JP2023156458A - 新規足場hiv-1ワクチン免疫原 - Google Patents

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Jiang Zhu
ホー,リンリン
Linling He
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Abstract

【課題】新規足場HIV-1ワクチン免疫原を提供する。【解決手段】足場免疫原のいくつかは、ナノ粒子サブユニットのN末端に結合された可溶性gp140三量体と、短いペプチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端に融合されたTヘルパーエピトープとを含む。本発明のいくつかの他の免疫原は、Tヘルパーエピトープである短いペプチドスペーサーを介して安定なナノ粒子に結合された可溶性gp140三量体タンパク質を含む。足場免疫原のいくつかは、I3-01タンパク質、E2p、またはタンパク質1VLWの変異体によって形成されたナノ粒子プラットフォーム上に提示されるgp140三量体免疫原を含む。本発明はさらに、HIV感染を予防または治療するための足場HIV-1ワクチン免疫原を使用する方法を提供する。【選択図】図1-1

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、米国仮特許出願第62/580,038号(2017年11月1日出願
;現在係属中)に対する優先権の利益を主張する。優先出願の完全な開示は、その全体が
あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
政府支援の記載
本発明は、米国国立衛生研究所によって付与された助成金番号AI129698、AI
125078およびAI124337、ならびに米国エネルギー省によって付与された助
成金番号DE-AC02-76F00515の下、政府の支援を受けて行われた。政府は
本発明に一定の権利を有する。
ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)は、後天性免疫不全症候群(AIDS)の主
な原因である。HIV-1は、A、B、C、D、E、F、G、H、JおよびKなどのいく
つかの異なるクレードに分けることができ、これらは世界中で罹患率が異なる。各クレー
ドは、遺伝的類似性に基づいてグループ化されたHIV-1の異なる株から構成される。
HIV-1のエンベロープ糖タンパク質(Env)は、広域中和抗体(bNAb)のエピ
トープを有し、ワクチン設計の唯一の標的である。切断され成熟したEnvは、各々が(
共)受容体結合タンパク質gp120と、ウイルス膜に三量体スパイクを固定し、細胞時
に融合過程を促進する膜貫通タンパク質gp41とを含む、ヘテロ二量体の準安定三量体
としてHIV‐1ビリオン表面に提示される。不安定な性質、および表面グリカンの密な
層のため、Envの構造決定は長い間困難であり、三量体に基づくワクチンへの取り組み
を妨げてきた。
天然様Env三量体は、近年、BG505 SOSIP.664三量体によって達成さ
れた有望な成功のため、望ましいワクチンプラットフォームと考えられている。SOSI
Pに加えて、一本鎖gp140(sc‐gp140)三量体、天然柔軟性結合(NFL)
三量体(native flexibly linked(NFL)trimer)およ
び未切断融合前最適化(UFO)三量体(uncleaved prefusion-o
ptimized(UFO)trimer)など、天然様Env三量体を生成した他の三
量体設計プラットフォームも提案された。ただし、粒子表面に抗原の密なアレイを提示し
、ワクチン接種時に強力で長期間持続する免疫応答を誘発するサブユニットワクチンは、
ウイルス様粒子(VLP)よりも免疫原性が低いことが多いため、gp140三量体はH
IV‐1ワクチンの最適な型ではない可能性がある。
bNAb誘発におけるVLPワクチンの利点に対する認識の高まりにもかかわらず、天
然様三量体を提示する担体としてのナノ粒子の有用性はHIV‐1ワクチン開発では厳密
には検討されていない。安全で効果的なHIV-1ワクチンに対する未だ満たされていな
い医学的必要性が残っている。本発明は、当技術分野におけるこの必要性および他の必要
性に対処する。
一態様では、本発明は、HIV-1ワクチン免疫原を提供する。本発明の新規HIV-
1ワクチン免疫原は、自己集合ナノ粒子上に提示されるHIV-1 Env由来三量体タ
ンパク質と、Tヘルパーエピトープ配列とを含む。いくつかの実施形態では、Tヘルパー
エピトープは、ナノ粒子サブユニットのN末端にHIV-1三量体タンパク質サブユニッ
トのC末端を結合する。いくつかの他の実施形態では、Tヘルパーエピトープ配列がナノ
粒子サブユニットのC末端に融合されるのに対して、HIV-1三量体タンパク質のC末
端がナノ粒子サブユニットのN末端に融合される。後者の実施形態のいくつかでは、短い
ペプチドスペーサーを使用して、ナノ粒子サブユニットにTヘルパーエピトープを融合す
る。これにより、ナノ粒子内部の疎水性コアの形成が可能になり、これは、ナノ粒子構造
を安定化させ、融合免疫原のT細胞認識を促進するように機能する。これらの実施形態の
いくつかでは、使用される短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS(配列番号4
)もしくはGSGSG(配列番号19)の1~5個のタンデム反復、または本質的に構造
的に柔軟な任意の他のペプチド配列であり得る。これらの実施形態のいくつかでは、追加
の短いペプチドセグメントまたはスペーサーを使用して、ナノ粒子サブユニットのN末端
、例えば、1Gリンカー、または本明細書に記載の他の短いペプチドスペーサーのいずれ
かにHIV-1タンパク質を融合することができる。いくつかの実施形態では、Tヘルパ
ーエピトープ配列は、配列番号1~3のいずれか1つに示されるアミノ酸配列、その保存
的に改変された変異体または実質的に同一の配列を含む。
典型的には、HIV-1ワクチン免疫原の自己集合ナノ粒子は、三量体タンパク質配列
を用いて生成される。いくつかの実施形態では、自己集合ナノ粒子のサブユニットは、(
1)配列番号18に示されるポリペプチド、その保存的に改変された変異体もしくは実質
的に同一の配列、(2)配列番号5~17のいずれか1つに示されるポリペプチド、その
保存的に改変された変異体もしくは実質的に同一の配列、(3)E2pまたは(4)フェ
リチンである。
様々な実施形態では、本発明のワクチン免疫原中のHIV-1 Env由来三量体タン
パク質は、gp140三量体である。いくつかの実施形態では、使用されるHIV-1
Env由来三量体タンパク質は、未切断融合前最適化(UFO)gp140三量体である
。これらの実施形態のいくつかでは、UFO gp140三量体は、HIV-1株BG5
05由来の改変されたgp41ECTOドメインを含むキメラ三量体である。本発明のい
くつかのHIV-1ワクチン免疫原は、UFO gp140三量体であるHIV-1 E
nv由来三量体と、配列番号5~18のいずれか1つに示されるサブユニット配列を用い
て生成される自己集合ナノ粒子と、配列番号1に示される配列を含むTヘルパーエピトー
プとを含む。
別の態様では、本発明は、配列番号5~18のいずれか1つに示されるサブユニットポ
リペプチド、その保存的に改変された変異体または実質的に同一の配列により形成される
自己集合ナノ粒子上に提示されるHIV-1 Env由来三量体タンパク質を含むHIV
-1ワクチン免疫原を提供する。いくつかの実施形態では、使用されるHIV-1 En
v由来三量体タンパク質は、未切断融合前最適化(UFO)gp140三量体である。こ
れらの実施形態のいくつかでは、UFO gp140三量体は、HIV-1株BG505
由来の改変されたgp41ECTOドメインを含むキメラ三量体である。いくつかの実施
形態では、HIV-1ワクチン免疫原中のHIV-1三量体タンパク質は、そのC末端で
、リンカー配列を介してナノ粒子のN末端に結合される。いくつかの他の実施形態では、
リンカー配列は、短いペプチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端に融合
されて、ナノ粒子内部に疎水性コアを形成するのに対して、UFO gp140三量体サ
ブユニットは、ナノ粒子サブユニットのN末端に融合される。これは、ナノ粒子構造を安
定化させ、三量体免疫原のT細胞認識を促進するように機能する。これらの実施形態のい
くつかでは、使用される短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS(配列番号4)
、GSGSG(配列番号19)、または本質的に構造的に柔軟な任意の他のペプチドであ
り得る。様々な実施形態では、使用されるリンカー配列は、Tヘルパーエピトープ配列ま
たはグリシン-セリンリンカーを含む。いくつかの実施形態では、リンカー配列は、配列
番号1~3のいずれか1つに示されるペプチド配列、その保存的に改変された変異体また
は実質的に同一の配列を含む。いくつかの実施形態では、リンカー配列は、GGGGS(
配列番号4)またはGSGSG(配列番号19)の1~5個のタンデム反復(例えば、1
または2個の反復)を含む。いくつかの実施形態では、本明細書に例示されるように、追
加の短いペプチドスペーサーまたはセグメントを使用して、ナノ粒子サブユニットのN末
端にHIV-1タンパク質を融合することができる。
関連する態様では、本発明は、本明細書に記載の新規足場HIV-1ワクチン免疫原の
うちの1つを含有する医薬組成物を提供する。医薬組成物は、典型的には、薬学的に許容
される担体も含有する。いくつかの実施形態では、医薬組成物はアジュバントをさらに含
有する。別の関連する態様では、本発明は、本明細書に記載のHIV-1ワクチン免疫原
をコードする単離または組換えポリヌクレオチドと、そのようなポリヌクレオチド配列を
有するクローニングおよび発現ベクターと、核酸またはベクターが導入されているか組み
込まれている宿主細胞とを提供する。
別の態様では、本発明は、対象のHIV-1感染を予防するか、対象にHIV-1に対
する免疫応答を誘発する方法を提供する。これらの方法は、本明細書に記載の新規足場H
IV-1ワクチン免疫原のうちの1つの治療有効量を対象に投与することを伴う。典型的
には、HIV-1ワクチン免疫原は、医薬組成物を介して対象に投与される。いくつかの
実施形態では、投与されるHIV-1ワクチン免疫原は、UFO gp140三量体と、
配列番号18に示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と、配列
番号1に示されるTヘルパーエピトープ配列とを含む。これらの実施形態では、Tヘルパ
ーエピトープ配列は、ナノ粒子サブユニットのN末端にUFO gp140三量体をその
C末端で共有結合するように機能する。あるいは、Tヘルパーエピトープ配列は、短いペ
プチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端に融合されるのに対して、UF
O gp140三量体サブユニットは、ナノ粒子サブユニットのN末端に融合される。
別の態様では、本発明は、対象のHIV-1感染を治療するか、対象にHIV-1に対
する免疫応答を誘発する方法を提供する。概方法は、本明細書に記載の治療有効量のHI
V-1ワクチン免疫原を含有する医薬組成物を対象に投与することを含む。いくつかの実
施形態では、投与されるHIV-1ワクチン免疫原は、UFO gp140三量体と、配
列番号18に示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と、配列番
号1に示されるTヘルパーエピトープ配列とを含む。これらの方法では、Tヘルパーエピ
トープ配列は、ナノ粒子サブユニットのN末端にUFO gp140三量体をそのC末端
で共有結合するように機能する。あるいは、Tヘルパーエピトープ配列は、短いペプチド
スペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端に融合されるのに対して、UFO g
p140三量体サブユニットは、ナノ粒子サブユニットのN末端に融合される。
本発明の性質および利点のさらなる理解は、明細書の残りの部分および特許請求の範囲
を参照することによって実現され得る。
多様なUFO-BG三量体と、Tヘルプシグナルが組み込まれたI3-01ベースgp140ナノ粒子とを提示するフェリチンナノ粒子を示す。(A)gp120、UFO設計のBG505 gp41ECTO、およびgp 140‐FR画像上で点線によって囲まれ、矢印により表示されたフェリチンを伴うUFO‐BG gp140‐フェリチン(FR)ナノ粒子の表面モデル。(B)シングルステップ2G12抗体アフィニティー精製後の8つのUFO-BG-FRナノ粒子のBN-PAGE。(C)5つの代表的なUFO-BG-FRナノ粒子のネガティブ染色EMから導き出された無参照2Dクラス平均。(D)6つのbNAbおよび4つの非NAbの小さなパネルに対する5つの代表的なUFO-BG-FRナノ粒子の抗原プロファイル。6つの濃度(2倍希釈により35nMから開始)の抗原滴定系列を使用して、Octet RED96からセンサーグラムを取得した。最高濃度でのピーク値をマトリックスに要約し、6つのbNAbおよび4つの非NAbがそれぞれ上下のパネルに示されている。灰色の濃淡の強度が高いほど、Octetにより測定された結合シグナルが大きいことを示す。(E)I3-01ナノ粒子(薄い灰色)の表面モデルを左に示す。前面の5回軸を囲むサブユニットは濃い灰色で強調表示され、3回軸を形成する3つのサブユニットは黒い点線の三角形で示される。3回軸を囲む3つのI3-01サブユニットのN末端間の間隔(上面図)と、柔軟なリンカーによる3つのI3-01サブユニットへのgp140三量体の固定(黒い点線により示される)とを中央に示す。gp140およびTヘルパーエピトープの両方を含むI3-01ナノ粒子構築物の概略図を右に示し、このような3つのTヘルパーエピトープ、PADRE、DおよびTpD(それぞれ配列番号1~3)について配列を列挙する。(F)リンカーとして異なるTヘルパーエピトープを有するHR1再設計BG505 gp140三量体を提示する3つのI3-01ナノ粒子のSECプロファイル。(G)シングルステップ2G12アフィニティー抗体精製後の上記の3つのI3-01ナノ粒子のBN-PAGE。(H)リンカーとして使用されるPADREを有するHR1再設計BG505 gp140三量体を提示するI3-01ナノ粒子のネガティブ染色EMから導き出された無参照2Dクラス平均。(I)6つのbNAbおよび4つの非NAbの小さなパネルに対するgp140-PADRE-I3-01ナノ粒子の抗原プロファイル。6つの濃度(2倍希釈により14nMから開始)の抗原滴定系列を使用して、Octet RED96からセンサーグラムを取得した。右側のPGT151結合プロファイルの隣に、10の抗体プロファイルの各々の上から下までの6つのラインにそれぞれ対応する6つの抗原濃度を示す。 三量体提示ナノ粒子による効果的なB細胞活性化を示す。(A)PGT145、(B)PGT121および(C)VRC01受容体を運ぶB細胞トランスフェクタントにおけるCa2+動員。10μg ml-1の濃度の抗BCR抗体または示された抗原(抗ヒトIg κ鎖F(ab’);抗マウスIgM;クレードA、B、C、B/CもしくはA/E株に由来するUFO-BG-FRナノ粒子、またはgp41ECTO内に再設計されたHR1ベンドを含むBG505 gp140-PADRE-I3-01ナノ粒子)により、ドキシサイクリン誘導型のbNAb B細胞受容体(BCR)を発現するWEHI231細胞を刺激した。 マウス免疫化における三量体およびナノ粒子に対する初期中和抗体反応を示す。(A)マウス免疫化プロトコルの概略図を左に示し、製剤化および免疫化の主要パラメーターを中央に、血清IgG精製プロトコルを右に列挙する。(B)BG505三量体に基づく免疫原の試験、ならびに3つのHIV‐1抗原(BG505 UFO三量体、N332足場を提示するフェリチンナノ粒子(1GUT_A_ES‐FR)または別のN332足場を提示するI3‐01ナノ粒子(1KIG_L_ES‐2‐I3‐01)、およびクレード‐C V1V2‐フェリチンナノ粒子(V1V2‐FR))に対する精製マウス血清IgGのELISA結合。最も高いOD450値が0.1未満である場合、または曖昧なデータフィッティングの場合を除いて、全ELISAプロットについてEC50値を表示する。(C)精製マウス血清IgGによるHIV-1中和。IC50値は灰色の濃淡で示す。灰色の濃淡の強度が高いほど、中和が強力であることを示す。(D)足場三量体群(S1G5)から得られた、群複合マウス血清IgGの中和プロファイル。(E)フェリチンナノ粒子群(S2G1)から得られた、群複合マウス血清IgGおよびマウスA血清IgGの中和プロファイル。(F)I3-01ナノ粒子群(S2G5)から得られた、群複合マウス血清IgG、マウスAおよびマウスD血清IgGの中和プロファイル。比較のためにMLVを含めて、2つのHIV‐1偽ウイルス、クレードA tier‐2 BG505およびクレードB tier‐1 SF162を試験した。群複合マウス血清IgGの中和プロファイルの隣に、足場gp140三量体、フェリチンナノ粒子およびI3‐01ナノ粒子の構造モデルを示す。 ナノ粒子サブユニットのC末端に融合されたTヘルパーエピトープを有するHIV-1 gp140三量体提示ナノ粒子の設計概念、SECプロファイルおよびネガティブ染色EM画像を示す。(A)ナノ粒子サブユニットのC末端に融合された全反応性(pan-reactive)Tヘルパーエピトープを有するE2pおよびI3-01ナノ粒子設計の概略図。(B)2G12抗体アフィニティーカラムを使用して精製した後、Superose 6 10/300 GLカラムから得られたBG505 gp140三量体提示E2pおよびI3-01ナノ粒子のSECプロファイル。(C)ネガティブ染色EMから得られたBG505 gp140三量体提示E2pおよびI3-01ナノ粒子の生の顕微鏡写真。
