JP4658475B2 - 骨疾患治療用の抗原アレイ - Google Patents
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Description
アミノ酸リンカー:本明細書で使用されるように、本明細書内の「アミノ酸リンカー」は、単なる「リンカー」という用語も同様に、抗原または抗原決定基を第2の結着部位に会合させ、またはより好ましくは第2の結着部位をすでに含みまたは含有し、典型的な場合は、必ずしも必要ではないが、1つのアミノ酸残基として、好ましくはシステイン残基として含みまたは含有する。しかし本明細書で使用する「アミノ酸リンカー」という用語は、アミノ酸残基からなるアミノ酸リンカーが本発明の好ましい実施形態であったとしても、そのようなアミノ酸リンカーがアミノ酸残基のみからなることを示唆するものではない。アミノ酸リンカーのアミノ酸残基は、天然に生ずるアミノ酸または当技術分野で知られている非天然のアミノ酸、全L型または全D型、あるいはこれらの混合物からなることが好ましい。しかし、スルフヒドリル基またはシステイン残基を有する分子を含むアミノ酸リンカーも、本発明に包含される。そのような分子は、C1〜C6アルキル、シクロアルキル(C5、C6)、アリール、またはヘテロアリール部分を含むことが好ましい。しかしアミノ酸リンカーの他、好ましくはC1〜C6アルキル、シクロアルキル(C5、C6)、アリール、またはヘテロアリール部分を含んで任意のアミノ酸に欠けるリンカーも、本発明の範囲内に包含すべきである。抗原または抗原決定基あるいは任意選択の第2の結着部位とアミノ酸リンカーとの会合は、少なくとも1つの共有結合によることが好ましく、少なくとも1つのペプチド結合によることがより好ましい。
開示される発明は、動物の、RANKLタンパク質、RANKL断片またはRANKLペプチドに対する免疫応答を高めるための、組成物および方法を提供する。本発明の組成物は、(a)少なくとも1つの第1の結着部位を有するコア粒子と、(b)少なくとも1つの第2の結着部位を有する少なくとも1つの抗原または抗原決定基とを含み、あるいはこれらからなり、前記抗原または抗原決定基は、RANKLタンパク質、RANKL断片またはRANKLペプチドであり、前記第2の結着部位は、(i)前記抗原または抗原決定基との天然でない結着部位、(ii)前記抗原または抗原決定基との天然の結着部位からなる群から選択され、前記第2の結着部位は前記第1の結着部位と会合可能であり、前記抗原または抗原決定基と前記コア粒子とは、前記会合により相互に作用して、規則的で反復性の抗原アレイを形成する。より詳細には、本発明の組成物は、ウイルス様粒子と少なくとも1つの抗原または抗原決定基とを含みあるいはこれらからなり、抗原または抗原決定基は、RANKLタンパク質、RANKL断片またはRANKLペプチドであり、少なくとも1つの抗原または抗原決定基は、規則的で反復性の抗原VLPアレイが形成されるようにウイルス様粒子に結合する。さらに本発明によれば、とりわけ、骨吸収を特徴とする骨疾患を治療しかつ/または予防的に阻止するために、そのような組成物を医者が都合よく構成することが可能である。
プラスミドの構成体および変異コートタンパク質のクローニング
pQβ―240の構成体
プラスミドpQβ10(Kozlovska,TM他、遺伝子(Gene)137:133〜137)を、pQβ−240の構成体用の初期プラスミドとして使用した。逆PCRによって、変異Lys13→Argを引き起こした。逆プライマーは、逆向き尾−尾結合方向:
5’−GGTAACATCGGTCGAGATGGAAAACAAACTCTGGTCC−3’、および
5’−GGACCAGAGTTTGTTTTCCATCTCGACCGATGTTACC−3’
に設計した。第1のPCRの生成物を、第2のPCR反応用の鋳型として使用したが、その場合、上流プライマー
5’−AGCTCGCCCGGGGATCCTCTAG−3’、および下流プライマー
5’−CGATGCATTTCATCCTTAGTTATCAATACGCTGGGTTCAG−3’
を使用した。第2のPCRの生成物を、XbaIおよびMph1103Iで消化し、pQβ10発現ベクターにクローニングし、これを同じ制限酵素によって切断した。PCR反応は、PCRキット試薬を用い、製造業者のプロトコルに従って行った(MBI Fermentas、Vilnius、リトアニア)。
得られたアミノ酸配列(配列番号23):
AKLETVTLGNIGRDGKQTLVLNPRGVNPTNGVASLSQAGAVPALEKRVTVSVSQPSRNRKNYKVQVKIQNPTACTANGSCDPSVTRQKYADVTFSFTQYSTDEERAFVRTELAALLASPLLIDAIDQLNPAY
プラスミドpQβ10を、pQβ−243の構成体用の初期プラスミドとして使用した。逆PCRによって、変異Asn10→Lysを引き起こした。逆プライマーは、逆向き尾−尾結合方向:
5’−GGCAAAATTAGAGACTGTTACTTTAGGTAAGATCGG−3’、および
5’−CCGATCTTACCTAAAGTAACAGTCTCTAATTTTGCC−3’
で設計した。第1のPCRの生成物を、第2のPCR反応用の鋳型として使用したが、その場合、上流プライマー
