JP3367950B2

JP3367950B2 - 改良されたワクチン

Info

Publication number: JP3367950B2
Application number: JP50437292A
Authority: JP
Inventors: サミュエルアイザサードミラー; ジョンジェイミカラノス
Original assignee: General Hospital Corp
Current assignee: General Hospital Corp
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 2003-01-20
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH06505383A; EP0563311A4; DE69132058D1; ATE190660T1; WO1992011361A1; EP0563311B1; EP0563311A1; CA2097931C; CA2097931A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明はワクチンに関する。

発明の背景本発明は米国政府の支援による研究の中で行われたも
のであり、本発明の真のな権利は米国政府が有する。

腸熱及び下痢性疾患（例えば、腸チフス及びコレラ）
は、発展途上国における罹病率及び死亡率の主たる原因
となっている（Hook et al.,1980,In Harrison's Princ
ples of Internal Medicine,9th Ed.,641−848,McGraw
Hill,New York）。細菌病に対するワクチン開発の伝統
的なアプローチには、精製された成分または死滅菌体の
非経口投与が含まれる。調製に高い技術水準が要求され
る、このような経口投与ワクチンは相対的に高価であ
り、また、針による注入が嫌われて患者に拒絶されるこ
とが多い。生経口ワクチン株は、非経口ワクチンよりも
安価で、投与しやすく、調製が容易など、幾つかの点で
有利である。

生ワクチンの開発は、標的疾患の病理学の分子レベル
での解明が不十分であることにより、制限されることが
多い。生ワクチン候補株は、その菌株の毒性に影響する
がその免疫応答の誘導には影響しない復帰不能な遺伝的
変異を有する必要がある。vibrio Choleraeの毒素生産
能の機構を明確化する研究により、毒素遺伝子の削除に
基づく生ワクチン株の生産が可能になった（Mekalanos
et al.,1982,Nature 306:5551,Levine et al.,1988,Inf
ect.Immun.56:161）。

近年、Salmonella typhimuriumマクロファージの生存
及び毒性の分子生物学を明確化する研究が始まった（Mi
ller et al.,1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:5054,本
発明の参考文献に取り入れられている）。正の調節レギ
ュロン（regulon）phoPにおける変異を有するSalmonell
a typhimurium株は、BALB/cマウスに対する毒性が著し
く減弱する。phoPレギュロン（regulon）は、一つのオ
ペロン中に存在する二つの遺伝子、phoP及びphoQから成
っている。phoP及びphoQの遺伝子産物は、細菌性２因子
転写レギュレータの他のメンバー（環境由来の刺激に反
応し、多くの他の遺伝子の発現を制御する）と非常に類
似している。これらphoP調節領域調節遺伝子の一つ、pa
gCのおける変異により、毒性が低下する。pagC、phoPま
たはphoQのおける変異を有する株は、野生型S.typhimur
iumによる抗原投与に対して部分的な防御をもたらす。

Salmonella種は、腸熱及び急性胃腸炎を含む臨床的疾
患のスペクトル（病原菌）となり得る（Hook et al.,19
80,supra）。免疫が抑制された人は、Salmonella種によ
る感染をより受けやすい（Celum et al.,1987,J.Infec
t.Dis.156:998.）。腸チフスの原因となる細菌S.typhi
は、ヒトにのみ感染する（Hook et al.,1908,supra）。
S.typhiの宿主特異性が狭いことにより、マウスのS.ent
eriditis typhimurium感染が、腸チフスの実験モデルと
して広く使用される（Carter et al.,1984 J.Exp.Med.1
38:1189）。S.typhimuriumは、より広範囲な宿主に感染
し、ヒトにおいて急性胃腸炎を、また、マウス及びウシ
において腸チフスに類似した疾患を引き起こす。

Salmonella感染は経口摂取により侵入する。細菌は胃
を通過し、小腸において複製する（Hornik et al.,197
0,N.Eng.J.Med.283:686）。Salmonellaは腸の粘膜細胞
を侵すことができ、S.typhiはこの粘膜バリアを通過
し、パイアー斑を経由して固有層（lumina propria）及
びリンパ節に広がる。次いで、菌血症発生後、宿主の網
内細胞におけるコロニー形成が起こる。S.typhiの、ヒ
ト網内システムの細胞中で生存し複製する能力は、その
病原性に不可欠である（Hook et al.,1980,supra、Horn
ik et al.,1970,supra、及びCarter et al.,1984 supr
a）。

Salmonella typhiに対する免疫には体液性免疫及び細
胞媒介性免疫が含まれ（Murphy et al.,1987,J.Infect.
Dis.156:1005）、この免疫はワクチン接種により獲得す
ることができる（Edelman et al.,1986,Rev.Inf.Dis.
８:324）。近年、ヒトを対象にした試験により、部分的
に精製されたVi抗原を用いた筋肉内ワクチンが接種され
ると、S.typhi感染に対して大きな防御的効果を示すこ
とが実証された（Lanata et al.,1983,Lancet ２:44
1）。S.typhi生ワクチンを接種された人において、Ｔ細
胞によるS.typhiの殺生が抗体に依存して強化されるこ
とが実証され、これにより、宿主が細胞媒介性免疫応答
を生じさせるためにこれらの抗体が必要であることが示
唆された（Levine et al.,1987,J.Clin.Invest.79:88
8）。この免疫応答を誘導しない死菌ワクチンはヒトを
保護するものではないため、チフス免疫においては細胞
媒介性免疫応答が重要である（Collins et al.,1972,In
fect.Immun.41:742）。

発明の要旨一般的に、本発明はワクチン、好ましくは、２因子調
節機構の制御下にある遺伝子の構成的発現により毒性が
減弱している生ワクチン（細菌細胞、好ましくはSalmon
ella細胞、例えばS.typhi、S.enteriditis typhimuriu
m、またはS.cholerae−suis細胞、を含む）であること
を特徴とする。好適な実施例において、構成的な発現
は、２因子調節機構の１因子における突然変異の結果起
こる。好適な実施例において、細菌細胞は、その毒性が
減弱する第二の突然変異を有する。

ワクチンの他の好適な実施例において、２因子調節機
構は、phoP調節領域である。そして、２因子機構の制御
下にある遺伝子は、phoP調節領域に制御された遺伝子、
例えばprgまたはpag遺伝子（例えば、pagC）である。好
適な実施例において、構成的発現は、調節遺伝子若しく
はphoP調節領域のプロモータ内の改変または突然変異
（復帰不可能なものが好ましい）、例えば、phoQ若しく
はphoP遺伝子における変異（例えば、phoP^C変異）の結
果生じる。

ワクチンの好適な実施例において、Salmonella細胞
は、例えば、phoP調節領域の遺伝子内の突然変異（phoP
^C等のphoQ若しくはphoP遺伝子内の突然変異またはphoP
調節領域に制御された遺伝子内の突然変異のような毒性
を減弱させる第一の変異、及び、例えば、aro遺伝子等
の芳香族アミノ酸合成遺伝子内の突然変異、phoP調節領
域に制御された遺伝子内の突然変異（pagC突然変異等の
prgまたはpag領域内の突然変異）のような毒性を減弱さ
せる第二の変異を有する。

他の好適な実施例において、細菌細胞は、phoP調節領
域遺伝子における第一の変異、及び芳香族アミノ酸合成
遺伝子（例えば、aro遺伝子）における第二の変異を有
する。

他の態様において、本発明は細菌細胞（この細菌細胞
の毒性は、２因子機構の制御下にある遺伝子の変異によ
り弱まっている）を含むワクチン（好ましくは生ワクチ
ン）に関する。好適な実施例において、細菌細胞は、例
えば、芳香族アミン酸合成遺伝子（例えば、aro遺伝
子）などの第二の遺伝子内に毒性を低下させる変異を有
する。

ワクチンの他の好適な実施例において、細菌細胞はSa
lmonella細胞であり、２因子調節機構はphoP調節領域で
あり、phoP調節領域に制御された遺伝子、例えば、prg
またはpag遺伝子（例えば、pagC）である。

他の態様において、本発明はSalmonella細胞（例え
ば、S.typhi、S.enteriditis typhimurium、またはS.ch
olerae−suis細胞）を含むワクチン（好ましくは生ワク
チン）に関し、これら細菌細胞は、芳香族アミノ酸生合
成遺伝子（例えば、aro遺伝子）における、毒性を低下
させる第一の変異、及びphoP調節領域遺伝子における、
毒性を低下させる第二の変異（例えば、phoP^-変異）を
有する。

他の態様において、本発明は細菌細胞（好ましくは、
Salmonella細胞、例えば、S.typhi、S.enteriditis typ
himurium、またはS.cholerae−suis細胞）、またはこの
細菌細胞から精製された調製物に関し、この細胞は、２
因子調節機構の制御下にある遺伝子を構成的に発現し、
また、２因子調節機構の制御下にある遺伝子の構成的発
現を引き起こさない変異であって毒性を低下させる変異
を有する。好適な実施例において、この細菌細胞は、２
因子調節機構の因子の一つに変異を有する。

好適な実施例において、細菌細胞は、phaP調節領域に
制御される遺伝子を構成的に発現する（構成的発現は変
異、好ましくは復帰しない変異、例えば、phoP調節領域
における欠失、例えば、phoP^C等のphoQまたはphoP遺伝
子における変異により起こることが好ましい）Salmonel
la細胞であり、同時に、この細菌細胞は、毒性を低下さ
せる変異、好ましくは欠失等の復帰しない変異、好まし
くは芳香族アミノ酸合成遺伝子（例えば、aro遺伝子）
中、またはphoP調節領域に制御された遺伝子（例えば、
pohP調節領域に制御された遺伝子の構成的発現は引き起
こされないpagC等のprgまたはpag遺伝子）中に有する。

