JP2021510169A - アトピー性皮膚炎の治療及び/または予防のためのil−31のペプチド免疫原ならびにその製剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、アトピー性皮膚炎の治療及び/または予防のための、インターロイキン31(IL−31)を標的とするペプチド免疫原構築物及び医薬組成物としてのその製剤に関する。
1. BAMMERT, et al., 米国特許第8,790,651号(2014年7月29日発行)
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4. LENG, et al., 米国特許第8,426,163号(2013年4月23日発行)
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本開示は、直接、または任意選択の異種スペーサーによって、異種Tヘルパー細胞(Th)エピトープに共有結合された、IL−31からのアミノ酸配列を有するB細胞エピトープを含有する、ペプチド免疫原構築物を提供する。
(Th)m−(A)n−(IL−31断片)−X
または
(IL−31断片)−(A)n−(Th)m−X
〔式中、
Thは異種Tヘルパーエピトープであり、
Aは異種スペーサーであり、
(IL−31断片)は、配列番号1または配列番号2からの約15〜約75アミノ酸残基を有するB細胞エピトープであり、
Xはアミノ酸のα−COOHまたはα−CONH2であり、
mは1〜約4であり、
nは0〜約10である〕
で表すことができる。
本開示のペプチド免疫原構築物は、合計約25アミノ酸以上を含有し、約15アミノ酸がIL−31タンパク質からのものである。ペプチド免疫原構築物は、表1に示される配列番号1のアミノ酸配列を有するイヌIL−31タンパク質(GenBank:BAH97742.1)または表1に示される配列番号2のアミノ酸配列を有するヒトIL−31タンパク質(GenBank:AAS86448.1)からの、B細胞エピトープを含有する。B細胞エピトープは、病原体タンパク質に由来する異種Tヘルパー細胞(Th)エピトープに任意選択の異種スペーサーによって結合され得る。本開示のペプチド免疫原構築物は、IL−31を指向する高特異性抗体の生成を刺激する。本開示のペプチド免疫原構築物は、掻痒性症状及び/またはアレルギー性症状、例えばアトピー性皮膚炎を有する対象のための免疫療法として使用され得る。
本開示は、直接、または任意選択の異種スペーサーによって、異種Tヘルパー細胞(Th)エピトープに共有結合された、IL−31からのB細胞エピトープを含有する、ペプチド免疫原構築物を提供する。
本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物は、任意選択で、IL−31からのB細胞エピトープを異種Tヘルパー細胞(Th)エピトープに共有結合する異種スペーサーを含有する。
特定の実施形態では、IL−31ペプチド免疫原構築物は、式:
(Th)m−(A)n−(IL−31断片)−X
または
(IL−31断片)−(A)n−(Th)m−X
〔式中、
Thは異種Tヘルパーエピトープであり、
Aは異種スペーサーであり、
(IL−31断片)は、配列番号1または配列番号2からの約15〜約75アミノ酸残基を有するB細胞エピトープであり、
Xはアミノ酸のα−COOHまたはα−CONH2であり、
mは1〜約4であり、
nは0〜約10である〕
で表すことができる。
IL−31タンパク質の望ましいエピトープに対する抗体を誘導する及び/またはそれと交差反応する上記免疫原性ペプチドの変異体及び類縁体を使用することもできる。対立形質に関する、種に関する及び誘導される変異体を含めて類縁体は、しばしば保存的置換によって、1つ、2つまたはいくつかの位置において天然に存在するペプチドとは異なっているのが典型的である。類縁体は典型的には天然ペプチドとの少なくとも80%または90%の配列同一性を呈する。いくつかの類縁体は、1つ、2つまたはいくつかの位置に非天然アミノ酸またはNもしくはC末端アミノ酸の改変も含む。
本開示はさらに、本開示のIL−31免疫原構築物を含む組成物を提供する。
本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物を含有する組成物は、液体または固体の形態であり得る。液体組成物は、水、緩衝剤、溶媒、塩及び/またはIL−31ペプチド免疫原構築物の構造的もしくは機能的特性を変化させない他の任意の許容される試薬を含み得る。ペプチド組成物は、本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物の1つ以上を含有し得る。
本開示はさらに、本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物を含有する医薬組成物に関する。
本開示はさらに、IL−31ペプチド免疫原構築物をCpG1(配列番号108)、CpG2(配列番号109)またはCpG3(配列番号110)などのCpGオリゴヌクレオチドとの免疫刺激性複合体の形態で含有する医薬組成物に関する。そのような免疫刺激性複合体は、アジュバントとして及びペプチド免疫原安定化剤として作用するのに特に適合している。免疫刺激性複合体は微粒子の形態にあり、これがIL−31ペプチド免疫原を免疫系の細胞に効率的に提示して免疫応答を生むことができる。免疫刺激性複合体を非経口投与のための懸濁液として製剤化してもよい。また、非経口投与後に宿主の免疫系の細胞へIL−31ペプチド免疫原を効率的に送達するために、免疫刺激性複合体を、無機塩または系中でゲル化するポリマーと組み合わせた懸濁液としてのw/oエマルジョンの形態で製剤化してもよい。
本開示はさらに、IL−31ペプチド免疫原構築物によって誘発される抗体を提供する。
本開示はまた、IL−31ペプチド免疫原構築物、組成物及び医薬組成物を製造及び使用する方法に関する。
本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物は、当業者によく知られている化学合成法によって作ることができる(例えば、Fields et al., Chapter 3 in Synthetic Peptides: A User’s Guide, ed. Grant, W. H. Freeman & Co., New York, NY,1992, p.77を参照されたい)。IL−31ペプチド免疫原構築物は、例えばApplied Biosystemsペプチド合成装置モデル430Aまたは431において側鎖保護アミノ酸を使用して、t−BocかF−mocかのどちらかの化学で保護されたα−NH2による固相合成の自動Merrifield技術を用いて合成され得る。Thエピトープのためのコンビナトリアルライブラリーペプチドを含むIL−31ペプチド免疫原構築物の調製は、所与の可変位置での結合のための代替アミノ酸の混合物を提供することによって成し遂げられ得る。
