JP6462599B2 - Rsv融合タンパク質のエピトープ及びそのエピトープを認識する抗体 - Google Patents

Rsv融合タンパク質のエピトープ及びそのエピトープを認識する抗体 Download PDF

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Description

本発明は、分子ウイルス学の分野、特に呼吸器合胞体ウイルス(RSV)に対するワクチンに関連する分野に関する。特に、本発明は、RSV感染の防止のためのエピトープペプチド(又はそのバリアント)、並びにそのエピトープペプチド(又はそのバリアント)及び担体タンパク質を含む組換えタンパク質、並びにそのエピトープペプチド(又はそのバリアント)及びその組換えタンパク質の使用に関する。本発明はまた、そのエピトープペプチドに対する抗体、その抗体をコードする核酸分子、その抗体を生成するための細胞系、及びその使用に関する。さらに、本発明は、RSV感染症に関連する1つ又は複数の症状を防止するための、本発明による組換えタンパク質又は抗体を含むワクチン又は薬学的組成物に関する。
ヒト呼吸器合胞体ウイルス(RSV)は、1950年代に発見されており、乳児における下気道感染の原因となる最も重要な病原体である。RSVは、USAでは1歳未満の乳児が入院する主な理由であり(D.K. Shay, R.C. Holman. et al., JAMA, 282(1999)1440〜1446)、また5歳未満の小児が臨床診断をうける主な理由の1つである(C.B. Hall, G.A. Weinberg,et al., N Engl J Med, 360(2009)588〜598)。世界全体では、RSVによって引き起こされる3千万件を超える下気道感染が存在し、そのうちの3百万件を超えるケースは入院する必要がある。RSVは、5歳未満の小児が入院する最も一般的な理由である(H. Nair, W.A. Brooks,et al., Lancet, 378(2011)1917〜1930)。RSV感染率は、未熟児、気管支及び肺動脈低形成の乳児、先天性心疾患の乳児、及び免疫不全の乳児の50〜70%にまで達する(A.C. Cooper, N.C. Banasiak, P.J. Allen, Pediatr Nurs, 29(2003)452〜456)。毎年、160000〜600000の小児の死亡がRSVに関連する(T.S. Howard, L.H. Hoffman,et al. J Pediatr, 137(2000)227〜232;S. Leader, K. Kohlhase. J Pediatr, 143(2003)S127〜132)。RSVに感染した乳児の入院期間は2.5月になりうることから、要する入院費はUSAでは各年3.6〜5.7億ドルにまで達し得る(E.A. Simoes. Lancet, 354(1999)847〜852)。高齢者もRSVに感受性があり、各年12000超の高齢者がRSV感染で死亡しており、これは同じ群の人々におけるインフルエンザの死亡率の約1/3と計算される(A.R. Falsey, P.A. Hennessey,et al. N Engl J Med, 352(2005)1749〜1759;W.W. Thompson, D.K. Shay, E. Weintraub,et al., JAMA, 289(2003)179〜186)。中国では、中国において開発された診断剤がないことに起因して、コストが高いことから、RSV検出は広く適用されていない;したがって、これまで中国では、RSVの流行状況及び有害性は完全には明らかにされていない;しかしながら、いくつかの領域の研究は、RSV感染が中国の小児においても下気道感染の誘発の原因となる重要な因子であることを示している(Xu Guanren, Sun Songwen, Xu Xuqing et al., Chinese Journal of Disease Control & Prevention, 4(2000)37〜39;Xie Jianping, He Cuijuan,et al., Chinese Journal of Pediatrics, 35(1997)402〜403;Zhu Runan, Deng Jie, Wang Fang et al., 21(2003)25〜28)。
今日まで、RSVに対して安全で有効なワクチンはいまだにない。RSVエピトープ(融合糖タンパク質F)を認識する唯一の中和抗体(パリビズマブ、商品名:シナジス)は、新生児において受身免疫効果を発生させることができることから、新生児における発生率を減少させる。その抗体剤は、RSVによって引き起こされる重大な下気道感染を防止するため、慢性肺疾患、気管支及び肺の異形成、又は先天性心疾患(H.W. Kim, J.G. Canchola, C.D. Brandt,et al. Am J Epidemiol, 89(1969)422〜434)を有する、未熟児、及び高リスクの乳児に適用可能であるとして承認された。その抗体剤は、低い中和力価を有し、生産コストが高く、したがって、市場では非常に高価であり、その適用は感染のリスクが高い乳児に限定され、広く適用することはできない。
Syangisの適用により、RSV−Fタンパク質に結合する中和モノクローナル抗体が臨床保護に使用することができること及びFタンパク質が有効な中和活性部位を含有することが示されている。さらには、Fタンパク質は、ウイルスの表面にあり、細胞への進入及び合胞体の形成のため必要である。それ故、Fタンパク質は、防止性及び保護性の抗体をスクリーニングするための重要な標的タンパク質である。
RSV(パラミクソウイルス科ニューモウイルス属のネガティブセンス、単一鎖、非セグメントRNAウイルス)は、15222ヌクレオチドを有し、10の主タンパク質をコードしている。Fタンパク質(574アミノ酸の全長を有する)は、N−グリコシル化I型膜貫通糖タンパク質であり、RSV感染の間に主な膜貫通タンパク質として重要な表面分子である。膜融合機構及びFタンパク質のトリガリングプロセスに関しては、これまで依然として明らかにされていない。プレ融合Fコンホメーション(プレ融合F、プレ−F)が準安定で且つ高エネルギー状態にあるので、コンホメーションにおける変化が、標的細胞との結合に際して生じて、高度に安定なポスト−融合Fタンパク質(ポスト−融合F、ポスト−F)を形成し、ウイルス性膜の細胞膜への融合をもたらすことが推測されている。準安定性のプレ−Fコンホメーションと安定なポスト−Fコンホメーションの間の自由エネルギーの差は有意であるので、膜融合プロセスは可逆的ではない。McLellanら(J.S. McLellan, M. Chen, J.S. Chang,et al. J Virol, 84(2010)12236〜12244)は、哺乳動物発現システムを利用することによって安定なポスト−Fタンパク質構造を得た。
プレ−Fタンパク質は構造的に安定ではなく、いくつかの中間体を有するので、結晶を調製する手段によってプレ−Fタンパク質の構造を研究することは非常に困難である。したがって、McLellanら(J.S. McLellan, M. Chen, J.S. Chang,et al. J Virol, 84(2010)12236〜12244)は、既知の構造を有するHPIV3プレ−Fタンパク質によりRSVプレ−Fタンパク質の構造を刺激し、予測し、RSV Fタンパク質がプレ−Fコンホメーションを有するであろうことを提案し、融合機構についての上記仮説も提案した。プレ−Fコンホメーションの正確な構造及び融合の間のコンホメーション変化プロセスに関して、安定なプレ−Fコンホメーションタンパク質を獲得することにより、さらに確認する必要がある。
今日、Fタンパク質の抗原エピトープを研究するための抗体のほとんどはBalB/cマウスから単離され、中和エピトープはペプチドマッピング、抗体競合、及びエスケープ変異などの方法によって同定された。ウイルスの最も重要な表面の構造タンパク質の1つとして、Fタンパク質は、表面上に多くの中和抗体−認識エピトープを有する。現在、RSV Fタンパク質の既知の中和抗体は、以下の抗原エピトープを主に対象とする(J.S. McLellan, Y. Yang,et al. J Virol, 85(2011)7788〜7796;M. Magro, D. Andreu,et al. J Virol, 84(2010)7970〜7982)。
エピトープI:エピトープIに対する抗体は、残基a.a.255〜a.a.275を含むF1におけるエピトープを認識する、市販されている予防的なモノクローナル抗体シナジス及びその均等な誘導体モタビズマブを含む。McLellanら(J.S. McLellan, M. Chen, J.S. Chang,et al., J Virol, 84(2010)12236〜12244)は、モタビズマブモノクローナル抗体の結晶構造及びFタンパク質のa.a.253〜a.a.277残基のペプチドの結晶構造の分析によって、その領域が二次構造に基づいて「ヘリックス−ループ−ヘリックス」を形成することを示した。結晶構造は、モタビズマブモノクローナル抗体が、「ヘリックス−ループ−ヘリックス」の一面に結合すること、及びAsn268及びLys272(その変異は抗体エスケープをもたらし得る)と水素結合又は塩橋相互作用を作ることを明らかにした。抗原エピトープA(モタビズマブが結合する)はポスト融合構造において著しくよく保存されており、抗体結合部位は十分に曝露される。モタビズマブ及びポスト−Fタンパク質の構造により、シナジス及びモタビズマブモノクローナル抗体が中和活性を有する機構が明らかにされた。このエピトープが、プレ−Fタンパク質のコンホメーションの内側に存在し、天然に存在するRSV Fタンパク質においては曝露されえないことを、RSVプレ−Fタンパク質構造のモデリングは示唆する。シナジス及びモタビズマブモノクローナル抗体が、RSVの細胞への融合のみを阻害でき、しかし、RSVの吸収を阻害できないことを、Grahamらは示した(J.S. McLellan, Y. Yang,et al. J Virol, 85(2011)7788〜7796;J.S. McLellan, M. Chen, A. Kim,et al. Nat Struct Mol Biol, 17(2010)248〜250)。このことがプレ−Fタンパク質の結晶構造によってのみ確認できることは疑いない。
エピトープII:エピトープIIを認識する抗体は131−2aを含み、これはF1のシステインリッチドメインを認識する。その抗体は50%までRSVウイルス感染を遮断することができ、これはエピトープが翻訳後に不均一性を有すること又はその抗体がウイルスの凝固などの間接的な効果による中和作用を発揮することを示している。その抗体は、エピトープA及びエピトープCを認識する抗体とは異なり、ウイルスの標的細胞への吸収を部分的に遮断する。そのエピトープが、プレ−Fタンパク質のコンホメーションにおいてはウイルスの細胞膜に近く、ポスト−Fタンパク質のコンホメーションにおいては最上部に存在することが見込まれる。
エピトープIV:認識領域はa.a.422〜a.a.438であり、これは19及び101Fなどのモノクローナル抗体に関する標的である。そのエピトープは、F1コンホメーションの相対的に保存的な領域にある。McLellanら(J.S. McLellan, Y. Yang,et al. J Virol, 85(2011)7788〜7796)は、101Fの複合体の結晶構造及びFタンパク質のペプチド断片(a.a.422〜a.a.438)を得た。この領域におけるコアエピトープはa.a.427〜a.a.437であり、エスケープ変異Arg429及びLys433が水素結合及び塩橋相互作用によって101Fと相互作用することが知られている。101Fと遊離ペプチドの親和性は、ポスト−Fとの親和性よりも何千倍も低い。101Fにより、ポスト−F構造において、101Fのエピトープが直鎖ペプチドよりも複雑であることが示される。
前記3つのエピトープに対する中和抗体は、中和力価の点で市販されているシナジスと比較してわずかに改善されており、プレ−F及びポスト−Fの両方と反応する。このようなことから、高い中和活性を有するプレ−Fに対するモノクローナル抗体が、RSV Fタンパク質を標的として用いることによってスクリーニングされるという、RSVの防止及び治療のための基礎が築かれる。
本発明において、他に規定されない限り、本明細書で使用される科学的技術的な用語は、当技術分野における当業者によって一般に理解される意味を有する。さらには、本明細書で使用される細胞培養、分子遺伝学、核酸化学及び免疫学の検査室の操作は、対応する分野において広く使用される日常的な操作である。一方、本発明をよりよく理解するために、関連性のある用語の定義及び説明が以下の通り提供される。
本明細書中で使用する用語「RSV融合タンパク質」又は「Fタンパク質」は、技術分野における当業者に周知である、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)の融合タンパク質(Fタンパク質)を指す(例えば、NCBI GENBANK受託番号:P03420を参照されたい)。
本明細書中で使用する、Fタンパク質のアミノ酸配列が言及される場合に、それは配列番号15に記載される配列によって記載される。例えば、「Fタンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基」の表現は、配列番号15に記載されるポリペプチドの196〜209位からのアミノ酸残基を指す。しかしながら、当技術分野における当業者は、変異又は変形(Fタンパク質の異なるゲノタイプ又は異なる遺伝子サブタイプなどの、置換、欠失及び/又は付加が含まれるが、これらに限定されない)が、Fタンパク質のアミノ酸配列に、その生物学的特性に影響することなく、天然で生じ得る又は人工的に導入されることを理解する。したがって、本発明において、用語「Fタンパク質」は、例えば、配列番号15に記載される配列及びその天然又は人工的なバリアントを含めた、全てのこのようなポリペプチドを含むものであることを意図する。加えて、Fタンパク質の配列断片が記載される場合に、それらは配列番号15の配列断片だけでなく、その天然又は人工的なバリアントの対応する配列断片も含む。例えば、「Fタンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基」の表現は、配列番号15の196〜209位からのアミノ酸残基及びそのバリアント(天然又は人工的なバリアント)の対応する断片を含む。本発明による、「対応する配列断片」又は「対応する断片」の表現は、配列が最適化アラインメントに提出される(すなわち、配列がアラインメントされて、最大のパーセンテージの同一性が得られる)場合に、配列の同等のポジションに位置する断片を指す。
以前の研究により、Fタンパク質が1つの同定されたコンホメーションであるポスト−Fを有することが示されている。McLellanらは、RSVのFタンパク質がプレ−Fコンホメーションを有し得ることを、パラインフルエンザウイルス(PIV)のFタンパク質における研究結果から推定した(McLellan et al.,(2010), J Vriol, 84:12236〜12244)。一般に、プレ−Fコンホメーションは、準安定性であり、安定なポスト−Fコンホメーションに自発的に転換する。したがって、細胞から発現及び精製されるFタンパク質は、ポスト−Fコンホメーションにおいて主に存在する(McLellan et al.,(2010), J Vriol, 84:12236〜12244)。
本明細書中で使用する用語「プレ−Fタンパク質」は、プレ−Fコンホメーションにおいて存在するFタンパク質を指す。本明細書中で使用する用語「ポスト−Fタンパク質」は、ポスト−Fコンホメーションにおいて存在するFタンパク質を指す。
