JP2941859B2 - Ha蛋白の製造法 - Google Patents

Ha蛋白の製造法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はインフルエンザウイルスのヘマグルチニン
(HA)蛋白の製造法に関するものである。
(目的) 従来の技術および発明が解決しようとする問題点 カイコ核多角体病ウイルス(以下BmNPVと略示する)
を利用するペプチド類の生産方法はすでに知られている
(例えば、Nature315592(1985)、特開昭61−9297、特
開昭62−208276)。また、インフルエンザウイルスのワ
クチンは従来より鶏卵にウイルスを感染させて生産して
いるが生産効率は良いと言えず、コンポーネントワクチ
ン製造にはウイルス粒子から表面抗原蛋白の一つである
ヘマグルチニン(HA)を単離しなければならないが、困
難な技術と高いコストが大きな障害となっている。その
ためにHA蛋白を遺伝子組換え技術を利用して大腸菌で生
産する試みもされているが、生産物の抗原性に問題があ
り未だ充分な成果を挙げていない。このために、昆虫培
養採用を利用した発現系も検討されている。即ちSpodop
tera frugiperda培養細胞にHA遺伝子を持つ組換えウイ
ルスAcNPVを感染させ、HA遺伝子を発現させている。し
かし発現量は少ない(Kurodaら:EMBO J.5(6)1359−1
365(1986);Posseeら:Virus Res.5(6)43−59(198
6))。
本発明者はカイコ個体を使用してHA遺伝子を高発現す
ることに成功し、生産されたHA蛋白が抗体産生誘起能力
を示しワクチンとしての使用可能性があることを確かめ
本発明を完成した。
(発明の構成) 本発明は、カイコ核多角体病ウイルスDNA(BmNPV DN
A)の多角体蛋白構造遺伝子部分に、インフルエンザウ
イルスのHA遺伝子を有する組換カイコ核多角体病ウイル
スをカイコ培養細胞またはカイコ虫体中で増殖させてHA
蛋白を製造する方法に関する。
BmNPVは養蚕業者に広く知られているが、代表的な株
としてT3株があり、この株のウイルスDNA(BmNPV DNA)
は米国のATCCにATCC No.40188として寄託されている。
このウイルスDNAのEcoRI−EcoRI断片(約10.5kb)をp
BR322のEcoRI切断点に導入したプラスミドpBmE36を有す
る大腸菌(E.coli K12 JM83 DGB−0036)はFERM BP−81
3として微生物工業技術研究所に寄託されている。
本発明の組換用プラスミドは、文献(Nature 315 592
(1985))の記載に基いて製造することができる。すな
わち、pBmE36をHindIII処理して多角体蛋白構造遺伝子
を含有する約3.9kbの断片をとりこれを市販のプラスミ
ドpUC9(Pharmacia P−L Biochemical社)に組込み、Ec
oRIで切断後、Bal31で処理し、さらにHindIIIで切断す
る等の操作で多角体蛋白遺伝子の全部または一部を有す
る断片を製造しpUC9に組込む。これと別に、フランキン
グ領域を含むプラスミドを作製し、両者を組合せて原料
のプラスミド(例えばp98Bシリーズのプラスミド)を作
ることができる。これを、BamHIおよびPstIで切断してp
UC由来の骨格を含む5,3kbpのDNA断片を分離し、これと
文献(Agric.Biol.Chem.51 1573−1580(1987))記載
のプラスミドpBMO30をBamHIおよびPstIで切断した3.7kb
pのDNA断片を結合させプラスミド(例えばpBMO50)を作
製することができる。
ここで得られるプラスミドにインフルエンザウイルス
のHA遺伝子を有するプラスミド(例えばpEH−HA1(E.co
li EH−HA1として工業技術院微生物工業技術研究所の受
託番号FERM BP−2585))からHA遺伝子を切出して組込
み、該フラグメントが正しい方向に挿入されたプラスミ
ドを選択し組換用プラスミドとする。
これを用いて組換ウイルスを製造するには、例えばカ
イコ樹立細胞を組換用プラスミドとBmNPV DNAとでコト
ランスフェクトし、必要に応じてプラーク法(J.Seric.
