JP2021512144A - 環状ジヌクレオチドアジュバント含有結核ワクチンの鼻腔内送達 - Google Patents

環状ジヌクレオチドアジュバント含有結核ワクチンの鼻腔内送達 Download PDF

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ディス,エリック ヴァン
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エー. ポートノイ,ダニエル
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Abstract

マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分と、インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分とを含む、鼻腔内投与用に製剤化されたマイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)ワクチン。

Description

本発明は、米国国立衛生研究所より交付された助成番号AI091976の助成に基づき、米国政府の支援を受けてなされたものである。米国政府は、本発明に関し一定の権利を有する。
序論
結核菌の感染は、効果的なワクチンの不足などの理由から、依然として世界的に主要な死亡原因の1つである(Young & Dye 2006)。結核菌としてカルメット・ゲラン桿菌(BCG)を用いたワクチンが現在広く接種されているが(Floyd 2016)、成人の肺結核(TB)に対するこのワクチンの防御効果は個人差が大きく、臨床試験において0〜80%と幅がある(Andersen & Doherty 2005)。さらに、BCGは弱毒化生ワクチンであるため、HIVに感染している乳児などの免疫力の弱い対象には推奨されていない(Marais et al. 2016)。肺結核に対して防御的な免疫応答を誘導するワクチンとして、BCGに代わるワクチンやBCGのブーストワクチンの開発に大きな力が注がれている。現在、12種類のTBワクチン候補で臨床試験が進められており、このうち8種類は新規のタンパク質サブユニットワクチンである(Kaufmann et al. 2017)。サブユニットワクチンの利点の1つは、免疫が低下している対象には投与できない場合がある弱毒化生ワクチンに比べて、一般的に優れた安全性プロフィールを示すという点が挙げられる。サブユニットワクチンでは、ワクチン抗原に対する強力な記憶免疫応答を誘導させるためにアジュバントが必要であるが、抗原特異的なエフェクターで長期生存可能なメモリーCD4+/CD8+ T細胞を誘導するアジュバントとして臨床的に承認されているものはない(Iwasaki & Medzhitov 2010)。
環状ジヌクレオチド(CDN)は、微生物に共通して存在するセカンドメッセンジャーであり(Tamayo et al. 2007)、細胞質内のサーベイランス経路により認識される病原体関連分子パターン(PAMP)として最初に発見された(McWhirter et al. 2009; Burdette et al. 2012)。CDNは細胞質内の受容体であるインターフェロン遺伝子刺激因子(STING)を活性化し、その結果、TBK1/IRF3からI型IFNに至る経路、NF−κBを介する古典的炎症応答経路、およびSTAT6依存性遺伝子発現といった複数の免疫経路を介してシグナル伝達が行われる(Burdette & Vance 2012; Burdette et al. 2012; McWhirter et al. 2009; Chen et al. 2011)。ヒトSTINGの活性化作用を有する合成CDN(ADU−S100)は、現在、がん治療薬として単独での第I相臨床試験が進行中であり、また、チェックポイント阻害薬との併用による第I相臨床試験も進行中である(Clinical trials.gov #NCT02675439および#NCT03172936)。また、その他にも様々なCDN分子が知られている(Corrales et al. 2015; Corrales et al. 2016)。
CDNを用いた処置は、in vivoで、生得の免疫細胞を刺激して、肺炎桿菌や黄色ブドウ球菌の感染を抑制することが報告されている(Karaolis, Means, et al. 2007; Karaolis, Newstead, et al. 2007)。また、モデル抗原とCDNで免疫を行うと、接種経路によって異なる免疫応答が誘導され、皮下投与ではTh1/Th2応答、粘膜投与ではTh17応答が起こる(Ebensen et al. 2011)。また、CDNを黄色ブドウ球菌や肺炎連鎖球菌などの細胞外病原菌のワクチンアジュバントとして使用すると、防御抗体による免疫が誘導されることも分かっている(Ebensen, Schulze, Riese, Morr, et al. 2007; Ebensen, Schulze, Riese, Link, et al. 2007; Madhun et al. 2011; Libanova et al. 2010; Ogunniyi et al. 2008; Hu et al. 2009; Dubensky et al. 2013; Yan et al. 2009)。さらに、CDNは、有望ながん免疫療法剤としても研究が進められている(Woo et al. 2014; Chandra et al. 2014; Hanson et al. 2015)。しかし、これまでの研究で、CDNアジュバントによって、T細胞による細胞内病原菌に対する防御免疫が誘導されることは確認されていない。
CDNは、結核菌やその他の細胞内病原体と同様に細胞質内のサーベイランス経路を活性化する(Watson et al. 2015; Wassermann et al. 2015; Dey et al. 2015)。TB用に現在開発中の、CDN以外のワクチンアジュバントとしては、Toll様受容体(TLR)アゴニストやTB細胞壁脂質を利用したもの(Agger 2016)が挙げられるが、これらがSTINGやその他の細胞質内のサーベイランス経路を活性化するかは不明である。また、BCGは重要な病原性発現機構が欠損しているため、STINGを活性化しない(Watson et al. 2015)。また、Th17 T細胞は、マウスにおいて、BCGによって得られる防御能に関して重要な役割を担っている(Khader et al. 2007)。
本発明は、ヒトへのマイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)のワクチン接種方法および当該ワクチン接種用の組成物を提供する。
一態様において、本発明は、ヒトへのマイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)の予防的または治療的ワクチン接種方法を提供する。当該方法は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分を鼻腔内投与すること、およびインターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分を鼻腔内投与することを含む。
別の一態様において、本発明は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)の予防的または治療的ワクチンを提供する。当該ワクチンは、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分、インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分、および鼻腔内投与用の医薬用添加剤、例えば、緩衝生理食塩水などの水性溶媒を含む。
いくつかの実施形態において、
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ボビスおよび/またはマイコバクテリウム・バッカエを含み;
−第1のワクチン成分は、カルメット・ゲラン桿菌(BCG)を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上の組換え発現タンパク質を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上の組換え発現タンパク質を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えウイルスベクターを含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えワクシニアウイルスを含み;
−第1のワクチン成分は、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される1種以上の抗原を含み;