5’−AGCTCGCCCGGGGATCCTCTAG−3’、および下流プライマー
5’−CGATGCATTTCATCCTTAGTTATCAATACGCTGGGTTCAG−3’
を使用した。第2のPCRの生成物を、XbaIおよびMph1103Iで消化し、pQβ10発現ベクターにクローニングし、これを同じ制限酵素によって切断した。PCR反応は、PCRキット試薬を用い、製造業者のプロトコルに従って行った(MBI Fermentas、Vilnius、リトアニア)。
得られたアミノ酸配列(配列番号24):
AKLETVTLGKIGKDGKQTLVLNPRGVNPTNGVASLSQAGAVPALEKRVTVSVSQPSRNRKNYKVQVKIQNPTACTANGSCDPSVTRQKYADVTFSFTQYSTDEERAFVRTELAALLASPLLIDAIDQLNPAY
プラスミドpQβ240を、pQβ−250の構成体用の初期プラスミドとして使用した。部位特異的突然変異誘発によって、変異Lys2→Argを引き起こした。変異PCR断片を合成するために、上流プライマー
5’−GGCCATGGCACGACTCGAGACTGTTACTTTAGG−3’、および下流プライマー
5’−GATTTAGGTGACACTATAG−3’
を使用し、これを、独自の制限部位NcoIおよびHindIIIでpQβ−185発現ベクターに導入した。PCR反応は、PCRキット試薬を用い、製造業者のプロトコルに従って行った(MBI Fermentas、Vilnius、リトアニア)。
得られたアミノ酸配列(配列番号25):
ARLETVTLGNIGRDGKQTLVLNPRGVNPTNGVASLSQAGAVPALEKRVTVSVSQPSRNRKNYKVQVKIQNPTACTANGSCDPSVTRQKYADVTFSFTQYSTDEERAFVRTELAALLASPLLIDAIDQLNPAY
プラスミドpQβ10を、pQβ−251の構成体用の初期プラスミドとして使用した。逆PCRによって、変異Lys16→Argを引き起こした。逆プライマーは、逆向き尾−尾結合方向:
5’−GATGGACGTCAAACTCTGGTCCTCAATCCGCGTGGGG−3’、および
5’−CCCCACGCGGATTGAGGACCAGAGTTTGACGTCCATC−3’
で設計した。第1のPCRの生成物を、第2のPCR反応用の鋳型として使用したが、その場合、上流プライマー
5’−AGCTCGCCCGGGGATCCTCTAG−3’、および下流プライマー
5’−CGATGCATTTCATCCTTAGTTATCAATACGCTGGGTTCAG−3’
を使用した。第2のPCRの生成物を、XbaIおよびMph1103Iで消化し、pQβ10発現ベクターにクローニングし、これを同じ制限酵素によって切断した。PCR反応は、PCRキット試薬を用い、製造業者のプロトコルに従って行った(MBI Fermentas、Vilnius、リトアニア)。
プラスミドpQβ−251を、pQβ−259の構成体用の初期プラスミドとして使用した。部位特異的突然変異誘発によって、変異Lys2→Argを引き起こした。上流プライマー
5’−GGCCATGGCACGACTCGAGACTGTTACTTTAGG−3’、および下流プライマー
5’−GATTTAGGTGACACTATAG−3’
を、変異PCR断片の合成に使用し、これを、独自の制限部位NcolおよびHindIIIでpQβ−185発現ベクターに導入した。PCR反応は、PCRキット試薬を用い、製造業者のプロトコルに従って行った(MBI Fermentas、Vilnius、リトアニア)。
得られたアミノ酸配列(配列番号27):
AKLETVTLGNIGKDGKQTLVLNPRGVNPTNGVASLSQAGAVPALEKRVTVSVSQPSRNRKNYKVQVKIQNPTACTANGSCDPSVTRQKYADVTFSFTQYSTDEERAFVRTELAALLASPLLIDAIDQLNPAY
発現
E.coli JM109を、Qβコートタンパク質発現プラスミドで形質転換した。20μg/mlのアンピシリンを含有するLB液体培地5mlを、Qβコートタンパク質発現プラスミドで形質転換したクローンと共にインキュベートした。接種培養物を、振盪せずに、37℃で16〜24時間インキュベートした。調製された接種材料を、引き続き20μg/mlのアンピシリンを含有する新鮮なLB培地100〜300mlに入れて1:100に希釈し、振盪せずに37℃で一晩インキュベートした。得られた第2の接種材料を、フラスコ内で、1%カザミノ酸および0.2%グルコースを含有するM9培地に入れ、1:50に希釈し、これを振盪せずに37℃で一晩インキュベートした。
精製手順用の溶液および緩衝液
1.Lysis緩衝液LB
50mM Tris−HCl pH8.0
5mM EDTA 0.1%、トリトンX100、および新たに調製したPMSFを、濃度ml当たり5マイクログラム含む。
リゾチームおよびDNAseなし。
2.SAS
飽和硫酸アンモニウム水溶液
3.緩衝液NET
20mM Tris−HCl、pH7.8
5mM EDTAおよび150mM NaClを含む。
4.PEG
ポリエチレングリコール6000の40%(w/v)NET溶液。
