JP3829290B2 - ニワトリ貧血症ウイルス変異体およびワクチン、ならびにウイルスタンパク質vp1、vp2およびvp3またはウイルスをコードする配列に基づくそれらのための用途 - Google Patents
ニワトリ貧血症ウイルス変異体およびワクチン、ならびにウイルスタンパク質vp1、vp2およびvp3またはウイルスをコードする配列に基づくそれらのための用途 Download PDFInfo
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Description
特に、本発明はCAVそのものよりも病原性が低いにもかかわらず、免疫化された動物で中和抗体の産生をもたらすワクチンに関する。
さらに、本発明はCAVによる感染を予防するためにCAVの一部に対する抗体を含有する組成物にも関する。また、抗原に対応する抗原性を有するアンチイディオタイプの抗体も本発明の対象である。
本発明はまた、CAV感染の検出または予防のための抗体にも関する。またCAV検出のための診断キットも記述される。
本発明は、さらにCAVタンパク質の少なくとも抗原性を有する部分をコードするCAVに由来する組換えDNA分子、そしてこのような組換えDNA分子でトランスフェクト(移入)された宿主細胞にも関する。これらの宿主細胞に基づくワクチンが本発明によって可能になる。
また、CAVタンパク質の少なくとも抗原性部分をコードするDNA片が望まれる宿主を感染するウイルスに導入された、いわゆる生きたウイルスワクチンも本発明の対象である。
特にニワトリにおけるCAV感染の予防または治療の方法、およびCAVから成る配列の組換え部分を作る方法、ならびにワクチンの製造方法も本発明の対象である。
さらに、本発明はCAVのタンパク質をアポプトシス(プログラムされた細胞死滅)を誘発するのに用いることに関する。特に、タンパク質(ポリペプチド)は腫瘍細胞のアポプトシスを誘発するのに用いることができる。
さらに、本発明に従うタンパク質は、その他の望ましくない細胞集団、たとえばリュウマチ性関節炎、狼瘡のような自己免疫病における自己免疫反応性T細胞等を除去するのに用いることができる。
本発明はさらに遺伝子治療による細胞死の誘発をも提供する。これらの治療薬を製造する方法および治療薬による治療法もまた本発明の対象である。
ニワトリ貧血症ウイルス(CAV)は最近同定されたDNAウイルス(ノテボーンおよびデ ボア、1990年)である。それは新しいウイルス科に属する。若いニワトリで、CAVは赤芽球の前躯体細胞を破壊し、そして胸線細胞を消耗させ免疫不全によって貧血をもたらす。患部は脾臓および肝臓に生じる(ジュリセン等、1989年)。最近の研究によると胸腺細胞の消耗はCAVによって誘発されるアポプトシスによって起こることが示された(ジュリセン等、1992年b)。
ゲルダーブロム等、(1989年)およびトッド等(1990年)は、電子顕微鏡を用いる研究によってCAV粒子がT3 20面体対称および23〜25nmの直径を有することを示した。CAV粒子は、平衡沈降の後、CaCl中1.33〜1.34g/mlの密度で濃縮する。
トッド等(1990年)は単離されたウイルス粒子が50 kDaの分子量を有するただ1つのタンパク質を含むことを示した。CAV粒子中の1本鎖DNAは円形マイナス鎖の形状である(ゲルダーブロム等;トッド等、1990年;ノテボーン等、1991年)。複製DNA中間体がクローンされ、そして完全に配列が決定された。CAVゲノムは2319ヌクレオチド長である。ゲノム構造およびDNA配列を基にして、このウイルスは既知のウイルス科には位置づけることはできない(ノテボーン等、1991年;トッド等、1991年)。CAVゲノムは、分子量51.6、24.0および13.3kDaを有する可能なタンパク質をコードする部分的にまたは完全に重なり合う3つの大きなリーディングフレーム(読み枠)を含む。CAVゲノムは、さらに1つの明らかなプロモータ/エンハンサ領域およびただ1つのポリアデニル化シグナルを含む。複製DNA中間体の転写は、約2100ヌクレオチドから成るポリアデニル化されたポリシストロン性RNA分子を産生する(ノテボーン等、1992年b)。
生後1日目のヒナ(ヒヨコ)がCAV感染に最もかかりやすい。これらの動物では、CAVを接種後、10日目から傾眠、食欲減退および貧血が観察される。感染後、死亡率は最大50%にも上る。日数を経るにつれて抵抗もまた増加する。ジュリセン等(1992年)は、CAVで感染された生後1〜3日目のヒナのヘマクリット値のみが減少することを報告している。生後1〜21日目のヒナのCAV感染は結果として特に、胸腺皮質の消耗をもたらす。しかしながら、より老いたニワトリではCAVは無症状的に増殖することができる。より老いたニワトリのCAV感染は血清変換が起こることにより決定することができる(マクロイ等、1992年)。
一群のニワトリ内でのCAVの広がりは実質的に接触感染によって起こる。最も可能性が高いのは、CAV感染された動物からの排泄物によって汚染された排泄物またはその他のものを摂取することである。空気を経由しての感染も、しかしながら除外することはできない。卵を通してのヒナへのウイルスの媒介がユアサ等(1979年)によって提唱されたが、実験をとおしては、母体動物からヒナへのCAVの媒介は本発明者等によって立証することができなかった。
CAVにより誘発された胸腺皮質の消耗に由来する免疫不全が通常非病原性因子による2次感染の後、現れる症状の起因であると考えられている(デ ボア等、1992年;エングストローム、1988年;ローゼンバーガーおよびクラウド、1989年;ウォン ビュロウ等、1986年;ユアサ等、1980年)。このようにCAVはニューキャッスル病、マレック病、感染性滑液包炎(Gumboro)にかかった動物およびレオウイルスに関係のあるブルーウイング病にかかった動物から単離される。CAV感染は、たとえばニューキャッスル病ウイルスに対して増加されたウイルス感染反応をもたらす。
母性の抗体がCAV感染に対して重要な保護を与えることが知られている。実験室条件での最近の研究によれば、母性免疫の生後1日目のヒナはCAV感染にかからないことが示された。生後1日目のヒナは、母体動物の卵黄から得られる抗体を静脈注射することによってある程度保護されることができる(デ ボア等、発行日不詳)。
CAVは細胞培養物中で増殖することができる。そのようにして得られるウイルス力値は一般的に低い。現在MDCC−MSB1細胞(ユアサ、1983年;ユアサ等、1983年)がそのために用いられており、その中でCAVは感染48〜72時間後、細胞変性効果を誘発する。MDCC−MSB1細胞は中和抗体およびCAVに対する抗体を免疫蛍光法によって決定するのに用いられる(ウォン ビュロウ等、1985年;チェトル等、1991年)。MDCC−MSB1細胞中連続継代培養によって、CAVの毒性を弱毒化することはいままでのところ可能であるということが知られていない。
CAV感染の後、より年老いた動物は病気の症状を現さない。そして母性抗体を有するヒナは感染から保護されている。これらのデータは、ドイツ国において生後14〜16週間の母性動物を制御されたCAV感染にさらすことに基づくワクチンプログラムにおいて用いられた。オランダ国においては、このワクチン法は、看護者の危険のために実験的レベル以外は許可されていない。前述のとおり、CAVが受精卵を経由してヒナに媒介されることは全く可能である。マクナルティ等(1991年)は最近CAVに対して血清陽性である群がCAVに対して血清陰性の群と比べて産卵数が劣ることを示した。さらに、アディア(私信)は無症状のCAV感染を有するニワトリにおいて免疫不全がみられることを示した。可能な母体からのウイルスの広がり、およびCAVの無症状感染によって引き起こされる免疫不全から無毒化ワクチンに基づくコントロールプログラムが非常に望ましいものとなる。
