JP3024982B2 - 生菌ワクチン - Google Patents
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Description
よびヒト医薬への使用、ならびにそれを含有する医薬組
成物に関する。
チフス菌(S.typhi)のある種の栄養要求変異株がマウ
スで、母体株に比べて弱毒化されることを明らかにし
た。これらの栄養要素変異株のある種のものは全細胞ワ
クチンのベースに適当な候補として提案されている[た
とえば、Hosieth & Stocker:Nature,241、238〜39;英
国特許第87/30037号(The Wellcome Foundation)参
照]。
伝子オペロンを形成する。この遺伝子座のヌクレオチド
配列は、大腸菌(Escherichia coli)とネズミチフス菌
(Salmonella typhimurium)の間で高度に保存されてい
る。OmpR遺伝子は一義的には浸透圧応答遺伝子の調節に
関係し、EnvZと共同して働くものである。OmpRおよびEn
vZ遺伝子は単一の転写単位を形成し、翻訳段階で連動し
て発現する(Liljestromら:J.Mol.Biol.201、663〜67
3、1988)。OmpRは遺伝子発現の正のアクティベーター
として同定されていて(Joら:J.Bacteriol.140、843〜8
47;Noriokaら:J.Biol.Chem.261、15252、1986)、一方E
nvZは内膜に関連することが明らかにされている(Forst
ら:J.Biol.Chem.262、16433、1987)。EnvZは環境セン
サーとして働き、OmpRにシグナルを伝達し、OmpRの転写
調節活性を修飾するとの考え方が提出されている(Hall
& Silhavy:J.Mol.Biol.151、1、1981)。EnvZにおけ
る多面的突然変異がOmpRの突然変異によって抑制される
ことが明らかにされていて、これらの遺伝子の生成物は
機能的に相互作用することの遺伝的証明が提供されてい
る(Matsuyamaら:J.Bacteriol.168、1309〜1314、198
6)。さらに、EnvZのサプレッサー変異が、RNAポリメラ
ーゼのAサブユニットをコードする遺伝子、rpoAに認め
られている。これはOmpRとRNAポリメラーゼが相互作用
することを示唆するものである(Garrett & Silhavy:
J.Bacteriol.169、1379、1987;Matsuyama & Mizushim
a:J.Mol.Biol.195:847、1987)。OmpR依存性の転写を示
す遺伝子は主として主要外膜ポーリンをコードする遺伝
子OmpCおよびOmpFであるが、トリペプチドペルミアーゼ
をコードするネズミチフス菌tppBオペロンの発現はOmpR
依存性であると報告されている(Gibsonら:Mol.Gen.Gen
et.297:120〜129、1987)。OmpRの結合部位はOmpCおよ
びOmpFプロモーターの上流に生化学的に同定されている
(Noriokaら:前出)。これらの遺伝子の発現は、OmpR
依存性の様式で、生育培地の浸透圧によって相互に調整
されている(Aibaら:J.Bacteriol.169、3007、1987;Kaw
ajiら:J.Bacteriol.140、843〜847、1979;Mizuno:PNAS
(USA)81、1966〜70、1987;van Alphen & Lutenberg:
J.Bacteriol.131、625〜630、1977)。浸透圧の高い生
育培地ではOmpCのレベルが上昇し、一方OmpFのレベルが
抑制され、浸透圧が低いとその逆になる。
に関係する遺伝子に突然変異を導入することによって、
病原菌を弱毒化できることを発見した。本発明者らはと
くに、外膜蛋白質をコードする遺伝子を含めた遺伝子と
くにポーリン遺伝子の調節に関係する遺伝子に突然変異
を導入することによって病原菌を弱毒化できることを発
見した。
子の調節に関係する遺伝子内に突然変異を有する弱毒化
