JP7224332B2 - ヒトパピローマウイルス16型のl1タンパク質の変異体 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒトパピローマウイルス(HPV)16型のL1タンパク質の特定のセグメントを、第二の型のHPV(例えばHPV35)のL1タンパク質の対応するセグメントで置き換えた後に、得られた変異HPV16 L1タンパク質が、体内でHPV16及び第二の型のHPV(例えばHPV35)に対する高力価の中和抗体の産生を、HPV16 VLPと第二の型のHPVのVLPの混合物と同等の防御効果でもって誘導することができ;さらに、HPV16に対するその防御効果が、HPV16 VLP単独と同等であり、第二の型のHPV(例えば、HPV35)に対するその防御効果が第二の型のHPV単独と同等であるという、発明者の予期せぬ発見に少なくとも部分的に基づいている。
(1)4、6、8、10、20、30、又は40個のアミノ酸などの、4~50個のアミノ酸のN末端切断;
(2)野生型HPV L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基の、第二の型の野生型HPVのL1タンパク質の対応する位置でのアミノ酸残基による置換;
任意選択で、変異HPV16 L1タンパク質はさらに以下の変異を有する:
(3)野生型HPV16 L1タンパク質の位置76~87のアミノ酸残基の、第三の型の野生型HPVのL1タンパク質の対応する位置でのアミノ酸残基による置換
(4)野生型HPV16 L1タンパク質の位置152~167でのアミノ酸残基の、第三の型の野生型HPVのL1タンパク質の対応する位置でのアミノ酸残基による置換;又は
(5)野生型HPV16 L1タンパク質の位置202~207のアミノ酸残基の、第三の型の野生型HPVのL1タンパク質の対応する位置でのアミノ酸残基による置換;
及び、変異体は変異HPV16 L1タンパク質とは、1つ又はいくつか(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、又は9個)のアミノ酸の置換(好ましくは保存的置換)、付加又は欠失によってのみ異なり、変異HPV16 L1タンパク質の機能を維持する、すなわち、少なくとも2つの型のHPV(例えば、HPV16及びHPV35、又はHPV16、HPV35及びHPV31)に対して中和抗体を誘導する能力を維持する。
本発明において、本明細書で使用される科学用語及び技術用語は、特に明記しない限り、当業者によって一般に理解される意味を有する。また、本明細書で使用される細胞培養、分子遺伝学、核酸化学、及び免疫学の実験室手順は、対応分野で広く使用されるすべてのルーチンのステップである。また、本発明のより良い理解のために、関連用語の定義及び説明を以下に提供する。
研究によれば、HPV16及び他の型のHPV(例えばHPV35及びHPV31など)との間の特定の交差防御があるものの、このような交差防御は、それ自身の型のVLPの防御効力の、通常百分の一未満、さらには千分の一未満の乏しい効力を有する。したがって、HPV16ワクチンを接種した被験体は他の型のHPV(例えばHPV35及びHPV31など)に感染する高いリスクが依然としてあることが示されている。
以下の実施例を参照して本発明を説明するが、これらは本発明を説明することを意図しており、限定するものではない。
発現ベクターの構築
HPV16 L1タンパク質から誘導されるセグメント3又はセグメント5を含む変異HPV35 L1タンパク質をコードする発現ベクターをPCRによって多部位突然変異誘発のために構築した。ここで使用された初期テンプレートはpTO‐T7‐HPV16L1N30Cプラスミドであった(これは30個のアミノ酸のN末端切断を有するHPV16 L1タンパク質をコードした(このタンパク質はHPV16N30と名付けた);表2では16L1N30と略す)。各PCR反応に使用されたテンプレートとプライマーを表2に示し、PCR反応の増幅条件を以下のように設定した:94℃で10分間の変性;25サイクルの(94℃で50秒間の変性、一定時間の間、特定の温度でのアニーリング、72℃で7分30秒間の伸長);最終的に72℃で7分間の伸長。用いたPCRプライマーの配列を表3に示す。
組換えプラスミドpTO‐T7‐H16N30‐35T1、pTO‐T7‐H16N30‐35T2、pTO‐T7‐H16N30‐35T3、pTO‐T7‐H16N30‐35T4、pTO‐T7‐H16N30‐35T5、pTO‐T7‐H16N30‐35T4‐31S1、pTO‐T7‐H16N30‐35T4‐31S2、pTO‐T7‐H16N30‐35T4‐31S3、pTO‐T7‐H16N30‐35T4‐31S5を担持する大腸菌の細菌液を、-70℃の冷蔵庫から取り出し、100mlのカナマイシン含有LB液体培地に別々に接種し、37℃で約8時間200rpmで培養し、次に、カナマイシン含有LB培地の500mlに移して接種し(細菌液1mlを接種した)、継続的に培養した。細菌濃度が約0.6のOD600に達したときに、培養温度を25℃に下げ、IPTGの500μLをそれぞれの培養フラスコに添加し、培養を8時間続けた。培養終期に、細菌細胞を遠心分離により回収した。H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5タンパク質を別個に発現する細菌細胞が得られた。
得られた細胞を、細菌細胞1gと溶解物10mL(20mM Tris緩衝液、pH7.2、300mM NaCl)の比で再懸濁した。細胞を30分間の超超音波処理により破壊した。破壊された細胞を含有する溶解物を、15分間13500rpm(30000g)で遠心分離し、上清(すなわち、破壊された細菌細胞の上清)を取り出した。
機器システム:AKTAエクスプローラー100分取液体クロマトグラフィーシステム、GE Healthcare(現、Amershan Pharmacia)製。