様々な例示的実施形態は、IL−31ペプチド免疫原構築物とCpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)分子とを含んでいる免疫刺激性複合体を製造する方法も包含する。安定化免疫刺激性複合体(ISC)は、IL−31ペプチド免疫原構築物のカチオン性部分とポリアニオン性CpG ODN分子とに由来する。自己組織化システムは電荷の静電中和によって推し進められる。アニオン性オリゴマーに対するIL−31ペプチド免疫原構築物のカチオン性部分の分子電荷比率の化学量論によって会合の程度が決まる。IL−31ペプチド免疫原構築物とCpG ODNとの非共有結合性静電会合は完全に再現可能なプロセスである。ペプチド/CpG ODN免疫刺激性複合体は凝集するが、これが免疫系の「プロフェッショナル」抗原提示細胞(APC)への提示を促し、かくして複合体の免疫原性がさらに増強される。これらの複合体は、製造中の品質管理のために特徴づけするのが簡単である。ペプチド/CpG ISCは生体内で十分に許容される。CpG ODNとIL−31断片由来のペプチド免疫原構築物とを含むこの新規微粒子システムは、CpG ODN使用に関連する全般的なB細胞分裂促進性を活用しながらも均衡のとれたTh−1/Th−2型応答を増進するように設計された。
様々な例示的実施形態は、IL−31ペプチド免疫原構築物を含有する医薬組成物も包含する。特定の実施形態では、医薬組成物は、油中水エマルション及び無機塩との懸濁を使用する。
本開示には、IL−31ペプチド免疫原構築物を含有する医薬組成物を使用する方法も含まれる。
(1)IL−31ペプチド免疫原構築物は式:
(Th)m−(A)n−(IL−31断片)−X
または
(IL−31断片)−(A)n−(Th)m−X
〔式中、
Thは異種Tヘルパーエピトープであり、
Aは異種スペーサーであり、
(IL−31断片)は、配列番号1または配列番号2からの約15〜約75アミノ酸残基を有するB細胞エピトープであり、
Xはアミノ酸のα−COOHまたはα−CONH2であり、
mは1〜約4であり、
nは0〜約10である〕
で表すことができる。
配列番号14〜42からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むTヘルパーエピトープ、ならびに
アミノ酸Lys−、Gly−、Lys−Lys−Lys−、(α,ε−N)Lys、及びε−N−Lys−Lys−Lys−Lys(配列番号91)からなる群から選択される任意選択の異種スペーサー
を含む、IL−31ペプチド免疫原構築物であって、
前記B細胞エピトープが直接、または前記任意選択の異種スペーサーによって、前記Tヘルパーエピトープに共有結合している、前記IL−31ペプチド免疫原構築物。
b.薬学的に許容される送達ビヒクル及び/またはアジュバントと
を含む、医薬組成物。
b.前記IL−31ペプチド免疫原構築物が、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されて安定化免疫刺激性複合体を形成している、
(12)に記載の医薬組成物。
IL−31関連ペプチドの合成及びその製剤の調製
a.IL−31断片
IL−31ペプチド免疫原構築物の開発努力に含まれるデザイナーIL−31断片を合成する方法について記載する。ペプチドを血清学アッセイならびに実験室試験研究及び現場研究に有用な小スケール量で合成したが、これらは医薬組成物を分析するのに有用である。有効なIL−31ペプチド免疫原構築物における使用に最も適するペプチド構築物のスクリーニング及び選択のために、長さ約15〜約75アミノ酸の配列を有する広いレパートリーのIL−31関連抗原性ペプチド(表1)を設計した。
抗IL−31抗体の検出及び/または測定のための免疫原性試験または関連する血清学検査のために使用されるペプチドは、典型的にはApplied BioSystems Models 430A、431及び/または433のペプチド合成装置によってF−moc化学を用いて小スケールで合成される。各ペプチドは独立した合成によって固相担体上で、N末端のF−moc保護及び三官能性アミノ酸の側鎖保護基を有して製造される。完成したペプチドを固体担体から切り離し、側鎖保護基を90%のトリフルオロ酢酸(TFA)で除去する。合成ペプチド調製物をマトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間(MALDI−TOF)質量分析で評価して、アミノ酸が正しく含まれていることを確認する。各合成ペプチドを逆相HPLC(RP−HPLC)でも評価して合成プロファイル及び調製物の濃度を確認する。合成プロセスの厳密な制御(カップリング効率のステップごとの追跡を含む)にもかかわらず、アミノ酸の挿入、欠失、置換及び中途停止を含めた伸長サイクル中の意図しない事象のためにペプチド類縁体も生成する。このため、合成された調製物は典型的には目的とするペプチドと一緒に複数のペプチド類縁体を含む。そのような意図しないペプチド類縁体を含んでいるにもかかわらず、得られる合成されたペプチド調製物はなおも、免疫診断(抗体捕捉抗原として)及び医薬組成物(ペプチド免疫原として)を含めた免疫学的用途における使用に適している。典型的にはそのようなペプチド類縁体は、意図的に設計されたものであっても、副生成物の混合物として合成プロセスによって生成したものであっても、これらのペプチドを採用する最終製品の再現性及び有効性を保証すべく製造プロセスと生成物評価プロセスとの両方を監視するために鑑識的品質管理手順が展開される限りにおいて、所望のペプチドの精製された調製物と同じくらい有効であることが多い。数百〜数千グラム量での大スケールペプチド合成を、カスタマイズされた自動ペプチド合成装置UBI2003などで15〜150ミリモルスケールで行う。活性成分が臨床試験のための最終医薬組成物に使用されるためには、IL−31ペプチド構築物を分取RP−HPLCによって浅い溶離勾配の下で精製し、MALDI−TOF質量分析、アミノ酸分析及びRP−HPLCによって純度及び同一性に関して特性評価する。
免疫原性評価のためのIL−31ペプチド免疫原構築物によるモルモットの免疫付与
a.動物
