JP2512689B2 - 免疫応答への相乗作用 - Google Patents

免疫応答への相乗作用

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は予防接種に関するもので
あり、特に抗原に対する増強された免疫原性応答を達成
できるようにワクチンを製剤化することに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】予防接種は、宿主を感染から防御するた
めに抗原に対する免疫応答を誘導する操作である。抗原
のなかには強い免疫応答を誘導するものもあり、弱い免
応答を誘導するものもある。免疫原性が弱い材料の
疫応答を増強する試みが行われている。化学物質からな
アジュバントを使用するとそのような相乗作用が得ら
れるが、一般にこのような材料は毒性のある化学物質で
あり、人間に使用することができない。
【0003】相乗作用を得るための別の方法としては、
免疫原性の弱い材料を免疫原性の強い材料と複合化し、
得られた複合体(コンジュゲート)をワクチンとして投
与することが行われている。例えば、米国特許4,49
6,538号及び4,619,828号に記載されてい
るようなインフルエンザ菌(Haemophilus
nfluenza)b型の皮膜多糖とジフテリアトキソ
イドの複合体または米国特許4,950,480号に記
載されているような弱抗原と抗原提示細胞を標的とした
モノクローナル抗体との複合体が使用される。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、抗原を
少なくとも2種類の異なる生理化学的形態(physio-che
mical form)で投与することによって、非感作動物(na
ive animal)における増強された抗体応答を誘導する新
規な予防接種方法が提供される。最大相乗作用を得るた
めに、同一抗原が2種類の異なる生理化学的形態で同時
に非感作動物に投与され、これは同一部位での、あるい
は異なる部位での注射により投与され得る。
【0005】免疫応答の増強を達成するためには、抗原
を同時投与する人間を含む動物は非感作のもの、すなわ
ち動物が抗原性の高い当該抗原に対して今まで免疫を獲
得していないもの(当該抗原の免疫原性の高い形態のも
ので免疫処置されていないもの)である必要がある。
原刺激を受けた感作動物への当該抗原の同時投与では免
疫応答の増強は起こらない。
【0006】したがって、本発明は、ヒトを含む動物に
おける抗原に対する免疫応答を引き出すための組成物を
提供するものであり、この組成物は、ヒト及び動物にお
けるB細胞によるT細胞への抗原提示に好都合な前記抗
原の第1の生理化学的形態とヒト及び動物における
助細胞によるT細胞への抗原提示に好都合な前記抗原の
第2の生理化学的形態とを含むことを特徴とする。
【0007】当該組成物は、抗原の第1及び第2の生理
化学的形態用の生理学的に許容される担体とともに製剤
化して、ワクチンとすることができる。抗原のいずれか
の生理化学的形態のもの単独でワクチンを組成する場合
に対して、両方の形態を含むワクチンをヒトを含む非感
作動物に投与することで、抗原に対する免疫応答の増強
が得られる。
【0008】本出願人は、抗原を少なくとも2つの異な
る生理化学的形態で同時投与することによって、抗原へ
の応答における相乗作用が得られるという本発明の効果
がなぜ得られるかを説明する特定の理論に拘束されるつ
もりはないが、以下のような理論的説明が可能である。
【0009】従来の知見によると、非感作動物におい
て、抗原に対する抗体応答を始動させるには、B細胞な
らびに補助細胞(accessory cell)の両方がT細胞に抗
原を提示しなければならないとされている(参考文献
1、2、3、4及び5)。B細胞及び補助細胞は、抗原
の異なった生理化学的形態に対して選択性を有するもの
と考えられる。このような選択性は、B細胞と補助細胞
の抗原取り込み機構が異なることによるものである。
【0010】B細胞は、その細胞表面にある免疫グロブ
