JP6443646B2 - Peg化リン脂質を担体とするポリペプチドワクチンミセル - Google Patents

Peg化リン脂質を担体とするポリペプチドワクチンミセル Download PDF

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Description

本発明は、医薬生物分野に属し、具体的には、PEG化リン脂質を担体とするポリペプチドワクチンミセル、並びにその調製方法および応用に関する。
ナノサイズ材料を担体として腫瘍治療性ワクチンを設計することは、腫瘍治療の新たな発想である。ナノサイズ材料担体でタンパク抗原を運ぶことで抗原の免疫原性を向上させうることが、従来の研究で示されている。この現象は、ナノサイズ材料の相対的に巨大な比表面積および複雑な構造に関連している可能性がある。同時に、ナノサイズ材料担体は、タンパク抗原に対してある程度の保護作用をもたらし、タンパク抗原が血液中のプロテアーゼおよび内系によって早急に分解されることを防ぎ、有利には、タンパク抗原に作用を発揮させる。また、タンパク抗原を運ぶナノサイズ材料担体は、抗原提示細胞(antigen present cells、APCs)、特に樹状細胞(Dendritic Cells、DCs)に取り込まれ、処理されることが容易である。これにより、DCsに大量のタンパク抗原を処理させ、提示させて、更なる有効な免疫反応を誘発させる。特定のナノサイズ材料で腫瘍特異性抗原および免疫アジュバントを取り込み、腫瘍治療性ワクチンを形成して、腫瘍患者に接種することで、患者の免疫システムを刺激し、腫瘍細胞を殺す免疫反応を発生させ、手術または放射線治療、化学治療の後に生体内に残存する腫瘍の病巣を減少させ、ひいては除去することが可能である。
これまで、ナノサイズ材料を担体とする腫瘍ワクチンを設計する様々な手法が出現しているが、いくつかの重大な技術的障害が存在する。ウィルス(viruses)、ウィルス様粒子(virus−like particles)またはウィロソーム(virosomes)を担体とする腫瘍ワクチン(1.Arlen PM,et al.A randomized phase II study ofdocetaxel alone or in combination with PANVAC−V(vaccinia)and PANVAC−F(fowlpox)in patients with metastatic breast cancer(NCI 05−C−0229).Clin Breast Cancer.2006;7:176-179.;2.Gulley JL,et al.Immunologic and prognostic factors associated with overall survival employing a poxviral−based PSA vaccine in metastatic castrate−resistant prostate cancer.Cancer Immunol Immunother.2009)は、使用の初期に生体を刺激し、免疫反応を発生させうるが、ウィルスのタンパク成分自体が、有効な抗原であり、同時に組成の上で支配的なものであるので、誘発される免疫反応は、主にウィルス担体自体の抗原に対するものであって、ウィルス担体に運ばれる腫瘍特異性抗原に対するものではなく、免疫反応の効率を低下させる。特に腫瘍特異性抗原の抗原性が比較的弱い場合、この影響はより明らかである。治療性ワクチンの免疫治療効果を向上させるために、通常は複数回の免疫の実行が必要であり、この場合、前回の免疫によりウィルス担体自体に対する免疫反応(主に抗体反応)が誘発され、続く免疫治療の効果を大幅に低下させることになる。また、通常のウィルス、例えば、アデノウイルス、ポックスウイルスなどを担体として設計されるワクチンは、患者の早期ウィルス感染によって発生しうる免疫保護により、ワクチンの免疫治療効果を顕著に低下させることがよくある。(Huang X,Yang Y.Innate immune recognition of viruses and viral vectors.Hum Gene Ther.2009;20:293-301.)。
リポソームを担体とするナノワクチンは、担体自体が免疫原性を有さず、腫瘍特異性抗原の免疫効率を効果的に向上させうる。しかし、リポソーム担体は、サイズおよび成分により、皮下接種を経た後に、その粒子が効果的に拡散して排出リンパ節に入ることが不可能であり、ワクチン成分の一部が接種した部位に長期間留まる。そのため、免疫により発生する腫瘍抗原特異性の細胞毒性リンパ細胞(Cytotoxic lymphocytes、CTLs)の大部分は、腫瘍成長部位ではなくワクチン接種部位に移動し、腫瘍の特異性に対する免疫反応を大幅に低下させる(Hailemichael Yなど、Persistent antigen at vaccination sites induces tumor−specific CD8+T cell sequestration,dysfunction and deletion.Nat Med.2013、19(4)、465−72.)。また、リポソームの調製における特徴により、得られる生成物は往々にして、均一性が劣り、粒子サイズの範囲がかなり大きく、かつ、バッチ間の再現性も通常レベルであり、品質管理の上で一定の難しさが存在する。
ミセル担体は、疎水ブロックと親水ブロックとを同時に含む両親媒性重合体分子が自己集合してなるナノ粒子である。ナノ粒子ミセルの集合は、重合体分子が、水溶液中で熱力学的に安定したシステムを自発形成することであり、このプロセスは、疎水断片の水溶液からの撤去および自発堆積重合が誘発する自由エネルギーの低下によって進む。低分子量の界面活性剤に比べて、両親媒性重合体の臨界ミセル濃度(critical micelle concentration、CMC)はさらに低い。これにより、重合体ミセルが溶液の希釈にさらに抗しうると同時に、疎水ブロックからなるミセルのコア構造は、緊密になり、生理環境において大量の体液に希釈された後に解離しにくく、安定性がより良好になる。両親媒性重合体分子の親水性ブロックには大体、ポリエチレングリコール(polyethylene glycol、PEG)が選択される。ポリエチレングリコールは、水溶性が良好であり、高い水和特性を備え、ミセル粒子のシェル領域がミセル粒子に十分な立体障害を提供できる。またそれは、生体適合性の良い、FDAに承認された広く使われている薬用添加剤である。両親媒性重合体分子の疎水ブロックの材料は、比較的豊富であり、ミセル担体の薬物充填効率および安定性を決める主な要因となる。化学構造の違いに基づいて、疎水ブロックにおける親油基は、ポリエステル(polyester)誘導体、ポリアミノ酸(poly(amino acid))誘導体、およびプルロニック類(Pluronics)という3種類に分別される。ポリエステル類のコアブロックでは、ポリ乳酸(poly(lactic acid)、PLA)、ポリカプロラクトン(poly(caprolactone)、PCL)およびポリグリコール酸(poly(glycolic acid))はいずれも、FDAに承認された優れた生体適合性を備える材料である。ポリアミノ酸類のコアブロックでは、ポリアスパラギン酸(poly(aspartic acid)、PAsp)、ポリグルタミン酸(poly(glutamic acid)、PGlu)、ポリ−L−リシン(poly(L−lysine)、PLys)、ポリヒスチジン(poly(histidine)、PHis)などの材料が広く使用されている。Pluronicsは、ポリエチレンオキシド − ポリプロピレンオキシド − ポリエチレンオキシドからなるトリブロックコポリマーであり、PEOm−PPOn−PEOmとも示されうる。
PEG化リン脂質は新規な両親媒性重合体分子である。その親水ブロックはポリエチレングリコールであり、疎水ブロックはリン脂質分子である。ポリエチレングリコール分子は、共有結合によってリン脂質分子における窒素含有塩基と結合する。現在、取り込み材料としてのPEG化リン脂質が、小分子の化学治療薬物を取り込むことに主に用いられる。そのメリットは、以下の通りである。1)疎水コアのリン脂質が難溶性薬物を取り込むことができ、薬物の溶解能力を大幅に向上させること。2)親水シェルポリエチレングリコールが、ミセル中の薬物分子を、外部から吸着または分解されることから保護することができ、薬物が細網内皮系に取り込まれないようにすることに役立ちうると共に、薬物の循環時間を延長すること。3)薬物の放出を制御し、薬物の体内分布を最適化させることで、より良好な(免疫反応を誘発しえない)治療効果を実現すること。しかし、PEG化リン脂質ミセルによるタンパク質またはポリペプチドの取り込みに関する研究は極めて少なく、PEG化リン脂質で調製されるミセルを担体システムとする腫瘍治療性ワクチンの開発に関する研究は、国内外いずれにおいても報告されていない。
