JPH04507106A - ヒドロキシアパタイト―抗原結合体及びポリ―ig免疫応答を生成する方法 - Google Patents

ヒドロキシアパタイト―抗原結合体及びポリ―ig免疫応答を生成する方法

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JPH04507106A JP3507783A JP50778391A JPH04507106A JP H04507106 A JPH04507106 A JP H04507106A JP 3507783 A JP3507783 A JP 3507783A JP 50778391 A JP50778391 A JP 50778391A JP H04507106 A JPH04507106 A JP H04507106A
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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】 ヒドロキシアパタイト−抗原結合体及びポリーIG免疫応答を生成する方法 [発明の背景コ 本発明は米国政府からの部分的資金援助によりなされ、米国政府は本発明に一定 の権利を有する。
本発明は受動粘膜免疫保護、及びポリ−1g免疫試薬並びにその手法に関する。
ポリ−1gの語は抗体、即ちIgA及びIgMの重合体クラスを表すのに使用す る。IgM抗体は一般に免疫応答の初期段階で産出され、保護的粘膜免疫におい ては重要な要因でない。従って、本発明は一般的には重合体1g抗体に関し、本 発明のあらゆる面における通常の好ましい抗体はIgAクラス抗体であり、この 抗体は通常二量体で、時にはより大きなIgA重合体として分泌される。
多くの病原性バクテリアやウィルスは胃腸管、呼吸器または生殖器の細胞内層( 上皮細胞)を通って体内にまず最初入る。特定の抗体クラスであるIgA抗体は この表面を保護する。IgA抗体は上皮細胞表面下の組織に位置する細胞によっ て産出される二量体または重合体分子である。IgA抗体は上皮細胞によって粘 膜分泌まで運ばれ、そこでまだ体内に入っていない病原体を架橋または覆ってし まい、病原体が上皮細胞と接触したり付着したりするのを防ぐ。かくしてIgA 抗体は体の外側にある病原体に作用し、これが上皮細胞表面を通って体内に侵入 するのを防ぐことにより保護する。
自然に起こるIgA応答は粘膜表面への抗原の接触により引き起こされる。抗原 は特異的サンプリング部位(ミクロフォールドまたはM細胞と呼ばれる)を通っ て体内に入り、このサンプリング部位は、粘膜免疫系細胞の特定の組織化された コレクションを含む粘膜内層領域への経上皮抗原輸送に影響を及ぼす。より詳し くは、図1に示すように、腺腔1にある抗原A(黒丸で示したもの)が部位2に おけるM細胞の腺腔表面に結合する。抗原は3においてインターナリゼーション され、トランスサイト−シスされて、リンパ球L(B及びT細胞)や、マクロフ ァージ細胞(M)のような抗原−処理/提供細胞を含む上皮細胞ポケット4中に 放出される。
自然に免疫された宿主中におけるIgA抗体は、上皮細胞及び分泌細胞の基底( 内側)表面上にある特異的レセプター(ポリ−1gレセプターと呼ばれる)と結 合することによって、呼吸系、消化器系、生殖器及び乳腺を通じての分泌へと輸 送される。The Mammary G]and、Ne1ville andD aniel Eds、、Plenum Publishing、Cambrid ge (1987)に記載の5olari and Kraehenbuhl。
”Receptor−Mediated Transepithelial T ransport of Polymeric Immunoglobulin S’、p、269−298;Mestecky、J、Cl1n、Immunol 。
ヱ: 265−276 (1987)を参照されたい。レセプター−IgA複合 体はこれらの細胞を通って輸送され、腺腔(外側)細胞表面上にエキソサイト− シスされ、ここでレセプターが酵素的に開裂して、分泌成分(S C)と呼ばれ るレセプター断片と共に、IgAが分泌される。Mo5tovら、Proc、N at’l Acad、Sci、USA、77:7257−7261 (1980 ):S。