I.概要
本発明は、本発明者らによる新規HIV-1 gp140ナノ粒子免疫原の開発に一部
基づいている。本明細書の実施例に詳述されるように、本発明者らは、gp 140と提
示ナノ粒子足場との間のリンカーとして作用するだけでなく、堅牢なT細胞応答を誘発し
、bNAbに向けてB細胞の発達を導くための組み込まれたTヘルプシグナルとしても作
用するTヘルパーエピトープを利用した。本発明者らはさらに、以前は利用されなかった
タンパク質(1VLW)を検討して、HIV-1 gp140三量体の提示に、安定なナ
ノ粒子足場を提供した。様々な足場HIV-1 gp140免疫原は、アフィニティーカ
ラムおよびサイズ排除クロマトグラフィーを用いて精製すると、優れた純度および均一性
を示す。本明細書に記載の新規HIV-1 gp140ナノ粒子は、bNAbおよび非N
Abを用いて評価すると、他の公知のHIV-1 gp140ナノ粒子では観察されなか
った強力なPG16結合を有する極めて優れた抗原プロファイルを示す。さらに例示とし
て、マウスを免疫し、マウスから単離されたIgGのHIV-1中和活性を評価すること
によって、BG505 gp140三量体を提示するナノ粒子の免疫原性を検討した。本
明細書に開示される2つのHIV-1 gp140ナノ粒子(S2G5およびS2G6)
、ならびに対照HIV-1免疫原(足場gp140.681三量体(S1G5)およびフ
ェリチンナノ粒子(S2G1))については、自己tier-2 BG505.N332
HIV-1ウイルスの中和が観察された。重要なことに、本明細書に記載の新規HIV
-1 gp140ナノ粒子免疫原は、免疫化のわずか8週間後にtier-2 NAbの
急速な発現を示すIC50値をもたらし、バランスのとれたTおよびB細胞応答を示す、
これまでに同定された最も優れたHIV-1ワクチン候補を提示した。
したがって、本発明は、本明細書に例示されるように、Tヘルパーエピトープを有する
新規足場HIV-1ワクチン免疫原を提供する。本発明では、1VLW変異体により形成
された安定なナノ粒子を含む足場HIV-1ワクチン免疫原も提供される。本発明はさら
に、HIV-1感染の治療または予防に対するこれらの新規足場HIV-1免疫原の治療
用途および予防用途を提供する。
本明細書で別段の指定がない限り、本発明のワクチン免疫原、コードポリヌクレオチド
、発現ベクターおよび宿主細胞、ならびに関連する治療用途はいずれも、本明細書に例示
される手順または当技術分野で周知のルーチンに実施される方法に従って生成または実施
することができる。例えば、Methods in Enzymology,Volum
e 289:Solid-Phase Peptide Synthesis,J N
Abelson,M I Simon,G B Fields(Editors),Ac
ademic Press;1st edition(1997)(ISBN-13:9
78-0121821906);米国特許第4,965,343号および米国特許第5,
849,954号;Sambrook et al.,Molecular Cloni
ng:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbo
r Press,N.Y.,(3rd ed.,2000);Brent et al.
,Current Protocols in Molecular Biology,
John Wiley&Sons,Inc(ringbou ed.,2003);Da
vis et al.,Basic Methods in Molecular Bi
ology,Elsevier Science Publishing,Inc,Ne
w York,USA(1986);またはMethods in Enzymolog
y:Guide to Molecular Cloning Techniques
Vol 152,S L Berger and A R Kimmerl Eds,A
cademic Press Inc,San Diego,USA(1987);Cu
rrent Protocols in Protein Science(CPPS)
(John E Coligan,et.al.,ed,John Wiley and
Sons,Inc),Current Protocols in Cell Bio
logy(CPCB)(Juan S Bonifacino et.al.ed.,J
ohn Wiley and Sons,Inc)、ならびにCulture of A
nimal Cells:A Manual of Basic Technique
by R Ian Freshney,Publisher:Wiley-Liss;5
th edition(2005),Animal Cell Culture Met
hods(Methods in Cell Biology,Vol 57,Jenn
ie P Mather and David Barnes editors,Aca
demic Press,1st edition,1998)を参照されたい。以下の
節は、本発明の組成物および方法を実施するための追加的指針を提供する。
II.定義
他に定義されない限り、本明細書で使用されるあらゆる技術用語および科学用語は、本
発明が関係する当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。以下の参考文献
は、本発明で使用される用語の多くの一般的な定義を当業者に提供する:Academi
c Press Dictionary of Science and Techno
logy,Morris(Ed),Academic Press(1st ed,19
92);Oxford Dictionary of Biochemistry an
d Molecular Biology,Smith et al.(Eds),Ox
ford University Press(revised ed,2000);E
ncyclopaedic Dictionary of Chemistry,Kum
ar(Ed),Anmol Publications Pvt Ltd(2002);
Dictionary of Microbiology and Molecular
Biology,Singleton et al.(Eds),John Wile
y&Sons(3rd ed,2002);Dictionary of Chemis
try,Hunt(Ed),Routledge(1st ed,1999);Dict
ionary of Pharmaceutical Medicine,Nahler
(Ed),Springer-Verlag Telos(1994);Diction
ary of Organic Chemistry,Kumar and Anand
and(Eds),Anmol Publications Pvt Ltd(2002
);およびA Dictionary of Biology(Oxford Pape
rback Reference),Martin and Hine(Eds),Ox
ford University Press(4th ed,2000)。本発明に特
に適用されるこれらの用語のいくつかのさらなる明確化が本明細書に提供される。
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈がそう
でないことを明確に示さない限り、単数および複数の両方を指す。例えば、「Env由来
三量体」は、単数または複数のEnv由来三量体分子の両方を指すことができ、語句「少
なくとも1つのEnv由来三量体」と等価であると考えることができる。
特に明記しない限り、用語「抗原」および「免疫原」は、対象に免疫応答を誘発するこ
とができる物質、典型的にはタンパク質を指すために区別なく使用される。この用語はま
た、対象に一度投与されると(直接的に、またはタンパク質をコードするヌクレオチド配
列もしくはベクターを対象に投与することにより)、そのタンパク質に対して向けられる
液性および/または細胞型の免疫応答を引き起こすことができるという意味で、免疫学的
に活性なタンパク質を指す。したがって、いくつかの実施形態では、用語「免疫原」は、
本明細書に記載のポリペプチドまたはタンパク質抗原をコードするポリヌクレオチドを広
く包含することができる。
用語「保存的に改変された変異体」は、アミノ酸および核酸配列の両方に適用される。
特定の核酸配列に関して、保存的に改変された変異体とは、同一もしくは本質的に同一の
アミノ酸配列をコードする核酸、または核酸がアミノ酸配列をコードしない場合、本質的
に同一の配列を指す。遺伝暗号の縮重のために、多数の機能的に同一の核酸が任意の所与
のタンパク質をコードする。ポリペプチド配列について、「保存的に改変された変異体」
は、保存的アミノ酸置換(類似の電荷を有する側鎖を有する他のアミノ酸残基で置換され
たアミノ酸残基)を有する変異体を指す。同様の電荷を有する側鎖を有するアミノ酸残基
のファミリーは、当技術分野で定義されている。これらのファミリーには、塩基性側鎖(
例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖(例えば、アスパラギン酸、グル
タミン酸)、非荷電極性側鎖(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、
スレオニン、チロシン、システイン)、非極性側鎖(例えば、アラニン、バリン、ロイシ
ン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、ベー
タ分岐側鎖(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)および芳香族側鎖(例えば、
チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)を有するアミノ酸が挙げら
れる。
エピトープとは抗原決定基を指す。これらは、特異的な免疫応答を誘発するように抗原
性である分子上の特定の化学基またはペプチド配列であり、例えば、エピトープは、B細
胞および/またはT細胞が応答する抗原の領域である。エピトープは、タンパク質の三次
フォールディングによって並置された連続アミノ酸または非連続アミノ酸の両方から形成
され得る。
AIDSなどの状態または疾患の徴候または症状を低減または排除するなど、望ましい
応答をもたらすのに十分なワクチンまたは他の薬剤の有効量。例えば、これは、ウイルス
複製を阻害するか、HIV-1感染の場合のT細胞数の増加などのウイルス感染の表立っ
た症状を測定可能な程度に変化させるのに必要な量であり得る。一般に、この量は、ウイ
ルス(例えばHIV)の複製または感染性を測定可能な程度に阻害するのに十分である。
対象に投与される場合、ウイルス複製のインビトロ阻害を達成することが示されている(
例えば、リンパ球中の)標的組織濃度を達成するであろう投与量が一般に使用される。い
くつかの例では、「有効量」は、例えばHIVを治療するために、障害または疾患のいず
れかの1つ以上の症状および/または根本的な原因を治療(予防を含む)する量である。
一例では、有効量とは治療有効量である。一例では、有効量は、AIDSに関連する1つ
以上の徴候または症状など、特定の疾患または状態の1つ以上の徴候または症状が発症す
るのを予防する量である。
フェリチンは、あらゆる動物、細菌および植物に見出される球状タンパク質である。フ
ェリチンは、主に、水和鉄イオンおよびプロトンのミネラル化コアへのおよびミネラル化
コアからの輸送を通して多核Fe(III)形成の速度および位置を制御するよう
に作用する。球状形態のフェリチンは、約17~20kDaの分子量を有するポリペプチ
ドである単量体サブユニットタンパク質(単量体フェリチンサブユニットとも呼ばれる)
から構成される。
本明細書で使用される場合、融合タンパク質とは、ペプチド結合を介して互いに連結さ
れて単一のタンパク質を形成している少なくとも2つの無関係のタンパク質由来のアミノ
酸配列を含む組換えタンパク質である。無関係のアミノ酸配列は、互いに直接連結され得
るか、リンカー配列を使用して連結され得る。本明細書で使用される場合、タンパク質の
アミノ酸配列がそれらの(1または複数の)天然環境(例えば、細胞内)ではペプチド結
合を介して互いに連結された状態で通常見出されなければ、タンパク質は無関係である。
例えば、フェリチンを構成する単量体サブユニットのアミノ酸配列、およびHIV-1
gp120またはgp41糖タンパク質のアミノ酸配列は、通常、ペプチド結合を介して
互いに連結された状態では見出されない。
HIV-1エンベロープタンパク質(Env)は、gp160と呼ばれる、845~8
70アミノ酸の比較的長い前駆体タンパク質として最初に合成される。gp160はホモ
三量体を形成し、ゴルジ体内でグリコシル化を受ける。インビボでは、gp160糖タン
パク質は、エンドタンパク質分解によって成熟エンベロープ糖タンパク質gp120およ
びgp41に処理され、成熟エンベロープ糖タンパク質gp120およびgp41は、ウ
イルスの表面上で複合体として非共有結合によって互いに結合する。gp120表面タン
パク質は、HIVの主要受容体であるヒトCD4に対する、ならびにケモカイン受容体C
CR5およびCXCR4などの融合共受容体と相互作用するドメインに対する高親和性結
合部位を含む。gp41タンパク質はウイルス膜にわたって広がり、そのアミノ末端に、
ウイルス膜と細胞膜との融合に重要なアミノ酸配列を含む。HIV-1エンベロープ糖タ
ンパク質複合体の天然融合許容形態は、3つのgp120サブユニットおよび3つのgp
41サブユニットから構成される三量体構造である。受容体結合(CD4および共受容体
)部位はgp120部分に位置するのに対して、融合ペプチドはgp41成分に位置する
。野生型gp160ポリペプチドの典型的な配列は、例えば、アクセッション番号AAB
05604およびAAD12142の下にGenBankに示されている。
gp140とは、gp120および全gp41外部ドメインをいずれも含むHIVエン
ベロープタンパク質のオリゴマー形態を指す。本明細書で使用される場合、HIV-1
gp140三量体免疫原は、典型的には、gp140ドメインと、gp140の改変また
は再設計された外部ドメイン(gp41ECTO)とを含む。
gp120は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)のエンベロープタンパク質である。g
p120は、HIVエンベロープ糖タンパク質複合体の外部表面露出ドメインの大部分を
含み、細胞CD4受容体および細胞ケモカイン受容体(CCR5など)の両方に結合する
のはgp120である。成熟gp120野生型ポリペプチドは、一次配列内に約500個
のアミノ酸を有する。Gp120は高度にN-グリコシル化されており、120kDの見
かけの分子量を有する。このポリペプチドは、5つの保存領域(C1~05)および5つ
の高可変性領域(V1~V5)から構成される。gp120糖タンパク質は、その三次構
造では、3つの主要構造ドメイン(外部ドメイン、内部ドメインおよび架橋シート)およ
び可変ループから構成される。例えば、Wyatt et al.,Nature 39
3,705-711,1998およびKwong et al.,Nature 393
,649-59,1998を参照されたい。内部ドメインはgp41エンベロープ糖タン
パク質と相互作用すると考えられているのに対して、外部ドメインは、集合したエンベロ
ープ糖タンパク質三量体上に露出している。
gp120の可変領域1および可変領域2(V1/V2ドメイン)は、HIV-1の最
も可変性の部分のうちの2つ(V1ループおよびV2ループ)を含む約50~90残基か
ら構成され、V1/V2ドメインの10残基のうちの1つはN-グリコシル化されている
gp41は、前駆体HIVエンベロープタンパク質のタンパク質分解産物である。gp
41は、N末端融合ペプチド(FP)、膜貫通ドメイン、および融合ペプチドと膜貫通ド
メインとを結合する外部ドメインを含む。gp41は三量体立体配置のままであり、非共
有結合的にgp120と相互作用する。例示的なgp41のアミノ酸配列は、アクセッシ
ョン番号CAD20975の下にGenBankに示されている。
BG505 SOSIP.664 gp140は、クレードA株BG505由来のgp