モノホスホリルリピドA(Monophosphoryl Lipid A、MPLA)は、比較的一般的な免疫アジュバント(構造を図9に示す)であり、サルモネラR595に由来するリポ多糖(lipopolysaccharide、LPS)を化学修飾することで得られる、新規な免疫アジュバントである。LPSに比べてMPLAは、免疫刺激能力は基本的にそのままであるが、エンドトキシンの毒性が大幅に低下するので、より安全かつ有効な免疫アジュバントとなり、また、臨床に移行する免疫アジュバントとして米国FDAに承認されている。LPSが作用を発揮する分子メカニズムと同様にMPLAも、Toll様受容体(Toll−like receptor、TLR)4と相互作用することで、その下流の天然免疫に関連するシグナル伝達経路を活性化させ、天然免疫反応を活性化させ、インターフェロンγおよび腫瘍壊死因子αの発現を促進する。それと同時に、樹状細胞を活性化させることで、後天性免疫反応をさらに活性化させる。
本発明は、腫瘍を予防および治療することができるポリペプチドワクチンミセルに関する。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルは、PEG化リン脂質(PEG−PE)と抗原ポリペプチドとが自己集合してなり、前記PEG化リン脂質は、ポリエチレングリコール(親水ブロック)が、共有結合によりリン脂質分子(疎水ブロック)の窒素含有塩基と結合して形成される化合物である。
本発明に記載のPEG化リン脂質分子におけるポリエチレングリコール親水ブロックは、分子量が500〜10000のPEG分子であり、好ましくはPEGが1500〜3000、最も好ましくはPEGが2000である。
本発明に記載のワクチンミセルの粒子径は10〜100nm、好ましくは10〜50nm、最も好ましくは20nmである。
本発明に記載の抗原ポリペプチドは、長さが5〜100個のアミノ酸からなるポリペプチド、好ましくは10〜50個のアミノ酸からなるポリペプチド、より好ましくは20〜30個のアミノ酸からなるポリペプチド、最も好ましくはE7ポリペプチドまたはOT−1ポリペプチドである。
前記抗原ポリペプチドは、HPV16 E7、HPV16 E6、HPV18 E7、HPV18 E6、MUC−1、PSA、HBV−ProS、HBV表面抗原などに由来する腫瘍関連抗原ポリペプチド、または、HIV、HCV(C型肝炎)、Fluなどのウィルスに由来する特異抗原である
本発明に記載のE7抗原ポリペプチドは、ヒトパピローマウイルス16型(HPV16)の腫瘍関連抗原であり、N末端に1つのパルミチン酸分子が連結され、そのE743 62配列は、パルミチン酸−GQAEPDRAHYNIVTFCCKCDである。
本発明に記載のOT−1ポリペプチドは、オボアルブミン(OVA)に由来する17個のアミノ酸からなるポリペプチドであり、H−2Kb型マウスの特異性CTLにOVAタンパクのエピトープ(OVA257−264)を含む。アミノ酸配列構造は、パルミチン酸−EQLESIINFEKLTEWKDである。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルは、生体免疫機能を調節する免疫アジュバントも含んでよく、前記免疫アジュバントは、フロイントアジュバント、水酸化アルミニウムアジュバント、モノホスホリルリピドAアジュバントを含み、好ましくはモノホスホリルリピドA(MPLA)アジュバントである。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルにおいて、PEG化リン脂質重合体分子、抗原ポリペプチド、免疫アジュバントの用量モル比率の範囲は720:4〜160:3〜80であり、最も好ましいモル比は180:4:3である。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセル製剤は、溶液形式または凍結乾燥形式である。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法は、以下の通りである。
(1)PEG−PE担体分子、抗原ポリペプチド分子、アジュバント分子を揮発性有機溶媒に溶解して、担体分子溶液、抗原ポリペプチド溶液、アジュバント溶液を調製する。
(2)一定の割合で、ステップ(1)で得られる担体分子溶液、抗原ポリペプチド溶液、アジュバント溶液を均一に混合する。
(3)ステップ(2)で得られる混合溶液中のすべての有機溶媒を除去し、担体分子、抗原ポリペプチド分子およびアジュバント分子に、均一に分布した混合脂質膜を形成させる。
(4)ステップ(3)で得られる混合脂質膜を、一定量の脱イオン水または生理食塩水で溶解し、インキュベーション条件下で脂質膜を均一に水和させた後に室温で一定時間静置して、ワクチンミセル溶液を得る。
(5)ステップ(4)で得られるワクチンミセル溶液を、0.22mの濾過膜でろ過除菌する。
(6)必要に応じて、ステップ(5)で得られるワクチンミセル溶液に一定量の凍結乾燥保護剤を添加した後、ワクチンミセル溶液を凍結乾燥して、ワクチンミセル凍結乾燥粉末を調製する。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法のステップ(1)に記載されている揮発性有機溶媒は、メタノール、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸エチル、エタノール、アセトン、氷酢酸などであるか、またはそれらの混合物である。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法のステップ(3)に記載されている有機溶媒を除去する方法は、好ましくは、減圧水浴及び加熱回転蒸発である。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法のステップ(4)に記載されているインキュベーション条件は、好ましくは、55℃で30分間の水浴インキュベーションである。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法のステップ(6)に記載されている凍結乾燥保護剤は、好ましくは、濃度が0.05g/mlであるマンニトール、ラクトース、デキストランなどである。
本発明はさらに、腫瘍を治療する薬物における前記ポリペプチドワクチンミセル製剤の応用に関し、前記腫瘍が非固体腫瘍および固体腫瘍を含み、前記応用は、具体的には、皮下注射または静脈注射の方式で、一定の投与量の前記ポリペプチドワクチンミセル製剤を患者に投与する。
本発明はさらに、腫瘍の予防における前記ポリペプチドワクチンミセル製剤の応用に関し、前記腫瘍が非固体腫瘍および固体腫瘍を含み、前記応用は、具体的には、皮下、筋肉、粘膜注射または静脈注射の方式で、一定の投与量の前記ポリペプチドワクチンミセル製剤を患者に投与することである。
本発明はさらに、抗腫瘍ワクチン製品に関し、前記ワクチン製品は、前記ポリペプチドワクチンミセルと薬学的に許容しうる添加剤とからなる。
本発明はさらに、腫瘍を治療するか、或いは腫瘍を予防する薬物の調製における、前記ポリペプチドワクチンミセルの応用に関し、前記腫瘍が非固体腫瘍および固体腫瘍を含む。
本発明はさらに、前記ポリペプチドワクチンミセルと他の抗腫瘍薬物との複合治療、具体的には、ポリペプチドワクチンミセルと、化学治療薬物、モノクローナル抗体薬、サイトカイン薬およびケモカイン薬物などを含む、他の抗腫瘍薬物との複合使用を行う、方法に関する。
本発明は、新規なポリペプチドワクチンミセルと、抗腫瘍治療において有効な一または複数の別の薬物との複合使用を提供することにより、治療の相乗効果を発現させ、生存率および治癒率を顕著に向上させる。
これに基づいて、本発明は、ポリペプチドワクチンミセルと、抗癌治療において有効な抗癌治療薬物(アルキル化剤、ヌクレオチドアナログ、代謝拮抗剤、抗腫瘍抗生物質、トポイソメラーゼI阻害剤、トポイソメラーゼII阻害剤、抗有糸分裂薬、白金誘導体薬、サイトカイン薬、モノクローナル抗体薬を含むがそれらに限定されない)とを複合的に投与する、複合製剤の構想を提供する。
