JP6283674B2 - 外膜小胞 - Google Patents

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Description

この出願は、2012年9月18日に出願された米国仮出願第61/702,296号および2013年3月15日に出願された米国仮出願第61/799,311号(これら全ての完全な内容は、全ての目的のために参考として本明細書に援用される)の利益を主張する。
本発明は、グラム陰性菌由来の小胞に関する。小胞は、それらの内腔内に異種タンパク質を含む。小胞は、免疫原性組成物、例えばワクチンに特に有用である。
グラム陰性菌は、成長の間に、細胞エンベロープの膨圧によって外膜小胞(OMV)を自然に放出し得る。そのようなOMVの形成は、特定の細菌成分を破壊することによって容易にすることができ、例えば、参考文献1および2では、E.coliのTol−Pal系を破壊して、成長の間に培養培地中に小胞を放出する株がもたらされた。OMVは、細菌全体を破壊することによっても生成することができる。公知のOMV生成方法としては、洗浄剤処理(例えば、デオキシコール酸を用いる)を用いる方法[3&4]、洗浄剤を用いない方法[5]、または超音波処理[6]などが挙げられる。
OMVは、免疫原性の細胞表面結合抗原、ペリプラズム抗原および分泌抗原が豊富であり、例えば、Neisseria meningitidis血清群Bに対するワクチンとして使用されている[7]。小胞は抗原に対する強力な免疫応答を惹起するアジュバントとしての機能を果たす化合物を含有するので、この使用に特に適している。このように、小胞は、免疫系に対して、精製された抗原性タンパク質または他の細菌成分よりも天然の細菌に近い模倣物である。したがって、OMVは、ワクチンおよび他の免疫原性組成物の魅力的な標的のままである。いくつかのタンパク質抗原の免疫原特性は、ClyAを融合パートナーとして使用することにより、OMVの表面上に多数の抗原が提示されるようにOMVを操作することによって増大させることができることが示唆されている[8]。
異種タンパク質、特に異種抗原をOMVにターゲティングするために、いくつかの試みが行われてきた。しかし、現在まで、異種タンパク質の小胞への輸送に伴う困難に主に起因して、親細菌に対して外来である抗原が依然としてOMVには存在しないことが明白である[11]。異種タンパク質をOMVにターゲティングするための大多数の試みは、異種タンパク質と内在性膜タンパク質を共有結合によって連結することによるものである。そのような共有結合によって連結した異種タンパク質の例としては、FLAGエピトープとOmpA(外膜タンパク質A)の全長配列との融合物、FLAGエピトープとPagP(PhoPQ活性化遺伝子P)の全長配列との融合物[9]、およびGFPとClyA(細胞溶解素)との融合物が挙げられる[10]。それらと膜タンパク質が共有結合で連結することにより、生じた融合タンパク質が外膜にターゲティングされ、したがってOMV内に含まれる。これらの方法には欠点があり、特に、形質転換された細菌の有害な影響を伴わずに大量の内在性膜タンパク質を過剰発現させることが難しい。
ペリプラズムタンパク質をOMVにターゲティングすることも、難しいことが証明されている。GFPとTat(ツインアルギニン輸送体)シグナル配列との融合により、ペリプラズムにターゲティングされたGFPの過剰発現がもたらされるが、GFP蛍光はOMVにおけるバックグラウンドの蛍光レベルをほとんど超えず[11]、これにより、GFPがOMVに組み込まれなかったか、またはOMVにおけるフォールディングが正しくないことに起因して機能的でないことが示唆された。
国際公開第2006/046143号 欧州特許第0011243号明細書 国際公開第2004/019977号 国際公開第2010/010983号
OMVにおいて異種タンパク質を発現させるために適した方法、特に、OMVにおいて抗原性タンパク質を発現させる方法を開発することが依然として必要である。特に、ワクチンにおいて使用するための代替または改善されたOMVも依然として必要である。
本発明者らは、異種タンパク質をOMVの内腔にターゲティングすることにより、異種タンパク質をOMVの膜にターゲティングすることに伴う問題の多くが克服されることを発見した。驚いたことに、本発明者らは、内腔内に異種タンパク質を含有するOMVは、哺乳動物に投与されると、そのタンパク質に対する免疫応答を惹起することができることも見出した。
したがって、本発明は、内腔内に遊離する少なくとも1種の異種タンパク質を含み、哺乳動物に投与されると、異種タンパク質に対する免疫応答を惹起することができるグラム陰性菌由来の外膜小胞(OMV)を提供する。
本発明は、本発明のOMVを調製する方法であって、グラム陰性菌のペリプラズムにおいて異種タンパク質を発現させるステップを含む方法も提供する。本発明は、さらに、この方法によって得られたまたは得ることができるOMVを提供する。
本発明は、(a)本発明のOMVと、(b)薬学的に許容されるキャリアとを含む薬学的組成物も提供する。
本発明は、哺乳動物において免疫応答を生じさせる方法であって、哺乳動物にグラム陰性菌由来のOMVを有効量で投与することを含み、OMVが内腔内に少なくとも1種の異種タンパク質を含み、免疫応答がOMV内の異種タンパク質に対するものである方法も提供する。本発明のこの態様の一部の実施形態では、タンパク質はOMVの内腔内で遊離している。本発明は、哺乳動物において免疫応答を生じさせる方法であって、哺乳動物に本発明の薬学的組成物を投与することを含み、免疫応答がOMV内の異種タンパク質に対するものである方法も提供する。
OMV
本発明は、内腔内に遊離する少なくとも1種の異種タンパク質を含み、哺乳動物に投与されると、異種タンパク質に対する免疫応答を惹起することができるグラム陰性菌由来の外膜小胞(OMV)を提供する。
OMVは、当技術分野で周知であり、細菌によって培養培地中に自然に放出される。「天然のOMV」(「NOMV」[12])、微小胞(MV[13])、洗浄剤により抽出されたOMV(DOMV)、変異体由来OMV(m−OMV)、およびMVとして放出されるまで細菌に付着したままの外膜の突出であるブレブ(bleb)([14];[15])は全て、本発明の一部を成し、本明細書では集合的にOMVと称される。
本発明のOMVは、任意の適切なグラム陰性菌から得ることができる。グラム陰性菌は、典型的にはE.coliである。しかし、E.coliの代わりに、別のグラム陰性菌であってもよい。本発明において使用するために好ましいグラム陰性菌としては、ヒトにおいて病原性ではない細菌が挙げられる。例えば、細菌はヒトにおいて片利共生的(commensalistic)であってよい。しかし、一部の実施形態では、典型的にはヒト宿主には全くは見出されない細菌が使用される。本発明において使用するための例示的な種としては、Escherichia、Shigella、Neisseria、Moraxella、Bordetella、Borrelia、Brucella、Chlamydia、Haemophilus、Legionella、Pseudomonas、Yersinia、Helicobacter、Salmonella、Vibrioなどの属のいずれかの種が挙げられる。特に、細菌は、Shigella種(S.dysenteriae、S.flexneri、S.boydiiまたはS.sonneiなど)であってよい。あるいは、細菌は、Neisseria種、特に、非病原性種、例えば、N.bacilliformis、N.cinerea、N.elongata、N.flavescens、N.lactamica、N.macacae、N.mucosa、N.polysaccharea、N.siccaまたはN.subflavaなど、特にN.lactamicaであってよい。あるいは、Neisseriaの病原性種、例えば、N.gonorrhoeaeまたはN.meningitidisを使用することができる。他の例では、細菌は、Bordetella pertussis、Borrelia burgdorferi、Brucella melitensis、Brucella ovis、Chlamydia psittaci、Chlamydia trachomatis、Moraxella catarrhalis、Haemophilus influenzae(分類不可能な株を含む)、Legionella pneumophila、Pseudomonas aeruginosa、Yersinia enterocolitica、Helicobacter pylori、Salmonella enterica(血清型typhiおよびtyphimurium、ならびに血清型paratyphiおよびenteritidisを含む)、Vibrio cholerae、Proteus、Citrobacter、Serratia、Erwinia、Pasteurellaなどであってよい。光合成グラム陰性菌も使用することができる。典型的には、細菌はコンピテント株である。この特徴により、細菌の遺伝子改変が容易になる。
特定の実施形態では、グラム陰性菌は、その細菌の「過剰ブレブ形成(hyperblebbing)」株である。ブレブをより容易により高い収率で作製することができ、またブレブの性質をより均一にすることができる過剰ブレブ形成グラム陰性菌がWO02/062378に記載されている。例えば、ブレブは、Neisseria meningitidis、Neisseria lactamica、Neisseria gonorrhoeae、Helicobacter pylori、Salmonella typhi、Salmonella typhimurium、Vibrio cholerae、Shigella種、Haemophilus influenzae、Bordetella pertussis、Pseudomonas aeruginosaおよびMoraxella catarrhalisからなる群より選択される細菌から得ることができる。
特定の実施形態では、細菌は、E.coli ompA変異体および/またはE.coli tolR変異体である。一部の実施形態では、細菌は、E.coli BL21(DE3)ΔompA、E.coli BL21(DE3)ΔompAΔtolR、E.coli BL21(DE3)ΔtolR、E.coli ΔnlpI、またはE.coli ΔdegPから選択される。Δ符号は、本明細書では、Δ符号の後に記載されている遺伝子のコード配列が欠失している細菌株を指すために使用される。したがって、「ΔompA」である細菌株は、ompA遺伝子のコード配列を含まない。同様に、「ΔtolR」である細菌株は、tolR遺伝子のコード配列を含まない。コード配列全体が欠失していてよい。しかし、その代わりに、コード配列は部分的に欠失していてよい。例えば、N末端の半分またはC末端の半分が欠失していてよい。あるいは、1または複数の置換および/または挿入が導入されることによってompA遺伝子および/またはtolR遺伝子が変異していてよい。
E.coli ΔtolR変異体株およびE.coli ΔompA変異体株は、野生型E.coliと比較してOMVを過剰産生する。したがって、ompA遺伝子および/またはTol−Pal複合体の1もしくは複数の成分の変異により、野生型ompA遺伝子および/またはTol−Pal複合体を有するそのそれぞれの野生型株と比較して増加した数のOMVを産生する変異体細菌がもたらされる。OmpAは内在性膜タンパク質であり、E.coliにおいて最も豊富な外膜タンパク質である。したがって、OmpAタンパク質を欠くE.coliが生存可能であることは驚くべきことである。実際に、Murakamiら[16]によると、E.coli ompAの単一変異体は小胞の放出を促進することができない。
異種タンパク質
本発明の異種タンパク質をグラム陰性菌のペリプラズムにターゲティングし、そこで発現させ、したがって、異種タンパク質がOMVの内腔内に存在する。一部の実施形態では、異種タンパク質はOMVの内腔内で遊離している。
タンパク質は、任意の長さのアミノ酸のポリマーであってよい。アミノ酸のポリマーは、線状または分岐状であってよく、アミノ酸のポリマーは、修飾されたアミノ酸を含んでよく、また、アミノ酸のポリマーは、非アミノ酸が割り込んでいてもよい。この用語は、天然で修飾された、または介入;例えば、ジスルフィド結合の形成、追加的なグリコシル化、部分的または完全な脱グリコシル化、脂質付加、アセチル化、リン酸化、または標識化成分とのコンジュゲーションなどの任意の他の操作もしくは改変により修飾されたアミノ酸のポリマーも包含する。この定義には、例えば、アミノ酸の1または複数の類似体(例えば、非天然アミノ酸などを含めた)、ならびに当技術分野で公知の他の修飾を含有するタンパク質も含まれる。タンパク質は、単鎖または会合した鎖として生じ得る。タンパク質は、本発明に関しては、天然でまたは非天然でグリコシル化され得る(すなわち、ポリペプチドが、対応する天然に存在するポリペプチドに見出されるグリコシル化パターンとは異なるグリコシル化パターンを有する)。
本明細書で使用される場合、「異種性の」という用語は、タンパク質が、OMVを得る細菌の種とは異なる種(異種生物体)に由来することを意味する。典型的には、タンパク質は、OMVを得る細菌の属とは異なる病原体の属に由来する抗原である。
本発明の特定の実施形態では、異種タンパク質は、レシピエントにおいて免疫応答を惹起することができる免疫原性タンパク質である。特定の実施形態では、免疫原性タンパク質、したがって異種タンパク質は、抗原を含む、またはそれからなる。抗原は、原生生物、細菌、ウイルス、真菌、または、多細胞性病原体を含めた任意の他の病原体、または寄生生物に対する免疫応答(または、一部の実施形態では、アレルゲンに対する免疫応答;および他の実施形態では、腫瘍抗原に対する免疫応答)を惹起し得る。免疫応答は、抗体応答(通常IgGを含む)および/または細胞媒介性免疫応答を含んでよい。ポリペプチド抗原は、典型的には、対応する細菌、ウイルス、真菌または寄生生物(またはアレルゲンもしくは腫瘍)のポリペプチドを認識する免疫応答を惹起するが、一部の実施形態では、ポリペプチドは、細菌、ウイルス、真菌または寄生生物の糖類を認識する免疫応答を惹起するミモトープ(mimotope)としての機能を果たし得る。抗原は、典型的には、表面ポリペプチド、例えば、アドヘシン、赤血球凝集素、エンベロープ糖タンパク質、スパイク糖タンパク質などである。
一部の実施形態では、抗原により、以下の細菌のうちの1つに対する免疫応答が惹起される:
Neisseria meningitidis:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、アドヘシン、自己輸送体(autotransporter)、毒素、鉄獲得タンパク質、H因子結合性タンパク質(fHbpまたは741)、Neisseriaヘパリン結合性抗原(NHBAまたは287)、NadA(または961)、953/936およびNeisseria meningitides血清群B bp(fHbp)などの膜タンパク質が挙げられる。3種の有用なポリペプチドの組み合わせが参考文献17に開示されている。
Streptococcus pneumoniae:有用なポリペプチド抗原は、参考文献18に開示されている。それらとしては、これだけに限定されないが、RrgB線毛サブユニット、ベータ−N−アセチル−ヘキソサミニダーゼ前駆体(spr0057)、spr0096、一般的なストレスタンパク質GSP−781(spr2021、SP2216)、セリン/トレオニンキナーゼStkP(SP1732)、および肺炎球菌の表面アドヘシンPsaAが挙げられる。
Streptococcus pyogenes:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献19および20に開示されているポリペプチド、例えば、GAS25〜574、例えば、GAS25(配列番号41、配列番号42)、GAS40(配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号68、配列番号69、配列番号70)、GAS57(配列番号39、配列番号40、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号74;配列番号75)、88、23、99、97、24、5、208、193、67、64、101、205、268、68、189、165または201などが挙げられる。
Moraxella catarrhalis 。
Bordetella pertussis:有用な百日咳抗原としては、これだけに限定されないが、無細胞または細胞全体の百日咳抗原、百日咳ホロ毒素またはトキソイド(PT)、線維状赤血球凝集素(FHA)、パータクチン、および凝集原2および3が挙げられる。
Staphylococcus aureus:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献21に開示されているポリペプチド、例えば、溶血素、esxA、esxB、esxAB、フェリクロム結合性タンパク質(sta006)および/またはsta011リポタンパク質などが挙げられる。
Clostridium tetani:典型的な抗原は破傷風トキソイドである。
Cornynebacterium diphtheriae:典型的な抗原はジフテリアトキソイドである。
Haemophilus influenzae:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献22および23に開示されているポリペプチドが挙げられる。
Pseudomonas aeruginosa 。
Streptococcus agalactiae:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献19に開示されているポリペプチド、例えば、67、80、1523、3、328または211などが挙げられる。
Chlamydia trachomatis:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、PepA、LcrE、ArtJ、DnaK、CT398、OmpH様、L7/L12、OmcA、AtoS、CT547、Eno、HtrAおよびMurGが挙げられる(例えば、参考文献24に開示されている通り。LcrE[25]およびHtrA[26]が2つの好ましい抗原である。
