JP6412131B2 - MERS‐CoVワクチン - Google Patents

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Description

技術分野
本発明は、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対するワクチン及び該ワクチンの投与方法に関する。
関連出願の相互参照
本出願は、2013年11月29日出願のU.S.Provisional Patent Application No.61/910,153の優先権を主張し、引用により本書に援用する。
背景
コロナウィルス(CoV)は、世界中でよく見られるウィルスの一種であり、人間に風邪から重症急性呼吸器症候群(SARS)に至る疾患をもたらす。コロナウィルスは動物にも多くの病気をもたらしうる。ヒトコロナウィルス229E、OC43、NL63、及びHKU1は、ヒト個体群に特有である。
2012年、新型のコロナウィルス(nCoV)がサウジアラビアで出現し、現在、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)として知られる(図1)。MERS−CoVは、ベータコロナウィルスに分類することができる(図2、星印を付けたMERS−CoV株HCoV‐EMC/2012)。MERS‐CoV感染のその後の症例は中東各地(例えば、カタールやヨルダン)及び、最近ではヨーロッパで報告されている。MERS−CoVの感染は、熱、咳、及び息切れの症状を伴う重症急性呼吸器疾患として現れた。MERS−CoV感染の報告症例の約半数は死に至り、報告症例の大部分は、高齢から中年の男性であった。報告症例のほんの少数が軽症の呼吸器疾患の患者を含んでいた。MERS−CoVの人から人への感染は起こりうるが、現時点ではごく限られている。
従って、当技術分野において、MERS−CoVに適用できる安全かつ有効なワクチンを開発し、それによってMERS−CoVの感染を予防し、その生存を促進する必要性が残る。
本発明は、免疫原性組成物に関する。一実施形態において、本発明は、核酸分子を含むワクチンであって、該核酸分子が、配列番号1に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含みうる、または、該核酸分子が、配列番号3に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含みうるワクチンに関する。
本発明は、核酸分子を含むワクチンであって、該核酸分子が、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードしうる、または、該核酸分子が、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードしうるワクチンにも関する。
本発明は、さらに、配列番号1に記載の核酸配列を含む核酸分子に関する。
本発明は、さらに、配列番号3に記載の核酸配列を含む核酸分子に関する。
本発明は、さらに、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含むペプチドに関する。
本発明は、さらに、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含むペプチドに関する。
本発明は、さらに、抗原を含むワクチンであって、該抗原が配列番号1または配列番号3でコードされるワクチンに関する。
本発明は、ペプチドを含むワクチンであって、該ペプチドが、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含みうる、または、該ペプチドが、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含みうるワクチンにも関する。
本発明は、さらに、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する免疫応答の、それを必要とする患者における誘導方法に関する。本方法は、該患者への上記ワクチン、核酸分子、またはペプチドのうちの1またはそれ以上の投与を含みうる。
本発明は、さらに、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)の感染からの防御を必要とする患者の防御方法に関する。本方法は、該患者への上記ワクチン、核酸分子、またはペプチドのうちの1またはそれ以上の投与を含みうる。
本発明は、さらに、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する治療を必要とする患者の治療方法に関する。本方法は、該患者への上記ワクチン、核酸分子、またはペプチドのうちの1またはそれ以上の投与を含みうる。
MERS‐CoVの出現を説明する時系列を示す。 示したコロナウィルス間の関係を描写する系統樹を示す。 示したMERS‐CoV及びMERS‐CoVコンセンサススパイク抗原間の関係を描写する系統樹を示す。 (A)MERS‐HCoV‐WT構築物の略図を示す。 (B)染色したゲルの画像を示す。 ウェブソフトPhobiusによって作られたグラフを示す。 ウェブソフトInterProScanによって作られた図を示す。 (A)MERS‐HCoV‐ΔCD構築物の略図を示す。 (B)染色したゲルの画像を示す。 (A)MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原をコードするヌクレオチド配列を示す。 (A)MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原をコードするヌクレオチド配列を示す。 (B)MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原のアミノ酸配列を示す。 (C)細胞質ドメインが欠損したMERS‐CoVコンセンサススパイク抗原(MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCD)をコードするヌクレオチド配列を示す。 (C)細胞質ドメインが欠損したMERS‐CoVコンセンサススパイク抗原(MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCD)をコードするヌクレオチド配列を示す。 (D)MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDのアミノ酸配列を示す。 免疫ブロットを示す。 免疫化レジメンの略図を示す。 採血とOD450をプロットしたグラフを(A)及び(B)に示す。 採血とOD450をプロットしたグラフを(A)及び(B)に示す。 ペプチドプールのマトリクスを示す。 ペプチドプールと106細胞当たりのスポット形成ユニット(SFU/106細胞)をプロットしたグラフを示す。 ペプチドプールと106細胞当たりのスポット形成ユニット(SFU/106細胞)をプロットしたグラフを示す。 免疫化群と106細胞当たりのスポット形成ユニット(SFU/106細胞)をプロットしたグラフを示す。 (A)免疫化群とCD3+CD4+IFN‐γ+T細胞%をプロットしたグラフ;(B)免疫化群とCD3+CD4+TNF‐α+T細胞%をプロットしたグラフ;(C)免疫化群とCD3+CD4+IL‐2+T細胞%をプロットしたグラフ;及び(D)免疫化群とCD3+CD4+IFN‐γ+TNF‐α+T細胞%をプロットしたグラフを示す。 (A)免疫化群とCD3+CD8+IFN‐γ+T細胞%をプロットしたグラフ;(B)免疫化群とCD3+CD8+TNF‐α+T細胞%をプロットしたグラフ;(C)免疫化群とCD3+CD8+IL‐2+T細胞%をプロットしたグラフ;及び(D)免疫化群とCD3+CD8+IFN‐γ+TNF‐α+T細胞%をプロットしたグラフを示す。 (A)にpVax1 DNAベクター(負の制御)、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)、またはコンセンサスMERS‐Spike‐ΔCD DNAワクチン(MERS‐S‐CD)でのワクチン接種後の抗体反応を示す。該抗体反応はELISAで測定した。(B)に、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)でのワクチン接種後の経時的な抗体反応を示す。(C)に、pVax1 DNAベクター(負の制御)、MERS‐S DNAワクチン、またはMERS‐S‐CD DNAワクチンでのワクチン接種後35日の中和抗体力価を示す。マウス血清をMEMで連続的に希釈し、感染性HCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)をウェル当たり100粒含むDMEM50ulとともに37°Cで培養した。90分後、該ウィルス‐血清混合物を、96ウェルの平底プレート中のベロ細胞の単層(100,000細胞/ウェル)に加え、5%CO2インキュベーター中、37°Cで5日間培養した。各検体の中和抗体力価は、該細胞の50%未満がCPEを示す最大希釈として示す。値は、希釈の逆数で示す。検体はすべて重複して実験を行い、最終結果は2つの値の平均とした。中和率は次のように算出した:中和率={目的のmAbの1‐PFU(各濃度)/負の制御の平均PFU(全濃度)}。 (A)にpVax1 DNAベクター(負の制御)、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)、またはコンセンサスMERS‐Spike‐ΔCD DNAワクチン(MERS‐S‐CD)でのワクチン接種後の抗体反応を示す。該抗体反応はELISAで測定した。(B)に、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)でのワクチン接種後の経時的な抗体反応を示す。(C)に、pVax1 DNAベクター(負の制御)、MERS‐S DNAワクチン、またはMERS‐S‐CD DNAワクチンでのワクチン接種後35日の中和抗体力価を示す。マウス血清をMEMで連続的に希釈し、感染性HCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)をウェル当たり100粒含むDMEM50ulとともに37°Cで培養した。90分後、該ウィルス‐血清混合物を、96ウェルの平底プレート中のベロ細胞の単層(100,000細胞/ウェル)に加え、5%CO2インキュベーター中、37°Cで5日間培養した。各検体の中和抗体力価は、該細胞の50%未満がCPEを示す最大希釈として示す。値は、希釈の逆数で示す。検体はすべて重複して実験を行い、最終結果は2つの値の平均とした。中和率は次のように算出した:中和率={目的のmAbの1‐PFU(各濃度)/負の制御の平均PFU(全濃度)}。 (A)にpVax1 DNAベクター(負の制御)、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)、またはコンセンサスMERS‐Spike‐ΔCD DNAワクチン(MERS‐S‐CD)でのワクチン接種後の抗体反応を示す。該抗体反応はELISAで測定した。(B)に、コンセンサスMERS‐Spike DNAワクチン(MERS‐S)でのワクチン接種後の経時的な抗体反応を示す。(C)に、pVax1 DNAベクター(負の制御)、MERS‐S DNAワクチン、またはMERS‐S‐CD DNAワクチンでのワクチン接種後35日の中和抗体力価を示す。マウス血清をMEMで連続的に希釈し、感染性HCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)をウェル当たり100粒含むDMEM50ulとともに37°Cで培養した。90分後、該ウィルス‐血清混合物を、96ウェルの平底プレート中のベロ細胞の単層(100,000細胞/ウェル)に加え、5%CO2インキュベーター中、37°Cで5日間培養した。各検体の中和抗体力価は、該細胞の50%未満がCPEを示す最大希釈として示す。値は、希釈の逆数で示す。検体はすべて重複して実験を行い、最終結果は2つの値の平均とした。中和率は次のように算出した:中和率={目的のmAbの1‐PFU(各濃度)/負の制御の平均PFU(全濃度)}。 MERS‐HCoV Spike DNAワクチンの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoVウィルス分離株とSpikeワクチン株のアミノ酸レベルでの系統発生関係を示す系統樹。根付き近隣結合木は、(★)で示されたコンセンサスワクチンのSpikeタンパク質のアミノ酸配列アラインメントから生じており、(◆)はNab分析試験に用いられたMERSウィルス株を示す。網掛け部分は、2012〜2013年の発生からの報告症例を表す。丸括弧に特異的分岐群を示した。この木は、一定の縮尺(スケールバー、0.1%差)で描かれた。(B)コドン最適化DNAワクチンに用いられたSpike‐Wt遺伝子挿入物の略図。Spike‐Wt及びSpikeΔCD‐DNAワクチンを構築した。異なるSpikeタンパク質ドメインを示した。(C)タンパク質の発現をウェスタンブロットによって検出した。このSpike‐Wt及びSpikeΔCD‐Spikeタンパク質の発現は、MERS‐Spike‐Wt DNAワクチン接種マウスからの血清を用いた1:100希釈のウェスタンブロット法でトランスフェクションから2日後、解析した。トランスフェクトしたDNA構築物及びロードした細胞溶解物量は示した通りである。矢印でSpikeタンパク質を示した。(D)DNAで免疫を与えたマウスからの血清(1:100)を用いたSpike‐Wt及びSpikeΔCDタンパク質発現を示したベロ細胞における免疫蛍光分析。 MERS‐HCoV Spike DNAワクチンの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoVウィルス分離株とSpikeワクチン株のアミノ酸レベルでの系統発生関係を示す系統樹。根付き近隣結合木は、(★)で示されたコンセンサスワクチンのSpikeタンパク質のアミノ酸配列アラインメントから生じており、(◆)はNab分析試験に用いられたMERSウィルス株を示す。網掛け部分は、2012〜2013年の発生からの報告症例を表す。丸括弧に特異的分岐群を示した。この木は、一定の縮尺(スケールバー、0.1%差)で描かれた。(B)コドン最適化DNAワクチンに用いられたSpike‐Wt遺伝子挿入物の略図。Spike‐Wt及びSpikeΔCD‐DNAワクチンを構築した。異なるSpikeタンパク質ドメインを示した。(C)タンパク質の発現をウェスタンブロットによって検出した。このSpike‐Wt及びSpikeΔCD‐Spikeタンパク質の発現は、MERS‐Spike‐Wt DNAワクチン接種マウスからの血清を用いた1:100希釈のウェスタンブロット法でトランスフェクションから2日後、解析した。トランスフェクトしたDNA構築物及びロードした細胞溶解物量は示した通りである。矢印でSpikeタンパク質を示した。(D)DNAで免疫を与えたマウスからの血清(1:100)を用いたSpike‐Wt及びSpikeΔCDタンパク質発現を示したベロ細胞における免疫蛍光分析。 MERS‐HCoV Spike DNAワクチンの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoVウィルス分離株とSpikeワクチン株のアミノ酸レベルでの系統発生関係を示す系統樹。根付き近隣結合木は、(★)で示されたコンセンサスワクチンのSpikeタンパク質のアミノ酸配列アラインメントから生じており、(◆)はNab分析試験に用いられたMERSウィルス株を示す。網掛け部分は、2012〜2013年の発生からの報告症例を表す。丸括弧に特異的分岐群を示した。この木は、一定の縮尺(スケールバー、0.1%差)で描かれた。(B)コドン最適化DNAワクチンに用いられたSpike‐Wt遺伝子挿入物の略図。Spike‐Wt及びSpikeΔCD‐DNAワクチンを構築した。異なるSpikeタンパク質ドメインを示した。(C)タンパク質の発現をウェスタンブロットによって検出した。このSpike‐Wt及びSpikeΔCD‐Spikeタンパク質の発現は、MERS‐Spike‐Wt DNAワクチン接種マウスからの血清を用いた1:100希釈のウェスタンブロット法でトランスフェクションから2日後、解析した。トランスフェクトしたDNA構築物及びロードした細胞溶解物量は示した通りである。矢印でSpikeタンパク質を示した。(D)DNAで免疫を与えたマウスからの血清(1:100)を用いたSpike‐Wt及びSpikeΔCDタンパク質発現を示したベロ細胞における免疫蛍光分析。 MERS‐HCoV Spike DNAワクチンの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoVウィルス分離株とSpikeワクチン株のアミノ酸レベルでの系統発生関係を示す系統樹。根付き近隣結合木は、(★)で示されたコンセンサスワクチンのSpikeタンパク質のアミノ酸配列アラインメントから生じており、(◆)はNab分析試験に用いられたMERSウィルス株を示す。網掛け部分は、2012〜2013年の発生からの報告症例を表す。丸括弧に特異的分岐群を示した。この木は、一定の縮尺(スケールバー、0.1%差)で描かれた。(B)コドン最適化DNAワクチンに用いられたSpike‐Wt遺伝子挿入物の略図。Spike‐Wt及びSpikeΔCD‐DNAワクチンを構築した。異なるSpikeタンパク質ドメインを示した。(C)タンパク質の発現をウェスタンブロットによって検出した。このSpike‐Wt及びSpikeΔCD‐Spikeタンパク質の発現は、MERS‐Spike‐Wt DNAワクチン接種マウスからの血清を用いた1:100希釈のウェスタンブロット法でトランスフェクションから2日後、解析した。トランスフェクトしたDNA構築物及びロードした細胞溶解物量は示した通りである。矢印でSpikeタンパク質を示した。(D)DNAで免疫を与えたマウスからの血清(1:100)を用いたSpike‐Wt及びSpikeΔCDタンパク質発現を示したベロ細胞における免疫蛍光分析。 MERS‐Spike偽ウィルスの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの略図。(B)ウィルス感染価の定量:ベロ細胞をルシフェラーゼレポーター骨格で疑似型付けされたMERS‐Spikeとともに培養した。次いでルシフェラーゼレポーター活性を表示された時間で分析し、発現の経時変化を得た。曲線は、非線形回帰分析によるデータに合致し、最良適合は直線であった。(C)異なる細胞株におけるMERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの感染性の検出。MERS‐Spike偽ウィルス及び負の制御のVSV‐Gウィルスを感染に用いた。データは、96ウェル培養プレートの3つの平行ウェルの平均相対ルシフェラーゼ単位(RLU)±標準偏差(SD)で表した。実験は3回繰り返したが、同様の結果が得られた。 MERS‐Spike偽ウィルスの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの略図。(B)ウィルス感染価の定量:ベロ細胞をルシフェラーゼレポーター骨格で疑似型付けされたMERS‐Spikeとともに培養した。次いでルシフェラーゼレポーター活性を表示された時間で分析し、発現の経時変化を得た。曲線は、非線形回帰分析によるデータに合致し、最良適合は直線であった。(C)異なる細胞株におけるMERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの感染性の検出。MERS‐Spike偽ウィルス及び負の制御のVSV‐Gウィルスを感染に用いた。データは、96ウェル培養プレートの3つの平行ウェルの平均相対ルシフェラーゼ単位(RLU)±標準偏差(SD)で表した。実験は3回繰り返したが、同様の結果が得られた。 MERS‐Spike偽ウィルスの構造と特性を示す。(A)MERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの略図。(B)ウィルス感染価の定量:ベロ細胞をルシフェラーゼレポーター骨格で疑似型付けされたMERS‐Spikeとともに培養した。次いでルシフェラーゼレポーター活性を表示された時間で分析し、発現の経時変化を得た。曲線は、非線形回帰分析によるデータに合致し、最良適合は直線であった。(C)異なる細胞株におけるMERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスの感染性の検出。MERS‐Spike偽ウィルス及び負の制御のVSV‐Gウィルスを感染に用いた。データは、96ウェル培養プレートの3つの平行ウェルの平均相対ルシフェラーゼ単位(RLU)±標準偏差(SD)で表した。実験は3回繰り返したが、同様の結果が得られた。 MERS‐HCoVワクチンによって誘発された細胞性免疫反応の機能プロファイルを示す。(A)C57/BL6マウス群(n=9/群)に、示した通り、Spike‐Wt及びSpikeΔCD DNAワクチン25μgを、それぞれ2週間あけて3回免疫を与えた。3回目の免疫化の1週間後、検体を採取した。(B)Spike特異性Tリンパ球応答を、該Spikeタンパク質を網羅する6つのペプチドプールを用いてIFN−γELISpot分析を用いて評価した。値は、3回目の免疫化の1週間後の各群における平均応答を表した。エラーバーで標準誤差を示した。(C及びD)MERS‐Spike特異的優性エピトープの特性。ペプチドのマトリクスプーリングを用いたMERS‐Spike特異的免疫応答からの脾細胞によるIFN−γの分泌。これらの結果は、ペプチド刺激なしの値を引いた後のIFN‐γ分泌細胞/106脾細胞の数(1群当たり3匹のマウスの平均±SD)として表した。同様の値が2つの別々の実験から得られた。 MERS‐HCoVワクチンによって誘発された細胞性免疫反応の機能プロファイルを示す。(A)C57/BL6マウス群(n=9/群)に、示した通り、Spike‐Wt及びSpikeΔCD DNAワクチン25μgを、それぞれ2週間あけて3回免疫を与えた。3回目の免疫化の1週間後、検体を採取した。(B)Spike特異性Tリンパ球応答を、該Spikeタンパク質を網羅する6つのペプチドプールを用いてIFN−γELISpot分析を用いて評価した。値は、3回目の免疫化の1週間後の各群における平均応答を表した。エラーバーで標準誤差を示した。(C及びD)MERS‐Spike特異的優性エピトープの特性。ペプチドのマトリクスプーリングを用いたMERS‐Spike特異的免疫応答からの脾細胞によるIFN−γの分泌。これらの結果は、ペプチド刺激なしの値を引いた後のIFN‐γ分泌細胞/106脾細胞の数(1群当たり3匹のマウスの平均±SD)として表した。同様の値が2つの別々の実験から得られた。 MERS‐HCoVワクチンによって誘発された細胞性免疫反応の機能プロファイルを示す。(A)C57/BL6マウス群(n=9/群)に、示した通り、Spike‐Wt及びSpikeΔCD DNAワクチン25μgを、それぞれ2週間あけて3回免疫を与えた。3回目の免疫化の1週間後、検体を採取した。(B)Spike特異性Tリンパ球応答を、該Spikeタンパク質を網羅する6つのペプチドプールを用いてIFN−γELISpot分析を用いて評価した。値は、3回目の免疫化の1週間後の各群における平均応答を表した。エラーバーで標準誤差を示した。(C及びD)MERS‐Spike特異的優性エピトープの特性。ペプチドのマトリクスプーリングを用いたMERS‐Spike特異的免疫応答からの脾細胞によるIFN−γの分泌。これらの結果は、ペプチド刺激なしの値を引いた後のIFN‐γ分泌細胞/106脾細胞の数(1群当たり3匹のマウスの平均±SD)として表した。同様の値が2つの別々の実験から得られた。 MERS‐HCoVワクチンによって誘発された細胞性免疫反応の機能プロファイルを示す。(A)C57/BL6マウス群(n=9/群)に、示した通り、Spike‐Wt及びSpikeΔCD DNAワクチン25μgを、それぞれ2週間あけて3回免疫を与えた。3回目の免疫化の1週間後、検体を採取した。(B)Spike特異性Tリンパ球応答を、該Spikeタンパク質を網羅する6つのペプチドプールを用いてIFN−γELISpot分析を用いて評価した。値は、3回目の免疫化の1週間後の各群における平均応答を表した。エラーバーで標準誤差を示した。(C及びD)MERS‐Spike特異的優性エピトープの特性。ペプチドのマトリクスプーリングを用いたMERS‐Spike特異的免疫応答からの脾細胞によるIFN−γの分泌。これらの結果は、ペプチド刺激なしの値を引いた後のIFN‐γ分泌細胞/106脾細胞の数(1群当たり3匹のマウスの平均±SD)として表した。同様の値が2つの別々の実験から得られた。 