本発明に記載のポリペプチドワクチンミセルと他の抗癌治療薬物とは、同時に、分けて、或いは順番に投与可能であり、具体的なスキームは、実験/臨床結果に基づいて決定する必要がある。従って、本発明のもう1つの目的は、抗癌治療において、ポリペプチドワクチンミセルと、抗癌治療において有効な抗癌治療薬物とを含む前記複合製剤を、同時に、分けて、或いは順番に使用することである。例えば、実施例11では、腫瘍治療性ワクチンミセルが、シスプラチンの治療の後に投与される。実施例12では、腫瘍治療性ワクチンミセルとPD−L1抗体とが同時に投与される。
好ましい一実施形態において、本発明に記載の複合製剤における抗癌治療薬物は、好ましくは白金誘導体、特に好ましくはシスプラチンである。
前記複合製剤におけるポリペプチドワクチンミセルは、好ましくは、MPLAおよびHPV16E7抗原ポリペプチドを含有するポリペプチドワクチンミセルである。
前記複合製剤は、最も好ましくは、MPLAおよびHPV16E7抗原ポリペプチドを含有するポリペプチドワクチンミセルと、抗癌治療薬物としてのシスプラチンとの複合製剤である。
上記のように、本発明による複合製剤は、癌症の治療に用いられうる。前記最も好ましい実施形態では、本発明の複合製剤が、HPV16感染に起因する子宮頸がんの治療に用いられる。
本発明による複合製剤の成分は、医学的に許容しうる任意の方式で投与されうる。これらの方式は、経口、非経口のもの、または局所治療法(例えば植え込み)を含む。経口は、錠剤、カプセル、懸濁液、エマルション、粉末剤、シロップなどを含む適当な経口形式で、複合製剤成分を投与することを含む。非経口投与は、皮下注射、静脈注射または筋肉注射で複合製剤成分を投与することを含む。
注射剤が好ましい投与手段であり、これにより、投与時間および投与量レベルを最大限に制御しうる。
本発明の複合製剤の好ましい投与方法および順序は、特定の薬物製剤、特定の癌症、治療される特定の病態の重篤程度、および治療される特定の患者の具体的状況に応じて変化しうる。当業者は、本発明による複合製剤の投与量の範囲を、患者の具体的状況に応じて決定できる。従って、投与量スキームは、特定の患者の条件、反応および関連治療に応じて、任意の通常の治療方式に用いられてよく、さらに、病態の変化および/または他の臨床事情に応じて調整される必要がある。
本発明に記載の子宮頸がんの治療に用いられる最も好ましい複合製剤において、前記複合製剤の調製に用いられる薬学的に許容しうる担体または賦形剤の技術は、当技術分野では既知である。例えば、前記賦形剤は通常、薬学的に許容しうる塩、緩衝剤、保存剤および/または適合しうる担体、またはそれらの組み合わせなどを含みうる。前記薬学的に許容しうる担体とは、ヒトを含む哺乳類への投与に適する、一または複数の適合しうる固体または液体の充填剤、希釈剤またはカプセルの物質を示す。
前記非経口投与に適する薬物の組み合わせは、無菌形態で調合され、前記無菌組成物は、非毒性であり非経口的に許容されうる希釈剤または溶媒に溶解された、無菌の溶液または懸濁液でありうる。前記複合製剤では、活性成分の含有量が、投与手段および賦形剤などのような多くの要因により、大きく変化しうる。
例えば、前記複合製剤は、投与量が250μgから2.5mgまでの前記腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセル製剤と、1mgから1,000mgまでの白金類誘導体、例えばシスプラチンとを含みうる。
本発明の別の一態様は、癌症に罹患したヒトを含む哺乳類を治療する、治療方法を提供するものである。前記方法は、前記哺乳類に対して、上記の前記ポリペプチドワクチンミセルと、相乗抗癌効果を発生させる、有効投与量の、アルキル化剤(シクロホスファミド、カルムスチンなど)、ヌクレオチドアナログ(メトトレキサート、フルオロウラシルなど)、代謝拮抗剤(ヒドロキシウレア、ユーエフティなど)、抗腫瘍抗生物質(アドリアマイシン、マイトマイシンなど)、トポイソメラーゼI阻害剤(ヒドロキシカンプトテシン、トポテカンなど)、トポイソメラーゼII阻害剤(エトポシド、テニポシドなど)、抗有糸分裂薬(パクリタキセル、ビノレルビンなど)、白金誘導体薬(シスプラチン、カルボプラチンなど)、サイトカイン薬(IL−2、IFNγなど)、モノクローナル抗体薬(Her2モノクローナル抗体、PD−L1モノクローナル抗体など)等の薬物から選択される少なくとも1つの別の薬物とを含有する、複合製剤を投与することを含む。
本発明は特に、子宮頸がんを治療する治療方法を提供する。
本明細書で使用される「相乗抗癌効果」という用語は、有効投与量の前記腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルと、ヒトを含む哺乳類において相乗抗癌効果を発生させる、有効量の、アルキル化剤(シクロホスファミド、カルムスチンなど)、ヌクレオチドアナログ(メトトレキサート、フルオロウラシルなど)、代謝拮抗剤(ヒドロキシウレア、ユーエフティなど)、抗腫瘍抗生物質(アドリアマイシン、マイトマイシンなど)、トポイソメラーゼI阻害剤(ヒドロキシカンプトテシン、トポテカンなど)、トポイソメラーゼII阻害剤(エトポシド、テニポシドなど)、抗有糸分裂薬(パクリタキセル、ビノレルビンなど)、白金誘導体薬(シスプラチン、カルボプラチンなど)、サイトカイン薬(IL−2、IFNγなど)、モノクローナル抗体薬(Her2モノクローナル抗体、PD−L1モノクローナル抗体など)等の薬物のうちの少なくとも1つである別の薬物との複合製剤を投与して、腫瘍の成長を抑制するか、腫瘍組織を減少させるか、或いは腫瘍を完全に消失させる効果を示す。
本明細書で用いられる「投与する」または「投与」という用語は、上記のように定義される非経口および/または経口の、および/または局所領域への投与を示す。本発明の方法において、腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルは、アルキル化剤(シクロホスファミド、カルムスチンなど)、ヌクレオチドアナログ(メトトレキサート、フルオロウラシルなど)、代謝拮抗剤(ヒドロキシウレア、ユーエフティなど)、抗腫瘍抗生物質(アドリアマイシン、マイトマイシンなど)、トポイソメラーゼI阻害剤(ヒドロキシカンプトテシン、トポテカンなど)、トポイソメラーゼII阻害剤(エトポシド、テニポシドなど)、抗有糸分裂薬(パクリタキセル、ビノレルビンなど)、白金誘導体薬(シスプラチン、カルボプラチンなど)、サイトカイン薬(IL−2、IFNγなど)、モノクローナル抗体薬(Her2モノクローナル抗体、PD−L1モノクローナル抗体など)等の抗癌薬物から選択される少なくとも1つの別の薬物と同時に投与されうるか、或いは、それらの薬物は、任意の順序で投与されうる。実際の好ましい方法および投与順序は、特に前記腫瘍治療性ワクチンミセル製剤が使用される場合には使用されるアルキル化剤、ヌクレオチドアナログ、代謝拮抗剤、抗腫瘍抗生物質、トポイソメラーゼI阻害剤、トポイソメラーゼII阻害剤、抗有糸分裂薬、白金誘導体薬、サイトカイン薬、モノクローナル抗体薬の特定製剤、治療される特定の腫瘍の種類、および治療される特定の主体に応じて、変化しうる。
本発明に記載の抗癌治療は、ヒトを含む哺乳類の、例えば、子宮頸がん、乳癌、卵巣癌、前立腺癌、肺癌、大腸癌、腎臓癌、胃癌、膵臓癌、肝臓癌、頭頸部癌、メラノーマ、白血病、および中枢神経系の腫瘍の治療に適しており、特に子宮頸がんおよび頭頸部癌の治療に適合する。
本発明に記載の腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルと、抗癌治療において有効な、アルキル化剤、ヌクレオチドアナログ、代謝拮抗剤、抗腫瘍抗生物質、トポイソメラーゼI阻害剤、トポイソメラーゼII阻害剤、抗有糸分裂薬、白金誘導体薬、サイトカイン薬、モノクローナル抗体薬などの薬物のうちの少なくとも1つとの複合投与の効果は、明らかに増加する(相乗効果)が、それとともに毒性が増加することはない。