Chlamydia pneumoniae:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献27に開示されているポリペプチドが挙げられる。
Helicobacter pylori:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、CagA、VacA、NAP、および/またはウレアーゼが挙げられる[28]。
Escherichia coli:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、腸毒性大腸菌(ETEC)、腸管凝集性大腸菌(EAggEC)、分散接着性大腸菌(diffusely adhering E. coli)(DAEC)、腸管病原性大腸菌(EPEC)、腸管外病原性大腸菌(extraintestinal pathogenic E. coli)(ExPEC)および/または腸管出血性大腸菌(EHEC)に由来する抗原が挙げられる。ExPEC株としては、尿路病原性大腸菌(E.coli)(UPEC)および髄膜炎/敗血症関連大腸菌(meningitis/sepsis−associated E.coli)(MNEC)が挙げられる。有用なUPECポリペプチド抗原は参考文献29および30に開示されている。有用なMNEC抗原は参考文献31に開示されている。いくつかのE.coli型の有用な抗原はAcfDである[32]。
Bacillus anthracis 。
Yersinia pestis:有用な抗原としては、これだけに限定されないが、参考文献33および34に開示されているものが挙げられる。
Staphylococcus epidermidis、例えば、ATCC−31432株、SE−360株およびSE−10株から得ることができるI型、II型および/またはIII型の莢膜多糖 。
Clostridium perfringensまたはClostridium botulinums 。
Legionella pneumophila 。
Coxiella burnetii 。
Brucella、例えば、B.abortus、B.canis、B.melitensis、B.neotomae、B.ovis、B.suis、B.pinnipediaeなど。
Francisella、例えば、F.novicida、F.philomiragia、F.tularensisなど。
Neisseria gonorrhoeae 。
Treponema pallidum 。
Haemophilus ducreyi 。
Enterococcus faecalisまたはEnterococcus faecium 。
Staphylococcus saprophyticus 。
Yersinia enterocolitica 。
Mycobacterium tuberculosis 。
Mycobacterium leprae 。
Rickettsia 。
Listeria monocytogenes 。
Vibrio cholerae 。
Salmonella typhi 。
Borrelia burgdorferi 。
Porphyromonas gingivalis 。
Klebsiella 。
Rickettsia prowazekii。
一部の実施形態では、抗原は、Chlamydia、Streptococcus、Pseudomonas、Shigella、Campylobacter、Salmonella、NeisseriaまたはHelicobacter由来の抗原である。
一部の実施形態では、抗原により、以下のウイルスのうちの1つに対する免疫応答が惹起される:
オルソミクソウイルス:有用な抗原は、A型インフルエンザウイルス、B型インフルエンザウイルスまたはC型インフルエンザウイルスに由来する抗原、例えば、赤血球凝集素、ノイラミニダーゼまたはマトリックスM2タンパク質などであってよい。抗原がA型インフルエンザウイルスの赤血球凝集素である場合、それは、任意の亜型、例えば、H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10、H11、H12、H13、H14、H15またはH16に由来するものであってよい。
パラミクソウイルス科のウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ニューモウイルス(例えば、呼吸器合胞体ウイルス、RSV)、ルブラウイルス(例えば、流行性耳下腺炎ウイルス)、パラミクソウイルス(例えば、パラインフルエンザウイルス)、メタニューモウイルスおよびモルビリウイルス(例えば、麻疹ウイルス)に由来するものが挙げられる。
ポックスウイルス科:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、オルソポックスウイルスに由来するもの、例えば、これだけに限定されないが、大痘瘡および小痘瘡を含めた真正痘瘡などが挙げられる。
ピコルナウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ピコルナウイルスに由来するもの、例えば、エンテロウイルス、ライノウイルス、ヘパルナウイルス(Heparnavirus)、カルジオウイルスおよびアフトウイルスなどが挙げられる。一実施形態では、エンテロウイルスは、ポリオウイルス、例えば、1型ポリオウイルス、2型ポリオウイルスおよび/または3型ポリオウイルスである。別の実施形態では、エンテロウイルスは、EV71エンテロウイルスである。別の実施形態では、エンテロウイルスは、コクサッキーAウイルスまたはコクサッキーBウイルスである。
ブニヤウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、カリフォルニア脳炎ウイルスなどのオルソブニヤウイルス、リフトバレー熱ウイルスなどのフレボウイルス、またはクリミア−コンゴ出血熱ウイルスなどのナイロウイルスに由来するものが挙げられる。
ヘパルナウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、A型肝炎ウイルス(HAV)、例えば、不活化ウイルス、B型肝炎ウイルス、例えば、表面抗原および/もしくはコア抗原、またはC型肝炎ウイルスなどのヘパルナウイルスに由来するものが挙げられる。
フィロウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、フィロウイルス、例えば、エボラウイルス(ザイールエボラウイルス、アイボリーコーストエボラウイルス、レストンエボラウイルスまたはスーダンエボラウイルスを含めた)またはマールブルグウイルスなどに由来するものが挙げられる。
トガウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、トガウイルス、例えば、ルビウイルス、アルファウイルス、またはアルテリウイルスなどに由来するものが挙げられる。これは、風疹ウイルスを含む。
フラビウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、フラビウイルス、例えばダニ媒介脳炎(TBE)ウイルス、デング(1型、2型、3型または4型)ウイルス、黄熱ウイルス、日本脳炎ウイルス、キャサヌール森林ウイルス、ウエストナイル脳炎ウイルス、セントルイス脳炎ウイルス、ロシア春夏脳炎ウイルス、ポワッサン脳炎ウイルスなどに由来するものが挙げられる。
ペスチウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ペスチウイルス、例えば、牛ウイルス性下痢(BVDV)、豚コレラ(CSFV)またはボーダー病(BDV)などに由来するものが挙げられる。
ヘパドナウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ヘパドナウイルス、例えば、B型肝炎ウイルスなどに由来するものが挙げられる。組成物は、B型肝炎ウイルス表面抗原(HBsAg)を含んでよい。
他の肝炎ウイルス:組成物は、C型肝炎ウイルス、デルタ型肝炎ウイルス、E型肝炎ウイルス、またはG型肝炎ウイルスに由来する抗原を含んでよい。
ラブドウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ラブドウイルス、例えば、リッサウイルス(例えば、狂犬病ウイルス)およびベシクロウイルス(VSV)などに由来するものが挙げられる。狂犬病抗原の例は、凍結乾燥した不活化ウイルスである。
カリシウイルス科:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、カリシウイルス科(Calciviridae)、例えば、ノーウォークウイルス(ノロウイルス)、ならびにハワイウイルスおよびスノーマウンテンウイルスなどのノーウォーク様ウイルスなどに由来するものが挙げられる。
コロナウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、SARSコロナウイルス、トリ伝染性気管支炎(IBV)、マウス肝炎ウイルス(MHV)、およびブタ伝染性胃腸炎ウイルス(TGEV)に由来するものが挙げられる。コロナウイルス抗原は、スパイクポリペプチドであってよい。
レトロウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、オンコウイルス、レンチウイルス(例えば、HIV−1またはHIV−2)またはスプーマウイルスに由来するもの、例えば、gp120、gp140またはgp160が挙げられる。
レオウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、オルトレオウイルス、ロタウイルス、オルビウイルス、またはコルチウイルスに由来するものが挙げられる。
パルボウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、パルボウイルスB19に由来するものが挙げられる。
ヘルペスウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、ヒトヘルペスウイルス、例えば、単に例として、単純ヘルペスウイルス(HSV)(例えば、1型HSVおよび2型HSV)、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)、エプスタイン−バーウイルス(EBV)、サイトメガロウイルス(CMV)、ヒトヘルペスウイルス6(HHV6)、ヒトヘルペスウイルス7(HHV7)、およびヒトヘルペスウイルス8(HHV8)などに由来するものが挙げられる。
パポーバウイルス:ウイルス抗原としては、これだけに限定されないが、パピローマウイルスおよびポリオーマウイルスに由来するものが挙げられる。(ヒト)パピローマウイルスは、血清型1、2、4、5、6、8、11、13、16、18、31、33、35、39、41、42、47、51、57、58、63または65のもの、例えば、血清型6、11、16および/または18のうちの1または複数に由来するものであってよい。
アデノウイルス:ウイルス抗原としては、アデノウイルス血清型36(Ad−36)に由来するものが挙げられる。
一部の実施形態では、抗原により、魚類に感染するウイルス、例えば、伝染性サケ貧血ウイルス(ISAV)、サケ膵臓病ウイルス(salmon pancreatic disease virus)(SPDV)、伝染性膵臓壊死症ウイルス(IPNV)、ブチナマズウイルス(CCV)、魚類リンホシスチス病ウイルス(FLDV)、伝染性造血器壊死症ウイルス(IHNV)、コイヘルペスウイルス、サケピコルナ様ウイルス(タイセイヨウサケのピコルナ様ウイルスとしても公知である)、陸封型サケウイルス(LSV)、タイセイヨウサケロタウイルス(ASR)、マスイチゴ病ウイルス(trout strawberry disease virus)(TSD)、ギンザケ腫瘍ウイルス(CSTV)、またはウイルス性出血性敗血症ウイルス(VHSV)などに対する免疫応答が惹起される。
真菌の抗原は、Epidermophyton floccusum、Microsporum audouini、Microsporum canis、Microsporum distortum、Microsporum equinum、Microsporum gypsum、Microsporum nanum、Trichophyton concentricum、Trichophyton equinum、Trichophyton gallinae、Trichophyton gypseum、Trichophyton megnini、Trichophyton mentagrophytes、Trichophyton quinckeanum、Trichophyton rubrum、Trichophyton schoenleini、Trichophyton tonsurans、Trichophyton verrucosum、T.verrucosumの変種album、変種discoides、変種ochraceum、Trichophyton violaceum、および/もしくはTrichophyton faviformeを含めた皮膚糸状菌(Dermatophytre)に由来するもの;または、Aspergillus fumigatus、Aspergillus flavus、Aspergillus niger、Aspergillus nidulans、Aspergillus terreus、Aspergillus sydowi、Aspergillus flavatus、Aspergillus glaucus、Blastoschizomyces capitatus、Candida albicans、Candida enolase、Candida tropicalis、Candida glabrata、Candida krusei、Candida parapsilosis、Candida stellatoidea、Candida kusei、Candida parakwsei、Candida lusitaniae、Candida pseudotropicalis、Candida guilliermondi、Cladosporium carrionii、Coccidioides immitis、Blastomyces dermatidis、Cryptococcus neoformans、Geotrichum clavatum、Histoplasma capsulatum、Klebsiella pneumoniae、Microsporidia、Encephalitozoon種、Septata intestinalisおよびEnterocytozoon bieneusiに由来するもの;あまり一般的ではないものでは、Brachiola種、Microsporidium種、Nosema種、Pleistophora種、Trachipleistophora種、Vittaforma種 Paracoccidioides brasiliensis、Pneumocystis carinii、Pythiumn insidiosum、Pityrosporum ovale、Sacharomyces cerevisae、Saccharomyces boulardii、Saccharomyces pombe、Scedosporium apiosperum、Sporothrix schenckii、Trichosporon beigelii、Toxoplasma gondii、Penicillium marneffei、Malassezia種、Fonsecaea種、Wangiella種、Sporothrix種、Basidiobolus種、Conidiobolus種、Rhizopus種、Mucor種、Absidia種、Mortierella種、Cunninghamella種、Saksenaea種、Alternaria種、Curvularia種、Helminthosporium種、Fusarium種、Aspergillus種、Penicillium種、Monolinia種、Rhizoctonia種、Paecilomyces種、Pithomyces種、およびCladosporium種に由来するものであってよい。
一部の実施形態では、抗原により、P.falciparum、P.vivax、P.malariaeまたはP.ovaleなどのPlasmodium属の寄生生物に対する免疫応答が惹起される。したがって、本発明は、マラリアに対して免疫化するために使用することができる。一部の実施形態では、抗原により、Caligidae科、特に、Lepeophtheirus属およびCaligus属の寄生生物、例えば、Lepeophtheirus salmonisまたはCaligus rogercresseyiなどの海シラミ(sea lice)に対する免疫応答が惹起される。
一部の実施形態では、抗原により、花粉のアレルゲン(木、草本、雑草、およびイネ科植物の花粉のアレルゲン);昆虫またはクモ類のアレルゲン(吸入性、唾液および毒液のアレルゲン、例えば、ダニのアレルゲン、ゴキブリおよびユスリカのアレルゲン、hymenopthera毒液のアレルゲン);動物の毛およびフケのアレルゲン(例えば、イヌ、ネコ、ウマ、ラット、マウスなどのもの);ならびに食物アレルゲン(例えば、グリアジン)に対する免疫応答が惹起される。木、イネ科植物および草本に由来する重要な花粉のアレルゲンは、これだけに限定されないが、カバノキ(Betula)、ハンノキ(Alnus)、ハシバミ(Corylus)、クマシデ(Carpinus)およびオリーブ(Olea)、ヒマラヤスギ(CryptomeriaおよびJuniperus)、スズカケノキ(Platanus)を含めた、分類学的な目がFagales、Oleales、Pinalesおよびplatanaceaeであるもの、Lolium属、Phleum属、Poa属、Cynodon属、Dactylis属、Holcus属、Phalaris属、Secale属、およびSorghum属のイネ科植物を含めたイネ目のもの、Ambrosia属、Artemisia属、およびParietaria属の草本を含めたAsterales目およびUrticales目のものである。他の重要な吸入性アレルゲンは、Dermatophagoides属およびEuroglyphus属のチリダニ、貯蔵庫ダニ、例えば、Lepidoglyphys属、Glycyphagus属およびTyrophagus属に由来するもの、ゴキブリ、ユスリカおよびノミ、例えば、Blatella属、Periplaneta属、Chironomus属およびCtenocepphalides属に由来するもの、ならびに哺乳動物、例えば、ネコ、イヌおよびウマなどに由来するもの、ミツバチ(Apidae)、スズメバチ(Vespidea)、およびアリ(Formicoidae)を含めた、分類学的な目がHymenopteraであるものなどの刺咬昆虫に由来する毒液アレルゲンである。
