JP5522486B2 - 疎水化ポリアミノ酸からなるポリイオンコンプレックスとその用途 - Google Patents
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Description
そのため、生体内でも高い安定性を示すとともに高い機能性を有するPICおよびPICナノ粒子の開発が求められている。
[1] 疎水化ポリ酸性アミノ酸と塩基性ポリペプチドとを含むポリイオンコンプレックス(PIC)。
[2] 疎水化ポリ酸性アミノ酸と塩基性ポリペプチドとを20:1〜1:20(重量比)で含むPIC。
[3] 疎水化ポリ酸性アミノ酸が、一般式(I):
[式中、R1は非置換型または置換型のフェニル基またはインドリル基であり;
R2は直鎖型または分枝鎖型の炭素数1〜5を有するアルキル、アルケニルまたはアルキニル基であり;l = 1または2であり;m + n = 40〜40,000である]
とからなり、構成単位(A)と構成単位(B)とのモル比((m):(n))が10:90〜90:10である[1]または[2]記載のPIC。
[4] 塩基性ポリペプチドが平均分子量1.0×103〜1.0×104のポリ(ε−リシン)である[1]ないし[3]のいずれか1に記載のPIC。
[5] 塩基性ポリペプチドがプロタミンである[1]ないし[3]のいずれか1に記載のPIC。
[6] モル比((m):(n))が15:85〜85:15である[1]ないし[5]のいずれか1に記載のPIC。
[7] 粒子形状を有する[1]ないし[6]のいずれか1に記載のPIC。
[8] 平均粒径が0.01μm〜1μmである[7]に記載のPIC。
[9] (1)ポリ酸性アミノ酸に疎水性アミノ酸を導入することによって疎水化ポリ酸性アミノ酸を調製し;
(2)調製した疎水化ポリ酸性アミノ酸を緩衝液に溶解し、緩衝液に溶解した塩基性ポリペプチドと混合する
工程を含むPICの調製方法。
[10] 疎水化ポリ酸性アミノ酸と塩基性ポリペプチドとを20:1〜1:20(重量比)で混合する[9]記載の調製方法。
[11] 塩基性ポリペプチドが平均分子量1.0×103〜1.0×104のポリ(ε−リシン)である[9]または[10]記載の調製方法。
[12] 塩基性ポリペプチドがプロタミンである[9]または[10]記載の調製方法。
[13] 疎水化ポリ酸性アミノ酸中の疎水性アミノ酸が導入されなかったポリ酸性アミノ酸が一般式(I):
[式中、R1は非置換型または置換型のフェニル基またはインドリル基であり;
R2は直鎖型または分枝鎖型の炭素数1〜5を有するアルキル、アルケニルまたはアルキニル基であり;l = 1または2であり;m + n = 40〜40,000である]
モル比((m):(n))が15:85〜85:15である[9]ないし[12]のいずれか1に記載の調製方法。
[14] 有機溶媒を用いないことを特徴とする[9]ないし[13]のいずれか1に記載の調製方法。
[15] 調製したPICが粒子形状を有する[9]ないし[14]のいずれか1に記載の調製方法。
[16] 平均粒径が0.01μm〜1μmである[15]に記載の調製方法。
[17] 抗原をコンジュゲートないし取り込ませおよび/または混合した[7]または[8]に記載のPICを含む免疫療法剤。
[18] 液性免疫および細胞性免疫を惹起しうる[17]に記載の免疫療法剤。
[19] 抗原が卵白アルブミンである[17]また[18]に記載の免疫療法剤。
[20] 抗原がインフルエンザ・ヘマグルチニンである[17]または[18]記載の免疫療法剤。
[21] 抗原を[7]または[8]に記載のPICにコンジュゲートないし取り込ませおよび/または混合させる免疫療法剤の調製方法。
[22] 抗原が卵白アルブミンである[21]に記載の免疫療法剤の調製方法。
[23] 抗原がインフルエンザ・ヘマグルチニンである[21]に記載の免疫療法剤の調製方法。
[式中、R1は非置換型または置換型のフェニル基またはインドリル基であり;
R2は直鎖型または分枝鎖型の炭素数1〜5を有するアルキル、アルケニルまたはアルキニル基であり;l = 1または2であり;m + n = 40〜40,000である]