一般的に、不活性化ワクチンおよびサブユニットワクチンが最も安全なワクチンである。組織培養条件下、CAVは低い力値にしか増殖しないという事実から不活性化ワクチンの製造は比較的高価でそして労働集約的となる。CAV感染に対するサブユニットワクチンの製造のためには、ワクチン接種されたニワトリで保護的免疫応答を誘発するCAVタンパク質が必要である。現在のところ、ただ1つのタンパク質(VP1と呼ばれる)が精製されたCAV粒子中に見いだされている。
驚くべきことに、さらに本発明の実施の形態で示されるように、このタンパク質だけではCAV感染に対して保護的免疫応答を与えることができないということが見いだされた。VP1がウイルス粒子中に存在するただ1つのタンパク質のように見える事実にも拘わらず、本発明者等によって今回初めて発現されたVP2タンパク質がウイルス中和抗体を産生するのに不可欠であるということが見いだされた。そこで、今になって初めてウイルス部分に基づく有効なワクチンを開発することが可能となった。
本発明者等は、CAVゲノム上に存在する3つのオープンリーディングフレームをバキュロウイルス ベクタにクローンした。3種のCAVタンパク質VP1、VP2およびVP3が組換えCAVバキュロウイルスによる共感染法によってSf9細胞中、単独で、または他のCAVタンパク質の1つとともに、あるいは3種すべてが同時に発現された。母性動物にCAVタンパク質の1種またはそれ以上を含む粗製細胞溶解物を注射した。3種すべてのCAVタンパク質の相応量または実質的にVP1およびVP2、さらにVP3をいくらか含む抗原調製物でニワトリを免疫化した後に、初めて中和抗体が産生した。このような動物の卵は、CAVに対する母性抗体を含んでいた。ワクチン接種された母性動物のヒナについての感染試験から少なくともCAVタンパク質VP1およびVP2が保護的な免疫応答を誘発するのに必要であることが示された。3種すべてのCAVタンパク質を注射された母性動物のヒナはCAV感染に対してより有効に保護されていた。Sf9細胞中、各々別々に製造された3種すべてのCAVタンパク質を注射されたニワトリは、CAVに対する中和抗体をほとんど誘発しなかった。これはCAVに対する中和抗体を最適に誘発するためには2種または3種のCAVタンパク質が一緒に細胞(昆虫)中で、合成されなければならないことを意味する。
2種または3種のCAVタンパク質の断片は、CAV感染に対する保護的な免疫応答を生じさせるのに充分であることが可能である。
卵を産む雌鳥のワクチン接種に用いる組換えCAV産生物、VP1+VP2またはVP1+VP2+VP3はバキュロウイルス系を用いることにより合成できる。CAVタンパク質はまた、細菌細胞または酵母細胞、レトロウイルス感染または遺伝子増殖(CHO−dhfr系)のような他の系を用いても合成することができる。
CAVゲノムのオープンリーディングフレームによってコードされる2種または3種のタンパク質がニワトリで保護的免疫応答を誘発することができるという事実は生きたウイルスベクタの開発にも適用ができる。VP1+VP2またはVP1+VP2+VP3のためのコード配列がそれで生きたウイルスベクタにクローンされる。
CAVタンパク質VP1、VP2またはVP3の一種が個別に、しかしながら生きたウイルスベクタという意味の範囲内において、CAV感染に対する保護的免疫応答を誘発するのに適しているということもまた可能である。
生きたウイルスベクタにより1種またはそれ以上の前記のCAVタンパク質の断片を発現することも保護的免疫応答を誘発するために充分であるかもしれない。
家禽では、それ自身トリ系で良好な複製を示す生きたウイルスベクタのみが使用できる。ニワトリで使用するのに適切なウイルス性ベクタは他のものを含めて、鶏痘ウイルス、レトロウイルスベクタ、ヘルペスウイルスベクタ(マーレックウイルスおよび七面鳥ヘルペスウイルス)、アデノウイルスおよび喉頭気管炎ウイルスである。CAVによって誘発される細胞死は実質的にVP3にそして部分的にはVP2に由来することが見いだされた。
VP3のC末端11アミノ酸を削除することによって、VP3によるアポトシスの誘発が強く減少される。その結果、VP3のC末端領域に終止コドンを導入することによりCAVの病原活性を著しく減少することができる。VP3のコード領域にある余分な終止コドンが完全なCAVゲノムを含むCAVクローン pCAV/EcoRI(ノテボーンおよびデ ボア)に導入される。完全なCAV変異ゲノムはベクタから切出されそしてリサイクルされる。MDCC−MSB1細胞はリサイクルされたCAV変異DNAによってトランスフェクトされる、そしてより病原性の少ない子ウイルスが収穫される。ニワトリは弱毒化されたCAV変異ウイルスによりワクチン接種される。VP2タンパク質もまたアポプトシス誘発に影響があるので、VP1、VP2および/またはVP3のコード領域内の変性を含む弱毒化されたCAVを製造することもまた可能である。
前記のVP2および/またはVP3のコード領域に終止コドンを導入することは、またCAV組換え生きたウイルスベクタの製造にも用いることができる。
より成長した段階でCAVに感染された動物は臨床的な症状を現さない。にも拘わらず、このような感染は、家禽の業界に対して大きな経済的損害を与えるであろう。前記の組換えCAV産生物により動物を免疫化することにより前記の無症状の病状に対する積極的な保護が得られるであろう。
個別的に、または1種または2種の別のCAVタンパク質とともにバキュロウイルス系で発現された3種のCAVタンパク質は、CAVに対する抗体を追跡するのに用いることができる。CAVに感染されたまたはワクチン接種されたニワトリはこのようにして追跡できる。1種またはそれ以上のCAVタンパク質はイムノアッセイ、たとえば酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)、イムノペルオキシダーゼ染色、および免疫蛍光法等に用いることができる。中和抗体を測定するためには2種またはそれ以上のCAVタンパク質が要求される。
昆虫細胞中、CAV組換えバキュロウイルスで合成した3種のCAV組換え産生物によりマウスを免疫化すると、最終的にVP2およびVP3に特異的なモノクロナール抗体が製造された。これらのモノクロナール抗体は、CAVに感染された細胞中の特異な構造物とのみ反応して、そして非感染の細胞とは反応しなかった。
組換えCAVタンパク質によって産生された抗体を用いることによってCAVに感染されたニワトリの臓器調製物中で、CAVタンパク質を追跡することができる。これらのデータに基づいて信頼のおける診断方法が開発される。本発明に従うモノクロナールおよびポリクロナール抗体は、たとえばELISA、RIA、SPIA、免疫蛍光アッセイおよびイムノペルオキシダーゼ染色法等のその他の診断アッセイにおいても、所望ならば1種またはそれ以上のCAVタンパク質またはそれらの断片とともに使用することができる。
原則的には、免疫学的診断方法の公知のすべての態様が、利用できるすべてのラベルについてそして実施されるべき試験法およびそれが実施される条件に従って可能であり、当業者は最も適した態様を選択することができる。さらに、本発明の目的のためには、抗体および/または他のタンパク質ポリペプチドが望ましい活性を有する限りそれらの誘導体およびまたは断片であってもよい。抗体の場合、これは少なくとも抗原を認識できねばならないということを意味する。
本発明に従う抗体は、家禽の受動的(パッシブ)な免疫化にも用いることができる。本発明に従う抗体に対して、いわゆる抗原の内部イメージと呼ばれる抗体が産生される。そして再びこのような状態で、特に受動的な免疫化および診断薬の分野で用いることができる。
CAVは、感染された胸腺細胞でアポプトシスを誘発する。(ヒト)腫瘍のCAV感染は、また腫瘍細胞の細胞死をもたらすということが可能である。
試験内で、CAVタンパク質VP3はそれ自身、ニワトリ単核性腫瘍細胞において、および様々なヒト腫瘍細胞においてアポプトシスを誘発することができる。
