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、分子ウイルス学及び免疫学の分野に関する。特に、本発明は、変異HPV16 L1タンパク質(又はその変異体)、それをコードする配列、それを調製する方法、並びにそれを含むウイルス様粒子に関し、タンパク質(又はその変異体)及びウイルス様粒子は、少なくとも2つの型のHPV(たとえば、HPV16及びHPV 35;又はHPV 16、HPV 35及びHPV 31)に対する中和抗体を誘導することができ、したがって、上記の少なくとも2つのHPV型による感染、及び子宮頸がんや尖圭コンジローマなどの前記感染によって引き起こされる疾患を予防するために使用することができる。本発明はさらに、前記少なくとも2つのHPV型による感染、及び子宮頸癌及び尖圭コンジローマなどの前記感染によって引き起こされる疾患を予防するための医薬組成物又はワクチンの製造における上記のタンパク質及びウイルス様粒子の使用に関する。
ヒトパピローマウイルス(HPV)は、主に皮膚と粘膜に疣贅を引き起こす。腫瘍形成との関係によると、HPVは高リスク型と低リスク型に分類できる。その中で、高リスクHPV型による感染は、女性の子宮頸がんを含む生殖器がんの主な原因であることが確認されている。一方、低リスクHPV型による感染は、主に尖圭コンジローマを引き起こす。HPV感染を予防及び制御する最も効果的な方法は、HPVワクチン、特に子宮頸がんを引き起こす可能性のある高リスクHPV型に対するワクチンを投与することである。
HPVの主要カプシドタンパク質L1は、中空のウイルス様粒子(VLP)への自己組織化の特性を有する。HPV VLPは、主要カプシドタンパク質L1の72個の五量体で構成される対称二十面体構造を有する(Doorbar,J.及びP.H.Gallimore.1987.J Virol,61(9):2793‐9)。HPV VLPの構造は、本来のHPVの構造と非常に類似しており、本来のウイルスの中和エピトープのほとんどを保持し、高力価中和抗体を誘導することができる(Kirnbauer,R.,F.Booy,et al.1992 Proc Natl Acad Sci USA 89(24):12180‐4)。
しかし、既存の研究は、HPV VLPが主に同じHPV型に対する中和抗体を誘導し、同一のHPV型に対する防御免疫を生成し、少数の高度に相同な型の間で低交差防御効果のみを有することを示した(Sara L. Bissett,Giada Mattiuzzo,et al.2014 Vaccine. 32:6548-6555)。したがって、既存のHPVワクチンの防御の範囲は非常に限られている。一般に、1つのHPV型のVLPは、同じHPV型による感染を防ぐためにのみ使用できる。この場合、HPVワクチンの防御の範囲を拡張する必要がある場合、唯一の方法は、ワクチンにより多くのHPV型のVLPを追加することである。現在利用可能なHPVワクチンには、メルクのGardasil(登録商標)(これはHPV16、18、6及び11に対する4価ワクチンである)、GSKのCervarix(登録商標)(これはHPV 16、18に対する二価ワクチンである)、及びMerckのGardasil(登録商標)9(これは9価ワクチンである)、これらはすべて、複数の型のHPVのVLPを混合することによって作成される。ただし、このアプローチはHPVワクチンの生産コストを大幅に増加させ、免疫化用量の増加により潜在的な安全性の問題につながる可能性がある。
したがって、複数のHPV型による感染及びそれにより引き起こされる子宮頸癌及び尖圭コンジローマなどの疾患をより経済的かつ効果的に防止するために、複数の型のHPVに対する防御中和抗体を誘導できるHPVウイルス様粒子を開発する必要性が当技術分野に存在する。
発明の内容
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。
また、上記置換に基づいて、HPV16 L1タンパク質の別の特定のセグメントが、第三の型のHPV(例えば、HPV31)のL1タンパク質の対応するセグメントとさらに置換されることができ、二重置換を有する得られた変異HPV16 L1タンパク質は、体内で、HPV16、第二の型のHPV(例えば、HPV35)及び第三の型のHPV(例えば、HPV31)に対する高力価の中和抗体の生成を、HPV16 VLPと、第二の型及び第三の型の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は、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は第二の型のHPV単独のVLPと同等であり、第三の型のHPV(例えば、HPV31)に対するその防御効果は、第三の型のHPV単独のVLPと同等である。
したがって、一つの態様において、本発明は、変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を提供し、ここで該変異HPV16 L1タンパク質は野生型HPV16 L1タンパク質に比べ以下の変異を有する:
(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。
特定の好ましい実施形態では、変異HPV16 L1タンパク質は、野生型HPV16 L1タンパク質と比較して、30又は40個のアミノ酸のN末端切断を有する。
特定の好ましい実施形態では、変異HPV16 L1タンパク質は、野生型HPV16 L1タンパク質と比較して、30個のアミノ酸のN末端切断を有する。
特定の好ましい実施形態では、第二の型の野生型HPVはHPV35である。特定の好ましい実施形態では、(2)に記載されてい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。
特定の好ましい実施形態において、第三の型の野生型HPVはHPV31である。特定の好ましい実施形態では、(3)に記載されている対応する位置のアミノ酸残基は野生型HPV31 L1タンパク質の位置50~62のアミノ酸残基である。特定の好ましい実施形態では、(4)に記載されている対応する位置のアミノ酸残基は野生型HPV31 L1タンパク質の位置127~142のアミノ酸残基である。特定の好ましい実施形態では、(5)に記載されている対応する位置のアミノ酸残基は野生型HPV31 L1タンパク質の位置177‐182のアミノ酸残基である。
特定の好ましい実施形態では、野生型HPV16 L1タンパク質は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を有する。
特定の好ましい実施形態では、野生型HPV35 L1タンパク質は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を有する。
特定の好ましい実施形態では、野生型HPV31 L1タンパク質は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を有する。
特定の好ましい実施形態では、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は、配列番号25に記載されている。
特定の好ましい実施形態では、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は、配列番号26に記載されている。
特定の好ましい実施形態では、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は、配列番号27に記載されている。
特定の好ましい実施形態では、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は、配列番号28に記載されている。
特定の好ましい実施形態では、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。
別の態様では、本発明は、上記の変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体をコードする単離された核酸を提供する。別の態様では、本発明は、単離された核酸を含むベクターを提供する。特定の好ましい実施形態において、本発明の単離された核酸は、配列番号19、21、22、23からなる群から選択されるヌクレオチド配列を有する。
目的のポリヌクレオチドの挿入に有用なベクターは当技術分野で周知であり、クローニングベクター及び発現ベクターが含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、ベクターは、例えば、プラスミド、コスミド、ファージなどである。
別の態様において、本発明はまた、上述のような単離された核酸又はベクターを含む宿主細胞に関する。そのような宿主細胞には、例えば大腸菌(E.coli)細胞のような原核細胞、及び酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞、及び動物細胞(例えば、マウス細胞、ヒト細胞などのような哺乳動物細胞)のような真核細胞が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の宿主細胞は、293T細胞などの細胞株であってもよい。
別の態様において、本発明は、HPVウイルス様粒子に関し、ここで該ウイルス様粒子は本発明の変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を含むか、又は本発明の変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体からなるか、若しくは本発明の変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体により形成される。
特定の好ましい実施形態において、本発明のHPVウイルス様粒子は、野生型HPV16 L1タンパク質と比較して、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末端切断を有し、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タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基による置換を有する変異HPV16 L1タンパク質を含む。
