JPH04506297A - ベクター媒介ゲノム挿入及びbcgにおけるdnaの発現 - Google Patents
ベクター媒介ゲノム挿入及びbcgにおけるdnaの発現Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ベクター媒介ゲノム挿入及びBCGにおけるDNAの発現ミコバクテリアは、人
間及び動物の主な病原菌である。例えば結核は一般に、人間においてミコバクテ
リウム ラベルクロシス(Mycobacterium(M、) tuberc
utosis)により、及び牛においてミコバクテリウム ボビス(Mycob
acterium(M、) bovis)(これは人間及び他の動物にうつり、
結核を起こす)により起こる。結核は広範囲に残存しており、特に後進国におい
て重要な公衆衛生の問題である。世界中に約−子方の結核の症例があり、年間の
死亡数が三百万であると見積もられている。Joint Internatio
na! Union Against Tuberculosis and W
orld Health Organization 5tudy Group
、Tubercle、63:157−169 (1982)。
M、レプラエ(M、1eprae)により起こる癩病は、主に後進国で一子方の
人々を苦しめている。Bloom、B、R,及びT、Godal、Review
of Infectious Diseases。
5 : 657−679 (1984)、M、ラベルクロシス(M、tuber
culosis)及びアビウムーイントラセルラースクロフラセウムのミコバク
テリア(MAfS)、の群は、後天性免疫不全(AIDS)の患者の主な日和見
病原菌となっている。Centers for diality Weekly
Report、34ニア74(1986)。
M、シュードラベルクロシス(M、pseudotuberculosis)は
、牛の主な病原菌である。
他方、M、ボビス(M2圭夕viS)の無発病力株であるBacilIe Ca
lmette−Guerin (BCG)は、世界で最も広く用いられた人間の
ワクチンであり、50年以上の間、生ワクチンとして使用されてきた。それは過
去35年間に2450億の人々に投与され有害反応は非常に希であった(例えば
60/十億の死亡率の算定される)。
多(の研究において、BCGは結核に対する予防効果を持つということが見いだ
されてきた。しかし、例えば南インドにおける試みなどのいくつかの試みにおい
て、肺結核の予防において有効でないことが見いだされた。Tuberculo
sis Prevention Trial。
ミコバクテリアを生ワクチンのビヒクルとして使用することが提案されてきた。
多種の病原菌からの抗原をコードする遺伝子を組み替えミコバクテリア中で発現
させることができ、ミコバクテリアのアジュバント性が外部からの抗原に対する
免疫応答を刺激し、それが今度はこれらの病原菌に対する保護免疫を与える。ミ
コバクテリアはワクチンのビヒクルとしていくつかの利点を与え、それには人間
において使用層が長く、その間合併症が非常に低く、屋外で安定であり、−回の
投薬による使用が可能であったことが含まれる。このワクチンをビヒクル候補と
して発展させるためには、ミコバクテリア ゲノムを扱えることが重要である。
理想的な分子遺伝系には、形質転換法、インビトロで扱えるベクター、選ぶこと
ができる栄養物及び薬剤マーカー、ならびに外因性配列を用いて特定のゲノムD
NA配列を置換することができる能力が含まれる。問題のタンパク質をコードす
る外因性DNAを、特定のゲノムDNA配列の代わりにミコバクテリアゲノム中
に挿入し、コードするタンパク質を発現することができる組み換えミコバクテリ
ウムを形成する方法は、非常に有用であろう。
発明の要約
本発明は、調節されたプロモーター領域の制御下で問題のDNAを発現する、培
養可能な遺伝的組み換え(遺伝子工学による)ミコバクテリア;問題のDNA及
び調節されたプロモーター領域をミコバクテリアゲノムに挿入するのに有用な組
み込みベクター;問題のDNA及び調節されたプロモーター領域をミコバクテリ
アゲノムに安定して組み込む、ベクター媒介法:及び発現、あるいはDNAを発
現することができるそのような組み換えミコバクテリアであるワクチンビヒクル
に関する。
発現カセットには、問題のDNA及び調節されたプロモーター領域が含まれ、二
成分は互いに、組み換えミコバクテリア中における問題のDNAの発現が調節さ
れたプロモーター領域により制御される程度に近接している。一般に調節された
プロモーター領域はミコバクテリアのプロモーター領域であるが、大腸菌(E、
coli)の1acZプロモーターなどの調節されたバクテリアプロモーターで
あることもできる。例えば、熱シヨツクタンパク質のプロモーター領域、又はス
トレスタンパク質のプロモーター領域(例えばhsp70.hsp60)を、問
題のDNAに近接させて組み換えプラスミドベクター中に挿入し、遺伝子の翻訳
をミコバクテリアプロモーター領域及びリポソーム結合部位により制御すること
ができる。問題のDNAは、それを処理するべきミコバクテリア以外の供給源か
らのものであり、問題のタンパク質又はポリペプチドをコードする遺伝子の全体
、又は一部である。問題のタンパク質又はポリペプチドは、例えばそれに対する