−第1のワクチン成分は、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される複数種(少なくとも2種、4種、8種もしくは12種)の抗原、特に、これらの複数種を含む融合タンパク質、特に、Ag85BとESAT−6からなる2種の抗原の融合体、Ag85BとESAT−6とCFP−10からなる3種の抗原の融合体、またはAg85BとESAT−6とRv1733cとRv2626cとRv2389c(RpfD)からなる5種の抗原の融合体を含み;
−前記STING活性化剤は環状ジヌクレオチド(CDN)であり;
−前記CDNは、環状ジグアノシンリン酸(CDG)または環状グアノシンリン酸−アデノシンリン酸(cGAMP)であり;
−前記CDNは、ホスホジエステラーゼ抵抗性を有するジチオCDNなどの合成CDN、例えば、非架橋酸素原子が硫黄原子で置換されたR,R立体配置を有するRR−CDN、例えば、RR−CDGもしくはML−RR−cGAMP、または非架橋酸素原子が硫黄原子で置換されたR,S立体配置を有するRS−CDN、S,R立体配置を有するSR−CDNもしくはS,S立体配置を有するSS−CDNであり;
−前記CDNは、RR−CDGまたはML−RR−cGAMP、好ましくはML−RR−cGAMPであり;
−第1のワクチン成分および第2のワクチン成分は、別々の組成物として同時に投与され;
−第1のワクチン成分および第2のワクチン成分は、1つの組成物として投与され;
−前記組成物は、水性溶媒を用いて投与され;
−鼻腔内投与用の前記ワクチン組成物は、アジュバントである第3のワクチン成分を含み;
−前記アジュバントは、不完全フロイントアジュバント(IFA)、ジメチルジオクタデシル臭化アンモニウム(DDA)、RIBIアジュバント、Quil−Aサポニン、MF59、MPL、IC31、LTK63、CAF01、CpGオリゴ、ポリI:C、DEAE−デキストランおよび水酸化アルミニウムからなる群から選択され;
−プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分はプライミングワクチンとして投与され、第2のワクチン成分はブースター成分として投与され;かつ/あるいは
−プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分はプライミングワクチンとして投与される。
−プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分はブースター成分として投与される。
−プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分はブースター成分として投与され、プライミングワクチンとしてBCGが投与される。
別の一態様において、本発明は、鼻腔内投与用に製剤化されたワクチンを提供する。当該ワクチンは、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分と、インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分とを含み、第1のワクチン成分と第2のワクチン成分は水性溶媒中で混合されている。
いくつかの実施形態において、
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ボビスおよび/またはマイコバクテリウム・バッカエを含み;
−第1のワクチン成分は、カルメット・ゲラン桿菌(BCG)を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上の組換え発現タンパク質を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上の組換え発現タンパク質を含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えウイルスベクターを含み;
−第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えワクシニアウイルスを含み;
−第1のワクチン成分は、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される1種以上の抗原を含み;
−第1のワクチン成分は、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される複数種(2種、4種、8種もしくは12種)の抗原、特に、これらの複数種を含む融合タンパク質、特に、Ag85BとESAT−6からなる2種の抗原の融合体、Ag85BとESAT−6とCFP−10からなる3種の抗原の融合体、またはAg85BとESAT−6とRv1733cとRv2626cとRpfDからなる5種の抗原の融合体を含み;
−前記STING活性化剤は環状ジヌクレオチド(CDN)であり;
−前記CDNは、環状ジグアノシンリン酸(CDG)または環状グアノシンリン酸−アデノシンリン酸(cGAMP)であり;
−前記CDNは、ホスホジエステラーゼ抵抗性を有する合成CDN、例えば、非架橋酸素原子が硫黄原子で置換されたR,R立体配置を有するRR−CDN、例えば、RR−CDGまたはML−RR−cGAMPであり;
−前記CDNは、RR−CDGまたはML−RR−cGAMPであり;
−前記組成物は、水性溶媒を用いて投与され;
−鼻腔内投与用の前記ワクチン組成物は、アジュバントである第3のワクチン成分を含み;
−前記アジュバントは、不完全フロイントアジュバント(IFA)、ジメチルジオクタデシル臭化アンモニウム(DDA)、RIBIアジュバント、Quil−Aサポニン、MF59、MPL、IC31、LTK63、CAF01、CpGオリゴ、DEAE−デキストランおよび水酸化アルミニウムからなる群から選択され;
−前記ワクチンは、プライム・ブーストワクチン接種法により、ブースター成分として投与され;かつ/あるいは
−前記ワクチンは、プライム・ブーストワクチン接種法により、プライミングワクチンとして投与される。
本発明は、本明細書に記載された個々の実施形態のあらゆる組み合わせを包含するものであり、それらはすべて本明細書に記載されているものとする。
以下の記載および本明細書全体を通して、別異に解される場合または別段の記載がある場合を除き、「a」および「an」という用語は1以上のものを表し、「または」という用語は「および/または」を表し、ポリヌクレオチド配列は、本明細書に記載されている反対の鎖および代替骨格も包含するものとする。
本明細書に記載されている実施例および実施形態は、単に本発明を説明するためのものであり、これらの実施例および実施形態に基づいて、当業者により様々な変形または変更が示唆されるものであり、またそのような変形または変更は本願の精神および範囲ならびに添付の請求項の範囲内に含まれるものである。本明細書に引用されたすべての出版物、特許および特許出願、またこれらに記載の引用文献は、あらゆる目的のために、その全体が参照により本明細書に援用される。
本明細書に記載の通り、細胞質内受容体であるインターフェロン遺伝子刺激因子(STING)の活性化剤は、吸入薬として、特に鼻腔内用吸入薬として送達されるワクチン製剤に用いるアジュバントとして有用である。本明細書において、「STING活性化剤」は、「STINGアゴニスト」と称されることもあり、STINGと結合してSTINGを活性化する化合物を表す。STING活性の増強としては、例えば、IFN−α、IFN−βなどの1型インターフェロン、IFN−γなどの3型インターフェロンを含むインターフェロン、その他の様々な炎症誘発性サイトカインなどの炎症性サイトカインの活性化が挙げられ、また、以下に限定されないが、IP10、TNFα、IL−6、CXCL9、CXCL10、CCL4、CXCL11、CCL5、CCL3、CCL8などのケモカインの活性化も例として挙げられる。また、STINGアゴニスト活性としては、TANK結合キナーゼ(TBK)1のリン酸化、STINGのリン酸化、インターフェロン制御因子(IRF)の活性化(例えば、IRF3の活性化)、NFκBの活性化、STAT6の活性化、またはインターフェロン−γ誘導性タンパク質(IP−10)などの炎症性タンパク質や炎症性サイトカインの分泌など、を促進する作用が挙げられる。STINGアゴニストとして好適な化合物は、例えば、STINGタンパク質に対する結合親和性を測定することにより確認することができる。また、STINGアゴニスト活性は、例えば、当技術分野で公知の方法により、STING経路の活性化を促進する作用を指標として測定することができる。例えば、化合物のSTINGに対する結合親和性は、示差走査蛍光定量法(DSF)または等温滴定型熱量測定法(ITC)を用いた結合アッセイにより測定することができる。化合物のSTINGアゴニスト活性を測定する方法としては、例えば、インターフェロン刺激アッセイ、レポーター遺伝子アッセイ(例えば、hSTING wtを用いたアッセイ、またはTHP−1 Dualを用いたアッセイ)、TBK1活性化アッセイ、IP−10アッセイ、STINGの生化学的[3H]cGAMP競合アッセイなどの当業者に公知の試験法が挙げられる。また、STINGアゴニスト活性は、STINGまたはSTING経路により活性化されるタンパク質をコードする遺伝子の転写レベルを増加させる作用を指標として測定することもできる。