DNA免疫化後の全身性抗MERS‐HCoV IgGレベルを示す。(A)被覆抗原としてのMERS‐Spikeに対する、示した血清希釈でのELISAで測定したマウスの血清抗IgG応答。マウスの個々の群(3回目の免疫化の1週間後)からプールした血清を連続的に希釈し、MERS‐Spike特異的総IgGをELISAで測定した。各曲線は、示した通り、Spike‐Wt DNAワクチン、SpikeΔCD‐Spike DNAワクチン、または空DNAベクターを与えられた9匹のマウスの各群のOD値を表した。各データの点は、9匹のマウスからの平均吸光度であった。(B)Spike‐Wt免疫を与えられたマウスの血清に対する終点力価を表示の時点で算出した。(C)表示の濃度(μg)における、組み換えSpikeタンパク質への免疫化血清結合のウェスタンブロット分析。Spike‐Wt免疫化マウスからプールした血清を、一次抗体として1:100希釈で用いた。(D)ウィルス感染分析によって検出された中和抗体反応。3回目の免疫化の1週間後の血清を、免疫を与えたマウスから採取した。中和抗体力価は、標的細胞に対するウィルス感染の50%阻害時(IC50)に測定した。示したデータは、各群の幾何平均力価と標準偏差であった。各試験群間の統計学的差異を測定し、p値を示した。(E)Spike‐Wt DNAまたはpVax1 DNAの3回の注入を受けた後のマウスから得られた抗血清によって、MERS‐Spike疑似型付けされたウィルスの感染性の中和。IC50はウィルス侵入が50%阻害された(破線)抗血清希釈の逆数として定義づけた。各群当たり4匹のマウスからのデータを示した。 DNA免疫化後の全身性抗MERS‐HCoV IgGレベルを示す。(A)被覆抗原としてのMERS‐Spikeに対する、示した血清希釈でのELISAで測定したマウスの血清抗IgG応答。マウスの個々の群(3回目の免疫化の1週間後)からプールした血清を連続的に希釈し、MERS‐Spike特異的総IgGをELISAで測定した。各曲線は、示した通り、Spike‐Wt DNAワクチン、SpikeΔCD‐Spike DNAワクチン、または空DNAベクターを与えられた9匹のマウスの各群のOD値を表した。各データの点は、9匹のマウスからの平均吸光度であった。(B)Spike‐Wt免疫を与えられたマウスの血清に対する終点力価を表示の時点で算出した。(C)表示の濃度(μg)における、組み換えSpikeタンパク質への免疫化血清結合のウェスタンブロット分析。Spike‐Wt免疫化マウスからプールした血清を、一次抗体として1:100希釈で用いた。(D)ウィルス感染分析によって検出された中和抗体反応。3回目の免疫化の1週間後の血清を、免疫を与えたマウスから採取した。中和抗体力価は、標的細胞に対するウィルス感染の50%阻害時(IC50)に測定した。示したデータは、各群の幾何平均力価と標準偏差であった。各試験群間の統計学的差異を測定し、p値を示した。(E)Spike‐Wt DNAまたはpVax1 DNAの3回の注入を受けた後のマウスから得られた抗血清によって、MERS‐Spike疑似型付けされたウィルスの感染性の中和。IC50はウィルス侵入が50%阻害された(破線)抗血清希釈の逆数として定義づけた。各群当たり4匹のマウスからのデータを示した。 DNA免疫化後の全身性抗MERS‐HCoV IgGレベルを示す。(A)被覆抗原としてのMERS‐Spikeに対する、示した血清希釈でのELISAで測定したマウスの血清抗IgG応答。マウスの個々の群(3回目の免疫化の1週間後)からプールした血清を連続的に希釈し、MERS‐Spike特異的総IgGをELISAで測定した。各曲線は、示した通り、Spike‐Wt DNAワクチン、SpikeΔCD‐Spike DNAワクチン、または空DNAベクターを与えられた9匹のマウスの各群のOD値を表した。各データの点は、9匹のマウスからの平均吸光度であった。(B)Spike‐Wt免疫を与えられたマウスの血清に対する終点力価を表示の時点で算出した。(C)表示の濃度(μg)における、組み換えSpikeタンパク質への免疫化血清結合のウェスタンブロット分析。Spike‐Wt免疫化マウスからプールした血清を、一次抗体として1:100希釈で用いた。(D)ウィルス感染分析によって検出された中和抗体反応。3回目の免疫化の1週間後の血清を、免疫を与えたマウスから採取した。中和抗体力価は、標的細胞に対するウィルス感染の50%阻害時(IC50)に測定した。示したデータは、各群の幾何平均力価と標準偏差であった。各試験群間の統計学的差異を測定し、p値を示した。(E)Spike‐Wt DNAまたはpVax1 DNAの3回の注入を受けた後のマウスから得られた抗血清によって、MERS‐Spike疑似型付けされたウィルスの感染性の中和。IC50はウィルス侵入が50%阻害された(破線)抗血清希釈の逆数として定義づけた。各群当たり4匹のマウスからのデータを示した。 DNA免疫化後の全身性抗MERS‐HCoV IgGレベルを示す。(A)被覆抗原としてのMERS‐Spikeに対する、示した血清希釈でのELISAで測定したマウスの血清抗IgG応答。マウスの個々の群(3回目の免疫化の1週間後)からプールした血清を連続的に希釈し、MERS‐Spike特異的総IgGをELISAで測定した。各曲線は、示した通り、Spike‐Wt DNAワクチン、SpikeΔCD‐Spike DNAワクチン、または空DNAベクターを与えられた9匹のマウスの各群のOD値を表した。各データの点は、9匹のマウスからの平均吸光度であった。(B)Spike‐Wt免疫を与えられたマウスの血清に対する終点力価を表示の時点で算出した。(C)表示の濃度(μg)における、組み換えSpikeタンパク質への免疫化血清結合のウェスタンブロット分析。Spike‐Wt免疫化マウスからプールした血清を、一次抗体として1:100希釈で用いた。(D)ウィルス感染分析によって検出された中和抗体反応。3回目の免疫化の1週間後の血清を、免疫を与えたマウスから採取した。中和抗体力価は、標的細胞に対するウィルス感染の50%阻害時(IC50)に測定した。示したデータは、各群の幾何平均力価と標準偏差であった。各試験群間の統計学的差異を測定し、p値を示した。(E)Spike‐Wt DNAまたはpVax1 DNAの3回の注入を受けた後のマウスから得られた抗血清によって、MERS‐Spike疑似型付けされたウィルスの感染性の中和。IC50はウィルス侵入が50%阻害された(破線)抗血清希釈の逆数として定義づけた。各群当たり4匹のマウスからのデータを示した。 DNA免疫化後の全身性抗MERS‐HCoV IgGレベルを示す。(A)被覆抗原としてのMERS‐Spikeに対する、示した血清希釈でのELISAで測定したマウスの血清抗IgG応答。マウスの個々の群(3回目の免疫化の1週間後)からプールした血清を連続的に希釈し、MERS‐Spike特異的総IgGをELISAで測定した。各曲線は、示した通り、Spike‐Wt DNAワクチン、SpikeΔCD‐Spike DNAワクチン、または空DNAベクターを与えられた9匹のマウスの各群のOD値を表した。各データの点は、9匹のマウスからの平均吸光度であった。(B)Spike‐Wt免疫を与えられたマウスの血清に対する終点力価を表示の時点で算出した。(C)表示の濃度(μg)における、組み換えSpikeタンパク質への免疫化血清結合のウェスタンブロット分析。Spike‐Wt免疫化マウスからプールした血清を、一次抗体として1:100希釈で用いた。(D)ウィルス感染分析によって検出された中和抗体反応。3回目の免疫化の1週間後の血清を、免疫を与えたマウスから採取した。中和抗体力価は、標的細胞に対するウィルス感染の50%阻害時(IC50)に測定した。示したデータは、各群の幾何平均力価と標準偏差であった。各試験群間の統計学的差異を測定し、p値を示した。(E)Spike‐Wt DNAまたはpVax1 DNAの3回の注入を受けた後のマウスから得られた抗血清によって、MERS‐Spike疑似型付けされたウィルスの感染性の中和。IC50はウィルス侵入が50%阻害された(破線)抗血清希釈の逆数として定義づけた。各群当たり4匹のマウスからのデータを示した。 非ヒト霊長類(NHP)において、MERS‐Spike DNAワクチンによって誘導されたインターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)産生細胞の解析を示す。(A)アカゲザルにおける研究設計、ワクチン及びチャレンジレジメン。3つの群(低、高、及び対照)のアカゲザル(n=4/各群)を表示の通り0、3、及び6週(wks)において、MERS‐Spike DNAで免疫を与えた。IFN‐γELISpot、細胞内サイトカイン染色及び抗体結合、並びにNab分析を、3回目の免疫化検体から行った。MERSチャレンジの後、生検を行った。(B)MERS‐Spike DNAで免疫を与えたサルからの細胞のELISPOT分析。PBMCをDNAで免疫を与えたサルの各々から単離し、ELISPOT分析に用いて、実施例9に記載の通り、24時間、MERS‐Spikeペプチドプールに応答するIFN‐γ産生細胞を検出した。MERS‐Spike特異的IFN‐γ分泌細胞/106PBMCの頻度をELISpot分析で測定した。結果は平均±SEMで示した。(C)ワクチン誘導サイトカイン(IFN‐γ、IL‐2、またはTNF‐α)産生CD4+及びCD8+T細胞の頻度。サルPBMCのもの(n=4)は、最後のDNA免疫化の後単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後多重パラメータフローサイトメトリーで解析した。 非ヒト霊長類(NHP)において、MERS‐Spike DNAワクチンによって誘導されたインターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)産生細胞の解析を示す。(A)アカゲザルにおける研究設計、ワクチン及びチャレンジレジメン。3つの群(低、高、及び対照)のアカゲザル(n=4/各群)を表示の通り0、3、及び6週(wks)において、MERS‐Spike DNAで免疫を与えた。IFN‐γELISpot、細胞内サイトカイン染色及び抗体結合、並びにNab分析を、3回目の免疫化検体から行った。MERSチャレンジの後、生検を行った。(B)MERS‐Spike DNAで免疫を与えたサルからの細胞のELISPOT分析。PBMCをDNAで免疫を与えたサルの各々から単離し、ELISPOT分析に用いて、実施例9に記載の通り、24時間、MERS‐Spikeペプチドプールに応答するIFN‐γ産生細胞を検出した。MERS‐Spike特異的IFN‐γ分泌細胞/106PBMCの頻度をELISpot分析で測定した。結果は平均±SEMで示した。(C)ワクチン誘導サイトカイン(IFN‐γ、IL‐2、またはTNF‐α)産生CD4+及びCD8+T細胞の頻度。サルPBMCのもの(n=4)は、最後のDNA免疫化の後単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後多重パラメータフローサイトメトリーで解析した。 非ヒト霊長類(NHP)において、MERS‐Spike DNAワクチンによって誘導されたインターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)産生細胞の解析を示す。(A)アカゲザルにおける研究設計、ワクチン及びチャレンジレジメン。3つの群(低、高、及び対照)のアカゲザル(n=4/各群)を表示の通り0、3、及び6週(wks)において、MERS‐Spike DNAで免疫を与えた。IFN‐γELISpot、細胞内サイトカイン染色及び抗体結合、並びにNab分析を、3回目の免疫化検体から行った。MERSチャレンジの後、生検を行った。(B)MERS‐Spike DNAで免疫を与えたサルからの細胞のELISPOT分析。PBMCをDNAで免疫を与えたサルの各々から単離し、ELISPOT分析に用いて、実施例9に記載の通り、24時間、MERS‐Spikeペプチドプールに応答するIFN‐γ産生細胞を検出した。MERS‐Spike特異的IFN‐γ分泌細胞/106PBMCの頻度をELISpot分析で測定した。結果は平均±SEMで示した。(C)ワクチン誘導サイトカイン(IFN‐γ、IL‐2、またはTNF‐α)産生CD4+及びCD8+T細胞の頻度。サルPBMCのもの(n=4)は、最後のDNA免疫化の後単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後多重パラメータフローサイトメトリーで解析した。 MERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体結合力価及び中和抗体(Nab)応答を示す。(A及びB)血清結合中のMERS特異的抗体及び免疫化後の様々な時点でのIgG特異的終点力価。血清は各ワクチン接種後採取し、終点力価はELISAによって算出した。(C及びD)DNAワクチン接種の効果及び中和抗体反応の特性。血清検体は、各免疫化の前及び最後のワクチン接種の2週間後の動物から採取した。これらの血清を、中和抗体について分析した。生ウィルス(C)またはMERS偽ウィルス(D)による中和。連続的に希釈した免疫化血清をMERSウィルスで試験した。偽ウィルスの中和分析については、抗CHIKVサル血清を負の抗体制御として用い、VSV‐G疑似型付けウィルスを、中和特異性に対する偽ウィルス対照として用いた。検体はMERSウィルスでPRNT50分析によって試験した。 MERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体結合力価及び中和抗体(Nab)応答を示す。(A及びB)血清結合中のMERS特異的抗体及び免疫化後の様々な時点でのIgG特異的終点力価。血清は各ワクチン接種後採取し、終点力価はELISAによって算出した。(C及びD)DNAワクチン接種の効果及び中和抗体反応の特性。血清検体は、各免疫化の前及び最後のワクチン接種の2週間後の動物から採取した。これらの血清を、中和抗体について分析した。生ウィルス(C)またはMERS偽ウィルス(D)による中和。連続的に希釈した免疫化血清をMERSウィルスで試験した。偽ウィルスの中和分析については、抗CHIKVサル血清を負の抗体制御として用い、VSV‐G疑似型付けウィルスを、中和特異性に対する偽ウィルス対照として用いた。検体はMERSウィルスでPRNT50分析によって試験した。 MERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体結合力価及び中和抗体(Nab)応答を示す。(A及びB)血清結合中のMERS特異的抗体及び免疫化後の様々な時点でのIgG特異的終点力価。血清は各ワクチン接種後採取し、終点力価はELISAによって算出した。(C及びD)DNAワクチン接種の効果及び中和抗体反応の特性。血清検体は、各免疫化の前及び最後のワクチン接種の2週間後の動物から採取した。これらの血清を、中和抗体について分析した。生ウィルス(C)またはMERS偽ウィルス(D)による中和。連続的に希釈した免疫化血清をMERSウィルスで試験した。偽ウィルスの中和分析については、抗CHIKVサル血清を負の抗体制御として用い、VSV‐G疑似型付けウィルスを、中和特異性に対する偽ウィルス対照として用いた。検体はMERSウィルスでPRNT50分析によって試験した。 MERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体結合力価及び中和抗体(Nab)応答を示す。(A及びB)血清結合中のMERS特異的抗体及び免疫化後の様々な時点でのIgG特異的終点力価。血清は各ワクチン接種後採取し、終点力価はELISAによって算出した。(C及びD)DNAワクチン接種の効果及び中和抗体反応の特性。血清検体は、各免疫化の前及び最後のワクチン接種の2週間後の動物から採取した。これらの血清を、中和抗体について分析した。生ウィルス(C)またはMERS偽ウィルス(D)による中和。連続的に希釈した免疫化血清をMERSウィルスで試験した。偽ウィルスの中和分析については、抗CHIKVサル血清を負の抗体制御として用い、VSV‐G疑似型付けウィルスを、中和特異性に対する偽ウィルス対照として用いた。検体はMERSウィルスでPRNT50分析によって試験した。 図25は、MERS‐Spikeワクチンによって誘発されたCD4+及びCD8+T細胞応答の機能プロファイルを示す。ワクチン接種後に誘導された特異的CD4+T細胞及びCD8+T細胞のサイトカインプロファイルをそれぞれ(A)及び(B)に示す。マウスの脾細胞(n=3)を最後のDNAワクチン免疫化の1週間後に単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後FACSで解析した。(A及びB)IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、及びデュアルIFN‐γ/TNF‐αサイトカインを放出するMERS特異的CD4+T及びCD8+T細胞を示す散布図。(C及びD)棒グラフは、サイトカインIFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2を放出するシングル、ダブル、及びトリプル陽性CD4+及びCD8+T細胞の多官能亜集団を示す。円グラフは、各サイトカイン亜集団の割合を示す。データは1群当たり3匹のマウスの平均±SEMで表した。 図25は、MERS‐Spikeワクチンによって誘発されたCD4+及びCD8+T細胞応答の機能プロファイルを示す。ワクチン接種後に誘導された特異的CD4+T細胞及びCD8+T細胞のサイトカインプロファイルをそれぞれ(A)及び(B)に示す。マウスの脾細胞(n=3)を最後のDNAワクチン免疫化の1週間後に単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後FACSで解析した。(A及びB)IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、及びデュアルIFN‐γ/TNF‐αサイトカインを放出するMERS特異的CD4+T及びCD8+T細胞を示す散布図。(C及びD)棒グラフは、サイトカインIFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2を放出するシングル、ダブル、及びトリプル陽性CD4+及びCD8+T細胞の多官能亜集団を示す。円グラフは、各サイトカイン亜集団の割合を示す。データは1群当たり3匹のマウスの平均±SEMで表した。 図25は、MERS‐Spikeワクチンによって誘発されたCD4+及びCD8+T細胞応答の機能プロファイルを示す。ワクチン接種後に誘導された特異的CD4+T細胞及びCD8+T細胞のサイトカインプロファイルをそれぞれ(A)及び(B)に示す。マウスの脾細胞(n=3)を最後のDNAワクチン免疫化の1週間後に単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後FACSで解析した。(A及びB)IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、及びデュアルIFN‐γ/TNF‐αサイトカインを放出するMERS特異的CD4+T及びCD8+T細胞を示す散布図。(C及びD)棒グラフは、サイトカインIFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2を放出するシングル、ダブル、及びトリプル陽性CD4+及びCD8+T細胞の多官能亜集団を示す。円グラフは、各サイトカイン亜集団の割合を示す。データは1群当たり3匹のマウスの平均±SEMで表した。 図25は、MERS‐Spikeワクチンによって誘発されたCD4+及びCD8+T細胞応答の機能プロファイルを示す。ワクチン接種後に誘導された特異的CD4+T細胞及びCD8+T細胞のサイトカインプロファイルをそれぞれ(A)及び(B)に示す。マウスの脾細胞(n=3)を最後のDNAワクチン免疫化の1週間後に単離し、プールしたMERS‐Spikeペプチドを用いて生体外で刺激した。細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2の細胞内産生について染色し、その後FACSで解析した。(A及びB)IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、及びデュアルIFN‐γ/TNF‐αサイトカインを放出するMERS特異的CD4+T及びCD8+T細胞を示す散布図。(C及びD)棒グラフは、サイトカインIFN‐γ、TNF‐α、及びIL‐2を放出するシングル、ダブル、及びトリプル陽性CD4+及びCD8+T細胞の多官能亜集団を示す。円グラフは、各サイトカイン亜集団の割合を示す。データは1群当たり3匹のマウスの平均±SEMで表した。 Spike DNAで免疫化されたマウス免疫血清による、MERS‐S偽ウィルスによって誘導されたアポトーシスの阻害を示す。(A)MERS‐HCoV‐Spikeマウス血清は、インビトロでMERSを中和し、合胞体形成を阻害する。未感染のベロ細胞は負の制御を表し、正の制御は、MERS‐HCoV偽ウィルスに感染したそれら細胞を表した。矢印で合胞体形成を示した。合胞体形成は、感染の36時間後、顕微鏡下で観察された。(B)1:100希釈のpVax1またはMERS‐Spike免疫化血清のいずれかの存在下で予備培養され、ベロ細胞に加えられたMERS‐Spike偽ウィルス。感染の2日後、細胞死の割合をAnnexinV/PI染色で測定した。棒グラフは、3重に行った単一の実験のFACSデータからのMERS偽ウィルスの感染値を示した。同様の結果が3つの独立した実験から得られた。 Spike DNAで免疫化されたマウス免疫血清による、MERS‐S偽ウィルスによって誘導されたアポトーシスの阻害を示す。(A)MERS‐HCoV‐Spikeマウス血清は、インビトロでMERSを中和し、合胞体形成を阻害する。未感染のベロ細胞は負の制御を表し、正の制御は、MERS‐HCoV偽ウィルスに感染したそれら細胞を表した。矢印で合胞体形成を示した。合胞体形成は、感染の36時間後、顕微鏡下で観察された。(B)1:100希釈のpVax1またはMERS‐Spike免疫化血清のいずれかの存在下で予備培養され、ベロ細胞に加えられたMERS‐Spike偽ウィルス。感染の2日後、細胞死の割合をAnnexinV/PI染色で測定した。棒グラフは、3重に行った単一の実験のFACSデータからのMERS偽ウィルスの感染値を示した。同様の結果が3つの独立した実験から得られた。 電気穿孔と組み合わせたMERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体反応を示す。pVax1、pMERS‐Spike(0.5mg/動物;低投与)、またはpMERS‐Spike(2mg/動物;高投与)でワクチン接種したサルからの血清を3回目の免疫化の2週間後に採取した。これらの血清をMERS‐Spikeタンパク質に結合した抗体について分析した。これら分析結果を(A)及び(B)に示す。 電気穿孔と組み合わせたMERS‐Spike DNAワクチン接種後の抗体反応を示す。pVax1、pMERS‐Spike(0.5mg/動物;低投与)、またはpMERS‐Spike(2mg/動物;高投与)でワクチン接種したサルからの血清を3回目の免疫化の2週間後に採取した。これらの血清をMERS‐Spikeタンパク質に結合した抗体について分析した。これら分析結果を(A)及び(B)に示す。 ワクチン接種後のMERSチャレンジの結果及び病理生物学を示す。(A)剖検時採取された個々の組織からqRT‐PCRで測定された平均ウィルス量。(B)結合した全胚葉の平均ウィルス量を差し込み図に示した。LogTCID50eq/g、組織1グラム当たりのlogTCID50当量;1群当たり3匹の動物から、1動物につき1組織当たり1検体を分析した。 ワクチン接種後のMERSチャレンジの結果及び病理生物学を示す。(A)剖検時採取された個々の組織からqRT‐PCRで測定された平均ウィルス量。(B)結合した全胚葉の平均ウィルス量を差し込み図に示した。LogTCID50eq/g、組織1グラム当たりのlogTCID50当量;1群当たり3匹の動物から、1動物につき1組織当たり1検体を分析した。
発明の詳細な説明
本発明は、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS−CoV)抗原を含むワクチンに関する。MERS‐CoVは、2012年に初めて出現した新型の高病原性ウィルスであって、それ故、本書に記載のワクチンは、標的MERS‐CoVに対する最初のワクチンの一つである。従って、当該ワクチンは、従前の治療が存在せず、大流行の可能性が残るこの新型病原性ウィルスに対する治療を提供する。
