JP2023513720A - 感染症の治療又は発症を制限するためのポリペプチド、組成物、及びそれらの使用 - Google Patents
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- C12N2770/00011—Details
- C12N2770/20011—Coronaviridae
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- C12N2770/20034—Use of virus or viral component as vaccine, e.g. live-attenuated or inactivated virus, VLP, viral protein
Abstract
配列番号1~84、138~146、及び167~184からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含むポリペプチド、そのナノ粒子、関連するナノ粒子組成物、及び感染症を治療又は発症を制限するためのそれらの使用が本明細書に開示される。
Description
相互参照
本出願は、2020年2月14日に出願された米国仮出願第62/977,036号、2020年6月30日に出願された第63/046,159号、及び2020年8月11日に出願された第63/064,235号に対する優先権を主張し、それぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、2020年2月14日に出願された米国仮出願第62/977,036号、2020年6月30日に出願された第63/046,159号、及び2020年8月11日に出願された第63/064,235号に対する優先権を主張し、それぞれ、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
連邦政府による資金提供に関する記載
本発明は、国立衛生研究所(NIH)によって授与された助成金番号HHSN272201700059C及びR01GM120553の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
本発明は、国立衛生研究所(NIH)によって授与された助成金番号HHSN272201700059C及びR01GM120553の下で政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
配列表に関する記載
コンピュータ可読形態の配列表が、電子的提出によって本出願とともに提出され、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。配列表は、2021年2月11日に作成されたファイル名「20-1008-PCT_SeqList_ST25.txt」に含まれており、サイズは1077kbである。
コンピュータ可読形態の配列表が、電子的提出によって本出願とともに提出され、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。配列表は、2021年2月11日に作成されたファイル名「20-1008-PCT_SeqList_ST25.txt」に含まれており、サイズは1077kbである。
中国の武漢でこれまで知られていなかったウイルスが最近出現したことで、進行中のCOVID-19の世界的流行が発生し、2020年8月6日時点で18,700,000名を超える感染及び700,000名の死亡者を引き起こしている(WHO)。2020年1月までに急速なウイルス単離及び配列決定により、新たに出現した人獣共通病原体がSARS-CoVと密接に関連するコロナウイルスであることが明らかになり、そのためSARS-CoV-2と名付けられた。SARS-CoV-2は、ナカキクガシラコウモリ(Rhinolophus affinis)から近縁のRaTG13ウイルスが分離されたこと、及びレーキクガシラコウモリ(Rhinolophus malayanus)のメタゲノミクス解析でRmYN02ゲノム配列が同定されたことに基づいて、コウモリに由来すると考えられており、どちらも中国の雲南省からのものである。
一態様では、本開示は、配列番号1~84、138~146、及び167~184からなる群より選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、式中、X1は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択であり、存在してもよいか、又は任意選択の残基の一部若しくは全てが存在しなくてもよい、ポリペプチドを提供する。様々な特定の実施形態では、ポリペプチドは、配列番号1~12及び142~151からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むか、配列番号1~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むか、又は配列番号1又は5からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む。別の実施形態では、本開示は、複数のそのようなポリペプチドを含むナノ粒子を提供する。
別の態様では、本開示は、
(a)複数の第1の集合体であって、各第1の集合体は複数の同一の第1のタンパク質を含む複数の第1の集合体と、
(b)複数の第2の集合体であって、各第2の集合体は複数の第2のタンパク質を含む複数の第2の集合体と、を含むナノ粒子であって、
第1のタンパク質のアミノ酸配列は、第2のタンパク質の配列とは異なり、ここで、複数の第1の集合体は、複数の第2の集合体と非共有結合的に相互作用して、ナノ粒子を形成し、ナノ粒子は、少なくとも1つの第2のタンパク質に存在する、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分をその表面に提示する。一実施形態では、第2のタンパク質は、配列番号85~124又は185~193からなるか、又は配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含み、少なくとも1つの第2のタンパク質のX1は、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を含み、X2は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択である。別の実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、SARS-CoV-2由来の、スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)アミノ酸配列、S1サブユニットアミノ酸配列、S2サブユニットアミノ酸配列、S1受容体結合ドメイン(RBD)アミノ酸配列、及び/又はN末端に対するドメイン(NTD)アミノ酸配列に対して、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列、又はそのバリアント若しくはホモログを含む。更なる実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、65%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125~137からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含む。更なる実施形態では、第1のタンパク質は、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもよく、又は任意の残基の一部又は全部が存在しなくてもよい。
(a)複数の第1の集合体であって、各第1の集合体は複数の同一の第1のタンパク質を含む複数の第1の集合体と、
(b)複数の第2の集合体であって、各第2の集合体は複数の第2のタンパク質を含む複数の第2の集合体と、を含むナノ粒子であって、
第1のタンパク質のアミノ酸配列は、第2のタンパク質の配列とは異なり、ここで、複数の第1の集合体は、複数の第2の集合体と非共有結合的に相互作用して、ナノ粒子を形成し、ナノ粒子は、少なくとも1つの第2のタンパク質に存在する、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分をその表面に提示する。一実施形態では、第2のタンパク質は、配列番号85~124又は185~193からなるか、又は配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含み、少なくとも1つの第2のタンパク質のX1は、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を含み、X2は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択である。別の実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、SARS-CoV-2由来の、スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)アミノ酸配列、S1サブユニットアミノ酸配列、S2サブユニットアミノ酸配列、S1受容体結合ドメイン(RBD)アミノ酸配列、及び/又はN末端に対するドメイン(NTD)アミノ酸配列に対して、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列、又はそのバリアント若しくはホモログを含む。更なる実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、65%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125~137からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含む。更なる実施形態では、第1のタンパク質は、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもよく、又は任意の残基の一部又は全部が存在しなくてもよい。
様々な他の態様において、本開示は、本明細書に開示される複数のナノ粒子を含む組成物、本明細書に開示されるポリペプチドをコードするmRNA等の核酸分子、適切な制御配列に作動可能に連結された本明細書に開示される核酸分子を含む発現ベクター、本明細書に開示される、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、及び/又は発現ベクターを含む細胞、並びに本明細書に開示される、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、発現ベクター、及び/又は細胞を含む医薬組成物、キット、及びワクチンを提供する。
別の態様では、本開示は、SARS-CoV-2感染症の治療又は発症を制限する方法を提供し、本明細書に開示される、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンを、感染症の治療又は発症を制限するのに有効な量で、それを必要とする対象に投与することを含む。
引用される全ての参考文献は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本出願では、別途記載されない限り、用いられる技術は、いくつかの周知の文献のいずれかに見出すことができる。例えば、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Sambrook,et al.,1989,Cold Spring Harbor Laboratory Press),Gene Expression Technology(Methods in Enzymology,Vol.185,edited by D.Goeddel,1991.Academic Press,San Diego,CA),´´Guide to Protein Purification´´ in Methods in Enzymology(M.P.Deutshcer,ed.,(1990)Academic Press,Inc.);PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications(Innis,et al.1990.Academic Press,San Diego,CA),Culture of Animal Cells:A Manual of Basic Technique,2nd Ed.(R.I.Freshney.1987.Liss,Inc.New York,NY),Gene Transfer and Expression Protocols,pp.109-128,ed.E.J.Murray,The Humana Press Inc.,Clifton,N.J.),and the Ambion 1998 Catalog(Ambion,Austin,TX).
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈からそうでないことが明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書で使用される場合、「約」は、記載されるパラメータの+/-5%を意味する。
本明細書で使用される場合、アミノ酸残基は以下のように省略される。アラニン(Ala;A)、アスパラギン(Asn;N)、アスパラギン酸(Asp;D)、アルギニン(Arg;R)、システイン(Cys;C)、グルタミン酸(Glu;E)、グルタミン(Gln;Q)、グリシン(Gly;G)、ヒスチジン(His;H)、イソロイシン(Ile;I)、ロイシン(Leu;L)、リジン(Lys;K)、メチオニン(Met;M)、フェニルアラニン(Phe;F)、プロリン(Pro;P)、セリン(Ser;S)、スレオニン(Thr;T)、トリプトファン(Trp;W)、チロシン(Tyr;Y)、及びバリン(Val;V)。
本開示の任意の態様の全ての実施形態は、文脈からそうでないことが明確に示されない限り、組み合わせて使用することができる。
文脈上明らかに必要でない限り、発明を実施するための形態及び特許請求の範囲全体を通して、「含む(comprise)」、「含んでいる(comprising)」等の語は、排他的意味の対語としての包括的意味、又は網羅的意味で、すなわち、「含むがそれらに限定されない」の意味で解釈されたい。単数又は複数を使用する語は、それぞれ、複数、単数も含む。更に、「本明細書における(herein)」、「上に(above)」、及び「以下に(below)」という語、並びに類似の意味の語は、本出願で使用される場合、全体としての本出願を指すものであり、本出願のいかなる特定の部分を指すものではない。
第1の態様では、本開示は、配列番号1~84、138~146、及び167~184からなる群より選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、式中、X1は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択であり、存在してもよいか、又は任意選択の残基の一部若しくは全てが存在しなくてもよい、ポリペプチドを提供する。
以下の実施例に示されるように、この態様のポリペプチドを使用して、SARS-CoV-2に対する強力で防御的な抗体応答を誘発する自己集合タンパク質ナノ粒子免疫原を生成することができる。ナノ粒子ワクチンは、5分の1低い用量にもかかわらず、融合前に安定化されたS外部ドメイン三量体よりも約10倍高い中和抗体力価を誘導する。ナノ粒子免疫原によって誘発された抗体は、複数の異なるエピトープを標的とすることから、変異を容易に回避することに感受性ではなく、回復期のヒト血清よりも有意に低い結合:中和比を示すため、ワクチン関連の増強された呼吸器疾患のリスクが最小限に抑えられる可能性があることが示唆される。
>HexaPro-12GS-He-I5350A*-His:
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RBD-noRpk-50Aバリアント
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>SARS-CoV-2 RBD_K417N_E484K_N501Y_16GS-he-I53-50A*-His(南アフリカ)
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>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_Brazil-ver_K417T_E484K_N501Y(ブラジル):
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>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_E484K:
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>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_L452R:
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>SARS-CoV-2 RBD_N501Y_16GS-he-I53-50A*-His(UK):
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTYGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号147)
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>SARS-CoV-2 RBD_K417N_E484K_N501Y_16GS-he-I53-50A*-His(南アフリカ)
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGNIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVKGFNCYFPLQSYGFQPTYGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号148)
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>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_Brazil-ver_K417T_E484K_N501Y(ブラジル):
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGTIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVKGFNCYFPLQSYGFQPTYGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号149)
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>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_E484K:
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVKGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号150)
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVKGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号150)
>SARS-CoV-2_RBD-noRpk_16GS_I53-50A*_L452R:
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYRYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号151)
(MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVA)RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYRYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(GGSGGSGSGGSGGSGSEKAAKAEEAAR)KMEELFKKHKIVAVLRANSVEEAIEKAVAVFAGGVHLIEITFTVPDADTVIKALSVLKEKGAIIGAGTVTSVEQARKAVESGAEFIVSPHLDEEISQFAKEKGVFYMPGVMTPTELVKAMKLGHTILKLFPGEVVGPQFVKAMKGPFPNVKFVPTGGVNLDNVAEWFKAGVLAVGVGSALVKGTPDEVREKAKAFVEKIRGATE(GGSHHHHHHHH)(配列番号151)
様々な実施形態において、ポリペプチドは、配列番号1~12及び142~151からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む。様々な他の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号1~8からなる群、又は配列番号1~4、配列番号5~8からなる群、又は配列番号1及び5からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含み、例示的な実施形態として以下の例で提供される。
本出願全体を通して使用される場合、「ポリペプチド」という用語は、その最も広い意味で使用されて、正規アミノ酸及び非正規アミノ酸を含む、サブユニットD又はLアミノ酸の配列を指す。本明細書に記載のポリペプチドは、化学合成又は組換え発現させることができる。ポリペプチドは、ペグ化、HES化、PAS化、グリコシル化によって等、他の化合物に結合させてインビボでの半減期の増加を促進し得、あるいはFc融合として、又は脱免疫化変異体で生成し得る。そのような結合は、共有結合又は非共有結合であることができ、当業者によって理解される。
第2の態様では、本開示は、本開示の第1の態様の任意の実施形態又は実施形態の組合わせによる複数のポリペプチドを含むナノ粒子を提供する。この態様では、複数(2、3、4、5、10、20、25、50、60、100、又はそれを超える)の本開示の第1の態様のポリペプチドは、任意の適切なナノ粒子中に存在する。
本開示の任意の実施形態又は態様のナノ粒子は、直径約10nm~約100nmを含むがこれらに限定されない、意図する用途に適した任意のサイズであり得る。
第3の態様では、本開示は、
(a) 複数の第1の集合体であって、各第1の集合体は複数の同一の第1のタンパク質を含む複数の第1の集合体と、
(b) 複数の第2の集合体であって、各第2の集合体は複数の第2のタンパク質を含む複数の第2の集合体と、を含むナノ粒子を提供し、
第1のタンパク質のアミノ酸配列は、第2のタンパク質の配列とは異なり、
複数の第1の集合体は、複数の第2の集合体と非共有結合的に相互作用して、ナノ粒子を形成し、
ナノ粒子は、その表面上に、少なくとも1つの第2のタンパク質に存在するSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を提示する。
(a) 複数の第1の集合体であって、各第1の集合体は複数の同一の第1のタンパク質を含む複数の第1の集合体と、
(b) 複数の第2の集合体であって、各第2の集合体は複数の第2のタンパク質を含む複数の第2の集合体と、を含むナノ粒子を提供し、
第1のタンパク質のアミノ酸配列は、第2のタンパク質の配列とは異なり、
複数の第1の集合体は、複数の第2の集合体と非共有結合的に相互作用して、ナノ粒子を形成し、
ナノ粒子は、その表面上に、少なくとも1つの第2のタンパク質に存在するSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を提示する。
この態様では、ナノ粒子は、第1及び第2の集合体の非共有相互作用によって形成される三次元構造を形成する。複数(2、3、4、5、6、又はそれを超える)の第1のポリペプチドが自己集合して第1の集合体を形成し、複数(2、3、4、5、6、又はそれを超える)の第2のポリペプチドが自己集合して、第2の集合体を形成する。個々の自己集合タンパク質の非共有相互作用により、第1のタンパク質が第1の集合体に自己集合し、第2のタンパク質が第2の集合体に自己集合する。次いで、これらの第1及び第2の集合体の複数が界面を介して非共有結合的に自己集合して、ナノ粒子を生成する。第1の集合体における第1のポリペプチドの数は、第2の集合体における第2のポリペプチドの数と同じであっても異なっていてもよい。本開示のナノ粒子は、四面体、八面体、二十面体、十二面体、及びそれらの切断型を含むがこれらに限定されない、意図する用途に適した任意の形状及び/又は対称性を有することができる。例示的な一実施形態では、各第1の集合体は五量体であり、各第2の集合体は三量体である。
ナノ粒子への第1及び第2の集合体の集合体はランダムではないが、様々な集合体間の非共有相互作用(例えば、水素結合、静電気、ファンデルワールス、疎水性等)(すなわち、第1の集合体間、第2の集合体間、並びに第1及び第2の集合体間の相互作用の累積効果)によって決定される。その結果、本開示のナノ粒子は、高度に秩序化された構造を有するナノ粒子に第1及び第2の集合体を配向させる、対称的に繰り返される非天然の非共有結合のタンパク質-タンパク質界面を含む。ナノ粒子の形成は、第1及び第2の集合体の非共有相互作用によるものであるが、いくつかの実施形態では、一旦形成されると、ナノ粒子は、第1の集合体及び第2の集合体中のタンパク質間の共有結合によって安定化され得る。ジスルフィド結合及びイソペプチド結合を含むがこれらに限定されない任意の適切な共有結合を使用することができる。
本開示の集合体を生成するのに適した第1のタンパク質及び第2のタンパク質は、所与のナノ粒子に適した任意の長さであり得る。第1のタンパク質及び第2のタンパク質は、長さが30~250アミノ酸であり得る。
一実施形態では、第2のタンパク質は、配列番号85~124又は185~193(表2)からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含み、少なくとも1つの第2のタンパク質のX1は、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を含み、X2は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択である。任意選択の残基が存在してもよいし、任意選択の残基の一部(すなわち、1、2、3、4、5、6、又はそれを超える)又は全てが存在しなくてもよい。
