JP6530051B2 - カンピロバクター ジェジュニに対する免疫原性組成物 - Google Patents

カンピロバクター ジェジュニに対する免疫原性組成物 Download PDF

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関連出願の相互参照
本出願は、2005年9月21日に申請された米国仮特許出願第60/722,086号の優先権を主張する、2006年9月20日に申請された米国非仮特許出願第11/524,057号の一部継続出願であり、これらは本明細書に参照によって組み込まれている。本出願はまた、2014年9月24日に申請された米国仮特許出願第62/054,454号;2015年3月4日に申請された米国仮特許出願第62/127,927号;2014年8月7日に申請された米国仮特許出願第62/034,436号;および2015年5月22日に申請された米国仮特許出願第62/165,301号の利益を主張するものであり、これらは本明細書に参照によって組み込まれている。
本発明の主題は、カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)によって引き起こされる下痢からの保護を付与する能力がある免疫原性組成物、および免疫原性組成物を使用してカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対する免疫応答を誘導する方法に関する。
カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)は、米国内で毎年250万の症例、世界中では4億超の症例を引き起こしていると見積もられる。開発途上国ではカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)はETECと同様、主に小児疾患である。カンピロバクター腸炎の症状には、下痢、腹痛、発熱および時として嘔吐が含まれる。便は通常、粘液、便中白血球および血液を含むが、水様下痢も観察される。この疾患は動物由来感染症であり、野生のおよび家畜化されたトリが主要な保有宿主となっている。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)は主要な食物由来の感染であり、大抵の場合は汚染された家禽が関連するが、突発的に大発生する場合は、水または生乳の汚染が関連していた(44)。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)はライター症候群および炎症性腸症候群にも関連するが、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)腸炎の主要な合併症は、麻痺を生じ得る感染後性多発ニューロパチーのギラン・バレー症候群(GBS)である(Allos,B.M.、J.Infect.Dis.、176(補遺2):S125〜128頁(1997))。この関連性は、シアル酸を含有する、リポオリゴ糖(LOS)の外側コアと、ヒト・ガングリオシドとの間の分子擬態による(Moranら、J.Endotox.Res.3:521頁(1996))。このため、LOSコアに対して生じた抗体は、ヒト神経組織に対する自己免疫応答をもたらす。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜部分は、血清型の決定において重要である。しかし、47を超える数のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)のPenner血清型が同定されているにも関わらず、ほとんどのカンピロバクター下痢疾患は、限られた数の血清型のみを発現するカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)によって引き起こされる。したがって、疫学研究に基いて選定されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株のみが、ワクチン組成物開発の適切な候補株となる。しかしこの生物のヒト疾患にとっての重要性にも関わらず、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対する認可されたワクチンはない。
カンピロバクターにおけるLOS合成は、数個の遺伝子によって制御されており、これらには、LOSに組み込まれるシアル酸の生合成に関与する酵素をコードする遺伝子が含まれる。このようにカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)は、多くの哺乳類細胞に見出される9炭素糖であるシアル酸を内在的に合成することができる数少ない細菌のうちの1つである。これは、LOSと、GBSにおいて重要なヒト・ガングリオシドとの間に観察される分子擬態と整合する(Aspinallら、Eur.J.Biochem.、213:1029頁(1993);Aspinallら、Infect.Immun.62:2122〜2125頁(1994);Aspinallら、Biochem.、33:241頁(1994);Sallowayら、Infect.Immun.、64:2945頁(1996))。
カンピロバクターゲノム配列に関して最近明らかになった興味深い事実は、EnterobactericeaeのタイプII/III莢膜遺伝子座に見られるものに類似した莢膜輸送遺伝子の全セットが存在することであった(Parkhillら、Nature、403:665頁(2000);Karlyshevら、Mol.Microbiol.、35:529頁(2000))。その後の、数個の莢膜輸送遺伝子に部位特異的変異を導入した遺伝研究から、莢膜が、Penner血清型別法における血清型決定因子であったことが示された(Karlyshevら、Mol.Microbiol.、35:529頁(2000))。Penner法(または、熱安定の意味のHS)は、カンピロバクターの主要な2つの血清型別法のうちの1つであり、当初はリポ多糖O側鎖に基づくものと考えられていた(MoranおよびPenner、J.Appl.Microbiol.、86:361頁(1999))。現在では、以前、O側鎖として報告されていた構造は、実は莢膜であると考えられている。
本発明の組成物は、カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株に由来し、多糖ポリマーを形成するように結合している、単離された莢膜多糖を含む多糖抗原を含む免疫原性組成物に関する。この多糖は、リポオリゴ糖構造およびギラン・バレー症候群または自己免疫異常に関連する他の構造から、単離されている。実施形態の組成物は、HS1、HS1/HS44、HS44、HS2、HS3、HS4、HS5、HS13、HS4/13/64およびHS50からなる群から選択されるカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の単離された多糖をそれぞれが含む、1つまたは複数の多糖抗原を含む。
別の実施形態は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の単離された多糖または多糖ポリマーを各抗原が含む、1つまたは複数の多糖抗原を含む免疫原性組成物を投与することによって免疫応答を誘導する方法であって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株は、HS1、HS1/HS44、HS44、HS、HS3、HS4、HS5、HS13、HS4/13/64およびHS50からなる群から選択される、方法である。この組成物は、リポオリゴ糖構造およびギラン・バレー症候群または他の自己免疫異常に関連する他の構造を含まない。
別の実施形態は、1つまたは複数の抗原を投与することによって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4、HS13、HS4/13/64およびHS50に対して免疫する方法であって、各抗原は、HS4、HS13、HS4/13/64およびHS50からなる群から選択されるカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の単離された多糖または多糖ポリマーを含む方法である。
別の実施形態は、1つまたは複数の抗原を投与することによって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS1、HS1/HS44、HS44に対して免疫する方法であって、各抗原は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4、HS13、HS4/13/64からなる群から選択されるカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の単離された多糖または多糖ポリマーを含む方法である。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS1およびHS44 Penner型株由来の可変的なCPS遺伝子座のアライメントを示す図である。遺伝子は図中に示した通りであり、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)生合成およびトランスフェラーゼ;CPS輸送および構築;推定上のメチルトランスフェラーゼ;ヘプトース/デオキシヘプトース生合成;推定上のグリコシルトランスフェラーゼ;糖生合成;ならびに推測された遺伝子を含む。 HS1タイコ酸様の莢膜の構造を示す図である。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS:1/44タイコ酸CPSの2D H−31P HMBC NMRスペクトルを示す図である。このNMRスペクトルから、MeOPN部分とFru単位の3位とが繋がっていること、ならびにリン酸ジエステルとGalの4位およびGroの1位とが繋がっていることが示される。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS44 CPS物質のGC−MSおよびNMRを示す図である。(A)(i)タイコ酸CPSの主鎖単位である、グリセロール(Gro)およびガラクトース(Gal)、ならびに(ii)ヘプトースに富む第2のCPSから生じた主鎖単位である、6−デオキシ−3−O−メチル−アルトロ−ヘプトース(6d−3−O−Me−altro−Hep)、6−デオキシ−アルトロ−ヘプトース(6d−altro−Hep)および6−デオキシ−ガラクト−ヘプトース(6d−gal−Hep)を示す、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS44の2つのCPS由来のアルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイル。(B)ヘプトースに富むCPSの6d−altro−Hepf、6−デオキシ−galacto−Hepfおよび6d−3−O−Me−altro−Hepf、ならびにタイコ酸CPSのGalから生じたα−アノマー共鳴を示す、HS44 CPS物質のH NMRスペクトル。 HS1 CPS遺伝子座の変異体の特性決定を示す図である。A. 粗製CPS調製物のアルシアン・ブルー染色12.5%SDS PAGE。レーン1:Precision Plusタンパク質標準物質、レーン2:HS1野生型、レーン3:HS11.08突然変異体、レーン4:相補されたHS11.08突然変異体、レーン5:HS11.09突然変異体、レーン6:相補されHS11.09突然変異体、レーン7:HS1野生型。B. HS1.08相補体由来のCPSの31P NMR;C. HS1.09相補体由来のCPSの31P NMR;D. HS1野生型由来のCPSの31P NMR。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSのアルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイルを示す図である。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSのH NMRスペクトルを示す図である。 (A)カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSの2D H−13C HSQC NMRスペクトル;および(B)カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSの1D選択的H NOEを示す図である。照射によるピークは「」によって示す。0.250μsの混合時間を使用した。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSの31P NMRスペクトルを示す図である。 カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSの2D H−31P HMBC NMRスペクトルを示す図である。 i)カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995の主要なPS構造、ii)異型体1、iii)異型体2、およびiv)異型体3の4つの異型体を示すHS5 CPSを示す図である。 3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトースの存在量の減少を示すTEMPO酸化後のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995のCPSのアルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイル(上)を示す図である。 3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトースの存在量の減少を示すTEMPO酸化を示す図である。これから、そのC−7の一級ヒドロキシル(MeOPNを欠く)が、このCPSにおいて好まれる酸化部位であり、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995 CPSの担体タンパク質CRM197へのコンジュゲート化に主に関与することが示される。 HS1コンジュゲート・ワクチン(結合型ワクチン)の特性決定を示す図である。A. コンジュゲートCPS中のMeOPNの存在を示す、HS1CPS−CRM197コンジュゲート・ワクチンの31P NMR。B. ゲルコード・ブルー染色12%SDS−PAGEゲル。レーン1:CRM197、レーン2:HS1−CRM197コンジュゲート。タンパク質標準物質の質量は左に示す。 HS:13 CPSのNMRを示す図である。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) 3019 CPS(血清型HS:13)の(A)1D H NMR;および(B)1D 31P NMRスペクトル。 NMRによるMeOPN基の結合の決定を示す図である。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPSの2D H−31P HMBC NMRスペクトル(A’:C残基を有する1,2,3−結合6d−ido−Hep/LD−ido−Hep、C:MeOPN)。 非糖部分が3−ヒドロキシプロパノイルであったことを示すNMR分析である。(A)カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPSの2D H−13C HMBC NMRスペクトル(B’:残基Dを有する1,3,4−結合Gal;(B)D:3−ヒドロキシプロパノイル基。 マウスにおけるHS1−CRM197コンジュゲートの免疫原性を示す図である。A. 3回の投与の2週間後のHS1−BSAに対するELISA力価。B. 1:1000に最終希釈したマウス血清で免疫検出したカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)細胞のドットブロット。 HS5−CRM197コンジュゲートに対する免疫応答を示す図である。3用量(コンジュゲートの重量に基づいて、10μgおよび50μg)を用いて4週間の間隔でマウスを免疫した。最後の投与の2週間後、マウスから採血した。 BH0142(HS3)コンジュゲート・ワクチンがマウスにおいて免疫原性であることを示す図である。データは、処置群毎における、逆数のIgG最終力価の平均(±標準誤差)を表す。 HS1−CRM197ワクチンの免疫原性を実証するドットブロットである。精製莢膜(1mg/ml)を3連(各2μl)でニトロセルロースにドットブロットし、HS1−CRM197ワクチンに対するウサギ・ポリクローナル抗血清で免疫検出した。HS1:野生型HS1莢膜、HS1.08:フルクトース分枝およびMeOPNを欠く、HS1のフルクトース・トランスフェラーゼ変異体由来の莢膜、HS23/36:異種莢膜(HS23/36)を発現する81−176由来の莢膜。
本明細書で使用される「多糖抗原」という用語は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuniまたはCampylobacter jejuni)莢膜由来の莢膜多糖を指す。本明細書で使用される場合、各多糖抗原は、1つのカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の多糖または多糖ポリマーを含む。本発明の組成物は、複数の多糖抗原から構成されていてもよい。本明細書で使用される「多糖」は、炭水化物ポリマー分子を構成する2つ以上の単糖単位を指す。「多糖ポリマー」は、繋ぎ合わされた2つ以上の多糖分子を指す。本明細書で使用される、多糖構造中の「n」は、そのポリマー中の多糖反復の数を指し、1以上であり、100までになり得る。
本発明の実施形態は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株の莢膜由来の多糖または多糖ポリマーを含む多糖抗原を含む。莢膜多糖が単離される株は、HS1、HS1/HS44、HS44、HS2、HS3、HS4、HS5、HS13、HS4/13/64およびHS50からなる群から選択される。莢膜多糖ポリマーは、個々のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の、繋ぎ合わされて多糖ポリマーを形成した1〜100コピーの多糖構造を含む。本発明の免疫原性組成物は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)多糖構造または多糖ポリマーを各多糖抗原が含む、1つまたは複数の多糖抗原を含む。これらの多糖は、リポオリゴ糖またはGBSもしくは他の自己免疫異常に関連する他の構造から分離された形で単離または精製されている。
多数のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株が同定されている。本発明の一実施形態は、ヒトにおいて疾患をもたらすことが示されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の莢膜多糖のみを含む。
HS1/HS44およびHS44多糖構造
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対するワクチン戦略は、多くの株のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)のリポオリゴ糖(LOS)コアと、ヒト・ガングリオシドとの間の分子擬態のために大きく制限されてきた(Moranら、J.Endotox.Res.、3:521頁(1996))。この擬態は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)感染が、感染後性多発ニューロパチーのギラン・バレー症候群(GBS)と強く関連する主要な要因であると考えられる(Allos、J.Infect.Dis.、176(補遺):S125〜128頁(1997))。このため、LOSコアに対して生じた抗体は、ヒト神経組織に対する自己免疫応答をもたらす。カンピロバクター腸炎の症例のうち、3000分の1もの症例がGBSに至ると見積もられている。したがって、ガングリオシド擬態を含むカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対するいずれの全細胞ワクチンも、GBSを発症する可能性を伴い得る。
分子CPS型別システムが最近開発され、CPS型とPenner型との強い相関が再確認された(Polyら、J.Clin.Microbiol.49:1750頁(2011))。Penner血清型別および分子CPS型別のいずれからも、ひと握りのCPS型が世界全体において優勢であることが明らかになっている。CPS型の中では、HS1複合体が最も一般的もののうちの1つであり、世界全体において、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)により誘導される下痢の8.2%の原因となっている((Polyら、J.Clin.Microbiol.49:1750頁(2011);Pikeら、plOs One、8:e67375(2013))。この複合体はHS1およびHS44型から構成され、菌株をHS1、HS44またはHS1/44として血清型別することができる。これまでのところ、HS1型株のCPS構造しか記載されておらず、これは、タイコ酸様構造[−4)−α−D−Galp−(1−2)−Gro−(1−P−]中のリン酸(P)によって結合した4−置換α−D−ガラクトース(Gal)およびグリセロール(Gro)から構成される反復単位から構成される(Aspinallら、Eur.J.Biochem.216:880頁(1993))。HS1 CPS主鎖は、Gal単位のC−2およびC−3においてβ−D−フルクトフラノース(Fru)分枝によって修飾されていることがあり、この分枝はさらにC−3においてメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)によって修飾されていることがある(図1;(McNallyら、FEBSJ.272:4407頁(2005))。フルクトフラノース分枝およびメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)はいずれも非化学量論的量で見出されるがこれはおそらく、それぞれのトランスフェラーゼをコードする遺伝子内の、塩基のホモポリマー領域における相変異(phase variation)による(McNallyら、FEBSJ.272:4407頁(2005))。この多糖(BX545859)の合成のための11個の遺伝子をコードする約15kbのHS1 CPS遺伝子座は、これまでにカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)において同定された最も小さいCPS遺伝子座である(Karlyshevら、Appl.Environ.Microbiol.71:4004頁(2005))(図1)。