該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原でありうる。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、MERS‐CoV株のスパイク抗原の配列から誘導でき、従って、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は非反復である。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は細胞質ドメインが欠損していてもよい。従って、本発明のワクチンは、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原の非反復配列のため、MERS‐CoVの多様な株に広く応用できる。これらの非反復配列は、該ワクチンを、MERS‐CoVの遺伝子学的に異なる異形を含む、MERS‐CoVの多様な株に対して普遍的に防御可能にする。
該ワクチンは、MERS‐CoVを防御するため、及びMERS‐CoVのあらゆる株を扱うために用いることができる。該ワクチンは、MERS‐CoVスパイク抗原を標的とする液性及び細胞性の両方の免疫応答を誘発することができる。該ワクチンは、MERS‐CoVスパイク抗原と反応性の中和抗体及び免疫グロブリンG(IgG)抗体を誘発することができる。該ワクチンは、MERS‐CoVスパイク抗原と反応性で、インターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF‐α)、及びインターロイキン‐2(IL‐2)を産生するCD8+及びCD4+T細胞応答も誘発することができる。
1.定義
別段に定めのない限り、本書に用いたすべての専門用語及び科学用語は、当業者に一般に理解されるものと同義である。矛盾する場合、定義を含む本書が統制する。好ましい方法及び材料を以下に記載するが、本書に記載の方法及び材料と同様または同等の方法及び材料が、本発明の実施または試験に用いられうる。本書に言及したすべての出版物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、それらの全体を引用して援用する。本書に開示した材料、方法、及び実施例は、一例にすぎず、限定するものではない。
本書において、「構成する」、「具備する」、「備える」、「有する」、「しうる」、「含む」、及びこれらの異形の用語は、制約のない移行句、用語、または単語であって、さらなる行為や構造の可能性を除外するものではない。単数形の不定冠詞及び定冠詞は、その文脈が明らかに示さない限り、複数の参照を含む。本開示は、明確な記載の有無を問わず、本書に提示の実施形態または要素「を含む」、「からなる」、及び「から基本的になる」他の実施形態もまたもくろむ。
本書において、「アジュバント」は、本書に記載のワクチンに添加され、抗原の免疫原性を増進する任意の分子を指す。
本書において、「抗体」は、クラスIgG、IgM、IgA、IgD、もしくはIgE、または断片、Fab、F(ab’)2、Fd、及び一本鎖抗体を含むそれらの断片または誘導体、ダイアボディ、二重特異性抗体、二価抗体、並びにそれらの誘導体の抗体を指す。該抗体は、哺乳類の血清検体から単離された抗体、ポリクローナル抗体、アフィニティー精製抗体、またはこれらの混合物であって、所望のエピトープまたはそれに由来する配列に対して十分な結合特異性を示すものでよい。
本書において、「コード配列」または「エンコード核酸」は、タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む核酸(RNAまたはDNA分子)を指す。該コード配列は、さらに、核酸が投与された個体または哺乳類の細胞における発現を命令可能なプロモーター及びポリアデニル化シグナルを含む調節要素に作動可能に結合した、開始及び終止シグナルを含みうる。
本書において、「補体」または「相補的」は、核酸分子のヌクレオチドまたはヌクレオチドアナログ間の、ワトソン‐クリック(例えば、A‐T/U及びC‐G)またはフーグスティーン型塩基対を指す。
本書において、「コンセンサス」または「コンセンサス配列」は、特定の抗原の複数の亜型のアラインメント分析に基づいて構築された合成核酸配列、または対応するポリペプチド配列を意味しうる。該配列は、特定の抗原の複数の亜型、血清型、または株に対して広い免疫を誘導するために用いられうる。融合タンパク質等の合成抗原は、コンセンサス配列(またはコンセンサス抗原)を生成するために操作されうる。
本書において同じ意味で用いられる、「電気穿孔」、「電気透過化」、または「動電学的強化(「EP」)」は、生体膜において微視的な通路(孔)を誘導するための膜透過電界パルスの利用を指す。それらの存在は、生体分子、例えばプラスミド、オリゴヌクレオチド、siRNA、薬品、イオン、及び水の細胞膜の片側から他方への通過を可能にする。
本書において、「断片」は、哺乳類において免疫応答を誘発することが可能なポリペプチドをコードする核酸配列またはその一部を指す。該断片は、以下に記載するタンパク質断片をコードする各種ヌクレオチド配列の少なくとも1つから選択されたDNA断片でありうる。
ポリペプチド配列に関わる「断片」または「免疫原性断片」は、完全野生株MERS‐CoV抗原と交差反応する哺乳類における免疫応答を誘発することが可能なポリペプチドを指す。コンセンサスタンパク質の断片は、コンセンサスタンパク質の少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%以上、または、少なくとも95%を構成しうる。いくつかの実施形態では、コンセンサスタンパク質の断片は、コンセンサスタンパク質の少なくとも20のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも30のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも40のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも50のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも60のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも70のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも80のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも90のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも100のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも110のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも120のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも130のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも140のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも150のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも160のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも170のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも180のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも190のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも200のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも210のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも220のアミノ酸もしくはそれ以上、少なくとも230のアミノ酸もしくはそれ以上、または、少なくとも240のアミノ酸もしくはそれ以上を構成しうる。
本書において、「遺伝子構築物」という用語は、タンパク質をコードするヌクレオチド配列を含むDNAまたはRNA分子を指す。該コード配列は、核酸分子が投与された個体の細胞における発現を命令可能なプロモーター及びポリアデニル化シグナルを含む調節要素に作動可能に結合した、開始及び終止シグナルを含む。本書において、「発現可能な形」という用語は、個体の細胞に存在した場合に、そのコード配列が発現されるようにタンパク質をコードするコード配列に、作動可能に結合した必須調節要素を含む遺伝子構築物を指す。
本書において、2またはそれ以上の核酸またはポリペプチド配列における「相同」または「相同性」とは、該配列が、特定の領域にわたって同一である残基を特定の割合有することを意味する。該割合は、当該2配列を最適に並べ、当該特定領域にわたって該2配列を比較し、相同残基が両配列に生じる位置の数を測定して一致した位置の数を求め、当該一致した位置の数を該特定領域の位置の総数で除し、その結果を100倍して配列の相同性の百分率とすることによって算出することができる。当該2配列が異なる長さである場合、または当該アラインメントが1またはそれ以上の付着端を生じ、該比較特定領域が単一配列のみ含む場合、単一配列の残基は、計算の分子ではなく分母に含める。DNAとRNAを比較する場合、チミン(T)とウラシル(U)は同等とみなすことができる。相同性は、手作業で行ってもよいし、BLASTやBLAST2.0等のコンピュータ配列アルゴリズムを用いて行ってもよい。
本書において、「免疫応答」は、抗原の導入に応えて、宿主の、例えば哺乳類の免疫系の活性化を指す。該免疫応答は、細胞性もしくは液性応答、またはその両方の形でありうる。
本書において、「核酸」または「オリゴヌクレオチド」または「ポリヌクレオチド」とは、互いに共有結合した少なくとも2つのヌクレオチドを指す。一本鎖の描写もやはり相補鎖の配列を決める。従って、核酸は、描写された一本鎖の相補鎖もまた網羅する。核酸の多くの異形を、既定の核酸と同じ目的で用いることができる。従って、核酸は、実質的に相同の核酸及びその相補体もまた網羅する。一本鎖は、厳しい混成条件下で標的配列に混成しうるプローブを提供する。従って、核酸は厳しい混成条件下で混成するプローブもまた網羅する。
核酸は、一本鎖でも二本鎖でもよく、二本鎖及び一本鎖の両方の配列部分を含んでもよい。該核酸は、DNA、ゲノムDNA及びcDNAの両方、RNA、または混成物でよいとともに、該核酸は、デオキシリボヌクレオチド及びリボヌクレオチドの組合せ、並びに、ウラシル、アデニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンチン、ヒポキサンチン、イソシトシン、及びイソグアニンを含む塩基の組合せを含みうる。核酸は、化学合成法または組み換え法で得ることができる。
本書において、「作動可能に結合した」とは、遺伝子の発現が、空間的に接続されたプロモーターに支配されていることを意味する。プロモーターは、遺伝子の5’(上流)または3’(下流)にその支配下で位置しうる。該プロモーターと遺伝子の間の距離は、該プロモーターが派生した遺伝子を制御するそのプロモーターと該遺伝子の間の距離とほぼ同じでよい。当技術分野で周知のように、この距離の変動は、プロモーターの機能を損なうことなく調整することが可能である。
本書において、「ペプチド」、「タンパク質」、または「ポリペプチド」は、アミノ酸の結合配列を指すことができ、天然、合成、修飾、または、天然と合成の組合せであってもよい。
本書において、「プロモーター」とは、細胞における核酸の発現の授与、活性化、または増進を可能にする合成もしくは天然由来の分子を指す。プロモーターは、発現をさらに増進並びに/または、その空間的発現及び/もしくは一時的な発現を修正するための1またはそれ以上の特異的転写制御配列を含んでもよい。プロモーターは、転写開始部位から数千塩基対離れてもよい遠位エンハンサーまたはリプレッサー要素を含んでもよい。プロモーターは、ウィルス、細菌、カビ、植物、昆虫、及び動物を含む起源由来でよい。プロモーターは、発現が生じる細胞、組織、もしくは器官に対して、または、発現が生じる発達段階に対して、または、生理的ストレス、病原体、金属イオン、もしくは誘発剤等の外的刺激に応じて、遺伝子要素の構造的または特異的な発現を調節することができる。プロモーターの代表例としては、バクテリオファージT7プロモーター、バクテリオファージT3プロモーター、SP6プロモーター、lacオペレーター‐プロモーター、tacプロモーター、SV40後期プロモーター、SV40初期プロモーター、RSV‐LTRプロモーター、CMV IEプロモーター、SV40初期プロモーターもしくはSV40後期プロモーター及びCMV IEプロモーターが挙げられる。
「シグナルペプチド」及び「リーダー配列」は、本書では同義で用いられ、本書に記載のMERS‐CoVタンパク質のアミノ末端で結合可能なアミノ酸配列を指す。シグナルペプチド/リーダー配列は、通常、タンパク質の局在化を指示する。本書におけるシグナルペプチド/リーダー配列は、好ましくは、タンパク質が生産される細胞からのタンパク質の分泌を促す。シグナルペプチド/リーダー配列は、該細胞からの分泌時、しばしば成熟タンパク質と呼ばれる該タンパク質の残余の部分から、頻繁に切断される。シグナルペプチド/リーダー配列は、該タンパク質のN末端で結合する。
本書において、「患者」とは、本書に記載のワクチンを必要とする、またはこれによって免疫化される必要のある哺乳類を指すことができる。該哺乳類は、ヒト、チンパンジー、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、マウス、またはラットでよい。
本書において、「実質的に相同」とは、第一及び第二アミノ酸配列が、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、またはそれ以上のアミノ酸の領域にわたって、少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%であることを意味しうる。実質的に相同とは、第一核酸配列及び第二核酸配列が、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、またはそれ以上のヌクレオチドの領域にわたって、少なくとも60%、65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%であることもまた意味しうる。
本書において、「治療」または「治療すること」とは、疾患の予防、鎮圧、制圧、または完全な除去によってその疾患から動物を防御することを意味しうる。疾患の予防は、その疾患が発現する前に本発明のワクチンを動物に投与することを含む。疾患の鎮圧は、疾患の誘導後、臨床的所見が現れる前に、本発明のワクチンを動物に投与することを含む。疾患の制圧は、疾患の臨床的所見が現れた後、本発明のワクチンを動物に投与することを含む。
本書において、核酸に関わる「異形」とは、(i)参照されたヌクレオチド配列の一部もしくは断片;(ii)参照されたヌクレオチド配列もしくはその一部の補体;(iii)参照された核酸もしくはその補体と実質的に相同の核酸;または(iv)厳しい条件下で参照された核酸に混成する核酸、その補体、もしくはそれらに実質的に相同の配列を指す。
異形はさらに、アミノ酸の挿入、欠失、または同類置換によってアミノ酸配列が異なるものの、少なくとも1つの生物活性を保つペプチドまたはポリペプチドとして定義されうる。「生物活性」の代表例としては、特異的抗体による結合能または免疫応答促進能が挙げられる。異形は、少なくとも1つの生物活性を保つアミノ酸配列を有する参照されたタンパク質に実質的に相同のアミノ酸配列を有するタンパク質をも指すことができる。アミノ酸の同類置換、すなわち、アミノ酸の、同様の性質(例えば、親水性、荷電領域の程度及び分布)を有する別のアミノ酸での置換は、当技術分野では、通常、微小な変化を伴うと認識される。これらの微小な変化は、当技術分野では当然であるが、一つには、アミノ酸の疎水性親水性指標を考慮して同定されうる。Kyte et al.,J.Mol.Biol.157:105−132(1982).アミノ酸の疎水性親水性指標は、その疎水性及び変化の考察に基づいている。同様の疎水性親水性指標のアミノ酸同士は置換することが可能で、タンパク質機能をなお保つことができることは当技術分野では周知である。一態様において、疎水性親水性指標が±2のアミノ酸同士は置換される。アミノ酸の親水性もまた、生物学的機能を保つタンパク質をもたらすであろう置換を表すために用いることができる。ペプチド中のアミノ酸の親水性の考察は、抗原性及び免疫原性と関連していることが報告されている有用な評価基準である、ペプチドの最大局所平均親水性の算出を可能にする。同様の親水性値を有するアミノ酸同士の置換は、当技術分野では当然であるが、生物活性、例えば免疫原性を保つペプチドをもたらすことができる。置換は、親水性値が互いに±2以内のアミノ酸同士でなされうる。アミノ酸の疎水性指標及び親水性値はいずれも、そのアミノ酸の特定の側鎖の影響を受ける。その観察に従って、生物学的機能に対応するアミノ酸置換は、疎水性、親水性、電荷、サイズ、及びその他の特性によって表されるように、これらアミノ酸の相対的類似性、及び特にこれらアミノ酸の側鎖によると理解される。
異形は、全遺伝子配列またはその断片の全長にわたって実質的に相同の核酸配列でありうる。該核酸配列は、該遺伝子配列またはその断片の全長にわたって、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同でありうる。異形は、アミノ酸配列またはその断片の全長にわたって実質的に相同のアミノ酸配列でありうる。該アミノ酸配列は、該アミノ酸配列またはその断片の全長にわたって、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同でありうる。
本書において、「ベクター」は、複製起点を含む核酸配列を指す。ベクターは、ウィルスベクター、バクテリオファージ、細菌人工染色体、または、酵母人工染色体でよい。ベクターは、DNAまたはRNAベクターでよい。ベクターは、自己複製染色体外ベクターでよく、好ましくは、DNAプラスミドである。
本書における数値範囲の列挙については、同じ精度のそれらの間の各介在数値が明確に考慮される。例えば、6〜9の範囲については、7及び8の数値が6及び9に加えて考慮され、6.0〜7.0の範囲については、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、及び7.0が明確に考慮される。
2.ワクチン
本書では、中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS−CoV)抗原、その断片、その異形、またはこれらの組合せを含むワクチン等の免疫原性組成物を提供する。該ワクチンは、MERS‐CoVのあらゆる株から防御し、それにより、MERS‐CoVに基づく病変を治療、予防、及び/またはそれから防御するために用いられうる。該ワクチンは、該ワクチンを投与された患者の免疫応答を有意に誘導し、MERS‐CoV感染を防ぎ、これを治療する。
該ワクチンは、DNAワクチン、ペプチドワクチン、または混合DNA及びペプチドワクチンでよい。該DNAワクチンは、MERS‐CoV抗原をコードする核酸配列を含みうる。該核酸配列は、DNA、RNA、cDNA、これらの異形、これらの断片、またはこれらの組合せでありうる。該核酸配列は、ペプチド結合によってMERS‐CoV抗原に結合されたリンカー、リーダー、またはタグ配列をコードする追加の配列もまた含みうる。該ペプチドワクチンは、MERS‐CoV抗原性ペプチド、MERS‐CoV抗原性タンパク質、これらの異形、これらの断片、またはこれらの組合せを含みうる。該混合DNA及びペプチドワクチンは、該MERS‐CoV抗原をコードする上述した核酸配列及び該MERS‐CoV抗原性ペプチドまたはタンパク質を含みうるとともに、該MERS‐CoV抗原性ペプチドまたはタンパク質及びコードされたMERS‐CoV抗原は同じアミノ酸配列を有する。
該ワクチンは、該ワクチンを投与された患者において液性免疫応答を誘導しうる。誘導された液性免疫応答は、該MERS‐CoV抗原に対して特異的でありうる。誘導された液性免疫応答は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。該液性免疫応答は、該ワクチンを、約1.5倍〜約16倍、約2倍〜約12倍、または約3倍〜約10倍投与された患者において誘導されうる。該液性免疫応答は、該ワクチンを、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約2.5倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約3.5倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約4.5倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約5.5倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約15.5倍、または少なくとも約16.0倍投与された患者において誘導されうる。
該ワクチンで誘導された液性免疫応答は、該ワクチンを投与されない患者と比較した該ワクチンを投与された患者の中和抗体濃度の増加を含みうる。該中和抗体は、該MERS‐CoV抗原
に対して特異的でありうる。該中和抗体は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。該中和抗体は、該ワクチンを投与された患者において、MERS‐CoV感染及び関連する病変の予防並びに/または治療を提供しうる。
該ワクチンで誘導された液性免疫応答は、該ワクチンを投与されない患者と比較した該ワクチンを投与された患者のIgG抗体濃度の増加を含みうる。これらIgG抗体は、該MERS‐CoV抗原に対して特異的でありうる。これらIgG抗体は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。好ましくは、該液性応答は、2またはそれ以上の該MERS‐CoV株に対して交差反応性である。該ワクチンを投与された患者のIgG抗体濃度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、約1.5倍〜約16倍、約2倍〜約12倍、または約3倍〜約10倍まで増加しうる。該ワクチンを投与された患者のIgG抗体濃度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約2.5倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約3.5倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約4.5倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約5.5倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約15.5倍、または、少なくとも約16.0倍まで増加しうる。
該ワクチンは、該ワクチンを投与された患者において細胞性免疫応答を誘導しうる。該誘導された細胞性免疫応答は、該MERS‐CoV抗原に対して特異的でありうる。該誘導された細胞性免疫応答は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。好ましくは、該細胞性応答は、2またはそれ以上の該MERS‐CoV株に対して交差反応性である。該誘導された細胞性免疫応答は、CD8+T細胞応答の誘発を含みうる。該誘発されたCD8+T細胞応答は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。該誘発されたCD8+T細胞応答は、多官能性でありうる。該誘導された細胞性免疫応答は、CD8+T細胞応答の誘発を含みうるとともに、該CD8+T細胞は、インターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF‐α)、インターロイキン‐2(IL‐2)、またはIFN‐γとTNF‐αの組合せを産生する。
