JP2023510482A - ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用 - Google Patents

ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用 Download PDF

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Abstract

Figure 2023510482000001
本発明は、ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用に関し、医薬分野に属する。化学合成されたそれぞれの抗原糖鎖フラグメントをチップの表面に固定して合成オリゴ糖チップを製造する。動物免疫実験と合成オリゴ糖チップの解析とを組み合わせ、抗血清の中で多糖に対して生じた抗体を用いて検出を行い、合成オリゴ糖と免疫原性との関係を研究した結果、抗原におけるヘプトース鎖が重要な免疫エピトープであると分かった。α-(1→3)-ヘプトース鎖を含む糖鎖抗原フラグメントは、優れた免疫活性を有し、ヘリコバクター・ピロリ感染の予防や治療のためのワクチンの製造や開発に適用可能である。
【選択図】図6

Description

本発明は、ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用に関し、医薬分野に属する。
微好気性グラム陰性病原菌であるヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pylori)は、最も広範囲に見られる細菌性病原体の一つとして、世界中の人々へ感染率が約50%とされている(J.G.Kusters et al.,Clin Microbiol Rev,2006,19:449)。研究により明らかになったように、ヘリコバクター・ピロリは、胃炎、胃の萎縮、消化性潰瘍、十二指腸潰瘍などの病気を起こす要因とされている(B.Molnar et al.,Dig Dis,2010,28:604)。また、ヘリコバクター・ピロリ感染は、胃がんのリスクの上昇に直接関連するとされている(L.E.Wroblewski et al,Clin Microbiol Rev,2010,23:713;C.Prinz et al,World J Gastroenterol,2006,12:5458)。そのため、ヘリコバクター・ピロリは1994年に世界保健機関(WHO)により、I型のヒト発がん性因子として明確に分類された(Lyon:IARC,1994,61:177)。また、研究により明らかになったように、ヘリコバクター・ピロリ感染により胃がんのリスクは2~8倍上昇するとされている(Helicobacter and Cancer Collaborative Group,Gut,2001,49:347;F.Kamangar et al.,J Natl Cancer Inst,2006,98:1445)。
現在、ヘリコバクター・ピロリ感染に対する治療は、主に、ビスマス製剤やプロトンポンプ阻害剤と、抗生物質との併用による3剤併用療法や4剤併用療法である。しかし、抗生物質(主にクラリスロマイシン)に基づく治療では、多くの欠点が存在する。例えば、抗生物質の長期的使用により、細菌の薬剤耐性が発生する虞があり(G.Ayala et al,World J gastroenterol,2014,20:1450;N.Vakil,Cancer J Gastroenterol,2003,17:30B)、また、抗生物質に基づく治療は、ヘリコバクター・ピロリの反復感染のリスクを防ぐことができない。そのため、ヘリコバクター・ピロリを治療するための新しい治療法の開発は急務となっている。そして、ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンは、この世界規模の感染症を制御する最も効果的な方法と考えられている(M.Selgrad et al.,Curr Opin Pharmacol,2008,8:593)。ヘリコバクター・ピロリ感染に対するワクチンの開発については、研究者による多くの努力がなされてきた。例えば、2009年に、ウレアーゼBサブユニットと不耐熱のエンテロトキシンBサブユニットとからなる融合タンパク質ワクチンが中国で承認された(M.Zeng et al.,Lancet,2015,386:1457)。しかしながら、市販に至る、ヘリコバクター・ピロリ感染に対するワクチンは、未だに無い。ところで、ヘリコバクター・ピロリ細胞の表面の主成分であるリポポリサッカライド(LPS)O-抗原は、有力なワクチン候補として注目されている(S.Yu et al.,Infection and Immunity,2007,75:2974;D.Ren et al.,Vaccine,2011,29:4210)。研究により明らかになったように、ヘリコバクター・ピロリ感染に対抗する糖類ワクチンの開発は、非常に合理的である。また、糖類を基質とするコンジュゲートワクチンは、全身性感染の予防や、宿主でのコロニー形成の抑制に既に成功している(J.H.Passwell et al.,Infection and Immunity,2001,69:1351)。しかし、抽出によって得られるリポポリサッカライドは、構造が統一されにくく、構造的に類似した不純物が混在しやすいという問題があるため、実験での再現性が低く、ワクチンを用いる次の段階の治療への利用には限界があった。そのため、構造が統一され、確実に化学的に合成でき、且つ、ヘリコバクター・ピロリに対する優れた抑制効果を発揮できるワクチンの開発は、急務となっている。
本発明では、表面が糖鎖抗原であるオリゴ糖を化学的合成により得、合成されたオリゴ糖をそのアミノ基含有結合手を介してチップの表面に固定することで合成オリゴ糖チップを製造し、多糖に対して免疫する抗血清を動物免疫により得、抗血清の抗体組成と力価を合成オリゴ糖チップによって解析し、分子レベルでその免疫エピトープを解析し、表面における様々なオリゴ糖鎖と免疫活性との構造活性相関を探求したことで、糖類構造の構造的特性の多様性及び予測困難性といった問題を克服した。本発明はヘリコバクター・ピロリ感染を予防、治療するためのワクチンの製造や開発へ、合成糖鎖抗原を提供する。