された細菌を提供するものである。突然変異はOmpR遺伝
子または調節に関係する他の遺伝子にあることが好まし
い。調節に関係する他の遺伝子としては多数の遺伝子が
あり、環境刺激に応答することが知られている(Ronson
ら:Cell,49、579〜581)。これらの中ではとくに以下の
遺伝子を挙げることができる。すなわち、 窒素制限に応答しgln Aおよびnif LAを正に調節する
大腸菌のntr B/ntr Cシステム(Buckら:Nature 320、3
74〜378、1986;Hirschmanら:PNAS 82、7525、1985;Nix
onら:PNAS 83、7850〜7854、1986;Reitzer & Magasan
ik:Cell 45、785、1986);リン酸制限に応答する大腸
菌のpho R/pho Bシステム(Makinoら:J.Mol.Biol.192:5
49〜556、1986b);染料および他の毒性化合物に反応す
る大腸菌のcpx A/sfr Aシステム(Albinら:J.Biol.Che
m.261、4698、1986;Druryら:J.Biol.Chem.260、4236〜4
272、1985)である。リゾビウム(Rhizobium)の類似の
系としては4C−ジスカルボン酸に反応するdct B/dct D
(Ronsonら:J.Bacteriol.169、2424およびCell 49、57
9〜581、1987)がある。この種類のビルレンス系はアグ
ロバクター属(Agrobacterium)について記載されてい
る。これは植物浸出液に応答するvir A/vir G系である
(Le Rouxら:EMBO J 6、849〜856、1987;Stachel
& Zambryski:Am.J.Vet.Res.45:59〜66、1986;Winans
ら:PNAS US 83、8278、1986) 本発明の弱毒化細菌は、真核細胞内に侵入して成長で
きて粘膜表面に転移増殖できるグラム陰性菌であること
が好ましい。これらの例には、サルモネラ(Salmonell
a)、ボルデテラ(Bordetella)、ビブリオ(Vibri
o)、ヘモフィルス(Haemophilus)および大腸菌(Esch
erichia)の属の細菌が包含される。とくに以下の種を
挙げることができる:ヒトのチフスの原因となるチフス
菌、いくつかの動物種でのサルモネラ症の原因となるネ
ズミチフス菌、ヒトの食中毒の原因となる腸炎菌(S.en
teritidis)、ブタのサルモネラ症の原因となるS.chole
rae−suis,百日咳の原因となる百日咳菌(Bordetella p
ertussis)、髄膜炎の原因となるインフルエンザ菌(Ha
emophilus influenzae)、淋病の原因となる淋菌(Neis
seria gonorrhoeae)。
合、このような微生物が病原性の強い母菌に先祖返りし
ないことが明らかに重要である。単一の突然変異でもこ
れが起こる可能性は小さいが、ゲノムの異なる場所に存
在する2種の別個の遺伝子に突然変異を有する株では先
祖返りが起こる危険はきわめて小さくなる。
第二の遺伝子に第二の突然変異を有する弱毒化細菌を提
供する。第二の遺伝子は、必須の生合成経路に関与する
酵素をコードする遺伝子、とくに芳香族化合物の生合成
に関係する前コリスミ酸経路に関与する遺伝子であるこ
とが好ましい。突然変異は好ましくは、aro A(5−エ
ノールピルビニルシキミ酸−3−リン酸シンターゼをコ
ードする遺伝子)、aro C(シキミ酸シンターゼ)また
はaro D(3−デヒドロキナーゼ)に存在させる。
の導入によって構築される。これらの突然変異は、本技
術分野の熟練者に公知の任意の方法で作成できる。一態
様においては、非復帰突然変異はチフス菌およびネズミ
チフス菌へのLT2 ompR:Tn10マーカーの形質導入によっ
て発生された。Tn10トランスポゾンはテトラサイクリン
抵抗性をコードする遺伝子をもっている。テトラサイク
リン抵抗性の形質導入体は、適当な培地上でコロニーを