特定の好ましい実施形態において、本発明のHPVウイルス様粒子は、野生型HPV16 L1タンパク質に比べ、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末端切断を有し、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タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基による置換、及び野生型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タンパク質の位置50~62のアミノ酸残基による置換を有する変異HPV16 L1タンパク質を含む。
特定の好ましい実施形態において、本発明のHPVウイルス様粒子は、野生型HPV16 L1タンパク質に比べ、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末端切断を有し、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タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基による置換、及び野生型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タンパク質の位置127~142のアミノ酸残基による置換を有する変異HPV16 L1タンパク質を含む。
特定の好ましい実施形態において、本発明のHPVウイルス様粒子は、野生型HPV16 L1タンパク質に比べ、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末端切断を有し、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タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基による置換、及び野生型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タンパク質の位置177~182のアミノ酸残基による置換を有する変異HPV16 L1タンパク質を含む。
特に好ましい実施形態では、本発明のHPVウイルス様粒子は、配列番号7、9、10又は11に記載の配列を有する変異HPV16 L1タンパク質を含む。
別の態様において、本発明はまた、変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体、又は単離された核酸又はベクター又は宿主細胞、又はHPVウイルス様粒子を含む組成物に関する。特定の好ましい実施形態では、組成物は、本発明の変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を含む。特定の好ましい実施形態では、組成物は、本発明のHPVウイルス様粒子を含む。
別の態様では、本発明はまた、本発明のHPVウイルス様粒子を含む医薬組成物又はワクチンにも関し、場合により薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤をさらに含む。本発明の医薬組成物又はワクチンは、HPV感染又はHPV感染により引き起こされる疾患、例えば子宮頸癌、尖圭コンジローマを予防するために使用することができる。
特定の好ましい実施形態では、HPVウイルス様粒子は、HPV感染又はHPV感染により引き起こされる疾患を予防するのに有効な量で存在する。特定の好ましい実施形態では、HPV感染は一つ以上のHPV型による感染である(例えば、HPV16感染、HPV35感染、及び/又はHPV31感染)。特定の好ましい実施形態では、HPV感染により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。
本発明の医薬組成物又はワクチンは当技術分野で周知の方法、例えば、経口又は注射により投与することができるが、これらに限定されない。本発明において、特に好ましい投与様式は注射である。
特定の好ましい実施形態において、本発明の医薬組成物又はワクチンは単位用量の形で投与される。例えば、本発明を限定することを意図するものではないが、各単位用量に含まれるHPVウイルス様粒子の量は5μg~80μg、好ましくは20μg~40μgである。
別の態様において、本発明は上記の変異HPV16 L1タンパク質又は変異体を調製するための方法に関し、これは変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を宿主細胞において発現させ、次いで変異HPV16 L1タンパク質又はそれらの変異体を宿主細胞の培養物から回収することを含む。
特定の好ましい実施形態では、宿主細胞は大腸菌(E.coli)である。
特定の好ましい実施形態において、この方法は、変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を大腸菌(E.coli)において発現させるステップ、次いで変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体を大腸菌の溶解物上清を精製することにより得るステップを含む。特定の好ましい実施形態では、変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体は大腸菌の溶解物上清からクロマトグラフィー(例えば、カチオン交換クロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、及び/又は疎水性相互作用クロマトグラフィー)により回収される。
別の態様において、本発明はワクチンを調製する方法に関し、これは本発明の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。
別の態様において、本発明はHPV感染やHPV感染により引き起こされる疾患を予防する方法に関し、これは被験体に本発明による予防的に有効な量のHPVウイルス様粒子又は医薬組成物又はワクチンを投与することを含む。好ましい実施形態では、HPV感染が一つ以上のHPV型による感染(例えば、HPV16感染、HPV35感染、及び/又はHPV31感染)である。別の好ましい実施形態では、HPV感染によって引き起こされる疾患には、子宮頸癌及び尖圭コンジローマが挙げられるが、これらには限定されない。別の好ましい実施形態では、被験体はヒトなどの哺乳動物である。
別の態様において、本発明は本発明による変異HPV16 L1タンパク質又はその変異体又はHPVウイルス様粒子の、HPV感染又はHPV感染により引き起こされる疾患の予防のための医薬組成物又はワクチンの製造における使用に関する。好ましい実施形態では、HPV感染が一つ以上のHPV型による感染(例えば、HPV16感染、HPV35感染、及び/又はHPV31感染)である。別の好ましい実施形態では、HPV感染によって引き起こされる疾患には、子宮頸癌及び尖圭コンジローマが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明における関連用語の記載及び説明
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。
本発明によれば、用語「第二の型の野生型HPV」は、HPV16とは異なる別の型の野生型HPVを意味する。本発明においては、第二の型の野生型HPVは、好ましくは野生型HPV35である。本発明によれば、用語「第三の型の野生型HPV」は、HPV16及び第二の型の野生型HPVとは異なる別の型の野生型HPVを指す。本発明においては、第三の型の野生型HPVは、好ましくは野生型HPV31である。
本発明によれば、表現「対応する位置」は、配列が最適に整列される場合、すなわち、配列が最大の同一性割合を得るように整列される場合に比較される配列の等価位置を指す。
本発明によれば、「野生型HPV16 L1タンパク質」という用語は、ヒトパピローマウイルス16型(HPV16)に天然に存在する主要カプシドタンパク質L1を指す。野生型HPV16 L1タンパク質の配列は、当技術分野で周知であり、様々な公的データベース(例えば、NCBIデータベース登録番号ANA05496.1、ANA05539.1、AGC65525.1、AAV91659.1及びAAD33259.1)で見つけることができる。
本発明において、野生型HPV16 L1タンパク質のアミノ酸配列に言及する場合、それは配列番号1に示される配列を参照して記載される。例えば、「野生型HPV16 L1タンパク質の292~316位のアミノ酸残基」という表現は、配列番号1に示すポリペプチドの292~316の位置のアミノ酸残基を指す。しかし、野生型HPV16が複数の分離株を含み得ること、及び様々な分離株がそのL1タンパク質のアミノ酸配列において相違を有し得ることが、当業者によって理解されるであろう。さらに、当業者であれば、配列に相違があるものの、HPV16の様々な分離株のL1タンパク質が、非常に高いアミノ酸配列同一性(通常95%を超える、例えば96%を超える、97%を超える、98%を超える、又は99%を超える)を有すること、実質的に同じ生物学的機能を持っていることを理解するであろう。したがって、本発明では、「野生型HPV16 L1タンパク質」という用語は、配列番号1で表されるタンパク質だけでなく、様々なHPV16分離株のL1タンパク質も含む(例えば、ANA05496.1、ANA05539.1、AGC65525.1、AAV91659.1、及びAAD33259.1に示されるようなHPV16 L1タンパク質)。また、野生型HPV16 L1タンパク質の配列断片が記載される場合、それは配列番号1の配列断片だけでなく、様々なHPV16分離株のL1タンパク質の対応する配列断片も含む。例えば、表現「野生型HPV16 L1タンパク質の位置292の316のアミノ酸残基」には、配列番号1の位置292~316のアミノ酸残基、及び様々なHPV16分離株のL1タンパク質の対応する断片を含む。