140三量体を用いて開発されたHIV-1 Env免疫原である。これは、切断された
gp120とgp41ECTOとの間に、操作されたジスルフィド結合(SOSと呼ばれ
る)による共有結合を含む。さらに、これは、gp41融合後コンホメーションを不安定
化させるI559P変異(IPと呼ばれる)と、残基664に可溶性を改善する膜近位外
部領域(MPER)のトランケート化とを有する。このHIV-1免疫原は、極めて優れ
た抗原プロファイルと、天然スパイクの優れた構造擬態とを有する。選別プローブとして
SOSIP三量体を使用して、新規bNAbを同定し、特性評価した。SOSIPの設計
は他のHIV-1株にも拡張されており、追加的な安定化変異の組込みを可能にしている
。近年、ウサギおよび非ヒト霊長類におけるSOSIP三量体の免疫原性が報告され、ヒ
トのワクチン試験への道が開かれた。
免疫応答とは、刺激に対するB細胞、T細胞または単球などの免疫系細胞の応答を指す
。いくつかの実施形態では、応答は特定の抗原に特異的である(「抗原特異的応答」)。
いくつかの実施形態では、免疫応答は、CD4+応答またはCD8+応答などのT細胞応
答である。いくつかの他の実施形態では、応答はB細胞応答であり、特異的抗体の産生を
もたらす。
免疫原性組成物とは、免疫原性ポリペプチドを発現するウイルスに対して測定可能なC
TL応答を誘発するか、免疫原性ポリペプチドに対して測定可能なB細胞応答(抗体の産
生など)を誘発する免疫原性ポリペプチドを含む組成物を指す。
2つ以上の核酸配列間または2つ以上のアミノ酸配列間の配列同一性または類似性は、
その配列間の同一性または類似性に関して表される。配列同一性は同一性の割合として測
定可能であり、割合が高いほど配列の同一性は高くなる。2つの配列が、特定の割合の同
一のアミノ酸残基またはヌクレオチド(すなわち、特定の領域にわたる、または特定され
ない場合、配列全体にわたる60%の同一性、場合により、65%、70%、75%、8
0%、85%、90%、95%または99%の同一性)を有する場合、比較ウインドウに
わたる最大一致について比較およびアライメントすると、または以下の配列比較アルゴリ
ズムのうちの1つを使用して、もしくは手動アライメントおよび目視検査によって測定さ
れるように領域を指定すると、2つの配列は「実質的に同一」である。同一性は、少なく
とも約50ヌクレオチド(または10アミノ酸)の長さの領域にわたって、またはさらに
好ましくは100~500もしくは1000以上のヌクレオチド(または20、50、2
00もしくはそれ以上のアミノ酸)の長さの領域にわたって存在してもよい。
核酸またはアミノ酸配列のホモログまたはオルソログは、標準的な方法を使用してアラ
イメントされた場合、比較的高い度合の配列同一性/類似性を有する。比較のために配列
をアライメントする方法は、当技術分野で周知である。様々なプログラムおよびアライメ
ントアルゴリズムが、Smith&Waterman,Adv Appl Math 2
:482,1981;Needleman&Wunsch,J Mol Biol 48
:443,1970;Pearson&Lipman,Proc Natl Acad
Sci USA 85:2444,1988;Higgins&Sharp,Gene,
73:237-44,1988;Higgins&Sharp,CABIOS 5:15
1-3,1989;Corpet et al.,Nuc Acids Res 16:
10881-90,1988;Huang et al.Computer Appls
.in the Biosciences 8,155-65,1992;およびPea
rson et al.,Meth Mol Bio 24:307-31,1994に
記載されている。Altschul et al.,J Mol Biol 215:4
03-10 1990は、配列アライメント法およびホモロジー計算の詳細な考察を提示
している。
用語「対象」は、哺乳動物、例えば、ヒトおよび非ヒト哺乳動物として分類される任意
の動物を指す。非ヒト動物の例には、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、ウ
サギなどが挙げられる。特に明記しない限り、用語「患者」または「対象」は、本明細書
では区別なく使用される。好ましくは、対象はヒトである。
用語「治療する」または「緩和する」は、疾患(例えば、HIV感染)の症状、合併症
もしくは生化学的兆候の発生を予防するか遅延させるために対象に化合物もしくは薬剤を
投与すること、症状を緩和すること、または疾患、状態もしくは障害がさらに進行するの
を阻止または阻害することを含む。治療を必要とする対象には、疾患または障害に既に罹
患している対象、および障害を発症するリスクがある対象が含まれる。治療は、予防的抑
制(疾患の発症を防止もしくは遅延するため、またはその臨床的もしくは亜臨床的症状の
発現を防止するため)、または疾患の発現後の症状の治療的抑制もしくは緩和であり得る
未切断融合前最適化(UFO)三量体とは、gp120タンパク質と、再設計されたg
p41ECTOドメインとにより形成され、さらに安定なHIV-1 gp140三量体
になるHIV-1 gp140三量体タンパク質を指す。再設計されたgp41ECTO
ドメインは、プロトタイプHIV-1株BG505(およびプロトタイプgp140三量
体BG505 SOSIP664 gp140)に基づいており、野生型BG505 g
p41ECTO配列に対して1つ以上の改変を含む。これらの改変には、(1)融合前g
p140構造を安定化するための比較的短いループ配列によるHR1の21残基N末端の
置換(残基548~568)と、(2)GGGGS(配列番号4)モチーフのタンデム反
復のような柔軟なリンカー配列によるgp120とgp41との間のフューリン切断部位
の置換(残基508~511)とが含まれる。いくつかの実施形態では、UFO三量体は
、gp120とgp41との間の操作されたジスルフィド結合および/またはgp41に
おける安定化変異をさらに含み得る。例えば、HIV-1株BG505に基づくUFO三
量体は、残基A501CとT605Cの間の操作されたジスルフィド結合および/または
安定化変異I559Pを含むことができる。UFO三量体の詳細な説明は、例えば、Ko
ng et al.,Nat Comm 7:12040,2016に記載されている。
BG505株配列に基づくUFO三量体に加えて、操作されたgp41ECTOドメイン
を使用して、多くの異なるHIV-1株またはサブタイプ由来のgp120ポリペプチド
と対合して、「キメラ」gp140三量体を形成することができる。そのようなキメラ三
量体は、本明細書に例示されるように「UFO-BG」または「UFO-BG」と呼ば
れる。
ワクチンとは、対象に予防的または治療的免疫応答を誘発する医薬組成物を指す。場合
によっては、免疫応答は防御免疫応答である。典型的には、ワクチンは、病原体、例えば
ウイルス性病原体の抗原、または病的状態と相関する細胞成分に対する抗原特異的免疫応
答を誘発する。ワクチンは、ポリヌクレオチド(開示された抗原をコードする核酸など)
、ペプチドもしくはポリペプチド(開示された抗原など)、ウイルス、細胞または1つ以
上の細胞成分を含み得る。
ウイルス様粒子(VLP)は、いくつかのウイルスのいずれかに由来する非複製性ウイ
ルス殻を指す。VLPは一般に、1つ以上のウイルスタンパク質、例えば、限定するもの
ではないが、キャプシド、コート、殻、表面および/またはエンベロープタンパク質と呼
ばれるタンパク質、またはこれらのタンパク質に由来する粒子形成ポリペプチドから構成
される。VLPは、適切な発現系でのタンパク質の組換え発現時に自発的に形成すること
ができる。特定のVLPを生成する方法は、当技術分野で公知である。ウイルスタンパク
質の組換え発現後のVLPの存在は、当技術分野で公知の従来の技術を使用して、例えば
、電子顕微鏡法、生物物理学的特性評価などによって検出することができる。例えば、B
aker et al(1991)Biophys J 60:1445-1456およ
びHagensee et al(1994)J Virol 68:4503-450
5を参照されたい。例えば、VLPは密度勾配遠心分離によって単離され得、および/ま
たは特徴的密度バンディングによって同定され得る。あるいは、問題のVLP調製物のガ
ラス化水性試料に対して低温電子顕微鏡法を実施し、適切な曝露条件下で画像を記録する
ことができる。
III.新規足場HIV-1三量体免疫原
本発明は、三量体HIV-1 Env由来タンパク質(例えば、gp140三量体)お
よびTヘルパーまたはリンカー配列を提示または組み込む異種足場を含むHIV-1免疫
原を提供する。いくつかの実施形態では、異種提示足場は、自己集合ナノ粒子である。い
くつかの他の実施形態では、異種提示足場は、バクテリオファージQβVLPなどのウイ
ルス様粒子(VLP)である。いくつかの実施形態では(本明細書の実施例1に例示され
るように)、三量体HIV-1タンパク質のサブユニットは、本明細書に記載のリンカー
配列、例えば、融合免疫原のT細胞認識を促進するようにも機能するTヘルパーエピトー
プポリペプチドを介して、提示足場(例えば、ナノ粒子)のサブユニットのN末端に結合
される。いくつかの他の実施形態では(本明細書の実施例7に例示されるように)、HI
V-1三量体タンパク質のサブユニットは、提示足場のサブユニットのN末端に接続(例
えば、共有結合)され、Tヘルパーまたはリンカーエピトープは、提示足場(例えば、ナ
ノ粒子)のサブユニットのC末端に融合される。後者の実施形態では、Tヘルパーエピト
ープは、短いペプチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットに融合され得る。これに
より、ナノ粒子内部の疎水性コアの形成が可能になり、これは、ナノ粒子構造を安定化さ
せ、融合免疫原のT細胞認識を促進するように機能する。様々な実施形態では、短いペプ
チドスペーサーは、例えば、GGGGS(配列番号4)、GSGSG(配列番号19)の
1~5個の反復、または本質的に構造的に柔軟な任意のペプチドであり得る。例示として
、5-aa GGGGSスペーサーを用いて、E2pおよびI3-01のサブユニットの
C末端にTヘルパーエピトープPADREを融合することができる(実施例7)。短いペ
プチドスペーサーを使用してナノ粒子サブユニットのC末端にTヘルパーエピトープを融
合することに加えて、第2のペプチドスペーサーまたはセグメントを使用して、ナノ粒子
サブユニットのN末端にHIV-1三量体を融合することができる。例えば、HIV-1
タンパク質は、例えば、本明細書に例示される単一のグリシン残基(「1Gリンカー」)
または10-aa GGGGSGGGGS(配列番号20)スペーサーを介して、提示ナ
ノ粒子サブユニットのN末端に融合され得る(実施例7)。
ナノ粒子提示ワクチン組成物に、任意のEnv由来HIV-1三量体タンパク質を使用
することができる。Env由来三量体タンパク質は、様々なHIV-1株から得ることが
できる。いくつかの実施形態では、ナノ粒子は、HIV-1 Envに基づく糖タンパク
質またはドメイン、例えば、gp140、gp120またはV1V2ドメインの天然の三
量体形態を提示する。いくつかの実施形態では、Env由来三量体は、HIV-1株BG
505、例えば、BG505.SOSIP664 gp140三量体に由来する。いくつ
かの実施形態では、ナノ粒子は、改変されたgp140三量体免疫原、例えば、Kong
et al.,Nat Comm 7,12040,2016に記載されているHR1
改変gp140三量体(「UFO三量体」)を提示する。いくつかの実施形態では、本発
明で使用されるHIV-1三量体免疫原は、本明細書に例示されるUFO-BG三量体
である。UFO-BG三量体は、(1)再設計されたHR1 N末端ベンドと切断部位
リンカー(Kong et al.,Nat Comm 7,12040,2016に記
載されている)とを有するBG505 gp41ドメインと、(2)他の多様なHIV-
1株またはサブタイプのうちの1つに由来するgp120タンパク質とを含むキメラgp
140三量体である。BG505株由来の再設計されたgp41ECTOドメインに加え
て、本発明に適したキメラgp140三量体中のgp41ドメインはまた、HIV-1配
列データベースに由来するコンセンサスgp41ECTOドメインであり得る。
様々な実施形態では、これらのHIV-1 Env由来免疫原のいずれかを提示するナ
ノ粒子は、ナノ粒子のサブユニット(例えば、I3-01、1VLW由来ポリペプチド配
列またはフェリチンサブユニット)に三量体免疫原を融合することによって構築すること
ができる。これらのナノ粒子に基づくHIV-1免疫原の抗原性および構造的完全性は、
標準的なアッセイ、例えば、抗体結合アッセイおよびネガティブ染色電子顕微鏡法(EM
)を介して容易に分析することができる。本明細書に例示されるように、様々な融合分子
はいずれも、Env由来三量体(例えば、gp140)の免疫原性エピトープを提示する
ナノ粒子に自己集合することができる。これらのナノ粒子は、堅牢な三量体特異的bnA
bを誘発することによって、広範囲のHIV-1ウイルスに対する個体のワクチン接種に
有用である。
いくつかの実施形態では、本発明の足場gp140三量体免疫原は、ナノ粒子足場にg
p140三量体を接続するためのリンカーとして機能するTヘルパーエピトープを含む。
いくつかの他の実施形態では、Tヘルパーエピトープは、短いペプチドスペーサーを介し
てナノ粒子サブユニットのC末端に融合され、ナノ粒子足場内部に封入される。これらの
実施形態で使用することができる短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS、GS
GSG、または本質的に構造的に柔軟な任意の他のペプチドであり得る。Tヘルパーエピ
トープは、足場免疫原の構造要素としての役割に加えて、堅牢なT細胞応答を誘発し、b
NAbに向けてB細胞の発達を導くための組み込まれたTヘルプシグナルも提供する。本
発明の実施には、当技術分野で公知の任意のTヘルパーエピトープ配列またはペプチドが
使用され得る。それらは、MHCクラスIIエピトープを含み、免疫化時にヘルパーT細
胞を効果的に活性化することができる任意のポリペプチド配列を含む。例えば、Alex
ander et al.,Immunity 1,751-761,1994;Ahl
ers et al.,J.Clin.Invest.108:1677-1685,2
001;Fraser et al.,Vaccine 32,2896-2903,2
014;De Groot et al.,Immunol.Cell Biol.8:
255-269,2002;およびGene Ther.21:225-232,201
4を参照されたい。いくつかの好ましい実施形態では、使用されるTヘルパーエピトープ
は、一般的なpan DRエピトープペプチド(PADRE)である。これらの実施形態
のいくつかでは、リンカーは、配列AKFVAAWTLKAAA(配列番号1)、その保
存的に改変された変異体または実質的に同一(例えば、少なくとも90%、95%または
99%同一)の配列を含む。いくつかの他の実施形態では、使用されるTヘルパーエピト
ープは、D TヘルパーエピトープQSIALSSLMVAQAIP(配列番号2)また
はTpDエピトープILMQYIKANSKFIGIPMGLPQSIALSSLMVA
Q(配列番号3)である。様々な実施形態では、リンカーは、配列番号2もしくは配列番
号3に示される配列、その実質的に同一(例えば、少なくとも90%、95%または99
%同一)の配列または保存的に置換された配列を含み得る。
上記のように、三量体HIV-1タンパク質を提示するための異種足場は、好ましくは
ナノ粒子である。本発明のワクチン組成物を生成する際に、様々なナノ粒子プラットフォ
ームを使用することができる。一般に、本発明に使用されるナノ粒子は、単一のサブユニ
ットの複数のコピーによって形成される必要がある。追加的または代替的に、粒子サブユ
ニットのアミノ末端は3回軸に近接して露出していなければならず、3つのアミノ末端の
間隔は、様々なHIV-1三量体成分のカルボキシル末端の間隔と厳密に一致していなけ
ればならない。いくつかの好ましい実施形態では、免疫原は、約20nm以下の直径(通
常、12、24または60サブユニットから集合した)と粒子表面上の3回軸とを有する
自己集合ナノ粒子を含む。そのようなナノ粒子は、多価HIV-1三量体ワクチンを生成
するための好適な粒子プラットフォームを提供する。
いくつかの実施形態では、本発明の足場gp140三量体免疫原は、超安定ナノ粒子足
場を用いて構築される。例えば、自己集合ナノ粒子は、Hsia et al.,Nat
ure 535,136-139,2016に記載されているI3-01タンパク質を用
いて生成することができる。このタンパク質のアミノ酸配列は、配列番号18に示されて
いる。いくつかの他の実施形態では、超安定ナノ粒子足場は、保存的に改変された変異体
、または実質的に同一(例えば、少なくとも90%、95%または99%同一)の配列を
有するものを含め、Hsia et al.(上記)に記載されているI3-01の変異
体に基づき得る。いくつかの実施形態では、I3-01由来ナノ粒子プラットフォームに