使用したHS1型株はMSC57360およびHS44株(ATCC43463)であり、米国タイプカルチャーコレクション(ATCC)(マナッサス、バージニア)から入手した。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株CG98−U−77は、タイの下痢症例から単離されたものであり、the Armed Forces Research Institute of Medical Sciences(AFRIMS)から入手した。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株は、37℃で、微好気条件(5%O、10%COおよび85%N)下、必要なら適切な抗生物質を補充したミュラー・ヒントン(MH)寒天プレート上で通常手順として培養した。E.coli株は、適切な抗生物質を補充したLB培地で育てた。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)ゲノムDNAを16時間培養物から抽出した。CPS遺伝子座の配列決定は、以前に記載されたように(Karlyshevら、Mol.Microbiol.55:90頁(2005);PolyらJ.Clin.Microbiol.49:1750頁(2011);Karlyshevら、Gene、522:37頁(2013))行った。
CPSを、70℃、2時間の熱水−フェノール抽出によって細胞から抽出した。水層を水で透析(1000Da)し、続いて超遠心によりCPSをLOSから分離した。CPSを含有する上清物をサイズ排除クロマトグラフィー(セファデックスG50)にかけてさらに精製して、無傷のCPSを得た。
単糖組成の決定は、アルジトール・アセテート法が容易に適用可能な手順を用いて行い(Chenら、Carbohydr.Res.343:1034頁(2008))、アルジトール・アセテートは、DB−17キャピラリーカラムを使用してThermoFinnigan POLARIS(商標)−Q(Thermo Fisher Scientific,Inc、ウォルサム、マサチューセッツ)ガスクロマトグラフ/質量分析計(GC/MS)で分析した。糖の結合の種類は、以前に記載されているように(Chenら、Carbohydr.Res.343:1034頁(2008))、GC/MSにより高メチル化アルジトール・アセテートを特性決定することによって、特性決定した。NMR実験は、295Kで、重水素化トリメチルシリル・プロパン酸およびオルトリン酸を外部標準とし、Brukerクライオ・プラットフォームを備えたBruker 400MHz分光計(Bruker Corporation、Billeria、マサチューセッツ)で行った。
多糖の合成のための遺伝子を含む可変的な領域は、莢膜の合成および構築に関与するABCトランスポーターをコードする保存された遺伝子の間に位置し(図1)、この領域にはHS1 CPS遺伝子座の可変的な領域も認められる(McNallyら、FEBSJ.272:4407頁(2005))。HS44型株の莢膜遺伝子座のDNA配列は、HS1に見出される11個の遺伝子のうちの10個のホモログを含み、機能未知の遺伝子であるHS1.08のみを欠いていた(図1)。HS44莢膜生合成遺伝子座の遺伝子の内訳を表1にまとめる。共有されるホモログは、推定上のメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)トランスフェラーゼ(HS44.07)がHS1のそれと47%の同一性しか示さなかった以外は全て、96%超の同一性を有していた。
HS44遺伝子座にはさらに10個の遺伝子の挿入がHS1.07とHS1.09との間に含まれ、これは9,258塩基対に渡る(表1、図1)。これらの遺伝子には、デオキシヘプトース生合成に関与すると予測される酵素をコードする4個の遺伝子と(HS44.08〜HS44.11)、6−デオキシ−アルトロ−ヘプトース生合成に関与することが最近示されたエピメラーゼ・レダクターゼと相同性があるタンパク質をコードする3個の遺伝子(HS44.12、HS44.13およびHS44.15)とが含まれる。HS44のCPS遺伝子座は、NCTC 11168(HS2)の機能未知のタンパク質をコードするCJ1429cに類似した遺伝子(HS44.14)、ヌクレオチジル−糖ピラノース・ムターゼ(HS44.16)、および推定上のヘプトシルトランスフェラーゼ(HS44.17、表1および図1)も含む。対照的に、HS1/44として型別された臨床分離株の可変的なCPS遺伝子座のDNA配列は、HS1の型の株における配列と同一であった。これらの2個の莢膜遺伝子座の11個の遺伝子から予測された最小のタンパク質相同性は99%超であった。
精密な構造解析から、HS1/44の多糖構造が、以前に記載されたHS1株のタイコ酸莢膜多糖(CPS)の多糖構造(Aspinall,McDonaldら、1993年、McNally,Jarrellら、2005年)である、→4)−[MeOPN→3)−β−D−Fru−(1→]−α−Gal−(1→2)−Gro−(1→P→(図2)と類似していることが明らかになった。
図3は、HS1/44 CPSにおいてリンとプロトンとが繋がっていることの検出を示しており、これは、タイコ酸のジエステルリン酸(δ0.5および1.5)がGroの1位およびGalの4位に結合し、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)(δ14.3)がFru残基の3位(δ4.83)に付加されていることによる。Fru分枝を有する4−結合GalのH−4共鳴は、δ4.68に現れ、一方、脱フルクトース化4−結合Galの場合はδ4.49で共鳴した(図3)。類似したパターンがGroのH−1共鳴についても観察された。HS1型株およびHS1/44 CPSを同時に分析したところ、2,3,4−三置換Gal結合(GC−MS)およびメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)共鳴(31P NMR)の強度が低いことから判断されるように、HS1/44 CPSに含有されるフルクトース化の程度が低かったことが示唆された。
HS44 CPS物質の分析によって、明確に異なる2つの多糖莢膜構造が同定された。一方のCPSは、上述のHS1およびHS1/44のタイコ酸CPS(図2)に類似していたが、そのメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)含有Fru分枝は観察されなかった。第2のCPSはヘプトースに富み、6−デオキシ−ガラクト−ヘプトース(6d−gal−Hep)、6−デオキシ−アルトロ−ヘプトース(6d−altro−Hep)、およびより少量の6−デオキシ−3−O−メチル−アルトロ−ヘプトース(6d−altro−3−O−Me−Hepf)の反復ブロックから構成されている。ヘプトース構成を、GCによって、構成がはっきり分かっている合成標準物質と比較することによって特性決定した。結合型分析(GC−MS)(図4A)から、デオキシ−ヘプトースは、部分的に末端および2−置換単位としてフラノース形態で存在することが明らかになった。
一緒に行ったNMR研究(図4B)から、デオキシ−ヘプトースの存在が確認され(δ1.5〜2.0)、これらの単位がαアノマー配置にあることが明らかになった(δ5.15〜5.42)。HS44 CPS物質は、HS1およびHS1/44が発現するものとは異なる新たなメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)部分(δ14.0)を伴っていた。これは、この株で観察される推定上のメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)トランスフェラーゼが分岐したものであることと整合する。
HS1.08遺伝子の産物は849アミノ酸の、予測されたタンパク質をコードし、これは推定上の糖トランスフェラーゼとして注釈されている(Karlysheevら、Mol.Microbiol.、55:90頁(2005))。HS44タイコ酸様CPSは、非化学量論的なフルクトース分枝を欠き、莢膜遺伝子座においてHS1.08遺伝子が欠損していることから、本発明者らは、HS1.08がフルクトース・トランスフェラーゼをコードすると仮定した。この遺伝子の変異体は、アルシアン・ブルー染色ゲル上で発現したとき、MWがより低い莢膜を発現し、MWは、ゲルによって示されるように、相補体では野生型のMWにまで回復した。NMR分析からも相補が確認されたが、31P NMRにおけるメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)共鳴の強度がより低いことから(図5B)、この場合の相補が部分的であったことが示唆された。したがって、HS1.08は、FruをGalに転移することができるトランスフェラーゼをコードするようである。
遺伝子HS1.09は推定上のCDPグリセロール・トランスフェラーゼと注釈されていた(Karlyshevら、2005年)。HS1においてこの遺伝子が変異すると、SDS−PAGEゲルのアルシアン・ブルー染色によって検出されるようにCPSが失われる(図5A)。この変異体の相補体のゲル解析ではうすいCPSバンドが認められたが(図5A)、CPS発現の回復は、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)の存在を示した31P NMRスペクトルから確認された(図5B)。
一実施形態では、HS1、HS1/HS44およびHS44カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株に対するワクチン組成物に含めるのに有用な免疫原性組成物は、構造:
を含む多糖抗原、またはこの多糖構造の反復を含むポリマーを含み、式中、「n」は1〜100である。HS44の多糖構造は、Galの2または3位において繋がれた「[MeOPN]→3)−Fruf」単位を含まない上記の構造を含む。したがって、別の実施形態では、免疫原性組成物は、構造:
[→4)−a−D−Galp−(1→2)−Gro−(1→P→]
(式中、「n」は1〜100である)を含む、HS44由来の反復多糖構造を有する多糖抗原を含む。
カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株PG3588(HS:1):
カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株PG3588(HS:1)莢膜多糖(CPS)を、穏やかな酢酸(5%)で処理すると、フルクトース(Fruf)側枝、およびそれに付随するメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)単位が除去された。脱フルクトース化CPSのH NMRでは、α−D−Gal残基(Fruf置換のない)に対応するδ5.21にアノマー共鳴が認められた。H5 δ4.18は、H6 δ3.75プロトン共鳴から帰属され、Gro共鳴はH1/1’ δ4.05/4.12、H2 δ3.98、およびH3/3’ 3.78/3.82であることが見出された。
カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株PG3588(HS:1)莢膜多糖の全炭素共鳴が、2D H−13C HSQCを用いて帰属された。これらを表2にまとめる。2D H−31P HMBC(図4)では、(δ4.54/δ1.14)および(δ4.05、4.11/δ1.14)に強い交差ピークが認められた。このことから、リン酸ジエステルが存在し、これは、GroおよびGalのC4にリン酸ジエステルによって付加されていることが確認された。この2D H−31P HMBCではもう1つの共鳴がメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)部分についてδ14.04に検出され、この共鳴は、δ3.75/δ14.04に交差ピークを示したことから、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)がGalのC−6に付加されていることが同定された。
HS5由来の多糖構造
一実施形態は、HS5由来の構造の単離された莢膜多糖構造またはポリマーを含有するカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対する免疫原性組成物である。この多糖構造は、以下の構造の4つの変異型を含む:
単糖組成分析の結果から、株CG2995(HS:5)の莢膜多糖(CPS)は、3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトース、グルシトールおよびD−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースを含有していたことが明らかになった(図6)。次の各残基の複数の結合が観察された:末端3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトース、2,6−二置換グルシトール、2,3,6−三置換グルシトール、2−一置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース、2,6−二置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース、2,7−二置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース、および2,6,7−三置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース。
CPSの1D H NMRから6つのアノマー・ピークが明らかになった。うち3つは5.20ppm、5.18ppmおよび5.16ppm(それぞれA、B、C)において、D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース残基に関連付けられ、うち3つは5.21ppm、4.96ppmおよび4.87ppm(それぞれK、L、N)において、3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトース残基に関連付けられる(図7)。結合および環の共鳴は次に2D H−H COSY、TOCSYおよびNOESY実験によって確認した。NMR実験によって見出された結合は、GC−MSによって帰属された結合と一致した。
2D H−13C HSQCおよびHMBCの助けを借りて、グルシトール残基(X、Y、Z)を、6つのヘプトース残基からの環領域の共鳴と共に帰属することができた。予想通り、グリコシド結合に関わる炭素である、D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースA、BおよびCのC2(δ78.1)、D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースAのC6(δ76.8)、グルシトールYおよびZのC2(δ81.6)、グルシトールXのC2(δ82.5)、ならびにグルシトールYおよびZのC3(δ78.8)は、低磁場の共鳴であることが見出された(図8(A))。3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトースに関連付けられるデオキシ共鳴は、δ37.1(C3)およびδ36.1(C6)において容易に観察された。選択的1D nOe実験(図8(B))も、上記の結合の存在を示した。
1D 31Pおよび2D H−31P HMBC NMRから、0.96および1.30ppmの共鳴が明らかになったがこれは、莢膜多糖反復がリン酸架橋によって結合していることを示している(図9)。この架橋によって、グルシトールの6位とD−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースの7位とを介した結合が生じる(図9)。1D 31Pスペクトルではさらに、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を示すδ14.5のピークが得られ、2D H−31P HMBCによって、このメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)は、7−置換3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトースを生ずる形で結合していることが分かった(図10)。
主要な莢膜多糖が1つ観察され、その主鎖は[−7)−α−D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトース−(1−3)−グルシトール−(6−)−P−]であり、α−3,6−ジデオキシ−リボ−ヘプトースによって、D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースは2,6−二置換され、グルシトールは2−一置換されていた(図11i)。莢膜多糖反復には他に3つの異型体があることも分かった:2−一置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースを有し、グルシトールがD−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースに3位ではなく2位において結合している異型体1(図11ii)、D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースが2,6−二置換されており、グルシトールがD−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースに3位ではなく2位において結合している異型体2(図11iii)、ならびに2−一置換D−グリセロ−D−マンノ−ヘプトースおよび2−一置換グルシトールを有する異型体3(図11iv)。
CPS多糖のタンパク質担体へのコンジュゲート化(複合化)
1つまたは複数の多糖または多糖ポリマーを担体分子にコンジュゲートして、免疫を向上させてもよい。担体は、一実施形態ではタンパク質担体分子である。タンパク質担体の例として、CRM197を多糖または多糖ポリマーにコンジュゲートしてもよい。TEMPO酸化後のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG2995のCPSのアルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイルを図12に示す。コンジュゲート化を図13に例示する。
HS5多糖のコンジュゲート化
単離された、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS5多糖をタンパク質構造にコンジュゲートした。これを、多糖または多糖ポリマーのコンジュゲート化の例示としてここに記述する。コンジュゲート化の全体のスキームを図13に例示する。任意のタンパク質担体をコンジュゲートすることを想定している。さらに、幾つもの手段によって、タンパク質担体へのコンジュゲート化を行うことができる。
実例として、図13では、多糖を、TEMPOにより媒介される酸化によってCRM197にコンジュゲートした。図13に示すこの方法では、第1のステップは、完全な状態のままのCPSの一級ヒドロキシルの約10%を、TEMPOにより媒介される酸化によってカルボン酸に酸化することである。図13のスキームは、酸化部位の1つとしてDD−Hepの一級ヒドロキシルを用いたコンジュゲート化を例示する。非化学量論的酸化も、GlcのC−6、および側鎖置換基のCH−OHで起き得る。CPSの活性化に続いて、担体タンパク質(例えばCRM197)へのコンジュゲート化を、図13に示すTEMPOにより媒介される方法で、カルボジイミド・カップリングによって達成した。コンジュゲート化は、ゲル電気泳動など、任意の方法によって可視化する。
HS1多糖のコンジュゲート化
HS1タイコ酸CPSおよびタンパク質担体CRM197から構成される糖コンジュゲートを、HS5に用いたのと類似したコンジュゲート化スキームによって、CPS中の反応可能な一級ヒドロキシルの10%を化学量論的に酸化することに基づいて作製した。一級ヒドロキシルの酸化後、活性化されたHS1 CPSは次に、CPS中に新しく生じたカルボン酸官能基と、露出しているCRM197リシン単位とのカルボジイミド・タイプのカップリングによって、CRM197にコンジュゲートした。重要なことに、NMRによるHS1 CPS−CRM197コンジュゲート・ワクチンの分析から、コンジュゲート化操作の間もメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)およびリン酸部分は無傷のままであったことが確認された。これらの結果を図14に示す。部分的に酸化されたHS1 CPSのアノマー共鳴の強度の比較から、主鎖のGal残基の半数が、Fru含有メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)単位による分枝を有していたことが示された。
