JP3940676B2 - 日本脳炎ウイルスに対するキメラtヘルパー細胞−b細胞ペプチドワクチン - Google Patents
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Description
本発明は、日本脳炎ウイルスに対するワクチンとしてのキメラTヘルパー細胞−B細胞ペプチドに関する。
昆虫がもたらすウイルス疾病の中でも、日本脳炎およびテング熱は、南東アジアの全領域に亘ってよく知られている。そのエンベロープ糖タンパク質は、赤血球凝集および中和という重要な生物学的特性に関連すると思われる、少なくとも5種の決定基を含んでいる。エンベロープ糖タンパク質は、ウイルスの付着を担うため、感染に関与する。日本脳炎に対する現存のワクチンは、主としてウイルスのエンベロープ糖タンパク質からなる、感染マウス脳から調製された不活化ウイルスワクチンを精製したものである。12〜18ヶ月後に引き続き追加免疫がなされる、マウス脳由来の不活化精製ワクチンの3回の注射は、中和性抗体の誘発によって判断されるような、効果的な免疫化を付与することができる。マウス脳ワクチンはまた、インド株に対する中和抗体を与える。このワクチンの効能は、3回の投与がなされた場合にのみ示される。
マウス脳に由来する不活化精製ワクチンの場合、注射可能なワクチンを3回投与しなければならない。日本国で製造されたワクチンを用いる試験が、インド国タミルナデュ(Tamil Nadu)の南アルコット(South Arcot)地域で行われた。全部で113人の学生中、72%が抗体応答を示し、そして、抗体応答者は、1年後のビケン(Biken)日本脳炎ワクチンの追加投与後において、87.8%まで増加した。学生の約20%のみが、1回目のワクチン投与後の1年間、抗体の持続を示した[Mohan,Rao CVR,Risbud,AR,Dandawate,CN,Umarani,UB,Ayachit,VM,Rodrigues,FMおよびPavri,KM(1993)、「インド国タミルナデュの南アルコット地域の学生群における日本脳炎ワクチンに対する血清学的応答」、J.Med.Res..97,53−59]。株変異の問題およびナカヤマ(Nakayama)に基づき不活化されたワクチンにより提供される防護の問題は、既に知られている。
本発明の課題は、ヒトおよび動物におけるフラビウイルスに対する安全で効果的なワクチンを提供することにある。本発明の種々の別の目的および利点は、下記説明から明白になるものと見なされる。
本発明によれば、日本脳炎ウイルス感染に対するヒトおよび動物用のワクチン組成物が提供される。このワクチン組成物はキメラ合成ペプチドを含有し、このキメラペプチドは、日本脳炎ウイルスエンベロープ糖タンパク質のアミノ酸Egp 149−SENHGHYSAQVGASQ−163、およびEgp 427−GSIGGVEFNSIGKAVHQVFG−445からなるエンベロープ糖タンパク質から選択される。このワクチンにおいて、キメラタンパク質は、日本脳炎ウイルス感染に対する防護的免疫を誘発させるのに充分な量で存在させる。
更に他の態様において、本発明はまた、日本脳炎ウイルスのエンベロープ糖タンパク質からの中和抗体誘発ペプチド配列を含有する、日本脳炎ウイルス感染に対するヒトおよび動物用のワクチン組成物に関する。当該配列は、アミノ酸46−PTLDVRMINIEA−55、266−EYSSSVKLTSG−272である。
他の態様において、本発明はまた、日本脳炎ウイルス感染に対する防護的免疫を誘発させることができる、キメラTヘルパーB細胞ペプチドを生成する上記ペプチドの組合せに関する。
ワクチン開発に有用であることができる独特の配列に到達するために、別の関連フラボウイルス、すなわちMNV、MVEV、DENVおよびYFVからのアミノ酸配列をタンパク質データバンクからダウンロードし、CLUSTALプログラムを用い、多重配列決定を行った。同様に、少数の日本脳炎ウイルス株からのアミノ酸配列を理解するために、多重配列決定をまた行った。
この多重配列決定は、CLUSTALプログラムを用いて行い、その結果を図1および図2に示した。
1.149−SENHGNYSAQVGASQ−163
2.40−TLDVRMINIEA−50
3.270−IVVEYSSSVKLTS−282。