本発明によれば、「野生型HPV35 L1タンパク質」という用語は、ヒトパピローマウイルス35型(HPV35)に天然に存在する主要カプシドタンパク質L1を指す。野生型HPV35 L1タンパク質の配列は、当技術分野で周知であり、様々な公的データベース(例えば、NCBIデータベース登録番号P27232.2、ACV84022.1、AEI61365.1、AEI61429.1、及びACV84029.1)で見つけることができる。
本発明では、野生型HPV35 L1タンパク質のアミノ酸配列に言及する場合、それは配列番号2に示す配列を参照して記載される。例えば、表現「野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基」は、配列番号2で表されるポリペプチドの位置266~288のアミノ酸残基を指す。しかし、野生型HPV35は、様々な単離株を含み得ること、及び様々な分離株がそれらのL1タンパク質のアミノ酸配列に相違を有し得ることが当業者に理解されるであろう。さらに、当業者であれば、配列に相違があるものの、HPV35の様々な分離株のL1タンパク質が非常に高いアミノ酸配列同一性(通常は95%を超える、例えば96%を超える、97%を超える、98%を超える、又は99%を超える)を有すること、実質的に同じ生物学的機能を有することを理解するであろう。したがって、本発明では、用語「野生型HPV35 L1タンパク質」は、配列番号2で表されるタンパク質だけでなく、様々なHPV35分離株のL1タンパク質(例えば、P27232.2、ACV84022.1、AEI61365.1、AEI61429.1及びACV84029.1に示されるHPV35 L1タンパク質)も含む。また、野生型HPV35 L1タンパク質の配列断片が記載される場合、それは配列番号2の配列断片だけでなく、様々なHPV35分離株のL1タンパク質の対応する配列断片も含む。例えば、表現「野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基」には、配列番号2の位置266~288のアミノ酸残基、及び様々なHPV35分離株のL1タンパク質の対応する断片を含む。
本発明によれば、用語「野生型HPV31 L1タンパク質」は、ヒトパピローマウイルス31型(HPV31)に天然に存在する主要カプシドタンパク質L1を指す。野生型HPV31 L1タンパク質の配列は、当技術分野で周知であり、様々な公的データベース(例えば、NCBIデータベース登録番号P17388.1、AEI60965.1、ANB49655.1、及びAEI61021.1)で見つけることができる。
本発明において、野生型HPV31 L1タンパク質のアミノ酸配列に言及する場合、それは配列番号3に示される配列を参照して記載される。例えば、「野生型HPV31 L1タンパク質の位置177~177のアミノ酸残基」という表現は、配列番号3で表されるポリペプチドの位置177~182のアミノ酸残基」を指す。しかし、野生型HPV31が複数の分離株を含み得ること、種々の分離株がそれらのL1タンパク質のアミノ酸配列において相違を有し得ることが当業者により理解される。さらに、当業者であれば、配列に相違はあるものの、HPV31の様々な分離株のL1タンパク質が非常に高いアミノ酸配列同一性(通常は95%を超える、例えば96%を超える、97%を超える、98%を超える、又は99%を超える)を有すること、及び実質的に同じ生物学的機能を有することを理解するであろう。したがって、本発明では、用語「野生型HPV31 L1タンパク質」は、配列番号3で表されるタンパク質だけでなく、様々なHPV31分離株のL1タンパク質(例えば、P17388.1、AEI60965.1、ANB49655.1及びAEI61021.1に示されるHPV31 L1タンパク質)も含む。また、野生型HPV31 L1タンパク質の配列断片が記載される場合、それは配列番号3の配列断片だけでなく、様々なHPV31単離株のL1タンパク質の対応する配列断片も含む。例えば、表現「野生型HPV31 L1タンパク質の位置177~182のアミノ酸残基」は、配列番号3の位置177~182のアミノ酸残基、及び様々なHPV31分離株のL1タンパク質の対応する断片を含む。
本発明によれば、表現「対応する配列断片」又は「対応する断片」とは、配列が最適に整列された場合、すなわち配列が最も高い同一性のパーセントを得るように整列された場合と比較して、配列の同等の位置に配置されている断片を指す。
本発明によれば、表現「X個のアミノ酸のN末端切断」は、タンパク質のN末端の位置1~Xのアミノ酸残基が(タンパク質翻訳の開始のための)開始コドンによりコードされているメチオニン残基で置換されていることを指す。例えば、30個のアミノ酸のN末端切断を有するHPV16 L1タンパク質は、野生型HPV16 L1タンパク質のN末端の位置1~30のアミノ酸残基を開始コドンによってコードされるメチオニン残基で置換することにより得られるタンパク質を指す。
本発明によれば、「変異体」という用語は、そのアミノ酸配列が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)、付加又は欠失を有するか、又は本発明による変異HPV16 L1タンパク質(例えば、配列番号7、9、10及び11に示されるタンパク質)と比較して、少なくとも90%、95%、96%、97%、98%、又は99%の同一性を有し、及び変異HPV16 L1タンパク質の機能を維持するタンパク質を指す。本発明において、用語「変異HPV16 L1タンパク質の機能」とは、身体において少なくとも二つのHPV型(例えば、HPV16及びHPV35、又はHPV16、HPV35及びHPV31)に対する中和抗体の生成を誘導する能力を意味する。「同一性」という用語は、ヌクレオチド配列又はアミノ酸配列間の類似性の尺度である。一般に、配列は最大一致を得るように整列される。「同一性」自体には、当技術分野で周知の意味があり、BLASTなどの公開されたアルゴリズムを使用して計算することができる。
本発明によれば、用語「同一性」は、2つのポリペプチド間又は2つの核酸間の一致度を指す。比較のための2つの配列が特定の部位に塩基又はアミノ酸の同じモノマーサブユニットを持っている場合(例えば、2つのDNA分子のそれぞれが特定の部位にアデニンを持っている、又は2つのポリペプチドのそれぞれが特定の部位にリジンを持っている)、2つの分子はその部位で同一である。2つの配列間の同一性パーセントは、比較対象部位の総数に対する2つの配列が共有する同一部位の数x100の関数である。例えば、2つの配列の10の部位のうち6つが一致する場合、これらの2つの配列は60%の同一性を有する。たとえば、DNA配列:CTGACTとCAGGTTは50%の同一性を共有する(6つの部位のうち3つが一致する)。一般に、2つの配列の比較は、最大の同一性が得られるように行われる。そのような整列は、例えば、ニードルマンらの方法に基づく整列プログラム(DNAstar, Inc.)のようなコンピュータープログラムを使用することにより行うことができる(J.Mol.Biol.48:443‐453,1970)。2つのアミノ酸配列間の同一性のパーセントは、ALIGNプログラム(バージョン2.0)に組み込まれているE.MeyersとW. Millerのアルゴリズム(Comput.Appl.Biosci.,4:11‐17(1988))を使用し、PAM120重み残余テーブルを用いて、ギャップ長ペナルティ12及びギャップペナルティ4で決定することもできる。さらに、2つのアミノ酸配列間の同一性のパーセントは、GCGソフトウェアパッケージ(http://www.gcg.comで入手可能)のGAPプログラムに組み込まれているNeedleman及びWunschのアルゴリズム(J.Mol.Biol.48:444‐453(1970))により、Blossum62マトリックス又はPAM250マトリックスを使用し、16、14、12、10、8、6、又は4のギャップウェイトと1、2、3、4、5、又は6の長さウェイトで決定できる。
本明細書で使用する場合、「保存的置換」という用語は、アミノ酸配列を含むタンパク質/ポリペプチドの本質的な特性に不利な影響又は変化を与え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で知られている標準的な技法によって導入することができる。保存的アミノ酸置換には、アミノ酸残基が、対応するアミノ酸残基に対して、類似の側鎖を有する別のアミノ酸残基、例えば、物理的又は機能的に類似する(例えば、類似のサイズ、形状、電荷、共有結合又は水素結合等を形成する能力を含む化学的性質を有する)残基で置換されるという置換が含まれる。同様の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは、当技術分野で定義されている。これらのファミリーには、塩基性側鎖を持つアミノ酸(例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン)、酸性側鎖を持つアミノ酸(例えば、アスパラギン酸、グルタミン酸)、非荷電極性側鎖を持つアミノ酸(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)、非極性側鎖を持つアミノ酸(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分岐側鎖を持つアミノ酸(例えば、スレオニン、バリン、イソロイシン)及び芳香族側鎖を持つアミノ酸(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)が含まれる。したがって、一般的に保存的置換とは、対応するアミノ酸残基を同じ側鎖ファミリーの別のアミノ酸残基で置換することを指す。アミノ酸の保存的置換を同定する方法は、当技術分野で周知である(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。これらは参照により本明細書に組み込まれる)。
本発明によれば、用語「大腸菌発現系」は、大腸菌(株)及びベクターからなる発現系を指し、ここで、大腸菌(株)は、ER2566、BL21(DE3)、B834(DE3)、及びBLR(DE3)を含む市販の株に由来するが、これらに限定されない。
