JP7370110B2 - 多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法並びに用途 - Google Patents

多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法並びに用途 Download PDF

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Description

本発明は、バイオ医薬の技術分野に関し、特に多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法並びに用途に関する。
多発性硬化症(multiple sclerosis、MS)は中枢神経系の脱髄を特徴とする自己免疫性炎症性神経変性疾患である。臨床症状には、感覚喪失、筋力低下、言語障害、めまい、運動障害、さらには麻痺が含まれ、症状は、脳や脊髄の病変の位置によって異なり、現在、MSの効果的な治療法はまだない。疾患修飾治療薬物(diseasemodifying therapies、DMTs)はMSの治療に臨床的に一般的に使用され、現在のDMTs薬物については、一次薬には、インターフェロン(IFN‐β1b、IFN‐β1a)、酢酸グラチラマー(GA)が含まれ、二次薬には、フマル酸塩、フィンゴリモド、テリフルノミド、ミトキサントロン、ナタリズマブ、アレムツズマブなどが含まれるが、これらの治療方法は疾患の再発率を低下させ、疾患を遅らせるだけであり、さらに、これらの薬は多発性硬化症の重症患者には効果がないことが多く、重大な副作用を引き起こす可能性がある。
MSは、中枢神経系の炎症性脱髄病変を特徴とする自己免疫疾患であり、ミエリン特異的免疫寛容を誘導する抗原特異的ワクチンは、MSの安全で効果的な治療法であることが期待されている。自己免疫疾患とは、自己抗原に対する体の免疫応答によって引き起こされ、自己の組織に損傷を与える病気を指す。自己免疫疾患の予防研究では、自己抗原を使ってワクチンを開発することが注目されている。ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(myelin oligodendrocyte glycoprotein、MOG)はMSを誘発する主要な自己抗原の1つであり、その細胞外領域には、3つの脳炎誘発性抗原エピトープがあり、そのうちに、MOG35‐55(35MEVGWYRSPFSRVVHLYRNGK55)は重要な抗原性エピトープであるMOGの21アミノ酸からなるポリペプチドであり、C57BL/6マウスの典型的な慢性非寛解型実験的自己免疫性脳脊髄炎(experimental autoimmune encephalomyelitis、EAE)症状を誘発し、MOG35‐55抗原ペプチドによって誘導されるC57BL/6マウスEAEモデルは、現在一般的に使用されている古典的なMS動物モデルである。自己抗原は、自己免疫疾患において両刃の役割を果たし、一方で、自己抗原は、病気の発生を仲介し、病気の発生と発症に重要な役割を果たす誘因であり、適切な免疫経路、用量およびサイクルなどの適切な免疫戦略を採用し、自己抗原を免疫して、自己抗原に対する免疫応答を標的化された方法で調節して、体内の免疫寛容または良性の調節性的免疫応答をさらに誘導すると、自己免疫疾患の予防に役割を果たすことができる。
これを鑑み、既存のDMTs薬物を置き換えることができるMOG35‐55抗原ペプチドを研究する必要があり、免疫モードを変更し、標的免疫調節を誘導することにより、自己抗原に対する免疫寛容を発達させることができる薬物成分を抗多発性硬化症に使用することができる。
本発明の目的は、多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法並びに用途を提供することであり、この組み換えタンパク質は、HSP65タンパク質および抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55で構成され、多発性硬化症を予防することができる。
本発明のもう1つの目的は、上記多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法を提供することであり、この調製方法は高い信頼性を有する。
本発明のもう1つの目的は、上記多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の用途を提供することであり、このタンパク質は、多発性硬化症ワクチンおよび/または多発性硬化症薬物の調製に使用され、より良い効果を達成することができる。
本発明のさらにもう1つの目的は、上記多発性硬化症ワクチンまたは多発性硬化症薬物の投与方法を提供することであり、点鼻薬として投与され、この方法は安全で効果的である。
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的解決策を採用する。
多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質は、HSP65タンパク質および抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含む。
さらに、この組み換えタンパク質は、1つのHSP65タンパク質および6セグメント縦列反復の抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含み、すなわち、前記組み換えタンパク質はHSP65および6MOG35‐55を含む。
さらに、前記HSP65タンパク質と6セグメント抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間は可撓性リンカーによって接続される。
さらに、前記HSP65タンパク質と6セグメント縦列反復の抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間はAla‐Ser‐Ala可撓性リンカーによって接続される。
さらに、前記組み換えタンパク質の配列は配列番号1である。
多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法は、上記の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を調製するために使用され、この方法は、
(1)組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を構築し、この組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得するステップと、