本発明の第1の目的は、ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、一般式(I)で示されるヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用を提供することにある。
Figure 2023510482000002
式中、RはH又は
Figure 2023510482000003
であり;*は、結合部位を示し;a=1~100;b=0~100;c=0~100;結合手を示すLinkerは、アミノ基含有結合手である-(CH-NHを含み;nは、結合手が、異なる炭素鎖長さを有しうることを表し、n=2~40。
本発明の1つの実施形態において、前記ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物は、α-(1→3)-ヘプトース鎖を含み、且つルイス抗原フラグメントを含まない。
本発明の1つの実施形態において、aは0以外であり、b及びcは、同時に0であってもよい。
本発明の1つの実施形態において、aは、1~5であることがさらに好ましい。
本発明の1つの実施形態において、bは、0~2であることがさらに好ましい。
本発明の1つの実施形態において、cは、0~2であることがさらに好ましい。
本発明の1つの実施形態において、nは、2~10であることがさらに好ましい。
本発明の1つの実施形態において、前記抗原は、具体的には、以下の構造で示される化合物を含む。
Figure 2023510482000004
本発明の1つの実施形態において、前記ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物を製造する方法は、以下のステップを含む。
Figure 2023510482000005
ステップ(1):化合物I*又は化合物II*を有機溶媒に溶解し、塩基試薬を加えて脱保護を行い、反応が終了した後、中間体化合物を得る。
ステップ(2):ステップ(1)で得られる中間体化合物を溶媒に溶解し、Pd/C還元剤を加え、水素ガス下で還元反応を行い、目的の化合物I又は目的の化合物IIを得る。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(1)における有機溶媒は、テトラヒドロフラン、メタノールのいずれか1つ、又は両者の混合物である。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(1)における有機溶媒は、テトラヒドロフランとメタノールとの混合系であることが好ましい。ここで、THFとMeOHとの体積比は1:1である。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(1)における塩基試薬は、有機塩基及び/又は無機塩基である。有機塩基は、ナトリウムメトキシドを含み、無機塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムのいずれか1つ以上を含む。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(1)は、具体的には、以下の手順を含む。
化合物I*又は化合物II*をTHF/MeOH(v/vで1:1,2.0mL)に溶解し、CHONaを加え、室温下で0.5時間撹拌し、その後、NaOH(aq,1M,200μL)を加え、室温下で12時間撹拌して反応させる。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(1)は、以下の手順を含む:反応が完了した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満となるように中和し、溶液を濾過・濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離・精製する。
本発明の1つの実施形態において、前記ステップ(2)における溶媒は、MeOH、THF、HO及びAcOHからなる混合系である。ここで、MeOH、THF、HO及びAcOHの体積比は、10:5:4:1である。
本発明では、ヘリコバクター・ピロリO6型リポポリサッカライドに対して免疫するウサギ(New Zealand)から抗血清を抽出・精製し、化学合成されたヘリコバクター・ピロリO6型オリゴ糖フラグメントに係る免疫原性の結果を得た。
本発明は、糖フラグメントであるそれぞれのヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物を抽出・精製し、化学合成されたヘリコバクター・ピロリO6型オリゴ糖フラグメントに係る免疫活性を、動物免疫実験を通して研究してはじめて、完成に至った。
本発明は、式(I)で示されるヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物が、そのアミノ基含有結合手を介してチップの表面に固定されていることを特徴とする、ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンを製造するためのオリゴ糖チップをさらに提供する。
本発明は、アミノ基含有結合手により合成オリゴ糖をチップの表面に固定し、抗血清中の抗体によるスクリーニングにより、オリゴ糖チップ中のオリゴ糖フラグメントと免疫原性との関係を調べた。その結果、O-抗原中のヘプトース鎖は、重要な免疫エピトープであることが明らかになった。例えば、ヘプトース鎖を含む五炭糖化合物3、五炭糖化合物4、及び八炭糖化合物6などは、ウサギの血清抗体に識別されるが、一方でルイス抗原は、この免疫的識別機能を阻害する場合がある。例えば、ルイス抗原を含むトリデコース7は、抗体に識別されない。なお、ヘプトース鎖は、糖鎖抗原フラグメントとして、ヘリコバクター・ピロリを予防、治療するためのワクチンの製造、開発に用いることができる。