一部の実施形態では、抗原は、(a)がん−精巣抗原、例えば、NY−ESO−1、SSX2、SCP1ならびにRAGE、BAGE、GAGEおよびMAGEファミリーのポリペプチド、例えば、GAGE−1、GAGE−2、MAGE−1、MAGE−2、MAGE−3、MAGE−4、MAGE−5、MAGE−6、およびMAGE−12など(例えば、黒色腫、肺腫瘍、頭頸部腫瘍、NSCLC、乳房の腫瘍、胃腸腫瘍、および膀胱腫瘍に対処するために使用することができる;(b)変異した抗原、例えば、p53(種々の固形腫瘍、例えば、結腸直腸がん、肺がん、頭頸部がんに関連する)、p21/Ras(例えば、黒色腫、膵がんおよび結腸直腸がんに関連する)、CDK4(例えば、黒色腫に関連する)、MUM1(例えば、黒色腫に関連する)、カスパーゼ−8(例えば、頭頸部がんに関連する)、CIA0205(例えば、膀胱がんに関連する)、HLA−A2−R1701、ベータカテニン(例えば、黒色腫に関連する)、TCR(例えば、T細胞非ホジキンリンパ腫に関連する)、BCR−abl(例えば、慢性骨髄性白血病に関連する)、トリオースリン酸イソメラーゼ、KIA0205、CDC−27、およびLDLR−FUT;(c)過剰発現抗原、例えば、Galectin4(例えば、結腸直腸がんに関連する)、Galectin9(例えば、ホジキン病に関連する)、プロテイナーゼ3(例えば、慢性骨髄性白血病に関連する)、WT1(例えば、種々の白血病に関連する)、炭酸脱水素酵素(例えば、腎がんに関連する)、アルドラーゼA(例えば、肺がんに関連する)、PRAME(例えば、黒色腫に関連する)、HER−2/neu(例えば、乳がん、結腸がん、肺がんおよび卵巣がんに関連する)、マンマグロビン、アルファ−フェトプロテイン(例えば、ヘパトーマに関連する)、KSA(例えば、結腸直腸がんに関連する)、ガストリン(例えば、膵がんおよび胃がんに関連する)、テロメラーゼ触媒タンパク質、MUC−1(例えば、乳がんおよび卵巣がんに関連する)、G−250(例えば、腎細胞癌に関連する)、p53(例えば、乳がん、結腸がんに関連する)、ならびにがん胎児性抗原(例えば、乳がん、肺がん、および胃腸管のがん、例えば、結腸直腸がんなどに関連する);(d)共通抗原、例えば、MART−1/Melan A、gp100、MC1R、メラニン形成細胞刺激ホルモン受容体、チロシナーゼ、チロシナーゼ関連タンパク質−1/TRP1およびチロシナーゼ関連タンパク質−2/TRP2などの黒色腫−メラニン形成細胞分化抗原(例えば、黒色腫に関連する);(e)例えば、前立腺がんに関連する前立腺関連抗原、例えば、PAP、PSA、PSMA、PSH−P1、PSM−P1、PSM−P2など;(f)免疫グロブリンイディオタイプ(例えば、骨髄腫およびB細胞リンパ腫に関連する)などから選択される腫瘍抗原である。ある特定の実施形態では、腫瘍抗原としては、これだけに限定されないが、p15、Hom/Mel−40、H−Ras、E2A−PRL、H4−RET、IGH−IGK、MYL−RAR、エプスタイン−バーウイルス抗原、EBNA、E6およびE7を含めたヒトパピローマウイルス(HPV)抗原、B型肝炎ウイルス抗原、C型肝炎ウイルス抗原、ヒトT細胞リンパ球向性ウイルス抗原、TSP−180、p185erbB2、p180erbB−3、c−met、mn−23H1、TAG−72−4、CA19−9、CA72−4、CAM17.1、NuMa、K−ras、p16、TAGE、PSCA、CT7、43−9F、5T4、791Tgp72、ベータ−HCG、BCA225、BTAA、CA125、CA15−3(CA27.29\BCAA)、CA195、CA242、CA−50、CAM43、CD68\KP1、CO−029、FGF−5、Ga733(EpCAM)、HTgp−175、M344、MA−50、MG7−Ag、MOV18、NB/70K、NY−CO−1、RCAS1、SDCCAG16、TA−90(Mac−2結合性タンパク質/シクロフィリンC関連タンパク質)、TAAL6、TAG72、TLP、TPSなどが挙げられる。
さらなる具体例では、異種タンパク質は、βラクタマーゼ(TEM1)、Neisseria meningitides由来のfHbp、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCep、またはStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質(putative surface exclusion protein)Spy0269である。
異種タンパク質は、それが由来する異種生物体において発現された際、すなわち、その天然の環境に存在する際、可溶性タンパク質、表在性膜タンパク質または内在性膜タンパク質であってよい。例えば、異種タンパク質がグラム陰性菌に由来する場合、その異種タンパク質は、天然のグラム陰性菌の細胞質タンパク質、ペリプラズムタンパク質または膜結合タンパク質であってよい。しかし、OMV内に存在する場合には、異種タンパク質はOMVの内腔内に存在し、OMVの内腔内で遊離していることが好ましい。したがって、異種タンパク質は、野生型タンパク質と比較して、例えば、任意の膜アンカー(複数可)の欠失によって修飾されていてよい。
OMVの「内腔内」という用語は、膜に結合しているが表面に露出していないタンパク質とOMVの内腔内で遊離しているタンパク質のどちらも包含する。本発明では、異種タンパク質は一般にOMVの内腔内で遊離している。「内腔内で遊離している」とは、異種タンパク質がOMVの膜と完全には結合していないことを意味する。膜との完全な結合とは、洗浄剤または他の無極性溶媒を使用してタンパク質を膜から解離させることが必要なタンパク質を記載するものである。膜との完全な結合のための膜アンカーについての総説は、参考文献35に見出すことができる。OMVの内腔内で遊離しているタンパク質は、膜または内在性膜タンパク質と非共有結合性の相互作用によって結合していてもよく、OMVの膜と全く結合していなくてもよい。例えば、タンパク質は、例えば、脂質二重層および/または内在性タンパク質との疎水性相互作用、静電気性の相互作用、イオン性の相互作用および/または他の非共有結合性の相互作用によって膜と緩くまたは一時的に結合している。
異種タンパク質が膜に結合し露出しているのではなく、OMVの内腔内にあることの1つの利点は、それにより異種タンパク質がin vivoにおけるプロテアーゼ分解から保護されることである。この保護により、今度は、より効率的なB細胞の活性化がもたらされる。
特定の実施形態では、異種タンパク質は可溶性タンパク質である。「可溶性タンパク質」とは、タンパク質が脂質膜といかなる結合も形成しないことを意味する。可溶性タンパク質は、膜アンカー、例えば、ペプチド膜貫通ドメイン、他のペプチド膜アンカードメイン、または脂質などの非ペプチド膜アンカーなどを含有しない。
OMVは、哺乳動物に投与されると、異種タンパク質に対する免疫応答を惹起することができる。免疫応答は、細胞性免疫応答または体液性免疫応答であってよい。典型的には、免疫応答は抗体応答である。
一実施形態では、本発明のOMVは、異種タンパク質が由来する病原体に対する免疫応答を惹起することができる。例えば、異種タンパク質により、異種タンパク質が由来する病原体の感染および/またはビルレンスを中和することができるT細胞免疫応答が惹起されることが好ましい。したがって、本発明において使用するために好ましい異種タンパク質は、目的の病原体による感染の際に細胞免疫系によって認識されるものである。目的の病原体に対する防御T細胞免疫応答を惹起する異種タンパク質がより好ましい。
一実施形態では、本発明のOMVは、異種タンパク質が由来する病原体を認識する抗体を惹起することができる。例えば、異種タンパク質により、異種タンパク質が由来する病原体に結合し、好ましくはその感染および/またはビルレンスを中和することができる抗体が惹起されることが好ましい。したがって、本発明において使用するために好ましい異種タンパク質は、目的の病原体による感染の際に抗血清によって認識されるものである。目的の病原体に対する防御免疫応答を惹起する異種タンパク質がより好ましい。
一部の実施形態では、異種タンパク質は、OMV内で提示される場合には免疫原性であるが、精製された形態で投与される場合には免疫原性ではない。
一実施形態では、本発明の異種タンパク質は、OMVの内腔内で、および/またはOMVの内腔から放出された際に(例えば、OMVの洗浄剤媒介性破壊によって)機能的に活性である。機能活性は、異種タンパク質が正確にフォールディングされており、天然の状態にある同じタンパク質と同じ、または実質的に同じ三次構造および四次構造を有することの指標である。「機能的に活性な」とは、異種タンパク質が、同じタンパク質が天然の環境で(例えば、それが由来する生物体において)発現された際の少なくとも1つの生物活性の少なくとも50%以上を保持することを意味する。例えば、異種タンパク質は、同じタンパク質が天然の環境で発現された際の少なくとも1つの生物活性の少なくとも50%、60%、70%、80%、90%またはそれを超えて保持する場合に、機能的に活性であるとみなすことができる。
異種タンパク質が野生型タンパク質の断片、または野生型タンパク質のバリアントを含む、またはそれからなる実施形態では、断片またはバリアントは機能的に活性であり得る。「野生型タンパク質の断片」とは、異種タンパク質が、野生型タンパク質に由来する少なくとも7個の連続したアミノ酸を含む、またはそれからなることを意味する。一部の実施形態では、断片は、野生型タンパク質に由来する少なくとも7個、8個、9個、10個、20個、30個、40個またはそれより多くのアミノ酸からなる。断片は、野生型タンパク質の少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%またはそれより多くからなってよい。
断片は、異種タンパク質の免疫原性断片であることが好ましい。「免疫原性断片」とは、断片が異種タンパク質と共通のエピトープを少なくとも1つ有することを意味する。「エピトープ」という用語は、いかなる種類のエピトープも包含し、B細胞エピトープとT細胞エピトープの両方、および線状エピトープと不連続なエピトープの両方を含む。一実施形態では、異種タンパク質に特異的に結合する抗体は、免疫原性断片にも特異的に結合する、すなわち、異種タンパク質およびその免疫原性断片は、どちらも抗体が結合するエピトープを含有する。「特異的に結合する」とは、抗体が、BSAに対するものよりも実質的に大きな親和性で本発明の異種タンパク質に結合することを意味する。親和性は、本発明の異種タンパク質に対して、BSAに対するものよりも少なくとも100倍、10倍、10倍、10倍、10倍大きいなどであることが好ましい。
異種タンパク質内に存在するエピトープは、当技術分野で公知の任意の方法を使用して決定および/または予測することができる。例えば、コンピュータイムノミクス(computational immunomics)用のウェブサーバであるEpiToolKitなどのエピトープ予測ソフトウェア[36]。このエピトープ予測ソフトウェアにより、MHCクラスI結合性エピトープとMHCクラスII結合性エピトープの両方について潜在的なT細胞エピトープを予測するためのいくつかの方法がもたらされる。
B細胞エピトープの存在も、例えば、参考文献[37、38および39]に記載の当技術分野で公知の任意の方法を使用して予測することができる。そこに記載されている方法を使用して、連続的な線状エピトープおよび/または不連続なエピトープの存在を予測することができる。
「野生型タンパク質のバリアント」とは、異種タンパク質が、全長のタンパク質、例えば、野生型タンパク質とアミノ酸の数が同じであるタンパク質、または野生型配列と比較してアミノ酸配列の1または複数の変化を含有する野生型タンパク質の断片を含む、またはそれからなることを意味する。バリアントは、野生型タンパク質に対して少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%またはそれより高い配列同一性を有してよい。一部の実施形態では、バリアントも同様に機能的に活性である。
異種タンパク質は融合パートナーと融合していてよい、すなわち、異種タンパク質は融合タンパク質の一部であってよい。融合タンパク質は、−X−Y−または−Y−X−の配列を含んでよく、ここで−X−は上で定義された異種タンパク質であり、−Y−は追加的なポリペプチド配列である。特定の一実施形態では、−Y−は、異種タンパク質の検出を補助するタンパク質タグ、例えば、6xHIS、FLAG、HA、GST、GFPもしくは別の蛍光タンパク質など、および/または異種タンパク質の機能を補助するルシフェラーゼもしくは任意の適切なポリペプチドである。異種タンパク質が融合タンパク質の一部である場合、融合タンパク質全体をOMVの内腔内にある。一部の実施形態では、融合タンパク質はOMVの内腔内で遊離している。
本発明のOMVは、その内腔内に少なくとも1種の異種タンパク質を含む。したがって、OMVは、少なくとも1種、2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種またはそれより多くの異種タンパク質をOMVの内腔内に含み、好ましくはOMVの内腔内で遊離している。本発明のOMVは、その内腔内にある少なくとも1種の異種タンパク質に加えて、その膜に結合した少なくとも1種の異種タンパク質も含んでよい。例えば、本発明のOMVは、その内腔内にある少なくとも1種の異種タンパク質およびその膜に結合した1種、2種、3種、4種、5種、6種、7種、8種、9種、10種またはそれより多くの異種タンパク質を含んでよい。
特定の実施形態では、異種タンパク質は、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む。さらなる特定の実施形態では、異種タンパク質は、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む。
本発明のOMVを調製する方法
本発明は、本発明のOMVを調製する方法であって、グラム陰性菌のペリプラズムにおいて異種タンパク質を発現させるステップを含む方法も提供する。
特定の実施形態では、異種タンパク質を、ペリプラズムタンパク質のシグナル配列をコードする核酸に作動可能に連結した異種タンパク質をコードする核酸配列を含む発現ベクターを使用してグラム陰性菌のペリプラズム内で発現させる。
異種タンパク質のターゲティングは、ペリプラズムおよび/またはOMVに天然に見出されるタンパク質のシグナル配列と異種タンパク質を融合することによって実現することができる。内膜を通したペリプラズムへのタンパク質のトランスロケーションは、例えば、3つの経路:SecB依存性(SEC)、シグナル認識粒子(SRP)またはツインアルギニントランスロケーション(twin−arginine translocation)(TAT)のうちの1つの方式によって達成することができる。これらの経路のいずれも使用することができる。
本発明において使用することができるペリプラズムシグナル配列の例は、OmpAのシグナル配列である。しかし、Tatシグナル配列、およびDsbAシグナル配列を含めた、他の可能性のあるシグナル配列を使用することができる。ペリプラズムへの移出は、それぞれが異なる移出経路をターゲティングする一連のベクターを使用して最適化することができる。例えば、ACESシグナル配列発現ベクター[40]を使用して、異種タンパク質のペリプラズムへのトランスロケーションを最適化することができる。
一部の実施形態では、異種タンパク質の天然のシグナル配列がペリプラズムタンパク質のシグナル配列で置き換えられている。他の実施形態では、異種タンパク質は、天然のシグナル配列が存在する場合それを置き換えずに、ペリプラズムタンパク質のシグナル配列と融合している。
本発明のこの態様の特定の実施形態は、異種タンパク質をコードする核酸に作動可能に連結したOmpAのシグナル配列をコードする核酸配列を含む発現ベクター、例えば、図1に示されているpET−OmpAプラスミドを使用することを含む。この実施形態では、OmpAシグナル配列は、ヌクレオチド配列ATGAAAAAGACAGCTATCGCGATTGCAGTGGCACTGGCTGGTTTCGCTACCGTAGCGCAGGCC(配列番号1)を有してよい。この実施形態では、プラスミドはpET21b由来のプラスミドである。しかし、当技術分野で公知の任意の他の適切なプラスミド骨格も使用することができる。適切なプラスミド骨格としては、pGEX、pUC19、pALTR、pET、pQE、pLEX、pHATまたはグラム陰性菌において複製することができる任意の他のプラスミドベクターが挙げられる。
異種タンパク質がそれらの内腔内に含まれ、好ましくはそれらの内腔内で遊離しているOMVを産生させるために、OMVを産生することができる任意のグラム陰性菌、例えば、本明細書で言及されているグラム陰性菌を、上記の発現ベクターを用いて形質転換することができる。
OMVを調製するための方法は当技術分野で公知であり、任意の適切な方法を使用して、本発明のOMVを生じさせることができる。これらの方法は、一般に、細菌の培養物から小胞を得るステップを伴う。OMVは、細菌の外膜を破壊して、または細菌の外膜からブレブ形成させて、そこから小胞を形成することによって得ることができる。OMVは、細菌から、例えば、参考文献41に記載の通り「ΔGNA33」髄膜炎菌由来のOMVをサルコシル抽出することによって人工的に調製することもできる。「天然のOMV」(「NOMV」[42])、微小胞(MV[43])、洗浄剤により抽出されたOMV(DOMV)、変異体由来OMV(m−OMV)、およびMVとして放出されるまで細菌に付着したままの外膜の突出であるブレブ([44];[45])は全て、本発明の一部を成し、本明細書では集合的にOMVと称される。
