JP7232893B2 - インフルエンザ効力アッセイ - Google Patents
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Description
本発明は一般に、ワクチン、より具体的には、インフルエンザワクチンについてのアッセイに関する。
インフルエンザの近年の大流行は、潜在的に致死性の合併症を有するこの疾患から、一般の公衆を防御するのに十分な量のインフルエンザワクチンを迅速に作製し、出荷する必要を浮き彫りにしている。
本発明は、既存のインフルエンザ効力アッセイに関する問題の源泉の同定を包含する。したがって、本発明は、少なくとも部分的に、ワクチンを作製するためのインフルエンザウイルス抗原を定量するのに使用される従来型の方法が、ワクチン中に免疫原として含まれるインフルエンザウイルスタンパク質の量を正確に測定していないという認識に基づく。本明細書および他の箇所で提示される作業結果は、単離されたインフルエンザウイルスタンパク質が、in vitroのイムノアッセイでは、抗原として作用しえるが、in vivoでは、免疫応答を誘発する機能的免疫原として作用しえないことを示唆する。その中に含有される機能的な免疫原の正確な量を反映するインフルエンザワクチンを製造しうるように、これらの、機能的かつ構造的に顕著に異なる形態の、インフルエンザタンパク質を鑑別して測定することが火急に必要とされている。この目的のために、本開示の発明者らは、活性の免疫原性コンフォメーションと、不活性対応物との構造的差違を識別するように、生物物理的測定(免疫化学的測定と対比される)に基づくアッセイを開発しようと努めた。この手法の根拠は、i)タンパク質/抗原自体についてのより直接的な評価;ii)このようなアッセイを実行しうる速度;iii)複数の抗原を伴う試料を同時に処理しうる簡便性;および/または、iv)対応する抗血清(典型的に、ヒツジ抗血清)の利用可能性への依拠が不要であることを含む。
特定の態様では例えば以下の項目が提供される:
(項目1)
a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;
b)前記試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、前記不活性HAが消化され、前記免疫原性HAが消化されないままであるステップと;
c)前記試料中の、前記消化された不活性HAを、前記消化されていない免疫原性HAから分離するステップと;
d)消化された免疫原性HAの断片を提供するように、前記消化されていない免疫原性HAを、解析的タンパク質分解に供するステップと;
e)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、前記試料中の免疫原性HAの量を定量するステップと
を含む方法。
(項目2)
a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;
b)前記試料を、1種または複数種のプロテアーゼにより、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、前記不活性HAが、消化され、前記免疫原性HAが、消化されないままであるステップと;
c)前記不活性HA由来のペプチドと識別可能な、免疫原性HA由来のペプチドを含む、消化された免疫原性HAの断片を提供するように、消化されていない免疫原性HAと、消化された不活性HAとの混合物を、1種または複数種のプロテアーゼを使用する解析的タンパク質分解に供するステップであって、前記解析的タンパク質分解が、生物学的タンパク質分解の間に、前記不活性HA内で切断されうる、1つまたは複数の切断部位において、前記免疫原性HAを切断しえないステップと;
d)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、前記試料中の免疫原性HAの量を定量するステップと
を含む方法。
(項目3)
試料中の免疫原性インフルエンザHAを定量するための方法であって、
a)前記試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;
b)前記試料中の前記免疫原性HAを、他の成分から分離するステップと;
c)前記試料中の前記免疫原性HAを定量するステップと
を含む方法。
(項目4)
前記生物学的タンパク質分解が、プロテアーゼによるタンパク質分解を含む、項目1または3に記載の方法。
(項目5)
前記プロテアーゼが、トリプシンなどのセリンプロテアーゼである、項目4に記載の方法。
(項目6)
前記免疫原性HAを、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)により定量する、項目3から5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
前記免疫原性HAを分離するステップが、タンパク質沈殿を含む、項目1および3から6のいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
前記タンパク質沈殿が、有機溶媒を添加するステップを含む、項目7に記載の方法。
(項目9)
前記有機溶媒が、アセトン、エタノール、またはメタノールである、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記沈殿したタンパク質を、アルコール、例えば、エタノールで洗浄するステップを含む、項目7から9のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
前記試料が、全ビリオンインフルエンザワクチン、スプリットインフルエンザワクチン、サブユニットインフルエンザワクチン、および組換えインフルエンザワクチンからなる群から選択される、項目1から10のいずれかに記載の方法。