該誘導された細胞性免疫応答は、該ワクチンを投与されない患者と比較した該ワクチンを投与された患者のCD8+T細胞応答の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD8+T細胞応答は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、約2倍〜約30倍、約3倍〜約25倍、または約4倍〜約20倍まで増加しうる。該ワクチンを投与された患者の該CD8+T細胞応答は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約1.5倍、少なくとも約2.0倍、少なくとも約3.0倍、少なくとも約4.0倍、少なくとも約5.0倍、少なくとも約6.0倍、少なくとも約6.5倍、少なくとも約7.0倍、少なくとも約7.5倍、少なくとも約8.0倍、少なくとも約8.5倍、少なくとも約9.0倍、少なくとも約9.5倍、少なくとも約10.0倍、少なくとも約10.5倍、少なくとも約11.0倍、少なくとも約11.5倍、少なくとも約12.0倍、少なくとも約12.5倍、少なくとも約13.0倍、少なくとも約13.5倍、少なくとも約14.0倍、少なくとも約14.5倍、少なくとも約15.0倍、少なくとも約16.0倍、少なくとも約17.0倍、少なくとも約18.0倍、少なくとも約19.0倍、少なくとも約20.0倍、少なくとも約21.0倍、少なくとも約22.0倍、少なくとも約23.0倍、少なくとも約24.0倍、少なくとも約25.0倍、少なくとも約26.0倍、少なくとも約27.0倍、少なくとも約28.0倍、少なくとも約29.0倍、または、少なくとも約30.0倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、IFN‐γを産生するCD3+CD8+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD8+IFN‐γ+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、または20倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、TNF‐αを産生するCD3+CD8+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD8+TNF‐α+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、または14倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、IL‐2を産生するCD3+CD8+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD8+IL‐2+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約0.5倍、1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、または5.0倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、IFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD8+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD8+IFN‐γ+TNF‐α+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約25倍、30倍、35倍、40倍、45倍、50倍、55倍、60倍、65倍、70倍、75倍、80倍、85倍、90倍、95倍、100倍、110倍、120倍、130倍、140倍、150倍、160倍、170倍、または180倍まで増加しうる。
該ワクチンで誘導された細胞性免疫応答は、CD4+T細胞応答の誘発を含みうる。該誘発されたCD4+T細胞応答は、該MERS‐CoV抗原と反応性でありうる。該誘発されたCD4+T細胞応答は、多官能性でありうる。該誘導された細胞性免疫応答は、CD4+T細胞応答の誘発を含みうるとともに、該CD4+T細胞は、IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの組合せを産生する。
該誘導された細胞性免疫応答は、IFN‐γを産生するCD3+CD4+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD4+IFN‐γ+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、または20倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、TNF‐αを産生するCD3+CD4+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD4+TNF‐α+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、または22倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、IL‐2を産生するCD3+CD4+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD4+IL‐2+T細胞の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、45倍、50倍、55倍、または60倍まで増加しうる。
該誘導された細胞性免疫応答は、IFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD4+T細胞の頻度の増加を含みうる。該ワクチンを投与された患者の該CD3+CD4+IFN‐γ+TNF‐α+の頻度は、該ワクチンを投与されない患者と比較して、少なくとも約2倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍、5.0倍、5.5倍、6.0倍、6.5倍、7.0倍、7.5倍、8.0倍、8.5倍、9.0倍、9.5倍、10.0倍、10.5倍、11.0倍、11.5倍、12.0倍、12.5倍、13.0倍、13.5倍、14.0倍、14.5倍、15.0倍、15.5倍、16.0倍、16.5倍、17.0倍、17.5倍、18.0倍、18.5倍、19.0倍、19.5倍、20.0倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、または35倍まで増加しうる。
本発明のワクチンは、安全であってワクチンそれ自体は疾患や死をもたらさない等の有効なワクチンに求められる特徴を備えることができ;ウィルスや細菌等の生病原体への暴露に由来する疾患を予防し;中和抗体を誘導して細胞の浸潤を防ぎ;細胞内病原体に対する保護T細胞を誘導し;さらに、投与の簡便性、副作用の少なさ、生物学的安定性、及び投与量ごとの費用の低さを備える。
該ワクチンは、さらに、筋肉や皮膚等の異なる組織に投与された場合に免疫応答を誘導しうる。該ワクチンは、さらに、電気穿孔、注入、皮下注射、または筋肉注射による投与で免疫応答を誘導しうる。
a.中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS−CoV)抗原
上述したように、該ワクチンは、MERS‐CoV抗原、その断片、その異形、またはこれらの組合せを含む。MERS‐CoVを含めてコロナウィルスは、膜で被包されており、該コロナウィルスの表面に突出スパイクを形成する、スパイク(S)タンパク質として知られる1型膜糖タンパク質を有する。該スパイクタンパク質は、細胞表面に位置するタンパク質、例えば、メタロプロテアーゼアミノペプチダーゼNへの該コロナウィルスの結合を促し、細胞‐ウィルス膜融合を仲介する。具体的には、該スパイクタンパク質は、細胞表面タンパク質への該コロナウィルスの結合を促すS1サブユニットを含む。従って、該スパイクタンパク質の該S1サブユニットは、どの細胞が該コロナウィルスで感染されるかを制御する。該スパイクタンパク質は、ウィルス及び細胞膜の融合を促す膜透過サブユニットであるS2サブユニットも含む。従って、該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoVスパイクタンパク質、MERS‐CoVスパイクタンパク質のS1サブユニット、またはMERS‐CoVスパイクタンパク質のS2サブユニットを含みうる。
細胞表面タンパク質への結合及び膜融合の後、該コロナウィルスは該細胞に入り、その一本鎖RNAゲノムが、該感染細胞の細胞質に放出される。該一本鎖RNAゲノムはプラス鎖であって、それ故、マイナス鎖であるさらなるウィルスRNAを産生するRNAポリメラーゼに翻訳されうる。従って、該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoV RNAポリメラーゼでもありうる。
該ウィルスのマイナスRNA鎖は、より小さい、サブゲノムプラスRNA鎖に転写され、これらはその他のウィルスタンパク質、例えば、ヌクレオカプシド(N)タンパク質、エンベロープ(E)タンパク質、及びマトリクス(M)タンパク質の翻訳に用いられる。従って、該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoVヌクレオカプシドタンパク質、MERS‐CoVエンベロープタンパク質、またはMERS‐CoVマトリクスタンパク質を含みうる。
該ウィルスのマイナスRNA鎖は、ヌクレオカプシドタンパク質で結合されたウィルスゲノムの複製にも用いられうる。マトリクスタンパク質はスパイクタンパク質とともに、感染細胞の小胞体に組み込まれる。同時に、該ウィルスゲノムに結合した該ヌクレオカプシドタンパク質並びに該膜に埋め込まれたマトリクス及びスパイクタンパク質は、該小胞体の内腔へ出芽し、それにより該ウィルスゲノムを膜で包み込む。該ウィルスの後代は、次にゴルジ小胞によって該感染細胞の細胞膜に運ばれ、エンドサイトーシスによって細胞外空間に放出される。
いくつかの実施形態において、該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoVスパイクタンパク質、MERS‐CoV RNAポリメラーゼ、MERS‐CoVヌクレオカプシドタンパク質、MERS‐CoVエンベロープタンパク質、MERS‐CoVマトリクスタンパク質、これらの断片、これらの異形、またはこれらの組合せでありうる。該MERS‐CoV抗原は、2またはそれ以上のMERS‐CoVスパイク抗原、2またはそれ以上のMERS‐CoV RNAポリメラーゼ、2またはそれ以上のMERS‐CoVヌクレオカプシドタンパク質、2またはそれ以上のエンベロープタンパク質、2またはそれ以上のマトリクスタンパク質、またはこれらの組合せ由来のコンセンサス抗原でありうる。該MERS‐CoVコンセンサス抗原は、良好な発現のために修飾されてもよい。修飾には、コドン最適化、RNA最適化、翻訳開始を進展させるためのコザック配列の追加、及び/または免疫グロブリンリーダー配列の追加によりMERS‐CoV抗原の免疫原性を増加させることが含まれうる。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoV抗原は、配列番号6に記載のアミノ酸配列でありうるとともに、配列番号5に記載のヌクレオチド配列によってコードされるIgEリーダーを含む。
(1)MERS‐CoVスパイク抗原
該MERS‐CoV抗原は、MERS‐CoVスパイク抗原、その断片、その異形、またはこれらの組合せでありうる。該MERS‐CoVスパイク抗原は、1またはそれ以上のMERS‐CoV株に対する哺乳類の免疫応答を誘発することが可能である。該MERS‐CoVスパイク抗原は、抗MERS‐CoV免疫応答が誘導されうる免疫原として特に有効なエピトープを含みうる。
該MERS‐CoVスパイク抗原は、2またはそれ以上のMERS‐CoV株由来のコンセンサス配列でありうる。該MERS‐CoVスパイク抗原は、コンセンサス配列及び/または良好な発現のための修飾を含みうる。修飾には、コドン最適化、RNA最適化、翻訳開始を進展させるためのコザック配列の追加、及び/または免疫グロブリンリーダー配列の追加によりMERS‐CoVスパイク抗原の免疫原性を増加させることが含まれうる。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、免疫グロブリンシグナルペプチド、例えば、限定されないが、免疫グロブリンE(IgE)または免疫グロブリン(IgG)シグナルペプチド等のシグナルペプチドを含みうる。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、ヘマグルチニン(HA)タグを含みうる。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、対応するコドン最適化スパイク抗原より強力で広い細胞性及び/または液性免疫応答を誘発するように設計されうる。
該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、配列番号2をコードする核酸配列配列番号1でありうる(図8A及び8B)。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、配列番号1に記載の核酸配列の全長の少なくとも約80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同の核酸配列でありうる。他の実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同のアミノ酸配列をコードする核酸配列でありうる。
該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、アミノ酸配列配列番号2でありうる。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同のアミノ酸配列でありうる。
配列番号2の免疫原性断片を提供してもよい。免疫原性断片は、配列番号2の少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%を含みうる。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等を含む。いくつかの実施形態では、免疫原性断片はリーダー配列を含まない。
配列番号2の免疫原性断片に相同のアミノ酸配列のタンパク質の免疫原性断片を提供してもよい。かかる免疫原性断片は、配列番号2に95%相同のタンパク質の、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%を含みうる。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に96%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に97%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に98%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に99%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等を含む。いくつかの実施形態では、免疫原性断片はリーダー配列を含まない。
いくつかの実施形態は、配列番号1の免疫原性断片に関する。免疫原性断片は、配列番号1の、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%でありうる。免疫原性断片は、配列番号1の断片に、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%相同でありうる。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等をコードする配列を含む。いくつかの実施形態では、断片はリーダー配列をコードするコード配列を含まない。
(a)細胞質ドメイン欠損MERS‐CoVスパイク抗原
該MERS‐CoV抗原は、細胞質ドメイン欠損MERS‐CoVスパイク抗原(本書では「MERS‐CoVスパイク抗原ΔCD」とも言う)、その断片、その異形、またはこれらの組合せでありうる。該MERS‐CoVスパイク抗原ΔCDは、1またはそれ以上のMERS‐CoV株に対する哺乳類の免疫応答を誘発することが可能である。該MERS‐CoVスパイク抗原ΔCDは、抗MERS‐CoV免疫応答が誘導されうる免疫原として特に有効なエピトープを含みうる。
該MERS‐CoVスパイク抗原ΔCDは、2またはそれ以上のMERS‐CoV株由来のコンセンサス配列でありうる。該MERS‐CoVスパイク抗原ΔCDは、コンセンサス配列及び/または良好な発現のための修飾を含みうる。修飾には、コドン最適化、RNA最適化、翻訳開始を進展させるためのコザック配列の追加、及び/または免疫グロブリンリーダー配列の追加により該MERS‐CoVスパイク抗原ΔCDの免疫原性を増加させることが含まれうる。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、免疫グロブリンシグナルペプチド、例えば、限定されないが、免疫グロブリンE(IgE)または免疫グロブリン(IgG)シグナルペプチド等のシグナルペプチドを含みうる。いくつかの実施形態では、該コンセンサススパイク抗原ΔCDは、ヘマグルチニン(HA)タグを含みうる。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、対応するコドン最適化スパイク抗原ΔCDより強く広い細胞性及び/または液性免疫応答を誘発するように設計されうる。
該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、配列番号4をコードする核酸配列配列番号3でありうる(図8C及び8D)。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、配列番号3に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同の核酸配列でありうる。他の実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同のアミノ酸配列をコードする核酸配列でありうる。
該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、アミノ酸配列配列番号4でありうる。いくつかの実施形態では、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDは、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%相同のアミノ酸配列でありうる。
配列番号4の免疫原性断片を提供してもよい。免疫原性断片は、配列番号4の、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%を含みうる。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等を含む。いくつかの実施形態では、免疫原性断片はリーダー配列を含まない。
配列番号4の免疫原性断片に相同のアミノ酸配列のタンパク質の免疫原性断片を提供してもよい。かかる免疫原性断片は、配列番号4に95%相同のタンパク質の、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%を含みうる。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に96%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に97%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に98%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態は、本書のコンセンサスタンパク質配列の免疫原性断片に99%相同の免疫原性断片に関する。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等を含む。いくつかの実施形態では、免疫原性断片はリーダー配列を含まない。
いくつかの実施形態は、配列番号3の免疫原性断片に関する。免疫原性断片は、配列番号3の少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または、少なくとも99%でありうる。免疫原性断片は、配列番号3の断片に少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%相同でありうる。いくつかの実施形態では、免疫原性断片は、リーダー配列、例えば、IgEリーダー等の免疫グロブリンリーダー等をコードする配列を含む。いくつかの実施形態では、断片はリーダー配列をコードするコード配列を含まない。
b.ベクター
該ワクチンは、該抗原をコードする核酸を含む1またはそれ以上のベクターを含みうる。該1またはそれ以上のベクターは、該抗原の発現が可能でありうる。該ベクターは複製起点を含む核酸配列を有しうる。該ベクターは、プラスミド、バクテリオファージ、細菌人工染色体、または、酵母人工染色体でありうる。該ベクターは、自己複製染色体外ベクターまたは、宿主のゲノムと合体するベクターのいずれかでありうる。
該1またはそれ以上のベクターは、通常、標的細胞に特定の遺伝子を導入するために用いられるプラスミドである発現構築物でよい。該発現ベクターが細胞内にある時、遺伝子によってコードされたタンパク質は、細胞転写及び翻訳機構のリボソーム複合体によって産生される。該プラスミドは、しばしば、エンハンサー及びプロモーター領域として作動し、該発現ベクター上にある遺伝子の効率的な転写をもたらす調節配列を含むように操作される。本発明のベクターは、大量の安定なメッセンジャーRNA、ひいてはタンパク質を発現する。
該ベクターは、強力プロモーター、強力終止コドン、該プロモーターとクローン化遺伝子の間の距離の調節、並びに転写終止配列及びPTIS(ポータブル翻訳開始配列)の挿入等の発現シグナルを備えてもよい。
(1)発現ベクター
該ベクターは環状プラスミドまたは線状核酸でありうる。該環状プラスミド及び線状核酸は、適切な患者の細胞の特定のヌクレオチド配列の発現を指示することができる。該ベクターは、該抗原をコードするヌクレオチド配列であって、終止シグナルに作動可能に結合していてもよいヌクレオチド配列に作動可能に結合したプロモーターを有しうる。該ベクターは、該ヌクレオチド配列の適切な翻訳に必要な配列も含みうる。目的の該ヌクレオチド配列を含む該ベクターは、少なくとも1つのその成分が少なくとも1つの他の成分に対して異種であることを意味するキメラでよい。発現カセットにおける該ヌクレオチド配列の発現は、構成プロモーターまたは、宿主細胞がいくつかの特定の外的刺激にさらされたときのみ転写を開始する誘導プロモーターの支配下にあってよい。多細胞生物の場合、該プロモーターは、特定の組織、器官、または発達段階に対しても特異的でありうる。
(2)環状及び線状ベクター
該ベクターは、環状プラスミドでよく、これは、細胞ゲノムへの融合によって標的細胞を形質転換するか、または染色体外に存在する(例えば、複製起点を備えた自己複製プラスミド)。
該ベクターは、pVAX、pcDNA3.0、もしくはprovax、または、該抗原をコードし、細胞が該配列を免疫系に認識される抗原に翻訳できるようにするDNAを発現可能な任意の他の発現ベクターでよい。
電気穿孔で効率的に患者に供給することが可能で、1またはそれ以上の所望の抗原を発現する線状核酸ワクチン、または線状発現カセット(「LEC」)もまた本書で提供する。該LECは、任意のリン酸骨格を欠く任意の線状DNAでよい。該DNAは、1またはそれ以上の抗原をコードしうる。該LECは、プロモーター、イントロン、終止コドン、及び/またはポリアデニル化シグナルを含みうる。該抗原の発現は、該プロモーターで制御されうる。該LECは、いかなる抗生物質抵抗性遺伝子及び/またはリン酸骨格も有さなくてもよい。該LECは、所望の抗原遺伝子発現に関係しない他の核酸配列を有さなくてもよい。
該LECは、線状化されうる任意のプラスミド由来でよい。該プラスミドは、該抗原を発現可能でありうる。該プラスミドは、pNP(プエルトリコ/34)またはpM2(ニューカレドニア/99)でありうる。該プラスミドは、WLV009、pVAX、pcDNA3.0、もしくはprovax、または、該抗原をコードし、細胞が該配列を免疫系に認識される抗原に翻訳できるようにするDNAを発現可能な任意の他の発現ベクターでよい。
該LECは、pcrM2でありうる。該LECは、pcrNPでありうる。pcrNP及びpcrMRはそれぞれ、pNP(プエルトリコ/34)及びpM2(ニューカレドニア/99)から誘導できる。
