JP2021525535A - ウイルス粒子ベースのワクチン - Google Patents

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Abstract

本発明は、組換えヒトサイトメガロウイルス(HCMV)株をコードする核酸分子、前記HCMV株によって産生されるデンスボディ、および医薬における(特にHCMVに対するワクチンとしての)使用のための前記デンスボディの調製物に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、組換えヒトサイトメガロウイルス(HCMV)株をコードする核酸分子、前記HCMV株によって産生されるデンスボディ、および医薬における(特にHCMVに対するワクチンとしての)使用のための前記デンスボディの調製物に関する。
ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)での感染は、易感染性の免疫状態を有する(例えば、固形臓器または造血幹細胞の移植後の)患者における疾患の主要な原因である。さらに、妊娠中のウイルスの伝播は、先天性感染を生じ得る。そのような感染は、西洋国における全ての出生の2パーセントに至る頻度で生じ得る。従って、先天性HCMV感染は主要な公衆衛生上の懸念である。その結果、HCMVワクチンの開発は最優先の健康管理目標である。
いくつかのワクチン候補が確立されている。これらには、免疫優性エンベロープ糖タンパク質B(gB)に基づく組換えタンパク質ワクチン、DNAプラスミドまたはペプチドベースの技術を使用する、gB+T細胞標的ppUL83[pp65]および/または主要前初期タンパク質1(IE1)を含む免疫原性ウイルス遺伝子産物を発現するワクチン;生ウイルス(life virus)またはウイルス様粒子(VLP)系を使用する、gBおよび他のHCMV抗原の発現を含むベクターベースのワクチンアプローチ;ならびに複製損傷または複製有効HCMV(弱毒化ワクチンまたは無能化単一サイクルワクチン(disabled single-cycle vaccine))が含まれる。
WO2000/053729(その内容は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されるように、デンスボディ(DB)(すなわち、脂質膜によって囲まれ、その中にウイルス糖タンパク質は埋め込まれているが、ウイルスDNAもカプシドも含まない、HCMVによる哺乳動物細胞の感染後に放出されるウイルス粒子)は、高度に免疫原性であることが見出された。融合タンパク質を含むDBがWO2011/124371(その内容は参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。
最近の刊行物は、DBが単球由来未熟樹状細胞の成熟化および活性化を刺激することを実証している(1)。これらの研究の過程で、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131Aの5量体複合体を発現するDBが、HCMV感染に対する強力な中和抗体応答を生じさせることが見出された。
本発明により、2段階のBAC変異誘発によって生成された、HCMV実験室株Towneの5量体陽性バリアントは、5量体含有DBを産生することができることが見出された。
細菌人工染色体(BAC)ベクターTowne BAC中にクローン化され(3)そして配列決定された(4)、(2)に記載のようなHCMV株Towneのゲノムから出発して(GenBankデータベースアクセッション番号AY315197参照)、新規なHCMV株Towne−UL130repΔGFPを生成した。これは、HCMVに対する新世代DBベースワクチンの開発のための親ゲノムとして作用する。
HCMV株Towne−UL130repΔGFPは、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131Aの機能的な5量体複合体を発現するその能力、および親株Towne−UL130rep中には存在する緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする機能的な遺伝子の不在によって特徴付けられる。
GFP遺伝子の欠失を、Towne−UL130repのゲノム中の細菌ガラクトキナーゼ(GalK)遺伝子の挿入によって行った。GalK陰性細菌宿主細胞におけるGalKの発現は、ガラクトースを添加したときの最少寒天プレート上での組換え構築物のポジティブ選択を可能にする(5)。GalK遺伝子は、細菌プロモーターと作動可能に連結されている。得られるBACベクターはまた、細菌宿主細胞におけるさらなる選択マーカーとして、細菌プロモーターと作動可能に連結にされているクロラムフェニコール耐性遺伝子を含む。
さらに、本発明者らは、Towne−UL130repΔGFPによって産生されるDBの宿主免疫系に対する影響を調べるための研究を実施した。驚くべきことに、免疫原性5量体複合体を含むDBは、内在性宿主免疫を維持することができ、インターフェロン反応の刺激において有効であり、そして細胞内分解ならびにMHCクラスIおよび/またはII分子による提示をもたらすウイルスタンパク質のオートファジーを促進することが見出された。従って、本発明のDBは、ワクチン接種されたヒト対象(特にヒト対象)におけるHCMV関連障害の発生の予防および/または改善、ならびに/あるいはHCMV感染の別のヒト対象への伝播の阻害において有効なワクチンとしての高い潜在力を有する。