OMV(ブレブ、MVおよびNOMVを含めた)は、細菌の成長の間に自然に形成され、培養培地中に放出される、天然に存在する膜小胞を含む。本発明のOMVは天然に存在するOMVであることが好ましい。なぜなら、自然に放出されたOMVを培養培地から分離することが、外膜を意図的に破壊して(例えば、洗浄剤処理または超音波処理により)、人工的に誘導されたOMVを生成することを伴う方法よりも都合がよいからである。さらに、天然に存在するOMVは、内膜および細胞質のコンタミネーションを実質的に含まない。OMVは、典型的には、電子顕微鏡により、35〜120nmの直径、例えば、50nmの直径を有し、培養培地から精製することができる。精製は、OMVを生きており、かつ/またはインタクトな細菌から、例えば、OMVは通過させるがインタクトな細菌は通過させない0.22μmのフィルターなどのフィルターを使用したサイズに基づく濾過によって、または、低速遠心分離を使用して細胞をペレット化する一方でブレブを懸濁物中に残すことによって分離することが理想的である。2段階サイズ濾過プロセスを伴う好ましい方法が参考文献46に記載されている。
したがって、培養培地とは異なり、本発明のOMVを含有する組成物は、一般に、生きているか死んでいるかにかかわらず、細菌全体を実質的に含まない。OMVのサイズは、濾過、例えば、典型的には、フィルター滅菌に使用される濾過によってそれらを細菌全体から容易に分離することができることを意味する。OMVは標準の0.22μmフィルターを通過するが、フィルターには急速に他の材料が詰まり、したがって、0.22μmフィルターを使用する前に孔径を漸減させた一連のフィルターを通す、フィルター滅菌の逐次的なステップを実施することが有用であり得る。前述のフィルターの例は、孔径が0.8μm、0.45μmなどのフィルターである。
代替の実施形態では、OMVは、細菌から人工的に調製することができ、また、洗浄剤処理(例えば、デオキシコール酸またはサルコシルを用いる)を使用して、または非洗浄剤手段によって(例えば、参考文献47を参照されたい)調製することができる。OMVを形成するための技法としては、胆汁酸塩洗浄剤(例えば、リトコール酸、ケノデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、デオキシコール酸、コール酸、ウルソコール酸などの塩、Neisseriaを処理するためにはデオキシコール酸ナトリウム[48&49]が好ましい)を用い、洗浄剤の沈殿が起こらないよう十分に高いpHで、細菌を処理すること[50]が挙げられる。例えば、超音波処理、均質化、マイクロフルイダイゼーション、キャビテーション、浸透圧ショック、粉砕、フレンチプレス、ブレンディングなどの技法を使用して、洗浄剤の実質的不在下で他の技法を実施することができる[47]。洗浄剤を全く使用しないまたは少量使用する方法では、NspAなどの有用な抗原を保持することができる[47]。したがって、ある方法では、約0.5%デオキシコール酸またはそれ未満、例えば、約0.2%、約0.1%、<0.05%またはゼロのデオキシコール酸を伴うOMV抽出緩衝液を使用することができる。
OMVを調製するための有用なプロセスは参考文献51に記載されており、高速遠心分離の代わりに、粗OMVに対する限外濾過を伴う。プロセスは、限外濾過を行った後に超遠心分離を行うステップを伴ってよい。
本発明は、上記の方法によって得られたまたは得ることができるOMVを提供する。
薬学的組成物
本発明は、(a)本発明のOMVと、(b)薬学的に許容されるキャリアとを含む薬学的組成物を提供する。本発明は、本発明のOMVと薬学的に許容されるキャリアを混合するステップを含む、そのような組成物を調製するためのプロセスも提供する。
本発明は、本発明の薬学的組成物が予め充填された容器(例えば、バイアル)または送達デバイス(例えば、シリンジ)も提供する。本発明は、容器またはデバイスに本発明の小胞を含有する組成物を導入することを含む、そのような容器またはデバイスをもたらすためのプロセスも提供する。
免疫原性組成物は、薬学的に許容されるキャリアを含んでよく、これは、それ自体は組成物を受けている患者に有害な抗体の産生を誘導しない任意の物質であってよく、過度の毒性を伴わずに投与することができる。薬学的に許容されるキャリアは、水、食塩水、グリセロールおよびエタノールなどの液体を含んでよい。湿潤剤または乳化剤、pH緩衝物質などの補助物質も、そのようなビヒクル中に存在してよい。適切なキャリアに関する詳細な論述は、参考文献52において入手可能である。
細菌は身体の種々の領域に影響を及ぼす可能性があり、したがって、本発明の組成物は、様々な形態で調製することができる。例えば、組成物は、注射剤として、液剤または懸濁物のいずれかとして調製することができる。注射前の液体ビヒクル中での溶解または懸濁のために適した固体形態も調製することができる。組成物は、局所投与するために、例えば、軟膏剤、クリーム剤または散剤として調製することができる。組成物は、経口投与のために、例えば、錠剤もしくはカプセル剤として、またはシロップ剤(必要に応じて風味付けした)として調製される。組成物は、肺への投与のために、例えば、細粉または噴霧剤を使用した吸入器として調製することができる。組成物は、坐薬または膣坐薬として調製することができる。組成物は、鼻、耳または眼に投与するために、例えば、点滴薬として調製することができる。
医薬キャリアは、温度保護剤(temperature protective agent)を含んでよく、この成分は、アジュバント化された(adjuvanted)組成物(特に、アルミニウム塩などの無機質アジュバントを含有する組成物)において特に有用であり得る。参考文献53に記載の通り、液体温度保護剤を水性ワクチン組成物に加えて、その凝固点を低下させること、例えば、凝固点を0℃よりも下に低下させることができる。したがって、組成物を、0℃を下回るが組成物の凝固点よりも上で貯蔵して、熱による分解を阻害することができる。温度保護剤により、無機塩アジュバントを凍結および解凍後の凝塊形成または沈降から保護しながら組成物を凍結させることも可能になり、また、組成物を高温、例えば、40℃超で保護することもできる。液体温度保護剤が最終的な混合物の1〜80体積%を形成するように出発水性ワクチンと液体温度保護剤を混合することができる。適切な温度保護剤は、ヒトへの投与に関して安全であり、水中に容易に混和/可溶することができるべきであり、また、組成物中の他の成分(例えば、抗原およびアジュバント)を損傷しないべきである。例としては、グリセリン、プロピレングリコール、および/またはポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。適切なPEGの平均分子量は200〜20,000Daにわたる。好ましい実施形態では、ポリエチレングリコールの平均分子量は約300Daである(「PEG−300」)。
組成物は、滅菌されていることが好ましい。組成物は、発熱物質を含まないことが好ましい。組成物は、例えば、pH6からpH8の間、一般におよそpH7に緩衝されていることが好ましい。本発明の組成物はヒトに対して等張性であり得る。
免疫原性組成物は、免疫学的有効量の免疫原性小胞、ならびに、必要に応じて任意の他の特定の成分を含む。「免疫学的有効量」とは、その量を単回用量でまたは一連のものの一部として個体に投与することが、処置または予防のために有効であることを意味する。この量は、処置される個体の健康および身体の状態、処置される個体の年齢、分類群(例えば、非ヒト霊長類、霊長類など)、抗体を合成する個体の免疫系の能力、所望の防御の程度、ワクチンの処方、処置にあたる医師による医学的な状況に関する評価、および他の関連因子に応じて変動する。常套的な試験によって決定することができる量は比較的広範な範囲に入ることが予想される。
小胞ワクチンを用いた以前の研究(例えば、髄膜炎菌に関して)により、本発明の組成物に関する薬学的手引き、薬量学的手引きおよび処方の手引きがもたらされる。本発明の組成物中の小胞の濃度は、一般に、10μg/mlから500μg/mlの間、好ましくは25μg/mlから200μg/mlの間、より好ましくは約50μg/mlまたは約100μg/mlになる(小胞中の総タンパク質量として表す)。注射するためには、0.5mlの投与体積が典型的である。
組成物は、他の免疫調節剤と併せて投与することができる。
本発明の組成物に使用することができるアジュバントとしては、これだけに限定されないが、以下が挙げられる:
A.無機質を含有する組成物
本発明においてアジュバントとして使用するのに適した無機質を含有する組成物は、無機塩、例えば、アルミニウム塩およびカルシウム塩を含む。本発明は、水酸化物(例えば、オキシ水酸化物)、リン酸塩(例えば、ヒドロキシホスフェート、オルトリン酸塩)、硫酸塩などの無機塩[例えば、参考文献57の第8章および第9章を参照されたい]、または異なる無機化合物の混合物を含み、化合物は任意の適切な形態(例えば、ゲル、結晶、非晶質など)を取り、吸着していることが好ましい。無機質を含有する組成物は、金属塩の粒子として処方することもできる。
「水酸化アルミニウム」として公知のアジュバントは、典型的には、オキシ水酸化アルミニウム塩であり、これは、通常、少なくとも部分的に結晶である。オキシ水酸化アルミニウムは、式AlO(OH)で表すことができ、水酸化アルミニウムAl(OH)などの他のアルミニウム化合物とは、赤外(IR)分光法によって、特に1070cm−1に吸着バンドが存在することおよび3090〜3100cm−1に強力なショルダーが存在することによって区別することができる[参考文献57の第9章]。水酸化アルミニウムアジュバントの結晶化度は、半分の高さにおける回析バンドの幅(the width of the diffraction band at half height)(WHH)に反映され、結晶性が不十分な粒子は、微結晶サイズが小さいことに起因してより大きな線幅拡大を示す。WHHが増加するにつれて表面積が増加し、WHH値が高いアジュバントほど、抗原吸着の能力が大きいことが認められている。繊維状の形態(例えば透過型電子顕微鏡写真で観察されるような)は、水酸化アルミニウムアジュバントに典型的である。水酸化アルミニウムアジュバントのpIは、典型的に約11であり、すなわち、アジュバント自体は生理的なpHにおいて正の表面電荷を有する。pH7.4でAl+++1mg当たり1.8〜2.6mgのタンパク質の吸着能力が、水酸化アルミニウムアジュバントについて報告されている。
「リン酸アルミニウム」として公知のアジュバントは、典型的には、アルミニウムヒドロキシホスフェートであり、多くの場合、少量の硫酸塩も含有する(すなわち、アルミニウムヒドロキシホスフェートサルフェート)。これらは、沈殿により得ることができ、沈殿の間の反応条件および濃度は、塩中のヒドロキシルのホスフェートによる置換の程度に影響する。ヒドロキシホスフェートは、一般に、0.3から1.2の間のPO/Alモル比を有する。ヒドロキシホスフェートは、厳密なAlPOとは、ヒドロキシル基が存在することによって区別することができる。例えば、3164cm−1におけるIRスペクトルバンド(例えば、200℃で)により、構造的なヒドロキシルの存在が示される[参考文献57の第9章]。
リン酸アルミニウムアジュバントのPO/Al3+モル比は、一般に、0.3と1.2との間、好ましくは0.8と1.2との間、より好ましくは0.95±0.1である。リン酸アルミニウムは、一般に、特にヒドロキシリン酸塩ではアモルファスである。典型的なアジュバントは、0.84と0.92との間のPO/Alモル比を有するアモルファスのヒドロキシリン酸アルミニウムであり、0.6mgAl3+/mlで含まれる。リン酸アルミニウムは、一般に、粒子状である(例えば、透過電子顕微鏡写真で見られる通りプレート様の形態である)。粒子の典型的な直径は、任意の抗原の吸着後に、0.5〜20μmの範囲(例えば、約5〜10μm)である。pH7.4でAl+++1mg当たりタンパク質0.7〜1.5mgの吸着能が、リン酸アルミニウムアジュバントでは報告されている。
リン酸アルミニウムのゼロ電荷点(PZC)は、ヒドロキシルに対するホスフェートの置換の程度に逆に関連し、この置換度は、沈殿によって塩を調製するために使用される反応条件および反応物の濃度に応じて変えることができる。溶液中の遊離ホスフェートイオンの濃度を変化させることによって(より多くのホスフェート=より酸性のPZC)、またはヒスチジン緩衝液などの緩衝液を添加する(PZCをより塩基性にする)ことによって、PZCを変える。本発明に従って使用されるリン酸アルミニウムは、一般に、4.0と7.0との間のPZC、より好ましくは、5.0と6.5との間のPZC、例えば、約5.7のPZCを有する。
本発明の組成物を調製するために使用されるアルミニウム塩の懸濁物は、緩衝液(例えば、リン酸緩衝液、またはヒスチジン緩衝液、またはTris緩衝液)を含有し得るが、これは、必ずしも必要であるとは限らない。懸濁物は、好ましくは、滅菌であり、発熱物質を含まない。懸濁物は、例えば、1.0mMと20mMとの間、好ましくは、5mMと15mMとの間、より好ましくは、約10mMの濃度で存在する遊離水性ホスフェートイオンを含み得る。懸濁物は、塩化ナトリウムも含み得る。
一実施形態において、アジュバント成分は、水酸化アルミニウムおよびリン酸アルミニウム両方の混合物を含む。この場合、水酸化アルミニウムよりリン酸アルミニウムが多くてよい、例えば、少なくとも2:1、例えば、≧5:1、≧6:1、≧7:1、≧8:1、≧9:1などの重量比であり得る。
患者へと投与するための組成物中のAl+++の濃度は、10mg/ml未満、例えば、≦5mg/ml、≦4mg/ml、≦3mg/ml、≦2mg/ml、≦1mg/mlなどであることが好ましい。好ましい範囲は、0.3mg/mlと1mg/mlとの間である。1用量当たり最大<0.85mgが好ましい。
B.油エマルジョン
本発明でのアジュバントとしての使用に適した油エマルジョン組成物として、MF59[参考文献57の10章;参考文献54も参照のこと](5% スクアレン、0.5% Tween 80および0.5% Span 85、マイクロフルイダイザーを使用してサブミクロンの粒子に処方される)などのスクアレン−水エマルジョンが挙げられる。完全フロイントアジュバント(CFA)および不完全フロイントアジュバント(IFA)も使用され得る。
種々の適切な水中油型エマルジョンが公知であり、それらは、典型的には、少なくとも1つの油および少なくとも1つの界面活性剤を含み、油(複数可)および界面活性剤(複数可)は、生分解性(代謝性)および生体適合性である。エマルジョン中の油滴は、一般に直径が5μm未満であり、有利には、エマルジョンは、サブミクロンの直径を有する油滴を含み、これらの小型のサイズは、安定的なエマルジョンを提供するために、マイクロフルイダイザーにより達成される。サイズが220nm未満の液滴は、濾過滅菌にかけ得るので好ましい。
本発明は、動物(魚類など)供給源または植物供給源からのものなどの油とともに使用され得る。植物油のための供給源は、堅果、種子、および穀類を含む。最も一般的に利用可能であるラッカセイ油、大豆油、ココナッツ油、およびオリーブ油が堅果油のよい例となる。例えば、ホホバ豆から得られるホホバ油が、使用され得る。種子油は、サフラワー油、綿実油、ヒマワリ種子油、ゴマ種子油などを含む。穀類群において、トウモロコシ油が最も容易に利用可能であるが、その他の穀物粒(cereal grains)(例えば、コムギ、オートムギ、ライムギ、イネ、テフ、ライコムギなど)の油も使用され得る。グリセロールおよび1,2−プロパンジオールの6〜10炭素脂肪酸エステルは、種子油中に天然には存在しないが、堅果油および種子油から開始して、適切な材料の加水分解、分離、およびエステル化によって調製され得る。哺乳動物の乳汁からの脂肪および油は、代謝性であり、したがって、本発明の実施において使用され得る。動物供給源から純粋な油を得るために必要とされる分離、精製、けん化、およびその他の手段のための手順は、当技術分野で周知である。ほとんどの魚類は、容易に回収され得る代謝性油を含有する。例えば、タラ肝油、サメ肝油、および鯨ろうなどの鯨油は、本明細書中で使用され得る魚油のうちのいくつかのよい例となる。ある数の分枝鎖状油は、5−炭素イソプレンユニットにおいて生化学的に合成され、一般にテルペノイドと呼ばれる。サメ肝油は、スクアレン、2,6,10,15,19,23−ヘキサメチル−2,6,10,14,18,22−テトラコサヘキサエンとして公知である分枝不飽和テルペノイドを含有する。その他の好ましい油は、トコフェロールである(下記を参照のこと)。スクアレンを含む水中油型エマルジョンが特に好ましい。油の混合物が使用され得る。
界面活性剤は、それらの「HLB」(親水性/親油性バランス)によって分類され得る。本発明の好ましい界面活性剤は、少なくとも10のHLB、好ましくは、少なくとも15のHLB、およびより好ましくは、少なくとも16のHLBを有する。本発明は、界面活性剤とともに使用され得、それには、これだけに限定されないが、ポリオキシエチレンソルビタンエステル界面活性剤(一般的にTweenと呼ばれる)、特にポリソルベート20およびポリソルベート80;直鎖EO/POブロックコポリマーなどの、DOWFAXTMの商品名の下で販売されているエチレンオキシド(EO)、プロピレンオキシド(PO)、および/またはブチレンオキシド(BO)のコポリマー;反復エトキシ(オキシ−1,2−エタンジイル)基の数が変動し得るオクトキシノール(オクトキシノール−9(Triton X−100、またはt−オクチルフェノキシポリエトキシエタノール)が、特に目的のものである);(オクチルフェノキシ)ポリエトキシエタノール(IGEPAL CA−630/NP−40);ホスファチジルコリン(レシチン)などのリン脂質;トリエチレングリコールモノラウリルエーテル(Brij 30)などのラウリル、セチル、ステアリル、およびオレイルアルコール由来のポリオキシエチレン脂肪エーテル(Brij界面活性剤として公知);ならびにソルビタントリオレエート(Span 85)およびソルビタンモノラウレートなどのソルビタンエステル(一般的にSPANとして公知である)が挙げられる。エマルジョン中に含むための好ましい界面活性剤は、Tween 80(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート)、Span 85(ソルビタントリオレエート)、レシチンおよびTriton X−100である。上記で言及したように、Tween 80などの洗浄剤は、以下の実施例で見られる熱安定性に寄与し得る。