(項目12)
前記試料が、アジュバント、例えば、水中油エマルジョンアジュバントを含む、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記LC-ESI-MSが、同位体希釈質量分析(IDMS)である、項目1、2、または6から12のいずれか一項に記載の方法。
(項目14)
前記標識化基準HAペプチドが、同位体標識を含み、例えば、同位体標識が、15Nおよび13Cからなるリストから選択される、項目1から13のいずれかに記載の方法。
(項目15)
試料中の免疫原性インフルエンザHAを定量するための方法であって、
a)前記試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;
b)(a)からの前記試料中の免疫原性HAの量を、SRIDアッセイにより定量するステップと
を含む方法。
(項目16)
インフルエンザワクチンを製造するための方法であって、
a)インフルエンザHAを含むバルク調製物に由来する試料を提供するステップと、
b)免疫原性HAの量を、項目1から15のいずれかに記載の方法に従い定量するステップと、
c)単位剤形を、前記バルク調製物から、前記試料中の免疫原性HAの量に従いパッケージングするステップと
を含む方法。
(項目17)
インフルエンザワクチンを調製するための方法であって、
a)項目1から15のいずれか一項に記載の方法により、バルクワクチン中のHAの量を定量するステップと;
b)ワクチンを前記バルクから調製するステップと
を含む方法。
a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;
b)試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、不活性HAが消化され、免疫原性HAが消化されないままであるステップと;
c)試料中の、消化された不活性HAを、消化されていない免疫原性HAから分離するステップと;
d)消化された免疫原性HAの断片を提供するように、消化されていない免疫原性HAを、解析的タンパク質分解に供するステップと;
e)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、試料中の免疫原性HAの量を定量するステップと
を含む方法を提供する。
a)試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;
b)試料中の免疫原性HAを、他の成分から分離するステップと;
c)試料中の免疫原性HAを定量するステップと
を含む方法も提供される。
a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;
b)試料を、1種または複数種のプロテアーゼにより生物学的タンパク質分解に供するステップであって、不活性HAが消化され、免疫原性HAが消化されないままであるステップと;
c)不活性HA由来のペプチドと識別可能な、免疫原性HA由来のペプチドを含む、消化された免疫原性HAの断片を提供するように、消化されていない免疫原性HAと、消化された不活性HAとの混合物を、1種または複数種のプロテアーゼを使用する解析的タンパク質分解に供するステップであって、解析的タンパク質分解が、生物学的タンパク質分解の間に、不活性HA内で切断されうる、1つまたは複数の切断部位において、免疫原性HAを切断しえないステップと;
d)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、試料中の免疫原性HAの量を定量するステップと
を含む方法も提供する。
a)試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;
b)(a)による試料中の免疫原性HAの量を、SRIDアッセイにより定量するステップと
を含む方法も提供する。
a)インフルエンザHAを含むバルク調製物に由来する試料を提供するステップと;
b)免疫原性HAの量を、本発明の方法に従い定量するステップと;
c)単位剤形を、バルク調製物から、試料中の免疫原性HAの量に従いパッケージングするステップと
を含む方法も提供する。
a)本発明の方法により、バルクワクチン中のHAの量を定量するステップと;
b)ワクチンをバルクから調製するステップと
を含む方法も提供する。
インフルエンザウイルス表面HAは、免疫学的に最も関与性の状態である融合前状態では、主にオリゴマー(三量体など)として存在する。多様なストレス条件下で、HAは、良好な免疫応答を誘発しない、融合後状態への不可逆的移行を受ける場合がある。インフルエンザワクチンの調製は結果として、融合後HAの存在をもたらすことが多く、標準的なSRIDアッセイは、融合前(免疫原性)HAと、融合後(不活性)HAとを識別することができず、したがって、ワクチン中に含有される、実際の免疫原性HAの量についての過大評価を結果としてもたらす。本発明の方法は、免疫原性形態だけを定量するように、生物学的タンパク質分解により、HAのこれらの異なる形態を識別する。
消化の後、消化されていない免疫原性HAを、試料中の他の成分から分離することが好ましい。特に、消化されていない免疫原性HAを、消化された不活性HAから分離することが、非常に望ましい。これは、下流における定量を容易とするために有利である。特に、免疫原性HAを、消化された不活性HAから分離することは、質量分析などの方法を介する、免疫原性HAの定量を可能とする。
免疫原性HAの定量は、原理的に、当技術分野で公知である、タンパク質定量のための任意の方法を使用して実施することができる。例えば、本発明の方法は、上記で記載した通り、不活性HAを消化するステップとしてのSRIDによる定量と適合性であり、試料中の免疫原性HAの量の、より正確な決定を可能とするであろう。したがって、本発明の方法では、免疫原性HAを定量するステップは、SRIDの使用を含みうる。しかし、上記で言及した通り、SRIDは、作製するのに数週間または数カ月間までも要する、株特異的抗血清の使用に依拠する欠点を有する。したがって、免疫原性HAを定量するステップは、SRIDの使用を含まないことが好ましい。