本発明は、式(I)で示されるヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物を糖鎖抗原として用いた、ヘリコバクター・ピロリの予防や治療のためのワクチンを提供する。
有利な効果
本発明では、化学的合成により、二炭糖化合物、三炭糖化合物、五炭糖化合物、八炭糖化合物及びトリデコース化合物をそれぞれ得た。合成して得られた抗原糖鎖フラグメントのいずれの還元末端にも、アミノ基含有結合手が組み込まれている。そして、合成オリゴ糖をチップの表面に固定し、合成オリゴ糖チップを製造した。また、動物免疫実験と合成オリゴ糖チップの解析とを組み合わせ、抗血清の中で多糖に対して生じた抗体を用いて検出を行い、合成オリゴ糖と免疫原性との関係を研究した。その結果、抗原中のヘプトース鎖が重要な免疫エピトープであることが明らかになった。例えば、ヘプトース鎖を含む五炭糖化合物3、五炭糖化合物4、及び八炭糖化合物6などは、ウサギの血清抗体に識別されるが、一方でルイス抗原は、この免疫的識別機能に対する阻害予想を有する可能性がある。例えば、ルイス抗原を含むトリデコース7は、抗体に認識されない。なお、ヘプトース鎖は、糖鎖抗原フラグメントとして、ヘリコバクター・ピロリを予防、治療するためのワクチンの製造、開発に用いることができる。
それぞれの抗原オリゴ糖の構造式である。 完全に保護された抗原オリゴ糖の前駆体1*、2*、3*、4*、5*、6*及び7*の構造式である。 抽出されたヘリコバクター・ピロリO6型リポポリサッカライドのH核磁気共鳴画像である。 抽出されたヘリコバクター・ピロリO6型リポポリサッカライドの銀染色像である。 ELISA法による、ウサギ血清中の抗体の有効力価の検出結果である。 糖チップによる、ウサギ血清の検出結果である。(a)は抗ウサギIgGを用いた標識FITCの二次抗体の検出結果である。糖チップのスポッティングモードは右側グラフのとおりである。1:三炭糖1、1mMのスポッティング濃度;2:四炭糖2、1mMのスポッティング濃度;3:ヘプトース鎖含有五炭糖3、1mMのスポッティング濃度;4:ヘプトース鎖含有五炭糖4、1mMのスポッティング濃度;5:ルイスO-抗原のみを含む五炭糖4、1mMのスポッティング濃度;6:ヘプトース鎖含有八炭糖6、1mMのスポッティング濃度;7:ルイスO-抗原を含むトリデコース7、1mMのスポッティング濃度;8:ヘリコバクター・ピロリのO6型リポポリサッカライド、1mg/mLのスポッティング濃度。(b)はリポポリサッカライド免疫ウサギグループ(New Zealand)についての平均蛍光強度の定量検出結果である。誤差線は、異なる2つの検出領域に由来する異なる4つの点の標準偏差を示す。
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態を詳細に説明するが、当業者であれば、下記の実施例は、本発明を説明するものにすぎず、本発明を限定するものではないと理解できる。実施例において、具体的な条件を明記していない実施事項は、通常の条件又はメーカー推奨の条件に従って行ったものである。また、使用された試薬や機器についてメーカーが言及されていないものは、いずれも市販により入手可能な通常の製品である。
<実施例1 抗原オリゴ糖化合物の合成>
抗原オリゴ糖化合物は図1に示す。
化合物1、2、3、4、5、6及び7の合成は、全保護状態の当該化合物1*、2*、3*、4*、5*、6*及び7*(これらの化合物は、中国特許CN201910156533.1、CN109776632Aを参照して製造することができる)を出発材料とし、アルカリ性の条件下で、アシル基をすべて除去した。精製した後、10%Pd/C及び水素を用いて、ベンジル基とベンジルオキシカルボニル基をすべて除去し、全脱保護状態の目的分子1、2、3、4、5、6及び7を得た。
具体的な操作及びステップは、以下のとおりである。
(化合物1)
Figure 2023510482000006
化合物1*(28mg,0.0143mmol)をTHF/MeOH(v/vで1:1,2.0mL)に溶解し、CHONa(20mg)を加えて室温下で0.5時間撹拌した。次に、NaOH(aq,1M,100μL)を加えて室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、中間生成物を得た。アシル基が除去された該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(v/v/v/vで10:5:4:1,2mL)に溶解し、10%Pd/C(50mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物1(8mg,二つのステップを経て86%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.22(d,J=2.0Hz,1H,1-H),5.05(d,J=1.9Hz,1H,1-H),4.93(d,J=1.8Hz,1H,1-H),4.00-3.93(m,5H),3.85(dd,J=3.3,1.8Hz,1H),3.82-3.74(m,5H),3.73(dd,J=5.6,3.0Hz,1H),3.72-3.66(m,5H),3.66-3.62(m,3H),3.59(dd,J=10.0,2.9Hz,1H),3.57-3.49(m,2H),3.12-3.00(m,2H,CH),1.92(dddd,J=15.0,12.0,6.1,3.8Hz,2H,CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ102.3,100.5,98.0,78.8,78.6,74.0,73.6,73.3,71.8,71.5,71.4,70.7,70.3,70.1,69.8,67.5,67.4,67.2,65.0,61.7,61.7,61.6,61.5,37.5,26.6.HRMS(ESI) m/z calcd for C244619N [M+H] 652.2659,found 652.2700.