本明細書中で使用する用語「抗体」は、二対のポリペプチド鎖(各々は軽(L)鎖及び重(H)鎖を有する)からなる免疫グロブリン分子を一般に指す。抗体の軽鎖は、κ及びλ軽鎖に分類され得る。重鎖はμ、δ、γ、α及びεに分類され得、それぞれIgM、IgD、IgG、IgA及びIgEとして抗体のアイソタイプを規定する。軽鎖及び重鎖における可変領域は約12以上のアミノ酸の「J」領域を介して定常領域に連結され、重鎖は約3以上のアミノ酸の「D」領域をさらに含む。各重鎖は、重鎖可変領域(V)及び重鎖定常領域(C)からなる。重鎖定常領域は、3ドメイン(C1、C2及びC3)からなる。各軽鎖は、軽鎖可変領域(V)及び軽鎖定常領域(C)からなる。軽鎖定常領域は、ドメインCからなる。抗体の定常領域は、免疫系の様々な細胞(例えば、エフェクター細胞)及び古典的な補体系の第一成分(C1q)を含めた、宿主組織又は因子への免疫グロブリンの結合を媒介することができる。相対的に保存的な領域(フレームワーク領域(FR)と称される)が間に入る、超可変領域(相補性決定領域(CDR)と称される)に、V及びV領域をさらに分けることができる。各V及びVは、N末端からC末端にFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順番の3つのCDR及び4つのFRからなる。各重鎖/軽鎖対の可変領域(V及びV)は、それぞれ抗原結合部位を形成する。様々な領域又はドメインにおけるアミノ酸の分布は、Kabat Sequences of Proteins of Immunological Interest(National Institutes of Health, Bethesda, Md.(1987及び1991))、又はChothia&Lesk(1987) J. Mol. Biol. 196:901〜917;Chothia et al.,(1989)Nature 342:878〜883における定義に従う。用語「抗体」は、抗体を産生するための任意の特定の方法によって制限されない。例えば、抗体は、特に、組換え型抗体、モノクローナル抗体及びポリクローナル抗体を含む。抗体は、異なる抗体アイソタイプのもの、例えば、IgG(例えば、IgG1、IgG2、IgG3又はIgG4サブタイプ)、IgA1、IgA2、IgD、IgE又はIgM抗体であってもよい。
本明細書中で使用する、抗体の「抗原結合断片」の用語は、完全長抗体が特異的に結合する及び/又は同じ抗原に結合することについて完全長抗体と競合する抗原に特異的に結合する能力を保持する、完全長抗体の断片を含むポリペプチドを指し、「抗原結合部分」としても知られている。一般に、全ての目的に関して、本明細書中に参照によって組み込まれる、Fundamental Immunology, Ch.7(Paul, W., ed., the second edition, Raven Press, N.Y.(1989))を参照されたい。抗体の抗原結合断片は、組換えDNA技術によって又はインタクトな抗体の酵素若しくは化学的な切断によって産生され得る。いくつかの条件下で、抗原結合断片は、Fab、Fab’、F(ab’)、Fd、Fv、dAb及び相補性決定領域(CDR)断片、単鎖抗体(例えば、scFv)、キメラ抗体、ダイアボディ及びポリペプチドに特異的な抗原結合能力を与えるため十分な抗体の少なくとも一部を含むようなポリペプチドを含む。
本明細書中で使用する用語「Fd断片」は、V及びC1ドメインからなる抗体断片を指す;用語「Fv断片」は、単一アームのV及びVドメインからなる抗体断片を指す;用語「dAb断片」は、Vドメインからなる抗体断片を指す(Ward et al., Nature 341:544〜546(1989));用語「Fab断片」は、V、V、C及びC1ドメインからなる抗体断片を指す;用語「F(ab’)断片」は、ヒンジ領域においてジスルフィドブリッジ(単数又は複数)を介して互いに連結される2つのFab断片を含む抗体断片を指す。
いくつかの条件下で、抗体の抗原結合断片は、V及びVドメインが対になり、それらが単一ポリペプチド鎖を産生することを可能にするリンカーを介して一価分子を形成する、単鎖抗体(例えば、scFv)である(例えば、Bird et al., Science 242:423〜426(1988)及びHuston et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5879〜5883(1988)を参照されたい)。このようなscFv分子は、NH−V−リンカー−V−COOH又はNH−V−リンカー−V−COOHの共通構造を一般に有する。先行技術における適切なリンカーは、反復型のGGGGSアミノ酸配列又はそのバリアントからなる。例えば、アミノ酸配列(GGGGS)を有するリンカーが使用されてもよい、及びそのバリアントも使用されてもよい(Holliger et al.,(1993), Proc. Natl. Acad. Sci. USA90:6444〜6448)。本発明において使用されてもよい他のリンカーは、Alfthan et al.,(1995), Protein Eng.8:725〜731、Choi et al.,(2001), Eur. J. Immunol. 31:94〜106、Hu et al.,(1996), Cancer Res. 56:3055〜3061、Kipriyanov et al.,(1999), J. Mol. Biol. 293:41〜56及びRoovers et al.,(2001), Cancer Immunolによって記載されている。
いくつかの条件下で、抗体の抗原結合断片は、V及びVドメインが単一ポリペプチド鎖において発現される、ダイアボディ(すなわち、二価抗体)であってもよい;しかしながら、使用されるリンカーは、短すぎて、同じ鎖における2つのドメインの対形成を許容しなく;そのドメインが、別の鎖において相補的なドメインと対形成して、2つの抗原結合部位を作り出す必要がある(例えば、Holliger P. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA90:6444〜6448(1993)、及びPoljak R. J. et al., Structure 2:1121〜1123(1994)を参照されたい)。
抗体の抗原結合断片(例えば、上記のような抗体断片)は、当技術分野における当業者に知られている従来技術(例えば、組換えDNA技術又は酵素的若しくは化学的な切断方法)によって所与の抗体(例えば、本発明において提供されるモノクローナル抗体5C4)から得てもよく、またインタクトな抗体をスクリーニングするのと同じ様式で、特異性についてスクリーニングされてもよい。
本発明では、明確に特定されなければ、用語「抗体」が言及される場合、インタクトな抗体だけでなく、抗体の抗原結合断片も含む。
本明細書中で使用する用語「MAb」及び「モノクローナル抗体」は、高度に相同的な抗体分子の集団(すなわち、自発的に生じ得る自然突然変異を除く、完全に同一の抗体分子の集団)からの抗体又は抗体の断片を指す。モノクローナル抗体は、抗原の単一エピトープに関して高い特異性を有する。ポリクローナル抗体(モノクローナル抗体と比べて)は、抗原における異なるエピトープを一般に認識する、少なくとも2つ以上の異なる抗体を一般に含む。モノクローナル抗体は、Kohlerらによって初めて報告されたハイブリドーマ技術(Nature, 256:495, 1975)によって一般に得られ得る、また組換えDNA技術によっても得ることができる(例えば、U.S.P4,816,567を参照されたい)。
例えば、モノクローナル抗体は、以下のように調製されてもよい。最初に、マウス又は他の適切な宿主動物が、免疫原の注射によって免疫化される(必要な場合、アジュバントが添加される)。免疫原又はアジュバントの注射手段は、一般に皮下マルチポイント注射又は腹腔内注射である。いくつかの知られているタンパク質(例えば、血清アルブミン又は大豆トリプシン阻害剤)への免疫原のプレ−コンジュゲーションは、宿主における抗原の免疫原性を促進し得る。アジュバントは、フロイントアジュバント又はMPL−TDMなどであってもよい。動物の免疫化後、免疫原に特異的に結合する抗体を分泌するリンパ球が、動物中で産生される。加えて、リンパ球は、in vitro免疫化の手段によって得てもよい。目的のリンパ球は、収集され、適切な融合剤(例えば、PEG)を用いてミエローマ細胞に融合され、それによって、ハイブリドーマ細胞を手に入れる(Goding, Monoclonal Antibodies:Principles and Practice, pp.59〜103, Academic Press, 1996)。上記で調製されるハイブリドーマ細胞は、適切な培養培地に播種され、その培地中で成長させる、その培養培地は、融合されていない親ミエローマ細胞の成長を阻害する能力のある1つ又は複数の物質を含む。例えば、ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRT又はHPRT)を欠く親ミエローマ細胞のケースにおいて、HGPRT欠損細胞の成長は、ヒポキサンチン、アミノプテリン及びチミン(HAT培養培地)などの物質の培養培地への付加によって阻害される。好適なミエローマ細胞は、高い融合率、分泌抗体の安定的な能力を有すべきである、HAT培養培地に感受性であるべきである、等々。ミエローマ細胞の第一選択は、MOP−21及びMC−11マウス腫瘍由来細胞系(THE Salk Institute Cell Distribution Center、San Diego、Calif. USA)、及びSP−2/0又はX63−Ag8−653細胞系(American Type Culture Collection、Rockville、Md. USA)などのマウスミエローマである。加えて、ヒトミエローマ及びヒト−マウス異種性骨髄腫細胞系を使用して、ヒトモノクローナル抗体を調製してもよい(Kozbor, J. Immunol., 133:3001(1984);Brodeur et al., Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications, pp.51〜63, Marcel Dekker, Inc., New York, 1987)。成長しているハイブリドーマ細胞の培養培地を使用して、特異的な抗原に対するモノクローナル抗体の生成を検出する。免疫沈降又はin vitro結合アッセイ、例えば、ラジオイムノアッセイ(RIA)及び酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)の方法を使用して、ハイブリドーマ細胞において産生されるモノクローナル抗体の結合特異性を決定してもよい。例えば、Munson et al., Anal. Biochem. 107:220(1980)に記載されている、スキャッチャードアッセイを使用して、モノクローナル抗体の親和性を決定してもよい。ハイブリドーマにおいて産生される抗体の特異性、親和性及び反応性の決定後、目的の細胞系を、Goding, Monoclonal Antibodies: Principles and Practice, pp.59〜103, Academic Press, 1996に記載されている限界希釈法によってサブクローン化してもよい。適切な培養培地は、DMEM又はRPMI−1640などであってもよい。加えて、ハイブリドーマ細胞は、動物体中で腹水腫の形態で成長させられ得る。プロテインAアガロースゲル、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析及びアフィニティークロマトグラフィーなどの免疫グロブリンを精製するための伝統的な方法を用いることによって、サブクローン細胞により分泌されるモノクローナル抗体を、細胞培養、腹水又は血清から単離してもよい。
モノクローナル抗体は、遺伝子操作組換え技術によって得てもよい。MAb重鎖及び軽鎖遺伝子に特異的に結合する核酸プライマーは、PCR増幅に付され、それによって、ハイブリドーマ細胞からMAb重鎖及び軽鎖をコードするDNA分子が単離される。得られるDNA分子は発現ベクターに挿入され、宿主細胞(例えば、大腸菌(E. coli)細胞、COS細胞、CHO細胞、又は免疫グロブリンを産生しない他のミエローマ細胞)は、それらでトランスフェクトされ、適切な条件下で培養されて、組換え発現によって目的の抗体が得られる。
本明細書中で使用する用語「キメラ抗体」は、その軽鎖及び/又は重鎖の一部が1つの抗体(これは特定の種に由来し得る又は特定の抗体タイプ又はサブタイプに属する)に由来し、その軽鎖及び/又は重鎖の他の部分が別の抗体(これは同一の又は異なる種に由来し得る又は同一の又は異なる抗体タイプ又はサブタイプに属する)に由来するような抗体(但し、抗体は、目的の抗原に結合する活性をなおも保持する)を指す(Cabilly et al.;Morrison et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81:6851〜6855(1984)に対するU.S.P4,816,567)。
本明細書中で使用する用語「ヒト化抗体」は、ヒト免疫グロブリン(受容体抗体)のCDR領域の全て又はCDR領域の一部が非ヒト抗体(ドナー抗体)のCDR領域で置き換えられ、ドナー抗体が期待される特異性、親和性又は反応性を有する非ヒト(例えば、マウス、ラット又はウサギ)抗体であってもよい、抗体又は抗体断片を指す。加えて、受容体抗体のフレームワーク領域(FR)のいくつかのアミノ酸も、抗体の特性をさらに改善する又は至適化するように、非ヒト抗体の対応するアミノ酸残基、又は別の抗体のアミノ酸残基によって置き換えられてもよい。ヒト化抗体に関するより詳細な内容に関しては、例えば、Jones et al., Nature, 321:522〜525(1986);Reichmann et al., Nature, 332:323〜329(1988);Presta, Curr. Op. Struct. Biol., 2:593〜596(1992);及びClark, Immunol. Today 21:397〜402(2000)を参照されたい。
本明細書中で使用する用語「中和抗体」は、目的のウイルスのビルレンス(例えば、細胞に感染する能力)を排除又は有意に減少させることができる抗体又は抗体断片を指す。
本明細書中で使用する用語「エピトープ」は、免疫グロブリン又は抗体が特異的に結合する抗原における部分を指す。「エピトープ」は、「抗原決定基」としても知られている。エピトープ又は抗原決定基は、一般にアミノ酸、炭水化物又は糖側鎖などの分子の化学的に活性な表面基からなり、一般に特異的な三次元構造及び特異的な電荷特性を有する。例えば、エピトープは、ユニークな立体的コンホメーションの少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14又は15の連続的な又は非連続的なアミノ酸を一般に含み、「直鎖」又は「コンホメーション」に対するものであってもよい。例えば、Epitope Mapping Protocols in Methods in Molecular Biology, Vol. 66, G. E. Morris, Ed.(1996)を参照されたい。直鎖状エピトープにおいて、タンパク質と相互作用分子(例えば、抗体)との間の全ての相互作用部位は、タンパク質の一次アミノ酸配列に沿って直線的に存在する。コンホメーションエピトープにおいて、相互作用部位は、タンパク質中で互いに分離したアミノ酸残基におよぶ。
本明細書中で使用する用語「エピトープペプチド」は、エピトープとして作用する抗原におけるペプチド断片を指す。いくつかの条件下で、エピトープペプチド単独は、エピトープに対する抗体によって特異的に認識/結合されうる。いくつかの他の条件下で、エピトープペプチドは、担体タンパク質に融合されて、エピトープが抗体によって特異的に認識されることが促進される必要がある。本明細書中で使用する用語「担体タンパク質」は、エピトープペプチドの担体として作用し得る、すなわち、エピトープペプチドがタンパク質の特異的なポジション(例えば、タンパク質の内側、N−末端又はC末端)に挿入されて、エピトープペプチドが提示されることが可能であることから、抗体又は免疫系によって認識されることが可能である、タンパク質を指す。このような担体タンパク質は、当技術分野における当業者に周知であり、例えば、以下のものが含まれる、HPV L1タンパク質(このタンパク質の130〜131位のアミノ酸又は426〜427位のアミノ酸の間にエピトープペプチドが挿入され得る、Slupetzky, K. et al., Chimeric papillomavirus−like particles expressing a foreign epitope on capsid surface loops [J].J Gen Virol, 2001, 82:2799〜2804;Varsani, A. et al., Chimeric human papillomavirus type 16(HPV−16) L1 particles presenting the common neutralizing epitope for the L2 minor capsid protein of HPV−6 and HPV−16 [J]. J Virol, 2003, 77:8386〜8393を参照されたい)、HBVコア抗原(このタンパク質の79〜81位のアミノ酸がエピトープペプチドで置き換えられ得る、Koletzki, D.,et al. HBV core particles allow the insertion and surface exposure of the entire potentially protective region of Puumala hantavirus nucleocapsid protein [J]. Biol Chem, 1999, 380:325〜333を参照されたい)、マーモット肝炎ウイルスコアタンパク質(このタンパク質の79〜81位のアミノ酸がエピトープペプチドで置き換えられ得る、Sabine Konig, Gertrud Beterams and Michael Nassal, J. Virol. 1998, 72(6):4997を参照されたい)、及びCRM197タンパク質(エピトープペプチドは、このタンパク質又はその断片のN末端若しくはC末端に連結され得る)。任意選択で、リンカー(例えば、可動性の又はリジッドなリンカー)をエピトープペプチドと担体タンパク質との間に使用して、それらのフォールディングをそれぞれ促進し得る。