RP-HPLCとは、液体(溶媒などの移動相)を、クロマトグラフィーカラム(固定相)へと適用し、固定相と、試料中に存在する成分との相互作用に応じて、カラム上の保持を伴う、クロマトグラフィーの形態である。ポンプが、カラムを通して液体相を移動させ、条件を変化させると、異なる時点において、カラムから、異なる分子を溶出させることができる。RP-HPLCは、非極性の固定相と、水性で中程度に極性の移動相とを有する。RP HPLCの保持時間は一般に、移動相中の水の比率を増大させること(これにより、疎水性解析物の、疎水性固定相に対するアフィニティーを、今現在、より親水性の移動相と比べて強くすること)により増大させることができるが;逆に、非極性であるかまたは極性の小さな有機溶媒(例えば、メタノール、アセトニトリル)の比率を増大させることにより減少させることもできる。
本発明に従いHAを定量するための、最も好ましい方法は、質量分析(MS)、特に、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC ESI-MS)などの液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS)法である。
上記で記載した通り、抗原試料のプロテアーゼ消化は、逆相高圧液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)など、そうしなければ、コンフォメーション的に感受性でない生物物理的定量方法を使用して、プロテアーゼに耐性である、免疫学的に活性の抗原を特異的に定量しうるように、抗原の不活性形態を選択的に分解する(また、下記の実施例も参照されたい)。プロテアーゼを使用して、望ましくない形態の抗原を選択的に分解しうるという認識に部分的に基づき、別の態様における本発明は、精度の改善を達成する「改変型」SRIDアッセイを提供する。
試料は通例、インフルエンザワクチンまたはワクチンのバルク抗原調製物である。これは、バルクワクチンから得られた試料の場合もあり、ワクチンの単位用量の場合もあるが、定量は、最大HA用量(季節性インフルエンザワクチンの成人用量では、株当たり、通例15μg)が、ワクチンの投与容量(通例0.5mL)中に存在することを確実にするのに使用されるので、方法は通例、バルクワクチンに対して実施される。
本発明に従い調製されるワクチンは、薬学的に許容される。それらは、抗原およびアジュバントに加えた成分も含みうる、例えば、それらは典型的に、1つまたは複数の医薬担体および/または賦形剤を含むであろう。このような成分についての完全な議論は、参考文献80において閲覧可能である。粘膜ワクチン中で使用される担体/賦形剤は、非経口ワクチン中で使用される担体/賦形剤と、同じ場合もあり、異なる場合もある。
本発明の方法の利点のうちの1つは、それらが、アジュバント処理されたインフルエンザワクチン中の、免疫原性HAのHA定量を可能とすることである。したがって、本発明の方法で使用される試料は、アジュバント処理されたインフルエンザワクチンでありうる。アジュバントは、インフルエンザ抗原と共に良好に働くことが示されているので、好ましくは水中油エマルジョンアジュバントである。
水中油エマルジョンは、インフルエンザウイルスワクチンのアジュバント処理における使用に、特に適することが見出されている。このような多様なエマルジョンは、公知であり、典型的には、少なくとも1つの油と、油を伴う少なくとも1つの界面活性剤と、生体分解性(代謝性)かつ生体適合性の界面活性剤とを含む。エマルジョン中の油滴は一般に、直径が5μm未満であり、1ミクロン未満の直径を有する場合もあり、これらの小さなサイズは、安定的なエマルジョンをもたらすように、マイクロフルイダイザーにより達成される。平均サイズを220nm未満とする液滴が、濾過無菌にかけうるので好ましい。
「~を含むこと(comprising)」という用語は、「~を含むこと(including)」のほか、「~からなること」も包含し、例えば、X「を含む」組成物は、Xからもっぱらなる場合もあり、さらなる何物か、例えば、X+Yを含む(include)場合もある。
1)(a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;(b)前記試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、前記不活性HAが消化され、前記免疫原性HAが消化されないままであるステップと;(c)前記試料中の、前記消化された不活性HAを、前記消化されていない免疫原性HAから分離するステップと;(d)消化された免疫原性HAの断片を提供するように、前記消化されていない免疫原性HAを、解析的タンパク質分解に供するステップと;(e)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、前記試料中の免疫原性HAの量を定量するステップとを含む方法。
2)(a)免疫原性HA、不活性HA、またはこれらの組合せを含む試料を提供するステップと;(b)前記試料を、1種または複数種のプロテアーゼにより、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、前記不活性HAが、消化され、前記免疫原性HAが、消化されないままであるステップと;(c)前記不活性HA由来のペプチドと識別可能な、免疫原性HA由来のペプチドを含む、消化された免疫原性HAの断片を提供するように、消化されていない免疫原性HAと、消化された不活性HAとの混合物を、1種または複数種のプロテアーゼを使用する解析的タンパク質分解に供するステップであって、前記解析的タンパク質分解が、生物学的タンパク質分解の間に、前記不活性HA内で切断されうる、1つまたは複数の切断部位において、前記免疫原性HAを切断しえないステップと;(d)少なくとも1つの標識化基準HAペプチドの存在下で、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)を実行して、前記試料中の免疫原性HAの量を定量するステップとを含む方法。
