JP6448554B2 - 多発性硬化症を予防及び治療するための方法 - Google Patents

多発性硬化症を予防及び治療するための方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される、2013年2月14日に出願された米国仮出願第61/764,836号、2013年3月27日に出願された米国仮出願第61/805,788号の優先権を主張する。
[技術分野]
本発明は、多発性硬化症を検出、診断、監視、評価、予防、及び治療する方法に関する。
多発性硬化症(MS)がどのように始まるかは、未だ解明されていない。研究された最早期病変は、症状の開始から一定時間後に乏突起膠細胞アポトーシス、血液脳関門(BBB)透過性、及び早期ミクログリア活性化を示す1−6。これらの初期病変では、脱髄は未だ明らかではなく、脂質を含有するマクロファージは存在せず、浸潤性リンパ球は明白に不在である1−8。初期病変における炎症性浸潤の不在は、自己免疫現象としてのMSの開始に相反し、代わりに毒素またはウイルス性病因を支持する。したがって、MSにおける初期の病変形成の環境刺激は、初期病変の組織病理学的特徴に基づく可溶性毒素であり得るということは、妥当であると考えられる。
ウェルシュ菌は、グラム陽性であり、α、β、ε、及びι毒素の組み合わせ保有(carriage)に基づいて5つの毒素型に下位分類される、胞子を形成する嫌気性生物である9−11(表1)。
ウェルシュ菌B型及びD型は、エプシルソン毒素の33kDプロ毒素をコードするイプシロン毒素(ETX)遺伝子を保有する。対数期増殖に伴い、プロ毒素は、分泌され、胃腸(GI)管内のトリプシン及びキモリプシンによって、またはウェルシュ菌によってコードされるλプロテアーゼによって開裂され、プロ毒素より約1,000倍強力な活性イプシロン毒素(ETX)を産出する。11
ウェルシュ菌毒素型B及びDの天然宿主は、炭水化物が豊富な餌または過放牧が桿菌の指数関数的増殖に好都合である場合にETX媒介神経学的症状が発生する反芻動物である11。ETXは、腸を介して吸収され、血流中に入り、BBBを透過し、MS様症状(例えば、視力障害、協調不全、及び痙攣性麻痺)をもたらす。Murrell及び同僚らは、CNSにおけるこれらの効果12、13のため、ヒツジなどの動物における潜在的なMS要因としてETXを初めて提案したが、ヒトはB型またはD型の天然宿主ではない11、14
ETXは、脳血管系及び有髄脳領域、例えば、脳梁の両方に存在する、これまで未知であった受容体に結合する15−17。その受容体に結合した後、ETXは、七量体の孔として血漿膜と統合されて、浸透圧溶解(osmolysis)を導く11、14。ETXが齧歯動物に投与されると、BBBの破壊が発生し、白質血管系は特に脆弱である16、17。興味深いことに、ラットにおけるプロ毒素の腹腔内投与は、卵形の長軸が側脳室の表面に垂直に配向された脳梁内部の限局性卵形病変の形成をもたらす18。Dawsonは、この特定の病変形態、及び中心ベンニューレの周囲の脱髄のX線撮影等価物は、臨床的に確定された多発性硬化症に特徴的であると初めて説明した19
本発明は、ウェルシュ菌B型もしくはD型によって産生されるイプシロン毒素(ETX)、または水平プラスミド移動のメカニズムによってそれを獲得した他の細菌によって産生されるETXが、多発性硬化症(MS)における初期病変形成の原因毒素であり、MSの開始に必要とされるものであることを提供する。本発明はさらに、ETXが、4回膜貫通型内在性膜タンパク質MAL(ミエリン及びリンパ球タンパク質)とその同族受容体として相互作用し、MALが、ETXの作用に必要であり、それに十分でもあることを提供する。これらの発見の観点から、本発明は、多発性硬化症(MS)が疑われ、かつ/または多発性硬化症(MS)の危険性のある対象におけるETX遺伝子またはそのコードタンパク質の発現レベルを決定することによって、多発性硬化症(MS)を検出、診断、監視、及び評価するための種々の方法を提供する。本発明はさらに、a)ウェルシュ菌B型またはD型のイプシロン毒素(ETX)に直接的または間接的に干渉することと、b)MAL及び/またはウイルス細胞受容体−1(HAVcR−1)などのETX相互作用受容体に直接的または間接的に干渉することと、c)ETXとその連結受容体との相互作用、並びに下流シグナル伝達活性に直接的及び/または間接的に干渉することと、d)ウェルシュ菌に直接的または間接的に干渉するか、それを阻害するか、またはそれを死滅させることによって、人が多発性硬化症(MS)を有することを予防するか、またはMSを有する人を治療するための種々の方法を提供する。
特定の実施形態では、本発明は、多発性硬化症(MS)の発症の予防またはMSの治療を必要とする人に、有効量のイプシロン毒素の阻害剤を含む組成物を投与することによって、人がMSを発症することを予防するか、またはMSに関してヒトを治療するための方法を提供する。1つのかかる阻害剤は、イプシロン毒素(ETX)に対する抗体であり、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体のいずれかである。この毒素に対するモノクローナル抗体が報告されており33−35、動物モデルにおいてこの毒素のインビボ効果を中和することが示されている35
他の実施形態では、本発明は、多発性硬化症(MS)の罹患の予防またはMSの治療を必要とする対象に、イプシロン毒素(ETX)が結合する受容体の有効量の阻害剤を含む組成物を投与することによって、ヒト対象がMSに罹患することを予防するか、またはMSに関して人を治療するための方法を提供する。特定の実施形態では、本発明は、ETX連結受容体としてのMAL受容体、及びこの受容体の阻害剤/拮抗剤は、MSを予防及び/または治療するための治療候補薬であることを発見する。他の実施形態では、本発明は、内皮細胞の密着結合の制御に関与することが報告されている36−37、血液脳関門(BBB)上の受容体の阻害剤、例えば、MALまたはA型肝炎ウイルス細胞受容体−1(HAVcR−1)などもまた、MSを予防及び/または治療するための治療候補薬であり得ることを提供する。MAまたはHAVcR−1へのETXの結合を潜在的に阻害することが見出されている化合物としては、突然変異イプシロン毒素(ETX−Y29E、ETX−Y30E、ETX−Y36E、及びETX−Y196E)が挙げられるが、これらに限定されない37。特定の実施形態では、ETX−H106P突然変異体41は、ETX受容体拮抗剤の別の候補である。
さらに、本発明は、多発性硬化症(MS)の発症の予防または治療を必要とする対象に、ウェルシュ菌B型もしくはD型またはそれから産生されるエプシルソン毒素に対する有効量のワクチンを含む組成物を投与することによって、MSの発症から対象を予防するか、またはMSに関して対象を治療するための方法を提供する。幾つかのかかるワクチンが、動物をウェルシュ菌感染から予防するために開発及び採用されており、また組み換え型が開発中である38−39
本発明はさらに、多発性硬化症(MS)の発症の予防または治療を必要とする対象に、ウェルシュ菌B型を打ち負かす細菌株を含有する有効量のプロバイオティック栄養補助食品を投与することによって、MSの発症から対象を予防するか、またはMSに治療するための方法を提供する。特定の実施形態では、プロバイオティック栄養補助食品は、その毒素型がウェルシュ菌B型を打ち負かすことが示されているため、ウェルシュ菌A型細菌株を含有する。プロバイオティック栄養補助食品調製物に含まれる典型的な細菌株としては、アシドフィルス菌、ブルガリア菌、カゼイ菌(L.casie)、発酵乳酸桿菌、ラクトバチルス・プランタラム(L.Plantarum)、ロドシュードモナス・casie)、発酵乳酸桿菌、ラクトバチルス・プランタラム(L.Plantarum)、ロドシュードモナス・パルストリス(Rhodoseudomonas palustris)、サッカロミセス・セレビシエ、及びサーモフィルス菌(Steptococcus thermophiles)が挙げられるが、これらに限定されない。これらの株は、種々のヒト用食品において一般的であり、ヒト、動物、及び水産養殖衛生のためのプロバイオティック栄養補助食品製品の製造において広く使用される。
本発明はまた、MSの治療を必要とする対象に、ウェルシュ菌B型及び/またはD型バテリアル株を死滅させるのに十分な有効量の一連の抗生物質を含む組成物を投与することによって、MSに関して対象を治療するための方法を提供する。ウェルシュ菌に対して効果的であることが見出されている抗生物質としては、ペニシリン、アンピシリン、アモキシシリン、メトロニダゾール、エリスロマイシン、及びタイロシンが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明はまた、バクテリオファージ療法を通じてMSを予防するか、またはMSに関して対象を治療するための方法も提供する。ウェルシュ菌特異性バクテリオファージは、健康な微生物相に影響をほとんどまたは全く及ぼさずに、宿主内のウェルシュ菌をエレミネートする。ウェルシュ菌特異性バクテリオファージとしては、サイフォウイルス科、及び短い非収縮性の尾を有するポドウイルス科のメンバーが挙げられるが、これらに限定されない。N−アセチルムラモイル−l−アラニンアミダーゼ、リゾチーム−エンドペプチダーゼ、及びウイルスゲノム中ではこれまでに報告されていなかった亜鉛カルボキシペプチダーゼドメインをコードする幾つかのバクテリオファージ遺伝子が、特定された。推定ファージリシン遺伝子(ply)が、大腸菌内でクローン化され、発現された。組み換えリシンは、スポット及び濁度低減分析において、ウェルシュ菌の親ファージ宿主株と他の細菌の株とを溶解することができるアミダーゼであったが、種を超えたいずれのクロストリジウムも種を超えて溶解しなかった。その結果、バクテリオファージ遺伝子産生物は、ウェルシュ菌などの細菌性病原体を種間戦略を介して標的化して、有益なプロバイオティック細菌に有害な効果を有することなく動物及びヒト疾患を制御するために最終的に使用することができる。
特定の実施形態では、バクテリオファージは、指定されたバクテリオファージΦCPV1及び多価バクテリオファージカクテルである。他の実施形態では、バクテリオファージは、例えば、リシンなどの、ウェルシュ菌B型及び/またはD型に特異的なファージ溶菌酵素を含む。1つのかかるリシン、ATCC13124株(PlyCMと称される)由来のムラミダーゼが特定されている32。ウェルシュ菌に特異的なリシンはまた、ジェネルティックに改変されたプロバイオティックを通じて対象に送達することができる。ペプチドグリカンまたはウェルシュ菌細胞壁の他の成分を特異的に加水分解するリシン遺伝子を発現するプロバイオティック株は、ウェルシュ菌を死滅させるために利用することができる。
特定の実施形態では、上述のMSを予防及び/または治療するための方法において使用される1つ以上の薬剤は、薬剤と混合される薬学的に好適で許容される担体またはアジュバントを各々含む別々に製剤化された組成物において、別々に投与することができる。他の実施形態では、1つ以上のかかる薬剤は、これらの薬剤と混合される薬学的に好適で許容される担体またはアジュバントをさらに含む組成物中に、一緒に組み合わせる、及び/または製剤化することができる。本発明の組成物は、経口錠剤またはカプセル、親注射用溶液もしくは懸濁液、または皮下パッチを含むがこれらに限定されない、任意の好適な及び/または許容される投与経路用に、任意の薬学的に好適な及び/または許容される製剤中に製剤化することができる。本発明の組成物は、単独で投与することができ、またはMSの予防及び治療への効果を強化する、及び/もしくはMS疾患及び/もしくは治療からもたらされる副作用に関連付けられる任意の有方向もしくは無方向症候群を低減するために、任意の好適な薬剤または化合物と組み合わせて投与することができる。
本発明はまた、危険性のある患者の生体試料中のイプシロン毒素(ETX)遺伝子及び/またはそのコードタンパク質のレベルまたは活性を決定することによって、MSを有する患者の過程及び危険性を診断及び/または予測するための方法であって、ETX遺伝子またはタンパク質のレベル及び/または活性の上昇が、患者がMSの危険性があると示唆する方法も提供する。患者試料中のETX遺伝子、及び/またはそのコードタンパク質のレベルまたは活性を決定するための少なくとも1つ以上の試薬と、診断及び/または予後方法をいかに実施するかに関する指示とを含む、患者の組織におけるMSの診断及び/または予後のために使用されるキット、機器、及び/または研究ツールも、本発明において提供される。
本発明はさらに、ETX遺伝子もしくはそのコードタンパク質自体、ETX結合受容体、例えば、MAL及びHAVcR−1など、またはETXとその結合受容体との間の相互作用を標的化する薬剤、化合物(ペプチドまたは小分子)、または薬物、並びにMSを予想、予防、改善、及び/または治療するのに有用な治療学をスクリーニングするための方法を提供する。かかるスクリーニング方法は、候補薬剤をETXまたはその結合受容体MALに曝露するステップと、候補薬剤のETXまたはその結合受容体MALに対する結合親和性を決定するステップと、候補薬剤が、ETXもしくはMAL遺伝子もしくはタンパク質に結合するか、または下流シグナル伝達経路内の活性を調節するか、またはETX媒介細胞死の証拠をもたらすときに、候補薬剤をETXまたはMAL調節剤と特定するステップと、を含む。本明細書で使用されるとき、用語「調節する」または「調節剤」は、ETXまたはMALへの候補薬剤の曝露後にETXまたはMALのレベル及び活性が低減または減少される、「阻害する」または「阻害剤」、「拮抗する」または「拮抗剤」を意味する。特定の実施形態では、候補薬剤は、ETXまたはMAL阻害剤、拮抗剤、アンチセンス、または抗体である。
[図面の簡単な説明]
本発明は、下記に簡単に説明される図面を参照して、より容易に理解することができる。図中に示される色への参照は、添付の図面内に示されるグレースケールに対応する。
MS、SLE、腫瘍随伴性疾患(PND)を有する人、及び健常対照者(HC)におけるETXに対する反応性。上のパネルは、ウエスタンブロット法を示す。示される2つのMSブロットは、真陽性の特徴である:37kDにおけるウェルシュ菌プロETXタンパク質に対して免疫反応性であるが、63kDにおけるPA63を含むブロット上に存在する他の毒素に対しては免疫反応性ではない。SLE血清を用いて調査された2つのブロットは、免疫反応性がPA63に関しても存在する、偽陽性の特徴である。示される腫瘍随伴性疾患(PND)及び健常対照者(HC)は、ブロット上に存在するタンパク質のいずれにも免疫反応性を有さない、真陰性である。プロETX遺伝子は、33kDの予測MWでタンパク質をコードし、それは、37kDの見かけのMWでSDS−PAGE上にて実行されることに留意されたい。下のパネルは、MSを有する人(N=118)及びの健常対照者(N=100)の血清及び/またはCSFにおける、ETXに対する免疫反応性の保有率を示す。 ウェルシュ菌A型、ヒト片利共生生物の保有率を、MS患者及び健常対照者において決定した。ウェルシュ菌適合増殖培地中の便の培養物は、健常対照者の52%が、胃腸管内のウェルシュ菌A型を有し、MSを有する人の僅か23%が、A型を有することを明らかにした。 患者73Fの脳MRI。図3(A)は、2011年9月のFLAIR画像であり、側矢状平面内に特徴的な病変を示す。図3(B〜F)は、2012年5月のMRIであり、従来通りのFLAIR撮像上の特徴的な病変、図(B)、T1低強度(hypointensities)(図3C)、IVガドリニウム後の特徴的なコントラスト強化病変(図3D、3E)、及びT2補正軸画像上の特徴的な病変(図3F)を示す。 再発性寛解型MS(RRMS)を有する女性におけるウェルシュ菌B型、並びにMS及び健常対照者におけるウェルシュ菌A型の保有率。図4(A)左のパネルは、ATCC3626B型株の遺伝子型決定に基づく、及び患者73FからのPCRを示す。α、β、及びε毒素に関するPCR産生物が、両方において特定される。図4(B)患者73Fの便内で特定されたB型株が汚染物質である可能性を排除するために、溶原性プロファージ遺伝子のプロファイルを、実験室株及び単離患者において決定した(右のパネル)。ATCC3626基準株は、全ての3つのプロファージ挿入を有し、患者の株は、A6(弱い)及びN7プロファージ挿入のみを有する。ファージ遺伝子及びPCR産生物サイズ:B1RBB5、1000bps;B1RAA6、300bps;Q8SBN7、300bps。 ETXは、ミエリンに特異的に結合する。脳梁を通る成体マウス脳に由来する固定凍結冠状切片を、プロテオリピドタンパク質(PLP、緑)、及びAlexa594−ETX(赤)に関して染色した。ETXによる強い染色が、全てのPLP陽性白質路にて観察される。マージしたPLP及びETX画像は、本質的に完全に重複する蛍光シグナルを示す。バー=500μm。 MAL−1は、ETXに対するCHO細胞の感受性を付与するCHOEGFP及びCHOEGFP−MAL細胞を、500pMのETXと共に指定された時間インキュベートした(h=時間)。生非固定培養物を、GFP発現、及び細胞死の指標としてのDNAのヨウ化プロピジウム(PI)染色に関して、蛍光顕微鏡法によって調べた。 PrestoBlue(レザズリン系)分析を使用したETX媒介CHOEGFP−MAL細胞死の用量応答分析。用量依存的様式において、CHOEGFP−MAL細胞はETXに対して感受性であるが、CHOEGFP細胞はそうではない。 EGFP−MALまたはEGFP単独を安定して発現するCHO細胞に結合するETXAlexa−647の蛍光活性化細胞選別(FACS)分析。点プロットは、ETXAlexa−647を伴うEGFP−MAL発現細胞の本質的に100%の二重標識を明らかにする(第2のプロット)。対照的に、EGFP単独を発現するCHO細胞は、ETXAlexa−647との共標識を示さない(第4のプロット)。第1及び第3の点プロットは、ETXAlexa−647を伴わないEGFP−MAL及びEGFP単独を発現するCHO細胞を表す。 ミエリンへのETX結合は、MALを必要とする。脳梁を通る成体マウス脳に由来する凍結冠状切片を、プロテオリピドタンパク質(PLP、緑)及びAlexa594−EXT(赤)に関して染色した。野生型マウスにおいてのみ、強いETX染色が白質路内でPLP陽性と重複するように観察される。MALを欠損するマウス(MAL KO)は、ETX−594染色を示さない。 中和ε毒素抗体は、乏突起膠細胞を細胞死から予防する。 ε毒素に対する中和抗体(NAB)の指定された希釈液及びε毒素用量で24時間処理される、混合一次グリア培養物を例証する。細胞生存を、PI包含によって評定した。 図10Aに示される研究からのPI染色の定量化。中和ε毒素抗体は、乏突起膠細胞を細胞死から予防する。一次混合グリア細胞を、ε毒素に対する中和抗体(NAB)の指定された希釈液で処理し、ε毒素を24時間投与した。ヌクリエ(nuclie)のPI染色によって評定される細胞生存を、Image Jによって定量化した。示される結果は、対照のパーセントとしての蛍光強度である。 図11A〜11F。ε毒素は、CNS内で乏突起膠細胞に特異的に結合する。混合マウスグリア細胞を、p0〜6の仔から採取し、乏突起膠細胞分化を促進する培地内で10日間培養した。細胞を、4%PFA中に固定し、星状膠細胞に関するGFAP(A)、ミクログリアに関するCD68(B)、全ての乏突起膠細胞系譜に関するOlig2(C)、並びに成熟乏突起膠細胞に関するMAG(D)、MPB(E)、及びPLP(F)を含む、異なるグリア集団に特異性の抗体で染色した。ε毒素結合の特異性を決定するために、細胞を、Alexaflour598共役εプロ毒素(プロETX)を用いて調査した。核を、DAPIを用いて可視化した。 ETXは、CNS内皮細胞の管腔(頂端)表面に特異的に結合する。野生型マウス(n=4)及びMAL KOマウス(n=3)に、Alexa594共役プロε毒素(赤)を尾静脈注射を介して投与した後、Alexa488共役BSL1(緑)の尾静脈注射を行った。10分後、麻酔をした動物にPBSを灌流した後、屠殺した。12ミクロンの脳の凍結切片を、BSL1及びプロε毒素染色の一致に関して調べた。脳内の微小血管系は、BSL1とのプロε毒素の一致した標識を明らかにした。BSL1陽性血管の全てではないが大部分のセグメントは、プロε毒素陽性であり、結合の動力学に対するε毒素受容体発現の不均一の問題を提起する。重要なことに、MAL KOマウスは、脳内の微小血管系に結合するプロε毒素の結合を示さず、野生型動物における結合の特異性及びMALに関する要件を実証している。ETX=ε毒素。 図13A及び13B。ETXに対する中和抗体(4D7及び5B7)は、小脳切片内でETX誘発性MBP低減を遮断する。図13Aは、PBS(ビヒクル対照、1列目)または5nMのETX(2〜4列目)に20時間曝露した切片による、MBP免疫染色(緑)の、代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。ETX中和モノクローナル抗体4D7は、ETX処理の2時間前(3列目)及びETX処理と同時(4列目)の2つの異なる時点において、除外(1及び2列目)するか、または切片培養物中に付加した。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、3つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。 図13Bは、PBS(ビヒクル対照、1列目)または5nMのETX(2〜4列目)に20時間曝露した切片による、MBP(1及び2行目、左下パネル、緑免疫染色及びCNPase(3及び4行目、右下パネル、緑)免疫染色の代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。ETX中和モノクローナル抗体5B7は、ETX処理の2時間前(3列目)及びETX処理と同時(4列目)の2つの異なる時点において、除外(1及び2列目)するか、または切片培養物中に付加した。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、2つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。 図14a〜14d。ETX曝露は、小脳切片培養物において濃度及び時間依存性のMBP発現の低減を導く。図14a及び14bは、指定された用量で20時間PBS(ビヒクル対照)またはETXに曝露した切片による、MBP免疫染色(緑)の代表的な画像(a)及び定量化(b)を提供する。図14c及び14dは、指定された時点における、5nMのETXで処理した切片によるMBP免疫染色(緑)の代表的な画像(c)及び定量化(d)を提供する。DAPI(青)を、全ての細胞の核を特定するために対比染色する。MBP免疫蛍光強度のDAPI(b、d)の強度に対する定量化は、ETXは、総細胞生存に影響を及ぼさないが、代わりにMBP発現細胞に影響を及ぼすことを示す。各条件に関してn=6〜8(a、b)及び5〜6(c、d)の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、**p<0.01、***p<0.001、両側t検定。(a、b)及び(c、d)内の切片は、独立した調製物に由来していたことに留意されたい。同様の結果が、少なくとも3つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。 MAL欠失は、小脳切片をETX誘発性MBP低減に対して耐性にする。上の行は、野生型(Mal+/+)及びMal欠失(Mal−/−)マウスから調製された切片によるMBP免疫染色(緑)の代表的な画像を提供し、下の行は、定量化を提供する。