とからなり、構成単位(A)と構成単位(B)とのモル比((m):(n))が10:90〜90:10である。また、一般的には、pKaが約7以下、好ましくは約6以下、より好ましくは約4以下の酸性アミノ酸を重合して得られるポリ酸性アミノ酸のカルボキシル基に、部分的に芳香族アミノ酸のアルキル、アルケニルまたはアルキニルエステルのアミノ基をアミド結合させることによって得ることができるものであってもよい。ここで用いる酸性アミノ酸の例としては、グルタミン酸、アスパラギン酸またはそれらの誘導体が挙げられ、ポリ酸性アミノ酸はそれらのうちの1種を重合したものであっても、それらの2種以上をランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体またはブロック共重合体したものであってもよいが、好ましくはグルタミン酸のみが重合した微生物由来のポリ(γ-グルタミン酸)である。ポリ酸性アミノ酸の重合度は通常約40〜40,000、好ましくは約400〜15,000、より好ましくは約800〜8,000、最も好ましくは約1,500〜6,000であり、平均分子量としては通常約5.0×103〜5.0×106、好ましくは約5.0×104〜2.0×106、より好ましくは約1.0×105〜1.0×106、最も好ましくは約2.0×105〜8.0×105である。また、得られたポリ酸性アミノ酸に結合する芳香族アミノ酸のエステルの例としては、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンまたはそれらの誘導体の直鎖型または分岐鎖型の炭素数1〜5のアルキル、アルケニルまたはアルキニルエステルが挙げられ、それらのうちの1種以上をポリ酸性アミノ酸のカルボキシル基にアミド結合することができる。ポリ酸性アミノ酸の構成単位(A)と構成単位(B)とのモル比((m):(n))は、通常約10:90〜90:10、好ましくは約15:85〜85:15、より好ましくは約20:80〜80:20、さらに好ましくは約30:70〜80:20、最も好ましくは約45:55〜80:20である。
本発明にかかるPICおよびPICナノ粒子の調製方法は、水溶性の疎水化ポリ酸性アミノ酸の調製と、それら疎水化ポリ酸性アミノ酸水溶液と塩基性ポリペプチド水溶液の混合の工程からなる。疎水化ポリ酸性アミノ酸の調製は、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(WSC)や1-シクロヘキシル-3-[2-(4-メチルモルホリニル)エチル]カルボジイミド-p-トルエンスルホネートのような脱水縮合剤を用いてポリ酸性アミノ酸のカルボキシル基に芳香族アミノ酸エステルのアミノ基をアミド結合させることができ、ポリ酸性アミノ酸に対する疎水性アミノ酸の導入率は、脱水縮合剤の濃度、芳香族アミノ酸エステルの濃度、反応時間などの反応条件を適宜変化させることによって調節することができる。
疎水化ポリアミノ酸の調製
607 mgの微生物(Bacillus subtilis)由来のγ-PGA(明治製菓(株)、分子量3.8×105、pKa=2.3)を100 mlの50 mM炭酸水素ナノトリウム水溶液に均一に溶解した。その溶液に225〜901 mgの1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩 (WSC)、1080 mgのL-フェニルアラニンエチルエステル(PheE)を添加して、氷冷下1時間、その後、室温で24時間反応させた。反応後、生じた溶液を透析膜(分子量分画50,000)を用いて水で3日間透析を行い、次に凍結乾燥した。得られた凍結乾燥物をエタノール100 mlに添加し、一晩攪拌した。生じた溶液を遠心分離(1,500×g、20分間)し、沈殿物を減圧乾燥し、疎水化γ-PGAを得た。γ-PGAへのPheE導入量は、WSC濃度を変化させることで調節した。このようにして調製した疎水化γ-PGAのPheE導入率を1H-NMRによって測定したところ、PheE導入率はそれぞれ16%、28%、36%および49%であることが判明した(以下、各々、γ-PGA-PheE-16、-28、-36および-49と略称する)。