他の態様において、本発明は細菌細胞（好ましくは、
Salmonella細胞、例えば、S.typhi、S.enteriditis typ
himurium、またはS.cholerae−suis細胞）、またはこの
細菌細胞から精製された調製物に関し、この細胞は、２
因子調節機構の制御下にある遺伝子を構成的に発現し、
また、２因子調節機構に制御された遺伝子中に、毒性を
低下させる変異を有する。好適な実施例において、毒性
を低下させる変異はphoP調節領域に制御された遺伝子
（例えば、pagC等のprgまたはpag遺伝子）中に存在す
る。

好適な実施例において、細菌細胞は、例えば、aro遺
伝子等の芳香族アミノ酸合成遺伝子中、phoP調節領域
（例えば、phoQまたはphoP遺伝子）中、phoP調節領域に
制御された遺伝子（例えば、pagC等のprgまたはpag遺伝
子）中に第二の変異を有する。この第二の変異により毒
性は低下するが、phoP調節領域に制御された遺伝子の構
成的発現は引き起こされない。

本発明は、例えば、S.typhi、S.enteriditis typhimu
rium、若しくはS.cholerae−suis細胞等の生存Salmonel
la細胞、またはこれらの細菌細胞から実質的に精製され
た調製物に関し、この細胞の毒素遺伝子（例えば、phoP
調節領域、またはphoP調節領域に制御された遺伝子、例
えば、pagC等のprgまたはpag遺伝子）には、異種蛋白質
をコードする遺伝子またはその調節因子が挿入されてい
る。

好適な実施例において、生存Salmonella細胞は第二の
変異（例えば、aroA変異、aroA^-またはaroADEL407等のa
ro変異）を有し、この変異により毒性が低下する。

好適な実施例において、異種蛋白質をコードするDNA
は、環境に調節されるプロモータの制御を受けている。
他の好適な実施例において、生存Salmonella細胞はさら
に、環境に調節されるプロモータとT7転写感受性プロモ
ータの制御下にあるT7ポリメラーゼをコードするDNA配
列を有する。ここで、T7転写感受性プロモータは異種抗
原の発現を制御する。

本発明は、Salmonellaの染色体に挿入することができ
る。以下のDNA配列を有するベクターにも関する：異種
蛋白質をコードする第一のDNA;マーカー（例えば、選択
マーカー、例えば、重金属に対する抵抗性をもたらす遺
伝子、またはその遺伝子により形質転換される株が有す
るaurotrophic変異を相補する遺伝子）をコードする第
二のDNA配列（任意）；毒性に必要な生産物をコードす
る第三のDNA配列（例えばphoPレギュロンをコードする
遺伝子、例えばprg若しくはpag遺伝子座、例えば、pag
C）、ここで第三のDNA配列は変異により不活性化されて
いる。

他の好適な実施例において：第一のDNA配列は、第三
のDNA配列を不活性化するようベクター上に配置されて
いる；ベクターは野生型Salmonella株中で複製されな
い、異種蛋白質は、環境に調節されるプロモータの制御
を受ける；ベクターは、環境に調節されるプロモータと
T7転写感受性プロモータの制御下にあるT7ポリメラーゼ
をコードするDNA配列も有する（ここで、T7転写感受性
プロモータは異種抗原の発現を制御する）。

他の態様において本発明は、細菌（例えば、Salmonel
la）に起因する疾患に対して、動物（例えば、哺乳類、
例えば、ヒト）にワクチン接種する方法（本発明のワク
チンの投与も含む）も含む。

本発明は、pagC遺伝子産物をコードするDNAを有する
ベクター；このベクターにより形質転換された細胞；形
質転換された細胞の培養、及び細胞または培地からのpa
gC遺伝子産物の精製を含むpagC遺伝子産物の生産方法；
及びpagC遺伝子産物の精製調製物をも含む。

他の態様において本発明は、pagCをコードするDNAへ
の試料の接触、及び試料中の核酸へのpagCをコードする
DNAのハイブリダイゼーションの検出を含む、試料中に
おけるSalmonellaの存在の検出方法を含む。

本発明の他の態様において本発明は、細菌の毒性を低
下させる方法を含む。ここで細胞は、２因子調節機構を
有し、２因子調節機構の制御下にある遺伝子を構成的に
発現する。好適な実施例において、細胞はSalmonella、
（例えば、S.typhi、S.enteriditis typhimurium、また
はS.cholerae−suis）であり、２因子調節機構はphoP調
節領域である。

ここで使用する“２因子調節機構”は、環境の信号に
応答した複数の蛋白質の発現を制御する細菌の調節機構
を指す。この用語における２因子とは、センサー（例え
ば、環境のパラメータを感知し、これに応答して活性化
を促進する、例えば、第二因子であるアクチベータのリ
ン酸化を促進する等のセンサー）を指す。アクチベータ
は、２因子機構の制御下にある遺伝子の発現に影響を及
ぼす。２因子機構には、例えば、ヒスチジンプロテイン
キナーゼ及びリン酸化応答レギュレータ（グラム陽性細
菌及びグラム陰性細菌の両方に見られる）が含まれる。
例えば大腸菌においては、10種のキナーゼ及び11種の応
答レギュレータが同定されている。これらは、化学走
性、窒素調節、リン酸調節、浸透圧調節、胞子形成、及
び他の多くの細胞機能を制御している（Stock et al.,1
989 Microbiol.Rev.53:450−490,本発明の参考文献に取
り入れられている）。２因子調節機構は、Agrobacteriu
m tumefusciensの植物腫瘍形成も制御する（Leroux et
al.,EMBO J ６:849−856,本発明の参考文献に取り入れ
られている）。類似の毒性レギュレータBordetella per
tussis（Arico et al.,1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 8
6:6671−6675,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）、及びShigella flexneri（Bernardini et al.,199
0,J.Bact.172:6274−6281,本発明の参考文献に取り入れ
られている）の毒性に含まれる。

ここで使用する“環境に制御される”とは、細胞中の
遺伝子の発現が、その細胞が存在している環境のある種
の特徴または成分のレベルに依存している発現様式を指
す。この例には、特定の一つまたは複数の成分のレベル
によって活性化したり不活性化したりする、生合成経路
のプロモータ（例えば鉄、温度応答性プロモータ）、ま
たは特異的な細胞部分（例えば、マクロファージ中また
は液胞中）で、より活発に発現するプロモータが含まれ
る。

ここで使用する“ワクチン”とは、適切な担体との組
み合わせで望ましい生物学的応答（例えば、免疫応答）
を喚起する物質を含む調製物を指す。ワクチンには、生
存菌体（この場合、通常経口投与される）、または死滅
菌体またはその成分（この場合、通常perinterally投与
される）が含まれる。本発明のワクチンに使用される細
胞は、生存しており、このため接種された動物の腸にコ
ロニー形成できることが好ましい。

ここで使用する“変異”とは、菌体のDNA配列におけ
るいかなる変化（適切な親株と比較して）をも指す。こ
のような変化は、例えば、自然発生的に、化学物質、エ
ネルギー（例えば、Ｘ線）または他の形の変異導入によ
り、遺伝子工学的に、またはmatingまたはその他の形の
遺伝情報の交換の結果として起こり得る。変異には、例
えば、塩基変換、欠失、挿入、逆位、転座または重複が
含まれる。

変異の結果として、変異細胞の毒性レベルが親株にお
けるレベルと比較して低下した場合、変異は毒性を低下
させる。このような毒性レベルの低下は、（ａ）親株と
比較した場合の、変異株における顕著な（例えば、最低
50％）毒性の低下、または（ｂ）親株と比較した場合
の、変異株における顕著な（例えば、最低50％）毒性因
子として同定されるポリペプチド量の低下、により測定
する。

ここで使用する“復帰不能な変異”とは、１塩基対の
置換により復帰することのできない変異（例えば、欠失
または挿入変異、及び１つ以上の障害を含む変異（例え
ば、２つの別個のポイント変異から成る変異）を指す。

ここで使用する“phoP調節領域”とは、pag及びprg遺
伝子の発現を制御する２因子調節機構を指す。これに
は、phoP遺伝子座及びphoQ遺伝子座が含まれる。

ここで使用する“phoP調節領域に制御される遺伝子”
とは、pag及びprg遺伝子を指す。

ここで使用する“pag"とは、phoPレギュロンにより正
の制御を受ける遺伝子を指す。

ここで使用する“prg"とは、phoPレギュロンにより正
の制御を受ける遺伝子を指す。

ここで使用する“芳香族アミノ酸合成遺伝子”とは、
芳香族アミノ酸の合成における過程を触媒する酵素をコ
ードする遺伝子を指す。aroA、aroC、aroDは、このよう
な遺伝子の、Salmonellaにおける例である。これらの遺
伝子における変異は、免疫抗原性を総じて失うことな
く、毒性を低下することができる。

ここで使用する“異常な発現”とは、野生型において
見られるよりも高いか、または低い発現を意味する。

ここで使用する“異種蛋白質”とは、野生型において
発現しないか、または異なる染色体部位から発現する蛋
白質を指す。例えば、異種蛋白質は、第二の遺伝子に挿
入された遺伝子にコードされている。

ここで使用する“毒素遺伝子”とは、Salmonella細胞
において、その遺伝子が不活性化されることにより細胞
の毒性が、その遺伝子が不活性化されていない、同様の
Salmonella細胞の毒性と比較して、低下するような遺伝
子を指す。この遺伝子の例にはphoP及びpagCなどがあ
る。

ここで使用する“マーカー”とは、その存在が容易に
検出できる遺伝子産物を指す（例えば、重金属に対する
抵抗性を付与する遺伝子産物または所定の条件下での増
殖ができるようにしたり増殖を阻害したりする遺伝子産
物）。

ここで使用する“精製された調製物”とは、蛋白質、
脂肪、及び他の混在物質から精製された調製物（例え
ば、蛋白質）を指す。調製物は、最低２〜10倍精製され
ていることが好ましい。

