全長免疫グロブリンG(IgG、「CVM1−IgG」と称する)またはFabフラグメント(「CVM1−Fab」と称する)のいずれかに構築した(Muthumani et al.,2013,Hum Vaccin Immunother 9:2253−62)。CVM1−IgGのクローニングでは、P2A自己プロセシングペプチド配列とカップリングしたフリン切断部位により分離されている重及び軽鎖遺伝子を含有する、単一オープンリーディングフレームを組み立てた。この導入遺伝子を、pVax1発現ベクターにクローン化した(Muthumani et al.,2013,Hum Vaccin Immunother 9:2253−62)。CVM1−FabのVH及びVL鎖を別々のpVax1ベクターにクローン化した。組織培養物の形質移入では、100μgのpVax1 DNA、CVM1−IgG、またはCVM1−Fab(VH及びVL構築物それぞれ100μg)を使用した。本試験に使用するCHIKV Envに基づいたDNAワクチンを、以前に記載されたように開発及び特徴決定した(Muthumani et al.,2008,Vaccine 26:5128−34、Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928)。
CHIKV−dMAb IgGの定量化及び結合アッセイ
ELISAアッセイを、CMV1−IgGまたはpVax1が投与されたマウスから二重に収集及び測定した血清により実施して、発現動態及び標的抗原結合を定量化した。これらの測定及び分析を、以前に記載されたように実施した(Muthumani et al.,2015,Sci transl Med 7:301ra132)。
dMAb生成IgGのウエスタンブロット及び免疫蛍光分析
IgG発現のウエスタンブロット分析では、CHIKV(ウイルス分離株PC08)感染細胞を、感染の2日後に溶解し、以前に公開された方法により評価した(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928、Muthumani et al.,2015,Sci transl Med 7:301ra132)。免疫蛍光分析では、チャンバースライド(Nalgene Nunc,Penfield,New York)にベロ細胞(1×10)を接種し、ウイルス分離株CHIKV PC08により感染効率1で2時間感染させた。免疫蛍光分析を以前に記載されたように実施し(Muthumani et al.,2015,Sci transl Med 7:301ra132)、スライドを共焦点顕微鏡法(LSM710;Carl Zeiss)により目視評価した。得られた画像をZenソフトウエア(Carl Zeiss)の使用により半定量的に分析した。
dMAb DNAプラスミド投与及びインビボ分析
CVM1−Fab及びCVM1−IgGの発現動態及び機能性を、100μgの対照pVax1、CVM1−IgG、または100μgの、CVM1−Fabの各プラスミド鎖の筋肉内注射後のB6.Cg−Foxn1nu/Jマウス(Jackson Laboratory)において評価した。DNAワクチンを含む試験では、25μgのCHIKV Envプラスミドを、2週間間隔で3回注射した。全ての注射の直後に、CHIKV dMAb DNAプラスミドを電気穿孔により送達した(Flingai et al.,2015,Sci Rep 5:12616、Muthumani et al.,2015,Sci transl Med 7:301ra132、Broderick et al.,2014,Methods Mol iol 1143:123−30)。
CHIKV負荷試験
BALB/cマウスは、CVM1−IgG、CMV−Fab(VH及びVL)、または対照pVax1プラスミドの単回(100μg)電気穿孔増強筋肉内注射を受けた。CHIKV Env DNAワクチンは、上に記載されたように送達された。DNA送達の2日または35日後、マウスに、107プラーク形成単位(25μL)のウイルス分離株CHIKV Del−03(JN578247)(Muruganandam et al.,2011,Can J Microbiol 57:1073−7)を、皮下(各後足の背面)または鼻腔内のいずれかに負荷した(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928)。マウスの足の腫脹(高さ×幅)を、感染後毎日、14日間まで測定した。加えて、動物を生存、ならびに感染の徴候(すなわち、体重変化及び嗜眠)について毎日(感染後20日間まで)モニターした。体重の30%超を失った動物を安楽死させ、血清試料を、サイトカイン定量化及び他の免疫分析のために収集した。血液試料を感染の7〜14日後に尾部から収集し、ウイルス血症レベルをプラークアッセイにより測定した。
中和抗体の分析
CVM1−IgGが投与されたマウスの抗CHIKV中和抗体力価を、以下のCHIKV分離離株に感染したベロ細胞の使用により、以前に記載された方法(Wang et al.,2008,Vaccine 26:5030−9、Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928)によって決定した:LR2006−OPY1(インド洋大流行(Indian Ocean Outbreak))、IND−63WB1及びSL−CH1(アジアクレード(Asian−clade))、Ross(ECSAクレード)、ならびにPC08及びDRDE−06(ECSAクレード)。中和力価は、ベロ細胞単層における細胞変性効果の100%低減を媒介する最高希釈の逆数として計算した。データを生成し、GraphPad Prism 5ソフトウエアパッケージ(GraphPad Software)の使用により統計分析を実施した。S字形用量応答を当てはめた非線形回帰を使用して、感染の抗体媒介50%阻害(IC50)レベルを決定した。CHIKV Env偽型産生及び蛍光活性化細胞選別(FACS)分析を、以前に記載されたように実施した(Muthumani et al.,2013,PLoS One 8:e84234)。
サイトカイン定量化分析
血清を、CVM1−Fab、CVM1−IgG及びCHIKV−Env注射マウスから、ならびにCHIKV負荷マウス(負荷の1週間後)から収集した。TNF−α、IL−1β及びIL−6の血清サイトカインレベルは、ELISAキットを製造会社の使用説明書(R&D Systems)に従って使用することにより測定した。
統計分析
スチューデントt検定またはノンパラメトリックスピアマン相関係数検定を、GraphPad Prismソフトウエア(Prism Inc.)の使用によって実施した。対照と実験群の変数の相関関係を、スピアマンの順位相関係数検定の使用によって統計的に評価し、全ての試験において、p値<0.05を統計的に有意であるとみなした。
結果
抗CHIKV dMAbの設計及び発現の確認
CHIKVによる宿主細胞へのウイルス侵入は、Envにより媒介され、それに対して大部分の中和抗体が生成される(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928、Sun et al.,2013,eLife 2:e00435)。したがって、E1とE2の両方のEnvタンパク質を認識する中和抗CHIKV mAbの軽及び重免疫グロブリン鎖を発現する、DNAプラスミド(dMAb)を設計した(Warter et al.,2011,J Immunol 186:3258−64、Pal et al.,2013,PLoS Pathog 9:e1003312)。全長抗CHIKV dMAbのVL及びVH免疫グロブリン鎖のコード配列に相補的なDNAを発現増加のために最適化し、以前に記載された方法(Flingai et al.,2015,Sci Rep 5:12616、Muthumani et al.,2013,Hum Vaccin Immunother 9:2253−62)を使用して、pVax1ベクターにクローン化した。抗CHIKV−Fabを発現する構築物には、VH及びVL遺伝子を別々にクローン化した。抗Env特異的CHIKV中和mAbから構築された最適化合成プラスミドを、IgG及びFab抗体では、それぞれCVM1−IgGまたはCVM1−Fabと称した。ヒト293T細胞に、CVM1−IgGプラスミドまたはCVM1−Fab(VL、VH、もしくは組み合わせ)プラスミドのいずれかを形質移入して、インビトロ発現を確証した。図1A及び1Bに示されているように、抗CHIKV抗体レベルは、結合抗原として使用した組み換えCHIKV Envを用いて、ELISAにより測定した。これらのデータは、CVM1−Fab及びCVM1−IgGが筋肉内に抗体を発現し、インビトロにおいて正確に組み立てられ、生物学的に機能していると思われることを示している。
CVM1−IgG及びCVM1−Fabのインビボ発現及び定量化
インビトロ発現を確認した後、CVM1−FabまたはCVM1−IgGが抗CHIKV抗体をインビボで産生する能力を測定した。5〜6週齢のB6.Cg−Foxn1nu/Jマウスに、100μgのCVM1−IgG(CVM1−IgGは1つのプラスミドである)、それぞれ100μgのCVM1 VH及びVL(CVM1−Fabは2つのプラスミドからなる)、または対照ベクターを単回筋肉内の電気穿孔媒介注射により投与した。血清を、指定された時点で収集し、標的抗原結合を、ELISAを使用してIgG定量化によって測定した。CVM1−Fabから生成されたmAbは、CVM1−IgGのものより急速に(すなわち、注射後3日以内に)現れたが、両方の構築物は、15日目までには類似したmAbレベルを生成した(平均血清レベル[±標準偏差]、CVM1−Fabでは1587.23±73.23ng/mL、CVM1−IgGでは1341.29±82.07ng/mL、図1C)。マウスに、CVM1−IgGまたはCVM1−Fabのいずれかを投与し、血清抗体レベルを結合ELISAにより評価した。CVM1−IgGとCVM1−Fabの両方を注射した15日後に収集された血清は、CHIKV Envタンパク質に結合したが、無関係の対照抗原であるヒト免疫不全ウイルス1型Evnには結合しなかった(図1D)。これらのデータは、CVM1−IgGまたはCVM1−Fab構築物からインビボ産生された抗CHIKV抗体が、従来のように産生された抗原特異的抗体に類似した生物学的特徴を有することを示している。
CVM1−IgG注射マウスからの血清におけるインビボ特異性及び広範囲な中和活性
抗CHIKV dMAb生成mAbを、結合特異性及び抗CHIKV中和活性について試験した。CVM1−IgGを注射したマウスからの血清を、固定したCHIKV PC08感染ベロ細胞に対して、免疫蛍光アッセイにより試験した。結果は、CHIKV感染細胞への血清抗体の結合を示した(図2A)。標的タンパク質へのCVM1−IgG注射マウスの血清の結合を確認するため、ウエスタンブロット分析により検査した。CHIKV感染細胞からの総細胞溶解産物におけるCHIKV E2タンパク質(50kDa)発現の検出は、CVM1−IgG発現の特異性を示している(図2B)。インビボ産生CVM1−IgG抗体の特異性は、緑色蛍光タンパク質コードCHIKVに感染した細胞に対するFACS分析によって更に実証された(図2C)。更に、免疫組織化学分析及びFACS分析により実証されたCVM1−Fab結合は、生成された全長CVM1−IgGのものに類似していた(データ示されず)。まとめると、これらの知見は、CVM1−IgGプラスミドから生成された抗体の強い特異性を示している。
更に、CVM1−IgGを受けたマウスからの血清中の抗CHIKV中和活性を、6つの多様なCHIKV株において測定した:LR2006−OPY1(インド洋大流行)、IND−63WB1(アジアクレード)、Ross(ECSAクレード)、PC08(ECSAクレード)、SL−CH1(アジアクレード)及びDRDE−06(ECSAクレード)(Sziegler et al.,2007,Am J Trop Med Hyg 79:133−6)。IC50値をそれぞれのウイルス分離株において決定した。CVM1−IgG注射マウスからの血清は、6つのCHIKV株を全て有効に中和し、単回注射がマウスにおいてヒト抗CHIKV IgGのレベルの有意な中和を生じ得ることを実証している(図2D)。類似した結果が、CVM1−Fab注射マウスからの血清を使用して観察された(データ示されず)。これらのデータは、CVM1−IgG構築物によりインビボで産生された抗体が、関連する生物学的活性(すなわち、CHIKVに対する結合及び中和活性)を有することを示している。
CVM1−IgG注射は致死的なCHIKV負荷からマウスを防御する
以前の研究は、ウイルスに対する初期免疫が感染を制御する主要な要因であることを実証した(Barouch et al.,2014,Nat Rev Microbiol 12:765−71、Hudson et al.,2003,Nat Med 9:129−34、Smith et al.,2015,Chikungunya Virus 18:86−95)。CVM1−IgGまたはCVM1−Fabから生成された抗体がCHIKVへの初期曝露に対して防御を提供するかを決定するため、10頭のマウス群が、pVax1、CVM1−IgG、またはCVM1−Fabの単回投与を0日目に受けた。続いて各群には、2日目にウイルスを皮下負荷して、自然CHIKV感染を模倣した(図3A)。続いて動物の生存率及び体重変化を20日間にわたって記録した。pVax1対照プラスミドを注射したマウスは、全て、ウイルスを負荷した1週間以内に死亡した。逆に、pVax1プラスミドを受けたマウスの0%の生存率と比較して、CVM1−IgGまたはCVM1−Fabのいずれかを投与したマウスにおいて、100%の生存率が観察され(P=.0033)、CVM1−IgG及びCVM1−Fabプラスミドが、送達後の2日間以内に防御免疫を付与したことを実証している。
免疫防御の寿命を次に評価した。マウス(n=10)の第2の群に、CVM1−IgG、CVM1−Fab、またはpVax1の0日目の単回注射の30日後に、CHIKVを負荷した(図3B)。マウスを、次の20日間にわたって生存についてモニターした。CVM1−FabまたはCVM1−IgGを注射したマウスは、pVax1注射マウスの生存なしと比較して、それぞれ70%及び90%の生存率を示し(P=.0120)、CVM1−IgGが、より永続性のある免疫防御を提供することを示した(図3B)。