本発明によれば、「ベクター」という用語は、ポリヌクレオチドを挿入することができる核酸運搬ツールを指す。ベクターが、その中に挿入された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可能にする場合、そのベクターは発現ベクターと呼ばれる。ベクターは、宿主細胞への形質転換、形質導入、又はトランスフェクションにより、宿主細胞において担持された遺伝物質要素を発現させることができる。ベクターは、当業者に周知であり、プラスミド、ファージ、コスミドなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明によれば、「薬学的に許容される担体及び/又は賦形剤」という用語は、当技術分野で周知の、被験体及び活性成分に薬理学的及び/又は生理学的に適合する担体及び/又は賦形剤を指し(例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences.Gennaro AR編、19版、ペンシルベニア:Mack Publishing Company、1995参照)、これはpH調整剤、界面活性剤、アジュバント、イオン強度増強剤が含まれるが、これらに限定されない。例えば、pH調整剤には、リン酸緩衝液が含まれるが、これに限定されない。界面活性剤には、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、又は非イオン界面活性剤、例えばTween‐80が含まれるが、これらに限定されない。アジュバントには、アルミニウムアジュバント(例えば、水酸化アルミニウム)、及び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)が含まれるが、これらに限定されない。イオン強度増強剤には、NaClが含まれるが、これに限定されない。
本発明によれば、「有効量」という用語は、意図された目的を効果的に達成できる量を指す。例えば、疾患(HPV感染など)の予防に有効な量とは、疾患(HPV感染など)の発生を予防、抑制、又は遅延させるのに有効な量を指す。そのような有効量の決定は、当業者の能力の範囲内である。
本発明によれば、「クロマトグラフィー」という用語には、イオン交換クロマトグラフィー(カチオン交換クロマトグラフィーなど)、疎水性相互作用クロマトグラフィー、吸収クロマトグラフィー(ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーなど)、ゲル濾過クロマトグラフィー(ゲル排除クロマトグラフィー)、及びアフィニティークロマトグラフィーが含まれるが、これらに限定されない。
本発明によれば、「溶解物上清」という用語は、以下のステップにより生成される溶液を指す:宿主細胞(大腸菌など)を溶解緩衝液中で破壊し、その後、不溶性物質を、破壊された宿主細胞を含有する溶解溶液から除去する。様々な溶解緩衝液が当技術分野で周知であり、トリス緩衝液、リン酸緩衝液、HEPES緩衝液、MOPS緩衝液などが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、宿主細胞の破壊は、当業者に周知の方法によって達成することができ、ホモジナイザー破壊、超音波処理、粉砕、高圧押出、リゾチーム処理などが挙げられるが、これらに限定されない。不溶性物質を除去する方法も当業者に周知であり、濾過及び遠心分離が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の有益な効果
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。
本発明は、変異HPV16 L1タンパク質及びそれにより形成されたHPVウイルス様粒子を提供する。本発明のHPVウイルス様粒子は、HPV16と他の型のHPV(例えば、HPV35及びHPV31)との間に有意な交差防御を提供することができる。具体的には、同じ免疫化用量で、本発明のHPVウイルス様粒子は、体内で少なくとも2つの型のHPV(例えば、HPV16及びHPV35、又はHPV16、HPV35及びHPV31)に対して高力価の中和抗体の生成を誘導することができ、その効果は、複数の型のHPVのVLPの混合物(例えば、HPV16VLP及びHPV35VLPの混合物、又はHPV16VLP、HPV35VLP、及びHPV31VLPの混合物)と同等である。したがって、本発明のHPVウイルス様粒子は少なくとも2つの型のHPV(例えば、HPV16及びHPV35、又はHPV16、HPV35、及びHPV31)による感染及びそれに伴う疾患を同時に防止するために使用することができ、有意に有利な技術的効果を有する。これは、HPVワクチンの防御の範囲を拡大し、HPVワクチンの生産コストを削減する上で特に重要な利点がある。
以下、本発明の実施形態を添付の図面及び実施形態を参照して詳細に説明する。しかし、当業者は、以下の図面及び実施例が本発明の単なる例示であり、本発明の範囲を限定することを意図していないことを理解するであろう。以下の図面及び好ましい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有利な態様が当業者には明らかであろう。
図1は実施例1の精製変異タンパク質のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動の結果を示す。レーンM:タンパク質分子量マーカー;レーン1:HPV16N30(30個のアミノ酸のN末端切断を有するHPV16 L1タンパク質);レーン2:H16N30‐35T1;レーン3:H16N30‐35T2;レーン4:H16N30‐35T3;レーン5:H16N30‐35T4;レーン6:H16N30‐35T5;レーン7:HPV16N30;レーン8:H16N30‐35T4‐31S1;レーン9:H16N30‐35T4‐31S2;レーン10:H16N30‐35T4‐31S3;レーン11:H16N30‐35T4‐31S5。結果は、クロマトグラフィーによる精製後、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が95%以上の純度を有することを示した。
図2は、広域スペクトル抗体4B3を使用して、実施例1で調製されたH16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3及びH16N30‐35T4‐31S5のウエスタンブロット検出の結果を示す。レーンM:タンパク質分子量マーカー;レーン1:HPV16N30;レーン2:H16N30‐35T1;レーン3:H16N30‐35T2;レーン4:H16N30‐35T3;レーン5:H16N30‐35T4;レーン6:H16N30‐35T5;レーン7:HPV16N30;レーン8:H16N30‐35T4‐31S1;レーン9:H16N30‐35T4‐31S2;レーン10:H16N30‐35T4‐31S3;レーン11:H16N30‐35T4‐31S5。結果は、変異タンパク質H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5が広域スペクトル抗体4B3によって特異的に認識できることを示した。
図3A‐3Lは、タンパク質HPV16N30、HPV35 L1、HPV31 L1、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3及びH16N30‐35T4‐31S5を含むサンプルの分子ふるいクロマトグラフィー分析の結果を示す。図3A:HPV16N30;図3B:HPV35 L1;図3C:HPV31 L1;図3D:H16N30‐35T1;図3E:H16N30‐35T2;図3F:H16N30‐35T3;図3G:H16N30‐35T4;図3H:H16N30‐35T5;図3I:H16N30‐35T4‐31S1;図3J:H16N30‐35T4‐31S2;図3K:H16N30‐35T4‐31S3;図3L:H16N30‐35T4‐31S5。結果は、各試料の第1のタンパク質ピークが約12分間で出現し、これらがHPV16N30タンパク質から組織化されたVLP(HPV16N30 VLP)、HPV35 L1タンパク質から組織化されたVLP(HPV35 VLP)、及びHPV31 L1タンパク質から組織化されたVLP(HPV31 VLP)と同等であることを示した。これは、上記変異タンパク質の全てがVLPに組織化され得ることを示す。
図4A‐4Lは、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についての沈降速度分析の結果を示す。図4A、H16N30 VLP;図4B、HPV35 VLP;図4C、HPV31 VLP;図4D、H16N30‐35T1 VLP;図4E、H16N30‐35T2 VLP;図4F、H16N30‐35T3 VLP;図4G、H16N30‐35T4 VLP;図4H、H16N30‐35T5 VLP;図4I、H16N30‐35T4‐31S1 VLP;図4J、H16N30‐35T4‐31S2 VLP;図4K、H16N30‐35T4‐31S3 VLP;図4L、H16N30‐35T4‐31S5 VLP。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の沈降係数に類似していることを示した。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がサイズと形態の点で野生型VLPと類似のウイルス様粒子に組織化されることを示す。
図5A~5Lは、様々なVLPサンプルについての透過型電子顕微鏡観察の結果を示す(100,000倍の倍率、バー=0.1μm)。図5A、HPV16N30によって組織化されたVLP;図5B、HPV35 L1によって組織化されたVLP;図5C、HPV31 L1によって組織化されたVLP;図5D、H16N30‐35T1によって組織化されたVLP;図5E、H16N30‐35T2によって組織化されたVLP;図5F、H16N30‐35T3によって組織化されたVLP;図5G、H16N30‐35T4によって組織化されたVLP;図5H、H16N30‐35T5によって組織化されたVLP;図5I、H16N30‐35T4‐31S1によって組織化されたVLP;図5J、H16N30‐35T4‐31S2から組織化されたVLP;図5K、H16N30‐35T4‐31S3から組織化されたVLP;図5L、H16N30‐35T4‐31S5から組織化されたVLP。結果は、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、及びH16N30‐35T4‐31S5がHPV16N30、HPV35 L1及びHPV31 L1タンパク質に類似し、約30nmの半径のVLPに組織化され得ることを示した。