界面活性剤の混合物(例えば、Tween 80/Span 85混合物)が使用され得る。ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート(Tween 80)などのポリオキシエチレンソルビタンエステルと、t−オクチルフェノキシポリエチレンエタノール(Triton X−100)などのオクトキシノールとの組み合わせも適している。別の有用な組み合わせは、ラウレス9とポリオキシエチレンソルビタンエステルおよび/またはオクトキシノールとを含む。
界面活性剤の好ましい量(重量%で)は、ポリオキシエチレンソルビタンエステル(Tween 80など)0.01%〜1%、特に約0.1%;オクチル−またはノニルフェノキシポリオキシエタノール(Triton X−100、またはTritonシリーズにおけるその他の洗浄剤など)0.001%〜0.1%、特に0.005%〜0.02%;ポリオキシエチレンエーテル(ラウレス9など)0.1%〜20%、好ましくは0.1%〜10%、および特に0.1%〜1%、または約0.5%である。
本発明で有用な特定の水中油型エマルジョンアジュバントとして、これだけに限定されないが、以下が挙げられる:
・スクアレン、Tween 80およびSpan 85のサブミクロンエマルジョン。エマルジョンの体積による組成は、約5%のスクアレン、約0.5%のポリソルベート80、および約0.5%のSpan 85であり得る。重量では、これらの比が、4.3%のスクアレン、0.5%のポリソルベート80、および0.48%のSpan 85となる。このアジュバントは、参考文献57の10章および参考文献58の12章により詳細に記載される通り、「MF59」[54〜56]として公知である。MF59エマルジョンは、クエン酸イオン、例えば10mMのクエン酸ナトリウム緩衝液を包含すると有利である。
・スクアレン、αトコフェロール、およびポリソルベート80を含むエマルジョン。これらのエマルジョンは、2〜10%のスクアレン、2〜10%のトコフェロール、および0.3〜3%のTween 80を有してもよく、スクアレン:トコフェロールの重量比は、これがより安定的なエマルジョンを提供するので、≦1(例えば、0.90)であることが好ましい。スクアレンとTween 80とは、約5:2の体積比、または約11:5の重量比で存在し得る。1つのこのようなエマルジョンは、Tween 80をPBS中に溶解させて2%の溶液をもたらし、次いで、90mlのこの溶液を、(5gのDL−α−トコフェロールおよび5mlのスクアレン)の混合物と混合し、次いで、この混合物をマイクロフルイダイズすることにより作製することができる。結果として得られるエマルジョンは、例えば平均直径が100nmと250nmとの間、好ましくは約180nmであるサブミクロンの油滴を有し得る。
・スクアレン、トコフェロール、およびTriton洗浄剤(例えばTriton X−100)のエマルジョン。エマルジョンはまた、3d−MPL(下記を参照のこと)も含むことができる。エマルジョンは、リン酸緩衝液を含有し得る。
・ポリソルベート(例えばポリソルベート80)、Triton洗浄剤(例えばTriton X−100)、およびトコフェロール(例えばコハク酸α−トコフェロール)を含むエマルジョン。エマルジョンは、これらの3つの成分を、約75:11:10(例えば750μg/mlのポリソルベート80、110μg/mlのTriton X−100、および100μg/mlのコハク酸α−トコフェロール)の質量比で含むことができ、これらの濃度は、抗原に由来するこれらの成分のあらゆる寄与を包含するものとする。エマルジョンはまた、スクアレンも含むことができる。エマルジョンはまた、3d−MPL(下記を参照のこと)も含むことができる。水性相は、リン酸緩衝液を含有し得る。
・スクアラン、ポリソルベート80、およびポロキサマー401(「Pluronic(商標)L121」)のエマルジョン。エマルジョンは、pH7.4のリン酸緩衝食塩水中で処方することができる。このエマルジョンは、ムラミルジペプチドに有用な送達ビヒクルであり、「SAF−1」アジュバント[59](0.05〜1%のThr−MDP、5%のスクアラン、2.5%のPluronic L121、および0.2%のポリソルベート80)中でトレオニル−MDPとともに用いられている。このエマルジョンはまた、「AF」アジュバント[60](5%のスクアラン、1.25%のPluronic L121、および0.2%のポリソルベート80)中のように、Thr−MDPを伴わずに用いることもできる。マイクロフルイダイゼーションが好ましい。
・スクアレン、水性溶媒、ポリオキシエチレンアルキルエーテル親水性非イオン性界面活性剤(例えば、ポリオキシエチレン(12)セトステアリルエーテル)、および疎水性非イオン性界面活性剤(例えば、ソルビタンモノオレエートまたは「Span 80」などのソルビタンエステルまたはマンニドエステル)を含むエマルジョン。エマルジョンは、好ましくは、熱可逆性であり、かつ/または200nm未満のサイズを有する油滴を少なくとも90%(体積で)有する[61]。エマルジョンは、アルジトール;凍結保護剤(例えば、ドデシルマルトシドおよび/またはスクロースなどの糖);および/またはアルキルポリグリコシドのうちの1種または複数も含み得る。そのようなエマルジョンは、凍結乾燥され得る。
・0.5〜50%の油、0.1〜10%のリン脂質、および0.05〜5%の非イオン性界面活性剤を有するエマルジョン。参考文献62に記載される通り、好ましいリン脂質成分は、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルグリセロール、ホスファチジン酸、スフィンゴミエリン、およびカルジオリピンである。サブミクロンの液滴サイズが有利である。
・非代謝性油(軽鉱油(light mineral oil)など)と少なくとも1つの界面活性剤(レシチン、Tween 80、またはSpan 80など)とによるサブミクロンの水中油型エマルジョン。QuilAサポニン、コレステロール、サポニン親油性結合体(参考文献63に記載され、脂肪族アミンを、グルクロン酸のカルボキシル基を介して、デスアシルサポニンへと付加することにより作製されるGPI−0100など)、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド(dimethyidioctadecylammonium bromide)、および/またはN,N−ジオクタデシル−N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロパンジアミンなどの添加剤も含まれ得る。
・鉱油、非イオン性親油性エトキシ化脂肪アルコール、および非イオン性親水性界面活性剤(例えば、エトキシ化脂肪アルコールおよび/またはポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー)を含むエマルジョン[64]。
・鉱油、非イオン性親水性エトキシ化脂肪アルコール、および非イオン性親油性界面活性剤(例えば、エトキシ化脂肪アルコールおよび/またはポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー)を含むエマルジョン[64]。
・サポニン(例えばQuilAまたはQS21)とステロール(例えばコレステロール)とをヘリックスミセルとして会合させたエマルジョン[65]。
組成物中の抗原およびアジュバントは、代表的には、患者への送達時に混合物中にある。エマルジョンは、製造中に、または送達時に即席で抗原と混合され得る。したがって、アジュバントおよび抗原は、パッケージまたは配布されたワクチン中に別個に保持され得、使用時に最終処方物の準備ができている。抗原は、ワクチンが2つの液体を混合することによって最終的に調製されるように、一般に水性形態である。混合のための2つの液体の体積比は、変化し得る(例えば、5:1と1:5との間)が、一般に、約1:1である。
C.サポニン処方物[参考文献57の第22章]
サポニン処方物も、本発明においてアジュバントとして用いることができる。サポニンは、広範囲の植物種の樹皮、葉、茎、根、さらには花において見出されるステロール配糖体およびトリテルペノイド配糖体の不均一な群である。Quillaia saponaria Molinaの木の樹皮に由来するサポニンがアジュバントとして広く研究されている。サポニンは、Smilax ornata(サルサパリラ)、Gypsophilla paniculata(ブライダルベール(brides veil))、およびSaponaria officianalis(カスミソウ)から、商業的に得ることもできる。サポニンアジュバント処方物としては、QS21などの精製された処方物、ならびにISCOMなどの脂質処方物が挙げられる。QS21は、StimulonTMとして市販されている。
サポニン組成物は、HPLCおよびRP−HPLCを用いて精製されてきた。これらの技法を用いて特異的に精製された画分が同定されており、それらとしては、QS7、QS17、QS18、QS21、QH−A、QH−BおよびQH−Cが挙げられる。サポニンはQS21であることが好ましい。QS21の生成方法は参考文献66に開示されている。サポニン処方物は、コレステロールなどのステロールも含んでよい[67]。
サポニンとコレステロールの組み合わせを用いて、免疫賦活複合体(ISCOM;参考文献57の第23章;また参考文献68および69を参照のこと)と呼ばれる独特の粒子を形成することができる。ISCOMは、典型的には、リン脂質、例えば、ホスファチジルエタノールアミンまたはホスファチジルコリンも含む。任意の公知のサポニンをISCOMに用いることができる。ISCOMは、QuilA、QHAおよびQHCのうちの1または複数を含むことが好ましい。必要に応じて、ISCOMは、追加的な洗浄剤(複数可)を欠いてよい[70]。
サポニンに基づくアジュバントの開発についての総説は、参考文献71&72に見出すことができる。
D.細菌誘導体または微生物誘導体
本発明において用いるのに適したアジュバントは、細菌誘導体または微生物誘導体、例えば、腸内細菌リポ多糖(LPS)の無毒性誘導体、リピドA誘導体、免疫賦活性オリゴヌクレオチドおよびADP−リボシル化毒素およびその解毒された誘導体を含む。
LPSの無毒性の誘導体として、モノホスホリルリピドA(MPL)および3−O−脱アシル化MPL(3dMPL)が挙げられる。3dMPLは、4、5または6のアシル化された鎖を有する3脱−O−アシル化モノホスホリルリピドAの混合物である。好ましい3脱−O−アシル化モノホスホリルリピドAの「小粒子」形態は、参考文献73に開示されている。そのような3dMPLの「小粒子」は、0.22μmの膜を通して滅菌濾過するのに十分小さい[73]。他の無毒性のLPS誘導体としては、モノホスホリルリピドA模倣物(mimic)、例えば、アミノアルキルグルコサミニドホスフェート誘導体、例えば、RC−529が挙げられる[74、75]。
リピドA誘導体としては、Escherichia coli由来のリピドAの誘導体、例えば、OM−174などが挙げられる。OM−174は、例えば、参考文献76&77に記載されている。
本発明においてアジュバントとして用いるのに適した免疫賦活性オリゴヌクレオチドとしては、CpGモチーフを含有するヌクレオチド配列(リン酸結合によってグアノシンと連結した、メチル化されていないシトシンを含有するジヌクレオチド配列)が挙げられる。パリンドローム配列またはポリ(dG)配列を含有する二本鎖RNAおよびオリゴヌクレオチドも、免疫賦活性であることが示されている。
CpGは、ヌクレオチドの修飾/類似体、例えば、ホスホロチオエート修飾を含んでよく、また、二本鎖または一本鎖であってよい。参考文献78、79および80には、可能性のある類似体の置換、例えば、グアノシンの、2’−デオキシ−7−デアザグアノシンによる置き換えが開示されている。CpGオリゴヌクレオチドのアジュバント効果は、参考文献81〜86においてさらに論じられている。
CpG配列、例えば、GTCGTTモチーフまたはTTCGTTモチーフは、TLR9に向けられ得る[87]。CpG配列は、CpG−A ODNなどの、Th1免疫応答の誘導に特異的であってよく、または、CpG−B ODNなどのB細胞応答誘導により特異的であってよい。CpG−A ODNおよびCpG−B ODNは、参考文献88〜90において論じられている。CpGはCpG−A ODNであることが好ましい。
CpGオリゴヌクレオチドは、受容体を認識するために5’末端を利用できるように構築することが好ましい。必要に応じて、2つのCpGオリゴヌクレオチド配列を、それらの3’末端で結合させて、「イムノマー(immunomer)」を形成することができる。例えば、参考文献91〜93を参照されたい。
免疫賦活性オリゴヌクレオチドに基づく特に有用なアジュバントは、IC−31(商標)として公知である[94〜96]。したがって、本発明で使用するアジュバントは、(i)少なくとも1つの(好ましくは複数の)CpIモチーフを含むオリゴヌクレオチド(例えば、15〜40ヌクレオチド)(すなわち、イノシンとシトシンとが連結してジヌクレオチドを形成する)と、(ii)少なくとも1つの(好ましくは複数の)Lys−Arg−Lysトリペプチド配列(複数可)を含むオリゴペプチド(例えば、5〜20アミノ酸)などのポリカチオンポリマーとの混合物を含んでよい。オリゴヌクレオチドは、26merの配列5’−(IC)13−3’(配列番号2)を含むデオキシヌクレオチドであってよい。ポリカチオンポリマーは、11merのアミノ酸配列KLKLLLLLKLK(配列番号3)を含むペプチドであってよい。この配列番号6と配列番号7の組み合わせにより、IC−31(商標)アジュバントがもたらされる。
細菌性のADP−リボシル化毒素およびその解毒された誘導体を、本発明においてアジュバントとして用いることができる。タンパク質は、E.coli(E.coli熱不安定性エンテロトキシン「LT」)、コレラ(「CT」)、または百日咳(「PT」)に由来することが好ましい。解毒されたADP−リボシル化毒素の、粘膜アジュバントとしての使用は、参考文献97に記載されており、非経口的なアジュバントとしての使用は参考文献98に記載されている。毒素または類毒素は、AサブユニットおよびBサブユニットの両方を含むホロ毒素の形態であることが好ましい。Aサブユニットは、解毒性変異を含有することが好ましく、Bサブユニットは変異していないことが好ましい。アジュバントは、解毒されたLT変異体、例えば、LT−K63、LT−R72、およびLT−G192であることが好ましい。ADP−リボシル化毒素およびその解毒された誘導体、特にLT−K63およびLT−R72の、アジュバントとしての使用は、参考文献99〜106に見出すことができる。有用なCT変異体は、CT−E29Hである[107]。アミノ酸置換についての数値での参照は、その全体が参照により具体的に本明細書に組み込まれる参考文献108に記載のADP−リボシル化毒素のAサブユニットとBサブユニットのアラインメントに基づくことが好ましい。
E.ヒト免疫調節物質
本発明においてアジュバントとして用いるのに適したヒト免疫調節物質としては、サイトカイン、例えば、インターロイキン(例えば、IL−1、IL−2、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−12[109]など)[110]、インターフェロン(例えば、インターフェロン−γ)、マクロファージコロニー刺激因子、および腫瘍壊死因子が挙げられる。好ましい免疫調節物質は、IL−12である。
F.生体接着剤(bioadhesive)および粘膜接着剤(mucoadhesive)
生体接着剤および粘膜接着剤も、本発明においてアジュバントとして用いることができる。適切な生体接着剤としては、エステル化されたヒアルロン酸ミクロスフェア[111]または粘膜接着剤、例えば、ポリ(アクリル酸)、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、多糖およびカルボキシメチルセルロースの架橋した誘導体が挙げられる。キトサンおよびそれらの誘導体も、本発明においてアジュバントとして用いることができる[112]。
G.微小粒子
微小粒子も、本発明においてアジュバントとして用いることができる。ポリ(ラクチド−co−グリコリド)を用いて、生分解性かつ無毒性の材料(例えば、ポリ(α−ヒドロキシ酸)、ポリヒドロキシ酪酸、ポリオルトエステル、ポリ酸無水物、ポリカプロラクトンなど)から形成された微小粒子(すなわち、直径約100nm〜約150μm、より好ましくは直径約200nm〜約30μm、最も好ましくは直径約500nm〜約10μmの粒子)が好ましく、必要に応じて、それを、負に荷電した表面を有するように処理する(例えば、SDSを用いて)または正に荷電した表面を有するように処理する(例えば、CTABなどの陽イオン洗浄剤を用いて)。
H.リポソーム(参考文献57の第13章&第14章)
アジュバントとして用いるのに適したリポソーム処方物の例は、参考文献113〜115に記載されている。
I.イミダゾキノロン(Imidazoquinolone)化合物
本発明においてアジュバントとして使用するのに適したイミダゾキノロン化合物の例としてはイミキモド(Imiquamod)およびその同族化合物(例えば、「レシキモド(Resiquimod)3M」)が挙げられ、これは参考文献116および117においてさらに記載されている。
本発明は、上で識別されたアジュバントの1または複数の態様の組み合わせも含んでよい。例えば、以下のアジュバント組成物を本発明において使用することができる:(1)サポニンおよび水中油エマルジョン[118];(2)サポニン(例えば、QS21)+無毒性のLPS誘導体(例えば、3dMPL)[119];(3)サポニン(例えば、QS21)+無毒性のLPS誘導体(例えば、3dMPL)+コレステロール;(4)サポニン(例えば、QS21)+3dMPL+IL−12(必要に応じて、+ステロール)[120];(5)3dMPLと、例えば、QS21および/または水中油エマルジョンの組み合わせ[121];(6)サブミクロンのエマルジョンに微小流動化した、またはボルテックスしてより大きな粒子サイズのエマルジョンを生じさせたかのいずれかの、10%スクアラン、0.4%Tween80(商標)、5%プルロニック−ブロックポリマーL121、およびthr−MDPを含有するSAF。(7)2%スクアレン、0.2%Tween80、ならびに、モノホスホリルリピドA(MPL)、トレハロースジミコレート(TDM)、および細胞壁の骨格(CWS)、好ましくはMPL+CWS(Detox(商標))からなる群からの1または複数の細菌の細胞壁成分を含有するRibi(商標)アジュバント系(RAS)(Ribi Immunochem);および(8)1または複数の無機塩類(例えば、アルミニウム塩など)+LPSの無毒性の誘導体(例えば、3dMPL)。