粘膜面における感染に対して防御するCVM1−IgGプラスミドの能力を評価するため、感染の6〜10日以内の四肢筋力低下、足蹠腫脹、嗜眠及び高い死亡率などの目に見えるCHIKV病理発生を生じることが以前に実証されている皮下対鼻腔内ウイルス負荷に対する、CVM1−IgGの防御効力を評価した(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928、Couderc et al.,2008,PLoS Pathog 4:e29)。簡略化のため、試験をCVM1−IgG構築物に集中した。20頭のマウス群がpVax1またはCVM1−IgGの単回投与を受け、半分(すなわち、10頭)には、注射の2日後に皮下または鼻腔内経路を介してCHIKVが負荷された。CVM1−IgGで防御されたマウスは、pVax1注射マウスと比較して、それが皮下ウイルス負荷(P=.0024、図3C)及び鼻腔内ウイルス負荷(P=.0073、図3D)の両方から防御し、全身感染及び粘膜感染に対して防御できることを実証した。
CHIKV Env発現DNAワクチン(CHIKV Env)と比較したCVM1−IgG投与の防御効力を比較する効力研究を、次に実施した。新規コンセンサスに基づいたDNAワクチンが、本発明者の研究所において開発され、マウスにおけるCHIKV負荷に対して、防御を提供することができた。またDNAワクチンは、カニクイザルにおいて適度な細胞免疫応答と、強力な中和抗体応答の両方を誘導した[11,12]。マウス群に、CVM1−IgG、CHIKV Env、またはpVax1の単回注射を投与し、続いて、注射の2日後にウイルスを負荷した。CHIKV EnvまたはpVax1の単回免疫化を受けたマウスは、ウイルス負荷の6日以内に死亡し、一方、CVM1−IgGの単回免疫化は、100%の防御を提供した(図4A)。CVM1−IgGは、明らかに、CHIKV Env DNAワクチンより急速に防御免疫を付与した(P=.0026)。
CHIKV−IgG投与及びCHIKV Env DNAワクチン接種により付与されたインビボ防御免疫の比較
次に、長期CHIKV負荷防御試験を、0日目にCHIKV Env DNAワクチンをワクチン接種した後またはCVM1−IgGを投与した後の35日目に実施した。CHIKV Env DNAワクチンの多重追加免疫送達は、100%の防御を付与し(図4B)、一方、80%の生存率が、CVM1−IgGを投与したマウスにおいて観察された(P=.0007)。誘導された抗体応答の動態は、CVM1−IgGの単回注射の2日以内に測定可能であり、15日目にはピークレベルであり(およそ、1400ng/mL)、検出可能なmAbレベルは、注射後少なくとも45日間にわたって維持された(図6A)。発現は続いているが、これらのレベルは、ピークレベルと比較すると減少しており、実験において注目された部分的な防御を支持している(図4B)。
CVM1−IgGとCHIKV−Env DNAワクチンの共送達(co−delivery)は全身体液性免疫、細胞媒介免疫及びインビボにおける防御を提供する
抗体送達とワクチン接種手法との組み合わせにおける1つの潜在的な問題は、抗体が多くの伝統的なワクチンを中和する可能性があり(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928、Flingai et al.,2015,Sci Rep 5:12616、Muthumani et al.,2015,Sci transl Med 7:301ra132、Laddy et al.,2008,PLoS One 3:e2517)、したがって不適合なプラットフォームであることである。CHIKV負荷の文脈において、マウスの生存率に対するCVM1−IgGとCHIKV Envの共投与(co−administration)の効果も評価した。この実験において、20頭のマウスに、CVM1−IgGの単回用量及びCHIKV Env DNAの3用量を0日目に上に記載されたように投与した。続いて、動物の半分にはCHIKVを2日目に、他の半分には35日目に負荷した。これらの群の生存を時間の関数として追跡した。予想外なことではなく、両方の負荷群は、100%の長期生存を有した(図4C)。特に、2日目のCHIKV負荷実験の結果は、感染に対して防御を媒介するCVM1−IgG試薬の有用性を示し、生存率は、対照(pVax1)動物において、負荷の4日後までにおよそ30%減少している。図4Dは、CVM1−IgG及びCHIKV Env DNAワクチンを受けたマウスに生成された抗CHIKV IgGの経時的なレベルを示し、抗CHIKVヒトIgGは、CVM1−IgGプラスミドにより生成された抗体を表し、抗CHIKVマウスIgGは、CHIKV Envワクチンにより誘導された抗体を表す。ヒトIgGとマウスIgGの両方が検出され、異なる発現動態を示した。初期CHIKV Env DNAワクチン接種の3日後までには、マウスの抗Env抗体レベルは、本質的に0に近づいた(マウス抗CHIKV IgG)。逆に、単回CVM1−IgG注射の3日後には、ヒト抗Env抗体レベルは顕著であった(ヒト抗CHIKV IgG)。これらのデータは、CHIKV負荷の感染及び死亡に対して急速な防御を媒介する、CVM1−IgGの重要性を強調している。
更に、CVM1−IgG、CHIKV Env、またはCVM1−IgG+CHIKV Envが注射された動物において誘導されたT細胞応答を、IFN−γレベルを測定する定量的酵素連結免疫スポットアッセイ(quantitative enzyme−linked immunospot assay)により評価した(図6B)。CHIKV Envは、CVM1−IgGとの共送達にかかわりなく、強いT細胞応答を誘発し、これらの手法には干渉がないことを示している。逆に、CVM1−IgGのみが投与された動物は、予想されたように、T細胞応答を発生しなかった。これらの知見は、CVM1−IgGとCHIKV Env DNAワクチンの両方を、相互干渉を起こすことなく同時に投与することができ、全身体液性及び細胞免疫を介した即時及び長続きする防御を提供することを実証している。
CVM1−IgG投与はCHIKVウイルス量及び炎症促進性サイトカインレベルを低減する
以前の研究は、ウイルス量及び炎症促進性サイトカインレベルを含むCHIKV関連疾患の重篤度と相関関係にある分子を確認した(Ng et al.,2009,PLoS One 4:e4261、Chaaitanya et al.,2011,Viral Immunol 24:265−71)。したがって、これらの疾患関連マーカーをウイルス負荷の初期及び後期の時点で抑制する、CVM1−IgGの能力を評価した。CVM1−IgG、CVM1−Fab、CHIKV Env、またはCVM1−IgG+CHIKV Env DNAワクチンにより免疫化されたマウスは、mAbを生成し、ウイルス量を著しく低減した(図5A)。ウイルス量の低減に加えて、これらのマウスは、対照(pVax1)免疫化マウスと比較して足蹠腫脹を示さず、20日間の実験期間にわたって一貫して体重を増加した(図5B及び5C)。また、CVM1−IgG生成mAb及びCHIKV Env DNAワクチンは、ウイルス負荷の10日後に、pVax1と比較して、CHIKV媒介炎症促進性サイトカイン(すなわち、TNF−α、IL−6及びIL−β)の著しくに低減したレベルを示した(図7)。これらの知見は、CVM1−IgGの単回注射が、CHIKV関連病理を防御ワクチン接種により誘導されるものに匹敵する程度に抑制することを示唆している(Mallilankaraman et al.,2011,PLoS Negl Trop Dis 5:e928)。
生物学的機能性mAbのインビボ急速産生のための最適化DNAプラスミドの電気穿孔媒介送達
結果は、CVM1 IgGの単回用量を注射したマウスが、投与の2日後にウイルス負荷から完全に防御されたこと、一方、CHIKV Env DNAワクチンの単回ワクチン接種後では、おそらく防御免疫を備えるのに十分な時間がないために、感染から生き残ったマウスがいなかったことを実証している。しかし、免疫化レジメンに続く後の時点での負荷では、完全な防御がCHIKV Envによって観察された。類似した防御レベルが、CVM1−IgGの単回用量を投与したマウスにおいて発生したが、防御は、経時的に80%に衰えた。注目すべきことに、CVM1−IgGとCHIKV Envの共送達は、急速で持続的な体液性及び細胞免疫を生じ、組み合わせ手法が相乗的で有益な効果を提供することを実証した。重要なことに、CVM1−IgGとCHIKV Envの共送達は、短期間または長期間の防御免疫応答の発生に関して拮抗的ではなかった。
実施例2−ジカウイルスに対するDNAコード抗体予防法及びDNAワクチン接種により誘発された急速で長期間の免疫
ワクチン接種は、免疫の生成前に誘導期を示すことが知られており、したがって、免疫応答が効果を表す前に感染する時間のすき間がある。ワクチン及び自然免疫応答の利益を、DNA合成抗体またはdMAbを使用した有効な免疫の急速な生成と共に利用する特定の新規手法が、以下に提供される。
生物学的に活性な抗ジカウイルスエンベロープmAb(dMAbと称する)をコードする合成プラスミドの電気穿孔媒介送達を伴う、抗体に基づいた予防法/療法が、新規受動免疫に基づいた戦略により設計され、抗ウイルス効力について、ならびに従来の能動ワクチン接種に固有の欠点を克服する能力について評価される。ZIKV−dMAbの1回の筋肉内注射は、ZIKV−DNAワクチンの能動ワクチン接種より急速に抗体をインビボで産生する。このdMAbは、多様なZIKV臨床分離株を中和し、マウスをウイルス負荷から防御した。両方の組み合わせは、急速であるばかりでなく長寿命の防御をもたらす。
DNAに基づいたdMAb戦略は、新興ウイルス感染に対して急速な防御を誘導し、これをDNAワクチン接種と組み合わせることができ、この新興感染症に対して特有の短期間及び長期間の両方の防御を提供する。これらの試験は、病原体治療及び制御戦略についての示唆を有する。
dMAb IgGの定量化及び結合アッセイ
ELISAアッセイを、ZIKV−dMAbが投与された対象からの血清により実施して、発現動態及び標的抗原結合を定量化する。
dMAb生成IgGの分析
ZIKV感染細胞のIgG発現をウエスタンブロットにより分析する。免疫蛍光分析では、ZIKV感染細胞を共焦点顕微鏡法により目視評価し、定量的または半定量的に分析する。
dMAb DNAプラスミド投与及びインビボ分析
発現動態及び機能性を、対照またはZIKV−dMAbを注射した後の対象において評価した。DNAワクチンを含む研究では、ZIKV−DNAワクチンプラスミドが投与される。
負荷試験
対象は、ZIKV−dMAbまたは対照プラスミドの電気穿孔増強注射を受ける。ZIKV−DNAワクチンは、上に記載されたように送達された。DNAが送達された後、対象には、ZIKVを負荷する。動物を生存及び感染の徴候についてモニターする。血清試料を、サイトカイン定量化及び他の免疫分析のために収集する。血液試料を感染後に収集し、ウイルス血症レベルを測定する。
中和抗体の分析
ZIKV−dMAbが投与された対象の抗ZIKV中和抗体力価を決定する。中和力価は、細胞における細胞変性効果の100%低減を媒介する最高希釈の逆数として計算され得る。
サイトカイン定量化分析
血清が、ZIKV−dMAb及びZIKV−DNAワクチン注射対象から、ならびにZIKV負荷対象から収集される。TNF−α、IL−1β及びIL−6血清サイトカインレベルが測定される。
抗ZIKV dMAbの設計及び発現の確認
抗ZIKV中和mAbから構築された最適化合成プラスミドを、IgG及びFab抗体のために設計した。細胞に、ZIKV−IgGプラスミドまたはZIKV−Fab(VL、VH、もしくは組み合わせ)プラスミドのいずれかを形質移入して、インビトロ発現を確証する。ZIKV−Fab及びZIKV−IgGは筋肉内に抗体を発現し、インビトロにおいて正確に組み立てられ、生物学的に機能していると思われた。
抗ZIKV dMAbのインビボ発現及び定量化
インビトロ発現を確認した後、ZIKV−FabまたはZIKV−IgGが抗ZIKV抗体をインビボで産生する能力を測定する。構築物は両方ともmAbを生成する。対象に、ZIKV−IgGまたはZIKV−Fabのいずれかを投与し、血清抗体レベルを結合ELISAにより評価する。ZIKV−IgG及びZIKV−Fabの両方が注射された後に収集した血清は、ZIKVタンパク質に結合するが、無関係の対照抗原には結合しない。これらのデータは、ZIKV−IgGまたはZIKV−Fab構築物からインビボ産生された抗ZIKV抗体が、従来のように産生された抗原特異的抗体に類似した生物学的特徴を有することを示している。
抗ZIKV dMAb注射対象からの血清におけるインビボ特異性及び広範囲な中和活性
抗ZIKV dMAb生成mAbが結合特異性及び抗ZIKV中和活性について試験される。血清抗体はZIKV感染細胞に結合する。抗ZIKV dMAbプラスミドから生成された抗体には強い特異性がある。
更に、抗ZIKV dMAbを受けた対象の血清における抗ZIKV中和活性を、ZIKV株に対して測定する。抗ZIKV dMAb注射対象の血清は、ZIKV分離株を有効に中和し、単回注射がヒト抗ZIKV IgGの顕著な中和レベルを生じ得ることを実証している。このように、抗ZIKV dMAb構築物によりインビボで産生された抗体は、関連する生物学的活性(すなわち、ZIKVに対する結合及び中和活性)を有する。
抗ZIKV dMAb注射は致死的なZIKV負荷からマウスを防御する
抗ZIKV dMAbから生成された抗体がZIKVへの初期曝露に対して防御を提供するかを決定するため、10頭の対象群が、対照または抗ZIKV dMAbを0日目に受ける。続いて各群には、ウイルスを皮下負荷して、自然ZIKV感染を模倣する。続いて対象の生存及び体重変化を記録する。抗ZIKV dMAbプラスミドは、防御免疫を付与する。
免疫防御の寿命を次に評価する。第2群の対象には、0日目に抗ZIKV dMAbまたは対照プラスミドを注射した後、ZIKVが負荷される。対象を生存についてモニターする。抗ZIKV dMAbは、より永続性のある免疫防御を提供する。
抗ZIKV dMAbは、対照注射対象と比較して、皮下ウイルス負荷及び鼻腔内ウイルス負荷の両方から対象を防御し、抗ZIKV dMAbが全身感染及び粘膜感染を防御し得ることを実証している。
ZIKV DNAワクチン(ZIKV−DNA)と比較した抗ZIKV dMAb投与の防御効力を比較する効力試験を、次に実施する。新規コンセンサスに基づいたDNAワクチンが、本発明者の研究所において開発され、ZIKV負荷に対して防御を提供することができる。またDNAワクチンは、測定可能な細胞免疫応答と、強力な中和抗体応答の両方を誘導した。対象群に、抗ZIKV dMAb、ZIKV−DNA、またはpVax1の単回注射を投与し、続いてウイルスを負荷する。抗ZIKV dMAbは、ZIKV−DNAワクチンより急速に防御免疫を付与する。