gp140三量体を接続するためのリンカー配列は、上記のようにTヘルパーエピトープ
を含む。いくつかの他の実施形態では、グリシン-セリンポリペプチドが、I3-01由
来ナノ粒子プラットフォームにgp140三量体を接続するための第2のペプチドスペー
サーとして使用され、Tヘルパーエピトープが、短いペプチドスペーサーを介してナノ粒
子サブユニットのC末端に融合される。このような構造設計により、ナノ粒子内部に疎水
性コアが作成され、これにより、ナノ粒子表面に提示されるgp140三量体のT細胞認
識が強化される。様々な実施形態では、ナノ粒子サブユニットのC末端にTヘルパーエピ
トープを結合するための短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS、GSGSG、
または本質的に構造的に柔軟な任意の他のペプチドであり得る。
I3-01配列(配列番号18):
MHHHHHHGGSGGSGGSGGSMKMEELFKKHKIVAVLRANS
VEEAKKKALAVFLGGVHLIEITFTVPDADTVIKELSFLKE
MGAIIGAGTVTSVEQCRKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFC
KEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQF
VKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVCEWFKAGVLAVGVGSA
LVKGTPVEVAEKAKAFVEKIRGCTE
いくつかの実施形態では、本発明の足場gp140三量体免疫原中の超安定ナノ粒子は
、ヘリコバクターピロリ(Helicobacter pylori)由来の天然ナノ粒
子であるフェリチンを用いて構築される。例えば、足場gp140三量体免疫原は、フェ
リチンに結合されフェリチン上に提示されるUFO-BG三量体を含むことができる。
これらの実施形態のいくつかでは、UFO2-BG三量体は、本明細書に例示されるよう
に、リンカー配列を用いることなくフェリチンサブユニットに直接接続される。いくつか
の他の実施形態では、Tヘルパーエピトープまたは単純なグリシン-セリンリンカーなど
のリンカー配列を使用してもよい。これらの実施形態のいくつかでは、短いペプチドスペ
ーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端にTヘルパーエピトープを融合することが
でき、これにより、ナノ粒子足場内に疎水性コアが形成される。本明細書に記載されるよ
うに、これらの実施形態で使用される短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS、
GSGSG、または本質的に構造的に柔軟な任意の他のペプチドであり得る。フェリチン
は、あらゆる動物、細菌および植物に見出される球状タンパク質である。球状形態のフェ
リチンは、約17~20kDaの分子量を有するポリペプチドである単量体サブユニット
タンパク質(単量体フェリチンサブユニットとも呼ばれる)から構成される。本発明で使
用される単量体フェリチンサブユニットは、単量体フェリチンサブユニットの自己集合を
球状形態のタンパク質に導くことができる、フェリチンタンパク質の全長の単一ポリペプ
チドまたはその任意の部分である。単量体フェリチンサブユニットが、その表面にHIV
-1エピトープを提示するナノ粒子に自己集合することができる限り、任意の公知のフェ
リチンタンパク質の単量体フェリチンサブユニット由来のアミノ酸配列を使用して本発明
の融合タンパク質を生成することができる。フェリチンに加えて、本発明はまた、同様の
分子特性を有する他の多くの自己集合ナノ粒子を使用することができる。これらには、例
えば、以下のPDB IDを有する分子、すなわち、1JIG(バチルス・アントラシス
(Bacillus anthracis)由来の12量体Dlp-2)、1UVH(マ
イコバクテリウム・スメグマチス(Mycobacterium Smegmatis)
由来の12量体DPS)、2YGD(24量体眼レンズシャペロンαB-クリスタリン)
、3CS0(24量体DegP24)、3MH6および3MH7(24量体HtrAプロ
テアーゼ)、3PV2(12量体HtrAホモログDegQ WT)、4A8C(E.コ
リ(E.Coli.)由来の12量体DegQ)、4A9G(E.コリ由来の24量体D
egQ)、4EVE(ヘリコバクターピロリ株YS29由来の12量体HP-NAP)な
らびに4GQU(マイコバクテリウム・ツベルクローシス(Mycobacterium
tuberculosis)由来の24量体HisB)が含まれる。
いくつかの実施形態では、本発明の足場gp140三量体免疫原は、本明細書に例示さ
れるように、タンパク質1VLW(配列番号5)またはその変異体(配列番号6~17)
に由来するナノ粒子足場を用いて構築することができる。様々な実施形態では、本発明の
足場gp140免疫原を構築するためのナノ粒子プラットフォームは、保存的に改変され
た変異体であるポリペプチド配列、または配列番号5~18のいずれか1つの実質的に同
一の配列を用いて生成することができる。いくつかの実施形態では、1VLW由来ナノ粒
子プラットフォームにgp140三量体を接続するためのリンカー配列は、上記のように
Tヘルパーエピトープを含む。いくつかの他の実施形態では、1VLW由来ナノ粒子プラ
ットフォームにgp140三量体を接続するためのリンカーは、単純なペプチド配列を含
む。例えば、足場免疫原は、グリシン-セリンリンカー、例えば、GGGGS(配列番号
4)またはGSGSG(配列番号19)の1~5個の反復(例えば、1または2個の反復
)を含むリンカーを用いて構築することができる。いくつかの他の実施形態では、短いペ
プチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末端にTヘルパーエピトープを融合
して、ナノ粒子内部に疎水性コアを形成することができる。様々な実施形態では、使用さ
れる短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS、GSGSG、または本質的に構造
的に柔軟な任意の他のペプチドであり得る。
いくつかの他の実施形態では、HIV-1三量体免疫原を提示するためのナノ粒子足場
は、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermo
philus)由来のジヒドロリポイルアシルトランスフェラーゼ(E2p)の再設計さ
れた変異体である。E2pは、23.2nmの直径と、粒子表面上の3回軸頂点(thr
eefold vertice)を分離する12個の大きな開口とを有する熱安定性60
量体ナノ粒子である。本発明の足場HIV-1三量体免疫原を構築するための再設計され
たE2p変異体により形成されたナノ粒子は、野生型E2pナノ粒子と比較して安定性が
強化されている。いくつかの実施形態では、上記のTヘルパーエピトープを含むリンカー
を用いて、E2pナノ粒子にHIV-1 gp140三量体を接続することができる。い
くつかの他の実施形態では、完全に集合したE2pナノ粒子が、Tヘルパーエピトープに
よって形成された疎水性コアを封入するように、短いペプチドスペーサーを介してE2p
サブユニットのC末端にTヘルパーエピトープを融合することができる。疎水性コアはま
た、E2pナノ粒子表面上のgp140三量体のT細胞認識を強化するように機能する。
E2pおよびTヘルパーエピトープを結合するための、これらの実施形態に使用するのに
適した短いペプチドスペーサーは、例えば、GGGGS、GSGSG、または本質的に構
造的に柔軟な任意の他のペプチドであり得る。
本発明の足場HIV-1三量体免疫原は、本明細書に記載のプロトコル(例えば、実施
例1~7)および/または当技術分野で記載されている他の方法、例えば、He et
al.,Nat Comm 7,12041,2016;およびKong et al.
,Nat Comm 7,12040,2016に従って構築することができる。
IV.HIV-1ワクチン免疫原を発現させるためのベクターおよび宿主細胞
本発明は、本明細書に記載のHIV-1ワクチン免疫原および関連ポリペプチドをコー
ドするポリヌクレオチド配列、ポリヌクレオチド配列を有する発現ベクター、ならびにポ
リヌクレオチドまたは発現構築物を有する宿主細胞を提供する。細胞は、例えば、真核細
胞または原核細胞、例えば、動物細胞、植物細胞、細菌または酵母であり得る。様々な発
現ベクター/宿主系が、本発明の融合ポリペプチドを発現させるのに適している。例には
、例えば、微生物、例えば、組換えバクテリオファージ、プラスミドもしくはコスミドD
NA発現ベクターにより形質転換された細菌;酵母発現ベクターにより形質転換された酵
母;ウイルス発現ベクター(例えば、バキュロウイルス)に感染した昆虫細胞系;ウイル
ス発現ベクター(例えば、カリフラワーモザイクウイルス、CaMV;タバコモザイクウ
イルス、TMV)によりトランスフェクトされたか、細菌発現ベクター(例えば、Tiま
たはpBR322プラスミド)により形質転換された植物細胞系;または動物細胞系が挙
げられる。
本発明に有用なベクターは、好ましくは、コードポリヌクレオチド配列の転写および翻
訳を可能にする融合ポリペプチドコード配列に作動可能に結合された配列を含む。結合さ
れた融合ポリペプチドコード配列の転写を可能にする配列は、プロモーターを含み、結合
された配列の強力な発現を可能にする1または複数のエンハンサー要素も含んでもよい。
用語「転写調節配列」は、プロモーターと、作動可能に結合された核酸配列に所望の発現
特性(例えば、高レベル発現、誘導性発現、組織または細胞型特異的発現)を付与する任
意の追加の配列との組合せを指す。プロモーター配列は、構成的または誘導性であり得る
。構成的ウイルスプロモーターの例には、HSV、TK、RSV、SV40およびCMV
プロモーターが挙げられる。好適な誘導性プロモーターの例には、シトクロムP450遺
伝子、熱ショックタンパク質遺伝子、メタロチオネイン遺伝子、エストロゲン遺伝子プロ
モーターなどのホルモン誘導性遺伝子などの遺伝子由来のプロモーターが挙げられる。
プロモーター/エンハンサー要素に加えて、本発明の発現ベクターは、好適なターミネ
ーターをさらに含み得る。そのようなターミネーターには、例えば、ヒト成長ホルモンタ
ーミネーター、または酵母もしくは真菌宿主の場合、TPI1(Alber&Kawas
aki,J Mol Appl Genet 1:419-34,1982)もしくはA
DH3ターミネーター(McKnight et al.,1985,EMBO J 4
:2093-2099)が含まれる。本発明に有用なベクターはまた、ポリアデニル化配
列(例えば、SV40またはAd5E1bポリ(A)配列)、および翻訳エンハンサー配
列(例えば、アデノウイルスVA RNA由来のもの)を含み得る。さらに、本発明に有
用なベクターは、融合ポリペプチドを特定の細胞区画に導くシグナル配列をコードしても
よいか、あるいは、融合ポリペプチドの分泌を導くシグナルをコードしてもよい。
いくつかの好ましい実施形態では、本発明のワクチン免疫原を発現するベクターは、哺
乳動物発現用のウイルスベクターである。一般に、本発明の融合HIV免疫原をコードす
る配列の導入および発現を可能にする任意のウイルスベクターが、本発明に許容可能であ
る。様々な実施形態では、アデノウイルスベクター、pSVおよびpCMV系列のプラス
ミドベクター、ワクシニアおよびレトロウイルスベクター、ならびにバキュロウイルスを
含む哺乳動物発現ベクターを本発明の実施に使用することができる。例えば、本発明のH
IV-1ワクチン免疫原は、ウイルスベクターphCMV3から発現させることができる
融合ポリペプチドを発現させるために使用される特定のベクターに応じて、様々な公知
の細胞または細胞株を本発明の実施に使用することができる。宿主細胞は、本発明の融合
HIV免疫原を保有する組換えベクターが導入され得、ベクターが融合ポリペプチドの発
現を促進することを可能にされる場合、本発明に有用な任意の細胞であり得る。宿主細胞
は、多数の細菌株のいずれかなどの原核細胞であってよいか、酵母もしくは他の真菌細胞
、昆虫細胞もしくは両生類細胞、または例えば齧歯類細胞、類人猿細胞もしくはヒト細胞
を含む哺乳動物細胞などの真核細胞であってよい。本発明の融合ポリペプチドを発現する
細胞は、初代培養細胞、例えば、初代ヒト線維芽細胞またはケラチノサイトであってよい
か、NIH3T3、HEK293、HEK293T HeLa、MDCK、WI38また
はCHO細胞などの確立された細胞株であってよい。いくつかの実施形態では、本発明の
HIV-1ワクチン免疫原を発現するための宿主細胞は、本明細書に例示されるように、
ExpiCHO細胞またはHEK293F細胞であり得る。当業者であれば、本発明の融
合ワクチン免疫原を発現する選択された宿主細胞型を培養時に容易に確立および維持する
ことができる。融合ポリペプチドの発現に使用することができる好適な細胞株の他の多く
の特定の例は、当技術分野で説明されている。例えば、Smith et al.,19
83.,J.Virol 46:584;Engelhard,et al.,1994
,Proc Nat Acad Sci 91:3224;Logan and She
nk,1984,Proc Natl Acad Sci,81:3655;Schar
f,et al.,1994,Results Probl Cell Differ,
20:125;Bittner et al.,1987,Methods in En
zymol,153:516;Van Heeke&Schuster,1989,J
Biol Chem 264:5503;Grant et al.,1987,Met
hods in Enzymology 153:516;Brisson et al
.,1984,Nature 310:511;Takamatsu et al.,1
987,EMBO J 6:307;Coruzzi et al.,1984,EMB
O J 3:1671;Broglie et al.,1984,Science,2
24:838;Winter J and Sinibaldi R M,1991,R
esults Probl Cell Differ.,17:85;Hobbs S
or Murry L E in McGraw Hill Yearbook of
Science and Technology(1992)McGraw Hill
New York N.Y.,pp 191-196またはWeissbach and
Weissbach(1988)Methods for Plant Molecu
lar Biology,Academic Press,New York,pp 4
21-463を参照されたい。
融合ポリペプチド発現ベクターは、当業者に公知の多くの好適な方法のいずれかによっ
て、選択された宿主細胞に導入され得る。融合ポリペプチドをコードするベクターを哺乳
動物細胞に導入するために使用される方法は、ベクターの形態に依存する。プラスミドベ
クターの場合、例えば、脂質媒介性トランスフェクション(「リポフェクション」)、D
EAE-デキストラン媒介性トランスフェクション、エレクトロポレーションまたはリン
酸カルシウム沈殿を含む多くのトランスフェクション法のいずれかによって、融合ポリペ
プチド配列をコードするDNAが導入され得る。これらの方法は、例えば、上記のBre
nt et al.に詳述されている。多種多様な形質転換細胞および非形質転換細胞ま
たは初代細胞の一過性トランスフェクションに適したリポフェクション試薬および方法が
広く利用可能であり、これにより、リポフェクションが、真核細胞、特に培養時の哺乳動
物細胞に構築物を導入する魅力的な方法になる。例えば、LipofectAMINE(
商標)(Life Technologies)またはLipoTaxi(商標)(St
ratagene)キットが利用可能である。リポフェクション用の試薬および方法を提
供する他の企業には、Bio-Rad Laboratories、CLONTECH、
Glen Research、InVitrogen、JBL Scientific、
MBI Fermentas、PanVera、Promega、Quantum Bi
otechnologies、Sigma-AldrichおよびWako Chemi
cals USAが含まれる。
組換え融合ポリペプチドの長期にわたる高収率の生成のためには、安定な発現が好まし
い。ウイルス複製起点を含む発現ベクターを使用するのではなく、適切な発現制御要素(
例えば、プロモーター、エンハンサー、配列、転写ターミネーター、ポリアデニル化部位
など)および選択可能なマーカーによって制御される融合ポリペプチドコード配列を用い
て、宿主細胞を形質転換することができる。組換えベクター中の選択可能なマーカーは、
選択に対する耐性を付与し、細胞がそれらの染色体にベクターを安定に組み込むことを可
能にする。一般的に使用される選択可能なマーカーには、アミノグリコシドG-418に
対する耐性を付与するneo(Colberre-Garapin,et al.,J.