そのため、CAV蛋白を発現することは(ヒト)腫瘍において細胞死を誘発するために用いることもできる。VP3タンパク質は、DNAトランスフェクションによって腫瘍中一過的に発現することができる。(腫瘍)細胞中のVP3の発現は、VP3のコード配列を含む(レトロ)ウイルスベクタで細胞を感染させることによっても生じ得る。細胞にVP3タンパク質および/またはVP3のコード配列を含む非ウイルス性成分(たとえばリポゾームまたはトランスフェリン由来のベクタ)を投与することも(腫瘍)細胞中にVP3を発現または存在させるためのさらなる可能性である。
前記のように使用することにより(腫瘍)細胞中VP2またはVP2とともにVP3を発現することにより細胞死を誘発することも可能となる。
CAVタンパク質VP2および/またはVP3は、(ヒト)腫瘍形成を減少する治療に用いることができる。これはたとえば本発明に従うタンパク質を直接、固形腫瘍に注射するか、あるいは腫瘍にくっついている抗リガンドに対する親和性を有するリガンドにタンパク質をカップリングすることにより起こり得る。このカップリングは、化学的におよび(リガンドもまたタンパク質である場合)融合タンパク質を組換えることにより達成することができる。
化学的カップリングは、直接的にまたはスペーサグループを介して達成することができる。所望ならば、スペーサグループを介するか否かに拘わらず、リガンドおよびウイルス性タンパク質が結合される分化していない血清タンパク質のような不活性な担体分子を選択することができる。
しばしば提唱されるリガンド/抗リガンド相互作用の組合わせの例は、リガンド−リセプタ対、たとえばEGF/リセプタ、IL−2/リセプタ、/T細胞リセプタ、抗体/腫瘍抗原等である。
細胞によって取込まれることができるリガンド−抗リガンドの組合わせが好ましい。コンジュゲート(接合体)が選択されるとき、細胞中のウイルス性タンパク質が未変性の形で戻るように、ウイルス性タンパク質およびリガンド間のカップリングとして潜在的に不安定な基を適用することは有利であり得る。必ずしもすべての場合、取込み可能な組合わせを選択する必要はない。腫瘍細胞は代謝的に活性であり、そして積極的にまたは消極的にファゴシトシスおよび/またはピノシトシスにより物質、すなわち本発明に従うタンパク質を取込むであろう。
本発明に従うタンパク質が、どのような様式であれ、カップリングされるリガンドは完全なリガンドである必要はない。一般的にそれは、抗リガンド結合部分を用いれば充分である。また、問題となるリガンドの誘導体もそれらが抗リガンド結合活性を有する限り有用であるだろう。リガンドが抗体である場合、それに対して投与されるタイプのものより別のものに由来する抗体がほとんどの場合免疫応答を起こすであろうという事実が考慮されるべきである。さらに、これは数多くの他のタンパク質リガンドに対しても当てはまる。
このようにして、抗体が免疫応答を起こさずに、しかも望ましい抗原を認識するように動作することができるということが充分に知れわたってきた。
下記に、動物抗体がどのようにして人間に対する腫瘍に適するよう(ヒューマナイジング)にされるか簡単に説明されるが、別のタイプを適用させることもまた可能であるということは明らかであろう。
まず第1に、FAB、FAB’2またはさらに小さい断片を作成するためにヒューマナイズされるべき抗体から一定の部分を化学的に除去することが可能である(ウインター等、1990年)。一般に、これらの断片は少なくとも抗原性がより低い。このような断片は組換えDNA法によって作成することができる。
さらに、動物抗体の一定の部分をヒト抗体の対応部分によって組換えDNA法を用いて置換することもまた可能である(キャビリ等、1984年;ボス等、1984年)。
加えて、動物抗体の抗原結合領域をヒト由来の抗体に接種することもまた可能である(ウインター等、1987年)。
それに対して抗体が形成された既知の腫瘍抗原はたとえば、CEA(胎生児癌抗原)などである。
本発明は下記の実験例によってさらに詳しく説明される。これはしかしながら例示のためだけであり、権利範囲を限定するものと解釈すべきではない。
実験例
バキュロウイルス、昆虫細胞およびニワトリT細胞
組換えバキュロウイルス pAcRP23−lacZ(ビショプ,1992年)はR.ポッセ博士(NERCウイルス学研究所、オックスフォード、イングランド)から入手した。そしてゲノムDNAはサマーおよびスミス(1987年)に記載されているとおり精製された。Spodoptera frugiperda(スポドプテラ フルギペルダ、Sf9)細胞はアメリカンティッシュカルチャコレクション(noCRL 1711)から入手した。バキュロウイルスストックはサマーおよびスミス(1987年)に記載されているように10%牛胎児血清(SCS)を含むTC100培地(Gibco/BRL)中、融合性単層および懸濁培地中増殖された。
マレック病ウイルス(ユアサ、1983年;ユアサ等、1983年)で軽質転換されたT細胞系MDCC−MSB1は10%牛胎児血清を含むRPMI−1680培地(Gibco/BRL)中で増殖された。これらの細胞をDNAトランスセクション実験で用いた。
実施例1
1.1 CAV DNAのクローニング
全てのCAV DNA配列はプラスミドDNA pIc−20H/CAV−EcoRIから最初誘導された(ノテボーンおよびデ ボア,1990年)。プラスミドDNAによる全てのクローニングステップは、原則的にマニアティス等(1982年)により記載された方法に従って実施された。
3種のCAVタンパク質VP1,VP2およびVP3のコード配列は、個別にD.H.L.ビショプ博士(NERCウイルス学研究所−オックスフォード、イギリス)から入手したバキュロウイルス転移ベクタ pAcYM1(マツウラ等、1987年)にクローンされた。CAVタンパク質VP3およびそれから誘導される変異体のコード配列は、発現ベクタpRSV−H20(オフリンガ等)にクローンされた。
DNA形質転換は、E.coli株 HB101で行った。全てのプラスミドは撹拌下、大量の培地で増殖され、CsCl2グラデェントでセファアクリルS−500カラムを通して
することにより精製された。
1.2 DNA トランスフェクション
組換えバキュロウイルスAcRP23−lacZのDNAは、サマーおよびスミス(1987年)によって記載された方法に従って、細胞外バキュロウイルスから単離された。lacZ遺伝子は、制限酵素Bsu361に特異な切断部位を含む。AcRP23−lacZをBsu361で消化することにより直線化した。Sf9細胞は、スミス等(1983年)の方法に従って直線化バキュロウイルスAcRP23−lacZ DNAのリン酸カルシウム沈殿物および組換え転移ベクタによってトランスフェクトされた。これはSf9細胞についてのグラハムおよびヴァン デル エブ(1973年)のトランスフェクションプロトコールの修正法である。
種々のヒトおよびニワトリ細胞系のトランスフェクションのために10μgのpRSV−VP3、pCMV−VP3、pRSV−trまたはpRSV−tr DNAを25μlのMilli−Q水中に再懸濁し、260μlのTBS緩衝液と混合した。10mg/ml DEAEデキストラン15μlをDNA混合物に添加し、室温で30分間、インキュベートした。
細胞は、テーブル遠心分離器中で1500rpmで遠心分離された。培地を、5mlTBS緩衝液で置換し、そして細胞を注意深く再懸濁した。細胞をペレット状にし、TBS緩衝液を除去した。細胞ペレットを注意深く300のDEAE デキストラン/DNA混合物中に再懸濁し、そして室温で30分間インキュベートした。25%DMSO/TBS 0.5mlを添加し、そして懸濁液を室温で3分間インキュベートした。5mlのTBSを添加し、そして細胞をテーブル遠心分離器中で1500rpmで遠心分離した。上澄み液が除かれ、そして5mlの組織培養液が添加された。細胞を再懸濁し、遠心分離し、5mlの組織培養培地に入れて、37℃−5%CO2でインキュベートした。
1.3 組換え CAV バキュロウイルスの選択