また、STINGアゴニスト活性は、例えば、定量的リアルタイムPCR、RNA−seq、Nano String、またはマウスや細胞で分泌されたタンパク質を検出する様々な試験法(サイトカインビーズアレイ、ELISA)などを用いて確認してもよい。いくつかの実施形態において、STINGノックアウト細胞株を用いて化合物の活性を調べる試験法により、当該化合物がSTINGに特異的であるか否かを確認してもよい。STINGに特異的な化合物であれば、STING経路が部分的または完全に欠損している細胞株では活性を示さないことが予想される。STINGアゴニスト化合物の具体例、合成方法、STINGアゴニストを同定する試験法は、例えば以下のPCT文献に記載されている:WO 2014/189805;WO 2014/093936;WO 2016/145102;WO 2017/075477;WO 2018009466;WO 2014/179335;WO 2005/030186;WO 2007/054279;WO 2011/003025;WO 2015/074145;WO 2015/185565;WO 2016/120305;WO 2017/093933;WO 2016/096174;WO 2016/096577;WO 2017/027645;WO 2017/027646;WO 2017/123657;WO 2017/123669;WO 2018/009648;WO 2018/009652;WO 2007/070598;WO 2017/004499;WO 2017/011622;WO 2018/013908;および WO 2017/011920。好ましいSTINGアゴニストとしては、WO 2014/189805;WO 2016/145102;WO 2017/075477;WO 2018009466;WO 2005/030186;WO 2007/054279;WO 2011/003025;WO 2015/074145;WO 2015/185565;WO 2016/120305;WO 2017/093933;WO 2016/096174;WO 2016/096577;WO 2017/027645;WO 2017/027646;WO 2017/123657;WO 2017/123669;WO 2018/009648;および WO 2018/009652などのPCT文献に記載の環状ジヌクレオチド、これらの薬学的に許容される塩、これらの薬学的に許容される溶媒和物、またはこれらの薬学的に許容される水和物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、前記環状ジヌクレオチドは、アデニン(A)および/またはグアニン(G)を含み、例としては、環状ジアデノシンリン酸(CDA)、環状ジグアノシンリン酸(CDG)、もしくは環状グアノシンリン酸−アデノシンリン酸(cGAMP)(例えば、3’3’結合(例えば、3’3’−(G)(A))、2’2’結合(例えば、2’2’−(G)(A))、もしくは混合型結合(ML、例えば、2’3’−(G)(A)もしくは3’2’−(G)(A))などのcGAMP)、またはこれらの誘導体、さらに、これらの薬学的に許容される塩、これらの薬学的に許容される溶媒和物、またはこれらの薬学的に許容される水和物が挙げられる。いくつかの実施形態において、前記STINGアゴニストは、3’3’−RR−(G)(G)もしくはジチオ[R、R]−環状−[G(3’,5’)pG(3’,5’)p]とも称されるRR−CDG、または2’3’−RR−(G)(A)もしくはジチオ[R、R]−環状−[G(2’,5’)pA(3’,5’)p]とも称されるML−RR−cGAMP、さらに、これらの薬学的に許容される塩、これらの薬学的に許容される溶媒和物、またはこれらの薬学的に許容される水和物が挙げられるが、これらに限定されない。なお、RR−CDGおよびML−RR−cGAMPの構造は下記の通りである。
RR−CDG
Figure 2021512144
ML−RR−cGAMP
Figure 2021512144
本明細書に記載のワクチン、すなわち、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分と、STING活性化剤を含む第2のワクチン成分とを少なくとも含み、アジュバントである第3のワクチン成分を任意で含むワクチンは、吸入薬として、好ましくは鼻腔内送達用の吸入薬として投与するために製剤化されていてもよい。このような製剤は、当業者に一般に知られており、上記のワクチン成分をそれぞれ別々に生理学的に許容される担体、添加剤もしくは安定化剤と混合することにより、または上記のワクチン成分を合わせて、生理学的に許容される担体、添加剤もしくは安定化剤と混合して1つの製剤とすることにより、例えば、凍結乾燥散剤、スラリー状製剤、水溶液剤または懸濁液剤として調製することができる(例えば、Hardman et al., Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, McGraw-Hill, New York, N.Y., 2001; Remington, The Science and Practice of Pharmacy 21st Edition, Mack Publishing Co., Easton, PA; and Nielloud and Marti-Mestres, Pharmaceutical Emulsions and Suspensions: 2nd Edition, Marcel Dekker, Inc, New Yorkを参照のこと)。したがって、いくつかの実施形態において、本明細書に記載の前記ワクチン成分は、鼻腔内噴霧剤、吸入剤および/またはその他のエアロゾル送達ビヒクルなどにより送達される医薬組成物として製剤化される。いくつかの実施形態において、前記鼻腔内用製剤は、無菌の水性製剤である。上記のワクチン成分は、すべてを合わせて1つの製剤として製剤化してもよく、または、それぞれ別々に製剤化して同時に投与するか、プライム・ブーストレジメンなどのある特定の投与レジメンにより投与してもよい。上記のワクチン成分は、防腐剤、粘性調整剤、乳化剤もしくは緩衝剤などの添加剤の溶液または混合液に溶解または懸濁して、定量用量を含む噴霧剤として送達するという方法で投与してもよい。前記鼻腔内送達用製剤において、前記STING活性化剤成分は、その他のワクチン成分と混合して製剤化される場合も、各ワクチン成分がそれぞれ別々に製剤化される場合も、1回分の用量として、例えば、0.1〜10000μg、0.1〜5000μg、0.5〜5000μg、0.5〜2000μg、1〜2000μg、1〜1000μg、1〜800μg、1〜600μg、1〜400μg、1〜200μg、1〜100μgまたは1〜50μgが送達されるように製剤化される。
第1のワクチン成分の送達用量は、送達する1種以上の抗原の組成によって異なる。例えば、第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ボビスの弱毒化株であるカルメット・ゲラン桿菌株を生きたまま培養して調製した、BCGワクチンであってもよく、この場合、例えば、標準的な方法により経皮投与してもよく、あるいは鼻腔内投与してもよい。鼻腔内投与する場合は、例えば、1×10〜1×1010コロニー形成単位(CFU)、1×10〜1×10CFU、5×10〜1×10CFU、5×10〜1×10CFU、または1×10〜1×10CFUの用量で投与される。第1のワクチン成分は、カルメット・ゲラン桿菌株以外に、マイコバクテリウム・バッカエ、マイコバクテリウム・ツベルクローシスまたはマイコバクテリウム・ボビスの弱毒化株を生きたまま培養して調製したものであってもよく、その場合も、上記と同様の用量で投与することができる(例えば、臨床試験で用いられているMTBVACは、病原性遺伝子phoPとfadD26に安定した欠失変異を有するマイコバクテリウム・ツベルクローシスのヒト分離株である)。第1のワクチン成分に含まれる前記1種以上の抗原は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えウイルスベクターを用いて送達することができる。好適なウイルスベクターとしては、ワクシニアウイルス(例えば、MVA)、インフルエンザウィルス、ヒトパラインフルエンザウイルス、アデノウイルス(例えば、ヒトアデノウイルス5型、ヒトアデノウイルス26型、ヒトアデノウイルス35型、サルアデノウイルス3型、サルアデノウイルス63型などのサルアデノウイルス)、ポックスウイルス、水疱性口内炎ウイルス(VSV)、サイトメガロウイルス(例えば、rCMV)などが挙げられるが、これらに限定されない。この場合、前記ウイルスベクターは、例えば、1×10〜1×1010プラーク形成単位(PFU)もしくは感染単位(IFU)、5×10〜1×10PFUもしくはIFU、1×10〜1×10PFUもしくはIFU、1×10〜5×10PFUもしくはIFU、または1×10〜1×10PFUもしくはIFUの用量で鼻腔内に投与される。第1のワクチン成分は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原を含む融合タンパク質などのポリペプチドとして投与してもよく、該ポリペプチドは、例えば、0.1〜10000μg、0.1〜5000μg、0.5〜5000μg、0.5〜2000μg、1〜2000μg、1〜1000μg、1〜800μg、1〜600μg、1〜400μg、1〜200μg、1〜100μgまたは1〜50μgの用量で鼻腔内に投与される。