モルモット(体重300〜350g)を免疫付与のために使用して代表的なデザイナーイヌIL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号43、47、51、55及び59)の免疫原性を評価した。表4にまとめるように、15匹のモルモットを1群あたり動物3匹の群に分け、400μgのペプチドによる初回免疫を行い、続いて初回免疫後週数(wpi)3、6、9及び12の時に100μgの追加免疫を4回行った。0、3、6、9、12及び15wpiの時に血液試料を、抗IL−31抗体価測定のため及び対応する免疫血清の中に存在する抗体の他の機能的特性の評価のために採取した。
総じて、免疫付与のために使用した製剤は以下を含有していた:
1. 400μgのIL−31ペプチド免疫原構築物
2. 0.7:1のペプチド:CpG比でのCpG
3. 0.2%のTWEEN80
IL−31ペプチド免疫原構築物によって引き出される血清抗IL−31抗体の力価測定を以下のプロトコールに従って評価した:
標的IL−31 Bエピトープペプチド(配列番号43、47、51、55及び59)に対する各々の力価に関する免疫原性評価からの結果を表5に示す。
生物学的アッセイに使用するためのイヌIL−31の製造、精製及び特性評価
a.発現構築物
イヌIL−31の配列はNCBIsゲノムリソース(ウェブサイト:ncbi.nlm.nih.gov)を用いて同定した。検出及び精製のためのC末端側の6−Hisタグを含有する完全長イヌIL−31ゲノムによって発現構築物を作出した(図3のA及びBを参照のこと)。配列が確認されたプラスミドを使用してExpi293細胞にトランスフェクトし、発現したIL−31は培養培地中に分泌されることとなった。トランスフェクションから72時間後に培地を回収し、ニッケルコバルト樹脂を使用して組換えタンパク質の精製を行った。分泌形態のIL−31を含有する培地を樹脂に結合させた後、pH8.0、50mMのトリス緩衝液と500mMのNaClと20mMのイミダゾールとを含有する洗浄用緩衝液でカラムを3回、カラム容積の10倍以内で洗浄した。pH8.0、50mMのトリス緩衝液と500mMのNaClと250mMのイミダゾールとを含有する溶離用緩衝液で組換えIL−31をカラム容積の5倍で溶離させた。溶離画分をSDS−PAGE、及び抗His抗体をプローブとするウェスタンブロットによって分析した。
Hisタグ付きIL−31タンパク質発現のクーマシーブルー染色、及び12%ビストリスSDS PAGEで行った精製(図3のC)。抗Hisタグ抗体をプローブとする、Cに示されるSDS−PAGEゲルのウェスタンブロット(図3のD)。培地中に分泌されたこの21.1KDのタンパク質を、以下のアッセイでの使用、ならびに免疫原性及び交差反応性評価の基準タンパク質としての使用のために同定及び精製した。
細胞に基づくアッセイにおけるIL−31媒介pSTAT3シグナル伝達
a.アッセイ
IL−31ペプチド免疫原構築物によって引き出されたIL−31抗体を使用する試験管内でのIL−31誘導シグナル伝達機能阻害アッセイを図4A及び図4Bならびに図5のA及びBに示す。
15%の加熱不活化ウシ胎仔血清と2mmol/LのGlutaMaxと1mmol/Lのピルビン酸ナトリウムと50mg/Lのゲンタマイシンと20ng/mLのイヌインターフェロン−γとを含有するMEM成長培地の中のDH−82細胞を96ウェル平底細胞培養プレートにウェル1つあたり1×105細胞の密度で播種して、5%のCO2を補充した加湿空気の中で37℃で16時間経過させた。IL−31受容体発現を増加させるために、IL−31処理前に2時間、細胞を血清枯渇させた。前処理後、組換えイヌIL−31を種々の用量(0.0001〜10ng/mL)で添加して5分経過させたか(図5のA)または1μg/mLで添加して0、3、5、10及び15分経過させた(図5のB)。播種後、細胞を20%の最終体積のCell Lysis Mix(5X)で溶解させ、300rpmで37℃で10分間振盪した。細胞溶解物50μlを使用してpSTAT3を評価した。ペルオキシダーゼ標識抗pSTAT3(y705)またはペルオキシダーゼ標識抗STAT3抗体50μlを検査ウェルに加えて37℃で1時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN20を含有するPBSでウェルを5回洗浄し、もう15分間100μlのTMB基質と反応させた。2NのH2SO4で反応を停止させ、450nmでの吸光度を決定した。
図5のA及びBは、expi293細胞から産生されたイヌIL−31によって誘導されるイヌDH−82単球におけるpSTAT3シグナル伝達のグラフを示す。図5のAは、イヌIL−31によって用量依存的にpSTAT3のリン酸化が誘導されたことを示し、アッセイ評価のためのリン酸化レベルを評価するために1μg/mLの最適濃度を選択した。図5のBは、イヌIL−31によって時間依存的にpSTAT3が誘導されたことを示し、抗IL−31抗体の阻害力価を評価するために以下の実施例に記載の阻害アッセイのための時間点として5分を選択した。
細胞に基づくアッセイにおけるIL−31媒介PSTAT3シグナル伝達の阻害
a.IL−31媒介pSTAT3シグナル伝達
15%の加熱不活化ウシ胎仔血清と2mmol/LのGlutaMaxと1mmol/Lのピルビン酸ナトリウムと50mg/Lのゲンタマイシンと20ng/mLのイヌインターフェロン−γとを含有するMEM成長培地の中のDH−82細胞を96ウェル平底細胞培養プレートにウェル1つあたり1×105細胞の密度で播種して、5%のCO2を補充した加湿空気の中で37℃で16時間経過させた。IL−31受容体発現を増加させるために、IL−31処理前に2時間、細胞を血清枯渇させた。枯渇中に、モルモット免疫血清からのプロテインA樹脂で精製した段階希釈抗体試料100μlと、1μg/mLのイヌIL−31とをよく混合し、37℃で1時間、共インキュベートした。前処理後、組換えイヌIL−31と精製血清試料との混合物50μlを添加して5分経過させた。播種後、細胞を20%の最終体積のCell Lysis Mix(5X)で溶解させ、300rpmで37℃で10分間振盪した。細胞溶解物50μlを使用してpSTAT3を評価した。ペルオキシダーゼ標識抗pSTAT3(y705)またはペルオキシダーゼ標識抗STAT3抗体50μlを検査ウェルに加えて37℃で1時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN20を含有するPBSでウェルを5回洗浄し、もう15分間100μlのTMB基質と反応させた。2NのH2SO4で反応を停止させ、450nmでの吸光度を決定した。
図6A及び図6Bは、初回免疫後週数(wpi)12(図6A)及び15wpi(図6B)の時に示される、本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号43、47、51、55及び59)から得られる抗IL−31抗体によるイヌDH82単球におけるイヌIL−31誘導pSTAT3シグナル伝達の阻害を示すグラフである。
