JP2020533299A - キャリアタンパク質へのコンジュゲーションのための肺炎球菌多糖の製剤方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の血清型(例えば、血清型23A、24F及び31)からの肺炎球菌(Steptococcus pneumoniae)からの莢膜多糖は、当業者に公知の標準的な技術によって製造することができる。例えば、多糖は、細菌から単離することができ、公知の方法(例えば、欧州特許第EP497524号及びEP497525号参照)により;及び好ましくはホモジナイザーを用いて行われる顕微溶液化によって、若しくは化学的加水分解によってある程度サイズ分けすることができる。1実施形態において、各多糖血清型に相当する肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)株を大豆系培地で増殖させる。次に、個々の多糖を、遠心、沈澱及び限外濾過のような標準的な段階によって精製する。例えば、米国特許公開番号2008/0286838及び米国特許第5,847,112号を参照する。多糖をサイズ分けして、粘度を低下させたり、及び/又は後のコンジュゲート化生成物の濾過性を向上させることができる。化学的加水分解は、酢酸を用いて行うことができる。機械的サイズ分けは、高圧均質化剪断を用いて行うことができる。
本明細書に記載の肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型の1以上からの多糖を、キャリアタンパク質にコンジュゲートして、小児、高齢者及び/又は免疫不全対象者における免疫原性を高めることができる。複数の血清型を多価組成物で使用する場合、その血清型は、同一のキャリアタンパク質又は異なるキャリアタンパク質で製造することができる。同じ血清型の各莢膜多糖は、代表的には同じキャリアタンパク質にコンジュゲートする。
DMSOのような非プロトン性溶媒中での還元的アミノ化による肺炎球菌多糖のタンパク質へのコンジュゲーションが一般に使用される。活性化多糖(Ps)及びタンパク質(Pr)を、典型的には凍結乾燥し、DMSOに再懸濁し、次にコンジュゲーションを行うために加えられた水素化シアノホウ素ナトリウム及び水素化ホウ素ナトリウムと合わせる。プロセスの詳細を以下で提供する。
本発明の方法を用いて得られる多糖−タンパク質コンジュゲートは、多価多糖−タンパク質コンジュゲートワクチンにおいて用いることができる。ある種の実施形態において、多価多糖−タンパク質コンジュゲートワクチンは、遊離多糖、多糖−タンパク質コンジュゲートの成分又はそれらの組み合わせのいずれかとして、肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型1、2、3、4、5、6A、6B、6C、6D、7B、7C、7F、8、9N、9V、10A、11A、12F、14、15A、15B、15C、16F、17F、18B、18C、19A、19F、20、21、22A、22F、23A、23B、23F、24B、24F、27、28A、31、33F、34、35A、35B、35F、及び38の1以上からの肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)莢膜多糖を含み、多価肺炎球菌ワクチンを提供する。ある種の実施形態において、免疫原性組成物は、1以上のキャリアタンパク質に個別にコンジュゲートした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、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、又は44肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型からの肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)莢膜多糖を含むか、本質的にそれらからなるか、それらからなるものである。好ましくは、ある特定の血清型からのサッカリドは、複数のキャリアタンパク質にはコンジュゲートされない。
本発明はさらに、薬学的に許容される担体及びアジュバントとともに、上記で記載の多糖肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型の組み合わせのいずれかを含む、本質的にそれからなる或いはそれからなる、医薬的、免疫原性及びワクチン組成物を含む組成物を提供する。
本明細書に記載の組成物及び製剤は、ワクチンを全身経路又は粘膜経路によって投与することによって、感染、例えば肺炎球菌感染を受けやすいヒトを保護又は治療するのに用いることができる。例えば、本明細書に記載の組成物及び製剤を、ヒトに免疫学的有効量の本明細書に記載の免疫原性組成物若しくは製剤を投与することを含む、肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)莢膜多糖コンジュゲートに対する免疫応答の誘発方法で用いることができる。別の例において、本明細書に記載の組成物及び製剤を、ヒトに免疫学的(immunogically)有効量の本明細書に記載の免疫原性組成物若しくは製剤を投与する段階を含む、ヒトに肺炎球菌感染に対するワクチン化する方法で用いることができる。