ここで使用する“構成的な発現”とは、適当なコント
ロール株（例えば、親株または野生型株）における同一
の遺伝子の発現と比較して、発現量が低いレベルに調整
または調節されている遺伝子発現を指す。例えば、遺伝
子が通常第一の条件下で抑制を受け、第二の条件下で抑
制が解除される場合、構成的な発現では、発現量が、例
えば、抑制されたレベル、抑制解除されたレベル、また
は中間レベルで同じレベルである。部分的な構成的発現
は、構成的発現の定義に含まれ、これは、２つのレベル
の発現の差が、適当なコントロール株（例えば、野生型
株または親株）において見られるものと比較して減少し
ている場合に起こる。

細菌細胞の、十分に精製された調製物とは、望まれる
変異の遺伝子型を有しない混入細胞の構成比が、調製物
中の総菌体数の10％以下、好ましくは１％以下、さらに
好ましくは0.1％以下である細胞調製物である。

本発明では、２因子調節機構及び／またはこれらの機
構に調節される遺伝子における変異により、細菌の毒
性、及び細菌を含むワクチン（特に、生存菌体を含むワ
クチン）の毒性が低下する。本発明のワクチンは、毒性
が顕著に低下しているが免疫抗原性は保持しているた
め、安全かつ効果的である。本発明のベクターにより、
異種蛋白質（例えば、抗原）をコードするDNAを有する
株を迅速に構築することができる。異種蛋白質をコード
するDNAは、染色体中に挿入され、このため、抗生物質
に対する抵抗性または安定性のための他の選択圧力に依
存するプラスミドシステムと異なり、安定である。異種
蛋白質の発現が環境応答型プロモータの制御を受けてい
る、本発明の生存Salmonella細胞は、発現が望まれてい
ない時（例えば、培養時、ワクチン調製時、または保存
中）には異種蛋白質を発現しないで菌の生存能力を高
め、ヒトまたは動物に投与する時にその蛋白質を高発現
する。Salmonella中における多くの異種蛋白質の高発現
は、その細菌の対する毒性に関連することがあるため、
このような機構は望ましい。１コピーのみの挿入DNA
（異種蛋白質をコードしている）を使用することによっ
ても、発現が望まれていない時の異種蛋白質の発現を最
低限に抑えることができる。毒素遺伝子（例えば、pogC
遺伝子）が異種蛋白質をコードするDNAの挿入のための
部位を有する実施例においては、菌体の毒性は低下す
る。

本発明の他の特徴及び利点は、以下に述べる好適な実
施例及び特許請求の範囲から明白である。

実施例最初に図面を簡単に説明する。

図面図１は、マクロファージ中のSalmonella株の生存を示
すグラフである。

図２は、pagC遺伝子座の制限酵素地図である。

図３は、pagC領域のDNA配列の地図である（配列番号:
1）。

菌株の寄託 PhoP^C株CS022（上述）はAmerican Type Culture Coll
ection（Rockville,MD）に寄託され、ATCC寄託番号
を受けている。

PhoPレギュロンの構成的発現は、Salmonellaの毒性及び
マクロファージ中での生存性を低下させる phoP構成的対立遺伝子（PhoP^C）、pho−24により、pa
g遺伝子座の抑制が解除される。S.typhimuriumLT−２の
ジエチル硫酸変異により、Amesと共同研究者たちは、栄
養培地中で酸性フォスファターゼの構成的生産を誘発す
るphoP遺伝子座における変異（Kier et al.,1979,J.Bac
teriol.138:155,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）を有するTA2367 pho−24株（この章のすべての
株、材料及び方法は、以下に記述）を単離した。この、
phoPに制御された酸性フォスファターゼは、phoN遺伝
子、pag遺伝子座によりコードされている（Kier et a
l.,1979,supra,Miller et al.,1989,supra）。pho−24
対立遺伝子が他のpag遺伝子座の発現を増加させるかど
うか解析するために、発現にphoP及びphoQを必要とする
転写性融合蛋白質（例えば、pagA及びpagB）及び翻訳性
融合蛋白質（例えば、pagC）として近年同定された他の
pag遺伝子座（Miller et al.,1989,supra）の発現にお
ける、pho−24対立遺伝子の影響を検討した。pag遺伝子
融合株（pho−24対立遺伝子に対して以外は遺伝子的に
同質）を構築し、融合蛋白質活性をアッセイした。pag
A::Mu dJ及びpagB::Mu dJ株のPhoP^C派生株の栄養培地
におけるβ−ガラクトシダーゼ活性は、それぞれ480U及
び980Uであり、野生型phoP遺伝子座を有する融合蛋白質
の活性の９〜10倍であった（表１参照）。

pagC::TnphoA遺伝子融合体のアルカリフォスファター
ゼ活性は350Uであり、CS119株（pho−24変異に対して以
外は遺伝子的に同質）（Miller et al.,1989,supra）株
における活性の３〜４倍であった。これらの結果は、CS
022株にpho−24対立遺伝子を導入した場合酸性フォスフ
ァターゼ活性が９倍になることと同等である。このた
め、pag遺伝子の発現を検討することができるこれらの
アッセイにより、pho−24変異がphoN以外のpag遺伝子座
の構成的発現を誘発することが証明される。

PhoP^C変異株において活性化と同時に抑制も行なう蛋白
質種の同定 CS22の菌体全蛋白質を解析して、PhoPレギュロンによ
り潜在的に制御され得る蛋白質種の数を計測した。特筆
すべきことに、PhoP^C表現型を有する株が生産した蛋白
質を一次元ポリアクリルアミドゲル電気泳動した結果、
pag遺伝子産物と推定される多くの遺伝子産物がpho−24
変異により十分に誘導された時、幾つかの蛋白質種の発
現が減少することが示された。PhoP^C株において減少し
た蛋白質は、PhoPレギュレータにより抑制される遺伝子
の産物を示している可能性がある。pho−24対立遺伝子
により減少する蛋白質をコードする遺伝子は、phoP−re
pressed genesから、prg遺伝子座と命名された。野生
型、PhoP^-、及びPho^C変異株の蛋白質を比較した結果、L
B培地中37℃での培養がpag遺伝子産物にとって抑制的な
条件であり、prg遺伝子産物にとって抑制解除的な条件
であることを示している。

潜在的なPhoPに制御される遺伝子産物の総数を計測す
るために、LB培地で培養した野生型株及びPhoP^C変異株
の菌体全蛋白質を、２次元ゲル電気泳動により解析し
た。最低40種の蛋白質の発現が、pho−24変異に応答し
て変動した。

PhoP^C株の毒性欠陥特筆すべきことに、単一のpho−
24変異を有する株の毒性は、マウスにおいて顕著に低下
した（表２）。腹腔内（i.p.）経路で抗原投与したBALB
/cマウスの50％を死亡させる（LD₅₀）PhoP^C菌体の菌体
数（２×10⁵）は、PhoP^-細菌による場合の菌体数（６×
10⁵）に近い値である（Miller et al.,1989,supra）。
栄養培地及び最少培地におけるPhoP^C株の増殖は、野生
型株のものとほぼ同様である。PhoP^C変異株におけるリ
ポ糖多糖類の変化（毒性欠陥を説明することができるか
もしれない）についても試験した。CS022株はファージP
22に対して正常な感受性を有し、Ｏ抗原に対する抗体へ
の正常なグループＢ反応性を示し、また、ポリアクリル
アミドゲル電気泳動及び染色により決定したとおりリポ
糖多糖類のプロファイルも親株のものと同一であった。

TA2367 pho−24株は化学的変異により構築されてお
り、その毒性欠陥に関与する、他の関連した変異を有す
る可能性もあるため、pho−24対立遺伝子が、観察され
る毒性低下に関与しているかどうか検討するために、Ph
oP^Cの復帰突然変異株を単離した。表現型PhoP^C復帰突然
変異株（栄養培地中で培養した時正常レベルの酸性フォ
スファターゼを生産することにより同定）を、CS022株
により感染したマウスの肝臓から回収した細菌の中から
単離した。６個の異なる表現型復帰突然変異株（CS122
からCS128と命名）は、最大値の毒性を有することが判
明した（BALB/cマウスに対するLD₅₀が20菌体以下）。バ
クテリオファージP22同時形質導入により毒性を試験し
た６復帰突然変異株すべてについて復帰表現型に関与す
る遺伝子座のマッピングを行なったところ、連鎖特性は
phoP遺伝子座と一致していた（purBへの90％以上の連
鎖）。これらのデータは、これらの復帰変異が細胞外サ
プレッサではなく、細胞内サプレッサまたはpho−24変
異の真の復帰突然変異株であることを示唆している。こ
のように、PhoP^C変異株の毒性欠損は、phoP遺伝子座に
おける単一の復帰可能な変異の結果であり、変異導入中
に生じた第二の、関連性のない変異の結果ではない。

PhoP^C表現型の復帰頻度復帰によりその株のLD₅₀が
低下するか否かを検討するために、PhoP^Cの、マウスに
おえるin vivo復帰頻度を調べた。CS022株の復帰突然変
異株の存在は、８匹のマウスに、10⁶、10⁴、及び10²の
抗原菌体を投与（腹腔注入）することにより試験した。
７日目に、10⁶PhoP^C菌体を投与されたマウスが死亡し
た。その日、すべてのマウスの肝臓及びひ臓を回収し
て、生理食塩水中にホモジェナイズした。適当に希釈し
た後、組織の10％を、色原体性のフォスファターゼ基質
XPを含有するLBプレートにまいた。PhoP^C菌体と比較し
て青色の薄くなったコロニーのものを復帰突然変異株と
同定し、定量的な酸性ウォスファターゼアッセイにより
確認した。３種の抗原投与用量について、それぞれ各器
官につき10⁷、10⁵、及び10³と計算される菌体が回収さ
れた。復帰突然変異株は、抗原投与用量の最も大きいマ
ウスにおいてのみ検出され、死亡時の出現率は0.5〜１
％、または器官につき10⁵菌体であった。CS022株はマク
ロファージ中で十分に生存できないため（下記参照）、
復帰突然変異株は、このようなマクロファージを含有す
る器官中でより効果的に増殖の競合を行なうと考えられ
る。しかし、10⁵以下の菌体による抗原投与を行なった
場合、復帰突然変異株は同定されず、これは、復帰頻度
が約10^-5であることを示唆している。事実、LB培地中で
培養されたCS022細菌に対するPhoP^C表現型の復帰率は、
同一のコロニー表現型により計測した場合、６×10^-4で
あった。死亡直前の動物から回収した復帰突然変異株の
パーセンテージにより、PhoP^C表現型の復帰突然変異株
を選択する圧力がin vivoにおいてかかっていることが
示唆され、また、復帰不能なPhoP^C変異を有する株に見
られる毒性欠陥は量的に、より大きいことが暗示され
る。