E7ワクチンミセルの透過型電子顕微鏡写真を示す。 E7ワクチンミセルの動的光散乱粒子径分析を示す。 リポソームに充填されたE7ワクチンに比べて、E7ワクチンミセルが効率的かつ迅速に皮下で拡散しうることを示す。 ワクチンミセルがリンパ節における樹状細胞およびマクロファージ細胞に効率的に貪食されうることを示す。 リポソームナノ粒子に比べて、ワクチンミセルが効率的にマクロファージ細胞を刺激し、炎症性サイトカインを分泌させうることを示す。 ワクチンミセルが効率的に樹状細胞を刺激して、成熟させ、活性化させうることを示す。 E7ワクチンミセルが腫瘍特異性抗原に対するCTL反応を効果的に発生させうることを示す。 E7ワクチンミセルが効果的に、腫瘍の成長速度を低下させ、腫瘍チャレンジマウスの生存期間を延長させうることを示す。 E7ワクチンミセルが腫瘍切除手術後の腫瘍再発を完全に予防しうることを示す。 MPLA分子構造を示す。 E7ワクチンミセルと化学治療薬物とを複合使用して腫瘍を治療することにより、腫瘍治癒率が明らかに向上することを示す。 E7ワクチンミセルと治療性抗体抗PD−L1とを複合使用して腫瘍を治療することにより、治療効果が明らかに向上することを示す。
実施例1 E7ワクチンミセルの調製
E7抗原ポリペプチドは、ヒトパピローマウイルス16型(HPV16)に由来する腫瘍関連抗原であり、そのN末端に1つのパルミチン酸分子が連結されており、即ち、E7−20ポリペプチドである。
E743 62配列: パルミチン酸−GQAEPDRAHYNIVTFCCKCDである。
ストック溶液の調合
(1)各チューブに1mgずつ分配されたE7−20に無水メタノール1mLを添加し、濃度が1mg/mLであるE7−20ストック溶液を調合する。
(2)メタノールとクロロホルムを1:2で混合した溶液にMPLA粉末を溶解させ、濃度が1mg/mLであるMPLAストック溶液を調合する。
(3)PEG−PE粉末30mgを秤量し、クロロホルム3mLに添加して溶解させ、10mg/mLであるPEG−PEストック溶液を調合する。
1.ワクチンミセル溶液の調製 表1の配合に従いワクチンミセル10mLを調製する。
ステップ(1) PEG−PEストック溶液5mL を回転蒸発ボトルに取り、MPLAストック溶液400μL および E7−20ストック溶液1mLを精確に秤量して回転蒸発ボトルに添加し、やさしく振ってPEG−PE溶液と均一に混合する。
ステップ(2) 水浴加温条件下で真空回転蒸発機により有機溶媒を除去する(回転速度90回転/分、水温40℃)。有機溶媒の除去後、PEG−PEおよびMPLA、E7−20に、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。
ステップ(3) 脱イオン水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明なE7ワクチンミセル溶液を得る。
ステップ(4) 室温で2時間静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく(少なくとも2週間保存可能)。
2.ワクチンミセル凍結乾燥粉末の調製 配合およびステップ(1)〜(3)は同上である。
ステップ(4) 室温で2時間放置した後、マンニトール0.5gを精確に秤量し、凍結乾燥されるサンプル10mLに添加する。完全に溶解した後、0.22μm濾過膜でろ過してから、無菌アンプルに各アンプル1mLになるように分配して、−80℃で一晩置いて事前凍結する。
ステップ(5) サンプルを36時間真空冷凍結乾燥して(真空度0.1mbar)、凍結乾燥製剤を得る。
実施例2 脂肪酸化E7/OT−1抗原ミセルの封入率の測定
ローダミン蛍光修飾を備える脂肪酸化E7抗原ポリペプチドおよびOT−1抗原ポリペプチド(パルミチン酸 −EQLESIINFEKLTEWKD)を合成する。遊離脂肪酸化抗原ポリペプチドは、水に溶解しえないので懸濁液を形成し、脂肪酸化抗原ポリペプチドがPEG−PEミセルに充填された後に安定した溶液となる。これにより、遊離した抗原ポリペプチドとミセルに充填された 抗原ポリペプチドとの単離が行われ、次いで、溶液中のミセルに充填された抗原ポリペプチドの含有量の変化に基づいて、有効な抗原ポリペプチド封入率(封入率=取り込まれた抗原の量/抗原の総量×100%)を算出して得る。
表2および表3における配合割合に従って、異なる割合のポリペプチドを含むミセルを調製する。調製の工程および方法は、実施例1に記載のワクチンミセル溶液を調製するステップ方法と同じである。調製して得た異なる割合のワクチンミセル溶液を14,000gで30分間高速遠心分離することで、非溶解状態の遊離した抗原ポリペプチドと、溶液中のミセルに取り込まれた抗原とを単離させる。ポリペプチドによって標識されたローダミン蛍光の、最大励起波長が535nmであり、最大発光波長が590nmである。蛍光分光光度法により溶液中の抗原含有量を検出し、次いで公式に基づいて、有効な抗原ポリペプチド封入率を算出して得る(その結果を表2、表3の第3行に示す)。PEG−PEと脂肪酸修飾ポリペプチドとの質量割合が10:1以上である場合には、封入率は約100%であることが分かる。
実施例3 ポリペプチドワクチンミセルの物理特性評価
1、透過型電子顕微鏡によるE7ワクチンミセルの様態観察
実施例1で調製されるE7ワクチンミセル溶液を脱イオン水で希釈して、PEG−PEの濃度を0.1mg/mLまで希釈する。10μLのサンプル溶液を取って、グロー放電で親水和処理された、炭素膜でコーティングされた銅メッシュの上に滴下する。30秒吸着させた後、濾紙でサンプル溶液を吸収し、10μLの酢酸ウラニル(濃度が2%(w/v)である)を滴加して、30秒染色させる。濾紙で染色液を吸収し、透過型電子顕微鏡(Tectai 20)でネガティブ染色されたミセルの様態を観察する。その結果を図1に示しており、透過型電子顕微鏡で観察されたワクチンミセルは、均一で球状のナノ粒子である。
2、動的光散乱法でのE7ワクチンミセルの粒子径分析
実施例1で調製されるE7ワクチンミセル溶液を脱イオン水で希釈して、PEG−PEの濃度を1mg/mLまで希釈する。サンプルを均一に混合した後、2時間静置する。サンプル20μLを取って、脱イオン水で4回以上洗浄した石英キュベットに、気泡を発生させずに添加する。キュベットの透光部をレンズクリーニングペーパーで拭いて清潔にし、動的光散乱機(271−DPN)のサンプルプールに入れて、25℃の設定温度まで予熱する。設定された方法の各検出時間は10秒であり、10回の検出が1グループである。その結果を図2に示しており、動的光散乱分析は、ミセルの粒子径分布が10nmから20nmまでであることを示している。
実施例4、接種後の皮下拡散挙動の分析
1、サンプルの調製:
(1)ローダミンE7溶液の調製
10mg/mLの、ローダミンに標識された脂肪酸化E7ポリペプチド(配列:パルミチン酸−GQAEPDRAHYNIVTFCCKCD/ローダミンはアミノ酸Kに標識/吉爾生化有限会社にて合成)のDMSOストック溶液20μLを取り、1mLになるように無菌水で定容し、濃度が0.2mg/mLである蛍光ポリペプチド溶液を得る。
(2)ローダミンE7ミセルの調製
PEG−PE粉末10mgを秤量し、試験管内でクロロホルム1mLに溶解させる。ローダミンに標識された脂肪酸化E7ポリペプチドのメタノール溶液(1mg/mL)0.2mLをミセル中に取り、実施例1の方法に従って、やさしく振って均一に混合する。窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させ、真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。無菌生理食塩水1mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させて、薄紫色で均一かつ透明な溶液を得る。ここで、蛍光ポリペプチド濃度は0.2mg/mLである。室温で2時間静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
(3)リポソームローダミンE7の調製
DPPC7mg、コレステロール3mgをそれぞれ取り、それぞれをクロロホルムに溶解させた後、試験管で混合する。ローダミンに標識された脂肪酸化E7ポリペプチドのメタノール溶液(1mg/mL)0.2mLを取り、窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させ、真空乾燥装置に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加し、水和させ、53℃の温水浴で30分間を置き、その間に1分間超音波処理する。その後、Mini−Extruder(Avanti)押出装置で、孔径0.4μmのポリカーボネート濾過膜を通して少なくとも11回ろ過押出を行い、粒子径約400nmのリポソームを最終的に得る。ここで、蛍光ポリペプチド濃度は0.2mg/mLである。
2、実験の組分けおよび結果