モルモットにおける免疫原性評価のためのイヌIL−31ペプチド免疫原構築物のさらなる改良
a.動物
合計18匹のモルモット(体重300〜350g)を免疫付与のために使用した。表7に示すように、18匹のモルモットを1群あたり動物3匹の6群に分け、400μgのペプチド(配列番号63、68、71、76、80及び84)による初回免疫を行い、続いて初回免疫後週数(wpi)3、6、9及び12の時に追加免疫を4回行った。それらに対応するIL−31ペプチド免疫原構築物による抗IL−31抗体の力価のために0、3、6、9、12及び15wpiの時に血液試料を採取した。
総じて、免疫付与のために使用した製剤は以下を含有していた:
1. 400μgのIL−31ペプチド免疫原構築物
2. 0.7:1のペプチド:CpG比でのCpG
3. 0.2%のTWEEN80
IL−31ペプチド免疫原構築物によって引き出される血清抗IL−31抗体の力価測定を以下のプロトコールに従って評価した:
免疫原性評価からの結果を表8に示す。
細胞に基づくアッセイにおけるモルモット免疫血清からの抗IL−31抗体によるIL−31媒介PSTAT3シグナル伝達の阻害
a.IL−31媒介pSTAT3シグナル伝達
15%の加熱不活化ウシ胎仔血清と2mmol/LのGlutaMaxと1mmol/Lのピルビン酸ナトリウムと50mg/Lのゲンタマイシンと20ng/mLのイヌインターフェロン−γとを含有するMEM成長培地の中のDH−82細胞を96ウェル平底細胞培養プレートにウェル1つあたり1×105細胞の密度で播種して、5%のCO2を補充した加湿空気の中で37℃で16時間経過させた。IL−31受容体発現を増加させるために、IL−31処理前に2時間、血清枯渇させた。その間に、6及び12WPIの免疫されたモルモットからのプロテインA樹脂で精製した段階希釈血清試料100μlと、1μg/mLのイヌIL−31とをよく混合し、37℃で1時間、共インキュベートした。前処理後、組換えイヌIL−31と精製血清試料との混合物50μlを添加して5分経過させた。播種後、細胞を20%の最終体積のCell Lysis Mix(5X)で溶解させ、300rpmで37℃で10分間振盪した。細胞溶解物50μlを使用してpSTAT3を評価した。ペルオキシダーゼ標識抗pSTAT3(y705)またはペルオキシダーゼ標識抗STAT3抗体50μlを検査ウェルに加えて37℃で1時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN20を含有するPBSでウェルを5回洗浄し、もう15分間100μlのTMB基質と反応させた。2NのH2SO4で反応を停止させ、450nmでの吸光度を決定した。
図9のA及びBは、初回免疫後週数(wpi)6及び12の時に示される、本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号63、68、71、76、80及び84)によってモルモット免疫血清から得られる抗IL−31抗体の存在下でのイヌDH82単球でのイヌIL−31誘導pSTAT3シグナル伝達によるリン酸化%(図9のA)及びSTAT3リン酸化の阻害(図9のB)を示すグラフを含んでいる(図9のA)。
細胞に基づくアッセイにおけるIL−31媒介PSTAT3シグナル伝達の阻害
a.IL−31媒介pSTAT3シグナル伝達
15%の加熱不活化ウシ胎仔血清と2mmol/LのGlutaMaxと1mmol/Lのピルビン酸ナトリウムと50mg/Lのゲンタマイシンと20ng/mLのイヌインターフェロン−γとを含有するMEM成長培地の中のDH−82細胞を96ウェル平底細胞培養プレートにウェル1つあたり1×105細胞の密度で播種して、5%のCO2を補充した加湿空気の中で37℃で16時間経過させた。IL−31受容体発現を増加させるために、IL−31処理前に2時間、血清枯渇させた。その間に、6、9及び12WPIの免疫されたモルモットからのプロテインA樹脂で精製した段階希釈血清試料100μlと、1μg/mLのイヌIL−31とをよく混合して37℃で1時間、共インキュベートした。前処理後、組換えイヌIL−31と精製血清試料との混合物50μlを添加して5分経過させた。播種後、細胞を20%の最終体積のCell Lysis Mix(5X)で溶解させ、300rpmで37℃で10分間振盪した。細胞溶解物50マイクロリットル(50μl)を使用してpSTAT3を評価した。ペルオキシダーゼ標識抗pSTAT3(y705)またはペルオキシダーゼ標識抗STAT3抗体50マイクロリットル(50μl)を検査ウェルに加えて37℃で1時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN20を含有するPBSでウェルを5回洗浄し、もう15分間100μlのTMB基質と反応させた。2NのH2SO4で反応を停止させ、450nmでの吸光度を決定した。
図11A及び図11Bは、初回免疫後週数(wpi)6、9及び12の時の、IL−31ペプチド免疫原構築物p4854kb(配列番号63)及びp4859(配列番号84)によって得られたモルモット免疫血清から得られる抗IL−31抗体の存在下でのイヌDH82単球におけるイヌIL−31誘導pSTAT3シグナル伝達のリン酸化率(図11A)及び阻害率(図11B)を示す棒グラフを含む。
E.COLIにおける脂質化タンパク質の産生
脂質化を可能とする特定のE.coli株においてIL−31ペプチド免疫原構築物を発現させてリポタンパク質を作ることができ、アトピー性皮膚炎の治療のための免疫原として使用することができる。
概念実証治験における機能的免疫原性評価のための選択されたIL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号84)によるイヌの免疫付与
a.動物
合計15匹のビーグル犬を免疫付与のために使用した。イヌを2つの群に分け、イヌ8匹の1群を油中水エマルション製剤で試験し、他方のイヌ7匹の群をサポニン混合ミョウバン製剤について試験した。配列番号84を有するIL−31ペプチド免疫原構築物100μgによる初回免疫に続いて、初回免疫後日数(DPI)21の時に別の追加免疫を同じ用量の同じ製剤で行った。0、21及び41DPIの時に血液試料を、抗IL−31抗体の力価の測定のため及び対応する免疫血清の中に存在する抗体の他の機能的特性の評価のために採取した。免疫付与プロトコールを図13に示す。
IL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号84)によって引き出された血清抗IL−31抗体の力価測定を以下のプロトコールに従って評価した:
15%の加熱不活化ウシ胎仔血清と2mmol/LのGlutaMaxと1mmol/Lのピルビン酸ナトリウムと50μg/Lのゲンタマイシンと20ng/mLのイヌインターフェロン−γとを含有するMEM成長培地の中のDH−82細胞を96ウェル平底細胞培養プレートにウェル1つあたり1×105細胞の密度で播種して、5%のCO2を補充した加湿空気の中で37℃で16時間経過させた。IL−31受容体発現を増加させるために、IL−31処理前に2時間、血清枯渇させた。枯渇中に、免疫されたビーグルからのプロテインA樹脂で精製した段階希釈抗体試料100μlと、1μg/mLのイヌIL−31とをよく混合して37℃で1時間、共インキュベートした。前処理後、組換えイヌIL−31と精製血清試料との混合物50μlを添加して5分経過させた。播種後、STAT3リン酸化を市販のキット(InstantOne(商標)ELISAキット、Thermo)で決定した。細胞を20%の最終体積のCell Lysis Mix(5X)で溶解させ、300rpmで37℃で10分間振盪した。細胞溶解物50μlを使用してpSTAT3を評価し、調製したペルオキシダーゼ標識抗pSTAT3(y705)またはペルオキシダーゼ標識抗STAT3抗体50μlを検査ウェルに加えて37℃で1時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN20を含有するPBSでウェルを5回洗浄し、もう15分間100μlのTMB基質と反応させた。2NのH2SO4で反応を停止させ、450nmでの吸光度を決定した。
標的IL−31 Bエピトープペプチド(配列番号84)に対するそれぞれの力価を有する種々の製剤による免疫原性評価からの結果を図14に示す。各イヌについて21DPI及び41DPIの時の組換えイヌIL−31に対する抗体価(Log10EC50)を図15及び図16に示すが、第2追跡子としてはウサギ抗イヌIgG HRP(図15)またはプロテインA/G HRP(図16)を使用した。
モルモットにおける機能的免疫原性評価のためのヒトIL−31ペプチド免疫原構築物の設計のさらなる改良
a.イヌIL−31類縁体の拡張としてのヒトIL−31関連ペプチド免疫原構築物の設計
IL−31は、IL−6サイトカインファミリーに属する4ヘリックスバンドルサイトカインである。IL−31は、活性化CD4+ TH2細胞によって、及び皮膚リンパ球関連抗原陽性皮膚帰巣性CD45RO+(メモリー)T細胞によって、優先的に産生される。IL−4は、ヒトTH2細胞からのIL−31タンパク質の遺伝子発現及び放出を誘導し、IL−33はIL−4誘導IL−31放出をさらに強める。
被覆用緩衝液(1.5g/LのNa2CO3、2.9g/LのNaHCO3、pH9.6)中の組換えヒトIL−31タンパク質(Sino Biological Inx.)または個々のヒトIL−31Bエピトープペプチド(配列番号13、94、95及び93)を、組換えヒトIL−31タンパク質については50ng/ウェルとして、または各ヒトIL−31 Bエピトープペプチドについては200ng/ウェルとしてマイクロタイタープレート上に固定し、4℃で一晩インキュベートした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液(0.05%のTWEEN−20を含むPBS)で3回洗浄した。被覆されたウェルを200μL/ウェルのアッセイ用希釈剤(PBS中0.5%のBSA、0.05%のTWEEN−20、0.01%のProClin300)で室温で1時間ブロッキングした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で3回洗浄した。100μLの抗血清(1:100から1:4.19×108まで4倍段階希釈、合計12回希釈)または抗体希釈液(100mg/mLから0.0238ng/mLまで4倍段階希釈、合計12回希釈)を被覆ウェルに加えた。インキュベーションを室温で1時間行った。全てのウェルを吸引し、200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。プレートをHRP複合ヤギ抗モルモットIgG(H+L)抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories)の1:10,000希釈液と共に1時間インキュベートした(100μL/ウェル)。その後、全てのウェルを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。最後に、ウェルを100μL/ウェルのNeA−Blue TMB基質(Clinical Science Products)で発色させ、100μL/ウェルの1MのH2SO4の添加によって反応を停止させた。吸光度をOD450でELISAマイクロプレートリーダー(Molecule Devices)で測定した。Log10力価またはLog10(EC50)として表した抗血清の固有力価を、Prismソフトウェア(GraphPad)において非線形回帰解析を用いることによって4パラメータ曲線に対する最大吸光度の50%を与えるlog表示での試料希釈度として決定した。精製したポリクローナルIgG抗体の反応性を、Prismソフトウェアを用いて非線形回帰解析を用いることによって4パラメータ曲線に対する半数効果濃度(EC50)として表した。
免疫血清、または免疫するワクチンの中の精製抗IL−31ポリクローナル抗体を、それらが(1)IL−31とその受容体IL−31Rαとの相互作用を遮断する、(2)U87MG神経膠腫でのIL−31誘導STAT3リン酸化を抑制する、及び(3)IL−31RαをトランスフェクトされたHaCaT細胞株でのIL−20発現を阻害する能力についてさらに検査した。
5%のCO2を含む加湿された37℃のインキュベータの中でU87MG細胞株を、10%の仔ウシ血清と1%のペニシリン/ストレプトマイシンとが補充されたEMEMの中に維持した。