抗ZIKV dMAb投与及びZIKV−DNAワクチン接種により付与されるインビボ防御免疫の比較
次に、長期ZIKV負荷防御試験を、0日目にZIKV−DNAワクチンをワクチン接種した後または抗ZIKV dMAbを投与した後に実施した。ZIKV−DNAは、抗ZIKV dMAbより長い防御免疫を付与する。
抗ZIKV dMAb及びZIKV−DNAワクチンの共送達は全身体液性免疫、細胞媒介免疫及びインビボ防御を生じる
抗体送達をワクチン接種手法と組み合わせる1つの潜在的な問題は、抗体が多くの伝統的なワクチンを中和する可能性があり、したがって不適合なプラットフォームであることである。ZIKV負荷の文脈において、対象の生存に対する抗ZIKV dMAbとZIKV−DNAの共投与の効果を評価する。対象には、抗ZIKV dMAb及びZIKV−DNAが0日目に投与される。続いて、一部の動物にはZIKVが2日目に、他には35日目に負荷される。これらの群の生存を時間の関数として追跡する。抗ZIKV dMAbは感染に対する防御を媒介し、生存率は、対照(pVax1)動物では負荷の4日後におよそ30%減少している。抗ZIKV dMAb及びZIKV−DNAワクチンにより誘導されたIgGは、両方とも検出される。抗ZIKV dMAbは、ZIKV負荷による感染及び死亡に対して急速な防御を媒介する。
更に、抗ZIKV dMAb、ZIKV−DNA、または抗ZIKV dMAb+ZIKV−DNAが注射された対象に誘導されたT細胞応答を評価する。ZIKV−DNAは、抗ZIKV dMAbとの共送達にかかわりなく、強いT細胞応答を誘発し、これらの手法には干渉がないことを示している。逆に、抗ZIKV dMAbのみが投与された動物は、T細胞応答を発生していない。抗ZIKV dMAbとZIKV−DNAワクチンの両方を、相互干渉を起こすことなく同時に投与することができ、全身体液性及び細胞免疫を介した即時及び長続きする防御が提供される(図8)。
生物学的機能性mAbのインビボ急速産生のための最適化DNAプラスミドの電気穿孔媒介送達
抗ZIKV dMAbが投与された対象は、投与の直ぐ後のウイルス負荷から完全に防御され、一方、ZIKV−DNAワクチンの単回免疫化の後では、おそらく防御免疫を備えるのに十分な時間がないために、対象は感染から生き残っていない。しかし、免疫化レジメンに続く後の時点での負荷では、ZIKV−DNAは完全な防御を提供している。類似した防御レベルが、抗ZIKV dMAbの単回用量を投与した対象において発生したが、防御は、経時的に衰えた。注目すべきことに、抗ZIKV dMAbとZIKV−DNAの共送達は、急速で持続的な体液性及び細胞免疫を生じ、組み合わせ手法が相加的または相乗的な効果を有し得ることを示唆している。重要なことに、抗ZIKV dMAbとZIKV−DNAの共送達は、短期間または長期間の防御免疫応答の発生に関して拮抗的ではない。
実施例3−エボラウイルスに対するDNAコード抗体予防法及びDNAワクチン接種により誘発された急速で長期間の免疫
ワクチン接種は、免疫の生成前に誘導期を示すことが知られており、したがって、免疫応答が効果を表す前に感染する時間のすき間がある。ワクチン及び自然免疫応答の利益を、DNA合成抗体またはdMabを使用した有効な免疫の急速な生成と共に利用する特定の新規手法が、以下に提供される。
生物学的に活性な抗エボラウイルスエンベロープmAb(dMAbと称する)をコードする合成プラスミドの電気穿孔媒介送達を伴う、抗体に基づいた予防法/療法が、新規受動免疫に基づいた戦略により設計され、抗ウイルス効力について、ならびに従来の能動ワクチン接種に固有の欠点を克服する能力について評価される。EBOV−dMAbの1回の筋肉内注射は、EBOV−DNAワクチンの能動ワクチン接種より急速に抗体をインビボで産生する。このdMAbは、多様なEBOV臨床分離株を中和し、マウスをウイルス負荷から防御した。両方の組み合わせは、急速であるばかりでなく長寿命の防御をもたらす。
DNAに基づいたdMAb戦略は、新興ウイルス感染に対して急速な防御を誘導し、これをDNAワクチン接種と組み合わせることができ、この新興感染症に対して特有の短期間及び長期間の両方の防御を提供する。これらの試験は、病原体治療及び制御戦略についての示唆を有する。
dMAb IgGの定量化及び結合アッセイ
ELISAアッセイを、EBOV−dMAbが投与された対象からの血清により実施して、発現動態及び標的抗原結合を定量化する。
dMAb生成IgGの分析
EBOV感染細胞のIgG発現をウエスタンブロットにより分析する。免疫蛍光分析では、EBOV感染細胞を共焦点顕微鏡法により目視評価し、定量的または半定量的に分析する。
dMAb DNAプラスミド投与及びインビボ分析
発現動態及び機能性を、対照またはEBOV−dMAbを注射した後の対象において評価した。DNAワクチンを含む研究では、EBOV−DNAワクチンプラスミドが投与される。
負荷試験
対象は、EBOV−dMAbまたは対照プラスミドの電気穿孔増強注射を受ける。EBOV−DNAワクチンは、上に記載されたように送達された。DNAが送達された後、対象には、EBOVを負荷する。動物を生存及び感染の徴候についてモニターする。血清試料を、サイトカイン定量化及び他の免疫分析のために収集する。血液試料を感染後に収集し、ウイルス血症レベルを測定する。
中和抗体の分析
EBOV−dMAbが投与された対象の抗EBOV中和抗体力価を決定する。中和力価は、細胞における細胞変性効果の最高希釈媒介100%低減の逆数として計算され得る。
サイトカイン定量化分析
血清は、EBOV−dMAb及びEBOV−DNAワクチン注射対象から、ならびにEBOV負荷対象から収集される。TNF−α、IL−1β及びIL−6血清サイトカインレベルが測定される。
抗EBOV dMAbの設計及び発現の確認
抗EBOV中和mAbから構築された最適化合成プラスミドを、IgG及びFab抗体のために設計した。細胞に、EBOV−IgGプラスミドまたはEBOV−Fab(VL、VH、もしくは組み合わせ)プラスミドのいずれかを形質移入して、インビトロ発現を確証する。EBOV−Fab及びEBOV−IgGは筋肉内に抗体を発現し、インビトロにおいて正確に組み立てられ、生物学的に機能していると思われた。
抗EBOV dMAbのインビボ発現及び定量化
インビトロ発現を確認した後、EBOV−FabまたはEBOV−IgGが抗EBOV抗体をインビボで産生する能力を測定する。構築物は両方ともmAbを生成する。対象に、EBOV−IgGまたはEBOV−Fabのいずれかを投与し、血清抗体レベルを結合ELISAにより評価する。EBOV−IgG及びEBOV−Fabの両方が注射された後に収集した血清は、EBOVタンパク質に結合するが、無関係の対照抗原には結合しない。これらのデータは、EBOV−IgGまたはEBOV−Fab構築物からインビボ産生された抗EBOV抗体が、従来のように産生された抗原特異的抗体に類似した生物学的特徴を有することを示している。
抗EBOV dMAb注射対象からの血清におけるインビボ特異性及び広範囲な中和活性
抗EBOV dMAb生成mAbが結合特異性及び抗EBOV中和活性について試験される。血清抗体はEBOV感染細胞に結合する。抗EBOV dMAbプラスミドから生成された抗体には強い特異性がある。
更に、抗EBOV dMAbを受けた対象の血清における抗EBOV中和活性を、EBOV株に対して測定する。抗EBOV dMAb注射対象の血清は、EBOV分離株を有効に中和し、単回注射がヒト抗EBOV IgGの顕著な中和レベルを生じ得ることを実証している。このように、抗EBOV dMAb構築物によりインビボで産生された抗体は、関連する生物学的活性(すなわち、EBOVに対する結合及び中和活性)を有する。
抗EBOV dMAb注射は致死的なEBOV負荷からマウスを防御する
抗EBOV dMAbから生成された抗体がEBOVへの初期曝露に対して防御を提供するかを決定するため、10頭の対象群が、対照または抗EBOV dMAbを0日目に受ける。続いて各群には、ウイルスを皮下負荷して、自然EBOV感染を模倣する。続いて対象の生存及び体重変化を記録する。抗EBOV dMAbプラスミドは、防御免疫を付与する。
免疫防御の寿命を次に評価する。第2群の対象には、0日目に抗EBOV dMAbまたは対照プラスミドを注射した後、EBOVが負荷される。対象を生存についてモニターする。抗EBOV dMAbは、より永続性のある免疫防御を提供する。
抗EBOV dMAbは、対照注射対象と比較して、皮下ウイルス負荷及び鼻腔内ウイルス負荷の両方から対象を防御し、抗EBOV dMAbが全身感染及び粘膜感染を防御し得ることを実証している。
EBOV DNAワクチン(EBOV−DNA)に対する抗EBOV dMAb投与の防御効力を比較する効力試験を、次に実施する。新規コンセンサスに基づいたDNAワクチンが、本発明者の研究所において開発され、EBOV負荷に対して防御を提供することができる。またDNAワクチンは、測定可能な細胞免疫応答と、強力な中和抗体応答の両方を誘導した。対象群に、抗EBOV dMAb、EBOV−DNA、またはpVax1の単回注射を投与し、続いてウイルスを負荷する。抗EBOV dMAbは、EBOV−DNAワクチンより急速に防御免疫を付与する。
抗EBOV dMAb投与及びEBOV−DNAワクチン接種により付与されたインビボ防御免疫の比較
次に、長期EBOV負荷防御試験を、0日目にEBOV−DNAワクチンをワクチン接種した後または抗EBOV dMAbを投与した後に実施した。EBOV−DNAは、抗EBOV dMAbより長い防御免疫を付与する。
抗EBOV dMAbとEBOV−DNAワクチンの共送達は全身体液性免疫、細胞媒介免疫及びインビボ防御を生じる
抗体送達をワクチン接種手法と組み合わせる1つの潜在的な問題は、抗体が多くの伝統的なワクチンを中和する可能性があり、したがって不適合なプラットフォームであることである。EBOV負荷の文脈において、対象の生存に対する抗EBOV dMAbとEBOV−DNAの共投与の効果を評価する。対象には、抗EBOV dMAb及びEBOV−DNAが0日目に投与される。続いて、一部の動物にはEBOVが2日目に、他には35日目に負荷される。これらの群の生存を時間の関数として追跡する。抗EBOV dMAbは感染に対する防御を媒介し、生存率は、対照(pVax1)動物では負荷の4日後におよそ30%減少している。抗EBOV dMAb及びEBOV−DNAワクチンにより誘導されたIgGは、両方とも検出される。抗EBOV dMAbは、EBOV負荷による感染及び死亡に対して急速な防御を媒介する。
更に、抗EBOV dMAb、EBOV−DNA、または抗EBOV dMAb+EBOV−DNAが注射された対象に誘導されたT細胞応答を評価する。EBOV−DNAは、抗EBOV dMAbとの共送達にかかわりなく、強いT細胞応答を誘発し、これらの手法には干渉がないことを示している。逆に、抗EBOV dMAbのみが投与された動物は、T細胞応答を発生していない。抗EBOV dMAbとEBOV−DNAワクチンの両方を、相互干渉を起こすことなく同時に投与することができ、全身体液性及び細胞免疫を介した即時及び長続きする防御が提供される。
生物学的機能性mAbのインビボ急速産生のための最適化DNAプラスミドの電気穿孔媒介送達
抗EBOV dMAbが投与された対象は、投与の直ぐ後のウイルス負荷から完全に防御され、一方、EBOV−DNAワクチンの単回免疫化の後では、おそらく防御免疫を備えるのに十分な時間がないために、対象は感染から生き残っていない。しかし、免疫化レジメンに続く後の時点での負荷では、EBOV−DNAは完全な防御を提供している。類似した防御レベルが、抗EBOV dMAbの単回用量を投与した対象において発生したが、防御は、経時的に衰えた。注目すべきことに、抗EBOV dMAbとEBOV−DNAの共送達は、急速で持続的な体液性及び細胞免疫を生じ、組み合わせ手法が相加的または相乗的な効果を有し得ることを示唆している。重要なことに、抗EBOV dMAbとEBOV−DNAの共送達は、短期間または長期間の防御免疫応答の発生に関して拮抗的ではない。
実施例4−マールブルグウイルスに対するDNAコード抗体予防法及びDNAワクチン接種により誘発された急速で長期間の免疫
ワクチン接種は、免疫の生成前に誘導期を示すことが知られており、したがって、免疫応答が効果を表す前に感染する時間のすき間がある。ワクチン及び自然免疫応答の利益を、DNA合成抗体またはdMAbを使用した有効な免疫の急速な生成と共に利用する特定の新規手法が、以下に提供される。
生物学的に活性な抗マールブルグウイルス(MARV)mAb(dMAbと称する)をコードする合成プラスミドの電気穿孔媒介送達を伴う、抗体に基づいた予防法/療法が、新規受動免疫に基づいた戦略により設計され、抗ウイルス効力について、ならびに従来の能動ワクチン接種に固有の欠点を克服する能力について評価される。MARV−dMAbの1回の筋肉内注射は、MARV−DNAワクチンの能動ワクチン接種より急速に抗体をインビボで産生する。このdMAbは、多様なMARV臨床分離株を中和し、マウスをウイルス負荷から防御した。両方の組み合わせは、急速であるばかりでなく長寿命の防御をもたらす。
DNAに基づいたdMAb戦略は、新興ウイルス感染に対して急速な防御を誘導し、これをDNAワクチン接種と組み合わせることができ、この新興感染症に対して特有の短期間及び長期間の両方の防御を提供する。これらの試験は、病原体治療及び制御戦略についての示唆を有する。
dMAb IgGの定量化及び結合アッセイ
ELISAアッセイを、MARV−dMAbが投与された対象からの血清により実施して、発現動態及び標的抗原結合を定量化する。
dMAb生成IgGの分析
MARV感染細胞のIgG発現をウエスタンブロットにより分析する。免疫蛍光分析では、MARV感染細胞を共焦点顕微鏡法により目視評価し、定量的または半定量的に分析する。
dMAb DNAプラスミド投与及びインビボ分析
発現動態及び機能性を、対照またはMARV−dMAbを注射した後の対象において評価した。DNAワクチンを含む研究では、MARV−DNAワクチンプラスミドが投与される。
負荷試験
対象は、MARV−dMAbまたは対照プラスミドの電気穿孔増強注射を受ける。MARV−DNAワクチンは、上に記載されたように送達された。DNAが送達された後、対象には、MARVを負荷する。動物を生存及び感染の徴候についてモニターする。血清試料を、サイトカイン定量化及び他の免疫分析のために収集する。血液試料を感染後に収集し、ウイルス血症レベルを測定する。
中和抗体の分析
MARV−dMAbが投与された対象の抗MARV中和抗体力価を決定する。中和力価は、細胞における細胞変性効果の100%低減を媒介する最高希釈の逆数として計算され得る。
