JP5030594B2 - Hpvの発癌性株に対する抗体およびそれらの使用方法 - Google Patents
Hpvの発癌性株に対する抗体およびそれらの使用方法 Download PDFInfo
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Description
本発明はヒト乳頭腫ウイルス(HPV)の発癌性株の検出に関する。
本出願は、その全体があらゆる目的で本明細書に組み入れられる、2003年12月23日出願の米国特許仮出願第60/532,373号恩典を主張する。
子宮頚癌は女性において2番目に多く診断される癌であり、現在、ヒト乳頭腫ウイルス感染と99.7%の高リスクで関連している。現在のところ、米国の女性で毎年、12,000の浸潤性子宮頸癌の新規症例が診断されており、その結果毎年5,000人が死亡している。さらに、世界中では子宮頸癌が約400,000症例存在し、毎年ほぼ200,000人が死亡している。ヒト乳頭腫ウイルス(HPV)は世界中で、性感染症の最も一般的な原因の一つとなっている。全体的に見て、性的に活発な男性および女性の50%〜75%が、人生のある時期に性器にHPV感染を得る。米国だけでも、毎年推定550万人がHPVに感染し、少なくとも2,000万人が現在感染している。HPVの100を超える異なる分離株が、子宮頸癌、または良性の頸部病変もしくは形成異常との関連に基づき、高リスクおよび低リスクの亜型に大まかに細分されている。
本発明は、少なくとも3種の異なるHPVの発癌性株由来のE6タンパク質に結合する、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を含む抗体を提供する。一般的に、抗体は異なるHPV株の、特にHPV株16および18の、E6タンパク質間で保存されているアミノ酸モチーフに結合する。本抗体は試料中のHPV E6タンパク質の検出のために使用可能であり、従って、抗体は癌診断の方法を含む、さまざまな診断適用において用いられる。本方法を実施するための、本抗体を含むキットも提供されている。
本発明についてさらに記載する前に、本発明が記載された特定の態様に限定されず、もちろん変化し得ることが理解されるべきである。本明細書において使用される用語は、特定の態様だけを記載することを目的としており、限定する意図はないこともまた理解されるべきである。他に定義されていない限り、本明細書において使用される全ての技術および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解されているものと同じ意味を有する。
本発明は、HPVの少なくとも3種の発癌性株由来のE6タンパク質に結合する、ポリクローナルおよびモノクローナル抗体を含む抗体を提供する。一般的に、抗体は異なるHPV株、特にHPV株16および18のE6タンパク質の間で保存されているアミノ酸モチーフに結合する。本抗体を用いて試料中のHPV E6タンパク質を検出することができ、従って、抗体は癌診断の方法を含む、さまざまな診断適用で有用である。本方法を実施するための、本抗体を含むキットもまた提供される。
本発明は、HPVの複数の株のE6タンパク質に結合する抗体、特にモノクローナル抗体を提供する。言い換えれば、本発明は複数のE6タンパク質を「認識する」、つまり10-6Mまたはそれ以下のKDで特異的に結合する抗体を提供する。言い換えれば、本抗体はそれぞれ、発癌性、および特定の態様においてHPVの非発癌性株由来の複数の異なるE6タンパク質(つまり、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、または少なくとも10、通常最大約12、15、もしくは20、またはそれ以上の異なるE6タンパク質)に結合(つまり、交差反応)する。一般的に、本抗体は異なるHPV株のE6タンパク質間で保存されているアミノ酸モチーフに結合し、従ってこのモチーフを有するE6タンパク質に結合する。多くの態様において、抗体は少なくともHPV株16および18のE6タンパク質(例えば、HPV株16、18、31、33、および45;16、18、および45のE6タンパク質;または、他の態様において図1または2に列挙された全てのHPV株のE6タンパク質)に結合する。他の態様において、抗体は少なくともHPV株16および45由来のE6タンパク質に結合する。本抗体はHPVの非発癌性株(例えば、HPV株6および/または11)由来のE6タンパク質に結合し得、従って本抗体はHPVの発癌性および非発癌性株由来のE6タンパク質に結合し得る。