切片は、指定された用量で20時間、PBS(ビヒクル対照)かETXかのいずれかに曝露した。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色した。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、3つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。 不活性プロETX−Alexa594共役体は、小脳切片上のMBP陽性細胞に選択的に結合する。小脳切片培養物を、蛍光的に共役したETXで、MBPに関して染色した。低MBP免疫染色(緑)密度を有する無作為に選択された区域は、プロETX(赤)は、MBP陽性細胞/構造と共局在化することを示し、ETXは、MBP産生成熟乏突起膠細胞を選択的に結合することを示唆する。細胞の大部分(DAPI 対比染色、青によって特定される)は、MBP免疫染色及びプロETX結合の両方に関して陰性である。プロETX標識は、MBP免疫染色と完全には重複せず、MBP発現の部位とは少なくとも部分的に異なる細胞内部位を標的化することを示唆することに留意されたい。スケールバーは、100μmを表す。 GFAP発現は、乏突起膠細胞におけるETX誘発性効果に対する二次応答として、より高用量のETX刺激に曝露した小脳切片内で適度に上方調節される。上の行は、指定された用量で20時間PBS(ビヒクル対照)またはETXに曝露した切片上のCNPase(乏突起膠細胞マーカー、緑)及びGFAP(星状膠細胞マーカー、赤)に対する免疫染色の代表的な画像を提供し、右下のパネルは、定量化を提供する。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。低倍率画像内の囲まれた領域(3行目)は、それぞれの条件における免疫染色の詳細を例証するために、より高倍率で示される(左下のパネル)。CNPase及びGFAP免疫蛍光強度の定量化は、ETXに応答したCNPaseの濃度依存性減少を示し、より高濃度(50nM)のみおけるGFAPの増加と対照的である。各条件に関してn=6〜8の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、p<0.05、**p<0.01、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、2つの独立した実験で得られた。スケールバーは、低倍率(1〜3行目)では500μm、高倍率(左下のパネル)では100μmを表す。 図18a〜18d。ETX曝露は、小脳切片内のニューロン及びミクログリアに影響を及ぼさない。図18a及び18bは、PBS(ビヒクル対照)または10nMのETXに20時間曝露した切片による、NeuN免疫染色(緑)の代表的な画像(左のパネル)及び定量化(右のパネル)を提供する。挿入(上の行)は、ニューロンマーカーNeuNの細胞核染色パターンを例証ための、より高倍率での対応する条件における低倍率での囲まれた領域を示す。図18c及び18dは、指定された時点における、PBS(ビヒクル対照)または5nMのETXに曝露した切片によるCD68免疫染色(緑)の代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。(c)の下の行は、ミクログリアマーカーCD68の免疫染色パターンを例証するための、より高倍率での対応する条件における低倍率(上の行)での囲まれた領域を示す。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色した。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、両側t検定。同様の結果が、2つ(a、b)または3つ(c、d)の独立した実験で得られた。スケールバーは、500μm(a、低倍率)、10μm(a、挿入)、500μm(c、1及び2行目)、及び20μm(c、下の行)を表す。 図19A及び19B。ε毒素は、乏突起膠細胞を死滅させる。図19A。乏突起膠細胞成熟を促進するための培地内で増殖させた混合一次グリア培養物を、生O1染色によって特定した。培養物を、指定されたε毒素で1及び4時間処理した。細胞生存を、PI包含によって評定した。%死細胞は、O1+細胞の総数でPI陽性O1+細胞の数を除することによって算出した。結果は、平均±STEDVである。図19B。左側は、A2B5及びO1抗体で染色した生混合一次グリア培養物の典型的な顕微鏡写真。培養物を、100nMのε毒素で4時間処置し、細胞生存を、PI包含によって評定した。矢印は、PI陽性O1+細胞を指す。右側は、1時間のε毒素100nM処理後の死滅したA2B5+細胞及びO1+細胞のパーセントの定量化。 小脳切片内のOlig2陽性細胞は、MBP陽性である。小脳切片を、olig2(赤)及びMBP(緑)に特異性の抗体で二重標識した。顕微鏡写真に示される通り、olig2陽性細胞の大部分は、MBP陽性でもある。 図21A及び21B。ε毒素は、富化星状膠細胞を死滅させない。星状膠細胞を、混合一次グリア培養物から富化した。図21A。培養物の純度を、星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD68、及び乏突起膠細胞マーカーMBPに対する抗体で固定した細胞を染色することによって決定した。図21B。富化星状膠細胞を、指定された用量のε毒素で24時間で処理した。細胞生存を、PI包含によって評定した。 図22A及び22B。ε毒素は、富化ミクログリア細胞を死滅させない。ミクログリア細胞を、混合一次グリア培養物から富化した。図22A。培養物の純度を、星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD68、OPCマーカーNG2、及び乏突起膠細胞マーカーMBPに対する抗体で固定した細胞を染色することによって決定した。図22B。生ミクログリア細胞を、蛍光的に標識されたレクチンBSL1で染色し、指定されたε毒素用量で24時間処理した。細胞死を、PI包含によって評定した。右側は、処理の24時間後の典型的な顕微鏡写真。左側は、%死細胞の定量化。%死細胞は、PI陽性であるでBSL1+細胞の数をBSL1+細胞の総数で除することによって算出した。結果は、平均±STDEVである。 図23A〜23C。ε毒素は、富化乏突起膠細胞を死滅させる。図23A。富化乏突起膠細胞培養物の純度を評定するために、細胞を星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD6、及びOPCマーカーNG2で染色した。図23B。富化乏突起膠細胞を、MBP及びプロETX−594で染色した。図23C。右側は、O1抗体で染色した生乏突起膠細胞培養物の典型的な顕微鏡写真。細胞を100nMのε毒素で処理し、細胞生存をPI包含によってによって評定した。矢印は、PI陽性O1細胞を示す。左側は、1及び6時間のε毒素処理後の死滅したO1陽性細胞のパーセントの定量化。%死細胞は、O1細胞の総数でPI陽性O1+細胞の数を除することによって算出した。結果は、平均±STDEVである。 図24A〜24D。図24A。MALは、CNS白質及びCNS内皮細胞へのε毒素結合に必要である。野生型マウス由来の脳切片(上のパネル)は、PLP(ミエリンマーカー)及びε毒素594に関して染色する。マージ画像は示し、重複をほぼ競合する。MALノックアウトマウス由来の脳切片(下のパネル)は、PLPに関して染色するが、ε毒素594に関してはしない。図24B。MALは、網膜血管へのε毒素結合に必要である。野生型マウス由来の網膜血管は、BSL(パン内皮細胞(pan endothelial cell)微小血管系マーカー)、ε毒素594、及びDAPIに関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の網膜血管は、BSL及びDAPIに関して染色するが、ε毒素594に関しては染色することができない。図24C。MALは、角膜へのε毒素結合に必要である。野生型マウス由来の角膜の扁平上皮は、BSLレクチン、ε毒素594、及びDAPIに関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の角膜は、BSLレクチン及びDAPIに関して染色するが、ε毒素594に関しては染色することができない。図24D。MALは、尿細管へのε毒素結合に必要である。野生型マウス由来の腎臓組織切片は、志賀毒素488(緑)、ε毒素594(赤)、及びDAPI(青)に関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の腎臓組織切片は、志賀毒素488及びDAPIに関して陽性に染色するが、ε毒素594結合に関しては陰性である。
以下の説明では、添付の図面への参照が成され、これは本明細書の一部を成し、実施され得る特定の実施形態が例証のために示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実践することを可能にするために詳細に説明されており、また他の実施形態が利用されてもよいこと、及び本発明の範囲から逸脱することなく論理的変化が行われてもよいことが理解されるべきである。したがって、実施形態例の以下の説明は、限定的な意味において解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
要約は、読者が技術的開示の性質及び主旨を迅速に確認することを可能にするために、37C.F.R.§1.72(b)に準拠するように提供される。要約は、それが特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するためには使用されないという理解の下で提出される。
本発明は、ウェルシュ菌B型またはD型細菌株によって産生されるイプシロン毒素(ETX)を、ヒトの多発性硬化症(MS)における初期病変形成の原因毒素として初めてアイデントファイする。本発明はさらに、ETXは、ヒトMSにおけるETX媒介細胞死及び他の毒素学的(toxlogical)活性のためミエリン及びリンパ球中に発現される、4回膜貫通型内在性膜MAL受容体に結合することを提供する。
これらの発見の観点から、本発明は、多発性硬化症(MS)が疑われ、かつ/または多発性硬化症(MS)の危険性のあるヒト対象におけるETX遺伝子またはそのコードタンパク質の発現レベルを決定することによって、多発性硬化症(MS)を検出、診断、監視、評価するための種々の方法を提供する。本発明はさらに、a)ウェルシュ菌B型またはD型のイプシロン毒素(ETX)に直接的または間接的に干渉することと、b)MAL及び/またはA型肝炎ウイルス細胞受容体−1(HAVcR−1)などのETX相互作用受容体に直接的または間接的に干渉することと、c)ETXとその連結受容体との相互作用、並びに下流シグナル伝達活性に直接的及び/または間接的に干渉することとによって、多発性硬化症(MS)を有することから人を予防するためか、またはMSを有する人を治療するための種々の方法を提供する。
特定の実施形態では、本発明は、多発性硬化症(MS)の予防または治療を必要とするヒト対象におけるMSを予防または治療するための方法であって、該ヒト対象に、ウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株によって産生されるイプシロン毒素(ETX)、ETX結合受容体、またはETXとその結合受容体との相互作用に直接的または間接的に干渉して、ETXによって調節される受容体シグナル伝達経路を阻害または抑制する有効量の薬剤を含む組成物を投与することを含む、方法を提供する。特定の実施形態では、該薬剤は、血液脳関門(BBB)の内皮細胞、血液網膜関門(BRB)、乏突起膠細胞、またはETXがリガンドであるミエリン上に発現されるETXまたはその結合受容体の阻害剤である。特定の実施形態では、ETX結合受容体は、4回膜貫通型内在性膜受容体MALであり、それは、ミエリン内に、またCNS内皮細胞、乏突起膠細胞、腸上皮リンパ球によって発現される。他の実施形態では、ETX結合受容体は、HAVcR−1受容体である。
特定の実施形態では、阻害剤は、ETX、またはMAL及び/もしくはHAVcR−1などのその結合受容体、またはその機能的断片、例えば、抗原結合断片または抗原結合部分に対する抗体である。ウェルシュ菌のε毒素に対する抗体を生成する方法は、当該技術分野において周知であり、本発明の範囲内に企図される。ウェルシュ菌のε毒素に対する抗体及び抗体応答の例は、例えば、Bentancor et al.(J Infect Dev Ctries 2009,3(8):624−627);Laine et al.(Veterinary Immunology and Immunopathology 125,2008,198−202);Uzal et al.(Veterinary Research Communications,23,1999,143−150);Percival et al.(Infection and Immunity,1990,2487−2492)に説明され、その各々の全内容は参照により本明細書に援用される。
本明細書で使用されるとき、用語「抗体」は、全抗体及びその任意の抗原結合断片(即ち、「抗原結合部分」)または一本鎖を含む。「抗体」は、ジスルフィド結合によって相互接続される少なくとも2つの重(H)鎖及び2つの軽(L)鎖を含む、糖タンパク質またはその抗原結合部分を指す。各重鎖は、重鎖可変領域(本明細書ではVと略記される)及び重鎖定常領域から成る。重鎖定常領域は、3つのドメイン、CH1、CH2、及びCH3から成る。各軽鎖は、軽鎖可変領域(本明細書ではVと略記される)及び軽鎖定常領域から成る。軽鎖定常領域は、1つのドメイン、CLから成る。V及びV領域は、相補性決定領域(CDR)と称される超可変性の領域にさらに細分することができ、それはフレームワーク領域(FR)と称されるより保存性の領域と共に散在する。各V及びVは、アミノ末端からカルボキシ末端に以下の順序で配置される、3つのCDR及び4つのFRから構成される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。重及び軽鎖の可変領域は、抗原と相互作用する結合ドメインを含有する。「不活性化抗体(Inactivating antibody)」は、補体系を誘発しない抗体を指す。
用語「超可変領域」、「HVR」、または「HV」は、本明細書で使用されるとき、配列内で超可変性である、及び/または構造的に画定されたループを形成する抗体可変ドメインの領域を指す。概して、抗体は、V内に3つ(H1、H2、H3)及びV内に3つ(L1、L2、L3)の6つのHVRを含む。自然抗体では、H3及びL3は、最も多様な6つのHVRを示し、特にH3は、良好な特異性を抗体に付与する際に固有の役割を果たすと考えられる。例えば、Xu et al.Immunity13:37−45(2000);Johnson and Wu in Methods in Molecular Biology 248:1−25(Lo,ed.,Human Press,Totowa,N.J.,2003)を参照されたい。実際に、重鎖のみから成る天然発生型ラクダ抗体は、軽鎖の不在下で機能性であり、安定している。例えば、Hamers−Casterman et al.,Nature363:446−448(1993)及びSheriff et al.,Nature Struct. Biol.3:733−736(1996)を参照されたい。
「フレームワーク」または「FR」残基は、本明細書に定義されるHVR残基以外の可変ドメイン残基である。用語「Fc領域」は、自然配列Fc領域及び変異Fc領域を含む、免疫グロブリン重鎖のC末端領域を定義するために使用される。免疫グロブリン重鎖のFc領域の境界は変動する場合があるが、ヒトIgG重鎖Fc領域は通常、Cys226位のアミノ酸残基から、またはPro230からそのカルボキシル末端まで伸長するように定義される。Fc領域のC末端リシン(EU付番システムによる残基447)は、例えば、抗体の産生もしくは精製中に、または抗体の重鎖をコードする核酸を組み換え的に改変することによって、除去されてもよい。したがって、無傷抗体の組成物は、全てのK447残基が除去される抗体集団、K447残基が全く除去されない抗体集団、及びK447残基を有する抗体と有さない抗体との混合物を有する抗体集団を含んでもよい。本発明の抗体における使用に好適な自然配列Fc領域としては、ヒトIgG1、IgG2(IgG2A、IgG2B)、IgG3、及びIgG4が挙げられる。
「Fc受容体」または「FcR」は、抗体のFc領域に結合する受容体を説明する。好ましいFcRは、自然配列ヒトFcRである。さらに、好ましいFcRは、IgG抗体(ガンマ受容体)を結合し、これらの受容体の対立遺伝子多型及び代替的に接合された形態を含むFcγRI、FcγRII、及びFcγRIIIサブクラスの受容体を含むものであり、FcγRII受容体は、その細胞質のドメインにおいて主に異なる類似のアミノ酸配列を有するFcγRIIA(「活性化受容体」)及びFcγRIIB(「阻害受容体」)を含む。活性化受容体FcγRIIAは、免疫受容体チロシン系活性化モチーフ(ITAM)をその細胞質ドメイン内に含有する。阻害受容体FcγRIIBは、免疫受容体チロシン系阻害モチーフ(ITIM)をその細胞質ドメイン内に含有する。(M.Daeron,Annu.Rev.Immunol.15:203−234(1997)FcRs are reviewed in Ravetch and Kinet,Annu.Rev.Immunol.9:457−92(1991);Capel et al.,Immunomethods4:25−34(1994);及びde Haas et al.,J.Lab.Clin.Med.126:330−41(1995)を参照)。他のFcRは、将来的に特定されるものを含め、本明細書において用語「FcR」によって包括される。
用語「CDR」及びその複数形「CDRs」は、相補性決定領域(CDR)を指し、そのうちの3つ軽鎖可変領域の結合特徴を構成し(CDRL1、CDRL2、及びCDRL3)、3つは重鎖可変領域の結合特徴を構成する(CDRH1、CDRH2、及びCDRH3)。CDRは、抗体分子の機能的活性に寄与し、骨格(scaffolding)またはフレームワーク領域を含むアミノ酸配列によって分離される。正確な定義的CDR境界及び長さは、異なる分類及び付番システムの対象である。異なる境界にも関わらず、これらのシステムの各々は、可変配列内の所謂「超可変領域」を構成するものにおいてある程度の重複を有する。したがって、これらのシステムによるCDRの定義は、隣接するフレームワーク領域と比較して長さ及び境界面積が異なる場合がある。例えば、Kabat、Chothia、及び/またはMacCallum et al.を参照されたい(Kabat et al.,“Sequences of Proteins of Immunological Interest”5.sup.th Edition内、米国保健社会福祉省、1992;Chothia et al.,J. Mol.Biol.,1987,196:901;及びMacCallum et al.,J.Mol.Biol.,1996,262:732、その各々はその全体が参照により援用される)。
本明細書で使用されるとき、抗体の「抗原結合部分」(または単に「抗体部分」)という用語は、抗原(例えば、ETX、またはMALなどのその結合受容体)に特異的に結合する能力を保持する抗体の1つ以上の断片を指す。抗体の抗原結合機能は、全長抗体の断片によって実施され得ることが示されている。抗体の「抗原結合部分」という用語に包括される結合断片の例としては、(i)Fab断片、V、V、CL、及びCH1ドメインから成る一価断片である、(ii)F(ab’)断片、ヒンジ領域にてジスルフィド架橋によって連結される2つのFab断片を含む二価断片である、(iii)VH及びCH1ドメインから成るFd断片、(iv)抗体の単一のアームのV及びVドメインから成るFv断片、(v)Vドメインから成るdAb断片(Ward et al.,(1989)Nature341:544 546)、並びに(vi)単離された相補性決定領域(CDR)、または(vii)合成リンカーによって任意追加的に結び付けられてもよい2つ以上の単離されたCDRの組み合わせが挙げられる。さらに、Fv断片の2つのドメイン、V及びVは、別々の遺伝子によってコードされるが、それらは、V及びV領域が対を成して一価分子を形成する単一のタンパク質鎖としてそれらが作製されることを可能にする合成リンカーによって、組み換え方法を使用して結び付けられることができる(一本鎖Fv(scFv)として知られる、例えば、Bird et al.(1988)Science 242:423 426;及びHuston et al.(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA85:5879 5883を参照)。かかる一本鎖抗体もまた、抗体の「抗原結合部分」という用語に包括されることを意図される。これらの抗体断片は、当業者に既知の従来の技術を使用して得られ、断片は、無傷抗体と同一の様式で有用性に関してスクリーニングされる。
特定の実施形態では、抗体は、ポリクローナルもしくはモノクローナル、異種、同種、もしくは同系、またはそれらの修飾された形態(例えば、ヒト化、キメラ、組み換えなど)から選択される、単離された抗体である。抗体はまた、完全にヒトであってもよい。好ましくは、本発明の抗体は、ETXポリペプチド、またはMALなどのその結合タンパク質に特異的または実質的に特異的に結合する。用語「モノクローナル抗体」は、本明細書で使用されるとき、特定のエピトープに対して単一の結合特異性及び親和性を示す抗体を指す。したがって、用語「ヒトモノクローナル抗体」は、単一の結合特異性を示し、ヒト生殖系列または非生殖系列免疫グロブリン配列に由来する可変及び定常領域を有する抗体を指す。一実施形態では、ヒトモノクローナル抗体は、不死化細胞に融合されるヒト重鎖導入遺伝子及び軽鎖導入遺伝子を含むゲノム有する遺伝子導入性非ヒト動物、例えば、遺伝子導入性マウスから得られるB細胞を含む、ハイブリドーマによって産生される。
本明細書で使用されるとき、用語「単離された抗体」は、異なる抗原特異性を有する他の抗体を実質的に含まない抗体を指すように意図される(例えば、ETX、またはそれぞれMALもしくはHAvR−1などのその結合受容体に特異的に結合する単離された抗体は、ETXまたはその結合受容体にそれぞれ結合しない抗体を実質的に含まない)。しかしながら、ETX及び/またはその結合受容体のエピトープに特異的に結合する単離された抗体は、異なる細菌株に由来する、それぞれ、他のETXタンパク質またはその結合受容体に対する交差反応性を有する場合がある。それに加えて、単離された抗体は典型的には、他の細胞物質及び/または化学物質を実質的に含まない。
本明細書で使用されるとき、用語「ヒト化抗体」は、ヒト以外の哺乳動物に由来する抗体のCDRと、ヒト抗体のFR領域及び定常領域とから成る抗体を指す。人体内でのヒト化抗体の抗原性は低下されるため、ヒト化抗体は、本発明による治療剤中の有効成分として有用である。
本明細書で使用されるとき、用語「複合(composite)抗体」は、2つ以上の非関連可変領域に由来する生殖系列または非生殖系列免疫グロブリン配列を含む可変領域を有する抗体を指す。それに加えて、用語「複合ヒト抗体」は、ヒト生殖系列または非生殖系列免疫グロブリン配列に由来する定常領域と、2つ以上の非関連ヒト可変領域に由来するヒト生殖系列または非生殖系列配列を含む可変領域とを有する抗体指す。人体内での複合ヒト抗体の抗原性は低下されるため、複合ヒト抗体は、本発明による治療剤中の有効成分として有用である。
