JP2537028B2 - 免疫的活性ペプチドをコ―ドする遺伝子 - Google Patents
免疫的活性ペプチドをコ―ドする遺伝子Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ヒトおよび他の動物
に免疫応答を誘導し、その結果マラリア病原虫による感
染を防ぐ免疫的に活性のある試薬に関し、特にはヒトの
マラリア病原虫P.ファルシパルムに対してヒトを守る
ことに関する。
に免疫応答を誘導し、その結果マラリア病原虫による感
染を防ぐ免疫的に活性のある試薬に関し、特にはヒトの
マラリア病原虫P.ファルシパルムに対してヒトを守る
ことに関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】最近の全世界的なマラリアの
伝播を防ぐためにワクチンが必要なことは明らかであ
る。マラリアに対する免疫は段階的な特徴があるため、
ワクチンはマラリアの生活環の各段階に対して開発され
なければならない。すなわち生活環の各段階とは、スポ
ロゾイト(ヒトに感染を引き起こす蚊の段階)、赤血球
に侵入した無性生殖の病原虫(病気を引起こす段階)、
および生殖体(蚊に感染性を媒介する段階)である。興
味の対象の1つはスポロゾイトに対するワクチンであ
る。それは効果があれば、免疫系を刺激して蚊によって
媒介されたスポロゾイトを殺し、他人に感染して病気の
原因となる次の段階を食止めることができよう。
伝播を防ぐためにワクチンが必要なことは明らかであ
る。マラリアに対する免疫は段階的な特徴があるため、
ワクチンはマラリアの生活環の各段階に対して開発され
なければならない。すなわち生活環の各段階とは、スポ
ロゾイト(ヒトに感染を引き起こす蚊の段階)、赤血球
に侵入した無性生殖の病原虫(病気を引起こす段階)、
および生殖体(蚊に感染性を媒介する段階)である。興
味の対象の1つはスポロゾイトに対するワクチンであ
る。それは効果があれば、免疫系を刺激して蚊によって
媒介されたスポロゾイトを殺し、他人に感染して病気の
原因となる次の段階を食止めることができよう。
【0003】以前は動物やヒトは、放射線照射したスポ
ロゾイトを注射することで病気から守られてきた。しか
しながら、放射線照射したスポロゾイトでワクチンを接
種することは、その供給が限られておりスポロゾイトが
不安定であるため、実際に向いていない。モノクローナ
ル抗体の使用がきっかけとなって、齧歯類のマラリアで
あるプラスモディウム・ベルグヘイ(Plasmodi
um berghei)のスポロゾイト上の主要表面タ
ンパクが発見された[N.ヨシダ,R.S.ヌッセンツ
ワイク,P.ポトクニャーク等、サイエンス(Scie
nce),207,71(1980)]。このタンパク
はスポロゾイトの表面を覆っていて、周囲スポロゾイト
(CS)タンパクと称されている。P.ベルグヘイのC
Sタンパクに対するモノクローナル抗体を投与すれば、
感染力をもった蚊の伝播からマウスを完全に保護するこ
とができる[R.S.ヌッセンツワイク,P.ポトクニ
ャーク,V.ヌッセンツワイク,ジャーナル・オブ・エ
クスペリメンタル・メディスン(J.Exp.Me
d.),151,1504(1980)]。ヒトの主な
マラリアであるP.ファルシパルム(Plasmodi
um falciparum)を含めてサルおよびヒト
のマラリア種に関する同様のCSタンパクが同定されて
きた[F.サントロ,ジャーナル・オブ・バイオロジカ
ル・ケミストリー(J.Biol.Chem),25
8,3341(1983):E.h.ナルディン等、ジ
ャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディスン
(J.Exp.Med.),156.20(198
2)]。しかしながら、この発明以前に、P.ファルシ
パルムのタンパクの構造は知られていなかった。サルの
マラリアであるP.クリーブ(Kleave)のCSタ
ンパクに対する遺伝子は最初にクローニングされた。と
いうのは、cDNAライブラリーを調製する際に、感染
力をもった蚊のP.クリーブを大量に利用できたからで
ある[L.S.オザキ,R.W.クワッツ等,ネイチャ
ー(Nature)、302,536(1983);
G.N.ゴードソン,J.エリス,P.スビー等、ネイ
チャー(Nature),305,29(198
3)]。この遺伝子は、感染防御のモノクローナル抗体
に結合しているエピトープを含む、アミノ酸の反復配列
をもったタンパク(12分子のアミノ酸が12回反復す
る)をコードしていた。モノクローナル抗体は、免疫放
射線検定において、ポリクローナル抗スポロゾイト血清
がトリトンX−100で可溶化したタンパクに接近する
のを遮断したので、この繰返し構造のエピトープはその
タンパク上の主要な免疫原であった[F.ツアバラ,
A.H.コクレーン,E.H.ナルディン等,ジャーナ
ル・オブ・エクスペリメンタル・メディスン(J.Ex
p.Med.),157,1947(1983)]。し
かしながら、以前サルの病原虫からこの繰返し構造のエ
ピトープに対して調製された抗体はヒトの病原虫とは反
応しないので、ヒトマラリア病原虫のCSタンパクに関
連した抗原物質が必要とされている。
ロゾイトを注射することで病気から守られてきた。しか
しながら、放射線照射したスポロゾイトでワクチンを接
種することは、その供給が限られておりスポロゾイトが
不安定であるため、実際に向いていない。モノクローナ
ル抗体の使用がきっかけとなって、齧歯類のマラリアで
あるプラスモディウム・ベルグヘイ(Plasmodi
um berghei)のスポロゾイト上の主要表面タ
ンパクが発見された[N.ヨシダ,R.S.ヌッセンツ
ワイク,P.ポトクニャーク等、サイエンス(Scie
nce),207,71(1980)]。このタンパク
はスポロゾイトの表面を覆っていて、周囲スポロゾイト
(CS)タンパクと称されている。P.ベルグヘイのC
Sタンパクに対するモノクローナル抗体を投与すれば、
感染力をもった蚊の伝播からマウスを完全に保護するこ
とができる[R.S.ヌッセンツワイク,P.ポトクニ
ャーク,V.ヌッセンツワイク,ジャーナル・オブ・エ
クスペリメンタル・メディスン(J.Exp.Me
d.),151,1504(1980)]。ヒトの主な
マラリアであるP.ファルシパルム(Plasmodi
um falciparum)を含めてサルおよびヒト
のマラリア種に関する同様のCSタンパクが同定されて
きた[F.サントロ,ジャーナル・オブ・バイオロジカ
ル・ケミストリー(J.Biol.Chem),25
8,3341(1983):E.h.ナルディン等、ジ
ャーナル・オブ・エクスペリメンタル・メディスン
(J.Exp.Med.),156.20(198
2)]。しかしながら、この発明以前に、P.ファルシ
パルムのタンパクの構造は知られていなかった。サルの
マラリアであるP.クリーブ(Kleave)のCSタ
ンパクに対する遺伝子は最初にクローニングされた。と
いうのは、cDNAライブラリーを調製する際に、感染
力をもった蚊のP.クリーブを大量に利用できたからで
ある[L.S.オザキ,R.W.クワッツ等,ネイチャ
ー(Nature)、302,536(1983);
G.N.ゴードソン,J.エリス,P.スビー等、ネイ
チャー(Nature),305,29(198
3)]。この遺伝子は、感染防御のモノクローナル抗体
に結合しているエピトープを含む、アミノ酸の反復配列
をもったタンパク(12分子のアミノ酸が12回反復す
る)をコードしていた。モノクローナル抗体は、免疫放
射線検定において、ポリクローナル抗スポロゾイト血清
がトリトンX−100で可溶化したタンパクに接近する
のを遮断したので、この繰返し構造のエピトープはその
タンパク上の主要な免疫原であった[F.ツアバラ,
A.H.コクレーン,E.H.ナルディン等,ジャーナ
ル・オブ・エクスペリメンタル・メディスン(J.Ex
p.Med.),157,1947(1983)]。し
かしながら、以前サルの病原虫からこの繰返し構造のエ
ピトープに対して調製された抗体はヒトの病原虫とは反
応しないので、ヒトマラリア病原虫のCSタンパクに関
連した抗原物質が必要とされている。
【0004】
【問題点を解決する手段】従って、この発明の目的は、
ヒトにおいて、マラリアに対する防御免疫応答を誘導し
得る抗原物質を発現可能なDNA配列を提供することで
ある。
ヒトにおいて、マラリアに対する防御免疫応答を誘導し
得る抗原物質を発現可能なDNA配列を提供することで
ある。
【0005】これらの目的は以下の物質を提供すること
により達成される。すなわち、単独でまたは担体分子と
結合されたときヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリア
病原虫と交差反応し、マラリア病原虫による感染に対し
て抵抗性を示す実質的に精製された免疫的に活性な合成
ペプチドであって、該ペプチドがAsn−X−Y−Pr
o(ここで、XはAlaまたはValおよびYはAsn
またはAsp)で表わされるアミノ酸配列の少なくとも
2回の連続的繰返し単位を含むことを特徴とする免疫的
活性ペプチドである。同様の防御は、そのペプチドが以
下の配列式を含む場合も達成し得る。すなわち、アミノ
酸配列式Thr−Glu−Trp−Z−Pro−Cys
−Ser−Val−Thr−Cys−Gly−Asn−
Gly(ここで、ZはSerまたはThr)、またはア
ミノ酸配列式Lys−Pro−S−T−S−Lys−L
eu−Lys−Gln−Pro−U−V−Gly−W−
Pro(ここで、SはLysまたはAsn、TはHis
またはGlu、UはGlyまたはAsn、VはAspま
たはGlu、およびWはAsnまたはGlnを示す)で
ある。
により達成される。すなわち、単独でまたは担体分子と
結合されたときヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリア
病原虫と交差反応し、マラリア病原虫による感染に対し
て抵抗性を示す実質的に精製された免疫的に活性な合成
ペプチドであって、該ペプチドがAsn−X−Y−Pr
o(ここで、XはAlaまたはValおよびYはAsn
またはAsp)で表わされるアミノ酸配列の少なくとも
2回の連続的繰返し単位を含むことを特徴とする免疫的
活性ペプチドである。同様の防御は、そのペプチドが以
下の配列式を含む場合も達成し得る。すなわち、アミノ
酸配列式Thr−Glu−Trp−Z−Pro−Cys
−Ser−Val−Thr−Cys−Gly−Asn−
Gly(ここで、ZはSerまたはThr)、またはア
ミノ酸配列式Lys−Pro−S−T−S−Lys−L
eu−Lys−Gln−Pro−U−V−Gly−W−
Pro(ここで、SはLysまたはAsn、TはHis
またはGlu、UはGlyまたはAsn、VはAspま
たはGlu、およびWはAsnまたはGlnを示す)で
ある。
【0006】また、この発明は生体系でそのようなペプ
チドの産生に有用な遺伝物質、例えば目的のペプチドを
コードするDNA配列をも含む。
チドの産生に有用な遺伝物質、例えば目的のペプチドを
コードするDNA配列をも含む。
【0007】この発明は、P.ファルシパルムからのC
Sタンパクの免疫的活性断片の特性および構造の発見か
らなされたともいえる。発明者等は、P.ファルシパル
ムのCSタンパクに反応するモノクローナル抗体は、タ
ンパク中に見出される反復単位を標的としていることを
確認している。これらの反復単位(およびプラスモディ
ウム属の数種に見出される不変領域と見られるCSタン
パクの他の領域)が同定されたので、化学的合成の手法
を取ろうと生物学的手法を取ろうと、ワクチンの基礎と
なるこれらの免疫的活性領域を含むペプチドを生産する
ことが可能となる。
Sタンパクの免疫的活性断片の特性および構造の発見か
らなされたともいえる。発明者等は、P.ファルシパル
ムのCSタンパクに反応するモノクローナル抗体は、タ
ンパク中に見出される反復単位を標的としていることを
確認している。これらの反復単位(およびプラスモディ
ウム属の数種に見出される不変領域と見られるCSタン
パクの他の領域)が同定されたので、化学的合成の手法
を取ろうと生物学的手法を取ろうと、ワクチンの基礎と
なるこれらの免疫的活性領域を含むペプチドを生産する
ことが可能となる。
【0008】従って、この発明は単独でまたは担体分子
と結合されたときヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリ
ア病原虫と交差反応しマラリア病原虫による感染に対し
て抵抗性を示す実質的に精製された免疫的に活性な合成
ペプチドに関連する。該ペプチドは、Asn−X−Y−
Pro(ここで、XはAlaまたはValおよびYはA
snまたはAsp)で表わされるアミノ酸配列の少なく
とも2回の連続的繰返し単位を含むことを特徴とする免
疫的活性ペプチドである。同様にこの発明は、該ペプチ
ドがアミノ酸配列式Thr−Glu−Trp−Z−Pr
o−Cys−Ser−Val−Thr−Cys−Gly
−Asn−Gly(ここで、ZはSerまたはTh
r)、またはアミノ酸配列式Lys−Pro−S−T−
S−Lys−Leu−Lys−Gln−Pro−U−V
−Gly−W−Pro(ここで、SはLysまたはAs
n、TはHisまたはGlu、UはGlyまたはAs
n、VはAspまたはGlu、およびWはAsnまたは
Glnを示す)で示される免疫的に活性な合成ペプチド
に関連する。したがって、望ましい免疫学的特徴を有す
るペプチドには少なくとも次の3つの変形例がある。
(1)前記反復単位を含むが前記長い配列は含まないペ
プチド;(2)前記2つの長い配列(以後しばしば、領
域Iおよび領域IIと称する)を含むペプチド;および
(3)前記の反復単位と前記の領域Iおよび領域IIと同
定された配列の一方が両方を含むペプチド。
と結合されたときヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリ
ア病原虫と交差反応しマラリア病原虫による感染に対し
て抵抗性を示す実質的に精製された免疫的に活性な合成
ペプチドに関連する。該ペプチドは、Asn−X−Y−
Pro(ここで、XはAlaまたはValおよびYはA
snまたはAsp)で表わされるアミノ酸配列の少なく
とも2回の連続的繰返し単位を含むことを特徴とする免
疫的活性ペプチドである。同様にこの発明は、該ペプチ
ドがアミノ酸配列式Thr−Glu−Trp−Z−Pr
o−Cys−Ser−Val−Thr−Cys−Gly
−Asn−Gly(ここで、ZはSerまたはTh
r)、またはアミノ酸配列式Lys−Pro−S−T−
S−Lys−Leu−Lys−Gln−Pro−U−V
−Gly−W−Pro(ここで、SはLysまたはAs
n、TはHisまたはGlu、UはGlyまたはAs
n、VはAspまたはGlu、およびWはAsnまたは
Glnを示す)で示される免疫的に活性な合成ペプチド
に関連する。したがって、望ましい免疫学的特徴を有す
るペプチドには少なくとも次の3つの変形例がある。
(1)前記反復単位を含むが前記長い配列は含まないペ
プチド;(2)前記2つの長い配列(以後しばしば、領
域Iおよび領域IIと称する)を含むペプチド;および
(3)前記の反復単位と前記の領域Iおよび領域IIと同
定された配列の一方が両方を含むペプチド。
【0009】この明細書で用いられる「合成」という用
語は、天然状態のこの発明のペプチドから、以前から知
られているP.ファルシパルムのCSタンパクを特に除
去したという意味である。この発明は、CSタンパクの
エピトープの構造およびこれらのエピトープに対する抗
体のマラリアに対する免疫能の発見により齎されたとも
いえる。ひとたびエピトープの構造が解明されると、ワ
クチンとして有効な合成ペプチドを調製することが可能
となった。しかし、ここでの合成とは、例えば遺伝子工
学的にヒトが介在する生物学的方法による産生をも含
む。
語は、天然状態のこの発明のペプチドから、以前から知
られているP.ファルシパルムのCSタンパクを特に除
去したという意味である。この発明は、CSタンパクの
エピトープの構造およびこれらのエピトープに対する抗
体のマラリアに対する免疫能の発見により齎されたとも
いえる。ひとたびエピトープの構造が解明されると、ワ
クチンとして有効な合成ペプチドを調製することが可能
となった。しかし、ここでの合成とは、例えば遺伝子工
学的にヒトが介在する生物学的方法による産生をも含
む。
【0010】この発明のすべてのペプチドに関する1つ
の重要な特徴は、それらのペプチドが免疫的活性を示
し、単独でまたは担体分子と結合されたときヒトにマラ
リア病原虫と交差反応性の免疫応答を誘導し得るという
ことである。従って、上に列挙した配列の少なくとも一
部が、1つ以上のこれらの配列を含むペプチドの免疫的
に利用可能な表面に存在することが必要である。これら
の特徴を有するペプチドを調製できるいくつかの方法が
ある。
の重要な特徴は、それらのペプチドが免疫的活性を示
し、単独でまたは担体分子と結合されたときヒトにマラ
リア病原虫と交差反応性の免疫応答を誘導し得るという
ことである。従って、上に列挙した配列の少なくとも一
部が、1つ以上のこれらの配列を含むペプチドの免疫的
に利用可能な表面に存在することが必要である。これら
の特徴を有するペプチドを調製できるいくつかの方法が
ある。
【0011】まず初めに、上に述べた配列から実質的に
なるペプチドを化学的または生化学的に合成することが
できる。その様なペプチドは、上に述べた配列中のアミ
ノ酸を少なくとも10%、好ましくは少なくとも40
%、さらに好ましくは少なくとも60%、もっとも好ま
しくは少なくとも80%含むであろう。最も好ましいペ
プチドは、全体が上に述べた配列(そのペプチドの1な
いし3分子の末端アミノ酸がそのペプチドの一端または
両端から欠損している前記反復配列からなると考えられ
るペプチドと一緒に)からなる。
なるペプチドを化学的または生化学的に合成することが
できる。その様なペプチドは、上に述べた配列中のアミ
ノ酸を少なくとも10%、好ましくは少なくとも40
%、さらに好ましくは少なくとも60%、もっとも好ま
しくは少なくとも80%含むであろう。最も好ましいペ
プチドは、全体が上に述べた配列(そのペプチドの1な
いし3分子の末端アミノ酸がそのペプチドの一端または
両端から欠損している前記反復配列からなると考えられ
るペプチドと一緒に)からなる。
【0012】また、前記アミノ酸の配列が最終的なペプ
チドの表面に見出されるように調製することも可能であ
る。例えば、これはペプチド結合により1つ以上の前記
配列を、前もって調製したペプチドの表面に結合させる
ことにより行なうことができる。
チドの表面に見出されるように調製することも可能であ
る。例えば、これはペプチド結合により1つ以上の前記
配列を、前もって調製したペプチドの表面に結合させる
ことにより行なうことができる。
【0013】しかしながら、1つ以上の前記配列が長い
合成ペプチドまたはタンパクのアミノ酸配列の内部に含
まれる場合でさえ、免疫学の専門家であればこのペプチ
ドがこの発明の範囲に入るかどうか容易に知り得る。C
Sタンパクを免疫して得られる抗体と反応するペプチド
のみが、この発明の範囲に入ると考えられる。従って、
当該分野の専門家は、この発明の配列の1つを含むペプ
チドを容易に合成することができるし、日常的な試験に
より最終生成物がこの発明の範囲にはいるかどうか分
る。これは、そのタンパクとCSタンパク、好ましくは
P.ファルシパルムのCSタンパクを免疫して得られる
抗体、または前記配列の1つから実質的にまたは全体と
して成立つペプチドを免疫して得られる抗体(好ましく
は、モノクローナル抗体)とを反応させることにより測
定することができる。免疫反応が陽性であれば、このタ
ンパクはこの発明の範囲にはいる。P.フィルシパルム
のCSタンパクと反応する抗体は、一般的に知られてお
り容易に入手し得る。例えば、それは寄託されたハイブ
リドーマ細胞系ATCC HB8583により産生され
る。その細胞は、ここで49.2F1.1と同定された
抗体を産生する。
合成ペプチドまたはタンパクのアミノ酸配列の内部に含
まれる場合でさえ、免疫学の専門家であればこのペプチ
ドがこの発明の範囲に入るかどうか容易に知り得る。C
Sタンパクを免疫して得られる抗体と反応するペプチド
のみが、この発明の範囲に入ると考えられる。従って、
当該分野の専門家は、この発明の配列の1つを含むペプ