細胞外バキュロウイルスを含む上澄み液をニュートラルレッド(ブラウンおよびフォールカー、1977年)およびX−gal(ブラウン等、1991年)を用いてプラークアッセイで分析した。lacZ陰性プラークを、ミクロタイタ皿中Sf9細胞の単層に接種した。感染の5日後、上澄み液を収穫し、そして4℃で貯蔵した。細胞溶解液を32PでラベルしたpIC−20H/CAV−EcoRL DNAをプローブとしてドットスロット ハイブリダイゼーションアッセイで分析した。
Sf9細胞の単層に、ラベルされたCAV DNA プローブと強くハイブリダイズした細胞溶解物の上澄み液を接種した。感染の2日後、細胞を3Hロイシンでラベルした。タンパク質は、蛍光法で可視化された14%ポリアクリルアミド(PPA)SDSゲル(レムリ、1970年)上で分離され、そして特異組換えCAVタンパク質の存在およびβ−ガラクトシダーゼタンパク質の不存在について試験された。
1.4 粗CAVタンパク質調製物の合成
感染されたSf9の細胞中、期待されたCAVタンパク質を発現した組換えCAVバキュロウイルスをサマーおよびスミス(1983年)に記載された方法に従って、すくい上げた。単層状のSf9細胞を細胞あたり約5−プラーク形成単位(pfu)の感染度(moi)を有するバキュロウイルスの1つの型で感染した。2種または3種の違ったCAV組換えバキュロウイルスの共感染は、細胞あたり10pfuの各々の組換えCAVバキュロウイルスのmoiを有するSf9の細胞単層の上で実施された。感染の3日後、感染されたSf9細胞を収穫した。粗細胞溶解物をPBS緩衝液に懸濁した。
実施例2
2.1 ニワトリをCAV−特異的タンパク質により免疫化
生後6週間のニワトリのグループに、1種またはそれ以上の組換えCAVバキュロウイルスで感染された106または108Sf9細胞の完全なフロイントアジュバント中で乳化された粗溶解物を腹腔内および皮下注射した。コントロールとして8匹の動物グループに完全なフロイントアジュバントに乳化したPBS緩衝液を注射し、免疫化実験を行った。免疫化の後、異なった日に血液を採取し、そして血清を分析してCAVに対する中和抗体を調べた。
2.2 母性動物のCAVに対する免疫化
各々16雌鳥からなる4つのグループに、同時にVP1,VP2およびVP3組換えバキュロウイルスで、またはVP1およびVP2組換えバキュロウイルスで、またはVP1およびVP2組換えバキュロウイルスで、VP1およびVP3組換えバキュロウイルスで、またはVP2およびVP3組換えバキュロウイルスで感染した2×107Sf9細胞の粗溶解物を注射した。細胞溶解物は、完全なフロイントアジュバントの等体積に乳化した。コントロールとして、16匹の雌鳥のグループに完全なフロイントアジュバント中、PBS緩衝液を注射した。これらの溶解物またはPBS緩衝液を注射した雌鳥の卵の卵黄物質をクロロホルムで抽出し、そして中和抗体の存在を分析した。
実施例3
3.1 CAVタンパク質に特異的なモノクロナール抗体の製造と同定
モノクロナール抗体CVI−CAV−85.1は、不完全なフロイントアジュバントを注入したMDCC−MSB1細胞をマウスの腹腔内に注射することにより得られた。最後に、免疫化したマウスの脾臓細胞をP3×63−Ag8.653骨髄腫細胞に融合した(ノテボーン等,1991年)。
CAV抗原に対する他のモノクロナール抗体は、3種のCAV組換えバキュロイウルスで感染したSf9細胞の粗抽出物を4BALB/Cマウスの脾臓に注射することにより得られた。免疫化したマウスの血清を免疫化の後、CAVに対する中和抗体の有無について7週間試験した。免疫化マウスの脾臓細胞をP3×63−Ag8.653骨髄腫細胞に融合した。CAV抗原に対する抗体を次の異なった方法で試験した:血清中和試験;精製したCAVおよびCAV組換えバキュロウイルスで感染したSf9の細胞の粗溶解物に基づくELISA法;CAV感染MDCC−MSB1またはCAV組換えバキュロウイルスで感染されたSf9細胞についての免疫蛍光法;CAV組換えバキュロウイルスで感染されたSf9細胞の粗溶解物のウェスタンブロット法;およびCAV感染ニワトリの胸腺分室(coupe)のイムノペルオキシダーゼ染色法。
実施例4
4.1 試験管内中和試験
粗Sf9細胞溶解物またはPBS緩衝液を注射したニワトリおよびマウスの血清を1:2または1:4に希釈し、そして2倍連続希釈した。希釈された血清を1時間104〜105TC1D50CAV−Cux−1でインキュベートした(フォン ビューロ等,1983年;フォン ビューロ等,1985年)。マレック病ウイルスで軽質転換されたT細胞系MDCC−MSB1の約100,000細胞を希釈血清およびウイルスのこの混合物で感染させた。コントロールとして、陽性CAV抗血清および非病原性ニワトリに由来する陰性血清で中和されたCAVでMDCC−MSB1細胞を感染した。
4.2 CAV誘発実験
免疫化された雌鳥の5つのグループの有精卵を孵化した。1日目にヒナに105.5TC1D50CAV−Cux−1を筋肉注射した。感染6日後および14日後に、グループあたり5匹のヒナを解剖した。胸腺を肉眼でおよび免疫組織学的に検査した。またヘパリン血を採取し、そして血液細胞をウイルス再単離アッセイで検査した。感染14日後にヘマトクリットを決定するために全ての動物からヘパリン血を採取した。
実施例5
5.1 免疫組織および免疫蛍光
冷凍した胸腺分室と骨髄を作成し、ジュリセン等(1988年)に記載されているようにCAV−特異的モノクロナール抗体でイムノペルオキシダーゼ染色するのに用いた。
細胞を80%アセトンで固定し、CAV−特異的モノクロナール抗体およびフルオロセインイソチオシアネートでコンジュゲートしたヤギ抗−マウスIgCを用いる免疫蛍光試験に使用した。
5.2 血液試料中のCAVの検出
CAV感染されたヒナの血液試料をPBSで3回洗浄し、1mlとした。得られた細胞懸濁液20μlを105MDCC−MSB1細胞に添加した。CAV−特異的細胞病原性効果が見られるまで、MDCC−MSB1細胞を4〜5日毎に10倍希釈し、新鮮な培地に移した。10回継代培養の後、細胞病原性効果が見られなければ、ウイルス単離は陰性とみなされた。継代培養の回数は、感染ヒナドリの血液中に存在する感染性CAVの量の目安である。
結果と考察
組換え転移ベクタの作製
CAVゲノムは、部分的にまたは完全に互いが重なり合う3つの大きなオープンリーディングフレームを含む。異なったリーディングフレームで開始コドンを用いてCAVゲノムは3つの特異なタンパク質をコードする。CAVタンパク質のコード配列を別々にバキュロウイルス転移ベクタpAcYM1にクローンした(VP1,図1;VP2,図2;VP3,図3)。VP3リーディングフレームはVP2リーディングフレーム内に完全に入るので、VP2の発現の際、VPが明らかにより少ない程度であるが合成される。転移ベクタpAcYM1は、ポリヘドリンのコード配列を欠く。ポリヘドリンプロモータは、その内にポリヘドリン遺伝子の開始コドンのA−末端およびポリアデニル化シグナルを含む3′−非コード配列を含有する。ポリヘドリン配列の両側に挟むようにウイルス配列がある。転移ベクタは、細菌中での増殖のための原核配列を含む(マツウラ等,1987年)。
プラスミドpEP−51.6(ノテボーン等,1992年a)は、791位〜3219位CAV DNA配列を含む。CAV DNA挿入部は、62bp5′−および117bp3′非コードDNA配列によって挟まれたVP1タンパク質の完全なコード領域を含む。プラスミドpEP−51.6を部分的にHindIIIで切断し、それからEcoRIで完全に切断し、そして粘着末端をクレノウポリメラーゼを用いて平滑にした。1.5kbCAV DNA断片が単離された。プラスミドpAcYM1をBamHIで直線化し、粘着末端をクレノウポリメラーゼで平滑にし、最後にアルカリホスファターゼ(CIP)で処理した。1.53kbCAV DNA断片を直線化されたpAcYM1 DNAに結合した。pAcYM1 DNA中のVP1の方向は、制限酵素分析により決定された。最終的な構築物pAcVP1を図4に示す。