図6A‐6Lは、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についての熱安定性評価の結果を示す。図6A、HPV16N30 VLP;図6B、HPV35 VLP;図6C、HPV31 VLP;図6D、H16N30‐35T1 VLP;図6E、H16N30‐35T2 VLP;図6F、H16N30‐35T3 VLP;図6G、H16N30‐35T4 VLP;図6H、H16N30‐35T5 VLP;図6I、H16N30‐35T4‐31S1 VLP;図6J、H16N30‐35T4‐31S2 VLP;図6K、H16N30‐35T4‐31S3 VLP;図6L、H16N30‐35T4‐31S5 VLP。結果は、各タンパク質によって形成されたVLPの熱安定性が非常に高いことを示す。
図7Aは、マウスにおける実験群のH16N30‐35T1 VLP、H16N30‐35T2 VLP、H16N30‐35T3 VLP、H16N30‐35T4 VLP、H16N30‐35T5 VLP及び対照群のHPV16N30 VLP、HPV35 VLP及び混合HPV16/HPV35 VLPの免疫防御の評価結果を示す。結果は、H16N30‐35T4 VLPがマウスにおいてHPV16及びHPV35に対する高力価中和抗体を誘導したことを示し;HPV16に対するその防御効果はHPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同程度であり、HPV35 VLP単独よりも有意に高く;また、HPV35に対するその防御効果はHPV35 VLP単独、混合HPV16/HPV35 VLPと同程度であり、HPV16N30 VLP単独よりも有意に高いことを示した。これは、H16N30‐35T4 VLPがHPV16感染及びHPV35感染に対する効果的なワクチンとして使用でき、HPV16 VLP及びHPV35 VLPを含む混合ワクチンの代わりに使用できることを示す。
図7Bは、マウスにおける実験群のH16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP、H16N30‐35T4‐31S3 VLP及びH16N30‐35T4‐31S5 VLP、及び対照群のHPV16N30 VLP、HPV31 VLP、HPV35 VLP及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPの免疫防御の評価結果を示す。結果は、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP及びH16N30‐35T4‐31S3 VLPがマウスにおいてHPV16、HPV35及びHPV31に対する高力価中和抗体を誘導し;そのHPV16に対する防御効果がHPV16N30 VLP単独と混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独及びHPV31 VLP単独よりも有意に高く;HPV35に対するそれらの防御効果がHPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独及びHPV31 VLP単独よりも有意に高く;そのHPV31に対する防御効果はHPV31 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり;HPV16N30 VLP単独及びHPV35 VLP単独よりも有意に高いことを示した。これは、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP、及びH16N30‐35T4‐31S3 VLPがHPV16感染、HPV35感染、HPV31感染に対する効果的なワクチンとして使用することができ、HPV16 VLP、HPV35 VLP、及びHPV31 VLPを含む混合ワクチンの代わりに使用することができることを示す。
図8A‐8Cは、H16N30‐35T4 VLPによるマウスの免疫化後のマウス血清における中和抗体力価の評価結果を示す。図8A:10μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が10μgであった)。図8B:1μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が1μgであった)。図8C:0.1μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が0.1μgであった)。結果は、H16N30‐35T4 VLPが、マウスにおいてHPV16に対する高力価の中和抗体を誘導し、その防御効果が同用量のHPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、同用量でHPV35 VLP単独よりも有意に良好であり;これはまた、マウスにおいてHPV35に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果が、同用量でHPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、同用量でHPV16N30 VLP単独よりも有意に良好であることを示した。これは、H16N30‐35T4 VLPがHPV16及びHPV35に対して良好な交差免疫原性と交差防御を有していることを示す。
図8D~8Fは、H16N30‐35T4‐31S3 VLPによるマウスの免疫化後のマウス血清の中和抗体力価の評価結果を示す。図8D:10μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が10μgであった)。図8E:1μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が1μgであった)。図8F:0.1μg用量群(アルミニウムアジュバントを使用した免疫化用量が0.1μgであった)。結果は、H16N30‐35T4‐31S3 VLPがマウスにおけるHPV16に対する高力価の中和抗体を誘導し、その防御効果は同じ用量でHPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、同じ用量でHPV35 VLP単独又はHPV31 VLP単独よりも有意に良好であり;それはまた、マウスにおいてHPV35に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果は同じ用量でHPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、同じ用量で、HPV16N30 VLP単独又はHPV31 VLP単独よりも有意に良好であり;そしてまた、マウスにおいてHPV31に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果がHPV31 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、同じ用量でHPV16N30 VLP単独又はHPV35 VLP単独よりも有意に良好であることを示した。これは、H16N30‐35T4‐S3 VLPが、HPV16、HPV35及びHPV31に対して良好な交差免疫原性及び交差防御を有することを示す。
配列情報
本発明に関与する配列のいくつかを以下の表1に示す。
Figure 0007224332000001

Figure 0007224332000002
配列1(配列番号1):
Figure 0007224332000003

配列2(配列番号2):
Figure 0007224332000004

配列3(配列番号3):
Figure 0007224332000005

配列4(配列番号4):
Figure 0007224332000006

配列5(配列番号5):
Figure 0007224332000007

配列6(配列番号6):
Figure 0007224332000008
配列7(配列番号7):
Figure 0007224332000009

配列8(配列番号8):
Figure 0007224332000010

配列9(配列番号9):
Figure 0007224332000011

配列10(配列番号10):
Figure 0007224332000012
配列11(配列番号11):
Figure 0007224332000013

配列12(配列番号12):
Figure 0007224332000014

配列13(配列番号13):
Figure 0007224332000015
配列14(配列番号14):
Figure 0007224332000016
配列15(配列番号15):
Figure 0007224332000017
配列16(配列番号16):
Figure 0007224332000018
配列17(配列番号17):
Figure 0007224332000019
配列18(配列番号18):
Figure 0007224332000020
配列19(配列番号19):
Figure 0007224332000021
配列20(配列番号20):
Figure 0007224332000022
配列21(配列番号21):
Figure 0007224332000023
配列22(配列番号22):
Figure 0007224332000024
配列23(配列番号23):
Figure 0007224332000025
配列24(配列番号24):
Figure 0007224332000026
配列25(配列番号25):
Figure 0007224332000027
配列26(配列番号26):