本明細書で使用されるとき、用語「組み換えヒト抗体」は、組み換え手段によって調製、発現、作成、または単離される全てのヒト抗体を含み、例えば、(a)ヒト免疫グロブリン遺伝子またはそれから調製されるハイブリドーマに関して遺伝子導入性または導入染色体性(transchromosomal)である動物(例えば、マウス)から単離される抗体、(b)抗体を発現するように形質転換された宿主細胞から、例えば、トランスフェクトーマから単離される抗体、(c)組み換え組み合わせヒト抗体ライブラリから単離される抗体、及び(d)他のDNA配列へのヒト免疫グロブリン遺伝子配列の接合を含む任意の他の手段によって調製、発現、作成、または単離される抗体などである。かかる組み換えヒト抗体は、ヒト生殖系列及び/または非生殖系列免疫グロブリン配列に由来する可変及び定常領域を有する。しかしながら、特定の実施形態では、かかる組み換えヒト抗体は、インビトロの突然変異誘発(または、ヒトIg配列に関して遺伝子導入性である動物が使用される場合、インビボの体細胞突然変異誘発)に供されることができ、したがって、組み換え抗体のV及びV領域のアミノ酸配列は、ヒト生殖系列V及びV配列に由来し、またそれらに関連するが、インビボのヒト抗体生殖系列レパートリー内には天然には存在しない場合がある配列である。
本明細書で使用されるとき、用語「異種抗体」は、かかる抗体を産生する遺伝子導入性非ヒト有機体に関連して定義される。本用語は、遺伝子導入性非ヒト動物から成らない有機体において見いさ出されるものに対応し、また遺伝子導入性非ヒト動物のもの以外の種に概して由来するアミノ酸配列またはコード核酸配列を有する抗体を指す。
特定の実施形態では、抗体は、ETXタンパク質に対する任意の既知の、または今後開発される中和抗体である。かかるETX抗体の例は、Bentancor et al.、Percival et al.、Uzal et al.、及びVeschi et al.によって説明されており、これらの参考文献の各々の全内容は参照により本明細書に援用される。特定の実施形態では、ETXタンパク質に対する中和抗体は、任意の既知のまたは今後開発されるETX抗体のポリペプチド(単数または複数)に少なくとも約71%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、または99.9%以上同一であるアミノ酸配列を含む。
本明細書に説明されるETXまたはその結合受容体に対する抗体は、本明細書に説明される、または当該技術分野において既知の任意の方法を使用して産生することができる。ETXまたはMALタンパク質などのその結合タンパク質に特異的に結合するモノクローナル抗体(例えば、ヒト抗体)は、それぞれ、Kohler and Milstein,Nature256:495(1975)によって説明される標準的な体細胞ハイブリッド形成技術などの種々の既知の技術を使用して産生することができる。体細胞ハイブリッド形成手順は好ましいが、原理上、Bリンパ球のウイルス性または発癌性形質転換、ヒト抗体遺伝子のライブラリを使用するファージディスプレイ技術などの、モノクローナル抗体を産生するための他の技術も採用することができる。ETXまたはMALなどのその結合受容体に対するモノクローナル抗体をそれぞれ産生するハイブリドーマを生成するための1つの方法は、マウス系である。マウスにおけるハイブリドーマ産生は、当該技術分野において周知であり、免疫付与プロトコル、及び免疫付与された脾細胞を単離及び融合するための技術が挙げられる。
ポリクローナル抗体は、好適な対象をポリペプチド免疫原で免疫付与することによって、上述の通りに調製することができる。免疫付与された対象におけるポリペプチド抗体力価は、固定されたポリペプチドを使用する酵素結合免疫吸着検査法(ELISA)などの標準的技術によって、経時的に監視することができる。所望により、抗原に対して方向付けられる抗体は、哺乳動物から(例えば、血液から)単離し、IgG画分を得るためのタンパク質Aクロマトグラフィーなどの周知の技術によって、さらに精製することができる。抗体産生細胞は、免疫付与後の適切な時点、例えば、抗体力価が最も高いときに、対象から獲得し、標準的な技術、例えば、Kohler and Milstein(1975)Nature256:495−497)に元々説明されるハイブリドーマ技術(Brown et al.(1981)J.Immunol.127:539−46;Brown et al.(1980)J.Biol.Chem.255:4980−83;Yeh et al.(1976)Proc.Natl.Acad.Sci.76:2927−31;及びYeh et al.(1982)Int.J.Cancer29:269−75も参照)、より最近のヒトB細胞ハイブリドーマ技術(Kozbor et al.(1983)Immunol.Today4:72)、EBV−ハイブリドーマ技術(Cole et al.(1985)Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy,Alan R.Liss,Inc.,pp.77−96)、またはトリオーマ技術などによって、モノクローナル抗体を調製するために使用することができる。モノクローナル抗体ハイブリドーマを産生するための技術は、当該技術分野において周知である。手短に述べると、不死細胞株(典型的には、骨髄腫)を、上述の免疫原で免疫付与された哺乳動物に由来するリンパ球(典型的には、脾細胞)と融合し、結果として得られたハイブリドーマ細胞の培養上清をスクリーニングして、ポリペプチド抗原、例えば、ETXまたはその結合受容体、例えば、MALタンパク質に、好ましくは特異的に、結合するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを特定する。
リンパ球及び不死化細胞株を融合するために使用される多数の周知のプロトコルの任意のものを、抗ETX、または抗MALもしくは抗HAvR−1モノクローナル抗体を生成する目的のために適用することができる。さらに、当業者は、同様に有用であろうかかる方法の多数の変形が存在することを理解するであろう。典型的には、不死細胞株(例えば、骨髄腫細胞株)は、リンパ球と同一の哺乳動物種に由来する。例えば、マウスハイブリドーマは、本発明の免疫原性調製物で免疫付与されたマウスに由来するリンパ球を不死化マウス細胞株と融合することによって、作成することができる。好ましい不死細胞株は、ヒポキサンチン、アミノプテリン、及びチミジンを含有する培養培地(「HAT培地」)に感受性のマウス骨髄腫細胞株である。多数の骨髄腫細胞株の任意のものが、標準的な技術による融合パートナーとして使用することができ、例えば、P3−NS1/1−Ag4−1、P3−x63−Ag8.653、またはSp2/O−Ag14骨髄腫株などである。これらの骨髄腫株は、the American Type Culture Collection(ATCC),Rockville,Mdから入手可能である。典型的には、HAT感受性マウス骨髄腫細胞は、ポリエチレングリコール(「PEG」)を使用してマウス脾細胞と融合される。融合の結果として得られるハイブリドーマ細胞が、次に、融合されていない、及び非生産的に融合された骨髄腫細胞を死滅させるHAT培地(融合されてない脾細胞は、形質転換されないため数日後に死滅する)を使用して選択される。ETXまたはその結合受容体にそれぞれ対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞が、標準的なELISA分析を使用して、所与のポリペプチド、例えば、それぞれETXまたはその結合受容体を結合する抗体に関して、ハイブリドーマ培養上清をスクリーニングすることによって検出される。
モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマの調製の代わりとして、ETXまたはその結合受容体ポリペプチドにそれぞれ特異的なモノクローナルを、適切なポリペプチドを用いて組み換え組み合わせ免疫グロブリンライブラリ(例えば、抗体ファージディスプレイライブラリ)をスクリーニングして、それによって該適切なポリペプチドを結合する免疫グロブリンライブラリメンバーを単離することによって、特定及び単離することができる。ファージディスプレイライブラリを生成及びスクリーニングするためのキットは、市販されている(例えば、Pharmacia Recombinant Phage Antibody System、カタログ番号27−9400−01、及びStratagene SurfZAP(商標)Phage Display Kit、カタログ番号240612)。それに加えて、抗体ディスプレイライブラリの生成及びスクリーニングにおける使用に特に適した方法及び試薬の例は、当該技術分野において既知である。
それに加えて、例えば、キメラ、複合、及びヒト化モノクローナル抗体などの、標準的な組み換えDNA技術を使用して作製することができる組み換え抗ETX、抗MAL、または抗HAvR−1抗体を、生成することができる。かかるキメラ、複合、及びヒト化モノクローナル抗体は、当該技術分野において既知の組み換えDNA技術によって産生することができる。
それに加えて、ヒト化抗体は、当該技術分野において既知の標準的なプロトコルに従って作製することができる。別の実施形態では、抗体鎖または特定の結合対メンバーは、当該技術分野において既知の技術を使用した、特定の結合対メンバーのポリペプチド鎖及び複製可能な一般的ディスプレイパッケージの成分の融合をコードする核酸分子を含むベクターと、単一の結合対メンバーの第2のポリペプチド鎖をコードする核酸分子を含むベクターとの間の組み換えによって、産生することができる。細胞内のタンパク質機能を阻害するための細胞内抗体の使用も、当該技術分野において既知である。
別の実施形態では、ETX、またはMALもしくはHAvR−1などのその結合受容体に対してそれぞれ方向付けられるヒトモノクローナル抗体は、マウス系よりもむしろヒト免疫系の一部を保有する遺伝子導入性または導入染色体性マウスを使用して、生成することができる。一実施形態では、遺伝子導入性マウスは「HuMAbマウス」と称され、それは、再配置されていないヒト重(μ及びγ)及びκ軽鎖免疫グロブリン配列をコードするヒト免疫グロブリン遺伝子ミニ遺伝子座を、内在性μ及びκ鎖遺伝子座を不活性化する標的突然変異と共に含有する(Lonberg,N.et al.(1994)Nature 368(6474):856 859)。したがって、マウスは、マウスIgMまたはκの低減された発現を示し、また免疫付与に応答して、導入されたヒト重及び軽鎖導入遺伝子は、クラススイッチ及び体細胞突然変異を受けて、高親和性ヒトIgGκモノクローナル抗体を生成する(Lonberg,N.et al.(1994)、上記参照;Lonberg,N.(1994)Handbook of Experimental Pharmacology 113:49 101内で考察される;Lonberg,N.and Huszar,D.(1995)Intern.Rev.Immunol.Vol.13:65 93、及びHarding,F.and Lonberg,N.(1995)Ann.N.Y Acad.Sci764:536 546)。HuMAbマウスの調製は、当該技術分野において既知である。
別の実施形態では、本発明における使用のための抗体は、二重特異性抗体である。二重特異性抗体は、単一の抗体ポリペプチド内の2つの異なる抗原のための結合部位を有する。抗原結合は、同時または連続的であってもよい。トリオーマ及びハイブリッドハイブリドーマは、二重特異性抗体を分泌することができる細胞株の2つの例である。二重特異性抗体は、当該技術分野において既知の化学的手段によって構築されている。二重特異性薬剤はまた、ハイブリドーマまたは異なる抗体を作製する他の細胞を融合した後、両抗体を産生及び共組み立てするクローンを特定することによってヘテロハイブリドーマを作製することによって、生成することもできる。これらはまた、完全免疫グロブリン鎖またはFab及びFv配列などのその一部の、化学的または遺伝子的共役によって生成することもできる。抗体成分は、ETX及びその結合レセクプターポリペプチドに結合することができる。一実施形態では、二重特異性抗体は、ETXとその結合受容体ポリペプチド、MALまたはHAvR−1との両方に特異的に結合することができる。
本発明のまた別の態様は、動物を、それぞれ、免疫原性ETX、MAL、もしくはHAvR−1ポリペプチド、またはそれらの免疫原性部分で免疫付与した後、ポリペプチドに特異的に結合する抗体を動物から単離することを含むプロセスによって得ることが可能な、抗ETX、抗MAL、または抗HAvR−1抗体に関する。
本発明のまた別の態様では、部分的または既知の抗体配列を使用して、新規の抗体を生成及び/または発現させることができる。抗体は、6つの重及び軽鎖相補性決定領域(CDR)内に配置されるアミノ酸残基を主に通じて、標的抗原と相互作用する。この理由のため、CDR内のアミノ酸配列は、個々の抗体間においてCDRの外側の配列よりも多様である。CDR配列は、ほとんどの抗体−抗原相互作用に関与しているため、異なる特性を有する異なる抗体に由来するフレームワーク配列上にグラフトされた特定の天然発生型抗体に由来するCDR配列を含む発現ベクターを構築することによって、特定の天然発生型抗体の特性を模倣する組み換え抗体を発現することが可能である。かかるフレームワーク配列は、生殖系列または非生殖系列抗体遺伝子配列を含む公開DNAデータベースから得ることができる。これらの生殖系列配列は、B細胞成熟中のV(D)J結び付きによって形成される、完全に組み立てられた可変遺伝子を含まないため、成熟抗体遺伝子配列とは異なるであろう。生殖系列遺伝子配列はまた、可変領域全域に均一にわたって、個々の高親和性二次レパートリー抗体の配列とも異なるであろう。例えば、体細胞突然変異は、フレームワーク領域のアミノ末端部分では相対的に稀である。例えば、体細胞突然変異は、フレームワーク領域1のアミノ末端部分及びフレームワーク領域4のカルボキシ末端部分では、相対的に稀である。さらに、多くの体細胞突然変異は、抗体の結合特性を著しく変更しない。この理由のため、元の抗体のものと類似した結合特性を有する無傷組み換え抗体を再作成するために、特定の抗体のDNA配列全体を得ることは必要ではない。CDR領域にわたる部分的重及び軽鎖配列は、典型的にはこの目的のために十分である。部分的配列は、どの生殖系列及び/または非生殖系列の可変及びジョイニング遺伝子セグメントが組み換え抗体可変遺伝子に寄与したかを決定するために使用される。生殖系列及び/または非生殖系列配列は次に、可変領域の欠薬した部分を埋めるために使用される。重及び軽鎖リーダー配列は、タンパク質成熟中に開裂され、最終的な抗体の特性には寄与しない。欠落している配列を付加するために、クローン化したcDNA配列を、ライゲーションまたはPCR増幅によって合成オリゴヌクレオチドと組み合わせることができる。別法として、可変領域全体を、短い重複オリゴヌクレオチドのセットとして合成し、PCR増幅によって組み合わせて、完全に合成の可変領域クローンを作成することができる。このプロセスは、特定の制限部位の排除もしくは包含、または特定のコドンの最適化などの特定の利点を有する。このプロセスはまた、ある種(例えば、ヒト)における特定の免疫グロブリンコード配列のライブラリをスクリーニングして、別の種(例えば、マウス)における既知の抗体配列に由来する同族免疫グロブリンコード配列を設計するために使用することもできる。
ハイブリドーマからの重及び軽鎖のヌクレオチド配列転写は、合成オリゴヌクレオチドの重複セットを設計して、天然配列と同一のアミノ酸コード能力を有する合成V配列を作成するために使用することができる。合成重及びカッパ鎖配列は、3つの点において天然配列と異なることができる:反復ヌクレオチド塩基のストリングが、オリゴヌクレオチド合成及びPCR増幅を促進するように中断される、最適な翻訳開始部位が、Kozakのルールに従って組み込まれる(Kozak,1991,J.Biol.Chem.266L19867019870)、並びにHindIII部位が、翻訳開始部位の上流に改変される。
重及び軽鎖可変領域の両方に関して、最適化されたコードストランド配列及び対応する非コードストランド配列を、対応する非コードオリゴヌクレオチドのほぼ中間で、30〜50個のヌクレオチドに分解する。したがって、各鎖に関して、オリゴヌクレオチドは、150〜400個のヌクレオチドのセグメントにわたる重複二重ストランドのセットに組み立てることができる。次に、そのプールをテンプレートとして使用して、150〜400個のヌクレオチドのPCR僧服産生物を産生する。典型的には、単一の可変領域オリゴヌクレオチドのセットを2つのプールに分解し、それを別々に増幅させて、2つの重複PCR産生物を生成する。次に、これらの重複産生物をPCR増幅によって組み合わせて、完全な可変領域を形成する。また、発現ベクター構築物へと容易にクローン化することができる断片を生成するために、PCR増幅において、重または軽鎖定常領域の重複断片を含むことが望ましい場合もある。
次に、再構築された重及び軽鎖可変領域を、クローン化プロモーター配列、リーダー配列、翻訳開始配列、リーダー配列、定常領域配列、3’非翻訳配列、ポリアデニル化配列、及び転写終結配列と組み合わせて、発現ベクター構築物を形成する。重及び軽鎖発現構築物は、単一のベクター内に組み合わされるか、宿主細胞内へ共形質移入されるか、連続的に形質移入されるか、または別々に形質移入されることができ、該宿主細胞は、次に融合されて、両鎖を発現する宿主細胞を形成する。
この使用のためのプラスミドは、当該技術分野において既知である。ETXまたはその結合受容体に対する完全ヒト及びキメラ抗体としては、それぞれ、IgG2、IgG3、IgE、IgA、IgM、及びIgD抗体が挙げられる。類似のプラスミドを、他の重鎖アイソタイプの発現のため、またはラムダ軽鎖を含む抗体の発現のために構築することができる。したがって、既知の非ヒトまたはヒト抗体(例えば、マウス抗ヒト抗ETXまたは抗MAL抗体)の構造的特徴は、それぞれ、ETXまたはMALへの結合などの、少なくとも1つの抗体の機能的特性を保持する構造的に関連するヒト抗ヒト抗ETXまたは抗MAL抗体を作成するために使用される。別の機能的特性としては、競合ELISA分析における抗ETXのETXへの、または抗MALのMALへの結合の阻害が挙げられる。それに加えて、これらの抗体の1つ以上のCDRまたは可変領域は、追加の組み換え的に改変されたヒト抗ETXまたは抗MAL抗体を作成するために、既知のヒトフレームワーク領域及びCDRと組み換え的に組み合わせることができる。
抗体重及び軽鎖CDR3ドメインが、抗原に対する抗体の結合特異性/親和性において特に重要な役割を果たすことは当該技術分野において周知であるため、上記のように調製される組み換え抗ETXまたは抗MALまたは抗HAvR−1抗体は、好ましくは可変領域の重及び軽鎖CDR3を含む。特定の実施形態では、抗体はさらに、可変領域のCDR2を含むことができる。他の実施形態では、抗体はさらに、可変領域のCDR1を含むことができる。抗体はさらに、CDRの任意の組み合わせを含むことができる。
上述の改変された抗体のCDR1、2、及び/または3領域は、本明細書に開示される本発明の可変領域のものと全く同一のアミノ酸配列(単数または複数)を含むことができる。しかしながら、当業者は、ETX及び/またはその結合受容体、MALもしくはHAvR−1に結合する抗体の能力を効果的に保持しながら、全く同一のCDR配列からのある程度の逸脱が可能であり得ることを理解するであろう(例えば、保存的配列修飾)。したがって、別の実施形態では、改変された抗体は、例えば、これらの抗体の1つ以上のCDRに50%、60%、70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または99.5%同一である、1つ以上のCDRから構成されることができる。
ETX及び/またはその結合受容体を単に結合することに加えて、上述のものなどの改変された抗体は、他の機能的特性、例えば、(1)ヒトETXまたはその結合受容体、例えば、MALもしくはHAvR−1への結合、(2)抗ETXのETXへの、抗MALのMALへの、または抗HAvR−1のHAvR−1への結合の阻害、(3)MALへの結合、及び結合されたMALのETXに結合する能力の阻害、(4)HAvR−1への結合、及び結合されたHAvR−1のETXに結合する能力の阻害の、それらの保持に関して選択されてもよい。
ETXのその結合受容体への結合の阻害における抗体の活性は、ETXのその結合受容体への結合の遮断から抗体の能力を試験することによって、決定することができる。標識されたリガンド及び/または抗体の存在下で、競合ELISA分析を使用することができる。例えば、抗ETX抗体が、ETXとMALまたはHAcR−1との間の相互作用を遮断することができたかを決定するために、競合的な結合実験が実施される。MALまたはHAvR−1を発現する細胞を、抗ETX抗体と共にプレインキュベートした後、ビオチン化MAL−Ig融合タンパク質を添加する。抗ETX抗体が、用量依存的様式で、高結合力を伴ってMAL−Ig結合を遮断する場合、抗ETX抗体は、ETXとMALとの間の相互作用を阻害するのに効果的であると見なされる。ETXとHAvR−1との相互作用の阻害に効果的である抗体を試験するために、類似の試験を実行することができる。
本発明の一態様は、ETX、その結合受容体MALもしくはHAvR−1、並びに本明細書に説明される抗体及び抗原結合断片の単離されたポリペプチド(「本発明のポリペプチド」)と、それらの生物学的活性部分とに関する。一実施形態では、本発明のポリペプチド及びその生物学的活性部分は、標準的なタンパク質精製技術を使用する適切な精製スキームによって、細胞または組織源から単離することができる。別の実施形態では、本発明のポリペプチド及びその生物学的活性部分は、組み換えDNA技術によって産生される。別法として、本発明のポリペプチド及びその生物学的活性部分は、標準的なペプチド合成技術を使用して化学的に合成することができる。
「単離された」または「精製された」ポリペプチドまたはその生物学的活性部分は、本発明のポリペプチドが由来する細胞もしくは組織源に由来する細胞物質もしくは他の汚染タンパク質を実質的に含まないか、または、化学的に合成される場合に、化学的前駆体もしくは他の化学物質を実質的に含まない。用語「細胞物質を実質的に含まない」は、本発明のポリペプチド(単数または複数)及びその生物学的活性部分の調製物であって、ポリペプチドが、それが単離されるかまたは組み換え的に産生される細胞の細胞成分から分離されている、調製物を含む。一実施形態では、用語「細胞物質を実質的に含まない」は、約30%、20%、10%、5%未満(乾燥重量による)の他の「汚染タンパク質」を有する、本発明のポリペプチド(単数または複数)及びその生物学的活性部分の調製物を含む。本発明のポリペプチドまたはその生物学的活性部分が組み換え的に産生されるとき、それはまた、培養培地を実質的に含まず、即ち、培養培地は、タンパク質調製物の体積の約20%、10%、5%未満に相当する。
用語「化学的前駆体または他の化学物質を実質的に含まない」は、本発明のポリペプチド(単数または複数)またはその生物学的活性部分の調製物であって、ポリペプチドが、ポリペプチドの合成に関与する化学的前駆体または他の化学物質から分離されている、調製物を含む。一実施形態では、用語「化学的前駆体または他の化学物質を実質的に実質的に含まない」は、約30%、20%、10%、または5%未満(乾燥重量による)の、本発明のものではない化学的前駆体またはタンパク質を有する、本発明のポリペプチド(単数または複数)またはその生物学的活性部分の調製物を含む。