チドを容易に合成することができるし、日常的な試験に
より最終生成物がこの発明の範囲にはいるかどうか分
る。これは、そのタンパクとCSタンパク、好ましくは
P.ファルシパルムのCSタンパクを免疫して得られる
抗体、または前記配列の1つから実質的にまたは全体と
して成立つペプチドを免疫して得られる抗体(好ましく
は、モノクローナル抗体)とを反応させることにより測
定することができる。免疫反応が陽性であれば、このタ
ンパクはこの発明の範囲にはいる。P.フィルシパルム
のCSタンパクと反応する抗体は、一般的に知られてお
り容易に入手し得る。例えば、それは寄託されたハイブ
リドーマ細胞系ATCC HB8583により産生され
る。その細胞は、ここで49.2F1.1と同定された
抗体を産生する。
【0014】この発明の分子の大きさに関して、上限は
ない。ただ、長いペプチド分子を合成し得る技術力が問
題である。この発明の分子は、水性溶媒に溶けることも
溶けないことも有り得る。事実、この発明の1つの好ま
しい態様として、高分子量で不溶性のペプチドを合成す
ることが挙げられる。そのペプチドは、免疫的防御力を
誘導するため、分解して水溶性懸濁液として投与するこ
とができる。とはいえ、小さな分子も同様にこの発明を
実施するために適している。反復単位100、200、
400または1000を含む分子が、この発明を実施す
るために適している。しかしながら、50を越える反復
単位を含むペプチドを合成する必要はないようである。
というのは、50までの反復単位を含むペプチドは所望
の免疫効果を充分誘導するであろうし、合成が容易であ
るからである。20ないし50の反復単位の分子が特に
好ましい。反復単位がペプチド全体の少なくとも40
%、更に好ましくは80%からなる50までの反復単位
を含むペプチドが望ましい。可能な反復単位の中で、A
sn−Ala−Asn−Proが最も望ましいが、As
n−Val−Asp−Proの反復単位が次に望まし
い。反復単位の少なくとも80%がAsn−Ala−A
sn−Proで、残りがAsn−Val−Asp−Pr
oであるペプチドが特に望ましい。
ない。ただ、長いペプチド分子を合成し得る技術力が問
題である。この発明の分子は、水性溶媒に溶けることも
溶けないことも有り得る。事実、この発明の1つの好ま
しい態様として、高分子量で不溶性のペプチドを合成す
ることが挙げられる。そのペプチドは、免疫的防御力を
誘導するため、分解して水溶性懸濁液として投与するこ
とができる。とはいえ、小さな分子も同様にこの発明を
実施するために適している。反復単位100、200、
400または1000を含む分子が、この発明を実施す
るために適している。しかしながら、50を越える反復
単位を含むペプチドを合成する必要はないようである。
というのは、50までの反復単位を含むペプチドは所望
の免疫効果を充分誘導するであろうし、合成が容易であ
るからである。20ないし50の反復単位の分子が特に
好ましい。反復単位がペプチド全体の少なくとも40
%、更に好ましくは80%からなる50までの反復単位
を含むペプチドが望ましい。可能な反復単位の中で、A
sn−Ala−Asn−Proが最も望ましいが、As
n−Val−Asp−Proの反復単位が次に望まし
い。反復単位の少なくとも80%がAsn−Ala−A
sn−Proで、残りがAsn−Val−Asp−Pr
oであるペプチドが特に望ましい。
【0015】反復単位を含むペプチドに関してペプチド
配列が、実質的に配列A−B−A−B−A−B−(A)
15−B−(A)x[ここでは、AはAsn−Ala−A
sn−Pro、BはAsn−Val−Asp−Proを
示し、およびxは0ないし30、好ましくは15ないし
25、最も好ましくは20である]からなる1つのペプ
チドが特に好ましい。
配列が、実質的に配列A−B−A−B−A−B−(A)
15−B−(A)x[ここでは、AはAsn−Ala−A
sn−Pro、BはAsn−Val−Asp−Proを
示し、およびxは0ないし30、好ましくは15ないし
25、最も好ましくは20である]からなる1つのペプ
チドが特に好ましい。
【0016】この発明のペプチドが、要求される反復配
列(もちろん所望ならばこれらの配列が反復していても
よい)として特に取上げない配列の1つを含むならば、
ZはSer、SはLys、TはHis、UはGly、V
はAsp、およびWはAsnであるペプチドが望まし
い。列挙した2つの長い配列のうち、アミノ酸配列式T
hr−Glu−Trp−Z−Pro−Cys−Ser−
Val−Thr−Cys−Gly−Asn−Gly(す
なわち領域II)を含むペプチドが好ましい。
列(もちろん所望ならばこれらの配列が反復していても
よい)として特に取上げない配列の1つを含むならば、
ZはSer、SはLys、TはHis、UはGly、V
はAsp、およびWはAsnであるペプチドが望まし
い。列挙した2つの長い配列のうち、アミノ酸配列式T
hr−Glu−Trp−Z−Pro−Cys−Ser−
Val−Thr−Cys−Gly−Asn−Gly(す
なわち領域II)を含むペプチドが好ましい。
【0017】前記の反復単位と前記の領域Iおよび領域
IIと同定された配列の一方か両方を含むペプチドが合成
された場合、このましいペプチドは2ないし50の反復
単位を含む。それらには、領域IIの配列を含むペプチド
配列が続き、領域Iの配列を含むペプチド配列が先行す
る。特に好ましいペプチドは次の配列式を含む。
IIと同定された配列の一方か両方を含むペプチドが合成
された場合、このましいペプチドは2ないし50の反復
単位を含む。それらには、領域IIの配列を含むペプチド
配列が続き、領域Iの配列を含むペプチド配列が先行す
る。特に好ましいペプチドは次の配列式を含む。
【0018】Lys−Pro−Lys−His−Lys
−Lys−Leu−Lys−Gln−Pro−Gly−
Asp−Gly−Asn−Pro−Asp−Pro−A
sn−Ala−Asn−Pro−Asn−Val−As
p−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn
−Val−Asp−Pro−Asn−Ala−Asn−
Pro−Asn−Val−Asp−Pro−Asn−A
la−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pr
o−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−A
sn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−As
n−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn
−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−
Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−P
ro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Al
a−Asn−Pro−Asn−Val−Asp−Pro
−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−
Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−As
n−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn
−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−
Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−A
la−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pr
o−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−A
sn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−As
n−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn
−Pro−Asn−Lys−Asn−Asn−Gln−
Gly−Asn−Gly−Gln−Gly−His−A
sn−Met−Pro−Asn−Asp−Pro−As
n−Arg−Asn−Val−Asp−Glu−Asn
−Ala−Asn−Ala−Asn−Asn−Ala−
Val−Lys−Asn−Asn−Asn−Asn−G
lu−Glu−Pro−Ser−Asp−Lys−Hi
s−Ile−Glu−Gln−Tyr−Leu−Lys
−Lys−Ile−Lys−Asn−Ser−Ile−
Ser−Thr−Glu−Trp−Ser−Pro−C
ys−Ser−Val−Thr−Cys−Gly−As
n−Gly この発明のペプチドの合成法としては、望ましい構造を
有する1つ以上の4量体を形成することが望ましい。続
いてその4量体を重合し最終生成物を調製する。この方
法により非常に長いペプチドが調製できる。このような
化学合成は、長い反復配列が大きな分子の一部として存
在する場合でも同様に望ましい。この反復配列およびよ
り短い配列を独立に合成することができ、続いてそれら
を結合させて最終生成物を調製する。その様な手法は、
ペプチド合成の専門家に良く知られている。例えば、米
国特許第4132746号にペプチド4量体の合成法お
よびより大きな分子を形成させるためのその4量体の重
合法が記載されている。そこで記載されている方法を、
その特許に挙げられているアミノ酸の代わりにこの発明
で用いられるアミノ酸を選ぶことにより、この発明に応
用することができる。もちろん、近代的なペプチド合成
装置(その多くは市販されており、それにより大きな完
全ペプチド分子を合成し若しくは大きな断片を合成しそ
れを順次結合させることが極めて容易になった)も出現
している。
−Lys−Leu−Lys−Gln−Pro−Gly−
Asp−Gly−Asn−Pro−Asp−Pro−A
sn−Ala−Asn−Pro−Asn−Val−As
p−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn
−Val−Asp−Pro−Asn−Ala−Asn−
Pro−Asn−Val−Asp−Pro−Asn−A
la−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pr
o−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−A
sn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−As
n−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn
−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−
Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−P
ro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Al
a−Asn−Pro−Asn−Val−Asp−Pro
−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−
Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−As
n−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn
−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−
Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−A
la−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pr
o−Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−A
sn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−As
n−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn
−Pro−Asn−Lys−Asn−Asn−Gln−
Gly−Asn−Gly−Gln−Gly−His−A
sn−Met−Pro−Asn−Asp−Pro−As
n−Arg−Asn−Val−Asp−Glu−Asn
−Ala−Asn−Ala−Asn−Asn−Ala−
Val−Lys−Asn−Asn−Asn−Asn−G
lu−Glu−Pro−Ser−Asp−Lys−Hi
s−Ile−Glu−Gln−Tyr−Leu−Lys
−Lys−Ile−Lys−Asn−Ser−Ile−
Ser−Thr−Glu−Trp−Ser−Pro−C
ys−Ser−Val−Thr−Cys−Gly−As
n−Gly この発明のペプチドの合成法としては、望ましい構造を
有する1つ以上の4量体を形成することが望ましい。続
いてその4量体を重合し最終生成物を調製する。この方
法により非常に長いペプチドが調製できる。このような
化学合成は、長い反復配列が大きな分子の一部として存
在する場合でも同様に望ましい。この反復配列およびよ
り短い配列を独立に合成することができ、続いてそれら
を結合させて最終生成物を調製する。その様な手法は、
ペプチド合成の専門家に良く知られている。例えば、米
国特許第4132746号にペプチド4量体の合成法お
よびより大きな分子を形成させるためのその4量体の重
合法が記載されている。そこで記載されている方法を、
その特許に挙げられているアミノ酸の代わりにこの発明
で用いられるアミノ酸を選ぶことにより、この発明に応
用することができる。もちろん、近代的なペプチド合成
装置(その多くは市販されており、それにより大きな完
全ペプチド分子を合成し若しくは大きな断片を合成しそ
れを順次結合させることが極めて容易になった)も出現
している。
【0019】この発明の遺伝学的(生物学的)ペプチド
合成法を記載するに先立ち、この発明の好ましい態様を
考慮しておくことが必要であろう。そこでは、この発明
のペプチドの免疫応答を誘導する能力が、この発明の1
つ以上のペプチドを免疫担体に結合させることにより高
められる。その結果として得られる生成物は、高い免疫
能を有しているので、ここでは抗マラリア免疫刺激剤と
称することとする。低分子の免疫能を高めるために、免
疫担体を使用することはよく知られている。担体は基本
的に2つのクラス、すなわち可溶性分子および粒子に分
けられる。可溶性分子の典型例は、タンパクおよび多糖
である。粒子の典型例は、リポソームおよび細菌細胞ま
たは膜のようなその一部である。完全な細胞は一般的に
殺して、感染に繋がる問題を防ぐために分裂しないよう
にしておく。
合成法を記載するに先立ち、この発明の好ましい態様を
考慮しておくことが必要であろう。そこでは、この発明
のペプチドの免疫応答を誘導する能力が、この発明の1
つ以上のペプチドを免疫担体に結合させることにより高
められる。その結果として得られる生成物は、高い免疫
能を有しているので、ここでは抗マラリア免疫刺激剤と
称することとする。低分子の免疫能を高めるために、免
疫担体を使用することはよく知られている。担体は基本
的に2つのクラス、すなわち可溶性分子および粒子に分
けられる。可溶性分子の典型例は、タンパクおよび多糖
である。粒子の典型例は、リポソームおよび細菌細胞ま
たは膜のようなその一部である。完全な細胞は一般的に
殺して、感染に繋がる問題を防ぐために分裂しないよう
にしておく。
【0020】あらゆる場合、免疫応答の増幅は担体の大
きさに依存しているため、担体の実際の構造は重要では
ない。タンパクおよび多糖のような可溶性高分子を担体
として用いる場合10000ないし1000000の範
囲の分子量が望ましい。それが非常に大きいと、タンパ
クおよび多糖の担体は不溶性となり、従って微粒子と考
えられる。
きさに依存しているため、担体の実際の構造は重要では
ない。タンパクおよび多糖のような可溶性高分子を担体
として用いる場合10000ないし1000000の範
囲の分子量が望ましい。それが非常に大きいと、タンパ
クおよび多糖の担体は不溶性となり、従って微粒子と考
えられる。
【0021】ペプチドを担体に結合させる方法は、ペプ
チドの免疫的特異性の少なくとも一部が保持される限
り、余り問題ではない。この結果を得るための方法は、
次のような手段によりペプチドを担体に結合させること
が好ましい。担体のカルボキシル基またはアミノ基とペ
プチドのアミノ基またはカルボキシル基(好ましくはペ
プチドの遊離カルボキシル基または末端アミノ基)との
間でアミド結合を形成させる。もう1つの結合方法は、
担体のカルボキシル基または水酸基とペプチドの水酸基
またはカルボキシル基(好ましくはペプチドの末端カル
ボキシル基)との間でエステル結合を形成させる方法で
ある。必要ならば、ペプチドと担体とを結合させるため
に例えばアミンに結合している1ないし10個のメチレ
ン炭素を有する末端ジアミンを用いてもよい。
チドの免疫的特異性の少なくとも一部が保持される限
り、余り問題ではない。この結果を得るための方法は、
次のような手段によりペプチドを担体に結合させること
が好ましい。担体のカルボキシル基またはアミノ基とペ
プチドのアミノ基またはカルボキシル基(好ましくはペ
プチドの遊離カルボキシル基または末端アミノ基)との
間でアミド結合を形成させる。もう1つの結合方法は、
担体のカルボキシル基または水酸基とペプチドの水酸基
またはカルボキシル基(好ましくはペプチドの末端カル
ボキシル基)との間でエステル結合を形成させる方法で
ある。必要ならば、ペプチドと担体とを結合させるため
に例えばアミンに結合している1ないし10個のメチレ
ン炭素を有する末端ジアミンを用いてもよい。
【0022】担体が用いられる場合、多数のペプチドを
担体表面に結合させることにより免疫的応答を高めるこ
とができる。例えば、1ないし100000分子のペプ
チドをタンパクまたは多糖に結合し得るが、100ない
し10000分子を結合させることが好ましい。担体と
してタンパクが用いられる場合、両性タンパクが望まし
い。その様なタンパクは親水部分および疎水部分を有す
る。その様なタンパクにおいて、この発明のペプチドを
親水部分に結合させることが望ましい。それによって、
疎水性部分が様々な膜に埋め込まれると、親水性部分が
体液環境にさらされる。
担体表面に結合させることにより免疫的応答を高めるこ
とができる。例えば、1ないし100000分子のペプ
チドをタンパクまたは多糖に結合し得るが、100ない
し10000分子を結合させることが好ましい。担体と
してタンパクが用いられる場合、両性タンパクが望まし
い。その様なタンパクは親水部分および疎水部分を有す
る。その様なタンパクにおいて、この発明のペプチドを
親水部分に結合させることが望ましい。それによって、
疎水性部分が様々な膜に埋め込まれると、親水性部分が
体液環境にさらされる。
【0023】担体として用いて好ましいタンパクの1つ
は破傷風トキソイドであり、これは免疫担体として用い
ることが以前から示唆されている物質である、ふつうに
用いられているワクチンである。
は破傷風トキソイドであり、これは免疫担体として用い
ることが以前から示唆されている物質である、ふつうに
用いられているワクチンである。
【0024】高分子担体の使用について上記に挙げた望
ましい態様は、同様に微粒子担体の使用についても当は
まる。但し、担体当りのペプチドの上限は約1015、好
ましくは1010である。細菌細胞(殺されているかまた
は他の方法により分裂が妨げられている)が好ましい微
粒子として挙げられる。
ましい態様は、同様に微粒子担体の使用についても当は
まる。但し、担体当りのペプチドの上限は約1015、好
ましくは1010である。細菌細胞(殺されているかまた
は他の方法により分裂が妨げられている)が好ましい微
粒子として挙げられる。
【0025】P.ファルシパルムからの天然CSタンパ
クに極めて類似しているペプチドが望まれる場合、P.