Sci.Jpn.,53 547(1984))や希釈法(J.Invertebr.Pat
hol.,29 304(1977))等により組換ウイルスを単離す
る。
カイコ樹立細胞としては、Bm細胞(ATCC No.CRL−891
0)やBM−N細胞(ATCC No.CRL−8851)、Bm36細胞等が
知られている。
BM−N細胞を用いたときはコトランスフェクト後に細
胞を凍結・融解処理で破壊して組換ウイルスを取得する
のが適しており、Bm36を用いたときは培養液の上清を用
いて組換ウイルスを取得することができる。
目的物質をカイコを用いて生産するには、培養細胞中
で増殖したウイルス(組換ウイルスと非組換ウイルスの
混合物または組換ウイルスを単離したもの)をカイコに
経皮的にまたは体腔内に注射して感染させる、または、
人工飼料やクワ葉にウイルスを混ぜて与えて感染させ
る。そして、人工飼料あるいはクワ葉で適当日数飼育し
て目的の蚕白を蓄積させ、体液を採取して遠心分離等で
沈殿を集める。他の方法では、あるいはカイコを摺りつ
ぶしてSDS水溶液、尿素水溶液、もしくはアルカリ性水
溶液で抽出して常法処理によって得ることができる。ま
た、すりつぶしたカイコをリン酸バッファーに懸濁させ
超音波処理したのち血球に結合させて取得することもで
きる。
DNA断片の合成、切断、スクリーニング、単離等は一
般的遺伝子操作技術を応用して行うことができる。
次に実施例を挙げて説明するが、これらは例示にすぎ
ず、限定的意味はない。
実施例1:プラスミドpBMO50の作製 プラスミドpBmE36より導いたプラスミドp89B310(Nat
ure 315 592−594(1985)参照)を、BamHIおよびPstI
で切断し、アガロースゲル電気泳動でpUC由来の骨格を
含む5.3kbpのDNA断片を分離した。これに、文献記載(A
gric.Biol.Chem. 51 1573(1987))のプラスミドpBMO3
0をBamHIおよびPastIで切断しアガロースゲル電気泳動
で分離したポリリンカーを含む3.7kbpのDNA断片を、T4
リガーゼを用いて結合させpBMO59を作製した。
実施例2:組換ウイルスの作製 1)インフルエンザウイルスA/sw/Ehime/1/80(H1N2)
株のHA遺伝子を持つプラスミドpEH−HA1(FERM BP−258
5)をBamHIで切断し、アガロースゲル電気泳動を行いHA
遺伝子を含む1.8kbpのDNAフラグメントを単離した。こ
のフラグメントを、BglIIで切断したpBMO50とT4リガー
ゼを用いて結合させ、ポリヘドリン遺伝子のプロモータ
ーとの関係でHA遺伝子が発現し得る方向にフラグメント
の挿入されたプラスミドpBM−HA1−3を得た。
2)pBM−HA1−3DNAおよび野生型カイコ核多角体病ウイ
ルス(BmNPV)T3株のDNA(ATCC No.40188)をBm36細胞
にリン酸カルシウム法でコトランスフェクトし、翌日培
地を交換し、1週間培養後BM−N細胞を用いてクローニ
ングを行った。即ち、培養上清を10-5、10-6および10-7
に希釈し、等量の細胞液(約1.5×106cell/ml)を加え
て、96穴マルチプレートに分注(200μl/well)した。
1週間培養後、顕微鏡観察によって、ウイルス感染によ
り細胞変性を起こしているが多角体形成の起こっていな
いウエルを検索してHA遺伝子を保持する組換ウイルスvB
mBM−HA1−B4を得た。(参考文献J.gen.Virol.68,2599
−2606(1987))。
3)pBM−HA1−3 DNAおよびBmNPV T3株DNAをBM−N細胞
にリン酸カルシウム法でコトランスフェクトして翌日培
地を交換し、1週間培養後1,000RPMで10分の遠心操作に
より細胞を回収し、それにPBSを加えて同様の遠心操作
による細胞の洗浄を三回繰返したのち、細胞に300μl
のPBSを加えて凍結・溶解を三回繰返した。7,000RPMで
5分の遠心操作を行い、上清を用いて2)と同様の方法
でクローニングを行った。但し、希釈倍率は、10-2、10
-3および10-4であった。その結果、2)と同様のHA遺伝
子を保持する組換ウイルスvBmBM−HA1−G4を得た。