3)ステップ(d)の、消化されていない免疫原性HAが、ストレス形態にある、実施形態1による方法。
4)消化されていない免疫原性HAのストレス形態が、6.5を下回るpH、7.5を上回るpH、50℃を上回る温度;または凍結融解への曝露により得られる、実施形態3による方法。
5)低pHが、pH6.0を下回る、実施形態4による方法。
6)低pHが、pH4.0~6.0の間である、実施形態5による方法。
7)解析的タンパク質分解ステップが、免疫原性HAの断片を作出するのに十分な条件下における、セリンプロテアーゼによる消化を含む、任意の先行する実施形態による方法。
8)解析的タンパク質分解を、約37℃で、最長18時間にわたり実施する、実施形態7による方法。
9)ステップ(b)におけるプロテアーゼと、ステップ(d)におけるプロテアーゼとが、同じであるか、または異なる、実施形態1に従属する、任意の先行する実施形態による方法。
10)試料中の免疫原性インフルエンザHAを定量するための方法であって、試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;試料中の免疫原性HAを、他の成分から分離するステップと;試料中の免疫原性HAを定量するステップとを含む方法。
11)生物学的タンパク質分解が、プロテアーゼによるタンパク質分解を含む、実施形態1に従属する、任意の先行する実施形態による方法。
12)プロテアーゼが、セリンプロテアーゼである、実施形態11による方法。
13)セリンプロテアーゼが、トリプシンである、実施形態12による方法。
14)生物学的タンパク質分解を、37℃で実行する、任意の先行する実施形態による方法。
15)生物学的タンパク質分解を、30分間、60分間、90分間、または120分間にわたり実行する、実施形態10~14のうちのいずれか1つによる方法。
16)免疫原性HAを、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化-タンデム質量分析(LC-ESI-MS)により定量する、実施形態10~15のうちのいずれか1つによる方法。
17)免疫原性HAを分離するステップが、タンパク質沈殿を含む、実施形態1または10に従属する、任意の先行する実施形態による方法。
18)タンパク質沈殿が、有機溶媒を添加するステップを含む、実施形態17による方法。
19)有機溶媒が、ケトンまたはアルコールである、実施形態18による方法。
20)有機溶媒が、アセトン、エタノール、またはメタノールである、実施形態19による方法。
21)沈殿したタンパク質を、アルコールで洗浄するステップを含む、実施形態1または10に従属する、任意の先行する実施形態による方法。
22)アルコールが、エタノールである、実施形態21による方法。
23)試料が、全ビリオンインフルエンザワクチン、スプリットインフルエンザワクチン、サブユニットインフルエンザワクチン、および組換えインフルエンザワクチンからなる群から選択される、任意の先行する実施形態による方法。
24)試料が、アジュバントを含む、実施形態23による方法。
25)アジュバントが、水中油エマルジョンアジュバントである、実施形態24による方法。
26)試料が、1つ、2つ、3つ、4つ、またはこれを超えるインフルエンザ株に由来するHAを含む、任意の先行する実施形態による方法。
27)試料が、一価バルク調製物、多価バルク調製物、一価生成物、または多価生成物から採取された、任意の先行する実施形態による方法。
28)LC-ESI-MSが、同位体希釈質量分析(IDMS)である、実施形態1~9または16~27のうちのいずれか1つによる方法。
29)標識化基準HAペプチドが、同位体標識を含む、任意の先行する実施形態による方法。
30)同位体標識が、15Nおよび13Cからなるリストから選択される、実施形態29による方法。
31)試料中の免疫原性インフルエンザHAを定量するための方法であって、(a)試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップと;(b)(a)による試料中の免疫原性HAの量を、SRIDアッセイにより定量するステップとを含む方法。
32)ステップ(b)を、ポリクローナル抗血清(例えば、ヒツジ抗血清)および/または適切なモノクローナル抗体など、抗血清の使用を伴って実行する、実施形態31による方法。
33)生物学的タンパク質分解が、プロテアーゼ(例えば、トリプシンなどのセリンプロテアーゼ)によるタンパク質分解を含む、実施形態32による方法。
34)生物学的タンパク質分解を、37℃で実行する、実施形態31~33のうちのいずれか1つによる方法。
35)試料が、全ビリオンインフルエンザワクチン、スプリットインフルエンザワクチン、サブユニットインフルエンザワクチン、および組換えインフルエンザワクチンからなる群から選択される、実施形態31~34のうちのいずれか1つによる方法。
36)試料が、1つ、2つ、3つ、4つ、またはこれを超えるインフルエンザ株に由来するHAを含む、任意の先行する実施形態による方法。
37)試料が、一価バルク調製物、多価バルク調製物、一価生成物、または多価生成物から採取された、任意の先行する実施形態による方法。
38)試料/ワクチン中のHAのうちの少なくとも60%が、活性/免疫原性形態にあり;かつ/または、試料/ワクチン中のHAのうちの20%未満が、不活性形態にあり;かつ/または、試料中の活性HA:不活性HAの比が、少なくとも4:1である、任意の先行する実施形態による方法。