Figure 0007224332000028
配列27(配列番号27):
Figure 0007224332000029
配列28(配列番号28):
Figure 0007224332000030
発明を実施するための特定の形態
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。
特に断らない限り、本発明において使用される分子生物学実験方法及びイムノアッセイは、J.Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(分子クローニング:実験室マニュアル),第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989、及びF.M.Ausubel et al.,Short Protocols in Molecular Biology,第3版,John Wiley&Sons,Inc.,1995の手順を実質的に参照することにより実施された;制限エンドヌクレアーゼは、メーカーの推奨する条件下で使用された。本発明は実施例により記載され、この実施例は本発明の範囲を限定することを意図するものではないことは、当業者によって理解されるであろう。
実施例1.変異HPV16 L1タンパク質の発現及び精製
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。
2μlの制限エンドヌクレアーゼDpnIを増幅産物(50μL)に加え、37℃で60分間インキュベートした。10μLの酵素消化産物を、塩化カルシウム法で調製した40μLのコンピテント大腸菌ER2566(New England Biolabsから購入)の形質転換に使用した。形質転換された大腸菌を、カナマイシン(最終濃度:25mg/ml、以下同じ)を含む固体LB培地(LB培地成分:10g/Lペプトン、5g/L酵母粉末、10g/L塩化ナトリウム、以下同じ)上に広げ、単一コロニーが明確に観察されるまで、37°Cで10~12時間静置培養した。単一コロニーを採取し、液体LB培地(カナマイシンを含む)4mlを含有する試験管に接種し、37℃で10時間、220rpmで振とう培養した。その後、細菌溶液1mLを取り、-70°Cで保存した。大腸菌からプラスミドを抽出し、プラスミドに挿入した標的断片のヌクレオチド配列をT7プライマーを用いて配列決定した。配列決定の結果は、構築されたプラスミド(発現ベクター)のそれぞれに挿入された標的断片のヌクレオチド配列がそれぞれ配列番号18及び20であり、それによりコードされるアミノ酸配列が配列番号6及び8であることを示した(対応するタンパク質を、それぞれ、H16N30‐35T3及びH16N30‐35T5と名付けた)。
変異タンパク質H16N30‐35T3は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置199~210のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置173~184のアミノ酸残基で置き換えられている点で、HPV16N30と異なっていた。変異タンパク質H16N30‐35T5は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置374~384のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置346~356のアミノ酸残基で置き換えられている点で、HPV16N30と異なっていた。
HPV35 L1タンパク質に由来するセグメント1、セグメント2又はセグメント4を含む変異HPV16 L1タンパク質の発現ベクターは、ギブソンアセンブリ(Gibson DG、Young L、Chuang RY、Venter JC、Hutchison CA、Smith HOを使用して構築された。DNA分子の数百キロベースまでの酵素的アセンブリ。Nat Methods.2009;6:343-5.doi:10.1038/nmeth.1318)。簡単に説明すると、突然変異を含む短い断片と突然変異を含まない長い断片を最初にPCR反応で取得し、次にギブソンアセンブリシステムを使用して2つの断片をループに連結した。使用した最初のテンプレートは、pTO‐T7‐HPV16L1N30Cプラスミド及びpTO‐T7‐HPV35L1プラスミド(HPV35 L1タンパク質をコードする。表2で35L1と略記)であった。各PCR反応のために使用されるテンプレート及びプライマーは、表2に示した。短い断片を増幅するためのPCR反応のため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、特定の温度で特定の時間のアニーリング、72°Cで1分間の伸長);最後に72℃で10分間の伸長。長い断片を増幅するためのPCR反応のため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、所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10分間の伸長。使用したPCRプライマーの配列を表3に示す。増幅産物を電気泳動に供した後、標的断片をDNA回収キットを用いて回収し、それらの濃度を決定した。増幅された短い断片及び長い断片を、2:1のモル比で混合し(3μLの総体積)、次いで2Xギブソンアセンブリプレミックス(2Xギブソンアセンブリマスターミックス、NEBから購入した、T5エキソヌクレアーゼ、Phusion DNAポリメラーゼ、Taq DNAリガーゼを含む)の3μLを添加し、50°Cで1時間反応させた。
塩化カルシウム法により調製された40μLのコンピテント大腸菌ER2566(New England Biolabsから購入)を、組織化された生成物(6μL)で形質転換した。形質転換された大腸菌を、カナマイシンを含む固体LB培地上に広げ、単一コロニーが明確に観察されるまで37℃で10~12時間静的培養した。単一コロニーを採取し、4mLの液体LB培地(カナマイシンを含む)を含有する試験管に接種し、37℃で10時間、220rpmで振盪培養した。その後、細菌溶液1mLを取り、-70°Cで保存した。プラスミドを大腸菌から抽出し、プラスミドに挿入された標的断片のヌクレオチド配列をT7プライマーを用いて配列決定した。配列決定の結果は、構築されたプラスミド(発現ベクター)のそれぞれに挿入された標的断片のヌクレオチド配列はそれぞれ配列番号16、17、及び19であり、それによってコードされるアミノ酸配列は配列番号4、5、及び7(対応するタンパク質は、それぞれ、H16N30‐35T1、H16N30‐35T2及びH16N30‐35T4と名付けた)であることを示した。
変異タンパク質H16N30‐35T1は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置76~87のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置50~61のアミノ酸残基で置き換えられている点でHPV16N30と異なった。変異タンパク質H16N30‐35T2は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置158~167のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置132~141のアミノ酸残基で置き換えられている点でHPV16N30と異なった。変異タンパク質H16N30‐35T4は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基で置き換えられている点でHPV16N30と異なった。
変異HPV16 L1タンパク質を、HPV35 L1に由来するセグメント及びHPV31 L1に由来するセグメントを含有する二置置換とともにコードする発現ベクターを、ギブソンアセンブリを用いて構築した。簡単に言えば、突然変異を含む短い断片と突然変異を含まない長い断片を最初にPCR反応により取得し、次にギブソンアセンブリシステムを使用して2つの断片をループに連結した。使用した初期テンプレートは、pTO‐T7‐H16N30‐35T4プラスミド(変異タンパク質H16N30‐35T4をコードする。表2でH16N30‐35T4と略記)、及びpTO‐T7‐HPV31L1プラスミド(HPV31 L1タンパク質をコードする。表2で31L1と略記)を含んでいた。それぞれのPCR反応のために使用されるテンプレート及びプライマーを表2に示し、短い断片を増幅するためのPCR反応のため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、特定の温度で一定時間のアニーリング、72℃で1分間の伸長);最後に72℃で10分間の伸長。長い断片を増幅するためのPCR反応のための増幅条件を以下のように設定した:94℃で10分間の伸長、25サイクルの(94℃で50秒間の変性、特定の温度で一定時間のアニーリング、72℃で7分30秒間の伸長);最後に72℃で10分間の伸長。用いたPCRプライマーの配列を表3に示す。増幅産物を電気泳動に供し、次いで標的断片を、DNA回収キットを用いて回収し、その濃度を測定した。増幅された短い断片及び長い断片を2:1のモル比で混合し(3μLの全体積)、次いで2Xギブソンアセンブリプレミックスの3μL(2Xギブソン・アセンブリマスターミックス、NEBから購入した、T5エキソヌクレアーゼ、Phusion DNAポリメラーゼ、TaqDNAリガーゼを含む)を追加し、50℃で1時間反応させた。
塩化カルシウム法により調製された40μLのコンピテント大腸菌ER2566(New England Biolabsから購入)を、組織化された生成物(6μL)で形質転換した。形質転換された大腸菌をカナマイシンを含む固体LB培地上に広げ、単一コロニーが明確に観察されるまで37℃で10~12時間静的培養した。単一コロニーを採取し、4mLの液体LB培地(カナマイシンを含む)を含有する試験管に接種し、37℃で10時間220rpmで振とう培養した。その後、細菌溶液1mLを取り、-70°Cで保存した。プラスミドを大腸菌から抽出し、プラスミドに挿入した標的断片のヌクレオチド配列をT7プライマーを用いて配列決定した。配列決定の結果は、構築されたプラスミド(発現ベクター)のそれぞれに挿入された所望の断片の塩基配列はそれぞれ配列番号21、22、23、及び24であり、それによりコードされたアミノ酸配列は配列番号9、10、11、12(対応するタンパク質は、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、及びH16N30‐35T4‐31S5と名付けた)であることを示した。