これらの配列は、異なる日本脳炎ウイルス株内で保存されていた(図2)。このことは、領域40−50、155−163および270−290が、日本脳炎ウイルスにとって特有であることを意味する。従って、エンベロープ糖タンパク質からのこれらのペプチドに対して誘発された抗体は、中和抗体であるという、非常に大きな可能性を持つ。ここで、日本脳炎ウイルスナカヤマ(NAKAYAMA)株のアミノ酸配列とバンクラ(Bankura)株のアミノ酸配列との間に殆ど相違点が存在しないことに留意されるべきである。
これらのペプチドは、標準的固体相合成方法によって合成された。この合成は、開裂によりペプチド酸を生成するノバシン(Novasyn)PA500樹脂(Novabiochem Ltd.英国)上で、FMOC(9−フルオレニルメトキシカルボニル)アミノ酸ペンタフルオロフェニル(O PFP)エステルを用いて行われた。遊離アミノ基を検出するための固体相において、遊離末端アミノ基検出用のカプリング反応着色試験の定性的監視によって短鎖置換ペプチドを排除するため、アミノ酸のカプリングの完了を厳密に監視した。カプリングはまた、固体相において、ジメチルホルムアミド中の20%ピペリジン溶液によって脱保護処理中に放出されるFMCC基を290nmで監視することによって検査した。これらのペプチドは当該配列により指定される適当なスカベンジャーを用い、トリフルオロ酢酸(TFA)によって樹脂から分離した。これらのペプチドをスーパードライジエチルエーテル中で沈殿させた。このエーテル沈殿させたペプチドをHPLCにより精製し、ピークを採取した。純度は、逆相18カラムにおいて0.1%TFA含有水中の80%アセトニトリルの線状勾配溶出下にペプチドのシングルピーク溶出を評価することによって検出した。精製されたペプチドは凍結乾燥させ、−20で保存した。
相違する免疫学的性質を有する抗日本脳炎ウイルスモノクローナル抗体のパネル。インド株に対するモノクローナル抗体を使用する日本脳炎ウイルスエンベロープタンパク質のエピトープマッピングは、NIVで開発された。これらのモノクロナール抗体を、これらのペプチドの抗原性を証明するために使用した。
この研究の目的は、モノクローナル抗体(MAb)により認識されるエピトープを決定することにあり、またエピトープとして最適のペプチド長さおよび配列を見出すことにあった。これはまた、存在する場合、抗体結合にかかわる構造的要件を明白にするものと見なされる。これらモノクローナル抗体(MAb)は、日本脳炎ウイルス特異性で赤血球凝集阻害(HI)が陽性であるHs−1、Hs−2、Hs−3を包含していた[インド株に対するモノクローナル抗体を用いる日本脳炎ウイルスエンベロープタンパク質のエピトープマッピング(Epitope mapping of Japanese encephalitis virus envelope protein using monoclonal antibodies against an Indian strain)、J.Gen Virol.69,2714−7]。
ELISAウエル(Nunc Immulon II)を、炭酸ナトリウム緩衝液(0.05M、pH9.8)中の精製日本脳炎ウイルス抗原で、一夜かけてコートした(10g/ウエル)。次いで、これらのウエルをPBS(0.01M ホスフェート、0.15M NaCl、pH7.2)中の1%ウシ血清アルブミン(BSA)によりブロックした。PBSの1%卵アルブミンで稀釈した抗体を100μl添加し、次いで37℃で60分間にわたりインキュベートした。0.1%ツイーン20含有PBSにより洗浄した後、結合した抗体をヤギ抗マウスIg−わさびペルオキシダーゼ結合抗体(Sigma、米国)で検出した。色の発現を、発色団としてH2O2およびO−フェニルジアミン(OPD)を用いて行った。このOD値を492nmで追跡した(Cecilia等による、1988)。日本脳炎ウイルスに対する抗体応答が、抗ペプチド抗体血清について試験された。これら全試験において、PBS対照マウスからの血清および卵アルブミン免疫マウスからの血清を、陰性対照として使用した。ポリクローナル免疫AFを陽性対照として使用し、未免疫マウスからの腹膜AFを、陰性対照として使用した。モノクロナール抗体を用いる試験において、SP2/0接種マウスから得られたAFを、陰性対照として使用した。