(3)プロモーター、イントロン、終止コドン、及びポリアデニル化シグナル
該ベクターはプロモーターを有しうる。プロモーターは、遺伝子発現を操作し、単離された核酸の発現を調節することが可能な任意のプロモーターでよい。かかるプロモーターは、本書に記載の抗原配列を転写するDNA依存性RNAポリメラーゼを介した転写に必要なシス作用性配列因子である。異種核酸の発現を指示するのに用いられるプロモーターの選択は、個別の用途による。該プロモーターは、該ベクターで、自然環境での転写開始部位からの距離とほぼ同じ転写開始からの距離に位置してよい。しかしながら、この距離の変動は、プロモーターの機能を損なうことなく調整されうる。
該プロモーターは、該抗原をコードする核酸配列並びに、転写産物の効率的なポリアデニル化、リボソーム結合部位、及び翻訳終止に必要なシグナルに作動可能に結合してもよい。該プロモーターは、CMVプロモーター、SV40初期プロモーター、SV40後期プロモーター、メタロチオネインプロモーター、マウス乳がんウィルスプロモーター、ラウス肉腫ウィルスプロモーター、ポリヘドリンプロモーター、または真核細胞での発現に有効であることが示されている別のプロモーターでよい。
該ベクターは、エンハンサー及びイントロンを、機能的スプライスドナー及びアクセプター部位とともに含みうる。該ベクターは、効率的な終結を与えるため、構造遺伝子の下流に転写終結領域を含んでよい。該終結領域は、該プロモーター配列と同じ遺伝子から得てもよいし、異なる遺伝子から得てもよい。
c.ワクチンの賦形剤及び他の成分
該ワクチンは、さらに、医薬的に許容される賦形剤を含んでよい。該医薬的に許容される賦形剤は、溶媒、担体、または希釈剤等の機能分子でありうる。該医薬的に許容される賦形剤は、界面活性剤、例えば、免疫刺激複合体(ISCOMS)、不完全フロイントアジュバント、モノホスホリルリピドAを含むLPSアナログ、ムラミルペプチド、キノンアナログ、スクアレン及びスクアレン等の小胞、ヒアルロン酸、脂質、リポソーム、カルシウムイオン、ウィルスタンパク質、ポリアニオン、ポリカチオン、もしくはナノ粒子、または他の周知のトランスフェクション促進剤を含みうるトランスフェクション促進剤でよい。
該トランスフェクション促進剤は、ポリ‐L‐グルタミン酸(LGS)を含めて、ポリアニオン、ポリカチオン、または脂質である。該トランスフェクション促進剤は、ポリ‐L‐グルタミン酸であって、該ポリ‐L‐グルタミン酸は、該ワクチンに6mg/ml未満の濃度で存在しうる。該トランスフェクション促進剤は、界面活性剤、例えば、免疫刺激複合体(ISCOMS)、不完全フロイントアジュバント、モノホスホリルリピドAを含むLPSアナログ、ムラミルペプチド、キノンアナログ、並びにスクアレン及びスクアレン等の小胞も含んでよく、また、ヒアルロン酸も該遺伝子構築物とともに投与されてもよい。該DNAプラスミドワクチンは、脂質、レシチンリポソームまたはDNA‐リポソーム混合物(例えばW09324640参照)のような当技術分野で周知の他のリポソームを含むリポソーム、カルシウムイオン、ウィルスタンパク質、ポリアニオン、ポリカチオン、もしくはナノ粒子、または他の周知のトランスフェクション促進剤等のトランスフェクション促進剤も含んでよい。該トランスフェクション促進剤は、ポリ‐L‐グルタミン酸(LGS)を含めて、ポリアニオン、ポリカチオン、または脂質である。該ワクチンにおける該トランスフェクション剤の濃度は、4mg/ml未満、2mg/ml未満、1mg/ml未満、0.750mg/ml未満、0.500mg/ml未満、0.250mg/ml未満、0.100mg/ml未満、0.050mg/ml未満、または0.010mg/ml未満である。
該医薬的に許容される賦形剤は、アジュバントでありうる。該アジュバントは、別のプラスミドで発現された、または上記プラスミドと組み合わせて該ワクチンにタンパク質として与えられた他の遺伝子でありうる。該アジュバントは、α‐インターフェロン(IFN‐α)、β‐インターフェロン(IFN‐β)、γ‐インターフェロン、血小板由来増殖因子(PDGF)、TNFα、TNFβ、GM‐CSF、上皮細胞増殖因子(EGF)、皮膚T細胞誘引性ケモカイン(CTACK)、胸腺上皮細胞で発現したケモカイン(TECK)、粘膜関連上皮ケモカイン(MEC)、IL‐12、IL‐15、MHC、CD80、CD86、シグナル配列が欠損し、場合によりIgEからのシグナルペプチドを含むIL‐15からなる群から選ばれうる。該アジュバントは、IL‐12、IL‐15、IL‐28、CTACK、TECK、血小板由来増殖因子(PDGF)、TNFα、TNFβ、GM‐CSF、上皮細胞増殖因子(EGF)、IL‐1、IL‐2、IL‐4、IL‐5、IL‐6、IL‐10、IL‐12、IL‐18、またはこれらの組合せでありうる。
アジュバントとして有用でありうる他の遺伝子としては:MCP‐1、MIP‐1a、MIP‐1p、IL‐8、RANTES、L‐セレクチン、P‐セレクチン、E‐セレクチン、CD34、GlyCAM‐1、MadCAM‐1、LFA‐1、VLA‐1、Mac‐1、p150.95、PECAM、ICAM‐1、ICAM‐2、ICAM‐3、CD2、LFA‐3、M‐CSF、G‐CSF、IL‐4、IL‐8の突然変異型、CD40、CD40L、血管増殖因子、繊維芽細胞増殖因子、IL‐7、IL‐22、神経成長因子、血管内皮細胞増殖因子、Fas、TNF受容体、Flt、Apo‐1、p55、WSL‐1、DR3、TRAMP、Apo‐3、AIR、LARD、NGRF、DR4、DR5、KILLER、TRAIL‐R2、TRICK2、DR6、Caspase ICE、Fos、c‐jun、Sp‐1、Ap‐1、Ap‐2、p38、p65Rel、MyD88、IRAK、TRAF6、IkB、Inactive NIK、SAP K、SAP‐1、JNK、インターフェロン応答性遺伝子、NFkB、Bax、TRAIL、TRAILrec、TRAILrecDRC5、TRAIL‐R3、TRAIL‐R4、RANK、RANK LIGAND、Ox40、Ox40 LIGAND、NKG2D、MICA、MICB、NKG2A、NKG2B、NKG2C、NKG2E、NKG2F、TAP1、TAP2、及びこれらの機能性断片をコードする遺伝子が挙げられる。
該ワクチンは、さらに、引用して全文を援用する1994年4月1日出願のU.S.Serial No.021,579に記載の遺伝子ワクチン促進剤を含んでもよい。
該ワクチンは、使用される投与方法に応じて処方することができる。注射ワクチンの医薬組成物は、無菌、発熱物質不含、及び微粒子不含でありうる。等張処方または溶液を用いることができる。等張性用の添加剤としては、塩化ナトリウム、デキストロース、マンニトール、ソルビトール、及びラクトースを挙げることができる。該ワクチンは、血管収縮剤を含みうる。該等張溶液は、リン酸緩衝生理食塩水を含みうる。ワクチンはさらに、ゼラチン及びアルブミンを含む安定剤を含みうる。該安定剤は、LGSまたはポリカチオンもしくはポリアニオンを含む該処方を、室温または常温で長期間安定にする。
3.ワクチン接種方法
該ワクチンを患者に投与することによって、疾患を治療、予防、及び/またはそれから防御することを必要とする患者において、疾患を治療、予防、及び/またはそれから防御する方法もまた本書で提供する。該患者への該ワクチンの投与で、該患者の免疫応答を誘導または誘発できる。該誘導された免疫応答は、疾患、例えばMERS‐CoV感染に関連した病変を治療、予防、及び/またはそれから防御するために利用できる。該誘導された免疫応答は、該ワクチンを投与された患者に1またはそれ以上のMERS‐CoV株に対する耐性を与えた。
該誘導された免疫応答は、誘導された液性免疫応答及び/または誘導された細胞性免疫応答を誘導することができる。該液性免疫応答は、約1.5倍〜約16倍、約2倍〜約12倍、または約3倍〜約10倍誘導されうる。該誘導された液性免疫応答は、該抗原と反応性のIgG抗体及び/または中和抗体を含みうる。該誘導された細胞性免疫応答は、約2倍〜約30倍、約3倍〜約25倍、または約4倍〜約20倍誘導されるCD8+T細胞応答を誘導しうる。
該ワクチン投与量は、1μg〜10mg活性成分/kg体重/時間でよく、20μg〜10mg成分/kg体重/時間でよい。該ワクチンは、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、または31日ごとに投与してよい。効果的な治療のためのワクチン投与の回数は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10回でありうる。
a.投与
該ワクチンは、医薬業者に周知の標準的な技術に従って処方されうる。かかる組成物は、個々の患者の年齢、性別、体重、及び状態等の因子、並びに投与方法を考慮して、医療業者に周知の投与量及び技術で投与されうる。該患者は、哺乳類、例えば、ヒト、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ネコ、イヌ、ラット、またはマウスでありうる。
該ワクチンは、予防的または治療的に投与されうる。予防的投与では、該ワクチンは、免疫応答を誘導するのに十分な量投与されうる。治療的適用では、該ワクチンは、それを必要とする患者に治療効果を誘発するのに十分な量投与される。これを達成するのに適切な量を「治療効果のある投与量」と定義する。この用途のために有効な量は、例えば、投与された該ワクチンレジメンの個々の組成、投与方法、疾患の段階及び重症度、患者の通常の健康状態、及び処方医師の判断によるであろう。
該ワクチンは、すべての内容を全体として本書に引用して援用するDonnellyら(Ann.Rev.Immunol.15:617−648(1997));Felgnerら(U.S.Pat.No.5,580,859、1996年12月3日発行);Felgner(U.S.Pat.No.5,703,055、1997年12月30日発行);及びCarsonら(U.S.Pat.No.5,679,647、1997年10月21日発行)に記載のように、当業者に周知の方法で投与されうる。該ワクチンのDNAは、例えばワクチンガンを用いて個体に投与できる粒子またはビーズに複合化されうる。当業者であれば、生理学的に許容される化合物を含む医薬的に許容される担体の選択が、例えば、発現ベクターの投与方法によることがわかるであろう。
該ワクチンは、多様な方法で供給することができる。典型的な供給方法としては、非経口投与、例えば、皮内、筋肉内、または皮下供給が挙げられる。他の方法としては、経口投与、鼻内、及び膣内経路が挙げられる。特に該ワクチンのDNAについては、該ワクチンは個体組織の間質腔に供給されうる(Felgnerら、U.S.Pat.No.5,580,859及び5,703,055、これらのすべての内容を全体として本書に引用して援用する)。該ワクチンは、筋肉にも投与することができ、または、皮内あるいは皮下注射、もしくは経皮的に、例えばイオン導入で投与することができる。該ワクチンの表皮投与もまた利用できる。表皮投与は、機械的または化学的に表皮の最外層を刺激し、該刺激物に対する免疫応答を刺激することを含みうる(Carsonら、U.S.Pat.No.5,679,647、その内容を全体として本書に引用して援用する)。
該ワクチンは、鼻腔を介した投与用にも処方することができる。担体が固体である、鼻腔投与に適した処方は、粒径が、例えば約10〜約500ミクロンの粗粉末を含んでよく、これは、鼻から吸う方法、すなわち、鼻に近づけた該粉末の容器から鼻腔を通る急速な吸入によって投与される。該処方は、鼻腔用スプレーや点鼻薬でよく、またはネブライザーによるエアロゾル投与によってもよい。該処方は、該ワクチンの水溶液または油性溶液を含みうる。
該ワクチンは、懸濁液、シロップ、またはエリキシル剤等の液体製剤でありうる。該ワクチンは、非経口、皮下、皮内、筋肉内、または静脈内投与(例えば、注射投与)用製剤、例えば滅菌懸濁液もしくはエマルションでもよい。
該ワクチンは、リポソーム、ミクロスフェア、または他のポリマーマトリクスに組み込まれてもよい(Felgnerら、U.S.Pat.No.5,703,055;Gregoriadis,Liposome Technology,Vols.Ito III(2nd ed.1993)、これらの内容を全体として本書に引用して援用する)。リポソームは、リン脂質または他の脂質からなっていてよく、比較的簡単に作製及び投与される非毒性で生理学的に許容される代謝可能な担体でありうる。
該ワクチンは、電気穿孔、例えば、内容を本書に引用して援用するU.S.Patent No.7,664,545に記載の方法によって投与される。該電気穿孔は、内容を全体として本書に引用して援用するU.S.Patent No.6,302,874;5,676,646;6,241,701;6,233,482;6,216,034;6,208,893;6,192,270;6,181,964;6,150,148;6,120,493;6,096,020;6,068,650;及び5,702,359に記載の方法及び/または装置を用いることができる。該電気穿孔は、侵襲の少ない装置で行われうる。
該侵襲の少ない電気穿孔装置(「MID」)は、上記ワクチン及び関連する流体を体内組織に注入するための装置でよい。該装置は、中空針、DNAカセット、及び流体供給手段を備えうるとともに、該装置は、体内組織への該針の挿入の過程で、同時に(例えば、自動的に)DNAを前記体内組織に注入するように、使用時に該流体供給手段を作動させるように構成される。これは、該針が挿入されると同時に該DNA及び関連する流体を徐々に注入する能力は、該体内組織を通る該流体のより均一な分布につながるという利点を有する。注射の過程で感じる痛みは、注入されるDNAの分布がより広範囲にわたるため弱められうる。
該MIDは、該ワクチンを、針を使わずに組織に注入しうる。該MIDは、該ワクチンが該組織の表面を貫通し下層の組織及び/または筋肉に入るような力で、該ワクチンを小さい流れまたは噴流として注入しうる。該小さい流れまたは噴流の背後の力は、二酸化炭素等の圧縮ガスのマイクロオリフィスを通した瞬時の拡張によってもたらされうる。侵襲の少ない電気穿孔装置、及びそれらの使用方法の例は、各々の内容を本書に引用して援用する、公開されたU.S.Patent Application No.20080234655;U.S.Patent No.6,520,950;U.S.Patent No.7,171,264;U.S.Patent No.6,208,893;U.S.Patent NO.6,009,347;U.S.Patent No.6,120,493;U.S.Patent No.7,245,963;U.S.Patent No.7,328,064;及びU.S.Patent No.6,763,264に記載されている。
該MIDは、該組織を、痛みを伴わずに貫通する高速液体噴流を引き起こす注入器を備えうる。かかる無針注入器は市販されている。本書で利用できる無針注入器の例としては、各々の内容を本書に引用して援用するU.S.Patent No.3,805,783;4,447,223;5,505,697;及び4,342,310に記載のものが挙げられる。
直接または間接電気輸送に適した形の所望のワクチンは、無針注入器を用いて、通常は組織の表面を該注入器に接触させて、該ワクチンの該組織への浸透を引き起こすのに十分な力で該薬剤の噴流の供給を作動させることによって、該治療されるべき組織に導入(例えば注入)されうる。例えば、該治療されるべき組織が粘膜、皮膚、または筋肉である場合、該薬剤は、該粘膜または皮膚表面に向けて、該薬剤を、それぞれ角質層を貫通させ、皮層へ、または下層組織及び筋肉へ浸透させるのに十分な力で発射される。
無針注入器は、ワクチンをあらゆる型の組織、特に皮膚及び粘膜に供給するのによく適している。いくつかの実施形態では、無針注入器は、該ワクチンを含む液体を該表面に向けて、及び該患者の皮膚または粘膜の中に推進させるために使用されうる。本発明の方法を用いて治療できる該多様な型の組織の代表例としては、膵臓、喉頭、鼻咽頭、下咽頭、中咽頭、口唇、咽喉、肺、心臓、腎臓、筋肉、胸部、結腸、前立腺、胸腺、精巣、皮膚、粘膜組織、卵巣、血管、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。
該MIDは、該組織を電気穿孔する針電極を備えてもよい。例えば長方形または正方形のパターンに設置された複数の電極アレイの電極の複数の対の間にパルスを発することで、一対の電極間にパルスを発した場合より良好な結果が得られる。例えば、U.S.Patent No.5,702,359、表題「Needle Electrodes for Mediated Delivery of Drugs and Genes」に開示されているのは、針のアレイであって、針の複数の対が治療的処理の過程でパルスをかけられうる。十分に説明されたとして本書に引用して援用するその応用では、針は円形アレイに配置されたが、対向する針電極の対の間にパルスをかけられるようにするコネクタとスイッチ装置を備えている。組み換え発現ベクターを細胞に供給するための針電極の対を用いてもよい。かかる装置及びシステムは、U.S.Patent No.6,763,264に記載されており、その内容を本書に引用して援用する。別の方法として、普通の注射針と類似した単針でDNAの注入と電気穿孔をし、現在用いられている装置で供給されるよりも低い電圧のパルスをかけ、それによって患者が感じる電気が走ったような感覚を減らす単針装置を用いてもよい。
該MIDは、1またはそれ以上の電極アレイを含んでもよい。該アレイは、同じ直径または異なる直径の2またはそれ以上の針を含みうる。該針は均一または不均一な間隔で置かれてよい。該針は、0.005インチ〜0.03インチ、0.01インチ〜0.025インチ、または0.015インチ〜0.020インチでよい。該針は、直径が0.0175インチでよい。該針は、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、またはそれ以上の間隔で置かれてよい。
該MIDは、パルス発生器、及びワクチンと電気穿孔パルスを一段階で供給する2またはそれ以上の針のワクチン注入器からなっていてもよい。該パルス発生器は、フラッシュカードで操作されるパーソナルコンピュータによるパルス及び注入パラメータの柔軟なプログラミング並びに電気穿孔及び患者のデータの包括的な記録と記憶をしうる。該パルス発生器は、短時間の間に各種ボルトのパルスを供給しうる。例えば、該パルス発生器は、持続時間100msの3つの15ボルトのパルスを供給しうる。かかるMIDの一例は、Inovio Biomedical CorporationによるElgen1000システムであって、これはU.S.Patent No.7,328,064に記載されており、その内容を本書に引用して援用する。
該MIDは、CELLECTRA(Inovio Pharmaceuticals,ペンシルベニア州ブルーベル)装置及びシステムでよく、これはモジュール式電極システムであって、体内または植物の選択された組織の細胞へのDNA等の高分子の導入を促進する。該モジュール式電極システムは、複数の針電極;注射針;プログラム可能な定電流パルス制御装置から伝導性リンクを該複数の針電極にもたらす電気コネクタ;及び電源を含みうる。操作者は、支持構造に搭載された該複数の針電極をつかみ、体内または植物の選択された組織にそれらをしっかりと挿入することができる。該高分子が、次に該注射針から該選択された組織に供給される。該プログラム可能な定電流パルス制御装置が作動され、定電流電気パルスが該複数の針電極に印加される。該印加された定電流電気パルスは、該複数の電極間の細胞への該高分子の導入を促進する。細胞の過熱による細胞死は、定電流パルスによって該組織での電力損失を制限することで、最小限に抑えられる。該Cellectra装置及びシステムは、U.S.Patent No.7,245,963に記載されており、その内容を本書に引用して援用する。
該MIDは、Elgen1000システム(Inovio Pharmaceuticals)でよい。該Elgen1000システムは、中空針;及び流体供給手段を与える装置を備えてもよく、該装置は、体内組織への該針の挿入の過程で、同時に(例えば、自動的に)流体、本書に記載のワクチンを前記体内組織に注入するように、使用時に該流体供給手段を作動させるように構成される。利点は、該針が挿入されると同時に該流体を徐々に注入する能力が、該体内組織を通る該流体のより均一な分布につながるということである。注射の過程で感じる痛みが、注入される流体の体積分布がより広範囲にわたるために弱められるということもまた考えられる。
さらに、該流体の自動的注入は、注入流体の実際の投与量の自動的な監視と登録を容易にする。このデータは、制御装置によって、必要に応じて文書化目的で保存することができる。
注入速度は直線的でも非直線的でもよく、該注入は、治療されるべき患者の皮膚に該針が挿入された後に、該針が体内組織にさらに挿入されると同時に行われうることが理解されよう。
本発明の装置によって流体が注入されうる適切な組織としては、腫瘍組織、皮膚、肝組織が挙げられるが、筋肉組織でよい。
該装置は、さらに該体内組織への針の挿入を案内するための針挿入手段を含む。流体注入速度は、針挿入速度によって制御される。これは、該針挿入及び流体注入の両方が、該挿入速度が該注入速度に要望通りに合わせられるように制御できるという利点を有する。これによって、該装置が使用者にとってより操作しやすくもなる。必要に応じて、体内組織へ該針を自動的に挿入する手段を設けてもよい。
使用者は、流体注入を開始するタイミングを選択することができる。しかしながら、理想的には注入は該針の先端が筋肉組織に達したときに開始され、該装置は、いつ該針が該流体の注入開始に十分な深さまで挿入されたかを感知する手段を具備してもよい。これは、該針が所望の深さ(通常は筋肉組織が始まる深さ)に達したときに、流体注入が自動的に開始するように指示されうることを意味する。筋肉組織が始まる深さは、例えば、針が皮膚層を通り抜けるのに十分と見なされるであろう4mmの値等の、既定の針挿入深さであると見なすことができる。
該感知手段は、超音波探触子を含んでよい。該感知手段は、インピーダンスまたは抵抗の変化を感知する手段を含んでよい。この場合、該手段は、それ自体体内組織での該針の深さを記録しなくてもよいが、該針が異種体内組織から筋肉に移動するにつれたインピーダンスまたは抵抗の変化を感知するように構成されていることになる。これらの選択肢のいずれかは、操作が比較的正確で簡単な、注入が開始しうる感知手段を提供する。該針挿入深さは、必要に応じてさらに記録され、該針挿入深さが記録されるにつれて、注入されるべき流体の体積が決まるように、流体注入を制御するために利用されうる。
該装置はさらに、該針を支える基盤;及び該基盤を受ける筐体を含むことができるとともに、該基盤は、該基盤が該筐体に対して第一の後方位置にあるときに該針は該筐体内に格納され、該基盤が該筐体内の第二の前方位置にあるとき、該針が該筐体から伸びるように、該筐体に対して移動可能である。これは、患者の皮膚で該筐体の位置調整ができ、次に該筐体を該基盤に対して移動させることで、該針を患者の皮膚に挿入できるため、使用者にとって都合がよい。
上述したように、針が皮膚に挿入されるにつれて該針の長さにわたって流体が均一に分布されるように制御された流体注入速度を得ることが望ましい。該流体提供手段は、制御した速度で流体を注入するように構成されたピストン駆動手段を含んでよい。該ピストン駆動手段は、例えば、サーボモーターによって作動されうる。しかしながら、該ピストン駆動手段は、該筐体に対して軸方向に移動される該基盤によって作動されてもよい。流体供給の代替手段を設けることができることが理解されよう。従って、例えば、制御した、または非制御の速度での流体供給のために、押しつぶすことができる密閉容器を、シリンジ及びピストンシステムの代わりに設けることができる。
上記の装置は、いかなる種類の注入にも使用できる。しかしながら、これは電気穿孔の分野で特に有用であると想定されるため、該針に電圧を印加する手段をさらに含みうる。これは、該針を注入用だけでなく、電気穿孔の過程での電極としても使用されるようにする。これは、注入された流体と同じ部位に電場がかけられることを意味するため、特に都合がよい。前に注入された流体と電極を正確に合わせることがとても難しいため、使用者は、必要量より多い体積の流体をより広い部位に注入し、注入物質と電場の間の重複を保証しようと、より高面積にわたって電場をかける傾向にあるという電気穿孔に関する問題が伝統的にある。本発明の利用により、電場と流体を良好に適合させながら、流体の注入体積及び電場の印加サイズの両方が低減されうる。
4.キット
上記ワクチン接種方法を用いて患者を治療するために使用することができるキットを本書に提供する。該キットは、該ワクチンを含みうる。