(2)LB培地でエンジニアリング菌株を培養し、細菌が対数増殖期に達したら、最終濃度が5mmol/Lになるように培地に減菌のラクトース溶液0.5mol/Lを加え、継続的に7時間培養した後細菌を収集するステップと、
(3)収集された細菌を使用して融合タンパク質を分離し、かつ融合タンパク質を精製することにより、前記多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を得るステップと、を含む。
さらに、前記ステップ(1)は、
6MOG35‐55のコドンをpET‐28a(+)に挿入して、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55を取得することと、
プラスミドpET28a‐6MOG35‐55テンプレートに対してPCRを行い、増幅により6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントを取得することと、
pET28a‐His‐HSP65‐6P277ベクターをNheI、HindIIIで二重酵素消化して、線形化されたクローニングベクターを取得することと、
6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントと線形化されたクローニングベクターを組み換えて、組み換えプラスミドを取得し、組み換えプラスミドをコンピテントセルに形質転換し、陽性クローニングをPCRでスクリーニングし、スクリーニングから得られた陽性クローニングを検証し、最終的にこの組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得することと、を含む。
さらに、前記ステップ(3)において、
収集された細菌を氷上で溶解および超音波破砕し、それぞれ上澄み液および沈殿物を分析し、融合タンパク質が封入体であると確定し、
尿素を含む封入体溶解液で封入体を処理し、上澄み液を収集し、Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製して、組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55を取得する。
上記の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質は多発性硬化症ワクチンおよび/または多発性硬化症薬物の調製用途に使用される。
さらに、前記多発性硬化症ワクチンまたは多発性硬化症薬物は点鼻薬として投与される。
本発明の実施例は以下の有益な効果を有する。
この組み換えタンパク質は、HSP65タンパク質および抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含む。EAEマウスモデルは、結核菌HSP65およびヒトHSP60の免疫反応性を十分に反映することができる。ここで、HSP65は分子シャペロンとして機能し、分子ベクターとしてヘルパーT細胞エピトープとして機能し、抗原提示細胞のMHCII分子によって認識され、それによって体内のCD4+細胞の分化と増殖を刺激。熱ショックタンパク質は、自然免疫を活性化し、DCを刺激してMHC(クラスI及びII)および共刺激分子のレベルをアップレギュレートする免疫危険信号としてのHSPなどの補助効果もある。さらに、マクロファージ、DC、NK細胞の表面にHSP受容体があり、HSPはAPCの受容体に結合し、MHC-I経路を介してAPCの表面に抗原ペプチドを提示し、特異的な免疫応答を誘導し、免疫応答細胞を介した免疫応答において免疫調節機能を果たす。
MOG35‐55の免疫原性を向上させるために、本発明において、MOG35‐55を連続して6回繰り返し、アミノ酸フラグメントの免疫効果を完全に発揮することができる。HSP65と6MOG35‐55間に可撓性リンカーAla‐Ser‐Alaを追加してHSP65が正しく折りたたまれるように確保する。
pET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55組み換えタンパク質ベクタープラスミドの構造概略図である。 pET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55陽性プラスミドPCR産物の1%アガロースゲル電気泳動画像である。 組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55の標的タンパク質コード遺伝子の配列図である。 12%SDS‐PAGE電気泳動による異なる濃度のラクトース誘導後の標的タンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55の発現レベルを示す図である。 12%SDS‐PAGE電気泳動による異なる誘導時点での標的タンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55の発現レベルを示す図である。 12%SDS‐PAGE電気泳動によるロードタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55プラスミドの大腸菌タンパク質の発現分析図、およびタンパク質のニッケルカラム精製後のウェスタンブロット同定図である。 免疫化フローチャートである。 マウスのEAE発生率の変化を示す図である。 マウスのEAE臨床スコアの変化を示す図である。 EAEマウスのHE、LFB染色結果を示す図である。 EAEマウスの炎症、脱髄スコアを示す図である。 EAEマウスの炎症性サイトカインIFN‐γとIL‐17Aの分泌レベルを示す図である。
研究によると、熱ショックタンパク質65(heat shock protein 65、HSP65)も自己免疫性疾患EAEの自己抗原の1つである。熱ショックタンパク質HSP60/65ファミリーは高度に保存され、結核菌HSP65(MT‐HSP65)はヒトHSP60と約50%の相同性を共有し、マウスHSP60分子とヒトHSP60分子はアミノ酸レベルで97%の相同性を共有しているため、本発明は、多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を提供し、この組み換えタンパク質は、HSP65タンパク質および抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含む。EAEマウスモデルは、MT‐HSP65とヒトHSP60の免疫反応性を十分に反映することができる。