HS複合体中の多糖
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) Penner血清型複合体中に多糖構造が同定された。例えば、抗HS4血清は、HS13、HS4/13/64およびHS50莢膜を含めたHS4複合体の他の株との交差反応を生ずる。これらの株から多糖を単離し分析したところ、共通のイド−ヘプトース単位を含有する二糖が同定された。これらの株、およびこれらの株由来の単離された多糖を表3に列挙する。
表3から明らかなように、これらの単離された莢膜多糖に共通の驚くべき特徴はイド−ヘプトース単位である。したがって、一実施形態は、これらの株のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)由来の多糖構造を各々が含む、1つまたは複数の多糖抗原を含む免疫原性組成物である。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株CG8486(HS:4:13:64)の以前に記載されたCPS構造は、主に二糖反復単位[→3)−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−GlcNAc−(1→]からなり、非化学量論的にO−メチル・ホスホロアミデート置換基がイド−ヘプトースのC−2およびC−7位に付加されている。副成分であるL−グリセロ−D−イド−ヘプトース(LD−ido−Hep)が、組成分析にアルジトール・アセテート誘導体を使用し、結合分析に高メチル化アルジトール・アセテート誘導体を使用してGLC−MSにより検出され、これはこの株では新しく見出された。6−デオキシ−ヘプトースおよびL−グリセロ−D−ヘプトースの糖の環構成は、イドースとして帰属された。僅かな量の1,7−アンヒドロ−L−グリセロ−D−イド−ヘプトース(1,7−アンヒドロ−LD−ido−Hep)および1,6−アンヒドロ−L−グリセロ−D−イド−ヘプトース(1,6−アンヒドロ−LD−ido−Hep)が、酸加水分解中にLD−ido−Hepから生じた。
以前に報告されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG8486 CPSの結合型(3−置換6d−イド−ヘプトース[→3)−6d−ido−Hep−(1→]および2,3−二置換6d−イド−ヘプトース[→2,3)−6d−ido−Hep−(1→]、3,7−二置換6d−イド−ヘプトース[→3,7)−6d−ido−Hep−(1→]、4−置換N−アセチル−グルコサミン[→4)−GlcNAc−(1→])に加えて、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS:4:13:64 CPSの高メチル化アルジトール・アセテート誘導体のGLC−MSのGLCプロファイルは、3−置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→3)−LD−ido−Hep−(1→]および2,3−二置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→2,3)−LD−ido−Hep−(1→]を含む、以前に報告された構造中には検出されなかったさらに2つのLD−ido−Hepの結合型を示した。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CG8486 CPSの1D H NMRでは、δ4.94およびδ4.66に、2つのβ−グリコシドの2つの共鳴が認められ、これらはそれぞれ6d−ido−Hep/LD−ido−HepおよびGlcNAcであった。3つの単糖残基(6d−ido−Hep、LD−ido−HepおよびGlcNAc)に対して2つのアノマー・プロトン共鳴があることから、6d−ido−HepおよびLD−ido−Hepのいずれも、H−6位以外の糖の環系全体に渡って同じ化学シフトを含む可能性があることが示唆された。これは、これらの間の唯一の差異は、C−6位のヒドロキシル基の有無であったからである。H NMRスペクトルから、GlcNAcのN−アセチル部分に特徴的であった、δ2.07における1つのメチル一重線、ならびに6d−ido−Hepの6−デオキシ部分であった、δ1.77およびδ2.03におけるメチレンのシグナルも明らかになった。加えて、1D 31P NMRによって、δp14.7における特徴的なメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)シグナルが検出された。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS4:13:64のCPS(表3を参照されたい)は、そのCPS中に6−d−ido−HepおよびLD−ido−Hepの双方を含有すると判定した。
主な反復である[→3)−6d−β−ido−Hep−(1→4)−β−GlcNAc−(1→](6d−ido−HepのC−2および/またはC−7において非化学量論的にMeOPNを有する)、および
副次的な反復である[→3)−LD−β−ido−Hep−(1→4)−β−GlcNAc−(1→](LD−ido−HepのC−2において非化学量論的にMeOPNを有する)。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS:4型株(株MK7)のCPS決定
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株MK7(HS4)から単離されたCPSは、アルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイル決定によると、L−グリセロ−D−イド−ヘプトース(LD−ido−Hep)およびN−アセチル−グルコサミン(GlcNAc)から構成されていた。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS:4型株の上記のCPS組成は、LD−ido−Hepの代わりに主に6−デオキシ−イド−ヘプトース(6d−ido−Hep)を含有する、血清型HS:4複合体(HS:4,13,64;株CG8486)の以前に報告されたCPSに類似していた。高メチル化アルジトール・アセテート誘導体のGC−MSは、各単糖について次の結合型を示した:3−置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→3)−LD−ido−Hep−(1→]および4−置換N−アセチルグルコサミン[→4)−GlcNAc−(1→]。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株MK7(HS:4の型の株)CPSのH NMRスペクトルでは、GlcNAcおよびLD−ido−Hepに対しそれぞれδ4.70およびδ4.94における2つのβ−アノマー・プロトン共鳴が認められた。H NMRスペクトルから、GlcNAcのN−アセチル部分に特徴的であった、δ2.07における1つのメチル一重線、ならびにδ3.50からδ4.55の間の広範囲の重なりあった糖の環上プロトン共鳴も明らかになった。加えて、1D 31P NMRによって、δp14.3における微弱なメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)シグナルも検出された。メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)の置換部位は、このHS:4型株ではメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)置換の量が少ないために検出することができなかった。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:13(株MK16)のCPS決定
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) HS4型株(MK7)は、[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−GlcNAc−(1→]の二糖反復から構成されるCPSを含有する。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株MK16(血清型HS:13)のアルジトール・アセテート誘導体のGC−MSを用いた単糖組成分析から、グルコース(Glc)、6−デオキシ−イド−ヘプトース(6d−ido−Hep)およびL−グリセロ−D−イド−ヘプトース(LD−ido−Hep)の存在が、アルジトール・アセテート誘導体プロファイルのGS−MS決定によって明らかになった。高メチル化アルジトール・アセテート誘導体のプロファイルの結合解析から、これらの単位は、4−置換グルコース[→4)−Glc−(1→]、3−置換6−デオキシ−イド−ヘプトース[→3)−6d−ido−Hep−(1→]、2,3−二置換6−デオキシ−イド−ヘプトース[→2,3)−6d−ido−Hep−(1→]、3−置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→3)−LD−ido−Hep−(1→]、および3,7−二置換6−デオキシ−イド−ヘプトース[→3,7)−6d−ido−Hep−(1→]として存在していたことが示された。加えて、少量の末端グルコース[Glc−(1→]が、CPSの非還元末端として検出された。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:13は、4−置換GlcNAc(血清型HS:4:13:64およびHS:4に見られる)の代わりに4−置換Glcを主鎖として含有する。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:13 CPSのH NMRスペクトルでは、δ4.63およびδ4.92における2つのβ−アノマー・プロトン共鳴が認められ、これらはそれぞれGlcおよび6d−ido−Hep/LD−ido−Hepとして帰属された(図15A)。H NMRスペクトルから、6d−ido−Hepの6−デオキシ部分に特徴的であった、δ1.86およびδ2.00におけるメチレンのシグナル(多重線)、ならびにδ3.30からδ4.55の間の広範囲の重なりあった糖の環上プロトン共鳴も明らかになった。1D 31P NMRによって、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)シグナルに典型的であったδp14.1およびδp14.4における2つの共鳴が検出された(図15B)。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株MK16(血清型HS:13)CPSは、ほぼ等濃度の以下の二糖反復(メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)が非化学量論的に6d−β−ido−HepのC−2およびC−7に付加されている)からなると判定した。