生育させることによって選択される。その後の選択は、
テトラサイクリン抵抗性遺伝子を喪失し、嫌気的生育条
件下にtpp B:Mudl−8(lac融合)の抑制が解除された
生物体のスクリーニングによって行われる。
子のベクターeg.プラスミドまたはコスミドへのクロー
ニングおよびクローン化遺伝子への選択可能マーカー遺
伝子の導入、同時にその遺伝子の不活性化による方法が
ある。不活性化遺伝子と別個の選択可能マーカーをもつ
プラスミドは公知の技術によって生物体に導入すること
ができる。ついで適当な選択により、不活性化遺伝子が
その生物体自体の染色体に組込まれ、生物体自体の遺伝
子のコピーが失われた突然変異体を同定することが可能
になる。とくに、用いられるベクターはその生物体で不
安定なベクター(自殺ベクター)であり、自然に失われ
る。プラスミド上の突然変異遺伝子およびその染色体上
の遺伝子の生物体自体のコピーは遺伝子交差現象によっ
て交換される。
外来性DNAの導入を排除するものである。これは標的生
物体の天然遺伝子を上述のように適当な自殺ベクター
(薬剤抵抗性マーカーを有する)にクローニングする
が、選択可能マーカーを導入するのではなく、その遺伝
子に一定の欠失を作成する(それを不活性化する)こと
によって達成できる。これは標的生物体へ導入すること
ができ、初期の選択は単一乗換えについて行われる(す
なわち、生物体は薬剤抵抗性である)。この株を次に抗
生物質の非存在下に生育させ、数千のコロニーをスクリ
ーニングすることによって薬剤感受性生物体の同定が可
能になる。これは、以下の2つの経路、すなわちi)欠
失遺伝子をもつベクターが失われ、生物体が野生型にな
る、およびii)第二の組換え現象(二重乗換えを生じ
る)が起こり、野生型遺伝子の欠失遺伝子との置換を生
じることでもたらされる。本発明者らは、ポリメラーゼ
連鎖反応(PCR)を用い欠失の存在をスクリーニングす
る新規な方法を開発した。欠失領域の両側の領域に相当
するオリゴヌクレオチドを合成し、これをPCRのプイマ
ーとして用いて薬剤感受性コロニーから欠失領域を増幅
させる。増幅した生成物はアガロースゲル電気泳動で解
析できる。PCR生成物は、野生型遺伝子の場合よりも欠
失遺伝子の場合の方が小さいので、欠失遺伝子をもつ株
を識別することができる。PCR生成物はまた、直接配列
を決定して、欠失を完全に同定することもできる。
ら抗原を発現できるように遺伝子的に操作できる。この
ような病原体は、ウイルス、細菌、原生動物またもっと
高等な寄生生物体であってもよい。病原体はヒトおよび
他の哺乳動物の両者に感染できるものでも、また種選択
性でも、種特異性でもよい。このような株であれば、二
価または多価ワクチンの基礎とすることができる。有用
な抗原の例には、大腸菌易熱性トキシンBサブユニット
(LT−B)、大腸菌K88抗原、EMDV(口蹄疫)ペプチ
ド、インフルエンザウイルス蛋白質、百日咳菌からの69
kd蛋白質がある。他に、クラミジア、肝蛭、マイコプラ
ズマ、回虫、条虫、狂犬病ウイルスおよびロタウイルス
からの、有効に発現できる抗原がある。
以上の遺伝子を発現カセットに導入することによって産
生させることができる。発現カセットには、構造遺伝子
をコードする配列に加えて、転写ならびに翻訳開始およ
び終結領域をコードするDNA配列が包含される。発現カ
セットには調節領域を含んでいてもよい。このような発
現カセットは本技術分野ではよく知られていて、これら
の構築は熟練者の技術の範囲内である。発現カセットは
構築体でも天然のプラスミドでもよい。外因性の抗原を
発現する遺伝子操作弱毒化サルモネラ菌の例は、EP出願
第0 127 153A号(SSVI/Wellcome)に見られる。発現
カセットはまた、前述のように自殺ベクターおよびPCR
技術を使用し外因性抗原をコードするDNAを適当な遺伝
子たとえばompR、aro A、CまたはDに導入して、異種
遺伝子が細菌染色体に組込まれるように操作できる。
できる弱毒化チフス菌からなる二価のワクチンがさら