先に種々のIL−31ペプチド免疫原構築物を免疫したモルモットのプールした免疫血清からの精製IgGポリクローナル抗体を、IL−31Rαに対するIL−31の結合を阻害するそれらの相対的能力についてELISAで検査した。96ウェルプレートのウェルを個々に、被覆用緩衝液(15mMのNa2CO3、35mMのNaHCO3、pH9.6)中の50ngの抗Hisモノクローナル抗体(GenScript)で被覆し、4℃で一晩インキュベートした。被覆したウェルを200μL/ウェルのアッセイ用希釈剤(PBS中1%のBSA、0.05%のTWEEN−20及び0.01%のProClin300)で室温で1時間ブロッキングした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液(0.05%のTWEEN−20及び0.01%のProClin300を含むPBS)で3回洗浄した。100ngの組換えHisタグ付きヒトIL−31Rαタンパク質(R&D systems)を抗His表面に室温で1時間固定した。洗浄後、10ng/mLのヒトIL−31(GenScript)と種々の濃度の精製モルモットIgGポリクローナル抗体との混合物100μLを室温で1時間、予備インキュベートし、その後、被覆ウェルに加えた。インキュベーションを室温で1時間行った。全てのウェルを吸引し、200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で3回洗浄した。捕捉されたIL−31を100μL/ウェルの0.25μg/mLのビオチン標識ウサギ抗IL−31抗体(PeproTech Inc.)で室温で1時間検出した。その後、結合しているビオチン標識抗体を、ストレプトアビジンポリ−HRP(1:10,000希釈、Thermo Fisher Scientific)を使用して1時間検出した(100μL/ウェル)。全てのウェルを吸引し、200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で3回洗浄した。最後に、ウェルを100μL/ウェルのOptEIA TMB基質(BD Biosciences)で発色させ、100μL/ウェルの1MのH2SO4の添加によって反応を停止させた。比色吸光度をVersaMax ELISAマイクロプレートリーダー(Molecular Devices)で測定し、Prism6ソフトウェア(GraphPad Software)で半数阻害濃度(IC50)を算出するための4パラメータロジスティック曲線近似を用いて反応性曲線を生成した。
精製IgGがU87MG細胞におけるIL−31誘導STAT3リン酸化を阻害することができるか否かを調査するために、細胞を12ウェルプレートに播種し(2×105/ウェル)、低血清培地(EMEM中1%の仔ウシ血清)中で16時間枯渇させた。その後、総体積500μLの低血清培地の中でモルモットポリクローナル抗体の存在下で細胞を10ng/mLの終濃度のIL−31と共に同時に37℃、5%CO2で30分間インキュベートした。抗IL−31モノクローナル抗体MT313(Mabtech AB)も試験対照として含めた。リン酸化STAT3レベルをPathScan p−Stat3 ELISAキット(細胞シグナル伝達)で測定した。手短に述べると、1%のホスファターゼ阻害薬カクテル3(Sigma−Aldrich)が補充された30μLの細胞溶解用緩衝液(細胞シグナル伝達)中に細胞を懸濁させるとともに細胞残屑を12,000xgで4℃で10分間の遠心分離によって除去することによって細胞溶解物を調製した。透明な細胞溶解物のうちの10マイクログラム(10μ)を使用してリン酸化STAT3の含有量を販売者の説明書に従って測定した。比色吸光度をVersaMax ELISAマイクロプレートリーダー(Molecular Devices)によって測定した。
HaCaTは、成人皮膚由来の自発的に形質転換される異数性不死化角化細胞株である。IL−31誘導IL−20発現の検査を容易にするために、ヒトIL−31Rαを過剰発現させる安定なHaCaTクローンを作製した。IL−31依存性IL−20発現は、本開示のIL−31ペプチド免疫原構築物によって引き出される抗IL−31抗体によって調節される可能性がある。アッセイは、4×105個の細胞と、10ng/mLの終濃度のヒト組換えIL−31と、種々の濃度の精製モルモットIgGポリクローナル抗体とをウェル1つあたり総体積1,000μLの培養培地の中で37℃、5%CO2で1時間インキュベートすることによって実施した。抗IL−31モノクローナル抗体MT313(Mabtech AB)も試験対照として含めた。RNAをPureLink RNAミニキット(Thermo Fisher Scientific Inc.)によって製造者の説明に従って抽出し、残存するゲノムDNAをSuperScript(商標)III/RNaseOUT酵素ミックス(Thermo Fisher Sceientific Inc.)によって除去した。合計1μgのRNAをSuperScript III First−Strand Synthesis SuperMixキット(Thermo Fisher Sceientific Inc.)によってcDNAに逆転写し戻し、得られたcDNAを、Applied Biosystems7500リアルタイムPCRシステム(Thermo Fisher Sceientific Inc.)を使用して定量的リアルタイムPCRによって分析した。リアルタイムPCR反応をPower SYBRGreen PCR Master Mixキット(Thermo Fisher Sceientific Inc.)で実施した。IL−20のためのQuantiTectプライマー対(Hs_IL20_1_SG)をQuiagenから購入し、HPRTのためのプライマー対(順方向:5’−TGACACTGGCAAAACAATGCA−3’(配列番号106)、逆方向:5’−GGTCCTTTTCACCAGCAAGCT−3’(配列番号107))を合成した。全ての測定は二重化して実施した。相対的定量は、比較サイクル閾値法を用いることで計算し、HPRTに対して正規化した。各抗体処理群の相対IL−20発現レベルを未処理群のそれに対して正規化した。
設計、スクリーニング、同定、機能特性の評価、及び代表的なヒトIL−31ペプチド免疫原構築物を組み込んだ他成分ワクチン製剤の最適化
IL−31のヘリックスCをB細胞エピトープペプチド設計のために選択した、というのも、2つの肝要な残基E83及びH87はこの領域においてIL−31Rαと相互作用することが分かっているからである。モルモットにおける400μg/1mLでの初回免疫及び100μg/0.25mLでの追加免疫(3、6及び9wpi)のために、UBITh1 Tヘルパーペプチド(配列番号27)と、短いリンカーεKとに連結されたヘリックスCに基づくペプチド構築物をISA51及びCpGと共に製剤化した。モルモットにおける免疫原性を検査するために、ELISAアッセイを1:100から1:4.19×108まで4倍段階希釈したモルモット免疫血清と共に用いた。ELISAプレートをウェル1つあたり50ngの組換えヒトIL−31タンパク質で被覆した。検査した血清のLogEC50として表される力価をA450nmの4パラメータ非線形回帰解析によって算出した。ELISA結果は4つのペプチド免疫原構築物が対応するIL−31 Bエピトープペプチド(表10(配列番号87)、表11(配列番号100及び101;及び表13の群3(配列番号99)に対する高い免疫原性力価を誘導しただけでなく、ヒトIL−31タンパク質に対する中等度〜高度の交差反応性を誘導したことを示した(図20のA及びB)。