この第3の態様の様々な実施形態では、第2のタンパク質は、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含む。様々な他の実施形態において、ポリペプチドは、配列番号85~88からなる群、又は配列番号85~86からなる群、又は配列番号85から選択されるアミノ酸配列を含み、例示的な実施形態として以下の例で提供される。
この第3の態様のナノ粒子は、少なくとも1つの第2のタンパク質に存在するSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分をその表面に示す。一実施形態では、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分は、少なくとも1つの第2のタンパク質との融合タンパク質として存在し、それは、ナノ粒子中の単一の第2のタンパク質上に存在し得る(ナノ粒子上に単一のコピーとして存在する)か、又はナノ粒子中に存在する複数の第2のタンパク質中に存在し得る。様々な実施形態において、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログは、ナノ粒子の第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%に存在する。
これらの融合タンパク質では、第2のタンパク質をSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログに直接結合させるか、又は第2のタンパク質及びSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログをリンカーを使用して結合させることができる。本開示を通して使用されるように、リンカーは、2つのポリペプチドを共有結合するために使用される短い(例えば、2~30)アミノ酸配列である。本明細書に開示されるものを含むがこれらに限定されない、任意の適切なリンカー配列を使用することができる。
任意の適切なSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログを使用することができる。この第3の態様の一実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、SARS-CoV-2由来の、スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)アミノ酸配列、S1サブユニットアミノ酸配列、S2サブユニットアミノ酸配列、S1受容体結合ドメイン(RBD)アミノ酸配列、及び/又はN末端に対する同一性ドメイン(NTD)アミノ酸配列に対して、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列、又はそのバリアント若しくはホモログを含む。
様々な更なる実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、65%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125~137からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含む。
RFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST (RBD)(配列番号125)
ETGTRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKST(RBD)(配列番号126)
QCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPSGAGSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIK(スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)(配列番号127)
(ETGT)QCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPSGAGSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIK(スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)(存在していても、していなくてもよい、括弧内のシグナルペプチドに関連するN末端リンカーを含む))(配列番号128)
MGILPSPGMPALLSLVSLLSVLLMGCVAETGTQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPSGAGSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSFIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGAALQIPFAMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTASALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQYIK(配列番号129)muホスファターゼシグナルペプチドであり、ETGTはシグナルペプチドの切断後にレムナントとして残る
(MFVFLVLLPLVSSQC)VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQ(配列番号130)
(MFVFLVLLPLVSSQC)VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHT(配列番号131)
(QC)VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQ(配列番号132)
(QC)VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHT(配列番号133)
VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQ(配列番号134)
VNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHT(配列番号135)
ETCTQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHTSPDVDLGDISGINASVVNIQKEIDRLNEVAKNLNESLIDLQELGKYEQ(配列番号136)
ETCTQCVNLTTRTQLPPAYTNSFTRGVYYPDKVFRSSVLHSTQDLFLPFFSNVTWFHAIHVSGTNGTKRFDNPVLPFNDGVYFASTEKSNIIRGWIFGTTLDSKTQSLLIVNNATNVVIKVCEFQFCNDPFLGVYYHKNNKSWMESEFRVYSSANNCTFEYVSQPFLMDLEGKQGNFKNLREFVFKNIDGYFKIYSKHTPINLVRDLPQGFSALEPLVDLPIGINITRFQTLLALHRSYLTPGDSSSGWTAGAAAYYVGYLQPRTFLLKYNENGTITDAVDCALDPLSETKCTLKSFTVEKGIYQTSNFRVQPTESIVRFPNITNLCPFGEVFNATRFASVYAWNRKRISNCVADYSVLYNSASFSTFKCYGVSPTKLNDLCFTNVYADSFVIRGDEVRQIAPGQTGKIADYNYKLPDDFTGCVIAWNSNNLDSKVGGNYNYLYRLFRKSNLKPFERDISTEIYQAGSTPCNGVEGFNCYFPLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSFELLHAPATVCGPKKSTNLVKNKCVNFNFNGLTGTGVLTESNKKFLPFQQFGRDIADTTDAVRDPQTLEILDITPCSFGGVSVITPGTNTSNQVAVLYQDVNCTEVPVAIHADQLTPTWRVYSTGSNVFQTRAGCLIGAEHVNNSYECDIPIGAGICASYQTQTNSPGSASSVASQSIIAYTMSLGAENSVAYSNNSIAIPTNFTISVTTEILPVSMTKTSVDCTMYICGDSTECSNLLLQYGSFCTQLNRALTGIAVEQDKNTQEVFAQVKQIYKTPPIKDFGGFNFSQILPDPSKPSKRSPIEDLLFNKVTLADAGFIKQYGDCLGDIAARDLICAQKFNGLTVLPPLLTDEMIAQYTSALLAGTITSGWTFGAGPALQIPFPMQMAYRFNGIGVTQNVLYENQKLIANQFNSAIGKIQDSLSSTPSALGKLQDVVNQNAQALNTLVKQLSSNFGAISSVLNDILSRLDPPEAEVQIDRLITGRLQSLQTYVTQQLIRAAEIRASANLAATKMSECVLGQSKRVDFCGKGYHLMSFPQSAPHGVVFLHVTYVPAQEKNFTTAPAICHDGKAHFPREGVFVSNGTHWFVTQRNFYEPQIITTDNTFVSGNCDVVIGIVNNTVYDPLQPELDSFKEELDKYFKNHT(配列番号137)
特定の一実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含み、SARS-CoV-2 RBDは、以下の例で、例示的な実施形態として提供される。様々な実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、K90N、K90T、G119S、Y126F、T151I、E157K、E157A、S167P、N174Y、及びL125Rからなる群から選択される配列番号125に対して、1、2、3、4、5、6、7、又は8つの位置全てにおいて、変異を含み、以下の自然に発生する変異又は変異の組合わせ、
N174Y(UKバリアント);
K90N/E157K/N174Y(南アフリカバリアント);
K90N又はT/E157K/N174Y(ブラジルバリアント);又は
L125R(LAバリアント)のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されない。
N174Y(UKバリアント);
K90N/E157K/N174Y(南アフリカバリアント);
K90N又はT/E157K/N174Y(ブラジルバリアント);又は
L125R(LAバリアント)のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されない。
これらの天然に存在するバリアントのアミノ酸残基の番号付けは、配列番号125内の位置に基づいているが、一般に、スパイクタンパク質の残基番号に基づいて記述されている(すなわち、スパイクのK417=RBDのK90;スパイクのG446=RBDのG119;スパイクのL452=RBDのL125;スパイクのY453=RBDのY126;スパイクのT478=RBDのT151;スパイクのE484=RBDのE157;スパイクのS494=RBDのS167;スパイクのN501=RBDのN174である)。
様々な更なる実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%におけるX1が、L18F、T20N、P26S、残基69-70の欠失、D80A、D138Y、R190S、D215G、K417N、K417T、G446S、L452R、Y453F、T478I、E484K、S494P、N501Y、A570D、D614G、H655Y、P681H、A701V、T716Lからなる群から選択される配列番号130に対して、1、2、3、4、5、6、7、又は8つの位置全てにおいて、変異を含み、以下の天然に存在する変異又は変異の組合わせ、
場合により、残基69~70、A570D、D614G、P681H、及び/又はT716Lの1つ又は両方の1、2、3、4、又は5個の欠失を更に含むN501Y(UKバリアント);
L18F、D80A、D215G、D614G、及び/又はA701Vの1、2、3、4、又は5個を任意に更に含むK417N/E484K/N501Y(南アフリカバリアント);
L18F、T20N、P26S、D138Y、R190S、D614G、及び/又はH655Y(ブラジル変異体)のうちの1、2、3、4、又は5つを任意に更に含む、K417N又はT/E484K/N501Y;又は
L452R(LAバリアント)のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されない。
場合により、残基69~70、A570D、D614G、P681H、及び/又はT716Lの1つ又は両方の1、2、3、4、又は5個の欠失を更に含むN501Y(UKバリアント);
L18F、D80A、D215G、D614G、及び/又はA701Vの1、2、3、4、又は5個を任意に更に含むK417N/E484K/N501Y(南アフリカバリアント);
L18F、T20N、P26S、D138Y、R190S、D614G、及び/又はH655Y(ブラジル変異体)のうちの1、2、3、4、又は5つを任意に更に含む、K417N又はT/E484K/N501Y;又は
L452R(LAバリアント)のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されない。
当業者によって理解されるように、X1は、配列番号125のアミノ酸配列(又は任意の他の開示された抗原)と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列がと同一であり、それは、アミノ又はカルボキシ末端に追加のアミノ酸を含み得る。したがって、例えば、X1が、配列番号125のアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列がと同一である場合、X1は、配列番号126のアミノ酸配列を含み得、配列番号126のアミノ酸配列は、配列番号125と比較して、そのN末端に追加のアミノ酸を含む。
更なる実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、K90N、K90T、E157K、及びN174Yからなる群から選択される、配列番号125に対する、1、2、3、又は4つの変異全てを含む。
複数の第2の集合体は、合計で単一のSARS-CoV-2抗原を含んでもよく、又は2つ以上の異なるSARS-CoV-2抗原を含んでもよい。一実施形態では、合計で複数の第2の集合体は、2、3、4、5、6、7、8、又はそれを超える異なるSARS-CoV-2抗原を含む。1つの例示的なそのような実施形態では、複数の第2の集合体は、配列番号1~84のいずれか1つのアミノ酸配列を含む、合計で2、3、4、5、6、7、8、又はそれを超えるポリペプチドを含む。
一実施形態では、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列を含む。別の実施形態では、第2のタンパク質の100%におけるX1は、配列番号125のアミノ酸配列を含み、全ての第2のタンパク質は同一である。
更なる実施形態では、全ての第2の集合体は、配列番号1~84のいずれか1つのアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含む。別の実施形態では、全ての第2のタンパク質は、配列番号1~84のいずれか1つのアミノ酸配列を含む。
ナノ粒子は、複数の同一の第1のタンパク質を含む。一実施形態では、第1のタンパク質は、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもよく、又は任意の残基一部(すなわち、1、2、3、4、5、6、又はそれを超える)又は全部が存在しなくてもよい。特定の実施形態では、第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一なアミノ酸配列を含む。
I53-50-v4五量体構成要素
(MGSSHHHHHHSSGLVPRGSEQKLISEEDLGS)NQHSQKDQETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRKIGGERFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAKTGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GSLEGS)(配列番号156)
(MGSSHHHHHHSSGLVPRGSEQKLISEEDLGS)NQHSQKDQETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRKIGGERFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAKTGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GSLEGS)(配列番号156)
I53-50-v1五量体構成要素B
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAEIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSKAHTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号157)
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAEIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSKAHTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号157)
I53-50-v2五量体構成要素B
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号158)
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号158)
I53-50-v3五量体構成要素B
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号159)
(M)NQHSHKDHETVRIAVVRARWHAFIVDACVSAFEAAMRDIGGDRFAVDVFDVPGAYEIPLHARTLAETGRYGAVLGTAFVVNGGIYRHEFVASAVIDGMMNVQLDTGVPVLSAVLTPHNYDKSNAKTLLFLALFAVKGMEAARACVEILAAREKIAA(GS)(配列番号159)
例示的な実施形態では、第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含む。様々な更なるそのような実施形態では、第2の集合体の少なくとも1つ又は複数(20%、33%、40%、50%、75%等)は、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含むか、又は全ての第2の集合体は、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含む。
特定の一実施形態において、
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号85のアミノ酸配列を含み、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性を含む。
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号85のアミノ酸配列を含み、第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性を含む。
特定の他の実施形態において、
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号85のアミノ酸配列を含み、第2のタンパク質の少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性のアミノ酸配列を含む。
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号85のアミノ酸配列を含み、第2のタンパク質の少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1は、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性のアミノ酸配列を含む。
更なる特定の実施形態において、
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号1~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む。
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号1~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む。
特定の一実施形態において、
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む。
(a) 第1のタンパク質は、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質は、配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む。
本開示は更に、本開示の任意の実施形態又は実施形態の組合わせの複数のナノ粒子を含む組成物を提供する。一実施形態では、組成物は、上に開示した特定の実施形態の複数のナノ粒子を含む。
第4の態様では、本開示は、本開示のポリペプチド又は融合タンパク質をコードする核酸を提供する。核酸配列は、RNA(mRNA等)又はDNAを含み得る。そのような核酸配列は、ポリA配列、修飾コザック配列、及びエピトープタグをコードする配列、輸送シグナル、及び分泌シグナル、核局在化シグナル、及び細胞膜局在化シグナルを含むがこれらに限定されない、コードされたタンパク質の発現及び/又は精製を促進するために有用な追加の配列を含み得る。本明細書の教示に基づいて、どの核酸配列が本発明のタンパク質をコードするかは、当業者には明らかであろう。
第5の態様では、本開示は、好適な制御配列に機能的に連結された本開示の任意の実施形態又は実施形態の組合わせの単離された核酸を含む発現ベクターを提供する。「発現ベクター」は、核酸コード領域又は遺伝子を、遺伝子産物の発現をもたらすことができる任意の制御配列と機能可能に連結するベクターを含む。本開示の核酸配列に作動可能に連結された「制御配列」は、核酸分子の発現をもたらすことができる核酸配列である。制御配列はそれらがその発現を指示するように機能する限り、核酸配列と隣接する必要はない。したがって、例えば、介在性で翻訳されないが転写される配列がプロモーター配列と核酸配列との間に存在し、プロモーター配列は依然コード配列に「作動可能に連結された」とみなされ得る。他のそのような制御配列には、ポリアデニル化シグナル、終結シグナル、及びリボソーム結合部位が含まれるが、これらに限定されない。そのような発現ベクターは、プラスミド及びウイルスベースの発現ベクターを含むがこれらに限定されない、当技術分野で公知の任意のタイプのものであり得る。哺乳動物系において開示される核酸の発現を促進するために使用される制御配列は、構成的(限定されないが、CMV、SV40、RSV、アクチン、EFを含む様々なプロモーターのいずれかによって促進される)又は誘導性(限定されないが、テトラサイクリン、エクジソン、ステロイド応答性を含む多数の誘導性プロモーターのいずれかによって促進される)であり得る。
第6の態様では、本開示は、本開示の任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、及び/又は発現ベクターを含む細胞を提供し、細胞は、哺乳動物細胞等、原核細胞又は真核細胞のいずれかであり得る。一実施形態では、細胞は、本開示の核酸又は発現ベクターで一過性又は安定的にトランスフェクトされ得る。原核細胞及び真核細胞への発現ベクターのそのようなトランスフェクションは、当技術分野で知られている任意の技術によって達成することができる。本発明によるポリペプチドを産生する方法は、本発明の追加的な部分である。この方法は、(a)本発明のこの態様に従って、ポリペプチドの発現を促進する条件下で、宿主を培養するステップと、(b)任意に、発現されたポリペプチドを回収するステップと、を含む。
第7の態様において、本開示は
(a) 本明細書の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、発現ベクター、及び/又は細胞と、
(b)薬学的に許容される担体と、を含む、医薬組成物/ワクチンを提供する。
(a) 本明細書の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、発現ベクター、及び/又は細胞と、
(b)薬学的に許容される担体と、を含む、医薬組成物/ワクチンを提供する。
以下の例に示すように、ナノ粒子免疫原は、SARS-CoV-2に対する強力で防御的な抗体応答を誘発する。本開示のナノ粒子ワクチンは、5分の1よりも低い用量にもかかわらず、融合前安定化S外部ドメイン三量体よりもおよそ10倍高い中和抗体力価を誘導する。ナノ粒子免疫原によって誘発された抗体は、複数の異なるエピトープを標的とすることから、変異を容易に回避することに感受性ではなく、回復期のヒト血清よりも有意に低い結合:中和比を示すため、ワクチン関連の増強された呼吸器疾患のリスクが最小限に抑えられる可能性があることが示唆される。
医薬組成物/ワクチンは、(a)凍結乾燥保護剤、(b)界面活性剤、(c)増量剤、(d)張度調整剤、(e)安定剤、(f)防腐剤、及び/又は(g)緩衝剤を更に含み得る。一部の実施形態において、医薬組成物中の緩衝剤は、トリス緩衝剤、ヒスチジン緩衝剤、ホスフェート緩衝剤、シトレート緩衝剤、又はアセテート緩衝剤である。組成物は、凍結乾燥保護剤、例えば、スクロース、ソルビトール、又はトレハロースも含み得る。ある特定の実施形態において、組成物は、保存剤、例えば、塩化ベンザルコニウム、ベンゼトニウム、クロロヘキシジン、フェノール、m-クレゾール、ベンジルアルコール、メチルパラベン、プロピルパラベン、クロロブタノール、o-クレゾール、p-クレゾール、クロロクレゾール、硝酸フェニル水銀、チメロサール、安息香酸、及びこれらの様々な混合物を含む。他の実施形態において、組成物は、グリシンのような増量剤を含む。更に他の実施形態において、組成物は、界面活性剤、例えば、ポリソルベート-20、ポリソルベート-40、ポリソルベート-60、ポリソルベート-65、ポリソルベート-80、ポリソルベート-85、ポロキサマー-188、モノラウリン酸ソルビタン、モノパルミチン酸ソルビタン、モノステアリン酸ソルビタン、モノオレイン酸ソルビタン、トリラウリン酸ソルビタン、トリステアリン酸ソルビタン、ソルビタントリオレアスト(sorbitan trioleaste)、又はこれらの組合わせを含む。組成物はまた、張度調整剤、例えば、製剤をヒトの血液と実質的に等張又は等浸透圧にする化合物を含み得る。例示的な張度調整剤には、スクロース、ソルビトール、グリシン、メチオニン、マンニトール、デキストロース、イノシトール、塩化ナトリウム、アルギニン、及び塩酸アルギニンが含まれる。他の実施形態では、組成物は、安定剤、例えば、凍結乾燥又は液体形態のナノ構造の化学的及び/又は物理的不安定性を実質的に防止又は低減する分子を更に含む。例示的な安定剤には、スクロース、ソルビトール、グリシン、イノシトール、塩化ナトリウム、メチオニン、アルギニン、及び塩酸アルギニンが挙げられる。