に、Chementsらによって開示された(Infection and Im
minity,46、No.2、1984年11月、564〜569頁)。Ty21aは
赤痢菌(Shigella sonnei)I型抗原のような他の抗原
を発現させるために用いられている(Formalら:Infecti
on and Immunity,34、746〜750)。
する発現カセットで形質転換された本明細書に述べる弱
毒化細菌を提供する。この場合、上記抗原は上記弱毒化
細菌によって発現される。
弱毒化細菌を医薬的に許容される担体と混合してなる医
薬組成物を提供する。この医薬組成物はワクチン組成物
であることが好ましい。
たとえばカプセル型として提供するのが有利である。こ
のようなカプセルにはたとえばEudragate“S",Eudragat
e“L"、セルロースアセテート、セルロースフタレート
またはヒドロキシプロピルメチルセルロースからなる腸
溶性コーティングを施すことができる。これらのカプセ
ルはそのまま用いることができるし、また凍結乾燥物を
投与前にたとえば懸濁液として再構成することもでき
る。再構築は生物体の生存度を保証するのに適当なpHの
緩衝液で行うのが有利である。弱毒化細菌およびワクチ
ンを胃液の酸性から保護するためには、ワクチンの各投
与前に炭酸水素ナトリウム製剤を投与するのが有利であ
る。また、ワクチンは非経口投与、経鼻投与または乳房
内投与用に調製することもできる。
与することからなる細菌感染の予防処置方法を提供す
る。このような処置方法に用いられる投与量は、患者の
大きさおよび体重、処方されるワクチンの種類を含めた
様々の臨床因子に依存する。しかしながら、弱毒化チフ
ス菌の場合、体重70kgのヒト成人患者では1回あたりチ
フス菌109〜1011個の投与が一般的に便利である。
は、本発明を例示するものであって、いかなる意味にお
いても本発明を限定するものではない。
pR変異体の作成 ファージP22(Trinity大学、DublinのT.Foster博士か
ら入手)形質導入を用いてOmpR欠失をネズミチフス菌SL
1344およびウシチフス菌に導入した。CJD359株で調製し
たファージ溶解物をすべてのサルモネラ株の形質導入に
用い、テトラサイクリン抵抗性コロニーを選択した。CJ
D359株はOmpR遺伝子にTn10が挿入されている。これらの
株がOmpR表現型であることを保証するために、P22溶解
物は各株について調製し、tppB::Mud1−8(lac)融合
をもつCH776株(Dundee大学生化学部門C.Dorman博士か
ら入手)の形質導入に使用した。この株はP22溶解物導
入後に、嫌気性生育条件下の融合の抑制解除をチェック
した。各株からの1個の単離体を用い、Bochner培地上
での選択により、テトラサイクリン感受性誘導体を調製
した。これらの数種を精製し、上述のPCR法を用いてOmp
Rの欠失をチェックした。
受託番号NCTC12396号として、ウシチフス菌(BRD579)O
mpR-株は1990年5月25日受託番号NCTC12398号として、
それぞれ、National Collection of Type Cultures(61
Colindale Avenue,London,NW95HT,UK)に寄託されてい
る。
R変異体の作成 McFarland & Stockerの方法を用いて、aro A欠失を
ネズミチフス菌SL1344に導入した。TT472株(Stanford
大学、California,B.A.D.Stocker博士から入手)から調
製したファージ溶解物を用いてすべてのサルモネラ株に
形質導入を行い、テトラサイクリン抵抗性コロニーを選
択した。TT472株はaro Aの上流、それと同じオペロン内
のser C中にTn10が挿入されている。テトラサイクリン
抵抗性形質導入体は、芳香族化合物、セリンおよびピリ
ドキシン依存性であった。第二のP22溶解物は、aro A内
に欠失のあることが知られているSL5254について調製
し、生育させた(Stanford University,California,B.