それぞれHPV株16および18のE6タンパク質における第一の共通配列モチーフに一致する、
それぞれHPV株16および18のE6タンパク質における第二の共通配列モチーフに一致する、
または、それぞれHPV株16および18のE6タンパク質における第三の共通配列モチーフに一致する、
本抗体が他のE6タンパク質に結合する場合、それは通常、上述されたもの、または図1で四角に囲われたものと同等な位置で他のE6タンパク質と結合する。ここで「同等な位置」とは通常、他のE6タンパク質の配列が図1にある配列群に一致する場合、四角に囲われたアミノ酸に一致する、つまりアラインメントされる連続したアミノ酸範囲を意味する。
それぞれHPV株16および45のE6タンパク質における第一の共通配列モチーフに一致する、
それぞれHPV株16および45のE6タンパク質における第二の共通配列モチーフに一致する、
または、それぞれHPV株16および45のE6タンパク質における第三の共通配列モチーフに一致する、
本抗体が他のE6タンパク質に結合する場合、次いでそれは通常、上述されたもの、または図1で四角に囲われたものと同等な位置で他のE6タンパク質と結合する。例えば、HPV58、HPV33、HPV52、HPV31、HPV16、HPV18、およびHPV45由来のE6タンパク質が図2に示されており、そこで上記のモチーフが四角で囲われている。
本発明は試料中のHPV E6タンパク質を検出する方法を提供する。一般的に、方法は本抗体組成物を試料と接触させる段階、および抗体と試料との任意の結合を評価する段階を含む。大半の態様において、抗体と試料との結合はHPV E6タンパク質の存在を示す。
本発明は試料中の発癌性HPV E6ポリペプチドの存在を検出するための系を提供する。一般的に、系には発癌性HPV E6ポリペプチドに対する第一および第二の結合パートナーが含まれる。大半の態様において、第一の結合パートナーはPDZドメインタンパク質であり第二の結合パートナーは本抗体である。
*:このPDZドメイン含有タンパク質にはGI番号は存在しない。それは、ヒトゲノムクローンのAC000036に対してラットのShank3配列を用いたコンピュータクローニングされ、6400〜6496、6985〜7109、7211〜7400のヌクレオチドを共にスプライシングし仮定のヒトShank3が作製されたためである。
本発明は試料中の発癌性HPV E6タンパク質の存在を検出する方法を提供する。一般的に、方法は、発癌性HPV E6タンパク質を含むかまたは含む可能性のある生物学的試料をPDZドメインポリペプチドと接触させる段階、および該試料中の発癌性HPV E6タンパク質とPDZドメインポリペプチドとの任意の結合を本抗体を用いて検出する段階を含む。別の態様において、試料が本抗体と接触し、かつE6タンパク質の存在がPDZドメインポリペプチドを用いて検出され得る。大半の態様において、発癌性HPV E6タンパク質とPDZドメインポリペプチドおよび本抗体との結合は試料中に発癌性HPV E6タンパク質が存在することを示す。
本発明は本発明の方法を実施するためのキットもまた含む。本キットは通常本抗体を含む。多くの態様において、キットは第一および第二の結合パートナーを含み、ここで第一の結合パートナーはPDZドメインポリペプチドであり、かつ第二の結合パートナーは本抗体である。いくつかの態様において、第二の結合パートナーは検出可能な標識により標識される。他の態様において、検出可能に標識された二次抗体などの二次標識成分が含まれる。いくつかの態様において、本キットは、試料から発癌性HPV E6を単離するための、装置または系などの手段をさらに含む。キットは任意でプロテアソーム阻害因子を含んでもよい。