39)インフルエンザワクチンを製造するための方法であって、インフルエンザHAを含むバルク調製物に由来する試料を提供するステップと;免疫原性HAの量を、任意の先行する実施形態による方法に従い定量するステップと;単位剤形を、バルク調製物から、試料中の免疫原性HAの量に従いパッケージングするステップとを含む方法。
40)インフルエンザワクチンを調製するための方法であって、実施形態1~38のうちのいずれか1つによる方法により、バルクワクチン中のHAの量を定量するステップと;ワクチンをバルクから調製するステップとを含む方法。
41)滅菌調製物をもたらすように、濾過するステップをさらに含む、実施形態39または40による方法。
42)アジュバントと組み合わせるステップをさらに含む、実施形態39~41のうちのいずれか1つによる方法。
43)単位投与量が、液体、凍結乾燥固体、凍結乾燥粉末、または経鼻エアゾールの形態にある、実施形態39~42のうちのいずれか1つによる方法。
44)ステップ(c)の後の、実施形態1による方法を反復するステップをさらに含む、実施形態39~43のうちのいずれか1つによる方法。
45)バルクが、一価または多価である、実施形態39~44のうちのいずれか1つによる方法。
生物学的トリプシン処理による前処理。
インフルエンザウイルス表面HAは、免疫学的に最も関与性の状態である融合前状態では、主に三量体として存在する。多様なストレス条件下で、HAは、融合後状態への不可逆的移行を受ける場合がある。融合後HAは、強力な中和免疫応答を誘発しない。
タンパク質沈殿、解析的消化、およびIDMS
生物学的トリプシン処理の後、消化された融合後HA1ペプチドを、無傷の融合前HA分子から分離する。タンパク質沈殿法を開発し、最適化した。タンパク質沈殿のために、1mMのHCl中で作製作製されたばかりの、10mMのNα-トシル-L-リシンクロロメチルケトンヒドロクロリド(TLCK)を、生物学的トリプシン処理を受けた試料へと、100μMの最終濃度まで添加し、室温で10分間にわたりインキュベートした。4倍容量の低温アセトンを、溶液へと添加し、-20℃で2時間にわたりインキュベートした。その後、混合物を、約21k RCFで遠心分離して、沈殿物をペレット化させた。上清を、注意深く除去した。次いで、沈殿物を、1mLの低温エタノール中で、3回にわたり洗浄した。沈殿物を撹乱しないように、注意を払った。最後に、沈殿物を、10分間にわたり通気乾燥させた。
アジュバントとのアッセイの適合性
アジュバントは、ワクチン中で、それらの有効性をブーストするように、広く使用されている。水中油エマルジョンアジュバントであるMF59は、インフルエンザワクチン中で使用され、免疫不全/障害集団における防御の顕著な改善と連関していた、ごく少数のアジュバントのうちの1つであった(参考文献101)。したがって、代替的効力アッセイが、アジュバントと適合性であると有利であろう。
ストレスを受けた多価ワクチン中のHAの定量。
アッセイの安定性を指し示す特色を確認するように、アッセイを使用して、低pH下、高pH下、および高温下のインフルエンザワクチンストレスについて調べた。高度に選択的であり、単一の試行時に、何千ものSRMトランジションを定量することが可能な、LC-SRMベースの定量の性格のために、各株について、固有のサロゲートペプチドを使用する限りにおいて、本アッセイは、多価ワクチン中の異なる株を同時に定量するときに、内在的利点を有する。したがって、このアッセイでは、A/Victoria/210/2009、A/Brisbane/59/2007、B/Brisbane/60/2008、およびB/Wisconsin/1/2010の各々を、30μg(SRID値に基づく)ずつ含む四価ワクチンを使用した。各々が前処理(生物学的トリプシン処理)を伴うかまたは伴わない、ストレス対照試料またはストレスを受けていない対照試料について、RP-HPLC、SRID、および本アッセイにより、並行して調べた。
低pHは、HAの、融合前から融合後のコンフォメーション移行を誘発する(参考文献9)。低pHストレス負荷は、0.5Mの酢酸ナトリウム(pH4.0)を、QIV試料(約120μg/mLのHA、最終pHを約4.1とする)へと添加することにより開始し、試料を、室温で1時間にわたりさらにインキュベートした。ストレス負荷は、1Mのトリス(pH8.5)を添加して、pHを約7.1へと中和することによりクエンチングした。「低pH陰性」対照試料も、酢酸ナトリウムの代わりに、H2Oを使用することを除き、同様に処理した。
同じ実験スキームを、高pHストレス(脱アミド化)条件下および熱ストレス(56℃)条件下で実行した。
混合型モノバルクの測定。
本発明のアッセイを使用して、B/Brisbaneによるモノバルク試料、A/Brisbaneによるモノバルク試料、およびA/Victoriaによるモノバルク試料について調べ、1:1:1の比で混合された、同じ株による混合型モノバルク試料と比較した。
トリプシン前処理は、混合型免疫沈降リングにより引き起こされる、SRIDによる、免疫学的に活性のHAについての過大評価を補正する
ジスルフィド連結されたHA1およびHA2断片からなる、HAの各単量体サブユニットは、ウイルスエンベロープ(または細胞膜)の外側に露出された2つのドメイン:もっぱらHA1残基から構成される球状「ヘッド」ドメイン、ならびにHA1およびHA2に由来する残基から構成される長型「ステム」ドメインと、HA2残基から構成される膜貫通ドメインおよび細胞質側ドメインとを有する(WileyおよびSkehel、1977年)。HAは一般に、中性のpHでは、「準安定的」な融合前コンフォメーションを維持する。低pHにより、エネルギー障壁が乗り越えられると、HAは、より安定的な融合後コンフォメーションへと、不可逆的にリフォールディングする(Ruigrok、Aitkenら、1988年;Bullough、Hughsonら、1994年;SkehelおよびWiley、2000年)。熱もまた、HAの再構成を誘発しうる(Ruigrok、Martinら、1986年;Wharton、Skehelら、1986年)。マウスにおいて、融合前コンフォメーションにあるHAによる免疫化は、インフルエンザに対する顕著な免疫を誘発するが、融合後コンフォメーションにあるHAによる免疫化は、結合性の中和抗体を誘発できない(Quan、Liら、2011年)。