A.D.Stocker博士から入手)。これは、ser C::Tn10であ
るテトラサイクリン抵抗性株の形質導入に使用し、形質
導入体はセリンおよびピリドキシンを欠くが芳香族化合
物を含む最小培地上で選択した。セリンおよびピリドキ
シンの不存在下にはテトラサイクリン感受性、芳香族化
合物依存性であった。
pR欠失を導入した。
5日受託番号NCTC12397号として、ウシチフス菌(BRD58
2)ompR-aro A-株は1990年5月25日受託番号12399号と
して、それぞれ、National Collection of Type Cultur
es(61 Colindale Avenue,London,NW95HT,UK)に寄託さ
れた。
導入した。この株がOmpR表現型であることを保証するた
めに、P22溶解物を、tppB:Mud1−8(lac融合)をもつC
H776株で調製し、チフス菌株に形質導入した。この株を
ついで、嫌気的条件下に、融合の抑制解除について試験
した。
なわち、チフス菌のコスミドバンクをλ−ファージに構
築し、特性が明らかにされている大腸菌のaro A変異体
の形質導入に用いた。これはチフス菌のaro Aクローン
の単離を容易にした。ついでマッピングおよび配列解析
を行うと、一定の欠失を構築するために使用される便利
な制御部位の同定が可能であった。欠失を有するaro A
遺伝子を自殺ベクターgp704に導入し、チフス菌にエレ
クトロポレーションする方法を開発した。抗生物質の不
存在下に薬剤抵抗性コロニーを生育され、薬剤感受性変
異体を単離した。これらを、in vitroで生育させて芳香
族化合物依存性についてスクリーニングした。生育に際
しこれらの化合物に依存性を示したコロニーをサザンハ
イブリダイゼーションとPCRを用いて解析し、aro Aにお
ける欠失とベクターDNAの不存在を確認した。例3に記
載したと同様にして、この株にOmpr欠失を導入した。チ
フス菌(BRD732)ompR-aro A-株は、1990年5月25日受
託番号NCTC12395号として、National Collection of Ty
pe Cultures(61 Colindale Avenue,London,UK)に寄託
された。
株、ネズミチフス菌SL1344との比較 CJD359株は、例1に記載したようにして、バクテリオ
ファージP22仲介形質導入を用いネズミチフス菌SL1344
へのトランスポゾン連関突然変異によって構築した。
は、原原種をUK Ltd(Black,Bicester,Oxfordshire,U
K)からOLACのために購入し(1976)、Wellcome Resear
ch Laboratorisの動物ユニットで育種したものである。
肝臓、脾臓、腸間膜リンパ節およびパイエル板を既報の
ようにして(Mashellら:Microb.Pathogen 3、129〜14
1、1987)ホモジナイズした。これらのホモジネートに
ついて、生育培地としてL−アガールを用い、生菌数の
算定を行った。計数結果は、幾何平均と標準誤差(各点
につきマウス4匹)として第1図に示す。マウスへの経
口接種には、細菌を2のL−培地中37℃で一夜静的に
生育させた。培養液を遠心分離し、細菌ペレットをそれ
と同容量に再懸濁し、リン酸緩衝食塩水(pH7.2)で必
要に応じて希釈した。0.2ml容量で細菌を軽く麻酔した
マウスに胃管を用いて経口投与した。接種材料は適当に
希釈し、L−アガール混釈平板上で計数した。静脈内
(iv)接種の場合には0.2mlの細菌懸濁液をマウス尾静
脈に注射した。以後4週間にわたって死亡を記録し、LD
50はReed & Muenchの方法(Am.J.Hyg.27、493〜497、1
938)によって計算した。
に対し母株SL1344のLD50は6.38log単位であった(LD50
はすべて28日後に計算した)。すなわちCJD359は高度に
弱毒化されている。iv投与後には、CJD359のLD50はLog
5.13で、SL1344はLog10以上であり、この場合もCJD359
はSL1344に比べて高度に弱毒化されていると結論でき
る。
生育パターン 経口またはiv投与後のSL1344およびCJD359の生育能を
調べた。iv実験では、チャレンジ後の様々の日に、肝臓
および脾臓の生存生物体数を評価した(第1a図)。Log
3.7SL1344のiv投与後、この株は肝臓および脾臓内で急
速に成長し、全マウスがチャレンジから7日以内に死亡
した。Log4.2CJD359のiv投与後には接種した約10%のレ
ベルが24時間後に肝臓および脾臓で検出された。この初
期の低下後、CJD359は徐々に生育して14日目まで生物体
約Log5の最高レベルに達し、以後徐々に消失した。CJD3
59iv投与されたマウスはすべて、感染の初期相に著明な
脾腫を示した。Log9.8SL1344およびLog9.5 CJD359をBA