Mol.Biol.,150:1,1981)、およびハイグロマイシンに対する耐性を
付与するhygro(Santerre,et al.,Gene,30:147,19
84)が含まれる。適切な選択により、トランスフェクトされた細胞は、融合ポリペプチ
ドコード配列の組み込まれたコピーを含むことができる。
V.医薬組成物および治療用途
本発明は、HIV-1感染を予防および治療するために、本明細書に記載のワクチンポ
リペプチドをコードする足場HIV-1免疫原ポリペプチドまたはポリヌクレオチドを使
用する医薬組成物および関連方法を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書に開示
される免疫原は、医薬組成物に含まれる。医薬組成物は、治療用製剤または予防用製剤の
いずれかであり得る。典型的には、組成物は、1つ以上の薬学的に許容されるビヒクルさ
らに含み、他の治療成分(例えば、抗生物質または抗ウイルス薬)をさらに含んでもよい
。様々な薬学的に許容される添加剤も組成物に使用することができる。
本発明の医薬組成物のいくつかはワクチンである。ワクチン組成物については、適切な
アジュバントをさらに含めることができる。好適なアジュバントの例には、例えば、水酸
化アルミニウム、レシチン、フロイントアジュバント、MPL(商標)およびIL-12
が挙げられる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される足場HIV-1免疫原は
、制御放出製剤または時間放出製剤として製剤化することができる。これは、徐放性ポリ
マーを含有する組成物中で、またはマイクロカプセル化送達系もしくは生体接着性ゲルを
介して達成することができる。様々な医薬組成物は、当技術分野で周知の標準的な手順に
従って調製することができる。例えば、Remington’s Pharmaceut
ical Sciences,19.sup.th Ed,Mack Publishi
ng Company,Easton Pa,1995;Sustained and
Controlled Release Drug Delivery Systems
,J R Robinson,ed.,Marcel Dekker,Inc,New
York,1978);米国特許第4,652,441号および米国特許第4,917,
893号;米国特許第4,677,191号および米国特許第4,728,721号;な
らびに米国特許第4,675,189号を参照されたい。
本発明の医薬組成物は、対象のHIV-1感染を治療するため、または対象にHIV-
1に対する免疫応答を誘発するための様々な治療用途または予防用途に容易に使用するこ
とができる。例えば、組成物を対象に投与して、HIV-1に対する免疫応答を誘発する
、例えば、HIV-1に対する広域中和抗体の産生を誘導することができる。HIV感染
を発症するリスクがある対象に対して、本発明のワクチン組成物を投与して、ウイルス感
染に対する予防的保護を提供することができる。特定の対象および状態に応じて、本発明
の医薬組成物は、当業者に公知の様々な投与方法、例えば、筋肉内、皮下、静脈内、動脈
内、関節内、腹腔内または非経口経路により対象に投与することができる。一般に、医薬
組成物は、そのような治療を必要とする対象に、選択された疾患もしくは状態またはその
1つ以上の症状を予防、阻害および/または改善するのに十分な時間にわたり、およびそ
れらのために十分な条件下で投与される。免疫原性組成物は、HIV-1に対する免疫応
答を誘発するのに十分な量で投与される。治療用途では、組成物は、本明細書に記載の治
療有効量の足場HIV-1免疫原を含有するべきである。予防用途では、組成物は、本明
細書に記載の予防的有効量の足場HIV-1免疫原を含有するべきである。免疫原の適切
な量は、治療または予防される特定の疾患または状態、重症度、対象の年齢、および特定
の対象の他の個人的属性(例えば、対象の健康の全般的状態および対象の免疫系の堅牢性
)に基づいて決定することができる。効果的な投与量の決定はさらに、動物モデル試験、
およびそれに続くヒトの臨床試験により導かれ、対象の標的疾患症状または状態の発生ま
たは重症度を顕著に低減する投与プロトコルにより導かれる。
予防用途では、免疫原性組成物は、何らかの症状の前に、例えば感染の前に提供される
。免疫原性組成物の予防投与は、その後の何らかの感染を予防または改善するのに役立つ
。したがって、いくつかの実施形態では、治療される対象とは、例えばHIVに対する曝
露または曝露の可能性のために、HIV感染を有するか、HIV感染を発症するリスクが
ある対象である。開示された治療用組成物の治療有効量の投与後、対象は、HIV-1感
染、HIV-1感染に関連する症状またはその両方に関してモニターされ得る。
治療用途では、免疫原性組成物は、疾患または感染の症状の発症時または発症後、例え
ば、HIV-1感染の症状の発現後、またはHIV-1感染の診断後に提供される。した
がって、免疫原性組成物は、感染および/または関連する疾患症状の予測される重症度、
持続時間または程度を低減するために、予測されるHIVウイルスに対する曝露の前に、
ウイルスに対する曝露もしくはウイルスに対する曝露が疑われた後、または感染の実際の
開始後に提供することができる。
本発明の医薬組成物は、HIV感染を治療または予防するために当技術分野で公知の他
の薬剤と組み合わせることができる。これらには、例えば、抗体または他の抗ウイルス剤
、例えば、ヌクレオシド逆転写酵素阻害剤、例えば、アバカビル、AZT、ジダノシン、
エムトリシタビン、ラミブジン、スタブジン、テノホビル、ザルシタビン、ジドブジンな
ど、非ヌクレオシド逆転写酵素阻害剤、例えば、デラビルジン、エファビレンツ、ネビラ
ピン、プロテアーゼ阻害剤、例えば、アンプレナビル、アタザナビル、インジナビル、ロ
ピナビル、ネルフィナビル、オサムプレナビル(osamprenavir)、リトナビ
ル、サキナビル、チプラナビルなど、および融合タンパク質阻害剤、例えば、エンフビル
チドなどが含まれる。医薬組成物および公知の抗HIV剤の投与は、同時または連続的の
いずれかであり得る。
本発明のHIV-1ワクチン免疫原または医薬組成物は、キットの構成要素として提供
され得る。そのようなキットは、追加の構成要素、例えばパッケージング、説明、ならび
に様々な他の試薬、例えば、緩衝液、基質、抗体またはリガンド、例えば、対照抗体また
はリガンドおよび検出試薬を含んでもよい。キットには、任意の説明書をさらに提供する
ことができる。
[実施例]
以下の実施例は、本発明を例示するために提供されるが、本発明を限定するものではな
い。
[実施例1]
UFO -BG三量体の設計および特性評価
現在の三量体設計が直面する主要な障害は、それらが一度BG505から他の株に拡張
されると、収率、純度および安定性が劣化することである。これまでに提案された解決策
には、(1)bNAbアフィニティーカラム、ネガティブ選択、マルチサイクルSEC、
および複合クロマトグラフィー法(combined chromatographic
approach)など、ミスフォールドEnvタンパク質から天然様三量体を分離す
ることを目的とした精製法、ならびに(2)原子構造から情報を得るか、ライブラリース
クリーニングから導き出される補助変異が含まれる。しかし、これらの解決策は本質的に
経験的であり、三量体収率の低下、およびEnv特性の予想外の変化などの最適でない結
果をもたらすことが多い。本発明者らは、以前に、Env準安定性の主因としてHR1ベ
ンド(残基547~569)を同定した(Kong et al.,Nat Comm
7,12040,2016)。gp41ECTO中のこの構造的に歪んだ領域の合理的な
再設計は、複数のHIV‐1株の三量体収率および純度を顕著に改善したが、依然として
ミスフォールドEnvの量が変化し、HR1以外の他の領域もEnv準安定性に寄与する
ことが示唆された。したがって、これらの「準安定性の二次因子」の源を明らかにするこ
とが三量体設計にとって重要であることが証明される可能性がある。
Env準安定性のあらゆる因子がgp41ECTO内にコード化され、UFO設計のB
G505 gp41ECTO(UFO-BGと呼ばれる)を使用して多様なHIV‐1
Envを安定化することができると仮定した。この仮説を検討するために、HIV‐1
偽ウイルスの大規模パネルまたは利用可能なデータベース(https://www.h
iv.lanl.gov)のいずれかから5つのクレード起源(A、B、C、B/Cおよ
びA/E)の10のEnvを選択し、本発明者らの以前の試験で試験した3つのEnvも
含めた(Kong et al.,Nat Comm 7,12040,2016)。注
目すべきことに、ここで試験した10のEnvのうち7つが、三量体安定化に対して重要
な課題を提起しているtier-2/3分離株に由来した。各Envについて、SOSI
P、UFOおよびUFO‐BG設計のgp140構築物をExpiCHO細胞内に一過
性に発現させ、SOSIP構築物に対してフューリンを同時トランスフェクトした。GN
L精製に続いて、比較のためにSuperdex 200 16/600カラムから30
のgp140のSECプロファイルを作成した。BG505を除いて、SOSIPはいず
れも凝集体の顕著な割合(40~50ml)を示し、これには極端に低い収率と、時に三
量体ピークの欠如とが伴った。UFOは、クレードA/E以外の三量体の収率および純度
を著しく改善し、クレードCでは最も目に見える改善が観察された。UFO‐BGは、
二量体および単量体の手掛かりを用いず、またはそれらのわずかな手掛かりを用いて10
株のうち8株で極めて優れた三量体の純度および収率を示し、7つのtier-2/3分
離株をいずれもカバーした。次いで、BN‐PAGEにより30のgp140構築物をい
ずれも特性評価した。全体的に、UFO‐BGはSOSIPおよびUFOに関して二量
体および単量体の含有量を劇的に減少させ、SEC画分全体で三量体バンドを示したが、
低分子量のかすかなバンドを時折示した。この発見に基づいて、GNLカラムから得られ
た総Envタンパク質と、その後のSEC、およびBN‐PAGEによる画分分析後の三
量体部分とを比較した。驚くべきことに、GNL精製の簡単な工程は、tier-2クレ
ードB株およびtier-3クレードB/C株に由来する2つのUFO‐BG三量体を
除くいずれにも同等の純度をもたらした。次に、示差走査熱量測定(DSC)により、8
つの精製UFO‐BG三量体の熱安定性を評価した。特に、DSCプロファイルは、6
0.9~68.4℃の範囲の熱変性中点(T)を有するクレード/株特異的パターンを
示した。試験した8つの三量体のうち、UFO‐BGがUFOと同等であるBG505
は、最も高いT(68.4℃)をもたらし、2つのクレードC三量体(65.2~66
.2℃)がそれに続いた。追加の空洞充填変異体およびジスルフィド結合の非存在下では
、DSCデータは大部分がWT Envの熱安定性を反映した。注目すべきことに、ここ
で試験したCN54 UFOおよびUFO‐BG構築物は14の変異体(CN54M1
4)を含み、これにより、293 F産生三量体の凝集体が減少する。さらに、293
F細胞での発現、およびSEC精製のために、クレードB、CおよびB/Cの4つのUF
-BG三量体を選択した。結果は、使用した細胞株に関係なくUFO‐BGは三量
体特性を改善することができるが、ExpiCHO系と併用した場合にのみ最高純度に達
することを示し、BG505に対する本発明者らの発見と一致している。
したがって、結果から、gp41ECTOがEnv準安定性の唯一の源であり、UFO
設計のBG505 gp41ECTOが多様なHIV‐1 Envを安定化することがで
きるという本発明者らの仮説が確認される。SEC精製の前後でほぼ同一の三量体純度は
、UFO-BG三量体のための単純で堅牢かつ費用効果の高い製造プロセスを示唆する
。固有の三量体純度はまた、UFO-BG三量体を発現する核酸ワクチンの開発および
臨床試験を促進する。
[実施例2]
多様なサブタイプからのUFO -BG三量体のナノ粒子提示
本発明者らは、以前に報告した設計戦略(He et al.,Nat Comm 7
,12041,2016)に従って、多様なHIV‐1株に由来するUFO‐BG三量
体が24量体フェリチン(FR)ナノ粒子上に提示され得るかどうかを検討した。本発明
者らは、UFO設計のBG505 gp41ECTOが、gp140三量化およびナノ粒
子集合の両方を促進することができると仮定する(図1A)。この仮説を試験するために
、フェリチンサブユニットのN末端(Asp5)に融合したgp41ECTO(残基66
4)のC末端を有する8つのUFO-BG-FR構築物を設計した。得られた融合構築
物をExpiCHO細胞内に一過性に発現させた後、2G12アフィニティーカラムを使
用して簡単に精製した。BN-PAGEは、試験した8つの株いずれについても、良好に
形成されたUFO-BG-FRナノ粒子に対応する高分子量の特徴的なバンドを示した
。表面から突出したgp140三量体の規則的なアレイにより修飾した可視粒子コアを示
すネガティブ染色EMによって、ナノ粒子集合を一定して確認した。DSC分析は、5つ
の全サブタイプに由来するUFO‐BG‐FRナノ粒子の高い熱安定性を示し、T
68~70℃の範囲であった。6つのbNAbおよび4つの非NAbのパネルを使用して
、5つの代表的な設計についてUFO-BG-FRナノ粒子の抗原性を評価した。全体
的に、多価ディスプレイは天然様三量体抗原性を保持し、場合によってはそれを増強し、
エピトープおよびサブタイプに特異的なパターンを示した。V2 apexでは、5つの
ナノ粒子がいずれもPGDM1400に結合し、個々の三量体と同等であるか、それより
も著しく高い親和性を示し、ナノ粒子表面に提示された三量体が天然様の閉じたコンホメ
ーションをとることが確認された。H078.14では、復元したbNAb結合はナノ粒
子表面上の隣接三量体による影響を受けた立体配座平衡のシフトによって説明することが
できたが、Du172.17および93JP_NH1では、親和性の増大は結合活性効果
の結果であると考えられた。対照的に、別のapex bNAb、PG16に対するナノ
粒子結合にはほとんど改善が見られなかった。N332超部位(supersite)超
部位およびCD4bsでは、多価ディスプレイはH078.14 UFO-BG三量体
に対してさらに好ましい効果を示した。gp120‐gp41界面部位では、UFO
BG-FRナノ粒子はいずれも、2つの隣接したgp140プロトマーの要素を補充する
PGT151への三量体結合を保持したが、1つのプロトマーのみと相互作用する35O
22では、結合シグナルの交差クレード減少が観察された。非NAbでは、ナノ粒子は三
量体に似た結合プロファイルを示した。
次に、天然様Env三量体の多価ディスプレイのための60ユニット超安定ナノ粒子、
I3‐01(Hsia et al.,Nature 535,136-139,201
6)の有用性を検討した。対称性(12面体)およびサイズ(25nm)に関して、I3
‐01は本発明者らの以前の試験で試験した60量体E2pナノ粒子に酷似しているが、
それよりも安定性が高い(図1E、左)。ただし、I3-01サブユニットのN末端間の
距離が約50.5Åと大きいため、gp140三量体のC末端に接続するには長いリンカ
ーが必要である(図1E、中央)。Tヘルパーエピトープは、gp140とI3-01サ
ブユニット間のリンカーとしてだけでなく、組み込まれたTヘルプシグナルとしても使用
され、堅牢なT細胞応答を誘発し、bNAbに向けてB細胞の発達を導くと仮定する。こ
の仮説を試験するために、Pan DRエピトープペプチド(PADRE)、AKFVA
AWTLKAAA(配列番号1)(Alexander et al.,Immunit
y 1,751-761,1994)ならびに2つの最近報告されたTヘルパーエピトー
プ、DおよびTpD(Fraser et al.,Vaccine 32,2896-
2903,2014)を選択して評価した(図1E、右)。HR1再設計BG505 g
p140(Kong et al.,Nat Comm 7,12040,2016)、
TヘルパーエピトープおよびI3-01サブユニットを含む3つの融合構築物を設計した
。ExpiCHO細胞内のフューリンの同時発現に続いて、2G12精製物質をSECに
よって特性評価した(図1F)。驚くべきことに、BN-PAGE(図1G)およびネガ
ティブ染色EM(図1h)によってさらに確認されるように、PADREを含むI3-0
1構築物は高純度のナノ粒子を生成した。bNAbおよび非NAbの同じパネルを使用し
て評価すると、このナノ粒子は、これまでに試験したいずれのナノ粒子にも観察されなか
った強力なPG16結合を有する極めて優れた抗原プロファイルを示した(図1I)。
要約すると、本発明者らの結果は、多様なHIV-1株のUFO-BG三量体がフェ
リチンナノ粒子上に提示され得ることを示している。さらに、I3-01およびTヘルパ
ーエピトープなどの超安定ナノ粒子を使用することにより、さらにバランスのとれたTお
よびB細胞応答を有する多価HIV-1ワクチンを開発するための新規プラットフォーム
を提供する。
[実施例3]
ナノ粒子はbNAbを発現するB細胞を強力に活性化する