凍結細胞を、LBに2ml/g細胞で再懸濁した。溶液を氷上で冷却するために1分の間隔を空けて、混合物を15分間22kHで5回超音波処理した。次いでJanecki K60ローターを使用して、溶解産物を1時間、14000rpmで遠心分離した。下記の遠心分離工程は、他に特に示さない限り、すべて同じローターを使用して行った。上清を4℃で貯蔵し、細胞破壊片は、LBで2回洗浄した。遠心分離後、溶解産物の上清と洗浄画分を溜めた。
飽和硫酸アンモニウム溶液を1滴ずつ、撹拌しながら、上述の溜めた溶解産物に添加した。SASの体積を、全体積の5分の1になるように調節して、飽和度が20%になるようにした。溶液を一晩放置し、翌日14000rpmで20分間遠心分離した。ペレットを少量の20%硫酸アンモニウムで洗浄し、再び遠心分離した。得られた上清を溜め、SASを1滴ずつ添加して、飽和度40%にした。溶液を一晩放置し、翌日14000rpmで20分間遠心分離した。得られたペレットをNET緩衝液に溶解した。
NET緩衝液に再度溶解したカプシドまたはVLPタンパク質を、セファロースCL−4Bカラムに導入した。クロマトグラフィー中、3つのピークが溶出された。最初の1つは主に、膜および膜断片を含有し、回収しなかった。カプシドは2番目のピークに含有され、3番目のピークはその他のE.coliタンパク質を含有していた。
上記得られたピーク画分を溜め、滅菌水に対して広範にわたり透析し、凍結乾燥して貯蔵した。
細胞(E.coli JM 109、プラスミドpQβ−240で形質転換された)をLBに再懸濁し、15分間、5回超音波処理し、13000rpmで1時間遠心分離した。上清を、さらにプロセッシングされるまで4℃で貯蔵し、細胞破壊片は、LB 9mlで2回洗浄し、最後に、LBに溶かした0.7M尿素9mlで洗浄した。すべての上清を溜め、セファロースCL−4Bカラムに導入した。溜めたピーク画分を、硫酸アンモニウムで沈殿させ、遠心分離した。次いで再溶解したタンパク質をセファロース2Bカラムでさらに精製し、最後にセファロース6Bカラムで精製した。最後にカプシドのピークを、水に対して広範にわたり透析し、上述のように凍結乾燥した。コートタンパク質とカプシドとの組織体を、電子顕微鏡によって確認した。
細胞(E.coli RR1)をLBに再懸濁し、一般的手順で述べたように処理した。セファロースCL−4Bカラムで、タンパク質を、連続した2回のゲルろ過工程により精製し、最後にセファロースCL−2Bカラムで精製した。ピーク画分を溜め、上述のように凍結乾燥した。コートタンパク質がカプシドに組み込まれた組織体を、電子顕微鏡によって確認した。
細胞(E.coli JM109、pQβ−250で形質転換した)をLBに再懸濁し、上述のように処理した。タンパク質を、セファロースCL−4Bカラムでゲルろ過により精製し、最後にセファロースCL−2Bカラムで精製し、上述のように凍結乾燥した。コートタンパク質がカプシドに組み込まれた組織体を、電子顕微鏡によって確認した。
細胞(E.coli JM109、pQβ−259で形質転換した)をLBに再懸濁し、超音波処理した。細胞破壊片をLB 10mlで1回洗浄し、2回目は、LBに溶かした0.7M尿素10mlで洗浄した。タンパク質を、セファロースCL−4Bカラムで、2回のゲルろ過クロマトグラフィー工程により精製した。タンパク質を、上述のように透析し凍結乾燥した。コートタンパク質がカプシドに組み込まれた組織体を、電子顕微鏡によって確認した。
HBcAgのc/e1エピトープ(残基72〜88)を、B型肝炎ウイルスカプシド(HBcAg)の表面の先端領域に位置付けた。この領域の一部(プロリン79およびアラニン80)を、ペプチドGly−Gly−Lys−Gly−Gly(HBcAg−Lys構成体)で遺伝的に置き換えた。導入されたリジン残基は、その側鎖に反応性アミノ基を含有するが、これは、HBcAg粒子と遊離システイン基を含有する任意の抗原との分子間化学架橋に使用することができる。
プライマー配列:
EcoRIHBcAg(s):
(5’−CCGGAATTCATGGACATTGACCCTTATAAAG−3’);
Lys−HBcAg(as):
(5’−CCTAGAGCCACCTTTGCCACCATCTTCTAAATTAGTACCCACCCAGGTAGC−3’);
Lys−HBcAg(s):
(5’−GAAGATGGTGGCAAAGGTGGCTCTAGGGACCTAGTAGTCAGTTATGTC−3’);
HBcAg(1〜149)Hind(as):
(5’−CGCGTCCCAAGCTTCTAAACAACAGTAGTCTCCGGAAG−3’)
E.coli株K802またはJM109を、pKK−HBcAg−Lysで形質転換した。一晩培養した細菌1mlを使用して、100μg/mlアンピリシンLB培地100mlに接種した。この培養物を、600nmでODが約0.8に達するまで、37度で4時間成長増殖させた。IPTGを添加することにより、HBcAg−Lysの合成の誘発を行って、最終濃度を1mMにした。誘発後、細菌をさらに、37℃で4時間振盪した。細菌を、5000×gで15分間遠心分離することにより収集した。ペレットを−80℃で凍結した。ペレットを解凍し、200μg/mlリゾチームおよび10μlのベンゾナーゼ(Merck)が補われた細菌溶解緩衝液(10mM Na2HPO4、pH7.0、30mM NaCl、0.25%Tween−20、10mM EDTA)に再懸濁した。細胞を室温で30分間インキュベートし、超音波によって破壊した。pKK−HBcAg−Lys発現プラスミドまたは対照プラスミドを収容するE.coli細胞を使用して、IPTGでHBcAg−Lys発現を誘発させた。IPTGを添加する前に、pKK−HBcAg−Lysプラスミドを持つ細菌培養物と、対照プラスミドを持つ培養物からサンプルを取り出した。IPTGを添加してから4時間後、pKK−HBcAg−Lysを含有する培養物と対照培養物からサンプルを再び取り出した。タンパク質の発現を、SDS−PAGEによってモニターした後、クーマシー染色を行った。