免疫応答が望まれているタンパク質又はポリペプチド(問題の抗原)、診断的意
味における酵素、リンフ才力イン、免疫強化剤、及び問題のリポータ−分子であ
ることができる。
本発明の組み換えミコバクテリア製造法において、ζコバクチリアゲノム中のD
NA配列と相同であるプラスミド−支持DNA、、配列と相同ミコバクテリア配
列の間に2fi相同組み換えが起こる。組み換えの結果、対応する非改質ミコバ
クテリアと非常に類似の組み換えミコバクテリアが製造される。組み換えミコバ
クテリアは、非改質ミコバクテリアに存在しない発現カセット(すなわち問題の
DNA及び調節されたプロモーター領域)を含む。他の方法で製造した組み換え
ミコバクテリアと異なり、本発明のベクター−媒介法により製造した組み換えミ
コバクテリアは、問題のDNAのもの以外はミコバクテリアに通常存在しないベ
クターDNA配列又は他の配列を含まない。
得られた組み換えミコバクテリア(例えば組み換えBCG、組み換えM、スメグ
マチス(Lと思egma目5−))は、問題のDNAを発現できるビヒクルとし
て特に有用である。そのようなビヒクルは、ポリペプチド又はタンパク質(ある
いは1種類以上のポリペプチド又はタンパク質)、例えば問題の1種類又はそれ
以上の病原菌に関する抗原などを発現する調節可能なワクチンビヒクルとして使
用することができる。
組み換えミコバクテリアは又、免疫強化剤、酵素、薬剤及び抗腫瘍剤の発現のた
めのビヒクル:不妊ワクチンビヒクル製造において有用なポリペプチド又はタン
パク質の発現のためのビヒクル;又は免疫応答を喚起するために、又は自己免疫
疾患(例えば慢性関節リウマチ)における耐性を誘起するために投与することが
できるストレスタンパク質の発現のためのビヒクルとして使用することができる
。組み換えミコバクテリアは、例えば成長阻害剤、又は腫瘍細胞の殺細胞剤(例
えばインターフェロンα、β又はγ:インターロイキン1−7、腫瘍壊死因子(
TNF)α又はβ)であるタンパク質又はポリペプチドを発現することができ、
ある種のヒトの癌(例えば膀胱癌、黒色H)の治療の新しい戦略の基礎となる。
問題の病原菌には、どのようなウィルス、微生物又は病気を起こす他の生物又は
物質(例えば毒素又はトキソイド)も含まれる。本発明は、宿主に組み換えミコ
バクテリアを用いて予防接種し、宿主の保護免疫を引き出す方法にも関する。組
み換えワクチンは、体液性抗体免疫、細胞免疫(ヘルパー及び細胞毒性免疫を含
む)、及び/又は粘液あるいは分泌液免疫の形成に使用することができる。さら
に本発明は培養可能な組み換えミコバクテリアにより発現した抗原、ワクチン又
は診断剤としての使用に関する。
本発明のワクチンは現在入手できるワクチンより重要な利点を有する。
特にここに記載した組み換えミコバクテリアは、外因性又は追加のタンパク質な
しでタンパク質生成物として問題のDNAを発現する。これは、問題の遺伝子を
組み換え型(融合タンパク質)で発現する、現在入手できるワクチンビヒクルと
異なる。さらにミコバクテリアは現在知られている最高のアジュバント性を有し
、従って他の抗原に対して非常に有効に応答するよう被接種者の免疫系を刺激す
る。これは、細胞媒介免疫を引き起こし、従って抵抗性に細胞媒介免疫が重要で
ある場合に病原菌に対する免疫を与えるために特に有用であるので、非常に価値
の高いワクチンの特徴である。第2にミコバクテリアは、エングラム又は免疫痕
跡を刺激する。その結果、タンパク質抗原に対する感作痕跡を形成するために一
回の接種を使用することができる。本発明のワクチンビヒクルを用いて、感染剤
又は毒素を中和する二次抗体応答を刺激する長期継続Tセル記憶を備えることが
できる。これは、例えば破傷風及びジフテリア毒素、百日咳、マラリア、インフ
ルエンザ、庖疹ウィルス及びヘビ毒に対して有用である。
BCGはワクチンビヒクルとして特に:1)現在誕生時に与えられる唯一の子供
のワクチンである:2)結核に対するワクチンとして与えた場合、過去40年間
に有害反応の発生率が非常に低い:及び3)患者に繰り返し使用することができ
る(例えば多様な形態で)などの点で重要な利点を有する。
一般的なミコバクテリアと同様に、特にBCGのさらに別の利点は、そのゲノム
のサイズが大きいことである(長さが約3x、10’bp)。
ゲノムが大きいので、他の供給源から大量のDNAを供給することができ、従っ
てマルチ−ワクチンビヒクル(すなわち1種類以上の病原菌に関する保護抗原を
コードする問題のDNAを担うワクチンビヒクル)の製造に使用することができ
る。
図の簡単な説明
図1は標謙ターゲットミコバクテリア株の構築を示す略図である。
図2は標識ターゲットBCGへの、問題のDNAの挿入を示す略図である。
図3はミコバクテリアPyrF遺伝子、及びフランキングDNA配列を含むベク
ターpY6014の略図である。
図4は、pY6014のPyrF部位で挿入したaph遺伝子(カナマイシン耐
性をコードする)を含むベクターpY6015の略図である。
図5は、ミツバクテリア遺伝子PyrF及びフランキングpY6014のDNA
配列を含み、数個の制限部位を除去したベクターpY6016の略図である。
図6はpY6016中のPyrFの一70bp下流に挿入したhsp70遺伝子