Towne−UL130repΔGFPの特徴付け。A)Towne−UL130rep−BACおよびB)Towne−UL130repΔGFP−BACを確立するためのBACクローニングストラテジーの模式図。緑色蛍光タンパク質(GFP)の遺伝子をAおよびBに示す。クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、染色体分配タンパク質SopAおよびSopB、複製開始タンパク質RepE、ならびにガラクトキナーゼgalKの原核生物遺伝子をB)に示す。 Towne−UL130repΔGFPの特徴付け。C)Towne−BAC、Towne−UL130repおよびTowne−UL130repΔGFPでのARPE−19細胞の感染の間接免疫蛍光分析。D)Towne−BAC−、Towne−UL130rep−およびTowne−UL130repΔGFP−DB中へのpUL130およびGFPのパッケージングのイムノブロット分析。 超遠心分離による細胞外HCMV粒子の分離。50nMレテルモビルを含む培養培地中で増殖させた、Towne−UL130repΔGFP感染HFF細胞からの澄明化された培地を、グリセロール酒石酸塩勾配の頂部に重層し、そしてBeckman SW41ローター中で遠心分離した(60分間、23,000rpmおよび10℃)。勾配の頂部からの照明によって、非感染性エンベロープ粒子(NIEP)およびデンスボディ(DB)含有広域と名付けた2つの光散乱バンドが明らかになった。 HFF細胞におけるPMLの分布に対するDB投与の効果。(a)非感染細胞(モック)は、PMLの典型的なドット様核分布を示す。HFFは平均20個の不均等サイズのPMLボディを示す。(b)24適用後時間(h.p.a.)において、UV不活化したDBに曝露した細胞は、非感染細胞の斑点のあるプロファイル(speckled profile)を示した。(c)HCMV感染細胞は、24h.p.a.においてHCMV IE1発現の存在下でPMLの破壊を示した。 HFF細胞におけるDB誘導ISG15発現。(A)HFFモック感染(mock)、血清飢餓(starv.)、HCMV感染(TowneUL130repΔGFP株;virus)、および10μg/μl UV不活化DBに曝露したHFFからの総タンパク質を、示した時間で採集した。mock、starv.およびvirusサンプルを48h.p.a.で採集した。タンパク質サンプルをSDS−PAGEによって分離し、そしてISG15、IE1およびチューブリン(ロード対照)に特異的な抗体を使用して、イムノブロッティングによって分析した。(B)チューブリンに対して規準化されたデンシトメトリーによるISG15のタンパク質レベルの定量。 HFF細胞におけるDB誘導オートファジー。(A)示した時間、モック感染(mock)、飢餓(starv.)、HCMV感染(TowneUL130repΔGFP株;virus;MOI 1)、または10μg/μl UV不活化DBへの曝露をしたHFFにおけるLC3IIレベルのイムノブロット分析。mock、starv.およびvirusサンプルを48h.p.a.で採集した。LC3およびIE1に特異的な抗体を使用した。チューブリンをロード対照として使用した。(B)チューブリンに対して規準化されたデンシトメトリーによるLC3IIのタンパク質レベルの定量。 24時間の非UV不活化DBへの曝露の後に富化された細胞タンパク質。IFIT3、テトラトリコペプチドリピートを有するインターフェロン誘導タンパク質3;ISG15、インターフェロン誘導遺伝子15;MX1、MXダイナミン様GTPアーゼ1;STAT1、シグナル伝達兼転写活性化因子1;COL1A1、I型コラーゲンα1鎖。 6時間のUV不活化DBへの曝露の後に富化されたウイルスおよび細胞タンパク質。UL83、65kDaリン酸化タンパク質pp65;UL25、テグメントタンパク質UL25;UL123,IE1。 24時間のUV不活化DB曝露の後に富化されたかまたは低下したウイルスおよび細胞タンパク質。UL83、65kDaリン酸化タンパク質pp65;TOP2A、DNAトポイソメラーゼ2α;RPL6,60Sリボソームタンパク質L6;MAD2L1、紡錘体アセンブリチェックポイントタンパク質MAD2A;IFIT1、テトラトリコペプチドリピートを有するインターフェロン誘導タンパク質1;HEL55(HEL5, 5)、精巣上体管腔タンパク質55;COL1A1、コラーゲンα1(I)鎖。 48時間のUV不活化DBへの曝露の後に富化されたかまたは低下したウイルスおよび細胞タンパク質。UL83、65kDaリン酸化タンパク質pp65;OXSR1、セリン/スレオニンプロテインキナーゼOSR1;TOP2A、DNAトポイソメラーゼ2α;PFKM、ATP依存性6−ホスホフルクトキナーゼ;COL6A1、コラーゲンα1(VI)鎖;COL1A1、コラーゲンα1(I)鎖;COL1A2、コラーゲンα2(I)鎖;PTMA、プロサイモシンα。
本発明の第1の態様は、組換えHCMV株のゲノムをコードする核酸分子であって、
組換えHCMV株は、HCMV株Towneの遺伝子改変バリアントであり、
組換えHCMV株は、機能的なUL130タンパク質をコードし、そして機能的な緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードしない、核酸分子を指す。
組換えHCMV株は、GenBankアクセッション番号AY315197によるTowne−BACクローン(3、4)中に存在するHCMV株Towneの遺伝子改変バリアントである。Towne−BAC中に存在する以前の利用可能なTowneゲノムとは異なって、遺伝子改変は、ウイルスUL130タンパク質をコードする機能的な遺伝子の存在および緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする機能的な遺伝子の不在を含む。本発明の組換えHCMV株は、好ましくは、GenBankアクセッション番号AY315197によるTowne−BACクローン(3、4)中に存在するHCMV株Towneのヌクレオチド配列に対する、UL130遺伝子およびGFP遺伝子をコードする配列以外での、その全長にわたる少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、少なくとも99%、少なくとも99.5%、または少なくとも99.8%の配列同一性によって特徴付けられる。
本発明の核酸分子は、5量体複合体、すなわち、ウイルスタンパク質gH(UL75)、gL(UL115)、UL128、UL130およびUL131A(特に、クローンTowne−BAC(AY315197)中に存在するHCMV株Towne由来のgH、gL、UL128およびUL131Aタンパク質、ならびにHCMV株TB40由来の機能的なUL130タンパク質)を含む複合体を形成することができる機能的なウイルスタンパク質をコードする。この株は、単離され、そしてBACベクター中にクローン化されている(6、7)。クローンTB40−BAC4の完全核酸配列は、GenBankアクセッション番号EF999921.1の下に記載されている。