配列番号77の48および107に対応する位置でシステイン残基に欠けておりかつ挿入されたリジン残基を含有する、本明細書ではHBcAg−lys−2cys−Mutと呼ぶ肝炎コア抗原(HBcAg)を、以下の方法を使用して構成した。
プライマー1:EcoRIHBcAg(s)
CCGGAATTCATGGACATTGACCCTTATAAAG
プライマー2:48as
GTGCAGTATGGTGAGGTGAGGAATGCTCAGGAGACTC
プライマー3:48s
GSGTCTCCTGAGCATTCCTCACCTCACCATACTGCAC
プライマー4:107as
CTTCCAAAAGTGAGGGAAGAAATGTGAAACCAC
プライマー5:HBcAg149hind−as
CGCGTCCCAAGCTTCTAAACAACAGTAGTCTCCGGAAGCGTTGATAG
プライマー6:107s
GTGGTTTCACATTTCTTCCCTCACTTTTGGAAG
実施例2で述べたように、肝炎コア抗原(HBcAg)1−185を変性させた。c/e1エピトープ(残基72〜88)領域の一部(プロリン79およびアラニン80)を、ペプチドGly−Gly−Lys−Gly−Glyで遺伝的に置き換えた(HBcAg1−185−Lys構成体)。導入されたリジン残基は、その側鎖に反応性アミノ基を含有し、これをHBcAg粒子と遊離システイン基を含有する任意の抗原との分子間化学架橋に使用することができる。PCR法および従来のクローニング技法を使用して、HBcAg1−185−Lys遺伝子を調製した。
プライマー1:EcoRIHBcAg(s)(実施例2参照)
プライマー2:Lys−HBcAg(as)(実施例2参照)
断片2:
プライマー3:Lys−HBcAg(s)(実施例2参照)
プライマー4:HBcAgwtHindIII
CGCGTCCCAAGCTTCTAACATTGAGATTCCCGAGATTG
組織体:
プライマー1:EcoRIHBcAg(s)(実施例2参照)
プライマー2:HBcAgwtHindIIII
HBcAg1−185の残基79よび80を、配列VNLTWSRASGのエピトープCεH3で置換した。CεH3配列は、ヒトIgEのH鎖の第3定常ドメインの配列から得られる。組織体PCR法を使用して、エピトープをHBcAg1−185配列に挿入した。最初のPCR工程では、ATCCクローンpEco63由来のHBcAg1−185遺伝子であってプライマーHBcAg−wt EcoRI fwdおよびHBcAg−wt HindIII revで増幅したものを、2つの個別の反応で鋳型として使用して、CεH3配列をコードする配列要素を含有した2つの断片を増幅した。次いでこれら2つの断片を、第2のPCR工程で、組織体PCR反応により組織化した。
プライマー配列:
CεH3fwd:
5’GTT AAC TTG ACC TGG TCT CGT GCT TCT GGT GCA TCC AGG GAT CTA GTA GTC 3’
V N L T W S R A S G A80 S R D L V V86
CεH3rev:
5’ACC AGA AGC ACG AGA CCA GGT CAA GTT AAC ATC TTC CAA ATT ATT ACC CAC 3’
D78 E L N N G V72
HBcAg−wt EcoRI fwd:
5’CCGgaattcATGGACATTGACCCTTATAAAG
HBcAg−wt HindIIIrev:
5’CGCGTCCCaagcttCTAACATTGAGATTCCCGAGATTG
HBcAg1〜185の残基79および80を、配列SIKIPSSHのRANKLペプチドエピトープで置換する。実施例6と同じ手法を使用して、2つの重なるプライマーを設計し、組織体PCRで融合タンパク質を構成する。PCR産物をpKK223.3ベクターにクローニングし、E.coli K802で発現させる。実施例3で述べたようにキメラVLPを発現させ精製する。
QβA1遺伝子の5’末端にアニールしているプライマーと、A1遺伝子の3’末端にアニールしており配列SIKIPSSHのRANKLペプチドエピトープをコードする配列要素をさらに含んでいるプライマーとを、pQβ10とのPCR反応で鋳型として使用する。PCR産物をpQβ10にクローニングし(Kozlovska T.M.他、遺伝子(Gene)137:133〜37(1993))、実施例1で述べたようにキメラVLPを発現させ精製する。