実施例3:カイコ培養細胞でのHA遺伝子発現 1)組換ウイルス液の作製 培養フラスコ(75cm2、10%FCS添加TC−10培地15ml)
で生育させたカイコ培養細胞(BM−N細胞;7×105個/m
l)に組換えウイルスを感染させた。28℃で10日間培養
を行った後、培養液を回収して2,000rpmで10分間遠心分
離を行い、その上清液を組換えウイルス液とした。
2)カイコ培養細胞でのHAの生産 培養フラスコ(75cm2、10%FCS添加TC−10培地15ml)
中のカイコ培養細胞(BM−N細胞;7×105個/ml)から培
地を除去後、上記組換えウイルス液(1.5ml)を加え
た。30分間室温で静置し、未吸着ウイルスを除去してか
ら新鮮な培地を加えて28℃で4日間培養を行った。培養
終了後細胞を2,000rpmで10分間遠心分離を行って集め、
0.5mlのPBSに懸濁し、30秒間超音波処理をした。その結
果、この液中のHA価は8,192であることが明らかとな
り、ワクチン用タンパクがこれまで報告されているもの
よりも100倍近くも産生されるていることが示された。
なおHA価の測定は下記の通りに行った。
3)HA価の測定方法 U底96穴プレートで、PBSを用いて試料原液の2倍階
段希釈を実施し(各ウェル50μlを入れる)、これに0.
5%ニワトリ赤血球浮遊液を50μl加えて良く振盪す
る。室温で1時間反応させた後に赤血球の凝集を観察す
る。凝集の観察された最大希釈倍数をその試料原液のHA
価とする。
実施例4:カイコ虫体でのHAの発現 5令のカイコ幼虫に組換ウイルス液50μlを皮下に注
射することにより感染させた。4日後にカイコ1頭当り
15mlのPBSを加え、ホモジナイザーで粉砕して2,000rpm
で10分間遠心分離を行った。その上清液のHA価を実施例
3の方法で測定したところ8,192であった。
実施例5:組換ウイルス感染カイコ虫体よりのHA蛋白の精
製 5令のカイコ幼虫40頭に組換ウイルス液各50μlを皮
下に注射することにより感染させた。4日後に虫体を集
め600mlのPBSを加えホモジナイザーで粉砕した。1秒間
隔で30分間超音波処理した後2,000rpmで10分間遠心分離
した。この上清液を4℃に冷却した後0.1%グルタール
アルデヒドで固定したニワトリ赤血球の20%浮遊液240m
lを加えて4℃で10分間HA蛋白を吸着させた。2,000rpm
で10分間遠心分離し、沈殿を800mlの冷PBSで洗浄する操
作を3回繰り返した。PBSを遠心分離で除いた後2M NaCl
溶液240mlを加えてHA蛋白を遊離させた。2,000rpmで10
分間遠心分離し上清を集め、沈殿は再度2M NaCl溶液に
よるHA蛋白の遊離を行い遠心分離後上清をとり両液を合
わせた。PEG6000を最終濃度20%になるように加え、4
℃で一夜静置した後13,000rpmで3時間遠心分離しHA蛋
白を沈殿として集めた。
実施例6:カイコより精製したHA抗原蛋白のHI試験 A/NJ/8/76(H1N1)のHAに対する5種のモノクロナル
抗体およびA/sw/Iowa/15/30(H1N1)、A/NJ/8/76(H1N
1)、A/Philippines/2/82(H3N2)、B/Yamagata/16/88
ウイルスおよび実施例5で得たHA蛋白に対するウサギ免
疫血清を使用して、実施例5で得たHA蛋白のHI試験を後
に述べる方法で行った。その結果を表1に示す。
これによると、カイコで生産したHA蛋白はA/sw・Ehim
e/1/80(H1N2)ウイルスと同じパターンを示した。
HI試験の方法 U底96穴プレートで標準抗インフルエンザウイルス抗
体液の2倍階段希釈系列をPBSを用いて作製する(各ウ
ェル25μlを入れる)。これに抗原(HA価16/ml)25μ
lを加える。37℃で30分間反応後、0.5%ニワトリ赤血
球浮遊液50μlを加え振盪し室温で1時間静置する。赤
血球の凝集を観察し、凝集を完全に抑える抗体の最高希
釈度の逆数をもってHI抗体価とする。
実施例7:カイコより精製したHA抗原蛋白の免疫試験 実施例5で得たカイコで生産したHA蛋白の免疫原性試
験を二元免疫拡散によって行った。カイコで生産したHA
蛋白はA/NJ/8/76とA/Kumamoto/37/79(H1N1)ウイルス