抗体は、当技術分野における当業者に知られている従来技術によって同じエピトープへの結合の競合性に応じてスクリーニングされてもよい。例えば、競合又は交差競合の研究を行って、抗原(例えば、RSV融合タンパク質)への結合に関して互いに競合する又は交差競合する抗体を得てもよい。それらの交差競合に基づいて、同じエピトープに結合する抗体を得るための、ハイスループットな方法は、国際特許出願WO03/48731に記載されている。したがって、RSV融合タンパク質における同じエピトープに結合することに関して、本発明によるモノクローナル抗体(例えば、モノクローナル抗体5C4)と競合する、抗体及びその抗原結合断片(すなわち、抗原結合部分)は、当技術分野における当業者に知られている従来技術によって得ることができる。
本明細書中で使用する用語「単離」は、人工的な手段によって天然状態から得られた状態を指す。ある「単離された」物質又はコンポーネントが天然で存在する場合に、その天然環境が変化する又は物質が天然環境から単離される又はその両方のために単離は可能である。例えば、ある生きた動物の体に天然で存在する、ある未単離のポリヌクレオチド又はポリペプチド及びこのような天然状態から高純度で単離された同じポリヌクレオチド又はポリペプチドは、単離されたポリヌクレオチド又はポリペプチドと称される。用語「単離」は、混合された人工的な又は合成された物質も、単離された物質の活性に影響しない他の純粋ではない物質も除外しない。
本明細書中で使用する用語「大腸菌発現系」は、大腸菌(株)が、GI698、ER2566、BL21(DE3)、B834(DE3)、及びBLR(DE3)が含まれるがこれらに限定されない市販されている株から由来する、大腸菌(株)及びベクターからなる発現系を指す。
本明細書中で使用する用語「ベクター」は、そこに挿入されるポリヌクレオチドを有することができる核酸ビヒクルを指す。ベクターがそこに挿入されるポリヌクレオチドによりコードされるタンパク質の発現を許容する場合、ベクターは発現ベクターと称される。ベクターは、宿主細胞への形質転換、伝達、又はトランスフェクションによって宿主細胞において発現される、保有される遺伝物質要素を有しうる。ベクターは、当技術分野における当業者に周知であり、プラスミド、ファージ、コスミド、人工染色体、例えば、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)又はP1−由来人工染色体(PAC);ファージ、例えば、λファージ又はM13ファージ及び動物ウイルスが含まれるが、これらに限定されない。ベクターとして使用することができる動物ウイルスは、レトロウイルス(レンチウイルスを含む)、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、疱疹ウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)、痘瘡ウイルス、バキュロウイルス、パピローマウイルス、パポーバウイルス(例えば、SV40)を含むが、これらに限定されない。ベクターは、プロモーター配列、転写開始配列、エンハンサー配列、選択エレメント及びレポーター遺伝子が含まれるが、これらに限定されない、発現を制御するための複数の要素を含み得る。加えて、ベクターは、複製開始点を含み得る。
本明細書中で使用する用語「宿主細胞」は、原核生物細胞、例えば、大腸菌又は枯草菌、真菌細胞、例えば、酵母細胞又はアスペルギルス、昆虫細胞、例えば、S2ショウジョウバエ細胞又はSf9、及び動物細胞、例えば、線維芽細胞、CHO細胞、COS細胞、NSO細胞、HeLa細胞、BHK細胞、HEK293細胞又はヒト細胞が含まれるが、これらに限定されない、ベクターを導入することができる細胞を指す。
本明細書中で使用する用語「同一性」は、2つのポリペプチド又は2つの核酸の間のマッチ度を指す。比較のための2つの配列が、ある部位(例えば、2つのDNA分子の各々が、ある部位でアデニンを有する又は2つのポリペプチドの各々が、ある部位でリシンを有する)で同じ塩基又はアミノ酸単量体サブユニットを有する場合、2つの分子はその部位で同一である。2つの配列の間のパーセント同一性は、2つの配列によって共有される同一の部位の数/比較のための部位のトータル数×100の関数である。例えば、2つの配列の10部位のうち6部位がマッチする場合、これらの2つの配列は60%の同一性を有する。例えば、DNA配列CTGACT及びCAGGTTは、50%の同一性を共有する(6部位のうち3部位がマッチ)。一般に、2つの配列の比較は、最大の同一性を生じる様式で行われる。このようなアラインメントは、Needlemanら(J. Mol. Biol. 48:443〜453, 1970)の方法に基づく、Alignプログラム(DNAstar、Inc.)などのコンピュータプログラムを用いることによって行うことができる。2つのアミノ酸配列の間のパーセント同一性は、PAM120重み残基テーブル、12のギャップ長ペナルティー及び4のギャップペナルティーを用いて、ALIGNプログラム(version 2.0)に組み込まれているE.Meyers及びW.Miller(Comput. Appl. Biosci., 4:11〜17(1988))のアルゴリズムを用いて決定することができる。加えて、2つのアミノ酸配列の間の同一性のパーセンテージは、Blossum62マトリックス又はPAM250マトリックス、及び16、14、12、10、8、6又は4のギャップ重み及び1、2、3、4、5、又は6の長さ重みを用いて、GCGソフトウェアパッケージ(http://www.gcg.comで利用可能)中のGAPプログラムに組み込まれているNeedleman及びWunsch(J. Mol. Biol. 48:444〜453(1970))のアルゴリズムによって決定することができる。
本明細書中で使用する用語「保存的置換」は、アミノ酸配列を含むタンパク質/ポリペプチドの必須な特性に不利に影響する又は変化させることのないアミノ酸置換を指す。例えば、保存的置換は、部位特異的突然変異誘発及びPCR媒介突然変異誘発などの当技術分野において知られている標準技術によって導入されてもよい。保存的アミノ酸置換は、アミノ酸残基が、類似する側鎖、例えば、物理的に又は機能的に類似する残基(例えば、類似するサイズ、形、電荷、化学的特性を有する、共有結合又は水素結合などを形成する能力を含む)を有する別のアミノ酸残基で、対応するアミノ酸残基へと置換される置換を含む。類似する側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当技術分野において定義されている。これらのファミリーは、アルカリ性側鎖を有するアミノ酸(例えば、リシン、アルギニン及びヒスチジン)、酸性側鎖を有するアミノ酸(例えば、アスパラギン酸及びグルタミン酸)、無電荷の極性側鎖を有するアミノ酸(例えば、グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン、トリプトファン)、無極性側鎖を有するアミノ酸(例えば、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン)、β分枝側鎖を有するアミノ酸(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)及び芳香族側鎖を有するアミノ酸(例えば、チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)を含む。したがって、対応するアミノ酸残基は、同じ側鎖ファミリーからの別のアミノ酸残基で好ましくは置換される。アミノ酸保存置換を同定するための方法は、当技術分野において周知である(例えば、Brummell et al., Biochem. 32:1180〜1187(1993);Kobayashi et al., Protein Eng. 12(10):879〜884(1999);及びBurks et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:412〜417(1997)を参照されたい、これらは本明細書中に参照によって組み込まれる)。
本明細書中で使用する用語「免疫原性」は、生物中の特異的な抗体又は感作されたリンパ球の形成を刺激する能力を指す。その用語は、最終的に抗体及び感作されたリンパ球などの免疫性エフェクター物質を発生させるように、特異的な免疫細胞を刺激して、活性化させる、増殖させる及び分化させる抗原の特性を指すだけではなく、抗体又は感作されたTリンパ球が、生物を抗原で刺激した後に生物の免疫系において形成されうる特異的な免疫応答も指す。免疫原性は、抗原の最も重要な特性である。抗原が免疫応答の発生を成功裡に誘導することができるのかどうかは、抗原の特性、宿主の反応性、及び免疫化手段の3つの因子に依存する。
本明細書中で使用する用語「特異的に結合する」は、抗体とそれが対象とする抗原の間の反応などの、非ランダム様式における二分子の結合を指す。いくつかの実施形態では、抗原に特異的に結合する抗体(又は抗原に特異的な抗体)は、約10−5M未満、例えば、約10−6M、10−7M、10−8M、10−9M未満又は10−10M以下の親和性(K)で抗原に結合する抗体を指す。
本明細書中で使用する用語「K」は、抗原に対する抗体の結合親和性を記載するため使用される、特異的な抗体−抗原相互作用の解離平衡定数を指す。解離平衡定数がより低いほど、抗体は抗原とより密接に結合し、抗原に対する抗体の親和性がより高くなる。一般に、抗体(例えば、本発明によるモノクローナル抗体5C4)は、抗原(例えば、RSV融合タンパク質)に、BIACORE装置における表面プラズモン共鳴(SPR)によって、約10−5M未満、例えば、約10−6M、10−7M、10−8M、10−9M未満又は10−10M以下のKで結合する。
本明細書中で使用する用語「モノクローナル抗体」及び用語「MAb」は、同じ意味を有し、交換可能に使用される;用語「ポリクローナル抗体」及び用語「PAb」は、同じ意味を有し、交換可能に使用される;用語「ポリペプチド」及び「タンパク質」は、同じ意味を有し、交換可能に使用される。さらには、本発明では、アミノ酸は、一文字表記又は三文字表記によって一般に表される。例えば、アラニンは、A又はAlaによって表され得る。
本明細書中で使用する用語「ハイブリドーマ」及び用語「ハイブリドーマ細胞系」は、同じ意味を有し、交換可能に使用される。用語「ハイブリドーマ」及び用語「ハイブリドーマ細胞系」が言及される場合、それらはハイブリドーマのサブクローン及び子孫細胞も含む。例えば、ハイブリドーマ細胞系RSV−Y−5C4−2(略して、ハイブリドーマ細胞系5C4とも呼ばれる)が言及される場合、それはハイブリドーマ細胞系RSV−Y−5C4−2のサブクローン及び子孫細胞とも呼ばれる。
本明細書中で使用する用語「薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤」は、当技術分野において周知である、対象及び活性薬剤と薬理学的及び/又は生理的に適合性の担体及び/又は賦形剤を指し(例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences. Edited by Gennaro AR, 19th ed. Pennsylvania:Mack Publishing Company, 1995を参照されたい)、pH調整剤、界面活性剤、アジュバント及びイオン強度強化剤が含まれるが、これらに限定されない。例えば、pH調整剤には、リン酸緩衝剤が含まれるが、これに限定されない;界面活性剤には、陽イオン性、陰イオン性、又は非イオン性の界面活性剤、例えば、Tween−80が含まれるが、これらに限定されない;イオン強度強化剤には、塩化ナトリウムが含まれるが、これに限定されない。
本明細書中で使用する用語「アジュバント」は、抗原に対する免疫応答を増強させることができる又は抗原と共に生物に送達される若しくはあらかじめ生物に送達される場合に、生物における免疫応答のタイプを変化させることができる、非特異的な免疫賦活薬を指す。アルミニウムアジュバント(例えば、水酸化アルミニウム)、フロイントアジュバント(例えば、フロイント完全アジュバント及びフロイント不完全アジュバント)、コリネバクテリウム・パルヴム(coryne bacterium parvum)、リポ多糖、サイトカインなどを含む、種々のアジュバントが存在するが、これらに限定されない。フロイントアジュバントは、現在動物実験において最も一般的に使用されている。水酸化アルミニウムアジュバントは、臨床治験において最も一般的に使用されている。
本明細書中で使用する用語「タンパク質ワクチン」は、任意選択でアジュバントを含む、ポリペプチドに基づくワクチンを指す。ワクチン中のポリペプチドは、遺伝子操作技術によって又は化学合成の方法によって得てもよい。本明細書中で使用する用語「核酸ワクチン」は、任意選択でアジュバントを含む、DNA又はRNAに基づくワクチン(例えば、発現プラスミドなどのプラスミド)を指す。
本明細書中で使用する用語「有効量」は、期待される効果を達成する又は少なくとも部分的に達成するのに十分な量を指す。例えば、疾患(例えば、RSV感染又はRSV感染に関連する疾患)を防止するため有効な量は、疾患(例えば、RSV感染又はRSV感染に関連する疾患)の出現を、防止する、抑制する、又は遅延させるため有効な量を指す。疾患を治療するための有効量は、疾患を有する患者における疾患及びその合併症を、治癒させる又は少なくとも部分的に遮断するための有効な量を指す。このような有効量の決定は、当技術分野における当業者の能力の範囲内である。例えば、治療上の使用のため有効な量は、治療される疾患の重症度、患者における免疫系の一般的な状態、年齢、重量及び性別などの患者の一般的な状態、薬物の投与手段、同時に使用される付加的な治療法などに依存する。
本明細書中で使用する、本発明によるエピトープペプチドの生物学的機能には、以下の1つ又は複数が含まれるが、これらに限定されない:
1)抗体5C4に対する特異的な結合;
2)対象におけるRSV融合タンパク質の血清レベルを減少させる能力(任意選択で、エピトープペプチドを担体タンパク質に融合させた後);
3)in vivoでRSV及びRSV感染細胞の有効なクリアランスの抗体応答を誘導する能力(任意選択で、エピトープペプチドを担体タンパク質に融合させた後);及び
4)対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、肺炎)を治療する能力(任意選択で、エピトープペプチドを担体タンパク質に融合させた後)。