配列SIKIPSSHのRANKLペプチドエピトープの配列をコードし、Bsp119I適合末端およびインフレーム挿入を可能にする追加のヌクレオチドを含有する相補的プライマーを、標準的な分子生物学的技法によって、pFrd8ベクターのBsp119I部位に挿入する(Pushko,P.他、Prot.Eng.6:883〜91(1993))。あるいは、Bsp119Iで消化した後にpFrd8ベクターのオーバーハングをクレノウで埋め込み、RANKLタンパク質、RANKL断片、またはRANKLペプチドの配列をコードするオリゴヌクレオチドとインフレームクローニング用の追加のヌクレオチドとを、クレノウ処理の後にpFrd8にライゲートする。正しい配向での挿入物によるクローンは、配列決定により分析する。E.coli JM109またはE.coli K802におけるキメラ融合タンパク質の発現および精製は、セファロースCL−4BまたはセファクリルS−400(Pharmacia)を使用して行うクロマトグラフィーの工程以外、Pushko,P.他、Prot.Eng.6:883〜91(1993)に記載されているように行う。実施例1のQβに関して述べた手順と同様に、細胞溶解産物を硫酸アンモニウムで沈殿させ、連続2段階のゲルろ過精製工程で精製する。
pOGS8111のNheI部位に適合する末端を持つ、配列SIKIPSSHのRANKLペプチドエピトープをコードする2つの相補的なオリゴヌクレオチドを合成する。追加のヌクレオチドを加え、EP06777111の記述に従いRANKLエピトープをコードする配列のインフレーム挿入を可能にする。挿入されたエピトープの両側に接するアミノ酸ASおよびSSを、pOGS8111のTyA(d)遺伝子でのオリゴヌクレオチドの挿入から得られた変性NheI部位によりコードする。
配列SIKIPSSHのRANKLペプチドエピトープをコードする配列を、記載されているように(Chackerian,B.他、Proc.Natl.Acad.USA 96:2373〜2378(1999))、pFastBac1(GIBCO/BRL)ベクターにクローニングされたBPV−1 L1遺伝子のアミノ酸130〜136をコードする配列に置換する。この構成体の配列は、ヌクレオチド配列分析によって確認する。製造業者により記述されるGIBCO/BRLバキュロウイルス系を使用して、組換えバキュロウイルスを生成する。Kirnbauer,R.他、Proc.Natl.Acad.Sci.89:12180〜84(1992)およびGreenstone,H.L.他、Proc.Natl.Acad.Sci.95:1800〜05(1998)に記載されるように、キメラVLPをバキュロウイルス感染Sf9細胞から精製する。
VLPに連結するための1つのシステインを含有するN末端リンカーを持つ、RANKLの断片を、組換えにより発現させた。
RANKL遺伝子のC末端コード領域を、オリゴRANKL−UPおよびRANKL−DOWNを用いてPCRにより増幅した(オリゴ:RANKL−UP:5’CTGCCAGGGGCCCGGGTGCGGCGGTGGCCATCATCACCACCATCACCAGCGCTTCTCAGGAG−3’;RANKL−DOWN:5’−CCGCTCGAGTTAGTCTATGTCCTGAACTTTGAAAG−3’)。RANKL−UPは内部ApaI部位を有しており、RANKL−DOWNは内部XhoI部位を有していた。PCR産物をApaIおよびXhoIで消化し、pGEX−6p1(Amersham Pharmacia)にライゲートした。得られたプラスミドをpGEX−RANKLと名付けた。すべての工程を、標準的な分子生物学プロトコルによって実施し、配列を確認した。プラスミドpGEX−RANKLは、グルタチオンSトランスフェラーゼPrescission切断部位−システイン含有アミノ酸リンカー−RANKL(GST−PS−C−RANKL)の融合タンパク質をコードする。システイン含有アミノ酸リンカーは、配列GPGCGGGを有する。この構成体は、システイン含有アミノ酸リンカーとRANKL配列の間にヘキサヒスチジンタグも含有する。得られるcDNAおよびタンパク質構成体の配列は、配列番号94および配列番号95として与えられる。
コンピテントEscherichia coli BL21(DE3)Gold pLys細胞を、プラスミドpGEX−RANKLで形質転換した。アンピシリン含有寒天平板からの単一コロニーを液体培養(LB培地、100μg/mlアンピシリン)で拡大し、220rpmで一晩振盪させながら30℃でインキュベートした。次いでLB(100μg/mlアンピシリンを含む)1リットルに、一晩培養したものを1:100v/vで接種し、24℃でOD600=1になるまで増殖させた。0.4mMのIPTGで発現を誘導した。細胞を16時間後に収集し、5000rpmで遠心分離した。細胞ペレットを、溶解緩衝液(50mMトリスHCl、pH8.0;25%スクロース;1mM EDTA、1% NaN3;10mM DTT;5mM MgCl2;1mg/mlリゾチーム;0.4U/ml DNAse)中に30分間懸濁させた。次いで緩衝液A(50mMトリスHCl、pH8.0;1%トリトンX100;100mM NaCl;0.1% NaN3;10mM DTT;1mM PMSF)2.5容を添加し、37℃で15分間インキュベートした。細胞を超音波処理し、9000rpmで15分間ペレット形成した。上清をすぐにGSTアフィニティークロマトグラフィーに使用した。
VLPに連結するための1つのシステインを含有するC末端リンカーを持つ、RANKLの断片を、組換えにより発現させた。