ヌードマウス9匹を、各群3匹、3群に分ける。前記複数種の製剤のサンプル100μLを、ヌードマウス肩の同じ位置にそれぞれ皮下注射する。注射の0、1、3、6、24時間後と、4日、6日、7日後に、生体撮像でマウス体内の蛍光製剤の拡散状況を観察する。
その結果を図3に示しており、下記のことが分かる。
(1)脂肪酸化E7抗原が水溶液中に凝集形式で存在しているので、注射部位における皮下の局所的な滞留現象が明らかである。
(2)抗原ポリペプチドワクチンミセルは、皮下での拡散速度が速く、拡散の範囲がかなり広い。
(3)抗原ポリペプチドワクチンリポソームは、抗原ポリペプチドワクチンミセルに比べて、皮下局所でのリポソームの滞留時間が長く、拡散しにくい。
以上より、ミセルが、皮下投与する製剤形式により適合していることが説明される。
実施例5 排出リンパ節の分布
1、サンプルの調製:
(1)FITCに標識されたPEG−PEミセルの調製:
PEG−PE粉末10mgを秤量し、試験管内でクロロホルム1mLに溶解させる。FITC−PEG−PE(FITCに標識されたPEG−PE)のクロロホルムストック溶液(1mg/mL)0.6mLを、ミセル中のFITC−PEG−PE分子のPEG−PE分子全体に対するモル比が5%になるように取る。実施例1の方法に従い、やさしく振って均一に混合し、窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、明るい黄色の均一かつ透明な溶液を得る。室温で2時間静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
(2)ローダミンに標識されたリポソームの調製:
DPPC7mg、コレステロール3mgをそれぞれ取り、それぞれをクロロホルムに溶解させた後、試験管で混合する。ローダミン−PE(ローダミンに標識されたPE分子)のクロロホルムストック溶液(2mg/mL)50μLを、Rho−PEの脂質分子全体に対する質量割合が1%になるように取る。窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させ、真空乾燥装置に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加して水和させ、55℃の温水浴で30分間置き、その間に1分間超音波処理する。その後、Mini−Extruder(Avanti)押出装置で、孔径がそれぞれ0.4μm、0.1μmのポリカーボネート濾過膜を通して、少なくとも11回ろ過押出を行い、粒子径が約100nmである単層リポソームを最終的に得る。
2.試験方法
雌のC57BL/6マウス27匹を、各群9匹、3群に分け、それぞれの両肩にFITCワクチンミセルおよびローダミンリポソームワクチンそれぞれ50μLを皮下注射する。ブランク対照としては生理食塩水を注射する。注射の1、2、3日後に、各群からそれぞれ3匹のマウスを取り、両腋窩の排出リンパ節を1.5mLのEPチューブ内に分離する。眼科用ストレートはさみでリンパ節を細かく切断した後、チューブごとに消化液(7.5ml RMPI1640培地、2%ウシ胎児血清、0.5mg/mlコラゲナーゼIV、40U/mlデオキシリボヌクレアーゼI、10mM HEPES)200μLを添加し、37℃で30分間の消化の後に、各チューブに完全培地4mLを添加して中和する。70μmのスクリーンクロス、および500gで5分間の遠心分離を経て細胞が回収され、FACS緩衝剤で5×10細胞/mLに再懸濁される。細胞懸濁液を、明細書の割合に従ってCD11c−APC抗体に添加し、4℃で30分間インキュベートする。FACS緩衝剤で2回洗浄して、フローサイトメトリー分離技術により、蛍光陽性のリンパ節のDC細胞の割合を分析する。
結果および結論:リポソームに比べてミセルは、リンパ節の樹状細胞により多く貪食されうる。また、接種の2日後にリンパ節内のミセルを貪食する樹状細胞の割合が最大に達しており、リポソームよりもミセルの方が、リンパ節の樹状細胞を標的として作用すること(図4)を示している。
実施例6 MPLAミセルのインビトロでのマクロファージ細胞刺激の実験
サンプルの調製:
(1)実施例1に記載の方法よるE7ワクチンミセル溶液の調製:PEG−PEストック溶液1mL を試験管内に取る。MPLAストック溶液100μLおよびE7−20ストック溶液200μLを精確に秤量して試験管に添加し、やさしく振ってPEG−PE溶液と均一に混合する。窒素でブロードライして有機溶媒を除去した後、PEG−PEおよびMPLA、E7−20に、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明な溶液を得る。ここで、MPLA濃度は100μg/mLである。
(2)(1)と同じ方法によるMPLAミセル溶液の調製:PEG−PE粉末10mgを取り、それぞれクロロホルムに溶解させた後に試験管で混合する。MPLAストック溶液100μLを別途取り、当該試験管の中に添加して、均一に混合した後、窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去し、生理食塩水4mLを添加して水和させ、53℃の温水浴で30分間置く。
(3)(1)と同じ濃度のMPLA対照:MPLAストック溶液100μLを試験管に取り、窒素で有機溶媒をブロードライする。真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加して水和させ、53℃の温水浴で30分間置き、その間に5〜10分間超音波処理することで、100μg/mLであるMPLA懸濁液が調製される。
(4)フィルム水和法および押出法でMPLAリポソームを調製する調製方法:DPPC7mg、コレステロール3mgをそれぞれ取り、それぞれをクロロホルムに溶解させた後、試験管で混合する。また、MPLAストック溶液100μL を取り、当該試験管に添加して均一に混合した後、窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加して水和させ、55℃の温水浴で30分間置き、その間に1分間超音波処理して、脂質膜を溶解させる。その後、Mini−Extruder(Avanti)押出法で、孔径がそれぞれ0.4μm、0.1μmのポリカーボネート濾過膜を通して少なくとも11回ろ過し、約100nmの単層リポソームを最終的に得る。
(5)脂質含有量が(4)と同じ空のリポソームの調製方法:DPPC7mg、コレステロール3mgをそれぞれ取り、ぞれぞれをクロロホルムに溶解させた後、試験管で混合する。窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させ、真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水1mLを添加して水和させ、55℃の温水浴で30分間置き、その間に1分間超音波処理して、脂質膜を脱離させる。その後、Mini−Extruder(Avanti)押出機で、孔径がそれぞれ0.4μm、0.1μmのポリカーボネート濾過膜を通して少なくとも11回ろ過し、約100nmの単層リポソームを最終的に得る。
マウス単球マクロファージ細胞系RAW264.7(中国科学院細胞バンクから購入)を、高品質のウシ胎児血清10%を含むDMEM培地を用いて、二酸化炭素5%、温度37℃の培養条件で培養する。細胞を、細胞数が3×10/mL、ウェルごとの培地が1mLになるように、12ウェルプレートに接種し、プレートに一晩付着させた後に処理を行う。
処理方式(1):生理食塩水をブランク対照とし、MPLA、ワクチンミセル、MPLAミセルを実験群とする。各実験群におけるMPLAの最終作用濃度は100ng/mLである。各対照群における担体量または溶媒量は、対応する実験群に一致する。細胞を2時間処理した後に培地上清を回収し、ELISAにより、培地上清中の、細胞外に分泌された細胞TNF−αおよび他のサイトカインの濃度を検出する。その結果を図5Aに示す。
処理方式(2):生理食塩水をブランク対照とし、空のミセルおよび空のリポソームを担体対照群とし、MPLA、MPLAミセル、MPLAリポソームを実験群とする。各実験群におけるMPLAの最終作用濃度は100ng/mLである。各対照群における担体量または溶媒量は、対応する実験群に一致する。細胞を3時間処理した後、培地上清を回収し、ELISAにより、培地上清中の、細胞外に分泌された細胞TNF−αおよび他のサイトカインの濃度を検出する。その結果を図5Bに示す。