サイトカイン定量化分析
血清は、MARV−dMAb及びMARV−DNAワクチン注射対象から、ならびにMARV負荷対象から収集される。TNF−α、IL−1β及びIL−6血清サイトカインレベルが測定される。
抗MARV dMAbの設計及び発現の確認
抗MARV中和mAbから構築された最適化合成プラスミドを、IgG及びFab抗体のために設計した。細胞に、MARV−IgGプラスミドまたはMARV−Fab(VL、VH、もしくは組み合わせ)プラスミドのいずれかを形質移入して、インビトロ発現を確証する。MARV−Fab及びMARV−IgGは筋肉内に抗体を発現し、インビトロにおいて正確に組み立てられ、生物学的に機能していると思われた。
抗MARV dMAbのインビボ発現及び定量化
インビトロ発現を確認した後、MARV−FabまたはMARV−IgGが抗MARV抗体をインビボで産生する能力を測定する。構築物は両方ともmAbを生成する。対象に、MARV−IgGまたはMARV−Fabのいずれかを投与し、血清抗体レベルを結合ELISAにより評価する。MARV−IgG及びMARV−Fabの両方が注射された後に収集した血清は、MARVタンパク質に結合するが、無関係の対照抗原には結合しない。これらのデータは、MARV−IgGまたはMARV−Fab構築物からインビボ産生された抗MARV抗体が、従来のように産生された抗原特異的抗体に類似した生物学的特徴を有することを示している。
抗MARV dMAb注射対象からの血清におけるインビボ特異性及び広範囲な中和活性
抗MARV dMAb生成mAbが結合特異性及び抗MARV中和活性について試験される。血清抗体はMARV感染細胞に結合する。抗MARV dMAbプラスミドから生成された抗体には強い特異性がある。
更に、抗MARV dMAbを受けた対象の血清における抗MARV中和活性を、MARV株に対して測定する。抗MARV dMAb注射対象の血清は、MARV分離株を有効に中和し、単回注射がヒト抗MARV IgGの顕著な中和レベルを生じ得ることを実証している。このように、抗MARV dMAb構築物によりインビボで産生された抗体は、関連する生物学的活性(すなわち、MARVに対する結合及び中和活性)を有する。
抗MARV dMAb注射は致死的なMARV負荷からマウスを防御する
抗MARV dMAbから生成された抗体がMARVへの初期曝露に対して防御を提供するかを決定するため、10頭の対象群が、対照または抗MARV dMAbを0日目に受ける。続いて各群には、ウイルスを皮下負荷して、自然MARV感染を模倣する。続いて対象の生存及び体重変化を記録する。抗MARV dMAbプラスミドは、防御免疫を付与する。
免疫防御の寿命を次に評価する。第2群の対象には、0日目に抗MARV dMAbまたは対照プラスミドを注射した後、MARVを負荷した。対象を生存についてモニターする。抗MARV dMAbは、より永続性のある免疫防御を提供する。
抗MARV dMAbは、対照注射対象と比較して、皮下ウイルス負荷及び鼻腔内ウイルス負荷の両方から対象を防御し、抗MARV dMAbが全身感染及び粘膜感染を防御し得ることを実証している。
MARV DNAワクチン(MARV−DNA)に対する抗MARV dMAb投与の防御効力を比較する効力試験を、次に実施する。新規コンセンサスに基づいたDNAワクチンが、本発明者の研究所において開発され、MARV負荷に対して防御を提供することができる。またDNAワクチンは、測定可能な細胞免疫応答と、強力な中和抗体応答の両方を誘導した。対象群に、抗MARV dMAb、MARV−DNA、またはpVax1の単回注射を投与し、続いてウイルスを負荷する。抗MARV dMAbは、MARV−DNAワクチンより急速に防御免疫を付与する。
抗MARV dMAb投与及びMARV−DNAワクチン接種により付与されたインビボ防御免疫の比較
次に、長期MARV負荷防御試験を、0日目にMARV−DNAワクチンをワクチン接種した後または抗MARV dMAbを投与した後に実施した。MARV−DNAは、抗MARV dMAbより長い防御免疫を付与する。
抗MARV dMAbとMARV−DNAワクチンの共送達は全身体液性免疫、細胞媒介免疫及びインビボ防御を生じる
抗体送達をワクチン接種手法と組み合わせる1つの潜在的な問題は、抗体が多くの伝統的なワクチンを中和する可能性があり、したがって不適合なプラットフォームであることである。MARV負荷の文脈において、対象の生存に対する抗MARV dMAbとMARV−DNAの共投与の効果を評価する。対象には、抗MARV dMAb及びMARV−DNAが0日目に投与される。続いて、一部の動物にはMARVが2日目に、他には35日目に負荷される。これらの群の生存を時間の関数として追跡する。抗MARV dMAbは感染に対する防御を媒介し、生存率は、対照(pVax1)動物では負荷の4日後におよそ30%減少している。抗MARV dMAb及びMARV−DNAワクチンにより誘導されたIgGは、両方とも検出される。抗MARV dMAbは、MARV負荷による感染及び死亡に対して急速な防御を媒介する。
更に、抗MARV dMAb、MARV−DNA、または抗MARV dMAb+MARV−DNAが注射された対象に誘導されたT細胞応答を評価する。MARV−DNAは、抗MARV dMAbとの共送達にかかわりなく、強いT細胞応答を誘発し、これらの手法には干渉がないことを示している。逆に、抗MARV dMAbのみが投与された動物は、T細胞応答を発生していない。抗MARV dMAbとMARV−DNAワクチンの両方を、相互干渉を起こすことなく同時に投与することができ、全身体液性及び細胞免疫を介した即時及び長続きする防御が提供される。
生物学的機能性mAbのインビボ急速産生のための最適化DNAプラスミドの電気穿孔媒介送達
抗MARV dMAbが投与された対象は、投与の直ぐ後のウイルス負荷から完全に防御され、一方、MARV−DNAワクチンの単回免疫化の後では、おそらく防御免疫を備えるのに十分な時間がないために、対象は感染から生き残っていない。しかし、免疫化レジメンに続く後の時点での負荷では、MARV−DNAは完全な防御を提供している。類似した防御レベルが、抗MARV dMAbの単回用量を投与した対象において発生したが、防御は、経時的に衰えた。注目すべきことに、抗MARV dMAbとMARV−DNAの共送達は、急速で持続的な体液性及び細胞免疫を生じ、組み合わせ手法が相加的または相乗的な効果を有し得ることを示唆している。重要なことに、抗MARV dMAbとMARV−DNAの共送達は、短期間または長期間の防御免疫応答の発生に関して拮抗的ではない。
実施例5−インフルエンザに対するDNAコード抗体予防法及びDNAワクチン接種により誘発された急速で長期間の免疫
ワクチン接種は、免疫の生成前に誘導期を示すことが知られており、したがって、免疫応答が効果を表す前に感染する時間のすき間がある。ワクチン及び自然免疫応答の利益を、DNA合成抗体またはdMAbを使用した有効な免疫の急速な生成と共に利用する特定の新規手法が、以下に提供される。
生物学的に活性な抗インフルエンザウイルス(Flu)mAb(dMAbと称する)をコードする合成プラスミドの電気穿孔媒介送達を伴う、抗体に基づいた予防法/療法が、新規受動免疫に基づいた戦略により設計され、抗ウイルス効力について、ならびに従来の能動ワクチン接種に固有の欠点を克服する能力について評価される。Flu−dMAbの1回の筋肉内注射は、Flu−DNAワクチンの能動ワクチン接種より急速に抗体をインビボで産生する。このdMAbは、多様なFlu臨床分離株を中和し、マウスをウイルス負荷から防御した。両方の組み合わせは、急速であるばかりでなく長寿命の防御をもたらす。
DNAに基づいたdMAb戦略は、新興ウイルス感染に対して急速な防御を誘導し、これをDNAワクチン接種と組み合わせることができ、この新興感染症に対して特有の短期間及び長期間の両方の防御を提供する。これらの試験は、病原体治療及び制御戦略についての示唆を有する。
dMAb IgGの定量化及び結合アッセイ
ELISAアッセイを、Flu−dMAbが投与された対象からの血清により実施して、発現動態及び標的抗原結合を定量化する。
dMAb生成IgGの分析
Flu感染細胞のIgG発現をウエスタンブロットにより分析する。免疫蛍光分析では、Flu感染細胞を共焦点顕微鏡法により目視評価し、定量的または半定量的に分析する。
dMAb DNAプラスミド投与及びインビボ分析
発現動態及び機能性を、対照またはFlu−dMAbを注射した後の対象において評価した。DNAワクチンを含む研究では、Flu−DNAワクチンプラスミドが投与される。
負荷試験
対象は、Flu−dMAbまたは対照プラスミドの電気穿孔増強注射を受ける。Flu−DNAワクチンは、上に記載されたように送達された。DNAが送達された後、対象にはFluを負荷する。動物を生存及び感染の徴候についてモニターする。血清試料を、サイトカイン定量化及び他の免疫分析のために収集する。血液試料を感染後に収集し、ウイルス血症レベルを測定する。
中和抗体の分析
Flu−dMAbが投与された対象の抗Flu中和抗体力価を決定する。中和力価は、細胞における細胞変性効果の100%低減を媒介する最高希釈の逆数として計算され得る。
サイトカイン定量化分析
血清は、Flu−dMAb及びFlu−DNAワクチン注射対象から、ならびにFlu負荷対象から収集される。TNF−α、IL−1β及びIL−6血清サイトカインレベルが測定される。
抗Flu dMAbの設計及び発現の確認
抗Flu中和mAbから構築された最適化合成プラスミドを、IgG及びFab抗体のために設計した。細胞に、Flu−IgGプラスミドまたはFlu−Fab(VL、VH、もしくは組み合わせ)プラスミドのいずれかを形質移入して、インビトロ発現を確証する。Flu−Fab及びFlu−IgGは筋肉内に抗体を発現し、インビトロにおいて正確に組み立てられ、生物学的に機能していると思われた。
抗Flu dMAbのインビボ発現及び定量化
インビトロ発現を確認した後、Flu−FabまたはFlu−IgGが抗Flu抗体をインビボで産生する能力を測定する。構築物は両方ともmAbを生成する。対象に、Flu−IgGまたはFlu−Fabのいずれかを投与し、血清抗体レベルを結合ELISAにより評価する。Flu−IgG及びFlu−Fabの両方が注射された後に収集した血清は、Fluタンパク質に結合するが、無関係の対照抗原には結合しない。これらのデータは、Flu−IgGまたはFlu−Fab構築物からインビボ産生された抗Flu抗体が、従来のように産生された抗原特異的抗体に類似した生物学的特徴を有することを示している。
抗Flu dMAb注射対象からの血清におけるインビボ特異性及び広範囲な中和活性
抗Flu dMAb生成mAbが結合特異性及び抗Flu中和活性について試験される。血清抗体はFlu感染細胞に結合する。抗Flu dMAbプラスミドから生成された抗体には強い特異性がある。
更に、抗Flu dMAbを受けた対象の血清における抗Flu中和活性を、Flu株に対して測定する。抗Flu dMAb注射対象の血清は、Flu分離株を有効に中和し、単回注射がヒト抗Flu IgGの顕著な中和レベルを生じ得ることを実証している。このように、抗Flu dMAb構築物によりインビボで産生された抗体は、関連する生物学的活性(すなわち、Fluに対する結合及び中和活性)を有する。
抗Flu dMAb注射は致死的なFlu負荷からマウスを防御する
抗Flu dMAbから生成された抗体がFluへの初期曝露に対して防御を提供するかを決定するため、10頭の対象群が、対照または抗Flu dMAbを0日目に受ける。続いて各群には、ウイルスを皮下負荷して、自然Flu感染を模倣する。続いて対象の生存及び体重変化を記録する。抗Flu dMAbプラスミドは、防御免疫を付与する。
免疫防御の寿命を次に評価する。第2群の対象には、0日目に抗Flu dMAbまたは対照プラスミドを注射した後、Fluを負荷した。対象を生存についてモニターする。抗Flu dMAbは、より永続性のある免疫防御を提供する。
抗Flu dMAbは、対照注射対象と比較して、皮下ウイルス負荷及び鼻腔内ウイルス負荷の両方から対象を防御し、抗Flu dMAbが全身感染及び粘膜感染を防御し得ることを実証している。
Flu DNAワクチン(Flu−DNA)に対する抗Flu dMAb投与の防御効力を比較する効力試験を、次に実施する。新規コンセンサスに基づいたDNAワクチンが、本発明者の研究所において開発され、Flu負荷に対して防御を提供することができる。またDNAワクチンは、測定可能な細胞免疫応答と、強力な中和抗体応答の両方を誘導した。対象群に、抗Flu dMAb、Flu−DNA、またはpVax1の単回注射を投与し、続いてウイルスを負荷する。抗Flu dMAbは、Flu−DNAワクチンより急速に防御免疫を付与する。
抗Flu dMAb投与及びFlu−DNAワクチン接種により付与されたインビボ防御免疫の比較
次に、長期Flu負荷防御試験を、0日目にFlu−DNAワクチンをワクチン接種した後または抗Flu dMAbを投与した後に実施した。Flu−DNAは、抗Flu dMAbより長い防御免疫を付与する。
抗Flu dMAbとFlu−DNAワクチンの共送達は全身体液性免疫、細胞媒介免疫及びインビボ防御を生じる
抗体送達をワクチン接種手法と組み合わせる1つの潜在的な問題は、抗体が多くの伝統的なワクチンを中和する可能性があり、したがって不適合なプラットフォームであることである。Flu負荷の文脈において、対象の生存に対する抗Flu dMAbとFlu−DNAの共投与の効果を評価する。対象には、抗Flu dMAb及びFlu−DNAが0日目に投与される。続いて、一部の動物にはFluが2日目に、他には35日目に負荷される。これらの群の生存を時間の関数として追跡する。抗Flu dMAbは感染に対する防御を媒介し、生存率は、対照(pVax1)動物では負荷の4日後におよそ30%減少している。抗Flu dMAb及びFlu−DNAワクチンにより誘導されたIgGは、両方とも検出される。抗Flu dMAbは、Flu負荷による感染及び死亡に対して急速な防御を媒介する。
更に、抗Flu dMAb、Flu−DNA、または抗Flu dMAb+Flu−DNAが注射された対象に誘導されたT細胞応答を評価する。Flu−DNAは、抗Flu dMAbとの共送達にかかわりなく、強いT細胞応答を誘発し、これらの手法には干渉がないことを示している。逆に、抗Flu dMAbのみが投与された動物は、T細胞応答を発生していない。抗Flu dMAbとFlu−DNAワクチンの両方を、相互干渉を起こすことなく同時に投与することができ、全身体液性及び細胞免疫を介した即時及び長続きする防御が提供される。
生物学的機能性mAbのインビボ急速産生のための最適化DNAプラスミドの電気穿孔媒介送達