リンとの特異的結合を介して抗原を取り込み(参考文献
6及び7)、1ng/mlという低い濃度の可溶性抗原
提示することができる(参考文献8)。一方、補助細
胞はマクロファージ及び樹状細胞であり、非特異的な食
細胞作用及び飲細胞作用によって抗原を取り込む(参考
文献9)。マクロファージは、可溶性抗原の濃度が約1
00μg/mlである場合、それを提示することができ
る(参考文献8)。別の研究者(参考文献10)は、抗
原を微粒子構造に結合させることによって、マクロファ
ージが必要とする可溶性抗原の濃度を低減できることを
実証した。
【0011】抗体応答発現の過程で、B細胞及び補助細
胞は、T細胞の2つの異なる活性化/分化の段階におい
て、抗原をT細胞に提示する。まず刺激を受けていない
非感作T細胞(naive T cell)は補助細胞から提示され
る抗原と相互反応して、活性化ヘルパーT細胞に変化す
ることが実証されている(参考文献11、12、13、
14)。本発明者らは、本発明で用いたような微粒子状
の抗原が、補助細胞による非感作T細胞の活性化を効果
的に仲介するものと考える。しかし、このような相互反
応は、T細胞に依存したB細胞の抗原との反応を誘導す
るには不十分である。B細胞からの抗体分泌を誘導する
ためには、B細胞と活性化ヘルパーT細胞の間の直接的
な細胞対細胞接触が必要である(参考文献15)。この
相互反応は、B細胞の変化(プロセッシング)及び活性
化T細胞への抗原提示によって仲介される(参考文献1
6)。この種のB細胞−T細胞相互反応は、同族T細胞
ヘルプ(cognate T cell help)と呼ばれている。本発
明者らは、本発明における抗原の可溶性での使用が、
細胞とヘルパーT細胞の相互反応を最もよく仲介するも
のと考えている。
【0012】非感作T細胞に目的とする免疫応答をもた
らすためには、これらの2つの相互反応が必須である。
最近、B細胞による非感作T細胞への抗原提示は、T細
胞の活性化よりもむしろT細胞の免疫寛容(免疫トレラ
ンス)を誘導することが明らかにされている(参考文献
2、3)。最大の免疫応答を得るためには、B細胞なら
びに補助細胞による抗原提示が効果的に行われる必要が
あり、本発明においては、抗原を2つの異なる生理化学
的形態で、これらの形態を同一部位から、または2つの
異る部位から同時に注射することによって、前記のよう
な最大の免疫応答が得られる。
【0013】以上述べたように、人間を含む非感作動物
において、抗原に対する免疫応答における相乗作用を達
成する新規な本発明に係る方法は、抗原を少なくとも2
つの異なる生理化学的形態とし、これらの形態のものを
同時に投与するものである。本発明は細菌性抗原に関す
るものであるが、例えば、ウイルス性、糸状菌など真菌
類の、原生動物(プロトゾア)の、及び寄生生物のタン
パクに広く適用することができ、特に通常弱い免疫原性
応答を示すような防御エピトープを含む抗原への適用
有用である。
【0014】本発明を適用することのできるウイルス性
抗原としては、レトロウイルスの、特にHIVのgp1
20及びgp160タンパク、インフルエンザの赤血球
凝集素抗原、及びウイルス膜関連のその他のウイルス
タンパクである。
【0015】以下、インフルエンザウイルスの赤血球凝
集素抗原(HA)における場合等を参考例として挙げ、
また、ボレリア・ブルグドルフェリBorrelia
burgdorferi)スピロヘータの外部表面タ
ンパクA(OspA:outersurface protein A)(すな
わち、細菌性タンパク)の場合を実施例として本発明を
説明する。脂質化OspAは強力な免疫原であり、通常
その他の形態のOspAと同時に投与する必要はない。
しかし、ここに示した結果は本発明の細菌性抗原におけ
一般性を示すものである。
【0016】本発明の参考例として挙げる典型的なウイ
ルスタンパクはヒト免疫不全ウイルス(HIV)のgp
120タンパクである。HIVのgp120タンパクは
防御エピトープを含むが、抗原性(免疫原性)は弱い。
gp120タンパクを、不活性化HIVウイルス粒子、