変異タンパク質H16N30‐35T4‐31S1は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基で置き換えられ、及び野生型HPV16 L1タンパク質の位置76‐87のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置50~62のアミノ酸残基で置き換えられている点で、HPV16N30と異なった。変異タンパク質H16N30‐35T4‐31S2は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基で置き換えられ、及び野生型HPV16 L1タンパク質の位置152~167のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置127~142のアミノ酸残基で置き換えられている点で、HPV16N30と異なった。変異タンパク質H16N30‐35T4‐31S3は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基で置き換えられ、及び野生型HPV16 L1タンパク質の位置202~207のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置177~182のアミノ酸残基で置きかえられている点で、HPV16N30と異なった。変異アタンパク質H16N30‐35T4‐31S5は、野生型HPV16 L1タンパク質の位置292~316のアミノ酸残基が野生型HPV35 L1タンパク質の位置266~288のアミノ酸残基で置き換えられ、及び野生型HPV16 L1タンパク質の位置375~384のアミノ酸残基が野生型HPV31 L1タンパク質の位置350~359のアミノ酸残基で置き換えられている点で、HPV16N30と異なった。
Figure 0007224332000031
Figure 0007224332000032

Figure 0007224332000033
変異タンパク質の大規模スケールでの発現
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。
変異タンパク質を発現する細菌細胞の破壊
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。
変異タンパク質のクロマトグラフィー精製
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。
クロマトグラフィー媒体:SP Sepharose 4 Fast Flow(GE Healthcare)、CHT‐II(Bio‐RADから購入)、及びButyl Sepharose 4 Fast Flow(GE Healthcare)。
緩衝液:20mMリン酸緩衝液、pH8.0、20mM DTT;及び20mMリン酸緩衝液、pH8.0、20mM DTT、2M NaCl。
サンプル:H16N30‐35T1、H16N30‐35T2、H16N30‐35T3、H16N30‐35T4、H16N30‐35T5、H16N30‐35T4‐31S1、H16N30‐35T4‐31S2、H16N30‐35T4‐31S3、H16N30‐35T4‐31S5をそれぞれ含有する破壊された細菌細胞の得られた上清。
溶出手順:
(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。
(2)前のステップで得られた溶出画分のクロマトグラフィー精製をCHT II(ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー)を用いて行った:前のステップで得られた溶出画分を、希釈してNaClの濃度を0.5Mに減少させた;サンプルをカラムにロードし、次いで500mM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、1000mMのNaClを含む緩衝液を用いて標的タンパク質を溶出し、1000mMのNaClを含む緩衝液により溶出された画分を収集した。
(3)前のステップで得られた溶出画分のクロマトグラフィー精製を、HIC(疎水性相互作用クロマトグラフィー)を使用して実行した:サンプルをカラムにロードし、次いで1000mMのNaClを含む緩衝液を使用して不要なタンパク質を溶出し、200mMのNaClを含有する緩衝液を使用して標的タンパク質を溶出し、200mMのNaClを含む緩衝液により溶出された画分を回収した。
ステップ(3)で得られた溶出画分150μLを採取し、6Xローディング緩衝液30μLに加え、混合し、80℃の水浴で10分間インキュベートした。次に、サンプル10μlを10%SDS‐ポリアクリルアミドゲルで120Vで120分間電気泳動し;電気泳動バンドを、クーマシーブルー染色により可視化した。電気泳動の結果を図1に示した。結果は、上記精製工程の後、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の純度はすべて95%を超えていた。
同様の方法により、大腸菌とpTO‐T7‐HPV16L1N30Cプラスミドを使用してHPV16N30タンパク質を調製及び精製した。大腸菌及びpTO‐T7‐HPV35L1プラスミドを使用して、HPV35 L1タンパク質(配列番号2)を調製及び精製した。大腸菌及びpTO‐T7‐HPV31L1プラスミドを使用して、HPV31 L1タンパク質(配列番号3)を調製及び精製した。
変異タンパク質のウェスタンブロッティング
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。
例2:HPVウイルス様粒子のアセンブリと粒子形態検出
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 CaCl、2mM MgCl、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。
同様の方法で、タンパク質HPV16N30、HPV35 L1及びHPV31 L1を、それぞれ、HPV16N30 VLP、HPV35 VLP及びHPV31 VLPに組織化した。
分子ふるいクロマトグラフィー分析
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
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。
ウイルス様粒子の形態学的検出
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。
例3:ウイルス様粒子の熱安定性の評価
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。
実施例4:動物におけるウイルス様粒子の免疫防御の評価1
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。
上記で調製したH16N30‐35T1 VLP、H16N30‐35T2 VLP、H16N30‐35T3 VLP、H16N30‐35T4 VLP、H16N30‐35T5 VLP、HPV16N30 VLP、HPV35 VLP、及び混合HPV16/HPV35 VLP(すなわち、HPV16N30 VLP及びHPV35 VLPの混合物)をそれぞれアルミニウムアジュバントの上に吸着させた。マウスは、異なる免疫原に従って8つの群に分け、各群は5匹のマウスを含ませた。免疫化手順は以下のとおりであった:一次免疫を0週で実施し;追加免疫をそれぞれ2週と4週で行った。免疫化の方法は腹腔内注射とし、使用した免疫原と用量を表4に示す。一次免疫後8週で、静脈血を眼球から収集し、血清を分離した後、血清中の中和抗体の力価を測定した。試験結果を図7Aに示す。結果は、H16N30‐35T4 VLPが高い力価の中和抗体をマウスにおいてHPV16及びHPV35に対して誘導し;HPV16に対するその防御効果は、HPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独よりも有意に高く;HPV35に対するその防御効果は、HPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独よりも有意に高いことを示した。これは、H16N30‐35T4 VLPがHPV16感染及びHPV35感染に対する有効なワクチンとして使用でき、HPV16 VLP及びHPV35 VLPを含む混合ワクチンの代わりに使用できることを示した。
Figure 0007224332000034