ポリイオンコンプレックス(PIC)ナノ粒子の調製
上述したように調製した種々の疎水化γ-PGA(γ-PGA-PheE-16、-28および-49)または未修飾γ-PGA(明治製菓(株)、分子量3.8×105、pKa=2.3)と微生物(Streptomyces albulus 346)由来のε-PL(チッソ(株)、分子量4.7×103)とを25℃のPBS(pH 7.4)に各々最終濃度10 mg/mlおよび0〜5 mg/mlで別々に溶解し、それらを等量混合した。動的光散乱法(機器名、ゼータサイザー Nano ZS, Malvern社)により混合直後の平均粒径および粒度分布を測定するとともに、粒子の状態を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果を表1および図1に示す。
PICナノ粒子の安定性
つぎに、上述のように形成されるPICナノ粒子の安定性を測定した。種々の割合で疎水基を導入したγ-PGA-PheE-16、-28または-49(10 mg/mL)およびε-PL(2 mg/mL)を1 mlのPBS(pH7.4)に別々に溶解し、等量混合後、4℃で静置して経時的に平均粒径を動的光散乱法(機器名、ゼータサイザー Nano ZS, Malvern社)により測定した。その結果を図2に示す。
抗原-コンジュゲートPICナノ粒子の免疫誘導効果
抗原-コンジュゲートPICナノ粒子の調製
γ-PGA-PheE-36 10 mg/ml、ε-PL 4 mg/mlおよび卵白アルブミン (OVA) 2 mg/mlのPBS溶液を調製した。まず、各250 μlのε-PLとOVA溶液を等量混合し、ε-PL + OVA混合溶液を作製した(ε-PL 2 mg/ml + OVA 1 mg/ml in PBS, 500 μl)。この溶液に500 μlのγ-PGA-PheE-36溶液を加えて混合し、OVA-コンジュゲートPICナノ粒子(OVA-PIC NP)を調製した。OVA-PIC NPの粒径は213 nmであった。
つぎに、このようにして調製したOVAコンジュゲートPICナノ粒子(OVA-PIC NP)の免疫誘導効果を評価した。6週齢のC57BL/6マウスの皮下に、PBSのみ、PBSに溶解したOVA(0.5 mg/ml)のみ、OVA(0.5 mg/ml)を加えた完全フロイントアジュバント(CFA)のみ、またはOVA-PIC NP(OVA: 0.5 mg/ml, γ-PGA-PheE-36: 5 mg/ml, ε-PL: 1 mg/ml)のみを1週間間隔で2回免疫した(各々、0.2 mL接種)。最終免疫から1週間後にマウスから脾臓を取り出し、脾細胞中のOVAに特異的なCD8+T細胞(細胞性免疫)の存在についてH-2kb/SIINFEKL(OVA 257-264ペプチド)−Pro5 MHC Pentamer(ProImmune社)およびFITC標識抗-CD8+抗体を用いて染色し、フローサイトメトリーにより解析した。その結果を図3に示す。
以上の結果より、OVA-PIC NPは生体内において高い安定性を示し、抗原提示細胞に効率よく抗原をデリバリーすることで、優れた免疫誘導効果を示すと考えられる。
また、実施例2において、γ-PGA-PheE-36の代わりに新たに調製したγ-PGA-PheE-40を用い、また完全フロイントアジュバント(CFA)の代わりに水酸化アルミニウム(Alum)を用いる以外は実施例2の方法に従ってOVA-PIC NPの免疫誘導効果を評価した。その結果を図4に示す。
これら実施例2および実施例3の結果から、OVA-PIC NPは生体内において高い安定性を示し、抗原提示細胞に効率よく抗原をデリバリーすることによって従来のアジュバントを超える優れた細胞性免疫誘導効果を示すことが明らかとなった。
つぎに、実施例2においてマウス脾臓から取り出した脾細胞を細胞傷害性T細胞エピトープペプチド(10 μg/ml)で刺激し、ELISPOT法により全CD8+T細胞に占めるインターフェロン(IFN)-γおよび腫瘍壊死因子(TNF)-αの産生細胞数を測定した。その結果を図5A−Dに示す。