驚くべきことに、本発明者は、RSV融合タンパク質(例えば、RSV融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸に含まれるエピトープ、又はRSV融合タンパク質の62〜69位及び196〜209位からのアミノ酸残基を含むエピトープ)のいくつかのエピトープ及びこれらのエピトープを認識する抗体が、F−タンパク質のプレ−Fコンホメーションの安定化及び維持を促進すること、並びに、これらのエピトープ及びプレ−Fコンホメーションの安定化及び維持が、生物中の免疫応答の誘導に重要な意義をもつこと、並びに、前記抗体が、優れた生物活性(例えば、非常に高い中和活性)を有することから、RSV感染症又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)の防止又は治療に非常に適切であることを、多くの実験研究を行うことによって見出した。
したがって、一態様では、本発明は、単離されたエピトープペプチド又はそのバリアントであって、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質又はその断片の148〜216位からのアミノ酸残基からなり、少なくともRSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基を含み、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する、単離されたエピトープペプチド又はそのバリアントを提供する。
本発明による種々の実施形態では、好ましくは、本発明によるエピトープペプチドは、プレ−Fタンパク質におけるその立体的なコンホメーションで提示され、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドの立体的なコンホメーションを保持する。
好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3又は4)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の196〜216位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の185〜216位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の185〜216位からのアミノ酸残基からなり、185〜194位からのアミノ酸は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成し、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の176〜216位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の176〜216位からのアミノ酸残基からなり、176〜181位からのアミノ酸及び185〜194位からのアミノ酸残基は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成し、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の好適な実施形態では、エピトープペプチドは、RSV融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸残基からなり、176〜181位からのアミノ酸及び185〜194位からのアミノ酸は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成し、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する。
別の態様では、本発明は、第1のペプチド及び第2のペプチドからなる単離されたエピトープペプチド又はそのバリアントであって、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質又はその断片の148〜216位からのアミノ酸残基からなり、少なくともRSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基を含み、第2のペプチドは、RSV融合タンパク質の62〜69位又は62〜76位からのアミノ酸残基からなり、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドと単に1つ又はいくつかの(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8又は9)アミノ酸残基の保存的置換によって異なり且つそれが由来するエピトープペプチドの生物学的機能を保持する、単離されたエピトープペプチド又はそのバリアントを提供する。
本発明による種々の実施形態では、好ましくは、第1のペプチド及び第2のペプチドは、プレ−Fタンパク質におけるその立体的なコンホメーションで提示され、バリアントは、それが由来するエピトープペプチドの立体的なコンホメーションを保持する。
好適な実施形態では、第1のペプチド及び第2のペプチドは、RSV融合タンパク質のプレ−Fコンホメーションに存在する空間的な構造を共に形成する。
さらに好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基からなる。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の196〜216位からのアミノ酸残基からなる。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の185〜216位からのアミノ酸残基からなる。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の185〜216位からのアミノ酸残基からなり、185〜194位からのアミノ酸は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成する。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の176〜216位からのアミノ酸残基からなる。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の176〜216位からのアミノ酸残基からなり、176〜181位からのアミノ酸及び185〜194位からのアミノ酸は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成する。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸残基からなる。別の好適な実施形態では、第1のペプチドは、RSV融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸残基からなり、176〜181位からのアミノ酸及び185〜194位からのアミノ酸は、タンパク質の二次構造においてβシートを形成する。
当技術分野における当業者によって知られているように、エピトープペプチド又はそのバリアントが、生物中の免疫系によって認識され且つウイルス感染の有効な防止を誘導しうるように、エピトープペプチド又はそのバリアントを担体タンパク質に融合して、エピトープペプチド又はそのバリアントの免疫原性を増強してもよい。
したがって、一態様では、本発明は、本発明による単離されたエピトープペプチド又はそのバリアント、及び担体タンパク質を含む組換えタンパク質であって、ここで、組換えタンパク質は、天然に存在するタンパク質又はその断片ではない、組換えタンパク質も提供する。組換えタンパク質において、エピトープペプチド又はそのバリアントは、使用される担体タンパク質に応じて、担体タンパク質のN−末端又はC−末端に連結されてもよい、担体タンパク質に挿入されてもよい、又は担体タンパク質のアミノ酸配列の部分を置き換えるため使用されてもよい。加えて、任意選択で、エピトープペプチド又はそのバリアントは、リンカー(リジッドな又は可動性のリンカー、例えば、(GGGGS))を介して担体タンパク質に連結されてもよい。本発明による組換えタンパク質は、遺伝子操作法(組換え技術)又は化学合成の方法などの任意の方法によって産生され得る。
別の態様では、本発明は、本発明によるエピトープペプチド若しくはそのバリアント、又は本発明による組換えタンパク質をコードするヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子も提供する。別の態様では、本発明は、上記のような単離された核酸分子を含むベクターを提供する。本発明によるベクターは、クローニングベクター、又は発現ベクターであってもよい。好適な実施形態では、本発明によるベクターは、例えば、プラスミド、コスミド、ファージなどであってもよい。好適な実施形態では、ベクターは、対象(例えば、哺乳動物、例えば、ヒト)において、本発明によるエピトープペプチド若しくはそのバリアント又は本発明による組換えタンパク質を発現しうる。
別の態様では、本発明は、本発明による単離された核酸分子又はベクターを含む宿主細胞も提供する。このような宿主細胞は、原核細胞、例えば、大腸菌細胞、及び真核細胞、例えば、酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞及び動物細胞(例えば、哺乳動物細胞、例えば、マウス細胞、ヒト細胞など)を含むが、これらに限定されない。本発明による細胞は、細胞系、例えば、293T細胞であってもよい。
別の態様では、本発明は、本発明による組換えタンパク質を産生するための方法であって、本発明による宿主細胞を培養するステップ、及び細胞培養から本発明による組換えタンパク質を回収するステップを含む方法も提供する。
別の態様では、本発明は、本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質、並びに薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤(例えば、アジュバント)を含むタンパク質ワクチンを提供する。好適な実施形態では、タンパク質ワクチンは、本発明による1つ又は複数のエピトープペプチドを含み、前記エピトープペプチドは、分離型又は直列型、修飾型又は無修飾型、別のタンパク質との結合型又は非結合型であってもよい。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するための方法であって、治療有効量の本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質又はタンパク質ワクチンをそれを必要とする対象に投与するステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するためのタンパク質ワクチンの製造における、本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質の使用を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するための、本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質を提供する。
別の態様では、本発明は、本発明による単離された核酸分子又はベクター、並びに薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤(例えば、アジュバント)を含む遺伝子ワクチンを提供する。好適な実施形態では、遺伝子ワクチンは、DNA又はRNAを含む。このような実施形態では、DNA又はRNAは、裸であってもよい又は送達機能及び/又は保護機能を有するシェルにカプセル化されてもよい。さらに好適な実施形態では、シェルは、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、レンチウイルス、レトロウイルスなどのシェルであってもよい、又は化学的な方法によって合成され且つ類似する機能を発揮する能力のある別の物質であってもよい。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するための方法であって、治療有効量の本発明による遺伝子ワクチン又は単離された核酸分子又はベクターをそれを必要とする対象に投与するステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するための遺伝子ワクチンの製造における、本発明による単離された核酸分子又はベクターの使用を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する、治療する又は阻害するための、本発明による単離された核酸分子又はベクターを提供する。
別の態様では、本発明は、本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質、又は単離された核酸分子又はベクター及び薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤(例えば、アジュバント)を含む組成物を提供する。好適な実施形態では、薬学的組成物は、本発明による1つ又は複数のエピトープペプチドを含み、前記エピトープペプチドは、分離型又は直列型、修飾型又は無修飾型、別のタンパク質との結合型又は非結合型であってもよい。
別の態様では、本発明は、RSVに特異的に結合しそれを中和し、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションを安定化し維持する能力のある抗体を産生するための方法であって、1)抗体が動物中で生成されるように、非ヒト動物(例えば、マウス)を本発明によるエピトープペプチド(又はそのバリアント)又は組換えタンパク質で免疫化するステップ;及び
2)RSVに関する中和活性を有するが、ポスト−Fタンパク質と反応性ではない(すなわち、ポスト−Fタンパク質に結合しない又は実質的に結合しない)抗体をスクリーニングするステップ
を含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、上記のような方法によって産生される、RSVに特異的に結合しそれを中和し、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションを安定化し維持する能力のある抗体又はその抗原結合断片を提供する。
一態様では、本発明は、モノクローナル抗体が本発明によるエピトープペプチドに特異的に結合することができる、モノクローナル抗体及びその抗原結合断片を提供する。好ましくは、モノクローナル抗体は、RSV融合タンパク質又はその断片の148〜216位からのアミノ酸残基(例えば、RSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基)、及び/又はRSV融合タンパク質の62〜69位又は62〜76位からのアミノ酸残基に特異的に結合することができる。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体又はその抗原結合断片は、Fab、Fab’、F(ab’)、Fd、Fv、dAb、相補性決定領域断片、単鎖抗体(例えば、scFv)、マウス抗体、ウサギ抗体、ヒト化抗体、完全ヒト抗体、キメラ抗体(例えば、ヒトマウスキメラ抗体)、又は二重特異的又は多重特異的抗体から選択される。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体は非CDR領域を含み、非CDR領域はマウス種以外の種に由来し、例えば、ヒト抗体に由来する。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体は、RSVに特異的に結合し、ウイルスに関する中和活性を有する。好適な実施形態では、モノクローナル抗体は、ポスト−Fタンパク質に結合しない又は実質的に結合しないが、プレ−Fタンパク質に結合し、それを安定化する。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体は、以下のCDRを含む:
1)配列番号20に記載される重鎖CDR1;
2)配列番号21に記載される重鎖CDR2;
3)配列番号22に記載される重鎖CDR3;
4)配列番号23に記載される軽鎖CDR1;
5)配列番号24に記載される軽鎖CDR2;及び
6)配列番号25に記載される軽鎖CDR3。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体は、以下を含む
a)配列番号17に記載される重鎖可変領域;及び
b)配列番号19に記載される軽鎖可変領域。