抗Flu dMAbが投与された対象は、投与の直ぐ後のウイルス負荷から完全に防御され、一方、Flu−DNAワクチンの単回免疫化の後では、おそらく防御免疫を備えるのに十分な時間がないために、対象は感染から生き残っていない。しかし、免疫化レジメンに続く後の時点での負荷では、Flu−DNAは完全な防御を提供している。類似した防御レベルが、抗Flu dMAbの単回用量を投与した対象において発生したが、防御は、経時的に衰えた。注目すべきことに、抗Flu dMAbとFlu−DNAの共送達は、急速で持続的な体液性及び細胞免疫を生じ、組み合わせ手法が相加的または相乗的な効果を有し得ることを示唆している。重要なことに、抗Flu dMAbとFlu−DNAの共送達は、短期間または長期間の防御免疫応答の発生に関して拮抗的ではない。
実施例5−機能性抗ジカ「DNAモノクローナル抗体」(DMAb)
本明細書に提示されている試験は、プラスミドDNAの筋肉内電気穿孔を介した機能性抗ジカ「DNAモノクローナル抗体」(DMAb)の生成を実証する。抗ジカモノクローナル抗体のコドン最適化可変領域DNA配列を、ヒトIgG1定量ドメインに合成した。プラスミドDNAコード抗体を、C3Hマウスに送達した。この試験は、現存する生物学的療法の代替案としてDMAbを支持するものである。
ZIKV−Env(ZIKV−E)タンパク質は、融合ループを有する505アミノ酸タンパク質である(図9)。ZIKV−Eタンパク質に対する抗体が、重鎖及び軽鎖を発現するDNAモノクローナル抗体(dMAb)を介して、インビボで発現される(図10)。ZIKV−Env特異的モノクローナル抗体の1C2A6、1D4G7、2B7D7、3F12E9、4D6E8、5E6D9、6F9D1、9D10F4、8A9F9及び9F7E1は、それぞれ、インビトロでZIKV−Envと結合する(図11及び図12)。モノクローナル抗体は、V及びV鎖の両方において様々な程度の配列相同性を示す(図13〜15)。1D4G7の大きなVH CDR3を明確に見ることができ、他のCDR及びフレームワーク領域における他のいくつかの異なる折りたたみも同様である。3F12E9の配列多様性にもかかわらず、全体的な配列及び立体配置は、1D4G7よりも、1C2A6、8D10F4及び8A9F9に一層近い(図15)。1D4G7は、大きなCDR3ループに起因してVHとVLドメインの間に間隙を欠いている。配列類似性は構造的類似性につながり、それによって全体的なCDR立体配置及び分子形状は、前に示されたクラスター形成に従って保存される(図16)。1C2A6は、表面に露出したCDRから遠位に遊離CYS残基を有する。別の潜在的に関連する差が、VH FR2領域に生じている。この残基は、CDR立体配置に直接関与していないが、局所的な残基の詰め込みに影響を与える。2つの変化が、IMGT確定CDR領域内に生じている。VLの変化(F、F、S)は、VL−VH界面に直接影響を与えている(図17)。遊離CYSは、分子表面に、高度に修飾できる化学基を露出させて残す(図18)。開発可能性指数は1D4G7が最高であり、多数の非極性残基を含有する長いCDR3ループに起因する可能性が非常に高い。しかし過去の経験に基づいて、このこと自体が問題であるとは思われない(図19)。高い類似度に基づいて、1C2A6、8D10F4及び8A9F9は、同じ基本様式で同じエピトープと結合する可能性が高い。3つの配列における小さな差には、1C2A6に露出した遊離CYS残基及び8D10F4のVH−VL界面において予測されるパイ相互作用の数の減少が含まれる。3F12E9は、CDR領域において1C2A6、8D10F4及び8A9F9に類似性を有するが、いくつかの重要な差も有する。mAb 1D4G7は、上に記述された他のmAbと異なる様式により結合する、または完全に異なるエピトープと結合する可能性が高い。
実施例6−受動抗体移入及びprMEnv DNAワクチンによる能動免疫化を介したZIKV感染及び病理発生に対するインビボ防御
この試験では、ZIKVのプレメンブレン+エンベロープタンパク質(pre−membrane+envelope protein)(prMEnv)を標的にする新規の合成DNAワクチンを生成し、インビボ効力を評価した。プラスミド構築物の初期のインビトロ発生及び評価試験に続いて、マウス及び非ヒト霊長類を、電気穿孔媒介増強DNA送達によって、このprMEnv DNAに基づいた免疫原で免疫化した。ワクチン接種した動物は、抗原特異的細胞及び体液性免疫及び中和活性を生成することが見出された。インターフェロン(IFN)−α/βの受容体を欠いている(IFNAR−/−と称する)マウスでは、このDNAワクチンによる免疫化は、インビボウイルス負荷の後、脳組織におけるウイルス病理の予防に加えて、感染関連体重減少または死亡に対して100%の防御を誘導した。加えて、非ヒト霊長類抗ZIKV免疫血清の受動移入は、続くウイルス負荷に対してIFNAR−/−マウスを防御した。発病マウスモデルにおけるこのZIKVワクチンの最初の試験は、ZIKV感染においてprMEを標的にする免疫応答の重要性を支持し、このワクチン手法の追加的な研究が、ヒトにおけるZIKVの制御にとって重要であり得ることを示唆している。
細胞、ウイルス及び動物
ヒト胎児由来腎臓293T(American Type Culture Collection(ATCC)番号CRL−N268、Manassas,VA,USA)及びベロCCL−81(ATCC番号CCL−81)細胞を、10%のウシ胎児血清(FBS)、ならびに1%のペニシリン及びストレプトマイシンを補充したDMEM(ダルベッコー修飾イーグル培地、Gibco−Q3、Invitrogen)に維持し、コンフルエンスの時点で継代させた。ZIKVウイルス株MR766(Dr.Susan Weissからの寛大な贈り物)及びPR209(Bioqual,MD)を、ベロ細胞において増幅させ、貯蔵物を標準的なプラークアッセイによってベロ細胞に滴定した。5〜6週齢の雌C57BL/6(The Jackson Laboratory)及びIFNAR-/-(MMRRC貯蔵所−The Jackson Laboratory)マウスを収容し、National Institutes of Health,Wistar and the Public Health Agency of Canada IACUC(Institutional Animal Care and Use Committee)の指針に従って、温度制御光周期施設において治療/ワクチン接種した。
RMを収容し、Bioqual,MD,USAにおいて治療/ワクチン接種した。この試験を、Guide for the Care and Use of Laboratory Animals of the NIH,the Office of Animal Welfare及びU.S.Department of Agricultureに記載されている推奨に厳密に従って行った。全ての動物の免疫化治療は、Bioqual Animal Care and Use Committee(IACUC)によって承認された。Bioqualは、American Association for Accreditation of Laboratory Animal Careにより公認されている。全ての手順は、獣医師の監督下において、訓練を受けた人員によってケタミン麻酔をかけて実施され、動物の福祉を保護するため及び苦痛を最小限にするために「Weatherall report for the use of non−human primates」の推奨に従って全ての努力が成された。動物を、社会的やり取りが可能なように個別の霊長類ケージに隣接し、湿度、温度及び光(12時間の明/12時間の暗サイクル)の制御条件下で収容した。食餌及び水は自由に入手可能であった。動物を1日2回モニターし、市販のサル用固形飼料、菓子(treats)及び果物を、訓練を受けた人員によって1日2回与えた。
ZIKV−prME DNAワクチンの構築
ZIKV−prMEプラスミドDNA構築物は、膜(prM)+エンベロープ(E)の全長前駆体をコードし、カプシドタンパク質が合成された。コンセンサス戦略を使用し、コンセンサス配列を、現在のZIKV prMEタンパク質配列の整列によって決定した。ワクチン挿入物を、ヒトにおける発現を増強するために遺伝子最適化(すなわち、コドン及びRNA最適化)し、IgEリーダー配列を付加して、発現を促進させた。構築物は、市販(Genscript,NJ,USA)の合成物であり、以前に記載されたように、サイトメガロウイルス前初期プロモーターの制御下で修飾pVax1発現ベクターにサブクローン化した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。最終構築物をZIKV−prMEワクチンと呼び、対照プラスミド骨格はpVax1である。加えて、MR766(DQ859059.1)及び2016ブラジル(AMA12084.1)大流行株のprM及びE遺伝子をコードする多数の他の適合DNA構築物も、更なる評価のために設計した。DNA構築物の大規模増幅をInovio Pharmaceuticals Inc.(Plymouth Meeting,PA,USA)において実施し、精製プラスミドDNAを免疫化のために水中で配合した。DNA挿入物のサイズをアガロースゲル電気泳動によって確認した。系統発生分析を、MEGAバージョン5ソフトウエア(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)を使用してClustalWの多重整列によって実施した。
DNA免疫化及び電気穿孔媒介送達増強
雌C57BL/6マウス(6〜8週齢)及びIFNAR-/-マウス(5〜6週齢)を、総体積が20〜30μlの水中の25μgのDNAをインビボ電気穿孔送達により前脛骨筋に送達することによって免疫化した。インビボ電気穿孔を、CELLECTRA適応型定電流電気穿孔装置(Inovio Pharmaceuticals)により、DNA注射の直後に同じ部位に送達した。三叉CELLECTRA低侵襲装置を、筋肉の中に約2mm挿入した。方形波パルスが、26ゲージソリッドステンレス鋼電極から構成される三角形3電極アレイから送達され、0.1アンプの2つの定電流パルスが、1秒遅れの間隔で52μs/パルスにより送達された。電気穿孔の使用に関する更なるプロトコールは、以前に詳細に記載されている(Flingai et al.,2015,Sci Rep 5:12616)。マウスを2週間間隔で3回免疫化し、最終の免疫化の1週間後に殺処分した。血液を、細胞及び体液性免疫応答の分析のため、それぞれの免疫化の後に収集した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。カニクイザル免疫原性試験:5頭のカニクイザルを、2mgのZIKV−prMEワクチンにより5週間間隔で2回、2つの部位で皮内免疫化した。マウス免疫化において記載されたものと同じ装置を使用して、電気穿孔を直後に送達した。
ウエスタンブロット分析
インビトロ発現試験では、GeneJammer試薬を製造会社(Agilent)のプロトコールに従って使用して、形質移入を実施した。簡潔には、細胞を35mm皿に50%集密に増殖させ、1μgのZIKV−prMEワクチンを形質移入した。細胞を形質移入の2日後に収集し、PBSで2回洗浄し、細胞溶解緩衝液(Cell Signaling Technology)で溶解した。ウエスタンブロットを使用して、採取した細胞溶解産物におけるZIKV−prMEタンパク質の発現、ならびに、抗フラビウイルス、またはZIKV−prMEワクチン接種マウスの免疫血清のいずれかの使用によるマウス及びRMの血清の免疫特異性について、以前に記載されたように確証した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。簡潔には、3〜12%のBis−TrisNuPAGEゲル(Life Technologies)に、5μgまたは1μgのZIKVエンベロープ組み換えタンパク質(rZIKV−E)、形質移入細胞溶解産物または上澄み及びOdysseyタンパク質Molecular Weight Marker(製品番号928−40000)を装填した。ゲルを、MOPS緩衝液により200Vで50分間作動させた。タンパク質を、iBlot 2 Gel Transfer Device(Life Technologies)の使用によってニトロセルロース膜に移入した。膜を、PBS Odyssey遮断緩衝液(LI−COR Biosciences)により室温で1時間遮断した。ワクチン発現を検出するため、抗フラビウイルス群抗原(MAB10216−クローンD1−4G2−4−15)抗体を、1:500に希釈し、マウス及びRMの免疫血清を、0.2%のTween 20(Bio−Rad)を有するOdyssey遮断緩衝液で1:50に希釈し、膜と共に4℃で一晩インキュベートした。膜をPBSTで洗浄し、次に適切な二次抗体(ヤギ抗マウスIRDye680CW、LI−COR Biosciences)をマウス血清及びフラビウイルス抗体と共に、ならびにヤギ抗ヒトIRDye800CW(LI−COR Biosciences)をRM血清と共に、マウス血清では1:15,000の希釈と共に、室温で1時間インキュベートした。洗浄した後、膜をOdyssey赤外線画像装置(LI−COR Biosciences)で画像化した。
免疫蛍光アッセイ
免疫蛍光アッセイでは、細胞をカバースリップにおいて増殖させ、5μgのZIKV−prMEワクチンを形質移入した。形質移入の2日後、細胞を4%パラホルムアルデヒドに15分間固定した。次に非特異的結合を、PBSに希釈した正常なヤギ血清により室温で1時間遮断した。次にスライドをPBSで5分間洗浄し、続いて免疫化マウス又はRMの血清の1:100の希釈と共に4℃で一晩インキュベートした。スライドを上に記載されたように洗浄し、適切な二次抗体(マウス血清ではヤギ抗マウスIgGAF488及びRM血清ではヤギ抗ヒトIgG−AF488、Sigma)の1:200希釈と共に室温で1時間インキュベートした。洗浄した後、DAPIを有するFlouroshield封入培地(mounting media)(Abcam)を添加して、全ての細胞の核を染色した。その後、カバースリップを載せ、スライドを顕微鏡で観察した(EVOS Cell Imaging Systems、Life Technologies)(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。加えて、ベロ、SK−N−SH又はU87−MB細胞を4チャンバー組織培養処理ガラススライドにおいて増殖させ、RM免疫血清(1:200)とプレインキュベートした/しなかったZIKV−MR766またはPR209を0.01のMOIで感染させ、パンフラビウイルス抗体を記載されたように使用して、ZIKV感染の4日後に染色した(Rossi et al.,2016,J Rop Med Hyg 94:1362−9)。