(1)破壊された細菌細胞の上清のカチオン交換精製をSP Sepharose 4 Fast Flowを用いて行った:サンプルをカラムにロードし、次いで400mMのNaClを含む緩衝液を用いて望ましくないタンパク質を溶出し、800mM NaClを含む緩衝液を使用して標的タンパク質を溶出し、800mM NaClを含む緩衝液により溶出された画分を収集した。
精製したタンパク質H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5を、上記の方法により電気泳動に供した。電気泳動後、HPV L1タンパク質に対する広域スペクトル抗体4B3を使用してウェスタンブロット検出を実施し、結果を図2に示した。結果は、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5は、広域スペクトル抗体4B3により特異的に認識できることを示した。
HPVウイルス様粒子のアセンブリ
所与の体積(約2ml)のタンパク質H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、又はH16N30‐35T4‐31S5を、順次、(1)2Lの保存緩衝液(20mMリン酸ナトリウム緩衝液、pH6.5、0.5M NaCl)、(2)2L復元緩衝液(50mMリン酸ナトリウム緩衝液、pH6.0、2mM CaCl2、2mM MgCl2、0.5M NaCl);及び(3)20mMリン酸ナトリウム緩衝液、pH7.0、0.5M NaClに透析した。透析は、3つの緩衝液のそれぞれにおいて12時間行った。
透析されたサンプルを、TSK Gel PW5000xl 7.8x300mmの分析カラムを使用して、Agilent、USAからの1120 Compact LC高速液体クロマトグラフィーシステムを使用した分子ふるいクロマトグラフィーで分析した。分析の結果を図3A~3Lに示す。結果は、タンパク質H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5を含有するサンプルについて、最初のタンパク質のピークが約12分で現れ、これはHPV16N30 VLP、HPV35 VLP及びHPV31 VLPと同等であることを示した。これは上記で調製したタンパク質がVLPに組織化されたことを示した。
沈降速度分析のために使用された機器は、光学検査システム及びAn‐50Ti及びAn‐60Tiローターを備えたBeckman XL‐A分析型の超遠心であった。沈降速度法を使用して、HPV16N30 VLP、HPV35 VLP、HPV31 VLP、H16N30‐35T1 VLP、H16N30‐35T2 VLP、H16N30‐35T3 VLP、H16N30‐35T4 VLP、H16N30‐35T5 VLP、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP、H16N30‐35T4‐31S3 VLP、H16N30‐35T4‐31S5 VLPの沈降係数を分析した。結果を4A~4Lに示した。結果は、H16N30‐35T1 VLP、H16N30‐35T2 VLP、H16N30‐35T3 VLP、H16N30‐35T4 VLP、H16N30‐35T5 VLP、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP、H16N30‐35T4‐31S3 VLP、H16N30‐35T4‐31S5 VLPの沈降係数が、HPV16N30 VLP、HPV35 VLP及びHPV31 VLPと同様であることを示した。これは、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5が大きさ及び形態の点で野生型VLPと類似のウイルス様粒子に組織化されることを示した。
VLPを含むサンプルの100μLを透過型電子顕微鏡観察のために採取した。使用した機器は、JEOL製の100kV透過型電子顕微鏡で、倍率は100,000倍であった。簡単に言えば、13.5μLのサンプルを採取し、pH7.0の2%リンタングステン酸でネガティブ染色し、カーボンコーティングされた銅メッシュに固定し、次いで透過型電子顕微鏡で観察した。観察の結果は、図5A~5Lに示した。結果は、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5がすべてウイルス様粒子に組織化されることを示した。さらに、結果はまた、これらの変異タンパク質によって形成された粒子が約30ナノメートルの半径を有し、サイズが均一であることを示した。これは、これらの変異タンパク質が、HPV16、HPV35及びHPV31のL1タンパク質に類似し、均一なサイズのVLPを形成することができることを示した。
H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5によって形成されたVLPの熱安定性は、GE Corporation(旧MicroCal Corporation)から購入した示差温度熱量計VPキャピラリーDSCを用いて評価した。ここで、タンパク質の保存緩衝液を対照として使用し、タンパク質の各々を1.5℃/分の加熱速度で10℃~90℃の範囲内でスキャンした。テスト結果を図6A~6Lに示した。結果は、タンパク質のそれぞれにより形成されたVLPが極めて高い熱安定性を有することを示した。
H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5によって形成されたVLPの免疫防御特性をマウスを使用して評価した。免疫化に使用した動物は、5~6週齢のBalB/cマウス(通常グレード)(Shanghai SLAC Laboratory Animal Co.、Ltd.から購入)であった。
H16N30‐35T4 VLPのED50