プラスミドpEP−24.0(ノテボーン等,発表日不詳)は、354位〜1508位(ノテボーンおよびデ ボア,1990年)のCAV DNA配列を持つ1.15kbBamHI DNA断片を含む。このCAV DNA断片は、26bp5′−および484bp3′非コードDNA配列で挟まれたVP2のコード領域を含む。VP2の開始コドンの106bp下流、別のリーディングフレームにVP3の開始コドンおよびVP3のための他のコード配列が見いだされる。プラスミドpEP−24.0をBamHIで処理し、1.15kb DNA断片を単離し、BamHIで直線化しかつCIP−処理した9.3kbpAcYM1プラスミドに結合した。最終DNA構築物pAcVP2は、制限酵素で同定された。これを図4に示す。
プラスミドpEP−13.3(ノテボーン等,発表日不詳)は、427位〜868位CAV DNA配列(ノテボーンおよびデ ボア,1990年)を持つ0.46KbBamHI−EcoRI DNA断片を含む。CAV DNA断片は、VP3のコード領域、すなわち58bp5′−および25bp3′非コードDNA配列を含む。プラスミドpEP−13.3を制限酵素BamHIおよびEcoRIで切断し、そして0.46kbBamHI−EcoRI断片を単離した。転移ベクタpAcYM1 DNAをBamHIで直線化し、CIPで処理し、そして9.3Kb断片を単離した。2つの合成DNAオリゴマ 5′−GATCCAACCCGGGTTG−3′および5′−AATTCAACCCGGGTTG−3′を互いに対合(ハイブリダイズ)し、そしてともにBamHI−EcoRI DNAリンカを形成した。DNAリンカを0.46BamHI−EcoRIおよび9.3kbBamHI DNA断片に結合した。最終構築物pAc−VP3を制限酵素消化により分析した。これを図4に示す。
組換えCAVバキュロウイルスの作製
3種の組換えCAV転移ベクタの各々をSf9細胞中、組換えバキュロウイルスAcRP23−lacZ DNAと一緒に、個別的にトランスフェクトした。トランスフェクションは裸のバキュロウイルスDNAおよび転移ベクタDNAで起こった。このバキュロウイルスゲノムは、ポリヘドリンプロモータの制御のもとポリヘドリン遺伝子の代わりにlacZ遺伝子を含む。相同(ホモロガス)組換えの後、lacZ遺伝子の代わりに、そしてポリヘドリン遺伝子のプロモータの制御下、3種のCAV遺伝子のひとつを常に導入したバキュロウイルスが得られた。CAV遺伝子を正しく導入したバキュロウイルスは、もはやlacZ遺伝子を含まない。まず第1に、バキュロウイルスで感染した昆虫細胞のプラーク中で、組換えCAVウイルスにβ−ガラクトシダーゼ活性がないことを同定した。さらに、バキュロウイルスゲノム中へのCAV DNA配列の組み込みをハイブリダイゼーション試験で、CAV−特異的DNAプローブを用いて決定した。
Sf9細胞中、CAVタンパク質の発現
組換えCAVで感染されたSf9細胞中での特定のCAVタンパク質の発現は、3Hロイシンでのタンパク質ラベリングおよびPAA−SDSゲル電気泳動を用いて分析された。
CAVタンパク質VP1は、計算分子量51.6kDaを有する(ノテボーンおよびデ ボア,1990年)。組換えVP1バキュロウイルスで感染された昆虫細胞の溶解物は、バキュロウイルス性および細胞産生物の他に52kDaのタンパク質を含む。52kbaのタンパク質は、バキュロウイルスAcRP23−lacZで感染された昆虫細胞の溶解物および非感染の細胞中には存在しない。VP1のコード配列を試験管内で発現すると、結果として52kDaのタンパク質が得られた(ノテボーンおよびデ ボア,1992年)。ウサギ網状赤血球溶解物中で合成されたVP1および昆虫細胞中で合成されたVP1が同一の分子量を有するので、VP1は、おそらくグリコシル化されていない。
VP2をコードするが、VP3のコード配列の全ても含む遺伝子を試験管内系で翻訳すると、30および28kDaの特定のCAVタンパク質そして少量の16kDaタンパク質産生物が産生された。VP3をコードするオープンリーディングフレームのみを試験管内系で翻訳すると、しかしながら16kDaのタンパク質のみが産生された。感染された昆虫細胞中で、組換えVP2バキュロウイルスによりVP2を発現すると、約28kDaおよび30kDaの特定の産物が産生された。組換えlacZバキュロウイルスで感染されたSf9細胞は、これらのCAV特異的タンパク質を含まない。16kDaのCAV特異的産生物は、非常に少量でのみ例証されることができた。これらのデータは、VP2バキュロウイルスがタンパク質VP2を強く発現するが、VP3を少程度発現することを示す。その可能な説明は、バキュロウイルスゲノム上にある遺伝子内で閉じ込められた開始コドンが非常に非効率的に用いられるということである。
感染された昆虫細胞中で、合成された組換えVP3バキュロウイルスは、16kDaの主生成物と分子量約21,000および12,000〜14,000を有する幾つかのタンパク質を少量、産生した。免疫蛍光アッセイで、CAV特異的モノクロナール抗体CVI−CAV−85.1は、VP3を発現するSf9細胞と特異的に反応する。このモノクロナール抗体は、VP3組換えバキュロウイルスで感染された、放射性同位体でラベルしたSf9細胞の溶解物から分子量16,000を有するタンパク質のみを特異的に沈殿させた。ペプスカン(pepscan)分析(ガイセン等,1984年)において、モノクロナール構体CVI−CAV−85.1のエピトープはVP3のN末端に局在化されていた。ペプスカン分析を図5に示す。
組換えCAVタンパク質で免疫化されたニワトリでの中和抗体の誘発
ニワトリ貧血症の場合、中和抗体が保護と適切に関連があることが確認されている。ニワトリに中和抗体を誘発するCAVタンパク質または幾つかのCAVタンパク質は、こうしてサブユニットワクチンの基礎を形成する。
まず第1に、本発明者らは、どのCAVタンパク質がCAVに対して抗体を誘発し、ニワトリで中和可能か検査した。生後約6週間の8匹のニワトリを1グループにして、完全なフロイントアジュバントに乳化した組換えCAV感染細胞106または108の溶解物を注射した。コントロールとして8匹のニワトリの1グループに完全なフロイントアジュバントに乳化したPBS緩衝液を注射した。免疫化前および免疫化、2、4および6週間後、血液試料を採取した。完全なフロイントアジュバント中、PBSを注射したコントロール群の動物のどれもCAVに対する中和抗体を産生しなかった(表1)。組換えVP2または組換えVP3バキュロウイルスで感染された106または108昆虫細胞の溶解物を注射したニワトリもCAVに対して中和抗体を産生しなかった。組換えVP1バキュロウイルス昆虫細胞で感染された溶解物を注射されたニワトリのうち3匹のニワトリが、そして108感染細胞の投与量を注射されたニワトリのうち2匹のニワトリが1:8〜1:32の範囲の低い力価を呈した。
3種の組換えCAVタンパク質を別々にニワトリに注射すると、全くあるいはほんのわずかしかCAVに対する中和抗体を誘発しないと結論される。
続いて、本発明者らは3種の組換えCAVタンパク質の組み合わせがニワトリで中和抗体を誘発することができるかどうか研究した。この目的のために、Sf9細胞を3種の組換えCAVバキュロウイルスで同時に感染させた。こうして組換えVP1+VP2+VP3を含む感染された106または108細胞の粗溶解物が調製された。生後6〜8週間の8匹のニワトリをグループに分け、完全なフロイントアジュバントに乳化した溶解物を注射した。コントロールとして、8匹のニワトリのグループに完全なフロイントアジュバント中に乳化したPBS緩衝液を注射した。免疫化5週間後、106感染細胞の溶解物で免疫化した8匹のニワトリは、全て32〜256の間の中和抗体力価を持つことが見いだされた。ところが108細胞で免疫化した8匹の動物中の7匹は16〜512の間の中和抗体の力価を持っていた(表2a)。免疫化7週間後、両方のグループの全ての動物がCAVに対する中和抗体力価を呈することが見いだされた。PBS緩衝液を注射されたニワトリのグループは、CAVに対する中和免疫応答を示さないことが見いだされた。