上記のマイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスに由来する1種以上の抗原は、当業者に公知の1種以上の抗原であってもよく、また、TBに対する免疫応答の誘導に適したものとしてまだ認識されていない抗原であってもよい。前記1種以上の抗原は、例えば1〜20種、1〜18種、1〜16種、1〜14種、1〜12種、1〜11種、1〜10種、1〜9種、1〜8種、1〜7種、1〜6種、1〜5種、1〜4種、1〜3種、1種もしく2種、または1種の抗原であってもよい。TBワクチンでの使用に適した抗原としては、例えば、Zvi et al. 2008およびKassa et al. 2012に記載の抗原が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、前記抗原は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエまたはマイコバクテリウム・ボビスで発現しているタンパク質の抗原性部分を含み、例えば、好適な長さの抗原性ポリペプチドフラグメント、例えば、8〜5000個、8〜4000個、8〜3000個、8〜2000個、8〜1000個、8〜900個、8〜800個、8〜700個、8〜600個、8〜500個、8〜400個、8〜300個、8〜200個、または8〜100個のアミノ酸残基で構成される抗原性ポリペプチドフラグメントを含む。いくつかの実施形態において、前記抗原は、rpf、ald、apa、acr、acg、gro、gro、devs、dna、esp、pho、fdx、hrp、hsp、esx、esx、esx、esx、icl、tuf、tgs、bfn、des、prp、PE、PPE、psp、pst、sak、irt、fbp、kat、mptおよびmbpからなる群から選択される遺伝子から発現されるタンパク質の抗原性フラグメント、好ましくは、rpfA、rpfB、rpfC、rpfD、rpfE、ald、apa、acr、acg、groES、groEL、devs、dnaK、espC、phoY2、fdxA、hrp1、hspX、esxA、esxB、esxH、esxN、icl、tuf、tgs1、bfnB、desA1、prpD、PE11、PE35、PPE42、PPE55、PPE68、pspA、pstS1、sak5、irtB、fbpA、fbpB、katG、mpt63およびmbp64からなる群から選択される遺伝子から発現されるタンパク質の抗原性フラグメントである。いくつかの実施形態において、前記1種以上の抗原は、MTB32A、MTB39A、Rv0079、Rv0081、Rv0140、Rv0288 (TB10.4)、Rv0384c、Rv0440 (HSP65)、Rv0467、Rv0574c、Rv0577、Rv0685、Rv0824c、Rv0867c、Rv1009、Rv1130、Rv1169c、Rv1174c (TB8.4)、Rv1196、Rv1349、Rv1626、Rv1733c、Rv1734c、Rv1735c、Rv1737c、Rv1738、Rv1793、Rv1813c、Rv1884c、Rv1886c (Ag85B)、Rv1908c、Rv1926c (MPT63)、Rv1980c (MPT64)、Rv1996、Rv1998、Rv2005c、Rv2006、Rv2007c、Rv2028c、Rv2029c、Rv2030c、Rv2031c (HSP16.3)、Rv2032、Rv2389c、Rv2450c、Rv2608、Rv2620c、Rv2623、Rv2626c、Rv2627c、Rv2628、Rv2629、Rv2630、Rv2660、Rv2662、Rv2744c、Rv2780、Rv2875、Rv3044、Rv3127、Rv3130c、Rv3131、Rv3132c、Rv3223c、Rv3307、Rv3347c、Rv3407、Rv3478、Rv3619、Rv3620、Rv3804c (Ag85A)、Rv3862c、Rv3873、Rv3874 (CFP-10)、およびRv3875 (ESAT-6)、ならびにこれらの抗原性フラグメント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、前記1種以上の抗原は、MTB32A、MTB39A、Rv0079、Rv0288 (TB10.4)、Rv0867c、Rv1196、Rv1174c (TB8.4)、Rv1733c、Rv1813c、Rv1886c (Ag85B)、Rv1908c、Rv1980c (MPT64)、Rv2029c、Rv2030c、Rv2031c (HSP16.3)、Rv2032、Rv2389c、Rv2608、Rv2626c、Rv2627c、Rv2660、Rv2780、Rv2875、Rv3127、Rv3130c、Rv3132c、Rv3619、Rv3620、Rv3804c、Rv3873、Rv3874 (CFP-10)、およびRv3875 (ESAT-6)、ならびにこれらの抗原性フラグメント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、第1のワクチン成分は、複数種の抗原を含む融合タンパク質を含み、該融合タンパク質は、MTB32A、MTB39A、Rv0288、Rv1174c、Rv1733c、Rv1813c、Rv1886c、Rv1980c、Rv2389c、Rv2608、Rv2626c、Rv2660、Rv3619、Rv3620、Rv3804c、Rv3874およびRv3875、ならびにこれらの抗原性フラグメントからなる群から選択される少なくとも1種の抗原を含む。
本明細書に記載のワクチン接種方法およびワクチン組成物は、アジュバントを含む第3のワクチン成分を任意で含む。ワクチンアジュバントは当業者に公知であり、ワクチンの免疫応答の誘発作用、増強作用または延長作用を増強するために使用される。前記アジュバントとしては、例えば、サイトカイン、ケモカイン、細菌由来核酸配列(CpGオリゴなど)、TLRアゴニスト(TLR2、TLR4、TLR5、TLR7、TLR8、TLR9、リポタンパク質、LPS、モノホスホリル脂質A、リポテイコ酸、イミキモド、レシキモドなど)、レチノイン酸誘導性遺伝子I(RIG−I)アゴニスト(ポリI:Cなど)、脂質、リポソーム、リポタンパク質、リポポリペプチド、ペプチドグリカン(例えば、ムラミルジペプチド)、無毒化エンドトキシン、鉱油、界面活性物質(例えば、リポレシチン、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプチド、油、炭化水素エマルジョンなど)、不完全フロイントアジュバント(IFA)、ジメチルジオクタデシル臭化アンモニウム(DDA)、RIBIアジュバント、Quil−Aサポニン、MF59、リポ多糖(例えば、MPL)、IC31、LTK63、CAF01、DEAE−デキストラン、ミョウバン、水酸化アルミニウムおよびリン酸アルミニウムなどが挙げられるが、これらに限定されない。
第1のワクチン成分および第2のワクチン成分が対象の鼻腔内に投与される本明細書に記載のワクチン接種方法には、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分が1つの製剤として投与される方法、ならびに第1のワクチン成分および第2のワクチン成分がそれぞれ別々の製剤として同時に投与される方法が含まれる。第1のワクチン成分および第2のワクチン成分が同時に投与されるとは、2つの成分が同時期に投与される、すなわち、1時間以内、30分以内、10分以内、5分以内、または1分以内の時間差で2つの成分が投与されることを意味する。いくつかの実施形態において、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分は、プライム・ブーストレジメンで投与される、すなわち、2つの成分の1つの成分が投与された数日後または数週間後にもう1つの成分が投与される。いくつかの実施形態において、第1のワクチン成分は、第2のワクチン成分が投与される1〜28日前に投与される。いくつかの実施形態において、第1のワクチン成分は、第2のワクチン成分が投与された1〜28日後に投与される。いくつかの実施形態において、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分を含み、任意で第3のワクチン成分を含む前記ワクチンは、プライム・ブーストレジメンでプライミング成分またはブースト成分として用いられる。例えば、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分を含み、任意で第3のワクチン成分を含む製剤として鼻腔内投与用に製剤化された本発明のワクチン組成物は、BCGワクチンなどの別のTBワクチンが投与される1〜28日前または1〜28日後に投与され、BCGワクチンなどの別のTBワクチンは皮内、皮下または鼻腔内などの任意の好適な経路で投与される。