(化合物2)
Figure 2023510482000007
化合物2*(30mg,0.0119mmol)をTHF/MeOH(v/vで1:1,3.0mL)に溶解し、CHONa(20mg)を加えて室温下で0.5時間撹拌した。次に、NaOH(aq,1M,200μL)を加えて室温で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、半脱保護状態の中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(v/v/v/vで10:5:4:1,3mL)に溶解し、10%Pd/C(60mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物2(8.3mg,二つのステップを経て83%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.17(d,J=1.7Hz,1H,1-H),5.04(d,J=1.9Hz,1H,1-H),4.99(d,J=1.7Hz,1H,1-H),4.92(d,J=1.9Hz,1H,1-H),4.06-3.99(m,2H),3.99-3.90(m,5H),3.88-3.82(m,2H),3.83-3.74(m,7H),3.74-3.69(m,4H),3.69-3.65(m,3H),3.65-3.60(m,1H),3.58(dd,J=10.1,2.9Hz,1H),3.06(dddd,J=20.3,15.1,12.8,7.8Hz,2H,CH),1.92(dq,J=14.1,7.4,7.0Hz,2H,CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ102.7,100.6,98.2,98.0,79.8,78.6,76.4,74.0,73.3,72.7,72.3,72.1,71.5,71.1,70.6,70.6,70.4,70.3,70.0,69.7,67.6,67.5,67.4,66.7,64.9,62.1,61.7,61.4,60.8,37.5,26.7.HRMS(ESI) m/z calcd for C315825N [M+H] 844.3292,found 844.3335.
(化合物3)
Figure 2023510482000008
化合物3*(25mg,0.0081mmol)をTHF/MeOH(v/vで1:1,2.0mL)に溶解し、CHONa(20mg)を加えて室温下で0.5時間撹拌した。次に、NaOH(aq,1M,200μL)を加えて室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、半脱保護状態の中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(v/v/v/vで10:5:4:1,2mL)に溶解し、10%Pd/C(50mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物3(7.4mg,二つのステップを経て88%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.14-5.11(m,1H,1-H),5.09-5.08(m,1H,1-H),5.07-5.06(m,1H,1-H),5.04-5.00(m,1H,1-H),4.95-4.93(m,1H,1-H),4.12(t,J=2.4Hz,1H),4.03-3.95(m,12H),3.92(dd,J=9.3,3.3Hz,1H),3.90-3.87(m,2H),3.84(d,J=9.7Hz,1H),3.83-3.79(m,3H),3.79-3.68(m,12H),3.68-3.60(m,5H),3.59(dd,J=10.0,2.8Hz,1H),3.57-3.49(m,3H),3.05(tq,J=12.9,7.4,6.6Hz,2H,CH),1.98-1.86(m,2H,CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ102.1,102.0,100.5,99.1,98.1,78.7,78.4,78.2,77.4,74.0,73.6,73.3,73.1,72.3,72.1,71.6,71.4,70.7,70.6,70.4,70.1,69.9,69.6,69.6,67.5,67.5,67.4,66.8,66.5,64.9,62.0,62.0,61.7,61.6,61.5,37.5,26.7.HRMS(ESI) m/z calcd for C387031N [M+H] 1036.3926,found 1036.3958.
(化合物4)
Figure 2023510482000009
化合物4*(20mg,0.0062mmol)をTHF/MeOH(v/vで1:1,2.0mL)に溶解し、CHONa(15mg)を加えて室温下で0.5時間撹拌した。次に、NaOH(aq,1M,100μL)を加えて室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、半脱保護状態の中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(v/v/v/vで10:5:4:1,2mL)に溶解し、10%Pd/C(40mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物4(5.9mg,二つのステップを経て85%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.05(s,1H,1-H),5.03(s,2H,1-H),5.02(s,1H,1-H),4.77(s,1H,1-H),4.17(d,J=3.6Hz,2H),4.04(s,1H),3.99(qd,J=7.1,3.5Hz,5H),3.93-3.87(m,3H),3.86-3.71(m,13H),3.71-3.61(m,7H),3.59-3.50(m,2H),3.14-2.98(m,2H,CH),1.92(q,J=7.6Hz,2H,CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ102.2,102.1,102.1,102.0,99.6,78.1,77.9,77.9,77.8,73.9(d,J=2.0Hz),73.8,73.8,73.1,71.5,71.4,71.3,70.6,69.9,69.4,69.4,67.4,66.8,66.7,66.7,64.9,61.6,61.5,37.5,26.6.HRMS(ESI) m/z calcd for C387031N [M+H] 1036.3926,found 1036.3911.
(化合物5)
Figure 2023510482000010
化合物5*(12mg,0.0049mmol)をAcO(1mL)に溶解し、新たに活性化された亜鉛粉末(50mg)を加えた。室温下で15時間撹拌しながら反応させた。原料がすべて消費されたことをTLCにより確認した後、溶液を濾過、減圧濃縮し、真空下で乾燥してNAc中間生成物を得た。当該中間生成物をTHF/MeOH(v/vで1:1,1mL)に溶解し、CHONa(10mg)を加え、室温下で0.5時間撹拌した。その後、NaOH(aq,1M,100μL)を加えて室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(10:5:4:1,1mL)に溶解し、10%Pd/C(40mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物5(3.6mg,三つのステップを経て81%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.20(d,J=3.5Hz,1H,1-H),5.04(d,J=4.0Hz,1H,1-H),4.80(q,J=6.8Hz,1H),4.65(d,J=8.4Hz,1H,CH),4.44(d,J=7.8Hz,1H,CH),4.33(d,J=8.0Hz,1H,CH),4.18(q,J=6.7Hz,1H),4.09-4.04(m,1H),3.97(dt,J=11.3,6.4Hz,1H),3.93(d,J=11.9Hz,1H),3.91-3.83(m,3H),3.79(dq,J=12.5,6.0,4.6Hz,3H),3.76-3.68(m,6H),3.67-3.58(m,5H),3.58-3.51(m,4H),3.49(t,J=8.8Hz,1H),3.38(d,J=9.6Hz,1H),3.08(h,J=6.2Hz,2H,CH),1.95(s,3H,CHCO),1.92(dt,J=13.2,6.6Hz,2H,CH),1.19(d,J=6.6Hz,3H,Fucose-CH),1.16(d,J=6.6Hz,3H,Fucose-CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ174.7,102.9,102.4,100.2,99.4,98.6,82.3,76.4,75.4,74.8,74.7,74.7,73.5,73.0,71.9,71.7,69.7,69.7,69.1,68.7,68.3,68.2,67.9,67.7,66.9,66.8,61.5,61.4,60.9,59.8,37.6,26.8,22.3,15.4(d,J=2.4Hz).HRMS(ESI) m/z calcd for C356324 [M+H] 895.3765,found 895.3766.