本明細書で使用されるとき、本発明のポリペプチド(単数または複数)の「生物学的活性部分」は、ETXとMALもしくはHAvR−1、またはETXに対する抗ETX、またはMALに対する抗MAL、またはHAvR−1に対する抗HAvR−1との間の相互作用に関与するポリペプチドを含む。本発明のポリペプチド(単数または複数)の生物学的活性部分は、本発明のポリペプチド(単数または複数)のアミノ酸配列に十分に同一であるか、または本発明のポリペプチド(単数または複数)に由来するアミノ酸配列を含むペプチドを含み、それは、それぞれの全長の本発明のポリペプチド(単数または複数)より少ないアミノ酸を含み、それぞれの本発明のポリペプチド(単数または複数)の少なくとも1つの活性を示す。一実施形態では、生物学的活性部分は、それが結合するように高められるかまたは設計された抗原にそれぞれ従って、ETXまたはその結合受容体に特異的に結合する能力を有する、ドメインまたはモチーフを含む。本発明のポリペプチド(単数または複数)の生物学的活性部分は、ETXまたはその結合受容体、MALによって媒介される活性、例えば、免疫細胞活性化または抑制を調節する薬剤を開発するための標的として、使用することができる。
特定の実施形態では、本発明のETXポリペプチドは、配列番号1(アミノ酸配列)及び2(ヌクレオチド配列)に記載されるアミノ酸配列を有する。他の実施形態では、本発明のMALタンパク質は、少なくとも4つのアイソフォーム(a、b、c、及びd)を有し、各アイソフォームは、配列番号3、4、5、及び6に記載されるアミノ酸配列を有する。他の実施形態では、HAvR−1タンパク質は、配列番号7に記載されるアミノ酸配列を有する。他の実施形態では、本発明のポリペプチドは、上のポリペプチド(単数または複数)のアミノ酸配列と実質的に同一であり、それぞれのポリペプチド(単数または複数)の機能的活性を保持する。したがって、別の実施形態では、本発明のポリペプチド(単数または複数)は、上の配列番号1、3、4、5、6、及び7に記載されるポリペプチド(単数または複数)に少なくとも約71%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%97%、98%、99%、99.5%、または99.9%以上同一であるアミノ酸配列を含むポリペプチドである。
2つのアミノ酸配列または2つの核酸配列のパーセント同一性を決定するために、配列は、最適な比較の目的のために整列される(例えば、最適な整列のために、第1及び第2のアミノ酸または核酸配列のうちの一方または両方にギャップを導入することができ、非同一である配列は、比較の目的のために無視することができる)。一実施形態では、比較の目的のために整列される基準配列の長さは、基準配列の長さの少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、または99.9%である。次に、対応するアミノ酸位置またはヌクレオチド位置のアミノ酸残基またはヌクレオチドが比較される。第1の配列内の位置が、第2の配列内の対応する位置と同じアミノ酸残基またはヌクレオチドによって示されている場合、分子は、その位置において同一である(本明細書で使用されるとき、アミノ酸または核酸「同一性」は、アミノ酸または核酸「相同性」と等価である)。2つの配列間のパーセント同一性は、2つの配列の最適な整列のために導入する必要のあるギャップの数及び各ギャップの長さを考慮した、配列によって共有される同一である位置の数の関数である。
本発明はまた、キメラまたは融合タンパク質も提供する。本明細書で使用されるとき、「キメラタンパク質」または「融合タンパク質」は、本発明のものではないポリペプチドに作動可能に連結される、本発明のポリペプチド(単数または複数)を含む。「本発明のポリペプチド(単数または複数)」は、ETX、MAL、またはHAvR−1のポリペプチドに対応するアミノ酸配列を有するポリペプチド、及びそれらの抗体またはその抗原結合部分を指し、一方、「本発明のものではないポリペプチド」は、配列番号1〜7に示されるポリペプチドに実質的に相同ではないポリペプチドに対応するアミノ酸配列を有するポリペプチドを指し、例えば、上述のポリペプチドとは異なる、及び同一または異なる有機体に由来するポリペプチドである。融合タンパク質内では、用語「作動可能に連結される」は、本発明のポリペプチド(単数または複数)及び本発明のものではないポリペプチド(単数または複数)が、インフレームで互いに融合されていることを示すように意図される。本発明のものではないポリペプチド(単数または複数)は、本発明のポリペプチド(単数または複数)N末端またはC末端と融合されることができ、本発明のポリペプチド(単数または複数)の可溶性、結合親和性、安定性、または原子価を変更する部分に対応する。
例えば、一実施形態では、融合タンパク質は、本発明のポリペプチド(単数または複数)を有するGST融合タンパク質である。かかる融合タンパク質は、本発明の組み換えポリペプチドの精製を促進することができる。別の実施形態では、融合タンパク質は、そのN末端に異種シグナル配列を含有する。特定の宿主細胞(例えば、哺乳動物宿主細胞)では、本発明のポリペプチド(単数または複数)の発現及び/または分泌は、異種シグナル配列の使用を通じて増加することができる。
本発明のキメラまたは融合ポリペプチド(単数または複数)は、標準的な組み換えDNA技術によって産生することができる。例えば、異なるポリペプチド配列をコードするDNA断片は、従来の技術に従って、例えば、ライゲーションのための平滑末端またはスタガー末端(stagger−ended)末端の採用、適切な末端の提供のための制限酵素消化、必要に応じ、付着末端の充填、不慮の結び付きを回避するためのアルカリホスファターゼ処理、及び酵素的ライゲーションによって、インフレームで一緒にライゲーションされる。別の実施形態では、融合遺伝子は、自動化DNA合成装置を含む従来の技術によって合成することができる。別法として、遺伝子断片のPCR増幅は、後にアニール及び再増幅されて、キメラ遺伝子配列を生成することができる、2つの連続する遺伝子断片間の相補的オーバーハングを生じるアンカープライマーを使用して、実行することができる(例えば、Current Protocols in Molecular Biology,Ausubel et al.,eds.,John Wiley&Sons:1992を参照されたい)。さらに、融合部分(例えば、GSTポリペプチド)を事前にコードする多数の発現ベクターが市販されている。
本明細書に特定される本発明のポリペプチド(単数または複数)のアミノ酸配列は、当業者が、本発明のポリペプチド(単数または複数)に対応するポリペプチドを産生することを可能にするであろう。かかるポリペプチドは、本発明のポリペプチド(単数または複数)をコードするポリヌクレオチドの発現によって、原核生物または真核生物宿主細胞内に産生することができる。別法として、かかるペプチドは、化学的方法によって合成することができる。組み換え宿主内での異種ポリペプチドの発現、ポリペプチドの化学的合成、及びインビトロ翻訳のための方法は、当該技術分野において周知であり、Maniatis et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(1989),2nd Ed.,Cold Spring Harbor,N.Y.;Berger and Kimmel,Methods in Enzymology,Volume152,Guide to Molecular Cloning Techniques(1987),Academic Press,Inc.,San Diego,Calif.;Merrifield,J.(1969)J.Am.Chem.Soc.91:501;Chaiken I.M.(1981)CRC Crit.Rev.Biochem.11:255;Kaiser et al.(1989)Science243:187;Merrifield,B.(1986)Science 232:342;Kent,S.B.H.(1988)Annu.Rev.Biochem.57:957;及びOfford,R.E.(1980)Semisynthetic Proteins,Wiley Publishingにさらに説明され、これらは参照により本明細書に援用される。
特定の実施形態では、本発明は、血液脳関門(BBB)上のHAVcR−1などの受容体の阻害剤もまた、MSを予防及び/または治療するための治療候補薬であり得ることを提供する。HAVcR−1を潜在的に阻害することが見出されている化合物としては、突然変異イプシロン毒素、例えば、ETX−Y29E、ETX−Y30E、ETX−Y36E、及びETX−Y196Eが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、ETX−H106P突然変異体は、ETX受容体拮抗剤の別の候補である。BBB上の他の受容体のインヒブチオールも、本発明内に企図される。本明細書で使用されるとき、用語「阻害剤」または「拮抗剤」は、例えば、特定の作用、機能、または相互作用を減少させるか、限定するか、または遮断する薬剤または分子を指す。特定の実施形態では、阻害剤は、ウェルシュ菌ε−トシン細胞毒性の小分子阻害剤であり、かかる阻害剤は、当該技術分野において既知であるか、または今後開発される。かかる阻害剤の例は、Lewis et al.(Toxins2010,2,1825−1847)に説明されており、その全内容は参照により本明細書に援用される。
特定の実施形態では、本発明の方法は、ウェルシュ菌B型またはD型細菌株に特異的なファージ溶菌酵素である薬剤を含む。一実施形態では、かかるファージ溶菌酵素は、ATCC13124株に由来するムラミダーゼPlyCMである。特定の実施形態では、ヒトにおけるMSを予防または治療するための本発明の薬剤は、他のウェルシュ菌毒素型を含まない、ウェルシュ菌A型、またはウェルシュ菌B型もしくはD型を効果的に打ち負かすことのできる他の細菌型を含むプロバイオティック栄養補助食品である。特定の実施形態では、プロバイオティック栄養補助食品は、その毒素型がウェルシュ菌B型を打ち負かすことが示されているため、ウェルシュ菌A型細菌株を含有する。プロバイオティックアプローチは、種々の市場で開発されている。プロバイオティック栄養補助食品調製物に含まれる典型的な細菌株としては、アシドフィルス菌、ブルガリア菌、カゼイ菌(L.casie)、発酵乳酸桿菌、ラクトバチルス・プランタラム(L.Plantarum)、ロドシュードモナス・パルストリス(Rhodoseudomonas palustris)、サッカロミセス・セレビシエ、及びサーモフィルス菌(Steptococcus thermophiles)が挙げられるが、これらに限定されない。これらの株は、種々のヒト用食品において一般的であり、ヒト、動物、及び水産養殖衛生のためのプロバイオティック栄養補助食品製品の製造において広く使用される。本発明は、ウェルシュ菌B型またはD細菌株に特異的である、及び/またはそれらを打ち負かす、現在既知であるか、または今後開発される任意の細菌ファージ溶菌酵素及び/またはプロバイオティック栄養補助食品を包括する。幾つかの場合では、細菌ファージ溶菌酵素は、プロバイオティック有機体内に、その有機体をウェルシュ菌に対して特異的に溶解性である発現された酵素にジェネルティックに改変することによって、送達することができる。
特定の実施形態では、本発明の方法は、ウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株、またはそれによって産生されるイプシロン毒素(ETX)に対するワクチンである薬剤を含む。特定の疾患に対する免疫を改善するワクチンのための生物学的調製は、当該技術分野において周知である。幾つかのかかるワクチンが、ウェルシュ菌感染から動物を予防するために開発及び採用されており、組み換え型は開発中である。より具体的には、ウェルシュ菌細菌株に対するワクチン及び/またはその作製方法は、当該技術分野において周知であり、及び/または、例えば、Titball et al.への米国特許第6,403,094号;Titball(Vaccine 27,2009,D44−D47);並びに他の文献、例えば、Chandran et al.(Clinical and Vaccine Immunology,2010,p.1013−1016);及びde la Rosa et al.(J ANIM Sci1997,75:2328−2334)に説明され、その各々の全内容は、その全体が参照により援用される。
本発明の方法はさらに、ウェルシュ菌B型またはD型細菌株を死滅させるのに十分な抗生物質を含む。ウェルシュ菌に対して効果的であることが見出されている抗生物質としては、ペニシリン、アンピシリン、アモキシシリン、メトロニダゾール、エリスロマイシン、及びタイロシンが挙げられるが、これらに限定されない。本発明は、ウェルシュ菌B型またはD型細菌株に対して効果的である任意の既知の、及び現在利用可能であるかまたは任意の今後開発されるアンチボティックスを包括する。
特定の実施形態では、ヒトにおけるMSを予防及び/または治療するための本発明の方法において使用される1つ以上の薬剤は、薬剤と混合される薬学的に好適で許容される担体またはアジュバントを各々含む別々に製剤化された組成物において、別々に投与することができる。他の実施形態では、1つ以上のかかる薬剤は、これらの薬剤と混合される薬学的に好適で許容される担体またはアジュバントをさらに含む組成物中に、一緒に組み合わせる、及び/または製剤化することができる。本発明の組成物は、経口錠剤またはカプセル、親注射用溶液もしくは懸濁液、または皮下パッチを含むがこれらに限定されない、任意の好適な及び/または許容される投与経路用に、任意の薬学的に好適な及び/または許容される製剤中に製剤化することができる。本発明の組成物は、単独で投与することができ、またはヒトにおけるMSの予防及び治療への効果を強化する、及び/もしくはMS疾患及び/もしくは治療からもたらされる副作用に関連付けられる任意の有方向もしくは無方向症候群を低減するために、任意の好適な薬剤または化合物と組み合わせて投与することができる。
本発明はさらに、薬学的に許容される担体と共に製剤化される、1つまたは組み合わせの本発明のモノクローナル抗体またはその抗原結合部分(単数または複数)(例えば、抗原結合断片など)を含有する、組成物、例えば、薬学的組成物を提供する。一実施形態では、組成物は、複数の(例えば、2つ以上の)本発明の単離された抗体の組み合わせを含み、組成物の抗体の各々は、別個の予め選択されたETXまたはMALもしくはHAvR−1などのその結合受容体のエピトープに結合する。本発明はさらに、ウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株によって産生されるイプシロン毒素(ETX)、ETX結合受容体、またはETXとその結合受容体との相互作用に直接的または間接的に干渉して、ETXによって調節される受容体シグナル伝達活性を阻害または抑制する有効量の薬剤を含む、多発性硬化症(MS)の予防または治療を必要とするヒト対象におけるMSを予防または治療するための組成物を提供する。
本発明の薬学的組成物はまた、併用療法において、即ち、他の薬剤と組み合わせて投与することもできる。例えば、併用療法は、少なくとも1つ以上の追加の治療剤と共に、本発明の組成物を含むことができる。本発明の薬学的組成物はまた、任意の他の療法と共に投与することもできる。他の抗体との共投与も、本発明によって包括される。
本明細書で使用されるとき、「薬学的に許容される担体」は、生理的に適合性である任意の及び全ての溶媒、分散媒質、コーティング、抗菌剤及び抗真菌剤、等張剤剤及び吸収遅延剤などを含む。好ましくは、担体は、静脈内、筋肉内、皮下、非経口、脊髄、または上皮投与(例えば、注射または注入による)に好適である。投与の経路に応じて、活性化合物、即ち、抗体、二重特異性及び多重特異性分子は、酸の作用及び化合物を不活性化する可能性がある他の自然条件から化合物を予防するために、材料中にコーティングされてもよい。
「薬学的に許容される塩」は、親化合物の所望の生物学的活性を保持し、いかなる望ましくない毒素学的効果も付与しない塩を指す。かかる塩の例としては、酸付加塩及び塩基付加塩が挙げられる。酸付加塩としては、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、亜リン酸などの非毒性の無機酸に由来するもの、並びに、脂肪族モノ−及びジ−カルボン酸、フェニル置換アルカン酸、ヒドロシキアルカン酸、芳香族酸、脂肪族及び芳香族スルホン酸などの非毒性有機酸に由来するものが挙げられる。塩基付加塩としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属に由来するもの、並びにN,N’−ジベンジルエチレンジアミン、N−メチルグルカミン、クロロプロカイン、コリン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン、プロカインなどの非毒性有機アミンに由来するものが挙げられる。
本発明の組成物は、当該技術分野において既知の種々の方法によって投与することができる。当業者によって理解されるであろうように、投与の経路及び/または様式は、所望の結果に応じて変動するであろう。活性化合物は、埋め込み物、経皮パッチ、及びマイクロカプセル化した送達システムを含む、制御放出製剤などの急速な放出から化合物を予防するであろう担体と共に調製することができる。エチレン酢酸ビニル、ポリ無水化物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、及びポリ乳酸などの、生分解性、生体適合性ポリマーを使用することができる。かかる製剤の調製のための多数の方法は、特許権を有しているか、または概して当業者に既知である。
本発明の化合物を特定の投与の経路によって投与するために、化合物を、その不活性化を予防するための材料でコーティングするか、それと共投与することが必要な場合がある。例えば、化合物は、適切な担体、例えば、リポソームまたは希釈剤中で対象に投与してもよい。薬学的に許容される希釈剤としては、生理食塩水及び水性緩衝溶液が挙げられる。リポソームとしては、水中油中水CGFエマルション、及び従来のリポソームが挙げられる。
薬学的に許容される担体としては、無菌水溶液または分散液、及び無菌注射液または分散液の即時調製のための無菌粉末が挙げられる。薬学的に活性な物質に関するかかる媒質及び薬剤の使用は、当該技術分野において既知である。任意の従来の媒質または薬剤が活性化合物と不適合性である限りを除いて、本発明の薬学的組成物におけるそれらの使用が企図される。捕捉的な活性化合物を組成物内へ組み込むこともできる。
治療用組成物は典型的には、製造及び保管条件下で無菌性及び安定性でなければならない。組成物は、溶液、マイクロエマルション、リポソーム、または高薬物濃度に好適な他の指定の構造として製剤化することができる。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、及び液体ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物を含有する、溶媒または分散媒質であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散液の場合では必要とされる粒径の維持によって、及び界面活性剤の使用によって、維持することができる。多くの場合、組成物中に、例えば、糖などの等張剤、例えば、マンニトール、ソルビトールなどの多価アルコール、または塩化ナトリウムを含むことが好ましいであろう。注射用組成物の持続的吸収は、組成物中に吸収を遅延させる薬剤、例えば、モノステアリン酸塩及びゼラチンを含むことによって、実現することができる。
無菌注射液は、必要量の活性化合物を、上に列挙される原料の1つまたは組み合わせを必要に応じて伴って、適切な溶媒中に組み込んだ後、精密濾過減菌することによって調製することができる。概して、分散液は、活性化合物を、基本の分散媒質と上に列挙されるものからの必要とされる他の原料とを含有する無菌ビヒクル中に組み込むことによって調製される。無菌注射液の調製のための無菌粉末の場合、好ましい調製方法は、事前に減菌濾過したその溶液からの活性原料及び任意の追加の所望の原料の粉末を生じさせる、真空乾燥及びフリーズドライ(凍結乾燥)である。
投薬計画は、最適な所望の応答(例えば、治療的応答)を提供するように調整される。例えば、単回ボーラスを投与してもよく、複数の分割された用量を経時的に投与してもよく、または用量を、治療状況の緊急事態によって指示される通りに比例的に低減もしくは増加させてもよい。例えば、本発明のヒト抗体は、皮下注射によって週に1もしくは2回、または皮下注射によって月に1もしくは2回投与することができる。投与の容易性及び投薬量の均一性のために、非経口組成物を単位剤形で製剤化することは、特に有利である。本明細書で使用されるとき、単位剤形は、治療されるべき対象のための単位的な投薬量として好適な物理的に別個の単位を指し、各単位は、必要とされる薬学的担体に関連して所望の治療効果を生み出すように算出された、所定量の活性化合物を含有する。本発明の単位剤形の仕様は、(a)活性化合物の固有の特徴及び達成されるべき特定の治療効果、並びに(b)個体における感受性の治療に関する、かかる活性化合物の調合の技術分野における本質的な制限によって決定され、またそれに直接的に依存する。
一実施形態では、本発明の薬剤は、抗体である。本明細書で定義されるとき、抗体の治療的有効量(即ち、効果的な投薬量)は、体重1kg当たり約0.001〜30mg、または体重1kg当たり約0.01〜25mg、または体重1kg当たり約0.1〜20mg、または体重1kg当たり約1〜10mg、2〜9mg、3〜8mg、4〜7mg、または5〜6mgの範囲である。当業者は、疾患または障害の重篤度、これまでの治療、対象の全体的な健康及び/または年齢、並びに存在する他の疾患を含むがこれらに限定されない特定の要因が、対象を効果的に利用するために必要とされる投薬量に影響を及ぼす可能性があることを理解するであろう。さらに、治療的有効量の抗体による対象の治療は、単一の治療を含むことができ、または好ましくは、一連の治療を含むことができる。治療に使用される抗体の効果的な投薬量は、一連の特定の治療にわたって増加または減少される場合があることも理解されるであろう。投薬量の変化は、診断分析の結果からもたらされてもよい。
薬学的に許容される酸化防止剤の例としては、(1)水溶性酸化防止剤、例えば、アスコルビン酸、システイン塩酸塩、重硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなど(2)油溶性酸化防止剤、例えば、パルミチン酸アスコルビル、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、レシチン、没食子酸プロピル、アルファ−トコフェロールなど、及び(3)金属キレート剤、例えば、クエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ソルビトール、酒石酸、リン酸などが挙げられる。
治療用組成物に関して、本発明の製剤としては、経口、経鼻、局所(口腔及び舌下を含む)、経直腸、経膣、及び/または非経口投与に好適なものが挙げられる。製剤は、単位剤形で好都合に提示されてもよく、薬学技術分野において既知の任意の方法によって調製されてもよい。単一剤形を製造するために担体材料と組み合わせることができる活性原料の量は、治療されている対象、及び特定の投与の様式に応じて変動するである。単一剤形を製造するために担体材料と組み合わせることができる活性原料の量は、概して治療効果を生み出す組成物の量であろう。概して、この量は、100パーセントのうち約0.001パーセント〜約90パーセントの活性原料、別法として約0.005パーセント〜約70パーセント、または別法として約0.01パーセント〜約30パーセントの範囲であろう。