ナノ粒子は、組成物中の唯一の活性剤であってもよく、又は組成物は、免疫系を一般的に刺激し、免疫応答全体を改善するためのアジュバントを含むがこれに限定されない、意図された用途に適した1つ又は複数の他の薬剤を更に含んでもよい。任意の適切なアジュバントを使用することができる。「アジュバント」という用語は、抗原に対する免疫応答を増強する化合物又は混合物を指す。例示的なアジュバントには、Adju-Phos(商標)、Adjumer(商標)、アルブミン-ヘパリン微粒子、Algal Glucan、Algammulin、ミョウバン、抗原製剤、AS-2アジュバント、自己樹状細胞、自己PBMC、Avridine(商標)、B7-2、BAK、BAY R1005、ブピバカイン、ブピバカイン-HCl、BWZL、カルシトリオール、リン酸カルシウムゲル、CCR5ペプチド、CFA、コレラホロトキシン(CT)及びコレラ毒素Bサブユニット(CTB)、コレラ毒素A1サブユニット-タンパク質A D-フラグメント融合タンパク質、CpG、CRL1005、サイトカイン含有リポソーム、D-ムラパルミチン、DDA、DHEA、ジフテリアトキソイド、DL-PGL、DMPC、DMPG、DOC/ミョウバン複合体、鶏痘、フロイント完全アジュバント、ガンマイヌリン、ゲルブアジュバント、GM-CSF、GMDP、hGM-CSF、hIL-12(N222L)、hTNF-α、IFA、pcDNA3のIFN-γ、IL-12DNA、IL-12プラスミド、IL-12/GMCSFプラスミド(Sykes)、pcDNA3のIL-2、IL-2/Igプラスミド、IL-2/Igタンパク質,IL-4、pcDNA3のIL-4、Imiquimod(商標)、ImmTher(商標)、共刺激分子に対する抗体を含む免疫リポソーム、インターフェロン-γ、インターロイキン-1β、インターロイキン-12、インターロイキン-2、インターロイキン-7、ISCOM(s)(商標)、Iscoprep7.0.3(商標)、Keyhole Limpet Hemocyanin、脂質ベースのアジュバント、リポソーム、Loxoribine、LT(R192G)、LT-OA又はLT Oralアジュバント、LT-R192G、LTK63、LTK72、MF59、MONTANIDE ISA51、MONTANIDE ISA720、MPL.TM、MPL-SE、MTP-PE、MTP-PEリポソーム、ムラメチド、ムラパルミチン、NAGO、nCT天然コレラ毒素、非-イオン性界面活性剤小胞、コレラ毒素mCT-E112Kの非毒性変異体E112K、p-ヒドロキシ安息香酸メチルエステル、pCIL-10、pCIL12、pCMVmCAT1、pCMVN、ペプトマー-NP、プレウラン、PLG、PLGA、PGA、及びPLA、プルロニックL121、PMMA、PODDS(商標)、ポリrA:ポリrU、ポリソルベート80、タンパク質コクリエート、QS-21、QuadriAサポニン、Quil-A、リヒドラジェルHPA、リヒドラジェルLV、RIBI、リビライクアジュバントシステム(MPL、TMD、CWS)、S-28463、SAF-1、Sclavoペプチド、センダイプロテオリポソーム、センダイ含有脂質マトリックス、スパン85、スペコール、スクワラン1、スクワレン2、ステアリルチロシン、破傷風トキソイド(TT)、Theramide(商標)、スレオニルムラミルジペプチド(TMDP)、Ty粒子、及びWalter Reedリポソームが含まれるが、これらに限定されない。アジュバントの選択は、治療される対象に依存する。好ましくは、薬学的に許容されるアジュバントが使用される。
第8の態様では、本開示は、SARS-CoV-2感染症の治療又は発症を制限する方法を提供し、本明細書の任意の実施形態の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチン(「免疫原性組成物」と呼ばれる)を、感染症の治療又は発症を制限するのに有効な量で、それを必要とする対象に投与することを含む。対象は、ヒト対象を含むが、これに限定されない任意の好適な哺乳動物対象であり得る。
方法がSARS-CoV-2感染を制限することを含む場合、免疫原性組成物は、感染していることは知られていないが、SARS-CoV-2への曝露のリスクがある可能性がある対象に予防的に投与される。本明細書で使用される場合、「発症を制限すること」には、以下の1つ又は複数を達成することが含まれるが、これらに限定されない。(a)対象においてSARS-CoV-2への免疫応答(抗体及び/又は細胞ベース)を生成する、(b)対象におけるSARS-CoV-2に対する中和抗体を生成する、(b)SARS-CoV-2への曝露後の対象におけるSARS-CoV-2力価の蓄積を制限する、及び/又は(c)感染後のSARS-CoV-2症状の発症を制限又は防止する。SARS-CoV-2感染症の例示的な症状には、発熱、疲労、咳、息切れ、胸の圧迫感及び/又は痛み、嗅覚の喪失又は減少、味覚の喪失又は減少、肺炎、並びに限定されないが気管支炎、重症急性呼吸器症候群(SARS)、及び上気道及び下気道感染症を含む呼吸器の問題が含まれるが、これらに限定されない。
一実施形態では、本方法は、SARS-CoV-2に感染していることが知られていない対象において免疫応答を生成し、免疫応答は、SARS-CoV-2感染症の感染及び症状の発症を制限するのに役立つ。一実施形態では、免疫応答は、SARS-CoV-2に対する中和抗体の生成を含む。例示的なそのような実施形態では、免疫応答は、少なくとも1x105の平均幾何力価を有するSARS-CoV-2スパイクタンパク質抗体特異的応答の生成を含む。更なる実施形態では、免疫応答は、複数の抗原性エピトープに対する抗体の生成を含む。
本明細書で使用される場合、「治療有効量」は、SARS-CoV-2感染症を治療及び/又は制限するために有効である免疫原組成物の量を指す。本明細書の任意の実施形態の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンは、典型的には、上に開示したもの等の医薬組成物として製剤化され、経口、非経口、吸入スプレーによる、直腸、又は局所的に、従来の薬学的に許容される担体、アジュバント、及びビヒクルを含む投与単位製剤を含む、任意の適切な経路を介して投与することができる。本明細書で使用される非経口という用語は、皮下、静脈内、動脈内、筋肉内、胸骨内、腱内、脊髄内、頭蓋内、胸腔内、注入技法、又は腹腔内を含む。ポリペプチド組成物はまた、ミクロスフェア、リポソーム、免疫刺激複合体(ISCOM)、又は他の微粒子送達システム、又は適切な組織(血液等)に導入される持続放出製剤を介して投与され得る。投与レジメンは、最適な所望の応答(例えば、療法的又は予防的応答)を提供するように調整され得る。適切な用量範囲は、例えば、体重1kg当たり0.1μg~100mgのポリペプチド又はそのナノ粒子であり得る。組成物は、単回ボーラスで送達され得るか、又は担当医療従事者により決定されるように、2回以上(例えば、2、3、4、5回以上)投与され得る。
一実施形態では、投与は、免疫原性組成物の第1の用量及び第2の用量を投与することを含み、第2の用量は、第1の用量が投与された、約2週間~約12週間、又は約4週間~約12週間後に投与される。様々な更なる実施形態において、第2の用量は、第1用量の約2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12週間後に投与される。別の実施形態では、3回の用量を投与することができ、第2の用量は、第1の用量の約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12週間後に投与され、第3の用量は、第2の投与の約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、又は12週間後に投与される。
プライム-ブースト投与の様々な他の実施形態において、投与は、
(a) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのプライム用量を対象に投与することであって、DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、プライム用量を対象に投与することと、
(b) 本明細書に開示される任意の実施形態又は組合わせの、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンのブースト用量を対象に投与することと、を含む。
(a) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのプライム用量を対象に投与することであって、DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、プライム用量を対象に投与することと、
(b) 本明細書に開示される任意の実施形態又は組合わせの、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンのブースト用量を対象に投与することと、を含む。
別の実施形態では、投与は、
(a) 本明細書に開示される任意の実施形態又は組合わせのプライム用量を対象に投与することと、
(b) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのブースト用量を対象に投与することであって、DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、ブースト用量を対象に投与することと、を含む。
(a) 本明細書に開示される任意の実施形態又は組合わせのプライム用量を対象に投与することと、
(b) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのブースト用量を対象に投与することであって、DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、ブースト用量を対象に投与することと、を含む。
これらの実施形態のいずれかにおいて、任意の適切なDNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンを、本開示の免疫原性組成物と組み合わせて使用することができ、これには、開発されるワクチン、並びにModerna、Pfizer/BioNTech、Johnson&Johnson等から入手可能なワクチンが含まれるが、これらに限定されない。
方法の別の実施形態では、対象は、SARS-CoV-2を含むがこれに限定されない重症急性呼吸器(SARS)ウイルスに感染しており、投与は、対象においてSARSウイルスに対する免疫応答を誘発し、SARS対象のウイルス感染症を治療することを含む。方法がSARS-CoV-2感染症の治療を含む場合、免疫原性組成物は、すでにSARS-CoV-2に感染している対象、及び/又は対象がSARS-CoV-2に感染した可能性が高いことを示唆する(上記のような)症状に罹患している対象に投与される。
本明細書で使用される場合、「治療する」又は「治療すること」には、以下のうちの1つ又は複数を達成することが含まれるが、これらに限定されない。(a)対照におけるSARS-CoV-2力価を低下させること、(b)被験者のSARS-CoV-2力価の上昇を制限すること、(c)SARS-CoV-2症状の重症度を軽減すること、(d)感染後のSARS-CoV-2症状の発症を制限又は防止すること、(e)SARS-CoV-2症状の悪化を抑制すること、(f)以前にSARS-CoV-2感染症の症状があった被験者のSARS-CoV-2症状の再発を制限又は予防すること、及び/又は(e)生存。
本開示は、本開示のナノ粒子及び組成物を調製するために使用され得るキットを更に提供する。一実施形態において、キットは、
(a) 本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよい、第1のタンパク質と、を含む。
(a) 本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよい、第1のタンパク質と、を含む。
一実施形態では、ポリペプチドは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含み、第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む。
別の実施形態において、キットは、
(a) 第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸と、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよい、第1のタンパク質をコードする核酸と、を含む。
(a) 第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸と、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよい、第1のタンパク質をコードする核酸と、を含む。
一実施形態では、ポリペプチドは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含み、第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む。
更なる実施形態では、キットは、
(a) 適切な制御配列に作動可能に連結された、第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸と含む発現ベクターと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターであって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、核酸は、適切な制御配列の作動可能に連結されている、発現ベクターと、を含む。
(a) 適切な制御配列に作動可能に連結された、第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸と含む発現ベクターと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターであって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、核酸は、適切な制御配列の作動可能に連結されている、発現ベクターと、を含む。
一実施形態では、ポリペプチドは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含み、第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む。
別の実施形態において、キットは、
(a) 発現ベクターを含む細胞であって、発現ベクターは、適切な制御配列に作動可能に連結された、第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸を含む、細胞と、
(b) 発現ベクターを含む細胞であって、発現ベクターは、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、核酸は、適切な制御配列の作動可能に連結されている、発現ベクターを含む細胞と、を含むキット。
(a) 発現ベクターを含む細胞であって、発現ベクターは、適切な制御配列に作動可能に連結された、第1の態様等の、本明細書に開示される任意の実施形態又は実施形態の組合わせのポリペプチドをコードする核酸を含む、細胞と、
(b) 発現ベクターを含む細胞であって、発現ベクターは、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、核酸は、適切な制御配列の作動可能に連結されている、発現ベクターを含む細胞と、を含むキット。
一実施形態では、ポリペプチドは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含み、第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む。
実施例
SARS-CoV-2用に設計されたタンパク質ナノ粒子ワクチンによる強力な中和抗体応答の誘発
概要
進行中のSARS-CoV-2世界的流行を止めるには、安全で効果的で拡張可能なワクチンが緊急に必要である。ここでは、マウスのSARS-CoV-2に対する強力で防御的な抗体応答を誘発する自己集合タンパク質ナノ粒子免疫原の構造に基づく設計について説明する。ナノ粒子ワクチンは、SARS-CoV-2スパイク(S)糖タンパク質受容体結合ドメイン(RBD)の60コピーを免疫原性の高い配列で表示し、5分の1低い用量で、融合前に安定化されたSエクトドメイン三量体よりも約10倍高い中和抗体力価を誘導する。ナノ粒子免疫原によって誘発された抗体は、RBD上の複数の異なるエピトープを標的とすることから、変異を容易に回避することに感受性ではなく、回復期のヒト血清よりも有意に低い結合:中和比を示すため、ワクチン関連の増強された呼吸器疾患のリスクが最小限に抑えられる可能性があることが示唆される。特にSARS-CoV-2融合前安定化S三量体と比較して、タンパク質構成要素及び組み立てられたナノ粒子の高い収量及び安定性は、ナノ粒子ワクチンの製造が高度に拡張可能であることを示している。
SARS-CoV-2用に設計されたタンパク質ナノ粒子ワクチンによる強力な中和抗体応答の誘発
概要
進行中のSARS-CoV-2世界的流行を止めるには、安全で効果的で拡張可能なワクチンが緊急に必要である。ここでは、マウスのSARS-CoV-2に対する強力で防御的な抗体応答を誘発する自己集合タンパク質ナノ粒子免疫原の構造に基づく設計について説明する。ナノ粒子ワクチンは、SARS-CoV-2スパイク(S)糖タンパク質受容体結合ドメイン(RBD)の60コピーを免疫原性の高い配列で表示し、5分の1低い用量で、融合前に安定化されたSエクトドメイン三量体よりも約10倍高い中和抗体力価を誘導する。ナノ粒子免疫原によって誘発された抗体は、RBD上の複数の異なるエピトープを標的とすることから、変異を容易に回避することに感受性ではなく、回復期のヒト血清よりも有意に低い結合:中和比を示すため、ワクチン関連の増強された呼吸器疾患のリスクが最小限に抑えられる可能性があることが示唆される。特にSARS-CoV-2融合前安定化S三量体と比較して、タンパク質構成要素及び組み立てられたナノ粒子の高い収量及び安定性は、ナノ粒子ワクチンの製造が高度に拡張可能であることを示している。
SARS-CoV-2 RBDナノ粒子免疫原の設計、インビトロ集合体、及び特性決定
強力な中和Ab応答を誘導するワクチン候補を設計するために、SARS-CoV-2S糖タンパク質のRBDに注目した(図1A-B)。この小さなモノマー抗原の限られた免疫原性を克服するために、2成分タンパク質ナノ粒子I53-50の外面にRBDを多価表示した。I53-50は、3量体(I53-50A)及び5量体(I53-50B)構成要素(全てのアミノ酸配列は表3に記載)から構築された正二十面体対称性を持つ、コンピューターで設計された28nm、120サブユニット複合体である。ナノ粒子は、独立して発現及び精製されたI53-50A及びI53-50Bを単に混合することにより、インビトロで組み立てることができる。RBD(残基328-531)は、8、12、又は16個のグリシン及びセリン残基を含むリンカーを使用して、I53-50Aに遺伝的に融合されて(以下、RBD-8GS-、RBD-12GS-、又はRBD-16GS-I53-50Aと呼ぶ)、ナノ粒子表面から伸びる抗原の柔軟な提示を可能にする(図1C)。全てのRBD-I53-50A構築物は、ウイルス抗原の適切なフォールディング及びグリコシル化を確実にするために、哺乳動物(Expi293F)細胞を使用して組換え発現した。精製RBD-I53-50Aタンパク質の初期収率(Expi293F細胞1リットル当たり約30mgの精製タンパク質)は、融合前に安定化されたS-2P三量体よりも約20倍高く(Kirchdoerfer et al.,2018; Pallesen et al.,2017; Walls et al.,2020; Wrapp et al.,2020)(~1.5mg/L)、プロモーターの最適化後、約60mg/Lに増加した。RBD-I53-50Aタンパク質を、大腸菌から精製した五量体I53-50Bと1:1のモル比(サブユニット:サブユニット)で混合して、ナノ粒子の集合体を開始した(図1D)。
強力な中和Ab応答を誘導するワクチン候補を設計するために、SARS-CoV-2S糖タンパク質のRBDに注目した(図1A-B)。この小さなモノマー抗原の限られた免疫原性を克服するために、2成分タンパク質ナノ粒子I53-50の外面にRBDを多価表示した。I53-50は、3量体(I53-50A)及び5量体(I53-50B)構成要素(全てのアミノ酸配列は表3に記載)から構築された正二十面体対称性を持つ、コンピューターで設計された28nm、120サブユニット複合体である。ナノ粒子は、独立して発現及び精製されたI53-50A及びI53-50Bを単に混合することにより、インビトロで組み立てることができる。RBD(残基328-531)は、8、12、又は16個のグリシン及びセリン残基を含むリンカーを使用して、I53-50Aに遺伝的に融合されて(以下、RBD-8GS-、RBD-12GS-、又はRBD-16GS-I53-50Aと呼ぶ)、ナノ粒子表面から伸びる抗原の柔軟な提示を可能にする(図1C)。全てのRBD-I53-50A構築物は、ウイルス抗原の適切なフォールディング及びグリコシル化を確実にするために、哺乳動物(Expi293F)細胞を使用して組換え発現した。精製RBD-I53-50Aタンパク質の初期収率(Expi293F細胞1リットル当たり約30mgの精製タンパク質)は、融合前に安定化されたS-2P三量体よりも約20倍高く(Kirchdoerfer et al.,2018; Pallesen et al.,2017; Walls et al.,2020; Wrapp et al.,2020)(~1.5mg/L)、プロモーターの最適化後、約60mg/Lに増加した。RBD-I53-50Aタンパク質を、大腸菌から精製した五量体I53-50Bと1:1のモル比(サブユニット:サブユニット)で混合して、ナノ粒子の集合体を開始した(図1D)。
SARS-CoV-2RBD-I53-50ナノ粒子のサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により、ターゲットの20面体集合体に対応する主なピーク、及び集合体になっていない残りのRBD-I53-50A構成要素を含むより小さいピークが明らかになった(図7A及び7B)。動的光散乱(DLS)及びネガティブ染色電子顕微鏡(nsEM)により、凍結/解凍の前後の様々なRBD-I53-50ナノ粒子の均一性と単分散性が確認された(図1E、1F、及び図7C)。凍結/解凍前のRBD-8GS-、RBD-12GS-、及びRBD-16GS-I53-50のDLSによって測定された平均流体力学的直径及びパーセント多分散性は、非修飾I53-50ナノ粒子の30(22%)nmと比較してそれぞれ38.5(27%)、37(21%)、及び41(27%)nmであった。水素/重水素交換質量分析により、三量体RBD-8GS-I53-50A構成要素上のRBDの表示が、抗原のコンフォメーション及びいくつかの異なる抗体エピトープの構造順序を保持することが確認された(図1G及び図7D)。最後に、糖プロテオミクスを使用して、3つのRBD-I53-50A構成要素全てが、SARS-CoV-2S-2P外部ドメイン三量体と同様にN331及びN343の位置でN-グリコシル化されていることを示し(Watanabe et al.,2020)、表示された抗原がそのネイティブの抗原特性を保持していることを再度示唆している(図1H及び図7E)。
各実験は少なくとも2回実行され、提示された値及びフィッティングエラーは代表的な実験から得られたものである。対応する結合曲線及び適合を図8に示す。
SARS-CoV-2RBD-I53-50ナノ粒子構成要素及び免疫原の抗原特性決定
組換えヒトACE2エクトドメイン及び2つのS特異的mAb(CR3022及びS309)を使用して、I53-50Aに融合したときのRBDの抗原性、並びに組み立てられたナノ粒子免疫原のコンテキストでの複数のRBDエピトープのアクセシビリティを特性決定した。CR3022及びS309はどちらもSARS-CoVに感染した個人から単離され、SARS-CoV-2 RBDと交差反応する。CR3022は弱く中和するAbであり、RBDが開くとアクセス可能になるが、ACE2と相互作用するRBDの表面である受容体結合モチーフ(RBM)とは異なるRBDの保存された、潜在的なエピトープに結合する(Huo et al.,2020; ter Meulen et al.,2006; Yuan et al.,2020)。S309は、サルベコウイルス間で保存され、オープン及びクローズプレフュージョンS配座状態の両方でアクセス可能なグリカン含有エピトープに結合することにより、SARS-CoV及びSARS-CoV-2の両方を中和する(Pinto et al.,2020)。
組換えヒトACE2エクトドメイン及び2つのS特異的mAb(CR3022及びS309)を使用して、I53-50Aに融合したときのRBDの抗原性、並びに組み立てられたナノ粒子免疫原のコンテキストでの複数のRBDエピトープのアクセシビリティを特性決定した。CR3022及びS309はどちらもSARS-CoVに感染した個人から単離され、SARS-CoV-2 RBDと交差反応する。CR3022は弱く中和するAbであり、RBDが開くとアクセス可能になるが、ACE2と相互作用するRBDの表面である受容体結合モチーフ(RBM)とは異なるRBDの保存された、潜在的なエピトープに結合する(Huo et al.,2020; ter Meulen et al.,2006; Yuan et al.,2020)。S309は、サルベコウイルス間で保存され、オープン及びクローズプレフュージョンS配座状態の両方でアクセス可能なグリカン含有エピトープに結合することにより、SARS-CoV及びSARS-CoV-2の両方を中和する(Pinto et al.,2020)。
バイオレイヤー干渉法(BLI)を使用して、モノマーのヒトACE2(hACE2)外部ドメインとモノマーのRBDに対するCR3022Fabの結合親和性を確認した。固定化RBD-I53-50A融合タンパク質に対するこれらの試薬の平衡解離定数(KD)は、モノマーRBDで得られた値とほぼ一致した(表4及び図8)。これらのデータは、RBD-I53-50A融合タンパク質がRBDをその本来の立体構造で表示することを更に裏付けている。