病理組織学分析
病理組織学のため、ホルマリン固定パラフィン包埋脳組織を厚さ5μmの矢状切片に切断して、Superfrost顕微鏡スライド(Fisher Scientific)に載せ、37℃で一晩ベーキングした。キシレンを2回交換して、切片を脱パラフィン処理し、100%、90%、次に70%のエタノールに浸漬して再水和した。切片では、Harrisヘマトキシリン(Surgipath)を使用して、核構造を2分間染色し、続いて1%の酸アルコール(Surgipath)により分化させ、Scott水道水で2分間処理した。続いて切片では、エオシン(Surgipath)を使用して、細胞質構造を2分間対比染色した。スライドを70%、90%及び100%のエタノールで再水和し、キシレンで清浄にし、Permount(Fisher Scientific)を使用して取り付けた。
脾細胞及びPBMC単離
脾細胞の単一細胞懸濁液を、全てのマウスから調製した。簡潔には、マウスの脾臓を、10%FBS(R10)が補充された5mlのRPMI 1640に個別に収集し、次に、Stomacher 80パドルブレンダー(A.J.Seward and Co.Ltd.)により高速で30秒間処理した。処理された脾臓試料を45mmのナイロンフィルターで濾過し、次に1,500gにより4℃で10分間遠心分離した。細胞ペレットを、5mlのACK(アンモニウム−塩化物−カリウム)溶解緩衝液(Life Technologies)に室温で5分間再懸濁し、次にPBSを加えて、反応を停止させた。試料を再び1,500gにより4℃で10分間遠心分離した。細胞ペレットをR10に再懸濁し、次に、ELISpotアッセイ及びフローサイトメトリー分析に使用する前に45mmのナイロンフィルターに通した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。RMでは、血液(各時点で20ml)をEDTA管に収集し、Accuspin管を用いる標準的なFicoll−Hypaque手順(Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USA)を使用して、PBMCを単離した。5ミリリットルの血液も、血清を単離する各時点において血清管に収集した。
フローサイトメトリー及び細胞内サイトカイン染色アッセイ
脾細胞を96ウエルプレート(2×10/ウエル)に加え、Protein Transport Inhibitor Cocktail(ブレフェルジンA及びモネンシン、eBioscience)の存在下、ZIKV−prMEプールペプチドにより37℃/5%CO2で5時間刺激した。細胞刺激カクテル(+タンパク質輸送阻害剤のPMA(ホルボール12−ミリステート13−アセテート)、イオノマイシン、ブレフェルジンA及びモネンシン;eBioscience)を陽性対照として使用し、R10培地を陰性対照として使用した。次に全ての細胞では、製造会社(BD Biosciences,San Diego,CA,USA)の使用説明書に記載されたとおりに、表面及び細胞内タンパク質を染色した。簡潔には、細胞を、フルオロクロム結合抗体による表面染色の前に、FACS緩衝液(0.1%アジ化ナトリウム及び1%FBSを含有するPBS)で洗浄した。細胞をFACS緩衝液で洗浄し、製造会社のプロトコールに従ってBD Cytofix/Ctyoperm(商標)(BD Biosciences)を使用して固定及び透過処理し、続いて細胞内染色を行った。以下の抗体を表面染色に使用した。LIVE/DEAD Fixable Violet Dead Cell染色キット(Invitrogen)、CD19(V450;クローン1D3;BD Biosciences)、CD4(FITC;クローンRM4−5;eBioscience)、CD8(APC−Cy7;クローン53−6.7;BD Biosciences)、CD44(BV711;クローンIM7;BioLegend)。細胞内染色では、以下の抗体を使用した。IFN−γ(APC;クローンXMG1.2;BioLegend)、TNF−α(PE;クローンMP6−XT22;eBioscience)、CD3(PerCP/Cy5.5;クローン145−2C11;BioLegend)、IL−2(PeCy7;クローンJES6−SH4;eBioscience)。全てのデータを、LSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)の使用により収集し、FlowJoソフトウエア(Tree Star,Ashland,OR,USA)の使用により分析した。
ELISpotアッセイ
簡潔には、96ウエルELISpotプレート(Millipore)を、抗マウスIFN−γ捕捉Ab(R&D Systems)で被覆し、4℃で一晩インキュベートした。翌日、プレートをPBSで洗浄し、PBST+1%BSAで2時間遮断した。免疫化マウスからの200、000個の脾細胞を各ウエルに加え、培地のみ(陰性対照)、培地+PMA/イオノマイシ(陽性対照)、または9個のアミノ酸による15merの重複からなり、ZIKV prMEタンパク質の長さに及ぶペプチドプール(1μg/ml)(Genscript)を伴う培地の存在下、37℃、5%COで一晩インキュベートした。24時間後、細胞を洗浄し、次にビオチン化抗マウスIFN−γAb(R&D Systems)と共に4℃で一晩インキュベートした。ストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ(R&D Systems)を、洗浄した後に各ウエルに加え、次に室温で2時間インキュベートした。プレートを洗浄し、次に5−ブロモ−4−クロロ−3’−インドイルホスフェートp−トルイジン塩及びニトロブルー塩化テトラゾリウム(発色試薬(chromogen colour reagen)、R&D Systems)を加えた。最後に、プレートを蒸留水ですすぎ、室温で乾燥し、SFUを自動ELISpot読み取り機(CTL Limited)により定量化し、未加工値を脾細胞百万個あたりのSFUに正規化した。RM試料では、サル用ELISPOTPROIFN−γキット(MABTECH)を製造会社により記載されたように使用し、200,000個のPBMCをペプチドプールで刺激し、プレートを洗浄し、スポットを現像し、以前に記載されたように計数した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。
体液性免疫応答:抗体結合ELISA
ELISAを使用して、マウス及びRM血清の力価を以前に記載されたように決定した(Muthumani et al.,2016,Sci Transl Med 7:301ra132)。簡潔には、1μgの精製rZIKV−Eタンパク質を使用して、96ウエルマイクロタイタープレート(Nalgene Nunc International,Naperville,IL,USA)を4℃で一晩被覆した。PBS中の10%FBSで少なくとも1時間遮断した後、プレートを0.05%PBST(PBS中のTween 20)で4回洗浄した。免疫化マウス及びRMからの血清試料を1%FBSにより段階希釈し、プレートに加え、次に室温で1時間インキュベートした。プレートを再び0.05%PBSTで4回洗浄し、次に、HRP結合抗マウスIgG(Sigma)と共に、マウス血清では1:35,000希釈と共に室温で1時間インキュベートした。RM血清では、抗サルIgG HRP(Southern Biotech)を1:5,000の希釈により室温で1時間使用した。結合した酵素は、SIGMAFAST OPD(o−フェニレンジアミン二塩酸塩)基質溶液を製造会社(Sigma−Aldrich)の使用説明書に従って加えることによって検出した。反応を、15分後に1N HSOの添加により停止させた。450nmでの光学濃度を、Synergyプレート読み取り機により読み取った。全てのマウス及びRM血清試料を二重にアッセイした。終点力価を、以前に記載された方法(Frey et al.,1998,J Immunol Methods 21:35−41)を使用して決定した。
中和(PRNT50)アッセイ
MR766及びベロ細胞が関わるPRNTは、以前に記載されていた(Sun et al.,2006,J Infect Dis 193:1658−65)。簡潔には、熱不活性化マウスまたはRM血清を、無血清DMEMにより段階希釈し(1:10〜1:1280)、等量のZIKV−MR766(100PFU)と共に37℃で2時間インキュベートした。混合物をベロ細胞の集密層に加え、37℃で放置し、2時間かけて吸着させた。2×DMEM培地:ソフトアガー(1:1)オーバーレイを細胞に被せ、プレートを37℃で5日間インキュベートした。寒天オーバーレイを取り除き、細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定し、1×PBSで洗浄し、クリスタルバイオレット溶液で染色し、1×PBSで洗浄し、プレートを放置して乾燥させた。24ウエルプレートで行ったアッセイにおけるプラークを自動Immunospot読み取り機(CTL Limited)により走査し、試料ウエルの中、ならびに陰性対照(DMEMのみ)及び陽性対照(100PFU MR766ZIKVウイルスのみ)ウエル中のプラークを、ELISpot読み取り機に備わった自動ソフトウエアを使用して計数した。プラーク低減率を以下のように計算した。低減%=100×{1−(各希釈におけるプラークの平均数/陽性対照ウエルにおけるプラークの平均数)}。GraphPad Prismソフトウエアを使用して、それぞれ個別の血清希釈の対数変換に対するプラーク低減%の非線形回帰分析を実施し、ワクチン接種後のピーク応答での実際の50%PRNT力価の線形補間を促進した。50%中和での中央値及び四分位数間範囲を、それぞれの中和標的全体において及びワクチン処理群において計算し、幾何平均抗体価も計算した。力価は、プラーク数の50%低減をもたらす最高希釈の逆数を表す。
IFNAR-/-マウスにおけるZIKV負荷試験
ZIKV負荷試験では、IFNAR-/-マウス(n=10/群)をZIKV−prMEワクチンまたはpVax1により1回または2回免疫化した。マウスに、15日目(単一免疫化群)または第2の免疫化(2回免疫化群)の1週間後の21日目に、1×10PFUまたは2×10PFUのZIKV−PR209ウイルスのいずれかを負荷した。また、IFNAR-/-マウスの追加の群(n=10/群)を1回免疫化し、15日目に2×10PFUのZIKV−PR209を負荷した。負荷後に、動物を計量し、体温を皮下に位置する温度チップによって毎日測定した。加えて、疾患の臨床徴候(運動性の減少、丸まった姿勢、後肢の指背歩行(部分的な麻痺)、一方の後肢の麻痺、または両方の後肢の麻痺)について1日に2回観察し、ウイルス量を決定するために採血した。福祉に基づいた殺処分の基準は、20%の体重減または一方もしくは両方の後肢の麻痺から構成された。
ZIKV量を測定するリアルタイムRT−PCRアッセイ
処置したマウスからの脳をRNAlater(Ambion)に4℃で1週間浸漬し、次に−80で貯蔵した。次に脳組織を計量し、ステンレス鋼ビーズを有するTissueLyser(Qiagen)を30サイクル/秒で6分間使用して、2mlのクライオバイアル中の600μlのRLT緩衝液において均質化した。ウイルスRNAも、RNeasy Plusミニキット(Qiagen)により血液から単離した。ZIKV特異的リアルタイムRT−PCRアッセイを、対象動物におけるウイルスRNAの検出に利用した。RNAを、TaqMan Fast Virus 1−Step Master Mix(Applied Biosystems)により、プライマーZIKV835及びZIKV911c、ならびにプローブZIKV860FAMを使用して逆転写及び増幅した。標準曲線を、それぞれのプレートについて並行して生成し、ウイルスゲノムコピー数の定量化に使用した。StepOnePlus Real−Time PCR System(ABI)ソフトウエアバージョン2.3を使用して、サイクル閾(Ct)値を計算し、以前に記載されたように(Lanciotti et al.,2008,Emerg Infect Dis 14:1232−9)、複製の少なくとも1つにおけるCt値≦38を陽性と考慮した。前出血(pre−bleed)は、このアッセイでは陰性であった。
統計分析
抗体力価における増加倍数の差を、マン・ホイットニー分析の使用により比較した。統計分析は、Graphpad, Prism 4(Graphpad software,Inc.San Diego,CA,USA)を使用して実施した。全ての分析物において、P<0.05が有意であるとみなされた。log10変換を終点結合ELISA力価及び全ウイルスPRNT50力価に適用した。
ZIKV−prMEコンセンサスDNAワクチンの構築
ZIKV prM(前駆体の膜)及びEnv(エンベロープ)遺伝子(ZIKV−prME)のコンセンサス配列を、ヒトに感染を引き起こした1952年から2015年の間に単離された様々なZIKVから、prMおよびEnv配列を使用して生成した。ZIKV−prMEコンセンサス配列を、高い効率の免疫グロブリンE(IgE)リーダーペプチド配列の付加を含む、追加的な修飾及び最適化を行ってインビボ発現を改善した後のpVax1ベクターに、クローン化した(図20A)。ZIKVエンベロープ配列の最適化整列を、相同性モデル及びDiscovery Studio 4.5による可視化を使用して実施した。基準モデルには、PDB 5JHM及びPDB 5IZ7が含まれた。prME抗原の特定の領域に対応して整列させた残基を、可視化の目的のためにモデルにおいて標識した(図20B)。最適化コンセンサスワクチン選択肢は、この研究で分析された多数のZIKV株と比べて、一般に保存的または半保存的である。EDE特異的中和抗体の構造研究は、これらの認識決定基がエンベロープ二量体インターフェースの血清型インバリアント部位に見出され得ることを明らかにしており、融合ループの露出主鎖、ならびに2つの保護グリカン鎖(N67及びN153連結グリカン)が含まれる(Rouvinski et al.,2015,Nature 520:109−13)。これらの2つのグリコシル化部位は、他のフラビウイルスにおいてあまり高度に保存されていない。更に、ZIKVは、N67連結グルコシル化部位を有さず、N154連結グリコシル化部位(デングにおけるN153連結グリコシル化部位と同等である)は、単離されたZIKV株にいくつかにおいて不在である。したがって、コンセンサス設計の一部として、構築物を、このグリコシル化部位を省くように設計した。この部位にグリコシル化を欠いていることは、ZIKVエンベロープタンパク質へのEDE1型の広範囲の中和抗体(bnAb)の結合を改善することに相関している(Rouvinski et al.,2015,Nature 520:109−13)。