LB/cマウスに経口投与し、生物体のレベルをチャレンジ
後様々な時間で、肝臓、脾臓、パイエル板および腸間膜
リンパ節について評価した。この場合も、CJD359はSL13
44に比べて、in vivoでの生育能に傷害を示した(第1b
図)。SL1344はチャレンジを行ったすべてのマウスの組
織に侵入して急速に生育し、全マウスがチャレンジ14日
目までに死亡した。CJD359も侵入可能で、チャレンジ後
1日目までに、生物体がパイエル板および腸間膜リンパ
節に検出された。4日目までに細菌は肝臓および脾臓に
達し、約7日目には宿主組織で最高レベルの転移増殖が
認められた。以後、CJD359は組織から徐々に消失した。
強い母株SL1344をチャレンジした。CJD359を予防接種し
たマウスにはSL1344のチャレンジに対して優れた保護効
果が認められた。免疫処置した動物のLD50はLog9.64以
上であったのに対し、非免疫処置対照ではLog5.64であ
った。すなわち、CJD359を経口的に予防接種したマウス
では、病原性の強いSL1344のチャレンジに対して良好な
保護効果が認められた。
のが好ましい。成分 mg/錠 中心錠 1) 弱毒化細菌109〜1010を含有する凍結乾燥賦形剤
担体 70.0 2) 二酸化ケイ素(Aerosil200) 0.5 3) Dipac(97%蔗糖) 235.0 4) 架橋ポビドン(Kollidon CL) 7.0 5) 微結晶セルロース(Avicel pH102) 35.0 6) ステアリン酸マグネシウム 2.5 350.0 コーティング 7) Opadry Enteric,OY−P−7156 (ポリビニルアセテートフタレート+ジエチルフタレー
ト) 35.0 385.0 水性溶媒中蔗糖5%、グルタミン酸ナトリウム1%お
よびbacto casitone 1%を含有する担体を調製する。
この担体に生物体を懸濁し、ついで凍結乾燥に付す。
を篩過する。篩過粉末をDipac,Kollidan CL,Avicel pH1
02およびステアリン酸マグネシウムと混合機中で混合す
る。この配合物を錠剤に圧縮し、ついで腸溶性コーティ
ングを施す。
容される賦形剤で置換できるものであることは、熟練者
に自明のとおりである。
存細菌数をSL1344投与の場合と比較して示したグラフで
あり、第1b図はCJD359経口投与後の肝臓、脾臓、パイエ
ル板および腸間膜リンパ節における生存細菌数をSL1344
投与の場合と比較して示したグラフである。
Claims (9)
- 【請求項1】薬学的に許容し得る賦形剤とともに、OmpR
遺伝子における非復帰性突然変異によって弱毒化された
細菌を含むワクチン製剤。 - 【請求項2】弱毒化された細菌がグラム陰性菌である請
求項1のワクチン製剤。 - 【請求項3】弱毒化された細菌が、Salmonella、Bordet
ella、Vibrio、HaemophilusおよびEscherichia属から選
ばれる請求項1のワクチン製剤。 - 【請求項4】弱毒化された細菌が、Salmonella lyphi、
Salmonella lyphimurium、Salmonella enteriditidis、
Salmonella cholerae−suis、Bordetella pertussis、H
aemophilus influenzaeおよびNeisseria gonorrhoeaeか
ら選ばれる請求項1のワクチン製剤。 - 【請求項5】弱毒化された細菌が、更に芳香族アミノ酸
の生合成経路における遺伝子において突然変異を有する
請求項1〜4のいずれかのワクチン製剤。 - 【請求項6】芳香族化合物の生合成経路における遺伝子
の突然変異は、aroA、aroC、aroDおよびaroEから選ばれ
る遺伝子における突然変異である請求項5のワクチン製
剤。 - 【請求項7】弱毒化された細菌が、ompR遺伝子において
突然変異を有するSalmonella typhi、ompR遺伝子におい
て突然変異を有するSalmonella typhimurium、ompR遺伝
子において突然変異を有するSalmonella dublin、aroA
およびompR遺伝子において突然変異を有するSalmonella
typhi、aroAおよびompR遺伝子において突然変異を有す
るSalmonella typhimuriumおよびaroAおよびompR遺伝子
において突然変異を有するSalmonella dublinから選ば
れる請求項1のワクチン製剤。 - 【請求項8】弱毒化された細菌は、異種病原体からの抗
原のコードする遺伝子を含む発現カセットで形質転換さ
れたものである請求項1〜7のいずれかのワクチン製
剤。 - 【請求項9】ompR遺伝子における非復帰性突然変異によ
って弱毒化された細菌を有効成分として含む、細菌性感
染症の予防処置用医薬製剤。
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