1ari、Rand Kraehenbuhl、J、Biol、Chem、25 6・12490−12495 (1981)参照。分泌成分はタンパク質分解を ka、J、Cl1n、Invest、49:1374 (1974)]一般的に 、抗原注入を含む現存の免疫方法は、全身を循環して、病原体が体内に入った後 にこれを中和するようなIgGクラスの抗体産出を引き起こす。抗原の注入は一 般に本質的なIgA応答を引き起こさない。
粘膜関門におけるIgA産出の利点を得るための各種試みには、免疫された哺乳 動物の能動保護のための、または免疫された哺乳動物の粘膜分泌を用いる異種m muno+、、111 (2):395−403 (1973)]。病原体侵入 から保護する試みでは、モノクローナルTgA抗体を産出し、呼吸粘膜表面に直 接適用した[Mazanecら、J、Viro!、、6エ: 2624−262 5(1987) コ。
能動免疫は完全な(死亡)バクテリアまたはウィルスを粘膜表面でチャレンジす ることを含む。ある種の病原体にこの方法を用いることに関連する危険性を避け るために、病原体の免疫原表面成分のような成分抗原を粘膜表面で用いる。また 、抗原を大きな分子と結合させることもある。例えばコレラ毒素Bサブユニット を抗原と結合する。コレラ毒素Bサブユニットと結合した連鎖球菌抗原の経口性 の中心体(microsphere)も抗原担体として用いられた。例えば、る 。乾燥タンパク質抗原をコポリマーマトリックスに化学結合させることなく分散 させる。
口発明の開示] 我々は水酸化リン酸カルシウム(hydroxylated calciump hosphate :HCP)粒子が粘膜表面を通して行う治療に特に有用な担 体であることを発見した。HCPと治療的に活性な成分(例えば抗原または医薬 のような生物的に活性な物質)との結合体は上皮細胞を通して輸送され、そこで 所望の治療的応答、例えばポリIg免疫応答の増強をもたらす。
本発明は最も一般的な形では、水酸化リン酸カルシウムと活性成分との複合体を 哺乳動物の粘膜表面に適用することにより、哺乳動物に活性成分を投与すること を特徴とする。
本発明に特有の実施態様は一般的に、抗原感作1gA−産出性リンパ芽球を哺乳 動物に産出させるための方法を特徴とする。この方法においては、抗原または抗 原混合物と水酸化リン酸カルシウム(HCP)粒子とからなる免疫原を哺乳動物 の粘膜表面に投与する。本発明のこの第1の面における好ましい態様では、抗原 感作リンパ芽球が回復して不死となり、rgA産出性ハイブリドーマを生産する ようになる。
本発明に特有の第2の実施態様は、上記の免疫原を哺乳動物の粘膜表面に投与す ることからなる、哺乳動物(特にヒト)を予防接種する方法を特徴とする。
他の実施態様は、粘膜を通しての治療物(例えば医薬)の配達を特徴とする。
本発明はまた、活性成分と上皮細胞を通過する輸送のために適したサイズの水酸 化リン酸カルシウム粒子とを含む組成物を特徴とする。
本発明のいずれの好ましい実施態様においても、水酸化リン酸カルシウムは上皮 細胞を通過する輸送に適した微粒子である。また好ましくは、抗原はウィルスコ ート、エンベロープタンパク質のような、病原体または精子の外的に入手可能な 抗原決定基、リポ多糖、或いは細胞表面のタンパク質からなる。HCPの一つの 形はヒドロキシアパタイト(HA)であり、これは以下に記載する市販の結晶水 酸化リン酸カルシウムである。
本発明の活性成分を投与する好ましい方法は、経口、経膣、経鼻、経直腸、経眼 または中耳への投与である。経口投与は腸管粘膜を含む他のG、1.粘膜への配 達を可能にする。
本発明は粘膜に付着し、その生物的効果、例えば粘膜免疫系への提供を行うため に上皮細胞関門を効果的に通過しうる効率的な多価複合体を提供する。活性成分 、特にタンパク質のHCPへの吸着は比較的簡単、迅速かつ安価で本発明を経済 的に容易なものとする。さらに、HCPはタンパク質や他の抗原を含む、目的の 抗原に対する親和性が一般に高く、このため本発明は適用範囲が広い。HAが骨 の必須成分であり、また全身の免疫系が正常な骨の再吸収(これは健康な個体で 顕微鏡的レベルで常に起こる過程である)中にHAと日常的に出会うという事実 からも明らかなように、HCPは一般に非毒性である。従って、純粋HAは宿主 免疫応答を引き起こすことなく、恐らくは安全に投与することができ、また抗− 賦形剤免疫応答を引き起こすことなく同一のまたは異なる抗原用に賦形剤として 繰り返し投与できる。さらにHCP、特にHAはM細胞による経上皮輸送に適し たサイズに容易に小さくでき、このような小さいサイズは細胞内皮組織系のマク ロファージ及び他の細胞による食作用には好適であり、免疫応答を増強する。