経膣投与に好適である本発明の製剤としてはまた、適切であることが当該技術分野において既知である担体を含有する、ペッサリー、タンポン、クリーム、ゲル、ペースト、フォーム、またはスプレー製剤が挙げられる。本発明の組成物の局所または経皮投与のための投薬形態としては、粉末、スプレー、軟膏、ペースト、クリーム、ローション、ゲル、溶液、パッチ、及び吸入薬が挙げられる。活性化合物は、薬学的に許容される担体と、また必要となり得る任意の防腐剤、緩衝剤、または推進剤と、無菌条件下で混合することができる。
語句「非経口投与」及び「非経口で投与される」は、本明細書で使用されるとき、通常は注射による、腸内及び局所投与以外の投与の様式を意味し、限定されるものではないが、静脈内、筋肉内、動脈内、鞘腔内、嚢内、眼窩内、心腔内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、被膜下、くも膜下、脊髄内、硬膜外、及び胸骨内(intrastemal)注射及び注入が挙げられる。
本発明の薬学的組成物において採用することができる好適な水性及び非水性担体の例としては、水、エタノール、ポリオール(グリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物、オリーブ油などの植物油、並びにオレイン酸エチルなどの注射用有機エステルが挙げられる。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティング材の使用によって、分散液の場合では必要とされる粒径の維持によって、及び界面活性剤の使用によって、維持することができる。
これらの組成物はまた、防腐剤、湿潤剤、乳化剤、及び分散剤などのアジュバントを含有してもよい。微生物の存在の予防は、上記の減菌手順によって、並びに種々の抗菌及び抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸などの包含によっての両方で、確実にすることができる。また、糖、塩化ナトリウムなどの等張剤を組成物中に含むことが望ましい場合もある。それに加えて、注射用薬学的形態の持続的吸収は、モノステアリン酸アルミニウム及びゼラチンなどの、吸収を遅延させる薬剤の包含によって実現することができる。
本発明の化合物を調剤としてヒトに投与するとき、それらは、単独で、または例えば、0.001〜90%(例えば、0.01〜30%などの0.005〜70%)の活性原料を薬学的に許容される担体と組み合わせて含有する薬学的組成物として、付与することができる。
選択される投与の経路に関わらず、好適な水和形態で使用されてもよい本発明の化合物、及び/または本発明の薬学的組成物は、当業者に既知の従来の方法によって、薬学的に許容される剤形に製剤化される。
本発明の薬学的組成物中の活性原料の実際の投薬量レベルは、特定の患者、組成物、及び投与の様式に関して、患者に対して毒性であることなく所望の治療的応答を達成するのに効果的である活性原料の量を得るように、変動されてもよい。選択される投薬量レベルは、採用される特定の本発明の組成物、またはそれらのエステル、塩、もしくばアミドの活性、投与の経路、投与の時間、採用される特定の化合物の排泄率、治療期間、採用される特定の組成物と組み合わせて使用される他の薬物、化合物、及び/または材料、治療されている患者の年齢、性別、体重、状態、全体的な健康、及びこれまでの病歴、並びに医療技術分野において周知の同様の要因を含む、種々の薬物動態学的要因に依存するであろう。当該技術分野における通常の知識を有する医師は、必要とされる薬学的組成物の有効量を容易に決定及び処方することができる。例えば、医師は、薬学的組成物中に採用される本発明の化合物の用量を、所望の治療効果を達成するために必要とされるものより低いレベルで開始し、所望の効果が達成されるまで投薬量を徐々に増加させてもよい。概して、本発明の組成物の好適な日用量は、治療効果を生み出すのに効果的な最低用量である化合物の量であろう。かかる効果的な用量は概して、上述の要因に依存するであろう。投与は、静脈内、筋肉内、腹腔内、または皮下であることが好ましく、好ましくは、標的部位の近位に投与される。所望により、治療用組成物の効果的な日用量は、別々に投与される2、3、4、5、6、またはそれ以上の副次的用量として1日を通して適切な間隔で、所望により単位剤形で、投与されてもよい。本発明の化合物は単独で投与することが可能であるが、化合物を薬学的製剤(組成物)として投与することが好ましい。
治療用組成物は、当該技術分野において既知の医療機器を用いて投与することができる。例えば、一実施形態では、本発明の治療用組成物は、無針皮下注射注射器を用いて投与することができる。本発明において有用な周知の埋め込み物及びモジュールの例としては、制御された速度で薬物を分配するための埋め込み可能マイクロ注入ポンプ、皮膚を通して薬を投与するための治療機器、正確な注入速度で薬物を送達するための薬物注入ポンプ、継続的な薬物送達のための可変流埋め込み型注入装置、マルチチャンバ区画を有する浸透圧薬送達システム、及び、浸透圧薬送達システムが挙げられる。多数の他のかかる埋め込み物、送達システム、及びモジュールは、当業者に既知である。
特定の実施形態では、本発明のヒトモノクローナル抗体は、インビボの適切な分布を確実にするように製剤化することができる。例えば、血液脳関門(BBB)は、多くの高親水性化合物を排除する。本発明の治療用化合物が(所望により)BBBを横断することを確実にするために、それらを、例えば、リポソーム内に製剤化することができる。リポソームを製造するための方法は、当該技術分野において周知である。リポソームは、特定の細胞または器官内に選択的に運ばれて、したがって標的化された薬物送達を強化する、1つ以上の部分を含んでもよい。例示的な標的化部分としては、葉酸またはビオチン、マンノシド、抗体、その異種が本発明の製剤を含んでもよい、サーファクタントタンパク質A受容体、及び本発明の分子の成分が挙げられる。本発明の一実施形態では、本発明の治療用化合物は、リポソーム内に製剤化され、別の実施形態では、リポソームは、標的化部分を含む。また別の実施形態では、リポソーム内の治療用化合物は、腫瘍または感染に近接する部位へのボーラス注射によって送達される。組成物は、容易な注射性(syringability)が存在する程度に、流動性でなくてはならない。これは、製造及び保管条件下で安定性でなければならず、細菌及び真菌などの微生物の汚染作用から保護されなければならない。
組成物は、組成物が注射器によって送達可能である程度に、無菌及び流動性でなければならない。水に加えて、担体は、等張緩衝生理食塩溶液、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、及び液体ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散液の場合では必要とされる粒径の維持によって、及び界面活性剤の使用によって、維持することができる。多くの場合、等張剤、例えば、糖、マンニトールもしくはソルビトールなどの多価アルコール、または塩化ナトリウムなどを、組成物中に含むことが好ましい。注射用組成物の長期吸収は、組成物中に吸収を遅延させる薬剤、例えば、モノステアリン酸アルミニウムまたはゼラチンを含むことによって、実現することができる。
本明細書に説明されるように、活性化合物が好適に保護されるとき、化合物は、例えば、不活性希釈剤とまたは吸収可能な食用担体と共に、経口で投与されてもよい。
本明細書に説明される抗体(抗体の誘導体及び共役体を含む)及び/または阻害剤または拮抗剤、並びに抗体及び/または阻害剤または拮抗剤を含有する組成物は、多様なインビトロ及びインビボ診断及び治療用途に使用することができる。例えば、ETXに結合する抗ETX結合は、その結合受容体MALまたはHAvR−1とのその相互作用を介して阻害シグナルを送信する。したがって、ETXとその結合受容体(例えば、MALまたはHAvR−1)との間の相互作用の調節は、下流シグナル伝達活性の調節/阻害をもたらす。特に、本明細書に説明される抗体は、ウェルシュ菌B型及び/またはD型バテリアル株によって産生されるETXによって媒介されるヒトにおけるMSに関連する、診断、予測、予防、及び治療用途に有用である。
ヒト対象は、望ましい臨床結果を含む、1つ以上の有益なまたは所望の結果が得られる場合に治療される。本発明の目的のため、有益なまたは所望の臨床結果としては、限定されないが、以下のうちの1つ以上が挙げられる:疾患からもたらされる1つ以上の症状の減少、疾患に罹患する者の生活の質の増加、疾患を治療するために必要とされる他の薬物の用量の減少、疾患の進行の遅延、及び/または個体の生存の延長。
一態様では、本発明は、ヒト対象をMSから予防するための方法に関する。請求される抗体または方法による治療から利益を得るであろうMSの危険性のあるヒト対象は、例えば、当該技術分野において既知の診断または予測分析のうちのいずれかまたは組み合わせによって、特定することができる。予防的抗体またはワクチンの投与は、MSに関連付けられる症状が現れる前に発生することができる。予防または治療に使用される適切な抗体及び/または阻害剤または拮抗剤は、臨床兆候に基づいて決定することができ、また例えば、本明細書に説明されるスクリーニング分析を使用して特定することができる。
本発明はさらに、多発性硬化症(MS)の危険性のあるヒト対象の診断または予後のための方法であって、a)該対象から生体試料を得ることと、b)該対象由来の生体試料中のETX遺伝子もしくはタンパク質の発現もしくは活性レベル、またはウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株の存在を検出することと、c)基準レベルと比較して、ETX遺伝子もしくはタンパク質の発現もしくは活性レベルの上昇、またはウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株の存在が検出されたときに、対象を、MSの危険性があると診断することと、を含む、方法を提供する。特定の実施形態では、生体試料は、全血、血漿、血清、涙液、唾液、粘液、脳脊髄液、尿、及び便から成る群から選択される生体液である。
多発性硬化症(MS)の危険性のあるヒト対象を診断するためか、または多発性硬化症(MS)を有するヒト対象の予後を提供するためのキットも、本発明によって包括される。キットは、a)ETX遺伝子もしくはタンパク質に、またはウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株に特異的な1つ以上の検出体を含む捕捉試薬と、b)検出試薬と、c)基準レベルと比較して、ETX遺伝子もしくはタンパク質の発現もしくは活性レベルの上昇、またはウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株の存在が検出されるときに、該対象がMSの危険性があると診断するか、またはMSを有する該対象の予後を提供するように、キットを使用するための指示と、を含む。
上述の通り、本発明は、ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)が多発性硬化症の原因物質であることを提供する。ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)がMSにおける新規の病変形成を引き起こす病態生理学的メカニズムにおける重要なステップは、胃腸管から血流中への毒素の侵入を必要とする。リンパ球は、ウェルシュ菌イプシロン毒素受容体(ミエリン及びリンパ球タンパク質、MAL)を発現し、したがって、血液中の毒素は、高親和性でヒトリンパ球に結合する。<したがって、特定の実施形態では、本発明は、ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)に方向付けられた特異性抗体の使用を通じて、リンパ球に結合したウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)を検出するための方法を提供する。ヒトリンパ球または血液単核細胞を、ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)特異性抗体と共にインキュベートし、洗浄した後、関連する蛍光的にタグ付けされた二次抗体と共にインキュベートした。蛍光活性化細胞選別またはフローサイトメトリーは、ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)特異性抗体およびヒトリンパ球特異性抗体(限定されないが、例えば抗CD3)の両方に結合する細胞を検出するために使用され得る。ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)特異性抗体のリンパ球への結合の検出に加えて、本発明はさらに、イプシロン毒素によって誘発されるリンパ球体積及び膜特徴の変化を検出するための方法を提供する。
本発明はさらに、ETXもしくはETX結合受容体の遺伝子もしくはタンパク質発現もしくは活性レベルを阻害もしくは抑制することができるか、またはETXのその結合受容体への結合能力を阻害して、ETX受容体シグナル伝達機能を阻害もしくは抑制することができる候補薬剤をスクリーニングする方法を提供する。スクリーニング方法は、a)候補薬剤を、ETXまたはETX結合受容の遺伝子またはタンパク質に曝露するステップと、b)ETXまたはETX結合受容体の該遺伝子またはタンパク質に対する該候補薬剤の結合親和性を決定するステップと、c)候補薬剤が、ETXまたはETX結合受容体の該遺伝子またはタンパク質に結合するか、またはそれらの活性を調節する場合に、該候補薬剤を、ETXまたはETX結合受容体の阻害剤または抑制剤と特定するステップと、を含む。
本発明の一態様は、細胞ベース及び非細胞ベース分析を含む、スクリーニング分析を利用する方法に関する。一実施形態では、分析は、ETXとMALまたはHAvR−1などのその結合受容体との相互作用を調節する抗体を特定するための方法を提供する。一実施形態では、本発明は、ETXに結合するか、またはその活性を調節する、例えば、ポリペプチドの、その同族結合パートナーまたは例えば、MALもしくはHAvR−1などの受容体と相互作用する(例えば、結合する)能力を調節する、候補または抗体をスクリーニングするための分析に関する。
一実施形態では、分析は、ETXまたはその結合受容体を発現する細胞を、候補化合物または抗体と接触させることと、ETXのその結合受容体MALまたはHAvR−1への結合を調節する(例えば、阻害する)、候補化合物または抗体の能力を決定することと、を含む、細胞ベース分析である。ETXの、その結合受容体MALまたはHAvR−1に結合するかまたはそれと相互作用する能力の決定は、例えば、直接結合を測定することによって、または下流シグナル伝達活性のパラメータを測定することによって、達成することができる。
例えば、直接結合分析では、ETX、その結合受容体(またはそのそれぞれの標的ポリペプチド)を、放射性同位体または酵素標識と結合させることができ、その結果、複合体中の標識されたタンパク質を検出することによって、ETXまたはその結合受容体MALもしくはHAvR−1に結合する候補化合物または抗体の結合を決定することができる。例えば、EXTまたはその結合受容体MALもしくはHAvR−1は、125I、35S、14C、またはHを用いて直接的にかまたは間接的にかのいずれかで、及び電波放出の直接計数によってまたはシンチレーション計数によって検出される放射性同位体を用いて、標識することができる。別法として、EXTまたはその結合受容体MALもしくはHAvR−1は、例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、またはルシフェラーゼ、及び適切な基質の産生物への適切な変換の決定によって検出される酵素標識で、酵素的に標識することができる。
反応体のうちのいずれの標識も伴わずに、ETXとその結合受容体MALまたはHAvR−1との間の相互作用を調節する、化合物または抗体の能力を決定することも、本発明の範囲内である。例えば、マイクロフィジオメーターを使用して、ETXとその結合受容体MALまたはHAvR−1との相互作用を検出することができる。本明細書で使用されるとき、「マイクロフィジオメーター」(例えば、Cytosensor)は、細胞がその環境を酸性化する速度を光アドレス指定可能な電位差センサ(LAPS)を使用して測定する、分析機器である。この酸性化速度の変化は、化合物と受容体との間の相互作用の指標として使用することができる。
別の実施形態では、所与のポリペプチドのセット間の相互作用に拮抗する抗体の能力の決定は、ポリペプチドのセットのうちの1つ以上のメンバーを決定することによって達成することができる。例えば、ETXまたはその結合受容体の活性は、細胞の第2のメッセンジャーの誘発を検出すること、適切な基質の触媒/酵素活性を検出すること、レポーター遺伝子(例えば、クロラムフェニコールアセチル転移酵素などの検出可能なマーカーをコードする核酸に作動可能に連結される標的応答性調節要素を含む)の誘発を検出すること、またはETXもしくはその結合受容体によって調節される細胞応答を検出することによって決定することができる。該ポリペプチドに結合するかまたはそれと相互作用する抗体の能力の決定は、例えば、増殖分析において、免疫細胞の副刺激もしくは阻害を調節する化合物の能力を測定すること、または該ポリペプチドの、その一部分を認識する抗体に結合する能力に干渉することによって達成することができる。
ETXとその結合受容体との相互作用を遮断または阻害する抗体は、免疫細胞の増殖、及び/もしくはエフェクター機能を阻害するか、またはインビトロ分析に付加されるときにアネルギーを誘発する、それらの能力によって特定することができる。例えば、細胞は、活性化受容体を介してシグナル変換を刺激する薬剤の存在下で培養することができる。細胞活性化の認識された読み出し数は、活性化剤の存在下での細胞の増殖またはエフェクター機能(例えば、抗体産生、サイトカイン産生、食作用)を測定するために採用することができる。この活性化を遮断する試験抗体の能力は、当該技術分野において既知の技術を使用して、測定される増殖またはエフェクター機能の減少に影響を及ぼす抗体の能力を測定することによって容易に決定することができる。
他の実施形態では、本発明の分析は、ETX、その結合受容体、またはその生物学的活性部分を候補化合物または抗体と接触させ、ETXもしくはその結合受容体ポリペプチド、またはその生物学的活性部分に結合する候補化合物または抗体の能力を決定する、無細胞分析である。ETXまたはその結合受容体ポリペプチドへの候補化合物または抗体の結合は、上述の通り、直接的にかまたは間接的にかのいずれかで決定することができる。また別の実施形態では、分析は、ポリペプチドまたはその生物学的活性部分をその結合パートナーと接触させて、分析混合物を形成することと、分析混合物を候補化合物または抗体と接触させることと、分析混合物中のポリペプチドと相互作用する候補化合物または抗体の能力を決定することであって、ポリペプチドと相互作用する候補化合物または抗体の能力を決定することは、結合パートナーと比較してポリペプチドまたはその生物学的活性部分に優先的に結合する、候補化合物または抗体の能力を決定することを含む、決定することと、を含む。
例えば、ETXまたはその結合受容体ポリペプチドは、分析混合物を形成するために使用することができ、この相互作用を遮断する候補化合物または抗体の能力は、結合を決定するための上述の方法のうちの1つによって、その結合受容体に結合しているETXの能力を決定し、ETXのその結合受容体に結合する能力を決定することによって試験することができる。その結合受容体MALまたはHAvR−1を結合するETXの能力の決定はまた、即時生体分子間相互作用分析(BIA)(Sjolander,S.and Urbaniczky,C.(1991)Anal.Chem.63:2338−2345及びSzabo et al.(1995)Curr.Opin.Struct.Biol.5:699−705)などの技術を使用して達成することもできる。本明細書で使用されるとき、「BIA」は、反応体のうちのいずれの標識も伴わずに、成体特異性相互作用を即時的に研究するための技術である(例えば、BIAcore)。表面プラズモン共鳴(SPR)の光学現象の変化は、生物学的ポリペプチド間の即時反応の指標として使用することができる。ETXまたはその結合受容体ポリペプチドは、BIAcoreチップ上に固定することができ、抗体は、ETXまたはその結合受容体への結合に関して試験することができる。BIA技術の使用例は、Fitz et al.(1997)Oncogene15:613によって説明される。
本発明の無細胞分析は、タンパク質(例えば、ETXまたはその結合受容体MALもしくはHAvR−1、またはその生物学的活性部分)の可溶性及び/または膜結合性の形態の使用に適している。膜結合性形態のタンパク質が使用される無細胞分析の場合、タンパク質の膜結合性形態が溶液中で維持されるように、可溶化剤を利用することが望ましい場合がある。かかる可溶化剤の例としては、非イオン性洗剤、例えば、n−オクチルグルコシド、n−ドデシルグルコシド、n−ドデシルマルトシド、オクタノイル−N−メチルグルカミド、デカノイル−N−メチルグルカミド、Triton(商標)X−100、Triton(商標)X−114、Thesit(商標)、イソトリデシポリ(エチレングリコールエーテル)、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンミニオ]−1−プロパンスルホネート(CHAPS)、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンミニオ]−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホネート(CHAPSO)、またはN−ドデシル=N,N−ジメチル−3−アンモニオ−1−プロパンスルホネートなどが挙げられる。
上述の分析方法の1つ以上の実施形態では、ETXまたはその結合受容体MALもしくはHAvR−1か、あるいは適切な標的ポリペプチドかのいずれかを固定して、タンパク質のうちの一方または両方の非複合形態からの複合形態を分離を促進すること、及び分析の自動化を提供することが望ましい場合がある。ETXまたはその結合受容体への候補化合物または抗体の結合は、反応物質を含有するのに好適な任意の容器内で達成することができる。かかる容器の例としては、マイクロタイタープレート、試験管、及び微小遠心管が挙げられる。ETXへの候補化合物または抗体の結合は、FACSを使用して、蛍光検出によって達成することができる。例えば、MS患者に由来するリンパ球に結合したETXは、ETXに対して方向付けられた抗体と、一次抗ETX抗体に対して方向付けられた蛍光的にタグ付けされた二次抗体とを使用して検出することができる。次に、蛍光的にタグ付けされた細胞の検出が、FACSによって達成される。一実施形態では、タンパク質の一方または両方をマトリックスに結合させるドメインを付加する、融合タンパク質を提供することができる。例えば、グルタチオン−S−転移酵素/ETX、/MAL、もしくは/HAvR−1ポリペプチド融合タンパク質、またはグルタチオン−S−転移酵素/候補融合タンパク質を、グルタチオンセファロースビーズ(Sigma Chemical,St.Louis,Mo.)またはグルタチオン誘導体化マイクロタイタープレート上に吸着させることができ、それらを次に、試験化合物または抗体と組み合わせ、混合物を、複合体形成を促す条件下で(例えば、塩及びpHに関する生理的条件で)インキュベートする。インキュベーション後、ビーズまたはマイクロタイタープレートウェルを洗浄して、非結合成分を除去し、ビーズの場合は、マトリックスを固定し、複合体を、例えば、上述の通りに、直接的にかまたは間接的にかのいずれかで決定する。別法として、複合体をマトリックスから解離させ、標準的な技術を使用してETXまたはその結合受容体ポリペプチドの結合または活性のレベルを決定することができる。