高密度の多価抗原アレイのコンテキストで、ナノ粒子免疫原誘発Ab応答の大きさ及び品質が特定のエピトープのアクセシビリティによって調節できる可能性を評価するために、固定化された二量体マカックACE2(mACE2-Fc)及びCR3022及びS309mAbへのナノ粒子免疫原の結合を測定し、後者はB細胞活性化の中心であるB細胞受容体(BCR)-抗原相互作用を大まかに模倣している。このアプローチは、相互作用の多価の性質のためにKD値の計算を可能にしないが、異なるナノ粒子構築物でのエピトープのアクセシビリティの定量的な比較を可能にする。50%の原子価(ナノ粒子当たり約30RBD)でRBD抗原を表示するナノ粒子免疫原を調製するインビトロ集合体の汎用性を活用して、60個のRBDを表示する全原子価ナノ粒子を密度の低い抗原アレイと比較した(図9)。これは、RBD-I53-50A及び融合抗原を欠く非修飾I53-50Aの等モル混合物に五量体I53-50Bを加えることによって達成した。全てのRBDナノ粒子が、固定化されたmACE2-Fc、CR3022、及びS309(図2A)によく結合することを見出した(図2A)。50%及び100%の原子価RBD-8GS-及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子の間で一貫した傾向はなかったが、100%の原子価RBD-16GS-I53-50ナノ粒子は、3つ全てのバインダーに対して最高の結合シグナルをもたらした(図2B)。RBD-16GS-I53-50ナノ粒子のリンカーが長いほど、ACE2、CR3022、及びS309の標的となるエピトープへのアクセスが改善される可能性があるが、我々のデータでは他の考えられる説明を排除することはできない。中和抗体によって標的とされる複数の異なるエピトープが露出され、ナノ粒子の外側に提示されたRBD抗原アレイのコンテキストで結合にアクセスできると結論付ける。
RBDナノ粒子免疫原及びS-2P三量体の物理的及び抗原的安定性
最初に塩酸グアニジン(GdnHCl)で化学変性を使用して、RBD-I53-50A融合タンパク質及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子免疫原の安定性を、組換えモノマーRBD及びS-2P外部ドメイン三量体と比較した(図3A)。0~6.5MのGdnHClでインキュベートしたサンプルからの蛍光発光スペクトルは、3つ全てのRBD-I53-50A融合タンパク質及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子が4~5MのGdnHCl間で遷移することを明らかにし、これは、少なくとも部分的なアンフォールディングを示し、一方でS-2P三量体は、2~4Mの間のより低い[GdnHCl]で遷移を示した。モノマーRBDは、0~5MのGdnHClに対して、協同性の低いアンフォールディング遷移を示した。次に一連の分析アッセイを使用して、精製後4週間にわたって物理的安定性及び抗原安定性を3つの温度でモニタリングした。<-70℃、2-8℃、及び22-27℃(図3B~E)。以前の報告と一致して、モノマーRBDは非常に安定しており、SDS-PAGE(図10A)、mACE2-Fc及びCR3022結合(図10B)、又は320/280nmでのUV/vis吸収の比率、粒子散乱の尺度(図10C)による外観の変化はほとんどなかった。S-2P三量体は2~8℃で不安定であり、初期の時点でもnsEMによってアンフォールディングの明確な兆候が見られた(図9D)。nsEMによってアンフォールディングが明らかになり、UV/visによってある程度の凝集が示された時(図10C)、22~27℃では、最新の時点(28日)までその構造がかなり良好に維持された。3つのRBD-I53-50A構成要素は全て非常に安定しており、どの時点でも読取り値に実質的な変化は見られなかった(データは示していない)。最後に、RBD-12GS-I53-50ナノ粒子も4週間の研究で非常に安定しており、UV/vis吸光度の変化のみを示し、22~27℃で7日後に320nm付近のピークが現れた(データは示していない)。RBD-12GS-I53-50ナノ粒子サンプルの電子顕微鏡写真及びDLSは、4週間にわたって全ての温度で単分散の整形式のナノ粒子を一貫して示した(図10D、10E)。まとめると、これらのデータは、RBD-I53-50A構成要素及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子が、S-2P外部ドメイン三量体よりも優れた高い物理的及び抗原的安定性を持っていることを示している。
最初に塩酸グアニジン(GdnHCl)で化学変性を使用して、RBD-I53-50A融合タンパク質及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子免疫原の安定性を、組換えモノマーRBD及びS-2P外部ドメイン三量体と比較した(図3A)。0~6.5MのGdnHClでインキュベートしたサンプルからの蛍光発光スペクトルは、3つ全てのRBD-I53-50A融合タンパク質及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子が4~5MのGdnHCl間で遷移することを明らかにし、これは、少なくとも部分的なアンフォールディングを示し、一方でS-2P三量体は、2~4Mの間のより低い[GdnHCl]で遷移を示した。モノマーRBDは、0~5MのGdnHClに対して、協同性の低いアンフォールディング遷移を示した。次に一連の分析アッセイを使用して、精製後4週間にわたって物理的安定性及び抗原安定性を3つの温度でモニタリングした。<-70℃、2-8℃、及び22-27℃(図3B~E)。以前の報告と一致して、モノマーRBDは非常に安定しており、SDS-PAGE(図10A)、mACE2-Fc及びCR3022結合(図10B)、又は320/280nmでのUV/vis吸収の比率、粒子散乱の尺度(図10C)による外観の変化はほとんどなかった。S-2P三量体は2~8℃で不安定であり、初期の時点でもnsEMによってアンフォールディングの明確な兆候が見られた(図9D)。nsEMによってアンフォールディングが明らかになり、UV/visによってある程度の凝集が示された時(図10C)、22~27℃では、最新の時点(28日)までその構造がかなり良好に維持された。3つのRBD-I53-50A構成要素は全て非常に安定しており、どの時点でも読取り値に実質的な変化は見られなかった(データは示していない)。最後に、RBD-12GS-I53-50ナノ粒子も4週間の研究で非常に安定しており、UV/vis吸光度の変化のみを示し、22~27℃で7日後に320nm付近のピークが現れた(データは示していない)。RBD-12GS-I53-50ナノ粒子サンプルの電子顕微鏡写真及びDLSは、4週間にわたって全ての温度で単分散の整形式のナノ粒子を一貫して示した(図10D、10E)。まとめると、これらのデータは、RBD-I53-50A構成要素及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子が、S-2P外部ドメイン三量体よりも優れた高い物理的及び抗原的安定性を持っていることを示している。
RBD-I53-50ナノ粒子免疫原は、BALB/c及びヒト免疫レパートリーマウスで強力な中和抗体応答を誘発する
それぞれが50%又は100%の原子価でRBDを表示する、3つのRBD-I53-50ナノ粒子の免疫原性を、BALB/cマウスのS-2P外部ドメイン三量体及びモノマーRBDと比較した。10匹のマウスのグループは、可溶性又は粒子状のSARS-CoV-2抗原の0.9又は5μgを含むAddaVax(商標)アジュバント製剤で、0週目及び3週目に筋肉内に免疫された。プライムの3週間後、全てのRBDナノ粒子は、8x102~1x104の範囲の幾何平均逆数半最大有効濃度で、強力なS特異的Ab応答を誘発した(図4A)。対照的に、モノマーRBD及び低用量のS-2P三量体は検出可能なレベルのS特異的Abを誘発しなかったが、高用量のS-2P三量体は弱い応答を誘発した。2回目の免疫化の後、全てのRBDナノ粒子グループのS特異的Ab力価の増強が観察され、幾何平均力価(GMT)は1x105~2x106の範囲であった(図4B)。これらのS特異的Abのレベルは、ワシントン州の29COVID-19ヒト回復期血清(HCS)のパネル及びNIBSCのベンチマーク20/130COVID-19血漿のほとんどのサンプルと一致するか、それを上回った(図4A~B、表5)。5μgのS-2P三量体を2回免疫すると、RBDナノ粒子よりも1~2桁弱いS特異的 Ab応答が誘導され、モノマーRBDは2回の免疫後に検出可能な抗原特異的Abを誘発しなかった。予想通り、I53-50足場に対するAb応答も検出され、これは、全てのRBDナノ粒子グループで大きさが一定であった(図11)。これらのデータは、自己集合ナノ粒子足場でのRBDの多価表示が、その免疫原性を劇的に改善することを示している。
それぞれが50%又は100%の原子価でRBDを表示する、3つのRBD-I53-50ナノ粒子の免疫原性を、BALB/cマウスのS-2P外部ドメイン三量体及びモノマーRBDと比較した。10匹のマウスのグループは、可溶性又は粒子状のSARS-CoV-2抗原の0.9又は5μgを含むAddaVax(商標)アジュバント製剤で、0週目及び3週目に筋肉内に免疫された。プライムの3週間後、全てのRBDナノ粒子は、8x102~1x104の範囲の幾何平均逆数半最大有効濃度で、強力なS特異的Ab応答を誘発した(図4A)。対照的に、モノマーRBD及び低用量のS-2P三量体は検出可能なレベルのS特異的Abを誘発しなかったが、高用量のS-2P三量体は弱い応答を誘発した。2回目の免疫化の後、全てのRBDナノ粒子グループのS特異的Ab力価の増強が観察され、幾何平均力価(GMT)は1x105~2x106の範囲であった(図4B)。これらのS特異的Abのレベルは、ワシントン州の29COVID-19ヒト回復期血清(HCS)のパネル及びNIBSCのベンチマーク20/130COVID-19血漿のほとんどのサンプルと一致するか、それを上回った(図4A~B、表5)。5μgのS-2P三量体を2回免疫すると、RBDナノ粒子よりも1~2桁弱いS特異的 Ab応答が誘導され、モノマーRBDは2回の免疫後に検出可能な抗原特異的Abを誘発しなかった。予想通り、I53-50足場に対するAb応答も検出され、これは、全てのRBDナノ粒子グループで大きさが一定であった(図11)。これらのデータは、自己集合ナノ粒子足場でのRBDの多価表示が、その免疫原性を劇的に改善することを示している。
再構成されていないヒト抗体可変領域及び定常領域生殖細胞系レパートリーのトランスジェニックであるKymab独自のIntelliSelect(商標)トランスジェニックマウスプラットフォーム(「Darwin」として知られる)を使用して、RBDナノ粒子免疫原に対する潜在的なヒト抗体応答のプロトタイプを作成した。記載されているキメラ抗体遺伝子座を持つ以前のマウスとは対照的に(Lee et al.,2014)、本研究のマウスは、それらが完全にヒトカッパ軽鎖Abを発現するように操作されたという点で異なっていた。5匹のDarwinマウスのグループに、S-2P三量体、100%RBD-12GS-、又は100%RBD-16GS-I53-50ナノ粒子を0.9μg(ナノ粒子のみ)又は5μg(図4C)の抗原用量で筋肉内免疫した。RBDナノ粒子で免疫された全てのグルーは、プライム後のS指向性Ab応答を誘発し(EC50 2x103-1x104)、これは3週目の2回目の免疫化によって大幅にブーストされた(EC50は4x105~8x105の範囲)(図4C及び4D)。この動物モデルでは、S-2P三量体は、各免疫後にRBDナノ粒子に匹敵するレベルのS特異的Absを誘発した。
次に、偽型ウイルス及び生ウイルス両方の中和アッセイを使用して、各免疫原によって誘発される中和活性を評価した。BALB/cマウスでは、全てのRBDナノ粒子免疫原が、1回の免疫後に血清中和Absを誘発し、逆数半最大阻害希釈率(IC50)は、偽型ウイルスでは1x102~5x102(GMT)であり、生ウイルス中和アッセイで3x103~7x103であった(図5A及び5C)。S特異的Abデータと一致して、低用量又は高用量のRBD-8GS-、RBD-12GS-、又はRBD-16GS-I53-50ナノ粒子の間で、50%(偽型ウイルス中和のみ)又は100%価で偽型ウイルス又は生ウイルスの中和に有意差は観察されなかった。3つ全ての100%原子価RBDナノ粒子グループのGMTは、偽型ウイルス中和アッセイで試験された29のHCSのパネルのGMTと一致するか、又はそれを超えた(図5A)。モノマーRBD又はS-2P三量体による免疫は、1回の免疫後に中和Absを誘発しなかった(図5A及び5C)。BALB/cマウスの場合と同様に、DarwinマウスにおけるRBD-I53-50ナノ粒子の高用量及び低用量の両方が、1回の免疫後のHCS(IC50 1x102)と同等の偽型ウイルス中和Ab力価(IC50 8x101~2.5x102)誘発し、一方、5μgのS-2P三量体は、同様のレベルの総S特異的Absを誘発したにもかかわらず、検出可能なレベルの中和Absを誘発しなかった(図5E)。
両方のマウスモデルで、RBD-I53-50ナノ粒子による2回目の免疫により、中和Ab力価が大幅に増加した。BALB/cマウスでは、偽型ウイルス中和GMTは2x103~3x104に達し、HCSのものを1~2桁超え、生ウイルス中和力価は2x104~3x104に達した(図5B及び5D)。5μgのS-2P三量体による2回目の免疫も、中和活性を強力に高めたが、偽型ウイルス及び生ウイルスの中和(それぞれ3x102及び6x103のGMT)は、RBDナノ粒子で免疫した動物の血清よりも依然として低かった。S-2P三量体及びRBDナノ粒子の間の増加は、偽型ウイルス及び生ウイルス中和アッセイでそれぞれ7~90倍及び4~9倍の範囲であった。0.9μg用量のS-2P三量体及び両方の用量のモノマーRBDは、2回の免疫化後に検出可能な中和を引き出すことができなかった。Darwinマウスでの2回目の免疫後に同様の偽型ウイルス中和の増加が観察されたが、力価はBALB/cマウスよりも全体的に低かった(図5F)。
これらのデータからいくつかの結論を導き出すことができる。第1に、RBDナノ粒子は、融合前安定化S-2P三量体によって、また2回の投与後にヒトへの感染によって誘発されるものを超える、2つのマウスモデルで強力な中和Ab応答を誘発する。第2に、リンカーの長さ及び抗原の価数は、RBDナノ粒子の全体的な免疫原性に実質的に影響を及ぼさないが、RBD-16GS-I53-50はリンカーが短いナノ粒子よりも免疫原性が高い可能性があることを示唆する傾向がある。これらの観察結果は、表4及び図2に示す抗原性及びアクセシビリティデータと一致しており、全てのRBDナノ粒子免疫原で複数のエピトープがインタクトでアクセス可能であることを示している。最後に、各ナノ粒子免疫原の0.9μg及び5μg両方の用量による同等の中和Ab力価の誘発は、I53-50ナノ粒子でのRBD提示により、ワクチンの製造及び配布の重要な考慮事項である用量節約が可能になることを示唆している。
AddaVax(商標)のみ、モノマーRBD、S-2P三量体、又はRBD-8GS-又はRBD-12GS-I53-50ナノ粒子で免疫した8匹のマウスに、マウス適応SARS-CoV-2ウイルス(SARS-CoV-2 MA)で、ブースト7週間後にチャレンジして、これらの免疫原がウイルス複製からの保護を与えるかどうかを決定する。RBD-8GS及びRBD-12GS-I53-50ナノ粒子は、マウスの肺及び鼻甲介における検出可能なSARS-CoV-2 MA複製から完全に保護した(図5G~H)。モノマーRBD、0.9μgのS-2P三量体、及びアジュバントコントロールによる免疫は、SARS-CoV-2 MA複製から保護しなかった。これらの結果は、RBDナノ粒子が用量又は原子価のいずれかで強力な抗SARS-CoV-2 Ab応答を誘導することを示す、偽型ウイルス及び生ウイルスの中和データを反映している。
RBDナノ粒子ワクチンは、マウス及び非ヒト霊長類の複数のエピトープを標的とする堅牢なB細胞応答及び抗体を誘発する
胚中心(GC)応答は、耐久性のあるB細胞記憶の形成における重要なプロセスであり、その結果、親和性が成熟したクラススイッチ記憶B細胞及び長寿命の形質細胞が形成される。したがって、モノマーRBD、S-2P三量体、及びRBD-8GS-、RBD-12GS-、又はRBD-16GS-I53-50ナノ粒子で免疫したマウスにおける抗原特異的GC B細胞応答を評価した。RBD特異的B細胞の量及び表現型を免疫の11日後に評価し、GC前駆体及びB細胞(B220+CD3-CD138-CD38-GL7+)のレベルを決定した(図12)。RBDナノ粒子による免疫は、RBD特異的B細胞及びGC前駆体及びB細胞の拡大をもたらした(図6A~C)。S-2P三量体は、RBDナノ粒子と比較して、RBD特異的B細胞及びGC前駆体及びB細胞の検出可能ではあるが低い数及び頻度をもたらし、一方モノマーRBD構築物は、感知できるB細胞応答を誘発しなかった。これらの知見と一致して、3つのRBDナノ粒子及び三量体S-2Pによる免疫により、CD38+/-GL7+IgM+及びクラススイッチ(swIg+)RBD特異的B細胞が出現し、機能的なGC前駆体及びGC B細胞を示す(図6D)。RBD-ナノ粒子及び程度は低いがS-2P構築物で免疫したマウスにおける堅牢なGC B細胞応答並びにIgM+及びswIg+RBD特異的B細胞の割合の増加は、進行中のGC反応と一致しており、この時に、記憶B細胞及び長寿命の形質細胞が形成されるはずである。RBDナノ粒子ワクチンによって誘発される体液性応答の持続性を評価するために、ブーストの20~24週間後の血清Ab応答を分析した。結合力価及び中和力価の両方の大きさは、全てのナノ粒子グループのブーストの2週間後のレベルと同様であり(図12B、C)、設計された免疫原が強力なだけでなく、耐久性のある中和Absも誘発することを示している。これは、骨髄中のS-2P特異的Ab分泌細胞の数が、S-2P三量体と比較して、RBD-16GS-I53-50ナノ粒子で免疫化されたマウスで約3倍高かったため、ナノ粒子ワクチンによる長寿命の形質細胞の誘導が改善されたことが一因である可能性がある(図12D)。
胚中心(GC)応答は、耐久性のあるB細胞記憶の形成における重要なプロセスであり、その結果、親和性が成熟したクラススイッチ記憶B細胞及び長寿命の形質細胞が形成される。したがって、モノマーRBD、S-2P三量体、及びRBD-8GS-、RBD-12GS-、又はRBD-16GS-I53-50ナノ粒子で免疫したマウスにおける抗原特異的GC B細胞応答を評価した。RBD特異的B細胞の量及び表現型を免疫の11日後に評価し、GC前駆体及びB細胞(B220+CD3-CD138-CD38-GL7+)のレベルを決定した(図12)。RBDナノ粒子による免疫は、RBD特異的B細胞及びGC前駆体及びB細胞の拡大をもたらした(図6A~C)。S-2P三量体は、RBDナノ粒子と比較して、RBD特異的B細胞及びGC前駆体及びB細胞の検出可能ではあるが低い数及び頻度をもたらし、一方モノマーRBD構築物は、感知できるB細胞応答を誘発しなかった。これらの知見と一致して、3つのRBDナノ粒子及び三量体S-2Pによる免疫により、CD38+/-GL7+IgM+及びクラススイッチ(swIg+)RBD特異的B細胞が出現し、機能的なGC前駆体及びGC B細胞を示す(図6D)。RBD-ナノ粒子及び程度は低いがS-2P構築物で免疫したマウスにおける堅牢なGC B細胞応答並びにIgM+及びswIg+RBD特異的B細胞の割合の増加は、進行中のGC反応と一致しており、この時に、記憶B細胞及び長寿命の形質細胞が形成されるはずである。RBDナノ粒子ワクチンによって誘発される体液性応答の持続性を評価するために、ブーストの20~24週間後の血清Ab応答を分析した。結合力価及び中和力価の両方の大きさは、全てのナノ粒子グループのブーストの2週間後のレベルと同様であり(図12B、C)、設計された免疫原が強力なだけでなく、耐久性のある中和Absも誘発することを示している。これは、骨髄中のS-2P特異的Ab分泌細胞の数が、S-2P三量体と比較して、RBD-16GS-I53-50ナノ粒子で免疫化されたマウスで約3倍高かったため、ナノ粒子ワクチンによる長寿命の形質細胞の誘導が改善されたことが一因である可能性がある(図12D)。
S-2P及びRBD-8GS-、RBD-12GS-、及びRBD-16GS-I53-50ナノ粒子及びHCSによって誘発される中和抗体への結合の比率を、ナノ粒子免疫原によって誘発されるAb応答の品質の尺度として比較した。Kymab Darwin(商標)マウスでは、ナノ粒子ワクチンは、S-2P免疫マウスよりも低い(より良い)比率であったが、HCSよりは高かった(図6E)。BALB/cマウスでは、RBD-12GS-及びRBD-16GS-I53-50によって誘発された偽型ウイルス中和力価への結合の比率は、S-2P及びHCSと比較して明らかに減少した(図6F)。このパターンは、生ウイルス中和力価を使用して比率を計算した場合に一貫していたが、生ウイルス中和アッセイで得られた値が高いため、グループ間の差の大きさは、より小さかった。これらの結果は、RBD-12GS及びRBD-16GS-I53-50ナノ粒子免疫原によって誘発されるAb応答が、S-2P三量体による免疫から得られたもの、又は自然感染中に獲得されたものよりも高品質であることを示唆しており、これはおそらくほとんどの中和Absの標的であるRBDのエピトープに焦点を当てているからである。
我々は、ワクチン接種に対する免疫応答がヒトにより類似している非ヒト霊長類モデルにおいて、ナノ粒子免疫原による免疫化で誘発されるAbsによって認識されるエピトープを特定することに着手した。マカックを250μgのRBD-12GS-I53-50(88μgのRBD抗原)で0週目及び4週目に免疫し、8週目に採取した血清が高レベルのS特異的抗体(EC50約1x106)を有していることを見出した。ポリクローナルFabは、hACE2、CR3022、及びS309との競合BLIで使用するために生成及び精製され、SARS-CoV-2 RBD上のAbsを中和することによって標的とされる3つの異なる部位を認識する(図6G)。ポリクローナル血清は、それぞれの解離定数を超える濃度で、hACE2、CR3022Fab、及びS309Fabの結合を用量依存的に阻害した(図6H~J)。これらのデータは、12GS-RBD-I53-50による免疫化が、いくつかの重複しないエピトープを標的とするAbを誘発したことを示しており、特にコロナウイルスは、インフルエンザ又はヒト免疫不全ウイルス等のウイルスと比較した場合、素早く変異しないため、我々は、エスケープ変異の出現及び選択の可能性は限定されていると予想する(Li et al.,2020; Smith et al.,2014)。
考察
ここでは、2成分自己集合SARS-CoV-2 RBDナノ粒子ワクチン候補が、複数の異なるRBDエピトープを標的とする強力な中和Ab応答を誘発することを示した。融合前に安定化された外部ドメイン三量体と比較して、RBDナノ粒子によって誘発されるより大きな中和Ab応答は非常に有望である。我々のデータは、RBD-12GS-I53-50及びRBD-16GS-I53-50がS特異的Absのほぼ10倍高いレベルを誘発し、更に重要なことに、S-2P外部ドメイン三量体と比較して約10倍高いレベルの中和活性を誘発することを示している。この効力の増強は、質量基準の5分の1低い抗原用量で維持され、ナノ粒子への提示にも投与量節約効果があることを示唆している。SARS-CoV-2世界的流行に対応するために前例のない数のワクチンを製造する必要性に対処するには、有効性の強化及び用量節約の両方が重要になる可能性がある。
ここでは、2成分自己集合SARS-CoV-2 RBDナノ粒子ワクチン候補が、複数の異なるRBDエピトープを標的とする強力な中和Ab応答を誘発することを示した。融合前に安定化された外部ドメイン三量体と比較して、RBDナノ粒子によって誘発されるより大きな中和Ab応答は非常に有望である。我々のデータは、RBD-12GS-I53-50及びRBD-16GS-I53-50がS特異的Absのほぼ10倍高いレベルを誘発し、更に重要なことに、S-2P外部ドメイン三量体と比較して約10倍高いレベルの中和活性を誘発することを示している。この効力の増強は、質量基準の5分の1低い抗原用量で維持され、ナノ粒子への提示にも投与量節約効果があることを示唆している。SARS-CoV-2世界的流行に対応するために前例のない数のワクチンを製造する必要性に対処するには、有効性の強化及び用量節約の両方が重要になる可能性がある。
RBDはモノマーとしては免疫原性が不十分であるが、我々のデータは、我々の設計において多価で提示された場合、免疫原性の高いワクチンの基礎を形成できることを立証している。RBDナノ粒子による免疫化で誘発される非常に低い結合:中和比は、I53-50上のRBDの提示が、中和Absによって認識されるエピトープに対する体液性応答に焦点を合わせていることを示唆している。高レベルの結合性でありながら中和しない、又は弱く中和するAbsは、ワクチンに関連する呼吸器疾患の増強に寄与する可能性があるため、この測定基準は、ワクチンの安全性を示す重要な指標となる可能性がある。我々のデータは更に、RBD-12GS-I53-50が、RBDで同定された中和Absによって認識される重複しないエピトープのいくつかを標的とするAb応答を誘発したことを示している。複数の異なるエピトープを標的とするこのようなポリクローナル応答は、観察された中和の大きさを説明する可能性があり、エスケープ変異の選択又は出現のリスクを最小限に抑えるに違いない。最後に、RBD-I53-50A構成要素の高い生産収率、及び抗原を含むRBDナノ粒子の堅牢な安定性により、それらは大規模製造に適している。
参考文献
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細胞株
HEK293Fは、懸濁液中で増殖するように形質転換され適応された女性のヒトヒト胎児由来腎臓細胞株である(Life Technologies)。HEK293F細胞を、293FreeStyle(商標)発現培地(Life Technologies)中で増殖させ、37℃、8%CO2で培養し、130rpmで振盪した。Expi293F(商標)細胞は、HEK293F細胞株(Life Technologies)に由来する。Expi293F(商標)細胞を、Expi293(商標)Expression Medium(Life Technologies)で増殖させ、36.5℃、8%CO2で培養し、150rpmで振盪した。VeroE6は、アフリカミドリザル由来のメスの腎臓上皮細胞である。HEK293T/17は、女性のヒト胎児由来腎臓細胞株(ATCC)である。HEK-ACE2接着細胞株は、BEI Resources、NIAID、NIH:Human Embryonic Kidney Cells(HEK-293T)Expressioning Human Angiotensin-Converting Enzyme2、HEK-293T-hACE2 Cell Line、NR-52511を通じて入手した。全ての接着細胞は、DMEM+10%FBS(Hyclone)+1%ペニシリン-ストレプトマイシンを含むフラスコ内で、8%CO2で37℃で培養した。Expi293F以外の細胞株は、マイコプラズマ汚染について試験されておらず、認証もされていない。