を含むベクターpY6017の略図である。
図7は、hsp70プロモーター及びpY6017のhsp7(E−ド部位に挿
入したHIVigag、遺伝子を含むベクターpY6018の略図である。
図8は、hsp70プロモーター及びpY6017のhsp7Q:r−ド部位に
挿入したHIV1p旦工遺伝子を含むベクターpY6019の略図である。
図9は、hsp70プロモーター及びpY6017のhsp70:+−ド部位に
挿入したHIV1env遺伝子を含むベクターpY6020の略図である。
図10は、hsp7Qプロモーター及びpY6017のhsp70コード部位に
挿入した5IV1呈見(遺伝子を含むベクターpY6021の略図である。
図11は、hsp70プロモーター及びpY6017のhsp7o:y−ド部位
に挿入した5IV1且旦±遺伝子を含むベクターpye 022の略図である。
図12は、hsp70プロモーター及びpY6017のhsp7Q:+−ド部位
に挿入した5IVlenv遺伝子を含むベクターpY6023の略図である。
るために世界中で広く使用されている。
M、bovis−BCGは、細胞媒介免疫の誘発のための優れたアジュバント活
性を有し、記憶(免疫)痕跡を刺激し、その使用に伴う死亡率が非常に低いので
、タンパク賀抗原、酵素、リンフ才力イン及び免疫強化剤などの問題のタンパク
質の発現のための組み換えビヒクルとして優れた候補である。
ここで本発明の方法を用いて、調節されたプロモーター領域の制御下で問題のD
NAを発現させる組み換えミコバクテリアを生成することができる。特に、熱シ
ヨツクタンパク質(hsp)70又はhsp60プロモーター領域などの調節さ
れたプロモーター領域と組み合わせて、問題のDNAを導入することができる。
得られる組み換えBCGは、非改質BCGと非常に類似した性質を持つ。組み換
えミコバクテリアは、非改質BCGに存在しない、問題のDNA及び調節された
プロモーター領域を含む。コードされたタンパク質又はポリペプチドを製造する
ための問題のDNAの発現は、調節されたプロモーター領域の制御下にある。
組み換えミコバクテリアでは、問題のDNAの発現が調節されたプロモーターの
制御下にあり、従って制御可能な発現のビヒクルとして有用である。
特表千4−506297 (4)
以下は、標識ミコバクテリアターゲット株の構築;標識ミコバクテリアターゲッ
ト株への問題のDNAの導入に有用な組み込みベクターの構築;ゲノムDNAに
安定して組み込まれた問題のDNAを持つ組み換えミコバクテリアの生成:及び
得られた組み換えミコバクテリアの利用の説明である。以下は、BCGを用いて
記載されているが、記載されてい図1は、標準的遺伝子工学法を用いてさらに操
作するためのターゲットである標識ミコバクテリア(BCG)ターゲット株の構
築を示す略図カーをコードする遺伝子と置換されているミコバクテリアDNAを
含む組み換えプラスミドを使用した。ミコバクテリアゲノム中の配列と相同であ
るプラスミド−支持配列間で二重相同組み換え(図1において2個のXにより示
す)が起こる。二重相同組み換えが起こるために、ミコバクテリアゲノム中の配
列と相同であるプラスミド−支持配列を選定可能なマーカーをコードする遺伝子
の両側に置く。結果としてミコバクテリアゲノム中で、選定できるマーカーをコ
ードする遺伝子(図1で示すaph)によるPyrF遺伝子の置換が起こる。形
質転換細胞(すなわちPyrF遺伝子が選定可能なマーカーコード遺伝子により
置換されているミコバクテリア)は、非改質ミコバクテリアに見られる表現型と
は異なる表現型を示す。形質転換細胞はこれらの特性のいずれかに基づいて選ば
れる。
得られた標識ミコバクテリアターゲット株は、周知の方法によりさらに操作する
ためのターゲットとして使用し、それにより問題のDNAをミコバクテリアゲノ
ムDNAに組み込む。この目的のために、図2に示す組み込みベクターを使用す
る。組み込みベクターは、ターゲットミコバクテリアゲノム中のDNA配列と相
同のDNA配列、ミコバクテリア起源の選定できるマーカーをコードするDNA
、問題のタンパク質又はポリペプチドをコードするDNA (問題のDNA)
、及び調節されたミコバクテリアプロモーター領域をコードするDNAを含む。
組み込みベクター中に存在する残りの配列は、適当なプラスミドベクター(pU
C19など)の配列である。本発明の組み込みベクターの構築を以下で詳細に説
明する。組み込みベクターを標準的方法(例えばエレクトロポレーション)を用
いて標識ミコバクテリアターゲット株に導入する。ターゲットミコバクテリアゲ
ノム中の配列と相同であり、ミコバクテリア起源の選定できるマーカーをコード
するDNAの側面にならぶプラスミド−支持ミコバクテリア配列間で(片側で)
、及び問題のDNAとならぶプラスミド−支持ミコバクテリア配列間で(他側で
)2重相同組み換え(図2で2個のXにより示す)が起こる。結果として標識タ
ーゲット株中で、選定できるマーカーをコードし、ミコバクテリア配列と相同な
りNAとならぶ遺伝子(図2中aph)が、ミコバクテリア起源の選定できるマ
ーカーをコードするDNA、問題のDNA、及び調節されたミコバクテリアプロ
モーター領域をコードするDNAに置換される。これを図2に略図として示す。
わかる通り、二重相同組み換えにより2種類の表現型特性を有する組み換えミコ