CAVに対する中和抗体の誘発のためには、3種のCAVタンパク質が昆虫細胞の中で同時に合成されることが本当に必要か? この質問に答えるために、Sf9細胞をVP1,VP2およびVP3組換えバキュロウイルスで別々に感染させた。それから、粗細胞溶解物を組み合わせ、フロイントアジュバントと混合しそして8匹のニワトリのグループに注射した。コントロール調製物として、全て3種のCAVタンパク質を同時に合成したSf9細胞の粗溶解物を用いた。両方の調製物を完全なフロイントアジュバント中に乳化し、各々8匹のニワトリからなる別々のグループに注射した。
3種のCAVタンパク質が別々に合成されたSf9細胞の粗溶解物を注射されたグループのニワトリの血清は、CAVに対する中和抗体を全く含まないか、またはほんの少しのみしか含まないことが判った。しかしながら、3種のCAVタンパク質を一緒に合成したSf9細胞の粗溶解物を注射されたコントロールグループの動物は、期待されたように中和免疫応答を示すことが見いだされた。PBS緩衝液を注射された動物は、陰性であることが判った。
免疫化された母性動物の卵の中の中和抗体
上記の免疫実験から、Sf9細胞中、一緒に発現された3種の組換えCAVタンパク質がCAVに対する中和抗体を誘発したことが示された。次の実験で、2種のCAVタンパク質の組み合わせもまた中和抗体を誘発できるかどうか調べた。ここでは、免疫化された母性動物の卵黄中の抗体を測定した。
生後33週間の16匹のニワトリを4つのグループに分け、組換えCAVバキュロウイルスの違った組み合わせで同時に感染されたSf9細胞の粗溶解物を注射した。VP1+VP2+VP3かVP1+VP2のいずれかを含む調製物は、ほとんどの動物で、それらの卵に明らかに認識されうる中和構体を誘発した(表3)。VP1+VP3か、VP2+VP3のいずれかを含む調製物を注射されたニワトリの卵は、卵黄に明らかな中和抗体を含まないことが判った。検査したニワトリの1匹の卵黄が低い力価の中和抗体を含むことが見いだされただけであった。PBS緩衝液を注射された16匹のニワトリのコントロールグループの卵には、中和抗体が見つからなかった。組換えCAVタンパク質を用いる上記の実験のデータから、CAV感染に対する中和抗体を誘発するにはVP1+VP2がともに必要でありかつ充分であることが示される。しかしながら、VP1+VP2調製物中の少量のVP3も除外できない。
免疫化されたニワトリのヒナでのCAV挑戦に対する保護
母体抗体がCAV感染によって引き起こされる臨床学的症状から若いヒナを保護する。本発明者らは、特定の組換えCAVタンパク質で免疫化したどのグループのニワトリのヒナがCAV挑戦に対して保護されるかを研究した。ここで、ウイルスを単離し、そして胸腺の萎縮、ヘマトクリットの減少および死亡率の増大というCAVに特徴的な臨床学的症状を観察した。
生後23日と35日の間のヒナをグループに分け、高い投与量のCAVで挑戦した。感染の6日後、PBS緩衝液を注射された母性動物を持つ解剖された5匹の動物には全て肉眼で判る胸腺の減少が見いだされた。組換えVP2+VP3を注射された母性動物のヒナの場合、5匹の動物中、4匹に小さい胸腺があった。しかしながら、3種の組換えCAVタンパク質を一緒に注射された母性動物の5匹のヒナは、解剖されると全て正常な胸腺を有することが判った。VP1+VP2で処理された母性動物のヒナのグループでは、調べた5匹の動物のうち、1匹のみが減少した胸腺を有することが見いだされた(表4)。感染の14日後、グループあたり5匹の動物を解剖した。組換えVP2+VP3またはPBS緩衝液で免疫化した母性動物の全てのヒナは、胸腺萎縮を患った。3種の組換えCAVタンパク質を一緒に注射した動物のグループの検査したヒナは全て正常な胸腺を有していた。組換えVP1+VP2を注射した動物の調べたヒナのうち1匹のみが減少した胸腺を有していた(表4)。組換えVP2およびVP3を注射した母性動物のヒナについて記載されているように(コシュ,未発表結果)、組換えVP1およびVP3を注射した母性動物のヒナが減少した胸腺を有することが別の実験でも示された。感染14日後、全てのCAV感染されたヒナのヘマトクリットを決定した。27%のヘマトクリットが貧血症の限度として選択された。PBS緩衝液を注射した母性動物のヒナは、全て7〜19%内の値の非常に減少したヘマトクリットを持つことが判った。組換えVP2+VP3を注射した母性動物のヒナは、平均的にわずかばかり高いヘマトクリットを有する。これらのグループでは、1匹の動物のみが27より大きいヘマトクリットを有していた。別の実験から、組換えVP1およびVP3を注射した母性動物のヒナは減少したヘマトクリットを有していたことが示された(コシュ,未発表結果)。VP1,VP2およびVP3を含む調製物を注射した動物のヒナで調べた35匹のうち、1匹の動物のみがはずれたヘマトクリットを持っていた。ところが、VP1+VP2のグループの中では、29匹の調べた動物のうち、2匹が27%以下のヘマトクリットを有した。
組換えVP2およびVP3を注射した母性動物のヒナについて50.9%の高い死亡率が、そしてPBSを注射したグループでは48.3%の死亡率が観察された。組換えVP1+VP2+VP3を注射した母性動物のヒナのグループでは、死亡率は9%であり、VP1+VP2グループでは15.4%であった。しかし、動物のほとんどは、挑戦後5日以内に死亡した。CAV感染による死亡は、一般に後で起こる。この理由から、本発明者らは、表6で挑戦後、14日目以前と14日目以降の死亡率を区別した。14日目以前の死亡は、しばしば非特異的であり、なかんずく注射の結果である。14日目以降の死亡率は、VP1+VP2+VP3に対する母体抗体のある動物のグループでは、7%であり、VP1+VP2に対する母体抗体のグループでは0%、VP2+VP3に対する母体抗体のグループでは27.4%、そしてコントロールグループでは20.7%である。VP2+VP3グループでは、8匹の動物が、おそらく貧血症によるヒナの劣った条件の結果としてヘマトクリットを決定するために血液試料を採取した後、死亡した。PBSグループでは、血液採取中、2匹の動物が死亡した。これらの全ての動物は、明らかに減少した胸腺を持っていた。
CAV感染されたヒナのウイルス血症は、血液細胞のウイルス単離を実施することにより検査した。グループあたり5匹の動物のヘパリン血液試料を挑戦後、6日および14日目に採取した。VP2+VP3またはPBSを注射し、そして現実的にCAV感染に対して保護されていなかった母性動物のヒナは、感染6日後および14日後に比較的高いウイルス力価を含有していることが判った。感染の6日後、VP1+VP2+VP3またはVP1+VP2を注射した動物は、前記のヒナより明らかに低いウイルス力価を含有することが判った。感染の14日後、VP1+VP2+VP3を注射した動物のヒナのグループのみが他の3つのグループより明らかに低いウイルス力価を持っていた。
母性動物中で中和抗体を誘発する実験結果によって、組換えCAVタンパク質VP1およびVP2が中和免疫応答を誘発するのに非常に重要であることが示される。感染実験は、組換えCAVタンパク質VP3がVP1+VP2で得られる効果に加えて補完的な保護を与えることを示す。
CAVに対するモノクロナール抗体の製造と同定
CAVに対するモノクロナール抗体を製造するために、VP1,VP2およびVP3組換えバキュロウイルスで共感染されたSf9細胞の粗溶解物をマウスに注射した。全部でCAV抗原に対するモノクロナール抗体を産生する9の異なったハイブリドーマ細胞系が得られた。
バキュロウイルス発現系で製造されたCAV抗原のウエスタンブロットによって、モノクロナール抗体111.1,111.2,111.4,112.1,112.2,120.1および120.2がVP2に対して強く指向しており、そしてモノクロナール抗体111.3および120.3がVP3に対して強く指向していることが示された。VP2と強く反応するモノクロナール抗体は、全てVP3と弱い交差反応を示す。逆に、VP3に対するモノクロナール抗体は、VP2と弱い交差反応を示す。