HEK293Fは、懸濁液中で増殖するように形質転換され適応された女性のヒトヒト胎児由来腎臓細胞株である(Life Technologies)。HEK293F細胞を、293FreeStyle(商標)発現培地(Life Technologies)中で増殖させ、37℃、8%CO2で培養し、130rpmで振盪した。Expi293F(商標)細胞は、HEK293F細胞株(Life Technologies)に由来する。Expi293F(商標)細胞を、Expi293(商標)Expression Medium(Life Technologies)で増殖させ、36.5℃、8%CO2で培養し、150rpmで振盪した。VeroE6は、アフリカミドリザル由来のメスの腎臓上皮細胞である。HEK293T/17は、女性のヒト胎児由来腎臓細胞株(ATCC)である。HEK-ACE2接着細胞株は、BEI Resources、NIAID、NIH:Human Embryonic Kidney Cells(HEK-293T)Expressioning Human Angiotensin-Converting Enzyme2、HEK-293T-hACE2 Cell Line、NR-52511を通じて入手した。全ての接着細胞は、DMEM+10%FBS(Hyclone)+1%ペニシリン-ストレプトマイシンを含むフラスコ内で、8%CO2で37℃で培養した。Expi293F以外の細胞株は、マイコプラズマ汚染について試験されておらず、認証もされていない。
マウス
4週齢のメスのBALB/cマウスは、Jackson Laboratory,Bar Harbor,Maineから入手した。動物の手順は、Institutional Animal Care and Use Committee of University of Washington,Seattle,WA及びUniversity of North Carolina,Chapel Hill,NCの承認の下で行われた。Darwin(商標)として知られるKymab独自のIntelliSelect(商標)トランスジェニックマウスプラットフォームは、再構成されていないヒト抗体変数及び一定の生殖細胞系列レパートリーを持つ完全なヒト抗体遺伝子座を有する。したがって、これらのマウスによって産生される抗体は完全にヒトのものである。
4週齢のメスのBALB/cマウスは、Jackson Laboratory,Bar Harbor,Maineから入手した。動物の手順は、Institutional Animal Care and Use Committee of University of Washington,Seattle,WA及びUniversity of North Carolina,Chapel Hill,NCの承認の下で行われた。Darwin(商標)として知られるKymab独自のIntelliSelect(商標)トランスジェニックマウスプラットフォームは、再構成されていないヒト抗体変数及び一定の生殖細胞系列レパートリーを持つ完全なヒト抗体遺伝子座を有する。したがって、これらのマウスによって産生される抗体は完全にヒトのものである。
ブタオザル(Pigtail macaques)
この研究では、2匹の成体のオスのブタオザル(Macaca nemestrina)に免疫化した。前述のように、全ての動物はワシントン国立霊長類研究センター(Washington National Primate Research Center:WaNPRC)、実験動物ケア国際認定協会(American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care International:AAALAC)認定機関に収容した(Erasmus et al.,2020)。動物に対して行われた全ての手順は、ワシントン大学の施設内動物管理使用委員会(Institutional Animal Care and Use Committee:IACUC)の承認を得ていた。
この研究では、2匹の成体のオスのブタオザル(Macaca nemestrina)に免疫化した。前述のように、全ての動物はワシントン国立霊長類研究センター(Washington National Primate Research Center:WaNPRC)、実験動物ケア国際認定協会(American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care International:AAALAC)認定機関に収容した(Erasmus et al.,2020)。動物に対して行われた全ての手順は、ワシントン大学の施設内動物管理使用委員会(Institutional Animal Care and Use Committee:IACUC)の承認を得ていた。
回復期ヒト血清
PCRによってSARS-CoV-2陽性と判定された31名の個人から感染後1~60日の間に採取されたサンプルは、抗SARS-CoV-2 S抗体応答についてプロファイリングされ、抗S Ab応答を持つ29名はコホートで維持した。(図4及び5)。個人は、ワシントン州シアトルのワシントン大学でのHAARVI研究の一環として登録された。これらの個人のベースラインの社会人口学的及び臨床データを表5に要約する。この研究は、ワシントン大学のヒト対象部門の治験審査委員会(STUDY00000959及びSTUDY00003376)によって承認された。全ての実験は、少なくとも2つの技術的複製及び2つの生物学的複製(ELISA及び偽型ウイルス中和アッセイ用)で行われた。1つのサンプルは、NIBSCの20/130 COVID-19血漿である。
PCRによってSARS-CoV-2陽性と判定された31名の個人から感染後1~60日の間に採取されたサンプルは、抗SARS-CoV-2 S抗体応答についてプロファイリングされ、抗S Ab応答を持つ29名はコホートで維持した。(図4及び5)。個人は、ワシントン州シアトルのワシントン大学でのHAARVI研究の一環として登録された。これらの個人のベースラインの社会人口学的及び臨床データを表5に要約する。この研究は、ワシントン大学のヒト対象部門の治験審査委員会(STUDY00000959及びSTUDY00003376)によって承認された。全ての実験は、少なくとも2つの技術的複製及び2つの生物学的複製(ELISA及び偽型ウイルス中和アッセイ用)で行われた。1つのサンプルは、NIBSCの20/130 COVID-19血漿である。
プラスミド構築
SARS-CoV-2 RBD(BEI NR-52422)構築物は、GenScriptによって、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端オクタ-ヒスチジンタグ(GHHHHHHHH)を有するpcDNA3.1-に合成された(配列番号164)。構築物の境界は、N-328RFPN331及び528KKST531-Cである(Walls et al.,2020)。SARS-CoV-2S-2P外部ドメイン三量体(GenBank:YP_009724390.1、BEI NR-52420)は、GenScriptによって、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端TEV切断部位(GSGRENLYFQG)を有するpCMV(配列番号165)、T4フィブリチンフォールドン(GGGSGYIPEAPRDGQAYVRKDGEWVLLSTFL)(配列番号166)、及びオクタ-ヒスチジンタグ(GHHHHHHHH)(配列番号164)に合成された(Walls et al.,2020)。構築物は2P変異(残基986及び987でのプロリン置換;(Pallesen et al.,2017))及びフリン切断部位での682SGAG685置換を含む。SARS-CoV-2RBDは、8、12、又は16個のグリシン及びセリン残基のリンカーを使用して、三量体I53-50Aナノ粒子構成要素のN末端に遺伝的に融合された。RBD-8GS-及びRBD-12GS-I53-50A融合物を合成し、GenscriptによってpCMVにクローニングした。RBD-16GS-I53-50A融合体は、Xba1及びAvrII制限部位及びGibson集合体を使用してpCMV/Rにクローニングした(Gibson et al.,2009)。全てのRBD担持構成要素には、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端オクタ-ヒスチジンタグが含まれていた。マカック又はヒトACE2外部ドメインは、C末端でトロンビン切断部位及びヒトFcフラグメントをコードする配列に遺伝的に融合された。hACE2-Fcは、GenScriptによってBM40シグナルペプチドとともに合成及びクローニングされた。Expi293F細胞への一過性トランスフェクション用のプラスミドを得るために、細菌培養物からのその後のDNA抽出のために(NucleoBond Xtra Midi(商標)キット)、プラスミドをE.コリ(New England Biolabs)のNEB5-α株に形質転換した。この研究で使用された全ての新規タンパク質のアミノ酸配列は、表3に記載されている。
SARS-CoV-2 RBD(BEI NR-52422)構築物は、GenScriptによって、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端オクタ-ヒスチジンタグ(GHHHHHHHH)を有するpcDNA3.1-に合成された(配列番号164)。構築物の境界は、N-328RFPN331及び528KKST531-Cである(Walls et al.,2020)。SARS-CoV-2S-2P外部ドメイン三量体(GenBank:YP_009724390.1、BEI NR-52420)は、GenScriptによって、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端TEV切断部位(GSGRENLYFQG)を有するpCMV(配列番号165)、T4フィブリチンフォールドン(GGGSGYIPEAPRDGQAYVRKDGEWVLLSTFL)(配列番号166)、及びオクタ-ヒスチジンタグ(GHHHHHHHH)(配列番号164)に合成された(Walls et al.,2020)。構築物は2P変異(残基986及び987でのプロリン置換;(Pallesen et al.,2017))及びフリン切断部位での682SGAG685置換を含む。SARS-CoV-2RBDは、8、12、又は16個のグリシン及びセリン残基のリンカーを使用して、三量体I53-50Aナノ粒子構成要素のN末端に遺伝的に融合された。RBD-8GS-及びRBD-12GS-I53-50A融合物を合成し、GenscriptによってpCMVにクローニングした。RBD-16GS-I53-50A融合体は、Xba1及びAvrII制限部位及びGibson集合体を使用してpCMV/Rにクローニングした(Gibson et al.,2009)。全てのRBD担持構成要素には、N末端ミューホスファターゼシグナルペプチド及びC末端オクタ-ヒスチジンタグが含まれていた。マカック又はヒトACE2外部ドメインは、C末端でトロンビン切断部位及びヒトFcフラグメントをコードする配列に遺伝的に融合された。hACE2-Fcは、GenScriptによってBM40シグナルペプチドとともに合成及びクローニングされた。Expi293F細胞への一過性トランスフェクション用のプラスミドを得るために、細菌培養物からのその後のDNA抽出のために(NucleoBond Xtra Midi(商標)キット)、プラスミドをE.コリ(New England Biolabs)のNEB5-α株に形質転換した。この研究で使用された全ての新規タンパク質のアミノ酸配列は、表3に記載されている。
一過性トランスフェクション
SARS-CoV-2 S及びACE2-Fcタンパク質は、33℃、湿度70%、8%CO2、150rpmで回転するExpi293F発現培地(Life Technologies)を使用して、懸濁液中で増殖させたExpi293F細胞で生成した。PEI-MAX(商標)(Polyscience)を使用して培養物をトランスフェクトし、細胞を1mL当たり300万細胞の密度まで増殖させ、3日間培養した。遠心分離(4000rcfで5分間)、0.0375%の最終濃度までPDADMAC溶液(Sigma Aldrich、#409014)を添加し、2回目のスピン(4000rcfで5分間)によって上清を清澄化した。
SARS-CoV-2 S及びACE2-Fcタンパク質は、33℃、湿度70%、8%CO2、150rpmで回転するExpi293F発現培地(Life Technologies)を使用して、懸濁液中で増殖させたExpi293F細胞で生成した。PEI-MAX(商標)(Polyscience)を使用して培養物をトランスフェクトし、細胞を1mL当たり300万細胞の密度まで増殖させ、3日間培養した。遠心分離(4000rcfで5分間)、0.0375%の最終濃度までPDADMAC溶液(Sigma Aldrich、#409014)を添加し、2回目のスピン(4000rcfで5分間)によって上清を清澄化した。
CR3022重鎖及び軽鎖をコードする遺伝子は、GenScriptから注文し、pCMV/Rにクローニングした。PEI MAX(商標)(Polyscience)トランスフェクション試薬を使用して、Expi293F細胞における重鎖及び軽鎖プラスミドの両方の一過性コトランスフェクションによって、抗体を発現させた。上記のように、細胞上清を回収し、3日又は6日後に清澄化した。
タンパク質精製
Hisタグを含むタンパク質は、各清澄化された上清に1MのTris-HCl、pH8.0を最終濃度45mMのまで、及び5MのNaClを最終濃度約310mMのまで補充するバッチ結合法により、清澄化された上清から精製した。Talonコバルトアフィニティ樹脂(Takara)を処理した上清に加え、穏やかに振盪しながら15分間インキュベートした。0.2μmフィルターを使用した真空濾過を使用して樹脂を収集し、重力カラムに移した。樹脂を、20mMのTris pH8.0、300mMのNaClで洗浄し、タンパク質を、20mMのTris pH8.0、300mMのNaCl、300mMのイミダゾールの3カラム容量で溶出した。次に、バッチ結合プロセスを繰り返し、1回目及び2回目の溶出を合わせた。SDS-PAGEを使用して純度を評価した。RBD-I53-50A融合タンパク質IMAC溶出液を>1mg/mLに濃縮し、50mMのTris、pH7、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%グリセロール、及び0.75%w/vの3-[(3-コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]-1-プロパンスルホナート(CHAPS)への透析を、水和10K分子量カットオフ透析カセット(Thermo Scientific)で3回行った。S-2P IMAC溶出画分を約1mg/mLに濃縮し、水和10K分子量カットオフ透析カセット(Thermo Scientific)で50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジンに3回透析した。固有の不安定性のため、S-2P三量体は直ちに瞬間凍結し、-80℃で保存した。
Hisタグを含むタンパク質は、各清澄化された上清に1MのTris-HCl、pH8.0を最終濃度45mMのまで、及び5MのNaClを最終濃度約310mMのまで補充するバッチ結合法により、清澄化された上清から精製した。Talonコバルトアフィニティ樹脂(Takara)を処理した上清に加え、穏やかに振盪しながら15分間インキュベートした。0.2μmフィルターを使用した真空濾過を使用して樹脂を収集し、重力カラムに移した。樹脂を、20mMのTris pH8.0、300mMのNaClで洗浄し、タンパク質を、20mMのTris pH8.0、300mMのNaCl、300mMのイミダゾールの3カラム容量で溶出した。次に、バッチ結合プロセスを繰り返し、1回目及び2回目の溶出を合わせた。SDS-PAGEを使用して純度を評価した。RBD-I53-50A融合タンパク質IMAC溶出液を>1mg/mLに濃縮し、50mMのTris、pH7、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%グリセロール、及び0.75%w/vの3-[(3-コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]-1-プロパンスルホナート(CHAPS)への透析を、水和10K分子量カットオフ透析カセット(Thermo Scientific)で3回行った。S-2P IMAC溶出画分を約1mg/mLに濃縮し、水和10K分子量カットオフ透析カセット(Thermo Scientific)で50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジンに3回透析した。固有の不安定性のため、S-2P三量体は直ちに瞬間凍結し、-80℃で保存した。
モノクローナル抗体及びヒト又はマカックACE2-Fcを発現する細胞の清澄化した上清を、AKTA Avant150FPLC(Cytiva)でMabSelect PrismA(商標)2.6x5cmカラム(Cytiva)を使用して精製した。結合した抗体を5カラム容量の20mMのNaPO4、150mMのNaCl、pH7.2、次いで5カラム容量の20mMのNaPO4、1MのNaCl、pH7.4で洗浄し、3カラム容量の100mMのグリシンにより、pH3.0で溶出した。溶出液を2Mのトリズマ塩基で中和して、最終濃度50mMのとした。SDS-PAGEを使用して純度を評価した。
組換えS309は、上記のように、重鎖及び軽鎖を発現するプラスミドで一過性にコトランスフェクトされたexpiCHO細胞でFabとして発現された(一過性トランスフェクションを参照)(Stettler et al.,2016)。HiTrap(商標)タンパク質A Mab select Xtra(商標)カラム(Cytiva)を使用してタンパク質をアフィニティ精製し、続いてHiTrap(商標)Fast脱塩カラム(Cytiva)を使用して20mMのNaPO4、150mMのNaCl、pH7.2に対して脱塩した。タンパク質は0.22μmフィルターで滅菌し、使用するまで4℃で保存した。
細菌によるタンパク質の発現及び精製
I53-50A及びI53-50B.4.PT1タンパク質は、2Lバッフル付き振盪フラスコ又は10L BioFlo320Fermenter(Eppendorf)で増殖したLB(10gのトリプトン、5gの酵母抽出物、10gのNaCl)のLemo21(DE3)(NEB)で発現した。細胞を37℃でOD600約0.8まで増殖させ、次いで1mMのIPTGで誘導した。発現温度を18℃に下げ、細胞を約16時間振とうした。細胞を採取し、50mMのTris、500mMのNaCl、30mMのイミダゾール、1mMのPMSF、0.75%CHAPS中、18,000psiでMicrofluidics M110Pを使用したマイクロ流体化によって溶解した。ライセートを24,000gで30分間の遠心分離によって清澄化し、AKTA Avant150 FPLCシステム(Cytiva)でのIMACによる精製のために、2.6x10cmのNi Sepharose(商標)6FFカラム(Cytiva)に適用した。目的のタンパク質は、50mMのTris、pH8、500mMのNaCl、0.75%CHAPS緩衝液のバックグラウンドで、30mMのから500mMのイミダゾールの直線勾配で溶出した。ピーク画分をプールし、10KのMWCO遠心フィルター(Millipore)で濃縮し、滅菌濾過(0.22μm)し、50mMのTris、pH8、500mMのNaCl、0.75%のCHAPS緩衝液を使用して、Superdex(商標)200Increase10/300又はHiLoad(商標)S200pg GL SECカラム(Cytiva)に適用した。I53-50Aは約0.6カラム容量(CV)溶出する。I53-50B.4PT1は、約0.45CVで溶出する。サイジング後、ナノ粒子集合体に使用する前に、細菌由来の構成要素を試験して、エンドトキシンのレベルが低いことを確認した。
I53-50A及びI53-50B.4.PT1タンパク質は、2Lバッフル付き振盪フラスコ又は10L BioFlo320Fermenter(Eppendorf)で増殖したLB(10gのトリプトン、5gの酵母抽出物、10gのNaCl)のLemo21(DE3)(NEB)で発現した。細胞を37℃でOD600約0.8まで増殖させ、次いで1mMのIPTGで誘導した。発現温度を18℃に下げ、細胞を約16時間振とうした。細胞を採取し、50mMのTris、500mMのNaCl、30mMのイミダゾール、1mMのPMSF、0.75%CHAPS中、18,000psiでMicrofluidics M110Pを使用したマイクロ流体化によって溶解した。ライセートを24,000gで30分間の遠心分離によって清澄化し、AKTA Avant150 FPLCシステム(Cytiva)でのIMACによる精製のために、2.6x10cmのNi Sepharose(商標)6FFカラム(Cytiva)に適用した。目的のタンパク質は、50mMのTris、pH8、500mMのNaCl、0.75%CHAPS緩衝液のバックグラウンドで、30mMのから500mMのイミダゾールの直線勾配で溶出した。ピーク画分をプールし、10KのMWCO遠心フィルター(Millipore)で濃縮し、滅菌濾過(0.22μm)し、50mMのTris、pH8、500mMのNaCl、0.75%のCHAPS緩衝液を使用して、Superdex(商標)200Increase10/300又はHiLoad(商標)S200pg GL SECカラム(Cytiva)に適用した。I53-50Aは約0.6カラム容量(CV)溶出する。I53-50B.4PT1は、約0.45CVで溶出する。サイジング後、ナノ粒子集合体に使用する前に、細菌由来の構成要素を試験して、エンドトキシンのレベルが低いことを確認した。
インビトロナノ粒子集合体
精製された個々のナノ粒子構成要素の総タンパク質濃度は、UV/vis分光光度計(Agilent Cary8454)を使用して280nmで吸光度を測定し、吸光係数を計算することによって決定した(Gasteiger et al.,2005)。集合体工程は、次の順序で追加して室温で実行した。RBD-I53-50A三量体融合タンパク質、その後、必要に応じて目的の最終濃度を達成するために追加の緩衝液、及び最後にI53-50B.4PT1五量体構成要素(50mMのTris、pH8中、500mMのNaCl、0.75%のw/vのCHAPS)、RBD-I53-50A:I53-B.4PT1のモル比1.1:1。部分原子価RBD-I53-50ナノ粒子(50%RBD-I53-50)を生成するために、RBD-I53-50A及び非修飾I53-50A三量体の両方(50mMのTris、pH8中、500mMのNaCl、0.75%w/vCHAPS)をわずかにモル過剰(1.1x)でI53-50B.4PT1に添加した。全てのRBD-I53-50インビトロ集合体は、残りの集合体とされていない成分を除去するために、その後のSECによる精製の前に、少なくとも30分間穏やかに揺り動かしながら2~8℃でインキュベートした。目的に応じて様々なカラムを使用した。Superose(商標)6Increase 10/300GLカラムはナノ粒子サイズの推定に分析的に使用し、Superdex(商標)200Increase 10/300GLカラムは小規模なパイロット集合体に使用し、HiLoad(商標)26/600Superdex(商標)200pgカラムは、ナノ粒子の生成に使用した。集合した粒子は、Superose(商標)6カラム及びSuperdex(商標)200カラムの空隙容量で約11mLで溶出する。組み立てられたナノ粒子は、カラム適用の直前及び分画のプール後に無菌濾過(0.22μm)された。
精製された個々のナノ粒子構成要素の総タンパク質濃度は、UV/vis分光光度計(Agilent Cary8454)を使用して280nmで吸光度を測定し、吸光係数を計算することによって決定した(Gasteiger et al.,2005)。集合体工程は、次の順序で追加して室温で実行した。RBD-I53-50A三量体融合タンパク質、その後、必要に応じて目的の最終濃度を達成するために追加の緩衝液、及び最後にI53-50B.4PT1五量体構成要素(50mMのTris、pH8中、500mMのNaCl、0.75%のw/vのCHAPS)、RBD-I53-50A:I53-B.4PT1のモル比1.1:1。部分原子価RBD-I53-50ナノ粒子(50%RBD-I53-50)を生成するために、RBD-I53-50A及び非修飾I53-50A三量体の両方(50mMのTris、pH8中、500mMのNaCl、0.75%w/vCHAPS)をわずかにモル過剰(1.1x)でI53-50B.4PT1に添加した。全てのRBD-I53-50インビトロ集合体は、残りの集合体とされていない成分を除去するために、その後のSECによる精製の前に、少なくとも30分間穏やかに揺り動かしながら2~8℃でインキュベートした。目的に応じて様々なカラムを使用した。Superose(商標)6Increase 10/300GLカラムはナノ粒子サイズの推定に分析的に使用し、Superdex(商標)200Increase 10/300GLカラムは小規模なパイロット集合体に使用し、HiLoad(商標)26/600Superdex(商標)200pgカラムは、ナノ粒子の生成に使用した。集合した粒子は、Superose(商標)6カラム及びSuperdex(商標)200カラムの空隙容量で約11mLで溶出する。組み立てられたナノ粒子は、カラム適用の直前及び分画のプール後に無菌濾過(0.22μm)された。
hACE2-Fc及びCR3022消化
hACE2-Fcを、2.5mMのCaCl2の存在下、トロンビン:タンパク質比1:300w/wでトロンビンプロテアーゼ(Sigma Aldrich)で消化した。反応物を穏やかに揺り動かしながら周囲温度で16~18時間インキュベートした。インキュベーション後、Ultracel(商標)10K遠心分離フィルター(Millipore Amicon Ultra)を使用して反応混合物を濃縮し、滅菌濾過した(0.22μM)。切断されたhACE2モノマーは、AKTA avant25FPLC(Cytiva)を使用したHiScreen MabSelect SuRe(商標)カラム(Cytiva)でのタンパク質A精製(上記のタンパク質精製を参照)を使用して、切断されていないhACE2-Fc及び切断されたFc領域から分離した。切断されたhACE2モノマーをフロースルーで収集し、滅菌濾過(0.22μm)し、UV/visによって定量化した。