ペプチド40−TLDVRMINIEASQ−52および149−SENHGNYSAQVGASQA−163を合成し、精製し、次いで担体分子に結合させた。これらの実験に用いられた担体分子は、卵アルブミン(OA)であった。ペプチドを、HEPES緩衝液(50Mm、pH8.5)中に10mg/mlの濃度で溶解し、撹拌し続けた。撹拌しながら、等量の無水シトラコン酸溶液(水中10mg/ml)をゆっくりと添加した。この反応中、pHは8〜9に維持した。この反応混合物を、室温で1時間にわたりインキュベートした。ペプチドを1mg/mlの濃度に稀釈した。EDC(3−ジメチルアミノプロピル−3−エチルカルボジイミド)を、10mg/mlの最終濃度でそれに添加した。pHは8.8に維持した。室温で5分間にわたりインキュベートした後、等量の卵アルブミンを1:20(担体:ペプチド)のモル比で添加した。この反応混合物を室温で4時間にわたりインキュベートし、次いで酢酸ナトリウム(pH4.2)により最終濃度を100mMとした。1時間のインキュベート後、この溶液を酢酸ナトリウム(pH4.2)に対して透析し、次いで12時間かけてPBS 12リッターに対して4回液を変えながら透析した。このペプチド−タンパク質接合体を凍結乾燥し、0℃で保存した。
155−163 YSAQVGASQ
151−163 NHENYSAQVGASQ
149−163 SENHGNYSAQVGASQ
155−167 YSAQVGASQAAKF
151−167 NHGNYSAQVGASQAAKF
免疫応答におけるTヘルパーの重要性はよく知られている。B細胞の発生および免疫応答の成熟の過程において、B細胞は、特定の局所的なコグネイトシグナルおよびT細胞が引き起こす細胞−細胞接触を要する。両親媒性を予測する方法の組合せを使用して、I−AおよびI−E結合モチーフを有する配列およびhelix preferersとともに、テトラマーおよびペンタマーモチーフが日本脳炎ウイルスの全部のタンパク質について予測された。Thエピトープの予測は、Margalit等により開発されたAMPHIプログラムにより予測される両親媒性螺旋部位を含むEPIPLOTを用いて行った(Margalit,H.、Sponge,J.L.、Cornette,J.L.、Cease,K.B.、DeLisi,C.およびBerzofsky,J.A.(1987)、「一次配列からの免疫優性ヘルパーT細胞抗原性部位の予測」(Prediction of immunodominant helper T cell antigenic site from the primary sequence)、J.Immunology,138,2213−2229)。
図4は、日本脳炎ウイルス免疫脾臓細胞のTヘルパーペプチドによる刺激を示している。
JE Egp 346−HVLGRLTTVN−355
JE M 17−EAWLDSTKAT−26
JE NS1 297−SVRTTTDSGKLITD−310
JE NS1 156−EDFGFGITSTRV−167
JE NS1 404−TDLARYVVL−412
JE Egp 439−SIGGVFNSIGKAVHQ−455
T細胞エピトープは、T細胞を刺激する能力を付与ものとして、エンベロープ糖タンパク質から得、我々の実験室で予め検査された[Kutubuddin,M.、Kolaskar,AS.、Galande,S.、Gore,MM.、Ghosh,SN.、Banerjee,K.(1991)、「日本脳炎西ナイルウイルスおよびテング熱ウイルスのエンベロープ(E)糖タンパク質中のヘルパーT細胞エピトープの認識」、Mol.Immunol.28,149−54]。それとともに、縦列にTヘルパーおよびB細胞エピトープの両方を有する合成ペプチドを作製することが決定された。共直線的に合成されたペプチドは下記のとおりであった:
NH2−SENHGNYSAQVGASQGSIGGVFNSIGKAVH
QVFG−COOH
B細胞エピトープ 149−SENHGNYSAQVGASQ−163
T細胞エピトープ 429−SIGGVFNSIGKAVHQVFG−445
このペプチドは、上記と同様にFMOCアミノ酸を使用する固体相合成法を用い共直線的に単一ペプチドとして合成された。