好適な実施形態では、モノクローナル抗体は、以下の群から選択されるモノクローナル抗体に由来する、又は以下の群から選択される抗体である:
ハイブリドーマ細胞系5C4によって産生されるモノクローナル抗体(ここで、ハイブリドーマ細胞系5C4は、中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC)に寄託されており、CCTCCの寄託番号:C2012147を有する)。
別の態様では、本発明は、本発明によるエピトープペプチド又はプレ−Fタンパク質とハイブリドーマ細胞系5C4によって産生される抗体との結合を、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%又は好ましくは少なくとも99%遮断する能力のある、モノクローナル抗体及びその抗原結合断片(ここで、ハイブリドーマ細胞系5C4は、中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC)に寄託されており、CCTCCの寄託番号:C2012147を有する)を提供する。
このような抗体によって認識されるエピトープは、モノクローナル抗体5C4によって認識されるエピトープと同じであり又は立体的に重複し、そのため、このような抗体は、モノクローナル抗体5C4と本発明によるエピトープペプチド又はプレ−Fタンパク質との結合を、少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%又は好ましくは少なくとも99%減少させることができる。
本発明は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片をコードする単離された核酸分子も提供する。このような核酸分子は、ハイブリドーマ細胞から単離され得る、又は遺伝子操作組換え技術又は化学合成の方法によって得てもよい。
一態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体の重鎖可変領域をコードする核酸配列を含む単離された核酸分子を提供する。
好適な実施形態では、重鎖可変領域は、配列番号17に記載される。別の好適な実施形態では、核酸分子は、配列番号16に記載されるヌクレオチド配列を有する。
別の態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体の軽鎖可変領域をコードする核酸配列を含む単離された核酸分子を提供する。
好適な実施形態では、軽鎖可変領域は、配列番号19に記載される。別の好適な実施形態では、核酸分子は、配列番号18に記載されるヌクレオチド配列を有する。
別の態様では、本発明は、本発明による単離された核酸分子を含むベクターを提供する。本発明によるベクターは、クローニングベクター、又は発現ベクターであってもよい。
好適な実施形態では、本発明によるベクターは、プラスミド、コスミド、ファージなどである。
別の態様では、本発明は、本発明による単離された核酸分子又はベクターを含む宿主細胞も提供する。このような宿主細胞は、原核細胞、例えば、大腸菌細胞、及び真核細胞、例えば、酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞及び動物細胞(哺乳動物細胞、例えば、マウス細胞、ヒト細胞など)を含むが、これらに限定されない。本発明による細胞は、細胞系、例えば、293T細胞であってもよい。
別の態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を産生するための方法であって、本発明による宿主細胞を適切な条件下で培養するステップ、及び細胞培養から本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を回収するステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC)に寄託され、CCTCCの寄託番号:C2012147を有する、ハイブリドーマ細胞系5C4を提供する。
重鎖可変領域、軽鎖可変領域、重鎖可変領域CDR及び軽鎖可変領域CDRのアミノ酸配列及び/又はヌクレオチド配列は、従来の方法によって、モノクローナル抗体5C4から決定することができる。
モノクローナル抗体5C4の重鎖可変領域及び軽鎖可変領域のアミノ酸配列は、それぞれ配列番号17及び19に記載される;同じものをコードするヌクレオチド配列は、それぞれ配列番号16及び18に記載される。
モノクローナル抗体5C4の重鎖可変領域CDR及び軽鎖可変領域CDRのアミノ酸配列は、それぞれ配列番号20〜25に記載される。
別の態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を含むキットを提供する。好適な実施形態では、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片は、検出可能なマーカーをさらに含む。好適な実施形態では、キットは、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片に特異的に結合する二次抗体をさらに含む。好ましくは、二次抗体は、検出可能なマーカーをさらに含む。検出可能なマーカーは、当技術分野における当業者がよく知っており、放射性同位元素、蛍光物質、発光物質、発色物質、酵素(例えば、ホースラディッシュペルオキシダーゼ)などが含まれるが、これらに限定されない。
別の態様では、本発明は、プレ−Fタンパク質を安定化するための方法であって、本発明によるモノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片、又はD25若しくはAM22モノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片を用いるステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、試料中のプレ−Fタンパク質の存在又はレベルを検出するための方法であって、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を用いるステップを含む方法を提供する。好適な実施形態では、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片は、検出可能なマーカーをさらに含む。別の好適な実施形態では、方法は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を、検出可能なマーカーを保有する二次抗体を用いてことによって、検出するステップをさらに含む。方法は、診断目的又は非診断目的(例えば、試料が、患者からの試料の代わりに、細胞試料である)であってもよい。
別の態様では、本発明は、対象がRSVに感染しているかどうかを診断するための方法であって:対象からの試料中のRSVの存在を、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を用いることによって、検出するステップを含む方法を提供する。好適な実施形態では、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片は、検出可能なマーカーをさらに含む。別の好適な実施形態では、方法は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を、検出可能なマーカーを保有する二次抗体を用いることによって、検出するステップをさらに含む。
別の態様では、本発明は、プレ−Fタンパク質を安定化する、又は試料中のプレ−Fタンパク質の存在若しくはレベルを検出する、又は対象がRSVに感染しているかどうかを診断するためのキットの製造における、本発明によるモノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片又はD25若しくはAM22モノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片の使用を提供する。
別の態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片、並びに薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤を含む薬学的組成物を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する又は治療するための方法であって、予防若しくは治療有効量の本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片或いは本発明による薬学的組成物をそれを必要とする対象に投与するステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する又は治療するための薬学的組成物の製造における、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片の使用を提供する。
別の態様では、本発明は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎などの肺炎)を防止する又は治療するための、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を提供する。
本発明において提供されるワクチン(タンパク質ワクチン及び遺伝子ワクチン)、医薬、及び薬学的組成物は、単独で又は組み合わせて使用されてもよい、又は付加的な薬学的活性薬剤(例えば、インターフェロン薬、例えば、インターフェロン又はPEG化インターフェロン)と組み合わせて使用することができる。
別の態様では、本発明は、プレ−Fタンパク質又は抗原−抗体複合体を発現させるための方法であって、本発明によるモノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片又はD25若しくはAM22モノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片をコードする核酸、及びFタンパク質をコードする核酸を共発現させるステップを含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、本発明によるモノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片又はD25若しくはAM22モノクローナル抗体若しくはその抗原結合断片をコードする核酸、及びFタンパク質をコードする核酸を含むキットを提供する。
本発明者らは、RSV融合タンパク質(Fタンパク質)の新たなエピトープを初めて発見し、驚くべきことに、新しいエピトープ及び新しいエピトープを特異的に認識する抗体が、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションの安定化及び維持において重要な役割を果たすことを見出した。
加えて、本発明者は、先行技術において知られているようなRSV融合タンパク質に対する抗体と比較して、新しいエピトープを特異的に認識する本発明の抗体がより高い中和活性を有することも見出し、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーション及び本発明において発見された新しいエピトープが、RSVに対する免疫応答の誘導において重要な役割を果たすことを示している。
したがって、本発明によるエピトープペプチド又はエピトープペプチドを含む組換えタンパク質は、対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎)を防止するためのタンパク質ワクチンとして有効である。
加えて、本発明によるモノクローナル抗体又はその抗原結合断片は、より高い中和活性を有することから、より低量で使用してRSVによる細胞の感染を有効に遮断することができ、さらに対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患(例えば、乳児の肺炎)の防止又は治療において有効に使用することができる。
本発明の実施形態は、図面及び実施例を参照して詳細に記載される。しかしながら、当技術分野における当業者は、以下の図面及び実施例が、本発明の範囲を規定するというよりむしろ、本発明を例示することのみを意図していることを理解するであろう。以下の図面及び好適な実施形態の詳細な説明によれば、本発明の様々な目的及び利点が当技術分野における当業者には明らかである。
5C4モノクローナル抗体とポスト−Fの間の反応性を決定するためのELISAアッセイを示す図である。結果は、市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブと比較して、5C4抗体はポスト−Fと有意な反応性がないことを示す。 5C4モノクローナル抗体の中和活性を決定するためのアッセイを示す図である。結果は、5C4モノクローナル抗体がRSVに関してより高い中和活性を有することを示す。特に、市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブ、並びに以前報告された抗体D25(米国特許出願第12/600,950号参照)及びAM22(米国特許出願第12/898,325号参照)と比較して、5C4モノクローナル抗体はRSVに関してより高い中和活性を有する。 5C4モノクローナル抗体の結合阻害を決定するためのアッセイを示す図である。結果は、試験したいずれのモノクローナル抗体も、細胞とウイルスの結合に影響を与えないことを示す。 5C4モノクローナル抗体の融合阻害活性を決定するためのアッセイを示す図である。結果は、市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブ、並びに以前報告された抗体D25(米国特許出願第12/600,950号参照)及びAM22(米国特許出願第12/898,325号参照)と比較して、5C4抗体がより強い融合阻害活性を有することを示す。 ウイルスを捕捉する5C4モノクローナル抗体の能力を決定するためのアッセイを示す図である。結果は、5C4モノクローナル抗体がRSVと特異的に結合できたことを示す。特に、市販のパリビズマブ(シナジス)と比較して、5C4抗体はRSVを捕捉するより強力な能力を有する。 5C4モノクローナル抗体の反応性を決定するためのウエスタンブロットアッセイを示す図である。結果は、5C4モノクローナル抗体が、コンホメーションエピトープを認識し、非変性RSV−A2及びRSV−GFPを認識するが、変性RSV−A2及びRSV−GFPは認識しないモノクローナル抗体であることを示す。さらに、5C4モノクローナル抗体はRSV−A2及びRSV−GFPを特異的に認識することはできるが、ポスト−Fには実質的に反応しない。 5C4モノクローナル抗体を使用した免疫蛍光アッセイを示す図である。結果は、5C4モノクローナル抗体が、RSV A2による細胞の感染を検出するのに有用であることを示す。 5C4モノクローナル抗体と他のモノクローナル抗体の競合的結合を決定するためのアッセイを示す図である。結果は、AM22モノクローナル抗体、D25モノクローナル抗体及び5C4モノクローナル抗体の間に競合的結合が存在し、5C4モノクローナル抗体は、AM22モノクローナル抗体又はD25モノクローナル抗体の結合を最大99%遮断し得ることを示す。これは5C4モノクローナル抗体が、AM22モノクローナル抗体及びD25モノクローナル抗体と同じエピトープを認識することを示す。 電子顕微鏡による抗原−抗体複合体AM22/Fタンパク質、5C4/Fタンパク質及びD25/Fタンパク質の観察結果を示す図である。結果は、抗原−抗体複合体AM22/Fタンパク質、5C4/Fタンパク質及びD25/Fタンパク質が同じ構造を有することを示す。これは、AM22モノクローナル抗体、5C4モノクローナル抗体及びD25モノクローナル抗体がFタンパク質の同じエピトープに結合し、同じコンホメーション(プレ−Fコンホメーション)のFタンパク質に結合することを示す。 電子顕微鏡による抗原−抗体複合体パリビズマブ/Fタンパク質及び5C4/Fタンパク質の観察結果の比較を示す図である。左図は電子顕微鏡によるポスト−Fとパリビズマブの複合体の観察結果を示し、左下図は電子顕微鏡下で観察した左上図の白いボックス内のポスト−Fの構造を示し、右図は電子顕微鏡によるプレ−Fと5C4の複合体の観察結果を示し、右図内の白いボックスは電子顕微鏡下で観察したプレ−Fの構造を示す。結果は、抗原−抗体複合体パリビズマブ/Fタンパク質及び5C4/Fタンパク質は有意に異なる構造を有し、Fタンパク質のコンホメーションも2つの抗原−抗体複合体で有意に異なり、パリビズマブ/Fタンパク質複合体においてFタンパク質はポスト−Fコンホメーションであり、一方5C4/Fタンパク質複合体においてFタンパク質はプレ−Fコンホメーションであることを示す。 D25/Fタンパク質複合体の結晶構造を示す図である。 D25モノクローナル抗体とFタンパク質のエピトープの間の結合界面の空間構造を示す図である。 プレ−Fタンパク質及びポスト−Fタンパク質分子におけるD25結合エピトープの三次構造の変化を示す図である。 プレ−Fタンパク質のモノマーとトリマー、及びポスト−Fタンパク質のモノマーとトリマーの結晶構造を示す図である。結果は、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質は、空間構造(コンホメーション)の点で互いに有意に異なることを示す。 プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の空間構造、及びその空間構造を構成する相当アミノ酸配列、及びD25によって認識されるエピトープ配列を示す図である。結果は、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の空間構造間に有意な差があることを示す。特に、プレ−Fタンパク質の空間構造はα1〜α10ヘリックス及びβ1〜β23シートを含み、一方ポスト−Fタンパク質の空間構造はα1ヘリックス、α5〜α8ヘリックス、α10ヘリックス、β1〜β2シート及びβ5〜β21シートを含む。