バクテリアが生じ、これは問題のDNAと調節されたブロモ−クー領域を含む細
胞の同定及び選定に有用である。
問題のDNAはいずれの起源であることもでき、問題のタンパク質又はポリペプ
チドをコードする遺伝子全体であることも、その一部であることもできる。ここ
で使用する問題のポリペプチドという言葉は、発現するべきタンパク質の全体又
は一部を含む。そのような問題のDNAは遺伝的組み換えミコバクテリアにおい
て発現させる。問題のDNAは、標識ミコバクテリアターゲット株中に発現カセ
ットの成分として導入し、そのカセットは調節されたプロモーター領域も含む。
例えば図2に示す通り組み換えBCGは、問題のDNA及び調節されたプロモー
ター領域が存在するという点でのみ非改質BC6と異なる。ミコバクテリアゲノ
ムDNAは変更され(aph遺伝子とフランキング配列を用いた、P7rF遺伝
子のフランキング遺伝子の置換により)、その後PyrF遺伝子とフランキング
遺伝子の同等物が発現カセットと共に組み込まれるように“再構築”される。“
真の”変更はミコバクテリアゲノム中への問題のDNA及び調節されたプロモー
ター領域の挿入である。
発現カセットに存在する調節されたプロモーター領域は、ミコバクテリア中で機
能するどのような調節されたプロモーター領域であることもできる。調節された
プロモーター領域には、転写プロモーター及び転写開始部位を含み、リポソーム
結合部位も含む。一般にプロモーター領域はミコバクテリア起源である。しかし
大腸菌(E、cot 1)1acZプロモーターなどの調節されたバクテリアプ
ロモーターも使用することができる。本発明の具体化においては、調節されたプ
ロモーター領域は、ミコバクテリア起源による熱シヨツクプロモーター領域(h
spL例えばBCG hsp70又はhsp60である。このような調節された
プロモーター領域を使用することにより、特にワクチンビヒクルである発現ビヒ
クルにおいて組み換えミコバクテリアに重要な利点が与えられる。高熱又は細菌
感染などで患者が圧迫を受けている場合は、hspプロモータ・−が現れてタン
パク質生成が強化される。本発明においては、問題のDNAの発現が調節された
プロモーター領域の制御下にあり、それが現れて正常より高い量の問題のDNA
を発現させるので特に有効である。
現在まで、それに対する免疫応答が望まれているポリペプチド又はタンパク質を
コードするDNAが、ゲノムDNA中の選ばれた部位に選ばれた方向で安定して
組み込まれている組み換えミコバクテリア発現ビヒクルを製造することはできな
かった。さらに本発明の方法により、ミコバクテリアゲノム中に安定して組み込
まれた問題のDNAの発現は、調節されたミコバクテリアプロモーター領域によ
り制御されている。例えばミコバクテリアプロモータ・−及びリポソーム結合部
位、例えば熱シボツクタンパク質プロモーター領域(例えばhsp70.hsp
60)は、問題のDNAの発現を制御する、調節できる発現信号となる。図6に
示す通り発現カセットは、二重相同組み換えに必要なミコバクテリア配列(Py
rF遺伝子)の回りの配列中にポリリンカーを含むことができる。
その結果、問題のDNAをミコバクテリアゲノム中に挿入することができ、ミコ
バクテリア発現信号が問題のタンパク質又はポリペプチドの生成量を制御する。
PyrF−発現カセット−問題のDNAの組み合わせが安定して組み込まれるミ
コバクテリア細胞の選定は、前記の通りに行うことができる。
ここで、本発明の方法及び組み込みベクターを用いて問題のDNAを、培養でき
るミコバクテリア中に組み込み、問題のDNAの発現を調節することが可能であ
る。それに対する免疫応答がめられているポリペプチド又はタンパク質をコード
する、組み込みベクター中に存在するDNAは、自然に存在するDNAの単離に
より(例えば病原体又は毒素製造生物から);周知の遺伝子工学法を用いた問題
のDNA配列のクローニング及び増幅により(例えばMan ia t i s
、 T、等、Mo1ecuJar Cloning:A Laboratory
ManuaJ。
Co1d Spring Harbor、N、Y、(1982)参照):又は機
械的あるいは化学的合成により(例えばポリメラーゼ連鎖反応(PCR) )得
ることができる。
上記の及び以下の節に示すベクターは、1種類かそれ以上の問題の病原菌に関す
る1種類かそれ以上の抗原をコードする問題のDNAを持っミコバクテリアを遺
伝子工学により生成するのに使用することができる。
又、人間の精m刺激ホルモン(HGH)フラグメントなどの適したタンパク質を
コードするDNAをミコバクテリアに組み込むことにより、不妊“ワクチン”の
製造に使用することができる。
その結果、例えば癩病、結核、マラリア、ジフテリア、破傷風、リーシュマニア
、サルモネラ、シストミアシス、麻疹、流行性耳下腺炎、庖疹及びインフルエン
ザに対して患者を免疫するのに使用することができる組み換えミコバクテリアワ
クチンを製造することができる。1種類かそれ以上の病気の原因となる病原菌の
ための1種類かそれ以上の保護抗原をコードする遺伝子をミコバクテリアゲノム
中に組み込むことができる。T−セル記憶又はエフェクター機能を必要とする病
原菌の抗原をコードする遺伝子を組み込む能力は特に価値がある。宿主に得られ