PhoP^C株は、マクロファージ中で十分に生存できない
Salmonellaの毒性において、マクロファージ中での生
存性が重要であるため（Fields et al.,1986,Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 83:5189,本発明の参考文献に取り入れ
られている）、PhoP^C細菌の、マクロファージ中での生
存特性を試験した。野生型の菌体と比較して、CS022株
は、マクロファージ中での増殖及び生存が不十分である
（図１）。図１では、培養マクロファージ中でのCS022
株（PhoP^C）の生存率（三角）を、野生型S.typhimurium
ATCC 10428の生存率（丸）と比較した。示した実験は
代表例である。これら２株の４時間及び24時間における
差は顕著である（ｐ＜0.05）。PhoP^-細菌のマクロファ
ージ生存性欠損は、PhoP^C細菌のものと質的には類似し
ているが、同時に行なった実験では、PhoP^-細菌は常に
２〜３倍よく生存した。マクロファージを豊富に含有す
るマウス器官における、PhoP^C表現型に復帰した菌体の
回収量の増加は、in vitroにおけるPhoP^C変異株のマク
ロファージ生存性の減少と一致している。

生ワクチンとしてのPhoP^C株の使用 PhoP^-株が、マウ
ス腸チフスを予防する生ワクチンとして有用であること
は既に報告されている（Miller et al.,1989,supra）。
PhoP^Cを、毒性の低下した生ワクチンとしてマウス中で
使用した時の免疫抗原性をPhoP^-のものと比較した。段
階的用量の２種の生ワクチン株（CS015 popP::Tn10d−
Cam及びCS022 pho−24、これらと同時に生理食塩水を
コントロールとして使用した）によりあらかじめ免疫化
したマウスにおいて、野生型株ATCC 10428を用いて段
階的に抗原投与した後、生存率を同時に決定することに
より検討を行なった。得られた結果（表２）により以下
の結論が示唆された：（ｉ）PhoP^C株を少量（例えば、1
5菌体）腹腔注入することにより、５×10⁵細菌（10⁴腹
腔注入LD₅₀より大きいことを示す抗原投与用量）までの
抗原投与を受けたマウスを防御した、（ii）大用量のPh
oP^C菌体を経口投与することにより、５×10⁷の野生型細
菌（200以上の経口野生型LD₅₀）を経口的に抗原投与さ
れたマウスを完全に防御した、（iii）これと比較し
て、PhoP^-菌体を大用量（５×10⁵）投与しても、同様の
防御は得られなかった。CS022株の復帰突然変異株（す
なわち野生型細胞）は免疫原性を増加させる可能性があ
るため、PhoP^C変異のin vivoにおける復帰は、これらの
株をワクチンとして使用する場合の解析を多少複雑にす
る。しかし、10⁴またはそれ以下の菌体を投与されたマ
ウス由来の、入手可能なひ臓及び肝臓の10％を調べたと
ころ、復帰突然変異株は同定されなかった。

菌株、材料及び方法上述の、PhoPレギュロン実験に使用した菌株、材料及
び方法は以下のとおりである。

American Type Culture Collection（ATCC）株14028
（S.typhimuriumのsmoothビルレント株）は、すべての
毒性実験についての親株である。TT13208株は、Nang Zh
uとJohn Rothから寄贈された。TA2367株は、Gigi Stort
zとBruce Amesから寄贈された（Kier et al.,1979,supr
a）。バクテリオファージP22HT intは、phoP遺伝子座
の変異以外に対して遺伝子的に同質な株を構築するため
の形質導入的交差に使用した（Davis et al.,1980,Adva
nced Bacterial Genetics,p.78,87.Cold Spring Harbor
Laboratory,Cold Spring Harbor,NY,本発明の参考文献
に取り入れられている）。Luria brothは栄養培地とし
て使用し、最少培地にはM9を使用した（Davis et al.,1
980,supra）。色原体性のフォスファターゼ基質、５−
ブロモ−４−クロロ−３インドリルリン酸（XP）は、固
体培地における酸性及びアルカリフォスファターゼの定
性的評価に使用した。

pho−24変異を有するS.typhimuriumATCC 14028株派
生体は、CS003株ΔphoPΔpurBとのP22形質導入的交差に
おいて、TA2367株をpurB遺伝子供与体として用いること
により構築した（Miller et al.,1989,supra）。次い
で、最少培地上で生育できるコロニーを選択した。栄養
培地中で1,750Uの酸性フォスファターゼ（栄養培地にお
ける野生型レベルの９倍に増加している）を合成する形
質導入株（表現型はPhoP^C、CS022と命名）を以降の実験
に使用した。

CS022株及びCS023株 pho−24 phoN2 zxx::6251Tn1
0d−Camの派生体、及びCS022の酸性フォスファターゼ欠
損派生体は、TnphoAまたはMu dJにコードされたカナマ
イシン抵抗性による選択性を利用して、バクテリオファ
ージP22形質導入的交差により構築した。これらの株に
ついて、phoP105::Tn10dまたはphoP102::Tn10d−Cam対
立遺伝子の導入に伴う融合蛋白質活性の妥当な低下を実
証することにより、未変化のpag遺伝子融合をチェック
した。

酸性フォスファターゼ、アルカリフォスファターゼ、
及びβ−ガラクトシダーゼのアッセイは、既に報告され
ている方法（Miller et al.,1989,supra）で行ない、Mi
ller,1972,Experiments in molecular genetics,p.352
−355,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Ha
rbor,NY,（本発明の参考文献に取り入れられている）に
定義されているユニット数で表示した。

マウスの毒性及びワクチン接種実験においては、Luri
a broth中で一晩培養した細菌を洗浄し、通常の生理食
塩水を用いて希釈した。すべての生ワクチン抗原投与実
験において、CS022（ATCC 10428）の野生型親株を使用
した。何も接種されていない成体BALB/cマウスに対す
る、この株の50％致死量（LD⁵⁰）は、腹腔注入の場合20
菌体以下であり、NaHCO₃中で経口投与された場合５×10
⁴である。マウスはCharles River Breeding Laboratori
es,Inc.（Wilmington,Mass.）から購入し、初期抗原投
与時は５〜６週齢であった。すべての腹腔接種は、すで
に報告されている方法（Miller et al.,1989,supra）で
行なった。経口による抗原投与は、LB培地中で培養し、
遠心分離により濃縮した細菌を用いて行なった。胃酸を
中和するために細菌を0.1MのNaHCO₃中に再度懸濁し、麻
酔をかけた動物に0.5ml投与した。投与した菌体数を素
早く評価するために、コロニー数を計測した。すべての
抗原投与実験は、腹腔接種の１ヵ月後、または経口投与
の６週間後に行なった。ワクチン接種と同じ経路で抗原
を投与した。すべての動物の管理は、Massachusetts Ge
neral Hospital及びHarvard Medical Schoolの委員会に
おいて設定された規定のガイドラインに従って行なっ
た。

蛋白質の電気泳動は以下のとおり行なった。Luria br
oth中で一晩培養いた定常期の細胞から抽出した菌体全
蛋白質の一次元蛋白質ゲル電気泳動は、Laemmliの方法
（Laemmli,1970,Nature 227:680,本発明の参考文献に取
り入れられている）により行なった。10％酢酸−10％メ
タノール中のクーマシーブリリアントブルーR250を用い
て、ゲルを固定、染色した。同じ菌体全蛋白質の２次元
電気泳動は、O'Farrellの方法（O'Farrell,1975,J.Bio
l.Chem.250:4007,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）により行なった。1.5％のpH3.5〜10アンフォライン
（LKB Instruments,Baltimore,Md）を用いた等電点電気
泳動は、9,600V ｈ（700Vで13時間45分）で行なった。
最終チューブゲルpH勾配は、pH4.1からpH8.1の範囲であ
った。これは、表面pH電極（BioRad Laboratories,Rich
mond,Calif.）、及び隣接したチューブに流した、着色
アセチル化チトクロールp Iマーカー（Calbiochem−Beh
ring,La Jolla,Calif.）により測定した。スラブゲル
は、銀染色した（Merril et al.,1984,Methods Enzymo
l.104:441,本発明の参考文献に取り入れられている）。

マクロファージ生存性アッセイにおける実験は、Liss
ner et al.の方法（1983,J.Immun.131:3006,本発明の参
考文献に取り入れられている）を修正したBuchmeier et
al.の方法（1989,Infect.Immun.57:1,本発明の参考文
献に取り入れられている）により、既に報告されている
とおり（Miller et al.,1989,supra）に行なった。定常
期の細胞を、正常なマウスの血清中で30分間オプソニン
作用を働かせた後、BALB/cマウスから回収した、培養骨
髄由来のマクロファージに接触させた。感染の１時間
後、硫酸ゲンタマイシン（８μg/ml）を添加して、細胞
外細菌を死滅させた。すべての時点の操作は３連で行な
い、別の時に３回行なった。