本明細書に記載の組成物は、対象者に当業者に公知の1以上の方法、例えば、非経口、経粘膜、経皮、筋肉、静脈、皮内、鼻腔内、皮下、腹腔内にて投与することができ、それに応じて製剤化することができる。
HPSEC/UV/MALS/RIアッセイを用いるコンジュゲートの分子量及び濃度分析
コンジュゲートサンプルを注入し、高速サイズ排除クロマトグラフィー(HPSEC)によって分離する。検出は、一連の紫外線(UV)、多角度光散乱(MALS)及び屈折率(RI)検出によって行う。減衰係数を用いて、UV280からタンパク質濃度を計算する。mL/g単位で報告される溶質濃度における変化による溶液の屈折率変化であるdn/dc係数を用いて、RIシグナル(タンパク質及び多糖の両方による寄与)から、多糖濃度を解明する。サンプルの平均分子量は、測定された濃度及びサンプルピーク全体の光散乱データを用いて、Astraソフトウェア(Wyatt Technology Corporation, Santa Barbara, CA)から計算する。多分散分子については、多くの形態の分子量平均値がある。例えば、数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、及びz−平均分子量Mz(Molecules, 2015, 20:10313−10341)である。指定がなければ、本明細書を通じて使用される場合、「分子量」という用語は、重量平均分子量である。
Waters AccQ−Tagアミノ酸分析(AAA)を用いて、コンジュゲートサンプル中のコンジュゲーションの程度を測定する。Eldexワークステーションでの気相酸加水分解を用いてサンプルを加水分解して、キャリアタンパク質をそれの成分アミノ酸に分解する。その遊離アミノ酸を、6−アミノキノリル−N−ヒドロキシスクシニミジルカーバメート(AQC)を用いて誘導体化する。次に、得られた誘導体化サンプルを、C18カラムでのUV検出を行うUPLCを用いて分析する。平均タンパク質濃度を、リジン以外の代表的なアミノ酸を用いて得る。コンジュゲーション時のリジン消費(即ち、リジン損失)を、コンジュゲート中のリジンの平均測定量と出発タンパク質中のリジンの予測量との間の差によって求める。
最初に遊離タンパク質及びコンジュゲートをデオキシコール酸塩(DOC)及び塩酸を用いて沈澱させることで、コンジュゲートサンプル中の遊離多糖(即ち、CRM197とコンジュゲートしない多糖)を測定する。次に、沈澱を濾去し、濾液について、HPSEC/UV/MALS/RIによって遊離多糖濃度を分析する。遊離多糖を、HPSEC/UV/MALS/RIによって測定される総多糖のパーセントとして計算する。
コンジュゲートサンプル中の遊離多糖、多糖−CRM197コンジュゲート、及び遊離CRM197を、ミセル動電クロマトグラフィー(MEKC)モードでのキャピラリー電気泳動によって分離する。即ち、サンプルを、25mMホウ酸塩、100mMSDS、pH9.3を含むMEKCランニングバッファーと混合し、予めコンディショニングした未処理溶融シリカキャピラリーで分離する。分離を200nmでモニタリングし、遊離CRM197を、CRM197標準曲線を用いて定量する。遊離タンパク質の結果を、HPSEC/UV/MALS/RI手順によって求めた総タンパク質含有量のパーセントとして報告する。
肺炎球菌の培養方法は当業界で公知である。例えば、Chase, 1967, Methods of Immunology and Immunochemistry 1:52を参照する。肺炎球菌莢膜多糖の製造方法も当業界で公知である。例えば、欧州特許EP0497524B1を参照する。下記に記載のプロセスは、欧州特許EP0497524B1に記載の方法に従っており、特異的に修飾されている場合を除き全ての肺炎球菌血清型に適用可能である。
肺炎球菌多糖の精製は、数回の遠心、深層濾過、濃縮/ダイアフィルトレーション操作、及び沈澱段階からなるものであった。全ての手順は、別段の断りがない限り室温で行った。
多糖サイズ低下及び酸化
精製した肺炎球菌莢膜多糖粉末を水に溶かし、0.45ミクロン濾過した。別段の断りがない限り、多糖は均質化して、多糖分子量を低下させた。均質化圧力及びホモジナイザーを通過する回数を、血清型固有の設定に制御した(150〜1000バール;4〜7回通過)。
既報の方法(WO2012/173876A1)に従って蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)での発現によって得られた精製CRM197を、5kDa NMWCO接線流限外濾過膜を用いて2mMリン酸pH7.2緩衝液に対してダイアフィルトレーションし、0.2ミクロンフィルターで濾過した。