該キットは、上記ワクチン接種方法を行うための、及び/または該キットの使い方の説明もまた含んでよい。該キットに含まれる説明は、包装材料に添付することも可能であるし、添付文書として含まれてもよい。説明は通常は筆記または印刷物であるが、これに限らない。説明を格納及び最終的な使用者に伝えることができる任意の媒体が本開示で検討される。かかる媒体としては、限定されないが、電子記憶媒体(例えば、磁気ディスク、テープ、カートリッジ)、光媒体(例えば、CD ROM)等が挙げられる。本書において、「説明」という用語は、説明を提供するインターネットサイトのアドレスを含みうる。
本発明は、以下の限定されない実施例によって例示される複数の態様を有する。
5.実施例
実施例1
MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原
本書の他の部分で記載された通り、図3に示すように多数のMERS‐CoV株が存在し、コンセンサススパイク抗原がこれら多数のMERS‐CoV株の間の相違を説明するために作り出された。従って、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、は、図3に列挙したウィルスのそれぞれのスパイク抗原から得た。該スパイク抗原に基づいた系統樹解析を行い、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原を、その成分スパイク抗原に関連して掲載した(図3、「MERS‐HCoV‐Consensus」の標識は、MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原を示した)。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原は、N末端免疫グロブリンE(IgE)リーダー配列も含んだ。該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原を構成する核酸及びアミノ酸配列をそれぞれ図8A及び8Bに示す。図8Aにおいて、下線部は該IgEリーダー配列をコードするヌクレオチドを示す。図8Bにおいて、下線部は該IgEリーダー配列を示す。
コザック配列は、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原をコードする核酸配列の5’末端に位置し、得られた核酸配列は、pVAX1ベクター(Life Technologies、カリフォルニア州カールスバッド)のBamHIとXhoI部位の間に挿入された(図4A、得られた構築物はMERS‐HCoV‐WTと名付けた)。この核酸配列の該pVAX1ベクターへの正しい挿入は、BamHI及びXhoIでの消化とその後のゲル電気泳動(図4B)によって確認した。図4Bにおいて、レーンMはマーカーを示し、レーン1は未消化のMERS‐HCoV‐WT構築物であり、レーン2が消化したMERS‐HCoV‐WT構築物であった。消化によって期待された断片サイズが生じ、該MERS‐HCoV‐WT構築物が該pVAX1ベクター及び挿入された核酸配列(すなわち、該コザック配列を含み、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原をコードする核酸配列)を含んでいたことを示した。
このMERS‐HCoV‐WT構築物の構造と特性も以下実施例9及び10に記載する。
実施例2
細胞質ドメイン欠損MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原
コロナウィルスからの該スパイク抗原は、膜透過ドメインを有する1型膜糖タンパク質であって、これは、順に、該スパイク抗原の細胞質及び非細胞質ドメインを決める。該MERS‐CoVスパイク抗原における細胞質ドメインの位置を確定するため、ウェブソフトを用いて様々なMERS‐CoVスパイク抗原内のドメインの位置を予測した。具体的には、ウェブソフトPhobius及びInterProScanをこの解析に採用した。Phobius及びInterProScan解析からの代表的な結果をそれぞれ図5及び6に示す。
該MERS‐CoVスパイク抗原のこのドメイン解析から、該細胞質ドメインを欠く第二のMERS‐CoVコンセンサススパイク抗原が作り出された。具体的には、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原をコードする核酸配列(実施例1に記載、図8A、配列番号1)が修飾され、翻訳されたタンパク質が該細胞質ドメインを含まない(すなわち、MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCD)ように2つの終止コドンが挿入された。
該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDの核酸及びアミノ酸配列をそれぞれ図8C及び8Dに示す。図8Cにおいて、下線部は該IgEリーダー配列をコードするヌクレオチドを示し、二重下線部は、該2つの挿入された終止コドン(配列番号1と比較して、該細胞質ドメインの翻訳を阻んだ)を示す。図8Dにおいて、下線部は該IgEリーダー配列を示す。得られた構築物であるMERS‐HCoV‐ΔCDを説明する概略図は図7Aに示す。
該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、BamHI及びXhoIで消化した後、ゲル電気泳動を行い、該pVAX1ベクターに該挿入物が存在したことを確認した(図7B)。図7Bにおいて、レーンMはマーカーを示し、レーン1は未消化のMERS‐HCoV‐ΔCD構築物であり、レーン2が消化したMERS‐HCoV‐ΔCD構築物であった。消化によって期待された断片サイズが生じ、該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物が該pVAX1ベクター及び挿入された核酸配列(すなわち、該コザック配列を含み、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDをコードする核酸配列)を含んでいたことを示した。
このMERS‐HCoV‐ΔCD構築物の構造及び特性も以下実施例9及び10に記載する。
実施例3
発現及び液性応答
上述したMERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物を、それぞれの抗原が細胞内で発現すること及び抗体で認識可能であることを確定するために調べた。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物をpVAX1とともに293T細胞にトランスフェクトした。pVAX1は対照とした。
細胞溶解物は、トランスフェクションの2日後に調製し、5〜15%SDSゲルにかけた。具体的には、細胞溶解物の10μg、25μg、及び50μgを、該MERS‐HCoV‐WTまたはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物のいずれかでトランスフェクトした該293T細胞から得た細胞溶解物について、別々のウェルにロードした。次に該MERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスからの血清を用いて免疫ブロット解析を行った。pVAX1でトランスフェクトした293T細胞から得た細胞溶解物ではタンパク質のバンドは検出されなかった(図9、pVAX1標示のレーン)。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物の両方では、それぞれの抗原の予想された分子量に対応したタンパク質のバンドが検出され、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物からのそれぞれの抗原の発現を確認した(図9)。
該免疫ブロットは、該MERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスからの血清が、該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原及び該MERS‐CoVコンセンサススパイク抗原ΔCDの両方を認識し、該細胞溶解物の他のタンパク質は認識しなかったこと(pVAX1でトランスフェクトした293T細胞から得た細胞溶解物ではバンドが観察されないことからも明らかなように)も示した。従って、この血清は、該コンセンサススパイク抗原に特異的であった。該免疫ブロットはさらに、該MERS‐HCoV‐WT構築物が免疫原性であり、強力な液性応答を生み出したことを示した。
実施例4
実施例5〜7の免疫化スケジュール
図10に示した免疫化レジメンに従って、C57/BL6マウスに、pVAX1、MERS‐HCoV‐WT構築物、またはMERS‐HCoV‐ΔCDで免疫を与えた。0日目で各マウスにそれぞれのワクチンを筋肉注射(IM)で与え、続いて電気穿孔した。具体的には、各マウスをトリブロモエタノール‐アバチンで麻酔し、前脛骨筋(TA)の部位の毛を小動物クリッパーで剃り、皮膚を露出させた。該ワクチンは、IM注入によって、最終体積30〜50μLで投与した。次に滅菌CELLECTRA3P IDアレイを該皮膚から、該IM注入部位の周囲の筋肉に挿入した。該CELLECTRA 3P IDアレイは、長さが3mmで、成形プラスチックで一つにされた3つの26ゲージ針電極を含んでいた。該針電極は、CELLECTRA電気穿孔装置にCELLECTRA3Pを適用して装着された。該筋肉への該アレイの挿入後、短い電気パルスを供給し、該免疫を与えたマウスをそれぞれのケージに入れ、蘇生するまで注意深く観察した。上記免疫化手順を14日目及び28日目に繰り返した。従って、0日目の免疫化は刺激の免疫化であって、14日目及び28日目の免疫化は追加の免疫化であった。35日目に、該マウスを殺処分し、後述する実施例5〜7の通り免疫分析を行った。
実施例5
IgG抗体反応
該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物によって誘導された液性免疫応答をさらに調べるため、実施例4に記載したようにマウスに免疫を与えた。該免疫化レジメンの開始前に前採血し、該免疫化レジメンの21日目及び35日目にも採血した。該前採血及び採血は後眼窩静脈叢法で得た。
該MERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスからの前採血、21日目の採血、及び35日目の採血を調べ、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドに免疫反応性のIgG抗体の濃度を測定した。具体的には、該前採血及び各採血からの血清を1:50に希釈し、混合ペプチドプールで被覆されたELISAプレートに添加した。該混合ペプチドプールは、該全コンセンサススパイク抗原の異なる部分由来のペプチドを含んでいた。具体的には、該混合ペプチドプールは、実施例6及び図15に記載した6つの線状ペプチドプール1〜6の等量混合物であった。
図11Aに示すように、該MERS‐HCoV‐WT構築物は、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドに免疫反応性のIgG抗体を高濃度で誘発した。図11Aのデータは、4匹のマウスの血清からのものであり、平均±標準誤差(SEM)で表した。これらのデータは、(該前採血及び採血の比較で)該MERS‐HCoV‐WT構築物が、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドを認識したIgG抗体の濃度の約4倍〜約6倍の増加を誘導したこと示した。
該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物で免疫を与えたマウスからの前採血、21日目の採血、及び35日目の採血も調べ、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドに免疫反応性のIgG抗体の濃度を測定した。該前採血及び各採血からの血清を1:50に希釈し、混合ペプチドプールで被覆されたELISAプレートに添加した。該混合ペプチドプールは、該全コンセンサススパイク抗原の異なる部分由来のペプチドを含んでいた。具体的には、該混合ペプチドプールは、実施例6及び図15に記載した6つの線状ペプチドプール1〜6の等量混合物であった。
図11Bに示すように、該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドに免疫反応性のIgG抗体を高濃度で誘発した。図11Bのデータは、4匹のマウスの血清からのものであり、平均±SEMで表した。これらのデータは、(該前採血及び採血の比較で)該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物が、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドを認識したIgG抗体の濃度の約6倍〜約8倍の増加を誘導したこと示した。
要約すれば、図11A及び11Bのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物の両方が、該全コンセンサススパイク抗原由来のペプチドに免疫反応性のIgG抗体を高濃度で誘発したことを示した。これらのデータは、該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物が、該MERS‐HCoV‐WT構築物より高濃度の免疫反応性IgG抗体を誘発したことも示した。従って、該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、IgG抗体反応で判断されるように、該MERS‐HCoV‐WT構築物よりも免疫原性が高かった。
実施例6
CD8+T細胞応答
上述したように、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は各々、該MERS‐CoVスパイク抗原に対して有意な液性免疫応答を誘導した。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐CoV‐ΔCD構築物が細胞性免疫応答も誘導するかどうかを確認するため、マウスに実施例4に記載のように免疫を与えた。該免疫化レジメンの35日目の殺処分の後、CD8+T細胞の抗原特異的応答をインターフェロン‐ガンマ(IFN‐γ)ELISpot分析を用い、該全コンセンサスMERS‐CoVスパイク抗原のアミノ酸配列を網羅するペプチドプールのマトリクスで分析した。該ペプチドプールのマトリクスは図12に示し、また、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で誘導されたCD8+T細胞応答によって認識された優性エピトープの同定を容易にした。このペプチドプールのマトリクスは、該MERS‐HCoV‐WTスパイク抗原の全長にわたるペプチドスキャンから得、該ペプチドは11アミノ酸が重複する15量体であった。
このペプチドプールのマトリクスでのIFN‐γELISpot分析の結果を、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物についてそれぞれ図13及び14に示す。図13および14の両方において、データは平均±SEMで表した。どちらの構築物も有意なCD8+T細胞応答を誘導し、優性エピトープはプール18、19、20、及び21(図13及び14、丸で囲んだ棒)に存在した。別のエピトープがプール4に存在した。従って、これらのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物がスパイク抗原ペプチドのサブセットと反応性の強力な細胞性免疫応答を誘導したことを示した。
該CD8+T細胞応答をさらに調べるため、上記実施例4に記載した免疫化レジメンに従って、25μgのpVAX1、MERS‐HCoV‐WT構築物、またはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物でマウスに免疫を与えた。pVAX1での免疫化は対照とした。該免疫化レジメンの35日目の殺処分の後、3群のマウスから単離されたCD8+T細胞の抗原特異的応答をIFN‐γELISpot分析を用いて調べた。具体的には、該CD8+T細胞を6つの異なるペプチドプールで刺激した。これらのペプチドプール1〜6は、図12のマトリクスに示されたペプチドを網羅した。
図15に示すように、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で誘導された細胞性免疫応答の大きさは、それぞれのマウスから単離されたCD8+T細胞を刺激するのに用いたペプチドプールによって変動した。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物の両方について、ペプチドプール1はCD8+T細胞応答を対照のpVAX1と同様に誘発し、それにより、ペプチドプール1がCD8+T細胞を刺激するエピトープを含んでいなかったことを示した。ペプチドプール1〜6は、pVAX1で免疫を与えたマウスから単離された該CD8+T細胞から同様の応答を誘発した。
ペプチドプール2、3、及び4は、MERS‐HCoV‐WTまたはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物でワクチン接種されたマウスから単離されたCD8+T細胞から同程度の応答を誘発した。さらに、ペプチドプール2、3、及び4に対する該CD8+T細胞応答は、該MERS‐HCoV‐WTまたはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物のいずれかでマウスに免疫を与えた場合、該pVAX1対照と比較して有意に高かった(図15)。具体的には、ペプチドプール2、3、及び4に対する該CD8+T細胞応答は、マウスに該MERS‐HCoV‐ΔCD構築物で免疫を与えた場合、対照のpVAX1と比較して約7倍高かった。ペプチドプール2、3、及び4に対する該CD8+T細胞応答は、マウスに該MERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えた場合、対照のpVAX1と比較して、それぞれ約7.5倍、約9倍、及び約10倍高かった。従って、これらのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、対照のpVAX1と異なり、ペプチドプール2、3、及び4内に含まれたペプチドに対する有意なCD8+T細胞応答を誘導したことを示した。
ペプチドプール5及び6は、ペプチドプール1、2、3、及び4と比較して、該MERS‐HCoV‐WTまたはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で免疫を与えたマウスから単離された該CD8+T細胞から、より高い応答を誘発した(図15)。さらに、ペプチドプール5及び6に対する該CD8+T細胞応答は、マウスに該MERS‐HCoV‐WTまたはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物のいずれかで免疫を与えた場合に、対照のpVAX1と比較して有意に高かった。具体的には、ペプチドプール5及び6に対するCD8+T細胞応答は、マウスにMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で免疫を与えた場合に対照のpVAX1と比較してそれぞれ約9倍及び約11倍高かった。ペプチドプール5及び6に対するCD8+T細胞応答は、マウスに該MERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えた場合に対照のpVAX1と比較してそれぞれ約13倍及び約15倍高かった。従って、これらのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、対照のpVAX1と異なり、ペプチドプール5及び6内に含まれたペプチドに対する有意なCD8+T細胞応答を誘導したことを示した。
要約すれば、上記データは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物による免疫化が、スパイク抗原ペプチドのサブセットと特異的で反応性の有意な細胞性免疫応答を誘導したことを示した。
実施例7
多官能細胞性免疫応答
上述したように、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、該MERS‐CoVスパイク抗原に反応性で特異的なCD8+T細胞応答を誘導した。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で誘導された細胞性免疫応答をさらに調べるため、免疫化後の該T細胞の官能性を調べた。具体的には、上記実施例4に記載した免疫化レジメンに従って、pVAX1、MERS‐HCoV‐WT構築物、またはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物でマウスに免疫を与えた。該免疫化レジメンの35日目、殺処分したマウスから脾細胞を単離した。単離された脾細胞を、全コンセンサスMERS‐CoVスパイク抗原由来のペプチドを含むペプチドプールで、インビトロで刺激した。該ペプチドプール及び該脾細胞を5時間ともに培養した。その後細胞を、IFN‐γ、腫瘍壊死因子アルファ(TNF‐α)、及びインターロイキン‐2(IL‐2)の細胞内産生について染色し、蛍光活性化細胞選別装置(FACS)で分類した。
図16A、16B、16C、及び16Dは、それぞれIFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD4+T細胞の、刺激した脾細胞集団で測定した頻度を示している。図16A〜16Dのデータは、各群について、3匹のマウスから単離した脾細胞を表した。図16A〜16Dのデータもまた平均±SEMで表した。IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD4+T細胞の頻度は、MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD群で、対照のpVAX1群と比較して有意に増加した。
具体的には、CD3+CD4+IFN‐γ+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約6倍及び約13倍大きかった(図16A)。CD3+CD4+TNF‐α+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約6倍及び約11倍大きかった(図16B)。CD3+CD4+IL‐2+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約12.5倍及び約30倍大きかった(図16C)。CD3+CD4+IFN‐γ+TNF‐α+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約7.5倍及び約17.5倍大きかった(図16D)。従って、これらのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、対照のpVAX1と異なり、多官能T細胞応答を誘導し、増加した数のCD3+CD4+T細胞はIFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生したことを示した。
図17A、17B、17C、及び17Dは、それぞれIFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD8+T細胞の、刺激した脾細胞集団で測定した頻度を示している。図17A〜17Dのデータは、各群について、4匹のマウスから単離した脾細胞を表した。図17A〜17Dのデータもまた平均±SEMで表した。IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生するCD3+CD8+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD群で、対照のpVAX1と比較して有意に増加した。
具体的には、CD3+CD8+IFN‐γ+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約8倍及び約13倍大きかった(図17A)。CD3+CD8+TNF‐α+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較して約7倍及大きかった(図17B)。CD3+CD8+IL‐2+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較して約2.5倍大きかった(図17C)。CD3+CD8+IFN‐γ+TNF‐α+T細胞の頻度は、該MERS‐HCoV‐ΔCD及びMERS‐HCoV‐WT構築物で免疫を与えたマウスから単離した脾細胞集団において対照のpVAX1と比較してそれぞれ約50倍及び約90倍大きかった(図17D)。従って、これらのデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、対照のpVAX1と異なり、多官能T細胞応答を誘導し、増加した数のCD3+CD8+T細胞はIFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生したことを示した。