この結果から、本発明のPIC NPにより実施例3で示された抗原特異的CD8+T細胞が実際に活性化されていることが明らかになり、それが従来のアジュバントを超える優れた細胞性免疫活性化効果を示すことが明らかとなった。
抗原-コンジュゲートPICナノ粒子の調製
γ-PGA-PheE-40 10 mg/ml、ε-PLまたはプロタミン 4 mg/ml、および卵白アルブミン (OVA) 2 mg/ml、のPBS溶液を調製した。各々 250 μlのε-PLまたはプロタミン溶液とOVA溶液を等量混合し、ε-PLまたはプロタミン+OVA混合溶液を作製した(ε-PLまたはプロタミン 2 mg/ml + OVA 2 mg/ml in PBS, 500 μl)。これらの溶液に 500 μlのγ-PGA-PheE-40 PBS溶液を加えて混合し、OVA-コンジュゲートPICナノ粒子を調製した(OVA-PIC NP)。OVA-PIC NPε-PLおよびOVA-PIC NP プロタミンの粒径はそれぞれ 220 および 187 nmであった。また、希釈溶液の調整はPBSを用いて行った。
つぎに、このようにして調製したOVAコンジュゲートPICナノ粒子(OVA-PIC NP)の細胞性免疫誘導効果を評価した。6週齢のC57BL/6マウスの皮下に、PBSのみ100 μl、またはOVA-PIC NP(OVA: 0.5 mg/ml, γ-PGA-PheE-40: 5 mg/ml, ε-PLまたはプロタミン: 1 mg/ml)200μl、またはOVA-PIC NP(OVA: 0.1 mg/ml,γ-PGA-PheE-40: 1 mg/ml, ε-PLまたはプロタミン: 0.2 mg/ml)100μlを1週間間隔で2回免疫した。最終免疫から1週間後にマウスから脾臓を取り出し、脾細胞中のOVAに特異的なCD8+T細胞(細胞性免疫)の存在についてH-2kb/SIINFEKL(OVA 257-264ペプチド)−Pro5 MHC Pentamer(ProImmune社)およびFITC標識抗-CD8+T抗体を用いて染色し、フローサイトメトリーにより解析した。その結果を図6に示す。
以上の結果より、ε-PLのみならずプロタミンを用いて調製したOVA-PIC NPも生体内において高い安定性を示し、抗原提示細胞に効率よく抗原をデリバリーすることで、優れた細胞性免疫誘導効果を示すことが明らかになった。
つぎに、実施例5においてマウス脾臓から取り出した脾細胞を細胞傷害性T細胞エピトープペプチド(10 μg/ml)で刺激し、ELISPOT法により全細胞に占めるインターフェロン(IFN)-γおよび腫瘍壊死因子(TNF)−αの産生細胞数を測定した。その結果を図7A-Eに示す。
この結果から、ε-PLのみならずプロタミンを用いて調製した本発明のPIC NPでも抗原特異的CD8+T細胞を実際に活性化し得ることが明らかになり、従来のアジュバントを超える優れた細胞性免疫活性化効果を示すことが明らかとなった。
また、実施例5におけるマウスから血清を取り出し、産生されているOVA特異的な免疫グロブリンIgGの抗体価をELISA法により測定した。その結果を図8に示す。
図8から明らかなように、PBSのみで免疫した動物群においては低い抗原特異的な抗体価しか認められなかったが、ε-PLまたはプロタミンを用いて調製した本発明のPIC NPで免疫した動物群においては高いOVA特異的なIgG抗体価が認められた。
この結果から、本発明のPIC NPで免疫した動物においては高い抗体価で抗原特異的抗体が生成することが明らかとなり、それが細胞性免疫のみならず液性免疫をも誘導する効果を示すことが明らかとなった。
インフルエンザ抗原に対する液性免疫および細胞性免疫の誘導性
有精卵(受精卵)を孵卵機内で約11日間、38〜39℃で保温し、胚の発生を確認した後、卵殻に注射針が通る程度の穴をあけ、そこから將尿液にワクチン製造株であるインフルエンザウイルス(A/広島株(H3N2)、A/ソロモン諸島株(H1N1)およびB/マレーシア株)を直接注入し、その穴をふさぎ、再度、孵卵機に戻し、32〜36℃で3日ほど保温した。その後、ウイルス接種卵を冷蔵庫に一晩入れ、卵殻を切り取り、將尿液を無菌的に採取した。採取液中の血液などの混入物を除いた後、ゾーナル遠心機を用いた蔗糖密度勾配遠心法によりウイルス粒子を精製濃縮した。このインフルエンザウイルス浮遊液をエーテル処理し、その後にホルマリンを添加した。