さらに、図15中の結果は、D25モノクローナル抗体によって認識されるプレ−Fタンパク質のコアエピトープは、立体的に互いに隣接した2つのペプチドセグメント、即ちa.a.62〜69とa.a.196〜209であることも示す。2つのペプチドセグメントの相互作用界面は、Fタンパク質の2つのセグメント(a.a.62〜76とa.a.137〜216(又はより詳細にはa.a.148〜216))又はその断片は、このような抗体(本発明の抗体(例えば5C4)、D25とAM22)によるプレ−Fタンパク質の認識と安定化に対して重要な影響があり、2つの領域、a.a.176〜181とa.a.185〜194はFタンパク質のプレ−Fコンホメーションとポスト−Fコンホメーションの間に有意な変化がある、即ちそれらはプレ−Fタンパク質ではβシート(β3〜β4シート)のコンホメーションであるが、ポスト−Fタンパク質では(α5ヘリックス中に含まれる)αヘリックスのコンホメーションであることを示す。
本発明に関与する配列の情報は、以下の表1に提供される。


生物学的物質の寄託の説明
2012年10月22日に中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC、武漢大学、武漢、中国)に寄託された、本発明のハイブリドーマ細胞系RSV−Y−5C4−2は、CCTCCの寄託番号:C2012147を有する。
発明を実施するための具体的な形態
本発明は、以下の実施例(例示の目的のみに使用され、本発明の保護範囲を限定することを意図していない)を参照して例示される。
別段に示されない限り、本発明において使用される分子生物学的な実験方法及び免疫学的なアッセイは、Sambrook J et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual(Second Edition), Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989、及びF. M. Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology, 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1995に記載されるような方法に実質的に従って実施され、制限酵素は、製品の製造者によって推奨される条件下で使用される。条件が実施例において特定されない場合、実験は従来の条件又は製品の製造者によって推奨されるに条件に従って実施される。製造者が示されない、本発明において使用される試薬又は装置は、当技術分野における従来の製品であり、市販されている。当技術分野における当業者は、実施例が、本発明を例示するために使用されるが、本発明の保護範囲を限定することを意図していないことを理解する。
(例1)
RSVウイルスの調製
RSV A2株の調製及び増幅
RSV A2株はNIH Dr.Barney S.Graham(Grahamら、1988)研究所により調製され寄贈された。
80%のコンフルエンス率でHep2細胞を6時間37℃で培養し、上清を除去し、1mlのRSV A2株を加え、室温で1時間インキュベートした。次いで10%のMEM培地を15mlの体積まで加え、培養は4日間37℃で実施した。細胞と細胞上清を回収し、予め冷却した50mlの遠心分離チューブに移し、ハンドグラスプ型Ultrasonic Disrupterによって破壊した後(50%、1秒間破壊及び3秒間停止)、冷却遠心分離機中に置き、15分間、1000rpm、4℃で遠心分離した。得られた上清は予め冷却した50mlの遠心分離チューブに移し、次いでチューブ当たり1mlでサブパッケージ化し、ドライアイス−アルコール混合液中に急速凍結し、最終的に−80℃で保存した。
RSV GFPウイルスの調製及び増幅
RSV GFPウイルスはNIH Dr.Peter Collins(Hallakら)により調製され、NIH Dr.Barney S.Graham研究所により寄贈された。
80%のコンフルエンス率でHep2細胞を6時間37℃で培養し、上清を除去し、1mlのRSV GFPウイルスを加え、室温で1時間インキュベートした。次いで10%のMEM培地を15mlの体積まで加え、培養は4日間37℃で実施した。細胞と細胞上清を回収し、予め冷却した50mlの遠心分離チューブに移し、ハンドグラスプ型Ultrasonic Disrupterによって破壊した後(50%、1秒間破壊及び3秒間停止)、冷却遠心分離機中に置き、15分間、1000rpm、4℃で遠心分離した。得られた上清は予め冷却した50mlの遠心分離チューブに移し、次いでチューブ当たり1mlでサブパッケージ化し、ドライアイス−アルコール混合液中に急速凍結し、最終的に−80℃で保存した。
(例2)
ポスト−Fタンパク質の発現及びDNA−Fベクターの構築
ポスト−Fタンパク質の発現
ポスト−Fタンパク質の配列はRSV−A2ウイルス由来であった。ポスト−Fタンパク質の発現を高めるため、そのアミノ酸配列の102位(P102)、379位(I379)及び447位(M447)におけるアミノ酸を、それぞれアラニン(P102A)、バリン(I379V)及びバリン(M447V)で置換した。さらに、137〜146位の融合ペプチド断片をポスト−Fタンパク質の配列から除去した。コドン最適化ポスト−F配列を(Regensburg Companyにより合成された)真核生物用発現ベクターpLEXm中に挿入し、それによってHRV3Cプロテアーゼ及び8×ヒスタグによりそのC末端で認識される部位を含有するポスト−F発現プラスミドpLEXm−ポストFを得た。
一過性トランスフェクションシステム(United BioSystems Companyから購入したTrueFect−Max)を介して、pLEXm−ポストFを(Invitrogen Companyから購入した)HEK293F細胞に形質転換した。形質転換した細胞には、4〜5日間、120rpm、9%CO、37℃で振とうテーブルにおいて懸濁培養を行った。細胞を回収し、タンパク質は最初に(Qiagen Companyから購入した)Ni2+−NTA樹脂により精製し、溶出緩衝液は20mMのトリス−HCl、pH7.5、200mMのNaClと250mMのイミダゾール、pH8.0であり、次いで説明書に従い(Novagen Companyから購入した)StrepTactin樹脂によりさらに精製した。精製したタンパク質はHRV 3Cプロテアーゼ(Novagen)により切断し、次いでNi2+−NTAに再度通して、非切断タンパク質とアフィニティータグを除去した。次いでタンパク質を(GE Healthcare Companyから購入した)Superdex200カラムに通すことによって精製し、この場合緩衝液は2mMのトリス−HCl、pH7.5、150mMのNaClと0.02%のNaN3であり、次いでタンパク質は最終的に約6mg/mLに濃縮した。
DNA−Fの構築
目的の断片(RSVの完全長Fタンパク質)をptrack−CMVシャトルプラスミドに構築して、プラスミドpAdTrack−CMV−RSV Fを得た。7時間より長く37℃でのPmel単独の酵素による切断によってプラスミドを直鎖状にし、酵素による切断の系は50uLであった。緩衝液とホスファターゼをチューブに加え、反応は7時間より長く37℃で実施した。次いで、エタノール沈殿を実施し、遠心分離後の生成物は滅菌水に再懸濁した。(pAdTrack−CMV−RSV FとpAdEasy−1が大腸菌BJ5183において組換えられるように)BJAdEasyコンピテントセルをトランスフェクトし、次いでカナマイシンを含むLBプレートにコーティングし、37℃で培養した。6〜8個の小さな細菌コロニーを採取し、その中のプラスミドを抽出し、プラスミドの大きさを確認した(アデノウイルスプラスミドpAdEasy−1は33414bpであった)。PacI酵素による切断によって確認を実施した。2つの断片を切断により得て、1つは約30kbであり、他方は3.0kb又は4.5kbであった。正確であることを確認した陽性組換え体を大腸菌DH5αに移し、細菌は保存し、さらに使用するため抽出して高コピー数でプラスミドを得た。1つ〜2つのフラスコの293β5細胞(フラスコ当たり2×10個の細胞)を24時間培養した。PacIを使用して4ugの組換えアデノウイルスプラスミドを消化した。プラスミドはエタノールで沈殿させ、20uLの滅菌水中に再懸濁した。(1つのフラスコの細胞に関して)4ugのPacI消化プラスミドと20uLのリポフェクタミン(GIBCO BRL)を500uLのOptiMem I培地中で混合し、15〜30分間室温でインキュベートした。細胞は4mLの無血清培地で1回洗浄した。2.5mLのOptiMem Iをそれぞれのフラスコに加えた。細胞は約10分間37℃でインキュベートした。リポフェクタミン−DNA混合液を細胞培養フラスコに加え、37℃でインキュベートした。4時間後、リポフェクタミン−DNA混合液を含む上清を吸い出し、6mLの新たな完全培地を加え、培養物は一晩37℃でインキュベートした。トランスフェクション後7〜10日で、(トリプシンの代わりに)ラバースクレーパーを使用することにより細胞をかき取り、次いで50mLの円錐形チューブに移した。遠心分離後、2mLのHBSS又は滅菌PBSを細胞の再懸濁用に使用した。細胞はドライアイス/メタノール浴中で凍結させ、水浴内で37℃において解凍し、激しく振り動かした。「凍結/解凍/振とう」のプロセスは3回繰り返し、生成物は−20℃で保存した。293β5細胞は前記ウイルス懸濁液でトランスフェクトし、蛍光が非常に強くなるまで、培養物を48時間37℃でインキュベートした。培地をピペッティングすることにより感染細胞を剥離し、次いで3分間3000rpmで遠心分離した。沈殿物を再懸濁し、(細胞が溶解するまで)液体窒素中で6回凍結−解凍を施し、次いで30分間4000rpmで遠心分離し、上清を保存した。超遠心分離チューブに、5mlの40%Cscl、4.5mlの15%Csclを加え、次いで上清を加え、混合物は層状にするため残した。均衡状態に達した後、超遠心分離を16時間、4℃、32000rpmで実施し、2つのバンドを得た。底部に位置した濃厚なバンドを注意深く吸い出した。5%スクロース、20mMのTB8.0のMgClでの透析後、精製組換えアデノウイルスを得た。
(例3)
モノクローナル抗体の調製
ハイブリドーマの調製:
尾静脈内注射によるDNA免疫化法及びPEG融合法を使用してモノクローナル抗体を得た。詳細に関しては、Ed Harlowら、「Antibodies A Laboratory Manual」、Cold Spring Harbor Laboratory 1988を参照されたい。要約すると、このプロセスは以下の通りであった。
マウスの免疫化:RSVの完全長F遺伝子を含むプラスミドを、初回免疫化に使用した。免疫化前に、PBSを混合し、等体積のフロイントアジュバント(CFA)で乳化した。マウスには、それぞれのマウスに関して300ulを毎回、腕と脚の筋肉を介して多数の地点に注射した。RSVの完全長F遺伝子を含むプラスミドをPBSで50ug/mlの濃度に希釈し、流体力学的注射により尾静脈を介してそれぞれのマウスに2mlを投与した。初回免疫化の10日後と17日後に、それぞれ同量のPBS及び不完全フロイントアジュバント(IFA)を使用することにより、マウスにブースター免疫化を施した。それぞれのマウスに、RSVの完全長F遺伝子の10コピーを含有する2mlアデノウイルスを次いで注射した。2回目のブースター後、HIの阻害力価を決定するため血液を回収した。力価が1:640に達したとき、マウスの脾臓を融合用に採取した。融合72時間前にブースター免疫化を再度実施し、RSV−A2ウイルス液を、それぞれのマウス当たり50ulで脾臓を介して1回注射した。15の融合プレートを調製した。
融合:血清中の抗体がRSV GFP中和に関して最高力価を有するマウス由来の脾臓細胞を、マウスミエローマ細胞SP2/0と融合させた。脾臓を粉砕し脾臓細胞の懸濁液を得て、次いでマウスミエローマ細胞SP2/0と混合し、その数は10倍少なくそれらは指数関数的増殖期に存在していた。1分間PEG1500の作用下で、2種類の細胞を1つに融合させた。次いで融合細胞の液体(100ml)を、培養用に10枚の96ウエルプレートにサブパッケージ化した。融合培地は、HAT及び20%FBSを含有するRPMI1640完全スクリーニング培地である。抗原特異的クローンは、間接的ELISA及び中和試験によってスクリーニングした。中和活性がありポスト−Fとの反応性がないモノクローナル抗体細胞系をスクリーニングした。3回のクローニング後、安定状態のモノクローナル抗体細胞系を得た。
ハイブリドーマのスクリーニング:10日間96ウエルプレート中で融合細胞を培養した後、RSV−ポストF酵素結合免疫吸着アッセイ及びRSV−A2中和試験用に上清を採取し、酵素結合免疫吸着アッセイ又はRSV−A2陽性ウエルを、細胞系により分泌された抗体がRSV−A2を安定的に遮断するのを可能にし、ポストFと反応しなくなるまで、さらなるクローニング用に使用した。
スクリーニングの結果:1つのハイブリドーマ細胞系RSV−Y−5C4−2を得た。それによって分泌されたモノクローナル抗体5C4はポスト−Fとの反応性がなく、高い中和活性を有していた。
ハイブリドーマの培養:安定状態のハイブリドーマ細胞系を最初にCOインキュベーター中での増幅培養に供し、96ウエルプレートから24ウエルプレートに移し、その後増幅培養用に50mlの細胞培養フラスコに移した。細胞培養フラスコから回収した細胞をマウスの腹膜腔に注射し、7〜10日後マウスの腹膜腔から腹水を吸収した。
モノクローナル抗体の精製:腹水を50%硫酸アンモニウムで沈殿させ、次いでPB、pH7.4中で透析、及びDEAEカラムを介したHPLC精製に供し、精製モノクローナル抗体を得た。精製モノクローナル抗体の純度はSDS−PAGEによって確認した。
(例4)
モノクローナル抗体5C4の特徴付け
ポスト−Fとの反応性を決定するためのELISAアッセイ
ポスト−Fを1×CBで100μL当たり20ngの濃度に希釈し、37℃で2時間ポリスチレンプレートのマイクロウエルをコーティングするのに使用した(ウエル当たり100μL)。プレートはPBSTで1回洗浄した。2%(質量/体積)BSAを含有する180μLのPBSをブロッキング用に加え、37℃で2時間インキュベーションを実施した。試験対象の抗体は初期力価として1ml当たり1μgの濃度に希釈し、100μLを加え、10倍勾配希釈を施した。ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HPR)標識ヤギ抗マウスは1:5000に希釈し、検出用二次抗体として100μLで加えた。ELISA中で読み取った値が0.5を超えたとき、それは陽性として検出した。結果は図1中に示した。図1の結果は、5C4モノクローナル抗体はポスト−Fとほとんど結合しなかったことを示した。市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブと比較して、5C4抗体はポスト−Fと有意な反応性がなかった。