モルモットにおいて生成したIL−31ペプチド免疫原構築物からの抗体が、IL−31とIL−31Rαとの相互作用を遮断すべくIL−31を中和することができるか否かを判定する試験を実施した。具体的には、4つの各々の候補IL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号87、99、100及び101)によって免疫したモルモットの免疫血清からの精製モルモットIgGをELISAアッセイに採用したが、これに関して、抗His抗体で被覆された固相上にヒトIL−31Rαタンパク質を固定した。図21に示すように、各々のIL−31ペプチド免疫原構築物で免疫したモルモットの免疫血清から精製した代表的な抗体は、競合的にIL−31とIL−31Rαとの相互作用を用量依存的に(10E−3〜10E2μg/mL)阻害した。
IL−31シグナル伝達経路は、最初に細胞膜上でのIL−31Rα/OSMRβの複合体形成、及びそれに続く下流での細胞質におけるタンパク質STAT3リン酸化に関与する。U87MG細胞株を使用して、IL−31ペプチド免疫原構築物で免疫したモルモットの免疫血清に由来する精製抗IL−31抗体の能力を、IL−31誘導STAT3リン酸化を抑制するそれらの能力に関して評価した。
IL−20は構造的に、IL−10、及び炎症への自身の関与を調節する角化細胞のオートクリン因子に関係する。IL−31は角化細胞の細胞株HaCaTにおいてIL−20発現を誘導することができる。IL−31ペプチド免疫原構築物によってモルモットにおいて引き出された抗IL−31抗体が、IL−31Rα過剰発現HaCaTトランスフェクタントにおけるIL−31依存性IL−20発現を抑制することができるか否かを調査するために、全ての細胞培養群を10ng/mLの濃度のIL−31で30分間、IL−20遺伝子転写の誘導のために処理した。候補IL−31ペプチド免疫原構築物(配列番号87及び配列番号101)によって引き出されたモルモットの免疫血清からの精製IgGの代表的調製物を検査群に種々の濃度で添加し、陽性対照としてMT313も含めた。抗体を添加せずIL−31のみの存在下での細胞培養物を陰性対照として用意した。図23に示すように、配列番号87及び配列番号101を有する代表的候補ペプチド構築物によって引き出された精製IgG抗体で処理した群においてIL−20発現の抗体濃度依存的抑制が認められた。
合計27匹のモルモット(体重300〜350g)を免疫付与のために使用した。表15に示すとおり、27匹のモルモットを、群1つあたり動物3匹の9つの群に分け、400μgのペプチドによる初回免疫ならびにそれに続く2回の初回免疫後週数(wpi)3及び6の時の追加免疫を行った。対応するIL−31 Bエピトープペプチド(配列番号95)による抗IL−31抗体の力価のために0、3、6、9、12及び15wpiの時に血液試料を採取した。9つの群は、表15に示すように、(PBSによる)プラセボ、CPG1、CpG3、ISA51VG、ADJUPHOS、ISA51VG+CpG1、ADJUPHOS+CpG1、ISA51VG+CpG3、及びADJUPHOS+CpG3であった。血清抗IL−31抗体の力価測定を、上記のようにIL−31 Bエピトープペプチド(配列番号95)を使用してELISAによって実施し、力価は表15に示すように(0、3、6、9、12及び15wpiでの)Log10で表した。0、3、6及び9wpiでの免疫原性データを図24の上パネルにプロットした。各製剤群についての詳細な平均力価を図24の下パネルにLog10で示した。
イヌ、マウス及びヒトIL−31ペプチド免疫原構築物の中での異なる種をまたいだ免疫原性の交差反応性のさらなる評価
a.抗体特異性分析のためのIL−31に基づくELISA検査
被覆用緩衝液(1.5g/LのNa2CO3、2.9g/LのNaHCO3、pH9.6)中の個々のイヌ、マウス及びヒトIL−31Bエピトープペプチド(配列番号12、93、96、97または98)を、各IL−31 Bエピトープペプチドについて200ng/ウェルとしてマイクロタイタープレート上に固定し、4℃で一晩インキュベートした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液(0.05%のTWEEN−20を含むPBS)で3回洗浄した。被覆されたウェルを室温で1時間、200μL/ウェルのアッセイ用希釈剤(PBS中0.5%のBSA、0.05%のTWEEN−20、0.01%のProClin300)でブロッキングした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で3回洗浄した。抗体希釈剤中の抗血清(10倍段階希釈)100μLを被覆ウェルに加えた。インキュベーションを室温で1時間行った。全てのウェルを吸引し、200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。プレートをHRP複合ヤギ抗モルモットIgG(H+L)抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories)の1:10,000希釈液と共に1時間インキュベートした(100μL/ウェル)。その後、全てのウェルを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。最後に、ウェルを100μL/ウェルのNeA−Blue TMB基質(Clinical Science Products)で発色させ、100μL/ウェルの1MのH2SO4の添加によって反応を停止させた。吸光度をOD450でELISAマイクロプレートリーダー(Molecule Devices)で測定した。Log10力価として表した抗血清の固有力価を決定した。
免疫原性評価試験からの結果を表13及び表14に示す。
アジュバントを含むまたは含まない様々な配合組成での組換えイヌIL−31タンパク質及びUBITH1結合を含有するリポタンパク質のモルモットにおける免疫原性評価
組換え完全長イヌIL−31タンパク質(FL−イヌIL−31)、及び免疫原性増強のためのIL−31タンパク質のN末端側に配置されたUBITh(登録商標)1配列を含む組換え完全長イヌIL−31タンパク質(FL−イヌIL−31リポタンパク質)をどちらも相対免疫原性の比較のためのアジュバントを含まないものとADJUPHOSを含むものとの2種類の製剤として調製し、アジュバント不含製剤は50μg/0.5mL/用量/IMと25μg/0.5mL/用量/IMとの2つの高及び低投薬量で検査した一方、ADJUPHOSをアジュバント製剤として含むものは50μg/0.5mL/用量/IMの高投薬量でのみ検査し、プロトコールは表12に示す。