[→3)−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−Glc−(1→]、および
[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−Glc−(1→]。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS3/13/50
HS:3:13:50複合体は、量的に低レベルの免疫交差反応性に基いて同定された。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株BH−01−0142(血清型HS:3:13:50)は、GS−MSを用い、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPS(血清型HS:3:13:50)の組成分析のためにアルジトール・アセテート誘導体プロファイル決定を用いたところ、ガラクトース(Gal)、6−デオキシ−イド−ヘプトース(6d−ido−Hep)およびL−グリセロ−D−イド−ヘプトース(LD−ido−Hep)から構成されていた。
4−置換ガラクトース[→4)−Gal−(1→]、3−置換6−デオキシ−ヘプトース[→3)−6d−Hep−(1→]および3−置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→3)−LD−ido−Hep−(1→]の糖結合型が血清型HS:3:13:50のCPSを構成していることが、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPS(血清型(HS:3:13:50))の高メチル化アルジトール・アセテート誘導体のGC−MSプロファイル分析を用いて見出された。加えて、副成分の3,4−二置換ガラクトース[→3,4)−Gal−(1→]、2,3−二置換6−デオキシ−ヘプトース[→2,3)−6d−Hep−(1→]および2,3−二置換L−グリセロ−D−イド−ヘプトース[→2,3)−LD−ido−Hep−(1→]も特性決定された。上記の結果から、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:3,13,50 CPSの主鎖単位は、[→4)−Gal−(1→]、[→3)−6d−Hep−(1→]および[→3)−LD−ido−Hep−(1→]であり、他の3つの非糖成分が、GalのC−3ならびに6d−ido−HepおよびLD−ido−HepのC−2に非化学量論的に付加されていたことが示唆された。さらに、末端Gal[Gal−(1→]も決定され、これは非還元末端であることが示唆された。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:3:13:50 CPSのH NMRスペクトルでは、アノマー・プロトンのシグナルに対応する、δ5.00ppmからδ5.30ppmの間の幅広い重なりピークが認められた。これらの重なりピークは、α−アノマー糖の存在を示唆する。加えて、H NMRスペクトルから、6d−ido−Hepの6−デオキシ部分に特徴的な、δ1.80およびδ2.02におけるメチレンのシグナルも明らかになった。δ2.72における別のプロトン共鳴は、H NMRスペクトルでも明らかになったメチレンのシグナルであることが、後に確認された。
非糖成分について情報を得るために、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPSの31P NMRを行って、任意のリン置換基を決定した。δp15.3におけるリン共鳴から、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) CPSの血清型HS:3,13,50の構造部分に関与していたO−メチル・ホスホロアミデート基(MeOPN)またはCHOP(O)NH(OR)の存在が明らかになった。メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)シグナルが1つ現れたことから、この固有の成分は、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株BH−01−0142のCPSの単糖残基のうちの1つに部分的に付加されていたことが示唆された。これは、糖結合型解分析の結果から、副成分の1,3,4−結合Gal、1,2,3−結合6d−ido−Hepおよび1,2,3−結合LD−ido−Hepの存在が明らかになったからである。
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni) BH−01−0142 CPSの2D H−31P HMBC NMRを行って、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)基の結合部位を明らかにした(図16)。δp15.3/δ3.78における交差ピークは、メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)のリンとメチル基との相関に対応していた。δp15.3とδ4.56との間の強いプロトン−リン相関はメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)基の結合部位を示唆し、δp15.3とδ5.10におけるアノマー・プロトンとの間の弱いプロトン−リン相関も伴っていた。したがって、単糖結合型分析と2D H−31P HMBC NMRとの結果を組み合わせると、O−メチル−ホスホロアミデート基(残基C)は、6d−ido−HepおよびLD−ido−Hep(残基A’)のC−2位に付加されていたことが示された。
2D H−13C HMBC NMR実験(図17)から、第2の非糖部分は3−ヒドロキシプロパノイルの部分であったことが示された。δ3.89/δ173.0およびδ2.72/δ173.0における交差ピークは、カルボニル・エステルC−1が、3−ヒドロキシプロパノイル基(残基D)のH−3およびH−2とそれぞれ3つの結合および2つの結合を介して繋がっていることを示した。δ5.20/δ173.0における交差ピークを解釈し、1,3,4−結合Galの副ピークを示した結合型分析の結果を考慮に入れることによって、3−ヒドロキシプロパノイル基は、GalのC−3に繋がっていることが観察された。
本発明者らは、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)血清型HS:3が、二糖反復(6d−α−ido−Hep/L−α−D−ido−HepのC−2においてO−メチル−ホスホロアミデートにより、かつα−GalのC−3において3−ヒドロキシプロパノイル・エステルにより非化学量論的に置換されている)を伴うCPSを有すると判定した。
[→3)L−α−D−ido−Hep−(1→4)−α−Gal−(1→]、および
[→3)−6d−α−ido−Hep−(1→4)−α−Gal−(1→]。
免疫原性組成物
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対する免疫原性組成物は、1つまたは複数の単離されたC.jejuni多糖または多糖ポリマーを含み得る。この組成物は、ギラン・バレー症候群に関連するLOSを含まない多糖または多糖ポリマーを含有する。一実施形態は、1つまたは複数の単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)由来の多糖または多糖ポリマーを含む組成物であり、この多糖ポリマーは、1〜100個の結合し合った多糖を含む(すなわち、「n」は1以上である)。単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)多糖の構造は、株HS5、HS1、HS2、HS3、HS4、HS4/13/64、HS50およびHS13のうちの1つまたは複数に由来する。
一実施形態では、この組成物は、
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS44由来の[→4)−α−D−Galp−(1→2)−Gro−(1→P→];および
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS1および/またはHS1/44由来の
L−D−イド−ヘプトースの2位において非化学量論的にO−メチル−ホスホロアミデートにより置換されている、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4/HS13/HS64由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1−>4)−β−D−GlcNAc−(1→]
6d−ido−HepのC−2および/またはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4/13/64由来の[→3)−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有さないまたは6d−ido−HepのC−2および/もしくはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、C.jejuni株HS13由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
HS2由来の
(式中、NGro=アミノグリセロール;Etn=エタノールアミンである);
6−デオキシ−アルファ−D−イド−ヘプトースの2位において非化学量論的にO−メチル−ホスホロアミデートにより置換されており、α−GalのC−3において3−ヒドロキシプロパノイル・エステル(hdroxypropanoyl ester)を有するまたは有さない、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS3由来の[→3)−L−アルファ−D−ido−Hep−(1−>4)−アルファ−Gal−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS50由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
ならびに
6d−ido−HepのC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS50由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