最後に、本発明によるM細胞数り込み及び輸送は比較的選択性がある。
本発明のその他の特徴及び利点は以下に記載する最良の形態により明らかとなる であろう。
[発明を実施するための最良の形態1 図面 図1はM細胞を通過する抗原のトランスサイト−シスを表す図である。
試薬 一般に、以下に述べる方法と材料はIgA保護のための方法の一部として用いる ことができ、この方法については本出願と同時に出願したNeutra、Kra ehenbuh ]及びWeltzfnの”合成ポリ−1gレセプター、レセプ ター−抗体複合体、その製造及び使用“と題する共有特許出願(参照により本明 細書に包含される)にさらに詳しく記載されている。特に、本発明の免疫原及び 方法は、受動免疫のためのポリIg試薬を作るために上記参照出願に記載された 安定剤タンパク質と共に使用することができる。
本発明の好ましい態様はヒドロキシアパタイト−抗原結合体及びその使用を特徴 とする特定すれば、ヒドロキシアパタイトは結晶性リン酸カルシウムの修飾形、 Ca、+。(PO<)a (OH)2である。これは、その一般的なタンパク質 結合能の故にタンパク質分画試薬として用いられているものである。市販のHA は一般に正常な骨組織に存在する無機HAの化学的及び物理的類似体である平板 状結晶からなる。粉末の骨に由来する栄養性カルシウム/リン酸補助剤が食用と して存在していることを考えると、出発物質が不純物を含んでいない限り、HA を食することは比較的安全である。
市販の高溶解性HA (Ca l b i ochemより入手)は各種のサイ ズの結晶からなる。製造者から提供されるHA結晶は、上皮細胞を効果的に通過 するには全体的に大きすぎる。例えば、長さが1μm以上の結晶はM細胞によっ て取り込まれそうにない。従って、本発明に用いるには、市販のHA結晶を例え ば音波処理によって、小さな、比較的均一な結晶性断片に破砕する。
音波処理した結晶はいくらかサイズにバラツキがあるものの、そのサイズは一般 に1μmを越えない。好ましくはHAの実質的部分が約0.01−0.1μmの 断片として存在する。断片度は標準手法を用いて、電子顕微鏡または光散乱によ り測定できる。
HAは低い、生理的に安全な濃度で、タンパク質と高い結合活性と速度で結合す る。結合はカルシウム部分とタンパク質の酸性及びリン酸基との相互作用、並び にリン酸とタンパク質の塩基性基との相互作用によると考えられる。高分子量の タンパク質はHAによりしっかりと吸着される傾向があるが、タンパク質の電荷 も役割を果たしている。例えば、HA、1gはウソ血清アルブミン約30mgと 結合できる。かくして、HAは架橋剤を加えることなく、激しい、変成化条件を 用いることなく、しかも貴重な純粋抗原を浪費することなく、希釈溶液中からタ ンパク質抗原を効果的に捕捉することができる。
里塗 HA吸着した抗原はヒトまたは他の哺乳動物の予防接種に用いることができる。
本発明は特にシュウトモナス・アエルギノサ(Pseudomonas a、e ruginosa)、 ヘモフィルス・インフルエンザ(Hemophilus  1nfluenza)、ビブリオ−コレラエ(Vibrio cholera e)。
ボルデテラ・ペルッシス(Bordetella pertussjs)、:I リネバクテリウム・ジフテリアz(Corynebacterium diph theriae)、大腸菌(Escherichia coli)、サルモネラ ・チフィおよびチフィムリウム(Salmonella typhi及びtyp himurium)、クロストリジウム・ベルフリンゲン(Clostridi um perfringens)並びに腸のクロストリジウム(clostri d±且旦)、シゲラ・ヂセンテリアz(Shigella dysenteri aり、シゲラ・フレクスネリイ(Shigella flexnerii)、ネ 1amb11a)、ストレプトコッカス(St reptococcus) 、 呼吸シンチウムウィルス、ロタウィルス、レオウィルス、ヒト免疫不全ウィルス 、ヒトT細胞リンパ趨向性ウィルス、タイプI及び■、ポリオウィルス、リノウ イルス、インフルエンザウィルス、ヘルペスウィルス、ヒトパピローマウィルス 、Pneumocys t i sのようなAIDS 2°病原体、及びmon iliaのような酵母菌に対する保護として有用である。本発明はまた呼吸系ま たは消化系粘膜表面と接触するアレルゲンに対する保護としても有用である。さ らに膣中で精子と架橋して、これが頚管及び子宮を通って移動するのを防ぐこと により、避妊剤としても用い得る。