免疫賦活剤としての機能を果たす他の物質は、参考文献57の第7章に開示されている。
水酸化アルミニウムアジュバントが有用であり、一般に、抗原は、この塩に吸着される。サブミクロンの油滴を伴うスクアレンを含む水中油エマルジョンも、特に、高齢者に好ましい。有用なアジュバントの組み合わせとしては、Th1アジュバントとTh2アジュバントの組み合わせ、例えば、CpGとアルミニウム塩、またはレシキモド(Resiquimod)とアルミニウム塩などが挙げられる。アルミニウム塩と3dMPLの組み合わせを使用することができる。
免疫化
上記の免疫原性組成物を提供することに加えて、本発明は、哺乳動物において免疫応答を上昇させるための方法であって、本発明の免疫原性組成物を哺乳動物に投与することを含む方法も提供する。典型的には、免疫応答は抗体応答である。抗体応答は、防御抗体応答であることが好ましい。本発明は、そのような方法において使用するための本発明の組成物も提供する。
本発明は、哺乳動物を細菌感染および/または疾患から保護するための方法であって、哺乳動物に本発明の免疫原性組成物を投与することを含む方法も提供する。
本発明は、医薬品として(例えば、免疫原性組成物としてまたはワクチンとして)使用するための本発明の組成物を提供する。本発明は、哺乳動物における細菌感染を予防するための医薬品の製造における本発明のOMVの使用も提供する。
哺乳動物はヒトであることが好ましい。ヒトは、成人、または好ましくは、小児であってよい。ワクチンが予防的に使用するためのものである場合、ヒトは、小児(例えば、よちよち歩きの小児(toddler)または乳児)であることが好ましく、ワクチンが治療的に使用するためのものである場合、ヒトは、成人であることが好ましい。例えば、安全性、投与量、免疫原性などを評価するために小児用ワクチンを成人に投与することもできる。
治療的処置の効力は、本発明の組成物を投与した後に、細菌感染をモニターすることによって試験することができる。予防的処置の効力は、組成物を投与した後に、小胞内の免疫原性タンパク質または他の抗原に対する免疫応答をモニターすることによって試験することができる。本発明の組成物の免疫原性は、該組成物を試験の被験体(例えば、生後12〜16カ月の小児)に投与し、次いで、標準の血清学的パラメータを決定することによって決定することができる。これらの免疫応答は、一般に、組成物を投与した約4週間後に決定され、組成物を投与する前に決定された値と比較される。1より多い用量の組成物を投与する場合、1より多い投与後決定を行うことができる。
本発明の組成物は、一般に、患者に直接投与される。直接的な送達は、非経口的な注射(例えば、皮下に、腹腔内に、静脈内に、筋肉内に、もしくは組織の間質腔へ)、または直腸投与、経口投与、膣への投与、局所投与、経皮投与、鼻腔内投与、眼への投与、耳への投与、肺への投与は他の粘膜投与によって達成することができる。大腿または上腕への筋肉内投与が好ましい。注射は、針(例えば、皮下針)を介してよいが、その代わりに無針注射を用いることができる。典型的な筋肉内用量は約0.5mlである。
本発明は、全身免疫および/または粘膜免疫を惹起するために用いることができる。
投薬処置は、単回用量スケジュールまたは複数回用量スケジュールであってよい。複数回用量は、一次免疫化スケジュールおよび/または追加免疫化スケジュールで使用することができる。一次用量スケジュールの後に、追加免疫用量スケジュールを続けることができる。初回刺激(priming)用量の間(例えば、4〜16週の間)、および初回刺激と追加免疫との間の適切なタイミングは、常套的に決定することができる。
一般
「含む(comprising)」という用語は、「含む(including)」ならびに「からなる(consisting)」を包含し、例えば、Xを「含む(comprising)」組成物は、Xから独占的になり、または、追加的な何か、例えば、X+Yを含んでよい。
「実質的に」という単語により、「完全に」は排除されず、例えば、Yを「実質的に含まない」組成物は、Yを完全に含まなくてよい。必要な場合、「実質的に」という単語を本発明の定義から除くことができる。
数値xとの関連での「約」という用語は、任意選択のものであり、例えば、x±10%を意味する。
ポリペプチド配列間の同一性は、MPSRCHプログラム(Oxford Molecular)において実行されるSmith−Waterman相同性検索アルゴリズムによって、ギャップオープンペナルティ(gap open penalty)=12およびギャップ伸長ペナルティ(gap extension penalty)=1のパラメータを用いたアフィンギャップ検索を使用して決定することが好ましい。
本発明の実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
グラム陰性菌由来の外膜小胞(OMV)であって、前記OMVは、内腔内に遊離する少なくとも1種の異種タンパク質を含み、そして前記OMVは、哺乳動物に投与されると、前記異種タンパク質に対する免疫応答を惹起することができる、外膜小胞。
(項目2)
前記異種タンパク質が可溶性タンパク質である、項目1に記載のOMV。
(項目3)
前記異種タンパク質が前記OMVの内腔内で機能的に活性である、項目1または項目2に記載のOMV。
(項目4)
前記免疫応答が抗体免疫応答である、前記項目のいずれか一項に記載のOMV。
(項目5)
項目1〜3のいずれか一項に記載のOMVを調製する方法であって、グラム陰性菌のペリプラズムにおいて異種タンパク質を発現させるステップを含む、方法。
(項目6)
前記異種タンパク質を、ペリプラズムタンパク質のシグナル配列をコードする核酸に作動可能に連結した前記異種タンパク質をコードする核酸配列を含む発現ベクターを使用して前記グラム陰性菌のペリプラズム内で発現させる、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記異種タンパク質の天然のシグナル配列がペリプラズムタンパク質のシグナル配列で置き換えられている、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記OMVを単離するステップをさらに含む、項目5〜7のいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
項目5〜8のいずれか一項に記載の方法によって得られたまたは得ることができるOMV。
(項目10)
前記グラム陰性菌が、E.coli、N.menigitides、Salmonella種、およびShigella種からなる群より選択される、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目11)
前記グラム陰性菌が、前記グラム陰性菌の過剰ブレブ形成株である、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目12)
前記グラム陰性菌がΔtolR E.coli株またはΔompA E.coli株である、項目11に記載のOMVまたは方法。
(項目13)
前記異種タンパク質が抗原である、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目14)
前記異種タンパク質が異種生物体内の細胞質タンパク質またはペリプラズムタンパク質である、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目15)
前記異種タンパク質が異種生物体内の膜結合タンパク質であり、膜アンカーが欠失している、項目1〜13のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目16)
前記異種タンパク質が、βラクタマーゼ(TEM1)、Neisseria meningitides由来のfHbp、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、またはStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269である、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目17)
前記OMVが、内腔内に遊離する少なくとも2種の異種タンパク質を含む、前記項目のいずれか一項に記載のOMVまたは方法。
(項目18)
前記OMVが、内腔内に遊離する少なくとも3種の異種タンパク質を含む、項目17に記載のOMVまたは方法。
(項目19)
前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、項目17または18に記載のOMVまたは方法。
(項目20)
前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、項目18に記載のOMVまたは方法。
(項目21)
(a)項目1〜4または9〜20のいずれか一項に記載のOMVと、(b)薬学的に許容されるキャリアとを含む薬学的組成物。
(項目22)
免疫原性組成物である、項目21に記載の薬学的組成物。
(項目23)
ワクチンである、項目21または項目22に記載の薬学的組成物。
(項目24)
哺乳動物において異種タンパク質に対する免疫応答を生じさせる方法であって、前記方法は、前記哺乳動物にグラム陰性菌由来のOMVを有効量で投与することを含み、前記OMVが内腔内に少なくとも1種の異種タンパク質を含み、前記免疫応答が前記OMV内の前記異種タンパク質に対するものである、方法。
(項目25)
哺乳動物において異種タンパク質に対する免疫応答を生じさせる方法であって、前記方法は、前記哺乳動物に、項目1〜4もしくは9〜20のいずれかに記載のOMV、または項目21〜23に記載の薬学的組成物を有効量で投与することを含み、前記免疫応答が前記OMV内の前記異種タンパク質に対するものである、方法。
(項目26)
療法において使用するための、項目1〜4もしくは9〜20のいずれか一項に記載のOMV、または項目21〜23に記載の薬学的組成物。
図1は、異種タンパク質をコードする目的の遺伝子(GOI)と融合した、E.coli OmpAシグナル配列(SS)をコードする核酸配列を含有するpET21b誘導体プラスミドであるpET−OmpAプラスミドのマップを示す。OmpA LSにより、GOIによりコードされるタンパク質がOMVの内腔内にターゲティングされる。 図2は、1mMのIPTGを用いた誘導の前後の、培養物の全溶解物のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)の結果を示す。SpyCEP、Slo、Bla、fHbpおよびSpy0269に対応するバンドが矢印によって強調表示されている。 図3は、形質転換されたΔtolR株およびΔompA株の培養上清の超遠心分離によって調製した30μgのOMVのSDS−PAGEを示す。SpyCEP、Slo、BlaおよびfHbpの重量に対応するバンドが矢印によって示されている。 図4は、Slo(A)およびSpyCEP(B)についてのウエスタンブロットの結果を示す。陰性対照として空のOMVもローディングした。化学発光シグナルを既知量の精製されたタンパク質からの化学発光シグナルと比較することにより、30μgのOMVにおよそ240ngのSlo−dm、240ngのSpyCEPが含有されることが実証された。 図5は、Bla(A)およびfHbp(B)についてのウエスタンブロットの結果を示す。陰性対照として空のOMVもローディングした。化学発光シグナルを既知量の精製されたタンパク質からの化学発光シグナルと比較することにより、30μgのOMVにおよそ240ngのBlaが含有されることが実証された。 図6は、SloおよびSpyCEPが、OMVの細胞外表面に付着するのではなく、OMVの内腔の成分として発現されることを示すウエスタンブロットを示す。100μg/mlのプロテイナーゼKを、SloまたはSpyCEPを発現しているインタクトな可溶化された(1%SDS中)小胞15μgに加え、37℃で10分インキュベートした。タンパク質分解をウエスタンブロット分析によって検出した。 図7は、Blaが、OMVの細胞外表面に付着するのではなく、OMVの内腔の成分として発現されることを示すウエスタンブロットを示す。100μg/mlのプロテイナーゼKを、Blaを発現しているインタクトな可溶化された(1%SDS中)OMV15μgに加え、37℃で10分インキュベートした。タンパク質分解をウエスタンブロット分析によって検出した。 図8Aは、0.5%TritonX−100を用いて可溶化した、SpyCEPを含有するOMVのSpyCEP活性を示す。SpyCepタンパク質を発現しているOMVを種々の濃度で、50μg/mlのIL−8と一緒に37℃で2時間インキュベートした。SpyCep野生型タンパク質を10μg/mlで陽性対照として使用し、IL−8の加水分解をSDS−PAGEによって分析した。 図8Bは、1%TritonX−100を用いて可溶化した、SpyCEPを含有するOMVのSpyCEP活性を示す。SpyCepタンパク質を発現しているOMVを種々の濃度で、50μg/mlのIL−8と一緒に37℃で2時間インキュベートした。陽性対照としてSpyCep野生型タンパク質を10μg/mlで使用し、IL−8の加水分解をSDS−PAGEによって分析した。 図9Aは、Blaを含有するOMVおよび空のOMVのBla活性を示す。OMV調製物を、ニトロセフィン(0.5mg/ml;Oxoid、Thermo Scientific、Cambridge、United Kingdom)と一緒に、暗所中、37℃で30分インキュベートした。色素原の加水分解およびその後の上清の色の変化を、Tecan分光光度計を用いてOD485ですぐに決定した。OD485が加水分解されたニトロセフィンの量に関連する標準曲線を使用して酵素活性を推定した。これを、組換えβ−ラクタマーゼ(VWR)を使用して定量化した。図9Bは、野生型(wt)Sloを含有するOMVと、空のOMVを、ヒツジ血液中の赤血球と一緒にインキュベートした場合の、OMVと一緒にインキュベートした血液の吸光度(OD540nm)と、水と一緒にインキュベートした血液(100%溶血)の吸光度の間の比率として表した溶血活性を示す。 図10は、3回目の免疫化後(49日目)に免疫化の各群についてマウス8匹から得たELISA力価の幾何平均を示す。 図11は、ELISAアッセイによって決定した、100ngの組換えSpyCEPおよび3回免疫化した後(after 3(post 3)immunization)に採取した種々の希釈度の免疫血清の存在下での切断されていないIL−8の量の百分率を示す。 図12Aは、ELISAアッセイによって決定した、100ngの組換えSpyCEPおよび2回免疫化した後(after 2(post 2)immunization)に採取した種々の希釈度の免疫血清の存在下の切断されていないIL−8の量の百分率を示す。 図12Bは、ELISAアッセイによって決定した、組換えSpyCEP、またはSpyCepを含有するOMVもしくは空のOMVおよびSpyCepを用いて2回免疫化した後(after 2(post 2)immunization)に採取した種々の希釈度の免疫血清の存在下の切断されていないIL−8の量の百分率を示す。PBSを陰性対照として使用した。 図13は、陽性対照として組換えSloを用いて、またはSloを含有する操作したOMV(OMV−Slo)を用いて免疫化したマウスから採取した種々の希釈度の免疫血清の存在下での溶血の量の百分率を示す。 図14は、アラム(alum)への吸収前に超音波処理を伴うまたは伴わない、Sloを有するOMVを用いて免疫化したマウス8匹の試料およびSpyCEPを有するOMVを用いて免疫化したマウス8匹の試料の生存プロットを示す。アラムに吸収させた組換えSloを用いて免疫化したマウスおよびアラムに吸収させた組換えSpyCEPを用いて免疫化したマウスの生存プロットを対照として使用する。 図15Aは、pET−slo+spy0269プラスミドのマップを示す。図15Bは、pET−slo+spy0269+spycepプラスミドのマップを示す。 図16Aは、IPTGを用いた誘導後に、タンパク質の全てがバイシストロン構築物およびトリシストロン構築物から発現されることを示すウエスタンブロットを示す。図16Bは、Sloタンパク質とSpy0269タンパク質の両方がOMV内で発現され、存在することを示すウエスタンブロットを示す。
実施例1 E.coli OMV内での異種タンパク質の発現
E.coli BL21(DE3)ΔtolRおよびΔompA ko変異体の作製
高性能相同組換え系(redオペロン)を使用することにより、組換えを起こしやすいBL21(DE3)細胞を生成した[122]。簡単に述べると、エレクトロコンピテント細菌細胞を、5μgのプラスミドpAJD434を用いて電気穿孔によって(2.5kVで5.9ms)形質転換した。次いで、細菌を、SOCブロス1ml中、37℃で1時間成長させ、次いで、トリメトプリム(100μg/ml)を含有するLuria−Bertani(LB)プレートに蒔いた。0.2%L−アラビノースを培地に加えることにより、pAJD434に保持させたred遺伝子の発現を誘導した。
大量のOMVを自然に産生することが公知であるΔtolR E.coli BL21変異体株およびΔompA E.coli BL21変異体株を、それぞれompAおよびtolRのコード配列をカナマイシン(kmr)耐性カセットおよびクロラムフェニコール(cmr)耐性カセットで置き換えることによって生成した。3ステップPCRプロトコールを使用して、ompAおよびtolRの上流および下流の領域をそれぞれkmr遺伝子およびcmr遺伝子と融合した。簡単に述べると、tolR遺伝子およびompA遺伝子の上流および下流の領域を、BL21(DE3)ゲノムDNAから、それぞれ特異的なプライマー対tolR−1/tolR−2およびtolR−3/tolR−4;ompA−1/ompA−2およびompA−3/ompA4を用いて増幅した(表1)。プライマーPUC4K−revおよびPUC4K−forを使用してkmrカセットをプラスミドpUC4Kから増幅し、プライマーCMR−for/CMR−revを使用してcmrを増幅した。最後に、3つの増幅された断片のそれぞれ100ngを、1/4プライマーを含有するPCRにおいて混合することによって一緒に融合した。