結果および結論:MPLAはTLR4受容体のリガンドであり、炎症性サイトカインTNF−αの分泌量は、マクロファージ細胞がMPLAに活性化される度合いを反映している。MPLAミセルとワクチンミセルとは、ほぼ同一の細胞活性化能力を備え(図5A)、MPLAに比べて、より高度にマクロファージ細胞を活性化させうるが、リポソームは、MPLAの刺激作用を向上させえない。MPLAミセルは、MPLAのアジュバントがマクロファージ細胞を活性化させる効率を向上させた(図5B)。
実施例7 ポリペプチドワクチンミセルのインビトロでの樹状細胞刺激実験
骨髓誘導樹状細胞(BMDC)を得る方法:6〜8週齢の雌のC57BL/6マウス1匹から、大腿骨、脛骨の骨髓を無菌PBSに取り、吹き付けた細胞懸濁液を70μmスクリーンクロスに通してろ過する。赤血球を解離させ、PBSで1〜2回洗浄した後、細胞を、細胞数がシャーレあたり2×10/10mLになるように、100mm(または90mm)シャーレに播種する。培地成分は、RPMI−1640、10%FBS、ペニシリン100U/ml、ストレプトマイシン100μg/ml、2mM L−グルタミン、50μMβ−メルカプトエタノール、rmGM−CSF(組み換えマウス顆粒球マクロファージコロニー刺激因子)200U/mLであり、培養条件は、二酸化炭素5%、温度37℃である。3日目に培地10mLを補充し、6日目に10mLを交換する。8日間の誘導を経てから全ての浮遊細胞を回収し、フローサイトメトリー分離技術により分析し鑑別する。CD11c(樹状細胞表面マーカー分子)をDC細胞マーカーとし、DC細胞の純度は90%以上である。
実施例6のサンプル調製方法に従い、PEG−PEが空のミセル、MPLA懸濁液、MPLAミセル、ワクチンミセル溶液を調製する。ここで、MPLA濃度はいずれも100μg/mLである。8日間培養された骨髓誘導樹状細胞を回収し、細胞数が5×10/mL、1ウェルごとの培地の総量が1mLになるように、24ウェルプレートに接種する。接種後そのまま、調製されたサンプルで処理する。溶媒生理食塩水をブランク対照群とし、空のミセルを担体対照とし、MPLA、MPLAミセルおよびワクチンミセルを実験群とする。各実験群におけるMPLAの最終作用濃度は100ng/mLである。各対照群における担体量または溶媒量は、対応する実験群に一致する。24時間の処理を経た後に細胞の培地上清および細胞を回収する。ELISAにより培地上清中の細胞外に分泌された細胞TNF−α、IL−6の濃度を検出し、フローサイトメトリー分離技術により成熟DCの表面マーカーが発現する度合いを分析する。
結果:樹状細胞は、生体における、ワクチンの主たるエフェクタ細胞である。樹状細胞の表面のCD80(樹状細胞活性化マーカー分子)分子の発現およびTNF−α、IL−6などのサイトカインの分泌は、樹状細胞の活性化の度合いを反映している。実験は、MPLAミセルがMPLAに比べて、より効果的に樹状細胞を活性化できることを証明している(図6)。
実施例8 E7ワクチンミセルによる細胞傷害性T細胞(CTL)の免疫活性化実験
サンプルの調製:
(1)、実施例1の方法に従い、E7ワクチンミセル溶液を調製する。得られたワクチンミセルにおける成分は、PEG−PEの濃度が2.5mg/mL、MPLA濃度が25μg/mL、E7−20濃度が50μg/mLである。
(2)担体に充填されないMPLAとE7−20とを混合した対照群を調製する。MPLAストック溶液100μLと、E7−20ストック溶液200μLとを取り、試験管で均一に混合する。窒素で有機溶媒をブロードライし、真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水4mLを添加し、55℃の温水浴で30分間置いて脂質膜を水和させ、その間に、断続的に5〜10分間超音波処理することで、MPLA濃度が25μg/mL、E7−20濃度が50μg/mLである懸濁液が調製される。
(3)フィルム水和法および押出し方法により、リポソームワクチンを調製する。調製方法は以下の通りである。DPPC7mg、コレステロール3mgをそれぞれ秤量し、それぞれをクロロホルムに溶解させた後、試験管で混合する。また、MPLAストック溶液100μL 、E7−20ストック溶液200μLを取り、当該試験管に添加して均一に混合した後、窒素でブロードライしてそれに均一のフィルムを形成させ、真空乾燥装置内に一晩置いて、有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水4mLを添加して水和させ、55℃の温水浴で30分間置いて、その間に3分間を超音波処理して脂質膜を溶解させる。その後、Mini−Extruder(Avanti)押出法で、孔径がそれぞれ0.4μm、0.1μmのポリカーボネート濾過膜を通して、少なくとも11回ろ過する。約100nmの単層リポソームを最終的に得る。
対照とするのは、(2)前記担体なしのMPLA+E7−20、(3)前記リポソームワクチンである。
雌のC57BL/6マウスを各群3匹、3群に分け、ワクチン接種方式は、1匹あたり100μLの皮下多点注射を採用する。生理食塩水溶液をブランク対照群とし、他の実験各群へのMPLAの投与量は125μg/kg、E7の投与量は250μg/kgであり、ミセルとリポソームとの二剤型製剤に含まれる脂質の投与量は12.5mg/kgである。6日後に、マウスのリンパ節を分離し、70μmスクリーンクロスを通し、リンパ節の詳細数が1×10/mLになり、丸底の96ウェルプレートにおいてウェルごとに100μLになるように調整する。brefeldin A(BFA)3μg/mLおよびE749−57(アミノ酸配列がRAHYNIVTFである)5μg/mLを添加し、共に6時間をインキュベートしてから細胞を回収して、細胞濃度を1×10に調整する。まずCD8抗体を添加して、20分間染色する。染色後の細胞を、4%パラホルムアルデヒドにより4℃で30分間固定し、0.1%tritonX100に10分間通した後、細胞内染色を行い、IFNγ抗体を添加して20分間インキュベートする。フローサイトメトリー分離技術により、リンパ節CD8+T細胞における特異性を活性化させるIFNγCD8+T細胞の占めるパーセンテージを分析する。
結果:ポリペプチドワクチンミセルは、リポソームワクチンに比べて、より強い特異性CTL反応を引き起こす(図7)。
実施例9 ポリペプチドワクチンミセルの免疫治療効果の評価実験
サンプルの調製:
(1)実施例1の方法に従い、E7ワクチンミセル溶液10mLを調製する。ここで、各成分の濃度はそれぞれ、PEG−PE:5mg/mL、MPLA:40μg/mL、E7−20:100μg/mLである。
(2)(1)と同じ濃度のMPLA/PEG−PEミセル10mLを調製する。 PEG−PEストック溶液5mLを回転蒸発ボトルに取る。MPLAストック溶液400μLを精確に秤量し、回転蒸発ボトルに添加してやさしく振り、PEG−PE溶液と均一に混合し、真空回転蒸発機で有機溶媒(クロロホルムおよびメタノール)を除去する。回転速度は90r/分、水浴は40℃である。有機溶媒を排出した後、PEG−PEおよびMPLAに、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明な溶液を得る。室温で2時間を静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
(3)(1)と同じ濃度のE7/PEG−PEミセル10mLを調製する。PEG−PEストック溶液5mL を回転蒸発ボトルに取る。E7−20ストック溶液1mLを精確に秤量し、回転蒸発ボトルに添加してやさしく振り、PEG−PE溶液と均一に混合し、真空回転蒸発機で有機溶媒(クロロホルムおよびメタノール)を除去する。回転速度は90r/min、水浴は40℃である。有機溶媒を排出した後、PEG−PEおよびE7−20に、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。生理食塩水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明な溶液を得る。室温で2時間を静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
雌のC57BL/6マウス30匹を取り、肩部の皮下にTC−1細胞を、1匹あたり5×10個接種する。腫瘍接種後8日目に、腫瘍の平均サイズに応じて、各群5〜6匹になるように4群に分ける。8日目に、マウスの、腫瘍が成長しているのと同じ側の遠位端部に、各群のワクチンを皮下接種する。生理食塩水をブランク対照とし、実験群はワクチンミセルであり、かつ、2つの対照群は、MPLA/PEG−PEミセルおよびE7/PEG−PEミセルである。皮下に免疫接種される注射投与量は1匹あたり100μLであり、投与量はそれぞれ、PEG−PE:25mg/kg、MPLA:200μg/kg、E7−20:500μg/kgである。同じ方式で、11、15、18日目に1回ずつ接種する。8日目から40日目まで腫瘍体積をモニターするとともに、マウスの生存期間を記録する。