特定の実施形態において、本発明の組換え株は、配列番号1に示すアミノ酸配列、または配列番号1に対してその全長にわたって少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質gH(UL75)Towne(GenBankアクセッション番号GQ121041.1由来)、配列番号2に示すアミノ酸配列、または配列番号2に対してその全長にわたって少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質gL(UL115)Towne(GenBankアクセッション番号GQ121041.1由来)、配列番号3に示すアミノ酸配列、または配列番号3に対してその全長にわたって少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質UL128 Towne(GenBankアクセッション番号GQ121041.1由来)、配列番号4に示すアミノ酸配列、または配列番号4に対してその全長にわたって少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質UL130 TB40−BAC4(GenBankアクセッション番号EF999921.1由来)、および配列番号5に示すアミノ酸配列、または配列番号5に対してその全長にわたって少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%もしくは少なくとも99%の同一性を有するアミノ酸配列を有するタンパク質UL131A Towne(GenBankアクセッション番号GQ121041.1由来)をコードする。
一定の実施形態において、核酸分子は、融合タンパク質(例えば、WO2011/124371に開示されるような融合タンパク質)をさらにコードしてもよい。一定の実施形態において、核酸分子は、いかなる機能的な異種の、すなわち非HCMVのタンパク質もコードしない。
一定の実施形態において、元のHCMV株Towne中に存在するGFP遺伝子は欠失され、そして異種遺伝子、特に細菌ガラクトキナーゼ遺伝子が、HCMV株Towneゲノムにおけるその以前の位置で挿入される。
具体的な実施形態において、核酸分子は、組換えHCMV株Towne−UL130repΔGFPのゲノムをコードし、その調製は本実施例に記載される。
一定の実施形態において、組換えHCMV株のゲノムは、哺乳動物細胞(例えば、ヒト細胞)において発現されることができる形態の選択マーカーをコードする核酸配列の不在によって特徴付けられる。例えば、組換えHCMV株のゲノムは、哺乳動物細胞において発現されることができない原核生物発現制御配列と作動可能に連結されているgalKまたはクロラムフェニコール耐性遺伝子のような選択マーカー遺伝子を含んでもよい。
本発明の核酸分子は、任意の一本鎖または二本鎖核酸分子、例えば、RNAまたはDNAであってもよい。一定の実施形態において、核酸分子は二本鎖DNAである。
核酸分子は、それ自体で、またはベクター(例えば、BACベクターまたは酵母ベクター)上に配置されて存在してもよい。適切な酵母ベクターは(8)に記載されている。
本発明の核酸分子での哺乳動物標的細胞のトランスフェクションは、ウイルス粒子およびデンスボディ(すなわち、カプシドまたはウイルスDNAなしのウイルス粒子)の産生をもたらす。一定の実施形態において、標的細胞は、ヒト細胞、例えば、ヒト線維芽細胞、例えば、ヒト包皮線維芽細胞(HFF)またはヒト肺線維芽細胞、例えば、MRC−5(ATCC CCL−171)である。
本発明のさらなる態様は、哺乳動物標的細胞、特にヒト標的細胞、例えば、ヒト線維芽細胞の、HCMV株でのトランスフェクションによって、特に、上記のようなHCMV株でのトランスフェクションによって産生されるデンスボディ(DB)であり、ここで、DBは、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131Aからなる5量体複合体を含み、そしてGFPを含まない。
本発明によるDBは、哺乳動物標的細胞、例えば、ヒト線維芽細胞の、HCMVによるトランスフェクションの後、特に、上記のような組換えHCMV株によるトランスフェクションの後に放出されるウイルス粒子であってもよく、ここで:
− 粒子は、その中にウイルス糖タンパク質が埋め込まれている脂質膜によって囲まれており、
− 粒子は、実質的な量のウイルスDNAまたはカプシドを含まず、
− 粒子は、特に上記のような、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131からなる5量体複合体を含み、そして
− 粒子は、GFPを含まない。
本発明のさらなる態様は、哺乳動物標的細胞、特にヒト標的細胞、例えば、ヒト線維芽細胞の、HCMV株での感染によって、特に、上記のようなHCMV株での感染によって産生されるデンスボディ(DB)であり、ここで、DBは、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131Aからなる5量体複合体を含み、そしてGFPを含まない。
本発明によるDBは、哺乳動物標的細胞、例えば、ヒト線維芽細胞の、HCMVによる感染の後、特に、上記のような組換えHCMV株による感染の後に放出されるウイルス粒子であってもよく、ここで:
− 粒子は、その中にウイルス糖タンパク質が埋め込まれている脂質膜によって囲まれており、
− 粒子は、実質的な量のウイルスDNAまたはカプシドを含まず、
− 粒子は、特に上記のような、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131からなる5量体複合体を含み、そして
− 粒子は、GFPを含まない。
デンスボディは、従来の方法、例えば、実施例に記載されるような勾配遠心分離によって、上記のようなウイルス感染細胞の細胞培養上清から単離され得る。これにより、DBの調製物が得られる。
本発明のさらなる態様は、薬学的に許容されるキャリア、例えば、水性キャリア、非水性キャリアまたはその任意の組み合わせを含む液体キャリア中の上記のようなDBの調製物に関する。