gp160またはプソイドウイルス粒子と混合投与する
ことによって、gp120に対する免疫応答が相乗作用
により増強される。gp160タンパクは前駆体タンパ
クであり、タンパク分解酵素により解裂されてgp12
0とgp40を生成する。通常、gp120タンパク
は、gp40を介してHIVウイルス粒子に結合してい
る。精製gp120タンパクは可溶性のタンパクであ
り、免疫原性は弱い。一方、ウイルス粒子及びgp16
0タンパクは、それよりも免疫原性が強い。これらを
合投与すると、gp120タンパクに対する免疫応答の
増強が得られる。
【0017】抗原の異なる生理化学的形態は、用いる抗
原、及び入手できる抗原の抗原性に関するそれぞれの形
態に応じて各々異なる。好ましくは、抗体応答を開始さ
せるために、抗原として、B細胞によってT細胞に提示
される形態のものと、補助細胞によってT細胞に提示さ
れる形態のもの2種類を用意する。
【0018】例えば、HA抗原の場合と同様に、一方の
生理化学的形態は可溶性であり、別の形態は不溶性かつ
/または微粒子である。また、OspA抗原の場合と同
様に、抗原の異なる生理化学的形態の一方は脂質化され
タンパクであり、他方は非脂質化タンパクであっても
よい。さらに、抗原の異なる生理化学的形態が、それぞ
疎水性領域を含むタンパクと、疎水性領域を含まない
タンパクであるものでもよい。さらに、抗原の異なる生
理化学的形態が、例えば遺伝子工学的手法や化学合成に
よって特異的エピトープまたは領域が導入されるように
処理されたタンパクと、このような特異的エピトープま
たは領域を有していないタンパクであってもよい。
【0019】
【実施例】参考例1参考例は、インフルエンザウイルスから調製したHA
抗原を異なる生理化学的形態で混合投与した場合の効果
を実証するものである。
【0020】HAには、いくつかの異なる生理化学的形
態、すなわちHA(p)、分割されたHAの部分(分割
HA)及び完全不活性化ウイルス(inactivated whole
virus)が存在する。HA(p)は高度に精製したHA
であり、その末端疎水基が除去されているので、水に可
溶性である。分割HAは、HA抗原に洗剤での抽出処理
を行い、抽出物を部分精製したものである。完全不活性
化ウイルスはホルマリンで不活性化したウイルス粒子
(ウイルスをそのまま不活性化したもの)である。
【0021】分割HA及び完全不活性化ウイルスは、非
感作動物及び人間に対して免疫原性を有する。HA
(p)は抗体−抗原反応において抗原性(反応原性)
有するが、非感作動物及び乳児または幼児に対する免疫
原性はない。
【0022】2系列の実験を行い、台湾インフルエンザ
ウイルスA型から調製したHAの生理化学的形態の異な
るものを単独または混合してモルモットに免疫投与し、
その応答を防御免疫応答と相関性の高いことが知られて
いる赤血球凝集阻止反応(HAI)試験を用いて測定
し、力価を求めた。実験から得られた結果(力価)を図
1及び2に示した。
【0023】これらの実験では、HA(p)の量を一定
(1.0μg)とし、完全不活性化ウイルスの添加量を
変えた。図1及び2から明らかなように、免疫応答の相
乗作用による増強は使用した完全不活性化ウイルスの添
加量(1.0μg、0.1μ及び0.01μg)のうち
0.1μgで最も高かった。
【0024】この組合せ(混合)の測定値を、HA
(p)のみの場合または完全不活性化ウイルスのみを
0.1μg投与した場合の測定値と比較すると、混合投
与では追加免疫投与2及び4週間後に4倍から7倍の免
応答の相乗作用による増強が認められた。完全不活性
化ウイルスの投与量が1.0μgと高い場合には、図1
及び2から明らかなように、混合投与に対する免疫応答
は単独ウイルスに対する免疫応答と同等であった。完全
不活性化ウイルスの投与量が0.01μgと低い場合に
は、混合投与及び完全不活性化ウイルス単独投与とも免
応答は低かった(図2参照)。HAI測定値は防御免
応答と高い相関性があるので、これらの結果は混合投
与するとモルモットにおける防御免疫応答が増強される
ことを示している。