からなる群から選択される1つまたは複数の多糖構造を含み、ここで、同じ多糖が結合して、1〜100個の結合し合った多糖を含む多糖ポリマーを形成している(すなわち、「n」は1以上である)。
分解(decomposition)の多糖または多糖ポリマーを担体に結合させることができ、前記担体はタンパク質であってもよい。一実施形態では、このタンパク質担体はCRM197である。
CPSコンジュゲートによる免疫応答の誘導
HS1、HS1/HS44およびHS44に対する免疫応答の誘導
一実施形態では、HS1、HS1/HS44およびHS44カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株に対するワクチン組成物に含めるのに有用な免疫原性組成物は、構造:
を含む多糖、またはこの多糖構造の反復を含むポリマーを含み、式中、「n」。代替実施形態では、免疫原性組成物は、実施例1のようにHS44組成物を含むことがあり、これは「[MeOPN]→3)−Fruf」単位を含有しない。
驚くべきことに、HS1およびHS1/HS44株に見出される上記の構造は、
HS44株に対する免疫応答を誘導する。この研究では、マウスを、Alhydrogel(登録商標)(クリフトン、ニュージャージー)と共に投与した漸増量のワクチンによって免疫した。最終免疫の2週間後、免疫した動物は全て、免疫前血清と比べ有意なレベルの(P<0.05)、HS1 CPSに対し特異的な血清IgG抗体を示した。さらに、この効果は、1用量あたり50μgのワクチン(重量に基づいて)で免疫したマウスが、1用量あたり10μgを投与したマウスよりも有意に高い(P<0.05)最終力価を有していたことから、用量依存的であった。これらの結果から、HS1が、マウスにおいて高いレベルの抗CPS抗体を生ずることができることが明らかである。これらの研究の結果を図18に例示する。HS1−CRM197ワクチンの免疫原性を実証するドットブロットも図19に示す。精製莢膜(1mg/ml)を3連(各2μl)でニトロセルロースにドットブロットし、HS1−CRM197ワクチンに対するウサギ・ポリクローナル抗血清で免疫検出した。HS1:野生型HS1莢膜、HS1.08:フルクトース分枝およびメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を欠く、HS1のフルクトース・トランスフェラーゼ変異体由来の莢膜、HS23/36:異種莢膜(HS23/36)を発現する81−176由来の莢膜。
HS−5多糖組成物を使用した免疫応答の誘導
単離されたHS5多糖が免疫応答を誘導する能力を評価した。単離されたHS5多糖を、数あるタンパク質担体のうちの任意のものとコンジュゲートして使用する可能性が企図されるが、例示として、CRM197コンジュゲートHS5多糖を評価した。
この研究では、実施例3の方法に基づいてHS5をCRM197にコンジュゲートした。BALB/cマウスに、各10μgまたは50μgのHS5多糖コンジュゲートを3用量、4週間の間隔で200μgのALHYDROGEL(登録商標)(Brenntag AG、ドイツ)と共に投与した。マウスに合計3回注射した。最後の投与の2週間後、マウスから採血し、血清をELISAで評価した。この研究の結果を、CPS特異的IgG応答を示す図19に示す。
CRM197にコンジュゲートされたHS3の免疫応答も調べた。メスBALB/cマウスを、水酸化アルミニウム中のコンジュゲート・ワクチン(CRM197にコンジュゲートされた、BH0142由来のHS3)を用いた皮下注射によって、4週間の間隔で3回免疫した。ワクチンは重量に基づいて投与した。5μgの用量は約0.5μgのコンジュゲートされた多糖に相当し、25μgの用量は約2.5μgのコンジュゲートされた多糖に相当する。血清を各免疫の2週間後に採取した。莢膜特異的IgG応答をELISAによって決定した。結果を図20に示す。
加えて、HS4複合体のメンバー間の免疫交差反応も評価した。これらの研究では、HS4複合体の様々なメンバーの、細胞全体をプロテイナーゼKで消化した試料を12.5%SDS−PAGEゲルで電気泳動し、HS4複合体のメンバーの、細胞全体をホルマリンで死滅させたものに対し作製したウサギ・ポリクローナル抗血清でイムノブロットした。HS4抗血清はHS13およびHS4と交差反応することが見出された。抗HS4/13/64血清は、HS64およびHS4、ならびに多少HS50と交差反応することが見出された。
類似した研究では、ウサギ抗HS13血清は、HS4およびHS13と交差反応することが見出され、抗HS64血清は、HS4、HS13、HS4/13/64およびHS50と交差反応することが見出された。同様にして、CRM197にコンジュゲートされた、HS4/13/64株の莢膜から構成されるコンジュゲート・ワクチンに対して作製されたウサギ・ポリクローナル抗血清をイムノブロットに使用して、HS4複合体の他のメンバーの、プロテイナーゼKで消化した細胞全体の調製物に対するこのワクチンの交差反応性を決定した。このワクチンに対する抗体は、HS4およびHS64とは交差反応したが、HS13またはHS50とは交差反応しなかった。
哺乳動物において抗カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)免疫応答を誘導する方法
本発明の一実施形態は、莢膜多糖に対する免疫応答の誘導である。この実施形態の方法は、1つまたは複数の多糖抗原を含む免疫原性組成物を投与することを含み、各多糖抗原はカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖ポリマーを含む。カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖ポリマーは、実施例1〜4におけるように、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株を構成する。したがって、莢膜多糖ポリマーは、個々のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の、繋ぎ合わされて多糖ポリマーを形成した1〜100コピーの多糖構造を含む。免疫は、1つまたは複数の株のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対して誘導され得る。
莢膜多糖は、HS1およびHS1複合体(HS1、HS1/HS44またはHS44)、HS2、HS3、HS4、HS5、HS13、HS4/13/64ならびにHS50からなる群から選択される1つまたは複数のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株に由来する。本発明の免疫原性組成物は、リポオリゴ糖またはGBSに関連する他の構造を含まない単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)多糖構造、またはこの構造の多糖ポリマーを含む。多糖ポリマーは、担体分子にコンジュゲートされていてもコンジュゲートされていなくてもよく、組成物は、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で投与することができる。
別の実施形態は、HS1、HS1/HS44またはHS44由来の単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖を投与することによって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)に対する免疫応答を誘導する方法である。本発明の方法ではこの組成物を使用して、HS1、HS1/HS44またはHS44に対する免疫応答を誘導する。例えば、LOS成分、およびギラン・バレー症候群などの自己免疫応答を引き起こし得る他の成分から単離または精製された、HS1由来のものなどの単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖を含む組成物を使用して、HS1、HS1/HS44およびHS44のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株に対する免疫応答を誘導する。
別の実施形態では、HS4、HS13、HS4/HS13/HS64またはHS50由来の1つまたは複数の多糖を含む、1つまたは複数の多糖を含む組成物は、HS4、HS13、HS4/HS13/H64またはHS50を含むHS4複合体の任意のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株に対する免疫を誘導する方法で使用することができる。
上記の組成物において、多糖または多糖ポリマーは担体に結合していてもよく、前記担体はタンパク質であってもよい。一実施形態では、タンパク質担体はCRM197である。
例えば、この実施形態の方法は、
a. HS1およびHS1複合体(HS1、HS1/HS44またはHS44)、HS2、HS3、HS4、HS5、HS13、HS4/13/64ならびにHS50からなる群から選択されるカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株の莢膜由来の、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)の、1つまたは複数の単離された莢膜多糖ポリマーを含む免疫原性組成物を投与するステップであって、株の莢膜多糖は結合して、個々のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の、繋ぎ合わされてポリマーを形成した1〜100コピーの多糖構造を含む多糖ポリマーを形成していてもよく、前記組成物は、リポオリゴ糖またはGBSに関連する他の構造を含まない単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)多糖構造、またはこの構造のポリマーを含み、多糖または多糖ポリマーは、担体分子にコンジュゲートされていてもコンジュゲートされていなくてもよく、組成物は、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で投与することができ、多糖構造は、
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS44由来の[→4)−α−D−Galp−(1→2)−Gro−(1→P→]
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS1および/またはHS1/44由来の
L−D−イド−ヘプトースの2位において非化学量論的にO−メチル−ホスホロアミデートにより置換されている、HS4/HS13/HS64由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1−>4)−β−D−GlcNAc−(1→]