コンジュゲーション反応後に、水素化ホウ素ナトリウム(2モル/多糖繰り返し単位1モル)を加えた。そのバッチを、約4℃で、約0.025%(重量/体積)ポリソルベート20によって150mM塩化ナトリウム中に希釈した。次に、リン酸カリウム緩衝液を加えてpHを中和した。
次に、コンジュゲートを、300kDa NMWC膜を用い、約4℃で0.05%(重量/体積)ポリソルベート20を用いて150mM塩化ナトリウムに対して透析するか、30kDaNMWC接線流限外濾過膜を用いて25mMリン酸カリウムpH7を含む若しくは含まない150mM塩化ナトリウムに対してダイアフィルトレーションし、次に濃縮し、そして、300kDa NMWCO接線流限外濾過膜を用いて4℃で0.015%(重量/体積)ポリソルベート20を含む10mMヒスチジン/150mM塩化ナトリウム(pH7.0)に対してダイアフィルトレーションした。残余バッチを追加の10mMヒスチジン/150mM塩化ナトリウム(pH7.0)で濾過し、0.2ミクロン濾過した。最終コンジュゲート溶液を小分けし、≦−60℃で凍結させた。
DMSOのような非プロトン性溶媒中での還元的アミノ化による肺炎球菌多糖のタンパク質へのコンジュゲーションが以前に報告されている。典型的には、活性化多糖(Ps)及びタンパク質(Pr)を凍結乾燥し、DMSOに再懸濁させ、次に混合し、そして、水素化シアノホウ素ナトリウム及び水素化ホウ素ナトリウムとともにインキュベートして、コンジュゲーションを行った。多糖を機械的にサイズ低下させてから(例えば、均質化によって)、酸化させてPs分子量を低下させ、コンジュゲーション用の一定のPsサイズを得ることができる。多くの肺炎球菌血清型について、機械的にサイズ低下し、酸化したPsのコンジュゲーションによって、サイズ、リジン消費、遊離多糖及び遊離タンパク質についての目的の特性を満足するコンジュゲートを得る。しかしながら、一部の血清型について、プロセスパラメータを至適化した後であっても、このプロセスでは、目的のコンジュゲート特性が達成困難であることが認められた。
血清型23A、24F及び31からの精製肺炎球菌莢膜多糖粉末を、水に溶かした。異なる実験アームを、均質化によって機械的に又は酸加水分解によって化学的に処理して、Psの分子量を低下させた。均質化圧力及びホモジナイザーを通過する回数を、血清型固有の設定に制御した(150〜1000バール;4〜7回通過)。バッチを加熱して90〜92℃とし、濃酢酸を加えて最終濃度200mMとし、次に最大90分間インキュベートすることで、酸加水分解を行った。インキュベーション期間終了後、濃リン酸カリウムpH7緩衝液を最終濃度400mMまで加え、冷却して≦22℃とすることで、バッチを中和した。サイズ低下した多糖を0.2ミクロン濾過し、濃縮し、5kDa又は10kDa NMWCO接線流限外濾過膜を用いて水に対してダイアフィルトレーションした。
酸型が多糖サイズに影響したか否かを確認するため、塩酸を用いる酸加水分解を酢酸と比較した。肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型12Fからの精製肺炎球菌莢膜多糖粉末を水に溶かし、0.45μm濾過した。そのバッチを2.5g Ps/Lに希釈し、二つのアームに分けた。両方のアームについて、最初にそれらを80℃まで加熱することで、酸加水分解を行った。両方のアームとも同様のpHを維持するために、酸を加えた。一方のアームに、氷酢酸を最終濃度200mM、pH2.6まで加えた。他方のアームに、1N塩酸を最終濃度2.5mM、pH2.7まで加えた。次に、両方のアームを155分間インキュベートした。インキュベーション期間終了後、濃リン酸カリウムpH緩衝液を最終濃度約400mMまで加え、冷却して4℃とすることでアームを中和した。結果を表2に示してある。
非プロトン性溶媒中での多糖のタンパク質へのコンジュゲーションへの準備のため、代表的には、多糖及びタンパク質溶液を凍結乾燥する。ほとんどの肺炎球菌血清型について、ショ糖濃度5%重量/体積(50mgショ糖/mL)とともに6mgPs/mLの水溶液での凍結乾燥用に活性化多糖(Ps)を製剤化することで、DMSO中での再溶解及びコンジュゲーションに適した凍結乾燥物が得られた。血清型3、8、及び24Fに関して、この製剤(6mg Ps/mL、50mgショ糖/mL、ショ糖:Ps質量比=8.3)により、DMSOに溶けない凍結乾燥物が得られることがわかった。
DMSO中での凍結乾燥された活性化多糖溶解に対する糖の種類及び糖:多糖質量比の影響を評価するために実験を行った。活性化血清型3多糖を、ポリプロピレン容器中、2.5若しくは6mg Ps/mLのいずれか、及びある範囲の糖濃度(50〜150mg糖/mL)で製剤化した。調べた糖は、ショ糖、トレハロース及びマンニトールであった。溶液を凍結乾燥して水を除去し、次に、混和しながら環境温度でDMSOを加えて、多糖を再溶解させた。肉眼観察によって、良好に溶解したか否かを確認した。結果を表6に示してある。
活性化多糖を、ポリプロピレン容器中、ショ糖濃度5〜10%重量/体積とともに2〜6mg Ps/mLで凍結乾燥用に製剤化した。CRM197を、ショ糖濃度1%重量/体積とともに6mg Pr/mLで凍結乾燥用に製剤化した。