PhoP^C変異株は生ワクチンとして、より効果的である PhoP^C変異株S.typhimuriumは、生ワクチンとしてマウ
スの腸チフスに対して使用した場合非常に効果的であ
り、PhoP^-細菌よりも優れている。腹腔経路で接種した
わずか15PhoP^C菌体は、野生型菌体の10⁵LD₅₀（致死量50
％）に対してマウスを防御した（表３）。これは、pag
遺伝子産物が、マウス腸チフスに対する防御的免疫にお
ける重要な抗原であることを示唆している。初期的な結
果により、慢性腸チフスキャリアの血清に認識される抗
原が、S.typhi.のphoPに制御されたある種の遺伝子産物
を認識することが実証された。もし、防御的抗原が宿主
中でのみ発現するとすれば、栄養培地中でのみ培養され
た死滅ワクチンはこれらの蛋白質に対する免疫応答を誘
導しない。

phoPレギュロン中に異なる変異を有する、異なるS.ty
phimurium死滅ワクチン調製物の使用を検討した。表３
に示したとおり、死滅ワクチン調製物はすべて（phoP^-
及びPhoP^C細菌の混合物を含有するものも含めて）、生
菌体ほど効果的ではない。これにより、生ワクチンには
免疫原性を増加させる別の特性があるか、またはこれら
の調製物中には重要は、PhoPに制御されない抗原が存在
しないことが示唆される。実験に供したすべでの動物の
うち、PhoP^C細菌を用いて免疫化したものに対する抗原
投与が最少用量の場合にのみ、防御が観察された。これ
によりさらに、phoP活性遺伝子が重要な防御抗原である
ことが示唆される。

aroA PhoP二重変異株近年、Stocker、Levine、及び共同研究者たちは、芳
香族（aromatic）アミノ酸及びプリン経路中に栄養要求
性変異を有する株を、生ワクチンとして使用する研究を
重点的に行なってきた（Hseith et al.,1981,Nature 29
1:238,本発明の参考文献に取り入れられている、Stocke
r,1988,Vaccine ６:141,本発明の参考文献に取り入れら
れている、Levine et al.,1987,J.Clin.Invest.79:888,
本発明の参考文献に取り入れられている）。プリン変異
があると、免疫原性は低下し過ぎることが判明した。こ
れは恐らく、哺乳類哺乳類宿主中では菌体にプリンが供
給されないためと思われる（Sigwart et al.,1989,Infe
ct.Immun.57:1858,本発明の参考文献に取り入れられて
いる）。環境中の菌体から相同的組み換えにより野生型
コピーを供与されるか、または宿主中で必要な代謝産物
を得ることにより、栄養要求性変異が相補される場合が
あるため、生ワクチンは、異なる毒性機構において（す
なわち、同一の経路における第二の変異ではなく）第二
の毒性低下変異を有する方が確実であると思われる。さ
らに、マウスのaroA変異株はある種の残存毒性を有す
る。aroA変異とphoPレギュロン変異を組み合わせた種々
の株について、毒性低下の免疫原性を検討した。表４に
おいて、phoP^-またはPhoP^C変異がaroA変異S.typhimuriu
mの毒性を最低100倍低下させること、及び少なくとも高
レベルのワクチン接種菌体において免疫原性が保持され
ることが示唆されている。pagC^-及びPhoP^C表現型の両方
を有する株の毒性は、これらのうち片方の変異のみを有
する株と比較して、より大きく低下する。このため、ph
oPレギュロン変異は、aroA生ワクチン調製物の安全性を
より高くすると思われる。

Salmonella typhi phoPレギュロンの変異 P22バクテリオファージ形質導入的交差と同様、S.typ
hi DNAハイブリダイゼーション実験において、phoPレ
ギュロンが少なくとも部分的に保存されていることか
ら、phoP、pohQ、及びpagC遺伝子は、S.typhiとS.typhi
murium変異株（S.typhiのこれらの遺伝子において変異
を有する）の間で良く保存されていることが実証され
た。

異種抗原の運搬機構としてのSalmonella生ワクチンワクチン運搬機構に使用したベクターは、pJM703.1の
派生体である（Miller et al.,1988,J.Bact.170:2575,
本発明の参考文献に取り入れられている）。このベクタ
ーはpir遺伝子中に欠失を有するR6K派生体である。R6K
派生体は、複製にpir遺伝子の蛋白質産物と必要とす
る。ラムダバクテリオファージプロファージとして存
在するpir遺伝子を有する大腸菌は、このベクターの複
製を行なわせることができる。pir遺伝子を有しない細
胞中では、このベクターをはプラスミドとして複製する
ことができない。このベクターはRP4のmob領域も有し、
これにより、SM10ラムダ pir（トランスにおける起動
機能を供給する）のような大腸菌株から、交配により他
のグラム陰性細菌への起動が行われる。

図２及び３にpagC領域を示す。図２は、pagC遺伝子座
の制限酵素切断地図を示す。太線はpagCコーディング配
列を示す。TnphoA挿入は逆三角形で示す。転写方向は矢
印で示し、図中では左から右の方向である。数字（pagC
の推定開始コドンを起点とした塩基対の数）は制限酵素
部位の位置を示し、正の数字は開始コドンの下流、負の
数字は開始コドンの上流を示す。ＡはAcc I、ＢはBgl
I、ＣはCla I、ＤはDra I、ＥはEorR I、ＨはHpa I、Ｎ
はNru I、ＰはPst I、ＳはSsp I、ＴはStu I、ＵはPvu
II、ＶはEcoR V、IIはBal IIを示す。図３はDNA配列
（配列番号:1）及びpagC::Tn phoAの翻訳を示す。太い
下線の配列は、潜在的なリボゾーム結合部位を示す。細
い下線及び細い二重下線は、RNA解析のプライマー伸長
における塩基に相補的なプライマーを構築するのに用い
た配列を示す。星印は、おおよその転写開始点を示す。
矢印は、転写方向を示す。四角で囲んだ配列は、ポリメ
ラーゼの結合及び認識において機能する領域を示す。逆
三角形は、配列決定されたTnphoA挿入連結部位を示す。
矢印は、潜在的な一つの配列切断（single sequence cl
eavage）部位を示す。

pagC遺伝子を有する３キロベースのDNA（pagC翻訳開
始点の５′側1500塩基のPst I切断部位から、pagC翻訳
終止点の下流1585塩基のEcoR I切断部位まで）を、上述
のpJM703.1派生体に挿入した。Cla I切断部位以降のpag
C配列（490塩基）を欠失させ、一か所ずつの制限酵素切
断部位を有する合成オリゴヌクレオチドポリリンカーに
置換した。一つまたはそれ以上の異種蛋白質（例えば、
抗原）をコードするDNAをこの部位に挿入することがで
きる。これにより、pagCを取り囲むDNAに複数の外来遺
伝子を挿入できるベクターを構築することができる。

交配または他のいかなる運搬機構（例えば、熱ショッ
ク、バクテリオファージ形質導入またはエレクトロポレ
ーション）によっても、このベクターをSalmonella中に
起動することができる。このベクターは複製ができない
ため、Salmonellaへのベクターの挿入は、双方のpagC遺
伝子上の相補的DNAにおける部位特異的組み換えによっ
てのみ行なうことができる。これにより、元のpagC遺伝
子座は破壊及び不活性化され、ベクター上の破壊された
pagCDNAと置換される。

このような組み換えは、外来DNAのpagC遺伝子座への
挿入により生育が促進される場合、マーカー交換及び選
択培地により同定することができる。選択のため抗生物
質抵抗性遺伝子を挿入することはあまり望ましくない。
なぜなら、元の細菌集団の抗生物質抵抗性を増加させる
恐れがあるからである。形質転換株の同定には、抗生物
質以外の物質、例えば、重金属または砒素（水銀抵抗性
に関しては、Nucifora et al.,1989,J.Bact.,171:4241
−4247、本発明の参考文献に取り入れられている、を参
照）に対する抵抗性を付与する遺伝子を使用することが
できる。その他の方法として、代謝経路中に栄養要求性
変異を有する受容体Salmonella株、及びこの栄養要求性
変異を相補するDNAを有するベクターを用いて選択を行
なうこともできる。多くのSalmonella生ワクチンの原型
は、ヒスチジンまたはプリン経路中に変異を有するた
め、これらの代謝栄養要求性の相補性を、挿入物の選択
に使用することができる。（プリン変異は、ヒトにおい
て使用する場合、毒性が低下し過ぎることが特異的に示
されている。）マーカー交換は、アンピシリン抵抗性
（プラスミドの中心部分に含有されている）の欠損また
はブロットハイブリダイゼーション解析により、さらに
証明することができる。

選択に有用な遺伝子は、代謝栄養要求性を有するワク
チン株の相補によりクローニングすることができる。特
異的な例として、purB及びphoPの両方の遺伝子の機能を
欠損した株を相補することによる、これら両方の遺伝子
をコードするDNAのクローニングなどがある。Salmonell
a遺伝子ライブラリーは、当業者に既知の方法で、pLAFR
コスミドベクター（Frindberg et al.,1984,Anal.Bioch
em.137:266−267,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）中で作製することができる。pLAFRコスミドは広範
囲の宿主に適応するプラスミドであり、大腸菌からSalm
onellaに起動される。このような株のライブラリー全体
をSalmonellaワクチン株に起動し、栄養要求性欠損の相
補性（例えば、purBの場合、アデニン非含有培地中での
生育）により選択を行なうことができる。次いで、この
欠損を相補することのできるDNAを同定し、抗原運搬ベ
クターにクローニングすることができる。

上述のとおり、ポリリンカー（ベクターのpagC配列中
に挿入されている）に異種遺伝子を挿入することができ
る。これらの異種遺伝子を、環境に調節される多くのプ
ロモータ機構（宿主中で発現し、研究室内で遮断するこ
とができる）の制御下に置くことができる。異種蛋白
質、特に膜蛋白質（最も重要な抗原としての）は、細菌
に対して毒性を有することが多いため、哺乳類組織中で
高発現するが研究室内で異種抗原を発現せずに菌体が生
育できるような、環境に調節されるプロモータを使用す
ることが大変望ましい。さらに、宿主組織中での抗原の
高発現により、菌体の代謝の栄養源が異種蛋白質の合成
へと振り向けられるため、菌体の毒性低下が助長される
こともある。外来抗原の宿主の病理細胞中で特異的に発
現される場合、これらの細胞は抗原のプロセシングに関
与する細胞であるため、これら蛋白質に対する免疫応答
が増加する可能性がある。