HSP65は、分子シャペロンとして機能し、T細胞エピトープを補助する分子ベクターとしても機能し、抗原提示細胞のMHCII分子によって認識され、それによって体内のCD4+細胞の分化と増殖を刺激する。熱ショックタンパク質は、自然免疫を活性化し、DCを刺激してMHC(クラスI及びII)および共刺激分子のレベルをアップレギュレートする免疫危険信号としてのHSPなどの補助効果もある。さらに、マクロファージ、DC、NK細胞の表面にHSP受容体があり、HSPはAPCの受容体に結合し、MHC-I経路を介してAPCの表面に抗原ペプチドを提示し、特異的な免疫応答を誘導し、免疫応答細胞を介した免疫応答において免疫調節機能を果たす。
さらに、この組み換えタンパク質は、1つのHSP65タンパク質および6セグメント縦列反復の抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含み、すなわち、前記組み換えタンパク質はHSP65および6MOG35‐55を含む。MOG35‐55の免疫原性を向上させるために、本発明において、MOG35‐55を連続して6回繰り返し、アミノ酸フラグメントの免疫効果を完全に発揮することができる。
さらに、前記HSP65タンパク質および6セグメント縦列反復の抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間は可撓性リンカーによって接続される。具体的に、隣接のMOG35‐55間は2つのセリン(Ser‐Ser)を介在して接続される。さらにHSP65のカルボキシル末端と融合し、それらの間に可撓性リンカーAla‐Ser‐Alaを追加してHSP65が正しく折りたたまれるように確保する。
さらに、前記組み換えタンパク質配列は配列番号1である。
これに対応して、本発明は多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法をさらに提供し、この方法は上記の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製に使用され、この方法は、
(1)組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を構築し、この組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得するステップと、
(2)LB培地でエンジニアリング菌株を培養し、細菌が対数増殖期に達したら、最終濃度が5mmol/Lになるように培地に減菌のラクトース溶液0.5mol/Lを加え、継続的に7時間培養した後細菌を収集するステップと、
(3)収集された細菌を使用して融合タンパク質を分離し、かつ融合タンパク質を精製することにより、前記多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を得るステップと、を含む。
上記方法において、5mmol/Lのラクトース濃度で誘導し、誘導した後継続的に7時間培養して、良好な増殖効果および標的タンパク質の大量発現を達成することができる。
さらに、前記ステップ(1)は、
6MOG35‐55のコドンをpET‐28a(+)に挿入して、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55を取得することと、
プラスミドpET28a‐6MOG35‐55テンプレートに対してPCRを行い、増幅により6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントを取得することと、
pET28a‐His‐HSP65‐6P277ベクターをNheI、HindIIIで二重酵素消化して、線形化されたクローニングベクターを取得することと、
6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントと線形化されたクローニングベクターを組み換えて、組み換えプラスミドを取得し、組み換えプラスミドをコンピテントセルに形質転換し、陽性クローニングをPCRでスクリーニングし、スクリーニングから得られた陽性クローニングを検証し、最終的にこの組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得することと、を含む。
上記の組み換えプラスミドを用いたエンジニアリング菌株の調製方法によれば、組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を有するエンジニアリング菌株を正確に取得することができ、操作の難しさを軽減する。
さらに、前記ステップ(3)において、
収集された細菌を氷上で溶解および超音波破砕し、それぞれ上澄み液および沈殿物を分析し、融合タンパク質が封入体であると確定し、
尿素を含む封入体溶解液で封入体を処理し、上澄み液を収集し、Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製して、組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55を取得する。
上記の溶解方法と精製方法によれば、タンパク質のコンフォメーションを確保しながらより高純度の組み換えタンパク質を取得することができる。
上記の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質は、多発性硬化症ワクチンおよび/または多発性硬化症薬物の調製用途に使用される。
多数の研究により、MOGおよび関連する抗原ペプチドの皮下免疫がマウスのEAE症状の悪化を誘発する可能性があることが実証されている。さらに、前記多発性硬化症ワクチンまたは多発性硬化症薬物は点鼻薬として投与される。
自己抗原の粘膜投与による免疫寛容の誘導は、自己免疫疾患を予防する効果的な方法である。鼻粘膜は粘膜免疫系の重要な部分であり、鼻腔は血管が豊富であり、粘膜免疫と全身免疫の両方が鼻腔接種によって生成される可能性があるため、鼻腔はタンパク質分解性が少ない酵素、同じ少量の抗原をより効果的に送達して粘膜免疫系を刺激することができ、ワクチン接種の操作は簡単で、注射器などの特別な器具を必要とせず、多くの人に簡単に受け入れられ、交差感染を回避でき、さらに、鼻腔内注入免疫は、免疫原の量を大幅に減らすことができ、安全で効果的な免疫方法である。この研究では、EAE/MSの効果的な予防の目的を達成するために、特定の免疫寛容反応が鼻粘膜免疫によって誘発された。
以下、図1~図12を参照して、本発明の実施例の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法を説明する。
一、材料:
1.菌株、プラスミドと動物
宿主株Escherichia coli BL21(DE3)は遺伝子工学でよく使用されている菌株であり、プラスミドpET28aは遺伝子工学でよく使用されているクローニングベクターであり、Tiangen Biochemical Technology(Beijing)Co.、Ltdから購入した。C57BL/6マウスは、6~8週齢、雌性、体重16~20g、広東省医学実験動物セーターから購入した。
マウスEAE/MS疾患モデルの調製で使用されたMOG35‐55ポリペプチド(MEVGWYRSPFSRWHLYRNGK)は、Gill Biochemical(Shanghai)Co.、Ltd.によって合成され、合成純度が99.39%を超える。
2.酵素と主要試薬
分子クローニングツール酵素は、TaKaRaから購入し、PCR精製試薬キットはPromega会社から購入し、百日咳毒素(pertussis toxin、PTX)は米国Enzo会社から購入し、完全フロイントアジュバント(complete Freund’s adjuvant、CFA)はSigmaから購入した。
3.プラスミドベクター
6MOG35‐55の合成では、上海Jierui Bioengineering Co.、Ltd.によって6MOG35‐55遺伝子配列コドンを大腸菌の優性コドンに従って最適化し、合成してpET‐28a(+)のクローニングベクターに逆挿入して、pET28a‐6MOG35‐55を得る。pET28a‐HSP65‐6p277は、中国薬科大学のマイクロ遺伝子実験室から寄贈された。
二、組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55および対応の組み換えエンジニアリング菌株の構築
組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55は必要に応じて適切な制限酵素切断部位を選択して構築され、具体的な構築プロセスは図1に示される。
まず、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55の取得:上海Jierui Bioengineering Co.、Ltd.によって6MOG35‐55遺伝子配列の両側に制限酵素切断部位NheI、HindIIIをそれぞれ設計し、コドンを大腸菌の優性コドンに従って最適化し、合成してpET‐28a(+)のクローニングベクターに逆挿入し、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55を取得する。
Sangonのプラスミド抽出試薬キットを使用してpET28a‐His‐HSP65‐6P277プラスミドを抽出し、プラスミドがNheI、HindIIIで二重酵素消化され、ゲルを切断してプラスミド大きなフラグメント(線形化されたクローニングベクター)を回収し、アガロースゲルの電気泳動によって検証を行う。
小さなフラグメントを挿入して6MOG35‐55PCRを増幅する:プライマー5’端に線形化されたクローニングベクター末端と相同の配列を導入し、フラグメントが挿入されたPCR産物の両端にそれぞれ線形化されたクローニングベクターの両端と完全に一致する配列(15‐20bp)がある。ShanghaiSangonBioengineering Co.、Ltdによってプライマーを合成し、2つのプライマーオリゴヌクレオチド配列は以下のとおりである(NheIおよびHindIII制限酵素切断部位を黒太字で示す):
P1を上流プライマー、P2を下流プライマー、pET28a‐6MOG35‐55プラスミドをテンプレートとしてPCRを行い、標的遺伝子小フラグメントコード配列6MOG35‐55を取得した。取得した大、小フラグメントを接続して組み換え、転換した後、PCR検出によって陽性クローニングを検証する。PCRスクリーニング陽性クローニングの上、下流プライマーはそれぞれ、上流プライマーV1:CAGAATGCGGCGTCCAT、下流プライマーV2:CCTTTCGGGCTTTGTTAGCAGである。
コロニーPCR検証が正確な陽性クローニング菌液を一晩培養し、プラスミドを抽出して二重酵素消化で検証した。正確な陽性クローニングをShanghai Sangon Bioengineering Co.、Ltd.に送り配列を測定した。配列測定結果が図3に示され、比較した後配列が完全に正確であり、組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を含む大腸菌BL21発現菌(組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株)を成功に構築した。
制限酵素切断部位に挿入上下流の約100bpに適切な同定プライマーV1、V2を設計し、図2Aに示すように、陽性モノクローニング1、2のPCR産物は実際のサイズ605bpと一致し、次の制限酵素切断の同定に使用できる。図2Bに示すように、pET28a‐His‐Hsp65‐6MOG35‐55プラスミドのサイズは7322bpであり、HindIII単一制限酵素で切断された後6000~8000kb間に単一バンドがあり、実際のサイズと一致し、NheI、HindIIIで二重酵素消化された後、418bpのフラグメントが切断され、500bpでこのバンドがかすかに見え、二重酵素消化後の線形プラスミドはシングルカットのプラスミドよりもはるかに前の位置にあり、これは、標的遺伝子がベクターに接続されたことを意味する。その中で、図2Aのレーン1‐2は陽性クローニングプラスミドPCR産物であり、図2Bのレーン1はpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55完全プラスミドであり、レーン2はpET28a‐His‐Hsp65‐6MOG35‐55プラスミドHind III単一制限酵素切断産物であり、レーン3はpET28a‐His‐Hsp65‐6MOG35‐55プラスミドNhe IとHind III二重酵素消化産物である。
三、標的タンパク質の最適なラクトース誘導濃度を決定
組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を新鮮なLB培地(50μg/mL Kanを含む)に接種し、37℃で一定温度で振動して培養した。細菌が対数増殖期に成長したとき(約3~4時間後、OD600nmが約0.6)、それぞれ減菌の0.5mol/Lのラクトース溶液を加え、各ラクトースの最終濃度がそれぞれ1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/Lであり、6時間誘導した後1mlをサンプリングして細菌を遠心収集し、12%SDS‐PAGEタンパク質電気泳動で最適なラクトース誘導濃度を決定する。BandScan5.0画像分析ソフトウェアにより電気泳動画像を分析し、図4のレーン1‐5はそれぞれ1mM、3mM、5mM、7mM、9mMラクトースで誘導した後の標的タンパク質の発現レベルである。図4に示すように、最終濃度5mMラクトース(レーン3、75.9%)と9mMラクトース(レーン5、76.3%)の誘導量に有意差がなかったため、5mMラクトース最終濃度をラクトースの最適誘導濃度として決定する。