単一ピークとして採取される精製ペプチドを、凍結乾燥し、免疫化のために使用した。この免疫化は、同系および異系である相違する種の成熟マウス(n=8)で行った。同種種は、BALB/C(H−2d)およびC3H(H=2k)であり、他方、異種種は、SWISS/アルビノであった。免疫に用いられた抗原は、キメラペプチド、B細胞ペプチド、市販日本脳炎ウイルスワクチン(Central Resesrch Institute,Kasauliから入手)およびPBS(偽薬)であった。この免疫化は種々のスケジュールで行った。
中和試験は、プラーク減少試験によって行った。抗キメラペプチド血清を培地中で1:50に稀釈した。この稀釈血清50μlおよび48プラーク形成単位を含有する等量のウイルスプールを混合し、次いで37℃で1時間にわたりインキュベートした。24個のウエル内に形成したブタ安定腎臓細胞に、このウイルス抗体混合物を添加した。1時間の吸着後、カルボキシメチルセルロースで覆い、プレートを3日間にわたりインキュベートした。プラーク抑制パーセンテージを、抗体を用いない場合のウイルスプラーク数を用いて計算した。図6は、抗ペプチド血清のウイルス中和効果を示している。この図から見られるように、C3Hマウスにおいて、キメラペプチドに対して生成された抗体のみが日本脳炎ウイルスを中和することができる。
これらのペプチドは、有望なワクチン候補であることから、免疫されたマウスを、このウイルスの攻撃を阻止するそれらの能力について評価した。致死量の日本脳炎ウイルスを、YeolekarおよびBanerjeeによる方法(1996)に従い投与した[Yeolekar,LRおよびBanerjee,K.(1996)、「実験動物における日本脳炎ウイルスの免疫刺激性複合体の免疫原性」、Acta Virological,40,245−250]。キメラペプチド免疫マウスに、日本脳炎ウイルス懸濁液0.1mlを腹腔内接種し、次いで直ちに、1%デンプン溶液0.03mlを脳内経路で接種した。マウスは、接種後の21日間にわたり観察した。図7に示されている生存曲線によれば、当該キメラペプチドにより免疫化されたC3Hマウスは、ウイルス攻撃に耐えることができることを見ることができる。その他の種のマウス(BALB/cまたはSWISS)は、ウイルスを中和することができず、またこれらのマウスはウイルス挑戦に対し耐えることはできなかった。
本明細書に記載のデータは、日本脳炎ウイルスの致死的攻撃からマウスを防護することができることを明白に示している。これらのデータはまた、ペプチドエピトープ149−SENHGNYSAQVGASQAAKF−167に加えて、B細胞エピトープ39−PTLDVRMINI−48および269−AIVVEYSSSVKLT−281もまた、日本脳炎ウイルスに対する中和性抗体を誘発させることができ、従って特異であることを示している。
Claims (3)
- 日本脳炎ウイルスのEgp39−PTLDVRMINI−48、Egp149−SENHGNYSAQVGASQ−163、Egp149−SENHGNYSAQVGASQAAKF−167、Egp155−YSAQVGASQ−163、Egp151−HGNYSAQVGASQ−163、Egp155−YSAQVGASQAAKF−167、Egp151−NHGNYSAQVGASQAAKF−167、および269−AIVVEYSSSVKLT−281からなる群から選択されるペプチドの少なくとも1つと、
日本脳炎ウイルスのEgp 346−HVLGRLTTVN−355、M 17−EAWLDSTKAT−26、NSI 297−SVRTTTDSGKLITD−310、NSI 156−EDFGFGITSTRV−167、NSI 404−TDLARYVVL−412、Egp 429−SIGGVFNSIGKAVHQVF−445及びEgp 439−SIGGVFNSIGKAVHQ−455からなる群から選択されるペプチドの少なくとも1つと
を含有する、キメラペプチド。 - 日本脳炎ウイルスのEgp149−SENHGNYSAQVGASQ−163のペプチドと、日本脳炎ウイルスのEgp 429−SIGGVFNSIGKAVHQVF−445とを含有する、請求項1に記載のキメラペプチド。
- 請求項1又は2に記載のキメラペプチドを含む、日本脳炎ウイルス感染に対する、ヒトおよび動物用ワクチン組成物。
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