6週齢のBalB/c雌マウス(8匹のマウス)を単回腹腔内注射によりアルミニウムアジュバントで免疫化した。ここで、実験群にはH16N30‐35T4 VLP(免疫化用量は、0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、及び0.004μgとした)を投与した、対照群はHPV16N30 VLP単独とHPV35 VLP単独(免疫化用量は、0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、0.004μgとした)、又は混合HPV16/HPV35 VLP(各VLPの免疫化用量は、0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、0.004μgとした)を投与した;免疫化量は1mLとした。免疫化後5週で、静脈血を眼球から回収し、血液中のHPV抗体を検出した。血清変換(seroconversion)(すなわち、マウスにおける抗体の生成の誘導)のED50を、Reed‐Muench法(Reed LJ MH.A simple method of estimating fifty percent endpoints.(50パーセントのエンドポイントを推定する簡単な方法。)Am J Hyg.1938;27:493‐7)によって、各サンプルについて計算した。結果を表6~9に示した。
6週齢のBalB/c雌マウス(8匹のマウス)を、単回腹腔内注射によりアルミニウムアジュバントで免疫化した。実験群はH16N30‐35T4‐31S3 VL(免疫化用量は0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、0.004μgとした)を投与し;対照群はHPV16N30 VLP単独、HPV35 VLP単独、HPV31 VLP単独(免疫化用量は0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、0.004μgとした)、及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLP(各VLPの免疫化用量は、0.300μg、0.100μg、0.033μg、0.011μg、0.004μgとした)を投与し;免疫体積は1mLとした。免疫化後5週で、静脈血を眼球から回収し、血液中のHPV抗体を検出した。血清変換の誘導(すなわち、マウスにおける抗体の生成の誘導)のためのED50は、各サンプルについて、Reed‐Muench法(Reed LJ MH.A simple method of estimating fifty percent endpoints.(50パーセントのエンドポイントを推定する簡単な方法。)Am J Hyg.1938;27:493‐7)によって計算した。結果を表10~14に示した。
この実験では、免疫化プロトコルを表15に示した。すべてのマウス(6週齢のBalB/c雌マウス)を3つの群に分けた:10μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して10μgであった)、1μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して1μgであった)、及び0.1μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して0.1μgであった)。各群を4つのサブグループに細分し、対照サブグループ1及び2は、それぞれ、HPV16N30 VLP単独及び単独HPV35 VLP単独で免疫化し、対照サブグループ3は混合HPV16/HPV35 VLPで免疫化し、実験サブグループはH16N30‐35T4 VLPで免疫化した。
この実験では、免疫化プロトコルを表16に示した。すべてのマウス(6週齢のBalB/c雌マウス)を3つの群に分けた:10μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して10μgであった)、1μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して1μgであった)、及び0.1μg用量群(免疫化用量はアルミニウムアジュバントを使用して0.1μgであった)。各群は6つのサブグループに細分し、対照サブグループ1、2、及び3は、それぞれ、HPV16N30 VLP単独、HPV35 VLP単独及びHPV31 VLP単独を用いて免疫化し、対照サブグループ4は、混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPで免疫化し、実験サブグループはH16N30‐35T4‐31S3 VLP単独で免疫化した。
配列番号5 <223> H16N30‐35T2
配列番号6 <223> H16N30‐35T3
配列番号7 <223> H16N30‐35T4
配列番号8 <223> H16N30‐35T5
配列番号9 <223> H16N30‐35T4‐31S1
配列番号10 <223> H16N30‐35T4‐31S2
配列番号11 <223> H16N30‐35T4‐31S3
配列番号12 <223> H16N30‐35T4‐31S5
配列番号13 <223> 配列番号1をコードするDNA配列
配列番号14 <223> 配列番号2をコードするDNA配列
配列番号15 <223> 配列番号3をコードするDNA配列
配列番号16 <223> 配列番号4をコードするDNA配列
配列番号17 <223> 配列番号5をコードするDNA配列
配列番号18 <223> 配列番号6をコードするDNA配列
配列番号19 <223> 配列番号7をコードするDNA配列
配列番号20 <223> 配列番号8をコードするDNA配列
配列番号21 <223> 配列番号9をコードするDNA配列
配列番号22 <223> 配列番号10をコードするDNA配列
配列番号23 <223> 配列番号11をコードするDNA配列
配列番号24 <223> 配列番号12をコードするDNA配列