ファルシパルムに関連した遺伝子またはP.ファルシパ
ルムのCSタンパク遺伝子由来の遺伝子を使って、生物
学的にそのペプチドを合成することが好ましい。続い
て、その結果得られた遺伝子産物を例えば末端アミノ基
の開裂により修飾することができる。
クに極めて類似しているペプチドが望まれる場合、P.
ファルシパルムに関連した遺伝子またはP.ファルシパ
ルムのCSタンパク遺伝子由来の遺伝子を使って、生物
学的にそのペプチドを合成することが好ましい。続い
て、その結果得られた遺伝子産物を例えば末端アミノ基
の開裂により修飾することができる。
【0026】組換えDNA技術が出現して、クローニン
グ遺伝子の産物を得るための手法が最近急速に増えた。
この発明に使用するに値するクローニング遺伝子を調製
するに適した方法を記載している最近の米国特許の例と
して、米国特許第4419450、4418194、4
414150、4399216、4394443、43
56270、4351901、および4327224号
が挙げられる。もちろん、そこに記載された技術を改良
して次のような手法を用いることができる。所望のペプ
チド産物を発現し得るDNA配列を合成する。米国特許
第4273875、4304863、4332901、
4403036、4363877および4349629
号に記載されている適切なクローニングベクターの中に
それらのDNAを挿入させる。次に、この発明に適した
一般的な遺伝子工学的手法を述べる。
グ遺伝子の産物を得るための手法が最近急速に増えた。
この発明に使用するに値するクローニング遺伝子を調製
するに適した方法を記載している最近の米国特許の例と
して、米国特許第4419450、4418194、4
414150、4399216、4394443、43
56270、4351901、および4327224号
が挙げられる。もちろん、そこに記載された技術を改良
して次のような手法を用いることができる。所望のペプ
チド産物を発現し得るDNA配列を合成する。米国特許
第4273875、4304863、4332901、
4403036、4363877および4349629
号に記載されている適切なクローニングベクターの中に
それらのDNAを挿入させる。次に、この発明に適した
一般的な遺伝子工学的手法を述べる。
【0027】遺伝情報は、二重鎖のデオキシリボ核酸
(DNAすなわち遺伝子)上にコードされている。それ
は、ヌクレオチド成分が繰返しているとしても、DNA
コドンが固有の塩基を指定している順序に従っている。
コードされた遺伝情報が「発現」してポリペプチドを産
生する過程は、2段階からなっている。遺伝子中のある
調節遺伝子(「レギュロン」)の指令に従って、RNA
ポリメラーゼがDNA鎖に沿って移動し、「転写」と呼
ばれる過程でメッセンジャーRNA(リボ核酸)が合成
される。続く「翻訳」の段階で、細胞のリボソームがト
ランスファーRNAを結合させて、mRNAの「メッセ
イジ」をポリペプチドに転換する。DNAから転写され
たmRNAの情報には、リボソームが翻訳を開始するお
よび終結するシグナルが含まれている。同様に、ポリペ
プチドを形成するアミノ酸の同定および配列のシグナル
が含まれている。DNA鎖は「コドン」呼ばれるヌクレ
オチドからなるトリプレットの長い配列を含み、各トリ
プレットコドン中のヌクレオチドの特異的塩基により情
報の特異的断片がコードされている。例えば、ATG
(アデニン−チミン−グアニン)と読まれる3ヌクレオ
チドは、「翻訳開始」と判断されるmRNAのシグナル
である。一方終止コドンTAG、TAAおよびTGA
は、「翻訳終止」と解釈される。開始と終止との間のコ
ドンには、いわゆる構造遺伝子が存在する。そのコドン
は、最終的に翻訳されるアミノ酸配列を規定している。
この定義は、確立している用語「遺伝子コドン」[例え
ば、J.D.ワトソン,遺伝子の分子生物学、第3版
(1976)、W.W.ベンジャミン出版]に従った。
その本には、様々なアミノ酸のコドンが記載されてい
る。遺伝子コドンは、様々なコドンが同一のアミノ酸を
生産するという意味において縮退している。しかし、各
アミノ酸に対して1つ以上のコドンがあるが、他のアミ
ノ酸を特定しないという点では厳密である。例えば、T
TT、TTC、TTA、およびTTGのコドン全ては、
セリンをコードしているが、他のアミノ酸はコードしな
い。翻訳中、適切な解読フェイズすなわち解読フレイム
が保持されなければならない。例えば、リボソームが塩
基配列中の様々なコドンを開始コドン(下線部)として
読んだ場合何が起こるか考えてみよう。
(DNAすなわち遺伝子)上にコードされている。それ
は、ヌクレオチド成分が繰返しているとしても、DNA
コドンが固有の塩基を指定している順序に従っている。
コードされた遺伝情報が「発現」してポリペプチドを産
生する過程は、2段階からなっている。遺伝子中のある
調節遺伝子(「レギュロン」)の指令に従って、RNA
ポリメラーゼがDNA鎖に沿って移動し、「転写」と呼
ばれる過程でメッセンジャーRNA(リボ核酸)が合成
される。続く「翻訳」の段階で、細胞のリボソームがト
ランスファーRNAを結合させて、mRNAの「メッセ
イジ」をポリペプチドに転換する。DNAから転写され
たmRNAの情報には、リボソームが翻訳を開始するお
よび終結するシグナルが含まれている。同様に、ポリペ
プチドを形成するアミノ酸の同定および配列のシグナル
が含まれている。DNA鎖は「コドン」呼ばれるヌクレ
オチドからなるトリプレットの長い配列を含み、各トリ
プレットコドン中のヌクレオチドの特異的塩基により情
報の特異的断片がコードされている。例えば、ATG
(アデニン−チミン−グアニン)と読まれる3ヌクレオ
チドは、「翻訳開始」と判断されるmRNAのシグナル
である。一方終止コドンTAG、TAAおよびTGA
は、「翻訳終止」と解釈される。開始と終止との間のコ
ドンには、いわゆる構造遺伝子が存在する。そのコドン
は、最終的に翻訳されるアミノ酸配列を規定している。
この定義は、確立している用語「遺伝子コドン」[例え
ば、J.D.ワトソン,遺伝子の分子生物学、第3版
(1976)、W.W.ベンジャミン出版]に従った。
その本には、様々なアミノ酸のコドンが記載されてい
る。遺伝子コドンは、様々なコドンが同一のアミノ酸を
生産するという意味において縮退している。しかし、各
アミノ酸に対して1つ以上のコドンがあるが、他のアミ
ノ酸を特定しないという点では厳密である。例えば、T
TT、TTC、TTA、およびTTGのコドン全ては、
セリンをコードしているが、他のアミノ酸はコードしな
い。翻訳中、適切な解読フェイズすなわち解読フレイム
が保持されなければならない。例えば、リボソームが塩
基配列中の様々なコドンを開始コドン(下線部)として
読んだ場合何が起こるか考えてみよう。
【0028】…GCTGGTTGTAAG…の塩基配列
において、…GCT GGT TGT AAG…は…A
la−Gly−Cys−Lys…、…G CTG GT
T GTA AG…は…Leu−Val−Leu−…、
…GC TGG TTG TAA G…は…Trp−L
eu−(終止)となる。
において、…GCT GGT TGT AAG…は…A
la−Gly−Cys−Lys…、…G CTG GT
T GTA AG…は…Leu−Val−Leu−…、
…GC TGG TTG TAA G…は…Trp−L
eu−(終止)となる。
【0029】従って、最終的に生産されるポリペプチド
は、レギュロンと構造遺伝子との立体的関係に極めて依
存している。
は、レギュロンと構造遺伝子との立体的関係に極めて依
存している。
【0030】遺伝的発現の過程をより詳しく理解するた
めに、一度遺伝子の成分を次のように定義しておく必要
がある。
めに、一度遺伝子の成分を次のように定義しておく必要
がある。
【0031】・オペロン:ポリペプチド発現のための構
造遺伝子および発現を制御する調節領域(「レギュロ
ン」)を含む遺伝子。
造遺伝子および発現を制御する調節領域(「レギュロ
ン」)を含む遺伝子。
【0032】・プロモーター:転写を開始するためにR
NAポリメラーゼが結合しなければならないレギュロン
内に存在する遺伝子。
NAポリメラーゼが結合しなければならないレギュロン
内に存在する遺伝子。
【0033】・オペレータ:リプレッサータンパクが結
合し得る遺伝子で、RNAポリメラーゼの結合が隣接す
るプロモーターに結合することを阻止する。
合し得る遺伝子で、RNAポリメラーゼの結合が隣接す
るプロモーターに結合することを阻止する。
【0034】・インデューサー:リプレッサータンパク
を不活化する物質で、オペレーターを解放しRNAポリ
メラーゼをプロモーターに結合させ転写を開始させる。
を不活化する物質で、オペレーターを解放しRNAポリ
メラーゼをプロモーターに結合させ転写を開始させる。
【0035】・カタボライト活性化タンパク(「CA
P」)結合部位:サイクリックアデノシン一リン酸
(「cAMP」)が仲介するCAPに結合する遺伝子
で、通常転写の開始のためにも必要とされる。CAP結
合部位は特別の場合不必要であることもある。例えば、
λファージのラクトースオペロン中のプロモーター突然
変異は、cAMPおよびCAP発現を必要としない。
J.ベックウィッス等、ジャーナル・オブ・モレキュラ
ー・バイオロジー,69,ISS160(1972)]
参照。
P」)結合部位:サイクリックアデノシン一リン酸
(「cAMP」)が仲介するCAPに結合する遺伝子
で、通常転写の開始のためにも必要とされる。CAP結
合部位は特別の場合不必要であることもある。例えば、
λファージのラクトースオペロン中のプロモーター突然
変異は、cAMPおよびCAP発現を必要としない。
J.ベックウィッス等、ジャーナル・オブ・モレキュラ
ー・バイオロジー,69,ISS160(1972)]
参照。
【0036】・プロモーター−オペレーター系:この明
細書で用いられているように、CAP結合部位またはリ
プレッサータンパクをコードする能力を含むか含まない
かに係わらず、オペロンの操作可能な調節領域。
細書で用いられているように、CAP結合部位またはリ
プレッサータンパクをコードする能力を含むか含まない
かに係わらず、オペロンの操作可能な調節領域。
【0037】更に、以降組換えDNAについて議論する
際に使用する用語として、以下にそれを定義しておく。
際に使用する用語として、以下にそれを定義しておく。
【0038】・クローニングベクター:「形質転換」の
過程で単細胞生物(「微生物」)に導入されたとき、ベ
クターが複製されるような完全な「レプリコン」を含む
非染色体の二重鎖DNA。このように形質転換される生
物を「トランスフォーマント」と呼ぶ。
過程で単細胞生物(「微生物」)に導入されたとき、ベ
クターが複製されるような完全な「レプリコン」を含む
非染色体の二重鎖DNA。このように形質転換される生
物を「トランスフォーマント」と呼ぶ。
【0039】・プラスミド:この発明の目的には、ウイ
ルスまたは細菌に由来するクローニングベクターを意味
する。後者は「細菌プラスミド」である。
ルスまたは細菌に由来するクローニングベクターを意味
する。後者は「細菌プラスミド」である。
【0040】・相補性:二重鎖DNAのそれぞれの鎖上
で相補的塩基間に水素結合を介して二重鎖DNAを形成
させる単鎖DNAの塩基配列に付与される性質。アデニ
ン(A)はチミン(T)に相補し、グアニン(G)はシ
トシン(C)に相補する。
で相補的塩基間に水素結合を介して二重鎖DNAを形成
させる単鎖DNAの塩基配列に付与される性質。アデニ
ン(A)はチミン(T)に相補し、グアニン(G)はシ
トシン(C)に相補する。
【0041】最近の生化学の進歩により、「組換体」ク
ローニングベクターを調製し得るようになった。それに
おいて、例えばプラスミドをある外来性のDNAに組み
込める。特殊な例において、その組換体は「異質」DN
Aを含むことがある。それは、組換体ベクターによって
形質転換されやすい微生物により通常生産されないポリ
ペプチドをコードするDNAを意味する。プラスミドは
開裂して、連結反応性末端を有する直鎖DNAとなる。
これを連結反応性末端を有する外来性DNAと結合させ
ると、完全なレプリコンおよび所望の表現形質を有する
生物学的機能のある分子が生じる。組換体DNAは、形
質転換により微生物の中に導入され、そしてトランスフ
ォーマントは、新しい遺伝情報を発現し得る大量の細胞
を得る目的をもって単離されクローニングされる。組換
体クローニングベクターを形成する方法、およびそれら
を有する形質転換細胞を得る手段は、広く文献に記載さ
れている。例えば、H.L.ハイネッカー等,ネイチャ
ー(Nature),263,748−752(197
6);コーエン等,プロシーディング・オブ・ナショナ
ル・アカデミック・サイエンス(Proc.Nat.A
cad・Sci.),米国.69,2110(197
2);同書,70,1293(1973);同書,7
0,3240(1973);同書,71,1030(1
974);モロー等,プロシーディング・オブ・ナショ
ナル・アカデミック・サイエンス(Proc.Nat.
Acad.Sci.),米国,71,1743(197
4);およびジャクソン等,プロシーディング・オブ・
ナショナル・アカデミック・サイエンス(Proc.N
at.Acad・Sci.),米国,69,1904
(1972)参照。この主題の一般的議論は、S.コー
エン,サイエンティフィック・アメリカン(Scien
tific American),233,24(19
75)に見られる。
ローニングベクターを調製し得るようになった。それに
おいて、例えばプラスミドをある外来性のDNAに組み
込める。特殊な例において、その組換体は「異質」DN
Aを含むことがある。それは、組換体ベクターによって
形質転換されやすい微生物により通常生産されないポリ
ペプチドをコードするDNAを意味する。プラスミドは
開裂して、連結反応性末端を有する直鎖DNAとなる。
これを連結反応性末端を有する外来性DNAと結合させ
ると、完全なレプリコンおよび所望の表現形質を有する
生物学的機能のある分子が生じる。組換体DNAは、形
質転換により微生物の中に導入され、そしてトランスフ
ォーマントは、新しい遺伝情報を発現し得る大量の細胞
を得る目的をもって単離されクローニングされる。組換
体クローニングベクターを形成する方法、およびそれら
を有する形質転換細胞を得る手段は、広く文献に記載さ
れている。例えば、H.L.ハイネッカー等,ネイチャ
ー(Nature),263,748−752(197
6);コーエン等,プロシーディング・オブ・ナショナ
ル・アカデミック・サイエンス(Proc.Nat.A
cad・Sci.),米国.69,2110(197
2);同書,70,1293(1973);同書,7
0,3240(1973);同書,71,1030(1
974);モロー等,プロシーディング・オブ・ナショ
ナル・アカデミック・サイエンス(Proc.Nat.