一定の実施形態において、調製物は、不活化処理、例えば、UV照射に供されているDBを含む。不活化は、検出可能なウイルス混入の不在によって決定され得る。これは、例えば、インジケーター細胞培養物におけるデノボのHCMV IE1タンパク質発現の不在によって(9)、DB調製物のDNA含量の定量によって、DB調製物に曝露されたインジケーター細胞培養物の細胞培養上清におけるウイルスゲノムDNAの定量によって、またはDB調製物の電子顕微鏡分析によって達成され得る。
一定の実施形態において、調製物は、不活化処理に供されていないDBを含む。
本発明によるDBの調製物は、内在性宿主免疫に対する、およびインターフェロン応答を効率的に刺激することへの負の効果の欠如によって特徴付けられ、従って、ワクチン接種された宿主において即時の抗ウイルス免疫応答を惹起することができる。
さらに、DBがヒト標的細胞において(例えば、ヒト線維芽細胞において、またはヒト内皮細胞において)オートファジーを誘導することができることが見出された。オートファジーは、ウイルスタンパク質の細胞内分解および由来するウイルスペプチドのMHC分子による、特にMHCクラスIおよび/またはクラスII分子による提示をもたらし得る。さらに、DBが免疫細胞、例えば、樹状細胞およびその他の抗原提示細胞においてもオートファジーを誘導し、従って、これらの細胞によるウイルスペプチドの提示を支持し得ることが予想される。
本発明のさらなる態様は、医薬、特にヒト医薬における使用のための、さらに特にHCMVに対するワクチンとしての使用のための、上記のようなDBの調製物を指す。本発明の調製物は、ワクチン接種された対象(例えば、ヒト対象)におけるHCMV関連障害の発生の予防および/または改善における使用のために、ならびに/あるいはワクチン接種された対象(例えば、ヒト対象)からさらなる対象へのHCMV感染の伝播の阻害のために適切である。
例えば、調製物は、移植、例えば、心臓、腎臓、肝臓もしくは肺のような固形臓器の、または造血幹細胞の移植のHCMV関連合併症の処置および/または予防のために使用され得る。さらに、組成物は、HCMVの出生前または出生時の伝播の予防のために適切である。
本発明の組成物は、非経口経路による、例えば、皮下または筋肉内投与による投与のために適切である。一定の実施形態において、調製物はアジュバントと一緒に投与される。他の実施形態において、調製物はさらなるアジュバントなしで投与される。
本発明のワクチンは、出生前感染または出生前感染に次ぐHCMV関連障害を予防するために使用され得る。その結果、ワクチンについての所望される標的集団は小児または青年期の女性対象となる。第2の所望される標的集団は、同種異系または自己移植片、例えば、固形臓器または造血幹細胞を受けている患者である。さらなる展望において、一般集団のワクチン接種が想定される。
特定の実施形態において、調製物は、ワクチン接種されたヒト対象の内在性免疫の維持における使用のために適切であり、それによって投与後の所望されないプロウイルス副作用の発生が回避される。
さらなる特定の実施形態において、本発明の調製物は、ワクチン接種されたヒト対象におけるインターフェロン反応の刺激における使用のためのものである。
なおさらなる実施形態において、本発明の調製物は、ワクチン接種されたヒト対象におけるウイルスタンパク質のオートファジーの促進における使用のためのものであり、ここで、自己貪食されたタンパク質は分解され、そしてMHC分子によって、特にMHCクラスIおよびMHCクラスII分子によって提示される。
さらに、本発明は、標的細胞、例えば上記のようなヒト線維芽細胞の感染、および細胞培養培地の上清からのDBの単離による、上記のようなデンスボディ調製物の調製方法に関する。
さらに、本発明は、標的細胞、例えば上記のようなヒト線維芽細胞のトランスフェクション、および細胞培養培地の上清からのDBの単離による、上記のようなデンスボディ調製物の調製方法に関する。
最後に、本発明は、上記のようなDB調製物の免疫原性有効用量を、それを必要とするヒト対象に投与することを含む、HCMVに対して対象、特にヒト対象をワクチン接種するための方法に関する。
さらに、本発明を以下の図面および実施例によってより詳細に説明する。
実施例1
5量体陽性DB産生株の生成
DBを、ヒト線維芽細胞において、組換えHCMV種ウイルスでの感染に際して産生した。この種ウイルスを、以下に記載するようなHCMV Towne株のゲノムの遺伝子改変型をコードするBACプラスミドでの細胞のトランスフェクションに際して得た。
HCMV Towne−BACは、新世代DBワクチンの生成のための親ゲノムとして作用するTowne−UL130repΔGFP−BACを生成するための基礎を構成した。HCMV Towne−BACを、pUSF−3と称するベクターpMBO1374の改変型、および野生型TowneウイルスDNAの相同組換えによって構築した(3)。pMBO1374はFプラスミドベクターpMBO131の誘導体であり、その中で、pBluescriptIIKS(+)のマルチクローニング部位が埋め込まれたlacZ遺伝子を含む645bp HaeIIフラグメントがpMBO131のユニークSalI部位中にサブクローニングされて、いくつかのユニーククローニング部位の挿入がもたらされている(10)。pUSF−3はさらに、E.coliにおけるBACとしての維持のための原核生物遺伝子エレメント、ウイルスゲノムの特有の短い領域への直接相同組換えのためのHCMV DNA配列、および真核生物細胞における組換えHCMVの同定および精製のためのGFPマーカーを含む(3)。
pUSF−3を構築するために、pMBO1374中のユニークBamHI部位および2つのClaI部位のうちの1つを除去した。相同組換えのためのフランキングHCMV DNAとして使用したpUSF−3中の2つのHCMV DNAフラグメントを、PCRによって、HCMV株AD169のゲノムのフラグメントを含むコスミドクローンpCM1052(11)から誘導した。DNAフラグメントの増幅のために使用したプライマーは、AD169 HCMVの公開された配列(12)に由来し、そしてBamHIおよびHindIIIオーバーハングを伴なって伸長させた。HCMV DNAフラグメントをBamHIで消化し、ライゲーションして5.2kbフラグメントを得、これを次にHindIIIによって消化し、そしてHindIII部位中にクローン化した。最後に、pGET−07(13)由来のSV40初期プロモーター、GFP遺伝子およびポリAを有するPCRアンプリコンを、残存するClaI部位中にクローン化した。相同組換えのために、ヒト包皮線維芽細胞(HFF)を、HCMVのTowne株に感染させたHFF細胞から単離した総ウイルス粒子から精製した野生型TowneウイルスDNAを、直鎖状化した(BamHI消化した)pUSF−3およびHCMVテグメントタンパク質pp71のための発現プラスミド(14)とともに用いてエレクトロポレーションした。相同組換えに際して、フランキングDNAは、細胞培養物中でのHCMV複製に不必要であるHCMVのUS領域内の8.9kbのDNA(aa719の後のIRS1、リーディングフレームUS1〜US11+US12のC末端の1/3)を欠失させる(15)。Towne−BAC単離物の配列はGenBankデータベースに寄託されている(アクセッション番号AY315197)(4)(参照により本明細書に組み込まれる)。