マウスにおいて低減されたpHへと曝露されたHAの免疫原性
融合前コンフォメーションにあるHAおよび融合後コンフォメーションにあるHAにおける免疫原性について評価するため、マウスを、pH4.0の緩衝液中でインキュベートされた、0.1μgの卵により作製されたA/Texas/50/2012(H3N2)HAで、2回にわたり免疫化し、次いで、pH7.2へと戻す(融合後コンフォメーションにあると想定される)か、または一定のpH7.2で維持した(融合前コンフォメーションにあると想定される)。HIを実施して、A/Texas/50/2012(H3N2)ウイルスによるシチメンチョウ赤血球の血球凝集を遮断しうる、マウス免疫血清中に存在する抗体の力価を査定した。pH7.2で維持されたHAは、3×102のGMT HI力価を誘発したが、pH4.0へと一過性に曝露されたHAは、<10のGMT HI力価を誘発した(図8A)。Madin-Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞への、A/Texas/50/2012(H3N2)ウイルスの感染を遮断する、抗体の中和力価を定量するのに、マイクロ中和アッセイもまた使用したが、同様の結果が示された(図8B)。低pHによるストレスを受けたHAは、検出可能な中和応答を誘発しなかったが、中性のpHで維持されたHAは、抗体の顕著な中和力価を誘発した。したがって、融合前コンフォメーションにあるHAは、マウスにおいて、融合後コンフォメーションにあるHAより、顕著に免疫原性であり、かつての知見と符合した(Quan、Liら、2011年)。また、HA試料を、天然条件下で、トリプシンにより消化し、マウスを免疫化するのにも使用した。HIアッセイおよびマイクロ中和アッセイのいずれも、HAに対するHI応答および中和抗体応答が、トリプシン消化による影響を受けないことを示した(図8)。
同じA/Texas/50/2012(H3N2)HA試料を、非還元条件下および還元条件下の両方において、SDS-PAGEにより、さらに特徴付けた。pH7.2で維持されたHAについての、SDS-PAGEによるバンド強度と、一過性にpH4.0へと曝露されたHAについての、SDS-PAGEによるバンド強度とは同等であり(図9A)、本発明者らによるかつての知見(Wen、Hanら、2015年)と符合した。天然条件下におけるトリプシン処理の後で、低pHによりストレスを受けたHA(非還元試料による)およびHA1(還元試料による)についてのSDS-PAGEバンドが消滅したのに対し、pH7.2で維持されたHAについてのSDS-PAGEバンドは不変であった。同様に、低pH処理を伴う未消化HAに由来するRP-HPLCによるHA1ピークと、低pH処理を伴わない未消化HAに由来するRP-HPLCによるHA1ピークとは、ほぼ同一であった(図9B)。しかし、トリプシン消化の後では、低pHにより処理されたHAについてのHA1ピークだけが消滅した。A/Texas/50/2012(H3N2)HAに対するSRID基準抗血清によるELISAを、これらのHA試料について実施した。低pHによるストレスを受けていない未消化HA、または低pHによるストレスを受けた未消化HAは、ELISAフォーマットにおけるSRID抗血清により、同様に認識された(図8C)。トリプシン処理は、pH7.2で維持されたHAについてのELISAシグナルをわずかに減少させた(<15%の減少)が、低pHストレスを受けたHAについてのELISAシグナルは大幅に減少させた(>50%の減少)。これらの結果は、SDS-PAGE、RP-HPLC、およびELISAは、低pHストレスを受けたHAと、低pHストレスを受けていないHAとについて、同様の結果を示すが、トリプシン処理とカップリングさせると、これらのアッセイは、中性のpHで維持されたHAを、低pHによるストレスを受けたHAから識別することが可能であることを示唆したことから、免疫原性研究による結果と相関する結果がもたらされる(図9E)。
卵により作製されたA/Perth/16/2009(H3N2)HAについて、SRIDにより査定し、A/Texas/50/2102(H3N2)についての結果と同じ結果を得た:ストレスを受けていないHAは、陽性SRIDリングにより検出され、低pHストレスを受けたHAは、リングをもたらさなかった(図10A)。驚くべきことに、ストレスを受けていないHAを、低pHストレスを受けたHAでスパイクしたところ、SRIDリングは、強度を低減したが、低pH処理されたHAの添加量の増大と共に、用量反応的に拡大された(図10A)。リングサイズの定量は、低pHストレスを受けたHAの、ストレスを受けていないHAへの添加量を、0.5倍から2倍とすると、検出されるHA数量が、25%から70%へと増大することを確認した(図10B)。また、この試料セットを、トリプシン処理後におけるRP-HPLCによっても定量したところ、相対HA数量は、ストレスを受けていないHA単独と比較して、100%で維持された(図10B)。これらの結果は、ストレスを受けたHAと、ストレスを受けていないHAとを混合すると、SRIDは、いずれの形態のHAも検出し、免疫学的に活性のHAについてのその特異性を失うことを示した。