本発明者らは、以前に、様々なBG505 gp120およびgp140ナノ粒子が、
同種のVRC01受容体を発現するB細胞に関与する可能性があることを示した(He
et al.,2016)。この試験では、個々の三量体に関して、5つのUFO-B
G-FRナノ粒子およびBG505 gp140-PADRE-I3-01ナノ粒子によ
るB細胞活性化を評価した(図2)。アッセイでは、bNAb PGT145、VRC0
1およびPGT121(Ota et al.,J.Immunol.189,4816
-4824,2012)を発現するB細胞を使用した。全体的に、三量体提示ナノ粒子は
、個々の三量体よりも効果的にbNAb発現B細胞を刺激することができ、ピークシグナ
ルはイオノマイシンによる最大活性化に近づいた。ただし、この結果から、検討したエピ
トープに関連するパターンも明らかにされた。N332超部位を認識するPGT121を
発現するB細胞を用いて試験すると、一部の三量体およびあらゆるナノ粒子が、検出可能
なCa+フラックスシグナルを示した。対照的に、V2 apexおよびCD4bsを
それぞれ標的とするPGT145およびVRC01を発現するB細胞を活性化した三量体
はほとんどなかった。注目すべきことに、H078.14 UFO-BG-FRナノ粒
子によるPGT145発現B細胞の刺激は、apexがV2変異を伴わず多価ディスプレ
イによって復元され得るという追加の証拠を提供し、これはBLIデータと一致する(図
1D)。同様の効果は、BLIにより、PGT121に弱くしか結合しないが、PGT1
21発現B細胞内で可視的で長期間持続するCa2+フラックスシグナルを誘導するクレ
ードA/E 93JP_NH1 UFO‐BG‐FRナノ粒子にも観察され、細胞表面
上のB細胞受容体(BCR)の架橋が、固有の低親和性を克服するためにさらに役立ち得
ることが示唆された。合わせて、生化学的、構造的および抗原的アプローチとB細胞活性
化アッセイとを組み合わせることにより、インビボでのそれらのワクチン潜在力の検討を
可能にするgp140ナノ粒子のパネルを確立した。
[実施例4]
野生型マウスを対象とした自己中和抗体の誘導
様々な形態の天然様Env三量体について、免疫原性が評価されてきた。SOSIP三
量体により野生型マウスを免疫した場合、BG505.N332に対する自己tier-
2 NAb反応は18週間にわたって観察されなかった(Hu et al.,J Vi
rol 89,10383-10398,2015)。良好に形成されたEnv三量体の
グリカンシールドは、それらの短い重鎖相補性決定領域3(HCDR3)ループのため、
マウス抗体に対して不透過性であるとの結論が下された。それにもかかわらず、ノックイ
ンbNAb前駆体を有するマウスでは、改変されたBG505 SOSIP三量体によっ
てtier-2 NAbが誘発されることが報告された。6カ月から1年に及ぶワクチン
接種レジメンを使用すると、天然様三量体が、ウサギでは自己tier-2 NAb反応
を誘発し、マカクではさらに弱いそのような反応を誘発することも報告された(de T
aeye et al.,2015;Klasse et al.,2016;Mart
inez-Murillo et al.,2017;Pauthner et al.
,2017;Sanders et al.,2015)。したがって、tier-2
NAbの誘導は、特にWTマウスモデルでは、依然としてHIV-1ワクチン開発に対す
る重要な課題である。
ここでは、本発明者らは、UFO設計(Kong et al.,2016a)の中核
であるHR1再設計を含むBG505 gp140三量体およびナノ粒子により、単純な
6週間レジメンと血清IgG精製手順とを使用してWT BALB/cマウスを免疫して
、非特異的抗ウイルス活性を排除した(図3A)。第1相狂犬病ワクチン試験(Wija
ya et al.,2017)でT細胞応答および抗体反応の増強を示したヒトアジュ
バントであるPIKAを使用して、ヒト適合ワクチン製剤を得た。合計8つの三量体およ
び4つのナノ粒子を試験し(図3B、上部)、ELISAによって抗原結合について群複
合血清IgGを評価した(図3B、下部)。1つのV1V2プローブと2つのN332ナ
ノ粒子プローブとを利用して、それぞれapexおよびN332超部位に対するB細胞応
答を測定した(Morris et al.,2017)。最初に、293 F産生プロ
ーブに対して特異的結合を示す293 FおよびExpiCHO産生三量体(S1G3お
よびS1G4)によって誘発されたマウスIgGを検討し、グリコシル化およびB細胞応
答の細胞株特異的パターンを確認した(図1Dおよび図1E)。3つの足場gp140.
681三量体は、本発明者らの以前の報告(Morris et al.,2017)と
一致して、比較的低いEC50値(S1G5、S1G6およびS1G7)によって示され
るように、マウスでは強力なIgG反応を誘発した。フェリチンナノ粒子(S2G1)は
、N332超部位に対して比較的強力な抗体反応を誘発するように思われ、多価ディスプ
レイの正の効果が示唆された。3つのgp140-T-エピトープ-I3-01ナノ粒子
(S2G5、S2G6およびS2G7)はいずれも、C末端(S1G8、S1G9および
S1G10)にPADRE、DおよびTpDエピトープを含むそれらのそれぞれの三量体
よりも性能が優れていた。最後に、最初のスクリーニングでは、3~8mg/mlのIg
G濃度でHIV-1中和について12の免疫群から得られた血清IgGを試験し、ナイー
ブ群を対照として含めた(S1G10)(図3C)。以前の陰性報告(Hu et al
.、上記)とは対照的に、足場gp140.681三量体(S1G5)、フェリチンナノ
粒子(S2G1)および2つのI3‐01ナノ粒子(S2G5およびS2G6)について
、自己tier-2 BG505.N332の中和が観察された。比較的低いIgG濃度
(1mg/ml)で試験した場合、S1G5は閾値直下でボーダーライン中和を示したが
(図3D)、S2G1の1例の対象(図3E)およびS2G5の2例の対象(図3F)は
、自己tier-2 BG505.N332に対してNAbを発現したように思われた。
特に、gp140-PADRE-I3-01ナノ粒子は、極めて優れた純度、構造均一性
および抗原性を示しただけでなく(図1、図1E~図1I)、わずか8週間後にtier
-2 NAbの急速な発現を示すIC50値をもたらした。これらのデータは、gp14
0-PADRE-I3-01ナノ粒子による免疫化が、ウサギ、NHPおよびヒトに対し
て、現在の三量体ワクチンよりも強力なtier-2 NAb反応を誘発し、範囲も改善
される可能性が高いことを示唆している。
[実施例5]
HIV-1 gp140三量体を提示するための他の超安定ナノ粒子
I3-01ナノ粒子に加えて、本明細書に記載のgp140-Tヘルパーエピトープナ
ノ粒子プラットフォームHIV-1ワクチン免疫原を構築するための他の安定なナノ粒子
も検討した。具体的には、2.30Å分解能結晶構造を有するタンパク質「サーモトガ・
マリティマ(Thermotoga Maritima)由来の2-デヒドロ‐3‐デオ
キシホスホグルコン酸アルドラーゼ4‐ヒドロキシ‐2‐オキソグルタル酸アルドラーゼ
(Tm0066)」(PDB ID:1VLW)を試験した。1VLWをコードする遺伝
子配列を基礎として使用し、2.30Å分解能結晶構造を骨格として使用して、I3‐0
1よりも望ましい特性を有する60量体ナノ粒子に自動的に集合し得るタンパク質を設計
した。集合に基づくタンパク質設計、または目視検査に続く手動設計に、1VLW配列(
配列番号5)内の11個のアミノ酸を供した。12の設計された1VLW変異体を合成し
た(配列番号6~17)。gp140-PADRE-I3-01ナノ粒子免疫原について
上述したものと同じプロトコルを用いて、これらの配列のナノ粒子上に提示されるgp1
40三量体の構築、ナノ粒子免疫原の発現、およびそれらの免疫原性を検討する。
1VLW野生型アミノ酸配列(配列番号5)(再設計に供される残基には下線が引かれ
ている):
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFEGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAAFVEK
IRGCTE
gp140三量体を提示するために再設計された1VLW変異体(配列番号6~17)
(改変された残基には二重下線が引かれている):
>1VLW-SS1(配列番号6)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKLAVFLGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPCEVACKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-MUT(配列番号7)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFIGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPAEVVEKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ1(配列番号8)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALHVFSGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTWDEVSRKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ2(配列番号9)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALHVFTGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTWHEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ3(配列番号10)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALHVFTGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTWDEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ4(配列番号11)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFLAGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTVVEVAAAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ5(配列番号12)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFLGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTIVEVAAAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ6(配列番号13)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFLGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTWVEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ7(配列番号14)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALQVFVGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTLAEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ8(配列番号15)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALHVFVGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTWAEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ9(配列番号16)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFVGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTIAEVAAKAAFVEK
IRGCTE
>1VLW-JZ10(配列番号17)
MKMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAKKALAVFYGGVHLI
EITFTVPDADTVIKELSFLKEGAIIGAGTVTSVEQCRKA
VESGAEFIVSPHLDEEISQFCKEKGVFYMPGVMTPTELVK
AMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGV
NLDNVCEWFKAGVLAVGVGSALVKGTFVEVAAKAAFVEK
IRGCTE
[実施例6]
いくつかの例示的な実験手順
抗体:bNAbおよび非NAbのパネルを利用して、様々な天然様三量体およびgp1
40ナノ粒子の抗原性を特性評価した。Scripps Research Insti
tute内で得られたbNAb PGDM1400、PGT145、PGT121および
PGT151ならびに非NAb 19bを除き、抗体はNIH AIDS Reagen
t Program(https://www.aidsreagent.org/)か
ら要請された。
HIV-1 Env三量体およびナノ粒子の発現および精製:結晶学的分析に使用され
る材料を除いて、HEK293 FまたはExpiCHO細胞(Thermo Fish
er)内に三量体を一時的に発現させた。HEK293 F細胞内の三量体生成に使用さ
れるプロトコルは以前に記載されている(Kong et al.,上記;Morris
et al.,mBio 8,e00036-00017,2017)。切断されたH
R1再設計三量体では、トランスフェクション時にフューリンプラスミドを加えた。Ex
piCHO細胞内の三量体およびナノ粒子の生成に使用されるプロトコルは以下の通りで
ある。要約すると、ExpiCHO細胞を解凍し、37℃、135rpmおよび8%CO
でシェーカーインキュベーター内で、ExpiCHO(商標)発現培地(Thermo
Fisher)とともにインキュベートした。細胞が10×10ml-1の密度に達
した際に、ExpiCHO(商標)発現培地を加えて、トランスフェクションのために細
胞密度を6×10ml-1に低下させた。製造元の指示に従って、ExpiCHO細胞
での200mlトランスフェクション用にExpiFectamine(商標)CHO/
プラスミドDNA複合体を調製した。SOSIPおよびHR1再設計三量体、ならびにB
G505 HR1再設計三量体を提示するI3-01ナノ粒子では、15.4mlの冷O
ptiPRO(商標)培地(Thermo Fisher)中で160μgの抗原プラス
ミド、60μgのフューリンプラスミドおよび640μlのExpiFectamine
(商標)CHO試薬を混合したのに対して、UFOおよびUFO三量体ならびにUFO
-BG-FRナノ粒子では、フューリンを用いることなく200μgの抗原プラスミド
を使用した。1日目の最初のフィード後、Max Titerプロトコル(Thermo
Fisher)に従って、32℃、120rpmおよび8%COでシェーカーインキ
ュベーター内でExpiCHO細胞を培養し、5日目に追加のフィードを行った。トラン
スフェクションの13~14日後に培養上清を採取し、4000rpmで20分間遠心分
離することにより清澄化し、0.45μmフィルター(Thermo Fisher)を
使用して濾過した。三量体では、ガランツス・ニバリス(Galanthus niva
lis)レクチン(GNL)カラム(Vector Labs)を使用して上清からEn
vタンパク質を抽出したが、ナノ粒子では、2G12アフィニティーカラムを使用してE
nv融合タンパク質を精製した。Superdex 200 Increase 10/
300 GLカラムまたはHiLoad 16/600 Superdex 200 P
Gカラム(GE Healthcare)を用いたサイズ排除クロマトグラフィー(SE
C)によって、三量体をさらに精製してもよい。Superose 6 10/300
GLカラムを用いたSECによって、I3-03ナノ粒子の純度を特性評価した。三量体
およびナノ粒子の両方について、理論吸光係数とともにUV280吸光度を使用してタン
パク質濃度を決定した。
総および部位特異的グリコシル化プロファイルの分析:HILIC-UPLCによって
、ExpiCHOおよび293 F生成三量体の総グリカンプロファイルを作製した。ペ