有用と思われるプロモータ機構には、栄養素により調
節されるプロモータ機構（このプロモータ機構に特異的
な栄養素は哺乳類宿主中で細菌に供給されないことが実
証されている）が含まれる。プリン（Sigwart et al.,1
989,Infect.Immun.,57:1858）及び鉄（finklestein et
al.,1983,Rev.Infeci.Dis.５:S759）などは宿主中で供
給されない。鉄により制御されるプロモータ（aerobact
in遺伝子プロモータなど）及びプリン経路における生合
成遺伝子に対するプロモータは、高濃度のこれらの栄養
素中での生育により遮断されるプロモータの候補として
最適である。他の有用な、環境に調節されるSalmonella
プロモータには、マクロファージ中に特異的に発現され
る蛋白質をコードする遺伝子（例えば、DnaK及びGroEL
蛋白質、これらは高温培養時に増加する、及びある種の
phoP活性化遺伝子産物、Buchmeier et al.,1990,Scienc
e 248:730,本発明の参考文献に取り入れられている）に
対するプロモータが含まれる。このため、pagC5′制御
配列、及び熱ショック遺伝子（例えば、GroEL及びDna
K）に対するプロモータのようなプロモータは、マクロ
ファージ中で特異的に活性化されると思われる。マクロ
ファージは抗原をプロセシングする部位であり、マクロ
ファージ中での熱ショック遺伝子の発現及び自然界にお
ける熱ショック遺伝子の広範囲な保存により、これら蛋
白質の免疫優位性が説明される。コンセンサスな熱ショ
ックプロモータ配列は既知であり、ベクター中で使用す
ることが可能である（Cowling et al.,1985,Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 82:2679,本発明の参考文献に取り入れら
れている）。

異種蛋白質を発現するためのベクターには、環境に制
御されるT7ポリメラーゼ増幅機構が含まれる。例えば、
鉄に制御されるプロモータの制御を受けているT7ポリメ
ラーゼ遺伝子（Stan Tabor and Charles Richardson,Cu
rrent Protocols in Molecular Biology ed.Ausubel et
al.,1989,（page 3.5.1.2）John Wiley and Sons,本発
明の参考文献に取り入れられている、参照）を、上述の
ベクター上に含有することができる。我々は、CATTTCTC
ATTGATAATGAGAATCATTATTGACATAATTGTTATTATTTTACG（配
列番号:2）の配列を有する大腸菌のaerobactin遺伝子プ
ロモータ（Delorenzo et al.,J.Bact.169:2624,本発明
の参考文献に取り入れられている）をT7ポリメラーゼ遺
伝子の上流に挿入し、鉄による遺伝子産物の制御を行な
った。ベクターのこの変形物は、T7ポリメラーゼプロモ
ータの制御下に、一つまたはそれ以上の異種抗原を含む
こともできる。RNAが、in vitroで合成オリゴヌクレオ
チドT7プロモータ及び精製T7から合成されることはよく
知られている。菌体に低濃度の鉄を接触させると、T7ポ
リメラーゼが合成され、T7プロモータにより遺伝子の高
発現が促進される。

pagC遺伝子及びpagC遺伝子産物菌株、材料、及び方法 pagCのクローニング、及び遺
伝子と遺伝子産物の解析には、以下の菌株、材料、及び
方法を使用した。

栄養培地にはLuria broth（LB）、最少培地にはM9（D
avis et al.,1980,supra）を使用した。S.typhimurium
株CS119 pagC1::TnphoA phoNl zxx::6251Tn10d−Cam
の構築は既に報告されている（Miller et al.,1989,sup
ra）。American Type Culture Collection（ATCC）S.ty
phimurium株10428にはCS018（phoP105::Tn10d以外はCS1
19と遺伝子的に同質）（Miller et al.,1989,supra）、
CS022 pho−24（Miller et al.,1990,J.Bacteriol.17
2:2485−2490,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）、及びCS015 PhoP102::Tn10d−cam（Miller et a
l.,1989,supra）を含む。染色体DNAの調製に用いた他の
野生型株には、S.typhimuriumLT2（ATCC 15277）、S.t
yphimuriumQ1及びS.drypool（Dr.J.Peterson U.Texas M
edical Branch,Galveston）、及びSalmonella typhi T
y2（Dr.Caroline Hardegree,Food and Drug Administra
tion）が含まれる。PLAFRコスミドは、pRK2013を含有す
る大腸菌株MM294を用いて、大腸菌からS.typhimuriumに
起動された（Friedman et al.,1982,Gene 18:289−296,
本発明の参考文献に取り入れられている）。アルカリフ
ォスファターゼ（AP）活性は、固体培地において、色原
体性のフォスファターゼ基質、５−ブロモ−４−クロロ
−３インドリルリン酸（XP）を用いて行なった。APアッ
セイはすでに報告されているとおりに行ない（Brickman
et al.,1975,J.Mol.Biol.96:307−316,本発明の参考文
献に取り入れられている）、Millerにより定義されたユ
ニット数で表示した（Miller,1972,supra,pp.352−35
5）。

一次元蛋白質ゲル電気泳動は、Laemmliの方法（Laemm
li,1970,Nature 227:680,本発明の参考文献に取り入れ
られている）により行ない、すでに報告されている方法
（Peterson et al.,1988,Infect.Immun.56:2822−2829,
本発明の参考文献に取り入れられている）に従い、AP抗
体を用いたブロットバイブリダイゼーションを行なっ
た。細胞をSDS−pagEサンプルバッファ（Laemmli,1970,
supra）中でボイルすることにより、LB培地中で37℃で
通気しながら飽和状態まで培養して菌体から菌体全蛋白
質抽出物を調製した。２次元電気泳動は、O'Farrellの
方法（O'Farrell,1975,j.Biol.Chem.250:4007,本発明の
参考文献に取り入れられている）により行なった。10％
スラブゲル中の蛋白質は、銀染色（Merril et al.,198
4,Methods Enzymol.104:441,本発明の参考文献に取り入
れられている）により検出した。

染色体DNAは、Mekalanosの方法（Mekalanos,1983,Cel
l,35:253−263,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）により調製した。アガロースゲル中で大きさを分画
したDNAを、Southernの方法（Southern,1975,J.Mol.Bio
l.98:503−517,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）によりニトロセルロースに転写した（ブロットハイ
ブリダイゼーションのため）。Southernハイブリダイゼ
ーション解析用のDNAプローブは、ランダムプライマー
法（Frinberg et al.,1984,supra）により放射標識し
た。プラスミドDNAによる大腸菌及びSalmonellaの形質
転換は、塩化カルシウム及び熱ショック（Mekalanos,19
83,supra）によるか、またはGenepulser apparatus（Bi
orad,Richmond,Ca.）を用いて製造者の勧める方法でエ
レクトロポレーション（Dower.et al.,1988,Nucl.Acids
Res.16:6127−6145,本発明の参考文献に取り入れられ
ている）により行なった。DNAの塩基配列は、シーケナ
ーゼ（U.S.Biochemical.Cleveland.Ohio）を使用するよ
うに修正したダイデオキシチェインターミネーション法
（Sanger et al.,1977,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,74:546
3−5467,本発明の参考文献に取り入れられている）によ
り行なった。オリゴヌクレオチドは、Applied Biosyste
ms Machineを用いて合成し、シークエンシング反応及び
RNAのプライマー伸長法のプライマーに使用した。Tnpho
Aの２つの末端に特異的なプライマー（１つはアルカリ
フォスファターゼをコードする配列に対応し、もう１つ
は右のIS50配列に対応している）は、トランスポゾン挿
入の連結部の塩基配列決定に使用した。

pLAFR中でのS.typhimuriumコスミド遺伝子バンクの構
築及び野生型pagCDNAを含有するクローンのスクリーニ
ングは以下のとおり行なった。S.typhimurium株ATCC 1
0428由来のDNAを、制限酵素Sau3Aを用いて部分分解し、
10〜40％ショ糖密度勾配により大きさを選択した。T4
DNAリガーゼを用いて、20〜30キロベースの大きさの染
色体DNAを、制限酵素BamH Iで消化したコスミドベクタ
ーpLAFR3（pLAFR1の派生体、Friedman et al.,1982,Gen
e 18:289−296,本発明の参考文献に取り入れられてい
る）に連結した。コスミドベクターをパッケージング
し、Stratagene,La Jolla,Caから購入した抽出物を用い
て大腸菌株DH5−αに感染した。ブロットハイブリダイ
ゼーション解析により、コロニーをスクリーニングし
た。

クローニングしたDNAからin vitro転写／翻訳アッセ
イにより生産した蛋白質の解析は以下のように行なっ
た。これらのアッセイは無細胞抽出物（Amersham,Arlin
gton Heights,Illinois）を用いて行ない、製造者によ
り示された条件に従って行なった。その結果得られた放
射標識された蛋白質は、SDS−pagEにより解析した。

RNAは、対数増殖期初期及び定常期のSalmonella培養
物からホットフェノール法（Case et al.,1988,Gene 7
2:219−236、本発明の参考文献に取り入れられている）
により抽出し、アガロース−ホルムアミドゲルに流して
ブロットハイブリダイゼーション解析を行なった（Thom
as,1980,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77:5201,本発明の参
考文献に取り入れられている）。RNAのプライマー伸長
解析は、AMVリバーストランスクリプターゼ（Promega,M
adison,Wisconsin）及び合成オリゴヌクレオチドプライ
マー（pagC遺伝子座の335〜350及び550〜565に相補的）
を使用して、既に報告されている方法（Miller et al.,
1986,Nuc.Acids Res.14:7341−7360,本発明の参考文献
に取り入れられている）により行なった。