(化合物6)
Figure 2023510482000011
化合物6*(20mg,4.2μmol)をTHF/MeOH(1:1,2mL)に溶解し、MeONa(50mg)を加えて室温下で0.5時間撹拌した。次に、NaOH(aq,1M,100μL)を加えて室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(v/v/v/vで10:5:4:1,2mL)に溶解し、10%Pd/C(40mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で48時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物6(5.4mg,二つのステップを経て80%であった)を得た。
H NMR(700MHz,Deuterium Oxide)δ5.13(s,1H,1-H),5.09(s,1H,1-H),5.04(d,J=2.0Hz,2H,1-H),5.03(s,3H,1-H),5.02(s,1H,1-H),4.94(d,J=1.8Hz,1H,1-H),4.17(p,J=1.9Hz,4H),4.12(t,J=2.5Hz,1H),3.98(dt,J=10.2,3.5Hz,16H),3.90(ddd,J=13.9,8.9,2.9Hz,8H),3.85-3.72(m,23H),3.72-3.68(m,3H),3.68-3.61(m,8H),3.60(dd,J=9.6,6.7Hz,1H),3.58-3.56(m,1H),3.56-3.50(m,3H),3.03(ddt,J=14.7,12.7,6.5Hz,2H,CH),1.96-1.86(m,2H,CH).13C NMR(176MHz,Deuterium Oxide)δ102.2,102.1,100.5,98.1,78.6,78.2,78.0,77.8,77.7,73.9,73.8,73.7,73.3,73.2,72.4,72.1,71.6,71.4,71.3,70.7,70.6,70.4,70.2,69.9,69.6,69.5,68.1,67.5,67.4,66.8,66.7,65.0,62.0,61.7,61.6,61.5,61.4,37.5,26.9,25.3.HRMS(ESI) m/z calcd for C5910649N [M+H] 1612.5828,found 1612.5831.
(化合物7)
化合物7*(9mg,0.0014mmol)をAcOH(1mL)に溶解し、新たに活性化された亜鉛粉末(50mg)を加えた。室温下で12時間撹拌しながら反応させた。原料がすべて消費されたことをTLCにより確認した後、溶液を濾過、減圧濃縮した。その後、適量のDCMを加えて希釈し、飽和NaHCOで洗浄した。無水NaSOで乾燥し、溶液を濾過した後、減圧濃縮し、真空下で乾燥してNAc中間生成物を得た。当該中間生成物をTHF/MeOH(1:1,1mL)に溶解し、MeONa(10mg)を加え、室温下で15分間撹拌した。その後、NaOH(aq,1M,100μL)を加え、室温下で12時間撹拌しながら反応させた。反応の完了をTLCにより確認した後、Amerlite IR 120(H)樹脂を添加して反応液をpH7未満になるように中和した。溶液を濾過、減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール=50/1)により分離、精製し、中間生成物を得た。アシル基が除去された当該化合物をMeOH/THF/HO/AcOH(10:5:4:1,1mL)に溶解し、10%Pd/C(40mg)を加え、反応混合物を水素雰囲気下(1bar)で24時間撹拌した。反応の完了を飛行時間型質量分析計により確認した後、溶液を濾過、濃縮し、真空下で乾燥した。その後、Sephadex LH-20ゲルカラムで分離、精製して化合物7(3mg,三つのステップを経て82%であった)を得た。
H NMR(700MHz,DO)δ=5.20(d,J=2.8Hz,1H,anomeric H),5.13(s,1H,anomeric H),5.10(s,1H,anomeric H),5.09(s,1H,anomeric H),5.06-5.01(m,5H,anomeric H),4.95(s,1H,anomeric H),4.82-4.78(m,1H),4.65(d,J=8.6Hz,1H,anomeric H),4.44(dd,J=7.8,4.1Hz,2H),4.21-4.14(m,6H),4.12(s,1H),4.06(s,1H),3.99(t,J=9.7Hz,10H),3.95-3.86(m,8H),3.86-3.68(m,37H),3.64(dt,J=21.4,9.9Hz,14H),3.60-3.50(m,5H),3.41-3.36(m,1H),3.11-3.01(m,2H,CH),1.95(s,3H,CHCO),1.94-1.89(m,2H,CH),1.19(d,J=6.5Hz,3H,Fucose-CH),1.16(d,J=6.5Hz,3H,Fucose-CH).13C NMR(176MHz,DO)δ=158.8,102.6(anomeric),102.1(anomeric),102.04(anomeric),101.99(anomeric),101.9(anomeric),101.7(anomeric),101.2(anomeric),100.5(anomeric),100.2(anomeric),99.4(anomeric),99.2(anomeric),98.5(anomeric),98.1(anomeric),82.1,79.7,79.0,78.6,78.6,78.2,77.9,77.8,76.3,75.4,74.8,74.8,74.0,73.9,73.8,73.7,73.5,73.2,73.1,72.1,71.9,71.7,71.5,71.39,71.36,71.3,70.6,70.4,70.1,69.9,69.7,69.5,69.45,69.44,69.41,69.1,68.7,68.4,68.3,67.75,67.68,67.5,67.46,66.9,66.81,66.77,66.7,66.68,66.67,66.0,65.9,65.7,64.9,62.05,62.0,61.73,61.69,61.6,61.5,61.47,61.46,61.0,59.8,37.5,26.6,22.3,15.4.HR-ESI-MS (m/z):calcd for C9116072 [M+2H]2+ 1216.4455,found 1216.4287;C9116072K [M+2H+K]3+ 823.9514,found 823.9442.