た組み換えミコバクテリアワクチンを投与することにより、宿主の免疫系が刺激
され、保護免疫応答が形成される。
図2に示す本発明の方法の重要な利点は、問題のDNAの組み込みが、ゲノム中
へのプラスミドDNAの汚染組み込みなしに起こることである。
すなわち真の効果は、問題のDNAを除いてミコバクテリアに通常存在しない配
列(すなわちプラスミド配列)は組み換えミコバクテリア細胞に存在しないこと
である。
本発明の組み込みベクター及び方法の利用の概観及び利点本発明の組み込みベク
ターの利用法及び利点は数多い。発現又はワクチンビヒクルの構築における組み
込みベクターの利用など、そのいくつかを下記に記載する。本発明の結果として
、問題のDNAはミコバクテリアゲノム中に組み込まれ、DNAの発現はミコバ
クテリアプロモーターを用いて制御される。ここで、病気の病原性の問題を理解
する新規遺伝的方法が得られる。毒性及び病原性に必要な特定の遺伝的機能を同
定する目的で、組み込みベクターを用いて相同組み換えにより病原性ミコバクテ
リアの遺伝子に挿入的に突然変異を起こし、標識することができる。例えばこの
ベクター及びミコバクテリア(例えばY工Σ7t i s、 M、bov i
5−BCG)を用いてM、tuberculos1互又はM、1apraeの毒
性遺伝子を同定し、診断(診断試験)を発展させることができる。これらの遺伝
子を特異的に欠失させる又は置換することにより、現在のM、bovis−BC
Gワクチンより結核に対してより特異的で有効な希釈ワクチンを開発することが
できる。別の場合、耐性のある患者からのTセルにより認識される抗原を研究す
ることにより結核及び癩病に特異的な保護抗原が同定されるので、現在存在する
M、bovis−BCGワクチン中にそれを導入して発現することが可能である
。
組み換えミコバクテリアの利用の概観及び利点本発明の方法は、ミコバクテリア
に挿入された問題のDNAによりコードされるタンパク質又はポリペプチドの発
現のための、遺伝的組み換えミコバクテリアビヒクルの構築に有用である。その
ような遺伝的組み換えミコバクテリアは多くの用途を持つ。
本発明のビヒクルは、例えば問題のDNAによりコードされる病原菌抗原に対す
る免疫を誘発するワクチンとして使用することができる。病原菌は、いずれかの
ウィルス、微生物、又は病気の原因となる他の生物あるいは物質(例えば毒素)
である。癩病に対する免疫に有用なワクチンビヒクルを作ることができる。BC
Gなどのミコバクテリアの非常なアジュバント活性のために、そのようなワクチ
ンは細胞−媒介免疫、特に長期性又は持続性の免疫の形成に有効であろう。癩病
の寄生虫M、1旦旦工見且のタンパク質抗原をコードする遺伝子は、Young
により単離され、1986年7月31日に受理された同時係属U、S、特許出願
番号982,095に詳細に記載されており、それをここに参照として挿入する
。特に5種類の免疫原性タンパク質抗原(すなわち分子量が65kD、36kD
、28kD、18kD及び12kDの抗原)をコードする遺伝子を単離した。さ
らに65kDの抗原のための遺伝子によりコードされる6種類のアビトープを同
定した。これらのアビトープの少な(とも1種類は、M、1epraeに独特で
あることが示され:他のアビトープは他のミコバクテリアの65kDタン/くり
實と共通であることが示された。
本発明の組み込みベクターを使用し、上記及び以下の実施例に記載の方法を用い
てBCGゲノム中にM、1epraeタン1<り質抗原をコードする1種類かそ
れ以上の遺伝子を組み込むことが可能である。HTVl及び5rvi 呈豆工、
且旦工及び見立Vタンノくり質をコードする遺伝子を、上記の方法を用いて標識
ターゲ・ットM、bovis−BCGiこ導入するプラミドベクターにクローニ
ングする。この方法で、1種類かそれ以上のHIVI又は5IVIの保護抗原を
含み、寛容原性決定基を持たず、細胞−媒介免疫を誘発するための優れたアジュ
ノくントを有する点で理想的に近いワクチンを構築することができる。
同様の方法で、本発明の組み込みベクター及び方法を用いて、結核に対する特異
的保護を与えるワクチンを構築することができる。ラベルフルバシラス M、t
uberculosisの免疫原性タンパク質抗原をコードする遺伝子が単離さ
れ、1987年2月2日に受理された(現在放棄)Robert N、Huss
on及びRichard A、Yntigens of Mycobacter
ium Tuberculosis and Uses Therefor”と
いう題の同時係属U、 S、特許出願番号071010.007、及びRobe
rt N。
Husson、Richard A、Young及びThomas M。
5hinnickによるGenes Encoding Protein An
tigens of Mycobacterium Tuberculosis
and Uses Therefor//という題の一部継続出願番号07/
154,331 (1988年2月10かにExpress Mail法により
受理)に記載されており、ここに参照としてそれを挿入する。
この場合、M、tuberculosisの免疫原性タンパク質抗原をコードす
る遺伝子を上記の要領で組み込みベクターを用いて標識ターゲラ1−BCGに組