STING活性化作用を有するアジュバントにより、抗原特異的なTh1応答およびTh17応答、実質組織にホーミングするCXCR3+KLRG1− T細胞の動員、ならびにマイコバクテリウム・ツベルクローシスに対する防御能が誘導される(後述)。下記の実施例に記載の通り、RR−CDGを2Ag融合タンパク質Ag85B−ESAT6または5Ag融合タンパク質とともに単独のワクチンとして使用した場合、病原性マイコバクテリウム・ツベルクローシス(エルドマン株)のエアロゾル曝露(チャレンジ)に対する防御効果が得られ、防御能は対数値で1.5であった。また、CDNアジュバントを含有する実験的な5Ag融合タンパク質ワクチンによる防御能は、類似のワクチンである、Th1アジュバントのジメチルジオクタデシルアンモニウム/モノホスホリル脂質Aリポソーム(DDA/MPL)とともに製剤化した2Agタンパク質サブユニットワクチン(Carpenter et al. 2017)とは異なり、曝露12週間後まで持続した。
このレベルの持続効果は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスのタンパク質サブユニットワクチン用のアジュバントとしてこれまで試験に用いられてきたワクチンアジュバント(Skeiky et al. 2004; Aagaard et al. 2011; Bertholet et al. 2010; Baldwin et al. 2012; Billeskov et al. 2012)のいずれよりも優れており、CDNは、他のワクチンアジュバントより長期に生存するメモリーT細胞を誘導できることが示唆される。さらに、CDNアジュバント含有ワクチンによりマウスでTB疾患の発症が抑制されることが確認され、この抑制がT細胞依存性メカニズムを介すると考えられることから、CDNアジュバントが他の細胞内病原体に対するワクチン接種にも適していることが示唆される。
CDNによりSTINGが活性化されると、3つの異なる自然免疫経路を介してシグナル伝達が行われるが(Burdette & Vance 2012)、このうち、最もよく説明されているのは、TBK1/IRF3を介してI型IFNが誘導される経路である(Ishikawa & Barber 2008)。我々は、皮下接種で免疫を行ったマウスにおいて、CDNのワクチンアジュバントとしての効果がI型IFNではなく、STINGに依存していることを確認した。また、他の研究者によっても、経粘膜送達されたCDGに対する免疫応答にI型IFNが必要でないことが示されている(Blaauboer et al. 2014)。また、STINGは、CDNアジュバントの効果に寄与する可能性のあるTNF−α、IL−1、IL−23、IL−12などの古典的な炎症誘発性サイトカインを誘導するNF−κBを活性化する(Blaauboer et al. 2014)。さらに、STINGは、STINGの抗ウイルス応答に必要なケモカインのSTAT−6依存性発現を活性化する(Chen et al. 2011)。
実験的な5Ag融合タンパク質ワクチンには、特性が明らかになっている2種の免疫優性抗原Ag85BおよびESAT−6(Weinrich Olsen et al. 2001; Horwitz et al. 1995; Baldwin et al. 1998; Brandt et al. 2000; Olsen et al. 2004; Langermans et al. 2005; Skjot et al. 2000)を含む、マイコバクテリウム・ツベルクローシスの5種のタンパク質が含まれている。また、この5Agには、Rv1733c、Rv2626cおよびRpfDが含まれており、これらは、細菌の潜在性および/または潜在性から再活動性への移行に関する役割を担うT細胞抗原と考えられている(Zvi et al. 2008)。我々は、ESAT−6およびAg85Bに対する有意なT細胞応答が見られたことから、ESAT−6とAg85Bのみで構成される融合タンパク質でも、上記の5Agによる防御効果と同等の防御効果が得られることを確認したが、ESAT−6およびAg85Bの代わりに、Rv1733c、Rv2626cおよびRpfDをCDNアジュバント含有ワクチンとともに用いてもよい。
マイコバクテリウム・ツベルクローシスに感染したマウスに、メモリーT細胞集団を養子免疫移植すると防御効果が得られる(Sakai et al. 2014)ことから、マイコバクテリウム・ツベルクローシスのワクチンとしては、メモリーT細胞の肺組織への移行を誘導するものであれば理想的である。我々は、5Ag/RR−CDGワクチンの接種により、曝露4週間後にCD4+CXCR3+KLRG1− T細胞が増加することを確認した。CD4+CXCR3+KLRG1− T細胞は、肺実質組織にホーミングすることが報告されている(Sakai et al. 2014)。この5Ag/RR−CDGワクチンの接種により、実質組織にホーミングするT細胞は増加したが、これらの細胞のうちIFN−γを産生する細胞の割合(%)は、PBSを接種した動物より低かったことから、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおいて、新規のT細胞サブセットが制御に関与している可能性が示唆される。
タンパク質サブユニットワクチン(5Ag/RR−CDG)に配合された、STING活性化作用を有する環状ジヌクレオチド(CDN)は、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに対する持続的防御免疫を誘導する。このワクチンの皮下投与による防御能は、弱毒化生ワクチンとして使用されるカルメット・ゲラン桿菌株(BCG)による防御能と同等であった。この防御効果は、STING依存性であって、I型IFNには依存せず、近年報告された、肺実質組織に局在するCXCR3発現T細胞サブセットの出現頻度の増加との相関が示された。
また、5Ag/RR−CDGの鼻腔内送達によって、BCGより優れた防御能が得られ、BCGによる免疫が有意にブーストされ、Th1とTh17の免疫応答が誘導された。Th17の免疫応答については、防御能の増強との相関が示された。さらに、ヒトSTINGアゴニストであるML−RR−cGAMPは、タンパク質サブユニットワクチンに配合して用いた場合に、RR−CDGと同等の防御効果を示した。したがって、CDNアジュバント含有タンパク質サブユニットワクチンは、細胞内病原体の感染を防御する免疫応答を多面的に誘導する能力を有している。
以下の実施例で使用するRR−CDGおよびML−RR−cGAMPは、Aduro Biotechから提供されたものである(WO 2014/093936およびWO 2014/189805に記載の方法で合成されたもの)。抗原とCDNで構成されるワクチン接種用製剤に、Addavax(Invivogen, San Diego, CA)を使用した。5Ag融合タンパク質およびペプチドプールは、Aeras(Rockville, MD)から提供されたものである。ワクチン接種実験には、CB6F1マウスもしくはC57BL/6マウス(Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME)、またはIfnar−/−マウスもしくはStinggt/gtマウス(それぞれUC BerkeleyのVance研究室、Raulet研究室から提供を受けた)を我々の研究室で飼育して使用した。実験個体と同性同齢のコントロール動物をワクチン実験において使用した。
細菌培養−
曝露実験では、マイコバクテリウム・ツベルクローシスのエルドマン株を使用した。ワクチン接種には、マイコバクテリウム・ボビスのBCG株(Pasteur)を使用した。マイコバクテリウム・ツベルクローシスおよびBCGは、10%アルブミン・デキストロース生理食塩水(マイコバクテリウム・ツベルクローシス)または10%OADC(BCG)、0.4%グリセリンおよび0.05%Tween80を含むMiddlebrook 7H9液体培地、または10%Middlebrook OADC(BD Biosciences)および0.4%グリセリンを含む固形の7H10寒天プレートで増殖した。BCGの凍結ストックは、同じ培養物から作製したものをすべての実験で使用した。
ワクチン接種−
CDN(5μg)および5Ag(3μg)を2%Addavax含有PBSに加えて製剤化した。群分けした6〜10週齢のマウス(BCGワクチン接種群は除く)の尾根部両側に、RR−CDGを100μLずつ(各側に50μLずつ)4週間おきに3回投与し、ワクチン接種を行った。BCGワクチン接種群のマウスには、100μLのPBSに2.5〜5×10CFU/マウスの用量を加えて、後頸部皮下に1回接種した。免疫感作後の所定の週で、マウスから血液(眼窩後方;200μL)を採取し、免疫学的アッセイ(IFN−γ ELISPOTおよび/またはICS)に供した。