本発明の抗体および方法はさまざまな診断的分析に有用である。本抗体および方法は、個体におけるHPVの発癌性株の感染の診断;癌を有する可能性の決定;HPVに対する処置への患者の応答の決定;個体におけるHPV感染の重症度の決定:および個体におけるHPVの進行の監視に有用である。本発明の抗体および方法は、子宮頸癌、卵巣癌、乳癌、肛門癌、陰茎癌、前立腺癌、喉頭癌および口腔癌、扁桃腺癌、鼻腔癌、皮膚癌、膀胱癌、頭頸部扁平上皮細胞癌、副次的ペリウンガル癌、ならびに良性の肛門性器疣贅を含む癌に関連付けられるHPVの発癌性または非発癌性株の感染の診断に有用である。本発明の抗体および方法は、ネザートン症候群、疣贅状表皮剥離、子宮内膜症、および他の障害に関連付けられるHPVの発癌性または非発癌性株の感染の診断に有用である。本発明の抗体および方法は、成人女性、成人男性、胎児、乳児、小児、および免疫無防備状態の個体における、HPVの発癌性または非発癌性株の感染の診断に有用である。
以下の実施例は、当業者に対し、どのように本発明を作成し使用するのかについての完全な開示および記載を提供することを目的として示され、本発明者らが自身の発明と見なすものの範囲を限定することは意図されず、かつそれらは以下の実験が行われた実験の全てまたは唯一のものであることを表すことも意図されない。使用された数字(例えば、量、温度など)については正確さを期すよう努力が払われたが、いくらかの実験上の誤差および偏差は考慮されるべきである。他に特に示されない限り、部分は重量部分であり、分子量は平均重量の分子量であり、温度は摂氏温度であり、圧力は大気圧またはその付近である。
潜在的発癌性を決定するためのHPV E6タンパク質の配列分析
PDZタンパク質はタンパク質の特定のカルボキシル末端配列(PL)に結合することが公知である。PDZドメインに結合するPL配列は予測可能であり、かつ米国特許出願第09/710059号、第09/724553号、および第09/688017号にさらに詳細に記載されている。PLモチーフの主要なクラスの1つは、-X-(S/T)-X-(V/ I/L)という配列が末端をなすタンパク質群である。本発明者らは数多くのHPV株に由来するE6タンパク質のC末端配列を調べた。National Cancer Instituteにより発癌性であると決定された全ての株が、共通のPDZ結合配列を示した。癌性でない乳頭腫ウイルス株由来のE6タンパク質は、PDZドメインに結合すると予測される配列を欠いており、従って、PDZタンパク質との相互作用はヒトで癌を引き起こすための必要条件であることが示唆される。PLの存在と癌を引き起こす能力とのこの相関は調べられた配列について100%である(表3A)。理論上は、前記の特許リストから開示されたPL共通配列から、HPVの新規の変異体を、それらPDZタンパク質結合能について評価することが可能であり、かつPLが存在するか否かに基づいて発癌性が予測可能である。本年前半に、ヒト乳頭腫ウイルスの新規の発癌性株が5種同定され、それらのE6タンパク質が配列決定された。予測されたとおり、これらのタンパク質は全てPL共通配列を含む(表3B)。
表3A:E6 C末端配列および発癌性。HPV変異体は左に列挙されている。配列はGenbank配列記録タから同定された。PLの有無は、本発明者らおよびSongyang et al.により決定された共通配列-X-(S/T)-X-(V/I/L)との一致または不一致により定義された。発癌性データはNational Cancer Institute; Kawashima et al. (1986) J. Virol. 57:688-692; Kirii et al. (1998) Virus Genes 17:117-121; Forslund et al. (1996) J. Clin. Microbiol. 34:802-809から収集された。*他の発癌性タンパク質と共に共トランスフェクションされた発癌性株にのみ見いだされた。
表3B:E6 C末端配列および発癌性。HPV変異体は左に列挙されている。配列はGenbank配列記録から同定された。PLの有無は、共通配列-X-(S/T)-X-(V/I/L)との一致または不一致により定義された。新規の株の発癌性データはN Engl J Med 2003;348:518-527から収集された。