hACE2-Fcを、2.5mMのCaCl2の存在下、トロンビン:タンパク質比1:300w/wでトロンビンプロテアーゼ(Sigma Aldrich)で消化した。反応物を穏やかに揺り動かしながら周囲温度で16~18時間インキュベートした。インキュベーション後、Ultracel(商標)10K遠心分離フィルター(Millipore Amicon Ultra)を使用して反応混合物を濃縮し、滅菌濾過した(0.22μM)。切断されたhACE2モノマーは、AKTA avant25FPLC(Cytiva)を使用したHiScreen MabSelect SuRe(商標)カラム(Cytiva)でのタンパク質A精製(上記のタンパク質精製を参照)を使用して、切断されていないhACE2-Fc及び切断されたFc領域から分離した。切断されたhACE2モノマーをフロースルーで収集し、滅菌濾過(0.22μm)し、UV/visによって定量化した。
LysC(New England BioLabs)を10mMのTri pH8で10ng/μLに希釈し、CR3022IgGに1:2000w/wのLysC:IgGで添加し、続いて230rpmで軌道振とうしながら37℃で18時間インキュベートした。Ultracel(商標)10K遠心分離フィルター(Millipore Amicon Ultra)を使用して切断反応物を濃縮し、滅菌濾過した(0.22μM)。切断されたCR3022mAbは、切断されていないCR3022IgG及び切断されたIgGのFc部分から、上記のようにプロテインA精製を使用して分離した。切断されたCR3022をフロースルーで収集し、無菌濾過(0.22μm)し、UV/visで定量化した。
バイオレイヤー干渉法(抗原性)
Octet(商標)Red 96System(Pall Forte Bio/Sartorius)でBLIを使用して周囲温度で1000rpmで振盪しながら抗原性アッセイを実施及び分析した。RBD-I53-50A三量体構成要素及びモノマーRBDをKinetics緩衝液(1xHEPES-EP+(Pall Forte Bio)、0.05%脱脂乳、0.02%アジ化ナトリウム)で40μg/mLに希釈した。モノマーhACE2及びCR3022FabをKinetics緩衝液で750nMに希釈し、最終濃度3.1nMになるように3倍に段階希釈した。試薬は、以下に説明するように、ブラック96ウェルGreiner Bio-oneマイクロプレートに1ウェル当たり200μLで適用した。RBD-I53-50A構成要素又はモノマーRBDは、次のセンサーインキュベーション時間を使用することを除いて、製造元の指示(Forte Bio)に従ってAnti-Penta-HIS(HIS1K)バイオセンサーに固定化された。HIS1Kバイオセンサーを水中で10分間水和させた後、次いでKinetics緩衝液で60秒間平衡化させた。HIS1Kチップに、希釈した三量体RBD-I53-50A構成要素又はモノマーRBDを150秒間ロードし、Kinetics緩衝液で300秒間洗浄した。会合ステップは、免疫原が固定化されたHIS1Kバイオセンサーを、希釈したhACE2モノマー又はCR3022Fabに600秒間浸すことによって実行され、その後、バイオセンサーをKinetics緩衝液に600秒間挿入することによって解離を測定した。Pall(商標)ForteBio/Sartorius分析ソフトウェア(バージョン12.0)を使用して、データからベースラインを差し引き、プロットを適合させた。図8のプロットは、会合及び解離の工程を示している。
Octet(商標)Red 96System(Pall Forte Bio/Sartorius)でBLIを使用して周囲温度で1000rpmで振盪しながら抗原性アッセイを実施及び分析した。RBD-I53-50A三量体構成要素及びモノマーRBDをKinetics緩衝液(1xHEPES-EP+(Pall Forte Bio)、0.05%脱脂乳、0.02%アジ化ナトリウム)で40μg/mLに希釈した。モノマーhACE2及びCR3022FabをKinetics緩衝液で750nMに希釈し、最終濃度3.1nMになるように3倍に段階希釈した。試薬は、以下に説明するように、ブラック96ウェルGreiner Bio-oneマイクロプレートに1ウェル当たり200μLで適用した。RBD-I53-50A構成要素又はモノマーRBDは、次のセンサーインキュベーション時間を使用することを除いて、製造元の指示(Forte Bio)に従ってAnti-Penta-HIS(HIS1K)バイオセンサーに固定化された。HIS1Kバイオセンサーを水中で10分間水和させた後、次いでKinetics緩衝液で60秒間平衡化させた。HIS1Kチップに、希釈した三量体RBD-I53-50A構成要素又はモノマーRBDを150秒間ロードし、Kinetics緩衝液で300秒間洗浄した。会合ステップは、免疫原が固定化されたHIS1Kバイオセンサーを、希釈したhACE2モノマー又はCR3022Fabに600秒間浸すことによって実行され、その後、バイオセンサーをKinetics緩衝液に600秒間挿入することによって解離を測定した。Pall(商標)ForteBio/Sartorius分析ソフトウェア(バージョン12.0)を使用して、データからベースラインを差し引き、プロットを適合させた。図8のプロットは、会合及び解離の工程を示している。
バイオレイヤー干渉法(アクセシビリティ)
RBD、RBD-I53-50A三量体、及びRBD-I53-50ナノ粒子へのmACE2-Fc、CR3022IgG、及びS309IgGの結合を、Octet(商標)Red96システム(Pall(商標)ForteBio/Sartorius)を使用して、周囲温度で1000rpmで振盪して、アクセシビリティ実験及びリアルタイム安定性研究について分析した。タンパク質サンプルを、Kinetics緩衝液で100nMに希釈した。次に、緩衝液、免疫原、及び分析物をブラック96ウェルGreine Bio-oneマイクロプレートにウェル当たり200μLで適用した。プロテインAバイオセンサー(ForteBio/Sartorius)は、最初にKinetics緩衝液で10分間水和し、次に固定化ステップでKinetics緩衝液で10μg/mLに希釈したmACE2-Fc、CR3022、又はS309IgGのいずれかに浸した。500秒後、チップをKinetics緩衝液に60秒間移してベースラインに到達させた。会合ステップは、ロードされたバイオセンサーを免疫原に300秒間浸漬することによって実行され、その後の解離は、バイオセンサーをKinetics緩衝液に更に300秒間浸漬することによって実行した。データは、ForteBio分析ソフトウェア(バージョン12.0)を使用してプロットする前にベースラインを差し引いたものである。図2のプロットは、600秒間の会合及び解離を示している。
RBD、RBD-I53-50A三量体、及びRBD-I53-50ナノ粒子へのmACE2-Fc、CR3022IgG、及びS309IgGの結合を、Octet(商標)Red96システム(Pall(商標)ForteBio/Sartorius)を使用して、周囲温度で1000rpmで振盪して、アクセシビリティ実験及びリアルタイム安定性研究について分析した。タンパク質サンプルを、Kinetics緩衝液で100nMに希釈した。次に、緩衝液、免疫原、及び分析物をブラック96ウェルGreine Bio-oneマイクロプレートにウェル当たり200μLで適用した。プロテインAバイオセンサー(ForteBio/Sartorius)は、最初にKinetics緩衝液で10分間水和し、次に固定化ステップでKinetics緩衝液で10μg/mLに希釈したmACE2-Fc、CR3022、又はS309IgGのいずれかに浸した。500秒後、チップをKinetics緩衝液に60秒間移してベースラインに到達させた。会合ステップは、ロードされたバイオセンサーを免疫原に300秒間浸漬することによって実行され、その後の解離は、バイオセンサーをKinetics緩衝液に更に300秒間浸漬することによって実行した。データは、ForteBio分析ソフトウェア(バージョン12.0)を使用してプロットする前にベースラインを差し引いたものである。図2のプロットは、600秒間の会合及び解離を示している。
ネガティブ染色電子顕微鏡
RBD-I53-50ナノ粒子は、最初に50mMのTris、pH7、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%v/vグリセロール、0.75%w/vCHAPSで75μg/mLに希釈し、S-2Pタンパク質を、50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジンで0.03mg/mLに希釈し、3μLのサンプルをグロー放電したばかりの300メッシュ銅グリッドに適用した。サンプルをグリッド上で1分間インキュベートした後、グリッドを50μLの水滴に浸し、余分な液体をろ紙(Whatman)で吸い取った。次に、グリッドを6μLの0.75%w/vギ酸ウラニル染色液に浸した。染色液をろ紙で吸い取り、次いでグリッドを別の6μLの染色液に浸し、約70秒間インキュベートした。最後に、染色液を吸い取り、グリッドを1分間乾燥させた。調製されたグリッドは、TalosモデルL120C電子顕微鏡で45,000倍(ナノ粒子)又は92,000倍(S-2P)で画像化した。
RBD-I53-50ナノ粒子は、最初に50mMのTris、pH7、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%v/vグリセロール、0.75%w/vCHAPSで75μg/mLに希釈し、S-2Pタンパク質を、50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジンで0.03mg/mLに希釈し、3μLのサンプルをグロー放電したばかりの300メッシュ銅グリッドに適用した。サンプルをグリッド上で1分間インキュベートした後、グリッドを50μLの水滴に浸し、余分な液体をろ紙(Whatman)で吸い取った。次に、グリッドを6μLの0.75%w/vギ酸ウラニル染色液に浸した。染色液をろ紙で吸い取り、次いでグリッドを別の6μLの染色液に浸し、約70秒間インキュベートした。最後に、染色液を吸い取り、グリッドを1分間乾燥させた。調製されたグリッドは、TalosモデルL120C電子顕微鏡で45,000倍(ナノ粒子)又は92,000倍(S-2P)で画像化した。
動的光散乱
動的光散乱(DLS)を使用して、UNcle Nano-DSF(UNchained Laboratories)でRBD-I53-50ナノ粒子サンプルの流体力学的直径(Dh)及び%多分散性(%Pd)を測定した。サンプルを8.8μLの石英キャピラリーカセット(UNi、UNchained Laboratories)に適用し、レーザーの自動減衰を使用して、それぞれ5秒の10回の取得で測定した。RBDナノ粒子緩衝液中の4.5%v/vグリセロールによる粘度の増加は、Dh測定においてUNcle(商標)Clientソフトウェアによって説明された。
動的光散乱(DLS)を使用して、UNcle Nano-DSF(UNchained Laboratories)でRBD-I53-50ナノ粒子サンプルの流体力学的直径(Dh)及び%多分散性(%Pd)を測定した。サンプルを8.8μLの石英キャピラリーカセット(UNi、UNchained Laboratories)に適用し、レーザーの自動減衰を使用して、それぞれ5秒の10回の取得で測定した。RBDナノ粒子緩衝液中の4.5%v/vグリセロールによる粘度の増加は、Dh測定においてUNcle(商標)Clientソフトウェアによって説明された。
グアニジンHCl変性
モノマーRBD、RBD-I53-50A融合タンパク質、及びRBD-I53-50ナノ粒子免疫原を、50mMのTris、pH7.0、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%v/vグリセロール、0.75%w/vCHAPSで2.5μMに希釈し、0M~6.5Mの範囲の塩化グアニジン[GdnHCl](0.25Mずつ増加)を3連で調製した。S-2P三量体も、50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジン、及び同じGuHCl濃度範囲を使用して2.5μMに希釈した。ピペッティングにより希釈物を10倍混合した。次に、サンプルを周囲温度で18~19時間インキュベートした。Nano-DSF(UNcle(商標)、UNchained Laboratories)及び8.8μL石英キャピラリーカセット(UNi(商標)、UNchained Laboratories)を使用して、蛍光スペクトルを3連で収集し、266nmで励起し、25℃で200nm~750nmの発光を測定した。
モノマーRBD、RBD-I53-50A融合タンパク質、及びRBD-I53-50ナノ粒子免疫原を、50mMのTris、pH7.0、185mMのNaCl、100mMのアルギニン、4.5%v/vグリセロール、0.75%w/vCHAPSで2.5μMに希釈し、0M~6.5Mの範囲の塩化グアニジン[GdnHCl](0.25Mずつ増加)を3連で調製した。S-2P三量体も、50mMのTris、pH8、150mMのNaCl、0.25%L-ヒスチジン、及び同じGuHCl濃度範囲を使用して2.5μMに希釈した。ピペッティングにより希釈物を10倍混合した。次に、サンプルを周囲温度で18~19時間インキュベートした。Nano-DSF(UNcle(商標)、UNchained Laboratories)及び8.8μL石英キャピラリーカセット(UNi(商標)、UNchained Laboratories)を使用して、蛍光スペクトルを3連で収集し、266nmで励起し、25℃で200nm~750nmの発光を測定した。
エンドトキシン測定
EndoSafe(商標)Nexgen-MCS System(Charles River)を使用して、タンパク質サンプル中のエンドトキシンレベルを測定した。サンプルは、エンドトキシンを含まないLAL試薬水で1:50又は1:100に希釈し、EndoSafe(商標)LAL試薬カートリッジのウェルに適用した。Charles River EndoScan(商標)-Vソフトウェアを使用して、エンドトキシン含有量を分析し、希釈倍率を自動的に逆算した。エンドトキシン値はEU/mLとして報告され、次いでUV/vis測定に基づいてEU/mgに変換された。免疫化に適したサンプルのしきい値は、<50EU/mgであった。
EndoSafe(商標)Nexgen-MCS System(Charles River)を使用して、タンパク質サンプル中のエンドトキシンレベルを測定した。サンプルは、エンドトキシンを含まないLAL試薬水で1:50又は1:100に希釈し、EndoSafe(商標)LAL試薬カートリッジのウェルに適用した。Charles River EndoScan(商標)-Vソフトウェアを使用して、エンドトキシン含有量を分析し、希釈倍率を自動的に逆算した。エンドトキシン値はEU/mLとして報告され、次いでUV/vis測定に基づいてEU/mgに変換された。免疫化に適したサンプルのしきい値は、<50EU/mgであった。
UV/vis
紫外可視分光光度法(UV/vis)は、Agilent Technologies Cary(商標)8454を使用して測定した。サンプルを10mm、50μLの石英セル(Starna Cells,Inc.)に適用し、吸光度を180~1000nmで測定した。測定及び単一参照波長のベースライン減算から得られた280nmでの正味の吸光度を、計算された吸光係数及び分子量と共に使用して、タンパク質濃度を取得した。320/280nmでの吸光度の比率を使用して、リアルタイム安定性研究サンプルの相対的な凝集レベルを決定した。サンプルをそれぞれの精製/機器ブランキング緩衝液で希釈して、0.1~1.0の吸光度を得た。UV/vis装置から生成された全てのデータは、845xUV/visibleシステムソフトウェアで処理した。
紫外可視分光光度法(UV/vis)は、Agilent Technologies Cary(商標)8454を使用して測定した。サンプルを10mm、50μLの石英セル(Starna Cells,Inc.)に適用し、吸光度を180~1000nmで測定した。測定及び単一参照波長のベースライン減算から得られた280nmでの正味の吸光度を、計算された吸光係数及び分子量と共に使用して、タンパク質濃度を取得した。320/280nmでの吸光度の比率を使用して、リアルタイム安定性研究サンプルの相対的な凝集レベルを決定した。サンプルをそれぞれの精製/機器ブランキング緩衝液で希釈して、0.1~1.0の吸光度を得た。UV/vis装置から生成された全てのデータは、845xUV/visibleシステムソフトウェアで処理した。
グリカンプロファイリング
グリコフォームの分布及び占有率の決定等、部位特異的なグリコシル化プロファイルを特定するために、ボトムアップ質量分析(MS)アプローチを利用した。1mg/mLのモノマー、8GS、12GS、及び16GSのRBDタンパク質の一定分量を調製して、4つのRBDバリアントのN331及びN343でのグリコシル化プロファイルを評価した。1.5mg/mLのSARS-CoV-2S-2Pタンパク質を使用して、安定化されたスパイク外部ドメイン(S-2P)の包括的な糖プロファイリングを並行して実行した。全てのサンプルは、25mMのTris(pH8.0)、7Mの塩化グアニジニウム(GdnHCl)、及び50mMのジチオスレイトール(DTT)を含む溶液で、90℃で30分間分解した。新鮮なヨードアセトアミド(IAA)を100mMまで添加し、暗所で室温で1時間インキュベートすることにより、還元システインをアルキル化した。次いで、50mMの過剰のDTTを添加して、残りのIAAをクエンチした。サンプルを10mMのトリス(pH8.0)、2mMの塩化カルシウム溶液で11倍に希釈することにより、GndHCl濃度を0.6Mまで低下させた。次に、各サンプルを半分に分割した。半分(275μL)を10単位の組換えペプチドN-グリカナーゼF(GST-PNGase F)と混合し(Krenkova et al.,2013)、37℃で1時間インキュベートして、グリコシル化されたAsnを脱グリコシル化されたAspに変換する。
グリコフォームの分布及び占有率の決定等、部位特異的なグリコシル化プロファイルを特定するために、ボトムアップ質量分析(MS)アプローチを利用した。1mg/mLのモノマー、8GS、12GS、及び16GSのRBDタンパク質の一定分量を調製して、4つのRBDバリアントのN331及びN343でのグリコシル化プロファイルを評価した。1.5mg/mLのSARS-CoV-2S-2Pタンパク質を使用して、安定化されたスパイク外部ドメイン(S-2P)の包括的な糖プロファイリングを並行して実行した。全てのサンプルは、25mMのTris(pH8.0)、7Mの塩化グアニジニウム(GdnHCl)、及び50mMのジチオスレイトール(DTT)を含む溶液で、90℃で30分間分解した。新鮮なヨードアセトアミド(IAA)を100mMまで添加し、暗所で室温で1時間インキュベートすることにより、還元システインをアルキル化した。次いで、50mMの過剰のDTTを添加して、残りのIAAをクエンチした。サンプルを10mMのトリス(pH8.0)、2mMの塩化カルシウム溶液で11倍に希釈することにより、GndHCl濃度を0.6Mまで低下させた。次に、各サンプルを半分に分割した。半分(275μL)を10単位の組換えペプチドN-グリカナーゼF(GST-PNGase F)と混合し(Krenkova et al.,2013)、37℃で1時間インキュベートして、グリコシル化されたAsnを脱グリコシル化されたAspに変換する。
プロテアーゼ消化は次のように行った。全てのRBDサンプル及び1つのS-2Pサンプルを、RBDは1:40(w/w)、S-2Pは1:30(w/w)の比率で37℃で4時間消化し、続いて同じ比率と条件で一晩Glu-C消化する。他の3つのS-2Pサンプルは、トリプシン、キモトリプシン、及びα溶解性プロテアーゼをそれぞれ1:30(w/w)の比率で使用して、37℃で一晩消化した。使用した全ての消化プロテアーゼはMSグレード(Promega)であった。翌日、消化反応を0.02%ギ酸(FA、Optima(商標)、Fisher)でクエンチした。
4つのS-2Pサンプルのグリコフォーム測定は、Orbitrap Fusion(商標)質量分析計(Thermo Fisher)を使用したナノLC-MSによって実行した。消化解されたサンプルは、製造業者の推奨プロトコルに従って、Sep-Pak C18カートリッジ(Waters)によって脱塩した。2cmトラップ カラム及び35cm分析カラムは、5μMReproSil-Pur(商標)C18AQビーズ(Dr.Maisch)を含むフューズドシリカ(内径100μm)で新たに調製した。8μLのサンプルを注入し、0.1%FA中の2%から30%までのアセトニトリルの60分間の直線勾配で分析し、続いて80%アセトニトリルで10分間分析した。EThcD法は次のように最適化された。イオン源:ポジティブモードで2.1kV、イオントランスファーチューブ温度:350℃、解像度:MS1=120000、MS2=30000、AGCターゲット:MS1=2e5、MS2=1e5、及び注入時間:MS1=50ミリ秒、MS2=60ms。
糖ペプチドデータは、6ppmの前駆体及び10ppmのフラグメント質量許容値を使用して、Byonic(商標)及びByologic(商標)(バージョン3.8、Protein Metrics Inc.)によって視覚化及び処理した。糖ペプチドは、Protein Metrics PMI-SuiteのN-グリカン309哺乳動物データベースを使用して検索し、正しいc-及びz-フラグメントイオンの割当てに基づいてスコアを付けた。真陽性の実体は、204(HexNAcイオン)及び366(HexNAcHexイオン)でのグリカンオキソニウムイオンm/zの存在、及び脱グリコシル化サンプル中の対応するスペクトルの不在によって更に検証した。各グリコフォームの相対存在量は、Byologic(商標)で分析されたピーク面積によって決定した。グリコフォームは、以前の研究で説明されているように、オリゴ(オリゴマンノース)、ハイブリッド、複合体、及び複合体のサブタイプに分類された(Watanabe et al.,2020)。HexNAc(2)Hex(9-5)はM(annose)9~M5であり、HexNAc(3)Hex(5-6)はハイブリッドに分類され、HexNAc(3)Hex(3-4)XはA1サブタイプであり、HexNAc(4)XはA2/A1Bであり、HexNAc(5)XはA3/A2Bであり、HexNAc(6)XはA4/A3Bサブタイプである。フコシル化を伴うハイブリッド及び複合体は、それぞれFHybrid及びFComplex(例えば、FA1)として個別に記載されている。
4つのRBDバリアントのグリカン占有分析及びグリコフォーム決定は、Acquity(商標)UPLCシステム(Waters)に結合されたSynaptG2-Si(商標)TOF質量分析計でLC-MSによって実施した。サンプルは、Waters CSH C18 1x100mm 1.7μmカラムで、3%から40%Bまでの直線勾配で30分かけて分離した(A:98%水、2%アセトニトリル、0.1%FA;B:100%アセトニトリル、0.1%FA)。データ依存取得(DDA)メソッドを、前駆体質量範囲300~2000、MS/MS質量範囲50~2000、70~100Vの勾配の衝突エネルギーで利用した。MassLynx(商標)(Waters)によって、最も多く、非重複アイソトープピークを決定し、統合した。特に明記しない限り、使用した全ての水及び有機溶媒はMSグレード(Optima(商標)、Fisher)であった。脱グリコシル化(Asp)グリコペプチドに対する非グリコシル化(Asn)のピーク面積比を使用して、各部位でのグリカン占有率を測定した。
水素/重水素交換質量分析
3μgのモノマーRBD及びRBD-8GS-I53-50Aを重水素化緩衝液(pH*7.6、85%D2O、Cambridge Isotope Laboratories,Inc.)で3、60、1800、及び72000秒間、それぞれ23℃でインキュベートし、H/D交換HDXした。続いて、サンプルを氷冷クエンチ緩衝液(200mMのリン酸トリス(2-クロロエチル)ホスファート(TCEP)、8M尿素、0.2%ギ酸)と1:1で最終pH2.5に混合し、直ちに液体窒素で瞬間凍結した。前述のように、サンプルをインラインペプシン消化し、Synapt G2-Si(商標)TOF質量分析計(Waters)でLC-MS-IMSによって分析した(Verkerke et al.,2016)18分間のグラジエントを適用した。完全な重水素化コントロールは、重水素化されていないサンプルLC-MSランからペプシン消化物溶出液を収集し、speedvacで乾燥させ、重水素化緩衝液で85℃で1時間インキュベートし、他の全てのHDXサンプルと同じようにクエンチすることによって作製した。内部交換標準(Pro-Pro-Pro-Ile[PPPI]及びPro-Pro-Pro-Phe[PPPF])を各サンプルに追加して、全てのサンプルで一貫した標識条件を確保した(Zhang et al.,2012)。非重水素化サンプルのペプシン消化物も、糖プロファイリングについて上記の設定でOrbitrap Fusion(商標)質量分析計(Thermo Fisher)を使用してナノLC-MSによって分析した。次に、データをByonic(商標)で処理して、ペプチド参照リストを取得した。ペプチドは、DriftScope(商標)(Waters)を使用して手動で検証し、直交保持時間(rt)及びドリフト時間(dt)座標で識別した。重水素取込み分析は、HX-Express v2で実行した(Guttman et al.,2013; Weis et al.,2006)。二項フィッティングを適用して、ペプチドスペクトルからピークを同定した。重水素取込みレベルは、完全に重水素化された基準に対して正規化した。
3μgのモノマーRBD及びRBD-8GS-I53-50Aを重水素化緩衝液(pH*7.6、85%D2O、Cambridge Isotope Laboratories,Inc.)で3、60、1800、及び72000秒間、それぞれ23℃でインキュベートし、H/D交換HDXした。続いて、サンプルを氷冷クエンチ緩衝液(200mMのリン酸トリス(2-クロロエチル)ホスファート(TCEP)、8M尿素、0.2%ギ酸)と1:1で最終pH2.5に混合し、直ちに液体窒素で瞬間凍結した。前述のように、サンプルをインラインペプシン消化し、Synapt G2-Si(商標)TOF質量分析計(Waters)でLC-MS-IMSによって分析した(Verkerke et al.,2016)18分間のグラジエントを適用した。完全な重水素化コントロールは、重水素化されていないサンプルLC-MSランからペプシン消化物溶出液を収集し、speedvacで乾燥させ、重水素化緩衝液で85℃で1時間インキュベートし、他の全てのHDXサンプルと同じようにクエンチすることによって作製した。内部交換標準(Pro-Pro-Pro-Ile[PPPI]及びPro-Pro-Pro-Phe[PPPF])を各サンプルに追加して、全てのサンプルで一貫した標識条件を確保した(Zhang et al.,2012)。非重水素化サンプルのペプシン消化物も、糖プロファイリングについて上記の設定でOrbitrap Fusion(商標)質量分析計(Thermo Fisher)を使用してナノLC-MSによって分析した。次に、データをByonic(商標)で処理して、ペプチド参照リストを取得した。ペプチドは、DriftScope(商標)(Waters)を使用して手動で検証し、直交保持時間(rt)及びドリフト時間(dt)座標で識別した。重水素取込み分析は、HX-Express v2で実行した(Guttman et al.,2013; Weis et al.,2006)。二項フィッティングを適用して、ペプチドスペクトルからピークを同定した。重水素取込みレベルは、完全に重水素化された基準に対して正規化した。