代替的実施形態では、ETXまたはその結合受容体の活性を調節する候補化合物または抗体の能力の決定は、ETX受容体シグナル伝達の下流に機能するポリペプチド、例えば、ETXと相互作用するポリペプチド、またはETX受容体結合の下流に機能するポリペプチドの活性を調節する、候補化合物または抗体の能力を決定することによって、達成することができる。例えば、前述の通り、第2のメッセンジャーのレベルを決定することができ、適切な標的上の相互作用体またはポリペプチドの活性を決定することができ、または相互作用体のもしくは適切な標的への結合を決定することができる。
本発明はさらに、上述のスクリーニング分析によって特定される新規の阻害剤、拮抗剤、及び/または抗体に関する。したがって、本明細書に説明される通りに特定される候補阻害剤、拮抗剤、及び/または抗体を、適切な動物モデルにおいてさらに使用することは、本発明の範囲内である。例えば、本明細書に説明される通りに特定される抗体は、かかる抗体を用いた治療の有効性、毒性、または副作用を決定するために、動物モデルにおいて使用することができる。別法として、本明細書に説明される通りに特定される抗体は、かかる抗体の作用のメカニズムを決定するために、動物モデルにおいて使用することができる。さらに、本発明は、本明細書に説明される通り、治療のための上述のスクリーニング分析によって特定される新規の候補インヒビト、拮抗剤、及び/または抗体の使用に関する。
本発明の説明は、以下の実施例によってさらに例証され、これは、いかなるようにも限定的であるように解釈されるべきではない。全ての引用される参考文献(本明細書全体を通じて引用される参考文献、発行済特許、公開済特許出願を含む)の内容は、参照により本明細書に明示的に援用される。
実施例1
一般的な方法
ETXの蛍光標識及び免疫蛍光
Hisタグ付きプロ毒素を、BEI Resourcesから入手し、Alexa Fluor594タンパク質標識キット(Invitrogen)を使用して、製造業者の指示に従って1mgを蛍光的に標識した。固定凍結冠状切片を、コール酸ナトリウム1%、BSA1%、ロバ血清10%のPBST溶液中で、4℃で一晩透過処理した20。その後、切片を1:1000でウサギ抗−PLP(ThermoScientific)と共に4℃で一晩インキュベートした。PBSで3回洗浄した後、切片を、1:1000でロバ抗ウサギAlexa488(Jackson ImmunoResearch)、及びAlexa594で標識されたHisタグ付きプロ毒素(50nM)と共に室温で2時間インキュベートした。染色された組織を、PBS中で3回洗浄し、Rockefeller Bio−Imaging facilityにおいて顕微鏡法用に調製した。
試料収集/便培養/PCR分析
便標本を、患者及び健常対照者によって清潔な使い捨て容器中に自己収集し、MS Centerに戻るまで−20℃で保管した。約1グラムの便を取集し、9mlの緩衝グリセリン塩溶液(グリセリン10%、KHPO71.2mM、KHPO29.4mM、NaCl71.9mM、蒸留水中で作製し、pH7.2に調製し、高圧蒸気減菌した)を含有する便収集管(Sarstedt)中で、IRBプロトコル番号1003010940に基づいて保管した。受領後、試料を、40mlの修飾された高速ウェルシュ菌培地21中に再懸濁し、D−シクロセリン(400mg/L)を、ネオマイシン/ポリミキシンBと置換し、リトマスミルクを除外して、DNA抽出を改善した。再懸濁した試料を、キャップで密封した50mlファルコン管中で、47℃ONにて培養した。
DNAを、Qiagen血液及び組織キットを使用して1mlの培養上清から抽出した。単離されたDNAを、その後のPCR反応のためのテンプレートとして使用し、以下のプライマーを使用した:
1)16SrRNA(陽性対照)順方向プライマー:AGAGTTTGATCCTGGCTCA(配列番号8)、逆方向プライマー:GGTTACCTTGTTACGACTT(配列番号9)
2)アルファ毒素(panウェルシュ菌マーカー)順方向プライマー:GCTAATGTTACTGCCGTTGA(配列番号10)10、逆方向プライマー:CCTCTGATACATCGTGTAAG(配列番号11)10
3)ベータ毒素順方向プライマー:GCGAATATGCTGAATCATCTA(配列番号12)10、逆方向プライマー:GCAGGAACATTAGTATATCTTC(配列番号13)10
4)イプシロン毒素順方向プライマー:GCGGTGATATCCATCTATTC(配列番号14)10、逆方向プライマー:CCACTTACTTGTCCTACTAAC(配列番号15)10
5)B1RBB5ファージ遺伝子順方向プライマー:AAATGGACAAGAGGGATAAGGAT(配列番号16)、逆方向プライマー:TTTTCATCACAAATACCAGCCTC(配列番号17)
6)B1RAA6ファージ遺伝子順方向プライマー:TTACAATAAAACCACATGAGCTT(配列番号18)、逆方向プライマー:TTTTATTTAACATACTCCGTTTT(配列番号19)
7)Q8SBN7ファージ遺伝子順方向プライマー:GGGTGTCAAAGAAGATTTTAAAG(配列番号20)、逆方向プライマー:TTCTATCTTGCAACATTATATTT(配列番号21)。
血清及びCSF収集
MSを有する人及び健常対照者に由来するCSF及び血清を、Weill Cornell MS Centerにて収集した(IRBプロトコル番号1003010940)。追加のMS及び脳卒中CSF及び血清を、Brain Research Institute,UCLAから得た。SLE血清は、Vital Products Inc.から購入した。
統計分析
両側カイ二乗検定を、(1)MS患者対健常対照者で、片利共生ウェルシュ菌A型の保有率を比較するため、及び(2)MS患者のウェルシュ菌に対する血清反応性を、健常対照者のものと比較するために実施した。
実施例2
MS及び健常対照者におけるETX免疫反応性
ヒト血清/CSFを一次抗体として使用して、ウエスタンブロット法を実施した。SDSページ電気泳動を実行し、各ウェルを、100ngのHisタグ付きプロETX(BEI Resources)、並びにモル当量のPA63(EMD Millipore)190ng、コレラ毒素ベータFITC(Sigma Aldrich)36ng、Hisタグ付き志賀毒素1ベータ(BEI Resources)26ng、及びHisタグ付き志賀毒素2ベータ(BEI Resources)26ngの混合物で充填した。タンパク質を、Immobilon P膜(Millipore)に移動させて、希釈した血清/CSFで調査した。全ての血清及びCSF試料は、それぞれ、10,000倍及び27倍に希釈し、一方SLE血清は、バックグラウンドを正規化するために100,000倍に希釈した。HRP共役ロバ抗ヒトIgG1:10,000(Jackson Immunoresearch)を、ヒト抗体結合を可視化するために使用した。
哺乳動物におけるイプシロン毒素に対する液性免疫は、一時的であり、不完全である。例えば、t=0及びt=6週にてイプシロン類毒素でワクチン接種を受けた場合、僅か50%のヤギのが、9週にて防御抗毒素を有する22。30週までに、3回目のワクチン接種の時点で、僅か2%のヤギが防御力価を維持する。32週(3回目のワクチン接種の2週後)では、100%が防御力価を有するが、56週までに僅か11%が防御力価を示す22。したがって、イプシロン毒素に曝露された哺乳動物において、血液陰性及び血液復帰(seroreversion)は、毒素がアジュバントと共に投与された場合であっても一般的である。
MS患者、健常対照者、及び他の疾患の群に由来する血清及びCSFを、プロETXタンパク質を使用して、ウエスタンブロット法によってETXに対する免疫反応性をスクリーニングした。ウエスタンブロット分析は、偽陽性の可能性を厳密に排除するように開発された。4つの対照毒素に対して免疫反応性を伴わずに、ETXに関する明確な免疫反応性が存在した場合に、試料を陽性とスコア化した。対照のうちの3つは、既知の消化管由来毒素:コレラ毒素ベータ、志賀毒素1ベータ、及び志賀毒素2ベータを表すように選択し、これらの対照毒素に伴う交差反応は発生しなかった。第4の対照、炭疽菌由来の防御抗原63(PA63)は、PA63が、ETXと同様にイプシロン毒素に類似する疎水性マップを有する孔形成毒素であるため選択した。23PA63はまた、大部分のヒトが血液陰性でなければならないため、選択した。PA63に対する血清反応性は、ワクチン接種または炭疽への曝露の事例においてのみ発生することになる。大部分のヒトは、炭疽に対してワクチン接種をされておらず、また本研究において、患者または対照のうちの誰もワクチン接種を受けなかった。PA63に対する血清反応性はまた、炭疽菌に感染したことがあり、生存している人においても観察することができる。肺及び胃腸の炭疽は通常、致命的であるため、または、PA63は、ETXと同様にイプシロン毒素に類視した疎水性マップを伴う孔形成毒素であるため。23PA63に対する血清反応性はまた、衰弱性疾患に罹病する人においても観察することができ、また皮膚炭疽は、特徴的な黒い痂皮をもたらすため、以前の炭疽が、指示された健康アンケート(directed health questionnaire)において見落とされる可能性は低い。したがって、PA63に対する陽性免疫反応性は、宿主抗体とPA63との非特異性相互作用、または共有エピトープを有する抗原への事前曝露を強く示唆することになる。したがって、ETX及びPA63に対する免疫反応性を示す試料は、これらの示される曖昧な結果のため、排除した。SLEにおいては、高められた液性免疫が存在し、交差反応は一般的であった(図1)。疎水性タンパク質は、交代との非特異的相互作用を示す可能性がより高いため、PA63に対する免疫反応性は、本来、非特異的であると仮定される。
MS患者の10%及び健常対照者の1%が、断面分析において、ETX特異性抗体を有することが見出された(p=0.0044)(図1)。既知の免疫付与後の血液陽性の低比率、及び一般的な血液復帰率22に基づくと、この10%の陽性は推定上、ETX曝露の真の価値を過小評価する。
実施例3
健常対照者と比較した、MSにおけるウェルシュ菌A型の保有率の低減
土壌研究は、ウェルシュ菌A型の存在は、他の毒素型の不在と一致することを特定しており、毒素型Aは、他のウェルシュ菌毒素型と資源に関して競合する可能性があることを示唆している。これらの理由のため、ヒト片利共生生物、A型の保有率を、MS及び健常対照者において評価した。30人のMSを有する個体及び31人の健常対照に由来する便を、培養した。細菌を溶解させ、DNAを単離し、毒素型をPCR分析10によって決定した。先行既刊研究は、A型は、健常ヒトの約50%に存在することを実証している25これと一致して、本研究は、健常対照者の52%(n=31)が、検出可能なA型を保有することを見出した(図2)。しかしながら、僅か23%のウェルシュ菌A型保有率が、MSを有する個体において見出された(n=30)、χp=0.0227(図2)。この知見は、MS感受性は、一部には宿主−微生物叢影響による可能性があること、及び片利共生ウェルシュ菌A型は、防御的である可能性があることを支持している。
実施例4
多発性硬化症を有する女性におけるウェルシュ菌B型の特定
21歳女性(患者73F)は、左下肢共調運動不全及び平衡失調を発症し、それは3日間にわたりその最大欠損へと発展した。発症の2週間後、彼女は、持続的症状と、MSの脳梁特徴内の複数の卵形病変を伴う深部及び皮質下白質内の増加されたT2/フレアシグナルの多数の病巣を示す脳の神経画像のため、神経科医へ紹介された。IVガドリニウムの投与後、複数の病変が強化した。CSF分析は、等電点電気泳動において、対応する血清試料中には存在しない5つのIgGバンドを明らかにした。彼女は、臨床的に隔離された症候群(CIS)と称される最早期の臨床症状における、臨床的に確定された再発性寛解型MSの改定基準を満たした。彼女は、1日当たり1グラムのIVメチルプレドニゾロンを5日受け、彼女の症状は、3週間以内に正常な神経学的機能に軽決した。彼女は、診断及び治療計画の確認のため、Weill Cornell MS Centerへ紹介された。Weill Cornellでの反復的神経画像は、多発性硬化症に関する病変特徴的形態及び場所を明らかにした(図3)。発症の約3カ月後、彼女は、HITMS(Harboring the Initial Trigger of Multiple Sclerosi)(多発性硬化症の初期の要因保有)研究、IRBプロトコル番号1003010940に登録され、自己収集便試料が得られた。疾患修飾性治療が開始された。治療開始の8カ月後、彼女は、無症状のままであり、彼女の最初の治療評価MRIが実施され、それは複数の新規のコントラスト強化病変を示した(図3)。
彼女の最初の症状の発症の3カ月後、患者73Fは、胃腸管内にウェルシュ菌B型を有することが分かった。PCR分析は、α、β、及びε毒素をコードする遺伝子の保有を明らかにした(図4A)。これは、B型を保有することが知られる最初のヒト、及びETX産生ウェルシュ菌を保有することが見出された最初のMS患者を意味する。潜在的な実験室由来汚染物質を排除するため、実験室(ATCC3626)及び患者由来ウェルシュ菌株の溶原性バクテリオファージフットプリント分析を実施した。3つの溶原性バクテリオファージ挿入が、実験室株内に特定され、これは、既知の全ゲノム配列に一致した(図4B)。患者の株は、2つの溶原性バクテリオファージ挿入のみを含有し、したがって、患者由来ETXの単位複製配列は、実験室汚染物質ではないことが確認された(図4B)。毒素型C及びDの組み合わせもまた、α、β、及びε毒素遺伝子の特定をもたらすため、患者由来ETX遺伝子を配列決定して、それがB型ETXプラスミドに由来するものであることを確認した。興味深いことに、患者73Fにおけるウェルシュ菌B型の検出の8カ月後、反復分析は、彼女が陰性であることを示し、ウェルシュ菌B型コロニー形成の動的性質を明らかにした。
実施例5
CNS中の白質、乏突起膠細胞、及び髄膜に関するウェルシュ菌イプシロン毒素の特異性
CNS血管系及び白質へのETX結合は、これまでに報告されている15−17。しかしながら、これらの研究は、これらの構造へのETX結合が特異的であることを証明し、かつ、それによってETXがMSを引き起こすことが可能な病態生理学から遠ざかることを顕著に教示する知見を報告するような、関連対照を欠いている。これらの研究は、白質へのETX結合のみを示しており、CNSのミエリン形成細胞、乏突起膠細胞への結合を示さなかった。さらに、これらの研究は、ETXとMSとの間の関係を教示または示唆していない。第一に、これらの研究は、小脳ニューロンがMSにおける細胞標的ではないため、小脳ニューロンへのETXの結合、ETXがMS病変形成に関与する環境要因であるということから遠ざかることを教示する知見を示した。第二に、これらの研究は、ETXが、CNS及びPNSの両方のミエリンを結合することを報告している。
MAL機能喪失型突然変異マウスを使用して、本発明は、CNS血管系及び白質への全てのETX結合が消失されることを示し、したがって、これらの神経解剖学的部位が毒素の特異的標的であるという明確な証拠を提供する。本発明はさらに、イプシロン毒素は、小脳ニューロンに結合せず、またそれらを死滅させもしない(例えば、下記の図18a〜18dを参照)、及びETXは、MS初期病形成におけるその特異性を支持するニューロンを死滅させないという明確な証拠を提供する。本発明はさらに、CNSミエリン及び末梢神経系(PNS)ミエリンへのETX結合の知見が、真であることを確認する。しかしながら、MSは、PNSミエリンではなく、CNSの関与を特に特徴とする疾患として定義される。CNS及びPNSの両方のミエリンを標的化する薬剤は、MSへの任意の関係から遠ざかることを疑いなく教示する。
ETX媒介脱髄に関する病態生理学的メカニズムは、(限定されないが)以下の重要なステップを含む:胃腸管または他の体内生息部位内での毒素産生、消化管または他の体内生息部位内でのプロテアーゼによる毒素活性化、消化管または他の体内生息部位から血液/血管内区画内へのETXの浸入、他ではなく他の内皮細胞ではなく、CNSの頂端(管腔)表面へのETXの結合、ETXの、それが乏突起膠細胞に結合し、及び乏突起膠細胞を損傷/死滅させて脱髄を導く、CNS内への侵入。ETXはPNSの内皮細胞に結合しないため、ETXはPNS区画に入ることができず、またしたがって、例えPNSミエリンがETXを結合したとしても、毒素は、PNSの血管内区画に出入りできないため、PNSミエリンに遭遇することはない。CNSに影響を及ぼすがPNSミエリンには影響を及ぼさない、この多発性硬化症の注目すべき特異性は、PNSミエリンへのイプシロンの結合が、考えられる疾患原因としてイプシロンをほぼ排除した疾患の特徴を非常に表している。1つの合理的な説明は、イプシロンは、CNSの頂端表面に結合するがPNS内皮細胞には結合しないということ、並びに血液神経関門は、血液脳関門及び血液網膜関門と異なり、イプシロンに対して非感受性であるということである。
したがって、血流中に入ると、ETXは、CNSへと向かい、まずCNS内皮細胞に結合し、次に可逆的及び/または不可逆的な内皮細胞損傷により生理学的障壁機能を破壊することによって、血液脳関門破壊のプロセスを開始する。実験は、ETXが脳内皮細胞の管腔表面に結合することを示しており、これは、既刊文献と併せて、ETXが血液脳関門を標的化することを支持する有力な証拠を提供する。蛍光的にタグ付けされたプロETXを、マウスの尾静脈内に注射し、PBSを灌流し、脳内の組織切片を調べて、ETXの管腔結合を評価した。脳内での内皮細胞の頂端(管腔)表面への明確で強固なETXの結合が、観察された(図12)。MAL KOマウスはETX結合を示すことができないため、CNS微小血管系へのETXの結合は、MALを必要とする(図12)。MAL KOマウスは微小血管系へのETX結合を示すことができないという事実は、野生型動物におけるETX結合の特異性を確認し、MALが、ETX受容体であるという証拠を提供する。
CNS内でのETX結合はミエリンに限局されることを検証するため、蛍光的に標識されたETXを開発して、マウス脳低温切開片を染色した。ミエリンを、プロテオリピドタンパク質(PLP)に対する免疫反応性によって特定した。マウスCNS内でのETX結合は、CNSミエリンとの本質的に完全な重複を示した(図5及び24)。脳血管系へのETX結合及びBBBの破壊に関する既刊報告と併せて考えると、白質へのETXの結合は、ETX、BBB破壊、及び乏突起膠細胞/ミエリン損傷間の明確なメカニズム的連結を提示する。ETX結合が乏突起膠細胞に特異的であることを証明するために、一次細胞培養物を、マウスまたはラットCNSから生成した(例えば、下記の図11A〜11Fを参照)。混合培養物中では、乏突起膠細胞系譜内の細胞へのETX結合が見出されたが、星状膠細胞またはミクログリアへは見出されず(例えば、図17、図19A〜19B、及び図23A〜23Cを参照)、星状膠細胞またはクログリアへは見出されなかった(例えば、図21A〜21B及び図22A〜22Bを参照)。
それに加えて、髄膜内のCNS髄膜及び微小血管系のETX染色を特定した。イプシロン毒素の髄膜結合の重要性は、限局性髄膜炎症は、MS内で発生することが既知であるが、このプロセスを開始するメカニズムは不明であるということである。本研究は、血液中のETXが髄膜血管に結合し、その後、内皮損傷が起こり、髄膜組織中へのETXのエキストラビセーションがもたらされ、ETXが、髄膜細胞に結合して、それを損傷/死滅させ、損傷した髄膜細胞が、パターン認識受容体の宿主の活性化を通じた二次炎症応答につながる十分に説明される危険性関連分子パターン(DAMPS)を放出する、髄膜炎症に関する固有で明確なメカニズムを提供する。それに加えて、髄膜血管を通したETXの漏出は、これまでのメカニズム説明に反する軟膜下皮質MS病変に関するメカニズムを提供する。
ε毒素がCNS内でどの細胞に特異的に結合するかを決定するために、混合グリア細胞を、乏突起膠細胞成熟を促進するための培地中で増殖させ、Alexaflour594共役プロ毒素(プロETX594)を用いて調査した。プロ毒素と活性ε毒素結合との間に差は観察されなかったADDIN RW.CITE{{565 Dorca-Arevalo,J. 2008}}27。特定のグリア集団への結合を、ε毒素及び細胞特異性マーカーの共局在化によって決定した(例えば、図11A〜11F、図16、図17、及び図19A〜19Bから図23A〜23Cを参照)。ε毒素は、星状膠細胞マーカーGFAPまたはミクログリアlマーカーCD68と共局在化しなかった(例えば、図11A及び11B、図17、並びに図21A、22A、及び23Aを参照)。幾つかのOlig2陽性細胞を包囲し、乏突起膠細胞マーカーMAG、MBP、及びPLPと共局在化される、結合されたε毒素が見られた(例えば、図11C〜11F、図20を参照)。これは、ε毒素が、混合一次培養物中で乏突起膠細胞系譜の細胞にのみ結合することを示唆している。
乏突起膠細胞に結合するε毒素のみが観察されたため、ε毒素が、混合グリア培養物中で乏突起膠細胞を死滅させることができるかどうかを決定した。生細胞を、O1抗体で染色して、乏突起膠細胞を特定し、活性ε毒素で1及び4時間処理した(例えば、図19A〜19Bを参照)。細胞生存を、プロミジウムヨウ素(PI)包含によって評定した。ε毒素処理は、非処理対照と比較して、死滅したO1+細胞を著しく増加させた。処理の1時間後、10nM、50nM、及び100nMのε毒素で処理したときに、それぞれ、O1+細胞の18.1%、35.1%、41.8%、及び45.7%が死滅した。非処理対照は、7.0%の死細胞しか示さなかった。1時間4時間への処理時間の増加もまた、5nM及び10nMのε毒素処理に関して、死滅したO1+細胞のパーセントを、それぞれ、11.1%〜26.5%及び18.1%〜29.9%に著しく増加させた。ε毒素依存性の乏突起膠細胞死は、用量及び時間依存性である。
ε毒素が乏突起膠細胞特異的に死滅させることを確実にするために、星状膠細胞、ミクログリア、及び乏突起膠細胞の富化培養物を、ε毒素で処理した。富化星状膠細胞培養物は、主としてGFAP陽性であり、幾らかの汚染CD68陽性ミクログリア細胞及び乏突起膠細胞残屑を伴った(例えば、図21A〜21B、図22A〜22B、及び図23A〜23Cを参照)。富化星状膠細胞を、5nM、10nM、及び50nMのε毒素で24時間処理し、細胞生存をPI染色によって評定した。非処理対照とε毒素処理星状膠細胞との間に差は観察されなかった(例えば、図21A〜21B、図22A〜22B、及び図23A〜23Cを参照)。富化ミクログリア培養物は、類似の結果を示した(例えば、図21A〜21Bを参照)。富化培養物は、主としてCD68陽性であり(例えば、図22A〜22Bを参照)、非処理対照と比較して、毒素処理の24時間後の細胞死の著しい増加は示さなかった(例えば、図21A、22A、及び23Aを参照)。富化乏突起膠細胞培養物を得るために、OPCを混合培養物から単離し、乏突起膠細胞分化培地中で増殖させた。富化乏突起膠細胞培養物は、主としてMPB陽性であり、僅かなGFAP及びCD68陽性汚染細胞を伴った(例えば、図21A、22A、並びに23A及び23Bを参照)。MBP陽性細胞の大部分もまた、プロETX594を結合した(図23Bを参照)。生の富化乏突起膠細胞培養物を、O1で染色し、50nMのε毒素で1及び6時間処理した。細胞死を、PI染色によって評定した。処理の1時間後、ε毒素は、PI陽性O1細胞のパーセントを非処理対照と比較して著しく増加させ、それぞれ、48.2%対25.9%であった(図23Cを参照)。ε毒素処理の6時間後、僅か25.6%のみの陽性対照と比較して、O1+細胞の58%がPI陽性であった(図23Cを参照)。総じて、これは、ε毒素は乏突起膠細胞を特異的及び迅速に死滅させ、ε毒素媒介細胞死は乏突起膠細胞成熟に依存することを示唆している。