HCMV Towne DBは、UL130遺伝子のオープンリーディングフレーム(ORF)におけるフレームシフト変異に起因して5量体複合体を保有せず、そして偶発的にパッケージングされたGFPを含む。
ヒトへのDB適用の後のGFPの有害な効果の潜在的な危険性を回避するために、そして広範な免疫応答を惹起するために重大な5量体複合体の形成を再構成するために、本発明者らは、ガラクトキナーゼ(galK)ネガティブ−ポジティブ選択手順を使用することによって、元のHCMV Towne−BACを遺伝子改変して、Towne−UL130repΔGFP−BACを生成した:第1に、変異したUL130 ORFを、TB40/E株由来のその機能的ホモログで置換した(図1A)。第2に、GFP遺伝子を、得られたTowne−UL130rep−BACから欠失させた(図1B)。5量体複合体の再構成により、Towne−UL130repΔGFPウイルス粒子の上皮細胞への感染が可能になった(図1C)。さらに、pUL130の存在によって測定したところ、5量体複合体の形成は回復し、そしてGFPのパッケージングは、再構成されたTowne−UL130repΔGFPウイルスでの感染に際して得られたDBにおいて防止された(図1D)。
粒子の精製のために、1.8×10個の初代ヒト包皮線維芽細胞(HFF)を20個の175cm組織培養フラスコ中、5%ウシ胎仔血清(FCS)、L−グルタミン(100mg/リットル)、およびゲンタマイシン(50mg/リットル)を補充した最少必須培地(MEM;Gibco-BRL, Glasgow, Scotland)中で1日間増殖させた。細胞を、ヒトサイトメガロウイルスのTowne−UL130repΔGFP株の凍結ストック0.5mlを用いて感染させた。ウイルス接種物を1.5時間37℃で吸着させた。培養MEMにおいて50nMレテルモビル(MedChem Express (MCE)、HY-15233、1ml DMSO中10mM)を添加して、細胞を少なくとも7日間インキュベートした。レテルモビルを3日毎にリフレッシュした。
細胞が後期HCMV感染のCPE(細胞変性効果)を示したときに(通常、感染後[p.i.]7日目)、上清を収集し、そして10分間2,800rpmで遠心分離して、細胞デブリを除去した。その後、上清を採集し、そして30,000rpmで(70分間、10℃)、SW32Tiローター中、Beckman Optima L−90K超遠心分離機中で遠心分離した。ペレットを2mlの1×リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中に再懸濁した。グリセロール酒石酸塩勾配を使用直前に調製した。このために、0.04M Naリン酸緩衝液(pH7.4)中35%の酒石酸Na溶液4mlを1つのカラムにアプライし、そして0.04M Naリン酸緩衝液(pH7.4)中15%の酒石酸Na−30%グリセロール溶液5mlをグラジエントミキサーの第2のカラムにアプライした。勾配を、溶液を45°の角度で配置したBeckman Ultra−clear遠心チューブ(14×89mm)中にゆっくりと滴下することによって調製した。次いで、1ml(One 1 ml)のウイルス粒子を勾配の頂部に慎重に重層した。超遠心分離をブレーキなしでBeckman SW41スイングアウトローター中60分間23,000rpm、10℃で実施した。粒子を、光散乱によって照明し(図2)、バンドの下で中空針を遠心チューブに穿通させることによって勾配から採集した。サンプルを、シリンジを用いてチューブから慎重に引き抜いた。
Towne−UL130repΔGFP DBの初期分析のための粒子を、1×PBSで洗浄し、そしてSW41スイングアウトローター中90分間24,000rpm、10℃でペレット化した。最後の遠心分離工程の後、DBを250μl〜350μlの1×PBS中に再懸濁し、そして−80℃で貯蔵した。精製されたDBのタンパク質濃度をPierce BCA Protein Assay Kit(Thermo Scientific, Bonn, Germany)を用いて決定した。
実施例2
デンスボディのUV不活化
液体がスポットプレートに固着するので、UV不活化の前に、DBの量を調整する必要があった。DBの必要量を200μlのPBSに添加し、そして不活化の後に10μgのDBが150μlのPBS中に再懸濁されるようにスポットプレート上に滴下した。その後、スポットプレートをUVランプ下に置き、そして254nmの波長のスイッチを2分間作動させた。DBのUV不活化のために、UV−Handランプ(Herolab GmbH Laborgerate, Wiesloch; Type NU-4)を使用した。150μlのPBS/DB懸濁液(150μlのPBS中10μgのDB)を新たなチューブに移した。10cmディッシュ中の5×10個のHFFへのDBの適用のために、1350μlの培養MEMと150μlのDB/PBSとを混合し、そしてDB接種物を1.5時間37℃で吸着させた。次いで、培養MEMを添加し、そして細胞を示した時間インキュベートした。
実施例3
核内構造体(NB)媒介内在性免疫に対するDBの影響
タンパク質PMLは、核内構造体(NB)としても知られるND10ドメインの形成のために重要であることが以前に示されている(総説については(16、17)を参照のこと)。これらの核内構造は、ヘルペスウイルス感染に対抗する複数の細胞タンパク質の集積を表す。ND10ドメインのインターフェロン誘導性アップレギュレーションを示した以前のデータに基づいて、PMLが細胞の内在性抗ウイルス防御機構に寄与することが示唆された。HCMVは、この抗ウイルス活性に対抗するためのストラテジーを進化させた。HCMV感染の間、前初期タンパク質1(IE1)はPMLボディにおいて集積し、その後PMLの分散を誘導し、それによってNB媒介内在性免疫に拮抗する。PML分散に対するDBの影響を分析した。