のHAに対する各特異抗体との間で1本の強い免疫沈降線
を形成した。
実施例8:マウスを用いた免疫応答(免疫原性)試験 実施例5によりカイコで生産したHA蛋白および対照と
して発育鶏卵で増やしたインフルエンザウイルスA/sw/E
hime/1/80をエーテル処理して作製した(HA)ワクチン
を、一元放射免疫拡散法によって抗原量を同等に調整し
試料とした。各々の試料を、4週令のマウス(ddy)の
腹腔に0.5mlずつ投与し免疫を行った。免疫後1週毎に
血清中のHI抗体価を測定した。結果を表2に示す。
これによれば4週後に、カイコで生産したHA蛋白は鶏
卵由来のワクチンに比較して4倍のHI抗体価を示した。
また、免疫後3週目の血清中の抗体量を、MDCK細胞に
よるプラーク中和試験により調べた。即ち、抗血清をME
M−BAを用いて希釈系列を作製し試料とした。各々の試
料液0.4mlとA/sw/Ehime/1/80ウイルス液0.4ml(約200pf
u)を混合して37℃で30分間反応させ、その0.2mlを6cm
ディシュ中のMDCK細胞(1×106個/ml)に加え寒天培地
を重層した。35℃のCO2インキュベーターで3日間培養
後、中性赤を含む二次寒天培地を重層しその翌日形成さ
れたプラーク数を数えた。プラーク形成を阻止する希釈
倍数を表3に示す。この結果から求めた50%のプラーク
形成を阻止する希釈倍数は、カイコで生産したHAワクチ
ンおよび鶏卵で作ったHAワクチンで各々28,183.8および
19,952.6であった。
実施例9:カイコより精製したHA抗原蛋白の性状 実施例5で得たHA蛋白のイムノブロッティングを行っ
た。A/SW/Illinois/63(H1N1)ウイルスに対する兎の抗
血清及びHA蛋白のHA2部分に対する兎の抗血清を用いて
調べたところ、約70Kの蛋白が両抗血清によって検出さ
れた。即ち、実施例5で得たHA蛋白は、HA1とHA2の部分
がつながった分子量約70Kの蛋白であることが分った。
フロントページの続き (72)発明者 堀内 正 東京都江戸川区北葛西1丁目16番13号 第一製薬中央研究所内 (72)発明者 佐伯 欣之 東京都江戸川区北葛西1丁目16番13号 第一製薬中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−9297(JP,A) EMBO J.,Vol.5,No. 6,(1986),P.1359−1365

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カイコ核多角体病ウイルスDNA(BmNPV DN
    A)の多角体蛋白構造遺伝子部分に、インフルエンザウ
    イルスのHA遺伝子を有する組換カイコ核多角体病ウイル
    スをカイコ虫体中で増殖させることにより抗体産生誘起
    能力を有するHA蛋白を製造することを特徴とするHA蛋白
    の製造法。
  2. 【請求項2】前記組換カイコ核多角体病ウイルスが、カ
    イコ核多角体病ウイルスDNAのプロモーター部分を含む
    5′上流塩基配列に続いてインフルエンザウイルスのHA
    遺伝子およびカイコ核多角体病ウイルスDNAのターミネ
    ーター配列を含むまたは含まない3′下流塩基配列を有
    するものである特許請求の範囲第1項のHA蛋白の製造
    法。
  3. 【請求項3】前記インフルエンザウイルスのHA遺伝子
    は、プラスミドpEH−HA1由来のものである特許請求の範
    囲第1項のHA蛋白の製造法。
  4. 【請求項4】前記組換カイコ核多角体病ウイルスは、カ
    イコ核多角体病ウイルスDNAのプロモーター部分を含む
    5′上流塩基配列に続いてインフルエンザウイルスのHA
    遺伝子およびカイコ核多角体病ウイルスDNAのターミネ
    ーター配列を含むまたは含まない3′下流塩基配列を有
    するプラスミドと、BmNPVとで、カイコ培養細胞または
    カイコを混合感染させることにより得られたものである
    特許請求の範囲第2項のHA蛋白の製造法。
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