プチド-N-グリコシダーゼF(PNGase F)によるゲル内消化を介してエンベロ
ープ糖タンパク質からN-結合型グリカンを酵素的に放出させ、続いて2-アミノ安息香
酸(2-AA)を用いて蛍光標識し、HILIC-UPLCによって分析した。Endo
Hによる放出されたグリカンの消化により、オリゴマンノース型グリカンの定量が可能
になった。イオン移動度MSを使用してPNGase F消化によって三量体から放出さ
れたグリカンを分析することによって、グリカンの組成を決定した。ナノエレクトロスプ
レーイオン源を備えたWaters Synapt G2Si質量分析計(Waters
Corp.)を用いて、陰イオン質量、衝突誘起解離(CID)およびイオン移動度ス
ペクトルを記録した。Waters Driftscope(バージョン2.8)ソフト
ウェアおよびMassLynx(商標)(バージョン4.1)をデータの取得および処理
に使用した。以前に記載されているようにスペクトルを解釈した(Harvey et
al.,Anal Biochem 376,44-60,2008)。得られた結果を
試料特異的グリカンライブラリーの作製の基礎とし、これをその後の部位特異的Nグリコ
シル化分析に使用した。部位特異的Nグリコシル化分析では、消化前に、三量体を変性さ
せ、6M尿素および5mMジチオトレイトール(DTT)を含有する50mM Tris
/HCl、pH8.0緩衝液中で室温(RT)で1時間インキュベートし、その後、20
mMヨードアセトアミド(IAA)を加えてRTでさらに1時間暗所でインキュベートし
、次いでDTT(20mM)を加えてさらに1時間インキュベートすることによりアルキ
ル化させて、残留IAAを除去した。Vivaspinカラムを使用して、アルキル化三
量体をpH8.0の50mM Tris/HCl中に緩衝交換し、トリプシンおよびキモ
トリプシン(質量分析グレード、Promega)を用いて1:30(w/w)の比で別
個に消化した。ProteoExtract Glycopeptide Enrich
mentキット(Merck Millipore)を使用して、プロテアーゼにより消
化された試料から糖ペプチドを選択した。高エネルギー衝突解離(HCD)フラグメンテ
ーションを使用して、Orbitrap融合質量分析計(Thermo Fisher
Scientific)を用いてLC‐ESI MSによって濃縮糖ペプチドを分析した
。Byonic(商標)(バージョン2.7)およびByologic(商標)ソフトウ
ェア(バージョン2.3;Protein Metrics Inc)を使用して、デー
タ分析および糖ペプチド同定を行った。
BN-PAGE:ブルーネイティブポリアクリルアミドゲル電気泳動(BN-PAGE
)によってEnvタンパク質およびナノ粒子を分析し、クーマシーブルーを用いて染色し
た。タンパク質試料をG250ローディング色素と混合し、4~12%Bis-Tris
NuPAGEゲル(Life Technologies)に加えた。製造元の指示に
従って、NativePAGE(商標)ランニングバッファー(Life Techno
logies)を使用して、BN-PAGEゲルを150Vで2.5時間泳動させた。
示差走査熱量測定(DSC):20℃~120℃、90℃h-1の走査速度でPBS緩
衝液中でMicroCal VPキャピラリー熱量計(Malvern)を使用して、U
FO-BG三量体、UFO-U三量体および三量体提示ナノ粒子の熱安定性を測定し
た。VPキャピラリーDSC自動データ分析ソフトウェアを使用してデータを分析した。
結晶化のためのタンパク質の生成および精製:FreeStyle 293 S細胞内
にクレードB tier-3 H078.14 UFO-BG三量体を発現させ、2G
12結合アフィニティーマトリックス、続いてサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)
を使用して培養上清から精製した。Fab PGT124および35O22を哺乳動物F
reeStyle 293F細胞(Invitrogen)に一過性にトランスフェクト
し、LC-λ捕捉選択カラムを使用して精製した後、Superdex 200 16/
60カラムを用いてイオン交換クロマトグラフィーおよびSECによってさらに精製した
。H078.14 UFO-BG三量体タンパク質とPGT124および35O22と
を1:3:2のモル比で室温で30分間混合することによって、三量体複合体を調製した
。三量体複合体の不均一性を低減するために、エンドグリコシダーゼH(New Eng
land Biolabs)を用いて、293S細胞内で生成されたH078.14 U
FO-BG.664に対して一晩4℃で脱グリコシル化を行った。SECによって複合
体をさらに精製した後に、三量体複合体を結晶試験に供した。
タンパク質の結晶化およびデータ収集:SECにより精製したH078.14 UFO
-BG三量体複合体を約5mg/mlに濃縮した後、4℃および20℃の両方で大規模
な結晶化試験に供した。0.1M酢酸カルシウム、0.1M MES(pH6.0)、1
5%(v/v)PEG400から、UFO-BG三量体に結合したFab PGT12
4および35O22を含むタンパク質複合体の結晶を得、これを採取し、25%グリセロ
ールを用いて凍結保護した後、液体窒素中で直ちにフラッシュ冷却した。現状では、最良
の結晶は6.20Åの分解能で回折され、スタンフォードシンクロトロン放射光源のビー
ムライン12‐2でデータを収集し、HKL‐2000を用いて処理し、単位格子定数a
=b=129.3Å、c=314.5Åで99.7%完全な空間群P6で索引付けした
構造決定および精密化:35O22:BG505 SOSIP.664構造(PDB:
5CEZ)の1つのプロトマーとPGT124 Fab構造(PDB:4R26)とを有
するPhaserを使用した分子置換(MR)によって、PGT124および35O22
に結合したH078.14 UFO‐BG三量体構造を解いた。Phenixを使用し
て構造を精密化し、Cootをモデル構築に、MolProbityを構造検証に用いた
。データセットの分解能が限られているため、残基精密化当たり2つのB因子群を使用し
た。さらに、拘束の参照モデルセットを使用して、位置座標の精密化を行った。複合体構
造の最終的なRcryst値およびRfree値は25.0%および31.4%である。
PyMolおよびChimeraにより図を作製した。結晶構造では、残基はFAbにつ
いてはKabat定義に従って、gp140についてはHXBc2システムに従って番号
付けした。
ネガティブ染色電子顕微鏡法:ネガティブ染色EMによってUFO-BG三量体およ
び三量体提示ナノ粒子を分析した。約0.01mg ml-1の三量体またはナノ粒子を
含有する3μLアリコートを、20mAで30秒間グロー放電させた炭素被覆400Cu
メッシュグリッド上に15秒間適用し、次いで2%(w/v)ギ酸ウラニルを用いて30
秒間ネガティブ染色した。検体面上で2.05Åのピクセルサイズをもたらす約25 e
-2の電子線量および52,000倍の倍率を用いて120kVで作動するFEI
Tecnai Spirit電子顕微鏡を使用してデータを収集した。1500nmの公
称焦点ずれ(nominal defocus)とLeginonパッケージとを使用し
て、Tietz 4k×4k TemCam-F416 CMOSカメラを用いて画像を
得た。DoG Pickerを使用して生の顕微鏡写真からUFO-BG三量体粒子を
自動的に選択させ、Appion Manual Pickerを使用して三量体提示ナ
ノ粒子を手動で選択した。ソフトウェアパッケージを使用して両方を粒子スタック内に入
れた。反復多変量統計分析(MSA)/多参照アライメント(MRA)により2つの瓶に
分割され、クラスにソートされた粒子を使用して、無参照2次元(2D)クラス平均を計
算した。三量体の質を分析するために(天然様および非天然)、以前に記載されたように
(de Taeye et al.,Cell 163,1702-1715,2015
)無参照2Dクラス平均を目視検査した。
バイオレイヤー干渉法(BLI):Octet Red96装置(forteBio,
Pall Life Sciences)を使用して、bNAbおよび非NAbに対する
三量体およびナノ粒子の結合の動態を測定した。アッセイはいずれも、ForteBio
1×動態バッファー中で1000rpmに設定した撹拌により行った。すべての溶液の
最終容量は200μl/ウェルであった。アッセイは、固体黒色96ウェルプレート(G
eiger Bio-One)で30℃で行った。抗ヒトFc捕捉バイオセンサー(AH
C)の表面に、1×動態バッファー中の5μg ml-1の抗体を300秒間ローディン
グした。60秒間のバイオセンサーベースライン工程を適用してから、溶液中でのバイオ
センサー上の抗体と抗原との結合を200秒間にわたり分析した。サイズに応じて、三量
体では200nM、ナノ粒子では14~35nMから開始する抗原の2倍濃度勾配を6滴
定系列に使用した。相互作用の解離を300秒間追跡した。抗体がローディングされたが
抗原とともにインキュベートされなかったセンサー、および抗体を含まないが抗原ととも
にインキュベートされたセンサーに関して記録された平均シフトを差し引くことによって
、ベースライン変動の補正を行った。forteBioのデータ取得ソフトウェアv.8
.1によってOctetデータを処理した。注目すべきことに、apex指向bNAbで
は、2:1相互作用を表す結合方程式を用いて実験データを適合させて、最適適合結果を
達成した。
B細胞活性化アッセイ:PGT121、PGT145またはVRCO1を発現するK4
6 B細胞株の生成は以前に記載されている(Ota et al.,J.Immuno
l.189,4816-48242012)。要約すると、10%FCS、Pen/St
rep抗生物質、および2μg ml-1ピューロマイシン(Gibco)を補充したa
dvanced DMEM(Gibco)中に、ドキシサイクリン誘導型のbNAb B
細胞受容体(BCR)を発現するK46細胞を維持した。細胞を1μg ml-1ドキシ
サイクリン(Clontech)中で一晩処理して、ヒトBCR発現を誘導した。37℃
で1μMのIndo-1(Molecular Probes)を1時間ローディングし
た後、10μg/ml-1の濃度の示された薬剤、すなわち、抗マウスIgM(Jack
son ImmunoResearch);C末端に融合されたTヘルパーエピトープ(
PADRE)を有するUFO-BGまたはHR1再設計gp140三量体;HR1再設
計gp140三量体を提示するUFO‐BG‐FRまたはI3‐01ナノ粒子を用いて
、洗浄した細胞を刺激した。LSR IIフローサイトメーター(BD)を用いてカルシ
ウム動員を評価した。各操作では、未刺激B細胞を最初に60秒間記録し、試験用免疫原
を加え、十分に混合し、180秒間記録した後、1μg ml-1イオノマイシン(Si
gma)1μlを加え、さらに60秒間記録してindoのローディングを確認した。
マウスの免疫化および血清IgG精製:Jackson Laboratoryから7
週齢のBALB/cマウスを購入した。承認されたIACUCプロトコルおよびAAAL
ACガイドラインに準拠して、TSRIの環境制御室内の換気ケージにマウスを収容した
。製造元の指示に従って、0週目に、腹腔内(i.p.)経路を介して、50μgの抗原
および100μlのAddaVaxアジュバント(Invivogen)または50μl
のPIKAアジュバント(Yisheng Biopharma)を含有する200μl
の抗原/アジュバント混合物を用いて、各マウスを免疫した。3週目および6週目に、A
ddaVaxまたはPIKAアジュバントに配合された50μgの抗原を用いて動物を追
加免疫した。8週目に、ヘパリン処理した毛細管を使用して、眼窩後膜(retro o
rbital membrane)を通して動物を最終的に採血した。試料を等量のPB
Sで希釈し、次いで15mlのSepMateチューブ(StemCell)内で4.5
mlのFicoll/Histopaque上に重層し、1200RPMで20℃で10
分間遠心して、血漿および細胞を分離した。血漿を56℃で1時間加熱不活化し、120
0RPMで10分間遠心し、滅菌濾過した。細胞をPBSで1回洗浄した後、1mlのA
CK赤血球溶解緩衝液(Lonza)に再懸濁した。PBSで2回洗浄した後、PBMC
を2mlのBambanker Freezing Media(Lymphotec
Inc.)に再懸濁した。脾臓も採取し、40μmのセルストレーナー(BD Falc
on)に接地して細胞懸濁液に脾細胞を放出した。細胞を遠心分離し、PBSで洗浄し、
次いで製造元の仕様に従って10mlのRBC溶解緩衝液を用いて処理し、細胞凍結のた
めにBambanker Freezing Mediaに再懸濁した。製造元の指示に
従って0.2mlプロテインGスピンキット(Thermo Scientific)を
使用して、マウス1匹当たりの全血清の1/3、すなわち血清600μlを精製した。E
LISAおよびHIV-1中和アッセイによる特性評価のために、各群内のマウス4匹か
ら得られた精製血清IgGを組み合わせた。
酵素結合免疫吸着測定法(ELISA):まず、0.2μgの適切な抗原を含有する5
0μlのPBSを用いて、Costar(商標)96ウェルアッセイプレート(Corn
ing)の各ウェルをコーティングした。プレートを4℃で一晩インキュベートし、次い
で、PBSおよび0.05%(v/v)Tween 20を含有する洗浄緩衝液で5回洗
浄した。次いで、PBS、20mg ml-1ブロッティンググレードブロッカー(Bi
o-Rad)および5%(v/v)FBSからなる150μlのブロッキング緩衝液を用
いて、各ウェルをコーティングした。ブロッキング緩衝液とともにプレートを室温で1時
間インキュベートし、次いで、洗浄緩衝液で5回洗浄した。精製されたマウスIgGをブ
ロッキング緩衝液中で最大濃度100μg ml-1に希釈し、その後10倍希釈系列を
作製した。各抗体希釈液について、合計50μlの容量を適切なウェルに加えた。各プレ
ートを室温で1時間インキュベートした後、洗浄緩衝液で5回洗浄した。次いで、ホース
ラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)により標識されたヤギ抗マウスIgG抗体(J
ackson ImmunoResearch Laboratories)の1:20
00希釈液を洗浄緩衝液中で作製し、この希釈した二次抗体50μlを各ウェルに加えた
。二次抗体とともにプレートを室温で1時間インキュベートし、次いで洗浄緩衝液で5回
洗浄した。最後に、50μlのTMB(Life Sciences)を用いて3~5分
間ウェルを反応させた後、50μlの2N硫酸を用いて反応を停止させた。得られたプレ
ートの読み取り値を450nmの波長で測定した。
偽ウイルスの生成および中和アッセイ:前述のように、HIV-1 Env発現プラス
ミドおよびEnv欠損ゲノム骨格プラスミド(pSG3ΔEnv)により293 T細胞
をトランスフェクションすることにより、偽ウイルスを生成した。中和アッセイに使用す
るために、トランスフェクションの72時間後に偽ウイルスを採取した。前述のように、
1回の複製偽ウイルスアッセイおよびTZM-bl標的細胞を使用して、精製マウス血清
IgGの中和活性を評価した。要約すると、TZM-bl細胞を96ウェル平底プレート
に播種した。このプレートに偽ウイルスを加え、これをマウス血清IgGの連続希釈液と
ともに37℃で1時間プレインキュベートした。溶解、およびBright-Glo(商
標)ルシフェラーゼ基質(Promega)の添加により、感染72時間後にルシフェラ
ーゼレポーター遺伝子発現を定量した。IC50値を決定するために、非線形回帰により
用量反応曲線を適合させた。
マウスレパートリーシーケンシングおよびバイオインフォマティクス分析:前述のよう
に、マウスB細胞レパートリーのアンバイアストシーケンシング(unbiased s
equencing)のために5’-RACEプロトコルを開発した。要約すると、RN
easy Miniキット(Qiagen)を用いて、各マウスの総PBMCから30μ
lの水にRNA(mRNAを含む)を抽出した。SMARTer RACE cDNA増
幅キット(ClonTech)を用いて5’-RACEを行った。総容量50μlのPl
atinum Taq High-Fidelity DNAポリメラーゼ(Life
Technologies)、鋳型として5μlのcDNA、1μlの5’-RACEプ
ライマー、および1μlの10μMリバースプライマーを用いて免疫グロブリンPCRを
設定した。5’-RACEプライマーにはPGM/S5 P1アダプターを含め、リバー
スプライマーにはPGM/S5 Aアダプターを含めた。重鎖の5’-RACE PCR
処理用のリバースプライマーとして、マウスの3’-Cγ1-3および3’-Cμインナ
ープライマーを適合させた。合計25サイクルのPCRを行い、予測されるPCR産物(
500~600bp)をゲル精製した(Qiagen)。Ion S5システムを用いて
NGSを行った。要約すると、Qubit(登録商標)dsDNA HSアッセイキット
とともにQubit(登録商標)2.0蛍光光度計を使用して、同一群から得られた重鎖