間接免疫蛍光分析のために、HFF細胞(2×10)を6ウェルプレート中のカバーグラス上で増殖させた。翌日、細胞を、モック感染させるか、HCMV(Towne−UL130repΔGFP株)に感染させるか、または10μgのUV不活化DB(HCMV株Towne−UL130repΔGFP)に曝露するかのいずれかをした。DBを、検出可能なビリオン混入およびデノボのCMV遺伝子発現(前初期1タンパク質(IE1)の発現について染色することによって決定)を消失させるために必要とされる最小の曝露時間(2分間)のUV光を適用することによって不活化した。24時間後、細胞を1×PBSで1回洗浄し、そしてメタノール中で10分間−20℃で固定した。3回1×PBSで10分間洗浄した後、細胞を30分間1%BSA/1×PBSを用いて室温でブロッキングした。内因性PMLタンパク質の検出のために、1次モノクローナル抗体PG−M3(Santa Cruz Biotechnology, SantaCruz, Calife)を加湿したチャンバー中1時間37℃で添加した。IE1(p63−27)またはpp65(65−33、W. Britt, UAB, Birmingham, ALにより提供)に対する第2の1次抗体を、37℃での洗浄工程の後にさらに1時間添加した。先行する洗浄工程の後、2次抗体とのインキュベーションの前に細胞をさらに10分間1%BSA/1×PBSを用いてブロッキングした。検出を、抗マウスAlexa 546または抗ウサギAlexa 488結合(Molecular Probes)2次抗体の加湿したチャンバー中37℃でのさらなる1時間の添加、および10分間室温での核染色(DAPI)によって実施した。細胞を3回1×PBSで20分間、次いで1回ddHOで洗浄した。カバーグラスを、封入剤を用いて顕微鏡スライド上で埋封し、一晩37℃で乾燥させ、そして+4℃で分析まで貯蔵した。
ここで、本発明者らは、24適用後時間(h.p.a.)のヒト包皮線維芽細胞(HFF細胞)におけるPMLの細胞内局在に対するDBの効果を調べた。非感染細胞において、PMLは核において特徴的なドット様パターンの分布と関連していた。HFFは平均20個の不均等サイズのPMLボディを示した(図3a)。PMLボディの破壊がHCMV感染細胞において観察され、ここで、効果はIE1発現に起因した(図3c)。このIE1の介入は効率的なウイルス複製のために必要とされる。UV不活化DBに曝露した細胞は、非感染細胞の斑点のあるプロファイルを示し(図3a、b)、DBはPMLボディの分布に影響を及ぼしていなかったと考えられる。
これらの実験は、DBが単独でPMLボディを分散できないことを示した。結果として、HCMV感染の後に見られるPMLボディのプロウイルス分散はDBによって模倣されず、このレベルでのこれらの粒子のプロウイルス効果は排除される。このことは、DBがHCMVのための適切なワクチンであるとの考えをさらに強調する。
実施例4
インターフェロン誘導遺伝子15(ISG15)発現の誘導に対するDBの影響
インターフェロンは、ウイルス感染に対する自然免疫応答のために重要である。全てのインターフェロンは、数百のインターフェロン誘導遺伝子(ISG)の転写を誘発し、そのタンパク質産物は抗ウイルス活性を示す。インターフェロン誘導遺伝子15は、I型IFNによって誘導されるユビキチン様タンパク質(ISG15)をコードする。ISG15によるタンパク質修飾(ISG化(ISGylation))は多くのウイルスの複製を阻害することが知られている(18)。HCMV誘導ISG15集積は、宿主の、細胞質二本鎖DNA(dsDNA)の検出によって誘発される。しかし、この集積は後にHCMV IE1発現によって抑制される(19、20)
この節において取り組む問いは、HFF細胞へのDB適用がISG15発現を誘導するかどうかであった。
イムノブロット分析のために、HFF細胞(5×10)を10cm細胞培養ディッシュ中で増殖させた。翌日、細胞をモック感染させるか、無血清MEM培地中で飢餓にさせるか、HCMV(Towne−UL130repΔGFP株、MOI 1)に感染させるか、または10μgのUV不活化DB(HCMV株Towne−UL130repΔGFP)に曝露するかのいずれかをした。DBを、ビリオン混入およびデノボのCMV遺伝子発現(前初期1タンパク質(IE1)の発現について染色することによって決定)を消失させるために必要とされるUV光への最小の曝露(2分間)を与えて、不活化した。
示す適用後(p.a.)時間に、HFF細胞をPBSで洗浄し、掻き取り、そして採集した。15,000rpmで5分間の遠心分離およびPBSでの洗浄の後、細胞を計数し、そしてレムリ(Laemmli)細胞溶解緩衝液中1×10細胞/10μlに調整した。次いで、混合物を95℃で10分間煮沸した。その後、20μlの各々のサンプルをビス/アクリルアミドゲル(Invitrogen, Thermo Fisher Scientific)にロードした。ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミド変性ゲル電気泳動(SDS−PAGE)中でのタンパク質サンプルの分離の後、分離されたタンパク質をPVDFメンブランに転写した。次いで、PVDFメンブラン(Millipore, Burlington, MA)を1時間TBST中の5%脱脂粉乳でブロッキングし、そして1次抗体と4℃で一晩インキュベートした。この研究において使用した1次抗体は、マウス抗IE(p63−27)、マウス抗ISG15(Santa Cruz、1:500希釈)、およびマウス抗チューブリン(Sigma、1:500希釈)であった。3回TBSTで10分間洗浄した後、抗マウスIRDye 800 2次抗体を2時間のインキュベーションのために1:10,0000希釈で使用した。各々のバンドにおけるタンパク質濃度を、LI−CORによって提供されるImage Studio Liteソフトウェアを使用したチューブリンレベルに対する規準化によって定量的に概算した。