抗生物質耐性遺伝子がtolR/ompAの上流および下流の領域に隣接する線状断片を使用して、冷水での3つの洗浄ステップによってエレクトロコンピテントにした組換えを起こしやすいBL21(DE3)E.coli株を形質転換した。形質転換は2.5kVで5.9msの電気穿孔によって行った。30μg/mlのカナマイシンまたは20μg/mlのクロラムフェニコールを含有するLBプレートに細胞を蒔くことにより形質転換体を選択した。tolR遺伝子およびompA遺伝子の欠失を、プライマー対tolR−1/PUC4K−revおよびPUC4K−for/tolR−4;ompA−1/CMR−revおよびCMR−for/ompA−4を使用してゲノムDNAをPCR増幅することによって確認した。
実施例2 プラスミド構築
グラム陽性およびグラム陰性の両方の、異なる細胞区画に属する異なる細菌の種由来の5種の異種タンパク質をモデルタンパク質として選択して、異種タンパク質をE.coli OMVにそれらの天然のコンフォメーションで組み込むことができるかどうかを決定した。これらのタンパク質は、(1)E.coli由来のペリプラズムTEM1ベータラクタマーゼ(Bla)、(2)Neisseria meningitidis由来のH因子結合性タンパク質(fHbp)リポタンパク質、(3)Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンO(Slo、GAS25とも称される)、(4)Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP(GAS57とも称される)および(5)同様にStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269(GAS40としても公知である)を含んだ。これらの5種のタンパク質のそれぞれの核酸コード配列を、ポリメラーゼ不完全プライマー伸長(PIPE)クローニング法[123]を使用してpET−OmpAプラスミドにクローニングした。pET−OmpAプラスミド(例えば、[124]および[125]において提供される)はpET21b由来のプラスミドである。
簡単に述べると、Slo−dm(slo二重変異体、配列番号42)を、slo−dm遺伝子を含有するプラスミドpET21−Slo−dmからGAS25−F/GAS25−Rプライマーを使用してPCR増幅した(表1参照)。SpyCEP遺伝子(二重変異体配列も配列番号40で提供される)を、C末端LPXTGモチーフ細胞壁アンカー(アミノ酸1614〜1647に位置する)が排除されるように設計したSpyCEP−F3/SpyCEP−R3プライマーを使用してM1 GAS株ISS3348からPCR増幅した。spy0269(配列番号44)遺伝子を、spy0269−F/spy0269−Rプライマーを使用してM1 GAS株ISS3348からPCR増幅した。fHbp遺伝子を増幅するためのプライマーは、膜への係留を回避するためにlipobox(fHbpのアミノ酸17〜25に位置する)が排除されるように設計した。タンパク質をペリプラズムにターゲティングするために、これらのタンパク質のそれぞれのシグナル配列をコードする配列を除去し、E.coli OmpAシグナル配列(SS)で置き換えた(図1を参照されたい)。BlaおよびfHbpを、それぞれpET21bおよびNeisseria meningitidis MC58のゲノムから、それぞれプライマーBla−omp−F/Bla−omp−RおよびfHbp−F/fHbp−Rを使用して増幅した。pET−OmpAプラスミドを、プライマーomprev/nohisflagを使用してPCRによって増幅した。このようにプラスミドpET−21_Bla(配列番号37)、pET−21_slo(配列番号33)、pET−21_SpyCEP(配列番号34)、pET−21_fHbp(配列番号36)およびpET21_spy0269(配列番号35)を作製した。
実施例3 ΔtolR変異体およびΔompA変異体、OMVおよび全溶解物の調製物内での異種タンパク質の発現
Blaタンパク質、sloタンパク質、SpyCEPタンパク質、fHbpタンパク質およびSpy0269タンパク質がOMV内にパッケージングされるかどうかを調査するために、ΔtolR E.coli BL21株およびΔompA E.coli BL21株を、プラスミドpET−21_Bla、pET−21_slo、pET−21_SpyCEP、pET−21_fHbpおよびpET21_spy0269で形質転換した。陰性対照として、ΔtolR E.coli BL21株およびΔompA E.coli BL21株をpET−OmpA空ベクターで形質転換した。
全ての株を、液体培養物中で対数期まで成長させ、1mMのIPTG(イソプロピル−ベータ−D−チオガラクトピラノシド)を加えることによって遺伝子の発現の誘導を行った。図2は、1mMのIPTGを用いた誘導の前後のこれらの培養物の全溶解物のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)を示す。Blaタンパク質、sloタンパク質、SpyCEPタンパク質、fHbpタンパク質およびSpy0269タンパク質に対応するバンドが誘導した試料の全てに存在し、矢印によって示されている。したがって、試験した異種タンパク質5種全てがE.coliにおいて首尾よく誘導された。
各形質転換体の一晩培養物を使用して、LB培地200mlにOD600=0.05で接種した。培養物をOD600=0.5まで成長させ、次いで、1mMのIPTGを加えることによって組換えタンパク質の発現を誘導し、その後、さらに2時間インキュベートした。OMV調製物については、8,000×gで20分遠心分離することによって細胞を回収した。生じた上清を、0.22μm孔径のフィルター(Millipore)を通して濾過した。次いで、濾液を高速遠心分離(200,000×gで2時間)に供し、OMVを含有するペレットを、プロテアーゼ阻害剤(Roche)を伴うPBSに再懸濁させた。示されている場合、マウスの免疫化については、OMVを、低張緩衝液(10mMのトリス、pH7.5、1.5mMのMgCl、10mMのKCl)中でそれぞれ30秒の10回のバーストによって超音波処理し、その後、氷上で冷却した。全溶解物を培養物1mlから調製し、13,000×gで5分遠心分離した。ペレットをSDS−PAGE試料ローディング緩衝液に再懸濁させ、100℃で5分加熱し、4〜12%ポリアクリルアミドゲル(Invitrogen)にローディングした。ゲルにMES緩衝液(Invitrogen)を流し、Comassie Blueを用いて染色した。図3は、種々の異種タンパク質を発現させるためのプラスミドを含有するΔtolR株およびΔompA株から得たおよそ30μgのOMVについてのポリアクリルアミドゲルを示す。SpyCEP、Slo、BlaおよびfHbpの重量に対応するバンドが矢印によって示されている。タンパク質同定を確認するために、バンドを切り出し、トリプシンを用いて消化し、次いで、生じたタンパク質分解性ペプチドを飛行時間型マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI−TOF)によって分析した。
簡単に述べると、タンパク質バンドをゲルから切り出し、50mMの炭酸水素アンモニウム−アセトニトリル(50/50、vol/vol)で洗浄し、風乾した。乾燥したスポットを、5mMの炭酸水素アンモニウム中0.012μg/μlの配列決定用等級の改変トリプシン(sequencing grade modified porcine trypsin;Promega、Madison、WI)12μl中、37℃で2時間にわたって消化した。消化後、消化産物0.6μlをmatrix−prespotted Anchorchip(PAC384 HCCA;Bruker−Daltonics、Bremen、Germany)にローディングし、風乾した。スポットを、70%エタノールおよび0.1%トリフルオロ酢酸を含有する溶液0.6μlで洗浄した。ultraflex MALDI−TOF質量分析計(Bruker−Daltonics)を用いて質量スペクトルを取得した。PAC chip(Bruker−Daltonics)上に存在する標準物質の組み合わせを使用することによってスペクトルを外部較正した。ローカルデータベースで実行する、MASCOTソフトウェア(Matrix Sciences、London、United Kingdom)の認可バージョンを使用してモノアイソトピックペプチドマッチングおよびタンパク質検索を自動的に実施した。使用したMASCOT検索パラメータは以下の通りであった:(i)未切断の許容数(allowed number of missed cleavages)=1;(ii)可変翻訳後修飾(variable posttranslational modification)=メチオニンの酸化;および(iii)ペプチド許容度(peptide tolerance)=100ppm。MASCOT確率解析によって定義される有意なヒットのみを考慮した。MASCOTソフトウェアにより、Blaタンパク質、Sloタンパク質、SpyCEPタンパク質およびfHbpタンパク質にそれぞれ対応するバンドが同定された。これらの結果により、Bla、Slo、SpyCEPおよびfHbpは全て、ΔtolR E.coli株によって産生されたOMVおよびΔompA E.coli株によって産生されたOMVのどちらにおいても発現させ、それに組み込むことができることが確認される。
実施例4 OMV内の異種タンパク質の定量化
E.coli OMVに組み込まれた異種タンパク質の量を定量化するために、ウエスタンブロット分析を実施した。
異種タンパク質を含有するOMV30μgを、漸増濃度(20〜80ng)の対応する精製タンパク質と一緒に4〜12%SDS−ポリアクリルアミドゲルにローディングした。陰性対照として空のOMVもローディングした。次いで、標準の方法によってポリアクリルアミドゲルをニトロセルロースフィルターに転写した[126]。フィルターを、ブロッキング溶液(PBS中10%スキムミルクおよび0.05%Tween)中で撹拌することによって4℃で一晩ブロッキングし、その後、PBS中3%スキムミルクおよび0.05%Tween中の必要な抗体血清(抗Bla(Abcam)、抗slo、抗SpyCEPおよび抗fHbp)の1:1000希釈物と一緒に37℃で90分インキュベートした。PBS−Tweenでの3つの洗浄ステップの後、フィルターを、PBS中3%スキムミルクおよび0.05%Tween中のペルオキシダーゼにコンジュゲートさせた抗マウス免疫グロブリン(Dako)の1:2000希釈物中で1時間インキュベートし、3つの洗浄ステップの後、生じたシグナルを、SuperSignal West Pico化学発光基質(Pierce)を使用することによって検出した。
図4および図5は、実施された4つの異なるウエスタンブロットからの結果を示す。MALDI−TOF分析から予測された通り、全てのOMV調製物が選択された異種タンパク質を含有する。化学発光シグナルを既知量の精製されたタンパク質からの化学発光シグナルと比較することにより、30μgのOMVにおよそ240ngのSlo、SpyCEPおよびBlaが含有されることが実証された。
実施例5 異種タンパク質はOMVペリプラズム内に局在する
上記の通り、4種全ての異種タンパク質のシグナル配列を、該タンパク質をE.coliペリプラズム内にターゲティングするためにE.coli OmpAシグナル配列で置き換えた。したがって、該タンパク質が、OMVの細胞外表面に付着するのではなく、OMVの内腔の成分として発現されることを確認することが重要であった。
これを試験するために、100μg/mlのプロテイナーゼK(Fermentas)をSlo−dmまたはSpyCEPを発現しているインタクトな可溶化された(1%SDS中)OMV15μgに加え、次いで、混合物を37℃で10分インキュベートした。10mMのフッ化フェニルメチルスルホニル(PMSF;Sigma Aldrich)を用いてプロテイナーゼKを非活性化した後、試料を4〜12%ポリアクリルアミドゲルにローディングし、異種タンパク質の存在を検出するために必要な抗体を用いてウエスタンブロット分析を実施した。
図6および図7は、Slo−dm、SpyCEPおよびBlaが全て、可溶化されていないOMVにおいてプロテイナーゼKに媒介される分解から保護された(しかし、可溶化されたOMVでは保護されなかった)ことを示し、これにより、これらがいずれもE.coli OMVの内腔内のペリプラズムタンパク質として発現されることが実証された。
実施例6 SpyCEPを含有するOMVはIL−8を加水分解することができる
SpyCEPは、IL−8を加水分解し、それを6kDaの不活性な断片に変換することが報告されている[127]。SpyCEPがこの加水分解活性をOMV調製物中で維持するかどうかを決定するために、SpyCEPタンパク質を発現しているOMVを異なる濃度で、ヒトIL−8(50μg/ml)と一緒に37℃で2時間インキュベートした。SpyCEP野生型タンパク質(10μg/mlの濃度)を陽性対照として使用した。陽性対照として、IL−8を10ng/mlのGAS57精製タンパク質(IL−8を加水分解することが公知である)と一緒にインキュベートした。18%SDS−PAGEを使用し、銀染色を用いて加水分解生成物を分析した。SpyCEPタンパク質の活性形態が、OMVの内側に位置するかどうかを試験するために、OMVの内腔からのSpyCEPの漏出を、OMVを0.5%TritonX−100中、室温で20分透過処理することによって誘導した(図8Aを参照されたい)。1%TritonX−100を使用してOMVを透過処理する追加的な実験を行った(図8Bを参照されたい)。
図8Aおよび図8Bに示されているように、IL−8は、SpyCEPを含有するOMV30μgと一緒に2時間インキュベートした後、ほぼ完全に切断された。したがって、SpyCEPの生物活性はOMV内で保存される。機能活性が保持されたことにより、OMV内で異種タンパク質が正確にフォールディングされ、したがって、その天然の環境にある野生型タンパク質と同じ、または実質的に同じ構造エピトープが提示されることが示される。IL−8加水分解活性は透過処理したOMVにおいて増大し、これにより、SpyCEPの活性形態がOMVの内側に位置することが示唆される。機能活性が保持されたことにより、異種タンパク質がOMV内で正確にフォールディングされ、したがって、その天然の環境にある野生型タンパク質と同じ、または実質的に同じ抗原が提示されることが示される。
実施例7 BlaおよびSloを含有するOMV
Blaを発現しているOMVを、発色基質であるニトロセフィンと一緒にインキュベートし、本明細書に記載の通りBla活性を測定した。OMV調製物を、ニトロセフィン(0.5mg/ml;Oxoid、Thermo Scientific、Cambridge、United Kingdom)と一緒に、暗所中、37℃で30分インキュベートした。色素原の加水分解およびその後の上清の色の変化を、Tecan分光光度計を用いてOD485ですぐに決定した。OD485が加水分解されたニトロセフィンの量に関連する標準曲線を使用して酵素活性を推定した。これを、組換えβ−ラクタマーゼ(VWR)を使用して定量化した。
図9Aは、空のOMVではBla活性が示されなかったが、Blaを含有するOMVではBla活性が示されたことを示す。したがって、Blaの生物活性はOMVにおいて保存される。
Blaの活性形態がOMVの内側に位置するかどうかを試験するために、OMVを1%TritonX−100中、室温で20分透過処理することによってOMVの内腔からのBlaの漏出を誘導した。図9Aに示されているように、透過処理したOMVではBla活性が増大し、これにより、Blaの活性形態がOMVの内側に位置することが示唆される。
Slo溶血活性を、以下の方法を用いて、野生型(wt)形態の毒素を発現しているOMVをヒツジ血液中の赤血球と一緒にインキュベートすることによって試験した。試料の段階希釈物を、希釈緩衝液としてPBS+0.5%BSAを使用してU形状の底の96ウェルプレート中に調製した。ヒツジ血液1mlをPBS中で3回洗浄し(3000×gでの遠心分離を伴って)、血液細胞を最終的に5mlのPBSに懸濁させた。この懸濁物50μlを希釈された試料のそれぞれ50μlに加え、37℃で30分インキュベートした。水を使用して100%溶血をもたらし、PBS+BSA0.5%を陰性対照として使用した。次いで、プレートを1,000×gで5分遠心分離し、上清を96ウェルの平底プレートに慎重に移して、540nmにおける吸光度を読み取った[128]。
図9Bに示されているように、陰性対照である空のOMVでは溶血活性は示されなかったが、Slo−wtを含有するOMVでは高レベルの溶血活性が示され、これは、存在するOMVの量に依存した。したがって、Sloの生物活性はOMV内で保存される。SloおよびBlaの機能活性が保持されたことにより、これらの異種タンパク質がOMV内で正確にフォールディングされ、したがって、その天然の環境にある野生型タンパク質と同じ、または実質的に同じ抗原が提示されることが示される。
実施例8 操作したOMV内のSloおよびSpyCEPを用いて免疫化したマウスにおいて惹起される抗体価
E.coli OMV内のSloおよびSpyCEPの免疫原性を調査するために、5週齢の雌CD1マウス8匹の群を、0日目、21日目および35日目に、超音波処理したまたは超音波処理していない、Sloタンパク質またはSpyCEPタンパク質を過剰発現しているOMV25μgを腹腔内に用いて免疫化した。全ての試料を、2mg/mlのアラム水酸化物をアジュバントとして用いて処方した。対照マウスをPBSおよびアジュバントで免疫化した。陽性対照群は、組換え型の精製されたSloタンパク質またはSpyCEPタンパク質20μgを用いて免疫化したマウスからなった。OMVアジュバント活性(adjuvanticity)を試験するために、マウスを、空のOMV25μgまたは空のOMV25μgとそれに加えてSlo抗原もしくはSpyCEP抗原20μgを用いても免疫化した。