結果:ブランク対照群に比べて、3つの治療群は全て、腫瘍の成長に対して一定の抑制作用を有する。E7ワクチンミセル群の効果が最も顕著であり、そのうち2匹マウスには、腫瘍消失現象が認められる。マウスの生存期間の記録が示すように、MPLA/PEG−PEミセル群およびE7/PEG−PEミセル群の2つの対照群とブランク対照群には、生存期間の顕著な差異が見られないが、E7ワクチンミセル群は、マウス生存期を顕著に延長し、腫瘍の成長を効果的に制御しうる(図8)。
実施例10 ワクチンミセルの手術後の腫瘍再発予防の評価実験
サンプルの調製:
(1)実施例1の方法に従い、E7ワクチンミセル溶液10mLを調製する。ここで、各成分の濃度はそれぞれ、PEG−PE:5mg/mL、MPLA:40μg/mL、E7−20:100μg/mLである。
(2)(1)と同じ濃度であるMPLA/PEG−PEミセル10mLを調製する
PEG−PEストック溶液5mLを回転蒸発ボトルに取る。MPLAストック溶液400μLを精確に秤量し、回転蒸発ボトルに入れてやさしく振り、PEG−PE溶液と均一に混合する。
真空回転蒸発機で有機溶媒(クロロホルムおよびメタノール)を除去する。回転速度は90r/min、水浴は40℃である。有機溶媒を排出した後、PEG−PEおよびMPLAに、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。
生理食塩水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明な溶液を得る。室温で2時間静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
(3)(1)と同じ濃度であるMPLAを含まないE7/PEG−PEミセル10mLを調製する。
PEG−PEストック溶液5mLを回転蒸発ボトルに取る。E7−20ストック溶液1mLを精確に秤量し、回転蒸発ボトルに添加してやさしく振り、PEG−PE溶液と均一に混合する。
真空回転蒸発器で有機溶媒(クロロホルムおよびメタノール)を除去する。回転速度は90r/min、水浴は40℃である。有機溶媒を排出した後、PEG−PEおよびE7−20に、均一に分布したフィルムを形成させる。真空乾燥装置内に一晩置いて、残った有機溶媒および水分を完全に除去する。
生理食塩水10mLを添加し、53℃の水浴で30分間インキュベートして脂質膜を水和させ、外観が均一で無色透明な溶液を得る。室温で2時間静置した後、0.22μm濾過膜でろ過除菌してから、4℃で保存して準備しておく。
手術後の腫瘍再発予防を評価する動物実験:
(1)雌のC57BL/6マウス20匹を取って2群に分け、肩部に50,000TC−1腫瘍細胞を皮下接種する。
(2)接種の21日後に腫瘍サイズが500mmになった時点で、外科手術を行って腫瘍を切除し、創傷を縫合する。ポビドンヨードで局所皮膚に消毒処理を行う。
(3)腫瘍切除後の免疫予防群に、ワクチンミセル100μLを皮下接種する。投与量はそれぞれ、PEG−PE:25mg/kg、MPLA:200μg/kg、E7−20:500μg/kgである。他方の群は、生理食塩水を用いるブランク対照群とする。
(4)同じ方式で7日目および14日目にそれぞれもう1回ずつ接種し、マウスの腫瘍出現状況を記録する。
(5)42日目に、両群の腫瘍が再発しないマウスに2×10TC−1腫瘍細胞を再度皮下接種して、マウスの腫瘍出現状況を記録する。
結果および結論:ブランク対照群に比べて、ワクチンミセルの接種は、腫瘍を手術で切除した後の腫瘍再発に対する完全な抑制作用を有する。その結果は図9に示すようなものであり、ワクチンミセルは、手術で切除した後の腫瘍再発を完全に抑制しうる。手術の42日後に腫瘍細胞の接種を追加的に継続した場合、投与群では、手術の70日後であっても、腫瘍の成長が完全に抑制されうる。
実施例11 腫瘍治療性ワクチンミセルと化学治療薬物との複合使用による腫瘍の治療
サンプルの調製:
実施例1の方法に従い、E7ワクチンミセル溶液10mLを調製する。ここで各成分濃度はそれぞれ、PEG−PE:5mg/mL、MPLA:40μg/mL、E7−20:100μg/mLである。
腫瘍治療性ワクチンミセルと化学治療薬物との複合使用による腫瘍治療の動物実験(投与スキームを図11Aに示す):
(1)雌のC57BL/6マウス30匹を取って2群に分け、肩部に約20,000個TC−1腫瘍細胞を皮下接種する。
(2)接種の14日後に腫瘍サイズが100mmになった時点で、マウスを各群10匹、合計2群に組分けする。両群のマウスの平均腫瘍サイズがほぼ同じである。腫瘍が大きすぎるマウス、および小さすぎるマウスは除外され、用いられない。
(3)両群のマウスにシスプラチン治療を3回行う。1回の治療ごとにシスプラチン溶液を尾静脈に注射し、注射投与量は5mg/kgである。5日おきに化学治療注射を1回行う。
(4)3回目の化学治療が終わった当日に、腫瘍治療性ワクチンミセル複合治療群のマウスに腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセル100μLを皮下接種する。投与量は、E7ワクチンミセル中のE7−20ポリペプチド投与量が500μg/kgである。他方の群は生理食塩水をブランク対照群とする。
(5)同じ方式で、7日目および14日目にそれぞれもう1回接種し、マウスの腫瘍体積および体重の変化状況を記録する。
(6)最終回の免疫治療の100日後に、複合治療群中の腫瘍が消失したマウスに、5×10個のTC−1腫瘍細胞を再度皮下接種して、マウスの腫瘍出現状況を記録する。
結果および結論:化学治療だけの対照群に比べて、腫瘍治療性ワクチンミセルと化学治療薬物との複合使用は、腫瘍に対して一層有効な治療効果を有する(図11B)。60%を上回るマウスで、腫瘍が完全に消失している(図11C)。また、治療の100日後に大量の腫瘍細胞の接種を追加的に継続した場合でも、複合治療群では、腫瘍の成長が完全に抑制されうる。
実施例12 腫瘍治療性ワクチンミセルと治療性抗体との複合使用による腫瘍の治療
サンプルの調製:
実施例1の方法に従い、腫瘍治療性E7ワクチンミセル溶液10mLを調製する。ここで、各成分の濃度はそれぞれ、PEG−PE:2.5mg/mL、MPLA:25μg/mL、E7−20:50μg/mLである。
対照ワクチン:担体充填なし MPLA:25μg/mL、E7−20:50μg/mL
腫瘍治療性ワクチンミセルと化学治療薬物との複合使用による腫瘍の治療の動物実験(投与スキームを図12Aに示す):
(1)雌のC57BL/6マウス80匹を取って2群に分け、肩部に20,000個TC−1腫瘍細胞を皮下接種する。
(2)9日後に腫瘍のサイズ(平均約50mm)を測定し、各群10匹の6群に分ける。2群のマウスの平均腫瘍サイズはほぼ同じである。腫瘍が大きすぎるマウス、および小さすぎるマウスは除外され、用いられない。
(3)実験の組分けは以下の通りである。
治療されない対照群:組分け後0、5、10日目にそれぞれ、生理食塩水100μLを皮下注射する。
腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセル群:腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルで3回免疫する。組分け後0、5、10日目にそれぞれ、100μLの皮下免疫を行う。
腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルとControl IgG同型対照抗体治療との複合対照群:腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルで3回免疫治療する。組分け後0、5、10日目にそれぞれ、100μLの皮下免疫を行う。Control IgG同型対照抗体の治療は2回であり、5、10日目にそれぞれ、マウス1匹につき1回あたり200μgを腹腔注射する。
抗体治療群:αPD−L1抗体治療を2回行う。5、10日目にそれぞれ、マウス1匹につき1回あたり200μgを腹腔注射する。