実験は、UV不活化DBがISG15発現を誘導できることを示す。DBはウイルスDNAを含まないので、この効果はdsDNA(ISG15発現の1つの既知の誘導物質)に非依存性であるようである。ISG15はHCMVでの感染の後に誘導されることが知られているので、ウイルス感染を陽性対照として使用した。ISG15誘導はDB曝露の24時間後に高レベルに到達し、そしてその後減少した。ウイルス感染単独に比較して、DBおよびウイルスに同時に曝露した細胞由来のサンプルにおいて、より高いレベルのISG15発現への傾向が存在した。
実験は、DBが、それ自体が抗ウイルス活性を与えると考えられているISG15発現を誘導することの証拠を提供する。従って、DBは、このレベルでの抗ウイルス効果を提供するようである。
実施例5
DB適用はオートファジーを誘導する
本発明者らおよび他者は、DBの適用が、ウイルスペプチドの確かな主要組織適合性複合体(MHC)クラスI媒介提示に導くことを示した。本発明者らは、DB由来抗原がオートファジーの誘導を介してMHCクラスI経路に導入されるという仮定を追求する。ここで、本発明者らは、ヒト包皮線維芽細胞へのHCMVのUV不活化DBの適用が実際にオートファジーの誘導をもたらすことを示す。
DBをHFF細胞に再度適用した。4、24、48および72p.a.時間で、HFF細胞をPBSで洗浄し、掻き取り、そして採集した。15,000rpmで5分間の遠心分離およびPBSでの洗浄の後、細胞を計数し、そしてレムリ細胞溶解緩衝液中1×10細胞/10μlに調整した。次いで、混合物を95℃で10分間煮沸した。その後、20μlの各々のサンプルをビス/アクリルアミドゲル(Invitrogen, Thermo Fisher Scientific)にロードした。ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミド変性ゲル電気泳動(SDS−PAGE)中でのタンパク質サンプルの分離の後、分離されたタンパク質をPVDFメンブランに転写した。PVDFメンブラン(Millipore, Burlington, MA)を1時間TBST中の5%脱脂粉乳でブロッキングし、そして1次抗体と4℃で一晩インキュベートした。この研究において使用した1次抗体は、マウス抗IE(p63−27)、ウサギ抗LC3II(Cell Signaling Technologies、1:1,000希釈)、マウス抗チューブリン(Sigma、1:500希釈)であった。
3回TBSTで10分間洗浄した後、抗ウサギAlexa Fluor 680および抗マウスIRDye 800 2次抗体を2時間のインキュベーションのために1:10,000希釈で使用した。各々のバンドにおけるタンパク質濃度を、LI−CORによって提供されるImage Studio Liteソフトウェアを使用したチューブリンレベルに対する規準化によって定量的に概算した。
ヒトサイトメガロウイルスでのHFF細胞の感染(virus)および飢餓の両方がオートファジーの誘導をもたらし、そして陽性対照として作用した(図5)。これは、オートファジーの特徴である微小管結合タンパク質1軽鎖3(LC3II)の脂質化の増加によって実証される。10μg/μlのUV不活化DBに曝露したHFFは、LC3II発現の増加を示した(図5)。増加は早くも4h.p.a.に見られ、そして24時間でピークレベルに到達した。LC3IIのレベルは48〜72h.p.a.に徐々に減少した。
実験は、オートファジーがDBによって誘導されることを実証する。これは、MHCクラスIおよびMHCクラスII分子によるウイルス抗原の提示の増加に導き得る。さらに、オートファジーの誘導はHCMV複製を低下させることが示されているので(21)、DBによる誘導は抗ウイルス効果を有すると考えられ得る。
実施例6
DB曝露後の細胞プロテオームの質量分析
細胞に対するDBの影響のより包括的な描写を得るために、ラベルフリー質量分析をDB処理HFF細胞に対して実施した。
第1の予備的な実験において、HFF細胞(5×10)を10cm細胞培養ディッシュ中で増殖させた。翌日、細胞を、モック処理するか、または2μgのDB(HCMV株Towne−UL130repΔGFP;培養物由来のDBの調製物、レテルモビル阻害下で保持[上記を参照のこと])に曝露するかのいずれかをした。DBをUVによって不活化しなかった。
24h.p.a.に、HFF細胞をPBSで2回洗浄し、掻き取り、そして採集した。15,000rpmで5分間の遠心分離およびPBSでの洗浄の後、細胞をレムリ緩衝液50μl中で溶解し、そして95℃で10分間煮沸した。次いで、サンプルをProteomics Core Facility(AG Butter, Institute for Molecular Biology, Mainz)のために調製した(下記を参照のこと)。
本発明者らは、インターフェロン応答性であることが知られている(そして抗ウイルス効果を有すると報告された)いくつかのアップレギュレートされたタンパク質(IFIT3、ISG15、MX1およびSTAT1)を同定した(図6)。さらに、本発明者らは、コラーゲン(COL1A1)のダウンレギュレーションを観察した。
第2の定量的な質量分析ベースの(MS)プロテオミクス実験において、HFF細胞(5×10)を10cm細胞培養ディッシュ中で増殖させた。翌日、細胞を、モック感染させるか、HCMV(Towne−UL130repΔGFP株、MOI 1)に感染させるか、または10μgのUV不活化DB(HCMV株Towne−UL130repΔGFP;培養物由来のDBの調製物、レテルモビル阻害下で保持[上記を参照のこと])に曝露するかのいずれかをした。DBを、ビリオン混入を消失させるために必要とされるUV光への最小の曝露(2分間)を適用することによって不活化した。
6、24、および48h.p.a.に、HFF細胞をPBSで2回洗浄し、掻き取り、そして採集した。15,000rpmで5分間の遠心分離およびPBSでの洗浄の後、細胞をレムリ緩衝液50μl中で溶解し、そして95℃で10分間煮沸した。次いで、サンプルをProteomics Core Facility(AG Butter, Institute for Molecular Biology, Mainz)のために調製した。
サンプル調製:
試薬還元サンプル 19.5μL(min. 20μg)
NuPAGE(登録商標)LDSサンプル緩衝液(4×) 7.5μL