1回目の免疫化の前(免疫前血清)および3回の免疫化のそれぞれの後(1回目後の血清、2回目後の血清および3回目後の血清)に血清を採取し、ELISA力価を分析した。それぞれPBS中3μg/mlまたは2μg/mlのSloタンパク質またはSpyCEPタンパク質でコーティングした96ウェルのMaxisorpプレート(Nunc、Thermo Fisher Scientific)を使用してELISAを実施した。プレートを室温で2時間インキュベートし、次いで、TPBS(PBS中0.05%のTween20、pH7.4)を用いて3回洗浄し、ウェル当たり250μlの2%BSA(Sigma−Aldrich)を用いて室温で1時間ブロッキングした。各インキュベーションステップの後にTPBSで3回洗浄した。血清試料を最初にTPBS中2%BSA中に1:500〜1:1000に希釈し、コーティングしブロッキングしたプレートに移し(200μL)、段階的に希釈し(2倍ずつ)、その後、37℃で2時間インキュベートした。次いで、1:2000に希釈した、アルカリホスファターゼにコンジュゲートさせたヤギ抗マウスIgGをウェル当たり100μl加え、30℃で2時間置いた。1Mのジエタノールアミン緩衝液(pH9.8)中3mg/mLのパラ−ニトロフェニルリン酸二ナトリウム六水和物(Sigma−Aldrich)をウェル当たり100μL加えることにより、結合したアルカリホスファターゼを可視化した。室温で10分展開した後、マイクロプレート分光光度計で405nmにおいてプレートを分析した。ODを参照較正曲線に内挿することによって抗体価を算出し、1mL当たりのELISA単位(EU)で表した。
図10は、3回目の免疫化後(49日目)に免疫化の各群についてマウス8匹から得たELISA力価の幾何平均を示す。PBSおよびアジュバントを単独で用いて、または空のOMVを用いて免疫化したマウス由来の血清により陰性の結果がもたらされた。図10に示されているように、5種の調製物全てに対する抗体応答は統計学的に同等であり、これにより、操作したOMV調製物がSlo抗原に対する抗体およびSpyCEP抗原に対する抗体を誘導することができることが示唆される。
実施例9 OMV−SpyCEP免疫血清により、SpyCEPに媒介されるIL−8のプロセシングが阻害される
PBSを単独で用いて免疫化したマウス、空のOMVを用いて免疫化したマウス、OMV−SpyCEPを用いて免疫化したマウスおよびOMV+SpyCEPを用いて免疫化したマウスから得た血清を、SpyCEPのIL−8タンパク質分解活性を中和するそれらの能力について試験した。このIL−8阻害アッセイを実施するために、SpyCEP(0.1μg/ml)およびIL−8(1μg/ml)を、各群について免疫化したマウス8匹からのマウスポリクローナル血清のプールを5つの異なる希釈度(1:2、5、1:5、1:10、1:20、および1:40)で用い、PBS、0.5mg/mlのBSA中、37℃で2時間インキュベートした。対照として、SpyCEPを緩衝液のみと一緒にインキュベートし、SpyCEPを伴わない血清を使用した。2時間後に、切断されていないIL−8の量をELISA(human IL−8 Immunoassay kit、Invitrogen)によって定量化し、対照反応(緩衝液のみと一緒にインキュベート)におけるIL−8と比較した反応(SpyCEPと一緒にインキュベート)における切断されていないIL−8の百分率として表した。
図11、図12Aおよび図12Bは、ELISAアッセイによって決定した、100ngの組換えSpyCEPおよび3回免疫化した後(after 3(post 3)immunization)および2回免疫化した後(after 2(post 2)immunization)にそれぞれ採取した種々の希釈度の免疫血清の存在下での切断されていないIL−8のパーセントを示す。
陽性対照として組換えSpyCEPを用いて免疫化したマウス由来の血清、およびSpyCEPを含有する操作したOMV(OMV−SpyCEP)を用いて免疫化したマウス由来の血清は、SpyCEPタンパク質分解活性を用量依存的に中和することができ、統計学的に同等の結果がもたらされた。
実施例10 OMV−Slo免疫血清により、Sloに媒介される溶血が阻害される
PBSを単独で用いて免疫化したマウス、空のOMVを用いて免疫化したマウス、OMV−Sloを用いて免疫化したマウス、20μgのSloを用いて免疫化したマウスおよび0.5μgのSlo(20μgのOMVに含有されるSloの量に大体対応する)を用いて免疫化したマウスから得た血清を、Sloの溶血活性を中和するそれらの能力について試験した。このアッセイを実施するために、Slo(60ng)を、プールした、各群について免疫化したマウス8匹からのポリクローナル血清を6つの異なる希釈度(1:31.25;1:63;1:125;1:250;1:500および1:1000)で用い、PBS、0.5mg/mlのBSA中、室温で20分インキュベートした。ヒツジ血液1mlをPBS中で3回洗浄し(3000×gでの遠心分離を伴う)、血液細胞を最終的に5mlのPBSに懸濁させた。この懸濁物50μlを試料のそれぞれに加え、試料を37℃で30分インキュベートした。60ngのSloを陽性対照として使用して100%溶血をもたらし、PBS+BSA0.5%を陰性対照として使用した。次いで、プレートを1,000×gで5分遠心分離し、上清を96ウェルの平底プレートに移し、540nmにおける吸光度を測定した[128]。
図13は、異なる血清希釈度で各試料によってもたらされた溶血のパーセントを示す。陽性対照として組換えSloを用いて免疫化したマウス由来の血清、およびSloを含有する操作したOMV(OMV−Slo)を用いて免疫化したマウス由来の血清はSloの溶血活性を用量依存的に中和することができ、統計学的に同等の結果がもたらされた。
実施例11 内腔内に外来抗原を有するOMVにより強力な防御応答が惹起される
組換え抗原がOMVの内腔内に存在していても、そのようなOMVを用いて免疫化することにより抗原特異的な機能性抗体が誘導されることが実証されたので、本発明者らは、最後に、免疫化することにより抗原特異的な防御免疫も誘導することができるかを問うた。これを試験するために、5週齢の雌CD1マウスを、0日目、21日目および35日目に、アラム水酸化物中に処方したSloまたはSpyCEPのいずれかを有するOMV25μgを含むワクチン処方物を腹腔内に用いて免疫化した。陽性対照として、マウスを、アラム水酸化物に吸収させる直前に超音波処理したSloを有するOMVおよびSpyCEPを有するOMVを25μgで用いて、ならびに全てアラム水酸化物中に処方したM1株由来の組換えSlo、組換えSpyCEPおよび組換えMタンパク質(各20μg)を用いても免疫化した。3回目の免疫化の3週間後に、マウスを、約2.5E+06CFUのM1 3348株を含有する細菌懸濁物200μlを腹腔内に用いて感染させた。マウスを処置後6日間毎日モニターし、Novartis Animal Welfare Policiesに従ってこの試験のために予め確立した、定義された人道的エンドポイントを示したところで安楽死させた。
群当たりマウス8匹を用いた実験からのデータが報告されている図14に示されているように、Sloを有するOMVおよびSpyCEPを有するOMVにより、超音波処理していない場合、それぞれ87.5%および75%の防御がもたらされ、OMVをアラムへの吸収前に超音波処理し、免疫化した場合に得られた87.5%および100%の防御値とほぼ同等であった。この防御は、アラムに吸収させた組換えSloを用いて得られた防御およびアラムに吸収させた組換えSpyCEPを用いて得られた防御とも同様であり(それぞれ81.3%および87.5%)、これは、組換えOMVがSloおよびSpyCEPをおよそ0.2〜0.4μg有し、これは組換えSloおよび組換えSpyCEPを用いた免疫化のために使用されるもののおよそ100分の1であることを考えると注目すべき結果である。
実施例12 OMVの内腔内でSpy0269およびSlo−dmを発現させるためのバイシストロン構築物、Spy0269、SloおよびSpyCEPを発現させるためのおよびトリシストロン構築物の作製
バイシストロン構築物を作製するために、slo−dm遺伝子およびspy0269遺伝子をpET−21_sloおよびpET−21_spy0269からそれぞれslo−fus−F/slo−fus−R3およびSpy0269−fus3/Spy0269−Rプライマーを使用して増幅した。生じた断片をリン酸化し、ライゲーションし、PIPEクローニング法[123]を使用してpET−OmpAプラスミドにクローニングし、それによりpET−slo+spy0269プラスミド(配列番号38)を作製した(図15A)。
Slo−dmタンパク質およびSpy0269タンパク質を、同じT7プロモーターの下でpET−OmpAプラスミドにクローニングして、バイシストロン構築物を作製した。OmpAリーダー配列を各遺伝子の上流にクローニングし、その発現がその後に生成されるOMVの内腔に向けられるようにした(以下を参照されたい)。
トリシストロン構築物を作製するために、pET−spy0269+sloプラスミドを、nohisflag/Spy0269−fus−Rプライマーを用いて増幅し、spycep遺伝子をpET−21_spycepプラスミドからspycep−fus−F/spycep−R3プライマーを使用して増幅し、PIPEクローニング法を用いてプラスミドにクローニングした。生じた断片をリン酸化し、ライゲーションし、PIPEクローニング法[123]を用いてpET−OmpAプラスミドにクローニングし、それによりpET−slo+spy0269+spycepプラスミドを作製した(図15B)。
タンパク質誘導およびOMVの調製のために、生じたプラスミドをΔompA E.coli BL21変異体株および野生型E.coli BL21変異体株に形質転換した。1mMのIPTGを培養物に加えることにより、クローニングされた遺伝子の発現を誘導した。全溶解物に対してウエスタンブロットを実施して、タンパク質の発現を検証した。図16AのパネルIおよびパネルIIは、バイシストロン構築物およびトリシストロン構築物からのクローニングされたタンパク質の全てがIPTGを用いた誘導後に発現されたことを示す。
上記の通り、バイシストロン構築物を含有するΔompA株および野生型株からOMVを調製した。図16Bのウエスタンブロットの結果は、Sloタンパク質とSpy0269タンパク質の両方がOMV内で発現され、存在することを示す。
spy0269(GAS40)のバリアント配列が配列番号43〜69に提供される。spyCEP(GAS57)のバリアント配列が配列番号71〜75に提供され、解毒したまたは酵素的に不活性な変異体(GAS57 D151A−S617A)が配列番号39および配列番号40に提供される。slo(GAS25)W535F−P427L二重変異体が配列番号41および配列番号42に提供される。

Claims (36)

  1. グラム陰性菌由来の外膜小胞(OMV)であって、前記OMVは、内腔内において遊離している少なくとも1種の異種タンパク質を含み、前記異種タンパク質が可溶性タンパク質であり、そして前記OMVは、哺乳動物に投与されると、前記異種タンパク質に対する免疫応答を惹起することができる、外膜小胞。
  2. 前記異種タンパク質が前記OMVの内腔内で機能的に活性である、請求項1に記載のOMV。
  3. 前記免疫応答が抗体免疫応答である、請求項1〜のいずれか一項に記載のOMV。
  4. 請求項1〜のいずれか一項に記載のOMVを調製する方法であって、前記グラム陰性菌のペリプラズムにおいて前記異種タンパク質を発現させるステップを含む、方法。
  5. 前記異種タンパク質を、ペリプラズムタンパク質のシグナル配列をコードする核酸に作動可能に連結した前記異種タンパク質をコードする核酸配列を含む発現ベクターを使用して前記グラム陰性菌のペリプラズム内で発現させる、請求項に記載の方法。
  6. 前記異種タンパク質の天然のシグナル配列が前記ペリプラズムタンパク質のシグナル配列で置き換えられている、請求項に記載の方法。
  7. 前記OMVを単離するステップをさらに含む、請求項のいずれか一項に記載の方法。
  8. 請求項のいずれか一項に記載の方法によって得られたまたは得ることができるOMV。
  9. 前記グラム陰性菌が、E.coli、N.menigitides、Salmonella種、およびShigella種からなる群より選択される、請求項1〜3または8のいずれか一項に記載のOMV。
  10. 前記グラム陰性菌が、前記グラム陰性菌の過剰ブレブ形成株である、請求項1〜3、8または9のいずれか一項に記載のOMV。
  11. 前記グラム陰性菌がΔtolR E.coli株またはΔompA E.coli株である、請求項1に記載のOMV。
  12. 前記異種タンパク質が抗原である、請求項1〜3または8〜のいずれか一項に記載のOMV。
  13. 前記異種タンパク質が異種生物体内の細胞質タンパク質またはペリプラズムタンパク質である、請求項1〜3または9〜のいずれか一項に記載のOMV。
  14. 前記異種タンパク質が異種生物体内の膜結合タンパク質であり、膜アンカーが欠失している、請求項1〜3または9〜のいずれか一項に記載のOMV。
  15. 前記異種タンパク質が、βラクタマーゼ(TEM1)、Neisseria meningitides由来のfHbp、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、またはStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269である、請求項1〜3または9〜のいずれか一項に記載のOMV。
  16. 前記OMVが、内腔内において遊離している少なくとも2種の異種タンパク質を含む、請求項1〜3または9〜のいずれか一項に記載のOMV。
  17. 前記OMVが、内腔内において遊離している少なくとも3種の異種タンパク質を含む、請求項1に記載のOMV。
  18. 前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、請求項1または1に記載のOMV。
  19. 前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、請求項1に記載のOMV。
  20. 前記グラム陰性菌が、E.coli、N.menigitides、Salmonella種、およびShigella種からなる群より選択される、請求項4〜7のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記グラム陰性菌が、前記グラム陰性菌の過剰ブレブ形成株である、請求項4〜7または20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記グラム陰性菌がΔtolR E.coli株またはΔompA E.coli株である、請求項21に記載の方法。
  23. 前記異種タンパク質が抗原である、請求項20〜22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記異種タンパク質が異種生物体内の細胞質タンパク質またはペリプラズムタンパク質である、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
  25. 前記異種タンパク質が異種生物体内の膜結合タンパク質であり、膜アンカーが欠失している、請求項20〜23のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記異種タンパク質が、βラクタマーゼ(TEM1)、Neisseria meningitides由来のfHbp、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、またはStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269である、請求項20〜25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記OMVが、内腔内において遊離している少なくとも2種の異種タンパク質を含む、請求項20〜26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 前記OMVが、内腔内において遊離している少なくとも3種の異種タンパク質を含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、請求項27または28に記載の方法。
  30. 前記異種タンパク質が、Streptococcus pyogenes由来の細胞外コレステロール依存性ストレプトリジンOの二重変異体(Slo−dm)、Streptococcus pyogenes由来の細胞エンベロープセリンプロテアーゼSpyCEP、およびStreptococcus pyogenes由来の推定表面排除タンパク質Spy0269を含む、請求項28に記載の方法。
  31. (a)請求項1〜または19のいずれか一項に記載のOMVと、(b)薬学的に許容されるキャリアとを含む薬学的組成物。
  32. 免疫原性組成物である、請求項1に記載の薬学的組成物。
  33. ワクチンである、請求項1または請求項2に記載の薬学的組成物。
  34. 哺乳動物において異種タンパク質に対する免疫応答を生じさせるための組成物であって、前記組成物は、グラム陰性菌由来のOMVを有効量で含み、前記OMVが内腔内に少なくとも1種の異種タンパク質を含み、前記異種タンパク質が可溶性タンパク質であり、前記免疫応答が前記OMV内の前記異種タンパク質に対するものである、組成物。
  35. 哺乳動物において異種タンパク質に対する免疫応答を生じさせるための組成物であって、前記組成物は、請求項1〜もしくは19のいずれかに記載のOMV、または請求項1〜3のいずれか一項に記載の薬学的組成物を有効量で含み、前記免疫応答が前記OMV内の前記異種タンパク質に対するものである、組成物。
  36. 療法において使用するための、請求項1〜もしくは19のいずれか一項に記載のOMVを含む組成物、または請求項1〜3のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
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