さらに、上記で調製したH16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP、H16N30‐35T4‐31S3 VLP、H16N30‐35T4‐31S5 VLP、HPV16N30 VLP、HPV31 VLP、HPV35 VLP、及び混合HPV16/HPV35/HPV31(すなわち、HPV16N30 VLP、HPV35 VLP及びHPV31 VLPの混合物)を、それぞれ、アルミニウムアジュバントに吸着させた。マウスを異なる免疫原に従って8つの群に分け、各群には5匹のマウスを含ませた。免疫化手順は以下のとおりであった:一次免疫を0週で実施し;追加免疫をそれぞれ2週と4週で行った。免疫化の方法は腹腔内注射とし、使用した免疫原と用量を表5に示す。一次免疫後8週で、静脈血を眼球から収集し、血清を分離した後、血清中の中和抗体の力価を測定した。試験結果を図7Bに示す。結果は、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP及びH16N30‐35T4‐31S3 VLPがマウスにおいてHPV16、HPV35及びHPV31に対する高い力価の中和抗体を誘導し;そのHPV16に対する防御効果はHPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独及びHPV31 VLP単独よりも有意に高く;それらのHPV35に対する防御効果はHPV35 VLP単独、混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独、及びHPV31 VLP単独よりも有意に高く;そのHPV31に対する防御効果はHPV31 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独及びHPV35 VLP単独よりも有意に高いことを示した。これは、H16N30‐35T4‐31S1 VLP、H16N30‐35T4‐31S2 VLP及びH16N30‐35T4‐31S3 VLPが、HPV16感染、HPV35感染及びHPV31感染に対する有効なワクチンとして使用することができ、HPV16 VLP、HPV35 VLP及びHPV31 VLPを含有する混合ワクチンの代わりに使用できることを示した。
Figure 0007224332000035
実施例5:動物におけるウイルス様粒子の免疫防御の評価2
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。
Figure 0007224332000036
Figure 0007224332000037
Figure 0007224332000038
Figure 0007224332000039
結果は、マウスにおける免疫化の5週間後に、マウスにおいて抗HPV16抗体の生成を誘導するためのH16N30‐35T4 VLPのED50は、HPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独よりも有意に優れており;マウスにおいて抗HPV35抗体の生成を誘導するためのそのED50はHPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独よりも有意に優れることを示した。これは、H16N30‐35T4 VLPがHPV16とHPV35に対する良好な交差免疫原性及び交差防御を有することを示した。
H16N30‐35T4‐31S3 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。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。
Figure 0007224332000040
Figure 0007224332000041
Figure 0007224332000042
Figure 0007224332000043
Figure 0007224332000044
結果は、マウスの免疫化の5週間後に、マウスにおける抗HPV16抗体の生成を誘導するためのH16N30‐35T4‐31S3 VLPのED50は、HPV16N30 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独及びHPV31 VLP単独よりも有意に優れており;マウスにおいて抗HPV35抗体の生成を誘導するためのそのED50は、HPV35 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独及びHPV31 VLP単独よりも有意に良好であり;マウスにおいて抗HPV31抗体の生成を誘導するためのそのED50は、HPV31 VLP単独及び混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独及びHPV35 VLP単独よりも有意に良好であることを示した。これは、H16N30‐35T4‐31S3 VLPが、HPV16、HPV35及びHPV31に対する良好な交差免疫原性及び交差防御を有することを示した。
マウスにおけるH16N30‐35T4 VLPでの免疫化後の血清中の中和抗体の力価の評価
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。
サブグループあたり6匹のマウスを腹腔内注射により免疫化し、免疫化用量はそれぞれ10μg、1μg、及び0.1μgであり、注射量は1mlであった。全てのマウスは最初に0週で免疫化し、追加免疫をそれぞれ2週及び4週で行った。血液サンプルは8週で眼窩出血を介してマウスから採取し、血清中のHPV16及びHPV35に対する抗体の力価を分析した。分析の結果を図8A~8Cに示した。結果は、H16N30‐35T4 VLPは、マウスにおけるHPV16に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果がHPV16N30 VLP単独及び同じ用量での混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、同じ用量でHPV35 VLP単独よりも有意に良好であり、それはマウスにおけるHPV35に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果は、HPV35 VLP単独と同じ用量での混合HPV16/HPV35 VLPと同等であり、同じ用量でのHPV16N30 VLP単独よりも有意に良好であることを示した。これは、H16N30‐35T4 VLPがHPV16とHPV35に対する良好な交差免疫原性及び交差防御を有することを示した。
Figure 0007224332000045
マウスにおけるH16N30‐35T4‐31S3 VLPでの免疫化後の血清中の中和抗体の力価の評価
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。
サブグループあたり6匹のマウスを腹腔内注射により免疫化し、免疫化用量は10μg、1μg、0.1μgであり、注射量は1mlであった。すべてのマウスは、最初0週で免疫化し、追加免疫をそれぞれ2週と4週で行った。血液サンプルをマウスから8週目で眼窩出血を介して採取し、血清中のHPV16、HPV35及びHPV31に対する抗体の力価を分析した。分析の結果を図8D~8Fに示した。結果は、H16N30‐35T4‐31S3 VLPがマウスにおけるHPV16に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果はHPV16N30 VLP単独及び同じ用量での混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV35 VLP単独又は同じ用量でHPV31 VLP単独よりも有意に良好であり;それはマウスでHPV35に対する中和抗体の高力価を誘導し、その防御効果はHPV35 VLP単独及び同じ用量での混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30VLP単独又は同じ用量でのHPV31 VLP単独よりも有意に優れており;それはマウスにおけるHPV31に対する中和抗体の高い力価を誘導し、その防御効果はHPV31 VLP単独及び同じ用量での混合HPV16/HPV35/HPV31 VLPと同等であり、HPV16N30 VLP単独又は同じ用量でのHPV35 VLP単独よりも有意に良好であることを示した。これは、H16N30‐35T4‐31S3 VLPがHPV16、HPV35及びHPV31に対する良好な交差免疫原性及び交差防御を有することを示した。
Figure 0007224332000046
本発明の特定の実施形態を詳細に説明してきたが、当業者は、本発明の詳細の様々な修正及び変更を全ての開示の教示に照らして行うことができ、これらのすべての修正及び変更が本発明の範囲内にあることを理解するであろう。本発明の全範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって与えられる。
配列番号4 <223> H16N30‐35T1
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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、請求項に記載の変異HPV16 L1タンパク質。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 請求項1~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。
  9. 請求項に記載の単離された核酸を含むベクター。
  10. 請求項に記載の単離された核酸及び/又は請求項に記載のベクターを含む宿主細胞。
  11. 請求項1~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。
  12. 請求項1~のいずれか一項に記載の変異HPV16 L1タンパク質、又は請求項に記載の単離された核酸、又は請求項に記載のベクター、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。
  13. 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。
  14. 請求項1~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。
  15. 宿主細胞は大腸菌である、請求項14に記載の方法。
  16. 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。
  17. 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~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。
  18. 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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