ライブラリーを定量し、次いで、シーケンシングのために1:1:1:1の比を使用して
混合した。Ion 520/530 Extキットを使用してIon Chefを用いて
鋳型調製(Ion 520)およびチップローディングを行い、続いてデフォルト設定の
Ion S5システムを用いてシーケンシングを行った。マウスアンチボディオミクスパ
イプライン(mouse antibodyomics pipeline)を使用して
、生データを処理し、重鎖生殖細胞系遺伝子利用の分布を決定した。
[実施例7]
Tヘルパーエピトープを封入したナノ粒子
HIV‐1 gp140とナノ粒子骨格とを接続するリンカーとしてのTヘルパーエピ
トープの使用は、望ましい抗原性および免疫原性特性を有するHIV‐1三量体提示ナノ
粒子を生成したが(図1~図3)、このようなナノ粒子の集合はナノ粒子表面に露出した
疎水性Tヘルパーエピトープの影響を受けるように思われた。ナノ粒子集合および純度を
改善するために、T細胞ヘルパーエピトープをナノ粒子ワクチンの設計に組み込むための
代替戦略を検討した。外側表面上の抗原とナノ粒子骨格との間にTヘルパーエピトープを
挿入する代わりに、短い柔軟なペプチドスペーサーを介してナノ粒子サブユニットのC末
端に、このTヘルパーエピトープを遺伝的に融合した。予測される結果は、外側表面上に
提示された20のHIV‐1 gp140三量体、およびナノ粒子シェル内に封入された
60の疎水性Tヘルパーエピトープを有するナノ粒子ワクチンである(図4A)。この設
計は、E2pおよびI3‐01の両方が中空内部を有する大きな60量体ナノケージであ
り、ほとんどすべてのタンパク質が溶液中での安定性を達成するために疎水性コアと荷電
/親水性表面とを好むという観察に基づいて考案された。
全反応性TヘルパーエピトープPADREを用いて、この戦略を試験した。構築物設定
では、いずれもスペーサーの前に酵素部位(AS)を含む1Gスペーサー(E2pの場合
)または10aa GGGGSGGGGSスペーサー(I3-01の場合)を用いて、ナ
ノ粒子サブユニットのN末端にHIV‐1 BG505 gp140のC末端を融合し、
次いで、5aa GGGGSスペーサーを用いて、ナノ粒子サブユニットのC末端にPA
DREのN末端を融合した。得られた2つの融合構築物を25mlのExpiCHO細胞
内に一過性に発現させ、2G12抗体アフィニティーカラムを使用して精製した。Sup
erose 6 10/300 GLカラムを用いたサイズ排除クロマトグラフィー(S
EC)によって、得られたタンパク質を分析した。両構築物について、良好に形成された
ナノ粒子に対応する6~7mLのピークが観察された(図4B)。比較的小規模なトラン
スフェクション(図1Fの25ml対100ml)を考慮すると、実際のナノ粒子の収率
は、Tヘルパーエピトープがナノ粒子の外部のリンカーとして使用される設計と比較して
著しく改善された。ネガティブ染色EMによって、2G12により精製されたナノ粒子を
さらに分析した。表面にスパイクを有する完全に集合したナノ粒子は、ネガティブ染色E
Mから得られた生の顕微鏡写真から認識することができる(図4C)。まとめると、SE
CおよびEMデータから、Tヘルパーエピトープ封入が、T細胞ヘルプを組み込んだHI
V‐1ナノ粒子ワクチンを設計するための有効な戦略を提示する可能性があることが確認
された。
短いペプチドスペーサーを介して、自己集合ナノ粒子のサブユニットのC末端にTヘル
パーエピトープを融合することができる。上記のナノ粒子のサブユニットのN末端にHI
V-1 gp140のC末端を融合することができる。これらの融合サブユニットがナノ
粒子に集合すると、ナノ粒子の外側表面上に8個または24個のHIV-1 gp140
三量体が提示され、ナノ粒子シェル内部に24個または60個のTヘルパーエピトープが
封入される。ナノ粒子の外側表面上のHIV-1 gp140三量体は抗HIV-1 B
細胞応答を誘発し、ナノ粒子内部のTヘルパーエピトープの高密度クラスターはナノ粒子
タンパク質の消化時に広範囲な反応性T細胞応答を誘発する。
このように、本発明は広範囲に開示され、上記の代表的な実施形態を参照して例示され
ている。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更を加えるこ
とができることが理解される。
さらに、本明細書に引用されているすべての刊行物、配列アクセッション番号、特許お
よび特許出願は、それぞれが個々にそのように示されているかのように、あらゆる目的の
ために参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれることに留意されたい。参照
により本明細書に組み込まれる本文に含まれる定義は、本開示における定義と矛盾する場
合には除外される。

Claims (36)

  1. 自己集合ナノ粒子上に提示されるHIV-1 Env由来三量体タンパク質を含み、T
    ヘルパーエピトープ配列が、(a)前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合される
    のに対して、前記HIV-1三量体タンパク質サブユニットが前記ナノ粒子サブユニット
    の前記N末端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットのN末端に前記HIV-
    1三量体タンパク質を結合する、HIV-1ワクチン免疫原。
  2. 前記Tヘルパーエピトープ配列が、配列番号1~3のいずれか1つに示される配列、そ
    の保存的に改変された変異体または実質的に同一の配列を含む、請求項1に記載のHIV
    -1ワクチン免疫原。
  3. 前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端が、短いペプチドスペーサーを介して前記Tヘ
    ルパーエピトープの前記N末端に融合される、請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫
    原。
  4. 前記HIV-1三量体タンパク質サブユニットが、第2のペプチドスペーサーを介して
    前記ナノ粒子サブユニットの前記N末端に融合される、請求項3に記載のHIV-1ワク
    チン免疫原。
  5. 前記Tヘルパーエピトープ配列が前記ナノ粒子内に封入される、請求項3に記載のHI
    V-1ワクチン免疫原。
  6. 前記自己集合ナノ粒子が三量体配列を含む、請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫
    原。
  7. 前記自己集合ナノ粒子のサブユニットが、(a)配列番号18に示されるポリペプチド
    、その保存的に改変された変異体もしくは実質的に同一の配列、(b)配列番号5~17
    のいずれか1つに示されるポリペプチド、その保存的に改変された変異体もしくは実質的
    に同一の配列、(c)E2pまたは(d)フェリチンである、請求項1に記載のHIV-
    1ワクチン免疫原。
  8. 前記HIV-1 Env由来三量体タンパク質がgp140である、請求項1に記載の
    HIV-1ワクチン免疫原。
  9. 前記HIV-1 Env由来三量体タンパク質が、未切断融合前最適化(UFO)gp
    140三量体である、請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫原。
  10. 前記UFO gp140三量体が、HIV-1株BG505由来の改変されたgp41
    ECTOドメインを含むキメラ三量体である、請求項9に記載のHIV-1ワクチン免疫
    原。
  11. 前記HIV-1 Env由来三量体がUFO gp140三量体であり、前記自己集合
    ナノ粒子が、配列番号18および5~17のいずれか1つに示されるサブユニット配列を
    用いて生成され、前記Tヘルパーエピトープが、配列番号1に示される配列を含む、請求
    項9に記載のHIV-1ワクチン免疫原。
  12. 自己集合ナノ粒子上に提示されるHIV-1 Env由来三量体タンパク質を含み、前
    記自己集合ナノ粒子のサブユニットが、配列番号18および5~17のいずれか1つに示
    されるポリペプチド、その保存的に改変された変異体または実質的に同一の配列を含み、
    リンカー配列が、(a)前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合されるのに対して
    、前記HIV-1三量体タンパク質サブユニットが前記ナノ粒子サブユニットの前記N末
    端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットの前記N末端に前記HIV-1三量
    体タンパク質を結合する、HIV-1ワクチン免疫原。
  13. 前記HIV-1 Env由来三量体タンパク質が、未切断融合前最適化(UFO)gp
    140三量体である、請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原。
  14. 前記UFO gp140三量体が、HIV-1株BG505由来の改変されたgp41
    ECTOドメインを含むキメラ三量体である、請求項13に記載のHIV-1ワクチン免
    疫原。
  15. 前記リンカー配列が、Tヘルパーエピトープ配列もしくはグリシン-セリンリンカーま
    たはその両方を含む、請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原。
  16. 前記リンカー配列が、配列番号1~3のいずれか1つに示される配列、その保存的に改
    変された変異体または実質的に同一の配列を含む、請求項12に記載のHIV-1ワクチ
    ン免疫原。
  17. 前記リンカー配列が、GGGGS(配列番号4)またはGSGSG(配列番号19)の
    1~5個のタンデム反復を含む、請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原。
  18. 前記リンカー配列が、短いペプチドスペーサーを介して前記ナノ粒子サブユニットの前
    記C末端に融合され、第2のペプチドスペーサーが、前記ナノ粒子サブユニットの前記N
    末端に前記HIV-1三量体タンパク質サブユニットを結合する、請求項12に記載のH
    IV-1ワクチン免疫原。
  19. 請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫原をコードする単離または組換えポリヌクレ
    オチド。
  20. 請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原をコードする単離または組換えポリヌク
    レオチド。
  21. 請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫原と、薬学的に許容される担体とを含む医薬
    組成物。
  22. アジュバントをさらに含む、請求項21に記載の医薬組成物。
  23. 請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原と、薬学的に許容される担体とを含む医
    薬組成物。
  24. アジュバントをさらに含む、請求項23に記載の医薬組成物。
  25. 対象のHIV-1感染を予防する方法であって、請求項1に記載のHIV-1ワクチン
    免疫原の治療有効量を前記対象に投与し、それにより前記対象のHIV-1感染を予防す
    ることを含む方法。
  26. HIV-1ワクチン免疫原が、UFO gp140三量体と、配列番号18および5~
    17のいずれか1つに示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と
    、配列番号1に示される配列を含むTヘルパーエピトープ配列とを含み、前記Tヘルパー
    エピトープ配列が、(a)短いペプチドスペーサーを介して前記ナノ粒子サブユニットの
    前記C末端に融合されるのに対して、前記UFO gp140三量体サブユニットが前記
    ナノ粒子サブユニットの前記N末端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットの
    前記N末端に前記UFO gp140三量体サブユニットをそのC末端で共有結合する、
    請求項25に記載の方法。
  27. 前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合された前記Tヘルパーエピトープ配列が
    、前記ナノ粒子の自己集合時に前記ナノ粒子内に封入される、請求項26に記載の方法。
  28. 対象のHIV-1感染を予防する方法であって、請求項12に記載のHIV-1ワクチ
    ン免疫原の治療有効量を前記対象に投与し、それにより前記対象のHIV-1感染を予防
    することを含む方法。
  29. HIV-1ワクチン免疫原が、UFO gp140三量体と、配列番号18および5~
    17のいずれか1つに示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と
    、配列番号1に示される配列を含むTヘルパーエピトープ配列とを含み、前記Tヘルパー
    エピトープ配列が、(a)短いペプチドスペーサーを介して前記ナノ粒子サブユニットの
    前記C末端に融合されるのに対して、前記UFO gp140三量体サブユニットが前記
    ナノ粒子サブユニットの前記N末端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットの
    前記N末端に前記UFO gp140三量体をそのC末端で共有結合する、請求項28に
    記載の方法。
  30. 前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合された前記Tヘルパーエピトープ配列が
    、前記ナノ粒子の自己集合時に前記ナノ粒子内に封入される、請求項29に記載の方法。
  31. 対象のHIV-1感染を治療するか、対象にHIV-1に対する免疫応答を誘発する方
    法であって、請求項1に記載のHIV-1ワクチン免疫原の治療有効量を含む医薬組成物
    を前記対象に投与し、それにより前記対象のHIV-1感染を治療するか、前記対象にH
    IV-1に対する免疫応答を誘発することを含む方法。
  32. HIV-1ワクチン免疫原が、UFO gp140三量体と、配列番号18および5~
    17のいずれか1つに示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と
    、配列番号1に示される配列を含むTヘルパーエピトープ配列とを含み、前記Tヘルパー
    エピトープ配列が、(a)短いペプチドスペーサーを介して前記ナノ粒子サブユニットの
    前記C末端に融合されるのに対して、前記UFO gp140三量体サブユニットが前記
    ナノ粒子サブユニットの前記N末端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットの
    前記N末端に前記UFO gp140三量体をそのC末端で共有結合する、請求項31に
    記載の方法。
  33. 前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合された前記Tヘルパーエピトープ配列が
    、前記ナノ粒子の自己集合時に前記ナノ粒子内に封入される、請求項32に記載の方法。
  34. 対象のHIV-1感染を治療するか、対象にHIV-1に対する免疫応答を誘発する方
    法であって、請求項12に記載のHIV-1ワクチン免疫原の治療有効量を含む医薬組成
    物を前記対象に投与し、それにより前記対象のHIV-1感染を治療するか、前記対象に
    HIV-1に対する免疫応答を誘発することを含む方法。
  35. HIV-1ワクチン免疫原が、UFO gp140三量体と、配列番号18および5~
    17のいずれか1つに示されるサブユニット配列を用いて生成された自己集合ナノ粒子と
    、配列番号1に示される配列を含むTヘルパーエピトープ配列とを含み、前記Tヘルパー
    エピトープ配列が、(a)短いペプチドスペーサーを介して前記ナノ粒子サブユニットの
    前記C末端に融合されるのに対して、前記UFO gp140三量体サブユニットが前記
    ナノ粒子サブユニットの前記N末端に融合されるか、(b)前記ナノ粒子サブユニットの
    前記N末端に前記UFO gp140三量体をそのC末端で共有結合する、請求項34に
    記載の方法。
  36. 前記ナノ粒子サブユニットの前記C末端に融合された前記Tヘルパーエピトープ配列が
    、前記ナノ粒子の自己集合時に前記ナノ粒子内に封入される、請求項35に記載の方法。
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