被覆用緩衝液(1.5g/LのNa2CO3、2.9g/LのNaHCO3、pH9.6)中の組換え完全長(FL)イヌIL−31タンパク質を、50ng/ウェルとしてマイクロタイタープレート上に固定し、4℃で一晩インキュベートした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液(0.05%のTWEEN−20を含むPBS)で3回洗浄した。被覆されたウェルを室温で1時間、200μL/ウェルのアッセイ用希釈剤(PBS中0.5%のBSA、0.05%のTWEEN−20、0.01%のProClin300)でブロッキングした。プレートを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で3回洗浄した。抗体希釈剤中の抗血清(10倍段階希釈)100μLを被覆ウェルに加えた。インキュベーションを室温で1時間行った。全てのウェルを吸引し、200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。プレートをHRP複合ヤギ抗モルモットIgG(H+L)抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories)の1:10,000希釈液と共に1時間インキュベートした(100μL/ウェル)。その後、全てのウェルを200μL/ウェルの洗浄用緩衝液で5回洗浄した。最後に、ウェルを100μL/ウェルのNeA−Blue TMB基質(Clinical Science Products)で発色させ、100μL/ウェルの1MのH2SO4の添加によって反応を停止させた。吸光度をOD450でELISAマイクロプレートリーダー(Molecule Devices)で測定した。Log10力価として表した抗血清の固有力価を決定した。
上記2つの組換えタンパク質の免疫原性評価試験からの結果を表12に示す。
Claims (17)
- 式:
(Th)m−(A)n−(IL−31断片)−X
または
(IL−31断片)−(A)n−(Th)m−X
〔式中、
Thは異種Tヘルパーエピトープであり、
Aは異種スペーサーであり、
(IL−31断片)は、配列番号1または配列番号2からの約15〜約75アミノ酸残基を有するB細胞エピトープであり、
Xはアミノ酸のα−COOHまたはα−CONH2であり、
mは1〜約4であり、
nは0〜約10である〕
で表すことができるIL−31ペプチド免疫原構築物。 - 前記IL−31断片が、配列番号1〜13及び配列番号93〜98からなる群から選択される、請求項1に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記Thエピトープが、配列番号14〜42からなる群から選択される、請求項1または請求項2のいずれかに記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記ペプチド免疫原構築物が、配列番号43〜90及び配列番号99〜105からなる群から選択される、請求項1に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 配列番号1または配列番号2の完全長IL−31タンパク質配列からの約15〜約75アミノ酸残基を含むB細胞エピトープ、
配列番号14〜42からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むTヘルパーエピトープ、ならびに
アミノ酸Lys−、Gly−、Lys−Lys−Lys−、(α,ε−N)Lys、及びε−N−Lys−Lys−Lys−Lys(配列番号91)からなる群から選択される任意選択の異種スペーサー
を含む、IL−31ペプチド免疫原構築物であって、
前記B細胞エピトープが直接、または前記任意選択の異種スペーサーによって、前記Tヘルパーエピトープに共有結合している、前記IL−31ペプチド免疫原構築物。 - 前記B細胞エピトープが、配列番号1〜13及び配列番号93〜98からなる群から選択される、請求項5に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記Tヘルパーエピトープが、配列番号14〜42からなる群から選択される、請求項5に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記任意選択の異種スペーサーが、(α,ε−N)Lys、またはε−N−Lys−Lys−Lys−Lys(配列番号91)である、請求項5に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記Tヘルパーエピトープが前記B細胞エピトープのアミノ末端に共有結合している、請求項5に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 前記Tヘルパーエピトープが前記任意選択の異種スペーサーによって前記B細胞エピトープのアミノ末端に共有結合している、請求項5に記載のIL−31ペプチド免疫原構築物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のペプチド免疫原構築物を含む組成物。
- a.請求項1〜4のいずれかに記載のペプチド免疫原構築物と、
b.薬学的に許容される送達ビヒクル及び/またはアジュバントと
を含む、医薬組成物。 - a.前記IL−31ペプチド免疫原構築物が、配列番号43〜90及び配列番号99〜105からなる群から選択され、
b.前記IL−31ペプチド免疫原構築物が、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されて安定化免疫刺激性複合体を形成している、
請求項12に記載の医薬組成物。 - 請求項1〜10のいずれかに記載のIL−31ペプチド免疫原構築物の前記B細胞エピトープに特異的に結合する、単離された抗体またはそのエピトープ結合性断片。
- 前記IL−31ペプチド免疫原構築物に結合している、請求項14に記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合性断片。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のIL−31ペプチド免疫原構築物の前記B細胞エピトープに特異的に結合する、単離された抗体またはそのエピトープ結合性断片。
- 請求項14〜16のいずれかに記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合性断片を含む、組成物。
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