ハイブリドーマ製造のために用いた免疫化マウスの血清がCAVに対する中和活性を有するにもかかわらず、得られたモノクロナール抗体がいずれもCAVに対する中和活性を有しないことが血清中和試験によって示された。
ペプスカン分析(ゲイセン等,1984年)で、モノクロナール抗体111.2のエピトープはVP2の中央に局在化していた(図6)。モノクロナール抗体111.3は、VP3のN末端のエピトープ(図7)、すなわちモノクロナール抗体CVI−CAV−85.1(図5)によって認識されるVP3エピトープの傍らに、指向することが見いだされた。
VP2およびVP3に対するモノクロナール抗体がCAV感染されたMDCC−MSB1細胞中で、特定の構造を認識することが免疫蛍光法によって示された。CAV抗原に対するモノクロナール抗体のいずれも非感染のMDCC−MSB1細胞と反応しなかった。CAV感染細胞中で、VP2特異的モノクロナール抗体はVP3特異的モノクロナール抗体よりも他の構造を認識する。
ニワトリ細胞でのVP3の発現によるアポプトシスの誘発
ジュリセン等は、CAVが感染された胸腺細胞でアポプトシスを起こすことを示した。本発明者らは、CAVタンパク質のうちの1つ、特にVP3が単独でニワトリT細胞中、アポプトシスを起こすことが可能がどうか研究した。
VP3のコード配列を発現ベクトルpRSV−20Hにクローンした。427位−868位のCAV DNA配列(ノテボーン等,1991年)を持つ0.46kb BamHI−EcoRI断片をプラスミドpEP−13.3から単離した。CAV DNA断片は、VP3のコード配列そしてさらに58bp5′および25bp3′−を挟む配列を含む。ベクタpRSV−H20をBg1IIで直線化し、CIPで処理し、そして4.3kb断片を単離した。2つの合成DNAオリゴマ5′−GATCCAACCCGGGTTG−3′および5′−AATTCAACCCGGGTTG−3′をハイブリダイズし、そして2本鎖BamHI−EcoRIリンカを形成した。BamHI−EcoRI DNAリンカおよび0.46kb BamHI−EcoRI DNA断片を4.3kb Bg1II DNA断片に結合した。最終構築物pRSV−VP3は、ラウス肉腫ウイルスプロモータ制御のもとでのVP3のコード配列を含んでいた。そして制限酵素分析によって確認された(図8a,ノテボーン等,1993年)。
MDCC−MSB1細胞をDEAEデキストラン方法を用いてpRSV−VP3のDNAでトランスフェクトした。トランスフェクションの42時間後、細胞を固定し、そしてモノクロナール抗体CVI−CAV−85.1で染色して、VP3の発現について分析した。細胞をさらに、無傷の核のDNAを非常に強く染色するが、アポプトシスされた核のDNAを弱く染色するヨウ化プロピジウム(propidium iodide)で染色した(テルフォード等,1992年)。トランスフェクトされた細胞の90%以上で、ヨウ化プロピジウムで染色された核の中に微顆粒状のVP3が分配されて含まれていた。感染の2日後、VP3を発現する細胞の40%は、ヨウ化プロピジウムで弱く染色される核を含むことが見いだされ、そしてVP3は集合体(団粒)として存在した。感染3日目およびその後で、VP3含有細胞の90%以上は、VP3集合体およびヨウ化プロピジウムで弱く染色されたDNAを含むことが見いだされた(図9)。トランスフェクションの3日後、VP3でトランスフェクトされた細胞のDNAは、アポプトシスに特徴的なオリゴヌクレオソマール ラダー パターン(oligonucleosomal ladder pattern)を示した。
トランスフェクト細胞中に観察されたVP3分布は、CAV感染されたMDCC−MSB1細胞のそれとよく対応する。感染後、初期(1〜1.5日後)には、VP3は核に微顆粒状に分布され、細胞DNAはこの段階では無傷である。感染の後期(約3日後)に、VP3は核中で集合体を形成する(コシュ,発表日不詳)。CAV感染された細胞のDNAは断片化されている(ジュリセン等,1992年)。
本発明者らの結論は、VP3それ自身MDCC−MSB1細胞中、CAV特異的アポプトシスを誘発できるということである。単核細胞系LSCC−HD11中で、VP3をコードするpRSV−VP3を発現させても、これらの細胞でアポプトシスを引き起こした。
MDCC−MSB1細胞中でのVP2タンパク質の発現は、また細胞DNAに損傷を起こす。VP2をコードするDNAでMDCC−MSB1細胞を感染した3日後、トランスフェクトされた細胞の20%が、そして感染5日後、細胞の約半分が、核がヨウ化プロピジウムで弱く染色される。この理由から、VP2もまたVP3より程度が少ないが、CAV特異的細胞死の誘発に関与しているようである。
MDCC−MSB1細胞中でのアポプトシスの誘発について末端を切り取った(トランケート)VP3の影響
VP3は、鎖長121アミノ酸からなるタンパク質で、2つのプロリンが豊富な片、疎水性領域および2つの弱い正の荷電部分を含む(図8b)。正の荷電領域は、おそらく核局在化シグナルおよび/またはDNA−結合領域である(ノテボーン等,1987年,ラマクリシュナン,1993年)。
本発明者らは、VP3の基本C末端がVP3のアポプトシス活性に関与しているかどうか研究した。この目的のために、VP3コード配列のC末端で11コドンを取り除いて、末端が切り取られたVP3生成物を製造した。プラスミドpEP−VP3を制限酵素BamHIおよびHindIIIで切断し、そして0.38kb BamHI−HindIII DNAを単離した。2つの合成DNAオリゴマ5′−AGCTTGATTACCACTACTCCCTGAG−3′および5′−TCGACTCAGGGAGTAGTGGTAATCA−3′をハイブリダイズし、そして2本鎖HindIII−SalI DNAリンカを形成した。プラスミドpRSV−H20をBglIIおよびSalIで切断し、アルカリフォスファターゼで処理し、そして4.3kb DNA断片を単離した。HindIII−SalI DNAリンカおよび0.38kb BamHI−HindIII断片を4.3kb BglII−SalI断片の中で結合した。RSVプロモータの制御のもと、末端の切り取られたVP3タンパク質のコード配列を含む最終構築物を制限酵素および配列分析によって分析した(図8a)。
MDCC−MSB1細胞を一過的にpRSV−t−DNAでトランスフェクトし、そしてトランスフェクションの後、異なった時期にモノクロナールCVI−CAV−85.1およびヨウ化プロピジウムで染色した。トランスフェクション42時間後、末端を切り取られたVP3を発現する細胞は、ほとんどその核に微顆粒状VP3を含んでいることを免疫蛍光が示した。細胞DNAは、ヨウ化プロピジウムで強く染色された。トランスフェクションの3日後でも、まだ末端を切り取られたVP3を発現する細胞の80%がヨウ化プロピジウムで強く染色された核を持っていた(図9)。pRSV−trでトランスフェクションの3日後、MDCC−MSB1細胞から単離されたDNAは、pRSV−VP3でトランスフェクトされたMDCC−MSB1細胞から単離されたDNAより分解しないことが判った。末端を切り取られたVP3を発現する細胞のヨウ化プロピジウム陽性核の割合は、トランスフェクション後、5日目で約50%にまで緩やかに減少した。末端を切り取られたVP3を含みそしてヨウ化プロピジウムで弱く染色された細胞のほとんどは、顆粒状VP3分布を有していた。単一の細胞のみがVP3集合体を含んでいた。MDCC−MSB1細胞中での末端を切り取られたVP3の発現では、野生型VP3の発現よりもかなり効率悪く細胞死が誘発された。VP3変異体は、野生型VP3よりも少なくしか集合体を形成できないことも注目できる。
ヒト腫瘍細胞中でのVP3発現によるアポプトシスの誘発