【0025】分割HAとHA(p)を混合投与した場合
にも、モルモットにおける抗−HA抗体応答の増強が認
められた。図1及び4から明らかなように、HA(p)
の0.1μgと分割HAの0.1μgを混合投与した場
合に最も高い増強が認められた。この場合、HAI測定
値は3倍から7倍高かった。
【0026】参考例2 参考例1 で得られた結果に加えて、抗体応答をEIA
(ELISA免疫学的検定法)で分析し、混合投与によ
るHAI測定値の増加がIgG抗−HA抗体の総生成量
と関連があるかどうか検討した。これらの実験では、H
A−e(高度に精製したHAで、疎水性末端基を有す
る)を用いてEIAプレートのウエルを被覆し、抗体の
検出には抗−モルモットIgG抗体を用いた。実験から
得られた抗血清の希釈曲線をモルモットの標準抗血清の
希釈曲線と比較し、その比較に基づいて、各血清におけ
るIgG抗−HAの単位を算出した。
【0027】同じモルモットの血清を用いた場合、図3
に示したEIAの結果と、図2に示したHAIの結果は
よく一致した。これらの結果は、形態の異なるHAを混
合投与すると、HAに対するIgGの総生成量が増加す
ることを示している。
【0028】図5に示したように、分割HAを用いた実
験から得られた血清のEIA分析の結果は、混合投与に
よるHAI分析値の増加が抗−HA抗体量の増加による
ものであることを示している。参考例1及び2で得られ
た結果から、一般に分割HAの混合投与に対して生成す
る抗体レベルは、完全不活性化ウイルスを混合投与した
場合に比較して低いことが認められ、これは図1と、図
2と図4の比較、図3と図5の比較から明らかである。
【0029】参考例1及び2では、非感作動物を用いて
混合投与を評価した。
【0030】参考例3参考例では、前もって抗原刺激を受けた動物(primed
animal)(感作動物)における混合投与の効果を説明
する。
【0031】完全不活性化ウイルス(結果は図6に示
す)1.0μgまたは分割HA(結果は図7に示す)
1.0μgでのモルモットへの初回抗原刺激を行った。
3週間後に、flu抗原の単独投与またはflu抗原を
混合投与して2回目の免疫投与を行った。図6及び7に
示した結果から明らかなように、抗原刺激をすでに受け
ている感作動物では混合投与しても抗−HAの増強は認
められなかった。したがって、免疫応答の増強を期待す
る場合には、混合投与法は非感作動物においてのみ有効
である。
【0032】また、これらの結果から明らかなように、
HA(p)は単独でも免疫記憶の呼び戻しに優れた抗原
であったが、HA(p)を1回または2回免疫投与して
も顕著な免疫応答は起こらなかった。また、これらの結
果は、HA(p)がHA抗原に対する免疫記憶の呼び戻
しを行うことはできるが、それ自体は免疫記憶を生む
用がないことを示している。
【0033】実施例1 本実施例は、burgdorferiスピロヘータ
のOspAタンパクの生理化学的形態の異なるものにつ
いての効果を実証するものである。
【0034】OspAリポタンパク(OspA−L)は
きわめて強力な免疫原である。PCT国際公開WO93
/08299号に記載されているように、OspAから
脂質部分を除去すると、その免疫原性が極端に低下する
が、その抗原性(反応原性)は低下しない。
【0035】C3H/Heマウスに対して、少量のOs
pA−Lを多量のOspA−NLと混合投与し、Osp
A−LまたはOspA−NLをそれぞれ単独投与した場
合の応答と比較した。マウス0日目と21日目に抗原
を投与して免疫処置され、35日目にマウスからの採血
を行った。マウスから採取した血清のELISA検定の
希釈曲線を図8に示した。また、免疫応答を図9に示し
た。
【0036】このデータから明らかなように、OspA
−LとOspA−NLを混合投与した場合、OspA−
LまたはOspA−NLを単独で投与した場合に比較し
てOspA反応の相乗作用による増強が認められた。
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85, pp. 537-539.