マイコバクテリウム・ツベルクローシスによる曝露実験−
最終のワクチン接種から4週間後、マウスにマイコバクテリウム・ツベルクローシスのエルドマン株をエアロゾル経路で感染させた。エアロゾル感染は、ネブライザーおよび全身吸入曝露システム(Full Body Inhalation Exposure System)(Glas-Col, Terre Haute, IN)を用いて行った。9mLの培養物をネブライザーに充填し、感染1日後にマウスのそれぞれの肺に、CFUとして100〜200個の細菌が送達されるようにネブライザーを調整した(データ示さず)。特に明記しない限り、曝露4週間後および12週間後に、各群5匹のマウスを屠殺し、肺のCFUと免疫応答(4週間後のみ)を測定した。細菌数を計測するために、1つの肺葉(最大のもの)を0.05%Tween80含有PBSに加えてホモジネートし、段階希釈して、7H10プレートに播種した。播種21日後に、CFUを計数した。残りの肺葉はICSに用いた。
曝露前のELISPOTアッセイおよびICSアッセイ−
5匹のマウスから採取したヘパリン添加血液をそれぞれ解析に供し、あるいはプールし、リンパ球を単離した(Lympholyte-Mammal, Cedar Lane, cat #CL5115)。ELISPOTアッセイを行うために、IFN−γキャプチャー抗体(BD Biosciences #551881)でコーティングしたプレートに脾細胞(1×10細胞/ウェル)とペプチド(2μg/mL)を添加し、これにリンパ球(Ag85B用およびESAT6用に1×10細胞/ウェルまたは1×10細胞/ウェル)を添加した。このプレートを一晩インキュベートした後、洗浄し、使用したBD Biosciences製キットのプロトコールに従って発色を行った。CTL製イムノスポットアナライザーを用いてスポット数を数えた。ICSアッセイを行うために、非感染マウスのCFSE標識脾細胞(フィーダー細胞:1×10細胞/ウェル)、GolgiPlugおよびGolgiStopの存在下、ESAT6ペプチド(2μg/mL)もしくはAg85Bペプチド(2μg/mL)を加えて、または加えずに、37℃、5時間インキュベートして細胞を再刺激した。細胞を4℃で一晩維持し、その後洗浄して、Live/Dead stain(Thermofisher, L34970)、CD4(BD, #564933)、CD8(BD, #563898)、CD90.2(BD, #561616)、MHCII(Biolegend, #107606)、Ly6G(BD, #551460)、IFN−γ(eBioscience, #12-73111-81)、TNF−α(BD, 506324)、IL−17(Biolegend, #506904)で染色した。FACSDivaソフトウェア(BD)を搭載したBD製LSR Fortessaフローサイトメーターを用いて、データを収集し、FlowJoソフトウェア(Tree Star Inc., Ashland, OR)で解析した。
曝露後の細胞内サイトカイン染色−
曝露4週間後に肺(小葉)を採取して、cRPMI(10%FBS、1%ピルビン酸ナトリウム、1%HEPES、1%L−グルタミン、1%非必須アミノ酸、1%ペニシリン/ストレプトマイシンおよび50μM BMEを含むRPMI−1640)に加え、細胞に分散した後、40μmストレーナーで篩過した。GolgiPlugおよびGolgiStopの存在下、Ag85Bペプチド(2μg/mL)を加えて、または加えずに、37℃で5時間インキュベートして細胞を再刺激した。細胞を洗浄して、曝露前のICSで用いた抗体、CXCR3(Biolegend, #126522)およびKLRG1(Biolegend, #107606)で染色した。細胞の固定・透過処理を室温で20分間行い、BSL3施設から取り出した。データの収集および解析は上記と同様に行った。
実施例1
STING活性化作用を有するRR−CDGアジュバントを含有するタンパク質サブユニットワクチンはマイコバクテリウム・ツベルクローシスの感染を防御する
マイコバクテリウム・ツベルクローシス抗原用のアジュバントとしてのCDNの有効性を、宿主細胞のホスホジエステラーゼによる切断および失活を回避するために非架橋酸素原子を硫黄原子で置換したR,R立体配置を有する合成CDG(RR−CDG)(Corrales et al. 2015)を用いて検証した。RR−CDGと、抗原である5Ag、すなわち、マイコバクテリウム・ツベルクローシスタンパク質であるAntigen−85B(Ag85B、Rv1886c)、ESAT−6(Rv3875)、Rv1733c、Rv2626c、RpfD(Rv2389c)の5種(Zvi et al. 2008)からなる融合体とを組み合わせて用いた。Ag85BおよびESAT−6は、免疫原性を有することが十分に認識されているTB抗原であり、これまで様々なサブユニットワクチンで試験されており、ヒトにおいてT細胞応答を誘導することが確認されている(Weinrich Olsen et al. 2001; Horwitz et al. 1995; Baldwin et al. 1998; Brandt et al. 2000; Olsen et al. 2004; Langermans et al. 2005)。Rv1733、Rv2626cおよびRpfDは、マイコバクテリウム・ツベルクローシスの遺伝子発現データに基づいて潜在的なT細胞エピトープを同定するバイオインフォマティクス解析で同定されたものである(Zvi et al. 2008)。RR−CDGと5Agを、市販のスクワレン系水中油型ナノエマルジョンAddavax(Ott et al. 1995)を用いて製剤化し、実験的ワクチン5Ag/RR−CDGを作製した。標準的なワクチンスケジュールに従って、マウスにワクチン接種を行った。5Ag/RR−CDGの場合は、4週間おきに3回免疫感作を行い、BCGの場合は、低用量のマイコバクテリウム・ツベルクローシスの病原性エルドマン株でエアロゾル曝露を行う12週間前に、1回免疫感作を行った。
5Ag/RR−CDGによりTh1免疫が誘導されるか否かを確認するために、各ブースト免疫後の末梢血単核球(PBMC)を用いてIFN−γ ELISPOTを行った。5Ag/RR−CDGにより、Ag85B、ESAT−6およびRv1733cに対するT細胞特異的な応答が誘導された。これらの応答はRR−CDG依存性を示し、また、2回目のブースト免疫後の応答は1回目より増大した。BCGは、5Agの5種の抗原のうち4種(ESAT−6以外)を発現するものの、抗原特異的なT細胞応答を誘導する能力は5Ag/RR−CDGより有意に低かった。初回接種から12週間後に、マウスにマイコバクテリウム・ツベルクローシスを曝露した。曝露4週間後、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおける肺の細菌数は、PBSを接種したマウスより対数値で1少なく、BCGによる防御能と同等の効果が得られた。重要なことに、このレベルの防御能が曝露12週間後まで持続した。この結果より、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおいて、メモリー由来CD4+ T細胞が増加した状態で維持される(Carpenter et al. 2017)可能性が示唆された。
他のワクチンアジュバントとの比較が容易に行えるように、RR−CDGを、ワクチン実験で一般に用いられるESAT−6とAg85Bの2種類の抗原からなる融合タンパク質(Weinrich Olsen et al. 2001; Agger et al. 2008)と組み合せて製剤化した。感染12週間後、RR−CDGとESAT−6/Ag85B融合タンパク質による防御能は、5Ag/RR−CDGの場合と同等であった。以上より、RR−CDGをTBタンパク質と組み合わせることにより、マイコバクテリウム・ツベルクローシスの曝露に対して有意な防御効果が得られ、RR−CDGは、マイコバクテリウム・ツベルクローシスのタンパク質サブユニットワクチンにおいてこれまで試験されてきた他のアジュバント(Aagaard et al. 2011; Skeiky et al. 2004; Bertholet et al. 2010; Baldwin et al. 2012; Billeskov et al. 2012; Ma et al. 2017)と同様に効果的なアジュバントであることが分かった。
5Ag/RR−CDGワクチンの接種により、PBSまたはBCGワクチンを接種したマウスと比べて肺実質組織にホーミングするT細胞の割合(%)が高くなる。