発癌性E6タンパク質のC末端と相互作用するPDZドメインの同定
診断的アッセイ法において、発癌性E6タンパク質を検出するのに用いることができるPDZドメインを決定するため、アッセイ法を用いてE6 PLおよびPDZドメイン間の相互作用が同定された。ヒト乳頭腫ウイルスの発癌性株由来のE6タンパク質のC末端アミノ酸配列に一致するペプチドが合成された。これらのペプチドは、アッセイ法を用いてPDZドメインと結合する能力を用いて、および米国特許出願第09/710059号、第09/724553号、および第09/688017号にさらに詳細に記載される発現コンストラクトから合成されたPDZタンパク質と結合する能力が評価された。高い結合親和性を示すこれらのアッセイ法の結果を以下の表4に列挙する。
表4:いくつかのHPV変異体のE6 C末端とヒトPDZドメインの間の相互作用。HPV株は、E6 C末端ペプチド配列情報が取得された元の株を示す。このアッセイ法で用いられたペプチドは18〜20アミノ酸の長さで変動し、末端の4残基を括弧内に列挙する。HPV E6変種それぞれの右側の名称は、アッセイにおいてE6ペプチドとの結合が飽和したヒトのPDZドメインを(複数のPDZドメインを有するタンパク質については括弧内のドメイン番号と共に)示す。*はhDlg1のPDZドメインが、有限な材料のため、これらのタンパク質に対して未だ試験されていないことを示すが、両方とも文献においてはhDlg1に結合することが示されている。
免疫化プロトコル:
8週齢の雌のBALB/cマウス5匹が、腹腔内で、足蹠で、または皮下で、0日目に20μgのMBP-E6融合タンパク質または100μgのE6共役ペプチドおよび20μgのpolyI/polyCポリマーもしくは完全フロインドアジュバントを用いて免疫された。動物は20μgのE6タンパク質およびpolyI/polyCまたは不完全フロインドアジュバントを用いて追加免疫された。最後の追加免疫の3日後試験採血が行われ、一致するE6タンパク質に対するELISAによりスクリーニングされた。免疫反応性のマウスに融合の3日前に最終の追加免疫が行われる。
ELISAのプレートは適切な融合タンパク質を用いてコーティングされ、洗浄され、2%BSA(Sigma)を含むPBSを用いてブロッキングされる。その後、試験試料(免疫血清またはハイブリドーマ上清)が、免疫前のまたは無関係な上清の負の対照とともに添加される。インキュベートの後に、プレートは洗浄され、PBS/2% BSA中の抗マウスIgG-HRP抱合体(Jackson Laboratories)が添加される。徹底的な洗浄の後、TMB基質が30分間添加され、その後0.18M H2SO4を用いて反応が停止された。その後、プレートはMolecular DevicesのTHERMO Max マイクロプレートレーダーを用いて、450nmで読み取られた。
融合当日に、動物が殺され、血液が回収され、脾臓が切除されてハサミにより細かく切り刻まれる。その後細胞はピペットにより穏やかに吸引および吐出されて細かく分けられ、無菌の70μmのナイロンフィルターを通してろ過され、遠心により洗浄される。脾臓細胞およびFOX-NYミエローマパートナー(融合前に対数増殖に維持される)は、無血清RPMI培地に再懸濁され、4:1の割合で混ぜ合わされて、一緒に沈降される。次に、1 mlの50% PEG (Sigma)を1分間滴下し、その後細胞を1分間攪拌することにより融合が行われる。次に、2mlのRPMI/15% FCS培地を2分間滴下し、その後一定の攪拌を行いながら8 mlのRPMI/15% FCSを2分間滴下する。この混合物は遠心分離され、細胞は穏やかにRPMI/15% FCS+1×HAT培地(Sigma)中に108細胞/mlで再懸濁され、200μl/ウェルで96穴平底プレートに播き出される。5日後、〜100μlの古い培地がウェルから吸引され、100μlの新鮮なRPMI/HAT培地を加えることで置換される。ハイブリドーマはRPMI/HAT中に〜7日間維持される。その後、1×HTを含むRPMI/15% FCS中で約1週間生育される。ウェルは10%〜30%コンフルエントの時期に、ELISAにより抗体活性についてアッセイされる。