1Mジチオスレイトール(DTT) 3μL
総体積 30μL
次いで、サンプルを70℃で10分間加熱した。
サンプルを測定した後、質量分析データを、MaxQuant(Version: 1.5.2.8; Download: www.maxquant.org (http://maxquant.org))を使用してフィルターにかけた。アウトプットテーブルをフィルターにかけた(潜在的な共通混入物およびリバースデータベースエントリーの除去を含む)。以下のFastaデータベースに対してサーチを実施した。
Homo_sapiens_(HUMAN)_Uniprot_20180108.fasta
Human_cytomegalovirus_(HCMV)_Uniprot_20180108.fasta
Human_cytomegalovirus_(HCMVA)Uniprot(strain_AD169)_20180108.fasta
Human_cytomegalovirus_(HCMVT)Uniprot(strain_Towne)_20180108.fasta
品質管理として、標識タンパク質群の分布および規準化を使用した。規準化は、大多数のタンパク質が調節されないままである場合にのみ使用することができる。同定された、少なくとも2つのペプチド(1つはユニークである必要がある)を有するタンパク質のみが許容された。これらの初期分析はProteomics Core Facilityのサービスであった。同定されたタンパク質はエクセルファイルとして提供された。
受領したデータをlog2変換比でフィルターにかけた。最小で1.5倍富化されたタンパク質群を示した。
本発明者らの結果において(図7、8および9)、本発明者らは、HCMVデンスボディタンパク質であると以前に報告されたpUL83(pp65)およびpUL25を検出した。pUL83(pp65)は、DB中に存在する優勢なテグメントタンパク質である。pUL25もDBにおいて豊富であることが見出されている。UL83のみを、3つ全ての時点で検出することができ、これは経時的に減少した。さらに、本発明者らは、コラーゲン(COL1A1、COL6A1、およびCOL1A2)の一貫したダウンレギュレーションを観察した。
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Claims (16)

  1. 組換えHCMV株のゲノムをコードする核酸分子であって、
    前記組換えHCMV株は、HCMV株Towneの遺伝子改変バリアントであり、前記核酸分子は、GenBankアクセッション番号AY315197の下で寄託されているTowne−BAC中に存在する、前記HCMV株Towneのヌクレオチド配列と、UL130遺伝子および緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子をコードする配列以外で、その全長にわたって少なくとも90%の同一性を有し、
    前記組換えHCMV株は、機能的なUL130タンパク質をコードし、かつ機能的な緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードしない、核酸分子。
  2. 少なくとも99%の同一性を有する、請求項1に記載の核酸分子。
  3. GFP遺伝子が欠失されており、かつ異種遺伝子、特に細菌ガラクトキナーゼ遺伝子、が挿入されている、請求項1または2に記載の核酸分子。
  4. 組換えHCMV株Towne−UL130repΔGFPのゲノムをコードする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の核酸分子。
  5. ベクター上、特にBACベクター上、に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の核酸分子。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゲノムを有するHCMV株での哺乳動物標的細胞の感染によって産生されるデンスボディであって、前記デンスボディは、ウイルスタンパク質gH、gL、UL128、UL130およびUL131Aからなる5量体複合体を含み、かつGFPを含まない、デンスボディ。
  7. 前記ウイルスタンパク質gH、gL、UL128およびUL131AはHCMV株Towneに由来し、前記ウイルスタンパク質UL130はHCMV株TB40/Eに由来する、請求項6に記載のデンスボディ。
  8. 薬学的に許容されるキャリア中の請求項6または7に記載のデンスボディの調製物。
  9. 例えばUV照射によって、不活化されている、請求項8に記載の調製物。
  10. 不活化されていない、請求項8に記載の調製物。
  11. 医薬における使用のための、特にヒト医薬による、さらに特にHCMVに対するワクチンとしての使用のための、請求項8〜10のいずれか1項に記載の調製物。
  12. ワクチン接種されたヒト対象におけるHCMV関連障害の発生を予防および/または改善するための、ならびに/あるいはさらなるヒト対象へのHCMV感染の伝播を阻害するための方法における使用のための、請求項8〜10のいずれか1項に記載の調製物。
  13. 請求項11または12に記載の使用のため、およびワクチン接種されたヒト対象の内在性免疫を維持するための、請求項8〜10のいずれか1項に記載の調製物。
  14. 請求項11または12に記載の使用のため、およびワクチン接種されたヒト対象においてインターフェロン反応を刺激するための、請求項8〜10のいずれか1項に記載の調製物。
  15. 請求項11または12に記載の使用のため、およびワクチン接種されたヒト対象においてウイルスタンパク質のオートファジーを促進するための、請求項8〜10のいずれか1項に記載の調製物であって、自己貪食されるタンパク質は分解され、MHC分子によって、特にMHCクラスIおよびMHCクラスII分子によって、提示される、調製物。
  16. HCMVに対してヒト対象をワクチン接種するための方法であって、請求項8〜10のいずれか1項に記載のデンスボディの調製物の免疫原性有効用量を、それを必要とするヒト対象に投与することを含む、方法。
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