構築に続いて、プラスミドからのZIKV−prMEタンパク質の発現を、ウエスタンブロット分析及び間接的免疫蛍光分析によって確認した。ZIKV−prMEにより一時的に形質移入された細胞から調製されたタンパク質抽出物を、パンフラビウイルス抗体(図20C)及びZIKV−prME免疫化マウスからの収集した血清(図20D)を使用して、ウエスタンブロットにより発現について分析した。ZIKV−prME発現を、抗ZIKV−prME特異的抗体による形質移入の48時間後にZIKV−prMEプラスミドが形質移入された293T細胞を染色することによって、IFAにより更に検出した(図20E)。
ZIKV−prMEnv DNAワクチンは抗原特異的T細胞をC57BL/6マウスに誘導する
ZIKV−prMEnvプラスミドワクチンが細胞免疫応答を誘導する能力を評価した。4頭の雌C57BL/6マウス群に、対照プラスミド主鎖(pVax1)またはZIKV−prMEプラスミドワクチンのいずれかの筋肉内(i.m.)注射、続く送達部位の電気穿孔により2週間間隔で3回免疫化した(図21A)。動物を3回目の注射の1週間後に殺処分し、それぞれの動物から採取された大量の脾細胞を、ZIKV−prMEが包含されるペプチドプールにエキソビボ曝露された後にインターフェロンγ(IFN−γ)を分泌する能力についてELISpotアッセイにより評価した。アッセイ結果は、ZIKV−prME免疫化マウスからの脾細胞が複数のZIKV−Eペプチドプールによる刺激の後に細胞免疫応答を生じたことを示している(図21B)。最も強い細胞応答(複数可)を誘発したZIKV−Envの領域(複数可)を、ZIKV−prMEタンパク質の全体に及ぶ15mer(11個のアミノ酸による重複)からなる22個のペプチドプールの使用によって、マトリックス形式のELISpotアッセイにより評価した。いくつかのプールは、上昇したT細胞応答を示し、ペプチドプール15は、最高値のスポット形成単位(SFU)を示した(図21C)。このマトリックスマッピング分析は、優位なprMEエピトープ「IRCIGVSNRDFVEGM(配列番号17)」(アミノ酸167〜181)を明らかにした。このペプチドは、Immune Epitope Database Analysis Resourceツールを利用した分析によってH2−Db制限エピトープを含有することが確認され、このことは、このハロタイプにおいて、抗原が有効に処理されたことを支持している。
ZIKV−prMEnvワクチンの細胞免疫原性についての更なる評価は、最終免疫化の1週間後に収集されたCD8T細胞の多機能性の決定を伴った。結果は、ZIKV−prMEnvワクチン接種が二機能性ワクチン特異的T細胞発現TNF−α(腫瘍壊死因子α)及びIFN−γの割合を増加させたことを示している。重要なことに、ZIKV−prMEnvワクチン接種は、T細胞機能を拡大する強い能力を示した(図21D)。
加えて、比較免疫研究を、最近確認されたブラジルZIKV株または元のMR766 ZIKV株のいずれかのprMEnv配列をコードする最適化プラスミドによって実施した。いずれかのプラスミドで免疫化されたマウスにおける細胞応答の誘導を、3回目のワクチン接種の1週間後、ZIKV−prMEnvペプチドプールで脾細胞を刺激した後にIFN−γ ELISpot分析によって測定した。結果は、コンセンサスZIKV−prME DNAワクチン構築物により誘導されたT細胞応答が、2つの非コンセンサスプラスミドワクチンのいずれかにより生成されたものより一貫して高かったことを例示している(図27A及び27B)。ブラジルまたはMR766 prMEワクチンのいずれかにより誘導された細胞応答の詳細なマッピング分析は、両方のワクチンが、コンセンサスZIKV−prMEnvプラスミドでは図21B及び図21Cに確認されるように、優位なEnv特異的CTLエピトープに対して顕著な細胞応答を誘導したことを明らかにした(データ示されず)。コンセンサス免疫原は、これらにT細胞アッセイにおいて同じ用量でより堅牢な応答を一貫して誘導し、追加のアッセイで更に評価した。
ZIKV組み換えエンベロープタンパク質の生成
これらの試験の開始時には、特定の抗ZIKV免疫応答を評価する市販の試薬は入手可能ではなかった。したがって、必要に迫られて、組み換えZIKVエンベロープタンパク質(rZIKV−E)を生成して、この試験において実施されるアッセイを支援した。この試薬を生成するため、ZIKV−prMEワクチンコンセンサス抗原に基づいたコンセンサZIKVエンベロープ配列を、pEt30a Escherichia coli発現ベクターにクローン化した(図28A)。rZIKV−E抗原をE.coli培養物で産生し、ニッケルカラムクロマトグラフィーを使用して精製し、SDS−PAGEを使用して分析し、rZIKV−E形質移入細胞からの予想されたサイズの過剰発現したタンパク質を溶解産物の中に示し、抗Hisタグ抗体を使用するウエスタン分析によって検出することができた(図28B)。ZIKV−prMEワクチンで免疫化されたマウスの血清はrZIKV−Envに結合し、これをELISA(酵素連結免疫吸着アッセイ、図28C)における捕捉抗原として使用した。複数のフラビウイルスのエンベロープタンパク質と反応する市販の抗体(指定された汎フラビウイルス)も、rZIKV−Eに結合した。ウエスタン分析は、ZIKV−prMEnv免疫化マウスの免疫血清がrZIKV−Eを特異的に認識したことを実証した(図28D)。これらのデータは、生成されたrZIKV−EがZIKV−prMEnvワクチン接種マウスの免疫血清と特異的に反応したことを示し、故に、この組み換えタンパク質を更なる免疫原性試験に使用した。
ZIKV−prME DNAワクチンによるC57BL/6マウスにおける機能性体液性応答の誘導
コンセンサスZIKV−prMEnvワクチンが体液性免疫応答をマウスに誘導する能力を評価した。4頭のC57BL/6マウス群を、25μgの空(empty)対照pVax1またはコンセンサスZIKV−prMEnvワクチンプラスミドのいずれかにより気穿孔媒介送達を介して、2週間間隔で3回筋肉内(i.m.)において免疫化した。血清を、それぞれの免疫化マウスから得て、ZIKV特異的IgG応答について、捕捉抗原として固定rZIKV−Eを使用してELISAにより試験した。抗ZIKV特異的IgGの顕著な増加が、21日目に観察され、血清IgGレベルの更なる押し上げが35日目に認められた(図22A)。ワクチン接種した動物の60日目の血清は、上昇されたZIKV特異的抗体応答が最終追加免疫の後に長期間にわたって維持されたことを示している。最も重要なことに、ワクチン接種したマウスの血清は、終点力価が示しているように、非常に高いレベルのrZIKV−E特異的抗体を含有した(図22B)。ワクチン誘導抗体の特異性についての追加の評価を、ZIKV prMEnvプラスミド接種マウスのプールした血清を、ウエスタン分析によりrZIKV−E(エンベロープ)を検出する能力について(図22C)及び免疫蛍光アッセイによりZIKV(MR766株)感染細胞を染色する能力について(図22D)選別することによって実施した。これら両方の分析結果は、ワクチン誘導体液性応答の特異性を確認した。
更に、ZIKV特異的結合抗体応答も、上に記載されたブラジル株及びMR766株のprMEnv配列をコードするプラスミドで免疫化されたマウスにおいて評価した。pVax1免疫化マウス及び両方の非コンセンサスワクチン免疫化マウスからの35日目(3回目の免疫化の1週間後)の血清を、rZIKV−Eへの結合についてELISAにより分析した。この分析は、MR766及びブラジルワクチンプラスミドが両方とも顕著な抗体結合を誘導したこと、ならびにコンセンサスZIKV−prME DNAワクチンによる免疫化が、rZIKV−Eに対して有効な体液性応答を生成することを示している(図27C及び図27D)。
プラーク低減中和試験(PRNT)アッセイを、対照pVax1プラスミド、コンセンサスZIKV−prMEnvプラスミドワクチン、またはコンセンサスZIKV−C(カプシド)プラスミドワクチンのいずれかにより免疫化(3×)されたマウスから35日目にプールした血清において実施した。使用されたPRNTアッセイは、デングウイルス、ウエストナイルウイルス及び他のフラビウイルスについて以前に記載された技術(Davis et al.,2001,J Virol 75:4040−7)を適合させた方法であった。図22Eに示されているように、ZIKV−prMEワクチン接種は、456±5の抗ZIKV逆数PRNT50希釈力価(対照ZIKV感染の50%が阻害される血清希釈の逆数)を有する著しい中和応答を生じたが、ZIKV−Cap DNAワクチンがワクチン接種されたマウスは、pVax1対照プラスミドワクチン接種動物(力価=15±2)を僅かに超えるだけの力価(33±6)を示した。
ZIKV−prME DNAワクチンによる免疫化後のI型インターフェロン受容体を欠いている(IFNAR-/-)マウスにおけるZIKVに対する免疫応答及び防御
ZIKV誘導疾患及び免疫の機構は、不十分に定義されており、ZIKV感染に対する免疫応答の防御対仮定的病原性の性質は、依然として不明のままである(Rossi et al.,2016,J Rop Med Hyg 94:1362−9)。マウスの大部分の系統は、ZIKV感染に対して抵抗性があるが、IFN−α/β受容体を欠いている(IFNAR-/-)マウスは、感染及び疾患にかかりやすいことが見出されており、大部分が負荷の6〜7日後に冒されている(Lazear et al.,2016,Cell Host Microbe 19:720−30)。コンセンサスZIKV−prMEプラスミドワクチンが細胞及び体液性免疫応答をこのマウス系統に誘導する能力を調査した。5〜6週齢の雌IFNAR-/-マウス(n=4)を、対照pVax1プラスミドまたはZIKV prMEワクチンプラスミドワクチンのいずれかにより、電気穿孔媒介送達を用いて、2週間間隔で3回i.m.において免疫化した。血清を免疫化マウスから0、14、21及び35日目に収集し、脾細胞を最終免疫化(35日目)の1週間後にマウスから採取した。ワクチン免疫化マウスの脾細胞は、ELISpotアッセイにおいて10細胞あたりのSFUベルにより示されているように、明確な細胞免疫応答を生じた(図29A)。rZIKV−Eを捕捉抗原として使用したELISA分析の結果は、14日目までには検出可能な抗ZIKV血清IgGを示し(約1:1,000の力価)、これらのレベルは、続く結合抗体によるワクチン接種により押し上げられて、力価は少なくとも1:100,000に到達している(図29B及び29C)。比較として、免疫後35日目の試料のPRNT50力価は、1:60であった。結果は、コンセンサスZIKV−prMEnvワクチンで免疫化されたIFNAR-/-マウスが、抗ZIKV細胞及び体液性免疫応答を生成できることを示し、この病原体負荷に対する推定ワクチン効果のモデルによる更なる研究を支持している。
非ヒト霊長類においてZIKV−prMEnv DNAワクチンより誘発されるZIKV特的機能性細胞及び体液性応答
NHPを、低電圧皮内形式において強力な免疫応答を示す最近の研究に基づいて、皮内電気穿孔の使用による皮内免疫化によって免疫化した(Hutnick et al.,2012,Hum gene Ther 23:943−50、Broderick et al.,Mol Ther Nucleic Acids 1:e11)。カニクイザル(RM、n=5/群)に、2.0mgのワクチンプラスミドを電気穿孔により皮内に投与し、それぞれの動物には、4週間置いて2回ワクチン接種した。血清及び末梢血単核球(PBMC)を、0日目(免疫化前)及び6週目(2回目の免疫化の2週間後)に収集した。免疫化前及びZIKV−prMEnvペプチドプールでエキソビボ刺激された6週目のPBMCのELISpot分析は、ZIKV−prMEnv免疫化がRMにおいて堅牢な抗ZIKV T細胞応答を誘導したことを示した(図23A)。
ワクチン接種したRMの血清における特異的抗ZIKV抗体応答をELISAにより評価した。6週目に、rZIKV−Env特異的結合抗体が、ZIKV−prMEnvがワクチン接種された動物において検出可能であった(図23B)。終点力価を、2週目(1回目の免疫化後)及び6週目(2回の免疫化後、図23C)に、それぞれの動物において決定した。ELISAの結果は、個別にワクチン接種した動物からRM血清を使用したウエスタンブロット分析により確認した(図23D)。6週目にRMにおいて生成された抗体の中和活性を、PRNT50アッセイにより評価した。ワクチン接種された全てのサルは、抗ZIKV逆数PRNT50希釈力価が161〜1380の範囲(平均501±224平均標準誤差、図23E)である顕著な中和活性を有した。PRNT力価は、ELISA力価と直接相関しなかった(データ示されず)。
ベロ細胞、神経芽細胞腫(SK−N−SH)、または神経前駆細胞(U−87MG)細胞のZIKV感染をインビトロで遮断するNHPワクチン免疫血清の能力を、IFAにより検査した。ZIKV Q2株(MR766またはPR209)を、血清またはNHP免疫血清の希釈物においてプレインキュベートし、それぞれの種類の細胞の単層に添加した。感染の4日後、ZIKV陽性細胞をフラビウイルス抗体に使用によりIFAで確認し(図30A、30C)、ZIVK陽性細胞を定量化した(図30B、30D)。ZIKV−prMEワクチン接種RMの血清は、ZIKV感染をそれぞれの種類の細胞において阻害した。
ZIKV−prME免疫化後のIFNAR-/-マウスにおけるZIKV感染及び疾患に対する防御
探索研究において、5〜6週齢のIFNAR(-/-)マウス(n=10)に、1×10プラーク形成単位(PFU)のZIKV−PR209分離株を、皮下(s.c.)、腹腔内(i.p.)、または静脈内(i.v.)経路により投与して負荷した。負荷した後、全ての動物を、体重の日常的な測定、ならびに後肢脱力及び麻痺などの瀕死状態の他の徴候の検査を含む、感染の臨床徴候についてモニターした。接種の最初の4日間には、マウスの一般的な外観に変化は観察されなかった。しかし、4日目の後、各群のマウスは、全体的な活動の低下、運動性の減少、多くの場合に後肢脱力を伴う丸まった姿勢、水摂取の減少及び明確な体重減を示した。動物は、ウイルス負荷の経路にかかわりなく、6日目から8日目の間に感染に冒された(図31A〜35E)。これらのデータに基づいて、このモデルにおいてZIKV−prME媒介防御を評価する後の試験は、負荷にs.c.経路を使用した。