四、標的タンパク質の最適誘導時間を決定する
ステップ3のエンジニアリング菌株増殖が対数増殖期に入ったら減菌の0.5mol/Lラクトース溶液を最終濃度が5mmol/Lになるまで加え、37℃で誘導および培養し、ラクトース誘導前と誘導後の1、2、3、4、5、6、7、8時間でそれぞれ1mLサンプリングし、12%SDS‐PAGE電気泳動分析を行う。図5のレーン1はラクトース誘導なしでpET28aプラスミドでトランスフェクトされた大腸菌BL21発現の総タンパク質であり、レーン2はラクトース誘導なしでHis‐HSP65‐6MOG35‐55プラスミドでトランスフェクトされた大腸菌BL21の総タンパク質であり、レーン3‐10はHis‐HSP65‐6MOG35‐55でトランスフェクトされた大腸菌BL21がラクトースで誘導された後の1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間、7時間、8時間の総タンパク質発現レベルである。図5に示すように、最初の7時間の培養時間の増加に伴い、組み換えタンパク質の発現量は増加し、その後、発現量が有意に増加しない。したがって、インデューサーを加えた後継続的に7時間(レーン9)培養し細菌を収集しタンパク質を抽出する。
五、組み換えエンジニアリング菌株の発酵培養、および融合タンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55の分離精製と再生
菌株活性化と移入後、対数増殖期に減菌の0.5mol/Lラクトース溶液を最終濃度が5mm/Lになるまで加えて誘導し、継続的に7時間培養した後、4℃、6000rpmで20分遠心分離し、細菌を収集し、1L培養物あたり湿った細菌の重量が約12gであり、細菌を‐80℃で凍結した。
上記の湿った細菌を1g湿った細菌あたり20mlの細菌溶解緩衝液(20mmol/L Tris‐Hcl緩衝液、5mmol/L EDTA、pH8.0)に懸濁し均一に混合した後Triton X‐100を最終濃度が0.5%になるまで加え、氷上超音波(出力900W×60%、超音波3s、間隔3s)で20min破砕し、超音波溶解液を4℃、12000 rpmで20min遠心分離し、それぞれ上澄み液と沈殿物を取って、12% SDS‐PAGEタンパク質電気泳動分析を行い、融合タンパク質の発現形態を決定する。図6Aに示すように、標的タンパク質は主に沈殿物(レーン4)にあり、つまり封入体の形で発現された。
次に封入体を洗浄し、尿素で変性処理した。封入体の湿重量1gあたり20ml洗浄液I(20mmol/L Tris‐HCl緩衝液、pH8.0)、洗浄液II(20mmol/L Tris‐HCl緩衝液に溶解した2mol/Lの尿素)、および洗浄液III(20mmol/L Tris‐HCl緩衝液に溶解した1% Triton X‐100)で洗浄し、また封入体湿重要1gあたり40ml封入体溶解液(8mol/L尿素、20mmol/L Tris‐HCl緩衝液、500mmol/LNacl、5mmol/Lイミダゾール、pH8.0)を加え、4℃で6時間以上攪拌し、沈殿物が変性し溶解した。尿素変性処理の後、標的タンパク質のほとんどが上澄み液に溶解した(図6Aのレーン6)。12000rpmで20min遠心分離し、上澄み液を収集し、Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製した。
Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製:ddHOを使用して十分に洗浄し、20%のエタノールとマトリックス中の空気を洗浄し、5倍のカラム容量の50mM NiSOで充電し、5倍カラム容量のddHOで洗浄した後、5~10倍のカラム容量のBinding Buffer(8M尿素、20mM Tris‐HCl、0.5M NaCl、pH8.0)でバランスを取り、標的タンパク質の上澄み液を0.45μmメンブレンで濾過した後、Ni‐NTAを加え、5倍カラム容量の平衡液(Binding Buffer)、10mmイミダゾール溶液で順次不純物タンパク質を除去した後、100mMイミダゾールで標的タンパク質を溶出し、必要な標的タンパク質溶液を取得した。上記収集された高純度標的タンパク質を含むタンパク質溶液をさらに希釈および再生し、4℃条件下で蒸留水で透析し塩を除去した。塩を除去した後のタンパク質溶液を‐20℃で一晩予備凍結した後、凍結乾燥機に入れて粉末に凍結し乾燥する。組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55をニッケルカラムで精製した後、ウェスタンブロットで標的タンパク質を同定し、図6Bに示される。
そのうちに、図6Aは標的タンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55発現形式の決定であり、レーン1はタンパク質ベクタープラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を含む大腸菌BL21のラクトース誘導前の総タンパク質であり、レーン2はタンパク質ベクタープラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を含む大腸菌BL21のラクトース誘導後の総タンパク質であり、レーン3はpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55で転換された大腸菌BL21溶解液の上澄み液であり、レーン4はpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55で転換された大腸菌BL21溶解液の沈殿物であり、レーン5は尿素変性後の沈殿物であり、レーン6は尿素変性後の沈殿物の上澄み液である。図6Bは組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55のWesternblot分析であり、レーン1はプラスミドpET28aを含む大腸菌BL21(DE3)の総タンパク質であり、レーン2はNi‐NATカラムで精製した後の組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55であり、レーン3は再生後のHis‐HSP65‐6MOG35‐55タンパク質の凍結乾燥粉末である。