免疫応答がピークに達する曝露4週間後の時点において、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスの肺のCD4+ T細胞の割合(%)は、PBSを接種したマウスより有意に高く、それに応じてCD8+ T細胞の割合(%)が減少していた。この結果から、5Ag/RR−CDGは、感染後にCD4+ T細胞の動員および/または増殖を特異的に促進することが示唆された。抗原特異的なT細胞応答を調べるために、感染した肺の細胞に対して、ex vivoにおいて抗原性ペプチドプールで再刺激した。Ag85BとESAT−6により強力な応答が誘導されたことから、これらの抗原のペプチドを、曝露後の細胞内サイトカイン染色(ICS)分析に用いた。Ag85B特異的なCD4+IFN−γ+ T細胞応答は、5Ag/RR−CDGで免疫したマウスのみで確認された。ESAT−6特異的なCD4+IFN−γ+ T細胞集団の誘導は、5Ag/RR−CDGで免疫したマウスで明らかに確認されたものの、PBSを接種したマウスより細胞数は少なかった。多機能T細胞でも同様の傾向が見られた。上記の結果から、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおいてCD4+ T細胞全体の出現頻度は増加したが、肺におけるAg85B特異的またはESAT−6特異的なIFN−γ産生CD4+ T細胞の存在と防御能との間に強い相関は見られなかった。
これまでの研究により、TB感染時のCD4+ T細胞を機能的に分類すると、下記の2種類に分けられることが分かっている:肺血管に局在し、IFN−γ産生量が高いCXCR3−KLRG1+細胞、および肺実質組織に局在し、IFN−γの産生量は低いが、マイコバクテリウム・ツベルクローシス感染の制御により優れたCXCR3+KLRG1−細胞(Sakai et al. 2014; Woodworth et al. 2017)。曝露4週間後、CXCR3−KLRG1+血管CD4+ T細胞の割合(%)において群間の有意差は認められなかった。しかし、肺におけるCXCR3+KLRG1−実質組織CD4+ T細胞の割合(%)は、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおいて、PBS対照群より有意な増加が見られた。5Ag/RR−CDGで免疫したマウスの肺におけるCXCR3+KLRG1−CD4+ T細胞の割合(%)は、PBSを接種したマウスより高かったが、これらの細胞のうち、Ag85BまたはESAT−6の再刺激によりIFN−γを産生する細胞の割合(%)は、PBSを接種したマウスと比べて低かった。以上より、5Ag/RR−CDGワクチンにより、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに対して防御効果を示すことが知られているCD4+ T細胞集団およびCXCR3+KLRG1− T細胞集団の肺における出現頻度が増加することが分かった。
5Ag/RR−CDGにより誘導される抗原特異的なT細胞応答と防御効果が、STINGシグナル伝達および/またはI型IFN受容体(IFNAR)を介するI型IFNシグナル伝達に依存しているか否かを調べるために、STINGの機能的コピーを持たないマウス(Stinggt/gt)(Sauer et al. 2011)またはIFNAR(Ifnar−/−)の機能的コピーを持たないマウスに、下記のスケジュールで免疫を行った:12週間前にBCG接種、CDNでプライミング;8週間前、4週間前にCDNでブースト;7週間前、3週間前にELISPOT/ICS;4週間後にCFU/ICS;12週間後にCFU。2回目のブースト免疫から7日後、Ag85B特異的なT細胞応答もESAT−6特異的なT細胞応答もStinggt/gtマウスのPBMCにおいて検出されなかった。この結果より、5Ag/RR−CDGにより促進される抗原特異的なT細胞応答は、STINGに依存していることが示唆された。興味深いことに、野生型マウスとIfnar−/−マウスとで同等の抗原特異的なT細胞応答が見られた。これより、5Ag/RR−CDGによる応答は、IFNARを介するシグナル伝達に依存していないことが示唆された。
マイコバクテリウム・ツベルクローシス曝露4週間後および12週間後の肺におけるCFUは、5Ag/RR−CDGで免疫したStinggt/gtマウスと、PBSを接種したStinggt/gtマウスとで同等であったことから、RR−CDGの防御効果がSTINGに依存していることが確認された。一方、5Ag/RR−CDGで免疫したIfnar−/−マウスと、5Ag/RR−CDGワクチンを接種した野生型マウスとで同等の防御能が示された。以上より、5Ag/RR−CDGによる防御能はSTING依存性であり、5Ag/RR−CDGワクチンを接種したマウスにおける、マイコバクテリウム・ツベルクローシス曝露に対する防御的な免疫応答の発現には、IFNARを介するシグナル伝達は必要ではないことが分かった。
実施例2
BCG接種後の5Ag/RR−CDGの鼻腔内接種(皮下接種でない)によるブースト免疫は、マイコバクテリウム・ツベルクローシス曝露に対する防御能を増強する
BCGでプライミングしたマウスに、ワクチン接種スケジュール(12週間前にCDNでプライミング;8週間前、4週間前にCDNでブースト;7週間前にICS;3週間前にELISPOT/ICS;4週間後にCFU/ICS;12週間後にCFU)に従って、5Ag/RR−CDGまたは5Agのみを2回皮下注射してブースト免疫を行い、上記と同様の方法で5Ag/RR−CDGを3回注射したマウスと比較した。2回目のブースト免疫後のELISPOT解析により、BCGで免疫したマウスに5Ag/RR−CDGを皮下接種してブースト免疫を行った場合、BCGのみで免疫したマウスと比較して、Ag85B特異的なT細胞応答およびESAT−6特異的なT細胞応答が増強されることが示された。しかし、BCGで免疫した後、5Ag/RR−CDGを皮下接種してブースト免疫を行ったマウスと、5Ag/RR−CDGのみを3回皮下投与したマウスとでIFN−γ量に差は見られなかった。さらに、BCG接種後に5Ag/RR−CDGを皮下接種してブースト免疫を行っても、マイコバクテリウム・ツベルクローシスのエアロゾル曝露に対する防御能は増強されなかった。
この結果を、鼻腔内経路で5Ag/RR−CDGを粘膜投与した場合と比較することを試みた。そこで、BCG接種後に鼻腔内接種でブースト免疫を行う、BCG/CDNまたはCDNを用いたワクチン接種スケジュール(いずれも上記を参照のこと)に従い、マイコバクテリウム・ツベルクローシス感染に対する防御能が、鼻腔内接種でブースト免疫を行った場合に増強されるか否かを調べた。Addavaxは鼻腔内ワクチン接種に適さないため、5Ag/RR−CDGはPBSを用いて製剤化した。2回目のブースト免疫から7日後、5Ag/RR−CDGの鼻腔内投与により、PBSを接種したマウスと比べて、PBMCにおけるIFN−γを産生するAg85B特異的CD4+ T細胞が増加した。しかし、鼻腔内ワクチン接種では、皮下ワクチン接種より、誘導されるIFN−γ産生細胞数は有意に少なかった。一方、5Ag/RR−CDGを鼻腔内投与した場合、Ag85Bペプチドプールで再刺激した後にCD4+ T細胞の強力なIL−17応答が誘導された。この応答は、5Ag/RR−CDGの皮下投与またはBCG接種では見られなかった。
鼻腔内に送達されたCDNワクチンの防御効果を確認するために、ワクチン接種したマウスをマイコバクテリウム・ツベルクローシスに曝露した。予想された通り、BCG接種したマウスまたは5Ag/RR−CDGワクチンを皮下接種したマウスでは、いずれも肺における防御能は対数値で約1であった。一方、5Ag/RR−CDGを鼻腔内投与した場合の曝露4週間後の制御能は、対数値でさらに約0.5高く、曝露12週間後も制御能が他群より高い傾向はみられたが、統計学的に有意ではなかった。注目すべき点として、BCGワクチンを接種したマウスに5Ag/RR−CDGを鼻腔内接種してブースト免疫を行った場合、BCGを単独接種した場合と比較して、曝露12週間後の肺におけるCFUは有意に低く、感染防御能は対数値で2より大きかったことが挙げられる。皮下にワクチン接種した場合と同様、鼻腔内にワクチン接種したマウスの肺における曝露4週間後のCD4+IFN−γ+ T細胞の割合(%)は、PBSを接種したマウスにおいて感染で誘導された応答レベルを超えることはなかった。しかし、曝露前に血液中で確認されたTh17細胞の増加は、曝露後、肺でIL−17を産生するCD4+ T細胞の割合(%)が高いことに反映されていた。5Ag/RR−CDGを鼻腔内接種して免疫感作を行った場合、またはBCG接種後に5Ag/RR−CDGを鼻腔内接種してブースト免疫を行った場合のIL−17+ T細胞数は、BCG単独で接種した場合、5Ag/RR−CDG単独で皮下投与した場合、5Ag/RR−CDGをブースターワクチンとして皮下投与した場合のいずれの場合と比較しても、有意に増加していた。以上より、5Ag/RR−CDGの鼻腔内送達により、感染に対する強力な防御能が得られ、BCGとの併用により、相加作用が得られることが分かった。さらに、鼻腔内経路で誘導される防御能は、Th1細胞の増加とは相関が認められなかったが、Th17 T細胞の増加とは相関が認められた。