所望の活性を与える上清を有するウェルをクローニングのために選択した。細胞は96穴平底プレート中で限界希釈法によりクローニングされる。組織培養上清からの抗体の精製はプロテインGおよびAアフィニティークロマトグラフィー(Amersham)により行われる。抗体のアイソタイプはサイトメリックビーズアレイ(Cytometric bead array)を用いて決定される。
以下の安定な細胞系が作製された:3A-HA-E6-26(HPV 26 E6を発現する);C33A-HA-E6-53(HPV 53 E6を発現する);C33A-HA-E6-58(HPV 58 E6を発現する);C33A-HA-E6-59(HPV 59 E6を発現する);C33A-HA-E6-66(HPV 66 E6を発現する);C33A-HA-E6-69(HPV 69 E6を発現する)および C33A-HA-E6-73(HPV 73 E6を発現する)。
材料:脱イオン水、2M CaCl2、2×HBS pH 7.1、25mM クロロキン(1000×)、DNA。
0日目:トランスフェクションの前の夜に6穴プレートのそれぞれのウェルに80万個の細胞をまく(各コンストラクトにつき2ウェル、従って、6穴プレート中には3コンストラクト)。
1日目:a)適切な細胞培地を取り分け、クロロキンを添加する(培地10mlに対しそれぞれ12.5μlを添加する。余分な2.5μlは後に細胞に添加される500μlのリン酸カルシウム+DNA溶液のためである)。b)細胞から培地を吸引し、2mLの培地+クロロキン溶液を添加する。細胞をインキュベーターに戻す。c)5mLのポリプロピレンチューブ内に以下を列挙された順に添加する:i)脱イオン水、ii)DNA、iii)2M CaCl2を以下のように添加する:
d)電動ピペットマンおよびパスツールピペットを用いて泡立てながら、DNA混合物を500μl滴下して、2×HBSに添加する;e)DNA/カルシウム/リン酸溶液を500μlを各ウェルに添加する;およびf)インキュベーターで8時間インキュベートした後、培地を通常の成長培地に置換する。
3日目:1mg/mlのG-418 (Gibco)により選択を開始する。
HPV-E6組換えタンパク質の発現および精製
前に列挙された高リスクHPVタイプのE6タンパク質をコードするポリヌクレオチドを化学的に合成し(DNA 2.0, Menlo Park, California)、または子宮頸癌細胞系よりRT-PCRを介してクローニングした。マルトース結合タンパク質-E6(MBP-E6)およびグルタチオン-S-トランスフェラーゼ-E6(GST-E6)融合タンパク質の両方の型を用いた。GST-E6およびMBP-E6タンパク質は供給業者(それぞれAmersham およびNew England Biolabs)により推奨された標準的なプロトコルにより産生された。DH5α大腸菌(E. coli)においてIPTG駆動の誘導を用いてタンパク質を発現させた。37℃において2時間の誘導によりGST-E6またはMBP-E6組換えタンパク質が〜1mg/L産生された一方、20℃において終夜誘導し、かつタンパク質のゲル基質への再結合を含む精製を行い、結果として2〜10mg/Lの最終収量が得られた。MBP-E6タンパク質の純度はPAGE分析に基づき>90%と推定された。組換えE6融合タンパク質を免疫原として用いた。
免疫化、融合、E6タンパク質に対するモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマのスクリーニングおよびクローニング
マウスをそれぞれのHPV E6タンパク質を用いて免疫した。さまざまな抗原用量(100μg〜10μg)、アジュバント(CFA/IFA、poly(I)-poly(C)、CpG+Alum)、および経路(皮下、腹腔内)を含むさまざまな免疫化プロトコルが試験された。免疫化および血清回収を扱っている動物ケアのサービス設備と契約した(Josman, Napa, CA)。免疫化プロジェクトはそれぞれ5〜15匹のマウスを用いて行われた。免疫されたマウスの血清は組換えE6タンパク質に対するELISAで試験された。血清がE6に対し十分に高い力価を示した(1:1000希釈でODが1より高い)マウスを融合用に選択した。