六、以上取得した組み換えタンパク質HSP65‐6MOG35‐55の薬力学研究
6~8週齢、体重16~20gの雌性C57BL/6マウスを選択し、ランダムにA、B、C、Dの4組に分け、各組に10匹を入れ、A、B組はそれぞれ低用量、高用量融合タンパク質ワクチンHSP65‐6MOG35‐55投与組であり、C組はHSP65対照組であり、HSP65は対照組として投与量および方法がA組と同様であり、D組はPBS対照組であり、PBSは対照組として投与量および方法がA組と同様である。粘膜投与し、免疫化は1日おきに1回、合計5回実施し、具体的な免疫時間は図7に示される。A組の低用量組(100μg)では、組み換えタンパク質を減菌PBSで5mg/ml濃度に調製し、鼻腔から滴下投与し、20μl/匹、両側鼻孔に各10μl、合計100μgタンパク質を投与し、B組高用量組(200μg)では、組み換えタンパク質を減菌PBSで10mg/ml濃度に調製し、投与ステップは上記と同様であり、C組はHSP65対照組であり、投与量がA組と同じであり、D組はPBS溶液20μlのみを滴下し、各鼻孔に10μl投与した。
投与後、マウスのMS/EAEモデルを構築:
MOG35‐55ポリペプチド(MEVGWYRSPFSRWHLYRNGK)を含むPBS溶液(3mg/ml)と同量のCFAを三方弁を介して十分に混合し乳化して、エマルジョンを調製した。脇の下と鼠径部の4点で皮下注射し、各マウスに200μlの乳化生成物を注射し(MOG35‐55含有量が300μg/匹)、EAE/MS動物モデルを構築した。モデリングの日は0日目(d0)として記録した。免疫の日(0時間)と2日目(48時間)に、各組のマウスに百日咳毒素(PTX)の腹腔内注射を行った(200ng/匹)。百日咳毒素を使用してMOG35‐55の免疫原性を高め、疾患モデルを作成した。
免疫後の異なる組のマウスの薬力学結果が以下のとおりである:HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス発生率を低下させ、図8に示すように、PBS対照組の発生率が速く、2週目‐7週目で発生率がゆっくりと上昇し、典型的な慢性進行性EAEの臨床症状と一致する。PBS対照組と比較すると、各投与組の発生時間が遅く、発生上昇傾向が中程度であった。HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組はweek5で発症し、week9の発生率は10%(1匹)であった。HSP65‐6MOG35‐55(200μg)組は7週目で発症し、発生率は20%(2匹)であった。HSP65組は4週目で発症し、9週目の発生率は44.4%(4匹)であった。実験結果から分かるように、PBS組と比較して、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチン、HSP65組はいずれもマウスEAEの発生を顕著に遅らせ、発生率を低下させる可能性があるが、HSP65‐6MOG35‐55組の効果がHSP65組よりも優れ、かつ低用量100μg組の効果が最も良い。
HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス臨床スコアを低下させ、図9に示すように、PBS対照組は14日目で臨床症状が発生し、ゆっくりと上昇傾向を示し、慢性進行性MSの臨床表現と一致し、最も高い臨床スコアは2.33±0.21であった。HSP65組は21日目で臨床症状が発生し、最も高い臨床スコアは1.58±0.15であり、PBS対照組と有意差がなかった。HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組は20日目で臨床症状が発生し、最も高い臨床スコアが0.33±0.21であり、PBS対照組と有意差があり(P<0.001)、HSP65組と非常に有意差があった(P<0.01)。その中で、図9中、***P<0.001はPBS組との比較を示し、#P<0.05はHSP65投与組との比較を示し、##P<0.01はHSP65投与組との比較を示した。HSP65‐6MOG35‐55(200μg))組は17日目で臨床症状が発生し、最も高い臨床スコアは0.67±0.33であり、PBS対照組と非常に有意差があり(P<0.001)、HSP65組と顕著な有意差があった(P<0.05)。実験結果から分かるように、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)、HSP65‐6MOG35‐55(200μg)はいずれもマウスEAEスコアを顕著に低下させ、両組間の臨床スコア平均値は統計学的差がないが、低用量HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組の臨床スコアが最も低い。
HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス炎症と脱髄度合いを軽減し、図10に示すように、実験の最後に、PBS対照組のマウス脳組織HE染色は複数の炎症性損傷を示し、炎症性細胞浸潤が広範な血管スリーブを形成し、LFB染色に明らかな脱髄病変が見られ、青いミエリン領域はほとんど見られなく、HSP65対照組の炎症性脱髄損傷はPBS対照組よりも少ないが、まだ複数の血管スリーブが形成され、HSP65‐6MOG35‐55(200μg)、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)の炎症性および脱髄損傷度合いは徐々に減少し、両者間に統計学的差がなかった。これは、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウスの脳の炎症損傷および脊髄脱髄度合いを大幅に軽減し、低用量(100μg)の効果がより良好であったことを示す。各組のマウス炎症、脱髄スコアをまとめて図11に示し、図11中、*P<0.05はPBS組との比較を示し、**P<0.01はPBS組との比較を示した。
HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンは、血清炎症性サイトカインIFN‐γおよびIL‐17Aレベルを低下させた。図12Aに示すように、PBS対照組のIFN‐γレベルは各階段でも他の投与組よりも有意に高く、15日目で有意差がなく、27日目、60日目で各組と非常に有意差があり(P<0.01)、37日目でHSP65‐6MOG35‐55(100μg)組と顕著な有意差があり(P<0.05)、48日目でHSP65‐6MOG35‐55(100μg)組、HSP65‐6MOG35‐55(200μg)組、HSP65組と顕著な有意差があった(P<0.05)。結果から分かるように、PBS対照組と比較して、各投与組はいずれもIFN‐γレベルを低下させることができ、その中で、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組の効果が最も良好である。図12中の*P<0.05、**P<0.01はPBS組との比較を示し、##P<0.01はHSP65組との比較を示した。
IL‐17Aレベルは、図12Bに示すように、15日目で、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組、HSP65‐6MOG35‐55(200μg)組はHSP65組、PBS対照組と非常に有意差があり(P<0.01)、各階段でHSP65組はPBS対照組と有意差がなかった。27日目で、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組、HSP65‐6MOG35‐55(200μg)組はPBS対照組と顕著な有意差があった(P<0.05)。60日目で、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組はPBS対照組と顕著な有意差があった(P<0.05)。結果から分かるように、HSP65組はIL‐17Aレベルを顕著に低下させることができず、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチン組IL‐17Aは各階段でも最も低いレベルに保持され、HSP65‐6MOG35‐55(100μg)組の効果が最も良好である。
以上のように、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス発生率を低下させることができ、その中で、低用量100μgの組のEAEマウス発生率低下効果が最も良好であり、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス臨床スコアを顕著に低下させることができ、低用量HSP65‐6MOG35‐55(100μg)の臨床スコアが最も低く、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンはEAEマウス炎症および脱髄を軽減し、低用量(100μg)ではEAEマウス炎症および脱髄降低度合いがより良好であり、HSP65‐6MOG35‐55融合タンパク質ワクチンは血清炎症性サイトカインIFN‐γおよびIL‐17Aレベルを低下させることができ、その中でHSP65‐6MOG35‐55(100μg)組の効果が最も良好である。上記から分かるように、本発明のHSP65‐6MOG35‐55組み換えタンパク質は鼻腔内粘膜免疫の投与を通じて多発性硬化症を効果的に予防できる。
本発明の実施例の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質およびその調製方法の他の構成、および操作は、当業者にとって自明なことであるため、ここで詳細な説明を省略する。
本明細書の説明において、「実施例」、「例示」などの用語は、この実施例または例示を参照して説明される具体的な特徴、構造、材料または特性は本発明の少なくとも1つの実施例または例示に含まれることを意味する。本明細書では、上記の用語の概略的な説明は、必ずしも同じ実施例または例示を指すとは限らない。さらに、説明された具体的な特徴、構造、材料または特性は任意の1つまたは複数の実施例または例示で適切に組み合わせることができる。
本発明の実施例を示し説明したが、当業者は、本発明の原理および精神を逸脱することなく、これらの実施例に様々な変更、修正、置換および変化を加えることができ、本発明の保護範囲は特許請求の範囲およびその同等物によって定義されることを理解されたい。
[付記]
[付記1]
HSP65タンパク質、および抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含む、ことを特徴とする多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
[付記2]
前記組み換えタンパク質は、1つのHSP65タンパク質、6セグメント縦列反復の抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55を含み、すなわち、前記組み換えタンパク質は、HSP65、および6MOG35‐55を含む、ことを特徴とする付記1に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
[付記3]
前記HSP65タンパク質と6セグメント抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間は可撓性リンカーによって接続される、ことを特徴とする付記2に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
[付記4]
前記HSP65タンパク質と6セグメント抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間はAla‐Ser‐Ala可撓性リンカーによって接続される、ことを特徴とする付記3に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
[付記5]
前記組み換えタンパク質の配列は配列番号1である、ことを特徴とする付記4に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
[付記6]
(1)組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を構築し、この組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得するステップと、
(2)LB培地でエンジニアリング菌株を培養し、細菌が対数増殖期に達したら、最終濃度が5mmol/Lになるように培地に減菌のラクトース溶液0.5mol/Lを加え、継続的に7時間培養した後細菌を収集するステップと、