新規に形成するMS病変は、乏突起膠細胞死を特徴とするが、OPCは、損なわれてはいないようである。ε毒素がOPCに結合するかどうかを確認するために、混合一次グリア細胞培養物を、OPCマーカーに関して染色し、ε毒素を用いて調査した。ε毒素及びOPCマーカーPDGFRの共局在化は、インビトロで観察されなかったが、但し、プロETX594及び成熟乏突起膠細胞マーカーO1の強固なコロカリゼーションが観察された(例えば、図23B及び23Cを参照)。これらの結果は、生後17日目(p17)の仔に由来する組織切片の免疫組織化学(IHC)を使用して確認された。MPB及びε毒素の強固な共局在化が存在したものの(例えば、図11E、14a〜14b、16、20、21A、22A、及び23Bを参照)、ε毒素及びOPCマーカーNG2の共局在化の完全な欠如が存在し(例えば、図22A及び23Aを参照)、ε毒素は、成熟乏突起膠細胞にのみ結合することを示唆している。
より具体的には、図11A〜11Fは、ε毒素がCNS内で乏突起膠細胞に特異的に結合することを例証する。混合マウスグリア細胞を、p0〜6の仔から採取し、乏突起膠細胞分化を促進する培地内で10日間培養した。細胞を、4%PFA中に固定し、星状膠細胞に関するGFAP(A)、ミクログリアに関するCD68(B)、全ての乏突起膠細胞系譜に関するOlig2(C)、並びに成熟乏突起膠細胞に関するMAG(D)、MPB(E)、及びPLP(F)を含む、異なるグリア集団に特異性の抗体で染色した。ε毒素結合の特異性を決定するために、細胞を、Alexaflour598共役εプロ毒素(プロETX)を用いて調査した。核を、DAPIを用いて可視化した。
ETXが、CNS中で乏突起膠細胞を特異的に標的化することを実証するために混合グリア培養物を、蛍光的にタグ付けされたプロETXを用いて調査した。混合グリア培養物は、乏突起膠細胞、乏突起膠細胞前駆細胞、星状膠細胞、ミクログリア、メネンジアル細胞、及び少数の他の細胞型を含有する。蛍光的にタグ付けされたプロETXは、乏突起膠細胞のみを標識することが見出され、したがって、この細胞型に関するその特異性を示している。混合マウスグリア細胞を、p0〜6の仔から採取し、乏突起膠細胞分化を促進する培地内で10日間培養した。細胞を、4%PFA中に固定し、星状膠細胞に関するGFAP(図11A)、ミクログリアに関するCD68(図11B)、全ての乏突起膠細胞系譜に関するOlig2(図11C)、並びに成熟乏突起膠細胞に関するMAG(図11D)、MPB(図11E)、及びPLP(図11F)を含む、異なるグリア集団に特異性の抗体で染色した。ε毒素結合の特異性を決定するために、細胞を、Alexaflour598共役εプロ毒素(プロETX)を用いて調査した。核を、DAPIを用いて可視化した。
図12は、ETXは、CNS内皮細胞の管腔表面に特異的に結合することを例証する。MAL KOマウスにおけるETX標識の不在は、ETXと野生型内皮細胞との間の相互作用の特異性を立証する。CNSエンドシリアル細胞へのETXの結合は、乏突起膠細胞及びミエリンを標的化するためのCNS中へのETX浸入に関するメカニズムを提供する。
図14A〜14Dは、ETX曝露は、小脳切片培養物における濃度及び時間依存性のMBP発現の低減につながることを提供する。ETXが、用量及び時間依存性様式で脱髄を誘発するかを決定するために、完全有髄器官型小脳切片培養物を、漸増用量のETXでかまたは単一濃度のETXで、時間を増加させて処理した。いずれの場合においても、脱髄の誘発におけるETXの明確な濃度及び時間依存性の効果が存在した。ミエリン含有量を、定量化に関するImage Jを使用して、MPB免疫蛍光によって評価した。図14A及び14Bは、指定された用量で20時間PBS(ビヒクル対照)またはETXに曝露した切片によるMBP免疫染色(緑)の代表的な画像(a)及び定量化(b)を提供する。図14C及び14Dは、指定された時点における、5nMのETXで処理した切片によるMBP免疫染色(緑)の代表的な画像(a)及び定量化(b)を提供する。DAPI(青)を、全ての細胞の核を特定するために対比染色する。DAPI(b、d)のものに対するMBP免疫蛍光強度の定量化は、ETXは、総細胞生存には影響しないが、代わりにMBP発現細胞に影響を及ぼすことを示す。同様の結果が、少なくとも3つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。
図15は、MAL欠失が、小脳切片をETX誘発性MBP低減に耐性にすることを例証する。MALが脱髄の誘発におけるETXの効果に必要であるかを決定するために、完全有髄のセレブレラー切片を、野生型(Mal+/+)及びMAL KO(Mal−/−)マウスから生成した。野生型マウスは、ETX処理によるほぼ完全な脱髄を示し、一方、MAL KOマウスは対照的に、ETXの効果に耐性であった。これらの結果は、2つの重要な発見を支持する。第1に、MALは、ETXの効果に必要であり、第2に、ETXは、高濃度においてさえも非特異性細胞損傷を引き起こさない高度に特異性の毒素である。
図16は、不活性プロETX−Alexa594共役体は、小脳切片上でMBP陽性細胞に選択的に結合することを例証する。ETXが乏突起膠細胞にのみ結合するかどうかを検証するために、小脳切片培養物を、蛍光共役ETXを用いてMBPに関して染色した。低MBP免疫染色(緑)密度を有する無作為に選択された区域は、プロETX(赤)は、MBP陽性細胞/構造と共局在化することを示し、ETXは、MBP産生成熟乏突起膠細胞を選択的に結合することを示唆する。細胞の大部分(DAPI対比染色、青によって特定される)は、MBP免疫染色及びプロETX結合の両方に関して陰性である。プロETX標識は、MBP免疫染色と完全には重複せず、MBP発現の部位とは少なくとも部分的に異なる細胞内部位を標的化することを示唆することに留意されたい。スケールバーは、100μmを表す。
図17は、GFAP発現は、乏突起膠細胞におけるETX誘発性効果に対する二次応答として、より高用量のETX刺激に曝露した小脳切片内で適度に上方調節されることを例証する。乏突起膠細胞及びミエリンに関するETXの特異性を検証するための、指定された用量で20時間、PBS(ビヒクル対照)またはETXに曝露した切片上の、CNPase(乏突起膠細胞マーカー、緑)及びGFAP(星状膠細胞マーカー、赤)に対する免疫染色の代表的な画像(上の行)及び定量化(右下のパネル)。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。低倍率画像内の囲まれた領域(3行目)は、それぞれの条件における免疫染色の詳細を例証するために、より高倍率で示される(左下のパネル)。CNPase及びGFAP免疫蛍光強度の定量化は、ETXに応答したCNPaseの濃度依存性減少を示し、より高濃度(50nM)のみおけるGFAPの増加と対照的である。これは、星状膠細胞は、乏突起膠細胞におけるETXの効果の媒介において直接的に関与しないことを示唆する。
図18A〜18Dは、ETX曝が、小脳切片内のニューロン及びミクログリアに対して効果を有していないことを実証する。乏突起膠細胞及びミエリン、CNSに関するETXの特異性をさらに検証するために、ニューロン及びミクログリアに対するETXの効果を、小脳切片内で評価した。Image Jを使用して免疫蛍光画像を定量化をすると、ニューロンまたはミログリアの数に対するETXの効果は観察されなかった。図18A及び18Bは、PBS(ビヒクル対照)または10nMのETXに20時間曝露した切片による、NeuN免疫染色(緑)の代表的な画像(左のパネル)及び定量化(右のパネル)を提供する。挿入(上の行)は、ニューロンマーカーNeuNの細胞核染色パターンを例証ための、より高倍率での対応する条件における低倍率での囲まれた領域を示す。図18C及び18Dは、指定された時点における、PBS(ビヒクル対照)または5nMびETXに曝露した切片によるCD68免疫染色(緑)の代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。(c)の下の行は、ミクログリアマーカーCD68の免疫染色パターンを例証するための、より高倍率での対応する条件における低倍率(上の行)での囲まれた領域を示す。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色した。
図19A〜19Bは、ε毒素が乏突起膠細胞を死滅させることを例証する。図19Aは、乏突起膠細胞成熟を促進するための培地中で増殖された混合一次グリア培養物が、生O1染色によって特定されたことを示す。図19Bは、左側に、A2B5及びO1抗体で染色された生混合一次グリア培養物の典型的な顕微鏡写真を提供する。培養物を、100nMのε毒素で4時間処置し、細胞生存を、PI包含によって評定した。ε毒素100nMの処理の1時間後の死滅したA2B5+細胞及びO1+細胞のパーセントの定量化が、右側に提示される。
図20は、小脳切片内のOlig2陽性細胞は、MBP陽性であることを例証する。小脳切片移植片内のolig2陽性細胞の大部分が、ミエリンマーカーMBPに関しても標識することを実証するために、小脳切片を、olig2(赤)及びMBP(緑)に特異的な抗体で二重標識した。顕微鏡写真に示される通り、olig2陽性細胞の大部分は、MBP陽性でもある(図20)。
図21A〜21Bは、ε毒素は富化星状膠細胞を死滅させないことを例証する。ミクログリア細胞を、混合一次グリア培養物から富化した。図21Aは、培養物の純度が、固定した細胞を星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD68、及び乏突起膠細胞マーカーMBPに対する抗体で染色することによって決定されたことを示し、また図21Bは、富化星状膠細胞が、指定された用量のε毒素で24時間処理されたことを示す。細胞生存を、PI包含によって評定した。
図22A〜22Bは、ε毒素は、富化ミクログリア細胞を死滅させないことを例証する。ミクログリア細胞を、混合一次グリア培養物から富化した。図22Aは、培養物の純度が、固定した細胞を星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD68、OPCマーカーNG2、及び乏突起膠細胞マーカーMBPに対する抗体で染色することによって決定されたことを示し、また図22Bは、生ミクログリア細胞が、蛍光的に標識されたレクチンBSL1で染色され、指定された用量のε毒素で24時間処理されたことを示す。細胞死を、PI包含によって評定した。処理の24時間後の典型的な顕微鏡写真が、右側に提示される。
図23A〜23Cは、ε毒素が富化乏突起膠細胞を死滅させることを例証する。富化乏突起膠細胞培養物の純度を評価するために、星状膠細胞マーカーGFAP、ミクログリアマーカーCD6、及びOPCマーカーNG2で染色した(図23Aを参照)。富化乏突起膠細胞を、MBP及びプロETX594で染色した(図23Bを参照)。O1抗体で染色された生の乏突起膠細胞培養物の典型的な顕微鏡写真が、右側に提示される(図23Cを参照)。細胞を100nMのε毒素で処理し、細胞生存をPI包含によってによって評定した。1及び6時間のε毒素処理後の死滅したO1陽性細胞のパーセントの定量化が、左側に提示される。%死細胞は、O1細胞の総数でPI陽性O1+細胞の数を除することによって算出した。
実施例6
イプシロン毒素受容体の特定
ETX受容体は、CNSの外側の内皮細胞によってではないが、BBB内皮細胞及び乏突起膠細胞の双方において発現される遺伝子によってコードされているはずである(これらは既知のETX標的であるため)ということを推論して、肝臓及び肺内皮細胞ではないが、BBB内皮細胞内で発現される遺伝子のデータベース検索を実施した。それに加えて、ニューロン上の乏突起膠細胞及び星状膠細胞内で富化された遺伝子の検索も行った。19個の注釈付きの遺伝子が、両方の検索に共通していた。これらのうち、MALは、その組織分布が既知のETXの標的に平行するため、最も有力な候補であった。MALは、ミエリンリンパ球内でのその既知の発現により名付けられた、4回膜貫通型内在性膜タンパク質である42。安定性のMAL発現CHO細胞は、ETXに対する著しい感受性を示した(図6)。親CHO細胞株と同様、GFP発現CHO対照は、ETX感受性を付与しなかった。同様に、図7に示される通り、細胞が生存しているときに蛍光であるPrestoBlue分析を使用した分析において、CHOEGFP−MAL細胞は、用量依存的様式でETXに対して感受性であるが、CHOEGFP細胞はそうではない。これはさらに、MAL発現は、ETX媒介細胞死のために十分であること、またETX活性は、従来のファーマコロジティックなパターンに従うことを支持している。
MAL受容体を有する及び有さないCHO細胞を用いたFACS研究での蛍光的に標識されたETX(ETXAlexa−647)を使用して、図8に示される通り、ETXAlexa−647は、MAL受容体を有するCHO細胞にのみ結合することが見出された。
パイロット毒性研究を、野生型及びMALノックアウト(KO)マウスにおいて実施し、単一の50ngIP用量の活性ETXは、野生型において迅速な神経学的欠損をもたらすが、MAL KOマウスにおいてはそうではないことが見出された。
MALが、脱髄の誘発におけるETXの効果に必要であるかどうかを決定するために、完全有髄小脳切片を、野生型(Mal+/+)及びMAL KO(Mal−/−)マウスから生成した。図19は、ミエリンへのETX結合はMALを必要とすることを示す。脳梁を通る成体マウス脳に由来する凍結冠状切片を、プロテオリピドタンパク質(PLP、緑)及びAlexa594−EXT(赤)に関して染色した。野生型マウスにおいてのみ、強いETX染色が白質路内でPLP陽性と重複するように観察された。MALを欠損するマウス(MAL KO)は、いかなるETX594染色も示さない。野生型マウスは、ETX処理によるほぼ完全な脱髄を示し、一方、MAL KOマウスは対照的に、ETXの効果に完全に耐性であった。これらの結果は、2つの重要な概念を支持する:第1に、MALは、ETXの効果に必要であり、第2に、そのETXは、高濃度においてさえも非特異性細胞損傷を引き起こさない高度に特異性の毒素である。
それに加えて、図24Aは、MALは、CNS白質へのε毒素結合に必要であることを例証する。野生型マウス由来の脳切片(上のパネル)は、PLP(ミエリンマーカー)及びε毒素594に関して染色する。マージ画像は示し、重複をほぼ競合する。MALノックアウトマウス由来の脳切片(下のパネル)は、PLPに関して染色するが、ε毒素594に関してはしない。図24Bは、MALは、網膜血管へのε毒素結合に必要であることを例証する。野生型マウス由来の網膜血管は、BSL(パン内皮細胞(pan endothelial cell)微小血管系マーカー)、ε毒素594、及びDAPIに関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の網膜血管は、BSL及びDAPIに関して染色するが、ε毒素594に関しては染色することができない。さらに、図24Cは、MALは、角膜へのε毒素結合に必要であることを例証する。野生型マウス由来の角膜の扁平上皮は、BSLレクチン、ε毒素594、及びDAPIに関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の角膜は、BSLレクチン及びDAPIに関して染色するが、ε毒素594に関しては染色することができない。さらに、図24Dは、MALは、尿細管へのε毒素結合に必要であることを例証する。野生型マウス由来の腎臓組織切片は、志賀毒素488(緑)、ε毒素594(赤)、及びDAPI(青)に関して陽性に染色する。MALノックアウトマウス由来の腎臓組織切片は、志賀毒素488及びDAPIに関して陽性に染色するが、ε毒素594結合に関しては陰性である。
実施例7
MAL受容体の阻害剤のスクリーニング
実施例2に説明される通り、一連の機能獲得及び機能喪失実験を通して、ミエリン及びリンパ球MALタンパク質は、ETX受容体と特定されているため、発明者らによって開発された安定性のMAL発現CHO細胞を使用して、2つの高スループットスクリーニングを、イプシロン毒性のために開発した。最初に利用したPrestoBlueは、感受性及び特異性であり、0.7〜0.85のZ’を有する。PrestoBlueは、代謝的に活性な細胞の還元環境において蛍光的に活性なレゾルフィンに変換される、レザズリン系細胞透過性化合物である。細胞を、Cellstar384ウェルマイクロプレート上で増殖させ、Perkin−Elmer Envisionプレートリーダーを用いて蛍光を測定した。分析を、細胞密度及びETX用量に関して最適化し、薬理学的に活性な化合物のライブラリのスクリーニングのために使用した。
第2の分析は、細胞死の指標としてヨウ化プロピリジウムを利用した。EGFP発現細胞またはEGFP−MAL発現細胞を、一晩培養した後、ETXで30分〜4時間処理した。非固定培養物を、ヨウ化プロピジウムと共にインキュベートした。プレートをIsoCyteレーザースキャニングサイトメータ上で読み取った。
実施例8
ETX−抗体は、混合グリア培養物中で一次乏突起膠細胞の死滅を阻害する
ウェルシュ菌イプシロン毒素は、CNS内皮細胞及び乏突起膠細胞を選択的に標的化する。ε毒素によって誘発される乏突起膠細胞死及び脱髄が阻害され得るかどうかを決定するために、細胞を、毒素処理の前に、ε毒素に対する中和抗体(NAB)で処理した。一次乏突起膠細胞を、富化培養物中でか、または混合CNS培養物の文脈でかのいずれかで生成した。図10A及び10Bは、中和ε毒素抗体(NAB)は、細胞死から乏突起膠細胞を保護することを示す。混合一次グリア培養物をε毒素単独で処理したとき、処理の24時間後のPI染色によって、大量の細胞死が見えた。細胞を中和抗体(NAB)及びε毒素の両方で処理した場合、PI染色の著しい低減が観察された。
NABの1:100及び1:1,000希釈液で処理した細胞は、24時間の10nMまたは100nMのε毒素による処理から、完全に保護された。NABの1:10,000希釈液で処理した細胞は、10nMのε毒素から完全に保護され、また100nMのε毒素から部分的に保護された。PI核の平均蛍光強度かまたは数かのいずれかを測定するimage Jを使用して、定量化を行った。Image Jによる蛍光強度及び細胞数の測定:Axiskop2蛍光顕微鏡(Carl Zeiss)上に装着したSPOT冷却カメラ(Diagnostic Instruments)を用いて撮影した単一チャネル/モノクロ画像を、ImageJ64(NIH)に直接インポートし、8ビットグレーフォーマットに変換した。全体的に(または関心の領域で)画像に対する閾を調節して、測定するシグナルをピックアップする。比較分析のため、同一の閾値を、全ての実験群から撮影した全ての画像に適用した。閾調整を適用して、画像を二値画像に変換した。蛍光強度分析のため、平均及び積算密度に関して、測定を二値画像上で自動的に実施した。細胞計数のため、Analyze Particles機能を選択して、粒子(細胞、核など)数を自動的に計数し、粒子特性(大きさ、形状など)及び分布を分析する。測定データは、統計分析のためにExcel(Microsoft)に直接エクスポートした。
これらの研究は、ε毒素に方向付けられた中和抗体(NAB)は、乏突起膠細胞におけるε毒素の細胞毒性効果を遮断するのに十分であることを実証する。乏突起膠細胞は、CNS内のミエリン形成細胞であり、またそれが生成された後のミエリンの維持に必要である。新規に形成するMS病変において乏突起膠細胞が死滅すると、それらはそれ以上ミエリンを支持及び維持することができなくなり、したがって脱髄が起こる。したがって、イプシロン毒素は、ミエリンの直接攻撃によって、及び死に関して乏突起膠細胞を標的化することによっての両方で、脱髄を誘発することができる。ε毒素に対するNABの採用は、これは、乏突起膠細胞死を予防する、及び脱髄を予防するための方法を提供するであろう。NABは、患者に直接投与することができ、または、ワクチン接種プロシージャ手順によって誘発することができる。いずれの場合においても、乏突起膠細胞損傷及び脱髄に対する保護が提供される。
実施例9
中和抗体による、器官型小脳切片内のETX誘発性乏突起膠細胞死及び脱髄の遮断
新規のMS病変は、乏突起膠細胞死、ミエリン節間を生成及び維持する乏突起膠細胞の喪失による二次脱髄の証拠を示すが、ニューロン、ストロサイト、またはミクログリアの損傷/死滅は存在しない。ETXが、新規のMS病変の特定の表現型に適合するかどうかを試験する最も効果的な方法は、CNSの複合組織微小環境の文脈においてETXの効果を試験することである。これを達成するために、器官型小脳切片培養物を生成した。小脳切片培養物の利点は、細胞の関係が組織破壊によって破壊されないため、複合組織細胞構築が完全に維持されるということである。それに加えて、器官型培養は、全動物研究には適用することができない、高度に定量的な方法を可能にする。最後に、器官型培養物は、脊椎動物の使用を最小にし、これは全IACUC及び国立衛生研究所の指令である。したがって、小脳切片培養物を、前述の通りに生後8日目の(P8)マウスから生成し、4週後に培養物をEまたはPBSで処理した。MSにおける初期病変のモデル化に関心がもたれたため、培養物を、毒素で20時間だけ処理した後、olig2及びCNPaseを有する乏突起膠細胞、並びにMBP及びMAGを有するミエリンを評価した。対照培養物中には、多数のolig2陽性細胞、並びにMBP及びMAG染色によって検出された広範な髄鞘形成が存在した。50pMの用量で僅か20時間で、MBP染色の保存を伴うolig2陽性細胞数の劇的な低減が存在した。漸増用量に伴い、olig2陽性細胞のより大きい低減が存在し、また最高用量では、ミエリン染色の低減も存在した。MALは、乏突起膠細胞体、小型ミエリン(compact myelin)、及びパラノード(paranode)内で発現される。低用量のΕは、ミエリンが枝枯れにより変性する数日前に、ミエリンアーキテクチャの保存を伴う乏突起膠細胞死を引き起こすのに十分である。高用量のΕでは、毒素は、乏突起膠細胞を死滅させるだけでなく、結合してミエリン内に孔を形成し、より高速の浸透圧溶解を導く。モデル化は、前者の場合(ミエリンの保存に伴う乏突起膠細胞死)である。