いずれの場合でも、適当な既知の抗原、例えばウィルスコートタンパク質、バク テリア細胞表面タンパク質のような全病原体または外的に提供される抗原、刺毛 タンパク質、リポ多糖、ウィルスキャプシドまたはエンベロープタンパク質、原 虫類原形質膜表面成分、精子表面タンパク質、または呼吸アレルゲンを用い得る 。Uchidaら、J、Biol、Chem、248:3838−3844(1 973)に記載の、CRM−197のようなトキソイド及び不活性化ジフテリア 毒素も用いつる。所望の保護性抗体を分泌するハイブリドーマを産出するために 、上記の方法に従って抗原を用いる。−例として、wo88108437(参照 として本明細書に包含される)は抗−V、choleraeモノクローナルポリ −1g抗体を生成するのに適したtcPA刺毛タ刺毛タンパ間質する。米国特許 第4.725.669号は抗−HIVポリ−1gモノクローナル抗体を生成する のに適したHIV (HTLV−I[[)エンベロープ糖タンパク質を開示する 。
以下の特許及び特許出願は連鎖球菌感染、特にSt reptococcus、  タイプBによる感染に対する保護に用いる抗原の調製を開示する:米国特許第 4゜367.221;4,367.222;4,367.223:4,356. 263:4.207.414 (RE31.672):及びWo 871062 67゜その他の適した抗原はBacterial Vaccines and  L。
cal Immunity Proceedings of the 5cla vo International Conf、、5iena、Italy 1 7−19 November 1986に開示されている。HIV抗原に適した 特別の試薬が5IDS R,esearch and Reference R eagent Program、National In5titute of Health、June 1989に開示されている。例えばgp 120がM ycroGeneSys、Inc、から販売されている。LDH−C4のような 精子細胞表面抗原も公知である。例えばSh、aha and Talwar、 V本発明を実施するための抗原の選択で特に重要なことは、粘膜保護が体内への 侵入を防ぐための架橋を含み、このメカニズムは重合体抗体が病原体を殺したり 、または”中和”する必要がないということである。これとは対照的に、全身性 (IgG)保護は、これを効果的なものとするには、一般に病原体を中和しなけ ればならない結合を含んでいる。従って、Vibrio choleraeと特 異的に結合するモノクローナル抗体の存在から明らかなように、病原体と結合す る全てのIgG抗体が保護的であるという訳ではな(、宿主中で病原体がコロニ ーを作り、成長し、臨床症状をあられすのを防ぐという意味においては、病原体 を中和するものではない。そこで保護性IgA抗体を高めるために用い得る抗原 及び決定基の普遍性がとりわけ増す。
特定すれば、HA−吸着抗原は、上記した方法に従って、大量生産用に適当な修 飾を施して調製する。HA−吸着抗原または抗原混合物は生理的に受容し得る賦 形剤と混合し、例えば口、鼻、直腸及び/または肺表面のような粘膜表面組織に 直接投与するか、あるいは配達する。調製物はエアロゾル、懸濁液、カプセル及 び/または座薬で投与する。当業者には公知の技術を用いてかかる賦形剤を製造 することは容易である。
里塗 本発明はまたIgA−産出性ハイブリドーマの製造にも特に有用である。例えば 上記の組成物を粘膜表面に投与することによって哺乳動物をチャレンジし、次い でリンパ組織に富むバイエル板粘膜または他の粘膜からリンパ球を回収し、次い で公知技術により該リンパ球をミエローマと融合させることによって、かかるノ ゾブリドーマは容易に生産できる。例えば先に引用した共有の、本願と同時出願 の米国特許出願第071510,161号を参照されたい。
以下に実施例を記載するが、これは本発明の範囲を限定するものではない。