(3)収集された細菌を使用して融合タンパク質を分離し、かつ融合タンパク質を精製することにより、前記多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を得るステップと、を含む、ことを特徴とする付記2~5のいずれか1つに記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製に使用される多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
[付記7]
前記ステップ(1)は、
6MOG35‐55のコドンをpET‐28a(+)に挿入して、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55を取得することと、
プラスミドpET28a‐6MOG35‐55テンプレートに対してPCRを行い、増幅により6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントを取得することと、
pET28a‐His‐HSP65‐6P277ベクターをNheI、HindIIIで二重酵素消化して、線形化されたクローニングベクターを取得することと、
6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントと線形化されたクローニングベクターを組み換えて、組み換えプラスミドを取得し、組み換えプラスミドをコンピテントセルに形質転換し、陽性クローニングをPCRでスクリーニングし、スクリーニングから得られた陽性クローニングを検証し、最終的にこの組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得することと、を含む、ことを特徴とする付記6に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
[付記8]
前記ステップ(3)において、
収集された細菌を氷上で溶解および超音波破砕し、それぞれ上澄み液および沈殿物を分析し、融合タンパク質が封入体であると確定し、
尿素を含む封入体溶解液で封入体を処理し、上澄み液を収集し、Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製して、組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55を取得する、ことを特徴とする付記6に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
[付記9]
多発性硬化症ワクチンおよび/または多発性硬化症薬物の調製における、付記1~5のいずれか1つに記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の用途。
[付記10]
前記多発性硬化症ワクチンまたは多発性硬化症薬物は点鼻薬として投与される、付記9に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の用途。

Claims (6)

  1. 多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質であって、
    前記組み換えタンパク質は、HSP65および6MOG35‐55を含み、
    前記HSP65タンパク質と6セグメント抗原性エピトープポリペプチドMOG35‐55間はAla‐Ser‐Ala可撓性リンカーによって接続され、
    前記組み換えタンパク質の配列は配列番号1である、ことを特徴とする多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質。
  2. (1)組み換えプラスミドpET28a‐His‐HSP65‐6MOG35‐55を構築し、この組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得するステップと、
    (2)LB培地でエンジニアリング菌株を培養し、細菌が対数増殖期に達したら、最終濃度が5mmol/Lになるように培地に減菌のラクトース溶液0.5mol/Lを加え、継続的に7時間培養した後細菌を収集するステップと、
    (3)収集された細菌を使用して融合タンパク質を分離し、かつ融合タンパク質を精製することにより、多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質を得るステップと、を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
  3. 前記ステップ(1)は、
    6MOG35‐55のコドンをpET‐28a(+)に挿入して、プラスミドpET28a‐6MOG35‐55を取得することと、
    プラスミドpET28a‐6MOG35‐55テンプレートに対してPCRを行い、増幅により6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントを取得することと、
    pET28a‐His‐HSP65‐6P277ベクターをNheI、HindIIIで二重酵素消化して、線形化されたクローニングベクターを取得することと、
    6MOG35‐55配列をコードする標的遺伝子フラグメントと線形化されたクローニングベクターを組み換えて、組み換えプラスミドを取得し、組み換えプラスミドをコンピテントセルに形質転換し、陽性クローニングをPCRでスクリーニングし、スクリーニングから得られた陽性クローニングを検証し、最終的にこの組み換えプラスミドを有するエンジニアリング菌株を取得することと、を含む、ことを特徴とする請求項2に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
  4. 前記ステップ(3)において、
    収集された細菌を氷上で溶解および超音波破砕し、それぞれ上澄み液および沈殿物を分析し、融合タンパク質が封入体であると確定し、
    尿素を含む封入体溶解液で封入体を処理し、上澄み液を収集し、Ni‐NTAアガロースカラムで標的タンパク質を精製して、組み換えタンパク質His‐HSP65‐6MOG35‐55を取得する、ことを特徴とする請求項2に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の調製方法。
  5. 多発性硬化症ワクチンの調製における、請求項1に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の使用
  6. 前記多発性硬化症ワクチンは点鼻薬として投与されるものである、請求項5に記載の多発性硬化症耐性の組み換えタンパク質の使用
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