SRIDの機構をよりよく理解するため、本発明者らは、HAを標識化し、SRIDゲルへと拡散させるときに、これを追跡した。卵により作製されたA/Texas/50/2012(H3N2)HAを、低pHへと一過性に曝露するか、またはpH7.2で維持し、次いで、各HA2上に位置する、1つずつの遊離システインを介して、IRDye 800CWマレイミドとコンジュゲートさせた。遠赤外線蛍光走査を伴うSDS-PAGEは、HA2特異的標識化を確認し、ストレスを受けていないHA上と、ストレスを受けたHA上とで、同等な標識化効率を確認した(データは示さない)。IRDyeで標識化されたHAおよび標識化されていないHAについて、SRIDアッセイにより査定した。HA試料を、SRIDゲルのウェルにロードし、室温で16時間にわたり、ゲルへと拡散させた。ストレスを受けていないIRDye標識化HAおよび低pHストレスを受けたIRDye標識化HAは、ウェルから、ゲル内の同様の距離へと拡散した(図12A)。濾紙の代わりに、ニトロセルロース膜を使用して、遊離抗原および遊離抗体を払拭した。低pHストレスを受けたHAについての膜上の蛍光シグナルは、ストレスを受けていないHAについての蛍光シグナルより強かった。非標識化HAについてのブロッティング膜への、抗H3抗体によるウェスタンブロット法は、ストレスを受けていないHAより多くの、低pHストレスを受けたHAが、ブロッティング膜へと写し取られていることを確認した。SRIDゲルをブロッティングした後における蛍光シグナルは、ストレスを受けていないHA試料についての明瞭な免疫沈降リングと、低pHストレスを受けたHAについての弱い塗抹状のシグナルとを示した。同じSRIDゲルについてのクーマシーブルー染色は、ストレスを受けていないHAについての、予測されたSRIDリングと、低pHストレスを受けたHAについてのリングの非存在とを確認した。これらの結果は、低pHストレスを受けたHAについての陰性SRIDシグナルが、SRIDアッセイ時のブロッティングを介するその除去により引き起こされることを示唆した。標識化HAおよび非標識化HAについての、SRIDゲルのクーマシーブルー染色が、同一なSRIDリングプロファイルを示したことから、HAの標識化は、SRIDによるHAの定量に対して、検出可能な影響を及ぼさないことが確認される。
HAの完全性は、ワクチンの作製時および保管時において、生物学的生成物に一般に影響を及ぼす、多数のストレス条件により損なわれうる。加えて、HAは、軽度の低pHで、再構成(ウイルスの細胞への侵入時において、その膜融合機能を果たす)へとプライミングされるため、インフルエンザワクチン中のHAは特に、低pH曝露に対して感受性である。全幅のストレスにかけたHAの免疫原性は、完全には探索されていないが、本研究(図8)および他の研究(Quan、Liら、2011年)では、マウスにおいて、融合前状態にあるHAは、低pHにより、融合後状態への再構成を誘発されるHAより強力に、中和抗体を誘発することが示されている。したがって、HAベースのワクチン効力アッセイは、HAコンフォメーションに対して感受性であるべきである。
インフルエンザの基準試薬
A/California/07/2009(H1N1)、A/Texas/50/2012(H3N2)、A/Perth/16/2009(H3N2)、B/Massachusetts/02/2012、およびB/Brisbane/60/2008に対する、ヒツジポリクローナル基準抗血清、および較正基準抗原は、米国食品医薬品局の、Center for Biologics Evaluation and Research(FDA CBER、Silver Spring、MD)およびNational Institute for Biological Standards and Control(NIBSC、London、UK)により提供された。
A/California/07/2009(H1N1)、A/Texas/50/2012(H3N2)、A/Perth/16/2009(H3N2)、B/Massachusetts/02/2012、およびB/Brisbane/60/2008のモノバルク(サブユニットワクチン抗原の非ブレンドロット)は、Novartis Vaccinesにより作製された。卵により作製されたモノバルクは、パイロットバッチまたは操作バッチからの、Agrippal(登録商標)サブユニットインフルエンザワクチン工程により、孵化させた鶏卵から作製した。
インフルエンザモノバルクは、pH4.0の50mMクエン酸により、室温で30分間にわたり処理した。pH8.5、10%(容量/容量)の1Mトリスを添加して、pHを、7.2へと中和させた。試料は、解析するまで、4℃で保管した。
試料を、PBS中、トリプシン(HA 100μg当たり50U;Sigma、St.Louis、MO)と共に、37℃で、120分間にわたりインキュベートした。トリプシンによる消化は、0.1mMのN-α-トシル-L-リシニル-クロロメチルケトン(TLCK;Sigma)を添加することにより停止させた。試料は、解析するまで、4℃で保管した。
SDS-PAGE、RP-HPLC、およびSRIDについては、(Wen、Hanら、2015年)において記載されている。直接的ELISAのために、プレートを、PBS中に1μg/mlのA/Texas/50/2012(H3N2)HAにより、室温で、一晩にわたりコーティングし、PBS中に0.05%のTween-20(PBST)で、4回にわたり洗浄し、PBS中に1%のBSA(PBSB)で、60分間にわたりブロッキングした。次いで、PBSB中のヒツジ血清の希釈系列を、プレート上で、90分間にわたりインキュベートした。プレートを、PBSTで、4回にわたり洗浄し、捕捉されたIgGを、西洋ワサビペルオキシダーゼコンジュゲートヤギ抗ヒツジIgG(Invitrogen)で、60分間にわたり検出した後、PBSTで、4回にわたり洗浄し、テトラメチルベンジジン(berzidine)基質を伴う、30分間にわたるインキュベーションを行った。プレートは、Infinite M200 NanoQuant(Tecan)により読み取った。