コンジュゲート特性に対するコンジュゲーション時の塩化ナトリウムの影響を示す肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型20からの多糖についての実験結果を、図1、2及び3に示している。肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型16F及び24Fについての実験結果を表8に示している。
活性化血清型17F多糖を、ポリプロピレン容器中、ショ糖濃度5%重量/体積とともに6mg Ps/mLで凍結乾燥用に製剤化した。CRM197を、ショ糖濃度1%重量/体積とともに6mg Pr/mLで凍結乾燥用に製剤化した。
肺炎球菌多糖−CRM197コンジュゲートを、実施例2〜5に記載の方法に従って調製した。個々の血清型の目的濃度を得るのに必要なバルクコンジュゲートの必要量を、バッチ体積及び個々のバルク多糖濃縮物の濃度に基づいて計算した。個々の血清型(12F、15A、16F、17F、23A、23B、24F、31、及び35B)を賦形剤と合わせ、無菌濾過し、混和条件下でAPAに加えた。各一価コンジュゲートワクチンの最終濃度は、4μg/mL(重量/体積PnPs)であり、20mMヒスチジン、150mM NaCl、0.2%(重量/体積)PS−20及びAPAの形態で0.250mg/mL(重量/体積Al)を含んでいた。
一価コンジュゲートの免疫原性を、ニュージーランド白ウサギ(NZWR)モデルで評価した。成体ニュージーランド白ウサギ(NZWR、n=3/群)を、第0日及び第14日に(サイドを変えて)、個々の一価コンジュゲートワクチン0.25mLにより筋肉注射(IM)で免疫付与した。一価肺炎球菌ワクチンは、免疫付与当たりリン酸アルミニウムアジュバント(APA)62.5μgとともに、1μg PnPs(15A、16F、17F、23A、23B、24F、31又は35B、それぞれCRM197にコンジュゲート)で投与した。試験開始前(免疫前)及び第14日(投与後1、PD1)及び28(投与後2、PD2)に血清を採取した。疾病若しくは苦痛の徴候に関して、熟練の動物ケア担当者が少なくとも1日1回NZWRを観察した。NZWRにおけるワクチン製剤は、安全で、良好に耐容されるように思われた。いずれの動物実験も、国立衛生研究所の実験動物の管理と使用に関する指針における推奨事項に厳密に従って行った。NZWR実験プロトコールは、Merck & Co., Inc(Kenilworth, NJ)及びCovance(Denver, PA)の両社における社内動物管理及び使用委員会によって承認された。
Claims (47)
- 血清型12F、23A、24F又は31からの肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)多糖をサイズ低下させる方法であって、当該多糖を酸加水分解反応させて、サイズ低下多糖生成物を得ることを含む方法。
- 前記酸加水分解を、少なくとも一つの酸の存在下で行う、請求項1に記載の方法。
- 前記酸加水分解反応のpHが1.0〜5.0である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記pHが2.0〜4.0である、請求項3に記載の方法。
- 前記pHが2.5〜3.0である、請求項3に記載の方法。
- 前記酸が、酢酸、塩酸、リン酸若しくはクエン酸、又はそれらの混合物である、請求項2に記載の方法。
- 前記酸が酢酸である、請求項6に記載の方法。
- 酢酸の濃度が50〜200mMであるか、塩酸の濃度が1〜5mMである、請求項6に記載の方法。
- 前記酸加水分解を、80℃〜92℃の温度で行う、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイズ低下多糖反応液を、リン酸カリウムを加えることで中和する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイズ低下多糖反応生成物が、無菌濾過及び/又はダイアフィルトレーションされる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記サイズ低下多糖反応生成物が、150kDaより下の平均分子量を有する多糖を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 多糖−タンパク質コンジュゲートの製造方法であって、該方法は、第1の溶液中の多糖を第2の溶液中のタンパク質と反応させて第3の溶液を形成し、その第3の溶液中で、多糖タンパク質コンジュゲーション反応を行って、多糖タンパク質コンジュゲートを生成することを含み、ここで、前記第3の溶液が少なくとも1mMの塩を含む、方法。
- 前記塩が一価若しくは二価カチオンを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記塩がナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、マグネシウム塩又はカルシウム塩である、請求項14に記載の方法。