実施例 I PBS 20m1に懸濁したHA (Calbiochem) 2gをMicr oson cell disrupter(Heat Systems Ult rasonics、Inc、、Farmingdale、NY)の”HIGH″ 目盛り(140,80% duty cycle)を用いて、室温で、30分間 、ブローブソニケーターで音波処理する。電子顕微鏡で測定した音波処理後の平 均の結晶サイズは約0.01xO,1μmである。適切な音波処理を分光光度吸 収によってモニターする。例えば、音波処理まえの懸濁液2mg/mlの吸収( 650nmで読み取り)は0. 108 0. D、ユニットであり、上記の結 晶サイズの減少後は2. 060 0. D、に増加した。
実施例 2 65kD (アルブミン)から4.50に、D(フェリチン)までの各種のサイ ズのタンパク質で飽和になるまでコートしたこのサイズのHA結晶を、マウス及 びウサギの腸腺腔に導入すると、)IA結晶は特異的に結合し、バイエル板のM 細胞によって輸送された。この方法は粒子状免疫原の形で粘膜免疫系の細胞にタ ンパク質を効果的に配達する。
25gのマウスを経口予防注射するには、PBS 200μl中の少量のタンパ ク質(例えば30gg)を、適量の(例えばタンパク質30μgに対してHAI mg)あらかじめ音波処理して洗浄しておいたHAと混合する。混合物を4℃、 で1時間撹拌し、これをミクロヒュージ中で10.000rpm、2分間スピン することによって錠剤とする。この錠剤を、胃酸を中和するための緩衝液を含む 水200μm中で撹拌、音波処理することにより、再懸濁する。
その他の実施態様は以下の請求の範囲に記載する。
要約書 抗原または抗原混合物と水酸化リン酸カルシウム(ヒドロキシアパタイト)から なる免疫原を哺乳動物の粘膜表面に投与して、抗原感作されたIgA−産出性リ ンパ芽球を哺乳動物中に生産させる方法。
国際調査報告

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.活性成分と水酸化リン酸カルシウムとが組み合わされた複合体を、哺乳動物 の粘膜表面に投与することからなる、活性成分を哺乳動物に投与する方法。
  2. 2.水酸化リン酸カルシウムが上皮細胞を通過する輸送に適した粒子形で存在す る請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 3.複合体が、抗原または抗原混合物と水酸化リン酸カルシウムとが組合わされ た免疫原である請求の範囲第1項記載の方法。
  4. 4.複合体投与によって、抗原に感作された哺乳動物中においてIgA−産出性 リンパ芽球が生産される請求の範囲第3項記載の方法。
  5. 5.免疫原投与によって哺乳動物を予防接種し、粘膜を通して導入された、抗原 を与える物質に対して哺乳動物を保証する請求の範囲第3項記載の方法。
  6. 6.抗原が、外的に入手しうる病原体または精子の決定基からなる請求の範囲第 3、4または5項記載の方法。
  7. 7.抗原がウィルスコートタンパク質、ウィルスエンベロープタンパク質、細胞 表面リポ多糖または細胞表面タンパク質である請求の範囲第3、4または5項記 載の方法。
  8. 8.疫原を経口、経膣、経鼻、経直腸、経眼または中耳に投与する請求の範囲第 3、4または5項記載の方法。
  9. 9.哺乳動物から複数のリンパ芽球を分離し、これを不死のものとし、不死リン パ芽球の中から、上記抗原と特異的に結合しうるIgAを分泌する少なくとも1 個の不死リンパ芽球を同定することを更に含む請求の範囲第4項記載の方法。
  10. 10.活性成分と、活性成分と共に上皮細胞を通過して輸送されるのに適したサ イズの水酸化リン酸カルシウム微粒子とを組み合わせてなる組成物。
  11. 11.複合体が哺乳動物の粘膜免疫応答を高めるための免疫原であって、活性成 分が、免疫応答が所望される抗原決定基からなる請求の範囲第10項記載の組成 物。
  12. 12.抗原決定基が外的に入手しうる病原体または精子の決定基である請求の範 囲第11項記載の免疫原。
  13. 13.抗原決定基がウィルスコートタンパク質、ウィルスエンベロープタンパク 質、細胞表面リポ多糖または細胞表面タンパク質の決定基である請求の範囲第1 2項記載の免疫原。
JP3507783A 1990-04-16 1991-04-16 ヒドロキシアパタイト―抗原結合体及びポリ―ig免疫応答を生成する方法 Pending JPH04507106A (ja)

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