要約すれば、上記データは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物が、IFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産生した多官能CD3+CD4+及びCD3+CD8+T細胞を有意に誘導したことを示した。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は、対照のpVAX1より、CD3+CD4+及びCD3+CD8+T細胞の両方のより多くの多官能性を支援した。従って、該コンセンサス構築物は該MERS‐CoVスパイク抗原と反応性の多官能性細胞性免疫応答を誘発することが可能であった。
実施例8
中和抗体
上記実施例5に記載したように、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物は液性免疫応答を誘導した。誘導された液性免疫応答をさらに調べるため、pVAX1、MERS‐HCoV‐WT構築物、またはMERS‐HCoV‐ΔCD構築物で免疫を与えたマウスの中和抗体濃度を調べた。具体的には、血清を最小必要量の媒体で希釈し、ウェル当たり感染性HCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)を100粒含むDMEM50μlとともに37°Cで培養した。90分後、該ウィルス‐血清混合物を、96ウェルの平底プレート中のベロ細胞の単層(100,000細胞/ウェル)に加え、5%CO2インキュベーター中、37°Cで5日間培養した。各検体の中和抗体力価は、該細胞の50%未満がCPEを示した最大希釈として示した。値は、希釈の逆数で示した。該検体はすべて重複して実験を行い、最終結果は該2つの検体の平均とした。
これらの結果を表1に示す。該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐HCoV‐ΔCD構築物での免疫化は、対照のpVAX1と異なり、該MERS‐CoVスパイク抗原と反応性の有意な濃度の中和抗体を誘導した。
要約すれば、本書のこれら実施例で提供されたデータは、該MERS‐HCoV‐WT及びMERS‐CoV‐ΔCD構築物が効果的なワクチンであって、該MERS‐CoVスパイク抗原と反応性の液性及び細胞性免疫応答の両方を有意に誘導したことを証明した。該誘導された液性免疫応答には、どちらのコンセンサス抗原も欠く構築物(すなわちpVAX1)と比較して増加した該MERS‐CoVスパイク抗原と免疫反応性のIgG抗体及び中和抗体の力価が含まれる。該誘導された細胞性免疫応答には、どちらのコンセンサス抗原も欠く該構築物(すなわちpVAX1)と比較して増加したIFN‐γ、TNF‐α、IL‐2、またはIFN‐γとTNF‐αの両方を産出したCD3+CD4+及びCD3+CD8+T細胞の応答が含まれる。
実施例9
実施例10〜19の材料及び方法
細胞培養、プラスミド、及びMERS‐HCoV‐Spikeタンパク質の発現 HEK293T細胞(ATCC#:CRL‐N268)及びVero‐E6細胞(ATCC#:CRL‐1586)はFBS10%のDMEM(DMEM)で増殖させた。該MERS‐HCoV‐Spike WT及びSpikeΔCDプラスミドDNA構築物は、該MERS Spikeタンパク質(S)の最適化コンセンサス配列をコードした。さらに、Ig重鎖イプシロン‐1シグナルペプチドを各配列のN末端と結合させ、N末端のメチオニンと置き換え、発現を促進した。各遺伝子は、マウスでの発現用に、コドン最適化及びRNA最適化を含めて、遺伝的に最適化した。該最適化された遺伝子は、次に、サイトメガロウィルス前初期(CMV)プロモーター(GenScript)の支配下、修飾pVax1哺乳類発現ベクターにサブクローンした。これらMERS‐HCoV‐Spike WT及びSpikeΔCDプラスミドDNA構築物の構造も上記実施例1及び2に記載した。
インビトロ発現研究については、TurboFectin8.0試薬を用い、メーカーのプロトコル(OriGene)に従ってトランスフェクションを行った。つまり、細胞を35mmの皿で80%集密まで増殖させ、Spikeプラスミド3μgでトランスフェクトした。該細胞をトランスフェクションの48時間(h)後収穫し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2度洗浄し、その後細胞溶解緩衝液(Cell Signaling Technology)に懸濁し、ウェスタンブロット分析によってSpikeタンパク質の発現を検証した。
マウス及び免疫化
雌のC57BL‐6マウス(6〜8週齢;Jackson Laboratories)をこれらの実験に用い、3つの実験群に分けた。動物はすべて、National Institutes of Health(Bethesda)及びUniversity of Pennsylvania(米国ペンシルベニア州フィラデルフィア)Institutional Animal Care and Use Committee(IACUC)のガイドラインに従って、温度管理され、光周期の施設で飼育した。免疫化はすべて生体内低侵襲EP供給技術(MID‐EP)にて、前脛骨筋(25μg)に総体積25μl投与した。
脾臓の単細胞懸濁液を該免疫化マウスから得た。つまり、FBS10%を加えた10mlのRPMI1640(R10)に、安楽死直後のマウスの脾臓を個々に採取し、その後、パドルブレンダー(STOMACHER80パドルブレンダー;A.J.Seward and Co.Ltd.,英国ロンドン)にて60秒間高速で処理した。処理後の脾臓検体を45μmのナイロンフィルターでろ過し、その後室温で10分間、800×gで遠心機にかけた。細胞ペレットは、ACK溶解緩衝液(Life Technology)5mlに室温で5分間再懸濁し、その後PBSを加えて反応を止めた。検体を再び室温で10分間、800×gで遠心機にかけた。細胞ペレットはR10に1×107細胞/mlの濃度で懸濁し、その後、酵素結合免疫吸着スポット(ELISpot)分析及びフローサイトメトリー解析に使用する前に45μmのナイロンフィルターを通した。
ELISpot分析
抗原特異的T細胞応答は、IFN‐γELISpotを用いて測定した。つまり、PVDFの96ウェルプレート(ミリポア)を精製抗マウスIFN‐γ捕捉抗体で被覆し、4°Cで24時間培養した(R&D Systems)。翌日、プレートを洗浄し、1%BSAと5%シュークロースで2時間ブロックした。該免疫化マウスから20万の脾細胞を各ウェルに加え、5%CO2中37°Cで、RPMI1640(負の制御)、ConA(5ug/mL;正の制御)、または特異的ペプチド抗原(Ag)(10μg/ml;GenScript)の存在下、一夜刺激した。ペプチドプールは、11アミノ酸が重複する15量体のペプチドからなっていた(GenScript)。刺激から24時間後、該細胞を洗浄し、ビオチニル化抗マウスIFN‐γAb(R&D Systems)とともに4°Cで24時間培養した。該プレートを洗浄し、ストレプトアビジンアルカリホスファターゼ(R&D Systems)を各ウェルに加え、室温で2時間培養した。該プレートを洗浄し、5‐ブロモ‐4‐クロロ‐3’‐インドリルリン酸p‐トルイジン塩及びニトロブルーテトラゾリウムクロリド(Chromogen 呈色試薬;R&D Systems)を各ウェルに加えた。該プレートをその後蒸留水ですすぎ、室温で一夜乾燥させた。自動ELISpot読取機(CTL Limited)でスポットを数えた。
フローサイトメトリー及び細胞内サイトカイン染色(ICCS)分析
脾細胞を96ウェルプレートに添加し(1×106/ウェル)、プールされたMERS抗原ペプチドで、Protein Transport Inhibitor Cocktail(Brefeldin A及びMonensin;eBioscience)の存在下、メーカーの説明書に従って37C/5%CO2で5〜6時間刺激した。Cell Stimulation Cocktail(さらにタンパク質輸送阻害剤)(ホルボール12‐ミリスチン酸13‐アセテート(PMA)、イオノマイシン、ブレフェルジンA及びモネンシン;eBioscience)を正の制御として用い、R10培地を負の制御として用いた。すべての細胞をその後、メーカーの説明書(BD)通りに表面及び細胞内タンパク質について染色した。つまり、蛍光色素標識抗体での表面染色前に該細胞をFACS緩衝液(アジ化ナトリウム0.1%及びFCS1%含有PBS)で洗浄した。細胞をFACS緩衝液で洗浄し、固定化し、BD Cytofix/Ctyoperm TM(BD)を用いてメーカーのプロトコルに従って透過化し、続いて細胞内染色を行った。以下の抗体を表面染色に用いた:LIVE/DEAD Fixable Violet Dead Cell 染色キット(Invitrogen)、CD19(V450;クローン1D3;BD Biosciences)CD4(FITC;クローンRM4−5;ebioscience)、CD8(APC‐Cy7;クローン53-6.7;BD Biosciences);CD44(A700;クローンIM7;Biolegend)。細胞内染色については、以下の抗体を用いた:IFN‐γ(APC;クローンXMG1.2;Biolegend)、TNF‐α(PE;クローンMP6‐XT22;ebioscience)、CD3(PerCP/Cy5.5;クローン145-2C11;Biolegend);IL‐2(PeCy7;クローンJES6‐SH4;ebioscience)。データはすべてLSRII流動細胞計測器(BD Biosciences)を用いて集め、FlowJoソフト(Tree Star)及びSPICE v5を用いて解析した。FlowJoソフトを用いてブールゲーティングを行い、ワクチン接種した動物からのT細胞の多官能性を調べた。
免疫原特異的ELISA
酵素結合免疫吸着分析(ELISA)を用いてマウス血清の力価を測定した。つまり、精製組み換えヒトベータコロナウィルスSpikeタンパク質2c EMC/2012(分岐群A)(Sino Biological Inc.)5μg/mlを用いて96ウェルのマイクロタイタープレート(Nalgene Nunc International、イリノイ州ネイパービル)を4°Cで一夜被覆した。FBS10%のPBSでブロックした後、プレートを0.05%PBST(Tween20入りPBS)で4回洗浄した。免疫化マウスの血清検体を連続的に1%FBS、0.2%PBSTで希釈し、該プレートに添加し、その後室温で1時間培養した。プレートは再度0.05%PBSTで4回洗浄し、メーカーの説明書(シグマアルドリッチ)に従って希釈したHRP標識抗マウスIgGとともに室温で1時間培養した。結合酵素はOPD(o‐フェニレンジアミン二塩酸塩)錠剤をメーカーの説明書(SIGMAFAST;シグマアルドリッチ)に従って加えることで検出した。反応は15分後に2NのH2SO4を添加して停止した。プレートはその後、96Microplate Luminometer(GLOMAX;Promega)にて、450nmの光学濃度を読み取った。検体はすべて繰り返してプレートにした。終点力価は、3以上の正常血清からの平均吸光度プラス3標準偏差より高い吸光度値の最大希釈として決定した。
間接免疫蛍光分析(IFA)
MERS‐HCoV‐Spikeプラスミドでトランスフェクトした細胞については、スライドガラスを氷冷アセトンで5分間固定化した。その後非特異的結合をスキムミルク5%入りPBSで、37°Cで30分間ブロックした。該スライドガラスを次にPBSに入れ5分間洗浄し、続いて免疫化マウスの血清で、1:100希釈で培養した。1時間培養後、スライドガラスを上述の通り洗浄し、4 6‐ジアミジノ‐2‐フェニルインドール(DAPI)1ug/mLを含むPBSで希釈したAlexa Fluor488ヤギ抗マウスIgG(Invitrogen)で、37°Cで30分間培養した。未結合の抗体を洗い流した後、Prolong Gold退色防止試薬(Invitrogen)をカバースリップに載せ、該スライドガラスを共焦点顕微鏡(LSM710;Carl Zeiss)下で観察した。得られた画像を、Zenソフト(Carl Zeiss)を用いて解析した。
MERS‐HCoV‐Spike偽ウィルス粒子の製造
コドン最適化コンセンサスMERS‐HCoV Spike遺伝子を合成し、pVax1ベクターにサブクローン化した。MERS‐HCoV‐Spike偽ウィルスが得られた。具体的には、2×106のHEK293T細胞を10cmの組織培養プレートに播種し、TurboFectin8.0(OriGene)トランスフェクション試薬を用いて、約80%集密でMERS‐SpikeまたはVSV‐Gタンパク質を発現するプラスミドでトランスフェクトした。HIV/MERS‐Spike偽粒子を産生するため、pNL Luc E‐R‐(NIH‐AIDS‐Reagent Program)10μg及び各種分岐群からのpVax1‐MERS‐Spike10μgを細胞に共トランスフェクトした。12時間後、トランスフェクション培地を取り除き、新鮮培地で約12時間置換し、細胞を37°Cで24〜48時間培養した。該偽ウィルス含有培地を採取し、ろ過し、偽ウィルスはSW41ロータにて40,000rpmで1時間、TNE緩衝液(Tris10mM、NaCl135mM、EDTA2mM、pH8.0)で調製した20%シュークロースクッションを介して濃縮した。該ペレットをTNE緩衝液500μLに一夜再懸濁し、分割して−80°Cで保管した。
中和分析
50%組織培養感染量(TCID50)を算出し、ウィルスの標準濃度(すなわち、100TCID50)を、MERS‐HCoV DNA免疫化動物由来のマウス血清で行った本研究を通して中和試験に用いた。つまり、該マウス血清をMEMで連続的に希釈し、感染性HCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)をウェル当たり100粒含むDMEM50ulとともに37°Cで培養した。90分後、該ウィルス‐血清混合物を、96ウェルの平底プレート中のベロ細胞の単層(100,000細胞/ウェル)に加え、5%CO2インキュベーター中、37°Cで5日間培養した。各検体の中和抗体力価は、細胞の50%未満がCPEを示す最大希釈として示した。値は、希釈の逆数で示す。検体はすべて重複して実験を行い、最終結果は2つの値の平均とした。中和率は次のように算出した:中和率={目的のmAbの1‐PFU(各濃度)/負の制御の平均PFU(全濃度)}。GraphPad Prism5を用いて中和曲線を作り、解析した。S字型用量‐反応(可変勾配)による非線形回帰フィッティングを用いてIC50及びIC80を測定した。正及び負の制御の血清はこの分析を認証するために含めた。
中和試験については、MERS‐Spike偽粒子(50ng)を連続的に希釈したマウス血清とともに4°Cで30分間予備培養し、その後細胞に3重に加えた。感染の三日後、CPEを読み取った。該ウェルの半数で該細胞をCPEから完全に防御した最大血清希釈を中和抗体力価とした。ルシフェラーゼベースの分析については、MERS‐Spike偽粒子で感染させた細胞を、感染の2日後、タンパク質溶解緩衝液50μlとルシフェラーゼ基質100μlにて溶解した。ルシフェラーゼ活性は96Microplate Luminometer(GLOMAX;Promega Corporation)で測定した。
細胞生存率分析及びAnnexin V/FITC分析
細胞生存率は3‐(4,5‐ジメチルチアゾール‐2‐イル)‐2,5‐ジフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT、5mg/ml、シグマ)を用いて測定した。培養はウェル当たりの細胞密度2.5×103で96ウェルのプレートで開始した。培養48時間後、細胞をMERS偽ウィルスで感染させ、48時間培養した。培養後、MTT試薬15μlを各ウェルに加え、37°Cで4時間、暗所で培養した。上清を吸引し、ホルマザン結晶をDMSO100μlに37°Cで15分間緩やかに攪拌しながら溶解した。ウェル当たりの540nm吸光度をLuminometer Reader(GLOMAX;Progema)を用いて測定した。データは、3つの独立した実験から解析し、培地のみ(0%)及び未処理細胞(100%)を含むウェルの吸光度に対して正規化した。IC50値は、S字型用量‐反応曲線からPrism GraphPadソフトを用いて算出した。
Annexin V/FITC結合分析は、Annexin V‐FITC検出キット(BD Biosciences)を用い、メーカーの説明書に従って行った。該細胞はMERS偽ウィルスで12時間感染させた。トリプシン処理及び冷PBSで2回洗浄後、該細胞の数を数えた。該細胞ペレットを、1ml当たり1×103の細胞密度で結合緩衝液100μlに再懸濁し、FITC標識Annexin‐V5μl及びPI5μlとともに暗所において、室温で15分間培養した。1×結合緩衝液400μlを各検体管に添加し、該検体を直ちに流動細胞計測器(BD Biosciences)にて分析した。データはFlowJoソフト(Tree Star)を用いて解析した。
非ヒト霊長類(NHP)免疫化及びMERSチャレンジ
3群のアカゲザルに、3回(刺激及び2回の追加)、3週あけて(0、3、6週目)投与した。第1群及び第2群のアカゲザルは、EP装置での筋肉内免疫化にて、該MERS‐Spike(N=4)ワクチンを発現するDNAワクチンを、合計で0.5mg及び2mg/投与受けた。第1群及び第2群は、全コンセンサスMERS Spike抗原を受けた。第3群のアカゲザルは、対照ワクチン(pVax1)を合計で2mg/投与受けた。これらの研究におけるDNAワクチンの該投与量と免疫化レジメンは、あらかじめアカゲザルで最適になるように決定した。血液を各投与の後に採取して血清抗体並びに中和及び全身性T細胞応答を分析した。動物は、ケタミンHCL(10〜30mg/kg)の筋肉注射で麻酔した。該ワクチンを各大腿部(接種ごとに大腿部につき1注入部位)投与し、筋肉内(IM)経路で供給した。IM投与のため、DNA注入の直後、0.5A定電流の持続時間52msの3パルスをパルス間隔1sでかけた。
NHPチャレンジ
3群のアカゲザルに、3回(刺激及び2回の追加)、3週あけて(0、3、6週目)投与した。第1群及び第2群のアカゲザルは、EP装置での筋肉内免疫化にて、MERS‐Spike(N=4)ワクチンを発現するDNAワクチンを、合計で0.5mg及び2mg/投与受けた。第3群のアカゲザルは、対照ワクチン(pVax1)を合計で2mg/投与受けた。これらの研究におけるDNAワクチンの該投与量と免疫化レジメンは、あらかじめアカゲザルで最適になるように決定した。血液を各投与の後に採取して血清抗体並びに中和及び全身性T細胞応答を分析した。動物は、ケタミンHCL(10〜30mg/kg)の筋肉注射で麻酔した。該ワクチンを各大腿部(接種ごとに大腿部につき1注入部位)投与し、筋肉内(IM)経路で供給した。IM投与のため、DNA注入の直後、0.5A定電流の持続時間52msの3パルスをパルス間隔1sでかけた。
チャレンジ
4〜6歳の健康なアカゲザル(Macara mulatta)12匹に、すでに定着しているように(Falzarano et al Nature Medicine 19,1313−1317(2013))気管内、鼻腔内、口腔、及び眼球経由の組合せでMERS‐CoVを合計で7×106TCID50接種した。動物は、非盲検法で、ランダムに処理または未処理群に割り当てた。
統計分析
免疫応答を評価するための該動物実験は少なくとも3回繰り返し、各マウスの応答を統計分析に対する個体のデータ点とみなした。データはすべて平均±標準偏差として示した。動物実験及び各種免疫分析から得たデータはGraphPadのone−way ANOVAを用いて調べ、差異はp<0.05で有意と見なした。GraphPad Prism v.5.0(GraphPad Software,Inc.)を統計分析に用いた。
実施例10
MERS‐HCoV Spike及びSpikeΔCDタンパク質のクローニングと発現
MERS‐HCoV Spike遺伝子のコンセンサス配列は、GenBank‐NCBIデータベースにある16のSpikeゲノム配列から作った。免疫原の設計については、分岐群AとB両方からの配列を該コンセンサス配列に含め、得られたコンセンサス配列をMERS‐HCoVの分岐群AとBのウィルス株をまたがる中和活性を測定することで分析した。図19Aに示すように、MERS‐HCoV‐Spikeコンセンサス配列の系統的位置は分岐群B象限の中心に置かれたが、これは、多くの配列がこの分岐群に含まれるためである。さらに、MERS Spike糖タンパク質の2つのコンセンサス配列が設計されたが、ここでは一つの構築物の細胞質ドメイン配列は完全なままであり、第二の構築物の細胞質ドメインが切り取られた。これらの構築物をそれぞれ、MERS‐HCoV Spike(Spike‐Wt)及び細胞質部分欠損(SpikeΔCD)とした。どちらの免疫原に対しても、mRNA核外輸送促進のための高効率IgEリーダーペプチド配列追加を含むいくつかの修飾をして生体内発現を向上させた。該挿入物は、pVax1ベクターにサブクローンした(図19B)。これらSpike‐Wt及びSpikeΔCD DNA構築物の構造も上記実施例1及び2に記載する。
これらプラスミドを293T細胞に別々にトランスフェクトし、Spikeタンパク質の発現をウェスタンブロットで評価した。該免疫化マウス由来のSpike‐Wtタンパク質に特異的なマウス血清を用いて、該プラスミドをトランスフェクトした細胞溶解物のSpikeタンパク質発現を検出した。トランスフェクションの48時間後、タンパク質溶解物を抽出した。Spike‐Wt及びSpikeΔCDトランスフェクト細胞でMERS‐Spikeタンパク質(140kDa)の強い特異的バンドが検出されたが、対照ベクター(空pVax1プラスミド)でトランスフェクトした細胞由来の溶解物にはなかった(図19C)。
さらに、トランスフェクション後のSpikeタンパク質の発現と局在化を、免疫蛍光分析(IFA)を用いて調べた。マウスのSpike抗血清を用いたIFAで、強いシグナルは細胞質に存在したことが分かった(図19D)。陽性のシグナルはpVax1ベクターでトランスフェクトした無傷細胞では検出されなかった。全構築物(Spike‐Wt)及び細胞質ドメイン変異構築物(SpikeΔCD)の両方が同じようにトランスフェクト細胞に局在した。これらの結果は、該MERS‐HCoV構築物の哺乳類の細胞での強い発現能力、及びこれら構築物で誘導された抗体がそれらの標的抗原に結合できることを証明する。
実施例11
MERS‐HCoV DNA構築物による機能発現及び感染
該コンセンサス配列免疫原の機能性(例えば、ウィルス結合及び侵入)を測定するため、偽ウィルス発現系を開発して、該コンセンサス構築物のウィルス侵入性を分析した。具体的には、MERS‐HCoV偽ウィルス粒子を、MERS‐Spike抗原をコードするプラスミド及び、HIV‐1エンベロープを発現しないHIV‐1ルシフェラーゼレポータープラスミドで、293T細胞を共トランスフェクションして製造した(図20A)。粒子は293T細胞を各種MERS‐Spike遺伝子+レンチウィルスゲノム断片でトランスフェクションすることによって製造した。これは頑丈なウィルス粒子形成を引き起こす。MERS‐Spike媒介感染を特徴づけるため、該コンセンサスMERS‐Spike偽ウィルスと同調して感染した細胞のルシフェラーゼ活性を測定して経時的解析を行った(図20B)。図20Cに見られるように、MERS‐CoVの機能的受容体を発現したベロ細胞及びA549細胞の細胞株の偽ウィルス粒子による接種は、強いルシフェラーゼシグナルを産生し、該偽ウィルスによる増殖感染を示した。これらの実験は、標的細胞に入り、中和抗体の検出に対する偽ウィルスに基づいた阻害分析を確立したSpikeタンパク質を有するMERS偽ウィルスの開発を示した。
実施例12
マウスにおけるMERS‐HCoV DNAワクチンの免疫原性の増加
該コンセンサス及び修飾Spike糖タンパク質の免疫原性を調べるため、構築物を、そのC57BL/6マウスでの筋肉注射後の免疫応答誘発能について解析した。雌のC57BL/6マウス(n=9)を3つのDNAプラスミド:Spike‐Wt、SpikeΔCD、または対照pVax1ベクターのうちの1種25μgでワクチン接種した。各免疫化の直後、適応電気穿孔(EP)システムを用いた。図21Aに示すように、動物に2週間の間隔で3回ワクチン接種し、3回目の免疫化の1週間後に免疫応答を測定した。