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1で説明した非感作モルモットにおける
各種形態のHA抗原により得られたHAI測定値を示す
グラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件: 群1−HA(p) 1.0μg 群2−分割HA 1.0μg 群3−分割HA 0.1μg 群4−完全不活性化ウイルス 1.0μg 群5−完全不活性化ウイルス 0.1μg 群6−HA(p)1.0μg+分割HA0.1μg 群7−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
1.0μg 群8−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
0.1μg
【図2】参考例1で説明した非感作モルモットにおける
各種形態のHA抗原により得られたHAI測定値を示す
グラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件: 群1−HA(p) 1.0μg 群2−完全不活性化ウイルス 1.0μg 群3−完全不活性化ウイルス 0.1μg 群4−完全不活性化ウイルス 0.01μg 群5−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
1.0μg 群6−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
0.1μg 群7−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
0.01μg
【図3】参考例2で説明したモルモットにおける各種形
態のHA抗原により得られたIgG抗−HA応答を示す
グラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件: 群1−HA(p) 1.0μg 群2−完全不活性化ウイルス 1.0μg 群3−完全不活性化ウイルス 0.1μg 群4−完全不活性化ウイルス 0.01μg 群5−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
1.0μg 群6−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
0.1μg 群7−HA(p)1.0μg+完全不活性化ウイルス
0.01μg
【図4】参考例2で説明したモルモットにおける各種形
態のHA抗原により得られたIgG抗−HA応答を示す
グラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件: 群1−HA(p) 1.0μg 群2−分割HA 1.0μg 群3−分割HA 0.1μg 群4−分割HA 0.01μg 群5−HA(p)1.0μg+分割HA1.0μg 群6−HA(p)1.0μg+分割HA0.1μg 群7−HA(p)1.0μg+分割HA0.01μg
【図5】参考例2で説明したモルモットにおける各種形
態のHA抗原により得られたIgG抗−HA応答を示す
グラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件: 群1−HA(p) 1.0μg 群2−分割HA 1.0μg 群3−分割HA 0.1μg 群4−分割HA 0.01μg 群5−HA(p)1.0μg+分割HA1.0μg 群6−HA(p)1.0μg+分割HA0.1μg 群7−HA(p)1.0μg+分割HA0.01μg
【図6】参考例3で説明した感作モルモットにおける各
種形態のHA抗原により得られたHAI測定値を示すグ
ラフである。各免疫群の投与条件は以下のとおりであ
る。 投与条件:
【表1】
【図7】参考例3で説明した感作モルモットにおける各
種形態のHA抗原により得られたHAI測定値を示すグ
ラフである。各免疫群における投与条件は以下のとおり
である。 投与条件:
【表2】
【図8】実施例1で説明した非感作マウスにおける各種
形態のOspAにより得られた免疫応答を示すグラフで
ある。
【図9】実施例1で説明した非感作マウスにおける各種
形態のOspAにより得られた免疫応答を示すグラフで
ある。 る
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カレン ビスカーディ アメリカ合衆国 18464 ペンシルヴァ ニア州 サウス ステアリング ピー. オー.ボックス 29 (72)発明者 ローラ ファーガソン アメリカ合衆国 18017 ペンシルヴァ ニア州 ベスリヘム ポーテージ ロー ド 3141 (72)発明者 ローレン エディール アメリカ合衆国 18360 ペンシルヴァ ニア州 ストローズバーグ ボックス 5017 アールアール5 ドレハー アヴ ェニュー 1318 (56)参考文献 特開 昭63−132844(JP,A) 特開 平3−38529(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒト及び動物における細菌性抗原に対す
    る免疫応答を引き出すための組成物において、ヒト及び
    動物におけるB細胞によるT細胞への抗原提示に好都合
    な前記抗原の第1の生理化学的形態と、ヒト及び動物に
    おける補助細胞によるT細胞への抗原提示に好都合な前
    記抗原の第2の生理化学的形態とを含むことを特徴とす
    る免疫応答を引き出すための組成物。
  2. 【請求項2】 前記細菌性抗原の生理化学的形態の一方
    が脂質化されていることであり、他方が脂質化されてい
    ないことである請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 前記細菌性抗原が、OspAタンパクで
    ある請求項1または2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 前記細菌性抗原の生理化学的形態の一方
    がボレリア・ブルグドルフェリのOspA−NLであ
    り、他方がボレリア・ブルグドルフェリのOspA−L
    である請求項3に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 生理学的に許容される担体とともにワク
    チンに製剤されたものである請求項1〜4のいずれかに
    記載の組成物。
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