当初の配列のNdeI部位からXhoI部位までをアニールされたオリゴプライマーMCS−1FおよびプライマーMCS−1R(15mMトリスHCl pH8緩衝液中でアニーリング)で置換することにより、pET22b(+)のMCS(Novagen,Inc.)をGTTTAACTTTAAGAAGGAGATATACATATGGATCCGGCTAGCGCTCGAGGGTTTAAACGGCGGCCGCATGCACCに変化させた。得られたプラスミドをpMod00としたが、これはMCS中にNdeI、BamHI、NheI、XhoI、PmeI、およびNotI制限部位を有するものであった。アニールしたオリゴBamhis6−EK−Nhe−FとBamhis6−EKNhe−Rの対と、アニールしたオリゴ1F−C−グリシン−リンカーとオリゴ1R−C−グリシン−リンカーの対を、一緒にBamHI−NotI消化pMod00プラスミドにライゲートしてpModEC1を得たが、これはN末端ヘキサヒスチジンタグ、エンテロキナーゼ切断部位、および1つのシステイン残基を含有するC末端アミノ酸グリシンリンカーを有するものであった。
オリゴヌクレオチドの配列:
GST−UP:5’−ATATATGGATCCTATACTAGGTTATTGGAAAAT−3’;
GST−EK:5’−ATATATGCTAGCTTATCGTCATCGTCG−3’;
mRANKL−1:5’−ATATATGCTAGCAAAGCCTGAGGCCCAGCCATTTG3’;
mRANKL−2:5’−ATATATCTCGAGGTCTATGTCCTGAACTTTGAAAG3’
コンピテントEscherichia coli BL21(DE3)Gold pLys細胞を、プラスミドpMod−GST−EK−mRANKL−C1で形質転換した。アンピシリン含有寒天平板からの単一コロニーを100ml液体培養(LB培地、200μg/mlアンピシリン)で増殖し、220rpmで一晩振盪させながら30℃でインキュベートした。次いで培地(150mM MOPS、pH7.0、200μg/mlアンピシリンを含むSB)1リットルに、一晩培養したものを1:100v/vで接種し、30℃でOD600=2.5になるまで振盪させながら増殖させた。次いで培養物を18℃に変化させ、0.1mMのIPTGを添加することによって30分後にタンパク質発現を誘導した。細菌を18℃で一晩おいた後に遠心分離によって収集し(SLA−3000、15分、4℃、6000rpm)、40mlの溶解緩衝液(10mM Na2HPO4、30mM NaCl、10mM EDTA、および0.25% Tween−20)に再懸濁し、氷上で30分間、0.8mg/mlのリゾチームと共にインキュベートした。次いで細菌を超音波プロセッシングされることによって溶解し、0.2M MgCl2および8μlのベンゾナーゼと共に室温で30分間インキュベートした。遠心分離によって不溶性物質から溶解産物を取り出し(SS−34、30分、4℃、20000rpm)、これをすぐにグルタチオンセファロースアフィニティークロマトグラフィーに使用した。
6mg/mlのQβカプシドタンパク質を、20mM Hepes、150mM NaCl(pH7.2)に溶かした1.48mlの溶液を、25℃で、SMPH(Pierce)(DMSOに溶解した100mM保存溶液から)14.8μlと30分間反応させた。その後、この反応溶液を、2lの20mM Hepes、150mM NaCl、pH7.0に対して4℃で3時間にわたり、2回透析した。9.8mg/mlのC−RANKLタンパク質を20mM Hepes、150mM NaCl、pH7.2に溶かした230μlの溶液を、25℃で、TCEP(Pierce)の100mM溶液1.7μlと30分間反応させた。次いで連結させるため、誘導体化し透析したQβ 80μlを、還元C−RANKL 24μlおよび96μlの20mM Hepes、150mM NaCl、pH7.0に溶かしたものと混合し、25℃で一晩インキュベートした。
合計8匹のメスのBalb/cマウスに、Qβカプシドタンパク質に連結されたC−RANKLをワクチン接種した。各サンプルの全タンパク質25μgをPBSに希釈して200μlにし、これを第0日、第16日、および第64日目に皮下注射した(両腹側部に100μl)。4匹のマウスに対してはアジュバントを添加することなくワクチン接種したが、他の4匹に対しては、ミョウバンを添加した状態でワクチン接種した。第0日、第16日、第23日、第64日、および第78日目にマウスの眼窩後方から出血させ、それらの血清を、RANKL特異的ELISAを使用して分析した。
ELISAプレートを、10μg/mlの濃度でC−RANKLで被覆した。プレートをブロックし、次いで連続希釈した第16、23、64、および78日目のマウス血清と共にインキュベートした。結合抗体を、酵素標識した抗マウスIgG抗体で検出した。対照として、同じマウスの免疫前血清についても試験した。図4は、ミョウバンが存在し、または存在しない状態でQβ−C−RANKLで免疫化したマウスの血清中に検出することができたRANKL特異的抗体の平均力価を示す。ELISA力価は、ELISAアッセイで最大半減ODをもたらす血清希釈率として表す。ミョウバンなしで免疫化したマウスでは平均力価が28000に達したが、ミョウバンを添加した状態で免疫化したマウスでの平均力価は160000であった。免疫前血清は、C−RANKLとの反応性を全く示さなかった。これは、RANKL−VLP結合体が、自己タンパク質に対して高い抗体力価を誘導できることを、明らかに示している。