み込む。それぞれタンパク質抗原をコードする1種類以上(DM、tuberc
ulosis遺伝子をBCGゲノムに組み込む二ともできる。例えば分子量が1
2kD、14kD、19kD、65kD及び71kDの免疫原性M、tuber
culosis抗原をコードする遺伝子、又はこれらの遺伝子の2個又はそれ以
上の組み合わせを、熱ショックタンパク質プロモーター領域又はストレスタンパ
ク質プロモーター領域などの調節されたミコバクテリアプロモーターの領域の制
御下で組み込みベクターに挿入し、標識ターゲットBCGのゲノムDNAに安定
して組み込み、発現することができる。その結果、結核に対する免疫化に特異的
であり、バシラスに対する持続性免疫を誘発するワクチンを得る。
マラリア スボロゾイテス、マラリア メロゾイテス、ジフテリアトキソイド、
破傷風トキソイド、リーシュマニア、サルモネラ、ミコバクテリウム アフリカ
ヌム(Mycobacterium africanum)、ミコバクテリウム
イントラセルラエ(Yヱ旦旦bacterium 1ntracellula
re)、ミコバクテリウム アビウム(Mycobacterium aviu
m)、)レボネーマ、百日咳、庖疹ウィルス、麻疹ウィルス、流行性耳下腺炎、
シゲラ、ナイセリア、ポルレリア、狂犬病、ポリオウィルス、HIV−1、猿免
疫不全ウィルス、ヘビ毒、昆虫毒又はビブリオコレラからのタンパク質抗原を発
現するワクチンビヒクルも同様の方法で製造することができる。
本発明の方法を用いて多目的又は多機能ワクチン(すなわち1種類以上の遺伝子
を含み、それぞれの遺伝子が異なる病原菌又は毒素のためのタンパク質抗原をコ
ードする問題のDNAを含み、発現する1種類のワクチン)を構築することもで
きる。例えば上記の組み込みベクターを用いて、M、1epraeのためのタン
パク質抗原をコードする遺伝子、M、tuberculosisのためのタンパ
ク質抗原をコードする遺伝子、リーシュマニアのためのタンパク質抗原をコード
する遺伝子、及びマラリアのためのタンパク質抗原をコードする遺伝子をBCG
ゲノム中に組み込むことができる。この多価ワクチンを投与すると、各抗原への
免疫応答を刺激し、癩病、結核、リーシュマニア及びマラリアに対する長期保護
を与える。
組み換えミコバクテリアは、不妊“ワクチン”ビヒクルとして使用することもで
きる。例えば人間の精腺刺激ホルモン(HGH)フラグメントなどのタンパク質
をコードするDNAを含むミコバクテリアは、不妊ワクチンとして使用すること
ができ、受胎調節剤として投与することができる。本発明のワクチンビヒクルは
、膀胱癌又は黒色腫などの人間の癌の治療に(例えば成長1JWJ剤又は殺細胞
生成物を発現する事により)使用することができる。この意味では、インターフ
ェロンα、β及び/又はγ、1種類かそれ以上のインターロイキン(インターロ
イキン1−7)及び/又はTNFα又はβを含み、発現する組み換えミコバクテ
リアが特に有用である。他の用途として、組み換えミコバクテリアは、保護免疫
応答を引き出す目的(例えば連続的又は長期間感染に対して)、あるいは自己免
疫疾患(例えば慢性関節リウマチ)における耐性を誘起する目的でストレスタン
パク質を発現するのに使用することができる。
1988年6月15日に受理されたRichard A、Young及びDou
glas Youngによる5tress Proteinsand Uses
Thereforeという題の同時係属出願番号207.298に記載されて
いるようなストレスタンパク質をこの目的に使用するごとができる。ミコバクテ
リアのゲノムは大きいので(例えばBCGゲノムは長さが約3 x 10’b
pである)、問題のDNAを大量に担うことができ、従って多目的ビヒクルとし
て働く。
本発明の組み換えミコバクテリアは、ステロイド合成に含まれるような問題のポ
リペプチドの製造に使用することができる。この場合、そのような遺伝子の全体
又は一部を、上記のように発現が制御されているミコバクテリア宿主中に組み込
む。このようにして組み換えミコバクテリアは、ステロイドを合成することがで
きるタンパク質の製造の有用な道具となる。
タンパク質又はポリペプチドの発現のための組み換えミコバクテリアのいずれの
利用においても、組み込みベクター中に信号配列をコードするDNAを含むこと
ができ、従フて発現したタンパク質又はポリペプチドを細胞質中で作り、その後
細胞壁で分泌することができる。例えばミコバクテリア中で分泌されるα抗原か
らの信号配列を使用することができる。他の場合、β−ガラクトシダーゼ、アガ
ラーゼ又はαアミラーゼのための信号配列を使用することもできる。
ここで本発明を以下の実施例により説明するが、いかようにも制限するものと考
えてはならない。
実施例1 竺工見止v i s −B CGへのKan遺伝子の導入のための揖
み換えプラスミド及び標識ターゲットBCGの構築組み換えプラスミドの調製に
D H5αバクテリア株を使用した。(Bathesda Re5earch
Lab、Maryland)oM。
bnvis−BCG (Moreau)ゲノムDNAは標準的方法で調製した。
pY6013からクローニングしたSac 1部分的−EcoRI4510bp
フラグメントをSac 1及びEcoRIを用いて消化したpUC19DNAに