選択されたマウスの脾臓細胞を融合した
ハイブリドーマ上清を、免疫化に用いたMBP-E6および負の対照としてのMBPタンパク質に対する直接抗原ELISAにより試験した。MBP-E6(免疫原)に対しては反応性を示したが、MBPに対して示さなかった上清はさらなる分析のために選択された。選択された上清は、抗E6 mAbの存在を再確認するため、スロットウエスタンブロットにより、組換えMBP-E6およびGST-E6に対する反応性についてさらに試験された。この段階で、抗E6mAbを分泌するハイブリドーマクローンを単離するために、ハイブリドーマは限界希釈法によりクローニングされた。
抗E6モノクローナル抗体の交差反応パターン
免疫原として用いられたもの以外のE6タンパク質に対する抗E6 mAbの交差反応パターンが試験された。このE6パネル試験のために、直接ELISA法を用いた(組換えE6タンパク質でプレート上をコーティングした)。
HPV診断試験のための抗体の選択
E6タンパク質と反応するハイブリドーマ由来の上清が、組換えE6融合タンパク質を用いたサンドイッチELISAにおいて、発癌性PL検出体とともに試験される。
Claims (13)
- HPV株16、18、31、33、および45のE6タンパク質に特異的に結合するモノクローナル抗体の混合物を含む抗体組成物であって、該モノクローナル抗体の少なくとも1つが、少なくとも3つの異なる発癌性HPV株のE6タンパク質に特異的に結合する、抗体組成物。
- モノクローナル抗体の混合物がHPV株16、18、31、33、45、52、および58のE6タンパク質に特異的に結合する、請求項1記載の抗体組成物。
- モノクローナル抗体の混合物がHPV株16、18、31、33、45、52、58、35、および59のE6タンパク質に特異的に結合する、請求項1記載の抗体組成物。
- 少なくとも2つのモノクローナル抗体が、少なくとも3つの異なる発癌性HPV株のE6タンパク質に特異的に結合する、請求項1記載の抗体組成物。
- 請求項1記載の抗体組成物を含む、試料中のHPV E6ポリペプチドの検出のための診断キット。
- モノクローナル抗体が標識されている、請求項5記載の診断キット。
- 試料中の発癌性HPV E6ポリペプチドを検出するために抗体組成物を使用するための説明書をさらに含む、請求項5記載の診断キット。
- 試料中の発癌性HPV E6ポリペプチドに結合するPDZドメインポリペプチドをさらに含む、請求項5記載の診断キット。
- 以下の段階を含む、試料中のHPV E6タンパク質を検出する方法であって:
請求項1記載の抗体組成物を該試料に接触させる段階;および
該抗体と該試料との任意の結合を検出する段階;
ここで、該抗体と該試料との結合がHPV E6タンパク質の存在を示す、方法。 - 試料がHPVの発癌性株を含むと疑われる、請求項9記載の方法。
- 以下の段階を含む、試料中の発癌性HPV E6タンパク質の存在を検出する方法であって:
試料をPDZドメインポリペプチドと接触させる段階;および
請求項1記載の抗体組成物を用いて、該試料中の発癌性HPV E6タンパク質と該PDZドメインポリペプチドとの任意の結合を検出する段階;
ここで、該発癌性HPV E6タンパク質とPDZドメインポリペプチドとの結合が該試料中の発癌性HPV E6タンパク質の存在を示す、方法。 - 発癌性HPV E6ポリペプチドに対する第一および第二の結合パートナーを含む、試料中の発癌性HPV E6ポリペプチドの存在を検出するシステムであって:
ここで、該第一結合パートナーはPDZドメインタンパク質であり、かつ該第二結合パートナーは少なくとも3つの異なる発癌性HPV株のE6タンパク質に特異的に結合する抗体であって、ここで該発癌性HPV株はHPV株16、18、26、30、31、33、34、35、45、51、52、53、58、59、66、68b、69、70、73および82からなる群から選択される、システム。 - 結合パートナーの少なくとも1つが固体支持体に接着されている、請求項12記載のシステム。
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