次にZIKV−prMEnvワクチンの防御効力を、このIFNAR-/-マウスモデルにおいて評価した。マウス(n=10)の2群を、ZIKV−prMEワクチンの電気穿孔媒介送達を介してi.m.経路で免疫化した(25μgのワクチン)。また、10頭のマウスの2群を、対照pVax1ベクターの電気穿孔媒介送達を介してi.m.経路で免疫化した。免疫化を2週間置いて2回実施し、全ての動物に、21日目(2回目の免疫化の1週間後)に負荷した。対照とワクチン接種マウスの一方のセットは、s.c.経路により1×10PFUのZIKV−PR209を受け、他方のセットには、s.c.経路により2×10PFUのZIKV−PR209が負荷された。負荷の3週間後、全てのZIKV−prMEワクチン接種動物は、100%生存し、一方、僅か30%の単回用量または10%の2回用量負荷対照が生存した(図24A及び24B)。全ての負荷において、ワクチン接種動物は疾患の徴候がなく、体重減の証拠がないことが含まれた(図24C及び24D)。ZIKV−PR209ウイルスによる対照マウスの感染は、動性の減少、丸まった姿勢、後肢の指背歩行及び/または一方もしくは両方の後肢の麻痺を伴って、体重の顕著な減少を生じた(図24E及び24F)。
IFNAR-/-マウスをZIKV負荷から防御するZIKV prME DNAワクチンの単回免疫化の潜在的な能力を、評価した。10頭のマウス群を、対照プラスミドまたはZIKV−prMEワクチンのいずれかにより、電気穿孔でi.m.において1回免疫化し、2週間後に、倍総用量の2×10PFUのZIKV−PR209の投与を負荷した。負荷の3週間後、100%のZIKV−prMEワクチン接種動物が生存し、一方、僅か10%の対照動物が生存した(図25A)。全体的な組織病理学的変化を決定するため、脳組織を厚さ5μmの矢状切片に切断して、核構造を染色し、エオシンを使用して細胞質構造を対比染色した(図25B)。組織学及びウイルス量の分析のために、マウスを負荷の7または8日後に殺処分した。ZIKV感染は、マウスに重篤な脳病理を生じた。非ワクチン接種対照(pVax1)マウスの脳切片は、好中球内の核フラグメント(図25B)、皮質内血管の血管周囲への細胞浸潤、リンパ球浸潤及大脳皮質細胞の変性(図25B)、ならびに海馬内のニューロンの変性(図25B)を示した。しかし対照的に、ZIKV−prMEワクチン接種動物は、脳組織に正常な組織病理を表し(図25B)、合成ZIKV−prMEワクチンによる免疫化で誘導された防御抗体が、ウイルス誘導疾患を脳において制限し得ることを支持している。この観察は、脳を防御するワクチン接種の可能性をこのモデルにおいて実証している。ZIKV負荷後のワクチン接種マウスにおける体重減及び運動機能障害の寛解に一致して、顕著に低下したウイルス量が、高(2×10PFU)用量負荷群のウイルス負荷pVax1ワクチン接種動物と比較して、ZIKV−prMEワクチン接種動物の血液(図25C)及び脳(図25D)において認められた。まとめると、これらのデータは、ZIKV−prME DNAワクチン媒介免疫応答がマウスをZIKV負荷から防御し得ることを例示している。
抗ZIKV免疫血清の受動移入はマウスをZIKV感染から防御する
次に、ZIKV−prMEnvワクチン接種RMの免疫血清の移入が、ZIKV媒介病理発生をIFNAR-/-マウスにおいて防御するかを試験した。このため、6週齢のRMからの150μg当量のIgG(PRNT50約1/160)を、ZIKVウイルス負荷の1日後に、IFNAR-/-マウスに養子移入した。2群の対照マウスが含まれ、一方の群は、RMから免疫前血清を受け、他方の群は、リン酸緩衝食塩水(PBS)を受けた。PBSまたは対照血清を受けたマウスは、感染の過程で最初の体重の15〜25%を減少し、感染の6〜8日後に全て死亡した。RMのワクチン免疫血清を感染にわかりやすいマウスに移入したとき、動物は3及び4日目に体重を減少したが、その後5日目から回復し始め、最終的に80%が感染負荷から生存し(図26A)、ウイルス負荷後のZIKV換算の臨床症状に対して防御を付与するNHP血清の能力を実証している(図26B)。ZIKVの負荷に対する防御について免疫血清移入の効力を評価するために実施された反復実験では、ZIKV−prME免疫血清受容動物のうち、生存率は、80〜100%の範囲であった。これらの試験は、抗ZIKVワクチン免疫血清が、獲得適応抗ZIKV免疫応答の不在下でZIKV感染に対して有意な防御を付与する能力を有したことを示している。
ZIKV−prMEコンセンサス構築物によるワクチン接種
ヒトにおける最近のZIKVの蔓延及び関連する病理発生には、深刻な懸念が生じている。現在、この進行感染病原体に対して認可ワクチンまたは治療薬は存在していない。ごく最近、一連の実験的ZIKVワクチンが、非病原性動物感染モデルにおいて負荷のウイルス量を低下したことが示されている(Larocca et al.,2016,Nature 536:474−8、Abbink et al.,2016,Science 353:1192−32)。これらのデータは期待の持てるものである。これに関連して、ZIKVを標的にする追加的な新規ワクチン手法を、追加のモデルにおいて検査することが重要である。ここで、新規コンセンサスZIKV−prM及びE抗原を発現するように設計された合成DNAワクチンを、マウス及び非ヒト霊長類における電気穿孔増強免疫化後に免疫原性について評価した。ZIKV−prME DNAワクチン接種は、マウス及びNHPの両方において、免疫原性であること、ならびに抗原特異的T細胞、結合及び中和抗体を生成することが観察された。特有なことに、NHPには、皮内経路により電気穿孔を介してZIKV−prMEが免疫化され、これには、最近記載されているように、i.m.電気穿孔より低い電圧及び小さい形質移入域が使用される(Trimble et al.,2016,Lancet 386:2078−88)。そのような手法の更なる研究は、臨床状況において利益をもたらし得る。
ZIKV−prMEコンセンサス構築物は、推定グリコシル化部位を除去する潜在的なNXS/Tモチーフの設計変化を含む。この部位にグリコシル化を欠失することは、ZIKV−Eタンパク質へのEDE1型のbnAb(広範囲の中和抗体)の結合を改善することに相関している(Muthumani et al.,2016, SciTransl Med 7:301ra132)。コンセンサスZIKV−prMEにより誘導された抗体応答は、開発された類似のZIKV−prME−MR766及びZIKV−prMEブラジルワクチンにより誘発されたものと同様堅牢であると思われ、いくつかの場合では、規模の点でより優れていると思われる。これらの構築物は、配列が元のZIKV−MR766分離株または最近広まっているブラジルのZIKV株と、それぞれ適合していた。支持的ではあるが、誘導免疫応答に対する、そのような組み込み設計変化の効果について、更なる研究がより多くの洞察を提供するであろう。
ZIKVの病原性負荷モデルはほとんどないので、C57BL/6及びIFNAR-/-マウスにおけるZIKV−prMEワクチンの免疫応答の推定防御性を比較した。両系統のマウスは、ZIKV−prMEにより免疫化されたとき、堅牢な体液性免疫応答で応答した。T細胞応答も誘導されたが、IFNAR-/-動物において誘導されたものと比較して、野生型C57BL/6においてより堅牢であると思われ、マウスにおけるノックアウト表現型によると予測されたように、先天性に起因する適応免疫の移行における部分的な欠陥を支持している。しかし、抗原特異的免疫の誘導に基づいて、モデルは、感染及び病理発生の両方に対するワクチンの影響を評価するために有用であった。IFNAR-/-マウスにおけるZIKV−prMEによる単回ワクチン接種は、このモデルにおいて疾患及び死亡に対して防御的であり、神経病因の防御が含まれた。Env抗原に対して向けられたフラビウイルス中和抗体は、疾患に対する防御において主要な役割を有すると考えられ、この考えは、動物モデルにおける受動抗体移入実験により直接的に及び蚊媒介ウイルス感染にかかりやすい地理的地域における前向き研究の疫学データにより間接的に支持されている(Weaver et al.,2016,Antiviral Res 130:69−80、Roa et al.,2016,Lancet 387:843、Samarasekera et al.,2016,Lancet 387:521−4)。ZIKV−prME DNAワクチンによる、ならびに免疫化NHPからの血清移入によるIFNAR-/-マウスの免疫化は、このネズミモデルにおいて防御的であったが、血清移入マウスではなくIFNAR-/-ワクチン接種マウスは、病理発生の制御の指標である体重減の改善された制御を示した。追加の研究が必要であるが、この結果は、このモデルにおける防御の局面におけるT細胞応答の役割を示唆している可能性がある。加えて、負荷から回復した対照IFNAR-/-マウスは、少なくとも数週間にわたってウイルス陽性のままであることがPCRにより観察され、ワクチン接種の追加的な利益を示唆している。この研究は、罹患しやすい宿主における疾患の予防に影響を与えるワクチン接種、この場合、この合成DNAワクチン接種の可能性を支持している。
前述の詳細な記載及び添付の実施例は、単に例示的であり、本発明の範囲に対する制限として受け止めるべきではなく、それは添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ定義されることが、理解される。
開示されている実施形態に対する様々な変更及び修正が当業者に明らかとなるであろう。本発明の化学構造、置換基、誘導体、中間体、合成、組成物、配合物、または使用方法が含まれるが、これらに限定されない、このような変更及び修正を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行うことができる。

Claims (28)

  1. a)抗原をコードする第1の核酸配列と、
    b)1つ以上の抗体またはそのフラグメントをコードする第2の核酸配列と
    を含む、組成物。
  2. 前記抗体が、重鎖ポリペプチドまたはそのフラグメント、及び軽鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントを含む、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記重鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントが、第3の核酸配列でコードされ、前記軽鎖ポリペプチドまたはそのフラグメントが、第4の核酸配列でコードされている、請求項2に記載の組成物。
  4. 前記第2の核酸配列が、前記第3の核酸配列及び前記第4の核酸配列を含む、請求項3に記載の組成物。
  5. 前記第2の核酸配列が、前記第3の核酸配列及び第4の核酸配列を単一転写物として発現するプロモーターを更に含む、請求項4に記載の組成物。
  6. 前記プロモーターがサイトメガロウイルス(CMV)プロモーターである、請求項5に記載の組成物。
  7. 前記第2の核酸配列が、プロテアーゼ切断部位をコードする第5の核酸配列を更に含み、前記第5の核酸配列が、前記第3の核酸配列と前記第4の核酸配列の間に位置する、請求項5に記載の組成物。
  8. 対象のプロテアーゼが、前記プロテアーゼ切断部位を認識及び切断する、請求項7に記載の組成物。
  9. 前記重鎖ポリペプチドが、可変重領域及び定常重領域1を含む、請求項2に記載の組成物。
  10. 前記重鎖ポリペプチドが、可変重領域、定常重領域1、ヒンジ領域、定常重量域2及び定常重量域3を含む、請求項2に記載の組成物。
  11. 前記軽鎖ポリペプチドが、可変軽領域及び定常軽領域を含む、請求項2に記載の組成物。
  12. 前記第2の核酸配列がコザック配列を更に含む、請求項1に記載の組成物。
  13. 前記第4の核酸配列が免疫グロブリン(Ig)シグナルペプチドを更に含む、請求項1に記載の組成物。
  14. 前記IgシグナルペプチドにはIgEまたはIgGシグナルペプチドが含まれる、請求項13に記載の組成物。
  15. 前記抗体が前記抗原に対して特異的である、請求項1に記載の組成物。
  16. 前記抗原が外来性抗原である、請求項15に記載の組成物。
  17. 前記外来性抗原が、ウイルス抗原、細菌抗原及び寄生虫抗原からなる群から選択される、請求項16に記載の組成物。
  18. 前記ウイルス抗原が、HIV抗原、チクングニア抗原、デング抗原、肝炎抗原、HPV抗原、RSV抗原、インフルエンザ抗原及びエボラ抗原からなる群から選択される、請求項17に記載の組成物。
  19. 前記ウイルス抗原がチクングニア抗原である、請求項18に記載の組成物。
  20. 前記第1の核酸配列が、配列番号81〜88に記載されているアミノ酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有するアミノ酸配列を有する抗原をコードする、請求項19に記載の組成物。
  21. 前記第1の核酸配列が、配列番号89〜96に記載されている核酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有する核酸配列を含む、請求項20に記載の組成物。
  22. 前記第2の核酸配列が、配列番号59または61に記載されているアミノ酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有する少なくとも1つのアミノ酸配列をコードする核酸配列を含む、請求項19に記載の組成物。
  23. 前記第2の核酸配列が、配列番号58または60に記載されている核酸配列の全長にわたって少なくとも約95%の同一性を有する核酸配列を含む、請求項22に記載の組成物。
  24. 前記抗原が自己抗原である、請求項15に記載の組成物。
  25. 請求項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を、個体に、前記個体において免疫応答を誘導するのに有効な量で投与することを含む、免疫応答を誘導する方法。
  26. 前記免疫応答が持続性である、請求項25に記載の方法。
  27. 前記免疫応答が全身性である、請求項25に記載の方法。
  28. 請求項1〜24のいずれか一項に記載の組成物の治療有効量を個体に投与することを含む、疾患または障害が診断されている個体の治療方法。
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