Qβ−C−RANKLでワクチン接種したマウスで生成された抗体が中和活性を有するか否か試験するために、RANKLおよびその同族レセプターRANKに対するin vitro結合アッセイを確立した。したがってELISAプレートを、10μg/mlの濃度のC−RANKLタンパク質で被覆し、連続希釈した精製済みRANK−Fc融合タンパク質または陰性対照として無関係のFc−融合タンパク質と共にインキュベートした。結合タンパク質を、ホースラディッシュペルオキシダーゼ結合抗Fc抗体で検出した。図5Aは、この分析の結果を示す。精製したRANK−Fc融合タンパク質は、高い親和性(最大半減結合1〜3nM)でそのリガンドRANKLに結合することがわかったが、無関係のFc−融合タンパク質を使用した場合には結合が事実上観察されなかった。
A.組換えAP205 VLPの発現
E.coli JM109をプラスミドpAP283〜58で形質転換した。20μg/mlのアンピシリンを含むLB液体培地5mlに単一コロニーを接種し、振盪せずに37℃で16〜24時間インキュベートした。
溶液および緩衝液:
1.溶解緩衝液
1ml当たり5マイクログラムで、5mM EDTA、0.1%トリトンX100、およびPMSFを含む、50mM トリスHCl pH8.0
2.SAS
飽和硫酸アンモニウム水溶液
3.緩衝NET
5mM EDTAおよび150mM NaClを含む20mMトリスHCl、pH7.8
4.PEG
40%(w/v)ポリエチレングリコール6000をNETに溶かしたもの
凍結細胞を、2ml/g細胞で溶解緩衝液に再懸濁した。混合物を、1分おきに15秒間、5回にわたり22kHで超音波処理し、氷上で溶液を冷却した。次いでF34−6−38ローター(Ependorf)を使用して、溶解産物を12000rpmで20分間遠心分離した。以下に述べる遠心分離工程は、他に特に示さない限り、すべて同じローターを使用して実施した。上清を4℃で貯蔵し、一方、細胞片を溶解緩衝液で2回洗浄した。遠心分離後、溶解産物の上清および洗浄画分を溜めた。
硫酸アンモニウム沈殿をさらに使用して、AP205 VLPを精製することができる。第1の工程では、AP205 VLPが沈殿しない硫酸アンモニウムの濃度を選択する。得られたペレットを廃棄する。次の工程では、AP205 VLPが定量的に沈殿する硫酸アンモニウム濃度を選択し、この沈殿工程のペレットから、遠心分離(14000rpm、20分間)によってAP205 VLPを単離する。得られたペレットを、NET緩衝液に溶解させる。
溜めた上清からのカプシドタンパク質を、セファロース4Bカラム(2.8×70cm)に導入し、4ml/時/分画でNET緩衝液で溶出した。画分28〜40を回収し、60%飽和の硫酸アンモニウムで沈殿させた。画分をSDS−PAGEおよびウェスタンブロットにより分析したが、このとき、沈殿前にAP205に特異的な抗血清を用いた(図6Aおよび図6B)。遠心分離によって単離されたペレットをNET緩衝液に再度溶解し、セファロース2Bカラム(2.3×65cm)に導入し、3ml/時/分画で溶出した。画分をSDS−PAGEによって分析し、画分44〜50を回収し、溜めて、60%飽和の硫酸アンモニウムで沈殿させた。遠心分離によって単離されたペレットをNET緩衝液に再度溶解し、セファロース6Bカラム(2.5×47cm)で精製し、3ml/時/分画で溶出した。画分をSDS−PAGEにより分析した。画分23〜27を回収し、塩濃度を0.5Mに調節し、PEG6000で沈殿させ、40%ストックから水中に添加して、最終濃度を13.3%にした。遠心分離によって単離されたペレットをNET緩衝液に再度溶解し、上述の同じセファロース2Bカラムに導入し、同じ手法で溶出した。SDS−PAGEによる画分の分析を図6Cに示す。画分43〜53を回収し、60%飽和の硫酸アンモニウムで沈殿させた。遠心分離によって単離されたペレットを水に再度溶解し、得られたタンパク質溶液を水に対して大規模に透析した。細胞1グラム当たり約10mgの精製タンパク質を単離することができた。
Qβ−C−RANKLで免疫化したマウスで生成された抗体が、RANKLの生物活性を阻害できるか否かを試験するため、in vitro破骨細胞分化アッセイを確立した。したがって骨髄細胞をBalb/cマウス(4週齢)から単離し、α−MEM/10%FCSに溶かした組換えマウスM−CSF(5ng/ml)と共に密度106/mlで16時間インキュベートした。次いで浮遊している細胞を回収し、M−CSF(30ng/ml)、PGE2(1μM)、および異なる濃度のC−RANKLでさらに培養した。4日目に、酒石酸耐性酸性ホスファターゼ(TRAP)に対して陽性に染色した多核細胞の数によって、破骨細胞形成を評価した。C−RANKLは、かなりの数のTRAP陽性多核細胞を100〜1000ng/mlの濃度で誘発することがわかった。