- 前記塩が塩化ナトリウムである、請求項15に記載の方法。
- 前記第3の溶液中の塩化ナトリウムの濃度が1〜100mMである、請求項16に記載の方法。
- 前記塩が、第1の溶液中に存在する、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記塩が、前記タンパク質を含む前記第2の溶液中に存在する、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の溶液及び第2の溶液が同一である、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記塩を前記第3の溶液に加える、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の溶液が水溶液である、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第3の溶液が非プロトン性溶媒を含む、請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記非プロトン性溶媒がDMSOである、請求項23に記載の方法。
- 前記コンジュゲーション反応がシッフ塩基還元又は還元的アミノ化である、請求項13〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記多糖が肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)からのものである、請求項13〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記多糖が肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)血清型15A、16F,17F、20、23A、24F又は35Bからのものである、請求項26に記載の方法。
- 前記タンパク質が、破傷風トキソイド、ジフテリアトキソイド又はCRM197である、請求項13〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質がCRM197である、請求項28に記載の方法。
- 多糖を含む溶液の凍結乾燥方法であって、該方法は、
a)多糖を含む溶液に糖を加えて、少なくとも30の糖:多糖質量比を得ること;及び
b)多糖を含む溶液を凍結乾燥させること
を含む方法。 - 前記糖が非還元糖である、請求項30に記載の方法。
- 前記糖が単糖類若しくは二糖類である、請求項30に記載の方法。
- 前記糖が、マンニトール、ショ糖、トレハロース又はそれらの組み合わせである、請求項32に記載の方法。
- 前記多糖が、髄膜炎菌多糖、肺炎球菌多糖、B型インフルエンザ菌(Hemophilus influenzae)多糖、チフス菌(Salmonnella typhi)のVi多糖、及びB群連鎖球菌多糖からなる群から選択される、請求項30〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記多糖が肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)多糖である、請求項34に記載の方法。
- 前記肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)多糖が、前記糖:多糖質量比が25である条件下で溶解しない、請求項35に記載の方法。
- 前記肺炎連鎖球菌(S.pneumoniae)多糖が血清型3、8又は24Fからのものである、請求項35に記載の方法。
- 前記糖:多糖質量比が少なくとも40又は少なくとも50である、請求項30〜37のいずれか1項に記載の方法。
- 前記糖濃度が5%より大きい、請求項30〜38のいずれか1項に記載の方法。
- 多糖を含む溶液が、さらにタンパク質を含む、請求項30〜39のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質が、破傷風トキソイド、ジフテリアトキソイド及びCRM197からなる群から選択される、請求項40に記載の方法。
- 前記多糖をタンパク質とコンジュゲートすることをさらに含む、請求項30〜41のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質が、破傷風トキソイド、ジフテリアトキソイド及びCRM197からなる群から選択される、請求項42に記載の方法。
- 前記タンパク質がCRM197である、請求項43に記載の方法。
- 前記コンジュゲーションが還元的アミノ化によるものである、請求項42〜44のいずれか1項に記載の方法。
- 前記還元的アミノ化を水系条件下で行う、請求項45に記載の方法。
- 前記還元的アミノ化をジメチルスルホキシド(DMSO)中で行う、請求項45に記載の方法。
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