ヒト細胞でVP3を発現するために、発現ベクタpRSV−VP3(図8a)およびpCMV−VP3を用いた。VP3のコード配列を、シトメガロウイルス(CMV)の強力プロモータとその近傍に初期(early)遺伝子を含む発現ベクタにクローンした(ボスハート等,1985年)。427位〜868位のCAV DNA配列を有する0.46BamHI断片(ノテボーン等,1991年)をプラスミドpAc−VP3から単離した(図4)。ベクタpCMV−neoをBamHIで直線化し、CIPで処理し、そして7.5kb断片を単離した。0.46BamHI DNA断片を7.5BamHI DNA断片に結合した。最終構築物pCMV−VP3中のCMVプロモータに関して、VP3コード配列の正しい方向は制限酵素分析を用いて決定した(図10)。
ヒト細胞中、端を切り取ったVP3を発現するために、端を切り取ったVP3をコードするプラスミドpRSV−trの0.46kbXhoI−SalI断片をクレノウポリメラーゼと処理して平滑断端を与えそして単離した。pCMV−neoベクタをBamHIで直線化し、平滑断端を与え、そしてCIPで処理して脱リン酸化した。0.46kb平滑断端DNA断片を7.5平滑断端DNA断片に結合した。構築物pCMV−trはCMVプロモータの制御のもと、端の切り取られたVP3のコード配列を含む(図10)。
まず第1に、VP3を3つのヒト造血腫瘍細胞系KG−1,DOHH−2およびK562そして不死化した細胞系Jobo−0中で発現した。細胞系KG−1およびK562は、ヒト骨髄球性白血病の異なった患者に(コフラーおよびコルディ,1980年)そしてDOHH−2系は
の患者に由来する。Jobo−0細胞をエプスタイン、バールウイルス(ランデゲント,未公表結果)で不死化した。4つのヒト細胞系をpRSV−VP3(KG−1)のDNAまたはpCMV−VP3(DOHH−2,K562およびJobo−1)のDNAでトランスフェクトした。細胞を固定化し、そしてモノクロナールCVI−CAV−85.1で染色することによりVP3発現を、ならびにヨウ化プロピジウムで染色することによりアポプトシスの誘発を分析した。トランスフェクション後、すぐにVP3陽性細胞でヨウ化プロピジウムで染色された核中に微顆粒状VP3の分布が観察され、そしてプロピジウムで染色されなかった核中にVP3集合体を含む核が観察された。ヨウ化プロピジウムで染色されずVP3集合体を含む核を有するVP3陽性細胞の割合は、4つの異なった造血細胞系について、トランスフェクションの5日後で75〜95%の間の範囲にあることが判った(図11a)。続いてK562細胞を、C末端が切り取られたVP3を発現するプラスミドpCMV−trのDNAでトランスフェクトした。K562細胞中で末端が切り取られたVP3を発現すると、野生型VP3より細胞死の誘発がより効率的ではなかった。
本発明者らの結論は、ヒト造血腫瘍細胞系でVP3の発現は、アポプトシスの特異的な誘発をもたらすということである。ヒト乳腫瘍細胞系MCF−7(リップマン等,1980年)中、VP3を発現しても、アポプトシスの誘発の結果となった(ノテボーン等,未発表結果)。
機能的p53を含まない(ヒト)腫瘍および腫瘍細胞系は化学療法剤および放射線治療による細胞死の誘発に対して感受性がないかまたは少ないと、文献には記載されている(ロー等,1993年)。特定の抗腫溶剤によるアポプトシスの誘発において、腫瘍サプレサー遺伝子p53が媒介体として働く。本発明者らは、p53を持たないかまたは変位体p53を持つヒト細胞中で、VP3がアポプトシスを誘発できるかどうか検査した。VP3をプラスミドpCMV−VP3を用いるDEAE−デキストラントランスフェクションによりヒト骨肉腫細胞中で発現した。骨肉腫由来SaoS−2細胞はp53を合成できない。そしてSaoS−2/Ala143細胞は、変異した、したがって機能的でないp53を発現する。正コントロールとして野生型p53を含むU2−OS細胞系を用いた(ディラ等,1990年)。p53-(SaoS−2およびSaoS−2/Ala143)であるからp53+(U2−OS)である細胞中で、VP3は比較できる程度にアポプトシスを誘発できることが図12aの結果から示される。トランスフェクションの6日後、VP3陽性細胞のほとんどは消滅している。末端の切り取られたVP3の発現は、SaoS−2細胞で、ずっと効率悪くアポプトシスを誘発した(図12b)。本発明者らの結論は、腫瘍サプレサー遺伝子p53を含むかまたは含まないヒト腫瘍細胞中でVP3がアポプトシスを特異的に誘発できるということである。
図面の説明
図1は、ニワトリ貧血症ウイルスのVP1タンパク質のDNA配列およびアミノ酸配列を表す。CAV DNA配列の順番は、オランダ国特許9002008に記載されている。
図2は、ニワトリ貧血症ウイルスのVP2タンパク質のDNA配列およびアミノ酸配列を表す。CAV DNA配列の順番は、オランダ国特許9002008に記載されている。
図3は、ニワトリ貧血症ウイルスのVP3タンパク質のDNA配列およびアミノ酸配列を表す。CAV DNA配列の順番は、オランダ国特許9002008に記載されている。
図4は、3種のCAV組換え転移ベクタpAc−VP1,pAc−VP2およびpAc−VP3の図式的表示である。
図5は、VP3由来のペプチド(12−mers)を有するモノクロナール抗体CV1−CAV−85.1のペプスキャン分析を表す。CV1−CAV−85.1がそれに対して指向する核配列PSTVFRは、VPアミノ酸配列の12位〜17位である(ノテボーン等,1991年)。
図6は、VP2由来のペプチド(12−mers)を有するモノクロナール抗体111.2のペプスキャン分析を表す。モノクロナール111.2は、VP2アミノ酸配列の109位〜116位であるエピトープGLEDRSTQを指向する(ノテボーン等,1991年)。ペプチド番号1〜140で得られた結果のみが示されている
図7は、VP3由来のペプチド(12−mers)を有するモノクロナール抗体111.3のペプスキャン分析を表す。モノクロナール111.3は、VP3アミノ酸配列の19位〜23位であるエピトープPTSSRを指向する。
図8パネルAは、2種の発現ベクタpRSV−VP3およびpRSV−trの図式的表示である。パネルBは、CAVタンパク質VP3のアミノ酸配列を表す。プロリン残基はイタリック体で印刷され、基本アミノ酸は太字で印刷されている。発現ベクタ中、コドンが取り除かれている11のC末端アミノ酸には下線が施されている。
図9は、VP3または末端が切り取られたVP3のアポプトシス効果の速度論(kinetics)を表す。MDCC−MSB1細胞をプラスミドpRSV−VP3(0)またはpRSV−trでトランスフェクトし、固定しそしてトランスフェクション後、異なったときにモノクロナール抗体CV1−CAV−85.1で染色した。通常、ヨウ化プロピジウムで染色される、免疫蛍光を呈す細胞の百分率が示されている。一試験あたり、VP3または末端の切り取られたVP3を発現した少なくとも100細胞が数えられた。
図10は、発現ベクタpCMV−VP3およびpCMV−trの図式的表示である。
図11は、ヒト造血(腫瘍)細胞に対するVP3のアポプトシス効果の速度論を表す。KG1細胞系をプラスミドpRSV−VP3でトランスフェクトし、そして細胞系DOHH−2,K562およびJobo−0をプラスミドpCMV−VP3でトランスフェクトした。ヨウ化プロピジウムで弱く染色される核を有するVP3陽性細胞、すなわち消滅細胞の百分率が示されている。一試験あたり少なくとも200細胞を数えた。
図12は、ヒト骨肉腫細胞系に対するVP3のアポプトシス効果の速度論を表す。細胞系Saos−2,Saos−2/Ala143およびU2−OSの細胞をプラスミドpCMV−VP3でトランスフェクトした。ヨウ化プロピジウムで弱く染色する核を有するVP3陽性細胞、すなわち消滅細胞の百分率が示されている。一試験あたり少なくとも500細胞を数えた。
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