6d−ido−HepのC−2および/またはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS4/13/64由来の[→3)−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS4由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有さないまたは6d−ido−HepのC−2および/もしくはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS13由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
HS2由来の
(式中、NGro=アミノグリセロール;Etn=エタノールアミンである);
6−デオキシ−アルファ−D−イド−ヘプトースの2位において非化学量論的にO−メチル−ホスホロアミデートにより置換されており、α−GalのC−3において3−ヒドロキシプロパノイル・エステルを有するまたは有さない、HS3由来の[→3)−L−アルファ−D−ido−Hep−(1−>4)−アルファ−Gal−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS50由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
ならびに
6d−ido−HepのC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS50由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
からなる群から選択される構造のうちの1つまたは複数を含み、ここで、同じ多糖が結合して、1〜100個の結合し合った多糖を含む多糖ポリマーを形成している(すなわち、「n」は1以上である)、ステップ;
b. 1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、ステップ(a)に記載の組成物をブースト投与するステップ
を含む。
別の実施形態は、1つまたは複数の単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖を含む組成物を投与することによって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS1;HS1/HS44および/またはHS44に対して免疫する方法を含む。本方法は、
a. 1つまたは複数のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖ポリマーを含む免疫原性組成物を投与するステップであって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖ポリマーは、HS1、HS1/HS44、HS44からなる群から選択されるカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株の莢膜由来の多糖構造を含み、莢膜多糖ポリマーは、個々のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株由来の、繋ぎ合わされてリポオリゴ糖またはGBSに関連する他の構造を含まないポリマーを形成した1〜100コピーの多糖構造を含み、これは、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で投与され、多糖構造が、
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS44由来の[→4)−α−D−Galp−(1→2)−Gro−(1→P→];または
カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS1および/またはHS1/44由来の
の構造から選択される構造のうちの1つまたは複数を含み、ここで、同じ多糖が結合して、1〜100個の結合し合った多糖を含む多糖ポリマーを形成している(すなわち、「n」は1以上である)、ステップ;
b. 1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、ステップ(a)に記載の組成物をブースト投与するステップ
を含む。
別の実施形態は、HS4、HS13、HS4/HS13/H64またはHS50由来の、1つまたは複数の単離されたカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖を含む組成物を投与することによって、カンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)株HS4、HS13、HS4/HS13/H64またはHS50に対して免疫する方法を含む。本方法は、
a. HS4、HS13、HS4/HS13/H64またはHS50由来の1つまたは複数のカンピロバクター ジェジュニ(C.jejuni)莢膜多糖を含む免疫原性組成物を投与するステップであって、莢膜多糖ポリマーは、繋ぎ合わされてリポオリゴ糖またはGBSに関連する他の構造を含まないポリマーを形成した1〜100コピーの多糖構造を含み、これは、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で投与され、多糖構造は、
L−D−イド−ヘプトースの2位において非化学量論的にO−メチル−ホスホロアミデートにより置換されている、HS4/HS13/HS64由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1−>4)−β−D−GlcNAc−(1→]
6d−ido−HepのC−2および/またはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS4/13/64由来の[→3)−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS4由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−GlcNAc−(1→]
メチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有さないまたは6d−ido−HepのC−2および/もしくはC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS13由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
LD−ido−HepのC−4において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS50由来の[→3)−L−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→];ならびに
6d−ido−HepのC−7において非化学量論的にメチル・ホスホロアミデート(MeOPN)を有する、HS50由来の[→3−6d−β−D−ido−Hep−(1→4)−β−D−Glc−(1→]
の構造から選択される構造のうちの1つまたは複数を含み、ここで、同じ多糖が結合して、1〜100個の結合し合った多糖を含む多糖ポリマーを形成している(すなわち、「n」は1以上である)、ステップ;
b. 0.1μg〜10mgの用量範囲で、アジュバントを伴ってまたは伴わずに、ステップ(a)に記載の組成物をブースト投与するステップ
を含む。
多糖ポリマーは、担体分子および組成物にコンジュゲートされていてもコンジュゲートされていなくてもよい。上記の方法では、免疫原性組成物は、経口、経鼻、皮下、皮内、経真皮、経皮、筋肉内または直腸投与することができる。また担体分子はタンパク質、例えばCRM197であっても、非タンパク質分子であってもよい。アジュバントは任意の数のアジュバントであってよい。アジュバントの例には、LTR192G、水酸化アルミニウム、RC529E、QS21、E294、オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)、CpG含有オリゴデオキシヌクレオチドおよびリン酸アルミニウム(aluminum phosphage)が含まれる。
当然、上記の教示を考慮すると、本発明に対し多くの修正および変更が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内において、具体的記載とは異なる形で本発明を実施することもできることを理解されたい。

Claims (7)

  1. 1つまたは複数の多糖抗原を含む、カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)に対する免疫原性組成物であって、各多糖抗原が、カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株に由来する単離されたカンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)莢膜多糖を含み、2つ以上の当該莢膜多糖を含む反復多糖ポリマーを形成するように結合しており、
    前記カンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株が、HS5株から選択され、
    当該HS5株が、以下からなる群から選択される莢膜多糖構造から構成されると共に、
    前記免疫原性組成物が、ギラン・バレー症候群に関連するカンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)リポオリゴ糖構造含有していない免疫原性組成物。
  2. 前記莢膜多糖がタンパク質担体にコンジュゲートされている、請求項1に記載の免疫原性組成物。
  3. 前記タンパク質担体がCRM197である、請求項2に記載の免疫原性組成物。
  4. アジュバントも含む、請求項1〜3のいずれかに記載の免疫原性組成物。
  5. 前記アジュバントが、LTR192G、水酸化アルミニウム、RC529、QS21、オリゴデオキシヌクレオチド(ODN)、CpG含有オリゴデオキシヌクレオチドおよびリン酸アルミニウムからなる群から選択される、請求項4に記載の免疫原性組成物。
  6. 非ヒト動物に対してカンピロバクター ジェジュニ(Campylobacter jejuni)株に対する免疫応答を誘導する方法であって
    a. 1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で、請求項1〜5のいずれかに記載の免疫原性組成物を投与するステップ、
    b. 1用量当たり0.1μg〜10mgの用量範囲で、請求項1〜5のいずれかに記載の免疫原性組成物をブースト投与するステップ
    を含む、方法。
  7. 前記組成物が、経口、経鼻、皮下、皮内、経真皮、経皮、筋肉内および直腸からなる群から選択される経路で投与される、請求項6に記載の方法。
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