配列番号25 <223> 野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基の配列
配列番号26 <223> 野生型HPV31 L1タンパク質の位置50~62のアミノ酸残基の配列
配列番号27 <223> 野生型HPV31 L1タンパク質の位置127~142のアミノ酸残基の配列
配列番号28 <223> 野生型HPV31 L1タンパク質の位置177~182のアミノ酸残基の配列
配列番号29~60 <223> プライマー
Claims (18)
- 変異HPV16 L1タンパク質であって、変異HPV16 L1タンパク質が野生型HPV16 L1タンパクと比較して以下の変異を有する変異HPV16 L1タンパク質:
(1)4~50個のアミノ酸のN末端切断;及び
(2)野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基の、野生型HPV35 L1タンパク質の対応する位置のアミノ酸残基による置換。 - 変異HPV16 L1タンパク質にはさらに以下の変異がある、請求項1に記載の変異HPV16 L1タンパク質:
(3)野生型HPV16 L1タンパク質の位置76~87のアミノ酸残基の、野生型HPV31 L1タンパク質の対応する位置のアミノ酸残基による置換;
(4)野生型HPV16 L1タンパク質の位置152~167のアミノ酸残基の、野生型HPV31 L1タンパク質の対応する位置のアミノ酸残基による置換;又は
(5)野生型HPV16 L1タンパク質の位置202~207のアミノ酸残基の、野生型HPV31 L1タンパク質の対応する位置のアミノ酸残基による置換。 - 変異HPV16 L1タンパク質が、野生型HPV16 L1タンパクと比較して、4、6、8、10、20、30、又は40個のアミノ酸のN末端切断を有する、請求項1又は2に記載の変異HPV16 L1タンパク質。
- (2)に記載される対応する位置のアミノ酸残基は野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基である、請求項1又は2に記載の変異HPV16 L1タンパク質。
- 変異HPV16 L1タンパク質が以下の項目:
(a)(3)に記載される対応する位置のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置50~62のアミノ酸残基である、
(b)(4)に記載される対応する位置のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置127~142のアミノ酸残基である、
(c)(5)に記載される対応する位置のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置177~182のアミノ酸残基である、
の一つ以上を特徴とする、請求項2に記載の変異HPV16 L1タンパク質。 - 変異HPV16 L1タンパク質が以下の項目:
1)野生型HPV16 L1タンパク質は配列番号1に記載のアミノ酸配列を有する,
2)野生型HPV35 L1タンパク質は配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する,
3)野生型HPV31 L1タンパク質は配列番号3に記載のアミノ酸配列を有する,
の一つ以上を特徴とする、請求項1又は2に記載の変異HPV16 L1タンパク質。 - 変異HPV16 L1タンパク質は配列番号7、9、10、11からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する、請求項1又は2に記載の変異HPV16 L1タンパク質。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質をコードする単離された核酸。
- 請求項8に記載の単離された核酸を含むベクター。
- 請求項8に記載の単離された核酸及び/又は請求項9に記載のベクターを含む宿主細胞。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質を含む又はからなる、HPVウイルス様粒子。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質、又は請求項8に記載の単離された核酸、又は請求項9に記載のベクター、又は請求項10に記載の宿主細胞、又は請求項11に記載のHPVウイルス様粒子を含む組成物。
- 請求項11に記載のHPVウイルス様粒子、及び必要に応じてさらに薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤を含む医薬組成物又はワクチン。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質を調製する方法であって、宿主細胞内で変異HPV16 L1タンパク質を発現させ、次いで宿主細胞の培養物から変異HPV16 L1タンパク質を回収することを含む、上記方法。
- 宿主細胞は大腸菌である、請求項14に記載の方法。
- 請求項11に記載のHPVウイルス様粒子を薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤と組み合わせることを含む、ワクチンの調製方法。
- HPV感染又はHPV感染により引き起こされる疾患の予防に使用するための、請求項1~7のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質、又は請求項11に記載のHPVウイルス様粒子。
- HPV感染は、HPV16感染、HPV35感染、及びHPV31感染のうちの一つ以上から選択され;及び/又はHPV感染によって引き起こされる疾患は、子宮頸癌及び尖圭コンジローマからなる群から選択される、請求項17に記載の変異HPV16 L1タンパク質、又はHPVウイルス様粒子。
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