Acad.Sci.),米国,71,1743(197
4);およびジャクソン等,プロシーディング・オブ・
ナショナル・アカデミック・サイエンス(Proc.N
at.Acad・Sci.),米国,69,1904
(1972)参照。この主題の一般的議論は、S.コー
エン,サイエンティフィック・アメリカン(Scien
tific American),233,24(19
75)に見られる。
【0042】様々な技術により、DNAの組換えが可能
になった。それによると、別々のDNA断片の連結を容
易にするなんらかの方法により末端を切断しておく。そ
の連結とは(ほとんどの場合T4 DNAリガーゼを介
して)、隣接するヌクレオチド間にホスホジエステル結
合を形成させることである。このようにして平滑末端を
直接連結させることができる。また、隣接末端に相補的
な単一鎖を含む断片は、各末端に位置する水素結合によ
り連結が容易になる。そのような単一鎖は、接着末端と
呼ばれているが、ターミナルトランスフェラーゼを使っ
てヌクレオチドを平滑末端に付加えることにより形成さ
れ得る。また、しばしば単にλエキソヌクレアーゼのよ
うな酵素を使って平滑末端の単一鎖を切ることによって
も形成され得る。更に、長さ約4ないし6塩基対のユニ
ーク配列近辺のホスホジエステル結合を切断する制限エ
ンドヌクレアーゼを用いることがしばしば行われてい
る。多くの制限エンドヌクレアーゼおよびその認識部位
が知られている。いわゆるEcoRIというエンドヌク
レアーゼが最も広く使われている。回転対称な「パリン
ドローム」の二重鎖DNAを切断する制限エンドヌクレ
アーゼは接着末端を残す。このように、プラスミドまた
は他のクローニングベクターは切断され、各末端は制限
エンドヌクレアーゼ認識部位の一方を含むようになる。
外来性のDNAの切断産物には、この様なプラスミド末
端と相補性を示す末端が存在する。また以下に開示する
ように、接着末端を含む合成DNAは外来性DNAの挿
入を妨げるので、アルカリホスホターゼで末端を切断し
ておくとよい。そうすると、外来性DNA断片を取り込
めるベクターを選択することができる。DNA断片の末
端が2つの異なった制限エンドヌクレアーゼで切断され
たDNAベクターと相補性を示せば、そしてそれ自身が
2つの異なった制限エンドヌクレアーゼが認識する配列
を構成する末端をそれぞれ含めば、ベクターの構造に対
して正しい方向を有するDNA断片の取込みが高まるで
あろう。
になった。それによると、別々のDNA断片の連結を容
易にするなんらかの方法により末端を切断しておく。そ
の連結とは(ほとんどの場合T4 DNAリガーゼを介
して)、隣接するヌクレオチド間にホスホジエステル結
合を形成させることである。このようにして平滑末端を
直接連結させることができる。また、隣接末端に相補的
な単一鎖を含む断片は、各末端に位置する水素結合によ
り連結が容易になる。そのような単一鎖は、接着末端と
呼ばれているが、ターミナルトランスフェラーゼを使っ
てヌクレオチドを平滑末端に付加えることにより形成さ
れ得る。また、しばしば単にλエキソヌクレアーゼのよ
うな酵素を使って平滑末端の単一鎖を切ることによって
も形成され得る。更に、長さ約4ないし6塩基対のユニ
ーク配列近辺のホスホジエステル結合を切断する制限エ
ンドヌクレアーゼを用いることがしばしば行われてい
る。多くの制限エンドヌクレアーゼおよびその認識部位
が知られている。いわゆるEcoRIというエンドヌク
レアーゼが最も広く使われている。回転対称な「パリン
ドローム」の二重鎖DNAを切断する制限エンドヌクレ
アーゼは接着末端を残す。このように、プラスミドまた
は他のクローニングベクターは切断され、各末端は制限
エンドヌクレアーゼ認識部位の一方を含むようになる。
外来性のDNAの切断産物には、この様なプラスミド末
端と相補性を示す末端が存在する。また以下に開示する
ように、接着末端を含む合成DNAは外来性DNAの挿
入を妨げるので、アルカリホスホターゼで末端を切断し
ておくとよい。そうすると、外来性DNA断片を取り込
めるベクターを選択することができる。DNA断片の末
端が2つの異なった制限エンドヌクレアーゼで切断され
たDNAベクターと相補性を示せば、そしてそれ自身が
2つの異なった制限エンドヌクレアーゼが認識する配列
を構成する末端をそれぞれ含めば、ベクターの構造に対
して正しい方向を有するDNA断片の取込みが高まるで
あろう。
【0043】全CSタンパクを産生するための1つの方
法は、以下の一般的な方法の中で記載する。この方法に
おいて、遺伝子の5′および3′末端を優先的に切断で
きるホルムアミド濃度および温度条件を調節して、ヤエ
ナリのヌクリアーゼを使用する。この様な方法で得られ
るDNA断片を、λgt11ベクターのような様々な発
現ベクターの中にクローニングできる。例えば、クロー
ニングベクターで形質転換して得られるクローンは、発
現しているかどうかを調べるために、CSタンパクに対
する抗体を用いてスクリーニングに掛けられる。従っ
て、この発明は前記のペプチドをコードする実質的に純
粋なDNA配列を含む。その様なDNA配列は、今や市
販されている自動装置を使って容易に合成できる。実際
のDNA配列は、前もって得られるアミノ酸配列から容
易に算出できる。特に好ましいDNA配列は、図2ない
し図5に示されたDNA配列由来の断片を含む。図2な
いし図5に従うと、前記したアミノ酸に対応するDNA
配列が特に好ましい。
法は、以下の一般的な方法の中で記載する。この方法に
おいて、遺伝子の5′および3′末端を優先的に切断で
きるホルムアミド濃度および温度条件を調節して、ヤエ
ナリのヌクリアーゼを使用する。この様な方法で得られ
るDNA断片を、λgt11ベクターのような様々な発
現ベクターの中にクローニングできる。例えば、クロー
ニングベクターで形質転換して得られるクローンは、発
現しているかどうかを調べるために、CSタンパクに対
する抗体を用いてスクリーニングに掛けられる。従っ
て、この発明は前記のペプチドをコードする実質的に純
粋なDNA配列を含む。その様なDNA配列は、今や市
販されている自動装置を使って容易に合成できる。実際
のDNA配列は、前もって得られるアミノ酸配列から容
易に算出できる。特に好ましいDNA配列は、図2ない
し図5に示されたDNA配列由来の断片を含む。図2な
いし図5に従うと、前記したアミノ酸に対応するDNA
配列が特に好ましい。
【0044】これらのDNA配列の1つを含む組換体ク
ローニングベクターも、この発明の範囲に含まれる。こ
のクローニングベクターには、微生物若しくは酵母のプ
ラスミドまたはバクテリオファージが挙げられる。特に
好ましいクローニングベクターはλgt11である。こ
のように、DNA配列が人工的に単細胞生物に導入され
たならば、ヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリア病原
虫と交差反応しマラリア病原虫による感染に対して抵抗
性を示す実質的に精製された免疫的に活性なペプチドを
発現し得る上記のDNA配列を含む単細胞生物は、この
発明の範囲に含まれる。E.Coliが好ましい宿主で
ある。
ローニングベクターも、この発明の範囲に含まれる。こ
のクローニングベクターには、微生物若しくは酵母のプ
ラスミドまたはバクテリオファージが挙げられる。特に
好ましいクローニングベクターはλgt11である。こ
のように、DNA配列が人工的に単細胞生物に導入され
たならば、ヒトに免疫反応を誘導し得る、マラリア病原
虫と交差反応しマラリア病原虫による感染に対して抵抗
性を示す実質的に精製された免疫的に活性なペプチドを
発現し得る上記のDNA配列を含む単細胞生物は、この
発明の範囲に含まれる。E.Coliが好ましい宿主で
ある。
【0045】この発明では、ATCCに寄託されたいく
つかの例を挙げる。λmPf1、λmPf3、λmPf
5、λmPf8、λnPf11、およびλmPf13と
同定された微生物の寄託番号は、それぞれ以下の通りで
ある。すなわち、39738、39739、3974
0、39741、39742、39743、および39
744である。
つかの例を挙げる。λmPf1、λmPf3、λmPf
5、λmPf8、λnPf11、およびλmPf13と
同定された微生物の寄託番号は、それぞれ以下の通りで
ある。すなわち、39738、39739、3974
0、39741、39742、39743、および39
744である。
【0046】この発明を実施する上で使用する遺伝物質
は、上記の通りに合成され得るが、既知の手法を用いて
原生動物であるP.ファルシパルムから直接適当な遺伝
物質を取出すこともできる。一般的に入手し得る原生動
物であるP.ファルシパルムの中には、7G8と同定さ
れたものがある。それは、寄託番号40123としてA
TCCに寄託されている。
は、上記の通りに合成され得るが、既知の手法を用いて
原生動物であるP.ファルシパルムから直接適当な遺伝
物質を取出すこともできる。一般的に入手し得る原生動
物であるP.ファルシパルムの中には、7G8と同定さ
れたものがある。それは、寄託番号40123としてA
TCCに寄託されている。
【0047】マラリアに対する免疫能を誘導するため
に、この発明のペプチドの免疫的有効量をヒトに投与す
る。治療面での有効投与量は、当該分野の専門家には容
易に決定できる。一般的には、体重に対して約0.01
μg/kgないし100μg/kgの範囲である。好ま
しくは、約0.1μg/kgないし1.0μg/kgの
範囲である。
に、この発明のペプチドの免疫的有効量をヒトに投与す
る。治療面での有効投与量は、当該分野の専門家には容
易に決定できる。一般的には、体重に対して約0.01
μg/kgないし100μg/kgの範囲である。好ま
しくは、約0.1μg/kgないし1.0μg/kgの
範囲である。
【0048】この発明のペフチドの投与形態は、免疫系
にこのペプチドを伝達できるいかなる経路もとり得る。
この発明の目的を達成するためには、このペプチドを筋
肉内、静脈内または活性成分をリンパ球に伝達でき免疫
応答を誘導できるいかなる方法によっても投与できる。
この発明のペプチドは、免疫応答を誘導するに適した形
態で、活性成分を含む薬剤組成物中に配合して調製でき
る。容易に注射できる形態で、活性成分を含む懸濁液ま
たは水溶液が好ましい。必要があれば、免疫応答を高め
るためにアジュバントを使用することができる。
にこのペプチドを伝達できるいかなる経路もとり得る。
この発明の目的を達成するためには、このペプチドを筋
肉内、静脈内または活性成分をリンパ球に伝達でき免疫
応答を誘導できるいかなる方法によっても投与できる。
この発明のペプチドは、免疫応答を誘導するに適した形
態で、活性成分を含む薬剤組成物中に配合して調製でき
る。容易に注射できる形態で、活性成分を含む懸濁液ま
たは水溶液が好ましい。必要があれば、免疫応答を高め
るためにアジュバントを使用することができる。
【0049】薬剤調製物の形にする場合、この発明のペ
プチドを単位投与形態にしておくことが望ましい。ヒト
に使用する場合、これらの量は、体重70kgのヒトに
予め与えた投与量から容易に計算することができる。従
って、薬剤調製物を含む好ましい単位投与量は、活性成
分約7ないし70μgを含むことになろう。しかし、い
かなる特定の患者に対する一定投与レベルも、使用され
る特定化合物の活性を含んだ様々な要因(例えば、年
齢、健康状態、性別、患者の摂取している食事、投与時
間、投与経路、排泄率、投与される他のいかなる薬剤と
の共働作用、および必要とされる抵抗力の度合い)に依
存することは言うまでもない。
プチドを単位投与形態にしておくことが望ましい。ヒト
に使用する場合、これらの量は、体重70kgのヒトに
予め与えた投与量から容易に計算することができる。従
って、薬剤調製物を含む好ましい単位投与量は、活性成
分約7ないし70μgを含むことになろう。しかし、い
かなる特定の患者に対する一定投与レベルも、使用され
る特定化合物の活性を含んだ様々な要因(例えば、年
齢、健康状態、性別、患者の摂取している食事、投与時
間、投与経路、排泄率、投与される他のいかなる薬剤と
の共働作用、および必要とされる抵抗力の度合い)に依
存することは言うまでもない。
【0050】この明細書では、ペプチドおよびDNA配
列に関して標準的な命名法および略記法を使用してい
る。この明細書で用いた標準的な命名法を記載した出版
物の一例として、レーニンジャーの生化学(Bioch
emistry)[ウオース出版、ニューヨーク(19
70)第4章および5章(ペプチド)および第12章
(DNA)]が挙げられる。
列に関して標準的な命名法および略記法を使用してい
る。この明細書で用いた標準的な命名法を記載した出版
物の一例として、レーニンジャーの生化学(Bioch
emistry)[ウオース出版、ニューヨーク(19
70)第4章および5章(ペプチド)および第12章
(DNA)]が挙げられる。
【0051】
ゲノムDNA発現用ベクターを用いたライブラリーから
のクローン 発現ベクターλgt11[R.A.ヤングおよびR.
W.デイビス,プロシーディング・オブ・ナショナル・
アカデミック・サイエンス(Proc.Natl.Ac
ad.Sci.),米国,80,1194(198
3)]中のP.ファルシパルムゲノムDNAライブラリ
ーは、次のように調製された。発現ライブラリーは、ブ
ラジルのP.ファルシパルムのIMTM22株から選択
された、一般的に入手し得るクローン7G8のDNAか
ら調製された。P.ファルシパルム7G8クローンから
のゲノムDNAのアリコート10μgを、35または4
0%のホルムアミドを含む緩衝液(0.2M NaC
l,1mM ZnSO4 ,30mM酢酸ナトリウム,p
H4.6)100μl中で50℃にて30分間ヤエナリ
のヌクレアーゼ(P−Lバイオケミカル)20単位を用
いて分解した。続いて、その溶液を次の処理に移る前
に、0.01M EDTA溶液で4倍に希釈し、フェノ
ールで抽出し、そしてエタノール沈殿させた。この処理
からDNAを集め、λgt11に連結するための断片源
として用いた。そのDNAを一定の条件[T.マニアチ
ス,E.F.フリッシュ,およびJ.サングローク著、
「分子クローニング:実験室指針」コールド・スプリン
グ・ハーバー研究所刊、N.Y,、1982年、394
頁に記載]の下にクレノー断片(BRL)で処理し、そ
の平滑末端を有する処理断片にEcoRIリンカー(B
RL)を連結した。そのDNAを過剰のEcoRIで2
回分解し、各分解後セファロース4Bを詰めた1.5c
m×20cmのカラム上で遊離リンカーから分離した。
λgt11は自己結合するが、EcoRIで分解した。
P.ファルシパルムDNA断片230ngを、調製した
λgt11DNA500ngに供給者の勧める条件下で
T4 DNAリガーゼ(IBI)を用いて4℃にて一晩
かけて連結させた。連結反応生成物の半分を、生体外の
感染ファージ(プロメガ バイオテク)にパッケイジン
グした。XgalおよびIPTG(イソプロピルチオガ
ラクトシド)を補ったLB寒天上で成育しているRY1
091細胞上でλgt11のβガラクトシダーゼ遺伝子
中に介在断片があるかどうか調べたところ、40000
0個のファージが検出された。
のクローン 発現ベクターλgt11[R.A.ヤングおよびR.