Qβ−C−RANKLワクチン接種が、エストロゲン欠損によって誘発される骨損失からマウスを保護するか否かを試験するため、卵巣摘出(ovx)モデルを確立する。したがって12週齢の合計40匹のC57/BL6マウスをランダムに4群に分け、以下のように処理した:第1群は免疫化せずに擬似手術を行い、第2群は免疫化せずにovxを行い、第3群は、ミョウバンなしでQβ−C−RANKL 25μgで免疫化してovxを行い、第4群は、ミョウバンと共にQβ−C−RANKL 25μgで免疫化して、同様にovxを行った。第3群および第4群からの動物を、第0日、14日、21日、および42日目に免疫化し、すべての動物について第28日目に手術を行って(擬似またはovx)、第63日目に屠殺する。体重を、第0日、28日、および63日に測定し、血液サンプルを第0日、14日、21日、28日、42日、および63日目に採取する。抗体力価ならびに骨形成および骨分解マーカーを連続的にモニターし、動物を屠殺した後に、切除した脊柱のDXAスキャンおよび一遠位部位および一中央部位で切除した大腿骨のpQCTスキャンによって骨無機密度を評価する。
Claims (15)
- (a)RNAファージのウイルス様粒子であって、前記ウイルス様粒子がRNA−ファージQβの組み換えタンパク質を含み、前記組み換えタンパク質が配列番号:10のアミノ酸配列からなり、前記ウイルス様粒子が少なくとも1つの第1の結着部位を含み、前記第1の結着部位がリジン残基であるウイルス様粒子と、
(b)少なくとも1つの抗原又は抗原決定基であって、前記抗原又は前記抗原決定基がRANKLタンパク質又はRANKL断片であり、前記抗原又は抗原決定基は少なくとも1つの第2の結着部位を含み、前記第2の結着部位はシステイン残基である抗原又は抗原決定基と、
を含み、
前記少なくとも1つの抗原又は抗原決定基が前記の少なくとも1つのペプチド結合でない共有結合によって前記ウイルス様粒子に結合しているワクチン組成物。 - 前記ウイルス様粒子が、組換えウイルス様粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記ウイルス様粒子が、配列番号:10のRNAファージQβコートタンパク質のウイルス様粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記抗原又は抗原決定基がヒトRANKLタンパク質又はヒトRANKL断片である、請求項1に記載の組成物。
- 前記抗原又は抗原決定基が、
(a)配列番号79のアミノ酸配列、
(b)配列番号80のアミノ酸配列、
(c)配列番号81のアミノ酸配列、
(d)配列番号82のアミノ酸配列、
(e)配列番号83のアミノ酸配列、
(f)配列番号84のアミノ酸配列、
(g)配列番号100のアミノ酸配列、及び
(h)配列番号101のアミノ酸配列、
からなる群から選択されたアミノ酸配列を有する、請求項1に記載の組成物。 - 前記少なくとも1つの第2の結着部位は前記抗原又は抗原決定基では天然に存在しない、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも第2の結着部位を備えた前記抗原又は抗原決定基が、
(a)配列番号104のアミノ酸配列、
(b)配列番号105のアミノ酸配列、
(c)配列番号106のアミノ酸配列、
(d)配列番号107のアミノ酸配列、
(e)配列番号108のアミノ酸配列、
(f)配列番号109のアミノ酸配列、及び
(g)配列番号110のアミノ酸配列、
からなる群から選択されたアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の組成物。 - (a)請求項1に記載のワクチン組成物、及び
(b)製薬的に許容可能な担体、
を含んでなる製薬的組成物。 - (a)RNAファージのウイルス様粒子であって、前記ウイルス様粒子がRNA−ファージQβの組み換えタンパク質を含み、前記組み換えタンパク質が配列番号:10のアミノ酸配列からなり、前記ウイルス様粒子が少なくとも1つの第1の結着部位を含み、前記第1の結着部位がリジン残基であるウイルス様粒子を提供すること、及び
(b)少なくとも1つの抗原又は抗原決定基であって、前記抗原又は前記抗原決定基がRANKLタンパク質又はRANKL断片であり、前記抗原又は抗原決定基は少なくとも1つの第2の結着部位を含み、前記第2の結着部位はシステイン残基である抗原又は抗原決定基を提供すること、
(c)前記の少なくとも1つの抗原又は抗原決定基が少なくとも前記の1つのペプチド結合でない共有結合によって前記ウイルス様粒子と結合するように、前記ウイルス様粒子と前記の少なくとも1つの抗原又は抗原決定基を組み合わせることを含んでなる、請求項1に記載のワクチン組成物を製造する方法。 - 請求項1ないし9の何れか一項に記載のワクチン組成物を含んでなる、免疫化のための組成物であって、前記抗原又は抗原決定基が自己抗原である、組成物。
- 前記抗原又は抗原決定基がヒトRANKLタンパク質又はRANKL断片である、請求項10に記載の組成物。
- 薬剤として使用する請求項1ないし9の何れか一項に記載のワクチン組成物。
- 骨疾患の治療のための薬剤の製造のための請求項1ないし9の何れか一項に記載のワクチン組成物の使用。
- 動物又はヒトを免疫化する方法において使用するための請求項1ないし9の何れか一項に記載のワクチン組成物であって、前記組成物が前記動物又はヒトへ投与される、組成物。
- 前記抗原又は抗原決定基が自己抗原である、請求項14の使用のためのワクチン組成物。
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