野生型マウスおよびIL−17欠損マウス(Il17a−/−)に、5Agとともに製剤化されたML−RR−cGAMPを鼻腔内経路または皮下経路で接種して免疫感作を行い、その後、マイコバクテリウム・ツベルクローシスを曝露した。ML−RR−cGAMPでも、RR−CDGと同等の防御能が野生型マウスで認められた。皮下経路で送達した場合、このワクチンによる防御能は、IL−17非依存性であった。しかし、IL−17欠損マウスでは、鼻腔内投与による追加の防御能が減弱したことから、鼻腔内経路のワクチン接種で誘導される防御能はIL−17により増強されることが分かった。
実施例3
ヒトSTINGアゴニストであるML−RR−cGAMPはTh17応答を誘導し、マイコバクテリウム・ツベルクローシス曝露に対する防御能を付与する
RR−CDGは、マウスSTINGを効率的に活性化するが、ヒト集団で一般的に見られる5種類のSTING対立遺伝子のすべてに関与するものではない(Corrales et al. 2015; Yi et al. 2013)。ML−RR−cGAMPは、非標準の2’−5’ホスホジエステル結合と標準の3’−5’ホスホジエステル結合を有する(混合型結合を表す、ML)、cGAMPのジチオ置換ジアステレオマーであり、ホスホジエステラーゼによる加水分解に対する抵抗性を有し、一般的な5種類のヒトSTING対立遺伝子の強力な活性化剤である(Corrales et al. 2015)。そこで、このML−RR−cGAMPのアジュバント活性を調べた。マウスに5Ag/RR−CDGまたは5Ag/ML−RR−cGAMPを鼻腔内経路または皮下経路で接種して免疫感作を行い、1回目のブースト免疫から7日後、IL−17またはIFN−γを産生するAg85B特異的CD4+ T細胞の血中の出現頻度を測定した。5Ag/RR−CDGワクチン、5Ag/ML−RR−cGAMPワクチンのいずれを鼻腔内接種した場合も、IFN−γ産生CD4+ T細胞およびIL−17産生CD4+ T細胞が誘導された。5Ag/ML−RR−cGAMPを皮下接種した場合は、IL−17産生T細胞は誘導されなかったが、IFN−γ産生T細胞は、鼻腔内接種で免疫感作を行った場合より多く誘導された。この傾向は、5Ag/RR−CDGの皮下接種による免疫感作と鼻腔内接種による免疫感作を比較した際に見られた傾向と同様である。
5Ag/ML−RR−cGAMPワクチンを接種したマウスに、病原性マイコバクテリウム・ツベルクローシスを曝露し、曝露4週間後の肺におけるCFUを指標として防御能を評価した。重要なことに、5Ag/ML−RR−cGAMPを単独のワクチンとして鼻腔内接種して免疫感作を行った場合、防御能は対数値で約1.5であり、5Ag/RR−CDGの場合と同等の効果が得られた。これらのデータから、STING活性化作用を有し、ヒトワクチンへの橋渡しの可能性を有する化合物であるML−RR−cGAMPは、タンパク質サブユニットワクチンでアジュバントとして使用した場合に、RR−CDGと同様の作用を示すことが分かる。
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Claims (20)

  1. ヒトへのマイコバクテリウム・ツベルクローシス(M.tuberculosis)の予防的または治療的ワクチン接種方法であって、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分を鼻腔内投与すること、およびインターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分を鼻腔内投与することを含む方法。
  2. 第1のワクチン成分が、マイコバクテリウム・ボビスおよび/またはマイコバクテリウム・バッカエを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 第1のワクチン成分が、カルメット・ゲラン桿菌(BCG)を含む、請求項1に記載の方法。
  4. 第1のワクチン成分が、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する抗原を含む1種以上の組換え発現タンパク質を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 第1のワクチン成分が、マイコバクテリウム・ツベルクローシスに由来する抗原を含む1種以上のタンパク質を発現する組換えワクシニアウイルスを含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 第1のワクチン成分が、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される抗原を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. 第1のワクチン成分が、Ag85A、Ag85B、ESAT6、RpfD、RpfB、CFP−10、MPT−64、Pst−S1、Apa、GroES、GroEL、DnaK、EspC、PhoY2、Mtb8.4、Mtb10.4、HspX、Rv1733c、Rv2626c、Rv1886、Rv2875、Rv3407およびRv3478からなる群から選択される複数種(2種、4種、8種もしくは12種)の抗原、特に、これらの複数種を含む融合タンパク質、特に、Ag85BとESAT−6からなる2種の抗原の融合体、Ag85BとESAT−6とCFP−10からなる3種の抗原の融合体、またはAg85BとESAT−6とRv1733cとRv2626cとRv2389c(RpfD)からなる5種の抗原の融合体を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記STING活性化剤が環状ジヌクレオチド(CDN)である、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記CDNが、環状ジグアノシンリン酸(CDG)または環状グアノシンリン酸−アデノシンリン酸(cGAMP)である、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 前記CDNが、ホスホジエステラーゼ抵抗性を有する合成CDN、例えば、非架橋酸素原子が硫黄原子で置換されたR,R立体配置を有するRR−CDN、例えば、RR−CDGまたはML−RR−cGAMPである、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  11. 前記CDNが、RR−CDGまたはML−RR−cGAMPである、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  12. 第1のワクチン成分および第2のワクチン成分が、1つの組成物として投与される、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記組成物が、生理食塩水などの水性溶媒を用いて投与される、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 鼻腔内投与用の前記ワクチン組成物が、アジュバントである第3のワクチン成分を含む、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 前記アジュバントが、不完全フロイントアジュバント(IFA)、ジメチルジオクタデシル臭化アンモニウム(DDA)、RIBIアジュバント、Quil−Aサポニン、MF59、MPL、IC31、LTK63、CAF01、CpGオリゴ、DEAE−デキストランおよび水酸化アルミニウムからなる群から選択される、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。
  16. プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分がプライミングワクチンとして投与され、第2のワクチン成分がブースター成分として投与される、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
  17. プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分がプライミングワクチンとして投与される、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
  18. プライム・ブーストワクチン接種法により、第1のワクチン成分および第2のワクチン成分がブースター成分として投与され、例えば、プライミングワクチンとしてBCGが投与される、請求項1〜16のいずれかに記載の方法。
  19. 鼻腔内投与用に製剤化されたワクチンであって、マイコバクテリウム・ツベルクローシス、マイコバクテリウム・バッカエ(M.vaccae)またはマイコバクテリウム・ボビス(M.bovis)に由来する1種以上の抗原を含む第1のワクチン成分と、インターフェロン遺伝子刺激因子(STING)活性化剤を含む第2のワクチン成分とを含み、第1のワクチン成分と第2のワクチン成分が水性溶媒中で混合されているワクチン。
  20. 請求項1〜18のいずれかに記載の方法用に構成された、請求項19に記載のワクチン。
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