挿入することにより、出発ベクターpY5014を製造した。(図3を参照)。
Y3330からの5610bpEcoRTフラグメントをEeoRI消化pGE
M−72f”(Promega Biotech)に挿入することによりpY6
011プラスミドを得た。Y3330は、BCG PyrF遺伝子のフラグメン
トを用いてライブラリをスクリーニングすることにより得た、BCG DNAの
λgyllからのλgt11クローンである。pY6014は、ミコバクテリア
PyrF遺伝子、及びPyrF遺伝子の両側に1.4−1.6kbのフランキン
グミコバクテリアDNAを含む。
カナマイシン耐性をコードするaph遺伝子をpY6005から得、標準的方法
でpY6014組み換えプラスミドに挿入してPyrFコード配列を置換した。
(pY6005 :Ti2O3から誘導した(Kan’)カナマイシン抵抗性カ
ートリッジを、ポリリンカー中のSac 1部位をpUclで置換したpUC4
の誘導体であるpUC45acIに挿入した)。aph遺伝子をpY6014か
らのHincII6.1kb7ラグメントにクローニングし、BamHIをpY
6005からのフラグメントに充填した。これにより、標識ターゲットBCG株
の製造に使用する組み換えプラスミドpY6015を得る。(図4を参照)。
Kan遺伝子を含む標識ターゲラ1−BCGの単離図1に図示するように、標識
ターゲットBCG株を、上記の組み換えプラスミドpY6015を用いてBCG
を形質転換することにより製造する。この方法は以下の要領で行う: BCG細
胞を、光学密度(OD)が0.5の浮遊培養中で成長させ、エレクトロポレーシ
ョン緩衝液PSB(ホスフェートスクロース緩衝液)中で50倍に濃縮し、クル
ベットに移した。l0ggのプラスミドDNAの添加後、6.250V/crn
及び25μFの電気信号を1回与え、細胞を]、Qmlの培地中に懸濁し、37
℃にて2時間成長させてプレート化した。
20μg/mlの力+マイシン及び1mg/mlのFOAを含むMfcldle
brook 7H10寒天プレート上で形質転換をプレート化することにより標
識ターゲットBCGを単離した。
実施例2 標識ターゲットM、bovis−BCGへの問題のDNAの導入のた
めの組み込みベクターの構築
標識ターゲットBCG (実施例1にて製造)を形質転換することができ、ミコ
バクテリアPyrF遺伝子、相同組み換えに必要なフランキングミコバクデリア
PyrF配列と相同であるDNA配列、ミコバクテリアhsp7Qプロモーター
及び問題のDNA (すなわちHlvl又は5IVI gag、pol工又はe
nヱ遺伝子)を含む組み込みベクターを作った。この方法を以下に記載し、及び
図2に図示する。
ミコバクテリアPyrF遺伝子及びフランキングDNA配列を含む、実施例1に
記載した組み換えベクターpY6014をKpnI及びHir+dlrlを用い
て消化し、プラントエンド及び自己連結させベクターp’/6016を形成した
(図5参照)。これは標準的方法に従って行った。これにより、最初のポリリン
カーDNA配列中に位置していたpY6014中の数個の制限部位が除去された
。
フラグメントに充填したhsp70 M、tuberculosisEcoRI
−Hindllll、8kbをY3334 (70kDa抗原に対する抗体を持
つNユ1旦上l出:ulosjsDNAの2g i l lライブラリのスクリ
ーニングにより得たλgtllクローンY311 ]からのEcoRI−Kpm
1.8Kbフラグメントを含むMゴ3 mp18ファージ)から得、標準的方法
を用いてpY6016のHpa1部位(PyrFの106bp下流)にクローニ
ングした。
図6に示す通り、これによりhsp70プロモーター及び部分的コ・−ド配列、
ならびに実施例1で生成したtsmターゲットBCGとの二重相同組み換えに必
要なミコバクテリア(BCG)フランキング配り、発含む組み換えプラスミドp
Y6017を得る。このベクター(pY60i7)を用いて、HlVi l1g
、旦o−1又はenヱ遺伝子、あるいは5fVi 及旦差、−に9J−又は且ユ
ヱ遺伝子をコードするDN、Aを持つ6種類の組み込みベクターを生成した。こ
れらのベクターはそれぞれ、hsp70コード領域を問題のDNAで置換する以
下の方法で生成した。
pY60i7中への問題のDNAの挿入hsp70挿入物中のN e o I部
位はhsp70遺伝了のATGにある。問題の遺伝子をコードするDNAを、問
題の遺伝子を鋳型とするポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いてこのベクター
(pY60]、7)中にクローニングする。反応に用いた2種類のオリゴヌクレ
オチドはその二末端に簡単な制限部位(この場合は遺伝子の5′末端にオリゴヌ
クレオチドのためのNcor、及び遺伝子の3゛末端にオリゴヌクレオチドのた
めのポリリンカ〜の部位のひとつ)を含む。PCR生成物をオリゴヌクレオチド
のために選んだ2種類の酵素を用いて消化し、ゲル精製した。ベクターを切断し
、ポリリンカーの酵素(KpnT、XbaI)のひとつを用いて完結し、Nco
Iを用いて部分的に消化した。Ne。
Iが問題の遺伝子中に存在すると、Nco1部位はKpnI又はXbaI酵素に
よる消化の前にブランI・される。PCR生成物は5′末端にて充填され、3°