対照ワクチンと抗体治療との複合対照群:MPLA/E7−20の免疫治療を3回行う。組分け後0、5、10日目にそれぞれ、100μLを皮下免疫する。αPD−L1抗体治療は2回であり、5、10日目にそれぞれ、マウス1匹につき1回あたり200μgを腹腔注射する。
腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルとαPD−L1抗体治療との複合治療群:腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルの免疫治療を3回行う。組分け後0、5、10日目にそれぞれ、100μLを皮下免疫する。αPD−L1抗体治療は2回であり、5、10日目にそれぞれ、マウス1匹につき1回あたり200μgを腹腔注射する(前者は同型対照抗体であるため重複せず)。
(4)腫瘍体積および体重を週2回測定し、マウスの生存率を記録する。
結果および結論:腫瘍治療性ワクチンミセルのみ及び各対照群と比べて、腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルと治療抗体との複合使用は、腫瘍に対して一層有効な治療効果を有し(図12B)、40%を上回るマウスの腫瘍が完全に消失した。これに対して、腫瘍治療性ポリペプチドワクチンミセルを採用する治療群では、20%のマウスの腫瘍が完全に消失するが、αPD−L1抗体を単独で採用する治療群では、マウスの腫瘍は消失しない(図12C)。
最後に、上記の実施例は、当業者による本発明の性質の理解を支援するためのみ用いられるものであり、本発明の範囲を限定すると解釈すべきではないことに、留意されたい。

Claims (14)

  1. PEG化リン脂質(PEG−PE)と抗原ポリペプチドとが自己集合してなることを特徴とする、ポリペプチドワクチンミセル。
  2. 前記PEG化リン脂質分子中のポリエチレングリコール親水ブロックが、分子量500〜10000のPEG分子であり、好ましくはPEGが1500〜3000、最も好ましくはPEGが2000であることと、
    前記抗原ポリペプチドが、長さが5〜100個のアミノ酸からなる抗原ポリペプチド、好ましくは10〜50個アミノ酸からなる抗原ポリペプチド、最も好ましくは20〜30個アミノ酸からなる抗原ポリペプチドであることを特徴とする、
    請求項1に記載のポリペプチドワクチンミセル。
  3. 前記PEG化リン脂質(PEG−PE)と抗原ポリペプチドとのモル比が720:4〜160であり、好ましいモル比が180:4であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリペプチドワクチンミセル。
  4. 前記ポリペプチドワクチンミセルが免疫アジュバントをさらに含み、前記免疫アジュバントが、フロイントアジュバント、水酸化アルミニウムアジュバント、モノホスホリルリピドA(MPLA)アジュバントを含み、好ましくはモノホスホリルリピドAアジュバントであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリペプチドワクチンミセル。
  5. PEG化リン脂質(PEG−PE)、抗原ポリペプチド、免疫アジュバントのモル比率の範囲が720:4〜160:3〜80であり、好ましいモル比が、180:4:3であることを特徴とする、請求項4に記載のポリペプチドワクチンミセル。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリペプチドワクチンミセルの調製方法であって、
    揮発性有機溶媒、水または塩緩衝液でPEG化リン脂質(PEG−PE)、抗原ポリペプチド分子、アジュバント分子を溶解し、担体分子溶液、抗原ポリペプチド溶液、アジュバント溶液を調製する、ステップ(1)と、
    ターゲットのポリペプチドワクチンミセルにおける各成分の割合に応じて、前記ステップ(1)で得た担体分子溶液、ワクチン溶液、アジュバント溶液を均一に混合する、ステップ(2)と、
    前記ステップ(2)で得た混合溶液における全ての有機溶媒を除去し、担体分子、ワクチン分子およびアジュバント分子に、均一に分布した混合脂質膜を形成させる、ステップ(3)と、
    前記ステップ(3)で得た混合脂質膜を生理食塩水で溶解し、インキュベーション条件下で脂質膜を均一に水和させた後、室温で一定時間静置し、ワクチンミセル溶液を得る、ステップ(4)と、
    前記ステップ(4)または(2)で得たワクチンミセル溶液に除菌処理を行うステップであって、前記除菌処理は、好ましくは0.22μmの濾過膜でのろ過である、ステップ(5)とを含むことを特徴とする、調製方法。
  7. 得たワクチンミセル溶液に一定量の凍結乾燥保護剤を添加した後、ワクチンミセル溶液を凍結乾燥させ、ワクチンミセルの凍結乾燥粉末を得る、ステップ(6)をさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の調製方法。
  8. 前記ステップ(1)に記載の前記揮発性有機溶媒が、メタノール、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸エチル、エタノール、アセトン、氷酢酸などであるか、またはそれらの混合物であることと、
    前記ステップ(3)に記載の前記有機溶媒を除去する方法が、減圧水浴及び加熱回転蒸発であることと、
    前記ステップ(4)に記載の前記インキュベーション条件が、40〜60℃の水浴で20〜60分間のインキュベーション、好ましくは55℃の水浴で30分間のインキュベーションであることと、
    前記ステップ(6)に記載の前記凍結乾燥保護剤が0.05g/mlのマンニトール、ラクトース、ソルビトール、デキストランなどであることとを特徴とする、
    請求項6または7に記載の調製方法。
  9. 腫瘍の治療または予防に用いられるワクチンであって、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリペプチドワクチンミセルと、薬学的に許容しうる添加剤とからなる、ワクチン。
  10. (1)請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリペプチドワクチンミセル、または請求項9に記載のワクチンと、
    (2)抗癌治療において有効な抗癌治療薬物とを含む、腫瘍の治療または予防に用いられる複合製剤であって、
    前記複合製剤が前記抗癌治療薬物の効果を効果的に向上させうることを特徴とする、複合製剤。
  11. 前記抗癌治療薬物が、アルキル化剤、ヌクレオチドアナログ、代謝拮抗剤、トポイソメラーゼI阻害剤、トポイソメラーゼII阻害剤、抗有糸分裂薬、白金誘導体薬、サイトカイン薬、モノクローナル抗体薬を含み、好ましくは白金誘導体またはモノクローナル抗体薬物であり、特に好ましくはシスプラチンまたはPD1/PD−L1抗体であることを特徴とする、請求項10に記載の複合製剤
  12. PEG化リン脂質(PEG−PE)と抗原ポリペプチドとの集合により形成され、免疫アジュバントをさらに含む、ポリペプチドワクチンミセルであって、
    前記PEG化リン脂質(PEG−PE)におけるポリエチレングリコール親水ブロックが、分子量2000のPEG分子であることと、
    前記抗原ポリペプチドが、HPV16 E7、HPV16 E6、HPV18 E7、HPV18 E6、MUC−1、PSA、HBV−ProS、HBV表面抗原などに由来する腫瘍関連抗原ポリペプチド、または、HIV、HCV(C型肝炎)、Fluなどのウィルスに由来する特異抗原であることと、
    前記免疫アジュバントがモノホスホリルリピドA(MPLA)アジュバントであることと、
    前記PEG化リン脂質(PEG−PE)、抗原ポリペプチド、免疫アジュバントのモル比率の範囲が720:4〜160:3〜80であり、好ましいモル比が180:4:3であることとを特徴とする、ポリペプチドワクチンミセル。
  13. 腫瘍を治療または予防するためのワクチンであって、請求項12に記載のポリペプチドワクチンミセルと薬学的に許容しうる添加剤とからなる、ワクチン。
  14. (1)請求項12に記載のポリペプチドワクチンミセル、または請求項13に記載のワクチンと、
    (2)抗癌治療において有効な、シスプラチンまたはPD1/PD−L1抗体を含む抗癌治療薬物とを含む複合製剤であって、
    前記抗癌治療薬物の治療効果を効果的に向上させうることを特徴とする、腫瘍を治療または予防するための複合製剤。
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