0および21日目において、8~10週齢の雌BALB/cマウス(Charles River Labs、Wilmington、MA、USA)を、後側四頭筋における、0.1μgのHAを伴う、50μlの両側筋内注射により免疫化した(1群当たりマウス10匹)。血清試料は、20日目における眼窩後採血と、42日目における、安楽死させた動物からの全採血とにより得た。全ての研究は、Novartis Institutes for Biomedical Research Animal Care and Use Committeeにより承認された。
血清試料を、HIおよびインフルエンザマイクロ中和アッセイにより、中和抗体について調べた。
PBS中のHAを、水中で再構成された、IRDye 800CWマレイミドまたはIRDye680CT(LI-COR)と共に、室温で、2時間にわたりインキュベートした。遊離IRDyeは、販売元により提供されているプロトコールに従い、Zeba脱塩スピンカラム(Pierce)により除去した。IRDyeは、Odyssey CLx Imager(Licor)により検出した。
ストレス条件のパネルへと曝露されたインフルエンザ抗原試料を使用する、RP-HPLCおよびSRIDによる効力アッセイの結果と、免疫原性研究との相関
本発明のインフルエンザワクチン効力アッセイは、多様なストレス条件へと曝露された、多様なA型ウイルスの亜型およびB型ウイルスの亜型に由来する抗原を使用する、SRIDおよび免疫原性研究(ヘマグルチニン阻害(HI)アッセイおよびマイクロ中和(MN)力価)との優れた相関を有する結果をもたらしうる。例えば、実施例4および6、ならびに図3~5および8~9を参照されたい。
Claims (17)
- 試料中の免疫原性インフルエンザHAを定量するための方法であって、
a)前記試料を、生物学的タンパク質分解に供するステップであって、不活性HAが消化され、前記免疫原性HAが消化されないままであり、前記生物学的タンパク質分解が、プロテアーゼによるタンパク質分解を含み、さらに、前記プロテアーゼが、セリンプロテアーゼ、トレオニンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、アスパラギン酸プロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼ、またはメタロプロテアーゼである、ステップと;
b)(a)からの前記試料中の免疫原性HAの量を、SRIDアッセイにより定量するステップと
を含む、方法。 - ステップ(b)が抗血清の使用を伴って実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記抗血清がポリクローナル抗血清および/またはモノクローナル抗体抗血清である、請求項2に記載の方法。
- 前記ポリクローナル抗血清がヒツジ抗血清である、請求項3に記載の方法。
- 前記セリンプロテアーゼがトリプシンである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記セリンプロテアーゼが、トリプシン様プロテアーゼ、キモトリプシン様プロテアーゼ、エラスターゼ様プロテアーゼ、またはスブチリシン様プロテアーゼである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プロテアーゼが前記試料に直接添加される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、融合前HAおよび融合後HAを含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、全ビリオンインフルエンザワクチン、スプリットインフルエンザワクチン、サブユニットインフルエンザワクチン、および組換えインフルエンザワクチンからなる群から選択される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、1つ、2つ、3つ、4つ、またはこれを超えるインフルエンザ株に由来するHAを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記試料が、インフルエンザワクチンバルク調製物、またはインフルエンザワクチンから採取された、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記バルクまたは前記ワクチンが多価である、請求項11に記載の方法。
- 前記試料がアジュバントを含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アジュバントが水中油エマルジョンアジュバントである、請求項13に記載の方法。
- a)前記試料中のHAの少なくとも60%が免疫原性形態にある;
b)前記試料中のHAの20%未満が不活性形態にある;および/または
c)前記試料中の免疫原性HA:不活性HAの比は少なくとも4:1である、
請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。 - インフルエンザワクチンを製造するための請求項1~15のいずれかに記載の方法であって、
a)インフルエンザHAを含むバルク調製物に由来する試料を提供するステップと;
b)免疫原性HAの量を、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法に従い定量するステップと;
c)単位剤形を、前記バルク調製物から、前記試料中の免疫原性HAの量に従いパッケージングするステップと
を含む、方法。 - インフルエンザワクチンを調製するための方法であって、
a)請求項1~15のいずれか一項に記載の方法により、バルクワクチン中のHAの量を定量するステップと;
b)ワクチンを前記バルクから調製するステップと
を含む、方法。
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