<実施例2 ヘリコバクター・ピロリO6型の培養、不活化、及びリポポリサッカライドの抽出>
ヘリコバクター・ピロリO6型の培養は、まず、血液寒天培地プレートにて、7%COの雰囲気環境下、37℃下で72時間培養した。続いて、ブルセラブロス培地(ELITE-MEDIA)に移して7%COの雰囲気環境下、37℃下で72時間培養して菌液を得た。
ヘリコバクター・ピロリO6型の不活化は、1.7×1011CFU/mLの菌液50mLに、4%パラホルムアルデヒド5mLを加えて最終濃度を0.4%とした。続いて37℃下で、72時間インキュベートした。菌体を遠心分離により収集し、PBS(pH7.4)で2回洗浄し、最後にPBS(pH7.4)で5×1012CFU/mLになるまで希釈し、4℃で保存した。
ヘリコバクター・ピロリO6型のリポポリサッカライドは、フェノール・水法を用いて抽出した。具体的には、菌体を遠心分離により収集し、リン酸緩衝液(PBS、pH7.4)で2回洗浄し、沈殿させて湿重量を秤量した。菌体の湿重量の3倍の質量である無菌水を用いて再懸濁させ、菌体の懸濁液を得た。菌体の懸濁液を5回繰り返して凍結・融解した。等体積の90%フェノールと混合し、恒温水浴中で振とうした後、混合液を4℃に冷却し、遠心分離して上層の水相を吸い取った。続いて、等体積の無菌水を加え、恒温水浴中で振とうした後、4℃に冷却し、遠心分離して上澄み液を吸い取った。2つの上澄み液を混合し、これを、塩化第二鉄を用いる測定において紫色が生じなくなるまで、蒸留水にて透析し、凍結乾燥して保存した。
凍結乾燥したLPS粉末をTris-HCl(100mmol,pH8.0)に溶解し、DNase Iを最終濃度100μg/mlとなるように加え、RNase Aを最終濃度50μg/mlとなるように加えた。37℃下で一晩消化した後、100μg/mlのプロテイナーゼKを加え、2時間作用させた。その後、100℃の沸騰水中で10分間加熱して酵素を不活化し、4℃に冷却し、遠心分離して上澄み液を収集した。上澄み液に、水飽和フェノールを加えて均一に混合し、再度遠心分離し、澄み液を収集して透析、凍結乾燥を行った。最終濃度が85%になるまで、凍結乾燥粉末に無水エタノールを加え、-20℃下で一晩沈殿させた。遠心分離した後、上澄み液を捨て、沈殿、凍結乾燥を行い、重量を秤量した。得られた凍結乾燥粉末をH NMRにより測定したところ(図2)、炭素鎖における多糖を示す特徴的なピークが確認され、且つ化学シフト1.95において、N-アセチルグルコサミン(GlcNAc)を示す特徴的なピークが確認され、且つ化学シフト1.18において、フコース(Fucose-CH)を示す特徴的なピークが確認された。抽出したリポポリサッカライドは、SDS-PAGE電気泳動、銀染色(図3及び図4)を実施した結果、純度が良く、得られた該リポポリサッカライドの平均分子量の分布が29KDa以下の範囲に集中していることが分かった。
(ヘリコバクター・ピロリO:6血清型リポポリサッカライドの免疫実験)
1.8~2.2kgのウサギ(New Zealand)を、3匹からなる実験グループと、3匹からなる対照グループとの二グループに振り分けた。0日目に、実験グループのウサギ(New Zealand)に対しては、皮下の複数個所からの免疫注射により、リポポリサッカライドと完全フロイントアジュバントとからなる1:1混合乳液を500μL注射した。対照グループのマウスに対しては、PBSと完全フロイントアジュバントとからなる1:1混合乳液を500μL注射した。14日目と28日目に、完全フロイントアジュバントの代わりに、不完全フロイントアジュバントを用いて免疫強化を行った。実験グループのウサギ(New Zealand)1匹につき、1回あたりの抗原の注射量は、400μgのリポポリサッカライド抗原に相当する量であった。35日目のウサギ(New Zealand)の血清を採取し、ELISA検出を行った。
(ヘリコバクター・ピロリO:6血清型リポポリサッカライド抗血清のELISA検出)
0.05M CBS緩衝液(pH9.6)でLPSを20μg/mLになるまで希釈した後、100μL/ウェルのELISAウェルプレートを用いて4℃下で24時間固相化し、PBST(0.1%のTween-20を含むPBS)で3回洗浄し、叩いて水切りした。固相化後のELISAウェルプレートに、300μL/ウェルでブロッキング液(5%の脱脂牛乳を含むPBST)を加え、シーリングフィルムでプレートをシールし、25℃、6時間ブロッキングした。ブロッキング液を捨て、PBSTで3回洗浄し、叩いて水切りした。1%BSA-PBS(w/v)で希釈したそれぞれの勾配のウサギ血清を100μL/ウェルで固相化済みのウェルプレートを加えた。37℃で2時間インキュベートし、PBSTで4回洗浄し、叩いて水切りした。1:50,000に希釈したホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ標識ヤギ抗ウサギ二次抗体を100μL/ウェルで添加し、37℃で1時間インキュベートし、PBSTで4回洗浄し、叩いて水切りした。TMB発色液を200μL/ウェルで用い、37℃、遮光下でインキュベートし、発色が確認さされると、直ちに2MのHSOを50μL/ウェルで用いて終了させた。450nmにおける吸光度を測定した。図5に示す抗体の力価を得た。抗体の力価が最も高いウサギ血清を選び、糖チップのスクリーニングに用いた。ELISA検出により、ヘリコバクター・ピロリO6型LPSを注射したウサギ(New Zealand)の血清が、抽出されたLPSと結合可能なことが確認され、また、血清中の抗体の有効力価が1:10,000に達したことが確認された。