以上のように調製した3株のインフルエンザHA抗原量を生物学的製剤基準(厚生労働省)のインフルエンザHAワクチンに記載された力価試験法のうち、一元放射免疫拡散試験法に従い測定してインフルエンザHA抗原液とした。
調製したインフルエンザHA抗原3株のHA抗原含量は、A/広島株が502.4μg/ml、A/ソロモン諸島株が1262.5μg/ml、B/マレーシア株が611.0μg/mlであった。
4週齢(BALB/c、雌)を以下の6群(一群4匹)に分け、各群の下記成分を単独でまたは混合してマウス一匹当たり100μlで皮下より免疫した。
第一群:PBS投与群
第二群:HA抗原単独免疫群(各株0.3μg/マウス)
第三群:HA抗原(各株0.3μg/マウス)+Imject Alum(100μg/マウス, PIERCE社
免疫群
第四群:HA抗原(各株0.3μg/マウス)+γ-PGA NP(100μg/マウス)免疫群
第五群:HA抗原(各株0.3μg/マウス)+PIC NP(100μg/マウス)免疫群
第六群:HA抗原(各株0.3μg/マウス)+フロイントアジュバント(GERBU社、50μl
/マウス)免疫群
なお、フロイントアジュバントについては、初回免疫には完全アジュバントを、また二回目の免疫には不完全アジュバントを使用した。
免疫は1週間間隔で2回行い、二回目の免疫から一週間後に血液を採取して、血中のIgGおよびHI抗体価を評価した。A/広島株、A/ソロモン諸島株、B/マレーシア株についての結果を各々図9から11に示す。
この結果から、本発明のPIC NPで免疫した動物においては高い抗体価の抗原特異的抗体が生成することが明らかとなり、インフルエンザ抗原に対する液性免疫誘導活性を有することが明らかとなった。
これらの結果から、本発明のPIC NPはインフルエンザHA抗原に対しても高い免疫誘導効果および活性化効果を示すことが明らかとなり、本発明のポリイオンコンプレックスおよびポリイオンコンプレックスナノ粒子はキャリアまたは免疫療法剤として有用であることが示された。
Claims (14)
- 粒子形状を有する請求項1に記載のPIC。
- 平均粒径が0.1〜0.4μmである請求項2に記載のPIC。
- (1)ポリ(γ−グルタミン酸)にフェニルアラニンエチルエステルを導入することによって、一般式(I):
[式中、R1は非置換型のフェニル基であり;
R2は直鎖型の炭素数2を有するアルキル基であり;l = 2であり;m + n = 1,500〜6,000である]
とからなり、構成単位(A)と構成単位(B)とのモル比((m):(n))が72:28〜51:49である疎水化ポリ酸性アミノ酸を調製し;
(2)調製した疎水化ポリ酸性アミノ酸を緩衝液に溶解し、緩衝液に溶解したポリ(ε−リシン)(重量平均分子量3.8×10 3 〜6.4×10 3 )またはプロタミンと4:1〜16:1の重量比で混合する
工程を含むPICの調製方法。 - 有機溶媒を用いないことを特徴とする請求項4に記載の調製方法。
- 調製したPICが粒子形状を有する請求項4または5に記載の調製方法。
- 調製したPICの平均粒径が0.1〜0.4μmである請求項6に記載の調製方法。
- 抗原をコンジュゲートないし取り込ませおよび/または混合した請求項2または3に記載のPICを含む免疫療法剤。
- 液性免疫および細胞性免疫を惹起しうる請求項8に記載の免疫療法剤。
- 抗原が卵白アルブミンである請求項8または9に記載の免疫療法剤。
- 抗原がインフルエンザ・ヘマグルチニンである請求項8または9に記載の免疫療法剤。
- 抗原を請求項2または3に記載のPICにコンジュゲートないし取り込ませおよび/または混合させる免疫療法剤の調製方法。
- 抗原が卵白アルブミンである請求項12に記載の免疫療法剤の調製方法。
- 抗原がインフルエンザ・ヘマグルチニンである請求項12に記載の免疫療法剤の調製方法。
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