マウスの免疫化及びチャレンジ
メスのBALB/c(在庫:000651)マウスは、The Jackson Laboratory,Bar Harbor,Maineから4週齢で購入し、American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care International(AAALAC)の認定を受けている、Comparative Medicine Facility at the University of Washington,Seattle,WAで維持された。6週齢で、投与群当たり10匹のマウスにプライムを接種し、3週間後にマウスに2回目のワクチン接種を追加接種した。接種前に、免疫原懸濁液をAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen,San Diego,CA)と1:1vol/volで穏やかに混合して、最終濃度0.009又は0.05mg/mLの抗原に到達させた。イソフルラン麻酔下で、免疫原の注射部位ごとに50μL(合計100μL)の27ゲージ針(BD,San Diego,CA)を使用して、マウスを各後肢の腓腹筋に筋肉内注射した。血清を得るために、プライム及びブーストの2週間後に全てのマウスから採血した。おとがい下静脈穿刺によって血液を採取し、1.5mLプラスチック製エッペンドルフチューブに室温で30分間静置して凝固させた。2000gで10分間遠心分離することにより、血清をヘマトクリットから分離した。分離された血清中の補体因子及び病原体は、血清を56℃で60分間インキュベートすることにより熱不活性化された。血清は使用するまで4℃又は-80℃で保存した。ブーストの6週間後、University of Washington,Seattle,WAのComparative Medicine Facilityから、North Carolina,Chapel HillにあるAAALAC accredited Animal Biosafety Level 3(ABSL3)Laboratoryにマウスを輸出した。7日間の順応時間の後、マウスをケタミン/キシラジンの混合物で麻酔し、ワクチンの有効性を評価するために、マウスに適応したSARS-CoV-2MA株の105プラーク形成単位(pfu)で鼻腔内にチャレンジした(IACUCプロトコル20-114.0)。感染後、肺及び鼻甲介組織を採取してプラークアッセイによりウイルス負荷を評価する感染後2日目の研究が終了するまで、体重を毎日モニタリングした。全ての実験は、University of Washington,Seattle,WA及びUniversity of North Carolina,Chapel Hill,NCで、承認されたInstitutional Animal Care and Use Committeeプロトコルに従って実施した。
メスのBALB/c(在庫:000651)マウスは、The Jackson Laboratory,Bar Harbor,Maineから4週齢で購入し、American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care International(AAALAC)の認定を受けている、Comparative Medicine Facility at the University of Washington,Seattle,WAで維持された。6週齢で、投与群当たり10匹のマウスにプライムを接種し、3週間後にマウスに2回目のワクチン接種を追加接種した。接種前に、免疫原懸濁液をAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen,San Diego,CA)と1:1vol/volで穏やかに混合して、最終濃度0.009又は0.05mg/mLの抗原に到達させた。イソフルラン麻酔下で、免疫原の注射部位ごとに50μL(合計100μL)の27ゲージ針(BD,San Diego,CA)を使用して、マウスを各後肢の腓腹筋に筋肉内注射した。血清を得るために、プライム及びブーストの2週間後に全てのマウスから採血した。おとがい下静脈穿刺によって血液を採取し、1.5mLプラスチック製エッペンドルフチューブに室温で30分間静置して凝固させた。2000gで10分間遠心分離することにより、血清をヘマトクリットから分離した。分離された血清中の補体因子及び病原体は、血清を56℃で60分間インキュベートすることにより熱不活性化された。血清は使用するまで4℃又は-80℃で保存した。ブーストの6週間後、University of Washington,Seattle,WAのComparative Medicine Facilityから、North Carolina,Chapel HillにあるAAALAC accredited Animal Biosafety Level 3(ABSL3)Laboratoryにマウスを輸出した。7日間の順応時間の後、マウスをケタミン/キシラジンの混合物で麻酔し、ワクチンの有効性を評価するために、マウスに適応したSARS-CoV-2MA株の105プラーク形成単位(pfu)で鼻腔内にチャレンジした(IACUCプロトコル20-114.0)。感染後、肺及び鼻甲介組織を採取してプラークアッセイによりウイルス負荷を評価する感染後2日目の研究が終了するまで、体重を毎日モニタリングした。全ての実験は、University of Washington,Seattle,WA及びUniversity of North Carolina,Chapel Hill,NCで、承認されたInstitutional Animal Care and Use Committeeプロトコルに従って実施した。
免疫化(Kymab Darwin(商標)マウス)
Kymab Darwin(商標)マウス(オス及びメスの混合、10週齢)、投与群当たり5匹のマウスにプライムを接種し、3週間後に2回目のワクチン接種を行った。接種前に、免疫原懸濁液を1:1vol/volでAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen)と穏やかに混合して、最終濃度0.009又は0.05mg/mLの抗原に到達させた。イソフルラン麻酔下で、免疫原の注射部位当たり20μL(合計40μL)の30ゲージ針(BD)を使用して、マウスを各後肢の脛骨筋に筋肉内注射した。最終ブーストは、7週目にアジュバントなしで静脈内投与(50uL)した。英国内務省のスケジュール1(CO2濃度の上昇)に従って5日後にマウスを屠殺し、脾臓、リンパ節、及び骨髄を凍結保存した。各投与(0、2、5、及び8週目の最終採血)の2週間後に全血(0.1ml)を採取した。2000gで10分間遠心分離することにより、血清をヘマトクリットから分離した。血清を-20℃で保存し、ELISAによる力価のモニタリングに使用した。全てのマウスは維持され、全ての手順は、英国内務省ライセンス70/8718の下で、Wellcome Trust Sanger Institute Animal Welfare及びEthical Review Bodyの承認を得て実施された。
Kymab Darwin(商標)マウス(オス及びメスの混合、10週齢)、投与群当たり5匹のマウスにプライムを接種し、3週間後に2回目のワクチン接種を行った。接種前に、免疫原懸濁液を1:1vol/volでAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen)と穏やかに混合して、最終濃度0.009又は0.05mg/mLの抗原に到達させた。イソフルラン麻酔下で、免疫原の注射部位当たり20μL(合計40μL)の30ゲージ針(BD)を使用して、マウスを各後肢の脛骨筋に筋肉内注射した。最終ブーストは、7週目にアジュバントなしで静脈内投与(50uL)した。英国内務省のスケジュール1(CO2濃度の上昇)に従って5日後にマウスを屠殺し、脾臓、リンパ節、及び骨髄を凍結保存した。各投与(0、2、5、及び8週目の最終採血)の2週間後に全血(0.1ml)を採取した。2000gで10分間遠心分離することにより、血清をヘマトクリットから分離した。血清を-20℃で保存し、ELISAによる力価のモニタリングに使用した。全てのマウスは維持され、全ての手順は、英国内務省ライセンス70/8718の下で、Wellcome Trust Sanger Institute Animal Welfare及びEthical Review Bodyの承認を得て実施された。
ELISA
抗S-2P ELISAのために、25μLの2μg/mLのS-2Pを、PBS中の384ウェルNunc Maxisorp(商標)(ThermoFisher)プレートにプレーティングし、4℃で一晩密封した。翌日、プレートウォッシャー(BioTek)を使用してプレートをTris Buffered Saline Tween(TBST)で4回洗浄し、TBST中の2%BSAで37℃で1時間ブロックした。プレートをTBSTで4回洗浄し、マウス、NHP、又はヒト血清の1:5段階希釈を25μLのTBSTで1:25又は1:50から開始し、37℃で1時間インキュベートした。プレートをTBSTで4回洗浄し、抗マウス(Invitrogen)又は抗ヒト(Invitrogen)ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ結合抗体を1:5,000に希釈し、25μLを各ウェルに加え、37℃で1時間インキュベートした。プレートをTBSTで4回洗浄し、25μLのTMB(SeraCare)を各ウェルに室温で5分間添加した。25μLの1NのHClを添加して反応をクエンチした。プレートを直ちにVarioSkanLux(商標)プレートリーダー(ThermoFisher)で450nmで読み取り、データをプロットし、非線形回帰シグモイド、4PLを使用して(商標)(GraphPad)に適合させ、曲線適合からEC50値を決定するために、Xはlog(濃度)である。
抗S-2P ELISAのために、25μLの2μg/mLのS-2Pを、PBS中の384ウェルNunc Maxisorp(商標)(ThermoFisher)プレートにプレーティングし、4℃で一晩密封した。翌日、プレートウォッシャー(BioTek)を使用してプレートをTris Buffered Saline Tween(TBST)で4回洗浄し、TBST中の2%BSAで37℃で1時間ブロックした。プレートをTBSTで4回洗浄し、マウス、NHP、又はヒト血清の1:5段階希釈を25μLのTBSTで1:25又は1:50から開始し、37℃で1時間インキュベートした。プレートをTBSTで4回洗浄し、抗マウス(Invitrogen)又は抗ヒト(Invitrogen)ホースラディッシュ・ペルオキシダーゼ結合抗体を1:5,000に希釈し、25μLを各ウェルに加え、37℃で1時間インキュベートした。プレートをTBSTで4回洗浄し、25μLのTMB(SeraCare)を各ウェルに室温で5分間添加した。25μLの1NのHClを添加して反応をクエンチした。プレートを直ちにVarioSkanLux(商標)プレートリーダー(ThermoFisher)で450nmで読み取り、データをプロットし、非線形回帰シグモイド、4PLを使用して(商標)(GraphPad)に適合させ、曲線適合からEC50値を決定するために、Xはlog(濃度)である。
偽型ウイルスの生成
MLVベースのSARS-CoV-2S、SARS-CoV S、及びWIV-1シュードタイプは、前述のように調製した(Millet and Whittaker,2016; Walls et al.,2020)。簡単に説明すると、製造元の指示に従って、Lipofectamine(商標)2000(Life Technologies)を、Sをコードするプラスミド、MLV Gag-Polパッケージング構築物、及びルシフェラーゼレポーターをコードするMLVトランスファーベクターと共に使用して、HEK293T細胞をコトランスフェクトした。細胞をOpti-MEMで3回洗浄し、トランスフェクション培地で37℃で5時間インキュベートした。10%FBSを含むDMEMを60時間添加した。上清を2,500gスピンで回収し、0.45μmフィルターで濾過し、100kDa膜で2,500gで10分間濃縮した後、一定分量にし、-80℃に入れた。
MLVベースのSARS-CoV-2S、SARS-CoV S、及びWIV-1シュードタイプは、前述のように調製した(Millet and Whittaker,2016; Walls et al.,2020)。簡単に説明すると、製造元の指示に従って、Lipofectamine(商標)2000(Life Technologies)を、Sをコードするプラスミド、MLV Gag-Polパッケージング構築物、及びルシフェラーゼレポーターをコードするMLVトランスファーベクターと共に使用して、HEK293T細胞をコトランスフェクトした。細胞をOpti-MEMで3回洗浄し、トランスフェクション培地で37℃で5時間インキュベートした。10%FBSを含むDMEMを60時間添加した。上清を2,500gスピンで回収し、0.45μmフィルターで濾過し、100kDa膜で2,500gで10分間濃縮した後、一定分量にし、-80℃に入れた。
偽型ウイルス侵入及び血清中和アッセイ
HEK-hACE2細胞を、37℃のインキュベーター(ThermoFisher)内で、10%FBS(Hyclone)及び1%PenStrepで8%CO2と共にDMEM中で培養した。感染の1日前に、40μLのポリリジン(Sigma)を96ウェルプレートに入れ、回転させながら5分間インキュベートした。ポリリジンを除去し、プレートを5分間乾燥させ、次いで細胞をプレーティングする前にDMEMで1回洗浄した。翌日、細胞が80%コンフルエントであることを確認した。半分の領域の96ウェルプレートで、血清の1:3段階希釈をDMEMで行い、22μLの最終体積で1:3~1:66の初期希釈を開始した。次いで、22μLの偽型ウイルスを連続希釈物に添加し、室温で30~60分間インキュベートした。HEK-hACE2プレート培地を除去し、40μLの血清/ウイルス混合物を細胞に添加し、8%CO2で37℃において2時間インキュベートした。インキュベーション後、40μLの20%FBS及び2%PenStrep含有DMEMを細胞に48時間添加した。48時間の感染後、One-Glo-EX(商標)(Promega)を培養体積の半分で細胞に添加し(40μL添加)、暗所で5分間インキュベートした後、Varioskan(商標)LUXプレートリーダー(ThermoFisher)上で読み取った。測定は、各群からの10個のマウス血清サンプル全てに対して、少なくとも2連で行った。相対ルシフェラーゼ単位をプロットし、細胞のみのゼロ値及び1:2ウイルスのみの100%値を使用して、Prism(商標)(GraphPad)で正規化した。対数(阻害剤)対正規化応答の非線形回帰を使用して、曲線適合からIC50値を決定した。マン・ホイットニー検定を使用して2つのグループを比較して、統計的に異なるかどうかを決定した。
HEK-hACE2細胞を、37℃のインキュベーター(ThermoFisher)内で、10%FBS(Hyclone)及び1%PenStrepで8%CO2と共にDMEM中で培養した。感染の1日前に、40μLのポリリジン(Sigma)を96ウェルプレートに入れ、回転させながら5分間インキュベートした。ポリリジンを除去し、プレートを5分間乾燥させ、次いで細胞をプレーティングする前にDMEMで1回洗浄した。翌日、細胞が80%コンフルエントであることを確認した。半分の領域の96ウェルプレートで、血清の1:3段階希釈をDMEMで行い、22μLの最終体積で1:3~1:66の初期希釈を開始した。次いで、22μLの偽型ウイルスを連続希釈物に添加し、室温で30~60分間インキュベートした。HEK-hACE2プレート培地を除去し、40μLの血清/ウイルス混合物を細胞に添加し、8%CO2で37℃において2時間インキュベートした。インキュベーション後、40μLの20%FBS及び2%PenStrep含有DMEMを細胞に48時間添加した。48時間の感染後、One-Glo-EX(商標)(Promega)を培養体積の半分で細胞に添加し(40μL添加)、暗所で5分間インキュベートした後、Varioskan(商標)LUXプレートリーダー(ThermoFisher)上で読み取った。測定は、各群からの10個のマウス血清サンプル全てに対して、少なくとも2連で行った。相対ルシフェラーゼ単位をプロットし、細胞のみのゼロ値及び1:2ウイルスのみの100%値を使用して、Prism(商標)(GraphPad)で正規化した。対数(阻害剤)対正規化応答の非線形回帰を使用して、曲線適合からIC50値を決定した。マン・ホイットニー検定を使用して2つのグループを比較して、統計的に異なるかどうかを決定した。
生ウイルスの生成
ORF7をナノルシフェラーゼ遺伝子(nanoLuc)に置換したSARS-CoV-2-nanoLucウイルス(WA1株)、マウス適応SARS-CoV-2(SARS-CoV-2 MA)(Dinnon et al.,2020)を、以前に説明されたコロナウイルス逆遺伝学システムによって生成した(Hou et al.,2020)。組換えウイルスを、10%Hyclone(商標)Fetal Clone II(GE#SH3006603HI)、1%非必須アミノ酸、及び1%Pen/Strepで補充したDMEM高グルコース培地(Gibco#11995065)で増殖したE6細胞(ATCC-CRL1586)において、37℃+5%CO2インキュベーター内で生成した。組換え型SARS-CoV-2を生成するために、5´T7プロモーター及び3´ポリAテールが隣接するSARS-CoV-2の全長ゲノムをまとめてコードする7つのDNAフラグメントを連結し、インビトロで転写した。転写されたRNAをVero E6細胞にエレクトロポレーションして、P0ウイルスストックを生成した。シードウイルスをVero E6細胞で低moiで48時間2回増幅して、プラークアッセイで力価を測定した作業ストックを作成した(Hou et al.,2020)。連結及びエレクトロポレーションの工程を含む全ての生ウイルス実験は、バイオセーフティレベル3(BSL-3)条件下で、負圧で、個人用電動空気清浄呼吸器を着用したTyvekスーツのオペレータによって行われた。
ORF7をナノルシフェラーゼ遺伝子(nanoLuc)に置換したSARS-CoV-2-nanoLucウイルス(WA1株)、マウス適応SARS-CoV-2(SARS-CoV-2 MA)(Dinnon et al.,2020)を、以前に説明されたコロナウイルス逆遺伝学システムによって生成した(Hou et al.,2020)。組換えウイルスを、10%Hyclone(商標)Fetal Clone II(GE#SH3006603HI)、1%非必須アミノ酸、及び1%Pen/Strepで補充したDMEM高グルコース培地(Gibco#11995065)で増殖したE6細胞(ATCC-CRL1586)において、37℃+5%CO2インキュベーター内で生成した。組換え型SARS-CoV-2を生成するために、5´T7プロモーター及び3´ポリAテールが隣接するSARS-CoV-2の全長ゲノムをまとめてコードする7つのDNAフラグメントを連結し、インビトロで転写した。転写されたRNAをVero E6細胞にエレクトロポレーションして、P0ウイルスストックを生成した。シードウイルスをVero E6細胞で低moiで48時間2回増幅して、プラークアッセイで力価を測定した作業ストックを作成した(Hou et al.,2020)。連結及びエレクトロポレーションの工程を含む全ての生ウイルス実験は、バイオセーフティレベル3(BSL-3)条件下で、負圧で、個人用電動空気清浄呼吸器を着用したTyvekスーツのオペレータによって行われた。
ルシフェラーゼベースの血清中和アッセイ、SARS-CoV-2-nanoLuc
アッセイの24時間前に、Vero E6細胞を2x104細胞/ウェルで96ウェルプレートに播種した。SARS-CoV-2-nanoLucウイルス100pfu(Hou et al.,2020)を、1:1の比率で血清と混合し、37℃で1時間インキュベートした。各サンプルについて、1:20(標準)又は1:2000(高中和剤)の開始濃度で、8ポイントの3倍希釈曲線を作成した。ウイルス及び血清の混合物を各ウェルに加え、37℃+5%CO2で48時間インキュベートした。ルシフェラーゼ活性は、SpectraMax(商標)M3照度計(Molecular Device)を使用して製造業者のプロトコルに従って、Nano-Glo(商標)ルシフェラーゼアッセイシステム(Promega、WI)によって測定した。パーセント阻害及び50%阻害濃度(IC50)は、次の式によって計算した。[1-(サンプルを含むRLU/モック処理を含むRLU)]x100%。50パーセント阻害力価(IC50)は、GraphPad Prism(商標)8.3.0において、シグモイド用量応答(可変勾配)曲線を使用してデータポイントを適合することによって計算した。
アッセイの24時間前に、Vero E6細胞を2x104細胞/ウェルで96ウェルプレートに播種した。SARS-CoV-2-nanoLucウイルス100pfu(Hou et al.,2020)を、1:1の比率で血清と混合し、37℃で1時間インキュベートした。各サンプルについて、1:20(標準)又は1:2000(高中和剤)の開始濃度で、8ポイントの3倍希釈曲線を作成した。ウイルス及び血清の混合物を各ウェルに加え、37℃+5%CO2で48時間インキュベートした。ルシフェラーゼ活性は、SpectraMax(商標)M3照度計(Molecular Device)を使用して製造業者のプロトコルに従って、Nano-Glo(商標)ルシフェラーゼアッセイシステム(Promega、WI)によって測定した。パーセント阻害及び50%阻害濃度(IC50)は、次の式によって計算した。[1-(サンプルを含むRLU/モック処理を含むRLU)]x100%。50パーセント阻害力価(IC50)は、GraphPad Prism(商標)8.3.0において、シグモイド用量応答(可変勾配)曲線を使用してデータポイントを適合することによって計算した。
四量体の生成
組換えSARS-CoV-2 S-2P三量体を、EZ-Link(商標)Sulfo-NHS-LCビオチン化キット(ThermoFisher)を使用してビオチン化し、前述のようにストレプトアビジン-APC(Agilent)で四量体化した(Krishnamurty et al.,2016; Taylor et al.,2012)。SARS-CoV-2 SのRBDドメインをビオチン化し、ストレプトアビジン-APC(Agilent)で四量体化した。APCデコイ試薬は、DyLight755抗体標識キット(ThermoFisher)を使用してSA-APCをDylight(商標)755にコンジュゲートし、結合していないDyLight755を洗浄し、除去し、無関係なビオチン化されたHisタグ付きタンパク質を過剰に加えてインキュベートすることによって生成した。PEデコイは、AF647抗体標識キット(ThermoFisher)を使用してSA-PEをAlexa Fluor647に結合させることにより、同じ方法で生成した。
組換えSARS-CoV-2 S-2P三量体を、EZ-Link(商標)Sulfo-NHS-LCビオチン化キット(ThermoFisher)を使用してビオチン化し、前述のようにストレプトアビジン-APC(Agilent)で四量体化した(Krishnamurty et al.,2016; Taylor et al.,2012)。SARS-CoV-2 SのRBDドメインをビオチン化し、ストレプトアビジン-APC(Agilent)で四量体化した。APCデコイ試薬は、DyLight755抗体標識キット(ThermoFisher)を使用してSA-APCをDylight(商標)755にコンジュゲートし、結合していないDyLight755を洗浄し、除去し、無関係なビオチン化されたHisタグ付きタンパク質を過剰に加えてインキュベートすることによって生成した。PEデコイは、AF647抗体標識キット(ThermoFisher)を使用してSA-PEをAlexa Fluor647に結合させることにより、同じ方法で生成した。
マウス免疫化、細胞濃縮、及びフローサイトメトリー
B細胞の表現型を調べるために、6週齢の雌BALB/cマウス(投与群ごとに3匹)に、0日目にAddaVax(商標)アジュバントと1:1vol/volで混合した、5μgのSARS-CoV-2抗原(S-2P三量体又はRBD、ただしI53-50ナノ粒子からの質量は含まない)を含有する、注射部位当たり50μLのワクチン製剤で、筋肉内に免疫化した。全ての実験用マウスは、11日目に鼠径リンパ節及び膝窩リンパ節を採取するために安楽死させた。実験は2回繰り返した。膝窩リンパ節及び鼠径リンパ節を回収し、個々のマウス用にプールした。細胞懸濁液は、リンパ節をすりつぶし、100μMのNitex(商標)メッシュで濾過することによって調製した。細胞を、2%FBS及びFcブロック(2.4G2)を含むPBSに再懸濁し、室温で20分間、10nMデコイ四量体とインキュベートした。RBD-PE四量体及びSpike-APC四量体を10nMの濃度で添加し、氷上で20分間インキュベートした。細胞を洗浄し、抗PE及び抗APC磁気ビーズと共に氷上で30分間インキュベートし、次いで磁化LSカラム(Miltenyi Biotec)に通した。結合したB細胞を、抗マウスB220(BUV737)、CD3(PerCP-Cy5.5)、CD138(BV650)、CD38(Alexa Fluor(商標)700)、GL7(eFluor(商標)450)、IgM(BV786)、IgD(BUV395)、CD73(PE-Cy7)、及びCD80(BV605)を氷上で20分間染色した。Cytek Aurora(商標)で細胞を実行し、FlowJo(商標)ソフトウェア(Treestar)を使用して分析した。細胞数は、Accucheck(商標)細胞計数ビーズを使用して決定した。
B細胞の表現型を調べるために、6週齢の雌BALB/cマウス(投与群ごとに3匹)に、0日目にAddaVax(商標)アジュバントと1:1vol/volで混合した、5μgのSARS-CoV-2抗原(S-2P三量体又はRBD、ただしI53-50ナノ粒子からの質量は含まない)を含有する、注射部位当たり50μLのワクチン製剤で、筋肉内に免疫化した。全ての実験用マウスは、11日目に鼠径リンパ節及び膝窩リンパ節を採取するために安楽死させた。実験は2回繰り返した。膝窩リンパ節及び鼠径リンパ節を回収し、個々のマウス用にプールした。細胞懸濁液は、リンパ節をすりつぶし、100μMのNitex(商標)メッシュで濾過することによって調製した。細胞を、2%FBS及びFcブロック(2.4G2)を含むPBSに再懸濁し、室温で20分間、10nMデコイ四量体とインキュベートした。RBD-PE四量体及びSpike-APC四量体を10nMの濃度で添加し、氷上で20分間インキュベートした。細胞を洗浄し、抗PE及び抗APC磁気ビーズと共に氷上で30分間インキュベートし、次いで磁化LSカラム(Miltenyi Biotec)に通した。結合したB細胞を、抗マウスB220(BUV737)、CD3(PerCP-Cy5.5)、CD138(BV650)、CD38(Alexa Fluor(商標)700)、GL7(eFluor(商標)450)、IgM(BV786)、IgD(BUV395)、CD73(PE-Cy7)、及びCD80(BV605)を氷上で20分間染色した。Cytek Aurora(商標)で細胞を実行し、FlowJo(商標)ソフトウェア(Treestar)を使用して分析した。細胞数は、Accucheck(商標)細胞計数ビーズを使用して決定した。