W.デイビス,プロシーディング・オブ・ナショナル・
アカデミック・サイエンス(Proc.Natl.Ac
ad.Sci.),米国,80,1194(198
3)]中のP.ファルシパルムゲノムDNAライブラリ
ーは、次のように調製された。発現ライブラリーは、ブ
ラジルのP.ファルシパルムのIMTM22株から選択
された、一般的に入手し得るクローン7G8のDNAか
ら調製された。P.ファルシパルム7G8クローンから
のゲノムDNAのアリコート10μgを、35または4
0%のホルムアミドを含む緩衝液(0.2M NaC
l,1mM ZnSO4 ,30mM酢酸ナトリウム,p
H4.6)100μl中で50℃にて30分間ヤエナリ
のヌクレアーゼ(P−Lバイオケミカル)20単位を用
いて分解した。続いて、その溶液を次の処理に移る前
に、0.01M EDTA溶液で4倍に希釈し、フェノ
ールで抽出し、そしてエタノール沈殿させた。この処理
からDNAを集め、λgt11に連結するための断片源
として用いた。そのDNAを一定の条件[T.マニアチ
ス,E.F.フリッシュ,およびJ.サングローク著、
「分子クローニング:実験室指針」コールド・スプリン
グ・ハーバー研究所刊、N.Y,、1982年、394
頁に記載]の下にクレノー断片(BRL)で処理し、そ
の平滑末端を有する処理断片にEcoRIリンカー(B
RL)を連結した。そのDNAを過剰のEcoRIで2
回分解し、各分解後セファロース4Bを詰めた1.5c
m×20cmのカラム上で遊離リンカーから分離した。
λgt11は自己結合するが、EcoRIで分解した。
P.ファルシパルムDNA断片230ngを、調製した
λgt11DNA500ngに供給者の勧める条件下で
T4 DNAリガーゼ(IBI)を用いて4℃にて一晩
かけて連結させた。連結反応生成物の半分を、生体外の
感染ファージ(プロメガ バイオテク)にパッケイジン
グした。XgalおよびIPTG(イソプロピルチオガ
ラクトシド)を補ったLB寒天上で成育しているRY1
091細胞上でλgt11のβガラクトシダーゼ遺伝子
中に介在断片があるかどうか調べたところ、40000
0個のファージが検出された。
【0052】そのライブラリーを、150mmのプレー
ト27枚に1枚のプレート当りプラーク濃度25000
として蒔いた。プラークを移したニトロセルロースを、
R.A.ヤングおよびR.W.デイビス,サイエンス
(Science),222,778(1983)に記
載されているように調製した。P.ファルシパルム7G
8 CSタンパクに対する5種のモノクローナル抗体
(表1)のプールを、1/10,000の希釈で、スク
リーニングに用いた。
ト27枚に1枚のプレート当りプラーク濃度25000
として蒔いた。プラークを移したニトロセルロースを、
R.A.ヤングおよびR.W.デイビス,サイエンス
(Science),222,778(1983)に記
載されているように調製した。P.ファルシパルム7G
8 CSタンパクに対する5種のモノクローナル抗体
(表1)のプールを、1/10,000の希釈で、スク
リーニングに用いた。
【0053】 表 1 クローニングされたCSタンパク遺伝子を発現している細菌の 溶解物と抗CSタンパクモノクローナル抗体との反応 抗 原 モノクロナール抗体 2E6.4 2F1.1 4D9.1 4D11.6 5G53 λmPf 1(2.3kb)+ 1.2++ 1.3 1.7 1.5 1.9 λmPf 3(2.3kb) 1.3 1.1 1.9 1.4 1.8 λmPf 5(1.3kb) 1.1 0.9 1.5 1.2 1.4 λmPf 8(1.3kb) 1.2 0.9 1.6 1.2 1.4 λmPf 11(2.3kb) 1.1 0.9 1.6 1.3 1.4 λmPf 13(1.3kb) 0.6 0.5 0.5 0.7 0.6 λmPf 15(1.35kb) 1.1 1.1 >2.0 1.7 >2.0 λgt 11,IPTGで誘導 0.5 0.5 0.4 0.6 0.4 λgt 11,誘導せず 0.5 0.4 0.4 0.6 0.4 Y 1089 0.4 0.5 0.3 0.6 0.3 +λmPfは、λgt11中のP.ファルシパルムCS
タンパク遺伝子。λgt11に挿入されたP.ファルシ
パルムDNAの大きさを括弧内に示す。全ての細菌はI
PTGで誘導された。
タンパク遺伝子。λgt11に挿入されたP.ファルシ
パルムDNAの大きさを括弧内に示す。全ての細菌はI
PTGで誘導された。
【0054】++データは、エリザ(ELISA)法で
3回別個に測定した414nmにおける吸光度の平均値
として示されている 表1に掲げられた細菌は、以下のスクリーニング工程に
より同定された。5つのハイブリドーマ系腹水を、0.
05%ツイーン20および3%BSA(ウシ血清アルブ
ミン)を含むpH7.5の0.15M NaCl,0.
05Mトリス緩衝液(TBS)で10000倍に希釈し
た。そして、E.Coliおよびラムダに対する抗体を
除くために、ニトロセルロースフィルター上で空気乾燥
したλgt11が感染したRY1090細胞の濃縮溶解
物で何回か吸収した。P.ファシルパルムライブラリー
からのプラークを移したニトロセルロースプラークを、
0.3%ツイーン20、3%BSA、5mM MgCl
2 および5μ/mlのDNAseを含むTBS 500
mlで室温にて30分間洗った。そのプラークを移した
ニトロセルロースを、吸収したモノクローナル抗体で4
℃にて一晩インキュベートした。更に、全ての操作は室
温で実施した。これらの操作の後、移したプラークを、
TBS+0.05%ツイーン20、TBS+1%トリト
ンX−100、およびTBS+0.5%ツイーン20の
各溶液で30分間順次洗浄した。マウスモノクローナル
抗体のシグナルは、そのフィルターをウサギの抗マウス
IgG(カペル)中で1時間インキュベートすることに
よって増幅された。その抗体は、0.05%ツイーン2
0および3%BSAを含むTBS中に溶かしたトリトン
X−500溶液で希釈しておき、腹水液のときのように
前もって吸収しておいた。プラークを移したニトロセル
ロースに結合した抗体を、0.05%ツイーン20およ
び 125Iで標識したタンパクA(アメラハム)1μCi
を含むTBS 30ml中でインキュベートした。続い
て、洗浄し、オートラジオグラフィーにかけた。
3回別個に測定した414nmにおける吸光度の平均値
として示されている 表1に掲げられた細菌は、以下のスクリーニング工程に
より同定された。5つのハイブリドーマ系腹水を、0.
05%ツイーン20および3%BSA(ウシ血清アルブ
ミン)を含むpH7.5の0.15M NaCl,0.
05Mトリス緩衝液(TBS)で10000倍に希釈し
た。そして、E.Coliおよびラムダに対する抗体を
除くために、ニトロセルロースフィルター上で空気乾燥
したλgt11が感染したRY1090細胞の濃縮溶解
物で何回か吸収した。P.ファシルパルムライブラリー
からのプラークを移したニトロセルロースプラークを、
0.3%ツイーン20、3%BSA、5mM MgCl
2 および5μ/mlのDNAseを含むTBS 500
mlで室温にて30分間洗った。そのプラークを移した
ニトロセルロースを、吸収したモノクローナル抗体で4
℃にて一晩インキュベートした。更に、全ての操作は室
温で実施した。これらの操作の後、移したプラークを、
TBS+0.05%ツイーン20、TBS+1%トリト
ンX−100、およびTBS+0.5%ツイーン20の
各溶液で30分間順次洗浄した。マウスモノクローナル
抗体のシグナルは、そのフィルターをウサギの抗マウス
IgG(カペル)中で1時間インキュベートすることに
よって増幅された。その抗体は、0.05%ツイーン2
0および3%BSAを含むTBS中に溶かしたトリトン
X−500溶液で希釈しておき、腹水液のときのように
前もって吸収しておいた。プラークを移したニトロセル
ロースに結合した抗体を、0.05%ツイーン20およ
び 125Iで標識したタンパクA(アメラハム)1μCi
を含むTBS 30ml中でインキュベートした。続い
て、洗浄し、オートラジオグラフィーにかけた。
【0055】最初のスクリーニングで48時間のオート
ラジオグラフィー後、35個の陽性クローンが得られ
た。17個を85mmのプレート当り100ないし80
0の濃度で再スクリーニングした。そのクローンの内1
1個が、2回目のスクリーニングで陽性プラークを形成
した。これらを、50より少ないプラークを含む85m
mのプレートから免疫的スクリーニングを行わずにクロ
ーニングした。11個のクローンの内10個が、スクリ
ーニングにより免疫的活性を示した。
ラジオグラフィー後、35個の陽性クローンが得られ
た。17個を85mmのプレート当り100ないし80
0の濃度で再スクリーニングした。そのクローンの内1
1個が、2回目のスクリーニングで陽性プラークを形成
した。これらを、50より少ないプラークを含む85m
mのプレートから免疫的スクリーニングを行わずにクロ
ーニングした。11個のクローンの内10個が、スクリ
ーニングにより免疫的活性を示した。
【0056】10個のクローンに挿入された断片は、次
の大きさのクラスに属す。3個(λmPf1、λmPf
3、λmPf11)は2.3kb。3個(λmPf5、
λmPf8、λmPf13)は2.3kb。λmPf1
5は1.35kb。λmPf6は1.0kb。λmPf
9は0.5kb。クローンλmPf18は、2つの挿入
断片を含むが、それ以上調べてはいない。クローンλm
Pf1,3,5,8,11,13および15の挿入断片
は、交差ハイブリド形成する。
の大きさのクラスに属す。3個(λmPf1、λmPf
3、λmPf11)は2.3kb。3個(λmPf5、
λmPf8、λmPf13)は2.3kb。λmPf1
5は1.35kb。λmPf6は1.0kb。λmPf
9は0.5kb。クローンλmPf18は、2つの挿入
断片を含むが、それ以上調べてはいない。クローンλm
Pf1,3,5,8,11,13および15の挿入断片
は、交差ハイブリド形成する。
【0057】λmPf6および9は、交差ハイブリド形
成しなかった。このことは、この2つの小さな挿入断片
は、5つのモノクローナル抗体の混合物により選択され
るが、2.3kb断片以外のゲノムの一部から由来する
ことを示している。
成しなかった。このことは、この2つの小さな挿入断片
は、5つのモノクローナル抗体の混合物により選択され
るが、2.3kb断片以外のゲノムの一部から由来する
ことを示している。
【0058】クローンλmPf5は、ニックトランスレ
ートされたが、サザン法[E.M.サザン、ジャーナル
・オブ、モレキュラー・バイオロジー(J.Mol.B
iol.),98,503(1975)によりヒトおよ
びP.ファルシパルムのHindIII 分解物を調べるた
めに用いられた。ハイブリド形成した単一バンドは、
P.ファルシパルム帯において14kbのところに現わ
れた(データは示さない)。このプローブはヒトのDN
Aとはハイブリド形成しなかった。
ートされたが、サザン法[E.M.サザン、ジャーナル
・オブ、モレキュラー・バイオロジー(J.Mol.B
iol.),98,503(1975)によりヒトおよ
びP.ファルシパルムのHindIII 分解物を調べるた
めに用いられた。ハイブリド形成した単一バンドは、
P.ファルシパルム帯において14kbのところに現わ
れた(データは示さない)。このプローブはヒトのDN
Aとはハイブリド形成しなかった。
【0059】E.Coli中でのCSタンパクの発現 λgt11中のクローンは、E.ColiのY1089
株にライソゲンとして導入された。ライソゲンを生産す
るために、バクテリオファージを含む溶液(1010/m
l)10μlを、50μg/mlのアンピシリンおよび
0.2%のマルトースを含む培地中で生育させたE.C
oliのY1089株(108 /ml)100μlと混
合し、ペレットにし10mM MgSO4 中に再懸濁さ
せた。室温にて20分間放置した後、細胞を希釈し50
μg/mlのアンピシリンを含むプレート上に蒔いた。
そして32℃にて生育させた。各コロニーを、42℃に
て生育可能かどうかによって溶原性を調べた。溶原菌
を、50μg/mlのアンピシリンを含む培地中にて、
550nmでの吸光度が0.4ないし0.8になるまで
生育させた。培養物を44℃にて20分間軽く振盪し
た。IPTGを最終濃度2mMになるように加え、更に
1時間37℃にて振盪した。ファージを44℃にて導入
し、βガラクトシダーゼと融合するタンパクの発現を高
めるために培地に加えた。エリザ法にて、DNAが導入
された細菌の溶解物と5種のモノクローナル抗体のそれ
ぞれとの反応性を解析した。前記の通り生育させ誘導さ
せた培養物50mlから細胞を、550nmで吸光度
0.6となるように、0.2mMフッ化フェニルメチル
スルホニルを含むpH8.0の150mM NaCl,
50mMトリス塩酸緩衝液1.0mlに再懸濁させた。
懸濁物をドライアイスとエタノールの入った溶槽中で素
早く凍結させ、PBSで希釈する前に2回解凍した。ク
ローンの溶解物をPBS(10mMリン酸ナトリウム、
150mM NaCl)で100倍に希釈した。アリコ
ート50μlをポリ塩化ビニル製のプレート(ダイナテ
ク・ラボラトリーズ社、バージニア州、アレキサンドリ
ア)の穴にピペットで加え、室温に保った。約18時間
後、穴をPBS中にウシ血清アルブミン0.1%を加え
た溶液(PBS−BSA)で洗い、続いて1%のPBS
−BSAで満たし、室温で1時間放置した。5種のモノ
クローナル抗体の1つからの腹水50μlをPBSで5
00倍に希釈し、適当な穴に加え、室温で1時間放置し
た。これら5種のモノクローナル抗体からの腹水は、
P.ファルシパルムスポロゾイトに対する免疫蛍光抗体
検定(IFA)および周囲スポロゾイト沈澱(CSP)
反応が陽性であった。穴を上記の通り洗い、PBSで2
00倍に希釈したパーオキシダーゼが結合している抗マ
ウス抗体ヤギ(キルケガード&ペリーラボラトリーズ
社、メリーランド州、ゲセルバーグ)を加え、室温で1
時間放置した。各穴をPBS−BSAで洗い、基質15
0μlを加えた。基質はpH4の0.1Mクエン酸−リ
ン酸緩衝液1ml当り1mgの2,2′−アジノ−ジ−
(3−エチルベンズチアゾリン スルホン酸)からなっ
ている。使用直前に0.003%の過酸化水素を加え
る。414nmでの吸光度を、1時間後、タイターテッ
クマルチスキャンプレイトリーダー(フローラボラトリ
ーズ社、バージナア州、マクレーン)を使って測定し
た。6種のクローンが5種のモノクローナル抗体全てに
結合した(表1)。クローンλmPf13の吸光度は、
上記の対照ほど顕著ではなかった。クローンλmPf9
は、5種のモノクローナル抗体のうちの1種すなわち4
D11.6のみに結合した(データは示さない)。クロ
ーンλmPf9はCSタンパクを含むλmPf1とハイ
ブリド形成しなかった(以下参照)ので、このモノクロ
ーナル抗体は、CSタンパクの遺伝子とは無関係な遺伝
子と同定された。λmPf9によって発現されるタンパ
クは、この1種のモノクローナル抗体とエピトープ交差
反応をする。ホープ等は、P.ファルシパルムの表面抗
原と交差反応する、P.ファルシファルムの侵入した性
に関係しない赤血球抗原に対するモノクローナル抗体を
同定した。I.A.ホープ,R.ハル,D.Z.シモン
ズ等,ネイチャー(Nature),308,191
(1984)参照。λmPf9が、ホープ等の記載する
タンパクまたは他の交差反応をするタンパクをコードす
る遺伝子を含んでいるとしても、タンパクはまだ決定さ
れていない。
株にライソゲンとして導入された。ライソゲンを生産す
るために、バクテリオファージを含む溶液(1010/m
l)10μlを、50μg/mlのアンピシリンおよび
0.2%のマルトースを含む培地中で生育させたE.C
oliのY1089株(108 /ml)100μlと混
合し、ペレットにし10mM MgSO4 中に再懸濁さ
せた。室温にて20分間放置した後、細胞を希釈し50
μg/mlのアンピシリンを含むプレート上に蒔いた。
そして32℃にて生育させた。各コロニーを、42℃に
て生育可能かどうかによって溶原性を調べた。溶原菌
を、50μg/mlのアンピシリンを含む培地中にて、
550nmでの吸光度が0.4ないし0.8になるまで
生育させた。培養物を44℃にて20分間軽く振盪し
た。IPTGを最終濃度2mMになるように加え、更に
1時間37℃にて振盪した。ファージを44℃にて導入
し、βガラクトシダーゼと融合するタンパクの発現を高
めるために培地に加えた。エリザ法にて、DNAが導入
された細菌の溶解物と5種のモノクローナル抗体のそれ
ぞれとの反応性を解析した。前記の通り生育させ誘導さ
せた培養物50mlから細胞を、550nmで吸光度
0.6となるように、0.2mMフッ化フェニルメチル
スルホニルを含むpH8.0の150mM NaCl,
50mMトリス塩酸緩衝液1.0mlに再懸濁させた。
懸濁物をドライアイスとエタノールの入った溶槽中で素
早く凍結させ、PBSで希釈する前に2回解凍した。ク
ローンの溶解物をPBS(10mMリン酸ナトリウム、
150mM NaCl)で100倍に希釈した。アリコ
ート50μlをポリ塩化ビニル製のプレート(ダイナテ
ク・ラボラトリーズ社、バージニア州、アレキサンドリ
ア)の穴にピペットで加え、室温に保った。約18時間
後、穴をPBS中にウシ血清アルブミン0.1%を加え
た溶液(PBS−BSA)で洗い、続いて1%のPBS
−BSAで満たし、室温で1時間放置した。5種のモノ
クローナル抗体の1つからの腹水50μlをPBSで5
00倍に希釈し、適当な穴に加え、室温で1時間放置し
た。これら5種のモノクローナル抗体からの腹水は、
P.ファルシパルムスポロゾイトに対する免疫蛍光抗体
検定(IFA)および周囲スポロゾイト沈澱(CSP)
反応が陽性であった。穴を上記の通り洗い、PBSで2
00倍に希釈したパーオキシダーゼが結合している抗マ
ウス抗体ヤギ(キルケガード&ペリーラボラトリーズ
社、メリーランド州、ゲセルバーグ)を加え、室温で1
時間放置した。各穴をPBS−BSAで洗い、基質15
0μlを加えた。基質はpH4の0.1Mクエン酸−リ
ン酸緩衝液1ml当り1mgの2,2′−アジノ−ジ−
(3−エチルベンズチアゾリン スルホン酸)からなっ
ている。使用直前に0.003%の過酸化水素を加え
る。414nmでの吸光度を、1時間後、タイターテッ
クマルチスキャンプレイトリーダー(フローラボラトリ
ーズ社、バージナア州、マクレーン)を使って測定し
た。6種のクローンが5種のモノクローナル抗体全てに
結合した(表1)。クローンλmPf13の吸光度は、
上記の対照ほど顕著ではなかった。クローンλmPf9
は、5種のモノクローナル抗体のうちの1種すなわち4
D11.6のみに結合した(データは示さない)。クロ
ーンλmPf9はCSタンパクを含むλmPf1とハイ
ブリド形成しなかった(以下参照)ので、このモノクロ
ーナル抗体は、CSタンパクの遺伝子とは無関係な遺伝
子と同定された。λmPf9によって発現されるタンパ
クは、この1種のモノクローナル抗体とエピトープ交差
反応をする。ホープ等は、P.ファルシパルムの表面抗
原と交差反応する、P.ファルシファルムの侵入した性
に関係しない赤血球抗原に対するモノクローナル抗体を
同定した。I.A.ホープ,R.ハル,D.Z.シモン
ズ等,ネイチャー(Nature),308,191
(1984)参照。λmPf9が、ホープ等の記載する
タンパクまたは他の交差反応をするタンパクをコードす
る遺伝子を含んでいるとしても、タンパクはまだ決定さ
れていない。
【0060】また、エリザ法に使われる溶解物を、SD
S−ポリアクリルアミドゲル(SDS−PAGE)上で
電気泳動に掛け、ニトロセルロース上に電気泳動作で染
みこませた。各ライソゲン培養物1mlからのペレット
化した細胞を、SDSゲル試料用緩衝液(3%SDS、
10%グリセロール、10mMジチオスレイトール、6
2mMトリス−塩酸、pH6.8)200μlに溶解
し、95℃にて5分間加熱した。P.ファルシパルムの
スポロゾイトをAn.フリーボルニ(freeborn
i)蚊の唾液腺から単離し、ペレットとして0.2%卵
白アルブミンを含むPBS中にて−80℃で保存した。
抗原抽出においては、新規に調製した抽出緩衝液(0.