<実施例3 オリゴ糖化合物のヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における使用>
(オリゴ糖化合物とCRM-197との糖タンパク質コンジュゲートの製造)
ビス(p-ニトロフェニルアジペート)(PNP,26.33mg,67.8μmol)のDMSO/ピリジン溶液(1:1,25mL:0.25mL)に、トリエチルアミン(12μL,86μmol)を加え、室温下で5分間攪拌した。DMSO/ピリジン(1/1,0.1mL:0.1mL)に溶解したオリゴ糖化合物(1.6mg,2.26μmol)を滴下し、室温下で7時間撹拌して反応させた。原料が完全に反応したことをTLC検出により確認し、生成物を砂糖ステイン(0.1%(v/v)3-メトキシフェノール、2.5%(v/v)硫酸-エタノール)により確認した。反応混合物を凍結乾燥した。凍結乾燥の固体をクロロホルム(1mL)で6回洗浄し、オリゴ糖-PNPエステルを得た。限外ろ過チューブ内において、CRM197タンパク質(1mg,0.017μmol)を滅菌水(400μL)で3回洗浄し、さらにリン酸塩溶液(pH8.0,400μL)で1回洗浄した。洗浄したCRM197タンパク質をオリゴ糖-PNPエステルに加え、室温下で24時間撹拌しながら反応させた後、混合物を滅菌水及びリン酸塩溶液で洗浄し、糖タンパク質コンジュゲートを得た。得られた糖タンパク質コンジュゲートについて、MALDI-TOF/TOF-MS及びSDS-PAGEを用いて同定した。
(糖コンジュゲートの免疫実験)
6週齢のBalb/cマウス8匹を、5匹からなる実験グループと、3匹からなる対照グループとの二グループに振り分けた。0日目に、実験グループのマウスに対しては、皮下免疫注射により、糖コンジュゲートと完全フロイントアジュバントとの1:1混合乳液を100μL注射した。対照グループのマウスに対しては、PBSと完全フロイントアジュバントとの1:1混合乳液を100μL注射した。14日目と28日目に、完全フロイントアジュバントの代わりに、不完全フロイントアジュバントを用いて免疫強化を行った。実験グループのマウス1匹につき、1回あたりの抗原の注射量は、4μgの糖鎖抗原に相当する量であった。0日目、7日目、14日目、21日目、35日目に、マウスから血清を採取し、チップ検出を行った。
(オリゴ糖チップの構築とテスト)
化学的に合成したオリゴ糖抗原を、アミノ基含有結合手を介してチップの表面に固定した。オリゴ糖チップを用いて抗血清をインキュベートした後、これを、さらに二次抗体を用いてインキュベートした。
チップスキャナを用い、オリゴ糖フラグメントと抗体との結合を示す蛍光を観測できた。なお、この手法を採用すれば、オリゴ糖フラグメントと血清中の抗体との結合の強さを定量することができる。そのため、化学的に合成したオリゴ糖の量及び抗血清を節約することができるとともに、反応の結果を確認することができる。
(免疫原性研究における抗血清中抗体の検出プロセスへの、オリゴ糖チップの利用)
具体的には、以下のステップを含む。
(1)活性化を経たアミノ化スライドガラスに対して、バイオチップスポッターを用いてスポッティングした。スポッティングした後、26℃、55%の湿度で、一晩インキュベートした。
(2)次に、スライドガラスを溶液B(50nM NaHPO、100nM エタノールアミンの水溶液)に50℃で1時間浸漬した。スライドガラスを超純水で3回洗浄し、遠心分離して残留の水を除去した。
(3)3%BSA(w/v)のPBS溶液を使用し、4℃で一晩ブロッキングした。PBST(0.1%tweenを含むPBS)で1回洗浄し、PBSで2回洗浄し、遠心分離により水切りした。
(4)スライドガラスを16ウェル式インキュベーター(ProPlate)に入れた。1%BSA(w/v)のPBS溶液中に1:50で希釈したマウス血清サンプルを、1ウェルにつき、120μL加え、遮光下、ウェットボックス内において37℃下で、1時間インキュベートした。サンプルを取り除き、150μLのPBSTで3回洗浄した。
(5)1%BSA(w/v)のPBS溶液中に1:400で希釈した二次抗体を加え、遮光下、ウェットボックス内において37℃下で、45分間インキュベートした。二次抗体の溶液を取り除き、150μLのPBSTで3回洗浄した。16ウェル式インキュベーターを取り外し、超純水で洗浄した後、再度、超純水で15分間洗浄した。遠心分離して残留の水を除去した。チップスキャナでスキャンした。
(ヘリコバクター・ピロリO:6血清型合成オリゴ糖フラグメントの免疫原性の測定)