S.typhimuriumのpagC変異株において欠損している18k
Da蛋白質の同定 pagC変異株CS119株を２次元蛋白質電
気泳動により解析して、TnphoA挿入の結果欠損すると思
われる蛋白質種を検出した。トランスポゾン挿入以外は
遺伝子的に同質な株についてこの解析を行なったとこ
ろ、１種類の蛋白質のみ（約18kD、p I−8.0）が欠損し
ていた。phoP及びphoQ変異を有するSalmonella株につい
て同様の解析を行なったところ、やはりこの1kDの蛋白
質が欠損していた。２次元蛋白質電気泳動ではCS119株
中で発現する蛋白質の小さな変化を検出することはでき
ないが、pagC::TnphoA挿入の結果として単一の主要蛋白
質種が欠損することが示唆された。

さらに２次元ゲル解析を行なったところ、pagC−AP融
合蛋白質と思われる約45kDaの新しい蛋白質種が検出さ
れた。pagC−AP融合蛋白質を、APに対する抗血清を使用
したウエスタンブロット解析によっても解析した結果、
大きさは天然APとほぼ同様（45kDa）であり、PhoP−S.t
yphimuriumにおいては発現しないことが判明した。

pagC::TnphoA挿入のクローニング S.typhimuriumCS1
19株から染色体DNAを調製し、TnphoAのDNA断片をプロー
ブとしたブロットハイブリダイゼーション解析により、
pagC::TnphoA融合領域における簡単な制限酵素切断地図
を作成した。この解析から、制限酵素ecoR Vにより消化
すると、pagC::TnphoA挿入（及び隣接する数キロベース
のDNA）を含有する単一の断片が得られることが示唆さ
れた。CS119株由来の染色体DNAをEcoR V（平滑末端）に
より消化し、制限酵素Sma I（平滑末端）で消化した細
菌性プラスミドベクターpUC19（New England Biolabs）
に連結した。エレクトロポレーションにより、このDNA
を大腸菌DH5−α株（BRL）に導入し、抗生物質カナマイ
シン（TnphoAにコードされている）及びアンピシリン
（pUC19にコードされている）を含有するLB寒天培地に
コロニーをまいた。アンピシリン及びカナマイシン耐性
のクローン１株（pSM100と命名されたプラスミドを含有
する）を選択し、以降の実験に供した。

pSM100由来の放射標識DNAプローブを構築し、pagC::T
nphoA融合物がクローニングされたことを証明するため
に、CS119株及びその野生型親株ATCC 10428についてSo
uthernハイブリダイゼーション解析を行なった。プロー
ブは、トランスポゾンに直接隣接する（アルカリフォス
ファターゼ遺伝子と反対側）配列を含有していた（制限
酵素Hpa Iにより、トランスポゾンの右IS50の186ベース
及びSalmonellaDNAの1278ベースを含む断片が生成す
る、図２）。予期したとおり、pSM100由来のプローブ
は、トランスポゾン挿入を有する株（CS119）由来の11
〜12キロベースの制限酵素Acc I消化DNA断片にハイブリ
ダイズした。これは、野生型株に存在する、プローブに
ハイブリダイスする3.9kB Acc I断片よりも、約7.7kb
（TnphoAの大きさ）大きい。さらに、プラスミドpSM100
の派生体pSM101（lacプロモータなしでpagC−PhoA遺伝
子融合体を発現しない）によりphoP（Cs115株）及びpho
N（CS019株）Salmonella株を形質転換したところ、クロ
ーニングされたAP活性の発現はphoP依存性であることが
判明した。このことより、クローニングされたDNAにはp
agC::TnphoA融合体が含まれていると結論づけた。

S.typhi及びS.drypoolと同様、他のS.typhimurium株
においてもpagC遺伝子が存在することが証明された。検
討したすべてのSalmonella株において、8.0kbのEcoR V
制限酵素消化断片及び3.9kbのAcci I制限酵素消化断片
が同様の強いハイブリダイゼーションを示し、これによ
り、pagCがSalmonella種に共通の毒素遺伝子であること
が示唆された。

ヌクレオチド−46（メチオニンの１番目の塩基を１と
する）から802（Pst I部位からBgl II部位）から成るpa
gC遺伝子プローブは、Citrobacter freundii、Shigella
flexneri、Shigella sonnei、Shigella dysenterial、
Escherichia coli、Vibrio cholerae、Vibrio vulnific
us、Yersenia enterocolitica、及びKlibsiella pneumo
nia由来のDNAとはハイブリダイズしなかった。

野生型pagC遺伝子座DNAのクローニング及びそれによ
るS.typhimurium pagC変異株の毒性欠陥の相補上述と
同じ制限酵素断片を用いて、野生型株ATCC 10428のコ
スミド遺伝子バンクをスクリーニングした。１つのクロ
ーン（pWP061と命名）は、18キロベースのS.typhimuriu
mDNAを有し、pagCDNAプローブに強くハイブリダイズし
た。制限酵素解析及びブロットハイブリダイゼーション
解析により、pWP061は、pSM100と同一のS.typhimuriumD
NAを有することが判明した。pWP061由来のプローブを用
いて、野生型及びCS119S.typhimurium由来のDNAのブロ
ットハイブリダイゼーション解析も行なった。pSM100に
おいて見られたのと同一のハイブリダイゼーションパタ
ーンが観察された。pWP061も、CS119株（pagC変異株）
中に起動した。その結果得られた株は、BALB/cマウスに
対して野生型同様の毒性を有した（腹腔注入により投与
した場合、LD₅₀は20菌体以下）。このため、クローニン
グされたDNAは、pagC変異株の毒性欠陥を相補した。

pagC遺伝子座を含有する野生型コスミドがpagC変異S.
typhimurium株の毒性欠陥を相補することが判明したた
め、pagC蛋白質は、188アミノ酸（18kDa）から成る、マ
クロファージ中での生存及びS.typhimuriumの毒性に必
須の膜（下記参照）蛋白質であると結論した。

制限酵素地図、DNA塩基配列決定、及びpagC遺伝子産
物の決定 pagC遺伝子座の制限酵素地図を作成するた
め、また、pSM100については転写方向を決定するため
に、プラスミドpSM100及びpWP061の制限酵素解析を行な
った（図２）。DNAサブクローンを作製し、TnphoA融合
連結部及び、SalmonellaDNA（phoA融合連結部の５′側8
28塩基のHpa I部位から、TnphoA挿入の３′側1032塩基
のEcoR I部位）の塩基配列を決定した（図２及び３）。
活性型AP遺伝子融合体を合成するのに必要な、DNA配列
の正しいリーディングフレームが推定された。このオー
プンリーディングフレームから推定されるアミノ酸は、
188アミノ酸から成る、p I＋8.2の蛋白質であることが
推定された。このデータは、p I約＋8.0の18kDaの蛋白
質が欠失していることを示すCS119株の２次元ポリアク
リルアミドゲル解析と一致する。30アミノ酸より大きい
ペプチドをコードすると推定される他のオープンリーデ
ィングフレームは認められなかった。

188アミノ酸オープンリーディングフレームの、推定
されるアミノ酸配列は、pagC及びAPの融合から33アミノ
酸にメチオニン開始コドンを有する（図３）。この33ア
ミノ酸のpagCにより、融合蛋白質は、ウエスタンブロッ
ト解析で見られる大きさと一致し、Ｎ末端に疎水性領域
（Kyle et al.,1982,J.Mol.Biol.157:105−132,本発明
の参考文献に取り入れられている、の方法により同定）
が付与される。この疎水性Ｎ末端領域は典型的な細菌性
シグナル配列である（Von Heinje,1985,J.Mol.Biol.18
4:99−105,本発明の参考文献に取り入れられている）。
特徴的に、２番目のアミノ酸は、正に荷電したリジンで
あり、その後に疎水性領域が続き、24番目のアミノ酸
は、負に荷電したアスパラギン酸残基である。このリー
ダー配列のコンセンサスな切断部位は、23番目のアミノ
酸のアラニン残基と推定される（Von Heinje,1984,J.Mo
l.Biol.173:243−251,本発明の参考文献に取り入れられ
ている）。DNA配列から、典型的なリボゾーム結合部位
（Shine et al.,1974,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 71:1342
−1346,本発明の参考文献に取り入れられている）が、
推定翻訳開始点の５′側６〜２塩基（図３の塩基717〜7
23）にあることが判明した。これにより、オープンリー
ディングフレームが実際に翻訳されることが示唆され、
また、この配列が、TnphoA挿入により中断されたpagC蛋
白質の推定アミノ酸配列であることという仮定を支持し
ている（図３）。

クローニングされたpagC遺伝子座による蛋白質のin v
itro合成 pagCにより他の蛋白質がコードされていない
かを検出し、また、pagC遺伝子産物のおおよその大きさ
を決定するために、in vitroの連結した（coupled）転
写／翻訳アッセイを行なった。pWP061の5.3キロベースE
coR I断片をcUC19に挿入し、pagC遺伝子をlacプロモー
タなしでは発現しないようにした。このプラスミドを、
in vitroの連結した転写／翻訳アッセイに使用した。無
細胞系において、約22キロダルトンの単一の蛋白質が合
成された。この大きさは、リーダーペプチドを含むpagC
蛋白質の前駆体の大きさと一致した。これらのデータ
は、単一なpagC遺伝子産物が同定されたことを、さらに
支持している。

pagCによりコードされたRNAの同定約1100塩基のRNA
が、pagCにコードされている。pagC遺伝子は、野生株及
びphoP−細菌と比較して、pag活性化のphoP構成的表現
型を有する細胞中で高発現される。ブロットハイブリダ
イゼーション実験において、培養定常期では、pagCは、
栄養培地中で培養した野生型細胞中にのみ検出された。
この結果は以前の研究（Miller et al.,1989,supra,Mil
ler et al.,1990,supra）と併せて、pagCがphoP遺伝子
産物により制御されており、phoP構成的表現型を有する
細胞においては、対数増殖期初期（栄養培地中）にのみ
発現されることを実証している。

pagC転写物の大きさは、188アミノ酸から成る蛋白質
をコードするのに必要な大きさより約500塩基大きい。
おおよその転写開始部位を決定し、これらの塩基が188
アミノ酸から成るpagC遺伝子産物の５′または３′のい
ずれに転写されてるのか決定するために、pagC配列に特
異的なオリゴヌクレオチドプライマーを使用して、Salm
onellaRNAのプライマー伸長解析を行なった。pagCの塩
基550〜565（推定開始コドンから150塩基５′側）に相
補的と推定されるオリゴヌクレオチドを用いてプライマ
ー伸長解析を行なった結果、約300塩基のプライマー伸
長産物が得られた。このため、より上流のプライマー
（pagCの塩基335〜350に相補的）を構築し、同様の解析
を行なった。プライマーに特異的と思われる180塩基の
プライマー伸長産物が認められた。これは、塩基170か
ら始まる転写と一致した（図３）。推定転写開始点の上
流に（塩基153〜160）、古典的なRNAポリメラーゼ結合
部位（−12塩基にTATAATの配列、及び−10塩基にTAATAT
の配列）が認められた。−10領域から15〜21塩基上流に
おいて、コンセンサスRNAポリメラーゼ認識部位（TTGAC
A）と完全に一致する配列は見られなかった。−39（126
〜131）塩基（TTGGAA）、−38（127〜132）塩基（TTGTG
G）、及び−25（135〜140）塩基（TTGATT）は、この配
列の最も高頻度に保存されている塩基と一致する配列で
ある。