5%Np40、2mM PMSF、33μg/mlロイ
ペプシン、33μg/mlアンチパイン、2μg/ml
BSAを含むPBS)450μlを4.5×105 ス
ポロゾイトのペレットに加えた。その混合物を、10分
毎に15ないし30秒間激しく振りながら室温にて1時
間インキュベートした。抽出したスポロゾイトを2分間
13000gで遠心してペレット化した。その上清を、
電気泳動に掛けるためSDSゲル試料用緩衝液に入れ
た。
S−ポリアクリルアミドゲル(SDS−PAGE)上で
電気泳動に掛け、ニトロセルロース上に電気泳動作で染
みこませた。各ライソゲン培養物1mlからのペレット
化した細胞を、SDSゲル試料用緩衝液(3%SDS、
10%グリセロール、10mMジチオスレイトール、6
2mMトリス−塩酸、pH6.8)200μlに溶解
し、95℃にて5分間加熱した。P.ファルシパルムの
スポロゾイトをAn.フリーボルニ(freeborn
i)蚊の唾液腺から単離し、ペレットとして0.2%卵
白アルブミンを含むPBS中にて−80℃で保存した。
抗原抽出においては、新規に調製した抽出緩衝液(0.
5%Np40、2mM PMSF、33μg/mlロイ
ペプシン、33μg/mlアンチパイン、2μg/ml
BSAを含むPBS)450μlを4.5×105 ス
ポロゾイトのペレットに加えた。その混合物を、10分
毎に15ないし30秒間激しく振りながら室温にて1時
間インキュベートした。抽出したスポロゾイトを2分間
13000gで遠心してペレット化した。その上清を、
電気泳動に掛けるためSDSゲル試料用緩衝液に入れ
た。
【0061】トウビン等の方法[プロシーディング・オ
ブ・ナショナル・アカデミック・サイエンス(Pro
c.Natl.Acad.Sci.),米国,79,4
350(1979)]を改良してウエスターン法による
解析を実施した。タンパクをレムリーの方法[ネイチャ
ー(Nature),277,680(1970)]に
基づいてSDS−PAGEにより分離した。その際、
4.5%重層ゲルおよび8ないし12%の勾配ゲルを用
いた。ゲルをトウビンの緩衝液200mlで30分間2
回洗った。SDS−PAGEで分離したタンパクを、4
℃にて電場8ボルト/cmで14ないし16時間かけて
0.22μmのニトロセルロースフィルター上に移動さ
せた。ニトロセルロースフィルター上で未反応結合部位
は、0.05%ツイーン20を含むPBSに溶かした5
%BSAでフィルターを処理して遮断した。続いてその
ニトロセルロースフィルターを、0.05%ツイーン2
0を含むPBS100mlで4回洗った。そのニトロセ
ルロースフィルターを、5つのモノクローナル抗体のプ
ール(2E6.4、2F1.1、4D9.1、4D1
1.6および5G5.3)で90分間反応させた。モノ
クローナル抗体のプールは、各抗体の腹水を0.05%
ツイーン20および20%ウシ胎児血清を含むPBSで
1:1000000に希釈して調製した(総腹水の希釈
率1:20000)。そのニトロセルロースフィルター
を前の通り4回洗い、続いてマウス抗体に対して調製し
た 125Iで標識したヒツジ抗血清で処理した。 125Iで
標識したヒツジ抗血清を、0.05%ツイーン20およ
び20%ウシ胎児血清を含むPBSで2×105 cpm
/mlとなるように希釈した。そのニトロセルロースフ
ィルターを前の通り4回洗い、乾燥させた。コダックX
AR−2フィルムを用いて−80℃にてオートラジオグ
ラフィーを実施した。そのニトロセルロースフィルター
上のタンパクを、抗スポロゾイトモノクロナール抗体に
より同定した。λmPf1,3,5,8,11、および
13のタンパクに対する抗スポロゾイトモノクローナル
抗体は、λmPf13に対する強度は非常に減少してい
たものの、分子量Mr 60000/57000および5
3000/51000の2つの二重線に結合した(デー
ターは示さない)。挿入DNAをもたないλgt11ベ
クターには結合しなかった。モノクローナル抗体は、分
子量Mr 60000,53000および51000の位
置でスポロゾイトからのタンパクに結合した。このよう
にλgt11中でCSタンパクをコードしている全ての
スポロゾイト遺伝子は、スポロゾイト自身により合成さ
れる操作されていないCSタンパク(分子量Mr 600
00)に対して移動度の小さいタンパクを産生した。I
PTGで誘導すると、λgt11の場合注目すべきこと
であるが、分子量Mr 116000のβガラクトシダー
ゼが著しく発現した。λmPf9の場合注目すべきこと
は、βガラクトシダーゼに結合した分子量Mr 1310
00の融合タンパクが発現した(データは示さない)。
CSタンパク遺伝子をもったクローンは、弱いβガラク
トシダーゼ帯だけを示したが、融合タンパクは見られな
かった(データは示さない)。更に、βガラクトシダー
ゼに対する抗体は、分子量Mr 60000のCSタンパ
クに結合しなかった。このことは、このタンパクがβガ
ラクトシダーゼの断片を含んでいないことを示唆してい
る(データは示さない)。
ブ・ナショナル・アカデミック・サイエンス(Pro
c.Natl.Acad.Sci.),米国,79,4
350(1979)]を改良してウエスターン法による
解析を実施した。タンパクをレムリーの方法[ネイチャ
ー(Nature),277,680(1970)]に
基づいてSDS−PAGEにより分離した。その際、
4.5%重層ゲルおよび8ないし12%の勾配ゲルを用
いた。ゲルをトウビンの緩衝液200mlで30分間2
回洗った。SDS−PAGEで分離したタンパクを、4
℃にて電場8ボルト/cmで14ないし16時間かけて
0.22μmのニトロセルロースフィルター上に移動さ
せた。ニトロセルロースフィルター上で未反応結合部位
は、0.05%ツイーン20を含むPBSに溶かした5
%BSAでフィルターを処理して遮断した。続いてその
ニトロセルロースフィルターを、0.05%ツイーン2
0を含むPBS100mlで4回洗った。そのニトロセ
ルロースフィルターを、5つのモノクローナル抗体のプ
ール(2E6.4、2F1.1、4D9.1、4D1
1.6および5G5.3)で90分間反応させた。モノ
クローナル抗体のプールは、各抗体の腹水を0.05%
ツイーン20および20%ウシ胎児血清を含むPBSで
1:1000000に希釈して調製した(総腹水の希釈
率1:20000)。そのニトロセルロースフィルター
を前の通り4回洗い、続いてマウス抗体に対して調製し
た 125Iで標識したヒツジ抗血清で処理した。 125Iで
標識したヒツジ抗血清を、0.05%ツイーン20およ
び20%ウシ胎児血清を含むPBSで2×105 cpm
/mlとなるように希釈した。そのニトロセルロースフ
ィルターを前の通り4回洗い、乾燥させた。コダックX
AR−2フィルムを用いて−80℃にてオートラジオグ
ラフィーを実施した。そのニトロセルロースフィルター
上のタンパクを、抗スポロゾイトモノクロナール抗体に
より同定した。λmPf1,3,5,8,11、および
13のタンパクに対する抗スポロゾイトモノクローナル
抗体は、λmPf13に対する強度は非常に減少してい
たものの、分子量Mr 60000/57000および5
3000/51000の2つの二重線に結合した(デー
ターは示さない)。挿入DNAをもたないλgt11ベ
クターには結合しなかった。モノクローナル抗体は、分
子量Mr 60000,53000および51000の位
置でスポロゾイトからのタンパクに結合した。このよう
にλgt11中でCSタンパクをコードしている全ての
スポロゾイト遺伝子は、スポロゾイト自身により合成さ
れる操作されていないCSタンパク(分子量Mr 600
00)に対して移動度の小さいタンパクを産生した。I
PTGで誘導すると、λgt11の場合注目すべきこと
であるが、分子量Mr 116000のβガラクトシダー
ゼが著しく発現した。λmPf9の場合注目すべきこと
は、βガラクトシダーゼに結合した分子量Mr 1310
00の融合タンパクが発現した(データは示さない)。
CSタンパク遺伝子をもったクローンは、弱いβガラク
トシダーゼ帯だけを示したが、融合タンパクは見られな
かった(データは示さない)。更に、βガラクトシダー
ゼに対する抗体は、分子量Mr 60000のCSタンパ
クに結合しなかった。このことは、このタンパクがβガ
ラクトシダーゼの断片を含んでいないことを示唆してい
る(データは示さない)。
【0062】λgt11ベクターは、IPTGを用いた
誘導によりβガラクトシダーゼに融合したタンパクとし
てのDNA挿入断片を発現できるように設計されたもの
である。従って、CSタンパクを発現するどのクローン
も融合タンパクではないとは予期されていなかった。こ
のことは、λmPf1,5,8および15に関して当は
まる。というのもこれらのDNA挿入断片が、それらの
転写の方向がβガラクトシダーゼのそれと反対になるよ
うに配向されているからである。StuI、KpnI、
およびStuI+KpnIを使って決定されたファージ
DNAの制限酵素切断地図によれば、挿入部分の非対称
StuI部位(図1)は、それぞれの場合左端から1
8.58kbのλgt11中のKpnI部位から約1.
1kbに位置していることが示された。λmPf1およ
びλmPf15クローン中のコード配列に対してP.フ
ァルシパルムDNAの5′末端が、E.ColiRNA
ポリメラーゼによりプロモーターとして認識される配列
を含むかどうか疑問ではあるが、細菌のリボゾームに対
する結合部位は存在していないことは明らかである(図
2ないし図5)。λmPf5およびλmPf8クローン
は、その遺伝子に先行する11bpから始まる。従っ
て、これらのクローン中のCSタンパクは、終わりに近
いラムダのプロモーターから発現される可能性がある。
同じような現象は、酵母DNA挿入断片に関してλgt
11系で観察された。T.ゴローおよびJ.C.ワン
グ,セル(Cell),36,1073(1984)参
照。
誘導によりβガラクトシダーゼに融合したタンパクとし
てのDNA挿入断片を発現できるように設計されたもの
である。従って、CSタンパクを発現するどのクローン
も融合タンパクではないとは予期されていなかった。こ
のことは、λmPf1,5,8および15に関して当は
まる。というのもこれらのDNA挿入断片が、それらの
転写の方向がβガラクトシダーゼのそれと反対になるよ
うに配向されているからである。StuI、KpnI、
およびStuI+KpnIを使って決定されたファージ
DNAの制限酵素切断地図によれば、挿入部分の非対称
StuI部位(図1)は、それぞれの場合左端から1
8.58kbのλgt11中のKpnI部位から約1.
1kbに位置していることが示された。λmPf1およ
びλmPf15クローン中のコード配列に対してP.フ
ァルシパルムDNAの5′末端が、E.ColiRNA
ポリメラーゼによりプロモーターとして認識される配列
を含むかどうか疑問ではあるが、細菌のリボゾームに対
する結合部位は存在していないことは明らかである(図
2ないし図5)。λmPf5およびλmPf8クローン
は、その遺伝子に先行する11bpから始まる。従っ
て、これらのクローン中のCSタンパクは、終わりに近
いラムダのプロモーターから発現される可能性がある。
同じような現象は、酵母DNA挿入断片に関してλgt
11系で観察された。T.ゴローおよびJ.C.ワン
グ,セル(Cell),36,1073(1984)参
照。
【0063】制限酵素切断地図によれば、λmPf13
に挿入されたDNA断片はβガラクトシダーゼ遺伝子に
対して正しい方向を向いていることが示唆される。しか
し、それはβガラクトシダーゼと融合したタンパクを産
生するフレーム中の1つの塩基である(図2ないし図
5)。ウエスターン法で検出されるように、このクロー
ンにより産生されるCSタンパクのレベルが低くかつエ
リザ法により著しい違いのあるデータが得られなかった
(表1)のは、その構造的観点から理解できる。逆向き
接続またはフレイム挿入の性質をもったクローンから示
唆し得ることは、恐らくEcoRIのCSタンパクの毒
性効果の為に、発現する融合タンパクの選択が行われて
いる(例えば、正しい方向にあるλmPf5および8)
ということである。
に挿入されたDNA断片はβガラクトシダーゼ遺伝子に
対して正しい方向を向いていることが示唆される。しか
し、それはβガラクトシダーゼと融合したタンパクを産
生するフレーム中の1つの塩基である(図2ないし図
5)。ウエスターン法で検出されるように、このクロー
ンにより産生されるCSタンパクのレベルが低くかつエ
リザ法により著しい違いのあるデータが得られなかった
(表1)のは、その構造的観点から理解できる。逆向き
接続またはフレイム挿入の性質をもったクローンから示
唆し得ることは、恐らくEcoRIのCSタンパクの毒
性効果の為に、発現する融合タンパクの選択が行われて
いる(例えば、正しい方向にあるλmPf5および8)
ということである。
【0064】CSタンパクをコードしているP.ファル
シパルム遺伝子の構造 P.ファルシパルムをコードしている遺伝子を含むβm
Pf1中にクローニングされた2.3kbのDNA断片
のヌクレチオド配列を図2ないし図5に示す。λmPf
1クローンの制限酵素切断地図および配列決定の手法を
図1に示す。この配列は、78番目のATG開始コドン
で始まり1316番目のTAG終止コドンで終わる大き
な塩基の読み取り枠を含んでいる。複数の終止コドン
は、他の5つの読み取り枠の中に見出される。塩基の読
み取り枠が図1に示されるようなものであれば、分子量
約44000ダルトンで421分子のアミノ酸からなる
ポリペプチドもコードし得るであろう。P.ノウレシの
CSタンパクで観察されたように、SDS−PAGEに
よるP.ファルシパルムのCSタンパクの分子量(約6
0000)は、推定分子量(44000)とは異なって
いた。
シパルム遺伝子の構造 P.ファルシパルムをコードしている遺伝子を含むβm
Pf1中にクローニングされた2.3kbのDNA断片
のヌクレチオド配列を図2ないし図5に示す。λmPf
1クローンの制限酵素切断地図および配列決定の手法を
図1に示す。この配列は、78番目のATG開始コドン
で始まり1316番目のTAG終止コドンで終わる大き
な塩基の読み取り枠を含んでいる。複数の終止コドン
は、他の5つの読み取り枠の中に見出される。塩基の読
み取り枠が図1に示されるようなものであれば、分子量
約44000ダルトンで421分子のアミノ酸からなる
ポリペプチドもコードし得るであろう。P.ノウレシの
CSタンパクで観察されたように、SDS−PAGEに
よるP.ファルシパルムのCSタンパクの分子量(約6
0000)は、推定分子量(44000)とは異なって
いた。
【0065】このタンパクの最も重要な構造上の特徴
は、4つのペプチドからなる41回の直列反復が存在す
ることである。最初の繰返し単位はAsn−Ala−A
sn−Proであり、37回繰返す。もう一方はAsn
−Val−Asp−Proであり2,4,6および22
番目に現われる。Ala−AsnがVal−Aspに変
わっているのは、アラニンコドンの2番目の塩基がCか
らTに置き代わり、アスパラギンコドンの1番目の塩基
がAからGに置き代わっている理由による。これらの繰
返しをコードしている核酸の塩基配列は、アミノ酸配列
をただ単に一定に保っている訳ではない。41単位を有
する繰返し領域は、11の異なったヌクレチオド配列か
ら成り立っている。その単位の内18配列はAATGC
AAACCCAである。反復単位の7配列はこの配列の
1つの位置だけが異なっており、12配列は2つの位置
が、2配列は3つの位置が、1配列は4つの位置が、そ
して1配列は5つの位置が異なっている。この様な配列
の異なりは、ゲノムDNA内の反復を組換えによる塩基
の切断や入替えから守り安定化させている。タンパクの
アミノ末端では、16分子のアミノ酸の鎖が恐らくシグ
ナル配列を構成している(図2ないし図5)。シグナル
配列と反復領域との間には、塩基性および酸性アミノ酸
が存在するために非常に電荷を帯びた領域が生じる。例
えば、66番目から118番目のアミノ酸の内27分子
が電荷を帯びたアミノ酸である。
は、4つのペプチドからなる41回の直列反復が存在す
ることである。最初の繰返し単位はAsn−Ala−A
sn−Proであり、37回繰返す。もう一方はAsn
−Val−Asp−Proであり2,4,6および22
番目に現われる。Ala−AsnがVal−Aspに変
わっているのは、アラニンコドンの2番目の塩基がCか
らTに置き代わり、アスパラギンコドンの1番目の塩基
がAからGに置き代わっている理由による。これらの繰
返しをコードしている核酸の塩基配列は、アミノ酸配列
をただ単に一定に保っている訳ではない。41単位を有
する繰返し領域は、11の異なったヌクレチオド配列か
ら成り立っている。その単位の内18配列はAATGC
AAACCCAである。反復単位の7配列はこの配列の
1つの位置だけが異なっており、12配列は2つの位置
が、2配列は3つの位置が、1配列は4つの位置が、そ
して1配列は5つの位置が異なっている。この様な配列
の異なりは、ゲノムDNA内の反復を組換えによる塩基
の切断や入替えから守り安定化させている。タンパクの
アミノ末端では、16分子のアミノ酸の鎖が恐らくシグ
ナル配列を構成している(図2ないし図5)。シグナル
配列と反復領域との間には、塩基性および酸性アミノ酸
が存在するために非常に電荷を帯びた領域が生じる。例
えば、66番目から118番目のアミノ酸の内27分子
が電荷を帯びたアミノ酸である。
【0066】その繰返し領域に続いて、他の2つの断片
が電荷を帯びたアミノ酸を非常に多く含んでいる。これ
らの領域は、324番目から339番目のアミノ酸領域
および360番目から388番目のアミノ酸領域に存在
する。それらの領域は、それぞれ50%および48%の
電荷を帯びたアミノ酸を含む。このタンパクのカルボキ
シ末端には、膜内在性タンパクのアンカー配列を表わす
21分子の疎水性アミノ酸が存在する。
が電荷を帯びたアミノ酸を非常に多く含んでいる。これ
らの領域は、324番目から339番目のアミノ酸領域
および360番目から388番目のアミノ酸領域に存在
する。それらの領域は、それぞれ50%および48%の
電荷を帯びたアミノ酸を含む。このタンパクのカルボキ
シ末端には、膜内在性タンパクのアンカー配列を表わす
21分子の疎水性アミノ酸が存在する。
【0067】合成ペプチドと抵抗との免疫活性 P.ファルシパルムスポロゾイト遺伝子のヌクレオチド
単位が正しい配列であるかどうか最終的な証明をするた
めに、ペプチドを合成した。そのペプチドは、ベックマ
ン990アミノ酸合成機を使って固相法[R.B.メリ
フィールドおよびA.マーグリン,アニュアル・レビュ
ー・オブ・バイオケミストリー(Annu.Rev.B
iochem.),39,841−866(197
0)]により調製した。合成ペプチドを、液体HFによ
り固体の支持体から遊離させた[J.P.タム,W.