NHP免疫化
ブタオザルは、0日目及び28日目に250μgのRBD-12GS-I53-50ナノ粒子(88μgのRBD抗原)で免疫化した。プライム後0、10、14、28、42、及び56日目に血液を採取した。血清及び血漿は、前述のように採取した(Erasmus et al.,2020)。ワクチン接種又は採血の前に、ケタミン(Ketaset(登録商標);Henry Schein)の筋肉内注射(10mg/kg)で動物を鎮静させた。接種前に、免疫原懸濁液をAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen,San Diego,CA)と1:1vol/volで穏やかに混合して、最終濃度は0.250mg/mLの抗原に到達させた。ワクチンは、0日目及び28日目に注射部位当たり1mLで両方の四頭筋に筋肉内送達した。全ての注射部位は、注射前に剃毛され、局所反応原性の兆候について注射後にモニタリングした。前述のように、各研究時点で、完全な身体検査及び一般的な健康状態の評価を動物に対して行い(Erasmus et al.,2020)、有害事象は観察されなかった。
ブタオザルは、0日目及び28日目に250μgのRBD-12GS-I53-50ナノ粒子(88μgのRBD抗原)で免疫化した。プライム後0、10、14、28、42、及び56日目に血液を採取した。血清及び血漿は、前述のように採取した(Erasmus et al.,2020)。ワクチン接種又は採血の前に、ケタミン(Ketaset(登録商標);Henry Schein)の筋肉内注射(10mg/kg)で動物を鎮静させた。接種前に、免疫原懸濁液をAddaVax(商標)アジュバント(Invivogen,San Diego,CA)と1:1vol/volで穏やかに混合して、最終濃度は0.250mg/mLの抗原に到達させた。ワクチンは、0日目及び28日目に注射部位当たり1mLで両方の四頭筋に筋肉内送達した。全ての注射部位は、注射前に剃毛され、局所反応原性の兆候について注射後にモニタリングした。前述のように、各研究時点で、完全な身体検査及び一般的な健康状態の評価を動物に対して行い(Erasmus et al.,2020)、有害事象は観察されなかった。
競合バイオレイヤー干渉法
NHP血清からのFabの精製は、Boyoglu-Barnum et al.,2020から採用した。簡単に説明すると、56日目の血清1mLをPBSで10mLに希釈し、1mLの3xPBS洗浄プロテインAビーズ(GenScript)と共に37℃で一晩攪拌しながらインキュベートした。翌日、重力流カラムを使用してビーズをPBSで十分に洗浄し、結合した抗体を0.1MグリシンpH3.5で1MのTris-HCl(pH8.0)に最終濃度100mMまで溶出した。通過した血清及び初期の洗浄液は、一晩かけて再びビーズに再結合し、溶出を繰り返した。IgGを濃縮し(アミコン30kDa)、緩衝液をPBSに交換した。2x消化緩衝液(40mMのリン酸ナトリウムpH6.5、20mMのEDTA、40mMのシステイン)を、濃縮してプールしたIgGに添加した。1x消化緩衝液(20mMのリン酸ナトリウム、10mMのEDTA、20mMのシステイン、pH6.5)で新たに洗浄した再懸濁固定化パパイン樹脂(ThermoFisher Scientific)500μLを、2x消化緩衝液中の精製IgGに加え、サンプルを37℃で5時間撹拌した。上清を樹脂から分離し、樹脂洗浄液を集め、樹脂フロースルーと共にプールした。プールした上清を0.22μmで滅菌濾過し、重力流カラム中のPBS洗浄プロテインAビーズに6回適用した。カラムを上記のように溶出し、パパイン手順を未消化のIgGで一晩繰り返して収量を増加させた。プロテインAフロースルーをプールし、濃縮し(Amicon 10 kDa)、緩衝液をPBSに交換した。純度はSDS-PAGEで確認した。
NHP血清からのFabの精製は、Boyoglu-Barnum et al.,2020から採用した。簡単に説明すると、56日目の血清1mLをPBSで10mLに希釈し、1mLの3xPBS洗浄プロテインAビーズ(GenScript)と共に37℃で一晩攪拌しながらインキュベートした。翌日、重力流カラムを使用してビーズをPBSで十分に洗浄し、結合した抗体を0.1MグリシンpH3.5で1MのTris-HCl(pH8.0)に最終濃度100mMまで溶出した。通過した血清及び初期の洗浄液は、一晩かけて再びビーズに再結合し、溶出を繰り返した。IgGを濃縮し(アミコン30kDa)、緩衝液をPBSに交換した。2x消化緩衝液(40mMのリン酸ナトリウムpH6.5、20mMのEDTA、40mMのシステイン)を、濃縮してプールしたIgGに添加した。1x消化緩衝液(20mMのリン酸ナトリウム、10mMのEDTA、20mMのシステイン、pH6.5)で新たに洗浄した再懸濁固定化パパイン樹脂(ThermoFisher Scientific)500μLを、2x消化緩衝液中の精製IgGに加え、サンプルを37℃で5時間撹拌した。上清を樹脂から分離し、樹脂洗浄液を集め、樹脂フロースルーと共にプールした。プールした上清を0.22μmで滅菌濾過し、重力流カラム中のPBS洗浄プロテインAビーズに6回適用した。カラムを上記のように溶出し、パパイン手順を未消化のIgGで一晩繰り返して収量を増加させた。プロテインAフロースルーをプールし、濃縮し(Amicon 10 kDa)、緩衝液をPBSに交換した。純度はSDS-PAGEで確認した。
Octet(商標)Red 96System(Pall(商標)Forte Bio/Sartorius)でBLIを使用して、30℃で1000rpmで振盪しながらエピトープ競合を実行及び分析した。NTAバイオセンサー(Pall(商標)Forte Bio/Sartorius)を水中で少なくとも10分間水和し、10xKinetics緩衝液(KB)(Pall(商標)Forte Bio/Sartorius)で60秒間平衡化した。10xKB中の10ng/μLモノマーRBDを100秒間ロードした後、10xKBで300秒間ベースラインを取得した。次にチップを、10xKBで希釈したポリクローナルFabに、5000nMで開始して1:3の段階希釈で2000秒間浸漬するか、10xKBで維持した。チップは、ポリクローナルFab濃度に応じて様々なレベルで結合した。次いで、チップを同じ濃度のポリクローナルFab+200nMのhACE2、400nMのCR3022、又は20nMのS309のいずれかに浸し、300~2000秒間インキュベートした。Pall(商標)Forte Bio/Sartorius解析ソフトウェア(バージョン12.0)を使用して、データをベースライン減算し、ポリクローナルFabを事前にロードしてアライメントし、PRISM(商標)でプロットした。
Claims (59)
- 配列番号1~84、138~146、及び167~184からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、式中、X1は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択であり、存在し得るか、又は任意選択の残基の一部若しくは全てが存在しなくてもよい、ポリペプチド。
- 配列番号1~12及び142~151からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号1~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号1~4からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプ
チド - 配列番号5~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号1及び5からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号1のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号5のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の複数のポリペプチドを含むナノ粒子。
- (a) 複数の第1の集合体であって、各第1の集合体は複数の同一の第1のタンパク質を含む、複数の第1の集合体と、
(b) 複数の第2の集合体であって、各第2の集合体は複数の第2のタンパク質を含む、複数の第2の集合体と、を含むナノ粒子であって、
前記第1のタンパク質の前記アミノ酸配列は、前記第2のタンパク質の前記配列とは異なり、
前記複数の第1の集合体は、前記複数の第2の集合体と非共有結合的に相互作用して、前記ナノ粒子を形成し、
前記ナノ粒子は、その表面上に、前記少なくとも1つの第2のタンパク質に存在するSARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を提示する、ナノ粒子。 - 前記第2のタンパク質が、配列番号85~124又は185~193からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は少なくとも100%同一であるアミノ酸配列を含み、少なくとも1つの第2のタンパク質のX1は、SARS-CoV-2抗原又はそのバリアント若しくはホモログの免疫原性部分を含み、X2は存在しないか、又はアミノ酸リンカーであり、括弧内の残基は任意選択である、請求項10に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質が、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項11に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質が、配列番号85~86からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項11に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質が、配列番号85のアミノ酸配列を含む、請求項11に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、SARS-CoV-2由来の、スパイク(S)タンパク質細胞外ドメイン(ECD)アミノ酸配列、S1サブユニットアミノ酸配列、S2サブユニットアミノ酸配列、S1受容体結合ドメイン(RBD)アミノ酸配列、及び/又はN末端ドメイン(NTD)アミノ酸配列に対して、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列、又はそのバリアント若しくはホモログを含む、請求項11~14のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、配列番号125~137からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項11~15のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、配列番号125のアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一性を有するアミノ酸配列を含む、請求項11~16のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- (a) 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、K90N、K90T、G119S、Y126F、T151I、E157K、E157A、S167P、N174Y、及びL125Rからなる群から選択される配列番号125に対して、1、2、3、4、5、6、7、又は8つの位置全てにおいて変異を含み、以下の自然に発生する変異又は変異の組合わせ、
N174Y(UKバリアント);
K90N/E157K/N174Y(南アフリカバリアント);
K90N又はT/E157K/N174Y(ブラジルバリアント);又は
L125R(LAバリアント)、のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されず、
(b) 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%におけるX1が、L18F、T20N、P26S、残基69~70の欠失、D80A、D138Y、R190S、D215G、K417N、K417T、G446S、L452R、Y453F、T478I、E484K、S494P、N501Y、A570D、D614G、H655Y、P681H、A701V、T716Lからなる群から選択される配列番号130に対して、1、2、3、4、5、6、7、又は8つの位置全てにおいて変異を含み、以下の天然に存在する変異又は変異の組合わせ、
場合により、1、2、3、4、又は5個の、残基69~70の1つ又は両方の欠失、A570D、D614G、P681H、及び/又はT716Lを更に含むN501Y(UKバリアント);
L18F、D80A、D215G、D614G、及び/又はA701Vの1、2、3、4、又は5個を任意に更に含むK417N/E484K/N501Y(南アフリカバリアント);
L18F、T20N、P26S、D138Y、R190S、D614G、及び/又はH655Yの1、2、3、4、又は5個を任意に更に含む、K417N又はT/E484K/N501Y(ブラジル変異体);又は
L452R(LAバリアント)のうちの1つを含む変異を含むが、これらに限定されない、請求項17に記載のナノ粒子。 - 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、K90N、K90T、E157K、及びN174Yからなる群から選択される、配列番号125に対する、1、2、3、又は4つ全ての変異を含む、請求項17に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、配列番号125のアミノ酸配列を含む、請求項11~19のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第2のタンパク質の100%におけるX1が配列番号125のアミノ酸配列を含み、全ての第2のタンパク質が同一である、請求項11~20のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記複数の第2の集合体が合計で2、3、4、5、6、7、8、又はそれを超える異なるSARS-CoV-2抗原を含む、請求項10~21のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記複数の第2の集合体が、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドのアミノ酸配列を含む合計で2、3、4、5、6、7、8、又はそれを超えるポリペプチドを含む、請求項10~22のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 全ての第2の集合体が、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドのアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含む、請求項10~23のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 全ての第2のタンパク質が、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドのアミノ酸配列を含む、請求項10~24のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第1のタンパク質が、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一のアミノ酸配列を含み、括弧内の残基は任意であり、存在してもよく、又は前記任意の残基の一部又は全部が存在しなくてもよい、請求項10~25のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第1のタンパク質が、配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項10~26のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記第1のタンパク質が配列番号155のアミノ酸配列を含む、請求項10~27のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- 前記少なくとも1つの第2の集合体が、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含む、請求項28に記載のナノ粒子。
- 全ての第2の集合体が、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む少なくとも1つの第2のタンパク質を含む、請求項28に記載のナノ粒子。
- 全ての第2のタンパク質が、配列番号85~88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項28に記載のナノ粒子。
- 各第1の集合体が五量体であり、各第2の集合体が三量体である、請求項10~31のいずれか一項に記載のナノ粒子。
- (a) 前記第1のタンパク質が、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質が、配列番号85のアミノ酸配列を含み、前記第2のタンパク質の少なくとも20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性のアミノ酸配列を含む、請求項10~32のいずれか一項に記載のナノ粒子。 - (a) 前記第1のタンパク質が、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質が、配列番号85のアミノ酸配列を含み、前記第2のタンパク質の少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、又は100%のX1が、配列番号125のアミノ酸配列に対して、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性のアミノ酸配列を含む、請求項10~33のいずれか一項に記載のナノ粒子。 - (a) 前記第1のタンパク質が、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質が、配列番号1~8からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項10~34のいずれか一項に記載のナノ粒子。 - (a) 前記第1のタンパク質が、配列番号155のアミノ酸配列を含み、
(b) 全ての第2のタンパク質が、配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む、請求項10~35のいずれか一項に記載のナノ粒子。 - 請求項10~36のいずれか一項に記載の複数のナノ粒子を含む組成物であって、好ましくは請求項33~36のいずれか一項に記載の複数のナノ粒子を含む、組成物。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする核酸分子であって、好ましくは配列番号1~12のアミノ酸配列をコードする、核酸分子。
- 前記ポリヌクレオチドがmRNAを含む、請求項42に記載の核酸分子。
- 適切な制御配列に作動可能に連結された請求項38又は39に記載の核酸分子を含む、発現ベクター。
- 請求項1~40のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、及び/又は発現ベクターを含む、細胞。
- 医薬組成物であって、
(a) 請求項1~41のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、発現ベクター、及び/又は細胞と、
(b) 薬学的に許容される担体と、を含む、医薬組成物。 - 請求項33~36のいずれか一項に記載の複数のナノ粒子を含む、請求項46に記載の医薬組成物。
- アジュバントを更に含む、請求項1~43のいずれかに記載の組成物又は医薬組成物。
- 請求項1~44のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、及び/又は組成物を含む、ワクチン。
- 請求項33~36のいずれか一項に記載の複数のナノ粒子を含む、請求項45に記載のワクチン。
- 請求項1~46のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンを、感染症の治療又は発症を制限するのに有効な量で、それを必要とする対象に投与することを含む、SARS-CoV-2感染症の治療又は発症を制限する方法。
- 請求項33~36のいずれか一項に記載の複数のナノ粒子、請求項43に記載の医薬組成物、又は請求項46に記載のワクチンを前記対象に投与することを含む、請求項47に記載の方法。
- 前記対象がSARS-CoV-2に感染しておらず、前記投与が、前記対象におけるSARS-CoV-2感染症の発症を制限する、前記対象におけるSARS-CoV-2に対する免疫応答を誘発する、請求項47又は48に記載の方法。
- 前記投与が、第1の用量及び第2の用量を投与することを含み、前記第2の用量が、前記第1の用量が投与される約2週間~約12週間、又は約4週間~約12週間投与される、請求項49に記載の方法。
- 前記投与が、
(a) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのプライム用量を前記対象に投与することであって、前記DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、前記対象に投与することと、
(b) 請求項1~50のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンのブースト用量を前記対象に投与することと、を含む請求項50に記載の方法。 - 前記投与が、
(a) 請求項1~51のいずれかに記載の、ポリペプチド、ナノ粒子、組成物、核酸、医薬組成物、又はワクチンのプライム用量を前記対象に投与することと、
(b) DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンのブースト用量を前記対象に投与することであって、前記DNA、mRNA、又はアデノウイルスベクターワクチンは、配列番号125~137のアミノ酸配列と、少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%アミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列をコードする、前記対象に投与することと、を含む、請求項50に記載の方法。 - 前記免疫応答が、SARS-CoV-2に対する中和抗体の生成を含む、請求項47~52のいずれか一項に記載の方法。
- 前記免疫応答が、少なくとも1x105の平均幾何力価を有するSARS-CoV-2スパイクタンパク質抗体特異的応答の生成を含む、請求項47~53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象が、SARS-CoV-2を含むがこれに限定されない重症急性呼吸器(SARS)ウイルスに感染しており、前記投与が、前記対象のSARSウイルス感染を治療する、前記対象のSARSウイルスに対する免疫応答を誘発する、請求項47~48又は53~54のいずれか一項に記載の方法。
- キットであって、
(a) 好ましくは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、好ましくは、前記第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む、第1のタンパク質と、を含むキット。 - キットであって、
(a) 好ましくは配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする核酸と、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%又は100%同一のアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、好ましくは、前記第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む、第1のタンパク質をコードする核酸と、を含むキット。 - キットであって、
(a) 適切な制御配列に作動可能に連結された請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする核酸を含む発現ベクターであって、好ましくは前記ポリペプチドが配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む、発現ベクターと、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターであって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、前記核酸は、適切な制御配列の作動可能に連結されており、好ましくは、前記第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む、発現ベクターと、を含むキット。 - キットであって、
(a) 適切な制御配列に作動可能に連結された請求項1~8のいずれか一項に記載のポリペプチドをコードする核酸を含む発現ベクターを含む細胞であって、好ましくは前記ポリペプチドが配列番号1又は5のアミノ酸配列を含む、発現ベクターを含む細胞と、
(b) 配列番号152~159からなる群から選択されるアミノ酸配列と少なくとも75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又は100%同一であるアミノ酸配列を含む第1のタンパク質をコードする核酸を含む発現ベクターを含む細胞であって、括弧内の残基は任意であり、存在してもしなくてもよく、前記核酸は、適切な制御配列に作動可能に連結されており、好ましくは、前記第1のタンパク質は配列番号155のアミノ酸配列を含む、発現ベクターを含む細胞と、を含むキット。
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