中和活性を決定するためのアッセイ
試験対象の抗体は初期力価として1ml当たり100μgに希釈し、U型プレートに100μLを加え、4倍希釈を施した。75μLの1×10PFU RSV懸濁液を加え、37℃で1時間インキュベートした。インキュベーション後の100ul混合溶液を、100ulのHep2細胞を平板培養した96ウエルプレートに次いで加え、37℃で24時間インキュベートした。パラジム(Paradim)を使用して中和活性を決定した。結果は図2中に示した。図2の結果は、5C4モノクローナル抗体がRSVに関して強い中和活性を有したことを示した。特に、市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブ、並びに以前報告された抗体D25(米国特許出願第12/600,950号参照)及びAM22(米国特許出願第12/898,325号参照)と比較して、5C4モノクローナル抗体はRSVに関してより強い中和活性を有していた。
結合阻害活性を決定するためのアッセイ
細胞の調製:100μL当たり5×10個の細胞でHep2細胞を96ウエルプレートの各ウエルに平板培養し、37℃で2時間インキュベートした。次いでプレートを4℃中に置き1時間冷却した。
試料の調製:10μLの1mg/mlモノクローナル抗体試料を90μLのMEM培地に加え、次いでMEM培地で4倍希釈を施し11勾配を得た。75μLのウイルス試料を75μLの希釈モノクローナル抗体試料と混合し、25℃で1時間インキュベートした。混合物はその後4℃に冷却した。100μLのモノクローナル抗体−ウイルス混合物をHep2細胞に加え、4℃で1時間インキュベートした。
試料の検出:上清を除去し、100μLの予め冷却したPBSを加えて細胞を洗浄した。細胞は5分間、4℃、1700Gで2回遠心分離した。次いで100μLのFITC標識ヤギ抗RSV抗体(1:1000希釈、Biodesign International Companyから購入)を加え、4℃で45分間インキュベートした。上清を除去し、100μLの予め冷却したPBSを加えて細胞を洗浄した。細胞は5分間、4℃、1700Gで遠心分離した。上清を除去した後、150μLの0.5%パラホルムアルデヒドを各ウエルに加えて細胞を固定した。最後に、フローサイトメーターを検出用に使用した。結果は図3中に示した。
融合阻害活性を決定するためのアッセイ
細胞の調製:100μL当たり5×10個の細胞でHep2細胞を96ウエルプレートの各ウエルに平板培養し、37℃で2時間インキュベートした。次いでプレートを4℃中に置き1時間冷却した。
試料の調製:10μLの1mg/mlモノクローナル抗体試料を90μLのMEM培地に加え、次いでMEM培地で4倍希釈を施し11勾配を得た。さらに使用するため試料を4℃に置いた。RSV−GFPはMEM培地で8倍希釈した。50μLのRSV−GFPを細胞に加え、4℃で1時間インキュベートした。上清を除去し、50μLの予め冷却したPBSを加えて細胞を洗浄した。細胞は5分間、4℃、1700Gで3回遠心分離した。次いで50μLの予め冷却したMEM培地を細胞に加え、50μLの希釈モノクローナル抗体試料も細胞に加えた。混合物は4℃で1時間インキュベートした。その後細胞は、18時間の間インキュベートするため37℃環境に移した。
試料の検出:上清を除去し、100μLの予め冷却したPBSを加えて細胞を洗浄した。細胞は5分間、4℃、1700Gで2回遠心分離した。150μLの0.5%パラホルムアルデヒドを各ウエルに加えて細胞を固定した。最後に、フローサイトメーターを検出用に使用した。結果は図4中に示した。結果は、市販のパリビズマブ(シナジス)及びモタビズマブ、並びに以前報告された抗体D25(米国特許出願第12/600,950号参照)及びAM22(米国特許出願第12/898,325号参照)と比較して、5C4抗体がより強い融合阻害活性を有したことを示した。
ウイルスを捕捉する能力を決定するためのアッセイ
モノクローナル抗体を20mM PB、pH7.4で100μL当たり3μgの濃度に希釈し、4℃で10時間、及び次に37℃で1時間、ウエル当たり300μLでポリスチレンプレートのマイクロウエルをコーティングするのに使用した。プレートはPBSTで1回洗浄した。2%(w/v)BSAを含有する350μLのPBSをブロッキング用に加え、インキュベーションは37℃で2時間実施した。200μLの1×10PFU RSV懸濁液を加え、37℃で2時間インキュベートした。インキュベーション後、プレートを5回洗浄した。プレートを洗浄した後、それぞれのウエルに、200μLのトリゾールを溶解用に加えた。4℃で10分間の溶解後、試料中のRSVのRNAを抽出し、定量リアルタイムPCRアッセイを施した。結果は図5中に示した。図5の結果は、RSVと5C4モノクローナル抗体の結合が非常に特異的であることを示した。市販のパリビズマブ(シナジス)と比較して、5C4抗体はRSVを捕捉するより強力な能力を有していた。
5C4モノクローナル抗体の反応性を決定するためのウエスタンブロットアッセイ
10ulの煮沸及び非煮沸ポスト−F、RSV−A2、RSV−GFPを、電気泳動用にそれぞれ10%SDS−ポリアクリルアミドゲルに載せ、次いで1時間35mAの電流で膜貫通を実施した。膜貫通後、5%スキムミルクを加え、4℃で一晩ブロッキングを実施した。それぞれ10分間で3回、TNTで膜を洗浄した。1XTNで1:2000希釈した試験対象の抗体を膜に加えた。インキュベーションは、振とうテーブルにおいて室温で1時間実施した。膜はTNTでそれぞれ10分間3回洗浄した。1:5000に希釈したホースラディッシュペルオキシダーゼ(HPR)標識ヤギ抗マウス抗体を、5C4検出用の二次抗体として加えた。1:2000に希釈したホースラディッシュペルオキシダーゼ(HPR)標識マウス抗ヒト抗体は、モタビズマブ検出用の二次抗体として加えた。インキュベーションは、振とうテーブルにおいて室温で1時間実施した。膜はTNTでそれぞれ10分間3回洗浄した。発色させ写真を撮った。結果は図6中に示した。図6の結果は、5C4モノクローナル抗体が、コンホメーションエピトープを認識し、非変性RSV−A2及びRSV−GFPを認識するが、変性RSV−A2及びRSV−GFPは認識しないモノクローナル抗体であったことを示した。さらに、5C4モノクローナル抗体はRSV−A2及びRSV−GFPを特異的に認識することはできたが、ポスト−Fには実質的に反応しない。
免疫蛍光アッセイ
細胞の調製:1mL当たり1×10個の細胞でスライドに平板培養したHep2細胞を24ウエルプレートに加え、37℃で4時間インキュベートした。次いでプレートを4℃中に置き1時間冷却した。
試料の調製:細胞培養の上清を除去し、100μLの予め冷却したRSV−A2を加え(RSV−A2はMEM培地で5倍希釈した)、4℃で1時間インキュベートし、次いで上清を除去した。1mlのMEM培地を加えた。試料は、それぞれ5分、1時間、6時間、16時間及び24時間で検出用に採取した。
試料の検出:1mlの予め冷却したPBSを加え、混合物は振とうテーブル中に5分間置き、上清を除去した。このプロセスを2回繰り返した。次いで0.4%パラホルムアルデヒド100μLを加え、混合物は15分間室温で暗所においてインキュベートした。1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。100μLの0.3%トリトンX−100を加え、混合物は10分間室温でインキュベートした。1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。次いで100μLのヤギ血清を加え、混合物は30分間室温でインキュベートした。1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。(PBSで10倍希釈した)100μLのモノクローナル抗体試料を加え、混合物は3時間室温でインキュベートした。次いで1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。100μLのFITC標識ヤギ抗マウスポリクローナル抗体(1:600、Sigma Companyから購入)を次いで加え、混合物は30分間室温でインキュベートした。1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。100μLのDAPI(1:2000、Invitrogen Companyから購入)を次いで加えた。5分間室温で暗所中のインキュベーション後、1mlのPBSを加え、混合物は5分間振とうテーブル中に置き、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。最後に、スライドを取り出し、マウンティング溶液を含むスライドガラス上に置いた。ネイルエナメルをマウンティングに使用し、共焦点レーザースキャン顕微鏡を観察に使用した。結果は図7中に示した。図7の結果は、5C4モノクローナル抗体が、RSV A2による細胞の感染を検出するのに有用であったことを示した。
5C4モノクローナル抗体の重鎖及び軽鎖可変領域/CDRの配列の決定
5C4モノクローナル抗体6を分泌したハイブリドーマ細胞系RSV−Y−5C4−2を1ml当たり10個まで増幅し、ブローパイプで半接着状態の細胞を吹き落とすことにより細胞を懸濁させた。1mlの細胞懸濁液を5分間1000rpmで遠心分離し、上清を除去した。1mlのPBS(PH7.44)を加え、再懸濁し細胞を洗浄し、次いで細胞を5分間1000rpmで遠心分離し、上清を除去した。このプロセスを3回繰り返した。800μLのトリゾール(Roche Germany)を細胞沈殿物に加え、混合物は激しく振り動かし、次いで10分間放置して試料を溶かした。次いで200μLのDEPC水を加え、水相を補充した。250μLのCHClを試料に加え、混合物は10秒間激しく振り動かし、次いで5分間、12000rpm、4℃で遠心分離した。500〜600μLの上清水相を新たな1.5mlのEPチューブに移し、600μLの予め冷却したイソプロパノールを加え(イソプロパノールと上清の体積比は約1:1である)、混合物は軽く逆混合し、10分間4℃で放置し、次いで10分間、12000rpm、4℃で遠心分離した。上清を吸い出し、白い沈殿物は残した。700μLの75%エタノールを沈殿物に加え、混合物は5分間、12000rpm、4℃で遠心分離した。上清を吸い出し、ポンプ装置で汲み出し、又は白い沈殿物が透明になるまで焼いた。沈殿物に20μLのDEPC水を加えmRNAを溶かし、混合物は2本のチューブにサブパッケージ化した。それぞれのチューブに1ulの逆転写プライマーを加え、この場合1本のチューブに加えた逆転写プライマーは、軽鎖可変領域の遺伝子を増幅するためのMVkR(5’−ACTggATggTgggAAgATggA−3’)であった。他方のチューブに加えた逆転写プライマーは、重鎖可変領域の遺伝子を増幅するためのMVhR(5’−CCAgggRCCARKggATARCANgRTgg−3’)であった。次いで1ulのdNTPをそれぞれのチューブに加え、チューブは10分間72℃の水浴中に置き、次いですぐに5分間氷浴中に置いた。10ulの5×逆転写緩衝液、1ulのAMV(1ul当たり10u、Pormega)、及び1ulのRnasin(1ul当たり40u、Promega)を次いで加えた。混合物のウエルを混合した後、42℃で逆転写を実施し、それによってRNAをcDNAに逆転写した。
抗体可変領域の遺伝子をポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法によって単離した。重鎖可変領域用の上流プライマーの組合せ(表2)、及び軽鎖可変領域用の上流プライマーの組合せ(表3)を合成した。さらに、MVkRは軽鎖可変領域の遺伝子の増幅用下流プライマーとして使用し、MVhRは重鎖可変領域の遺伝子の増幅用下流プライマーとして使用した。PCR鋳型は上で合成した2つのcDNAである。PCR条件は、94℃5分間(94℃40秒間、53℃1分間、72℃50秒間)×35サイクル;72℃15分間であった。増幅産物を回収し、pMD18−Tベクターにクローニングし、次いで配列決定のためShangHai Boya Companyに送った。抗体の可変領域及びCDRの配列は表4〜5中に示し、この場合相補性決定領域(CDR)の配列はKabat法(Kabat EA、Wu TT、Perry HM、Gottesman KS、Coeller K.Sequences of proteins of immunological interest、U.S Department of Health and Human Services、PHS、NIH、Bethesda、1991)によって決定する。



Vkは、軽鎖可変領域(VL)の一型であるkappa鎖可変領域を指す。
(例5)
5C4モノクローナル抗体と他のモノクローナル抗体の競合的結合を決定するためのアッセイ
抗体の競合的結合をRSV感染HEp−2細胞で実施した。HEp−2細胞は18〜20時間感染用量の3倍量のRSVを感染させ、感染後、細胞解離法を細胞単離に利用し(セルストリッパー、Mediatech Inc.、Herndon、VA)、細胞はPBSで洗浄した。最後に、細胞をPBS中に懸濁し、U型底96ウエルプレートにおいてウエル当たり5×10個の細胞でインキュベートした。モノクローナル抗体5C4、AM22、D25及び101F(McLellanら、(2010)、J Vriol、84:12236〜12244参照)を、1ml当たり100μgの初回希釈濃度でHEp−2細胞に加えた。30分後、100ulのAlexa488及び1ml当たり1μgのD25複合体を加え、混合物は4℃で1時間インキュベートした。インキュベーション後の細胞を最初にPBSで洗浄し、次いで0.5%パラホルムアルデヒドを充填した。細胞とD25及びAlexa488の結合から生じた生成物は、フローサイトメトリー(LSR II装置、Becton Dickinson、San Jose、CA)によって検出し、検出したデータはFlowJoソフトウェアバージョン8.5(Tree Star、San Carlos、CA)によって分析した。結果は図8中に示した。図8の結果は、AM22、D25及び5C4の間に競合的結合が存在し、5C4は、AM22又はD25の結合を最大99%遮断し得ることを示した。これは5C4モノクローナル抗体が、AM22モノクローナル抗体及びD25モノクローナル抗体と同じ抗原上のエピトープ(Fタンパク質)を認識したことを示した。
(例6)
抗原−抗体複合体の分析
抗原−抗体複合体の調製
RSV Fタンパク質はRSV A2株(受託番号P03420)から誘導し、3つの天然に存在するアミノ酸変異(P102A、I379V及びM447V)を含んでいた。RSV F残基1〜513及びC末端T4フィブリチン三量体化モチーフをコードする哺乳動物コドン最適化遺伝子を合成し、トロンビン部位、ヒスタグ、及びStreptagIIをさらに含有する哺乳動物発現ベクターpLEXmにサブクローニングした。RSV Fタンパク質、(ヒンジ領域内に停止コドンを有するか又は有さない)D25軽鎖及びD25重鎖を発現するプラスミドを懸濁HEK293 GnTI細胞に同時トランスフェクトした。或いは、RSV Fプラスミドだけをトランスフェクトし、精製D25Fabをトランスフェクションの3時間後にHEK293 GnTI細胞に加えた。4〜5日後、細胞上清を回収し、遠心分離し、濾過及び濃縮した。得られた細胞上清は、20mMのトリス−HCl、pH7.5、200mMのNaCl、250mMのイミダゾール、pH8.0からなる溶出緩衝液を使用し、Ni2+−NTA樹脂(Qiagen、Valencia、CA)を介して最初に精製した。次いで生成物を濃縮し、製造者(Novagen、Darmstadt、ドイツ)の説明書に従いStrepTactin樹脂でさらに精製した。ヒスタグとストレプトシンタグは、一晩トロンビンプロテアーゼ処理によって除去した。過剰量のD25抗体Fabを加え、次いで混合物を、2mMのトリス−HCl、pH7.5、350mMのNaCl、及び0.02%のNaNのランニング緩衝液を用いてSuperose6ゲル濾過カラム(GE Healthcare)で精製した。溶出した複合体は等体積の水で希釈し、次いで1ml当たり約5mgの濃度に濃縮した。同じ方法を使用して、AM22/Fタンパク質又は5C4/Fタンパク質の抗原−抗体複合体を発現させ精製した。