F.ヒースおよびR.B.メリフィールド,ジャーナル
・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティー(J.
Am.Chem.Soci),105,6442(19
70)]。遊離ペプチドを、バイオゲルP−2またはP
−4上でゲル濾過により脱塩した。単離したペプチドの
純度を、逆相HPLCおよびアミノ酸分析機により確め
た。また、15残基のペプチドに関してはアミノ酸配列
を決定した。
単位が正しい配列であるかどうか最終的な証明をするた
めに、ペプチドを合成した。そのペプチドは、ベックマ
ン990アミノ酸合成機を使って固相法[R.B.メリ
フィールドおよびA.マーグリン,アニュアル・レビュ
ー・オブ・バイオケミストリー(Annu.Rev.B
iochem.),39,841−866(197
0)]により調製した。合成ペプチドを、液体HFによ
り固体の支持体から遊離させた[J.P.タム,W.
F.ヒースおよびR.B.メリフィールド,ジャーナル
・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティー(J.
Am.Chem.Soci),105,6442(19
70)]。遊離ペプチドを、バイオゲルP−2またはP
−4上でゲル濾過により脱塩した。単離したペプチドの
純度を、逆相HPLCおよびアミノ酸分析機により確め
た。また、15残基のペプチドに関してはアミノ酸配列
を決定した。
【0068】続いて、上記のエリザ法を改良して、これ
らのペプチドがモノクローナル抗体2F1.1のλmP
t1への結合を阻害するかどうかを調べた。合成ペプチ
ドに関して、次のような試験を実施した。pH7.4の
0.01Mリン酸塩、0.15M NaClの緩衝液
(PBS)で100倍に希釈したλmPf1の溶解物の
アリコート50μlをポリ塩化ビニル製のプレート(ダ
イナテク・ラボラトリーズ社,バージニア州、アレキサ
ンドリア)の穴にピペットで加え、一晩室温で放置し
た。約18時間後、穴をPBS−0.05%ツイーン2
0(PBS−TW)で4回洗い、PBS−TW中にウシ
血清アルブミン(BSA)0.1%を加えた溶液で満た
し、室温で1時間放置した。蒸溜水に溶かした合成ペプ
チドの貯蔵液(5×10-2M)を、PBS中にBSA1
%を溶かした液で10倍に希釈した。そしてアリコート
100μlを、1.5mlの小遠心管中でセイヨウワサ
ビペルオシダーゼに結合させたモノクローナル抗体30
μlと混合し、室温で1時間放置した。プレートの穴を
空にし、各穴にペプチド−モノクローナル抗体混合物を
入れ、室温で1時間放置した。穴を再び上記の通り洗
い、前記のように基質150μlを加えた[P.K.ナ
カネおよびA.カウザオイ,ジャーナル・オブ・ヒスト
ロジカル・サイトケミカトリー(J.Hist.Cyt
ochem.),11,1084(1974)]。
らのペプチドがモノクローナル抗体2F1.1のλmP
t1への結合を阻害するかどうかを調べた。合成ペプチ
ドに関して、次のような試験を実施した。pH7.4の
0.01Mリン酸塩、0.15M NaClの緩衝液
(PBS)で100倍に希釈したλmPf1の溶解物の
アリコート50μlをポリ塩化ビニル製のプレート(ダ
イナテク・ラボラトリーズ社,バージニア州、アレキサ
ンドリア)の穴にピペットで加え、一晩室温で放置し
た。約18時間後、穴をPBS−0.05%ツイーン2
0(PBS−TW)で4回洗い、PBS−TW中にウシ
血清アルブミン(BSA)0.1%を加えた溶液で満た
し、室温で1時間放置した。蒸溜水に溶かした合成ペプ
チドの貯蔵液(5×10-2M)を、PBS中にBSA1
%を溶かした液で10倍に希釈した。そしてアリコート
100μlを、1.5mlの小遠心管中でセイヨウワサ
ビペルオシダーゼに結合させたモノクローナル抗体30
μlと混合し、室温で1時間放置した。プレートの穴を
空にし、各穴にペプチド−モノクローナル抗体混合物を
入れ、室温で1時間放置した。穴を再び上記の通り洗
い、前記のように基質150μlを加えた[P.K.ナ
カネおよびA.カウザオイ,ジャーナル・オブ・ヒスト
ロジカル・サイトケミカトリー(J.Hist.Cyt
ochem.),11,1084(1974)]。
【0069】図6に示された結果から7,11および1
5の残基を有するペプチドは、2F1.1のλmPf1
への結合を著しく阻害することが分る。15残基のペプ
チドでは、5×10-7Mの濃度で結合が明らかに阻害さ
れた。7残基のペプチドも、モノクローナル抗体2F
1.1のλmPf1と置き変わったスポロゾイト抗原へ
の結合を阻害した。更に、合成ペプチドは他の4つのモ
ノクローナル抗体のλmPf1への結合を阻害した。こ
のデータは、反復単位の配列が正しいことを示してい
る。11および15残基を有するペプチドに関して結合
の阻害が高まっていることが観察されたが、このことは
2次構造の変化に起因すると思われる。
5の残基を有するペプチドは、2F1.1のλmPf1
への結合を著しく阻害することが分る。15残基のペプ
チドでは、5×10-7Mの濃度で結合が明らかに阻害さ
れた。7残基のペプチドも、モノクローナル抗体2F
1.1のλmPf1と置き変わったスポロゾイト抗原へ
の結合を阻害した。更に、合成ペプチドは他の4つのモ
ノクローナル抗体のλmPf1への結合を阻害した。こ
のデータは、反復単位の配列が正しいことを示してい
る。11および15残基を有するペプチドに関して結合
の阻害が高まっていることが観察されたが、このことは
2次構造の変化に起因すると思われる。
【0070】P.ファルシパルムおよびP.ノウレシの
CSタンパク間の相同領域 P.ファルシパルムのCSタンパクおよびサルのマラリ
ア病原中であるP.ノウレシのCSタンパクは、全体的
には同じような構造を有しているが、相同性のある2箇
所だけの短い領域を有している。両タンパクは、次の点
で主要な特徴が同じようである。すなわち、それらはタ
ンパクの中央部分に繰返し領域を有し、アミノ末端にシ
グナル配列として電荷を帯びたアミノ酸がたくさん存在
する多重領域を有し、およびカルボキシル末端に疎水性
のアンカー配列を有する点である。アミノ酸配列の相同
性コンピューターで解析した(25,kタップルサイズ
1,ウインドウサイズ20,ギャップペナルティ1)と
ころ、タンパクのほとんどに亘って配列の相同性が限定
されていることが分った。反復配列から断片における2
種のタンパク間の平均的な相同性は37%である。すな
わち、102分子のアミノ酸の内37分子が一致してい
た。12分子のアミノ酸毎にPro 1分子およびAl
a 1分子が入っているので、反復配列の相同性は16
%である。反復配列から後の断片における2種のタンパ
ク間の平均的な相同性は42%である。すなわち、11
9分子のアミノ酸の内50分子が一致していた。これら
のタンパクの2次および3次構造は明らかでないが、1
次構造に差があるにもかかわらずこれらのタンパクには
構造上および機能上の類似性がある。CSタンパクの反
復配列により、免疫活性のあるスポロゾイトのワクチン
を生産することが可能になる。
CSタンパク間の相同領域 P.ファルシパルムのCSタンパクおよびサルのマラリ
ア病原中であるP.ノウレシのCSタンパクは、全体的
には同じような構造を有しているが、相同性のある2箇
所だけの短い領域を有している。両タンパクは、次の点
で主要な特徴が同じようである。すなわち、それらはタ
ンパクの中央部分に繰返し領域を有し、アミノ末端にシ
グナル配列として電荷を帯びたアミノ酸がたくさん存在
する多重領域を有し、およびカルボキシル末端に疎水性
のアンカー配列を有する点である。アミノ酸配列の相同
性コンピューターで解析した(25,kタップルサイズ
1,ウインドウサイズ20,ギャップペナルティ1)と
ころ、タンパクのほとんどに亘って配列の相同性が限定
されていることが分った。反復配列から断片における2
種のタンパク間の平均的な相同性は37%である。すな
わち、102分子のアミノ酸の内37分子が一致してい
た。12分子のアミノ酸毎にPro 1分子およびAl
a 1分子が入っているので、反復配列の相同性は16
%である。反復配列から後の断片における2種のタンパ
ク間の平均的な相同性は42%である。すなわち、11
9分子のアミノ酸の内50分子が一致していた。これら
のタンパクの2次および3次構造は明らかでないが、1
次構造に差があるにもかかわらずこれらのタンパクには
構造上および機能上の類似性がある。CSタンパクの反
復配列により、免疫活性のあるスポロゾイトのワクチン
を生産することが可能になる。
【0071】非常に相同性のある2箇所の領域は、反復
領域のどちらかに見出された。22分子のペプチドに相
同領域が入っている場合、3分子のプロリンが入ってい
る箇所は明らかであり、および5つの連続したアミノ酸
(Lys−Leu−Lys−Gln−Pro)は一致す
る(図2および図7の領域I)。
領域のどちらかに見出された。22分子のペプチドに相
同領域が入っている場合、3分子のプロリンが入ってい
る箇所は明らかであり、および5つの連続したアミノ酸
(Lys−Leu−Lys−Gln−Pro)は一致す
る(図2および図7の領域I)。
【0072】相同性のある第2の領域(図4および図7
の領域II)は、13分子のアミノ酸を含み、そのうち1
2分子は一致している。一致していない只1分子のアミ
ノ酸は、P.ノウレシのアミノ酸配列中の第4番目でセ
リンがスレオニンに置き変わっている。この領域には、
分子内ループ形成に関してオザキ等[L.S.オザキ,
P.スベク,R.S.ヌッセンツワイク等,セル(Ce
ll),34,815(1983)]が初期の頃主張し
た2つのシステイン残基を含む。
の領域II)は、13分子のアミノ酸を含み、そのうち1
2分子は一致している。一致していない只1分子のアミ
ノ酸は、P.ノウレシのアミノ酸配列中の第4番目でセ
リンがスレオニンに置き変わっている。この領域には、
分子内ループ形成に関してオザキ等[L.S.オザキ,
P.スベク,R.S.ヌッセンツワイク等,セル(Ce
ll),34,815(1983)]が初期の頃主張し
た2つのシステイン残基を含む。
【0073】P.ファルシパルムのCSタンパクをコー
ドしている核酸の配列の、領域IIを除いたP.ノウレシ
の遺伝子との相同性にも制限がある。タンパクの領域II
をコードしている遺伝子の特定の部分において、2箇所
だけP.ノウレシに相当する配列とは異なる27塩基配
列が存在する。この一定配列は、他のプラスモディウム
種のCSタンパクをコードしている遺伝子をクローニン
グするためのプローブとして有益となろう。
ドしている核酸の配列の、領域IIを除いたP.ノウレシ
の遺伝子との相同性にも制限がある。タンパクの領域II
をコードしている遺伝子の特定の部分において、2箇所
だけP.ノウレシに相当する配列とは異なる27塩基配
列が存在する。この一定配列は、他のプラスモディウム
種のCSタンパクをコードしている遺伝子をクローニン
グするためのプローブとして有益となろう。
【0074】P.ファルシパルムとP.ノウレシとの間
のアミノ酸の2つの領域の相同性を考慮してみると、進
化の過程で大きく分離した微生物の塩基配列が保存され
ているということが言える。以前、霊長類のマラリアは
霊長類と並行して進化してきたとする仮説があった。し
かし最近では、P.ファルシパルムのDNAは鳥および
齧歯類のマラリアのDNAと類似しているという報告、
およびこれらのDNA構造は霊長類のマラリア[P.ノ
ウレシ、P.フラジレ(fragile)、P.ビバッ
クス(vivax)、およびP.シノモルジ(cyno
molgi)]のそれとは異なるという報告がなされて
きた。P.ファルシパルム、P.ロフラエ(lophu
rae)およびP.ベルグヘイ(berghei)のD
NA塩基のG+Cの含量は、P.ノウレシを含めた霊長
類のマラリアのそれよりも低かった。更に、P.ファル
シパルム、P.ロフラエ(lophurae)および
P.ベルグヘイ(berghei)のDNAとハイブリ
ドを形成する遺伝子プローブは、霊長類のマラリアとハ
イブリドを形成しなかった。また、霊長類のマラリアと
ハイブリドを形成するプローブは、P.ファルシパル
ム、P.ロフラエ(lophrae)およびP.ベルグ
ヘイ(berghei)のDNAとハイブリドを形成し
なかった。P.ファルシパルムとP.ノウレシ間のこの
相同領域は、細胞へ侵入するための受容体のようなタン
パクの重要な機能として保存されているのかもしれな
い。P.ファルシパルムとP.ノウレシ病原虫双方は、
ヒトの肝臓に感染し得るということに注目すべきであ
る。
のアミノ酸の2つの領域の相同性を考慮してみると、進
化の過程で大きく分離した微生物の塩基配列が保存され
ているということが言える。以前、霊長類のマラリアは
霊長類と並行して進化してきたとする仮説があった。し
かし最近では、P.ファルシパルムのDNAは鳥および
齧歯類のマラリアのDNAと類似しているという報告、
およびこれらのDNA構造は霊長類のマラリア[P.ノ
ウレシ、P.フラジレ(fragile)、P.ビバッ
クス(vivax)、およびP.シノモルジ(cyno
molgi)]のそれとは異なるという報告がなされて
きた。P.ファルシパルム、P.ロフラエ(lophu
rae)およびP.ベルグヘイ(berghei)のD
NA塩基のG+Cの含量は、P.ノウレシを含めた霊長
類のマラリアのそれよりも低かった。更に、P.ファル
シパルム、P.ロフラエ(lophurae)および
P.ベルグヘイ(berghei)のDNAとハイブリ
ドを形成する遺伝子プローブは、霊長類のマラリアとハ
イブリドを形成しなかった。また、霊長類のマラリアと
ハイブリドを形成するプローブは、P.ファルシパル
ム、P.ロフラエ(lophrae)およびP.ベルグ
ヘイ(berghei)のDNAとハイブリドを形成し
なかった。P.ファルシパルムとP.ノウレシ間のこの
相同領域は、細胞へ侵入するための受容体のようなタン
パクの重要な機能として保存されているのかもしれな
い。P.ファルシパルムとP.ノウレシ病原虫双方は、
ヒトの肝臓に感染し得るということに注目すべきであ
る。
【0075】タンパク間でエピトープを共有してしまう
という潜在的な問題があるにも係わらず、かなりの数の
事実がスポロゾイト遺伝子がクローニングされてきたと
いうことを示している。先ず初めP.ファルシパルムの
CSタンパクとP.ノウレシのCSタンパク間には甚だ
しい類似性がある。双方の大きさは、P.ファルシパル
ムおよびP.ノウレシの計算分子量がそれぞれ4442
6および36792であるようにほぼ同じである。また
双方には、シグナル配列、電荷を帯びた領域、タンパク
の中央に存在する反復ペプチドの領域、およびアンカー
配列を含む類似した領域がある。第2には、2種のタン
パク間にはアミノ酸の配列の相同領域が2つある(図
7)。第3にはP.ファルシパルム病原虫の表面抗原と
反応する5種のモノクローナル抗体は、細菌の中で合成
されたタンパクを認識する。λmPf9クローンからの
交差反応性タンパクのみが、これらのモノクローナル抗
体の1種と反応する。第4には、SDS−PAGEによ
ると、細菌の中で合成されたタンパクの大きさはP.フ
ァルシパルム病原中から得られるタンパクのそれとほぼ
同じであった。第5には、反復配列を有する合成ペプチ
ドは、エリザ法においてモノクローナル抗体のスポロゾ
イトタンパクへの結合を阻害した。
という潜在的な問題があるにも係わらず、かなりの数の
事実がスポロゾイト遺伝子がクローニングされてきたと
いうことを示している。先ず初めP.ファルシパルムの
CSタンパクとP.ノウレシのCSタンパク間には甚だ
しい類似性がある。双方の大きさは、P.ファルシパル
ムおよびP.ノウレシの計算分子量がそれぞれ4442