上述の結果に基づき、転写は、188アミノ酸から成る
蛋白質の翻訳終始コドン（塩基1295、図３）の近傍で終
結すると推定される。実際、塩基1309〜1330にステムル
ープ構造が見られ、これがターミネータとして機能する
可能性がある。これは、188アミノ酸から成る蛋白質の
下流にオープンリーディングフレームの形跡が認められ
ないこと、及びクローニングされたpagC DNAを用いて
他の転写／翻訳産物が合成できないことと一致する。こ
れは、pagC::TnphoA挿入が単一の蛋白質のみの合成を不
活性化することを、さらに支持している。

pagCと、Ail及びLomとの類似性 pagCの分子的機能を
解明する糸口を見出だすことを目的として、National B
iomedical Research Foundation/Protein Identificati
on Resource（George et al.,1986,Nucleic Acids Res.
14:11−15,本発明の参考文献に取り入れられている）を
使用した蛋白質類似性のコンピュータ解析を行ない、蛋
白質配列に基づいて、pagCとの類似性を有する他の蛋白
質の同定を試みた。特筆すべきことに、pagCは、バクテ
リオファージラムダ蛋白質、Lom、に類似していること
が判明した。Lomは、minicell解析により、外膜に位置
づけられており（Court et al.,1983,Lambda II,Hendri
x,R.W.et al.ed.Cold Spring Harbor Laboratory（Cold
Spring Harbor NY）,pp.251−277,本発明の参考文献に
取り入れられている）、大腸菌のラムダ溶原菌により発
現されることが実証されている（Barondess,et al.,199
0,Nature 346:871−874,本発明の参考文献に取り入れら
れている）。近年、クローニングされたY.enterocoliti
caのail遺伝子産物の推定されるアミノ酸配列が決定さ
れ、Lomに類似していることが示された（Miller et a
l.,1990b,J.Bacteriol.172:1062−1069）。このため、
蛋白質配列ファミリー及びコンセンサス配列を確立する
コンピュータアルゴリズム（Smith et al.,1990,Proc.N
atl.Acad.Sci.87:118−122,本発明の参考文献に取り入
れられている）を使用して、蛋白質配列ファミリーのア
ラインメントを行なった。このファミリーの形成は、こ
れらの蛋白質の間の類似性の内部データベース値により
表示される:pagCのLom（107.8）、pagCとAil（104.
7）、及びAilとLom（89.8）。これら同一の蛋白質を、
データベース中の314のコントロール配列に対して検索
したところ、平均値及び範囲は、39.3（7.3〜52.9）pag
C、37.4（7.3〜52.9）Ail、及び42.1（7.0〜61.9）Lom
であった。この蛋白質ファミリーに対する類似性値は、
314のランダム配列の類似性に対して得られた最高スコ
アよりも、すべて3.5標準偏差以上上回った。データベ
ース中に、他の類似性または他のファミリーメンバーは
認められなかった。類似性のある領域は、リーダーペプ
チド膜横断領域のみならず蛋白質全体にわたっている。

pagC変異株は毒性が低下している pagC変異を有するSalmonella typhimurium株は毒性が
最低1,000倍低下しているため、これらの株において
は、phoPに制御された遺伝子の遺伝子産物の発現が最も
不活性化されていると思われる。

２因子調節機構の構成的発現による細菌の毒性の低下
細菌の毒性は、変異、または２因子調節機構の制御下
にある遺伝子の構成的発現を引き起こす状況の誘導、ま
たは２因子機構の制御下にある遺伝子を不活性化する変
異の誘導により低下させることができる。最大毒性に
は、２因子機構の制御下にある遺伝子間の発現のバラン
ス（例えば、pag遺伝子発現とprg遺伝子との間の発現バ
ランス）、及び恐らく２因子機構に制御された遺伝子と
他の遺伝子との間の発現のバランスが必要である。この
バランスを崩す変異、例えば、２因子調節機構の制御下
にある遺伝子の構成的発現を引き起こす変異、または２
因子機構の制御下にある遺伝子（例えば、pag遺伝子）
を不活性化する変異、は毒性を低下させる。

２因子レギュレータにおける構成的な変異は、２因子
機構の制御下にある遺伝子へのレコーダ遺伝子融合体を
有する株を用いて同定することができる。最も典型的に
は、このような遺伝子融合体は、２因子機構の制御下に
ある遺伝子に融合したlacZ遺伝子またはアルカリフォス
ファターゼをコードするDNAを有する。制御を受けるこ
となく（すなわち、構成的に）高発現する（野生型株ま
たは親株と比較して）融合遺伝子を有する株は、その酵
素の色原体性基質の色の増加により検出することができ
る。構成的変異を検出するために、例えば、DNA修復機
能を欠損した大腸菌株に通す（passage through）こと
により、または化学的変異剤により、クローニングされ
た毒性レギュレータに変異導入することができる。次い
で、変異導入されたレギュレータDNAを、遺伝子融合及
び構成的変異（融合遺伝子の高発見により同定される、
lacZ融合の場合Ｘ−galを含有する培地上で青くなる）
を有する菌株中に導入する。他の構成的変異の塩基配列
を決定し、構成的発現性をもたらす特異的なアミノ酸の
変化を同定した後に、in vitro変異導入により２因子調
節機構に含まれる因子における構成的変異を生じさせる
こともできる。幾つかのアミノ酸の改変（すべて、PhoP
が構成的である表現型を生じる）により、自然発生的な
塩基変化による復帰突然変異の頻度が低下する。構成的
変異は、phosphoacceptor領域を含有するphospho−acce
ptingレギュレータのアミノ末端の一部を欠失させるこ
とによっても構築することができる（例えば、phoP遺伝
子のアミノ末端アミノ酸からアミノ酸119までをコード
する配列の欠失、または他の２因子調節機構の遺伝子に
おけるアナログphospho accepting配列の欠失）。これ
により、リン酸化により誘導されるのと類似した構造的
変化が生じ、DNA結合が増加し、また、転写が活性化さ
れる。

使用本発明のSalmonella細胞は、動物（例えば、哺乳類、
例えば、ヒト）において、疾患（例えば、腸チフス及び
関連疾患）に対する免疫的防御の供給源として（特に、
動物の腸にコロニーを形成し、強力な免疫反応を誘発す
る能力を有する生菌ワクチンの元として）有用である。
このような、毒性を低下させてある生ワクチンの適切な
用量及び投与条件は、Holem et al.,Acute Enteric Inf
ections in Children,New Prospects for Treatment an
d Prevention（1981）Elsevier/North−Holland biomed
ical Press,Ch.26,pp.443 et seq.（Levine et al.），
本発明の参考文献に取り入れられている、に記載されて
いるとおりである。

他の実施例他の実施例、例えば、phoP関連変異または遺伝子的改
変に加えて、その他の遺伝子（例えば、芳香族アミノ酸
合成遺伝子、例えば、aroAまたはaroD）中、またはcya
遺伝子（アデニレートシクラーゼ）またはcrp遺伝子
（アデニレートシクラーゼ受容体）中に毒性を低下させ
る変異を有する菌性も特許請求の範囲に含まれる。

（２）配列番号:1: （ｉ）配列の特性（Ａ）配列の長さ:2320 （Ｂ）配列の型：核酸（Ｃ）鎖の数：一本鎖（Ｄ）トポロジー：直鎖状（xi）配列：配列番号:1: （２）配列番号:2: （ｉ）配列の特性（Ａ）配列の長さ:53 （Ｂ）配列の型：核酸（Ｃ）鎖の数：一本鎖（Ｄ）トポロジー：直鎖状（ii）配列：配列番号:2:

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ (Ｃ１２Ｎ 1/21 Ｃ１２Ｎ 15/00 ＺＮＡＡＣ１２Ｒ 1:01） (72)発明者ミラーサミュエルアイザサードアメリカ合衆国マサチューセッツ州ブルックリンジョーダンロード 144 (72)発明者ミカラノスジョンジェイアメリカ合衆国マサチューセッツ州ケンブリッジウォーカーコートワン (56)参考文献Ｒｅｓ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，141 （1990，Ｓｅｐ−Ｏｃｔ），ｐ．817− 821 Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，86（1989），ｐ．5054− 5058 Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，172（Ｍａｙ 1990），ｐ．2485−2490

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】pagC遺伝子における変異により毒性を低下
させたSalmonella細胞を含有するワクチン。
【請求項２】pagC遺伝子における変異により毒性を低下
させる変異を有するSalmonella細胞。
【請求項３】pagC遺伝子及びaroA遺伝子における二重変
異により毒性を低下させたSalmonella細胞を含有するワ
クチン。
【請求項４】pagC遺伝子中に毒性を低下させる第一の変
異を有し、aroA遺伝子中に毒性を低下させる第二の変異
を有するSalmonella細胞。