電子顕微鏡による複合体の分析
試料をグロー放電炭素コーティンググリッドに新たに吸収させ、水で軽くすすぎ、新たに調製した0.75%ギ酸ウラニルで染色した。FEI T20顕微鏡とEagle CCDカメラでイメージを集めた。イメージ解析及び2DアベレージはBsoft(J.Struct.Biol.157、3(2007)とEMAN(J.Struct.Biol.128、82(1999))を使用することにより実施した。結果は図9中に示した。結果は、抗原−抗体複合体AM22/Fタンパク質、5C4/Fタンパク質及びD25/Fタンパク質が同じ構造を有することを示した。これは、AM22モノクローナル抗体、5C4モノクローナル抗体及びD25モノクローナル抗体がFタンパク質の同じエピトープに結合し、同じコンホメーション(プレ−Fコンホメーション)のFタンパク質に結合することを示した。
さらに、電子顕微鏡による抗原−抗体複合体パリビズマブ/Fタンパク質及び5C4/Fタンパク質の観察結果を比較した。結果は図10中に示し、左図は電子顕微鏡によるポスト−Fとパリビズマブの複合体の観察結果を示し、左下図は電子顕微鏡下で観察した左上図の白いボックス内のポスト−Fの構造を示し、右図は電子顕微鏡によるプレ−Fと5C4の複合体の観察結果を示し、右図内の白いボックスは電子顕微鏡下で観察したプレ−Fの構造を示した。結果は、抗原−抗体複合体パリビズマブ/Fタンパク質及び5C4/Fタンパク質は有意に異なる構造を有し、Fタンパク質のコンホメーションも2つの抗原−抗体複合体間で有意に異なり、パリビズマブ/Fタンパク質複合体においてFタンパク質はポスト−Fコンホメーションであり、一方5C4/Fタンパク質複合体においてFタンパク質はプレ−Fコンホメーションであることを示す。
図9及び10中の結果は、Fタンパク質のエピトープ及びそのエピトープを認識する抗体は、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションを安定化及び維持する際に重要な役割を果たすことを示す。
複合体の結晶化
初期結晶を蒸気拡散法によって培養した。20℃において、0.1ulの貯蔵溶液(40%(w/v)のPEG400、5%(w/v)のPEG3350、及び0.1M酢酸ナトリウム、pH5.5)と複合体を混合した(54)。結晶はハンギングドロップ法で再生し、3.6Åに回折した結晶を、30%(w/v)のPEG400、3.75%(w/v)のPEG3350、0.1MのHEPES、pH7.5、及び1%(v/v)の1,2−ブタンジオールを含有する貯蔵溶液を使用して増殖させた。結晶は液体窒素中で直接凍結させた。X線回折データは1.00Åの波長でSER−CAT光線ID−22によって得た。
複合体結晶の回折及びデコンストラクション
X線回折データをHKL200(Z.Otwinowski、W.Minor、in Methods Enzymol.(Academic Press、1997)、vol.276、pp.307〜326)で統合及びスケール調整し、検索モデルとして非結合D25Fab構造並びにRSV Fタンパク質のポスト−F構造(PDB ID:3RRR、(J.Virol.、85、7788(2011))由来の残基アミノ酸29〜42、49〜60、78〜98、219〜306、313〜322、333〜343及び376〜459を使用して、PHASER(A.J.McCoyら、Phaser crystallographic software.J.Appl.Crystallogr.40、658(2007))によって分子置換法の解答を得た。NaAuCI4誘導体由来の6部位を反応性側鎖にマッピングした(F残基Met97/His159、Met264/Met274、His317、及びMet396、D25重鎖残基Met19/His81及びHis58)。手動モデル構築をCOOT(Acta Crystallogr D Biol Crystallogr、66、486(2010))を使用して実施し、二次構造要素を最初に確定した。個々の部位、TLSパラメーター、及び個々のB−因子の精密化を、参照モデルとして非結合D25Fab構造とポスト−F構造を精密化中に使用して、PHENIX(Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 66、213(2010))で実施した。FC末端からMet97の残基以外の、成熟タンパク質中の全てのRSV F残基を確定した。最終データコレクション及び精密化統計値は表6中に要約した。複合体の結晶構造は図11〜13中に示した。
さらに、同じ方法を使用してプレ−Fタンパク質のモノマーとトリマー、及びポスト−Fタンパク質のモノマーとトリマーの結晶構造を分析した。図14中の結果は、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質は、空間構造(コンホメーション)の点で互いに有意に異なることを示した。
複合体結晶のX線回折及び構造決定の結果は、(図11〜12中に示すように)D25モノクローナル抗体がプレ−Fトリマーの頂部で2つのプロトマーにまたがるエピトープと結合し、D25の重鎖はモノマーと結合し、軽鎖はそのモノマーに近い別のモノマーと結合することを示す。D25抗体の6個のCDR中5個がRSV Fタンパク質と結合し、重鎖CDR3は(Fタンパク質の196〜209位由来のアミノ酸残基からなる)Fタンパク質のα4ヘリックスと結合し、(Fタンパク質の38〜60位由来のアミノ酸残基からなる)β2シートと(Fタンパク質の74〜96位由来のアミノ酸残基からなる)α1ヘリックスの間の(Fタンパク質の62〜72位由来のアミノ酸残基からなる)ループ構造と結合する。D25によって認識されるエピトープはプレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の二次構造間で大きく変化することはないが、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の三次構造間では有意に変化する。即ち(図13中に示すように)、α4ヘリックスは180°回転し、β2シートから遠く離れている。D25によって結合されるエピトープの三次構造の変化は、D25抗体がプレ−Fタンパク質と結合しポスト−Fタンパク質と結合しない理由を示し、D25抗体がプレ−Fタンパク質の構造を安定化させ、したがってRSVを中和することができる理由を説明する。
図11〜13及び表2中の結果として、D25モノクローナル抗体によって認識されるFタンパク質のエピトープは、RSV融合タンパク質又はその断片のアミノ酸残基a.a.148〜216からなり、RSV融合タンパク質のアミノ酸残基a.a.196〜209を少なくとも含むことを決定した。さらに、RSV融合タンパク質のa.a.62〜69又はa.a.62〜76由来のアミノ酸残基は、D25モノクローナル抗体/Fタンパク質の特異的結合を促進することができることが分かっている。類似の方法によって、AM22モノクローナル抗体と5C4モノクローナル抗体もFタンパク質の前記エピトープを認識すると決定することができた。
結果は図15中にも示す。図15は、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の構造、その空間構造を構成する相当アミノ酸配列、及びD25によって認識されるエピトープの配列を示す。図15中の結果は、プレ−Fタンパク質とポスト−Fタンパク質の三次構造間に有意な差があることを示す。特に、プレ−Fタンパク質の空間構造はα1〜α10ヘリックス及びβ1〜β23シートを含み、一方ポスト−Fタンパク質の空間構造はα1ヘリックス、α5〜α8ヘリックス、α10ヘリックス、β1〜β2シート及びβ5〜β21シートを含む。
さらに、図15中の結果は、D25モノクローナル抗体によって認識されるプレ−Fタンパク質のコアエピトープは、立体的に互いに隣接した2つのペプチドセグメント、即ちa.a.62〜69とa.a.196〜209であることも示す。2つのペプチドセグメントの相互作用界面は、Fタンパク質の2つのセグメント(a.a.62〜76とa.a.137〜216(又はより詳細にはa.a.148〜216))又はその断片は、このような抗体(本発明の抗体(例えば5C4)、D25とAM22など)によるプレ−Fタンパク質の認識と安定化に対して重要な影響があり、2つの領域、a.a.176〜181とa.a.185〜194はFタンパク質のプレ−Fコンホメーションとポスト−Fコンホメーションの間に有意な変化がある、即ちそれらはプレ−Fタンパク質ではβシート(β3〜β4シート)のコンホメーションであるが、ポスト−Fタンパク質では(α5ヘリックス中に含まれる)αヘリックスのコンホメーションであることを示す。
これらの結果は、D25モノクローナル抗体、AM22モノクローナル抗体及び5C4モノクローナル抗体はFタンパク質上の同じエピトープを認識し、エピトープとの相互作用によりFタンパク質のプレ−Fコンホメーションを安定状態にし、維持することを示す。本発明において発見した新たなエピトープとそのエピトープを認識する抗体は、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションを安定状態にすることができる。
さらに前述の結果は、エピトープを認識する抗体はより高い中和活性を有することを示す。これは、Fタンパク質のプレ−Fコンホメーション及び新たなエピトープは生物において強力な免疫応答を誘導する際に重要な役割を果たし、そのエピトープを認識する抗体が、RSV感染及びRSV感染と関連がある疾患を有効に防止し治療することができることを示す。
本発明の具体的な実施形態を詳細に記載してきたが、当業者は、開示した全ての教示に従い、様々な改変と変更を施すことができること、及びこのような改変と変更が本発明の範囲内にあることを理解しているはずである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその任意の均等物によって与えられる。

Claims (17)

  1. モノクローナル抗体又はその抗原結合断片であって、前記モノクローナル抗体が、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)融合タンパク質の148〜216位からのアミノ酸残基又はRSV融合タンパク質の196〜209位からのアミノ酸残基、及び/又はRSV融合タンパク質の62〜69位若しくは62〜76位からのアミノ酸残基に特異的に結合することができ、前記RSV融合タンパク質が、配列番号15に記載されるアミノ酸配列を有
    前記モノクローナル抗体が、ハイブリドーマ細胞株5C4によって産生される抗体であるか、又はそのヒト化抗体若しくはそのキメラ抗体であり、該ハイブリドーマ細胞株5C4は、中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC)に寄託されており、CCTCCの寄託番号:C2012147を有し、
    前記モノクローナル抗体が、
    1)配列番号20に記載される重鎖CDR1、
    2)配列番号21に記載される重鎖CDR2、
    3)配列番号22に記載される重鎖CDR3、
    4)配列番号23に記載される軽鎖CDR1、
    5)配列番号24に記載される軽鎖CDR2、及び
    6)配列番号25に記載される軽鎖CDR3
    のCDRを含む、上記モノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  2. 前記モノクローナル抗体が、下記の特徴の1つ以上を有する:
    (1)前記モノクローナル抗体が、a)配列番号17に記載される重鎖可変領域及びb)配列番号19に記載される軽鎖可変領域を含み;
    (2)前記その抗原結合断片が、Fab、Fab’、F(ab’)、Fd、Fv又は単鎖抗体から選択され;
    (3)前記モノクローナル抗体が非CDR領域を含み、前記非CDR領域がマウス種以外の種に由来し;
    (4)前記モノクローナル抗体が、RSVに特異的に結合し、前記ウイルスに関する中和活性を有し;
    (5)前記モノクローナル抗体が、ポスト−Fタンパク質に結合しない又は実質的に結合しないが、プレ−Fタンパク質に結合し、それを安定化し;及び
    (6)前記モノクローナル抗体が、ヒトマウスキメラ抗体である、請求項1に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  3. 前記単鎖抗体がscFvであ、請求項2に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  4. 前記非CDR領域がヒト抗体に由来する、請求項2に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  5. 中国タイプカルチャーコレクションセンター(CCTCC)に寄託されており、CCTCCの寄託番号:C2012147を有するハイブリドーマ細胞系5C4。
  6. プレ−Fタンパク質を安定化する、又は試料中のプレ−Fタンパク質の存在若しくはレベルを検出するための方法であって、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を用いるステップを含む上記方法。
  7. プレ−Fタンパク質又は抗原−抗体複合体を発現させるための方法であって、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片をコードする核酸、及びFタンパク質をコードする核酸を細胞中で共発現させるステップを含む上記方法。
  8. (1)請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片;又は
    (2)請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片をコードする核酸、及びFタンパク質をコードする核酸
    を含むキット。
  9. 下記の1つをコードするヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子:
    (1)請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片;又は
    (2)請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体の重鎖可変領域及び/又は軽鎖可変領域。
  10. 請求項9に記載の単離された核酸分子を含むベクター。
  11. 請求項9に記載の単離された核酸分子又は請求項10に記載のベクターを含む宿主細胞。
  12. 薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤、及び請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片、を含む薬学的組成物。
  13. 対象におけるRSV感染又はRSV感染に関連する疾患を防止する、治療する又は阻害するために使用される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  14. 前記RSV感染に関連する疾患が肺炎である、請求項13に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  15. 前記RSV感染に関連する疾患が乳児の肺炎である、請求項13に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片。
  16. Fタンパク質のプレ−Fコンホメーションとポスト−Fコンホメーションとを区別するための方法であって、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片を用いるステップを含む上記方法。
  17. 対象がRSVに感染しているかどうかを診断するためのキットの製造における、請求項1〜4のいずれか一項に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合断片の使用。
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