細胞媒介免疫は、標準ELISpot分析を用いて評価し、該免疫化マウス由来の脾細胞の、該MERS‐Spike糖タンパク質の全タンパク質領域をコードするペプチドプールでの抗原特異的インビトロ再刺激後のサイトカイン分泌能を監視した。ELISpot分析は、3回目の免疫化の1週間後に行った。図21Bに示すように、Spike‐Wt及び免疫化SpikeΔCDワクチン接種からの脾細胞は、複数のペプチドプールに対して強い細胞性免疫応答を誘導した。プール2と5のペプチドは、両方の構築物で優性と思われた。
これらT細胞応答に基づいて、全MERS‐Spikeタンパク質に広がる31の異なるプールに対する詳細なマッピングを行った。11アミノ酸が重複する15量体ペプチドを含み、Spikeタンパク質の残基に及ぶ227のペプチドプールを作り出した。マトリクス型を用いて31のペプチドプールを調製し、試験した。該ペプチドによる再刺激後、該Spikeタンパク質で数領域に対して強いCD8+T細胞応答が検出された(図21C及び図21D)。100を超えるスポットを示す15のマトリクスプールがあり、MERS‐Spikeが広範囲の細胞性免疫応答を誘発したことを示した。アミノ酸301〜334からの領域に4ペプチドプールが同定された。重要なことには、該Spike‐Wt及びSpike‐ΔCD免疫原は、ペプチドプール4〜6、11〜13、18〜21、及び29〜31にわたる4つの主要領域に反応した。しかしながら、優性プールは、18〜21にわたると思われた。これらのプールは、コンピュータで同定されたCD8+Tリンパ球免疫優性エピトープをアミノ酸307〜321(RKAWAAFYVYKLQPL(配列番号7))において含んでいたとともに、両方の抗原による優性応答でありうる(図21C及び21D)。
実施例13
MERS‐Spikeワクチンで誘導されたT細胞応答は多官能性であった
該誘導されたT細胞応答の表現型をさらに確定するため、多官能性T細胞応答を評価した。多染性フローサイトメトリーを用いてCD4+及びCD8+T細胞の両方において抗原特異的形式で誘導されたIFN‐γ、IL‐2、及びTNF‐αの産生を測定した。MERS‐Spike特異的IL‐2、TNF‐α、及びIFN‐γ分泌CD4+及びCD8+T細胞の代表的なフローサイトメトリープロファイルをそれぞれ図25A及び25Bに示す。該構築物はCD8+T細胞から同等な応答を生み出し、該全長構築物はIL‐2、TNF‐α、及びIFN‐γを分泌する有意により高い割合のCD4+T細胞を誘導した。
MERS‐HCoV‐Spike及びMERS‐HCoVΔCDワクチン構築物について、ワクチンで誘導されたCD4+及びCD8+T細胞応答の大きさを比べた。ブールゲーティングを用い、個々の細胞の複数サイトカイン産生能、すなわち、ワクチンで誘導されたCD4+及びCD8+T細胞応答の多官能性を評価した(図25C及び25D)。この解析は、CD8+T細胞応答は、全長または欠損Spikeタンパク質のワクチン群で同じであったが、CD4+T細胞応答の大きさは、全長Spike抗原ワクチン群でより大きかった。7つの異なるSpike特異的CD4+及びCD8+T細胞個体群が同定された。三、二、及び一官能細胞の割合はこれら2つのワクチン群でわずかに異なったものの、両方の群で、CD4+及びCD8+T細胞応答誘導の全体の大きさはどちらも、全長構築物を好む傾向が観察された。該応答を次にさらに、それらの7つの可能性のある機能の組合せに分けると、全長構築物を応答の大きさにおいて同様に好むIFN‐γを産生するCD8+T細胞の誘導を除いて、両方のワクチン接種群のCD8+T細胞は同様であったことが観察された(図25C及び25D)。
実施例14
マウスにおけるMERS‐HCoV‐Spikeワクチン接種で誘導された十分な結合抗体反応及び中和抗体(Nab)反応
該2つの構築物による液性免疫誘導も調べた。マウスでのDNA免疫化の前と後に血清検体を採取した。抗Spike液性免疫応答を組み換えSpike抗原に対する結合について、及び機能的抗体研究において解析した。図18A及び22Aに示すように、ワクチン接種したすべての動物は、プラスミド骨格で免疫化された対照動物と比較して特異的抗体反応を誘導した。CD4+T細胞応答と同様、結合抗体活性は終点力価として定量して、全長免疫化動物においてより強かった(図18B及び22B)。免疫化マウスで作り出された該抗体は、ウェスタンブロット分析において該MERS‐Spike組み換えタンパク質にも結合した(図22C)。総合的に、これらのデータは、該Spike DNAワクチンは、特異的抗体産生及び、該標的Spike抗原に特異的に結合した抗体を誘導したことを示した。
実施例15
抗MERS‐HCoV‐Spike血清はMERSウィルスに対する中和活性を実証した
該Spike‐WtまたはSpikeΔCDワクチンのいずれかで免疫化されたマウスの血清の中和活性を、分岐群A株ウィルスであるHCoV‐EMC/2012(Human Coronavirus Erasmus Medical Center/2012)でのウィルス中和分析で評価した。血清は、Spike‐WtまたはSpikeΔCD及び負の制御のpVax1のいずれかでワクチン接種したマウス(n=9/群)から採取した。図18C及び22Dに示すように、どちらのワクチンも、対照ベクター(pVax1)単独で免疫化したマウスからの血清力価より有意に高い中和抗体力価を誘導した(p=0.0018)。該抗体結合分析と同様、著しく違わないが、該欠損構築物は全長構築物よりも低い濃度の中和応答を誘導すると思われた。
現時点で入手可能な全長ウィルスの不足のために中和分析は制限されるので、上述した偽粒子中和分析を用いて該抗血清のMERS‐Spike偽ウィルス中和能を分析した。図22Eに示すように、MERS‐Spike‐Wtでワクチン接種したマウス(n=4)抗血清は、MERS‐Spike偽ウィルスによるベロ細胞の感染を、120〜960及びそれ以上に及び50%中和Abs力価で効果的に阻害した。さらに、上記血清を、異なる分岐群のMERS‐CoV感染に対する中和活性について、MERS偽ウィルスに基づいた阻害分析を用いて評価した(図24D参照)。図24Dは、MERS‐CoV感染に対するワクチン接種血清の中和抗体の検出を示している。つまり、3回目の免疫化の2週間後のサルの血清を、ワクチン接種した動物から採取し、ベロ細胞でのMERS‐CoV偽ウィルスに基づく阻害分析をMERSの低及び高投与量群について行った。偽ウィルスの侵入を接種の40時間後のルシフェラーゼ活性で定量化した。
これらの結果は、これら血清の中和抗体が、偽ウィルス阻害分析で分析されたように、より広い阻害を見せたことを示した。全体として、これらの結果は、野生型MERS‐HCoVを用いた中和分析から得られた結果と一致し、さらに、このワクチンで誘導された抗体反応の交差防御性を示した。
実施例16
MERS‐Spike DNAワクチン接種後のサルの末梢血での多官能性T細胞産生
MERSチャレンジに対するワクチン有効性も前臨床非ヒト霊長類モデルで評価した。本研究を下記表2に要約する。
3群(低、高、及び対照)の動物(1群当たり4匹のインド産アカゲザル)を実施例9に記載したようにMERS‐Spikeワクチンで免疫化した(図23A)。MERS‐SpikeワクチンがT細胞応答に与える影響を測定するため、ELISpot分析を用いて、MERS‐Spikeタンパク質の全長由来の重複ペプチドプールでの刺激に応答してIFN‐γを分泌するワクチン接種した動物の血液でのT細胞を列挙した。3回の免疫化の後、該ワクチン接種した動物の血液中に存在するMERS‐Spike特異的T細胞数及び低投与量群における総ワクチン応答は、600〜1,100SFU/100万PBMCであった一方、高投与量群は、1匹を除いて100〜1500SFU/100万PBMCを示し、ほとんどのワクチン接種した動物は陽性のIFN‐γ応答を有していた。結果は、積み重ねた群平均応答±標準誤差として示した(図23B及び23C)。これらのデータは、ワクチンを受けなかった動物(すなわちpVax1対照群)と比較して、該MERS‐Spikeワクチンは、多官能性の特異的T細胞応答を誘導したことを示した。
実施例17
液性免疫応答の検出
ワクチン接種した動物から、3回目の免疫化の2週間後に得た血清において、MERS‐spike特異的抗体が検出された。最初に、MERS‐Spikeタンパク質全長を用いて該MERS‐Spike特異的ELISAを行った。結合ELISAの結果を図24A、27A、及び27Bに示す。ワクチン接種前(0日目)のすべての血清はELISAではMERS‐Spike特異的抗体に対して陰性であった。MERS‐Spikeでの3回目の免疫化の後、低投与量及び高投与量群は高力価抗体が産生されたことを示した。10,000を超える終点MERS‐spike特異的抗体力価が、MERS‐Spikeタンパク質での低及び高投与量のワクチン免疫化サルのいずれにおいても観察された(図24B)。従って、該ワクチンを受けた動物は、該ワクチンを受けなかった動物(すなわちpVax1対照群)と異なり、MERS‐Spike抗原特異的液性免疫応答を有する。
実施例18
非ヒト霊長類(NHP)における交差中和抗体反応能力の増加
MERS‐HCoVのラボ適合ストックに対する中和抗体(Nab)もまた、前採血及び3回目の免疫化後の両方から測定した。サルはIM‐EPによって、総DNA500ugまたは2mgのいずれかで3回免疫を与えられ、生MERS‐EMC/2012分離株(分岐群A)に対するNabを高濃度で示した(図24C)。MERS‐CoVゲノムは、系統発生的に2つの分岐群、分岐群A及びBの集団に分類された。この交差分岐群中和活性を分析するため、Spikeタンパク質の複数の分岐群を発現し、すべての他のMERS‐CoV分岐群に対して中和活性を誘発した該MERS偽ウィルスで交差中和を行った(図24D)。このようにして、該コンセンサスMERS‐Spikeを発現するDNAでのワクチン接種は、MERS‐CoVに対するより高い抗体力価及びより耐久性のNab応答の開発につながった。同時に、これらの発見は、該MERS‐Spike DNAワクチン接種は、MERS‐Spikeタンパク質に結合するだけでなく機能的に活性でもあるポリクローナル抗体を作り出し、MERS中和抗体を誘発したことを示した。
実施例19
ワクチン接種後のMERSチャレンジ及び病理生物学
MERS‐CoV接種アカゲザルの臨床的観察を評価するために実験を設計した。
上記表2に示したように、NHPは10週目にMERSを鼻腔内(i.n.)に抗原投与され、12週目に分析された。この12週目の分析は、x線データ/病理学解析を含んでいた。
pVax1DNAベクターでワクチン接種した対照群は、チャレンジの5日後、肺葉全体を通して肉眼的病変及び下葉には重大な病変を呈した。対照群におけるこの全体的病変は、MERS感染に相応していた。表3に該動物の病変をまとめる。要約すれば、該MERS‐Spike DNAでワクチン接種した動物は、対照群の動物と比較して、肉眼的病変のない改良された臨床的指標を示し、従って、MERS‐Spike DNAワクチンは、MERS感染に対する防御をもたらしたことを示した。
表3:MERS‐CoVを接種されたアカゲザルの肺における1〜6dpiの放射線画像所見。画像作成及び臨床的観察を1、3、5、及び6日目に行った。
6.条項
1.核酸分子を含むワクチンであって、(a)前記核酸分子が、配列番号1に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含む、または、(b)前記核酸分子が、配列番号3に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含むワクチン。
2.前記核酸分子が、配列番号1に記載の核酸配列を含む、前項1に記載のワクチン。
3.前記核酸分子が、配列番号3に記載の核酸配列を含む、前項1に記載のワクチン。
4.前項1に記載のワクチンであって、さらに、(a)配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチド、または、(b)配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドを含む前記ワクチン。
5.前記核酸分子が発現ベクターを含む、前項1に記載のワクチン。
6.前記核酸分子が、ウィルス粒子に組み込まれる、前項1に記載のワクチン。
7.医薬的に許容される賦形剤をさらに含む、前項1に記載のワクチン。
8.アジュバントをさらに含む、前項1に記載のワクチン。
9.核酸分子を含むワクチンであって、(a)前記核酸分子が、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードする、または、(b)前記核酸分子が、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードする、ワクチン。
10.前記核酸分子が、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む前記ペプチドをコードする、前項9に記載のワクチン。
11.前記核酸分子が、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む前記ペプチドをコードする、前項9に記載のワクチン。
12.前項9に記載のワクチンであって、さらに、(a)配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチド、または、(b)配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドを含む前記ワクチン。
13.前記核酸分子が発現ベクターを含む、前項9に記載のワクチン。
14.前記核酸分子が、ウィルス粒子に組み込まれる、前項9に記載のワクチン。
15.医薬的に許容される賦形剤をさらに含む、前項9に記載のワクチン。
16.アジュバントをさらに含む、前項9に記載のワクチン。
17.配列番号1に記載の核酸配列を含む核酸分子。
18.配列番号3に記載の核酸配列を含む核酸分子。
19.配列番号2に記載のアミノ酸配列を含むペプチド。
20.配列番号4に記載のアミノ酸配列を含むペプチド。
21.抗原を含むワクチンであって、前記抗原が、配列番号1または配列番号3によってコードされる、ワクチン。
22.前記抗原が、配列番号1によってコードされる、前項21に記載のワクチン。
23.前記抗原が、配列番号3によってコードされる、前項21に記載のワクチン。
24.前記抗原が、配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、前項21に記載のワクチン。
25.前記抗原が、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、前項24に記載のワクチン。
26.前記抗原が、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、前項24に記載のワクチン。
27.ペプチドを含むワクチンであって、(a)前記ペプチドが、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含む、または、(b)前記ペプチドが、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含む、ワクチン。
28.前記ペプチドが、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、前項27に記載のワクチン。
29.前記ペプチドが、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、前項27に記載のワクチン。
30.中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する免疫応答の、それを必要とする患者における誘導方法であって、前記方法が、前記患者への前項1、9、21、または27に記載のワクチンの投与を含む方法。
31.投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、前項30に記載の方法。
32.中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)による感染からの防御方法を必要とする患者の防御方法であって、前記方法が、前記患者への前項1、9、21、または27に記載のワクチンの投与を含む方法。
33.投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、前項32に記載の方法。
34.中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する治療を必要とする患者の治療方法であって、前記方法が、前記患者への前項1、9、21、または27に記載のワクチンの投与を含むとともに、前記患者がそれによって1またはそれ以上のMERS‐CoV株に対して耐性になる方法。
35.投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、前項34に記載の方法。
前述の詳細な説明及び添付の実施例は例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物によってのみ規定されると理解される。
本開示の実施形態に対する各種変更及び修正は、当業者にとっては明らかである。かかる変更及び修正は、本発明の化学構造、置換基、誘導体、中間体、合成、組成、処方、または使用方法に関するそれらを制限なく含めて、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくなされてもよい。

Claims (35)

  1. 核酸分子を含む免疫原性組成物であって、
    (a)前記核酸分子が、配列番号1に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含む、または、
    (b)前記核酸分子が、配列番号3に記載の核酸配列の全長の少なくとも約90%相同の核酸配列を含む、免疫原性組成物。
  2. 前記核酸分子が、配列番号1に記載の核酸配列を含む、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  3. 前記核酸分子が、配列番号3に記載の核酸配列を含む、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  4. 請求項1に記載の免疫原性組成物であって、さらに、
    (a)配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチド、または、
    (b)配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドを含む、前記免疫原性組成物。
  5. 前記核酸分子が発現ベクターを含む、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  6. 前記核酸分子がウィルス粒子に組み込まれる、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  7. 医薬的に許容される賦形剤をさらに含む、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  8. アジュバントをさらに含む、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  9. 核酸分子を含む免疫原性組成物であって、
    (a)前記核酸分子が、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%
    相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードする、または、
    (b)前記核酸分子が、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%
    相同のアミノ酸配列を含むペプチドをコードする、免疫原性組成物。
  10. 前記核酸分子が、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む前記ペプチドをコードする、
    請求項9に記載の免疫原性組成物。
  11. 前記核酸分子が、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む前記ペプチドをコードする、
    請求項9に記載の免疫原性組成物。
  12. 請求項9に記載の免疫原性組成物であって、
    (a)配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチド、または、
    (b)配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%相同のアミノ酸配列を含むペプチドをさらに含む、前記免疫原性組成物。
  13. 前記核酸分子が発現ベクターを含む、請求項9に記載の免疫原性組成物。
  14. 前記核酸分子が、ウィルス粒子に組み込まれる、請求項9に記載の免疫原性組成物。
  15. 医薬的に許容される賦形剤をさらに含む、請求項9に記載の免疫原性組成物。
  16. アジュバントをさらに含む、請求項9に記載の免疫原性組成物。
  17. 配列番号1に記載の核酸配列を含む核酸分子。
  18. 配列番号3に記載の核酸配列を含む核酸分子。
  19. 配列番号2に記載のアミノ酸配列を含むペプチド。
  20. 配列番号4に記載のアミノ酸配列を含むペプチド。
  21. 抗原を含む免疫原性組成物であって、前記抗原が、配列番号1または配列番号3によってコードされる、免疫原性組成物。
  22. 前記抗原が、配列番号1によってコードされる、請求項21に記載の免疫原性組成物。
  23. 前記抗原が、配列番号3によってコードされる、請求項21に記載の免疫原性組成物。
  24. 前記抗原が、配列番号2または配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、請求項21に記載の免疫原性組成物。
  25. 前記抗原が、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、請求項24に記載の免疫原性組成物。
  26. 前記抗原が、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、請求項24に記載の免疫原性組成物。
  27. ペプチドを含む免疫原性組成物であって、
    (a)前記ペプチドが、配列番号2に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%
    相同のアミノ酸配列を含む、または、
    (b)前記ペプチドが、配列番号4に記載のアミノ酸配列の全長の少なくとも約90%
    相同のアミノ酸配列を含む、免疫原性組成物。
  28. 前記ペプチドが、配列番号2に記載のアミノ酸配列を含む、請求項27に記載の免疫原性組成物。
  29. 前記ペプチドが、配列番号4に記載のアミノ酸配列を含む、請求項27に記載の免疫原性組成物。
  30. 中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する免疫応答、それを必要とする患者において誘導するための、請求項1、9、21、または27に記載の免疫原性組成物であって、前記患者に投与される、免疫原性組成物
  31. 投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、請求項30に記載の免疫原性組成物
  32. 中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)による感染を、それを必要とする患者において防御するための、請求項1、9、21、または27に記載の免疫原性組成物であって、前記患者に投与される、免疫原性組成物
  33. 投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、請求項32に記載の免疫原性組成物
  34. 中東呼吸器症候群コロナウィルス(MERS‐CoV)に対する治療を必要とする患者治療するための、請求項1、9、21、または27に記載の免疫原性組成物であって、前記患者がそれによって1またはそれ以上のMERS‐CoV株に対して耐性になる、免疫原性組成物
  35. 投与が、電気穿孔および注入のうちの少なくとも1つを含む、請求項34に記載の免疫原性組成物
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