末端酵素を用いて切断する。
以下の組み換えプラスミドベクターを製造した:pY6018: HiVl 呈
見工遺伝子を、PCRを用いて1500bpNco I−Xba lフラグメン
トとして合成し、NeoI部分的−Xbal消化I)Y6017にクローニング
した(図7を参照)。
pY6019: HiV:f−pol遺伝子を、PCRを用イr 2 ’720
bpNeoX−Xba lフラグメントとしで合成し、NcoX部分的−Xba
J消化pY6017に挿入した(図8を参照)。
pY6020: HiVl env遺伝子を、PCRを用いて2570bpNe
o I−Xba lフラグメントとLr合成し、NcoI部分的−Xbal消化
pY6017に挿入した(図9を参照)。
pY6021: 5IVI gag遺伝子を、l) CRを用いて1520bp
プラント−Kpnlフラグメントとして合成し、Nco1部分的−充填Kpnl
消化pY6017に挿入した(図10参照)。
bpsmalフラグメントとして合成し、Nco1部分的−Xbal消化及び充
填pY6017に挿入した(図11参照)。
pY6023: 5IVI 見ユヱ遺伝子を、PCRを用し)て2750bpS
ma 1−Xba lフラグメントとして合成し、Nco1部分的充填及びXb
al消化pY6017に挿入した(図12参照)。
ψ 6 gEl(0
==に8
・ マ ψト
国際調査報告
III+−一一^−−馴崗 PCT/US 90103451国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.問題のDNA、及びその問題のDNAの発現を制御する調節されたミコバク テリアプロモーターを含む組み換えミコバクテリウム。 2.第1項に記載の組み換えミコバクテリウムにおいて、問題のDNAが:抗原 、酵素、リンフォカイン、免疫強化剤及びリポーター分子から成る群より選んだ 問題のタンパク質又はポリペプチドをコードし;調節されたプロモーター領域が ミコバクテリアプロモーター領域であることを特徴とする組み換えミコバクテリ ア。 3.前出項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリアにおいて、DNA及びプ ロモーター領域がミコバクテリアのゲノムDNA中に組み込まれていることを特 徴とする組み換えミコバクテリア。 4.前出項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリアにおいて、調節されたミ コバクテリアプロモーターが熱ショックタンパク質プロモーター領域であること を特徴とする組み換えミコバクテリア。 5.前出項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリアにおいて、問題のDNA が: a)以下から選んだ抗原: 1.Mycobacterium leprae抗原;2.Mycobacte rium tuberculosis抗原;3.マラリアスポロゾイテス; 4.マラリアメロゾイテス; 5.ジフテリアトキソイド; 6.破傷風トキソイド: 7.リーシュマニア抗原; 8.サルモネラ抗原; 9.Mycobacterium africanum抗原;10.Mycob acterium intracelluiare抗原: 11.Mycobacterium avium抗原;12.トレポネーマ抗原 : 13.百日咳抗原; 14.疱疹抗原; 15.麻疹抗原; 16.流行性耳下腺炎抗原; 17.シゲラ抗原: 18.ナイセリア抗原; 19.ボレリア抗原; 20.狂犬病抗原; 21.ポリオウイルス抗原: 22.ヒト免疫不全ウィルス抗原: 23.ヘビ毒抗原; 24.昆虫毒抗原; 25.ビブリオコレラ; b)ステロイド酵素: c)インターロイキン1から7; d)腫瘍壊死因子α及びβ: e)インターフェロンα,β及びγ:ならびにf)ルシフェラーゼ:β−ガラク トシダーゼ:βグルクロニダーゼ及びカテコールデヒドロゲナーゼから成る群よ り選んだりボーター分子から成る群より選んだ少なくとも1種類のタンパク質抗 原をコードすることを特徴とする組み換えミコバクテリア。 6.前出項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリアにおいて、ミコバクテリ アがBCGであることを特徴とする組み換えミコバクテリア。 7.第1−6項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリアの製造法において、 問題のDNA及び調節されたプロモーター領域を含むベクターを用いてミコバク テリアを形質転換することから成る方法。 8.第7項に記載の方法において、ベクターがさらにミコバクテリアのゲノム中 のDMA配列と相同であるDNA配列を含み、それによって問題のDNA及び調 節されたプロモーター領域を染色体に組み込むことを特徴とする方法。 9.第1−6項のいずれかに記載の組み換えミコバクテリア、及び適したキャリ ヤーを含むワクチン。 10.哺乳類宿主を1種類かそれ以上の病原菌に対して免疫する方法において、 該宿主に第9項に記載のワクチンを投与することから成る方法。
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