図13A及び13Bは、ETX(4D7及び5B7)に対する中和抗体は、小脳切片内でETX誘発性MBP低減を遮断することを例証する。小脳切片を、培養物中で4週間維持し、強固な有髄移植片をもたらした。イプシロン毒素(ETX)を、ETX−中和抗体と共にまたは伴わずに、移植片に指定された回数添加した。中和抗体の両クローンに関して、MBP染色によって示されるように、脱髄におけるイプシロン毒素の強固なブロケードの効果が存在した。図13Aは、PBS(ビヒクル対照、1列目)または5nMのETX(2〜4列目)に20時間曝露した切片による、MBP免疫染色(緑)の、代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。ETX中和モノクローナル抗体4D7は、ETX処理の2時間前(3列目)及びETX処理と同時(4列目)の2つの異なる時点において、除外(1及び2列目)するか、または切片培養物中に付加した。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、3つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。図13Bは、PBS(ビヒクル対照、1列目)または5nMのETX(2〜4列目)に20時間曝露した切片による、MBP(1及び2行目、左下パネル、緑免疫染色及びCNPase(3及び4行目、右下パネル、緑)免疫染色の代表的な画像(上の行)及び定量化(下のパネル)を提供する。ETX中和モノクローナル抗体5B7は、ETX処理の2時間前(3列目)及びETX処理と同時(4列目)の2つの異なる時点において、除外(1及び2列目)するか、または切片培養物中に付加した。DAPI(青)を、細胞核を特定するために対比染色する。各条件に関してn=5〜6の切片、それぞれの対照に対して正規化(100%)、***p<0.001、両側t検定。同様の結果が、2つの独立した実験で得られた。スケールバーは、500μmを表す。
実施例10
イプシロン毒素に対する抗体は、マウスを保護する
ε毒素に方向付けられた中和抗体が、神経学的障害を予防することができるかどうかを決定するために、マウスに、毒素及び抗体を尾静脈注射を介して投与した。マウス#1には、10ng/gのETXの注射の10分前に、100マイクロリットルのETXに方向付けられた中和抗体を注射した。マウス#2には、10ng/gのETXを単独で、マウス1が投薬を受けたときと同時に注射した。ETXの投与後、ビデオを10分間撮影した。ETX用量:マウス体重1g当たり10ngまたは約5nM(血液量に基づく)、抗体用量:100マイクロリットルの抗体(1:20希釈液)。次に、動物を、神経学的欠損に関して観察した。マウス#1は、活発であり、正常に歩行し、正常なケージ探索を実証することが観察された。対照的に、マウス#2は、不動であり、著しい運動及び小脳欠損を有し、ケージを探索しなかった。本実験は、ε毒素に方向付けられた中和抗体は、動物においてε毒素の神経学的結果を予防するのに十分であることを実証する。臨床的に、NABは、直接投与することができ、またワクチン接種を通じて宿主内に生成することができる。
実施例11
ETX並びに/またはウェルシュ菌B型及びD型細菌株に対するワクチン
ETXに対するワクチン接種を、ETXのその細胞受容体に対する結合を予防するか、受容体モノマーのオリゴマーへの会合を予防し、したがって孔形成を予防するか、孔自体を遮断するか、またはETXの細胞毒性効果をとにかく阻害するように設計した。ワクチンの免疫原成分をETXタンパク質全体、アミノ酸突然変異に関する1つ以上の部位を有するETXタンパク質、またはタンパク質に由来する1つ以上のポリペプチドに由来する。ワクチン調製に使用されるETXの突然変異型としては、突然変異組み換えETX H106P(プロリンによるヒスタジン106置換)(Oysten et al 1998)、突然変異組み換えETX W190K(Oysten et al 1998)、突然変異組み換えETX H149A(Oysten et al 1998)、突然変異組み換えETX Y29E(Ivie and McClain,2012)、突然変異組み換えETX Y30E(Ivie and McClain,2012)、突然変異組み換えETX Y36E(Ivie and McClain,2012)、及び突然変異組み換えETX Y196E(Ivie and McClain,2012)が挙げられるが、これらに限定されない。
前述の突然変異のうちの2つ以上を有する突然変異組み換えETX(例えば、H106P及びH149A突然変異を有する突然変異組み換えETX、H106P及びW190K突然変異を有する突然変異組み換えETX、W190K及びH149A突然変異を有する突然変異組み換えETX、並びにH106P、H149A、及びW190K突然変異を有する突然変異組み換えETX)が利用されるであろう。突然変異組み換えETXタンパク質は、単独で、あるいはグルタチオンS−転移酵素と、またはタンパク質安定性及び/もしくは高速精製を提供するように設計された別の配列との融合タンパク質として発現される。
ウェルシュ菌ベータ毒素は、内皮細胞中に孔を形成することが既知であり、したがって、存在する場合、ベータ毒素は、ETXに由来する毒素血症を強めることがあり、ETX及びベータ毒素の両方に対するワクチン接種は、有用であり得る。ETX及びベータ毒素の非毒性融合は、ワクチン接種のための免疫原として生成されるであろう(Langroudi et al 2013)。
別のステートジーでは、抗イディオタイプ抗体は、ワクチン戦略に使用されるであろう。ETXを中和するように機能するモノクローナルまたはポリクローナル抗体内の関連するイディオタイプ領域は、抗イディオタイプ抗体を生成するために使用される。抗イディオタイプ抗体は、防御免疫をもたらすETXの元の免疫原性部分に類似しており、したがって、毒素または類毒素を投与する危険性を伴わずにETXに対する免疫を促進するために、ワクチン戦略に使用される。例としては、抗イディオタイプ抗体をmAb A5C12(Percival et al,1990);mAb 4D7、mAb 5B7(Dev Biol Stand.1999;101:85−94;McClain and Cover 2007)に発展させることが挙げられる。
ワクチン接種はまた、特定された中和エピトープであるイプシロン毒素内の認識されたアミノ酸配列での免疫付与によっても達成されるであろう。これらとしては、これまでに説明されているイプシロン毒素のアミノ酸配列134〜145(McClain and Cover 2007)が挙げられるが、これらに限定されない。中和抗体によって認識されるエピトープを表す配列は、それ自体で、または他のペプチドもしくはタンパク質配列に共役されて、免疫源として使用される。
イプシロン類毒素は、ワクチン接種のための従来の方法である。類毒素は、活性イプシロン毒素またはプロ毒素の化学修飾によって調製される。化学修飾は、ホルマリン、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドによる処理によって、または他の化学修飾方法を通して達成することができる。中和イプシロン毒素抗体は次に、これまでに説明されているように、類毒素による効果的な免疫付与後に宿主内で生成される(Uzal,Wong,et al,1999;Bentancor et al,2009;Titball,2009;Chandran et al,2010;Uzal et al,1997;Blackwell et al,1983;Mathur et al 2010;LoBato et al,2010)。
実施例12
ウェルシュ菌コロニー形成/感染に対抗するためのバクテリオファージリシンの使用。
エンドリシンは、細菌のペプチドグリカン内の結合を標的化するバクテリオファージ酵素である。エンドリシンは通常、バクテリオファージ感染した細菌内で産生され、細菌細胞膜中に穴を生じさせるための穴を形成する第2のタンパク質を必要とし、したがって、細胞壁へのエンドリシンの接近を可能にする。ペプチドグリカンのエンドリシン媒介開裂は、細胞壁の破壊をもたらし、したがって最近を死滅させる。ウェルシュ菌に特異的なエンドリシンは、この有機体に対する殺菌効果を実証している(Allaart et al,2013)。MS患者へのエンドリシンの送達は、バクテリオファージを介して、タンパク質分解からそれを保護する製剤におけるタンパク質の直接摂取か、またはエンドリシンを発現する遺伝子的に改変されたプロバイオティック株の経口投与かのいずれかによって達成される(Allaart et al 2013)。使用されるエンドリシン、またはウェルシュ菌に特異的な関連バクテリオファージとしては、エンドリシンCP25L(Gervasi et al,2013);MurNAc−LAA(ペプチドグリカンアミノヒドロラーゼとしても既知である、NAMLAアミダーゼ、NAMLAA、アミダーゼ3、及びペプチドグリカンアミダーゼ、EC3.5.1.28)及び単離された遺伝子PlyCpAmi(Tillman et al,2013);エンドリシンPF01520、N−アセチルムラモイル−l−アラニンアミダーゼ(Seal,2013);Schmitz et al,2010の図1中の注釈付き遺伝子によってコードされるリシン;Acp(Camiade et al,2010);リシンPly3626、ペプチドグリカンヒドラーゼ(Zimmer et al,2002)が挙げられるが、これらに限定されない。ウェルシュ菌バクテリオファージ株としては、φCPV4、φZP2、φCP7R(Volozhantsev et al,2012);φ3626(Zimmer et al,2002)が挙げられるが、これらに限定されない。
考察及び結論
Kurtzke及びHyllestedは、フェロー諸島におけるMSの流行の詳細な分析を報告した26。1943年以前では、フェロー諸島におけるMSの文書化された事例はなく、近隣のアイスランド、スウェーデン、及びデンマークは高いMS年間発症率を報告していることを考慮すると、目覚ましい不在が存在する。フェロー諸島、アイスランド、スウェーデン、及びデンマーク人は共通の北方祖先を有するため、1943年以前のフェロー諸島におけるMSの不在は、環境的な開始剤の存在を強く示唆している。第二次世界大戦中、英国軍の上陸と共に、フェロー諸島の先住民における4つの文書化されたMS伝染病のうちの1つ目が報告された26−28。ハプロタイプは、この短期間中に疑いの余地なく安定しており、この情報はさらに、MSが環境要因によって開始したことを主張する。Kurtzkeはまた、英国軍の占領に続いて同時期に発生した胃腸感染の上昇を特定しており、要因を糞口感染によって拡散される病原体であると仮定した29。T.C.G.Murrellは、MSの保有率が、ヒツジが集中している領域において高いことに着目し、ETXまたは他のヒツジに関連付けられる病原体が、MSの発症に関与しているかもしれないという可能性について熟考している13
MSが環境要因によって開始し、最早期の病変がBBB破壊及び乏突起膠細胞アポトーシスを特徴とすると仮定すると、環境要因がこれらの2つの細胞/構造を標的化するはずであるということは可能性があると考えられる。ここに提示されるデータは、ウェルシュ菌ETXはMS疾患開始剤に関する関連基準を満たすことを示す。ETXはBBB内皮に結合し、BBB機能を破壊し、CNS白質に結合する15−17。ETXに対する免疫反応性は、MSを有する人のうち約10%において特定される。MSにおけるETXに対する免疫反応性の低い値は、哺乳動物がETXに対する液性免疫を維持することが困難であるということによって説明することができる22。これらの研究はまた、MSを有する人は、生態学的地位において資源に関してウェルシュ菌B型及びD型を打ち負かすと考えられている毒素型、ウェルシュ菌A型を有する可能性が低いことも見出した24。新規に診断された患者がウェルシュ菌B型を有するという、ある事例が特定された。ウェルシュ菌B型に関する陽性を検査した8カ月後、この患者は、桿菌増殖及び/または検出限界の一時的な性質の一例である、全てのウェルシュ菌毒素型に関して陰性に戻った。ウェルシュ菌は、標準的なDNA抽出方法に耐性である内生胞子を形成するため、ヒトにおけるウェルシュ菌B型またはD型の特定は、困難な場合がある。それに加えて、有機体は、上部胃腸管内に少量存在する可能性が高く、それを検出可能にする増殖期に入ることは稀である。
ETXは、CNSミエリンに結合する15ように末梢神経系(PNS)ミエリンに結合するが、放射能写真研究は、ETXは、CNSのみを標的化し、PNSは標的化しないことを示している30。ETXは、血液神経関門を含むPNS内皮細胞に結合することができず、したがってPNSミエリンは毒素に曝露されない可能性が高いと考えられる。さらに、BBBに類似したCNS関門、血液網膜関門(BRB)を含む網膜上膜へのETXの結合は、MSを有する人における静脈周囲網膜の不可解な観察を説明できる。ヒト網膜は、典型的にはミエリンを欠くが、血管瘢痕化が依然発生する31。BRB上での一次ETX作用は、網膜静脈炎をもたらすことがあり、これは、乏突起膠細胞またはミエリンとは無関係である。さらに、乏突起膠細胞アポトーシスまたは脱髄の不在下での血清タンパク質漏出及び細静脈周囲単球の蓄積は、MS脳標本においてしばしば観察される。これらの観察は、同様に、内皮の僅かな損傷及び二次自然免疫応答に起因する可能性がある
したがって、ここに提示される研究は、ウェルシュ菌イプシロン毒素(ETX)を多発性硬化症(MS)の主要な環境要因と特定する。要約すると、初期のMS病変は、適応免疫浸潤物の不在下での血液脳関門(BBB)透過性及び乏突起膠細胞細胞死を特徴とする。ETXは、初期のMS病変の重要な特色、脳血管系及び乏突起膠細胞/ミエリンを標的化する。ウェルシュ菌保有及びETXに対する液性免疫に関するMS患者及び健常対照者の十分に特徴付けられた集団の研究では、ETXに対する免疫反応性は、MSを有する人において、健常対照者においてよりも10倍多く見られ、MS集団におけるETXへの事前曝露を示唆していることが見出された。MS患者及び健常対照者の胃腸管内の異なるウェルシュ菌毒素型の保有の調査はヒト片利共生ウェルシュ菌A型は、MS患者では僅か23%であるのに対し、健常ヒト対照者の約50%に存在することを示した。ウェルシュ菌A型は、ETXをコードするプラスミドを保有せず、ウェルシュ菌B型及びD型、イプシロン毒素を産生する毒素型を打ち負かすことが既知である。ウェルシュ菌B型、イプシロン毒素を分泌する桿菌は、脳MRI上での能動的な強化病変を有するMSの臨床症状において、若い女性に特定された。これらの知見は、ウェルシュ菌B型がヒトにおいて初めて検出されたことを意味する。イプシロン毒素のBBB指向性、及び乏突起膠細胞/ミエリンへの結合は、それをMSにおける初期病変形成の挑発的候補とし、ヒト微生物叢が、病原性有機体の保有を妨げることによって、MSに対する感受性にどのように影響を与えることができるかを実証している。
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以下の記載は、今後の出願において特許請求の範囲に変更され得る潜在的な特許請求の範囲である。以下の記載のいかなる修正も、本仮出願が通常の特許出願に変更されるときに採用され得る特許請求の範囲の解釈に影響を及ぼすように行われてはならない。

配列リスト
配列番号1−ETXペプチドのアミノ酸配列
MKKNLVKSLA IASAVISIYS IVNIVSPTNV IAKEISNTVS NEMSKKASYD NVDTLIEKGR YNTKYNYLKR MEKYYPNAMA YFDKVTINPQ GNDFYINNPK VELDGEPSMN YLEDVYVGKA LLTNDTQQEQ KLKSQSFTCK NTDTVTATTT HTVGTSIQAT AKFTVPFNET GVSLTTSYSF ANTNTNTNSK EITHNVPSQD ILVPANTTVE VIAYLKKVNV KGNVKLVGQV SGSEWGEIPS YLAFPRDGYK FSLSDTVNKS DLNEDGTINI NGKGNYSAVM GDELIVKVRN LNTNNVQEYV IPVDKKEKSN DSNIVKYRSL SIKAPGIK
配列番号2−ETCペプチドをコードするヌクレオチド配列
tatagaaaaa tatattaatg aaagggtggt tttatgaaaa aaaatcttgt aaaaagttta gcaatcgcat cagcggtgat atccatctat tcaatagtta atattgtttc gccaactaat gtaatagcta aggaaatatc taatacagta tctaatgaaa tgtccaaaaa agcttcttat gataatgtag atacattaat tgagaaagga agatataata caaaatataa ttacttaaag agaatggaaa aatattatcc taatgctatg gcatattttg ataaggttac tataaatcca caaggaaatg atttttatat taataatcct aaagttgaat tagatggaga accatcaatg aattatcttg aagatgttta tgttggaaaa gctctcttaa ctaatgatac tcaacaagaa caaaaattaa aatcacaatc attcacttgt aaaaatactg atacagtaac tgcaactact actcatactg tgggaacttc gatacaagca actgctaagt ttactgttcc ttttaatgaa acaggagtat cattaactac tagttatagt tttgcaaata caaatacaaa tactaattca aaagaaatta ctcataatgt cccttcacaa gatatactag taccagctaa tactactgta gaagtaatag catatttaaa aaaagttaat gttaaaggaa atgtaaagtt agtaggacaa gtaagtggaa gtgaatgggg agagatacct agttatttag cttttcctag ggatggttat aaatttagtt tatcagatac agtaaataag agtgatttaa atgaagatgg tactattaat attaatggaa aaggaaatta tagtgcagtt atgggagatg agttaatagt taaggttaga aatttaaata caaataatgt acaagaatat gtaatacctg tagataaaaa agaaaaaagt aatgattcaa atatagtaaa atataggagt ctttctatta aggcaccagg aataaaataa gattatttat tagaagtaaa aataagattt tagttttata gattaatatt aattctaata aaaactctat atagatttgt atgtaatcta attttcctc
配列番号3−ミエリン及びリンパ球タンパク質アイソフォームa[ホモサピエンス,NP_002362.1,GI 4505091]
MAPAAATGGS TLPSGFSVFT TLPDLLFIFE FIFGGLVWIL VASSLVPWPL VQGWVMFVSV FCFVATTTLI ILYIIGAHGG ETSWVTLDAA YHCTAALFYL SASVLEALAT ITMQDGFTYR HYHENIAAVV FSYIATLLYV VHAVFSLIRW KSS
配列番号4−ミエリン及びリンパ球タンパク質アイソフォームb[ホモサピエンス,NP_071885.1,GI 12408665]
MAPAAATGGS TLPSGFSVFT TLPDLLFIFE FIFGGLVWIL VASSLVPWPL VQGWVMFVSV FCFVATTTLI ILYIIGAHGG ETSWVTLVFS YIATLLYVVH AVFSLIRWKS S
配列番号5−ミエリン及びリンパ球タンパク質アイソフォームc[ホモサピエンス,NP_071884.1,GI 12408663]
MAPAAATGGS TLPSGFSVFT TLPDLLFIFE FDAAYHCTAA LFYLSASVLE ALATITMQDG FTYRHYHENI AAVVFSYIAT LLYVVHAVFS LIRWKSS
配列番号6−ミエリン及びリンパ球タンパク質アイソフォームd[ホモサピエンス,NP_071885.1,GI 12408665]
MAPAAATGGS TLPSGFSVFT TLPDLLFIFE FVFSYIATLL YVVHAVFSLI RWKSS
配列番号7−HAvR−1タンパク質のアミノ酸配列[ホモサピエンスNP_001092884.1]
MHPQVVILSL ILHLADSVAG SVKVGGEAGP SVTLPCHYSG AVTSMCWNRG SCSLFTCQNG IVWTNGTHVT YRKDTRYKLL GDLSRRDVSL TIENTAVSDS GVYCCRVEHR GWFNDMKITV SLEIVPPKVT TTPIVTTVPT VTTVRTSTTV PTTTTVPMTT VPTTTVPTTM SIPTTTTVLT TMTVSTTTSV PTTTSIPTTT SVPVTTTVST FVPPMPLPRQ NHEPVATSPS SPQPAETHPT TLQGAIRREP TSSPLYSYTT DGNDTVTESS DGLWNNNQTQ LFLEHSLLTA NTTKGIYAGV CISVLVLLAL LGVIIAKKYF FKKEVQQLSV SFSSLQIKAL QNAVEKEVQA EDNIYIENSL YATD
配列番号8 16SrRNA(陽性対照)順方向プライマー
AGAGTTTGATCCTGGCTCA
配列番号9 逆方向プライマー
GGTTACCTTGTTACGACTT
配列番号10−アルファ毒素(パンウェルシュ菌(pan C.perfringens)マーカー)順方向プライマー
GCTAATGTTACTGCCGTTGA
配列番号11−逆方向プライマー
CCTCTGATACATCGTGTAAG
配列番号12−ベータ毒素順方向プライマー
GCGAATATGCTGAATCATCTA
配列番号13−逆方向プライマー
GCAGGAACATTAGTATATCTTC
配列番号14−イプシロン毒素順方向プライマー
GCGGTGATATCCATCTATTC
配列番号15−逆方向プライマー
CCACTTACTTGTCCTACTAAC
配列番号16−B1RBB5ファージ遺伝子順方向プライマー
AAATGGACAAGAGGGATAAGGAT
配列番号17−逆方向プライマー
TTTTCATCACAAATACCAGCCTC SEQ ID NO:18−B1RAA6phage gene fwd primer
TTACAATAAAACCACATGAGCTT
配列番号19−逆方向プライマー
TTTTATTTAACATACTCCGTTTT
配列番号20−Q8SBN7ファージ遺伝子順方向プライマー
GGGTGTCAAAGAAGATTTTAAAG
配列番号21−逆方向プライマー
TTCTATCTTGCAACATTATATTT

Claims (5)

  1. イプシロン毒素(ETX)によって誘発される、多発性硬化症(MS)の神経学的症状を予防または治療するための医薬組成物であって、イプシロン毒素(ETX)受容体のイプシロン毒素(ETX)への結合を阻害する有効量の抗体を含み、イプシロン毒素(ETX)は、ウェルシュ菌B型もしくはD型細菌株によって産生され、ETX結合受容体は、4回膜貫通型内在性膜受容体(tetraspan integral membrane receptor)MALである、医薬組成物。
  2. 前記抗体は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、及び組み換え抗体から成る群から選択される、請求項1に記載の医薬組成物。
  3. 前記抗体は、ヒトまたはヒト化抗体である、請求項2に記載の医薬組成物。
  4. 前記抗体は、ETXに対する中和抗体またはその機能的成分である、請求項1に記載の医薬組成物。
  5. 前記ETX結合受容体は、中枢神経系(CNS)の内皮細胞上に発現される、請求項1に記載の医薬組成物。
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