NHSスライドガラス(SurModics,DN01-0025)をバイオチップスポッター(江蘇瑞明生物科技有限公司)を用いてスポッティングした。スポッティングした後、26℃、55%の湿度で、一晩インキュベートした。次に、スライドガラスを溶液B(50nM NaHPO、100nM エタノールアミンの水溶液)に50℃で1時間浸漬した。スライドガラスを超純水で3回洗浄し、遠心分離して残留の水を除去した。3%BSA(w/v)のPBS溶液を使用し、4℃で一晩ブロッキングした。PBST(0.1%tweenを含むPBS)で1回洗浄し、PBSで2回洗浄し、遠心分離により水切りした。スライドガラスを16ウェル式インキュベーター(ProPlate)に入れた。1%BSA(w/v)のPBS溶液中に1:50で希釈したマウスの血清サンプルを、1ウェルにつき、120μL加え、遮光下、ウェットボックス内において37℃下で、1時間インキュベートした。サンプルを取り除き、150μLのPBSTで3回洗浄した。1%BSA(w/v)のPBS溶液中に1:400で希釈した二次抗体を加え、遮光下、ウェットボックス内において37℃下で、45分間インキュベートした。二次抗体の溶液を取り除き、150μLのPBSTで3回洗浄した。16ウェル式インキュベーターを取り外し、超純水で洗浄した後、再度、超純水で15分間洗浄した。遠心分離して残留の水を除去した。チップスキャナでスキャンした。図6に示す結果、すなわち、五炭糖3、五炭糖4、八炭糖6の蛍光強度が強かったことを示す結果を得た。この結果から分かるように、ヘリコバクター・ピロリO:6血清型から精製した多糖に対して生じた血清抗体は、α-(1→3)-ヘプトース鎖を含むフラグメント(五炭糖3、五炭糖4、八炭糖6)に対して、強い識別性、結合性を顕著に示したが、ルイス構造5、及び同様にα-(1→3)-ヘプトース鎖を含むトリデコース7に対しては識別できなかった。すなわち、ルイス構造が、抗体の、ヘプトースに対する免疫的識別を阻害したと考えられる。このように、α-(1→3)-ヘプトース鎖は重要な免疫エピトープであり、半合成糖質ワクチンにおける重要な抗原物質として使用することができる。

Claims (10)

  1. ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンの製造における、一般式(I)で示されるヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物の使用。
    Figure 2023510482000012
    (式中、RはH又は
    Figure 2023510482000013
    であり;*は、結合部位を示し;a=1~100;b=0~100;c=0~100;結合手を示すLinkerは、アミノ基含有結合手である-(CH-NHを含み;nは、結合手が、異なる炭素鎖長さを有しうることを表し、n=2~40。)
  2. aは1~5であることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  3. bは0~2であることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  4. cは0~2であることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  5. nは2~10であることを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  6. 前記ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物は、α-(1→3)-ヘプトース鎖を含むことを特徴とする、請求項1に記載の使用。
  7. 前記ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物は、以下の構造で示される化合物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の使用。
    Figure 2023510482000014
  8. 前記ヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物は、以下に示す手順で合成されることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の使用。
    Figure 2023510482000015
  9. 請求項1~7のいずれか一項に記載のヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物が、その構造中のアミノ基含有結合手を介してチップの表面に固定されていることを特徴とする、
    ヘリコバクター・ピロリに対するワクチンを製造するためのオリゴ糖チップ。
  10. 請求項1~7のいずれか一項に記載のヘプトース鎖含有オリゴ糖化合物を糖鎖抗原として用いた、
    ヘリコバクター・ピロリ感染の予防、治療のためのワクチン。
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