6および36792であるようにほぼ同じである。また
双方には、シグナル配列、電荷を帯びた領域、タンパク
の中央に存在する反復ペプチドの領域、およびアンカー
配列を含む類似した領域がある。第2には、2種のタン
パク間にはアミノ酸の配列の相同領域が2つある(図
7)。第3にはP.ファルシパルム病原虫の表面抗原と
反応する5種のモノクローナル抗体は、細菌の中で合成
されたタンパクを認識する。λmPf9クローンからの
交差反応性タンパクのみが、これらのモノクローナル抗
体の1種と反応する。第4には、SDS−PAGEによ
ると、細菌の中で合成されたタンパクの大きさはP.フ
ァルシパルム病原中から得られるタンパクのそれとほぼ
同じであった。第5には、反復配列を有する合成ペプチ
ドは、エリザ法においてモノクローナル抗体のスポロゾ
イトタンパクへの結合を阻害した。
【0076】この遺伝子は、シグナル配列、電荷を帯び
た領域、4分子のアミノ酸からなる単位(反復)が41
箇所現われる中央の領域、シスチンのループ、およびア
ンカー配列から成立つ412分子のアミノ酸からなるタ
ンパクをコードしている。中央領域の反復配列の37箇
所は同一であり(Asn−Ala−Asn−Pro)、
4箇所の配列はAsn−Val−Asp−Proであ
る。
た領域、4分子のアミノ酸からなる単位(反復)が41
箇所現われる中央の領域、シスチンのループ、およびア
ンカー配列から成立つ412分子のアミノ酸からなるタ
ンパクをコードしている。中央領域の反復配列の37箇
所は同一であり(Asn−Ala−Asn−Pro)、
4箇所の配列はAsn−Val−Asp−Proであ
る。
【0077】CSタンパクに類似している一連の抗原
は、今日まで研究されてきたプラスモディウムの全ての
種のスポロゾイト上に見出される。CSタンパクのモノ
クロナール抗体は、生体に防御力を付与し、生体外では
スポロゾイトの感染力を中和する。A.H.コクレー
ン,F.サントロ,V.ヌッセンワイツ等,プロシーデ
ィング・オブ・ナショナル・アカデミック・サイエンス
(Proc.Natl.Acad.Sci.)米国,7
9,5651(1982)参照。
は、今日まで研究されてきたプラスモディウムの全ての
種のスポロゾイト上に見出される。CSタンパクのモノ
クロナール抗体は、生体に防御力を付与し、生体外では
スポロゾイトの感染力を中和する。A.H.コクレー
ン,F.サントロ,V.ヌッセンワイツ等,プロシーデ
ィング・オブ・ナショナル・アカデミック・サイエンス
(Proc.Natl.Acad.Sci.)米国,7
9,5651(1982)参照。
【0078】モノクローナル抗体は、霊長類のマラリア
の種間で交差反応を引起こすことがあるが、免疫能を仲
介する抗体は種特異性を有するようであり、P.ノウレ
シの場合防御力をもったモノクローナル抗体は反復構造
のエピトープを標的としている。1つ以上のエピトープ
を必要とする検定においてモノクローナル抗体はスポロ
ゾイトと反応するというデータや知見から、ザバラ等に
よりCSタンパクに対するモノクローナル抗体を反復エ
ピトープを有する免疫活性領域と反応させる方法が開発
された。この仮説は、P.ファルシパルムのCSタンパ
クに対する5種のモノクローナル抗体がタンパク中の反
復単位(Asn−Ala−Asn−Pro)を標的とし
ている点から確固としたものになった。
の種間で交差反応を引起こすことがあるが、免疫能を仲
介する抗体は種特異性を有するようであり、P.ノウレ
シの場合防御力をもったモノクローナル抗体は反復構造
のエピトープを標的としている。1つ以上のエピトープ
を必要とする検定においてモノクローナル抗体はスポロ
ゾイトと反応するというデータや知見から、ザバラ等に
よりCSタンパクに対するモノクローナル抗体を反復エ
ピトープを有する免疫活性領域と反応させる方法が開発
された。この仮説は、P.ファルシパルムのCSタンパ
クに対する5種のモノクローナル抗体がタンパク中の反
復単位(Asn−Ala−Asn−Pro)を標的とし
ている点から確固としたものになった。
【0079】進化の途上2つの異なった様式で分離して
いったマラリア病原虫(P.ファルシパルムおよびP.
ノウレシ)のDNA配列の領域IIが実に良く相同してい
ることが暗示するものは、スポロゾイトが病原虫の肝臓
への侵入に対して受容体としての機能をもつためにその
塩基配列が保存されてきたということである。この領域
がヒトマラリアの中で保存され、免疫系にさらされるな
らば、P.ファルシパルムのこの領域で免疫することは
ヒトマラリアの他の種に対しても抵抗力を付与し得るで
あろう。もしこの相同領域が病原虫の肝臓への侵入に対
して受容体としての意味をもつならば、マラリア病原虫
のこの領域の塩基配列は極端な変化をし得ないであろ
う。
いったマラリア病原虫(P.ファルシパルムおよびP.
ノウレシ)のDNA配列の領域IIが実に良く相同してい
ることが暗示するものは、スポロゾイトが病原虫の肝臓
への侵入に対して受容体としての機能をもつためにその
塩基配列が保存されてきたということである。この領域
がヒトマラリアの中で保存され、免疫系にさらされるな
らば、P.ファルシパルムのこの領域で免疫することは
ヒトマラリアの他の種に対しても抵抗力を付与し得るで
あろう。もしこの相同領域が病原虫の肝臓への侵入に対
して受容体としての意味をもつならば、マラリア病原虫
のこの領域の塩基配列は極端な変化をし得ないであろ
う。
【0080】以上、この発明を図面を参照しつつ説明し
たが、図1に示される制限酵素による切断部位は、塩基
配列から決定され、次の制限酵素の分解により確められ
た。AはAvaII、AcはAccI、BはBstnI、
DはDraI、DdはDdeI、FはFokI、NはN
deI、RはRsaI、SはStuI、TはTthIII
、TqはTaqI、XはXhoIIを示す。矢印は、決
定された塩基配列の開始点、方向および範囲を示す。C
Sタンパクをコードしている領域は、太い線で示されて
いる。図2ないし図5には、λmPf1中におけるCS
タンパクの遺伝子に対するヌクレチオド配列が示されて
いる。λmPf1に挿入したEcoRIのDNA断片
は、pUC8中にサブクローニングされ、塩基配列が決
定された。二重鎖DNA配列に関して、CSタンパクを
コードしている領域の100%が決定され、近接領域の
70%が決定された。クローンλmPf5、λmPf
8、λmPf13およびλmPf15の挿入部分もまた
pUC8中にサブクローニングされ、末端の配列が決定
された。CSタンパクをコードしている領域の5′末端
の最初の塩基を、矢印の右側に示す。挿入断片の両末端
に結合しているEcoRIリンカー(GGAATTC
C)は、配列の一部として示していない。CSタンパク
の推定されたアミノ酸配列を、ヌクレオチド配列の下に
示す。P.ノウレシのCSタンパクに相同のタンパク領
域を、領域Iおよび領域IIと記した。反復単位に下線を
敷き、変異したアミノ酸を線で囲った。配列中のアンバ
ー末端コドンに星印を付した。また、図6は、最もよく
みられる反復アミノ酸配列の合成ペプチドによる抗CS
タンパクモノクローナル抗体、2F1.1の結合の阻害
を示すデータを提示する。長さが伸張した、最もよくみ
られる反復配列を含む合成ペプチドが調製され、Y10
89中で増殖しているλmPf1の溶解物に対する、2
F1.1の結合を阻害するために利用された。データ
は、3回の平均±SEとして表わされている。試験に用
いられた合成配列は、Asn−Pro−Asn−Ala
(−)、Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala(白丸、−)、Pro−Asn−Ala−
Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala(白三角、−)、Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
(×、−)、および10分子のアミノ酸からなる無関係
のペプチド(黒丸、−)であった。
たが、図1に示される制限酵素による切断部位は、塩基
配列から決定され、次の制限酵素の分解により確められ
た。AはAvaII、AcはAccI、BはBstnI、
DはDraI、DdはDdeI、FはFokI、NはN
deI、RはRsaI、SはStuI、TはTthIII
、TqはTaqI、XはXhoIIを示す。矢印は、決
定された塩基配列の開始点、方向および範囲を示す。C
Sタンパクをコードしている領域は、太い線で示されて
いる。図2ないし図5には、λmPf1中におけるCS
タンパクの遺伝子に対するヌクレチオド配列が示されて
いる。λmPf1に挿入したEcoRIのDNA断片
は、pUC8中にサブクローニングされ、塩基配列が決
定された。二重鎖DNA配列に関して、CSタンパクを
コードしている領域の100%が決定され、近接領域の
70%が決定された。クローンλmPf5、λmPf
8、λmPf13およびλmPf15の挿入部分もまた
pUC8中にサブクローニングされ、末端の配列が決定
された。CSタンパクをコードしている領域の5′末端
の最初の塩基を、矢印の右側に示す。挿入断片の両末端
に結合しているEcoRIリンカー(GGAATTC
C)は、配列の一部として示していない。CSタンパク
の推定されたアミノ酸配列を、ヌクレオチド配列の下に
示す。P.ノウレシのCSタンパクに相同のタンパク領
域を、領域Iおよび領域IIと記した。反復単位に下線を
敷き、変異したアミノ酸を線で囲った。配列中のアンバ
ー末端コドンに星印を付した。また、図6は、最もよく
みられる反復アミノ酸配列の合成ペプチドによる抗CS
タンパクモノクローナル抗体、2F1.1の結合の阻害
を示すデータを提示する。長さが伸張した、最もよくみ
られる反復配列を含む合成ペプチドが調製され、Y10
89中で増殖しているλmPf1の溶解物に対する、2
F1.1の結合を阻害するために利用された。データ
は、3回の平均±SEとして表わされている。試験に用
いられた合成配列は、Asn−Pro−Asn−Ala
(−)、Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala(白丸、−)、Pro−Asn−Ala−
Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−A
sn−Ala(白三角、−)、Pro−Asn−Ala
−Asn−Pro−Asn−Ala−Asn−Pro−
Asn−Ala−Asn−Pro−Asn−Ala
(×、−)、および10分子のアミノ酸からなる無関係
のペプチド(黒丸、−)であった。
【0081】また、図7において、領域Iは、P.ファ
ルシパルムのタンパクの反復部分にアミノ酸2分子が付
いて終わっている。P.ノウレシにおいては、この領域
の最後の3分子のアミノ酸は、タンパクの反復配列部分
の一部である。
ルシパルムのタンパクの反復部分にアミノ酸2分子が付
いて終わっている。P.ノウレシにおいては、この領域
の最後の3分子のアミノ酸は、タンパクの反復配列部分
の一部である。
【図1】制限酵素切断図およびクローンλmPf1の塩
基配列決定における手法を示す図。
基配列決定における手法を示す図。
【図2】P.ファルシパルムのCSタンパクの遺伝子に
対するヌクレチオド配列の一部を示す図。
対するヌクレチオド配列の一部を示す図。
【図3】P.ファルシパルムのCSタンパクの遺伝子に
対するヌクレチオド配列の一部であって、図2に続く部
分を示す図。
対するヌクレチオド配列の一部であって、図2に続く部
分を示す図。
【図4】P.ファルシパルムのCSタンパクの遺伝子に
対するヌクレチオド配列の一部であって、図3に続く部
分を示す図。
対するヌクレチオド配列の一部であって、図3に続く部
分を示す図。
【図5】P.ファルシパルムのCSタンパクの遺伝子に
対するヌクレチオド配列の一部であって、図4に続く部
分を示す図。
対するヌクレチオド配列の一部であって、図4に続く部
分を示す図。
【図6】最もよくみられる反復アミノ酸配列の合成ペプ
チドによる、抗CSタンパクモノクローナル抗体(2F
1.1)結合の阻害を表わすデータを示すグラフ図。
チドによる、抗CSタンパクモノクローナル抗体(2F
1.1)結合の阻害を表わすデータを示すグラフ図。
【図7】P.ファルシパルムおよびP.ノウレシのCS
タンパク間の相同領域を表わす式を示す図。
タンパク間の相同領域を表わす式を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12P 21/02 C12P 21/08 21/08 (C12N 1/21 (C12N 1/21 C12R 1:19) C12R 1:19) 1:90) (C12N 15/09 ZNA (C12P 21/02 C12R 1:90) C12R 1:19) (C12P 21/02 9162−4B C12N 15/00 ZNAA C12R 1:19) C12R 1:90) (72)発明者 ジャッキー・エル・ウイリアムス アメリカ合衆国、テキサス州 78234、 エフテイー・サム・ヒューストン、バー クヘッド 171 (72)発明者 イモージン・シュナイダー アメリカ合衆国、メリーランド州 20879、ゲイザースバーグ、ケイプハー ト・ドライブ 19046
Claims (6)
- 【請求項1】 マラリア病原虫と交差反応し、マラリア
病原虫による感染に対して抵抗性を示す実質的に精製さ
れた免疫的に活性な合成ペプチドであって、アミノ酸配
列式Lys−Pro−S−T−S−Lys−Leu−L
ys−Gln−Pro−U−V−Gly−W−Pro
(ここで、SはLysまたはAsn、TはHisまたは
Glu、UはGlyまたはAsn、VはAspまたはG
lu、およびWはAsnまたはGlnを示す)を含む免
疫的活性ペプチドをコードする実質的に純粋なDNA。 - 【請求項2】 マラリア病原虫と交差反応し、マラリア
病原虫による感染に対して抵抗性を示す実質的に精製さ
れた免疫的に活性な合成ペプチドであって、アミノ酸配
列式Lys−Pro−S−T−S−Lys−Leu−L
ys−Gln−Pro−U−V−Gly−W−Pro
(ここで、SはLysまたはAsn、TはHisまたは
Glu、UはGlyまたはAsn、VはAspまたはG
lu、およびWはAsnまたはGlnを示す)を含む免
疫的活性ペプチドをコードする実質的に純粋なDNA配
列を含む組換えDNAクローニングベクター。 - 【請求項3】 前記ベクターが、細菌若しくは酵母のプ
ラスミドまたはバクテリオファージである請求項2記載
のクローニングベクター。 - 【請求項4】 前記ベクターが、λgt11である請求
項3記載のクローニングベクター。 - 【請求項5】 マラリア病原虫と交差反応し、マラリア
病原虫による感染に対して抵抗性を示す実質的に精製さ
れた免疫的に活性な合成ペプチドであって、アミノ酸配
列式Lys−Pro−S−T−S−Lys−Leu−L
ys−Gln−Pro−U−V−Gly−W−Pro
(ここで、SはLysまたはAsn、TはHisまたは
Glu、UはGlyまたはAsn、VはAspまたはG
lu、およびWはAsnまたはGlnを示す)を含む免
疫的活性ペプチドをコードする実質的に純粋なDNA配
列を含む細菌であり、該DNA配列が人工的に該細菌に
取込まれ、該細菌は、マラリア病原虫と交差反応しマラ
リア病原虫による感染に対して抵抗性を示す免疫的に活
性な合成ペプチドを発現し得るものである細菌。 - 【請求項6】 前記細菌が、ATCC 39738、A
TCC 39739、ATCC 39740、ATCC
39741、ATCC 39742、ATCC397
43、またはATCC 39744由来の細菌である請
求項5記載の細菌。
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